CN206684088U - 一种数字pH传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字pH传感器，包括前端电极头，前端电极头通过数据线与数字信号接头连接，在前端电极头顶部或附件的数据线上封装有一个数字信号处理装置；数字信号处理装置包括电源接口和通讯接口模块、单片机、电源隔离模块和测量模块；测量模块与前端电极头连接，单片机分别与电源接口和通讯接口模块和测量模块连接。与现有技术相比，本实用新型提供了一种小型化，隐型化和智能化的数字电极，具有抗干扰、便捷性高、节约成本和空间等优点。

Description

一种数字pH传感器

技术领域

本实用新型涉及一种数字pH传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

目前常见的pH值测量装置的结构是由仪表和模拟pH电极两部分组成，仪表又分为显示液晶屏、数据采集和数据传输三大块。现有pH传感器的前端模拟pH电极头，通过数据引线与BNC或其它接头连接，进行模拟数据信号的传输。现有技术存在的问题：1、模拟式pH传感器，要将数据传输至电脑必须先连接仪表或是变送器，造成成本增加，安装不方便，空间占用。2、模拟式pH传感器具有内阻高，输出电压微小，极其容易受外界干扰，如电机磁场干扰、人体静电干扰，造成数据不稳，数据误差大。3、模拟式pH传感器需要专用的同轴屏蔽线进行延长，给使用造成不便。4、模拟式pH传感器首次使用时必须进行校准，更换仪表或是变送器后需要再次对电极进行重新校准，使用过于繁锁。5、模拟pH电极需要用专用电极线延长，使用不方便。

实用新型内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提供一种数字pH传感器，通过在电级内部或靠近电极输出线缆上集成数字处理模块，防止外界干扰，且提高pH传感器使用便捷性，实现数字pH传感器的小型化，隐型化和智能化。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种数字pH传感器，包括前端电极头，前端电极头通过数据线与数字信号接头连接，在前端电极头顶部或在前端电极头附近的数据线上封装有一个数字信号处理装置；数字信号处理装置包括电源接口和通讯接口模块、单片机、电源隔离模块和测量模块；测量模块与前端电极头连接，单片机分别与电源接口和通讯接口模块和测量模块连接；电源隔离模块位于电源接口与测量模块之间。

作为优选，前端电极头内还设有温度传感器，温度传感器与数字信号处理装置内的测量模块连接。

作为优选，电源接口和通讯接口模块基于RS485、RS232或UART通讯协议与外部设备通讯，由外部设备供电。

作为优选，数字信号处理装置还包括电压转换模块，用于将5V电压转换成 3.3V电压。

作为优选，前端电极头三复合pH电极。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：1.抗干扰。数字信号处理装置集成到电极内部或是靠近电极输出线缆上，防止了外界干扰。2. 便捷性高。数字pH传感器直接输出RS485、RS232、UART等标准的数字信号，方便对接PC端和移动端。3.节约成本。用户获取pH测量数据不再需要购买仪表或变送器。4.省空间。去掉了仪表或变送器占用空间，便于安装。5.线缆易延长。模拟pH传感器需要专用线延长，数字pH传感器只需普通线即可延长。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的电路原理框图。

图3为本实用新型实施例的控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1、2所示，本实用新型实施例公开的一种数字pH传感器，包括前端电极头1，前端电极头1通过数据线3与数字信号接头连接，在前端电极头1顶部或距离前端电极头1输出端12-18cm处的数据线3上封装有一个数字信号处理装置2，对电极头输出的模拟信号进行处理与转换，输出如RS485、RS232、UART 等标准的数字信号，以便直接与PC端或移动端对接。数字信号处理装置2通过环氧灌胶一体化成型技术密封在数据线3缆上，防水等级达到IP68。其中，数字信号处理装置2包括电源接口和通讯接口模块、单片机、电源隔离模块和测量模块；测量模块与前端电极头1连接，单片机分别与电源接口和通讯接口模块和测量模块连接；电源隔离模块位于电源接口与测量模块之间。为了适用于一些需要温度补偿的环境，前端电极头1内还设有温度传感器或直接采用带温补的pH 电极。

下面以通讯接口采用RS485通讯协议为例详细说明本实用新型具体的结构和器件选型。

1.接口部分：接口部分由电源接口和通迅接口组成，电源接口用低压差集成芯片LDO(如AMS1117)转成3.3V给单片机供电，如单片机供电电压为5V 则可省去LDO芯片。通迅接口部分实现标准的RS-485MODBUS-RTU从机通迅协议，用来与PC端或是移动设备通迅，采用RS485专用芯片(如MAX485)。

2.单片机：单片机是数字传感器的系统主控，完成对pH电极的读取和处理，实现与上层软件的对接。选择带有标准的通迅接口的单片机，带有(SPI，I2C， UART)，应具有低功耗特性的，如ST的STM32F0系列。

3.电源隔离模块：为了提高系统准确性和安全性，模拟电路应与供电设备电源隔离，提高抗干扰和数据的精确性。选择微功耗的隔离模块(如TI的DCP 系列)，5V转5V隔离电压1000V。

4.测量模块：可选择高精度16及以上ADC(如TI的ADS 1120),带有SPI 和基准电压等接口的。传感器信号一般是微弱的电压或是电流信号，可以用ADC 片的PGA进行增益调整以提高精度和信号调理。

5. pH电极：采用三复合电极。

对于一个具体数字pH传感器，通迅接口芯片采用MAX485芯片，电源接口采用AMDS1117，该芯片带有3.3输出电压，给单片机SMT32F030供电，隔离芯片采用DC100505隔离，ADC采用ADS1120。温度传感器采用NTC10K。单片机软件采用ARM MDK平台。开机后，单片机进行初始化，上位机通过 MAX485芯片转发给单片机，单片机收到指令后，将处理完成的电极数据上传至上位机，实现测量与通迅。

Claims (6)

1.一种数字pH传感器，其特征在于，包括前端电极头，所述前端电极头通过数据线与数字信号接头连接，在所述前端电极头顶部或在所述前端电极头附近的数据线上封装有一个数字信号处理装置；所述数字信号处理装置包括电源接口和通讯接口模块、单片机、电源隔离模块和测量模块；所述测量模块与前端电极头连接，所述单片机分别与电源接口和通讯接口模块和测量模块连接；所述电源隔离模块位于电源接口与测量模块之间。

2.根据权利要求1所述的一种数字pH传感器，其特征在于，所述前端电极头内还设有温度传感器，所述温度传感器与数字信号处理装置内的测量模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种数字pH传感器，其特征在于，所述电源接口和通讯接口模块基于RS485、RS232或UART通讯协议与外部设备通讯，由外部设备供电。

4.根据权利要求1所述的一种数字pH传感器，其特征在于，所述数字信号处理装置还包括电压转换模块，用于将5V电压转换成3.3V电压。

5.根据权利要求1所述的一种数字pH传感器，其特征在于，所述前端电极头三复合pH电极。

6.根据权利要求1所述的一种数字pH传感器，其特征在于，通迅接口采用 MAX485芯片，电源接口采用AMDS1117，单片机采用 SMT32F030，电源隔离模块采用DC100505，测量模块采用 ADS1120。