CN201307086Y - 一种智能浊度仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能浊度仪，将光信号连接硅光电池后再串接到单片机的输入端进行信号处理，单片机的输出连接液晶屏和现场总线，现场总线将处理过的信号传送到浊度仪主机，在硅光电池和单片机之间还串联一个调理电路；调理电路是由放大电路和电压跟随器以电阻连成的一个匹配电路，在放大器的输入和输出端并联反馈电阻，在放大器的两脚间连接一个可调电阻；在电压跟随器的输入和输出端并联一个反馈电阻，电压跟随器的输入端还连接滑动变阻器，滑动变阻器和电容、电阻及三端稳压器相并联；通过电压跟随器后使输出电阻接近为零且输出电压值稳定，为运放内部的晶体管提供一个静态工作点，输出信号不产生失真，抗干扰能力强、电流偏置低、噪声低。

Description

一种智能浊度仪

技术领域

本实用新型涉及一种浊度检测装置，主要应用于水环境监测、水产养殖、生物发酵工程等领域。

背景技术

目前使用较多的浊度检测装置有两种，一是散射光式在线浊度仪，是一种散射与透射多光路比较测量得出液体色浊度的仪器。其工作原理是利用液体中悬浮颗粒的散射光不受液体色度影响，让光电池接受被测液体的散射光和透射光进行比较测量，分别得出需测液体的色度值和浊度值。其中传感部分所得到的散射光信号由控制电路来综合处理，再以串行信号传送到浊度仪主机，主机对浊度数据进行处理，并通过液晶屏显示。二是用调制光源光强测量浊度仪，将采集到的信号通过带通滤波、整流、低通滤波，从而得到浊度信号，单片机作为硬件的核心，它与计算机间采用RS232通讯。但这两种浊度仪在检测时有缺陷，一是由于检测的信号只有比较微弱的μA级，导致整个仪器抗干扰能力差，测量结果准确性较差。二是大多数都是台式的浊度仪，即只能应用于抽样测量，不能连续测量流动的液体的浊度。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供了一种智能浊度仪，可连续精确地检测浊度。

本实用新型采用的技术方案是：将光信号连接光电池后再串接到单片机的输入端进行信号处理，单片机的输出连接液晶屏和现场总线，现场总线将处理过的信号传送到浊度仪主机，光电池采用硅光电池，在光电池和单片机之间还串联一个调理电路；调理电路是由放大电路和电压跟随器以电阻连成的一个匹配电路，在放大器的输入和输出端并联反馈电阻，在放大器的两脚间连接一个可调电阻；在所述电压跟随器的输入和输出端并联一个反馈电阻，电压跟随器的输入端还连接滑动变阻器，滑动变阻器和电容、电阻及三端稳压器相并联。

本实用新型通过电压跟随器后使输出电阻接近为零且输出电压值稳定，为运放内部的晶体管提供一个静态工作点，使得晶体管工作在放大区，提高带负载能力，输出信号不产生失真。抗干扰能力强、电流偏置低、噪声低。同时将先进的现场总线技术融入到浊度检测仪，方便于在工、农业现场网络测量和控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的硬件结构连接示意图；

图2、图3是图1中调理电路4的电路图；

图4是图1中现场总线7的通信接口模块结构图。

具体实施方式

如图1，将光信号1连接硅光电池2，硅光电池2作为测量用的传感器探头，硅光电池2将散射光信号1转换成电流信号3后再串接串联一个调理电路4到单片机5的输入端，单片机5进行信号处理，单片机5的输出连接液晶屏8和现场总线7，现场总线7将处理过的信号传送到浊度仪主机，单片机5与浊度仪主机采用RS232通讯方式相连，现场总线7的通讯接口采用Profibus DP(现场总线通讯模块)。

如图2的调理电路4是由放大电路和电压跟随器以电阻R204连成的一个匹配电路，输入端即标有电流i(0～10μA)处接硅光电池2的正端，标有Nout符号为调理电路4的信号输出端，送入型号为C8051F020的单片机5为控制器。在放大电路的放大器CA3140的输入和输出端并联反馈电阻R203和电容C202，在放大器CA3140的两脚间连接一个可调电阻P202，放大器CA3140的另一端连接电阻R202后接地。在电压跟随器TL082的6、7脚间的输入和输出端并联一个反馈电阻R205和电容C203，5脚串接电阻R206后接地。电压跟随器TL082的3脚输入端还连接滑动变阻器P201，滑动变阻器P201和电容C201、电阻及三端稳压器LM336相并联。

本实用新型起放大作用的是放大器CA3140，放大倍数由其外围的反馈电阻R203决定，这样由信号调理电路的输出电压：U＝i·R_203.，而其后面的运放是电压跟随器TL082，它们使用的供电电源皆是±12V，主要起阻抗匹配的作用，提高输入电阻，降低输出电阻，提高带负载能力。

图3中的Ag接硅光电池2的负端。对硅光电池2的负端，即信号地端不直接和地相接，而是让其虚地，先用一三端稳压器LM336和电阻、电容、滑动变阻器将电压稳定在一定值Uo1，并使得其值稍微大于开启电压Uon＝0.7V，后通过运放TL082，此时输出电阻接近为零，使得输出的电压值也稳定在Uo1，为运放内部的晶体管提供一个静态工作点，使得晶体管工作在放大区，输出信号不产生失真。

本实用新型考虑到水温对浊度的影响，对浊度的测量进行了温度补偿，温度的测量采用精度高及响应时间少的铂电阻。其原理是应用铂电阻随温度的变化阻值发生变化的测温原理，将待测温度量的变化转化为电阻的变化，再进一步通过电桥电路转换为电量的变化。

图4所示，C8051F020单片机5负责对通信芯片SPC3进行初始化，SPC3芯片使用48MHZ晶振，可自动检测总线数据传输速率，SPC3自动识别并接收传送给本站的数据报文，并根据报文结构的不同，识别出不同的服务存取点，将数据存进对应的BUF，SPC3通过TXD和RXD两个引脚连接IL485芯片后，即可接入Profibus现场总线7的网络，与上位组态计算机进行通信，传送指令和数据。另一方面，C8051F020单片机5通过74HC373芯片所存外部双口RAM，双口RAM作为与温度溶氧测控仪的PROFIBUS—DP接口相连的数据缓冲区。利用双口RAM的双向中断功能，即写左端口开启右端中断，写右端口可开启左端中断的特点，把主站监控平台的数据命令传送至仪表，并把相关参数送至主站。每个仪表都作为Profibus总线网络的一个DP从站，可以在程序中设置其站地址。

Claims (3)

1.一种智能浊度仪，将光信号(1)连接光电池(2)后再串接到单片机(5)的输入端进行信号处理，单片机(5)的输出连接液晶屏(8)和现场总线(7)，现场总线(7)将处理过的信号传送到浊度仪主机，其特征是：光电池(2)采用硅光电池，在光电池(2)和单片机(5)之间还串联一个调理电路(4)。

2.根据权利要求1所述的一种智能浊度仪，其特征是：所述调理电路(4)是由放大电路和电压跟随器以电阻(R204)连成的一个匹配电路，在放大器的输入和输出端并联反馈电阻(R203)，在放大器的两脚间连接一个可调电阻(P202)；在所述电压跟随器的输入和输出端并联一个反馈电阻(R205)，电压跟随器的输入端还连接滑动变阻器，滑动变阻器和电容、电阻及三端稳压器相并联。

3.根据权利要求1所述的一种智能浊度仪，其特征是：单片机(5)负责对通信芯片SPC3进行初始化，SPC3芯片使用48MHZ晶振，通信芯片SPC3通过TXD和RXD两个引脚连接IL485芯片后，即可接入现场总线通讯模块，与上位组态计算机进行通信。

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