CN2422644Y - 化学反应实验测控装置 - Google Patents
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Abstract
一种化学反应实验测控装置,包括反应溶液体系的电势差数据采集装置和温度传感器及相应的放大器组成,放大后经模拟开关选择进A/D转换器,A/D转换器输出连接微处理器输入口,并由微处理器进行数据采集,微处理器同时设有输出口,并连接对加温电器进行开关控制的信号。
Description
本实用新型涉及一种实验用电子控制装置，尤其是化学反应实验测控装置。
目前，高校的物理化学基础实验室面向化学、生物化学、医学等多个专业，例如研究其中的“非平衡化学反应-BZ振荡反应”实验。但目前高校实验室设备普遍仍较为陈旧，实验装置精度低，实验操作过程繁琐，与现阶段高校课程设置、教师要求及学生期望极不适应。如原非平衡化学反应-BZ振荡反应实验装置用水银温度计测量温度，电势曲线纪录与电压值记录需分开进行，用秒表计时，操作复杂且精度低。
本实用新型的目的是：提供一种利用实验室现有的计算机和实验装置、配接BZ振荡反应数据采集接口装置和相应的软件、可自动完成非平衡化学反应过程的测量、控制全过程的测控装置。准确可靠地进行化学参数测量，大大提高实验精度，减少了实验时间。
本实用新型的目的是这样实现的：化学反应实验测控装置，包括反应溶液体系的电势差数据采集装置和温度传感器及相应的放大器组成，放大后经模拟开关选择进A/D转换器，A/D转换器输出连接微处理器输入口，并由微处理器进行数据采集，微处理器同时设有输出口，并连接对加温电器进行开关控制的信号。
本实用新型的特点是：本装置能自动监视BZ振荡信号，利用温度采样电路和控制电路自动控制温度。可自动完成非平衡化学反应过程的测量、控制全过程的测控装置。准确可靠地进行化学参数测量，大大提高实验精度，减少了实验时间。
以下结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步说明：
图1中虚线框部分即为非平衡化学反应-BZ振荡反应数据采集接口测控装置框图
图2为本实用新型温度采样电路图
图3为本实用新型电压采样电路图
图4为本实用新型加热器通断控制电路图
图1中给出的框图中，反应溶液体系硫酸电极的电势差数据采集装置和温度传感器及相应的放大器组成，放大后经模拟开关选择进A/D转换器，A/D转换器输出连接微处理器输入口，并由微处理器进行数据采集，微处理器同时设有输出口，并连接对加温电器进行开关控制的信号。本装置设计温度传感器(温度探头采用100Ω铂电阻)测量温度，将温度信号转换成电压信号，由于传感器输出信号较小，使用OP07组成前置运算放大器。对电压信号采样时，由于非平衡化学体系BZ振荡反应电压在毫伏量级，使用OP07组成同向运算放大器对电压信号进行放大。采用Ic17135作A/D转换并有模拟开关4051作为输入端多路选择。温度和电压信号经单片机89c51采集后，经RS232通讯口送入PC机进行处理，时间记录也由计算机自动完成，实现测量自动化。超级恒温槽通断控制部分采用继电器控制。由89c51系统的输入/输出口(I/O口)输出高/低电平作为开关量，经光电隔离和功率驱动带动继电器吸合放开，控制加热电源，进而实现控温目的。
图2、3的采样电路：包括反应溶液体系的电势差数据采集装置和温度传感器及相应的放大器组成，所述前置放大器采用低漂移、高稳定的放大电路以确保采样信号的线性度和稳定性。图中采用选择运放OP-07放大，图2中设计温度传感器(温度探头采用100Ω铂电阻)测量温度，将温度信号转换成电压信号，由于传感器输出信号较小，使用OP07组成前置运算放大器。也可以采用PT100和PT47铂电阻传感器，经单片机数据采集后与上位机PC机进行串行通讯，从而在PC机中进行处理。
图3中电压采集电路电压信号采样时，由于非平衡化学体系BZ振荡反应电压(PH计，硫酸电极)的输出在毫伏量级，使用OP07组成同向运算放大器对电压信号进行放大。经单片机数据采集后与PC机进行串行通讯，从而在PC机中进行处理。由于传感器输出信号较小，图2、3使用OP07组成前置运算放大器。对电压信号采样时，由于非平衡化学体系BZ振荡反应电压在毫伏量级，使用OP07组成同向运算放大器对电压信号进行放大。均采用Ic17135作A/D转换并有模拟开关4051作为输入端多路选择。温度和电压信号经单片机89c51系统采集后，经通讯口送入PC机进行处理，时间记录也由计算机自动完成，实现测量自动化。
图4中微处理器设有输出口通过光耦A2(OPTOISO1)，本装置超级恒温槽通断控制部分采用继电器控制。由89c51微处理器的输入/输出口(I/O口)输出高/低电平作为开关量，经光电隔离和三级管8050驱动继电器，从而带动继电器吸合放开，控制加热电源，进而实现控温目的。
通讯适配器为单片机与PC机之间的通讯信号电平转换电路，通讯采用RS-232接口方式。系统专用的开发应用程序装载在PC机中，通过运行系统开发软件，则可自动完成非平衡化学反应过程的测量、控制、记录及数据处理和保存全过程。
在本装置中，设有2个输入通道(温度传感器、电压输入)和一个通断输出控制通道，还有一电源指示灯。实验中计算机需要两个信号为BZ振荡电压信号和温度传感器信号。仪器的后面板上有电源开关、保险丝座和串行口接口插座，另有一根串行通讯线缆。具体接线方法如下：(图见附录2图7)将“超级恒温槽”的控温端分别接到“通断输出”的两端。将BZ振荡的电极分别接到“电压输入”通道的两端，硫酸电极接上端(+)，铂电极接下端(-)。温度传感器插入“超级恒温器”中用于测温。将串行通讯线缆一端接仪器后面板上的串行口接口插座，另一端接计算机的串行口二，此串行通讯线缆两端通用。
具体接线方法如下：
1．将“超级恒温槽”的控温端分别接到“通断输出”的两端。
2．将BZ振荡的电极分别接到“电压输入”通道的两端，硫酸电极接上端(+)，铂电极接下端(-)。
3．温度传感器用于测温。
4．将串行通讯线缆一端接仪器后面板上的串行口接口插座，另一端接计算机的串行口二。
Claims (2)
1．一种化学反应实验测控装置，其特征是包括反应溶液体系的电势差数据采集装置和温度传感器及相应的放大器组成，放大后经模拟开关选择进A/D转换器，A/D转换器输出连接微处理器输入口，并由微处理器进行数据采集，微处理器同时设有输出口，并连接对加温电器进行开关控制的信号。
2．由权利要求1所述的化学反应实验测控装置，其特征是温度传感器采用铂电阻，使用OP07组成前置运算放大器。
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|---|---|---|---|---|
| CN1932702B (zh) * | 2005-09-16 | 2010-06-30 | 梅特勒-托利多公开股份有限公司 | 以实验室规模仿真加工厂的方法 |
| CN103542884A (zh) * | 2012-07-15 | 2014-01-29 | 江苏锡光科教设备有限公司 | 实现物理实验数字化的传感系统 |
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| CN104897202A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-09-09 | 嘉兴迪生电子科技有限公司 | 一种在线式化学传感器信号采集器 |
| CN113506499A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-15 | 张明晓 | 化学数字化实验系统 |
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