多维智能控制细胞生物反应器pH传感器信号调理电路的制作方法

本实用新型属于单片机应用技术领域，具体涉及一种pH传感器信号调理电路。

背景技术：

如今采用复合电极测量溶液pH值的方法，被广泛用于各行各业，例如纺织、医药、环境检测等行业，以测量数据精度高，使用方便而著称。当被测溶液pH 在0～7之间(酸性)时，输出电压为正值；当被测溶液pH在7～12之间(碱性) 时，输出电压为负值；当被测溶液为中性时候，输出电压为0，但是存在的问题是负压对控制器的AD来说是无法实现信号采集的。

技术实现要素：

本实用新型提供一种多维智能控制细胞生物反应器pH传感器信号调理电路，能够保证信号电极电压恒为正值时信号能够正常采集。

本实用新型提供的技术方案是：

一种多维智能控制细胞生物反应器pH传感器信号调理电路，包括电源模块、电源开关电路和调理电路，调理电路包括运算放大器U1A、运算放大器U1B 以及可控精密稳压源U2，可控精密稳压源U2的1端接电阻R1的一端，电阻 R1的另一端接输入电压VDD1端；可控精密稳压源U2的2端接地，可控精密稳压源U2的3端分别接电阻R4的一端和电位器W1的一端，电阻R4的另一端接地，运算放大器U1A的3端分别接电位器W1的可调端和电容C3的一端，电容C3的另一端接地；运算放大器U1A的2端接运算放大器U1A的1端，运算放大器U1A的4端接地，运算放大器U1A的8端接VDD1端；运算放大器U1A 的1端接插接口P1的2脚，插接口P1的2脚接pH传感器的pH-端；运算放大器U1B的5端接插接口P1的1脚，插接口P1的1脚接pH传感器的pH+极；运算放大器U1B的6端分别接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端接运算放大器U1B的7端；运算放大器U1B的7 脚为pH_OUT信号端，接插接口P2的1脚，插接口P2的2脚接地。

所述电源模块包括稳压芯片U1的VIN端接输入电压的VIN端，稳压芯片U1的 VOUT端接电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地，稳压芯片U1的GND端接地；电解电容C1的正极接稳压芯片U1的VIN端，电解电容C1的负极接地。

所述电源开关电路包括P沟道增强型MOS管T1，P沟道增强型MOS管 T1的漏极接输入电压VDD,P沟道增强型MOS管T1的源极接VDD1端，P沟道增强型MOS管T1的栅极接电阻R0的一端，电阻R0的另一端接单片机，单片机控制MOS管的通断。

本实用新型根据输出信号相对于参比电极的电压差值，设计了基于TL431 基准电压发生器，并将该电压叠加于参比电极之上，保证信号电极电压恒为正值；设计了pH传感器信号调理电路来检测水中的pH值；利用雷磁E-201-C测量pH值；设计了电源模块为各种器件供电。电源模块的稳压芯片为HT7533-1，提供100mA的输出电流，输出3.3V电压为单片机及传感器供电。

附图说明

图1为本实用新型的电源模块电路图。

图2为本实用新型的电源开关电路原理图。

图3为本实用新型的pH传感器信号调理电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

一种多维智能控制细胞生物反应器pH传感器信号调理电路，包括电源模块、电源开关电路和调理电路。如图1，电源模块包括稳压芯片U1的VIN端接输入电压的VIN端，稳压芯片U1的VOUT端接电解电容C2的正极，电解电容C2的负极接地，稳压芯片U1的GND端接地；电解电容C1的正极接稳压芯片U1的VIN端，电解电容C1的负极接地，两个Common端均接地。C1,C2均为10μF，且所有接地的器件需共地。电解电容C1,C2的作用为滤波，经稳压芯片HT7533-1转换输出的 3.3V电压滤波后为单片机和pH传感器进行供电。

如图2，电源开关电路包括P沟道增强型MOS管T1，P沟道增强型MOS 管T1的漏极接输入电压VDD,P沟道增强型MOS管T1的源极接VDD1端，P 沟道增强型MOS管T1的栅极接电阻R0的一端，电阻R0的另一端接单片机的 P4口。单片机的P4引脚控制MOS管的通断，VDD1控制传感器PH电极的放大集成电路供电。

如图3，调理电路包括运算放大器U1A、运算放大器U1B以及可控精密稳压源U2，可控精密稳压源U2的1端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接输入电压VDD1端；可控精密稳压源U2的2端接地，可控精密稳压源U2的3端分别接电阻R4的一端和电位器W1的一端，电阻R4的另一端接地，运算放大器 U1A的3端分别接电位器W1的可调端和电容C3的一端，电容C3的另一端接地；运算放大器U1A的2端接运算放大器U1A的1端，运算放大器U1A的4端接地，运算放大器U1A的8端接VDD1端；运算放大器U1A的1端接插接口P1 的2脚，插接口P1的2脚接pH传感器的pH-端；运算放大器U1B的5端接插接口P1的1脚，插接口P1的1脚接pH传感器的pH+极；运算放大器U1B的 6端分别接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3 的另一端接运算放大器U1B的7端；运算放大器U1B的7脚为pH_OUT信号端，接插接口P2的1脚，插接口P2的2脚接地。图中需要接地的器件都需共地。可控精密稳压源U2、电阻R4、电位器W1、电阻R4构成基准电压发生器电路，并将该电压叠加于参比电极之上，从而保证信号电极电压恒为正值。调节电位器W1可改变输入到运算放大器UA1同相输入端的基准电压；电容C3的作用为滤波；用单片机的P4引脚来控制VDD1的通断，从而降低功耗；运算放大器UA1与其外围电路构成电压跟随器，实现阻抗隔离，输入电阻高，输出电阻趋于零，保证输出电压的稳定，且隔断了对前一级的干扰；运算放大器U1B 与电阻R2，电阻R3构成了电压放大电路，输出电压为运算放大器U1B反相输入端电压的倍，使输出电压稳定在AD工作电压范围内。