CN217846158U - 一种测量水质pH的装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种测量水质pH的装置，包括pH复合电极，用于测量溶液的pH值，pH复合电极的输出端输出的信号为第一信号；信号处理电路，其输入端连接pH复合电极的输出端，以接收第一信号；模数转换电路，其输入端连接信号处理电路的输出端，以接收信号处理电路输出端输出的第二信号；控制器，其输入端通过隔离电路连接模数转换电路的输出端，以采集和解析模数转换电路输出的第三信号；RS485通讯电路，其输入端连接控制器的输出端，以输出控制器的输出的解析信号；隔离电源，电连接pH复合电极、信号处理电路、模数转换电路和隔离电路，以为其供电；电源电路，连接控制器、RS485通讯电路和隔离电源。

Description

一种测量水质pH的装置

技术领域

本实用新型涉及水质pH参数测量技术领域，具体为一种测量水质pH的装置。

背景技术

pH值的测控广泛应用于食品、制药、化工、表面处理、水处理等领域，它以实时的数据为生产控制带来了极大的方便，解决了化验室跟踪分析时数据严重滞后、不能完全代表装置生产状况的问题。在化学分析和化工过程中，溶液的 pH值是一个基本参数。为了实时的测量溶液的pH值，经常会用到pH计(即酸度计)。

pH计分为两部分：pH复合电极和变送电路。pH复合电极是传感器，用于拾取溶液的pH值，把pH值转换成与之成正比的微弱电信号；变送电路的作用是把微弱电信号进行放大，并转换成标准的电信号，如电压信号，电流信号或频率信号等。

目前，实验室和工业上广泛应用的就是pH复合电极。pH复合电极是将pH 玻璃电极和参比电极组合在一起的电极。外壳为塑料的就称为塑壳pH复合电极。外壳为玻璃的就称为玻璃pH复合电极。复合电极的最大优点是合二为一，使用方便。pH复合电极的结构主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线、插口等组成。pH电极是根据测量电极与参比电极组成的工作电池在溶液中测得的电位差，但是由于使用中可能存在多种传感器混用于同种溶液中，导致溶液中带电使得 pH电极测量发生偏差，为解决此为题，多传感器对同一溶液同时测量时对pH电极进行隔离显得极为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种测量水质pH的装置，用于检测水质的pH 值。

本实用新型提供的一种测量水质pH的装置，包括：

pH复合电极，用于测量溶液的pH值，所述pH复合电极的输出端输出的信号为第一电信号；

信号处理电路，其输入端连接所述pH复合电极的输出端，以接收所述第一电信号；

模数转换电路，其输入端连接所述信号处理电路的输出端，以接收所述信号处理电路输出端输出的第二信号；

控制器，其输入端通过隔离电路连接模数转换电路的输出端，以采集和解析所述模数转换电路输出的第三信号；

RS485通讯电路，其输入端连接所述控制器的输出端，以输出所述控制器的输出的解析信号；

隔离电源，电连接所述pH复合电极、信号处理电路、模数转换电路和隔离电路，以为其供电；

电源电路，连接所述控制器、RS485通讯电路和隔离电源。

进一步的，所述控制器为STM8S003的处理器芯片。

进一步的，所述RS485通讯电路中的采集芯片为SP3485芯片。

进一步的，所述第一信号为负信号，所述信号处理电路中包括反相电路和运算放大电路，所述运算放大电路连接所述pH复合电极，以接收所述第一信号，并输出中间信号，所述中间信号为所述第一信号的放大信号，所述反相电路连接所述运算放大电路，以接受所述中间信号，并输出所述第二信号，所述第二信号为正信号，但其大小等于所述中间信号的大小。

进一步的，所述模数转换电路包括ADS1286芯片，所述反相电路的输出端与ADS1286芯片的同向差分输入端连接。

进一步的，所述隔离电路包括第一信号隔离芯片和第二信号隔离芯片，所述第一信号隔离芯片和第二信号隔离芯片均为ISO7221芯片，所述第一信号隔离芯片的电源端和第二信号隔离芯片的接地端通过第一隔离电容串联，所述第一信号隔离芯片的接地端和第二信号隔离芯片的电源端通过第二隔离电容串联，所述第一信号隔离芯片的输入端连接所述模数转换电路的输出端，所述第一信号隔离芯片的输出端连接控制器。

进一步的，所述第二信号为模拟信号，所述第三信号为数字信号。

进一步的，所述第一信号为电压信号、电流信号或频率信号。

本实用新型的技术效果：结构简单，成本低廉，可同时解决由于其他传感器与pH传感器对同一溶液测量时引起pH测量误差问题。

附图说明

图1是本申请一实施例提供的测量水质pH的装置的框架示意图；

图2是本申请一实施例提供信号处理电路及模数转换电路的电路示意图；

图3是本申请一实施例提供的隔离电路的电路示意图；

图4是本申请一实施例提供的控制器的电路示意图；

图5是本申请一实施例提供的RS485通讯电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请的一实施例提供一种测量水质pH的装置，用于检测水质的pH值，主要原理是通过将pH复合电极作为探测头放置于待测的水质样品中，利用不同pH 值对应的水质的不同导电率，进而通过获取水质的导电性来测量水质的pH值。

如图1所示，所述的测量水质pH的装置包括：

pH复合电极1，pH复合电极1为常规的pH复合电极，用于测量溶液的pH 值，并且输出与该pH值对应的电信号，即输出第一电信号，所述第一信号为电压信号、电流信号或频率信号。

信号处理电路2，信号处理电路2的输入端连接所述pH复合电极1的输出端，以接收所述第一电信号，并根据所述第一信号输出第二信号。

如图2所示，所述第一信号为负信号，所述信号处理电路2中包括反相电路 U4和运算放大电路U1B，所述运算放大电路U1B连接所述pH复合电极1，以接收所述第一信号，并输出中间信号，所述中间信号为所述第一信号的放大信号，所述反相电路U4连接所述运算放大电路U1B，以接受所述中间信号，并输出所述第二信号，所述第二信号为正信号，但其大小等于所述中间信号的大小。所述信号处理电路2具体可如图2所示。

模数转换电路3，模数转换电路3的输入端连接所述信号处理电路2的输出端，以接收所述信号处理电路2输出端输出的第二信号，并根据所述第二信号，输出第三信号。

请参照图2，所述模数转换电路3包括ADS1286芯片，所述反相电路U4的输出端与ADS1286芯片的同向差分输入端连接。所述第二信号为模拟信号，所述第三信号为数字信号，即模数转换电路3用于将模拟信号转化为数字信号。

控制器5，控制器的输入端通过隔离电路4连接模数转换电路3的输出端，以采集和解析所述模数转换电路3输出的第三信号，并输出对第三信号的解析信号。

请参照图3，所述隔离电路4包括第一信号隔离芯片U8和第二信号隔离芯片U9，所述第一信号隔离芯片U8和第二信号隔离芯片U9均为ISO7221芯片，所述第一信号隔离芯片U8的接地端和第二信号隔离芯片U9的电源端通过隔离电容C44、C45串联，所述第一信号隔离芯片U8的输入端连接所述模数转换电路的输出端，所述第二信号隔离芯片U9的输出端连接控制器。所述控制器5为 STM8S003的处理器芯片U2，所述隔离电路4的电路示意图可以参照图3，所述控制器5的电路示意图可以参照图4。

RS485通讯电路6，RS485通讯电路6的输入端连接所述控制器5的输出端，以输出所述控制器5的输出的解析信号。

所述RS485通讯电路6中的采集芯片为SP3485芯片，所述RS485通讯电路 6的电路示意图可以参照图5。

请参照图1，测量水质pH的装置还包括隔离电源7和电源电路8，电源电路 8连接所述控制器5、RS485通讯电路6和隔离电源7，以为所述控制器5、RS485 通讯电路6和隔离电源7供电，所述隔离电源7电连接所述pH复合电极1、信号处理电路2、模数转换电路3和隔离电路4，以为其供电。隔离电源7为常规的隔离电源，其电路结构较为常规，在此不赘述，只要其输出的电压能够适配所述pH复合电极1、信号处理电路2、模数转换电路3和隔离电路4即可。电源电路8亦为常规的电源电路，只要其输出的电压能够适配所述的控制器5、RS485 通讯电路6和隔离电源7即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种测量水质pH的装置，其特征在于，包括：

pH复合电极，用于测量溶液的pH值，所述pH复合电极的输出端输出的信号为第一信号；

信号处理电路，其输入端连接所述pH复合电极的输出端，以接收所述第一信号；

模数转换电路，其输入端连接所述信号处理电路的输出端，以接收所述信号处理电路输出端输出的第二信号；

控制器，其输入端通过隔离电路连接模数转换电路的输出端，以采集和解析所述模数转换电路输出的第三信号；

RS485通讯电路，其输入端连接所述控制器的输出端，以输出所述控制器的输出的解析信号；

隔离电源，电连接所述pH复合电极、信号处理电路、模数转换电路和隔离电路，以为其供电；

电源电路，连接所述控制器、RS485通讯电路和隔离电源。

2.如权利要求1所述的测量水质pH的装置，其特征在于：所述控制器为STM8S003的处理器芯片。

3.如权利要求1所述的测量水质pH的装置，其特征在于：所述RS485通讯电路中的采集芯片为SP3485芯片。

4.如权利要求1所述的测量水质pH的装置，其特征在于：所述第一信号为负信号，所述信号处理电路中包括反相电路和运算放大电路，所述运算放大电路连接所述pH复合电极，以接收所述第一信号，并输出中间信号，所述中间信号为所述第一信号的放大信号，所述反相电路连接所述运算放大电路，以接受所述中间信号，并输出所述第二信号，所述第二信号为正信号，但其大小等于所述中间信号的大小。

5.如权利要求4所述的测量水质pH的装置，其特征在于：所述模数转换电路包括ADS1286芯片，所述反相电路的输出端与ADS1286芯片的同向差分输入端连接。

6.如权利要求5所述的测量水质pH的装置，其特征在于：所述隔离电路包括第一信号隔离芯片和第二信号隔离芯片，所述第一信号隔离芯片和第二信号隔离芯片均为ISO7221芯片，所述第一信号隔离芯片的接地端和第二信号隔离芯片的电源端通过隔离电容串联，所述第一信号隔离芯片的输入端连接所述模数转换电路的输出端，所述第二信号隔离芯片的输出端连接控制器。

7.如权利要求1所述的测量水质pH的装置，其特征在于：所述第二信号为模拟信号，所述第三信号为数字信号。

8.如权利要求1所述的测量水质pH的装置，其特征在于：所述第一信号为电压信号、电流信号或频率信号。

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