CN203672486U - 一种智能pH传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能pH传感器，主要应用于水质在线自动监测系统。本实用新型融合当前先进信号处理技术，是以传感器技术为基础，并集成信号采集处理技术，电源隔离技术，通讯隔离技术，微处理器的高速运算和信息交换能力的智能传感器。不仅实现了pH值的自动补偿功能，而且采用了485总线接口，便于接入水质在线自动监测系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及水质在线自动监测装置领域，具体为一种智能pH传感器。
背景技术
水的pH值是水环境的重要因子，影响到水中生物的生存和水质生态环境的变化。水的pH值对于水环境保护、水产养殖等的研究和应用都具有重要意义，是水质检测、污染监测的最基本观测项目之一。
目前，我国水质监测手段仍是传统的实验室手工分析方法，导致分析数据滞后。面对水质在线自动监测技术的发展，研制一种智能pH传感器具有广泛的应用前景。
智能PH传感器融合当前先进信号处理技术，是以传感器技术为基础，并集成微处理器具有对小信号采集处理和信息交换能力的智能传感器。通过信号采集与处理电路，快速准确有效的反映出水的pH值并实时将数据传输给水质在线自动监测系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种智能pH传感器，以解决现有技术水质监测依赖实验室手工分析的问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种智能pH传感器，其特征在于：包括有电路板、pH复合电极，所述pH复合电极由温度电极、pH电极构成，所述电路板上集成有pH电极接头、温度电极接头、信号调理模块、A/D转换模块、微处理器模块、485通讯模块、电源管理模块、电源和通讯接口，所述pH电极通过pH电极接头、温度电极通过温度电极接头分别接入信号调理模块输入端，信号调理模块输出端与A/D转换模块输入端连接，A/D转换模块输出端接入微处理器模块，所述485通讯模块亦接入微处理器模块，所述电源和通讯接口接入电源管理模块，电源管理模块分别供电至信号调理模块、A/D转换模块、微处理器模块、485通讯模块。
所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述微处理器模块采用ATmega-328p。
所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述A/D转换模块采用MAX186芯片。
所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述485通讯模块采用MAX13487芯片以及连接在MAX13487芯片上的高速光耦。
所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述电源管理模块采用隔离式DC/DC电源模块。
所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述pH电极接头采用BNC接头。
所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述温度电极采用间距3.5mm接头。
所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述信号调理模块采用2个电压跟随器，一个减法器和一个低通滤波器，用于对采集的pH信号和温度信号进行信号放大和处理。
所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述电源与通讯接口与电路板上电源管理模块和485通讯模块相连接，实现智能pH传感器的外部供电和与外部设备或系统的通讯功能。
本实用新型中，pH电极和温度电极输出的信号经信号调理模块，A/D转换模块、微处理器模块运算处理后的数据通过485通讯模块上传给水质在线自动监测系统，本实用新型可以接受水质在线自动监测系统下传命令，实现与水质在线自动监测系统的集成化。同时本实用新型带有温度电极，实现pH测量时的自动温度补偿，提高了pH测量精度。
本实用新型的优点：
在电路板中，采用电源隔离与通信隔离，可以有效的防止信号干扰。
本实用新型带有温度自动补偿，采用温度电极测量环境温度，对非标准温度的溶液进行自动补偿。
本实用新型将pH电极输出的模拟信号转换成数字信号通过485通讯模块上传给水质在线自动监测系统，实现长距离实时传输，提高的数据的精度和稳定性。
pH电极与电路板采用BNC接头连接，温度电极采用间距3.5mm接头连接，便于电极的更换维护。
本实用新型具有功耗低、抗干扰强、体积小、重量轻的优点，信号响应迅速，安装和维护方便等特点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型信号传输原理框图。
具体实施方式
如图1所示。一种智能pH传感器，包括有电路板12、pH复合电极11，pH复合电极11由温度电极9、pH电极10构成，电路板12上集成有pH电极接头8、温度电极接头7、信号调理模块6、A/D转换模块5、微处理器模块4、485通讯模块3、电源管理模块2、电源和通讯接口1，pH电极10通过pH电极接头8、温度电极9通过温度电极接头7分别接入信号调理模块6输入端，信号调理模块6输出端与A/D转换模块5输入端连接，A/D转换模块5输出端接入微处理器模块4，485通讯模块3亦接入微处理器模块4，电源和通讯接口1接入电源管理模块2，电源管理模块2分别供电至信号调理模块6、A/D转换模块5、微处理器模块4、485通讯模块3。
本实用新型包括pH复合电极11，pH电极接头8，温度电极接头7，信号调理模块6，A/D转换模块5、微处理器模块4，485通讯模块3，电源管理模块2，电源和通讯接口1。
pH电极10和温度电极9构成pＨ复合电极11，pH电极10和温度电极9用于测量水的pH值和温度，两个电极集成为一个总的pH复合电极11。
信号调理模块6将pH电极10和温度电极9输出的信号转换成A/D芯片的输入电压范围内的电压信号。
A/D转换模块5采用MAX186芯片，MAX186芯片具有12位8通道A/D转换功能，A/D转换模块5主要用于将信号调理电路输出电压信号转换成数字信号。
微处理器模块4采用ATmega-328p。ATmega-328p通过SPI通讯读取MAX186的数字信号并处理，计算出相应的pH值。
485通讯模块3采用MAX13487和高速光耦实现与水质在线自动监测系统的485隔离通信。
电源管理模块2隔离式DC/DC电源模块，电源管理模块2为电路板12上所有集总元件供电。
pH电极接头采用BNC接头，温度电极采用间距3.5mm接头。
信号调理模块采用2个电压跟随器，一个减法器和一个低通滤波器，用于对采集的pH信号和温度信号进行信号放大和处理。
电源与通讯接口与电路板上电源管理模块和485通讯模块相连接，实现智能pH传感器的外部供电和与外部设备或系统的通讯功能。
本实用新型的工作原理：pH电极10与温度电极9输出电压信号经过信号调理模块6与A/D转换模块5传输给微处理器4，微处理器4计算出相应pH值，并且通过485通讯模块3上传给水质在线自动监测系统。
Claims (9)
1.一种智能pH传感器，其特征在于：包括有电路板、pH复合电极，所述pH复合电极由温度电极、pH电极构成，所述电路板上集成有pH电极接头、温度电极接头、信号调理模块、A/D转换模块、微处理器模块、485通讯模块、电源管理模块、电源和通讯接口，所述pH电极通过pH电极接头、温度电极通过温度电极接头分别接入信号调理模块输入端，信号调理模块输出端与A/D转换模块输入端连接，A/D转换模块输出端接入微处理器模块，所述485通讯模块亦接入微处理器模块，所述电源和通讯接口接入电源管理模块，电源管理模块分别供电至信号调理模块、A/D转换模块、微处理器模块、485通讯模块。
2.根据权利要求1所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述微处理器模块采用ATmega-328p。
3.根据权利要求1所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述A/D转换模块采用MAX186芯片。
4.根据权利要求1所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述485通讯模块采用MAX13487芯片以及连接在MAX13487芯片上的高速光耦。
5.根据权利要求1所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述电源管理模块采用隔离式DC/DC电源模块。
6.根据权利要求1所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述pH电极接头采用BNC接头。
7.根据权利要求1所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述温度电极采用间距3.5mm接头。
8.根据权利要求1所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述信号调理模块采用2个电压跟随器，一个减法器和一个低通滤波器，用于对采集的pH信号和温度信号进行信号放大和处理。
9.根据权利要求1所述的一种智能pH传感器，其特征在于：所述电源与通讯接口与电路板上电源管理模块和485通讯模块相连接，实现智能pH传感器的外部供电和与外部设备或系统的通讯功能。
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|---|---|---|---|---|
| CN110568034A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-12-13 | 武汉市中易天地物联科技有限公司 | 一种防干扰的数字pH传感器 |
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2014
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