CN110806467A - 水质采样检测分析系统 - Google Patents

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罗志芳
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Abstract

本发明涉及水质检测领域，公开了一种水质采样检测分析系统，包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、pH值传感器、信号处理器、主控制器、第一数据存储器、第一时钟模块、供电电路、无线通信模块、从控制器、按键模块、显示屏、第二数据存储器和第二时钟模块，温度传感器、盐度传感器、第一数据存储器、第一时钟模块和供电电路与主控制器连接，溶解氧传感器和pH值传感器均通过信号处理器与主控制器连接，主控制器通过无线通信模块与从控制器连接，按键模块、显示屏、第二数据存储器和第二时钟模块与从控制器连接。实施本发明的水质采样检测分析系统，具有以下有益效果：有多种无线通信方式、能满足对多样化通信的需求、提升用户使用体验。

Description

水质采样检测分析系统
技术领域
本发明涉及水质检测领域，特别涉及一种水质采样检测分析系统。
背景技术
地球上初诞生的是海洋，其次是河流、湖泊。它们带给人类社富足及恩泽。但在当今，由于资源的过度利用及环境的破坏等一系列的原因，水质污染正在加剧恶化。水质污染，除了生活废水外，工厂企业排放的污水是主要原因，通过完善的水质检测技术，将是遏制水质污染，保护人类生命之源的重要手段。现有技术中一些水质检测系统中水质检测装置的下位检测系统与上位检测系统只能通过蓝牙方式进行数据传输，其数据通信方式较为单一，数据传输方式受限，不能满足对多样化通信的需求，影响用户使用体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有多种无线通信方式、能满足对多样化通信的需求、提升用户使用体验的水质采样检测分析系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种水质采样检测分析系统，包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、pH值传感器、信号处理器、主控制器、第一数据存储器、第一时钟模块、供电电路、无线通信模块、从控制器、按键模块、显示屏、第二数据存储器和第二时钟模块，所述温度传感器、所述盐度传感器、所述第一数据存储器、所述第一时钟模块和所述供电电路均与所述主控制器连接，所述溶解氧传感器和pH值传感器均通过所述信号处理器与所述主控制器连接，所述主控制器通过所述无线通信模块与所述从控制器连接，所述按键模块、所述显示屏、所述第二数据存储器和所述第二时钟模块均与所述从控制器连接，所述无线通信模块为蓝牙模块、WiFi模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述供电电路包括电压输入端、第一电阻、第一三极管、第一稳压管、第二电位器、第一运算放大器、恒流源、第三电阻、第三二极管、第四电阻、第五电阻、第二二极管、第二运算放大器、第六电阻、第七电阻、第三运算放大器、第二三极管、第八电阻、第九电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一稳压管的阴极、所述第二电位器的一个固定端、所述第一电阻的一端、所述第一运算放大器的负极电源端和所述第三运算放大器的正极电源端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一三极管的发射极和所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的同向输入端与所述第二电位器的滑动端连接，所述第一稳压管的阳极分别与所述恒流源的输入端和所述第二电位器的另一个固定端连接，所述恒流源的电压调整端与所述第三电阻的一端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一三极管的基极连接；
所述第二运算放大器的反相输入端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第二二极管的阴极和所述第四电阻的一端连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第四电阻的另一端和所述第六电阻的一端连接，所述第二运算放大器的同相输入端分别与所述第六电阻的另一端、所述第七电阻的一端和所述第三运算放大器的反相输入端连接，所述第一三极管的集电极与所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极分别与所述第二三极管的集电极、所述第八电阻的一端和所述电压输出端连接，所述第三运算放大器的同相输入端分别与所述第八电阻的另一端和所述第九电阻的一端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第二三极管的基极连接，所述恒流源的输出端分别与所述第三电阻的另一端、所述第一运算放大器的负极电源端、所述第二二极管的阳极、所述第七电阻的另一端、所述第三运算放大器的负极电源端、所述第二三极管的发射极和所述第九电阻的另一端连接。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述第三二极管的型号为S-352T。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述供电电路还包括第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第十电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述第十电阻的阻值为35kΩ。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述第一三极管为PNP型三极管。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述第二三极管为NPN型三极管。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述恒流源的型号为LM317。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述主控制器和从控制器的型号为STM32F103。
在本发明所述的水质采样检测分析系统中，所述信号处理器的型号为TLC4502CD。
实施本发明的水质采样检测分析系统，具有以下有益效果：由于设有温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、pH值传感器、信号处理器、主控制器、第一数据存储器、第一时钟模块、供电电路、无线通信模块、从控制器、按键模块、显示屏、第二数据存储器和第二时钟模块，无线通信模块为蓝牙模块、WiFi模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块，本发明具有多种无线通信方式、能满足对多样化通信的需求、提升用户使用体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明水质采样检测分析系统一个实施例中的结构示意图；
图2为所述实施例中供电电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明水质采样检测分析系统实施例中，该水质采样检测分析系统的结构示意图如图1所示。图1中，该水质采样检测分析系统包括温度传感器1、盐度传感器2、溶解氧传感器3、pH值传感器4、信号处理器5、主控制器6、第一数据存储器7、第一时钟模块8、供电电路9、无线通信模块10、从控制器11、按键模块12、显示屏13、第二数据存储器14和第二时钟模块15，其中，温度传感器1、盐度传感器2、第一数据存储器7、第一时钟模块8和供电电路9均与主控制器6连接，溶解氧传感器3和pH值传感器4均通过信号处理器5与主控制器6连接。
溶解氧传感器3采集的溶解氧数据和pH值传感器4采集的PH值数据经过信号处理器5进行放大处理后，输入到主控制器6，以供主控制器6进行数据处理。本实施例中，信号处理器5的型号为TLC4502CD，其可以对pH值传感器4以及溶解氧传感器3的探头内的电压进行整流，有效的保证检测的精准性。
第一数据存储器7用于数据的存储，且将历史数据进行存储。第一时钟模块8用于对数据传输的时间进行判断。
主控制器6通过无线通信模块10与从控制器11连接，无线通信模块10用于数据的传输。本实施例中，无线通信模块为蓝牙模块、WiFi模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。通过设置多种无线通信方式，不仅可以增加无线通信方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通信距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。本发明具有多种无线通信方式、能满足对多样化通信的需求、提升用户使用体验。
本实施例中，主控制器6和从控制器11的型号为STM32F103。
按键模块12、显示屏13、第二数据存储器14和第二时钟模块15均与从控制器11连接。从控制器11可以选择显示实时数据或者是历史数据，将主控制器6的测量结果显示在显示屏13上，同时将数据保存在第二数据存储器14中。第二时钟模块15用于对数据传输的时间进行判断。按键模块12用于对查看选择检测数据，显示屏13用于显示水质信息。
通过按键模块12选择查看历史水质信息还是实时水质信息，从控制器11判断查看水质信息的时段，通过第二数据存储器14将数据传输到显示屏13进行显示，在此过程中，温度传感器1、盐度传感器2、溶解氧传感器3和pH值传感器4将检测的数值经主控制器6处理存储在第一数据存储器7中，通无线通信模块10传输到从控制器11，经从控制器11处理存储在第二数据存储器14。
图2为本实施例中供电电路的电路原理图，图2中，该供电电路9包括电压输入端Vin、第一电阻R1、第一三极管Q1、第一稳压管D1、第二电位器RP2、第一运算放大器A1、恒流源U1、第三电阻R3、第三二极管D3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二二极管D2、第二运算放大器A2、第六电阻R6、第七电阻R7、第三运算放大器A3、第二三极管Q2、第八电阻R8、第九电阻R9和电压输出端Vo，其中，电压输入端Vin分别与第一稳压管D1的阴极、第二电位器RP2的一个固定端、第一电阻R1的一端、第一运算放大器A1的负极电源端和第三运算放大器A3的正极电源端连接，第一电阻R1的另一端分别与第一三极管Q1的发射极和第一运算放大器A1的反相输入端连接，第一运算放大器A1的同向输入端与第二电位器RP2的滑动端连接，第一稳压管D1的阳极分别与恒流源U1的输入端和第二电位器RP2的另一个固定端连接，恒流源U1的电压调整端与第三电阻R3的一端连接，第一运算放大器A1的输出端与第一三极管Q1的基极连接。
第二运算放大器A2的反相输入端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端分别与第二二极管D2的阴极和第四电阻R4的一端连接，第二运算放大器A2的输出端分别与第四电阻R4的另一端和第六电阻R6的一端连接，第二运算放大器A2的同相输入端分别与第六电阻R6的另一端、第七电阻R7的一端和第三运算放大器A3的反相输入端连接，第一三极管Q1的集电极与第三二极管D3的阳极连接，第三二极管D3的阴极分别与第二三极管Q2的集电极、第八电阻R8的一端和电压输出端Vo连接，第三运算放大器A3的同相输入端分别与第八电阻R8的另一端和第九电阻R9的一端连接，第三运算放大器A3的输出端与第二三极管Q2的基极连接，恒流源U1的输出端分别与第三电阻R3的另一端、第一运算放大器A1的负极电源端、第二二极管D2的阳极、第七电阻R7的另一端、第三运算放大器A3的负极电源端、第二三极管Q2的发射极和第九电阻R9的另一端连接。
第三二极管D3为限流二极管，用于对第一三极管Q1的集电极电流进行限流保护。限流保护的原理如下：当第一三极管Q1的集电极电流较大时，通过该第三二极管D35可以降低第一三极管Q1的集电极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，因此电路的安全性和可靠性较高。
值得一提的是，本实施例中，第三二极管D3的型号为S-352T。当然，在实际应用中，第三二极管D3也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。
本实施例中，恒流源U1的型号为LM317。当然，在实际应用中，恒流源U1也可以采用其他型号具有类似功能的恒流源。
由第二二极管D2和第二运算放大器A2等元件产生基准电压，第八电阻R8和第九电阻R9构成电压取样电路，对电压输出端Vo电压进行采样，第三运算放大器A3和第二三极管Q2等元件构成误差放大和并联电压调整电路，通过第三运算放大器A3对基准电压与取样电压的比较放大，驱动第二三极管Q2，进而稳定电压输出端Vo的电压，由第一稳压管D1、恒流源U1、第一运算放大器A1和第一三极管Q1等元件构成限流电路，第一稳压管D1、恒流源U1和第二电位器RP2形成可调的限流基准电压，通过第一运算放大器A1对此基准电压与第一电阻R1上产生的取样电压进行比较放大，形成误差电压，用该误差电压控制第一三极管Q1的工作状态，从而稳定和限制输出电流。
本实施例中，第一三极管Q1为PNP型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1也可以采用NPN型三极管，第二三极管Q2也可以采用PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。
本实施例中，该供电电路9还包括第十电阻R10，第十电阻R10的一端与第一运算放大器A1的输出端连接，第十电阻R10的另一端与第一三极管Q1的基极连接。第十电阻R10为限流电阻，用于进行限流保护。限流保护的原理如下：当第十电阻R10所在支路的电流较大时，通过该第十电阻R10可以降低第十电阻R10所在支路的电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第十电阻R10的阻值为35kΩ，当然，在实际应用中，第十电阻R10的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第十电阻R10的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。
总之，本实施例中，由于无线通信模块10可以采用蓝牙模块、WiFi模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块，与传统技术对比，本发明具有多种无线通信方式、能满足对多样化通信的需求、提升用户使用体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水质采样检测分析系统，其特征在于，包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、pH值传感器、信号处理器、主控制器、第一数据存储器、第一时钟模块、供电电路、无线通信模块、从控制器、按键模块、显示屏、第二数据存储器和第二时钟模块，所述温度传感器、所述盐度传感器、所述第一数据存储器、所述第一时钟模块和所述供电电路均与所述主控制器连接，所述溶解氧传感器和pH值传感器均通过所述信号处理器与所述主控制器连接，所述主控制器通过所述无线通信模块与所述从控制器连接，所述按键模块、所述显示屏、所述第二数据存储器和所述第二时钟模块均与所述从控制器连接，所述无线通信模块为蓝牙模块、WiFi模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。
2.根据权利要求1所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述供电电路包括电压输入端、第一电阻、第一三极管、第一稳压管、第二电位器、第一运算放大器、恒流源、第三电阻、第三二极管、第四电阻、第五电阻、第二二极管、第二运算放大器、第六电阻、第七电阻、第三运算放大器、第二三极管、第八电阻、第九电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一稳压管的阴极、所述第二电位器的一个固定端、所述第一电阻的一端、所述第一运算放大器的负极电源端和所述第三运算放大器的正极电源端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一三极管的发射极和所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的同向输入端与所述第二电位器的滑动端连接，所述第一稳压管的阳极分别与所述恒流源的输入端和所述第二电位器的另一个固定端连接，所述恒流源的电压调整端与所述第三电阻的一端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一三极管的基极连接；
所述第二运算放大器的反相输入端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第二二极管的阴极和所述第四电阻的一端连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第四电阻的另一端和所述第六电阻的一端连接，所述第二运算放大器的同相输入端分别与所述第六电阻的另一端、所述第七电阻的一端和所述第三运算放大器的反相输入端连接，所述第一三极管的集电极与所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极分别与所述第二三极管的集电极、所述第八电阻的一端和所述电压输出端连接，所述第三运算放大器的同相输入端分别与所述第八电阻的另一端和所述第九电阻的一端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第二三极管的基极连接，所述恒流源的输出端分别与所述第三电阻的另一端、所述第一运算放大器的负极电源端、所述第二二极管的阳极、所述第七电阻的另一端、所述第三运算放大器的负极电源端、所述第二三极管的发射极和所述第九电阻的另一端连接。
3.根据权利要求2所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述第三二极管的型号为S-352T。
4.根据权利要求1所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述供电电路还包括第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第十电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接。
5.根据权利要求4所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述第十电阻的阻值为35kΩ。
6.根据权利要求2至5任意一项所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述第一三极管为PNP型三极管。
7.根据权利要求2至5任意一项所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述第二三极管为NPN型三极管。
8.根据权利要求2至5任意一项所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述恒流源的型号为LM317。
9.根据权利要求1所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述主控制器和从控制器的型号为STM32F103。
10.根据权利要求1所述的水质采样检测分析系统，其特征在于，所述信号处理器的型号为TLC4502CD。
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