CN206192942U - 微水仪用大量程库伦计累加电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电荷量计算电路，具体涉及一种微水仪用大量程库伦计累加电路，包括电流电压转换电路、第一一阶低通滤波器、反相器、第二一阶低通滤波器、频率电压转换电路和控制芯片，其中电流电压转换电路输出端连接第一一阶低通滤波器的输入端，第一一阶低通滤波器输出端连接反相器输入端，反相器输出端连接第二一阶低通滤波器输入端，第二一阶低通滤波器输出端连接频率电压转换电路输入端，频率电压转换电路输出端连接控制芯片I/O口。本实用新型降低了现有电荷计量电路的温漂特性，提高了计量的精确度和电路的集成度，适用于大量程库仑计的电荷量的统计测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电荷量计算电路，具体涉及一种微水仪用大量程库伦计累加电路。
背景技术
按照国家JJG 1044-2008卡尔费休库伦法微量水分测定仪鉴定规程所述，通过电解卡尔费休试剂在阳极上产生碘，碘又与水发生反应生成氢碘酸。根据法拉第电解定律：电解产生碘是与电解时消耗的电量成正比例关系的，且被检测水分与电解产生的碘是1:1反应的，所以计算电解时所用的电量就能够算出水分含量。
老式的基于卡式库伦法所生产的微水仪的电荷量计量电路大都比较复杂，并且由于元件众多，使电路产生的温漂和非线性的特性不确定性增加，导致参数众多，不能保证仪器的计量精度，并且售后的调试、维修存在诸多不便。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种微水仪用大量程库伦计累加电路，降低了现有电荷计量电路的温漂特性，提高计量的精确度和电路的集成度。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述微水仪用大量程库伦计累加电路，包括电流电压转换电路、第一一阶低通滤波器、反相器、第二一阶低通滤波器、频率电压转换电路和控制芯片，其中电流电压转换电路输出端连接第一一阶低通滤波器的输入端，第一一阶低通滤波器输出端连接反相器输入端，反相器输出端连接第二一阶低通滤波器输入端，第二一阶低通滤波器输出端连接频率电压转换电路输入端，频率电压转换电路输出端连接控制芯片I/O口。
在电解水时产生的电解电流通过电流电压转换电路输出相应的电压信号，由于电流电压转换电路输出的电压信号的是与输入反向的，所以设置反相器，反相器前端增设第一一阶低通滤波器，可以消除信号线上的干扰信号，保证输出信号的纯净，反相器输出的电压信号通过电压频率转换电路得到与电压成比例的频率信号，随后控制芯片对频率电压转换电路的输出脉冲波进行累加积分操作，计算结果与电流对时间的积分成正比，最终得出在积分时间内电解碘时所用的电荷量。
其中，优选方案为：
所述电流电压转换电路包括运放和反馈电阻Rf1，运放采用低温漂、高精度的OPA2111运放，反馈电阻Rf1选用高精度、低温漂的金属膜电阻。
所述频率电压转换电路采用集成芯片AD654，反相器输出端通过第二一阶低通滤波器接入AD654芯片的4脚IN+，AD654芯片的3脚RT接入电阻R5，AD654芯片的6脚CT1和7脚CT2之间串接电容C2，AD654的输出引脚Fo连接至控制芯片I/O口，频率电压转换电路使用集成芯片AD654为核心元件，对模拟信号进行转换，为了提高电路的抗干扰能力，对芯片输入端增加第二一阶低通滤波器，吸收干扰信号，为了保证输出频率的稳定性与准确性，芯片3脚所接定时电阻R5必须选用高精度、低温漂的金属膜电阻，芯片6、7脚所接定时电容C2必须使用高精度、低温漂的聚碳酸酯电容。
所述控制芯片采用单片机，例如ARM芯片。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型降低了现有电荷计量电路的温漂特性，提高了计量的精确度和电路的集成度，适用于大量程库仑计的电荷量的统计测量。电流电压转换电路选用高精度、低温漂的金属膜电阻Rf1和低温漂的运放OPA2111，保证了输出电压精确的跟随电流的变化，把温漂的影响降低到了最小；以芯片AD654为核心制作的频率电压转换电路，定时电阻选用高精度、低温漂的金属膜电阻，定时电容使用高精度、低温漂的聚碳酸酯电容，保证了脉冲输出频率的稳定性与准确性，由于AD654输入端采用了积分器，提高了电路的抗干扰能力。而且芯片内置低漂移输入放大器和精密振荡器系统，使得芯片能够产生精确的与输入电压成比例的频率信号，使用高度集成的V/F转换芯片，减小了电路的复杂度，并且需要极少的外围元件，减少了电路的不稳定因素，提高了电路的抗干扰能力和电路的精确性，方便了电路的调试和维修。
附图说明
图1是实施例1电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1所示，所述微水仪用大量程库伦计累加电路，包括电流电压转换电路、第一一阶低通滤波器、反相器、第二一阶低通滤波器、频率电压转换电路和控制芯片U4，其中电流电压转换电路输出端连接第一一阶低通滤波器的输入端，第一一阶低通滤波器输出端连接反相器输入端，反相器输出端连接第二一阶低通滤波器输入端，第二一阶低通滤波器输出端连接频率电压转换电路输入端，频率电压转换电路输出端连接控制芯片U4的I/O口。
其中，电流电压转换电路包括运放和反馈电阻Rf1，运放采用低温漂、高精度的OPA2111运放，反馈电阻Rf1选用高精度、低温漂的金属膜电阻；频率电压转换电路采用集成芯片AD654，反相器输出端通过第二一阶低通滤波器接入AD654芯片的4脚IN+，AD654芯片的3脚RT接入电阻R5，AD654芯片的6脚CT1和7脚CT2之间串接电容C2，AD654的输出引脚Fo连接至控制芯片I/O口。Fo脚输出信号的频率是随4脚IN+的输入电压的幅度变化的脉冲波，输出频率fout＝Vin/(10*R5*C2)，当单片机在T0-T1时间段内接收到N个脉冲时，那么这段时间内脉冲的平均频率是N/(T1-T0)，那么根据输出频率的公式就能够算出这段时间内的平均电压Vin，由此求得这段时间内的平均电流，最终获得电荷量；频率电压转换电路使用集成芯片AD654为核心元件，对模拟信号进行转换，为了提高电路的抗干扰能力，对芯片输入端增加第二一阶低通滤波器，吸收干扰信号，为了保证输出频率的稳定性与准确性，芯片3脚所接定时电阻R5必须选用高精度、低温漂的金属膜电阻，芯片6、7脚所接定时电容C2必须使用高精度、低温漂的聚碳酸酯电容；所述控制芯片U4采用单片机，例如CORTEX-M3内核ARM芯片。
本实用新型降低了现有电荷计量电路的温漂特性，提高了计量的精确度和电路的集成度，适用于大量程库仑计的电荷量的统计测量。在电解水时产生的电解电流通过电流电压转换电路输出相应的电压信号，由于电流电压转换电路输出的电压信号的是与输入反向的，所以设置反相器，反相器前端增设第一一阶低通滤波器，可以消除信号线上的干扰信号，保证输出信号的纯净，反相器输出的电压信号通过电压频率转换电路得到与电压成比例的频率信号，随后控制芯片对频率电压转换电路的输出脉冲波进行累加积分操作，计算结果与电流对时间的积分成正比，最终得出在积分时间内电解碘时所用的电荷量。
Claims (4)
1.一种微水仪用大量程库伦计累加电路，其特征在于，电流电压转换电路、第一一阶低通滤波器、反相器、第二一阶低通滤波器、频率电压转换电路和控制芯片，其中电流电压转换电路输出端连接第一一阶低通滤波器的输入端，第一一阶低通滤波器输出端连接反相器输入端，反相器输出端连接第二一阶低通滤波器输入端，第二一阶低通滤波器输出端连接频率电压转换电路输入端，频率电压转换电路输出端连接控制芯片I/O口。
2.根据权利要求1所述的微水仪用大量程库伦计累加电路，其特征在于，所述电流电压转换电路包括运放和反馈电阻Rf1。
3.根据权利要求1所述的微水仪用大量程库伦计累加电路，其特征在于，所述频率电压转换电路采用集成芯片AD654，反相器输出端通过第二一阶低通滤波器接入AD654芯片的4脚IN+，AD654芯片的3脚RT接入电阻R5，AD654芯片的6脚CT1和7脚CT2之间串接电容C2，AD654的输出引脚Fo连接至控制芯片I/O口。
4.根据权利要求1所述的微水仪用大量程库伦计累加电路，其特征在于，所述控制芯片采用单片机。
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|---|---|---|---|---|
| CN109490735A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-03-19 | 上海谱幂精密仪器科技有限公司 | 一种用于测量电流和/或电压的装置及方法 |
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