CN114252441A - 一种数字浊度仪的电路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数字浊度仪的电路系统,包括主控板电路和传感器电路;传感器电路包括:光源模块,通过主控板电路的恒流源模块的驱动,产生红外光照射待检测介质,产生代表浊度信息的折射光信号;浊度信号调理模块,接收接收模块发送的光信号,并进行调理;传感器单片机模块,对光信号进行模数转换和逻辑运算,获得浊度数据;主控板电路包括:主控板单片机模块,接收浊度数据并进行存储;电流输出模块,根据主控板单片机模块接收的浊度数据,线性转化为电流值输出于PLC;恒流源模块,通过主控板单片机模块控制输出,用于提供恒定的电流。该系统可实现对待检测对象浊度的准确测量,并用数字形式实现浊度数据的远程传输和用于后续的自动控制。
Description
技术领域
本发明涉及浊度仪技术领域,具体涉及一种数字浊度仪的电路系统。
背景技术
现有的浊度检测和处理电路大都在同一个电路板上,构成复杂,相互串扰,难以准确检测到浊度型号,这是由于电路构建在同一个电路板上相互串扰所致;有的技术方案虽然进行了检测和处理电路的物理分割,但大都直接将浊度模拟信号传输到主控板上处理以获得浊度数据,导致传输过程中的信号衰减和传输环境中其他信号干扰。此外,现有技术方案大都将浊度值只用于显示、存储,如化验室、检验室,并未对该浊度数据的深入使用提供远程传输接口,利用率低,难以用于后续的自动控制。常用食品、饮料、调味品如饮用水、啤酒、果汁、酱油、食用油等,浊度大小是一个关键质量指标,其不符合规定要求,意味着变质而不能再用,因此对浊度的准确检测和实时利用则显得十分重要,否则会发生严重质量问题而导致停工停产、损失浪费。
为此,本发明提出了一种新的一种数字浊度仪的电路系统。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出了一种数字浊度仪的电路系统,该系统可以方便顺利检测液体如水、啤酒的浊度,以及气体如空气的浊度;该系统可实现对待检测对象浊度的准确测量,并用数字形式实现浊度数据的远程传输和用于后续的自动控制。
为实现上述目的,本发明提供了如下的技术方案。
一种数字浊度仪的电路系统,包括主控板电路和传感器电路;
所述传感器电路包括:
光源模块,通过所述主控板电路的恒流源模块的驱动,产生红外光照射待检测介质,产生代表浊度信息的折射光信号;
接收模块,接收所述光源模块生成的代表浊度的光信号;
浊度信号调理模块,接收所述接收模块发送的光信号,并进行调理;
传感器单片机模块,接收调理后的光信号,进行模数转换和逻辑运算,获得浊度数据;
所述主控板电路包括:
主控板单片机模块,与所述传感器单片机模块通信连接,接收浊度数据并进行存储,并向上位机发送浊度数据;
电流输出模块,根据所述主控板单片机模块接收的浊度数据,线性转化为电流值输出于PLC,用于PLC的自动控制;
恒流源模块,通过所述主控板单片机模块控制输出,用于提供恒定的电流。
优选地,所述主控板电路还包括:
键盘模块,与所述主控板单片机模块电连接,用于设置特定运行参数;
报警模块,与所述主控板单片机模块电连接,用于发送报警;
主控板电源模块,与所述主控板单片机模块电连接,用于提供稳定直流电源;
时钟模块,与所述主控板单片机模块电连接,提供不中断的准确时钟信息;
显示模块,集成在所述主控板单片机模块上,用于显示浊度值和运行参数。
优选地,所述传感器电路还包括用于提供稳定的直流电源的传感器电源模块;所述传感器电源模块与传感器单片机模块电连接。
优选地,所述主控板电路还包括主控板温湿度模块;所述传感器电路还包括传感器温湿度模块;
所述主控板温湿度模块与所述主控板单片机模块电连接,用于检测主控板电路当前环境的温湿度信息,并向所述主控板单片机模块发送具体数值;所述主控板单片机模块根据温湿度信息对检测介质的浊度值进行修正;
所述传感器温湿度模块与所述传感器单片机模块电连接,用于检测传感器单片机模块当前环境的温湿度信息,并向所述传感器单片机模块发送具体数值;所述主控板单片机模块根据温湿度信息对检测介质的浊度值进行修正。
优选地,所述主控板电路还包括主控板RS485通信模块;所述传感器电路还包括传感器RS485通信模块;所述主控板单片机模块与上位机通过主控板RS485通信模块通信,所述主控板单片机模块与传感器单片机模块通过主控板RS485通信模块通信和传感器RS485通信模块的远程通信。
优选地,所述电流输出模块根据所述主控板单片机模块接收的浊度数据,进行4-20mA的线性转化。
优选地,所述光源模块通过所述主控板电路的恒流源模块的驱动,产生850nm的红外光。
优选地,所述报警模块采用CD4011芯片;所述主控板电源模块采用LM7812和LM1117-3.3芯片;所述电流输出模块采用XTR111芯片;所述主控板单片机模块采用STM32F103RCT6单片机,存储设置参数数据采用AT24C16芯片,显示模块采用IL9341芯片;所述恒流源模块采用LM317芯片;所述时钟模块采用DS1302芯片。
优选地,所述浊度信号调理模块采用AD623和OP07芯片;所述传感器电源模块采用LDO-3V3和A0505S-1W电源模块;所述接收模块采用硅光电池BPW34S和OP07信号放大芯片;所述传感器单片机模块采用STM32F103C8T6单片机;光源模块采用LM317和LDO-3V芯片;所述主控板温湿度模块和传感器温湿度模块均采用DHT11湿度传感器。
优选地,所述主控板RS485通信模块和传感器RS485通信模块均采用SN75176B芯片。
本发明有益效果:本发明采用主控板电路和传感器电路分开,物理隔离,直接在传感器端进行浊度信号的实时处理,并在传感器电路中获得浊度数据,避免了现有设计中需要将传感信号传输至主控端,由于存在一定传输距离所导致的信号衰减和干扰,提高了浊度的检测准确性;主控板电路提供了浊度的本地显示,数据存储,并进行了4~20mA的线性转换,便于连接PLC进行本地控制;同时提供了浊度数据基于RS485的远程数字传输,便于控制中心对浊度信息的综合利用、信息集成、信息融合、远程控制,实现生成线的自动控制。在主控板和传感器端均设计有温湿度检测,引入了两个环境温湿度差对浊度准确性的影响,采用这种主控板和传感器端电路分工协作的方式,得出的浊度值准确性高,使用方便,对利用浊度数据进行控制自动化生产线的领域,具有不可或缺作用,能显著提高生产效率和经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例的主控板电路结构图;
图2是本发明实施例的传感器板电路结构图;
图3是本发明实施例的键盘模块电路图;
图4是本发明实施例的报警模块电路图;
图5是本发明实施例的主控板电源模块电路图;
图6是本发明实施例的电流输出模块电路图;
图7是本发明实施例的恒流源模块电路图;
图8是本发明实施例的单片机及显示模块电路图;
图9是本发明实施例的RS485通信模块电路图;
图10是本发明实施例的时钟模块电路图;
图11是本发明实施例的温湿度模块电路图;
图12是本发明实施例的浊度信号调理电路图;
图13是本发明实施例的传感器电源电路图;
图14是本发明实施例的接收电路图;
图15是本发明实施例的单片机模块电路图;
图16是本发明实施例的光源模块电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提出一种数字浊度仪的电路系统,如图1-16所示,具体包括:
主控板电路,包括:
主控板单片机模块,与传感器单片机模块通信连接,接收浊度数据并进行存储,并向上位机发送浊度数据;显示模块,集成在主控板单片机模块上,用于显示浊度值和运行参数,提供人机交互平台。如图8所示,选用STM32F103RCT6单片机,存储设置参数数据选用AT24C16芯片,配合SD卡,以及8MHZ和32.768KHz晶振,电阻,电容,复位按键等器件,可构成该模块电路,其中显示模块选用IL9341显示模块。
电流输出模块,根据主控板单片机模块接收的浊度数据,线性转化为4~20ma的电流值,并输出于PLC,用于PLC的自动控制。电流输出模块可用XTR111芯片配合电阻电容,MOS管,三极管,二极管进行电压向电流转换,为了电压匹配,使用LM358芯片进行电压同相提升。电路构建如图6所示,图中XTR111芯片的驱动电压是12V直流电源输入。
恒流源模块,通过主控板单片机模块控制输出,用于提供恒定的电流。恒流源模块选用LM317,配合20欧电阻,可以提供50mA的恒流电源,再经过LDO-3V稳压,可用之驱动850nm红外光源,恒流源模块电路构建如图7所示。
键盘模块,与主控板单片机模块电连接,用于设置特定运行参数;键盘模块采用按键触发与单片机的IO口连接,为了防抖动,可用4.7K电阻上拉,同时用470欧电阻串接,电路构建如图3所示。
报警模块,与主控板单片机模块电连接,用于发送报警;报警模块采用CD4011芯片,配合电阻电容可用同时触发声光报警,电路构建如图4所示,其中D1是光报警,LS1是蜂鸣器声音报警。
主控板电源模块,与主控板单片机模块电连接,用于提供稳定直流电源;主控板电源模块采用LM7812和LM1117-3.3芯片,配合电阻电容三极管二极管可提供稳定的12V和3.3V直流电源,用发光二极管可作为来电显示。电路构建如图5所示,图中是24V直流电源输入。
时钟模块,与主控板单片机模块电连接,提供不中断的准确时钟信息;时钟模块采用DS1302芯片,配合电阻电容、二极管和32.768KHz晶振实现,其中保存数据不丢失的方法采用扣式电池CR2302,时钟模块电路构建如图10所示。
主控板温湿度模块,与主控板单片机模块电连接,用于检测主控板电路当前环境的温湿度信息,并向主控板单片机模块发送具体数值;主控板单片机模块根据温湿度信息对检测介质的浊度值进行修正。主控板温湿度模块采用DHT11湿度传感器,配合电阻电容电感实现,主控板温湿度模块电路构建如图11所示。
主控板RS485通信模块,提供与上位机、单片机及显示模块和传感器端的RS485通信模块的远程通信,选用SN75176B芯片,配合电阻电容和三极管MMBT3904,构成了防雷击的远程RS485通信电路,RS485通信模块电路构建如图9所示。
传感器电路包括:
光源模块,通过主控板电路的恒流源模块的驱动,产生850nm的红外光照射待检测介质,产生代表浊度信息的折射光信号;光源模块选用LM317和LDO-3V芯片,配合电阻电容,可提供恒流稳压电源,给850nm的红外光发光二极管提供能源,实现发射恒定功率的红外光。光源模块电路构建如图16所示。
接收模块,接收光源模块生成的代表浊度的光信号;接收模块采用硅光电池BPW34S和OP07信号放大芯片实现,浊度信号接收电路构建如图14所示。
浊度信号调理模块,从光电池接收到的浊度信号,经过处理处理后,通过AD623和OP07芯片进行两级调理,实现放大、降噪和去杂波,便于进入单片机进行模数转换,浊度信号调理电路构建如图12所示。
传感器单片机模块,接收调理后的光信号,进行模数转换和逻辑运算,获得浊度数据;传感器单片机模块选择STM32F103C8T6单片机,配合电阻电容和晶振8MHz与32.768KHz,单片机模块电路构建如图15所示。
传感器电源模块,与传感器单片机模块电连接,用于提供稳定的直流电源。传感器电源模块选择LDO-3V3和A0505S-1W电源模块,实现信号调理电路所需要的正负电源,传感器电源电路构建如图13所示。
传感器温湿度模块与传感器单片机模块电连接,用于检测传感器单片机模块当前环境的温湿度信息,并向传感器单片机模块发送具体数值;主控板单片机模块根据温湿度信息对检测介质的浊度值进行修正。结构同主控板电路上该模块,如图11所示。
传感器RS485通信模块,功能是与单片机模块和主控电路板的RS485通信模块进行通信。结构同主控板电路上该模块,如图9所示。
以上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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数字浊度仪的电路系统,其特征在于,包括主控板电路和传感器电路;
所述传感器电路包括:
光源模块,通过所述主控板电路的恒流源模块的驱动,产生红外光照射待检测介质,产生代表浊度信息的折射光信号;
接收模块,接收所述光源模块生成的代表浊度的光信号;
浊度信号调理模块,接收所述接收模块发送的光信号,并进行调理;
传感器单片机模块,接收调理后的光信号,进行模数转换和逻辑运算,获得浊度数据;
所述主控板电路包括:
主控板单片机模块,与所述传感器单片机模块通信连接,接收浊度数据并进行存储,并向上位机发送浊度数据;
电流输出模块,根据所述主控板单片机模块接收的浊度数据,线性转化为电流值输出于PLC,用于PLC的自动控制;
恒流源模块,通过所述主控板单片机模块控制输出,用于提供恒定的电流。
2.根据权利要求1所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述主控板电路还包括:
键盘模块,与所述主控板单片机模块电连接,用于设置特定运行参数;
报警模块,与所述主控板单片机模块电连接,用于发送报警;
主控板电源模块,与所述主控板单片机模块电连接,用于提供稳定直流电源;
时钟模块,与所述主控板单片机模块电连接,提供不中断的准确时钟信息;
显示模块,集成在所述主控板单片机模块上,用于显示浊度值和运行参数。
3.根据权利要求1所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述传感器电路还包括用于提供稳定的直流电源的传感器电源模块;所述传感器电源模块与传感器单片机模块电连接。
4.根据权利要求3所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述主控板电路还包括主控板温湿度模块;所述传感器电路还包括传感器温湿度模块;
所述主控板温湿度模块与所述主控板单片机模块电连接,用于检测主控板电路当前环境的温湿度信息,并向所述主控板单片机模块发送具体数值;所述主控板单片机模块根据温湿度信息对检测介质的浊度值进行修正;
所述传感器温湿度模块与所述传感器单片机模块电连接,用于检测传感器单片机模块当前环境的温湿度信息,并向所述传感器单片机模块发送具体数值;所述主控板单片机模块根据温湿度信息对检测介质的浊度值进行修正。
5.根据权利要求1所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述主控板电路还包括主控板RS485通信模块;所述传感器电路还包括传感器RS485通信模块;所述主控板单片机模块与上位机通过主控板RS485通信模块通信,所述主控板单片机模块与传感器单片机模块通过主控板RS485通信模块通信和传感器RS485通信模块的远程通信。
6.根据权利要求1所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述电流输出模块根据所述主控板单片机模块接收的浊度数据,进行4-20mA的线性转化。
7.根据权利要求1所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述光源模块通过所述主控板电路的恒流源模块的驱动,产生850nm的红外光。
8.根据权利要求2所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述报警模块采用CD4011芯片;所述主控板电源模块采用LM7812和LM1117-3.3芯片;所述电流输出模块采用XTR111芯片;所述主控板单片机模块采用STM32F103RCT6单片机,存储设置参数数据采用AT24C16芯片,显示模块采用IL9341芯片;所述恒流源模块采用LM317芯片;所述时钟模块采用DS1302芯片。
9.根据权利要求4所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述浊度信号调理模块采用AD623和OP07芯片;所述传感器电源模块采用LDO-3V3和A0505S-1W电源模块;所述接收模块采用硅光电池BPW34S和OP07信号放大芯片;所述传感器单片机模块采用STM32F103C8T6单片机;光源模块采用LM317和LDO-3V芯片;所述主控板温湿度模块和传感器温湿度模块均采用DHT11湿度传感器。
10.根据权利要求4所述的数字浊度仪的电路系统,其特征在于,所述主控板RS485通信模块和传感器RS485通信模块均采用SN75176B芯片。
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