CN110361515B - 一种具有水质检测接口的芯片 - Google Patents
一种具有水质检测接口的芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110361515B CN110361515B CN201910751412.1A CN201910751412A CN110361515B CN 110361515 B CN110361515 B CN 110361515B CN 201910751412 A CN201910751412 A CN 201910751412A CN 110361515 B CN110361515 B CN 110361515B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- chip
- interface
- water quality
- data acquisition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 25
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012372 quality testing Methods 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
一种具有水质检测接口的芯片，包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括对应不同水质检测数据输入的数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、时钟电路和电源，所述数据采集接口连接信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号。本发明提供了多种检测数据的输入接口，将它们进行集中汇总，有利于快速实现对水质的全面检测，数据在传输过程准确性高，芯片封装结构实现了小尺寸和低功耗，尤其是能够满足家用水质检测设备小型化、低能耗的需求。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，涉及水质检测，具体为一种具有水质检测接口的芯片。
技术背景
随着经济的发展，人口的增加，城市饮用水水源污染严重，居民生活饮用水安全受到威胁，人们越来越重视饮用水质。
目前的滤水设备多为通过更换滤芯的方式来保持净水效果，而什么时候更换滤芯，或当前滤水质量如何并没有对应的专门装置。虽然水质检测设备众多，但检测设备大多各自独立，其检测结果难以集中统一管理，不便于使用，无法快速直观的显示水质。
发明内容
本发明要解决的问题是：水质检测设备众多，需要提供一种设备能够集中各类水质检测设备的检测数据，并保证数据的准确性。
本发明的技术方案为：一种具有水质检测接口的芯片，芯片内封装的电路包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括对应不同水质检测数据输入的数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、时钟电路和电源，所述数据采集接口连接信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号。
进一步的，所述数据采集接口具有多路采集通道，每一路通道的输出设有跟随器电路，多路采集通道经对应通道数目的多路选择器连接至信号处理及采样电路。
进一步的，所述数据采集接口包括总溶解固体TDS水质测试数据采集接口、余氯数据采集接口、硬度数据采集接口、PH值数据采集接口、水温数据采集接口和液位数据采集接口。
作为优选方式，信号处理及采样电路包括依次连接的工频基波陷波器、第一跟随器、工频一次谐波陷波器、第二跟随器、程控增益放大器、低通滤波器和 ADC采样电路，经ADC采样电路的输出送入控制逻辑电路，程控增益放大器用于将ADC采样电路的输入调整为ADC采样电路的基准电压，低通滤波器作为抗混叠滤波器。
作为优选，第一跟随器和第二跟随器为电压跟随器。
作为优选，所述控制逻辑电路与主控制器部之间通过SPI接口或8080并口连接。
作为优选方式，所述主控制器部为一个32位MCU及其周边电路，所述周边电路包括时钟电路、复位电路、存储电路、第一外设总线、第二外设总线和电源，其中第一外设总线用于MCU连接芯片外设，包括GPIO、SPI、UART、TIM、看门狗、DMA和ADC，第二外设总线用于与模拟前端部的控制逻辑电路连接。
作为优选方式，还为第一外设总线上的ADC开通独立的片上温度传感器检测通道，用于实时检测芯片温度，保证芯片的正常工作。
本发明提供了一种具有水质检测接口的芯片，提供了多种检测数据的输入接口，将它们采集预处理后，输入主控制器部中进行集中汇总，有利于快速实现对水质的全面检测，芯片电路的设计考虑了数据在传输过程的中准确性；本发明为芯片封装，在电路设计上实现了小尺寸和低功耗，尤其是能够满足家用水质检测设备小型化、低能耗的需求。
附图说明
图1为本发明的芯片结构示意图。
图2为本发明芯片的模拟前端部的电路示意图。
图3为本发明芯片的主控制器部的电路示意图。
具体实施方式
本发明提出一种具有水质检测接口的芯片，实现一种专用芯片，具体说明如下。
如图1所示，本发明芯片封装电路包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括对应不同水质检测数据输入的数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、时钟电路和电源，所述数据采集接口连接信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号，电源用于供电。
如图2所示，具体说明本发明的模拟前端部。现有水质检测设备多种多样，本发明芯片提供了专用采集电路，所述数据采集接口具有多路采集通道，多路采集通道经对应通道数目的多路选择器连接至信号处理及采样电路，通过多路选择器实现分时复用技术，多路选择器具有低导通电阻以及较高的隔离度，数据采集接口至少包括总溶解固体TDS水质测试数据采集接口、余氯数据采集接口、硬度数据采集接口、PH值数据采集接口、水温数据采集接口和液位数据采集接口等。在本发明的结构下，对应于不同的数据信号来源，在实施时使用者可自行通过主控器部对芯片进行配置，每一通道都可由主控制器部通过控制逻辑电路配置为电压放大器、电荷放大器或电流放大器这三种模式之一，另外每一路输出由跟随器跟随输出以隔离内部电路。
信号处理及采样电路包括依次连接的工频基波陷波器、第一跟随器、工频一次谐波陷波器、第二跟随器、可控增益放大器、低通滤波器和ADC采样电路，经ADC采样电路的输出送入控制逻辑电路。工频基波陷波器的作用是抑制信号中的工频基波干扰。工频一次谐波陷波器则用来抑制工频一次谐波，以进一步提高信号质量；同样基于隔离前后级的目的，在电路中插入了电压跟随器，即第一和第二跟随器，跟随器本质上是一个放大倍数为一倍的同相放大器，具有很高的输入电阻以及较低的输出电阻，以增加驱动能力。
为了最大限度的利用ADC的字数，要求ADC的输入值尽量接近ADC的满刻度电压，一般为ADC的基准电压，为了实现这一点，本发明加入了一个程控增益放大器，当信号过低时，适当增加放大倍数，以提高输入电压，可变增益放大器的加入不仅增加了ADC的精度，也提高了本芯片可以适用的检测量程。
本发明在ADC采样电路之前为了进一步提高信号质量加入了一个低通滤波器LPF作为抗混叠滤波器，同时也能进一步降低工频干扰，该滤波器采用有源滤波技术，能较好的满足要求。
控制逻辑电路用于在使用芯片时实现参数配置，包括数据采集接口的采集通道配置，信号处理及采样电路中的陷波频率配置、增益配置等，以及采集数据的传输，由控制逻辑实现，控制逻辑电路实现了一个SPI接口以及一个8080并口，用于传输模拟前端命令以及数据到主控制器部。
如图3所示，所述主控制器部为一个32位MCU及其周边电路，所述周边电路包括时钟电路、复位电路、存储电路、第一外设总线、第二外设总线和电源，其中第一外设总线为APB总线，用于MCU连接芯片外设，包括GPIO、SPI、 UART、TIM、看门狗、DMA和ADC，第二外设总线用于与模拟前端部的控制逻辑电路连接，第二外设总线相当于一个总线切换器，通过它，主控制器部可以以SPI或者8080并口的方式与模拟前端部通讯。作为一个实施例，时钟电路为自带高稳定度晶振的PLL时钟源以及时钟分频器，存储电路为最大256K片上 flash以及最大64KRAM，电源为3.3V数字以及模拟电源和2.5V电压基准。另外作为优选方式，还为第一外设总线上的ADC开通了独立的片上温度传感器检测通道，可以用于实时检测芯片温度，保证芯片的正常工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有水质检测接口的芯片，其特征是芯片内封装的电路包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括对应不同水质检测数据输入的数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、时钟电路和电源，所述数据采集接口连接信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号；
所述数据采集接口具有多路采集通道，每一路通道的输出设有跟随器电路，多路采集通道经对应通道数目的多路选择器连接至信号处理及采样电路；
所述数据采集接口包括总溶解固体TDS水质测试数据采集接口、余氯数据采集接口、硬度数据采集接口、PH值数据采集接口、水温数据采集接口和液位数据采集接口。
2.根据权利要求1所述的一种具有水质检测接口的芯片，其特征是信号处理及采样电路包括依次连接的工频基波陷波器、第一跟随器、工频一次谐波陷波器、第二跟随器、程控增益放大器、低通滤波器和ADC采样电路，经ADC采样电路的输出送入控制逻辑电路，程控增益放大器用于将ADC采样电路的输入调整为ADC采样电路的基准电压，低通滤波器作为抗混叠滤波器。
3.根据权利要求2所述的一种具有水质检测接口的芯片，其特征是第一跟随器和第二跟随器为电压跟随器。
4.根据权利要求1所述的一种具有水质检测接口的芯片，其特征是所述控制逻辑电路与主控制器部之间通过SPI接口或8080并口连接。
5.根据权利要求1所述的一种具有水质检测接口的芯片，其特征是所述主控制器部为一个32位MCU及其周边电路，所述周边电路包括时钟电路、复位电路、存储电路、第一外设总线、第二外设总线和电源，其中第一外设总线用于MCU连接芯片外设，包括GPIO、SPI、UART、TIM、看门狗、DMA和ADC，第二外设总线用于与模拟前端部的控制逻辑电路连接。
6.根据权利要求5所述的一种具有水质检测接口的芯片，其特征是还为第一外设总线上的ADC开通独立的片上温度传感器检测通道，用于实时检测芯片温度，保证芯片的正常工作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910751412.1A CN110361515B (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 一种具有水质检测接口的芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910751412.1A CN110361515B (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 一种具有水质检测接口的芯片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110361515A CN110361515A (zh) | 2019-10-22 |
| CN110361515B true CN110361515B (zh) | 2024-01-02 |
Family
ID=68223889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910751412.1A Active CN110361515B (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 一种具有水质检测接口的芯片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110361515B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200440795Y1 (ko) * | 2007-01-18 | 2008-07-02 | (주) 텔트론 | 센서 및 휴대전화간 인터페이스 모듈 |
| CN101852794A (zh) * | 2010-05-10 | 2010-10-06 | 国家海洋局第二海洋研究所 | 近海海洋底层缺氧现象实时监测系统 |
| CN201681073U (zh) * | 2010-05-10 | 2010-12-22 | 国家海洋局第二海洋研究所 | 一种近海海洋底层缺氧现象实时监测装置 |
| CN201926890U (zh) * | 2011-01-24 | 2011-08-10 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种海洋参数现场监测设备 |
| CN203688495U (zh) * | 2013-12-17 | 2014-07-02 | 中霖中科环境科技（安徽）股份有限公司 | 一种用于检测水的离子选择电极的电位检测电路 |
| CN105717833A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-06-29 | 山东厚德测控技术有限公司 | 智能环保数采仪主板及工作方法 |
| CN106053539A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-10-26 | 天津市龙网科技发展有限公司 | Ph水质分析仪系统及其控制方法 |
| CN108181351A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-19 | 北方工业大学 | 一种便携式水质监测参数电压/电流信号处理电路 |
| EP3385730A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-10 | Senxellion GmbH | High impedance sensing integrated circuit |
| CN210572277U (zh) * | 2019-08-15 | 2020-05-19 | 深圳一目科技有限公司 | 一种具有水质检测接口的芯片 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180284170A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Senxellion GmbH | High precision impedance sensing integrated circuit and its applications |
-
2019
- 2019-08-15 CN CN201910751412.1A patent/CN110361515B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200440795Y1 (ko) * | 2007-01-18 | 2008-07-02 | (주) 텔트론 | 센서 및 휴대전화간 인터페이스 모듈 |
| CN101852794A (zh) * | 2010-05-10 | 2010-10-06 | 国家海洋局第二海洋研究所 | 近海海洋底层缺氧现象实时监测系统 |
| CN201681073U (zh) * | 2010-05-10 | 2010-12-22 | 国家海洋局第二海洋研究所 | 一种近海海洋底层缺氧现象实时监测装置 |
| CN201926890U (zh) * | 2011-01-24 | 2011-08-10 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种海洋参数现场监测设备 |
| CN203688495U (zh) * | 2013-12-17 | 2014-07-02 | 中霖中科环境科技（安徽）股份有限公司 | 一种用于检测水的离子选择电极的电位检测电路 |
| CN105717833A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-06-29 | 山东厚德测控技术有限公司 | 智能环保数采仪主板及工作方法 |
| CN106053539A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-10-26 | 天津市龙网科技发展有限公司 | Ph水质分析仪系统及其控制方法 |
| EP3385730A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-10 | Senxellion GmbH | High impedance sensing integrated circuit |
| CN108181351A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-19 | 北方工业大学 | 一种便携式水质监测参数电压/电流信号处理电路 |
| CN210572277U (zh) * | 2019-08-15 | 2020-05-19 | 深圳一目科技有限公司 | 一种具有水质检测接口的芯片 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110361515A (zh) | 2019-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110289859A (zh) | 基于多片adc的并行时间交替高速采样系统 | |
| US9250299B1 (en) | Universal industrial analog input interface | |
| EP3614386A3 (en) | Clock mode determination in a memory system | |
| CN104122851B (zh) | 一种多通道大动态范围的数据采集系统 | |
| CN104000570A (zh) | 一种智能穿戴设备 | |
| CN104237905A (zh) | 北斗检测仪 | |
| CN109597778A (zh) | 一种多路串口信号单接口复用输出系统及其实现方法 | |
| CN108037332B (zh) | 多通道参考时钟发生模块 | |
| CN110441593A (zh) | 一种罗氏线圈电流信号采集系统和采集方法 | |
| CN203914891U (zh) | 一种智能穿戴设备 | |
| CN110361515B (zh) | 一种具有水质检测接口的芯片 | |
| CN103150885B (zh) | 一种水声遥控方法及值更解码电路 | |
| CN210572277U (zh) | 一种具有水质检测接口的芯片 | |
| CN207337257U (zh) | 用数模转换器实现的多路可调电压源 | |
| CN205384320U (zh) | 一种光电检测装置 | |
| CN115524532A (zh) | 一种信号采集电路与信号采集方法 | |
| CN210982214U (zh) | 一种用于水质检测的芯片 | |
| CN207937832U (zh) | 一种基于arm和fpga的滤波器 | |
| Proprietary et al. | Confidential | |
| CN110646355A (zh) | 一种用于水质检测的芯片 | |
| CN104750001A (zh) | 一种实现卫星导航抗干扰天线的频综电路 | |
| CN218974795U (zh) | 一种高精度的时频信号输出设备 | |
| CN110244880A (zh) | 触控电路和显示装置 | |
| CN205301521U (zh) | 一种通用型抗干扰数字处理板测试平台 | |
| CN204086550U (zh) | 北斗检测仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |