CN111965219A - 一种水样ph值检测器及方法 - Google Patents
一种水样ph值检测器及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111965219A CN111965219A CN202010793454.4A CN202010793454A CN111965219A CN 111965219 A CN111965219 A CN 111965219A CN 202010793454 A CN202010793454 A CN 202010793454A CN 111965219 A CN111965219 A CN 111965219A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- pin
- resistor
- value
- controller
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 184
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 23
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 7
- 102100032533 ADP/ATP translocase 1 Human genes 0.000 claims description 6
- 101710148586 ADP,ATP carrier protein 1 Proteins 0.000 claims description 3
- 101710111394 ADP,ATP carrier protein 1, mitochondrial Proteins 0.000 claims description 3
- 101710102716 ADP/ATP translocase 1 Proteins 0.000 claims description 3
- 101000768061 Escherichia phage P1 Antirepressor protein 1 Proteins 0.000 claims description 3
- 101000796932 Homo sapiens ADP/ATP translocase 1 Proteins 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 21
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明提供了PH值检测技术领域的一种水样PH值检测器及方法，检测器包括一PH复合电极、一PH值传感器、一控制器、一显示屏、一复位电路以及一电源模块；所述PH值传感器的输入端与PH复合电极的输出端连接，输出端与所述控制器连接；所述显示屏以及复位电路均与控制器连接；所述电源模块分别与PH值传感器、控制器、显示屏以及复位电路连接。本发明的优点在于：极大的提升了PH值检测的精度以及检测的便捷性，降低了PH值检测的功耗。
Description
技术领域
本发明涉及PH值检测技术领域，特别指一种水样PH值检测器及方法。
背景技术
酸雨从专业角度上称为酸性湿沉降，具体指pH值在5.6以下的酸性降水，其形成的主要原因是含硫燃料的大量燃烧、机动车尾气排放、秸秆焚烧等所产生的酸性气体。酸雨对生态环境和人体产生的长期性危害是巨大的，不仅会危害土壤、腐蚀建筑物，而且极易引起人类呼吸系统的疾病。除此之外，工业制造中会产生大量的废液，一些工厂企业将废液随意排放，很容易造成水环境污染。水质的pH值无论是偏酸性还是偏碱性，都会破坏生态环境，甚至威胁到人类的健康。因此，pH值作为衡量水质健康状况的一项重要参数，对其进行检测是必不可少的。
然而，针对pH值的检测，大多数人还在使用传统的pH试纸，测量精度低下，虽然市面上存在一些pH值测试仪，但是存在体积大、功耗高、需要一直更换电池的缺点。
因此，如何提供一种水样PH值检测器及方法，实现提升PH值检测的精度以及检测的便捷性，降低PH值检测的功耗，成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种水样PH值检测器及方法，实现提升PH值检测的精度以及检测的便捷性，降低PH值检测的功耗。
第一方面，本发明提供了一种水样PH值检测器，包括一PH复合电极、一PH值传感器、一控制器、一显示屏、一复位电路以及一电源模块；
所述PH值传感器的输入端与PH复合电极的输出端连接，输出端与所述控制器连接；所述显示屏以及复位电路均与控制器连接；所述电源模块分别与PH值传感器、控制器、显示屏以及复位电路连接。
进一步地，所述控制器包括一无源晶体振荡器U1、一单片机U2、一SPI存储器U3、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一电容C9、一电容C10、一电容C11、一电容C12、一电容C13、一电容C14、一电容C15、一电容C16、一电容C17、一电容C18、一电容C19、一电容C20、一电感L4、一电阻R1以及一天线ANT1；
所述单片机U2的引脚1与电容C9以及电源模块连接，引脚2与电容C14以及电感L4连接，引脚3、4均与电容C10、电容C11、电容C12、电容C13以及电源模块连接，引脚9与复位电路连接，引脚13与PH值传感器连接，引脚19与电容C19以及电源模块连接，引脚26与电容C18以及电源模块连接，引脚37与电容C4以及电源模块连接，引脚40、41均与显示屏连接，引脚43、46均与电容C3、电容C20以及电源模块连接；所述电容C16的一端与单片机U2的5连接，另一端与单片机U2的6连接；所述电容C17的一端与单片机U2的7连接，另一端与单片机U2的8连接；所述天线ANT1的引脚1与电容C14以及电容C15连接，引脚2接地；
所述SPI存储器U3的引脚1、2、3、5、6、7分别与单片机U2的引脚30、32、29、33、31、28连接，引脚8与电源模块连接，引脚4接地；
所述电阻R1以及电容C6并联后，一端与电容C5以及单片机U2的引脚48连接，另一端与单片机U2的引脚47连接；
所述无源晶体振荡器U1的引脚1与电容C1以及单片机U2的引脚45连接，引脚2、4接地，引脚3与电容C2以及单片机U2的引脚44连接；所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C18、电容C19以及电容C20均接地。
进一步地，所述单片机U2的型号为ESP32-DOWDQ6。
进一步地，所述复位电路包括一复位芯片U4、一电阻R2以及一电阻R3；
所述电阻R3的一端与复位芯片U4的引脚3连接，另一端与所述电源模块连接；所述复位芯片U4的引脚2与电阻R2以及单片机U2连接，引脚1接地；所述电阻R2接地。
进一步地，所述显示屏为HMI串口屏。
进一步地，所述PH值传感器包括一运放Q1、一运放Q2、一基准电压源P1、一接线端子P2、一接线端子P3、一电位器R12、一电阻R11、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15、一电容C37以及一电容C38；
所述运放Q1的引脚4接地，引脚5与电位器R12、电容C37以及电阻R15连接，引脚6、7均与接线端子P2的引脚2连接；所述电容C37与电阻R15连接并接地；所述运放Q2的引脚1与电阻R11以及接线端子P3的引脚5连接，引脚2与电阻R11以及电阻R14连接，引脚3与接线端子P2的引脚1连接，引脚8与电源模块连接；所述电阻R14接地；所述接线端子P2的引脚S1、S2、S3分别与基准电压源P1的引脚1、2、3连接；所述基准电压源P1的引脚8与电阻R13以及电容C38连接；所述电容C38与基准电压源P1的引脚4连接并接地；所述电阻R13与电源模块连接；所述接线端子P2的引脚1、2与PH复合电极连接；所述接线端子P3的引脚5与控制器连接。
进一步地，所述运放Q1以及运放Q2的型号均为TLC4502。
第二方面，本发明提供了一种水样PH值检测方法，包括如下步骤：
步骤S10、通过控制器设置PH值传感器的采样频率以及采样次数，并将所述采样频率以及采样次数发送给PH值传感器；
步骤S20、PH值传感器基于接收的所述采样频率以及采样次数采集PH复合电极的电压模拟信号，并将所述电压模拟信号发送给控制器；
步骤S30、控制器将接收的所述电压模拟信号转换为电压数字信号，利用中位值滤波法对所述电压数字信号进行滤波处理，得到PH值；
步骤S40、调节PH值传感器中电位器R12的阻值，使得PH值传感器工作在不同电压下，测量不同电压下的PH值；
步骤S50、利用线性拟合法拟合不同电压下的PH值，得到PH值随电压变化的PH曲线，并实时发送到显示屏进行显示。
进一步地，所述步骤S30具体为：
控制器将接收的所述电压模拟信号转换为电压数字信号后，对所述电压数字信号按数值大小进行排序，剔除最大值和最小值后，求取剩余的电压数字信号的算术平均值得到PH值。
本发明的优点在于：
1、通过控制器按设定的采样频率以及采样次数采集PH复合电极的电压信号，并利用中位值滤波法对采集的电压信号进行滤波处理，再调节PH值传感器的工作电压，利用线性拟合法拟合不同电压下的PH值，得到PH值随电压变化的PH曲线，极大的提升了PH值检测的精度。
2、通过设置PH复合电极、PH值传感器、控制器、显示屏、复位电路以及电源模块对PH值进行检测和显示，结构简单，集成度高，进而极大的提升了检测的便捷性。
3、通过设置控制器采用型号为ESP32-DOWDQ6的单片机U2，可以对两个中央处理器核心进行单独控制，用户可以切断其中一个处理器的电源，利用低功耗协处理器来完成检测，进而极大的降低了PH值检测的功耗，避免经常更换电池。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种水样PH值检测器的电路原理框图。
图2是本发明控制器的电路图。
图3是本发明PH值传感器的电路图。
图4是本发明复位电路的电路图。
图5是本发明一种水样PH值检测方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：利用中位值滤波法对采集的电压信号进行滤波处理，利用线性拟合法拟合不同电压下的PH值，以提升PH值检测的精度。通过在有限的体积内集成PH复合电极、PH值传感器、控制器、显示屏、复位电路以及电源模块，简化结构，以提升检测的便捷性。通过采用具备低功耗协处理器的单片机U2，以降低PH值检测的功耗。
请参照图1至图5所示，本发明一种水样PH值检测器的较佳实施例，包括一PH复合电极、一PH值传感器、一控制器、一显示屏、一复位电路以及一电源模块；
所述PH复合电极由测量电极和参比电极组成，测量电极由特殊玻璃薄膜制成，即对H+有选择性响应的玻璃电极，参比电极选择氯化银电极。所述PH复合电极的底部带有保护套，保护套内装有少量KCL溶液，用于保护测量电极的玻璃球膜，保持电极球泡的湿润，防止玻璃球膜损坏，延长使用寿命，同时又方便使用。其中，测量电极的核心是一个球状的熔喷玻璃泡，球状玻璃泡的下半部分覆盖有一层玻璃薄膜，它对H+比较敏感，具有吸附H+的特性。当测量电极浸入待测溶液后,玻璃薄膜与待测溶液接触，玻璃薄膜两侧的H+浓度不同，形成浓度差，H+开始从浓度大的一侧向浓度小的一侧迁移，玻璃薄膜两侧的H+因此建立动态平衡，电荷分布随之改变，从而产生附加电动势；而参比电极的电势恒定，不受H+浓度的影响。这样一来，两根电极之间就产生了电势差，电势差与待测溶液中H+浓度有了函数关系，也就是与待测溶液的PH值有函数关系。即所述PH复合电极的电势变化ΔE与待测溶液的PH值满足能斯特公式：
其中E表示测量电极电势；E0表示参比电极电势；R表示气体常数(8.314570J·mol-1·K-1)；T表示开氏绝对温度(开尔文)；F表示法拉第常数(96485.3383C·mol-1)；
所述PH值传感器用于将通过PH复合电极采集的电压模拟信号发送给控制器；所述控制器用于将接收的电压模拟信号转换为电压数字信号，并对电压数字信号进行处理，输出PH值显示于所述显示屏上；所述显示屏用于显示检测结果；所述复位电路用于为所述检测器进行系统复位、内核复位和CPU复位；所述电源模块用于为所述检测器提供电源，在具体实施时选择可实现此功能的电源模块即可，并不局限于何种型号；
所述PH值传感器的输入端与PH复合电极的输出端连接，输出端与所述控制器连接；所述显示屏以及复位电路均与控制器连接；所述电源模块分别与PH值传感器、控制器、显示屏以及复位电路连接。
所述控制器包括一无源晶体振荡器U1、一单片机U2、一SPI存储器U3、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一电容C9、一电容C10、一电容C11、一电容C12、一电容C13、一电容C14、一电容C15、一电容C16、一电容C17、一电容C18、一电容C19、一电容C20、一电感L4、一电阻R1以及一天线ANT1；所述无源晶体振荡器U1的频率为40MHz；所述电容C1以及电容C2的电容值均为22pF；
所述单片机U2的引脚1与电容C9以及电源模块连接，引脚2与电容C14以及电感L4连接，引脚3、4均与电容C10、电容C11、电容C12、电容C13以及电源模块连接，引脚9与复位电路连接，引脚13与PH值传感器连接，引脚19与电容C19以及电源模块连接，引脚26与电容C18以及电源模块连接，引脚37与电容C4以及电源模块连接，引脚40、41均与显示屏连接，引脚43、46均与电容C3、电容C20以及电源模块连接；所述电容C16的一端与单片机U2的5连接，另一端与单片机U2的6连接；所述电容C17的一端与单片机U2的7连接，另一端与单片机U2的8连接；所述天线ANT1的引脚1与电容C14以及电容C15连接，引脚2接地；
所述SPI存储器U3的引脚1、2、3、5、6、7分别与单片机U2的引脚30、32、29、33、31、28连接，引脚8与电源模块连接，引脚4接地；
所述电阻R1以及电容C6并联后，一端与电容C5以及单片机U2的引脚48连接，另一端与单片机U2的引脚47连接；
所述无源晶体振荡器U1的引脚1与电容C1以及单片机U2的引脚45连接，引脚2、4接地，引脚3与电容C2以及单片机U2的引脚44连接；所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C18、电容C19以及电容C20均接地。
所述单片机U2的引脚1、3、4、43、46为模拟电源输入；ESP32-DOWDQ6的时钟芯片电源为引脚19，CPU电源输入为引脚37，数字电源的工作电压范围为1.8V～3.6V。所述单片机U2的引脚26(SDIO)的输出电压可为1.8V或者3.3V。配置为1.8V时，ESP32-DOWDQ6内部的低压降线性稳压器能提供的最大电流为40mA，电压输出在1650mV～2000mV的范围内；配置为3.3V时，引脚26和19间会有一定的压差，因此在引脚26上外接一个1μF的滤波电容，即所述电容C18。
所述单片机U2的型号为ESP32-DOWDQ6，集成Wi-Fi和双模蓝牙，待机功耗极低，功能丰富，应用场景广泛，适用于低功耗传感器和网络要求极高的任务，如语音识别、多媒体通信等，且具有可扩展、自适应的特点，可以实现对两个中央处理器核心的单独控制，例如用户可以断开处理器的电源，利用低功耗协处理器来持续监测外设的状态变化或某些模拟量是否超出阈值。集成了霍尔传感器、电容式触摸传感器、低噪声传感放大器，Ethernet接口、SD卡接口、高速SDIO/SPI、通用异步收发传输器和I2C等，内部时钟频率可调范围为80MHz到240MHz。最突出的特点就是在极小的体积内高度集成了各种元件，只需极少的外围器件，即可实现强大的处理性能和无线传输功能，完成各种复杂的任务需求，例如利用蓝牙将检测的PH值发送给手机进行显示。
所述复位电路包括一复位芯片U4、一电阻R2以及一电阻R3；所述复位芯片U4的型号优选为BL8509，用于持续一段时间产生低电平信号触发复位；
所述电阻R3的一端与复位芯片U4的引脚3连接，另一端与所述电源模块连接；所述复位芯片U4的引脚2与电阻R2以及单片机U2连接，引脚1接地；所述电阻R2接地。
所述显示屏为HMI串口屏，是一种人机界面产品，功能全面、性能卓越、可独立编程开发，做出高端的人机交互界面。型号优选为淘晶驰电子的TJC4024T032_011R，分辨率400×240，不仅支持TTL、RS232、RS485、CAN等多种通讯接口，还具备双向I/O口，可配置5种工作模式，内部集成了CPU处理器、RTC、FLASH存储器和用户数据存储单元等，具备串口通信、数据存储、液晶显示、触控输入等多种功能，使用字符串指令直接与所述单片机U2进行通信，源代码可读性更强。I/O口可以被定义为Input或者Output；使用C语言指令，数据结构精简，控件属性赋值支持简易运算；屏幕的触摸类型为电阻触摸，通电后立即进入工作状态无需任何初始化设置。HMI串口屏接收数据是通过中断来实现的，不容易出现数据丢包和卡顿，保证了整个系统的稳定和高效。
所述PH值传感器包括一运放Q1、一运放Q2、一基准电压源P1、一接线端子P2、一接线端子P3、一电位器R12、一电阻R11、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15、一电容C37以及一电容C38；
所述运放Q1的引脚4接地，引脚5与电位器R12、电容C37以及电阻R15连接，引脚6、7均与接线端子P2的引脚2连接；所述电容C37与电阻R15连接并接地；所述运放Q2的引脚1与电阻R11以及接线端子P3的引脚5连接，引脚2与电阻R11以及电阻R14连接，引脚3与接线端子P2的引脚1连接，引脚8与电源模块连接；所述电阻R14接地；所述接线端子P2的引脚S1、S2、S3分别与基准电压源P1的引脚1、2、3连接；所述基准电压源P1的引脚8与电阻R13以及电容C38连接；所述电容C38与基准电压源P1的引脚4连接并接地；所述电阻R13与电源模块连接；所述接线端子P2的引脚1、2与PH复合电极连接；所述接线端子P3的引脚5与控制器连接。
所述PH值传感器采用+5V单电源供电，通过所述接线端子P2与PH复合电极连接，通过所述接线端子P3的引脚5输出电压模拟信号。由于所述PH复合电极的内阻一般会达到1012Ω，因此要实现高阻抗输入才能测得准确的电压值，因此采用高性能自校准精密双路运算放大器TLC4502，其开环增益高于120dB，满足高阻抗输入的要求，且具有低输入失调电压漂移和高输出驱动能力,并可在上电后失调电压自动校准为零。当测量pH值大约等于7的中性溶液时，所述PH值传感器输出的电压模拟信号等于参比电极的电压(可通过所述电位器R12调节)。已知ESP32-DOWDQ6的引脚电压为3.3V，即ADC通道模拟引脚理论上有效电压测量的最大值为3.3V，因此需要将测量电极放入中性溶液中，调节所述PH值传感器的电位器R12，使得输出电压为1.6V左右。
所述运放Q1以及运放Q2的型号均为TLC4502。
本发明一种水样PH值检测方法的较佳实施例，包括如下步骤：
步骤S10、通过控制器设置PH值传感器的采样频率以及采样次数，并将所述采样频率以及采样次数发送给PH值传感器；检测前需要对控制器、PH值传感器、显示屏进行初始化；所述采样次数优选为40次；
步骤S20、PH值传感器基于接收的所述采样频率以及采样次数采集PH复合电极的电压模拟信号，并将所述电压模拟信号发送给控制器；
步骤S30、控制器将接收的所述电压模拟信号转换为电压数字信号，利用中位值滤波法对所述电压数字信号进行滤波处理，得到PH值；滤波处理是为了减小噪声干扰和偶然因素引起的误差，提高测得PH值的准确度，最终得到一个比较精确的数字量；
步骤S40、调节PH值传感器中电位器R12的阻值，使得PH值传感器工作在不同电压下，测量不同电压下的PH值；
步骤S50、利用线性拟合法拟合不同电压下的PH值，得到PH值随电压变化的PH曲线，并实时发送到显示屏进行显示。所述线性拟合法优选为最小二乘法。
所述步骤S30具体为：
控制器将接收的所述电压模拟信号转换为电压数字信号后，对所述电压数字信号按数值大小进行排序，剔除最大值和最小值后，求取剩余的电压数字信号的算术平均值得到PH值。
综上所述，本发明的优点在于：
1、通过控制器按设定的采样频率以及采样次数采集PH复合电极的电压信号，并利用中位值滤波法对采集的电压信号进行滤波处理，再调节PH值传感器的工作电压，利用线性拟合法拟合不同电压下的PH值，得到PH值随电压变化的PH曲线，极大的提升了PH值检测的精度。
2、通过设置PH复合电极、PH值传感器、控制器、显示屏、复位电路以及电源模块对PH值进行检测和显示，结构简单，集成度高，进而极大的提升了检测的便捷性。
3、通过设置控制器采用型号为ESP32-DOWDQ6的单片机U2，可以对两个中央处理器核心进行单独控制，用户可以切断其中一个处理器的电源，利用低功耗协处理器来完成检测，进而极大的降低了PH值检测的功耗，避免经常更换电池。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (9)
1.一种水样PH值检测器，其特征在于：包括一PH复合电极、一PH值传感器、一控制器、一显示屏、一复位电路以及一电源模块；
所述PH值传感器的输入端与PH复合电极的输出端连接，输出端与所述控制器连接；所述显示屏以及复位电路均与控制器连接；所述电源模块分别与PH值传感器、控制器、显示屏以及复位电路连接。
2.如权利要求1所述的一种水样PH值检测器，其特征在于：所述控制器包括一无源晶体振荡器U1、一单片机U2、一SPI存储器U3、一电容C1、一电容C2、一电容C3、一电容C4、一电容C5、一电容C6、一电容C9、一电容C10、一电容C11、一电容C12、一电容C13、一电容C14、一电容C15、一电容C16、一电容C17、一电容C18、一电容C19、一电容C20、一电感L4、一电阻R1以及一天线ANT1；
所述单片机U2的引脚1与电容C9以及电源模块连接，引脚2与电容C14以及电感L4连接，引脚3、4均与电容C10、电容C11、电容C12、电容C13以及电源模块连接，引脚9与复位电路连接，引脚13与PH值传感器连接，引脚19与电容C19以及电源模块连接，引脚26与电容C18以及电源模块连接，引脚37与电容C4以及电源模块连接，引脚40、41均与显示屏连接，引脚43、46均与电容C3、电容C20以及电源模块连接；所述电容C16的一端与单片机U2的5连接，另一端与单片机U2的6连接；所述电容C17的一端与单片机U2的7连接，另一端与单片机U2的8连接；所述天线ANT1的引脚1与电容C14以及电容C15连接，引脚2接地；
所述SPI存储器U3的引脚1、2、3、5、6、7分别与单片机U2的引脚30、32、29、33、31、28连接，引脚8与电源模块连接，引脚4接地；
所述电阻R1以及电容C6并联后，一端与电容C5以及单片机U2的引脚48连接，另一端与单片机U2的引脚47连接；
所述无源晶体振荡器U1的引脚1与电容C1以及单片机U2的引脚45连接，引脚2、4接地，引脚3与电容C2以及单片机U2的引脚44连接；所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C18、电容C19以及电容C20均接地。
3.如权利要求2所述的一种水样PH值检测器，其特征在于：所述单片机U2的型号为ESP32-DOWDQ6。
4.如权利要求1所述的一种水样PH值检测器，其特征在于：所述复位电路包括一复位芯片U4、一电阻R2以及一电阻R3；
所述电阻R3的一端与复位芯片U4的引脚3连接，另一端与所述电源模块连接；所述复位芯片U4的引脚2与电阻R2以及单片机U2连接，引脚1接地；所述电阻R2接地。
5.如权利要求1所述的一种水样PH值检测器，其特征在于：所述显示屏为HMI串口屏。
6.如权利要求1所述的一种水样PH值检测器，其特征在于：所述PH值传感器包括一运放Q1、一运放Q2、一基准电压源P1、一接线端子P2、一接线端子P3、一电位器R12、一电阻R11、一电阻R13、一电阻R14、一电阻R15、一电容C37以及一电容C38；
所述运放Q1的引脚4接地，引脚5与电位器R12、电容C37以及电阻R15连接，引脚6、7均与接线端子P2的引脚2连接；所述电容C37与电阻R15连接并接地；所述运放Q2的引脚1与电阻R11以及接线端子P3的引脚5连接，引脚2与电阻R11以及电阻R14连接，引脚3与接线端子P2的引脚1连接，引脚8与电源模块连接；所述电阻R14接地；所述接线端子P2的引脚S1、S2、S3分别与基准电压源P1的引脚1、2、3连接；所述基准电压源P1的引脚8与电阻R13以及电容C38连接；所述电容C38与基准电压源P1的引脚4连接并接地；所述电阻R13与电源模块连接；所述接线端子P2的引脚1、2与PH复合电极连接；所述接线端子P3的引脚5与控制器连接。
7.如权利要求6所述的一种水样PH值检测器，其特征在于：所述运放Q1以及运放Q2的型号均为TLC4502。
8.一种水样PH值检测方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1至7任一项所述的检测器，包括如下步骤：
步骤S10、通过控制器设置PH值传感器的采样频率以及采样次数，并将所述采样频率以及采样次数发送给PH值传感器；
步骤S20、PH值传感器基于接收的所述采样频率以及采样次数采集PH复合电极的电压模拟信号，并将所述电压模拟信号发送给控制器；
步骤S30、控制器将接收的所述电压模拟信号转换为电压数字信号，利用中位值滤波法对所述电压数字信号进行滤波处理，得到PH值；
步骤S40、调节PH值传感器中电位器R12的阻值，使得PH值传感器工作在不同电压下，测量不同电压下的PH值；
步骤S50、利用线性拟合法拟合不同电压下的PH值，得到PH值随电压变化的PH曲线，并实时发送到显示屏进行显示。
9.如权利要求8所述的一种水样PH值检测方法，其特征在于：所述步骤S30具体为：
控制器将接收的所述电压模拟信号转换为电压数字信号后，对所述电压数字信号按数值大小进行排序，剔除最大值和最小值后，求取剩余的电压数字信号的算术平均值得到PH值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010793454.4A CN111965219A (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种水样ph值检测器及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010793454.4A CN111965219A (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种水样ph值检测器及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111965219A true CN111965219A (zh) | 2020-11-20 |
Family
ID=73365260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010793454.4A Pending CN111965219A (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种水样ph值检测器及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111965219A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113252923A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-13 | 珠海丽珠试剂股份有限公司 | 样本容器检测方法、装置和系统 |
| CN113933351A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-14 | 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 | 矿浆pH值检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN113933350A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-14 | 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 | 矿浆pH值检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100084961A (ko) * | 2009-01-19 | 2010-07-28 | 경북대학교 산학협력단 | 유리 ｐＨ 센서를 이용한 ｐＨ 측정 시스템 |
| CN105675653A (zh) * | 2014-11-20 | 2016-06-15 | 陕西亚泰电器科技有限公司 | 一种基于单片机的溶液pH值测量仪 |
| CN207423952U (zh) * | 2017-11-10 | 2018-05-29 | 泉州市鹏龙装饰工程有限公司 | 一种用于城市水环境生态修复实时监测装置 |
| CN207502454U (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-15 | 杭州洪扬生物工程有限公司 | 多维智能控制细胞生物反应器pH传感器信号调理电路 |
| CN207557152U (zh) * | 2017-06-21 | 2018-06-29 | 天津科技大学 | 一种新型的ph值智能测量电路 |
| CN209606432U (zh) * | 2019-03-05 | 2019-11-08 | 吉林工程技术师范学院 | 水质环境监测装置 |
| CN111289587A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-16 | 杭州电子科技大学 | 一种轻型智能水质检测系统及方法 |
| CN211013272U (zh) * | 2019-12-24 | 2020-07-14 | 电子科技大学中山学院 | 一种使用电子墨水屏显示的温度计 |
| CN213041771U (zh) * | 2020-08-10 | 2021-04-23 | 福建智恒优水科技有限公司 | 一种水样ph值检测器 |
-
2020
- 2020-08-10 CN CN202010793454.4A patent/CN111965219A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100084961A (ko) * | 2009-01-19 | 2010-07-28 | 경북대학교 산학협력단 | 유리 ｐＨ 센서를 이용한 ｐＨ 측정 시스템 |
| CN105675653A (zh) * | 2014-11-20 | 2016-06-15 | 陕西亚泰电器科技有限公司 | 一种基于单片机的溶液pH值测量仪 |
| CN207557152U (zh) * | 2017-06-21 | 2018-06-29 | 天津科技大学 | 一种新型的ph值智能测量电路 |
| CN207423952U (zh) * | 2017-11-10 | 2018-05-29 | 泉州市鹏龙装饰工程有限公司 | 一种用于城市水环境生态修复实时监测装置 |
| CN207502454U (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-15 | 杭州洪扬生物工程有限公司 | 多维智能控制细胞生物反应器pH传感器信号调理电路 |
| CN209606432U (zh) * | 2019-03-05 | 2019-11-08 | 吉林工程技术师范学院 | 水质环境监测装置 |
| CN211013272U (zh) * | 2019-12-24 | 2020-07-14 | 电子科技大学中山学院 | 一种使用电子墨水屏显示的温度计 |
| CN111289587A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-06-16 | 杭州电子科技大学 | 一种轻型智能水质检测系统及方法 |
| CN213041771U (zh) * | 2020-08-10 | 2021-04-23 | 福建智恒优水科技有限公司 | 一种水样ph值检测器 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113252923A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-13 | 珠海丽珠试剂股份有限公司 | 样本容器检测方法、装置和系统 |
| CN113933351A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-14 | 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 | 矿浆pH值检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN113933350A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-14 | 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 | 矿浆pH值检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN113933350B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-12-22 | 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 | 矿浆pH值检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN113933351B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-12-22 | 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 | 矿浆pH值检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111965219A (zh) | 一种水样ph值检测器及方法 | |
| CN104965009B (zh) | 一种氢气浓度检测仪 | |
| CN213041771U (zh) | 一种水样ph值检测器 | |
| CN212904654U (zh) | 一种氧化还原电位的测量电路 | |
| CN207557152U (zh) | 一种新型的ph值智能测量电路 | |
| CN206892102U (zh) | 一种服装舒适度远程智能检测系统 | |
| CN110007056B (zh) | 一种新型低功耗无线便携式水质检测系统 | |
| CN114778642B (zh) | 具有三个电极的葡萄糖浓度信息采集装置 | |
| CN210893224U (zh) | 卡片式便携环境检测仪 | |
| CN214308909U (zh) | 一种建筑热环境监测系统 | |
| CN105891313B (zh) | 基于恒电位仪应用平台的维生素b检测方法 | |
| CN213658713U (zh) | 矿用水质分析仪 | |
| CN204214462U (zh) | 一种通用型传感器信号处理系统 | |
| CN210119462U (zh) | 空气甲醛分布式云监测系统 | |
| CN114485785A (zh) | 一种基于光纤湿度传感器的环境检测系统及方法 | |
| CN204330655U (zh) | 一种便携式甲醛与pm2.5检测装置 | |
| CN113702448A (zh) | 一种可穿戴式植物叶片表面含水率监测装置 | |
| CN218272088U (zh) | 检测葡萄糖浓度的采集装置 | |
| CN106525923B (zh) | 水中氟离子快速检测系统及其方法 | |
| CN208002782U (zh) | 一种便携式的高精度电子体温计 | |
| Hao et al. | Design of wireless force measuring instrument for sports based on STM32 | |
| CN107647853A (zh) | 一种便携式的高精度电子体温计 | |
| CN217638691U (zh) | 一种检测灵敏度高的荧光检测仪 | |
| CN210893235U (zh) | 一种多功能交互式环境检测分析仪 | |
| CN219871829U (zh) | 一种便携式气象数据监测系统 |
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 |