CN207923858U - 一种实时获取水质数据的监测浮标 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种实时获取水质数据的监测浮标，包括：PH值监测电路、电导电路、浊度传感器、氨氮检测电路、溶氧检测电路和温度传感器；该PH值监测电路、电导电路、浊度传感器、氨氮检测电路、溶氧检测电路和温度传感器分别和相应的模数转换器进行连接，然后与单片机进行数据连接。通过在浮标中安装PH值监测电路、电导电路、浊度传感器、氨氮检测电路、溶氧检测电路和温度传感器将水体中的相应参数进行收集操作，获取水体中对应参考值，并将数据进行保存。

Description

一种实时获取水质数据的监测浮标

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种实时获取水质数据的监测浮标。

背景技术

现有技术中，由于对于地质进行勘探过程中需要对水质进行检测，并且需要获取相应的水质数据的设备功能过于单一，无法满足复杂环境下对于多方面数据的综合需求，现有设备无法实现水质水体的监测过程中进行实时数据收集，不能保证设备的持续高效工作，这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种实时获取水质数据的监测浮标。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种实时获取水质数据的监测浮标，包括：PH值监测电路、电导电路、浊度传感器和温度传感器；

PH值监测电路数据发送端连接第一模数转换器数据接收端，第一模数转换器数据发送端连接单片机第一数据接收端，电导电路数据发送端连接第二模数转换器数据接收端，第二模数转换器数据发送端连接单片机第二数据接收端，温度传感器数据发送端连接第三模数转换器数据接收端，第三模数转换器数据发送端连接单片机第三数据接收端，浊度传感器数据发送端连接单片机第四数据接收端。通过在浮标中安装PH值监测电路、电导电路、浊度传感器和温度传感器将水体中的相应参数进行收集操作，获取水体中COD参考值，并将数据进行保存，通过工作人员的仪器将数据进行导出，根据实际需要对数据进行分析。

所述的实时获取水质数据的监测浮标，优选的，还包括：氨氮检测电路和溶氧检测电路，氨氮检测电路数据发送端连接第五模数转换器数据接收端，第五模数转换器数据发送端连接单片机第五数据接收端，溶氧检测电路数据发送端连接单片机第六数据接收端。

所述的实时获取水质数据的监测浮标，优选的，所述PH值监测电路包括：第1电阻一端分别连接第2电阻一端和第3电阻一端，第2电阻另一端连接第一放大器负极端，第3电阻另一端分别连接第1电容一端和接地，第1电容另一端连接第一放大器正极端，第一放大器第1输出端分别连接第3电容一端和第5电阻一端，第一放大器第2输出端连接第2电容一端，第2电容另一端分别连接第1电阻另一端和第4可变电阻一端，第4可变电阻另一端连接第3电容另一端，第5电阻另一端分别连接第4电容一端和第二放大器负极端，第4电容一端还连接第6电阻一端，第6电阻另一端分别连接第4电容另一端和第二放大器输出端，第二放大器输出端连接第一模数转换器信号输入端，5V电源端连接第26电阻一端，第26电阻另一端分别连接第7电阻一端和第1二极管负极，第1二极管正极分别连接第9可变电阻一端和接地，第9可变电阻另一端连接第8电阻一端，第8电阻另一端分别连接第7电阻另一端和第二放大器正极输入端。通过第一放大器获取较高的输入阻抗，低噪声高增益，获取数据稳定且准确，第二放大器对信号进行放大操作，保持信号的输出稳定性。

所述的实时获取水质数据的监测浮标，优选的，所述电导电路包括：第5电容一端连接电导器电感一端，第5电容另一端连接电导器线圈一端，电导器线圈另一端分别连接第12电阻一端和第四放大器负极端，电导器电感另一端连接第13电阻一端，第13电阻另一端分别连接第12电阻另一端和第11可变电阻一端，第11可变电阻另一端连接5V电源端，第11可变电阻第三端连接第四放大器正极端，第四放大器输出端分别连接第2二极管负极，第2二极管正极连接第10电阻一端，第10电阻另一端连接第四放大器负极端，第8电容一端分别连接第2二极管负极和第二模数转换器信号输入端，第8电容另一端连接第11可变电阻一端。通过第四放大器的进行过零比较之后传输到单片机，该电导电路对水质进行电导检测，方便快捷。该第四放大器为LM358A。

所述的实时获取水质数据的监测浮标，优选的，所述浊度传感器包括：第3发光二极管正极分别连接第7电容一端和接地，第3发光二极管负极分别连接第7电容另一端和第6电容一端，第6电容另一端分别连接第7电容一端和第7可变电阻一端，第7可变电阻另一端连接第15电阻一端，第15电阻另一端分别连接第14电阻一端和第7可变电阻第三端，第14电阻另一端分别连接第三放大器输出端和单片机第四信号输入端，第15电阻另一端还连接第三放大器正极端，第三放大器负极端连接第16电阻一端，第16电阻另一端接地。

所述的实时获取水质数据的监测浮标，优选的，所述温度传感器包括：单片机电源端分别连接第18电阻一端和第19电阻一端，第18电阻另一端分别连接第22电阻一端和第24电阻一端，第19电阻另一端分别连接第20电阻一端和第4二极管正极，第4二极管负极分别连接第25可变电阻一端和接地，第25可变电阻另一端连接23电阻一端，第23电阻另一端分别连接第22电阻另一端和第五放大器正极端，第五放大器负极端分别连接第17电阻一端和第20电阻另一端，第17电阻另一端连接第21可变电阻一端，第五放大器输出端分别连接第21可变电阻另一端和第三模数转换器信号输入端。该温度传感器电路通过第4二极管、第18电阻和第19电阻形成测温电桥进行温度测量，把温度的变化转化成微弱的电压变化；再由第五放大器LM358进行差动放大，输出端到第三模数转换器。

所述的实时获取水质数据的监测浮标，优选的，所述氨氮检测电路包括：电机驱动电路信号发送端连接输送泵信号接收端，电机驱动电路信号接收端连接单片机驱动信号发送端，敏氨电极信号发送端连接第五模数转换器信号接收端，第五模数转换器信号发送端连接单片机第五信号接收端。

所述的实时获取水质数据的监测浮标，优选的，所述溶氧检测电路包括：光电二极管正极电源端连接5V电源正极，光电二极管负极电源端连接第9电容一端，第9电容另一端分别连接第10电容一端和接地，第10电容另一端分别连接光电二极管工作端和第28电阻一端，第28电阻另一端连接单片机第六数据接收端，第5二极管正极接地，第5二极管负极连接第28电阻一端。

所述的实时获取水质数据的监测浮标，优选的，所述单片机为C8051F020。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型监测参数包括水质参数(pH、电导、氨氮和溶氧数据)，以及温度以及浊度参数等。应用于河流、水库、湖泊、海洋等水质监测，突发性污染事故预警，生态环境评价等，具有巨大实用价值。本电路成本低廉，适于大范围推广。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型总体示意图；

图2是本实用新型电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1和2所示，本实用新型提供了一种实时获取水质数据的监测浮标，包括：PH值监测电路、电导电路、浊度传感器、氨氮检测电路、溶氧检测电路和温度传感器；

PH值监测电路数据发送端连接第一模数转换器数据接收端，第一模数转换器数据发送端连接单片机第一数据接收端，电导电路数据发送端连接第二模数转换器数据接收端，第二模数转换器数据发送端连接单片机第二数据接收端，温度传感器数据发送端连接第三模数转换器数据接收端，第三模数转换器数据发送端连接单片机第三数据接收端，浊度传感器数据发送端连接单片机第四数据接收端。通过在浮标中安装PH值监测电路、电导电路、浊度传感器和温度传感器将水体中的相应参数进行收集操作，获取水体中COD参考值，并将数据进行保存，通过工作人员的仪器将数据进行导出，根据实际需要对数据进行分析。氨氮检测电路和溶氧检测电路，氨氮检测电路数据发送端连接第五模数转换器数据接收端，第五模数转换器数据发送端连接单片机第五数据接收端，溶氧检测电路数据发送端连接单片机第六数据接收端。

优选的，所述PH值监测电路包括：第1电阻一端分别连接第2电阻一端和第3电阻一端，第2电阻另一端连接第一放大器负极端，第3电阻另一端分别连接第1电容一端和接地，第1电容另一端连接第一放大器正极端，第一放大器第1输出端分别连接第3电容一端和第5电阻一端，第一放大器第2输出端连接第2电容一端，第2电容另一端分别连接第1电阻另一端和第4可变电阻一端，第4可变电阻另一端连接第3电容另一端，第5电阻另一端分别连接第4电容一端和第二放大器负极端，第4电容一端还连接第6电阻一端，第6电阻另一端分别连接第4电容另一端和第二放大器输出端，第二放大器输出端连接第一模数转换器信号输入端，5V电源端连接第26电阻一端，第26电阻另一端分别连接第7电阻一端和第1二极管负极，第1二极管正极分别连接第9可变电阻一端和接地，第9可变电阻另一端连接第8电阻一端，第8电阻另一端分别连接第7电阻另一端和第二放大器正极输入端。通过第一放大器获取较高的输入阻抗，低噪声高增益，获取数据稳定且准确，第二放大器对信号进行放大操作，保持信号的输出稳定性。

优选的，所述电导电路包括：第5电容一端连接电导器电感一端，第5电容另一端连接电导器线圈一端，电导器线圈另一端分别连接第12电阻一端和第四放大器负极端，电导器电感另一端连接第13电阻一端，第13电阻另一端分别连接第12电阻另一端和第11可变电阻一端，第11可变电阻另一端连接5V电源端，第11可变电阻第三端连接第四放大器正极端，第四放大器输出端分别连接第2二极管负极，第2二极管正极连接第10电阻一端，第10电阻另一端连接第四放大器负极端，第8电容一端分别连接第2二极管负极和第二模数转换器信号输入端，第8电容另一端连接第11可变电阻一端。通过第四放大器的进行过零比较之后传输到单片机，该电导电路对水质进行电导检测，方便快捷。该第四放大器为LM358A。

优选的，所述浊度传感器包括：第3发光二极管正极分别连接第7电容一端和接地，第3发光二极管负极分别连接第7电容另一端和第6电容一端，第6电容另一端分别连接第7电容一端和第7可变电阻一端，第7可变电阻另一端连接第15电阻一端，第15电阻另一端分别连接第14电阻一端和第7可变电阻第三端，第14电阻另一端分别连接第三放大器输出端和单片机第四信号输入端，第15电阻另一端还连接第三放大器正极端，第三放大器负极端连接第16电阻一端，第16电阻另一端接地。

优选的，所述温度传感器包括：单片机电源端分别连接第18电阻一端和第19电阻一端，第18电阻另一端分别连接第22电阻一端和第24电阻一端，第19电阻另一端分别连接第20电阻一端和第4二极管正极，第4二极管负极分别连接第25可变电阻一端和接地，第25可变电阻另一端连接23电阻一端，第23电阻另一端分别连接第22电阻另一端和第五放大器正极端，第五放大器负极端分别连接第17电阻一端和第20电阻另一端，第17电阻另一端连接第21可变电阻一端，第五放大器输出端分别连接第21可变电阻另一端和第三模数转换器信号输入端。该温度传感器电路通过第4二极管、第18电阻和第19电阻形成测温电桥进行温度测量，把温度的变化转化成微弱的电压变化；再由第五放大器LM358进行差动放大，输出端到第三模数转换器。

优选的，所述单片机为C8051F020。

基于SOC单片机的pH值检测，随着科技的进步和发展，水质监测正在向智能化方向发展。水质监控仪器的设计是进行监测的关键设备，其中pH值就是多因子水环境中一个重要的因子，从而通过单片机C8051F020的pH值的检测电路进行水质监测。

采用C8051F020单片机既能提高仪表可靠性又能提高系统性能。C8051F020是集成的混合信号片上系统，具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器，采用了C8051F020提供的12位A/D、D/A，能有满足水质监测获取数据的要求。

第一放大器有较高的输入阻抗，设计中选用运放CA3140，它具有输入阻抗高、低偏置电流、低噪声、高增益等特点，主要用来完成阻抗匹配、降低测量噪声、提高系统稳定性等。如图2所示。

该电导电路，其电导率随水质PH值浓度的增加而迅速升高；可用于水质的检测。电导硬件电路的电导器MQ-7采集到的信号经过过零比较器后连接到单片机，由单片机进行处理。

温度传感器，以二极管PN结为传感器，以PN结为温度传感器的测温电路；测温范围0℃—l00℃,误差不大于±1℃。

优选的，所述氨氮检测电路包括：电机驱动电路信号发送端连接输送泵信号接收端，电机驱动电路信号接收端连接单片机驱动信号发送端，敏氨电极信号发送端连接第五模数转换器信号接收端，第五模数转换器信号发送端连接单片机第五信号接收端。

优选的，所述溶氧检测电路包括：光电二极管正极电源端连接5V电源正极，光电二极管负极电源端连接第9电容一端，第9电容另一端分别连接第10电容一端和接地，第10电容另一端分别连接光电二极管工作端和第28电阻一端，第28电阻另一端连接单片机第六数据接收端，第5二极管正极接地，第5二极管负极连接第28电阻一端。

通过光源发出激光束，在传感膜上激发荧光信号，根据水中溶氧与荧光信号形成猝灭效应，促成荧光强度减弱，从而获取溶解氧的含量。由单片机中的存储器进行存储，将光源放置在浮标的透明玻璃罩中，进行发射操作。光接收器OPT301光路中依次安装聚透镜、窄带滤光片和经过有氧敏感荧光膜的玻璃，光电二极管OPT301接收反射激光束，该OPT301连接单片机数据接收端。

通过L298N驱动电路对输送泵进行驱动，获取水体溶液，通过敏氨电极检测电路对水质进行氨氮检测，敏氨电极连接隔离电路信号接收端，隔离电路信号发送端连接第五模数转换器数据接收端，第五模数转换器数据发送端连接单片机第五信号接收端。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，包括：PH值监测电路、电导电路、浊度传感器和温度传感器；

PH值监测电路数据发送端连接第一模数转换器数据接收端，第一模数转换器数据发送端连接单片机第一数据接收端，电导电路数据发送端连接第二模数转换器数据接收端，第二模数转换器数据发送端连接单片机第二数据接收端，温度传感器数据发送端连接第三模数转换器数据接收端，第三模数转换器数据发送端连接单片机第三数据接收端，浊度传感器数据发送端连接单片机第四数据接收端。

2.根据权利要求1所述的实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，还包括：氨氮检测电路和溶氧检测电路，氨氮检测电路数据发送端连接第五模数转换器数据接收端，第五模数转换器数据发送端连接单片机第五数据接收端，溶氧检测电路数据发送端连接单片机第六数据接收端。

3.根据权利要求1所述的实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，所述PH值监测电路包括：第1电阻一端分别连接第2电阻一端和第3电阻一端，第2电阻另一端连接第一放大器负极端，第3电阻另一端分别连接第1电容一端和接地，第1电容另一端连接第一放大器正极端，第一放大器第1输出端分别连接第3电容一端和第5电阻一端，第一放大器第2输出端连接第2电容一端，第2电容另一端分别连接第1电阻另一端和第4可变电阻一端，第4可变电阻另一端连接第3电容另一端，第5电阻另一端分别连接第4电容一端和第二放大器负极端，第4电容一端还连接第6电阻一端，第6电阻另一端分别连接第4电容另一端和第二放大器输出端，第二放大器输出端连接第一模数转换器信号输入端，5V电源端连接第26电阻一端，第26电阻另一端分别连接第7电阻一端和第1二极管负极，第1二极管正极分别连接第9可变电阻一端和接地，第9可变电阻另一端连接第8电阻一端，第8电阻另一端分别连接第7电阻另一端和第二放大器正极输入端。

4.根据权利要求1所述的实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，所述电导电路包括：第5电容一端连接电导器电感一端，第5电容另一端连接电导器线圈一端，电导器线圈另一端分别连接第12电阻一端和第四放大器负极端，电导器电感另一端连接第13电阻一端，第13电阻另一端分别连接第12电阻另一端和第11可变电阻一端，第11可变电阻另一端连接5V电源端，第11可变电阻第三端连接第四放大器正极端，第四放大器输出端分别连接第2二极管负极，第2二极管正极连接第10电阻一端，第10电阻另一端连接第四放大器负极端，第8电容一端分别连接第2二极管负极和第二模数转换器信号输入端，第8电容另一端连接第11可变电阻一端。

5.根据权利要求1所述的实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，所述浊度传感器包括：第3发光二极管正极分别连接第7电容一端和接地，第3发光二极管负极分别连接第7电容另一端和第6电容一端，第6电容另一端分别连接第7电容一端和第7可变电阻一端，第7可变电阻另一端连接第15电阻一端，第15电阻另一端分别连接第14电阻一端和第7可变电阻第三端，第14电阻另一端分别连接第三放大器输出端和单片机第四信号输入端，第15电阻另一端还连接第三放大器正极端，第三放大器负极端连接第16电阻一端，第16电阻另一端接地。

6.根据权利要求1所述的实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，所述温度传感器包括：单片机电源端分别连接第18电阻一端和第19电阻一端，第18电阻另一端分别连接第22电阻一端和第24电阻一端，第19电阻另一端分别连接第20电阻一端和第4二极管正极，第4二极管负极分别连接第25可变电阻一端和接地，第25可变电阻另一端连接23电阻一端，第23电阻另一端分别连接第22电阻另一端和第五放大器正极端，第五放大器负极端分别连接第17电阻一端和第20电阻另一端，第17电阻另一端连接第21可变电阻一端，第五放大器输出端分别连接第21可变电阻另一端和第三模数转换器信号输入端。

7.根据权利要求2所述的实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，所述氨氮检测电路包括：电机驱动电路信号发送端连接输送泵信号接收端，电机驱动电路信号接收端连接单片机驱动信号发送端，敏氨电极信号发送端连接第五模数转换器信号接收端，第五模数转换器信号发送端连接单片机第五信号接收端。

8.根据权利要求2所述的实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，所述溶氧检测电路包括：光电二极管正极电源端连接5V电源正极，光电二极管负极电源端连接第9电容一端，第9电容另一端分别连接第10电容一端和接地，第10电容另一端分别连接光电二极管工作端和第28电阻一端，第28电阻另一端连接单片机第六数据接收端，第5二极管正极接地，第5二极管负极连接第28电阻一端。

9.根据权利要求1或2所述的实时获取水质数据的监测浮标，其特征在于，所述单片机为C8051F020。