基于模拟传感器的多参数水质监测仪表的制作方法

本实用新型涉及水质监测技术领域，更为具体地，涉及一种基于模拟传感器的多参数水质监测仪表。

背景技术：

水质保护是环境保护的重要环节之一，水质在线监测仪表广泛用于水资源保护，水质净化，污水处理等各个方面。随着水质在线监测仪表应用日益广泛。行业对其可靠性、监测精度和稳定性要求越来越高。

目前传统的水质监测仪表存在着沿袭国外陈旧技术，结构复杂、分离元件多、硬件调试困难、精度差、标定困难、易受环境干扰和寿命较短等特点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于模拟传感器的多参数水质监测仪表，简化了硬件设计，系统分离元件少，硬件结构简单，抗干扰能力强，便于维护，提高了系统的可靠性、监测精度和稳定性，节约了成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于模拟传感器的多参数水质监测仪表，包括第一微控制单元、第二微控制单元与数字隔离器；第一微控制单元包括第一微处理器、模拟信号切换开关、放大器、A/D转换器、存储模块、第一SPI通信接口和串行通讯接口；第二微控制单元包括第二微处理器、第二SPI通信接口、时钟模块和D/A转换器；第一微控制单元的所述第一SPI通信接口与数字隔离器连接，所述数字隔离器与第二微控制单元的所述第二SPI通信接口连接；在所述第一微控制单元中，模拟信号切换开关与放大器连接，放大器与A/D转换器连接，A/D转换器与存储模块连接，存储模块与所述第一SPI通信接口连接；串行通讯接口与第一微处理器连接，所述放大器与第一微处理器连接，所述A/D转换器与第一微处理器连接，所述存储模块与第一微处理器连接，所述第一SPI通信接口与第一微处理器连接；在所述第二微控制单元中，所述第二SPI通信接口与第二微处理器连接，时钟模块和D/A转换器分别与第二微处理器连接。

进一步的，在所述第二微控制单元中，所述D/A转换器为两个，第一D/A转换器和第二D/A转换器分别与第二微处理器连接。

进一步的，在所述第二微控制单元中，包括一个LCD驱动模块和键盘，所述LCD驱动模块与第二微处理器连接。

进一步的，包括第一模拟信号放大器，所述第一模拟信号放大器与模拟信号切换开关连接。

进一步的，包括第二模拟信号放大器与模拟信号隔离器，所述第二模拟信号放大器与模拟信号隔离器连接，所述模拟信号隔离器与模拟信号切换开关连接。

进一步的，包括温度采集模块，所述温度采集模块与模拟信号切换开关连接。

进一步的，包括光电隔离器，所述光电隔离器与串行通讯接口连接。

进一步的，所述第一模拟信号放大器为电压输入，具有正负电压采集功能，适用于接入PH、ORP和氨氮模拟传感器中的一种或多种。

进一步的，所述第二模拟信号放大器为电流输入，适用于接入溶氧和余氯传感器中的一种或两种；且所述模拟信号隔离器避免了第一模拟信号放大器、第二模拟信号放大器同时使用时产生的相互影响。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用两片微控制器集成协调工作，在共享数据通道设置有数据隔离，在不采用复杂的输入和输出信号隔离模块的情况下，使数据的输入和输出完全隔离，简化了硬件设计，降低了成本。

(2)本实用新型将AD转换、DA转换、实时时钟、SPI通信、RS485通信、液晶显示驱动、模拟信号放大和模拟信号切换等功能全部集成到微控制单元内部，系统分离元件少，硬件结构简单，抗干扰能力强，便于维护，实现了多种仪表使用同一硬件电路，提高系统的实用性，提高了系统的可靠性、监测精度和稳定性，并节约了系统成本。

(3)本实用新型可用于PH、ORP、氨氮、余氯、溶氧和温度等水质指标测试，也可用于PH、ORP、氨氮、溶氧、余氯、以及温度的同时测试等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

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作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。

在对实施例进行描述之前，需要对一些必要的术语进行解释。例如：

若本申请中出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本实用新型的教导。应当理解的是，若提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

在本申请中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本实用新型的限定，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式意图也包括复数形式。

当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。

如图1所示，一种基于模拟传感器的多参数水质监测仪表，包括第一微控制单元、第二微控制单元与数字隔离器；第一微控制单元包括第一微处理器、模拟信号切换开关、放大器、A/D转换器、存储模块、第一SPI通信接口和串行通讯接口；第二微控制单元包括第二微处理器、第二SPI通信接口、时钟模块和D/A转换器；第一微控制单元的所述第一SPI通信接口与数字隔离器连接，所述数字隔离器与第二微控制单元的所述第二SPI通信接口连接；在所述第一微控制单元中，模拟信号切换开关与放大器连接，放大器与A/D转换器连接，A/D转换器与存储模块连接，存储模块与所述第一SPI通信接口连接；串行通讯接口与第一微处理器连接，所述放大器与第一微处理器连接，所述A/D转换器与第一微处理器连接，所述存储模块与第一微处理器连接，所述第一SPI通信接口与第一微处理器连接；在所述第二微控制单元中，所述第二SPI通信接口与第二微处理器连接，时钟模块和D/A转换器分别与第二微处理器连接。

进一步的，在所述第二微控制单元中，所述D/A转换器为两个，第一D/A转换器和第二D/A转换器分别与第二微处理器连接。

进一步的，在所述第二微控制单元中，包括一个LCD驱动模块和键盘，所述LCD驱动模块与第二微处理器连接。

进一步的，包括第一模拟信号放大器，所述第一模拟信号放大器与模拟信号切换开关连接。

进一步的，包括第二模拟信号放大器与模拟信号隔离器，所述第二模拟信号放大器与模拟信号隔离器连接，所述模拟信号隔离器与模拟信号切换开关连接。

进一步的，包括温度采集模块，所述温度采集模块与模拟信号切换开关连接。

进一步的，包括光电隔离器，所述光电隔离器与串行通讯接口连接。

进一步的，所述第一模拟信号放大器为电压输入，具有正负电压采集功能，适用于接入PH、ORP和氨氮模拟传感器中的一种或多种。

进一步的，所述第二模拟信号放大器为电流输入，适用于接入溶氧和余氯传感器中的一种或两种；且所述模拟信号隔离器避免了第一模拟信号放大器、第二模拟信号放大器同时使用时产生的相互影响。

实施例1

本领域技术人员可将本实用新型作为一种基于模拟传感器的多参数水质监测仪表进行实施，在该实施例中，系统由两路模拟信号放大、一路模拟温度信号放大，模拟信号选择开关，模拟信号放大调节、AD转换、SPI通信、RS485通信，LCD驱动，DA转换，两路4-20mA输出，两路数据超限报警继电器联动输出，模拟信号隔离，RS485端口隔离、信号输入与信号输出电路隔离等功能模块组成。其中一路模拟信号放大为电压输入，具有正负电压采集功能，适用于PH、ORP、氨氮等模拟传感器；另一路为电流输入，适用于溶氧和余氯传感器。两路模拟信号间采用了模拟信号隔离，避免同时使用时相互影响。

水质监测仪表将电化学原理传感器产生的模拟电压或电流信号，经过放大后转换成数字电压，再利用经验算法或技术标定曲线转换成水质监测数据。系统由两片混合信号微控制器集成协调工作，并通过SPI通信实现数据共享。混合信号微控制器一的主要功能是对输入信号进行AD转换，通过RS485端口与上位机共享数据；混合信号微控制器二的主要功能是接收数据并将其处理转换成实时水质监测数据、数据显示，通过4-20mA端口输出模拟数据，通过键盘进行系统设置。采用SPI通信数字信号隔离实现了系统输入和输出信号隔离，采用动态键盘或在RS485端口接入智能设备互补对系统进行出厂调试和参数设置。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”均是广义含义，本领域技术人员应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是活动连接，或整体地连接，或局部地连接，可以是机械连接，也可以是电性连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通等，对于本领域的技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义，即，文字语言的表达与实际技术的实施可以灵活对应，本实用新型的说明书的文字语言(包括附图)的表达不构成对权利要求的任何单一的限制性解释。

本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。在以上描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的技术，例如具体的施工细节，作业条件和其他的技术条件等。