CN220137118U - 一种人工湿地微污染水质检测器及检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种人工湿地微污染水质检测器及检测装置，该检测器包括依次电连接的恒流开关电路、转换隔离电路与光电转换电路。通过恒流开关电路提供了开关可控且稳定的能源，驱动检测器工作；在开关控制产生不同占空比的感应信号。转换隔离电路采用双平衡光耦器，获得纯净稳定信号；采用可嵌入光敏三极管传感器件及钳位稳压管保障检测器正常运作。这些措施解决了现有技术中存在的易遭外界环境的影响，难以在恶劣现场进行有效、精准地检测的问题。

Description

一种人工湿地微污染水质检测器及检测装置

技术领域

本实用新型涉及生态环境技术领域，尤其涉及一种人工湿地微污染水质检测器及检测装置。

背景技术

目前尚无有效的检测设备，可应用于现场应急检测领域。因此迫切需要一种不易遭外界环境的影响，可在恶劣现场进行精准、有效的人工湿地微污染水质检测器及检测装置，能够有效地对现有技术进行改进，以克服其不足。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种人工湿地微污染水质检测器及检测装置，解决了现有技术中存在的易遭外界环境的影响，难以在恶劣现场进行有效、精准地检测的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

第一方面，本实用新型提出一种人工湿地微污染水质检测器，所述检测器包括：依次电连接的恒流开关电路、转换隔离电路与光电转换电路；

所述恒流开关电路包括一个运算放大器、两个晶体管及一个电容，所述恒流开关电路的第二晶体管(G2)的源极同时电连接至第一运算放大器(A1)的负输入端与所述转换隔离电路；所述第一运算放大器(A1)的正输入端接有一参考电压，所述第一运算放大器(A1)的输出端与第一晶体管(G1)的漏极进行电连接；所述第二晶体管(G2)的栅极与所述第一晶体管(G1)的源极进行电连接，所述第二晶体管(G2)的漏极电连接至电源，在所述第二晶体管(G2)的栅极、漏极之间跨接第一电容(C1)；

所述转换隔离电路包括一个双平衡光耦器与一个电阻，所述光电转换电路包括一第三晶体管(G3)；

所述双平衡光耦器的输入端口一端电连接至所述恒流开关电路的第二晶体管(G2)的源极，所述双平衡光耦器的输入端口另一端电连接至所述光电转换电路的第三晶体管(G3)的基极，所述第三晶体管(G3)的发射极与集电极同时接地；

所述双平衡光耦器的输出端口集电极端通过第一电阻(R1)接电源，所述双平衡光耦器的输出端口发射极端直接接地。

优选地，所述第一晶体管(G1)栅极外接开关控制信号线。

优选地，还包括一稳压电路，所述稳压电路包括一第一二极管(D1)，所述第一二极管(D1)的阴极电连接至所述转换隔离电路中双平衡光耦器的集电极，所述第一二极管(D1)的阳极接地。

优选地，所述晶体管采用场效应管、双极晶体管中的一种或多种。

优选地，所述第一晶体管(G1)与所述第二晶体管(G2)均为NMOS管，第三晶体管(G3)为光敏三极管。

第二方面，本实用新型提出一种人工湿地微污染水质检测装置，所述检测装置包括若干个如第一方面所述的人工湿地微污染水质检测器，若干个所述人工湿地微污染水质检测器通过单端共点接地方式进行阵列分布在所述检测装置中。

本实用新型的有益效果：本实用新型的人工湿地微污染水质检测器及检测装置，通过恒流开关电路为对电源电压敏感的光电隔离器提供了开关可控且稳定的能源，并驱动整个人工湿地微污染水质检测器稳定持续工作；并且，利用反馈偏置原理在恒流开关电路驱动型晶体管的栅极、漏极之间跨接一电容对恒流开关电路起到稳定，保障了检测器更稳定地工作；还有，在开关晶体管的栅极外接开关控制信号线，用于外部设备控制检测器的转换周期，可根据环境变化需要产生不同占空比的感应信号的输出，以维持检测器的稳定性及不同环境的适应性。转换隔离电路采用具有隔离干扰作用与对称电流互补平衡作用的光耦器，令感应信号电流均衡且最大程度地去掉杂波而获得纯净稳定信号；通过采用可嵌入芯片的光敏三极管传感器件，避免了传统技术中采用光电二极管等只能外置不能嵌入芯片的传感器件，从而避免了检测装置暴露在表面而易遭外界环境的影响；通过增加一个钳位稳压管的稳压电路对输出信号进行了电压钳位，保证了输出信号再可处理的信号范围内，以免在输出大信号时烧废外部设备，保障了检测器的正常运作。这些措施解决了现有技术中存在的易遭外界环境的影响，难以在恶劣现场进行有效、精准地检测的问题。

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单地介绍，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，附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型人工湿地微污染水质检测器一实施例结构示意图。

图2是本实用新型人工湿地微污染水质检测器一实施例具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型技术方案作进一步详细的说明，这是本实用新型的较佳实施例。应当理解，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；需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

本实用新型提出一种人工湿地微污染水质检测器，如图1所示，上述检测器包括：依次电连接的恒流开关电路、转换隔离电路与光电转换电路。具体电路描述如下，如图2所示：

本实施例中，上述恒流开关电路包括一个运算放大器、两个晶体管及一个电容，上述恒流开关电路的第二晶体管(G2)的源极同时电连接至第一运算放大器(A1)的负输入端与上述转换隔离电路；上述第一运算放大器(A1)的正输入端接有一参考电压，上述第一运算放大器(A1)的输出端与第一晶体管(G1)的漏极进行电连接；上述第二晶体管(G2)的栅极与上述第一晶体管(G1)的源极进行电连接，上述第二晶体管(G2)的漏极电连接至电源，在上述第二晶体管(G2)的栅极、漏极之间跨接第一电容(C1)，利用反馈原理提供稳定偏置功能，促进检测器工作更稳定。

上述转换隔离电路包括一个双平衡光耦器与一个电阻，上述光电转换电路包括一第三晶体管(G3)；上述双平衡光耦器的输入端口一端电连接至上述恒流开关电路的第二晶体管(G2)的源极，上述双平衡光耦器的输入端口另一端电连接至上述光电转换电路的第三晶体管(G3)的基极，上述第三晶体管(G3)的发射极与集电极同时接地；上述双平衡光耦器的输出端口集电极端通过第一电阻(R1)接电源，上述双平衡光耦器的输出端口发射极端直接接地。

这样，通过使用具有隔离干扰作用与对称电流互补平衡作用的光耦器，令感应信号电流均衡且最大程度地去掉杂波而获得纯净稳定信号。

优选地，上述第一晶体管(G1)栅极外接开关控制信号线，用于外部设备控制检测器的转换周期，产生不同占空比的感应信号的输出。

在一个可选实施例中，还包括一稳压电路，上述稳压电路包括一第一二极管(D1)，上述第一二极管(D1)的阴极电连接至上述转换隔离电路中双平衡光耦器的集电极，上述第一二极管(D1)的阳极接地。

这样，稳压电路对输出信号进行了电压钳位，保证了输出信号再可处理的信号范围内，以免在输出大信号时烧废外部设备，保障了检测器的正常运作。

需要说明的是，本实施例中的晶体管可为采用场效应管、双极晶体管中的一种或多种。较佳地，本实施例中的上述第一晶体管(G1)与上述第二晶体管(G2)均为NMOS管，第三晶体管(G3)为光敏三极管。但需要说明的是，本实施例中的晶体管也可以是耗尽型N沟道MOS晶体管的栅极与源极连接的结构，虽未作图示，不过当然也可以是将耗尽型P沟道MOS晶体管的栅极与源极连接的结构。

本实用新型的人工湿地微污染水质检测器工作原理与效果：通过恒流开关电路为对电源电压敏感的光电隔离器提供了开关可控且稳定的能源，并驱动整个人工湿地微污染水质检测器稳定持续工作；并且，利用反馈偏置原理在恒流开关电路驱动型晶体管的栅极、漏极之间跨接一电容对恒流开关电路起到稳定，保障了检测器更稳定地工作；还有，在开关晶体管的栅极外接开关控制信号线，用于外部设备控制检测器的转换周期，可根据环境变化需要产生不同占空比的感应信号的输出，以维持检测器的稳定性及不同环境的适应性。转换隔离电路采用具有隔离干扰作用与对称电流互补平衡作用的光耦器，令感应信号电流均衡且最大程度地去掉杂波而获得纯净稳定信号；通过采用可嵌入芯片的光敏三极管传感器件，避免了传统技术中采用光电二极管等只能外置不能嵌入芯片的传感器件，从而避免了检测装置暴露在表面而易遭外界环境的影响；通过增加一个钳位稳压管的稳压电路对输出信号进行了电压钳位，保证了输出信号再可处理的信号范围内，以免在输出大信号时烧废外部设备，保障了检测器的正常运作。这些措施解决了现有技术中存在的易遭外界环境的影响，难以在恶劣现场进行有效、精准地检测的问题。

实施例二

本实用新型提出一种人工湿地微污染水质检测装置，上述检测装置包括若干个如上述的人工湿地微污染水质检测器，若干个所述人工湿地微污染水质检测器通过单端共点接地方式进行阵列分布在上述检测装置中。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。并且，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

还需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种人工湿地微污染水质检测器，其特征在于，所述检测器包括：依次电连接的恒流开关电路、转换隔离电路与光电转换电路；

所述恒流开关电路包括一个运算放大器、两个晶体管及一个电容，所述恒流开关电路的第二晶体管(G2)的源极同时电连接至第一运算放大器(A1)的负输入端与所述转换隔离电路；所述第一运算放大器(A1)的正输入端接有一参考电压，所述第一运算放大器(A1)的输出端与第一晶体管(G1)的漏极进行电连接；所述第二晶体管(G2)的栅极与所述第一晶体管(G1)的源极进行电连接，所述第二晶体管(G2)的漏极电连接至电源，在所述第二晶体管(G2)的栅极、漏极之间跨接第一电容(C1)；

所述转换隔离电路包括一个双平衡光耦器与一个电阻，所述光电转换电路包括一第三晶体管(G3)；

所述双平衡光耦器的输入端口一端电连接至所述恒流开关电路的第二晶体管(G2)的源极，所述双平衡光耦器的输入端口另一端电连接至所述光电转换电路的第三晶体管(G3)的基极，所述第三晶体管(G3)的发射极与集电极同时接地；

所述双平衡光耦器的输出端口集电极端通过第一电阻(R1)接电源，所述双平衡光耦器的输出端口发射极端直接接地。

2.根据权利要求1所述的人工湿地微污染水质检测器，其特征在于，所述第一晶体管(G1)栅极外接开关控制信号线。

3.根据权利要求1所述的人工湿地微污染水质检测器，其特征在于，还包括一稳压电路，所述稳压电路包括一第一二极管(D1)，所述第一二极管(D1)的阴极电连接至所述转换隔离电路中双平衡光耦器的集电极，所述第一二极管(D1)的阳极接地。

4.根据权利要求1-3任一项所述的人工湿地微污染水质检测器，其特征在于，所述晶体管采用场效应管、双极晶体管中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的人工湿地微污染水质检测器，其特征在于，所述第一晶体管(G1)与所述第二晶体管(G2)均为NMOS管，第三晶体管(G3)为光敏三极管。

6.一种人工湿地微污染水质检测装置，其特征在于，所述检测装置包括若干个如权利要求1-5任一项所述的人工湿地微污染水质检测器，若干个所述人工湿地微污染水质检测器通过单端共点接地方式进行阵列分布在所述检测装置中。