CN204989091U - 一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，包括四运算放大器电路、探头电路、显示电路及电源电路，探头电路连接四运算放大器电路，电源电路分别连接探头电路和四运算放大器电路，显示电路连接四运算放大器电路；探头电路包括探头T及电位器W2，探头T为两根独立的导电金属，任意一根导电金属连接第二运放模块A2的同相输入端，且另一根导电金属与电源电路的另一端连接；显示电路包括发光二极管组D4、电阻R5；利用四运算放大器设计的一款可用于处理水质检测数据的水质检测电路，利用其卓越的工作性能可有效的测量出水质的变化数据，并确定检测所在区域内的水质情况，整个电路具有设计科学，运用合理等特性。

Description

一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路

技术领域

本实用新型涉及电子科学、检测技术等领域，具体的说，是一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路。

背景技术

运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。

运放有两个输入端：反相输入端，同相输入端和一个输出端。也分别被称为倒向输入端、非倒向输入端和输出端。当电压U-加在反相输入端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点）之间，且其实际方向从反相输入端高于公共端时，输出电压U实际方向则自公共端指向输出端，即两者的方向正好相反。当输入电压U+加在同相输入端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。

一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。

运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。

运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。

运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=A0（E1-E2），其中，A0是运放的低频开环增益（如100dB，即100000倍），E1是同相端的输入信号电压，E2是反相端的输入信号电压。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，利用四运算放大器设计的一款可用于处理水质检测数据的水质检测电路，利用其卓越的工作性能可有效的测量出水质的变化数据，并确定检测所在区域内的水质情况，整个电路具有设计科学，运用合理等特性。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，包括四运算放大器电路、探头电路、显示电路及电源电路，所述探头电路连接四运算放大器电路，所述电源电路分别连接探头电路和四运算放大器电路，所述显示电路连接四运算放大器电路。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置有下述结构：所述四运算放大电路包括四运算放大器及外围电路，所述四运算放大器包括第一运放模块A1、第二运放模块A2、第三运放模块A3及第四运放模块A4，所述外围电路包括电位器W1、电阻R2、电阻R3、开关K1、电阻R4、电位器W3及电位器W4，所述电位器W1的两个固定端与电源电路连接且可调端连接第一运放模块A1的第一输入端，所述第一运放模块A1的输出端与开关K1的第一接触端连接，所述第一运放模块A1的第二输入端分别连接电阻R2的第一端和电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端与开关K1的第一接触端连接；所述电阻R2的第二端接地；所述第二运放模块A2的第一输入端与探头电路连接，所述第二运放模块A2的第二输入端与输出端短接；所述第二运放模块A2的输出端与开关K1的第二接触端连接；所述开关K1的固定接触端分别连接电阻R4的第一端、第三运放模块A3的第二输入端及第四运放模块A4的第一输入端；所述电位器W3及电位器W4的两个固定端分别与电源电路连接，且电位器W3的可调端连接第三运放模块A3的第一输入端，电位器W4的可调端连接第三运放模块A4的第二输入端；所述第四运放模块A3和第四运放模块A4的输出端皆与显示电路的输入端连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置有下述结构：所述外围电路还包括二极管D1和二极管D2，所述第一运放模块A1的输出端通过二极管D1与开关K1的第一接触端连接，且二极管D1的正极与第一运放模块A1的输出端连接；所述第二运放模块A2的输出端通过二极管D2与开关K1的第二接触端连接，且二极管D2的正极与第二运放模块A2的输出端连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置有下述结构：所述探头电路包括探头T及电位器W2，所述探头T为两根独立的导电金属，任意一根导电金属连接第二运放模块A2的第一输入端，且任意一根导电金属通过电位器W2与电源电路的一端连接，且另一根导电金属与电源电路的另一端连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置有下述结构：所述电源电路包括电源VCC及开关K2，所述电源VCC的负极连接电阻R2的第二端及另一根导电金属；所述电源VCC的正极通过开关K2分别连接电位器W1、电位器W2、电位器W3及电位器W4的第一固定端，所述电位器W1、电位器W3、电位器W4的第二固定端及未与电位器W2连接的导电金属皆与电源VCC的负极连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置有下述结构：所述显示电路包括发光二极管组D4、电阻R5，所述发光二极管组D4的正极端分别连接第三运放模块A3和第四运放模块A4的输出端，所述发光二极管组D4的负极端通过电阻R5与电源VCC的负极连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置有下述结构：还包括电源指示电路，所述电源指示电路包括发光二极管LED及电阻R1，所述发光二极管LED的正极与开关K2连接，所述发光二极管LED的负极通过电阻R1与电源VCC的负极连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置有下述结构：所述第一运放模块A1、第二运放模块A2、第三运放模块A3及第四运放模块A4的第一输入端皆为同相输入端，所述第一运放模块A1、第二运放模块A2、第三运放模块A3及第四运放模块A4的第二输入端皆为反相输入端。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型利用四运算放大器设计的一款可用于处理水质检测数据的水质检测电路，利用其卓越的工作性能可有效的测量出水质的变化数据，并确定检测所在区域内的水质情况，整个电路具有设计科学，运用合理等特性。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，如图1所示，特别设置有下述结构：包括四运算放大器电路、探头电路、显示电路及电源电路，所述探头电路连接四运算放大器电路，所述电源电路分别连接探头电路和四运算放大器电路，所述显示电路连接四运算放大器电路。

利用四运算放大器设计的一款可用于处理水质检测数据的水质检测电路，利用其卓越的工作性能可有效的测量出水质的变化数据，并确定检测所在区域内的水质情况，整个电路具有设计科学，运用合理等特性。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1所示，特别设置有下述结构：所述四运算放大电路包括四运算放大器及外围电路，所述四运算放大器包括第一运放模块A1、第二运放模块A2、第三运放模块A3及第四运放模块A4，所述外围电路包括电位器W1、电阻R2、电阻R3、开关K1、电阻R4、电位器W3及电位器W4，所述电位器W1的两个固定端与电源电路连接且可调端连接第一运放模块A1的同相输入端（+），所述第一运放模块A1的输出端（out）与开关K1的第一接触端（a）连接，所述第一运放模块A1的反相输入端（-）分别连接电阻R2的第一端和电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端与开关K1的第一接触端a连接；所述电阻R2的第二端接地；所述第二运放模块A2的同相输入端（+）与探头电路连接，所述第二运放模块A2的反相输入端（-）与输出端（out）短接；所述第二运放模块A2的输出端（out）与开关K1的第二接触端（b）连接；所述开关K1的固定接触端分别连接电阻R4的第一端、第三运放模块A3的反相输入端（-）及第四运放模块A4的同相输入端（+）；所述电位器W3及电位器W4的两个固定端分别与电源电路连接，且电位器W3的可调端连接第三运放模块A3的同相输入端（+），电位器W4的可调端连接第三运放模块A4的反相输入端（-）；所述第四运放模块A3和第四运放模块A4的输出端（out）皆与显示电路的输入端连接。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1所示，特别设置有下述结构：所述外围电路还包括二极管D1和二极管D2，所述第一运放模块A1的输出端（out）通过二极管D1与开关K1的第一接触端（a）连接，且二极管D1的正极与第一运放模块A1的输出端（out）连接；所述第二运放模块A2的输出端（out）通过二极管D2与开关K1的第二接触端（b）连接，且二极管D2的正极与第二运放模块A2的输出端（out）连接。

实施例4：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1所示，特别设置有下述结构：所述探头电路包括探头T及电位器W2，所述探头T为两根独立的导电金属，任意一根导电金属连接第二运放模块A2的同相输入端，且任意一根导电金属通过电位器W2与电源电路的一端连接，且另一根导电金属与电源电路的另一端连接。

实施例5：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1所示，特别设置有下述结构：所述电源电路包括电源VCC及开关K2，所述电源VCC的负极连接电阻R2的第二端及另一根导电金属；所述电源VCC的正极通过开关K2分别连接电位器W1、电位器W2、电位器W3及电位器W4的第一固定端，所述电位器W1、电位器W3、电位器W4的第二固定端及未与电位器W2连接的导电金属皆与电源VCC的负极连接。

实施例6：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1所示，特别设置有下述结构：所述显示电路包括发光二极管组D4、电阻R5，所述发光二极管组D4的正极端分别连接第三运放模块A3和第四运放模块A4的输出端（out），所述发光二极管组D4的负极端通过电阻R5与电源VCC的负极连接。

实施例7：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图1所示，特别设置有下述结构：还包括电源指示电路，所述电源指示电路包括发光二极管LED及电阻R1，所述发光二极管LED的正极与开关K2连接，所述发光二极管LED的负极通过电阻R1与电源VCC的负极连接。

调整电位器W1使第一运放模块A1的输出电压随光强的变化在0～4V之间。探头T采用两个金属片，将其放入水中，两片间电阻将随水中离子的多少而变化，第二运放模块A2输出也作相应变化，由电位器W2调整输出。第三运放模块A3、第四运放模块A4组成窗口比较器，电位器W3和电位器W4决定窗口范围。当VA4+〈VA4-〈VA3+时，VA4_out为“0”，VA3_out为“1”，发光二极管组D4呈红光；当VA4-〈VA4+〈VA3+时，VA4_out=VA3_out=“1”，发光二极管组D4呈橙光；当VA3+〈VA4-时，VA3_out=“0”，VA4_out=“1”，发光二极管组D4呈绿光。

通过判断不同灯光颜色，接口判断水质所处期间范围。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，其特征在于：包括四运算放大器电路、探头电路、显示电路及电源电路，所述探头电路连接四运算放大器电路，所述电源电路分别连接探头电路和四运算放大器电路，所述显示电路连接四运算放大器电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，其特征在于：所述四运算放大电路包括四运算放大器及外围电路，所述四运算放大器包括第一运放模块A1、第二运放模块A2、第三运放模块A3及第四运放模块A4，所述外围电路包括电位器W1、电阻R2、电阻R3、开关K1、电阻R4、电位器W3及电位器W4，所述电位器W1的两个固定端与电源电路连接且可调端连接第一运放模块A1的第一输入端，所述第一运放模块A1的输出端与开关K1的第一接触端连接，所述第一运放模块A1的第二输入端分别连接电阻R2的第一端和电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端与开关K1的第一接触端连接；所述电阻R2的第二端接地；所述第二运放模块A2的第一输入端与探头电路连接，所述第二运放模块A2的第二输入端与输出端短接；所述第二运放模块A2的输出端与开关K1的第二接触端连接；所述开关K1的固定接触端分别连接电阻R4的第一端、第三运放模块A3的第二输入端及第四运放模块A4的第一输入端；所述电位器W3及电位器W4的两个固定端分别与电源电路连接，且电位器W3的可调端连接第三运放模块A3的第一输入端，电位器W4的可调端连接第三运放模块A4的第二输入端；所述第四运放模块A3和第四运放模块A4的输出端皆与显示电路的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，其特征在于：所述外围电路还包括二极管D1和二极管D2，所述第一运放模块A1的输出端通过二极管D1与开关K1的第一接触端连接，且二极管D1的正极与第一运放模块A1的输出端连接；所述第二运放模块A2的输出端通过二极管D2与开关K1的第二接触端连接，且二极管D2的正极与第二运放模块A2的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，其特征在于：所述探头电路包括探头T及电位器W2，所述探头T为两根独立的导电金属，任意一根导电金属连接第二运放模块A2的第一输入端，且任意一根导电金属通过电位器W2与电源电路的一端连接，且另一根导电金属与电源电路的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，其特征在于：所述电源电路包括电源VCC及开关K2，所述电源VCC的负极连接电阻R2的第二端及另一根导电金属；所述电源VCC的正极通过开关K2分别连接电位器W1、电位器W2、电位器W3及电位器W4的第一固定端，所述电位器W1、电位器W3、电位器W4的第二固定端及未与电位器W2连接的导电金属皆与电源VCC的负极连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，其特征在于：所述显示电路包括发光二极管组D4、电阻R5，所述发光二极管组D4的正极端分别连接第三运放模块A3和第四运放模块A4的输出端，所述发光二极管组D4的负极端通过电阻R5与电源VCC的负极连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，其特征在于：还包括电源指示电路，所述电源指示电路包括发光二极管LED及电阻R1，所述发光二极管LED的正极与开关K2连接，所述发光二极管LED的负极通过电阻R1与电源VCC的负极连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于单电源四运算放大器设计的水质检测电路，其特征在于：所述第一运放模块A1、第二运放模块A2、第三运放模块A3及第四运放模块A4的第一输入端皆为同相输入端，所述第一运放模块A1、第二运放模块A2、第三运放模块A3及第四运放模块A4的第二输入端皆为反相输入端。