CN217112158U - 用于电化学检测的现场检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于电化学检测的现场检测装置，包括恒电位仪、丝网印刷电极传感器和移动终端，所述恒电位仪包括微控制器模块MCU、模数转换模块ADC、数模转换模块DAC、TIA跨阻放大器模块、电压跟随器模块、电极接口模块和通讯模块，所述MCU模块分别通过SPI总线连接ADC模块和DAC模块，所述ADC模块经TIA跨阻放大器模块连接电极接口模块，所述DAC模块经电压跟随器模块连接电极接口模块，所述电极接口模块与丝网印刷电极传感器连接，所述MCU模块连接通讯模块，并通过通讯模块与移动终端进行数据通讯。该装置有利于自动、便捷对待测物质进行电化学检测。
Description
技术领域
本实用新型属于电化学领域，具体涉及一种用于电化学检测的现场检测装置。
背景技术
常用的电化学方法包括计时电流法、循环伏安法、差分脉冲伏安法等。计时电流法可用于物质的定量分析。循环伏安法可用于判断电极表面的修饰情况，还可用于检测物质。差分脉冲伏安法具有较低的背景电流，更高的检测灵敏度，更低的检测限，在多种物质的同时检测中非常具有优势。在实际应用中，不同应用背景下需要用到不同的电化学方法，也有可能在同一次实验中需要用到多种电化学方法。现有装置在执行上述电化学方法的检测时，往往需要人工进行检测参数的设置，手动进行电化学检测参数的设置将会导致电化学检测过于繁琐和低效，使得检测不够简便。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于电化学检测的现场检测装置，该装置有利于自动、便捷对待测物质进行电化学检测。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于电化学检测的现场检测装置，包括恒电位仪、丝网印刷电极传感器和移动终端，所述恒电位仪包括微控制器模块MCU、模数转换模块ADC、数模转换模块DAC、TIA跨阻放大器模块、电压跟随器模块、电极接口模块和通讯模块，所述MCU模块分别通过SPI总线连接ADC模块和DAC模块，所述ADC模块经TIA跨阻放大器模块连接电极接口模块，所述DAC模块经电压跟随器模块连接电极接口模块，所述电极接口模块与丝网印刷电极传感器连接，所述MCU模块连接通讯模块，并通过通讯模块与移动终端进行数据通讯。
进一步地，所述电压跟随器模块和电极接口模块组成恒电位模块，所述MCU模块生成用于电化学检测的电压激励波形，所述DAC模块将电压激励波形数字信号转换为模拟信号并传输给恒电位模块，所述恒电位模块维持电压激励波形稳定，并将电压激励波形通过丝网印刷电极传感器施加到待测物质上；所述TIA跨阻放大器模块对响应电流进行电流至电压的转换及放大，所述ADC模块对响应电流进行采样。
进一步地，所述MCU采用STM32F1系列的STM32F103RCT6芯片。
进一步地，所述ADC模块采用AD7694BRMZ芯片。
进一步地，所述DAC模块采用AD5541BRZ芯片。
进一步地，所述恒电位仪上设有电源模块，以为恒电位仪供电。
进一步地，所述通讯模块为蓝牙模块，所述MCU模块通过与蓝牙模块连接的串行端口与移动终端进行数据通讯。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种用于电化学检测的现场检测装置，该装置可以进行多种电化学检测方法的现场检测，能够涵盖较为广泛的物质的电化学检测需要，且自动化程度高，无需繁琐的人工操作，自动化程度高，能够为电化学检测自动匹配最佳的电化学检测参数，提高电化学检测的准确性、可靠性和便捷性。
附图说明
图1是本实用新型实施例的装置结构示意图；
图2是本实用新型实施例中装置各模块的实现电路图；
图3为本实用新型实施例中三种检测方法的电压激励波形图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1、2所示，本实施例提供了一种用于电化学检测的现场检测装置，包括恒电位仪、丝网印刷电极传感器和移动终端，所述恒电位仪包括微控制器模块MCU、模数转换模块ADC、数模转换模块DAC、TIA跨阻放大器模块、电压跟随器模块、电极接口模块和通讯模块，所述MCU模块分别通过SPI总线连接ADC模块和DAC模块，所述ADC模块经TIA跨阻放大器模块连接电极接口模块，所述DAC模块经电压跟随器模块连接电极接口模块，所述电极接口模块与丝网印刷电极传感器连接，所述MCU模块连接通讯模块，并通过通讯模块与移动终端进行数据通讯。
所述电压跟随器模块和电极接口模块组成恒电位模块，所述MCU模块生成用于电化学检测的电压激励波形，所述DAC模块将电压激励波形数字信号转换为模拟信号并传输给恒电位模块，所述恒电位模块维持电压激励波形稳定，并将电压激励波形通过丝网印刷电极传感器施加到待测物质上；所述TIA跨阻放大器模块对响应电流进行电流至电压的转换及放大，所述ADC模块对响应电流进行采样。
如图2所示，在本实施例中，所述MCU采用STM32F1系列的STM32F103RCT6芯片。所述ADC模块采用AD7694BRMZ芯片。所述DAC模块采用AD5541BRZ芯片。
在本实施例中，所述通讯模块为蓝牙模块，所述MCU模块通过与蓝牙模块连接的串行端口与移动终端进行数据通讯，从移动终端接收控制命令；所述MCU模块还将采样的响应电流数据通过蓝牙模块发送至移动终端，通过移动终端进行数据处理，进而实现对待测物质浓度的定量判断。
在本实施例中，所述恒电位仪上还设有电源模块，以为恒电位仪供电。
所述移动终端为装置的数据处理中心，以进行多种电化学检测方法的选择、参数设置、检测控制以及实时的伏安图绘制。
本装置除了能够实现多种电化学检测以外，还能够实现电化学检测方法的关键检测参数自动设置。具体为：所述装置在进行电化学检测前，自动就相应的电化学检测方法进行一次乃至多次的预检测过程，对电化学检测方法中的相关检测参数进行自动设置，为电化学检测自动匹配最佳的电化学检测参数，以提高电化学检测的准确度。在本实施例中，所述电化学检测方法包括循环伏安法、差分脉冲伏安法和时间电流曲线法。三种检测方法的电压激励波形如图3所示。
进行循环伏安法检测时，自动设置的检测参数为电压扫描速率。对电压扫描速率进行自动调整的具体方法为：当电压扫描速率需要做出动态调整时，每次电压扫描速率的调整大小为当前电路电压扫描速率值的10%，电压扫描速率的总范围在1mV/s~400mV/s。
进行差分脉冲伏安法检测时，自动设置的检测参数为检测电压范围。对检测电压范围进行自动调整的具体方法为：先判断检测伏安结果属于波峰型还是波谷型，在波形判断完毕后，对检测结果为波峰型的差分脉冲伏安法检测物质，其检测电压范围自动设定为波峰电压前后0.4V之间，也即[波峰电压-0.4V~波峰电压+0.4V]；对检测结果为波谷型的检测物质，其检测电压范围自动设定为波谷电压前后0.4V之间，也即[波谷电压-0.4V~波谷电压+0.4V]；波峰电压和波谷电压对应取自波峰电流极大值和波谷电流极大值对应的检测电压。
进行时间电流曲线法检测时，自动设置的检测参数为检测时间。对检测时间进行自动调整的具体方法为：寻找检测伏安结果中电流稳定值出现的时间节点位置，并据此自动确定检测时间的范围。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于电化学检测的现场检测装置，其特征在于，包括恒电位仪、丝网印刷电极传感器和移动终端，所述恒电位仪包括微控制器模块MCU、模数转换模块ADC、数模转换模块DAC、TIA跨阻放大器模块、电压跟随器模块、电极接口模块和通讯模块，所述MCU模块分别通过SPI总线连接ADC模块和DAC模块，所述ADC模块经TIA跨阻放大器模块连接电极接口模块，所述DAC模块经电压跟随器模块连接电极接口模块，所述电极接口模块与丝网印刷电极传感器连接，所述MCU模块连接通讯模块，并通过通讯模块与移动终端进行数据通讯。
2.根据权利要求1所述的用于电化学检测的现场检测装置，其特征在于，所述电压跟随器模块和电极接口模块组成恒电位模块，所述MCU模块生成用于电化学检测的电压激励波形，所述DAC模块将电压激励波形数字信号转换为模拟信号并传输给恒电位模块，所述恒电位模块维持电压激励波形稳定，并将电压激励波形通过丝网印刷电极传感器施加到待测物质上；所述TIA跨阻放大器模块对响应电流进行电流至电压的转换及放大，所述ADC模块对响应电流进行采样。
3.根据权利要求1所述的用于电化学检测的现场检测装置，其特征在于，所述MCU采用STM32F1系列的STM32F103RCT6芯片。
4.根据权利要求1所述的用于电化学检测的现场检测装置，其特征在于，所述ADC模块采用AD7694BRMZ芯片。
5.根据权利要求1所述的用于电化学检测的现场检测装置，其特征在于，所述DAC模块采用AD5541BRZ芯片。
6.根据权利要求1所述的用于电化学检测的现场检测装置，其特征在于，所述恒电位仪上设有电源模块，以为恒电位仪供电。
7.根据权利要求1所述的用于电化学检测的现场检测装置，其特征在于，所述通讯模块为蓝牙模块，所述MCU模块通过与蓝牙模块连接的串行端口与移动终端进行数据通讯。
Priority Applications (1)
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2021
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