CN202119753U - 用于超声水处理系统的ph值测定无线传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器，其包括用于供电的电源模块和前端PH值测量传感器模块，其特征在于：其还包括：放大滤波电路模块，用于将所述前端PH值测量传感器检测出的电位信息进行放大滤波处理；A/D转换模块，用于将所述前端PH值测量传感器检测出的电位信息进行模数转换；无线收发模块，用于将所述A/D转换模块转换后的数字信息无线传输出去；单片机控制模块，用于控制前面所述A/D转换模块和无线收发模块。本实用新型的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器的有益效果为：由于采用PH前端传感测量和放大倍数手动可调，可以实现PH值的准确、及时测定和处理；采用无线收发技术可远距离无线传输数据；结构简单，成本低廉，使用方便。

Description

用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器

技术领域

本实用新型涉及一种用于工业、农业的液体PH值测定并且可以远距离传输测量数据信息的无线测量传感装置。

背景技术

现阶段,我国水环境主要有三个问题:洪涝灾害、干旱缺水、水污染;其中,尤其以水污染的危害最大。最近这20多年以来，尽管国家已经逐渐认识到水资源是衡量国家经济发展的一个重要条件,在水污染防治方面出台了许多的明文法规，但是对水污染的治理和水资源的开发，还缺乏综合的考虑，存在只顾眼前利益，不顾长远发展的问题，这也进一步加剧了我国资源环境的矛盾，阻碍了国家正在全力实施可持续发展战略。相比较于其他发达国家,我国污水处理方面的工作起步较晚，针对工业污水前期处理排放、污水检测、环境综合检测以及相关技术都缺乏完善合理的政策和制度。所以长期以来,一直存在着工业污水乱排乱放、工业污染物得不到有效而合理的良性排放和处理，造成了一定的环境污染和环境破坏，直接影响了工业区周围以及附近居民的正常生产和生活，也直接危害了人民群众的身体健康。近年来，国家通过颁布相关法律法规，不断加强了排污企业的监管力度，而且在水处理方面投入巨大人力物力，多次组织专家学者进行相关技术研究与开发工作，并将这些科技成果直接应用于现代企业制造和污水排放等水处理系统工程中；这其中就包括超声水处理系统。

超声水处理系统是一个集污水检测、处理、排放和信息传送等功能为一体的,由现代电子信息通信技术与超声、无线等多学科相结合的综合水处理系统。

其中，水质检测是几乎所有水处理系统的基础，水处理必须在对水质的各项检测指标进行检测的基础上才能进行。常见检测指标包括：PH值、色度、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、甲醛、苯胺类、硝基苯类、阴离子表面活性剂(LAS)、挥发酚等。

目前针对PH值的检测，通常是通过PH值传感器来完成的。常见的PH值传感器的测量过程：利用塑壳PH复合电极传感器测量水溶液中氢离子浓度，传感器是由玻璃点集合甘汞（或银，氯化银）参比电极组成的电池，可依据能斯特方程产生与溶液PH值相关的电位差。传感器的电极和PH值仪表相连，实现检测出来的电位差和溶液PH值之间的转换。

现在市场上流行的许多PH值传感器都不具备数据无线通信的功能，仅仅只是对水溶液的电极进行测量，并将其转化为相应PH值。这种传感器有以下弊端：采用人工手动检测，效率低下；所得数据没有数字化，且不能快速传递，因而不能做到人工智能和自动化。 

实时检测PH值的波动情况，并将检测数据数字化后远程传输到后台进行及时处理，从而实现检测的实时性和高效性，这是新型PH传感器的设计方向。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以自动测量并且将测得数据无线传输的液体PH值测量和控制装置，以解决目前PH值测量传感器不能实现数据的高效传输、后台实时处理和人工智能化的问题。

整个装置包括前端PH测量传感器模块、放大滤波电路模块、A/D转换模块、单片机控制模块、直流稳压电源模块以及无线收发模块。PH测量传感器模块主要通过前端塑壳PH复合电极感应器的测量，将所测的电位差传输给前置放大电路。PH复合电极由PH玻璃电极和银-氯化银参比电极复合而成，外壳是聚碳酸酯压制而成，它是PH计的测量关键元件，用以测量水溶液中氢离子浓度的PH值。放大滤波电路模块采用仪用放大器INA110,将测得电压差值进行滤波放大，放大倍数可调，分别为10，100，120，500倍。A/D转换模块由单片机控制，将放大后的电压值进行模数转换，以便为单片机数据处理和发送。无线收发模块部分采用多帧数据校验传输，为传输模块预设ID号和发送频率，将数据以字符形式传输，由接收端与PC机串口通信，所测数据由显示器显示，进行进一步数据分析和处理。直流稳压电源模块为芯片提供电源供电，分别提供+12V、+5V的电压。系统的工作电压要求：系统主控单元为单片机，需要5V的电压供电，放大电路芯片为12V供电电压，供电模块需要交流变压器，将交流220V降压为30V，并由整流稳压芯片转化为可用电压值，所以整体系统的供电模块可以集成在系统开发板上，也可采用电池供电，简洁方便。用户可以根据自己的需要，自行设置输出的电压放大倍数，或对传送数据的无线模块扫描时间间隔进行编程，从而最大限度地提高了数据收发的效率和数据处理容量。

本实用新型的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器的有益效果为：由于采用PH前端传感测量和放大倍数手动可调，可以实现PH值的准确、及时测定和处理；采用无线收发技术可远距离无线传输数据；结构简单，成本低廉，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器的最佳实施例的总体结构图;

图2为无线收发模块硬件结构图;

图3为A/D转换模块程序流程图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器包括电源模块、前端PH值测量传感器模块、放大滤波电路模块、A/D转换模块、无线收发模块和单片机控制模块。其中电源模块为这个系统中的所有芯片供电，包括单片机（采用AT89S52）、A/D转换模块（采用ADC0832）、放大滤波电路模块（采用INA110仪用放大器）、无线数据收发传感模块（采用XL02-232AP1-V1.2）。前端PH值测量传感器模块采集所测溶液的电位差，根据复合电极的内部测量转换原理，将所测电位差值由放大滤波电路模块和A/D转换模块处理；放大滤波电路模块采用INA110仪用放大器对电位差信号进行100倍与10倍的放大；A/D转换模块采用ADC0832芯片对放大后的信号进行模数转换，并由单片机控制模块处理所得数据；单片机控制模块主要完成对A/D转换程序的控制和无线模块之间通信等工作；无线收发模块主要是实现和位于后台的上位机（PC）之间的远距离无线通信功能。 

如图2所示，被传输数据是传感器信号经过放大滤波电路后，传输到A/D转换端进行模数转换，将电压幅值进行采样、量化、编码。编码后的结果是二进制数，该数据由经过无线收发模块进行无线传输。

单片机模块的控制程序包括PH值电压值采集的A/D转换子程序、串行通信子程序、无线发送子程序三个部分，采用C语言编写。系统上电后，先对单片机的内部资源进行初始化，包括设置堆栈指针、中断的禁止及优先级的决定、设置各个定时/计数器的工作方式等；然后对单片机的外部设备进行初始化。初始化之后系统开始工作，首先采样PH值的电压，并且进行计算和转换；用中断方式将数据从串口上传，并且由无线模块发送。其中主程序流程图如图3所示。程序设计采用模块化设计方法，主程序在完成了单片机片内各存储器、寄存器的初始化和其外部设备的初始化设定之后，其主要功能是控制转换和发送。由于是即时检测与控制，通常电压值波动不是很大，所需传送的数据量也不是很大，将单片机与上位机的RS-232C串口通信设为中断方式，从而节省单片机的资源，使之更好的作用于对现场数据的处理上。

以上实施例仅为本实用新型其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器，其包括用于供电的电源模块和前端PH值测量传感器模块，其特征在于：其还包括：

放大滤波电路模块，用于将所述前端PH值测量传感器检测出的电位信息进行放大滤波处理；

A/D转换模块，用于将所述前端PH值测量传感器检测出的电位信息进行模数转换；

无线收发模块，用于将所述A/D转换模块转换后的数字信息无线传输出去；

单片机控制模块，用于控制前面所述A/D转换模块和无线收发模块。 

2.如权利要求1所述的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器，其特征在于:所述A/D转换模块包括可对所述PH值测定无线传感器采集的模拟信号进行采样、量化和编码成八位二进制进行输出的模数转换芯片ADC0832。

3.如权利要求1所述的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器，其特征在于：所述无线收发模块采用无线传输技术实现与后台上位机之间的数据无线双工、半双工通信。

4.如权利要求1所述的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器，其特征在于：所述放大滤波电路模块包括放大倍数可手动调制的两级差分放大集成运放的INA110仪用放大器。

5.如权利要求4所述的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器，其特征在于:所述INA110仪用放大器的放大倍数为10、100、120或500。

6.如权利要求1所述的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器，其特征在于：所述电源模块为可提供正12V和正5V电压的直流稳压电源。

7.如权利要求1所述的用于超声水处理系统的PH值测定无线传感器，其特征在于：所述前端PH值测量传感器模块包括前端塑壳PH复合电极感应器。

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