CN113406914A - 水质检测仪的在线自检测控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水质检测仪的在线自检测控制系统，包括MCU控制模块、负载自检测模块、消解冷却自检测模块、计量/消解比色自检测模块和供电电源自检测模块；负载自检测模块用于获取负载的电流采样信号，根据电流采样信号检测负载的工作状态；消解冷却自检测模块用于获取消解冷却风扇的脉冲采样信号，根据脉冲采样信号检测消解冷却风扇的工作状态；计量/消解比色自检测模块用于检测发光管和光敏接收管的工作状态；供电电源自检测模块用于检测供电电源的工作状态。本发明能够在线检测各功能模块的运行状况，从而判定各功能模块是否正常，并且在水质检测仪出现异常时，能够通过对各模块的自检测快速准确的定位到故障点，有效提高产品的便捷使用与维护。

Description

水质检测仪的在线自检测控制系统
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，尤其是指一种水质检测仪的在线自检测控制系统。
背景技术
目前多使用水质检测仪对海水中营养盐进行定点、实时、长期的连续监测，以便准确系统的掌握某海区海水水团中营养盐含量、变化规律及监测海水富营养化程度。但是现有技术的水质检测仪注重于仪器的成本与体积，多只有驱动控制模块、信号选择放大转换模块及电源的保护电路，对驱动控制后的信号无自检测、对控制对象的故障无自检测、对电源模块的电压能耗无自检测，因此在水质检测仪运行使用过程中若出现异常，不能实时判断相应功能的运行状况，从而难以定位故障点。
因此，针对上述问题提出了一种水质检测仪的在线自检测控制系统。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的水质检测仪无自检测功能从而难以定位故障点的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水质检测仪的在线自检测控制系统，包括MCU控制模块以及连接所述MCU控制模块的负载自检测模块、消解冷却自检测模块、计量/消解比色自检测模块和供电电源自检测模块；
所述负载自检测模块用于获取负载的电流采样信号，根据所述电流采样信号检测所述负载的工作状态；
所述消解冷却自检测模块包括故障反馈单元，所述故障反馈单元用于获取所述消解冷却风扇的脉冲采样信号，并根据所述脉冲采样信号检测所述消解冷却风扇的工作状态；
所述计量/消解比色自检测模块包括发光管自检测单元和光敏接收管自检测单元，所述发光管自检测单元和光敏接收管自检测单元用于分别检测发光管和光敏接收管的工作状态；
所述供电电源自检测模块用于检测供电电源的工作状态。
在本发明的一个实施例中，所述负载自检测模块包括第一光耦、电流采样电路和负载，所述第一光耦连接所述MCU控制模块，所述第一光耦的输入端连接所述负载，所述第一光耦的输出端连接所述电流采样电路，所述负载产生的电流通过所述第一光耦输出至所述电流采样电路，所述电流采样电路输出电流采样信号，根据所述电流采样信号检测所述负载的工作状态。
在本发明的一个实施例中，所述电流采样单元包括电流传感器，利用所述电流传感器获取所述负载的电流采样信号。
在本发明的一个实施例中，所述消解冷却自检测模块还包括速度控制驱动单元，所述速度控制驱动单元连接所述MCU控制模块，所述MCU控制模块发出的速度控制信号通过所述速度控制驱动单元产生控制消解冷却风扇速度的驱动信号。
在本发明的一个实施例中，所述速度控制驱动单元包括第二光耦和第一脉冲检测电路，所述第二光耦连接所述控制模块，所述MCU控制模块发出的速度控制信号通过所述第二光耦产生控制消解冷却风扇速度的驱动信号；所述第一脉冲检测电路连接所述第二光耦的输出端，所述第一脉冲检测电路用于获取所述驱动信号的脉冲采样信号，并根据所述脉冲采样信号检测所述驱动信号是否正常驱动。
在本发明的一个实施例中，所述故障反馈单元包括第三光耦和第二脉冲检测电路，所述第三光耦的输出端连接所述第二脉冲检测电路，风扇的反馈信号通过所述第三光耦输出，使用所述第二脉冲检测电路获取所述反馈信号的脉冲采样信号，并根据所述脉冲采样信号检测所述消解冷却风扇的工作状态。
在本发明的一个实施例中，所述发光管自检测单元包括恒流基准源、第一开关和发光管，所述恒流基准源连接所述第一开关，所述第一开关连接发光管；所述光敏接收管自检测单元包括恒压基准源、第二开关和光敏接收管，所述恒压基准源连接所述第二开关，所述第二开关连接所述光敏接收管，所述发光管与所述光敏接收管之间设置有比色管道，利用所述比色管道获取电压采样信号，并根据所述电压采样信号检测所述发光管和所述光敏接收管是否衰减异常。
在本发明的一个实施例中，所述供电电源自检测模块包括系统供电电源自检测单元和MCU供电电源自检测单元，所述系统供电电源自检测单元和MCU供电电源自检测单元分别用于检测系统供电电源电压和MCU供电电源电压是否掉电。
在本发明的一个实施例中，所述系统供电电源自检测单元包括电阻分压采样电路，在供电电源的输入端设置电阻分压采样电路，所述电阻分压采样电路用于采集供电电源的输入电压值和输入电流值，并根据所述输入电压值和输入电流值检测所述供电电源的输入功率。
在本发明的一个实施例中，所述系统供电电源自检测单元包括电源监测电路，在供电电源的输入端设置电源监测电路，所述电源监测电路用于检测系统供电电源电压是否掉电。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明提出一种水质检测仪的在线自检测控制系统，其能够在线检测各功能模块的运行状况，从而判定各功能模块是否正常，并且在水质检测仪出现异常时，能够通过对各模块的自检测快速准确的定位到故障点，有效提高产品的便捷使用与维护。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明负载自检测模块的结构示意图。
图3是本发明消解冷却自检测模块的结构示意图。
图4是本发明计量/消解比色自检测模块的结构示意图。
图5是本发明系统供电电源自检测单元的结构示意图。
图6是本发明MCU供电电源自检测单元的结构示意图。
附图标记说明：100、MCU控制模块；200、负载自检测模块；300、消解冷却自检测模块；400、计量/消解比色自检测模块；500、供电电源自检测模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1至图6所示，本发明提供一种水质检测仪的在线自检测控制系统，包括MCU控制模块100以及连接MCU控制模块100的负载自检测模块200、消解冷却自检测模块300、计量/消解比色自检测模块400和供电电源自检测模块500。
负载自检测模块200用于获取负载的电流采样信号，根据电流采样信号检测负载的工作状态。
消解冷却自检测模块300包括故障反馈单元，故障反馈单元用于获取消解冷却风扇的脉冲采样信号，并根据脉冲采样信号检测消解冷却风扇的工作状态。
计量/消解比色自检测模块400包括发光管自检测单元和光敏接收管自检测单元，发光管自检测单元和光敏接收管自检测单元用于分别检测发光管和光敏接收管的工作状态。
供电电源自检测模块500用于检测供电电源的工作状态。
请继续参阅图2所示，负载自检测模块200包括第一光耦、电流采样电路和负载，第一光耦连接MCU控制模块100，第一光耦的输入端连接负载，第一光耦的输出端连接电流采样电路，负载产生的电流通过第一光耦输出至电流采样电路，电流采样电路输出电流采样信号，根据电流采样信号检测负载的工作状态。作为优选的，电流采样单元包括电流传感器，利用电流传感器获取负载的电流采样信号。
上述负载自检测模块200在工作时，电路通过MCU控制模块100输出的控制信号Ctrl来控制第一光耦的通断，从而进一步控制负载的通断，负载可以是多通道电磁阀(可以采用每一个电磁阀独立控制)、多通道高温电磁阀、消解加热丝以及冷却风扇的供电。霍尔电流传感器可输出电流采样信号，结合控制信号Ctr l可以自检测负载有无断线损坏或是否工作正常，当控制信号Ctr l控制第一光耦闭合时，负载消耗的电流值可通过电流采样信号得到，若采样电流值为零，则可表示负载已经断线，若采样电流值在正常工作范围值之内，则表示负载工作异常。
进一步地，负载自检测模块200还包括二极管，二极管与负载并联，这里二极管的作用用于保护负载。
还有，负载自检测模块200可以结合电流采样值与供电电源+24V的电压采样值提供负载的实时能耗。
请继续参阅图3所示，消解冷却自检测模块300还包括速度控制驱动单元，速度控制驱动单元连接MCU控制模块100，MCU控制模块100发出的速度控制信号通过速度控制驱动单元产生控制消解冷却风扇速度的驱动信号。
具体的，速度控制驱动单元包括第二光耦和第一脉冲检测电路，第二光耦连接控制模块，MCU控制模块100发出的速度控制信号通过第二光耦产生控制消解冷却风扇速度的驱动信号；第一脉冲检测电路连接第二光耦的输出端，第一脉冲检测电路用于获取驱动信号的脉冲采样信号，并根据脉冲采样信号检测驱动信号是否正常驱动。
上述速度控制驱动单元在工作时，MCU控制模块100的PWM控制信号通过第二光耦隔离后产生用于风扇速度控制的驱动信号，且该驱动信号经过第一脉冲检测电路后即可获取驱动信号的脉冲采样信号，根据脉冲采样信号检测驱动信号是否正常驱动。
还有，故障反馈单元包括第三光耦和第二脉冲检测电路，第三光耦的输出端连接第二脉冲检测电路，风扇的反馈信号通过第三光耦输出，使用第二脉冲检测电路获取反馈信号的脉冲采样信号，并根据脉冲采样信号检测消解冷却风扇的工作状态。
请继续参阅图4所示，在上述计量/消解比色自检测模块400中，发光管自检测单元包括恒流基准源、第一开关和发光管，恒流基准源连接第一开关，第一开关连接发光管；光敏接收管自检测单元包括恒压基准源、第二开关和光敏接收管，恒压基准源连接第二开关，第二开关连接光敏接收管，发光管与光敏接收管之间设置有比色管道，利用比色管道获取电压采样信号，并根据电压采样信号检测发光管和光敏接收管是否衰减异常。
上述计量/消解比色自检测模块400在工作时，MCU控制模块100的两路控制信号可分别控制恒流基准源及恒压基准源的通断，自检时两路开关(这里指第一开关和第二开关)闭合，其中恒流基准源为发光管提供稳定的电流以得到稳定的光源，恒压基准源提供稳定的电压以提高光敏接收管与电阻分压后的电压采样信号的精度，发光管与光敏接收管之间安装有比色透明管道，在管道内对空气及标液情况下的电压采样信号进行采样分析，可以自检测发光管或光敏接收管成对工作是否衰减异常。
还有第一开关和第二开关的设置可在计量单元或消解比色单元不工作时关断两路开关，从而保护发光管及光敏接收管，避免其长时间持续供电对器件产生性能衰减，显著提高了器件的使用寿命。
上述供电电源自检测模块500包括系统供电电源自检测单元和MCU供电电源自检测单元，系统供电电源自检测单元和MCU供电电源自检测单元分别用于检测系统供电电源电压和MCU供电电源电压是否掉电。
其中，请继续参阅图5所示，系统供电电源自检测单元包括电阻分压采样电路，在供电电源的输入端设置电阻分压采样电路，电阻分压采样电路用于采集供电电源的输入电压值和输入电流值，并根据输入电压值和输入电流值检测供电电源的输入功率。
还有，系统供电电源自检测单元包括电源监测电路，在供电电源的输入端设置电源监测电路，电源监测电路用于检测系统供电电源电压是否掉电。
另外，请继续参阅图6所示，上述MCU供电电源自检测单元用于MCU供电电源的自检测，MCU的供电电源通过分压后输入至电源监控和看门狗电路，该电路内部带有基准电压作为比较电压，根据掉电电压触发值选择好合适的电阻参数，使低于触发值MCU供电电压时的分压电压低于参考基准电压，从而达到电压掉落输出信号的电平反转，通过实时在线检测电源掉落输出信号即可实时在线检测MCU供电电源电压是否掉电。
本发明提出一种水质检测仪的在线自检测控制系统，其能够在线检测各功能模块的运行状况，从而判定各功能模块是否正常，并且在水质检测仪出现异常时，能够通过对各模块的自检测快速准确的定位到故障点，有效提高产品的便捷使用与维护。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：包括MCU控制模块以及连接所述MCU控制模块的负载自检测模块、消解冷却自检测模块、计量/消解比色自检测模块和供电电源自检测模块；
所述负载自检测模块用于获取负载的电流采样信号，根据所述电流采样信号检测所述负载的工作状态；
所述消解冷却自检测模块包括故障反馈单元，所述故障反馈单元用于获取所述消解冷却风扇的脉冲采样信号，并根据所述脉冲采样信号检测所述消解冷却风扇的工作状态；
所述计量/消解比色自检测模块包括发光管自检测单元和光敏接收管自检测单元，所述发光管自检测单元和光敏接收管自检测单元用于分别检测发光管和光敏接收管的工作状态；
所述供电电源自检测模块用于检测供电电源的工作状态。
2.根据权利要求1所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述负载自检测模块包括第一光耦、电流采样电路和负载，所述第一光耦连接所述MCU控制模块，所述第一光耦的输入端连接所述负载，所述第一光耦的输出端连接所述电流采样电路，所述负载产生的电流通过所述第一光耦输出至所述电流采样电路，所述电流采样电路输出电流采样信号，根据所述电流采样信号检测所述负载的工作状态。
3.根据权利要求2所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述电流采样单元包括电流传感器，利用所述电流传感器获取所述负载的电流采样信号。
4.根据权利要求1所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述消解冷却自检测模块还包括速度控制驱动单元，所述速度控制驱动单元连接所述MCU控制模块，所述MCU控制模块发出的速度控制信号通过所述速度控制驱动单元产生控制消解冷却风扇速度的驱动信号。
5.根据权利要求4所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述速度控制驱动单元包括第二光耦和第一脉冲检测电路，所述第二光耦连接所述控制模块，所述MCU控制模块发出的速度控制信号通过所述第二光耦产生控制消解冷却风扇速度的驱动信号；所述第一脉冲检测电路连接所述第二光耦的输出端，所述第一脉冲检测电路用于获取所述驱动信号的脉冲采样信号，并根据所述脉冲采样信号检测所述驱动信号是否正常驱动。
6.根据权利要求1所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述故障反馈单元包括第三光耦和第二脉冲检测电路，所述第三光耦的输出端连接所述第二脉冲检测电路，风扇的反馈信号通过所述第三光耦输出，使用所述第二脉冲检测电路获取所述反馈信号的脉冲采样信号，并根据所述脉冲采样信号检测所述消解冷却风扇的工作状态。
7.根据权利要求1所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述发光管自检测单元包括恒流基准源、第一开关和发光管，所述恒流基准源连接所述第一开关，所述第一开关连接发光管；所述光敏接收管自检测单元包括恒压基准源、第二开关和光敏接收管，所述恒压基准源连接所述第二开关，所述第二开关连接所述光敏接收管，所述发光管与所述光敏接收管之间设置有比色管道，利用所述比色管道获取电压采样信号，并根据所述电压采样信号检测所述发光管和所述光敏接收管是否衰减异常。
8.根据权利要求1所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述供电电源自检测模块包括系统供电电源自检测单元和MCU供电电源自检测单元，所述系统供电电源自检测单元和MCU供电电源自检测单元分别用于检测系统供电电源电压和MCU供电电源电压是否掉电。
9.根据权利要求8所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述系统供电电源自检测单元包括电阻分压采样电路，在供电电源的输入端设置电阻分压采样电路，所述电阻分压采样电路用于采集供电电源的输入电压值和输入电流值，并根据所述输入电压值和输入电流值检测所述供电电源的输入功率。
10.根据权利要求1所述的水质检测仪的在线自检测控制系统，其特征在于：所述系统供电电源自检测单元包括电源监测电路，在供电电源的输入端设置电源监测电路，所述电源监测电路用于检测系统供电电源电压是否掉电。
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