CN213181771U - 一种数字电导率电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字电导率电极，包括芯片，所述芯片由系统控制电路、电源电路、通信接口电路和模拟信号处理电路组成，所述系统控制电路分别与电源电路、通信接口电路、模拟信号处理电路连接，所述电源电路与模拟信号处理电路、通信接口电路连接。本实用新型采用内置芯片，将芯片内置于电极壳体内，不需要另配仪表，只需与传统电极一样，直接投入使用即可，采用数字通讯，理论传输距离可以达到1公里，供电采用直流电，大大降低了受外部干扰的机率。本实用新型采用内置的数字芯片，取代了传统仪表，成本低，功耗小，安装方便，传输距离远，输出信号误差小，抗干扰及兼容性好。

Description

一种数字电导率电极

技术领域

本实用新型涉及电极技术领域，尤其涉及一种数字电导率电极，应用于养殖、环保、供水。

背景技术

传统电极一般需要另配一台二次显示仪表进行操作，成本较高。并且二次仪表一般只能输出模拟电流信号，传输距离较短，一般不超过50米；且传输距离越长，信号接收端的偏差越大。现场安装时，仪表需要开孔固定，并且仪表本身容易受现场环境的干扰影响造成仪表显示异常，多台仪表需要单独配备一个信号接收器。综上，现有电极需要另配仪表，成本高，信号传输距离短，且易受干扰。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种数字电导率电极，采用485通信增加数字量输出功能，同时大大增强了传输中的抗干扰能力。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种数字电导率电极，包括芯片，所述芯片由系统控制电路、电源电路、通信接口电路和模拟信号处理电路组成，所述系统控制电路分别与电源电路、通信接口电路、模拟信号处理电路连接，所述电源电路与模拟信号处理电路、通信接口电路连接。

优选地，上述数字电导率电极中，所述系统控制电路包括主控芯片U100，所述主控芯片 U100包括6个引脚，所述第一个引脚为系统控制电路供电电源，所述第二个引脚PA2为通用输入输出接口，并与模拟信号处理电路连接，所述第三个引脚AD_IN6为模数转换器输入接口，并与模拟信号处理电路连接，所述第四个引脚UART_TX为通用串行接口发送端，并与通信接口电路连接，所述第五个引脚UART_RX为通用串行接口接收端，并与通信接口电路连接，所述第六个引脚PC4为数据通信方向控制端，并与通信接口电路连接。

优选地，上述数字电导率电极中，所述通信接口电路包括半双工收发器U200，所述半双工收发器U200包括7个引脚，所述第一个引脚VCC1为通信接口电路供电电源，所述第二个引脚TXD为通用串行接口发送端，并与系统控制电路的第四个引脚UART_TX连接，所述第三个引脚RXD为通用串行接口接收端，并与系统控制电路的第五个引脚UART_RX连接，所述第四个引脚DE为通信接口电路方向选择端，并与系统控制电路的第六个引脚PC4连接，所述第五个引脚VCC2为通信接口电路供电电源，所述第六个引脚和第七个引脚之间设置有并联连接的接口保护电路D1和数据传输接口P1，所述数据传输接口P1设有第一输入口和第二输入口，所述接口保护电路D1和数据传输接口P1之间设有并联连接的第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1通过485接口信号线A与数据传输接口P1的第一输入口连接，所述第二电阻R2通过485接口信号线B与P1的第二输入口连接。

优选地，上述数字电导率电极中，所述电源电路包括电源供电接口P2、二极管D2、第一降压稳压电路U1和第二降压稳压电路U2，所述电源供电接口P2包括第三输入口和第四输入口，所述第三输入口接数字电极供电电源并与二极管D2串联后连接至第一降压稳压电路U1的输入端，所述第四输入口接地，所述第一降压稳压电路U1的输出端输出VCC2_5V 电源提供给通信接口电路，并连接至第二降压稳压电路U2的输入端，所述第二降压稳压电路U2的输出端输出VCC3V3电源提供给系统控制电路、通信接口电路和模拟信号处理电路。

优选地，上述数字电导率电极中，所述模拟信号处理电路包括电导率传感器信号输入接口P5、电导率传感器驱动信号EC_W、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、电容C3、运算放大器U6和主控芯片U100接受的电导率传感器信号 EC_ADC，所述电导率传感器驱动信号EC_W连接至系统控制电路的第二个引脚PA2，系统控制电路输出一个电压，该电压经第十二电阻R12产生恒定电流，所述电导率传感器信号输入接口P5包括第一接口和第二接口，第一接口和第二接口分别连接运算放大器U6的输入负端和输出端，所述运算放大器U6电路输出后经过第十三电阻R13和电容C3组成的滤波电路滤波后形成电导率传感器信号EC_ADC，所述电导率传感器信号EC_ADC与系统控制电路的第三个引脚AD_IN6连接，所述模拟信号处理电路供电电源VCC3V3依次串联第十电阻R10 和第十一电阻R11后接地，分压后连接所述运算放大器U6的输入正端。

与现有技术相比，本实用新型采用内置芯片，将芯片内置于电极壳体内，不需要另配仪表，只需与传统电极一样，直接投入使用即可，采用数字通讯，理论传输距离可以达到1公里，供电采用直流电，大大降低了受外部干扰的机率。本实用新型采用内置的数字芯片，取代了传统仪表，成本低，功耗小，安装方便，传输距离远，输出信号误差小，抗干扰及兼容性好。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本实用新型实施例提供的数字电导率电极电路组成结构示意图；

图2：本实用新型实施例提供的系统控制电路与通信接口电路连接结构示意图；

图3：本实用新型实施例提供的电源电路结构示意图；

图4：本实用新型实施例提供的模拟信号处理电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合说明书附图对本实用新型实施例作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型提供的一种数字电导率电极，包括芯片，所述芯片由系统控制电路1、电源电路3、通信接口电路3和模拟信号处理电路4组成，所述系统控制电路1分别与电源电路2、通信接口电路3、模拟信号处理电路4连接，所述电源电路3与模拟信号处理电路4、通信接口电路3连接。

如图2所示，本实用新型所述系统控制电路1包括主控芯片U100，所述主控芯片U100 包括6个引脚，所述第一个引脚为系统控制电路1供电电源，所述第二个引脚PA2为通用输入输出接口，并与模拟信号处理电路4连接，所述第三个引脚AD_IN6为模数转换器输入接口，并与模拟信号处理电路4连接，所述第四个引脚UART_TX为通用串行接口发送端，并与通信接口电路3连接，所述第五个引脚UART_RX为通用串行接口接收端，并与通信接口电路3连接，所述第六个引脚PC4为数据通信方向控制端，并与通信接口电路3连接。

优选地，本实用新型所述系统控制电路1的第四个引脚UART_TX通过TX485通讯与通信接口电路3连接，所述第五个引脚UART_RX通过RX485通讯与通信接口电路3连接，所述第六个引脚PC4通过EN485通讯与通信接口电路3连接。本实用新型采用485通信增加数字量输出功能，同时大大增强了传输中的抗干扰能力。

如图2所示，本实用新型所述通信接口电路3包括半双工收发器U200，所述半双工收发器U200包括7个引脚，所述第一个引脚VCC1为通信接口电路3供电电源，所述第二个引脚TXD为通用串行接口发送端，并与系统控制电路1的第四个引脚UART_TX连接，所述第三个引脚RXD为通用串行接口接收端，并与系统控制电路1的第五个引脚UART_RX连接，所述第四个引脚DE为通信接口电路方向选择端，并与系统控制电路1的第六个引脚PC4连接，所述第五个引脚VCC2为通信接口电路3供电电源，所述第六个引脚和第七个引脚之间设置有并联连接的接口保护电路D1和数据传输接口P1，所述数据传输接口P1设有第一输入口和第二输入口，所述接口保护电路D1和数据传输接口P1之间设有并联连接的第一电阻 R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1通过485接口信号线A与数据传输接口P1的第一输入口连接，所述第二电阻R2通过485接口信号线B与P1的第二输入口连接。

如图3所示，本实用新型所述电源电路2包括电源供电接口P2、二极管D2、第一降压稳压电路U1和第二降压稳压电路U2，所述电源供电接口P2包括第三输入口和第四输入口，所述第三输入口接数字电极供电电源并与二极管D2串联后连接至第一降压稳压电路U1的输入端，所述第四输入口接地，所述第一降压稳压电路U1的输出端输出VCC2_5V电源提供给通信接口电路3，并连接至第二降压稳压电路U2的输入端，所述第二降压稳压电路U2的输出端输出VCC3V3电源提供给系统控制电路1、通信接口电路3和模拟信号处理电路4。

如图4所示，本实用新型所述模拟信号处理电路4包括电导率传感器信号输入接口P5、电导率传感器驱动信号EC_W、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、电容C3、运算放大器U6和主控芯片U100接受的电导率传感器信号EC_ADC，所述电导率传感器驱动信号EC_W连接至系统控制电路1的第二个引脚PA2，系统控制电路 1输出一个电压，该电压经第十二电阻R12产生恒定电流，所述电导率传感器信号输入接口 P5包括第一接口和第二接口，第一接口和第二接口分别连接运算放大器U6的输入负端和输出端，所述运算放大器U6电路输出后经过第十三电阻R13和电容C3组成的滤波电路滤波后形成电导率传感器信号EC_ADC，所述电导率传感器信号EC_ADC与系统控制电路的第三个引脚AD_IN6连接，所述模拟信号处理电路供电电源VCC3V3依次串联第十电阻R10和第十一电阻R11后接地，分压后连接所述运算放大器U6的输入正端。

优选地，本实用新型第一接口和第二接口分别连接运算放大器U6的输入负端和输出端，使电导率传感器上同样流过该恒定电流后产生电压信号，该电压信号经过第十三电阻R13和电容C3组成的滤波电路滤波后形成电导率传感器信号EC_ADC。

综上，本实用新型采用内置芯片，不需要另配仪表，降低了成本，供电改用直流电，降低干扰风险。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种数字电导率电极，其特征在于，包括芯片，所述芯片由系统控制电路、电源电路、通信接口电路和模拟信号处理电路组成，所述系统控制电路分别与电源电路、通信接口电路、模拟信号处理电路连接，所述电源电路与模拟信号处理电路、通信接口电路连接。

2.根据权利要求1所述的数字电导率电极，其特征在于：所述系统控制电路包括主控芯片U100，所述主控芯片U100包括6个引脚；第一个引脚为系统控制电路供电电源；第二个引脚PA2为通用输入输出接口，并与模拟信号处理电路连接；第三个引脚AD_IN6为模数转换器输入接口，并与模拟信号处理电路连接；第四个引脚UART_TX为通用串行接口发送端，并与通信接口电路连接；第五个引脚UART_RX为通用串行接口接收端，并与通信接口电路连接；第六个引脚PC4为数据通信方向控制端，并与通信接口电路连接。

3.根据权利要求2所述的数字电导率电极，其特征在于：所述通信接口电路包括半双工收发器U200，所述半双工收发器U200包括7个引脚，所述第一个引脚VCC1为通信接口电路供电电源，所述第二个引脚TXD为通用串行接口发送端，并与系统控制电路的第四个引脚UART_TX连接，所述第三个引脚RXD为通用串行接口接收端，并与系统控制电路的第五个引脚UART_RX连接，所述第四个引脚DE为通信接口电路方向选择端，并与系统控制电路的第六个引脚PC4连接，所述第五个引脚VCC2为通信接口电路供电电源，所述第六个引脚和第七个引脚之间设置有并联连接的接口保护电路D1和数据传输接口P1，所述数据传输接口P1设有第一输入口和第二输入口，所述接口保护电路D1和数据传输接口P1之间设有并联连接的第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1通过485接口信号线A与数据传输接口P1的第一输入口连接，所述第二电阻R2通过485接口信号线B与P1的第二输入口连接。

4.根据权利要求3所述的数字电导率电极，其特征在于：所述电源电路包括电源供电接口P2、二极管D2、第一降压稳压电路U1和第二降压稳压电路U2，所述电源供电接口P2包括第三输入口和第四输入口，所述第三输入口接数字电极供电电源并与二极管D2串联后连接至第一降压稳压电路U1的输入端，所述第四输入口接地，所述第一降压稳压电路U1的输出端输出VCC2_5V电源提供给通信接口电路，并连接至第二降压稳压电路U2的输入端，所述第二降压稳压电路U2的输出端输出VCC3V3电源提供给系统控制电路、通信接口电路和模拟信号处理电路。

5.根据权利要求4所述的数字电导率电极，其特征在于：所述模拟信号处理电路包括电导率传感器信号输入接口P5、电导率传感器驱动信号EC_W、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、电容C3、运算放大器U6和主控芯片U100接受的电导率传感器信号EC_ADC，所述电导率传感器驱动信号EC_W连接至系统控制电路的第二个引脚PA2，系统控制电路输出一个电压，该电压经第十二电阻R12产生恒定电流，所述电导率传感器信号输入接口P5包括第一接口和第二接口，第一接口和第二接口分别连接运算放大器U6的输入负端和输出端，所述运算放大器U6电路输出后经过第十三电阻R13和电容C3组成的滤波电路滤波后形成电导率传感器信号EC_ADC，所述电导率传感器信号EC_ADC与系统控制电路的第三个引脚AD_IN6连接，所述模拟信号处理电路供电电源VCC3V3依次串联第十电阻R10和第十一电阻R11后接地，分压后连接所述运算放大器U6的输入正端。

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