一种基于恒电压的臭氧数字传感器的制作方法

1.本实用新型属于水质检测技术领域，具体涉及到一种基于恒电压的臭氧数字传感器。


背景技术：

2.目前，臭氧已广泛用于水处理、空气净化、食品加工、医疗、医药、水产养殖等领域，对这些行业的发展起到了极大的推动作用。臭氧消毒是指以臭氧作为消毒剂的水处理技术。臭氧是一种强氧化剂，溶于水后，直接或利用反应中生成的大量羟基自由基及新生态氧间接氧化水中的无机物、有机物，并进入细菌的细胞内氧化胞内有机物，从而达到杀菌消毒、净化水质的目的，与加氯消毒相比，臭氧消毒剂髦小、作用快、消毒效果更佳。
3.在水处理中，需要对水中的臭氧进行检测，目前普通的臭氧检测方式有试纸比色法和普通的在线臭氧检测仪，分别存在以下缺陷：
4.缺点1：臭氧试纸比色法测量误差大，需要人为操作，不能24小时在线检测；
5.缺点2：普通的在线臭氧检测仪，需要安装表头或变送器，不利于系统集成。
6.同时，市场上极谱法的探头则需要定期添加电解液，使用也存在不便。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于恒电压的臭氧数字传感器，以克服现有技术中测量误差大、不利于系统集成的缺陷。
8.本实用新型提出如下技术方案：一种基于恒电压的臭氧数字传感器，包括传感器壳体，所述传感器壳体上设有恒电压臭氧电极探头，所述传感器壳体内设有传感器电路板，所述传感器电路板包括信号处理电路、控制器、驱动电路和信号输出电路；所述恒电压臭氧电极探头通过线缆与所述信号处理电路连接，所述控制器分别与所述信号处理电路、驱动电路和信号输出电路连接。
9.优选的，所述恒电压臭氧电极探头采用双铂金环结构。
10.优选的，所述传感器壳体采用pps传感器外壳，且采用螺纹与防水圈相结合的防水结构。
11.优选的，所述线缆通过线端子与所述恒电压臭氧电极探头连接。
12.优选的，所述信号处理电路包括运算放大器和与其连接的滤波元件，所述恒电压臭氧电极探头所产生的电流信号传送至所述运算放大器的输入端，所述运算放大器的输出端与所述控制器连接。
13.优选的，所述驱动电路采用485驱动电路。
14.优选的，所述485驱动电路采用max1348及其外围电路。
15.优选的，所述信号输出电路采用4
‑
20ma电路。
16.优选的，所述4
‑
20ma电路采用电压转电流芯片电路。
17.采用上述技术方案，具有以下优点：本实用新型提出的一种基于恒电压的臭氧数
字传感器，采用恒电压测量的方式，能够快速准确地测量水中的臭氧，不需要定期添加电解液，维护方便简单，同时自带信号输出，不需安装表头，节省成本，便于系统集成。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例所提供的一种基于恒电压的臭氧数字传感器的原理图；
19.图2为本实用新型实施例所提供的一种信号处理电路的电路原理图；
20.图3为本实用新型实施例所提供的一种驱动电路的电路原理图；
21.图4为本实用新型实施例所提供的一种信号输出电路的电路原理图。
具体实施方式
22.为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，这里的描述不意味着对应于实施例中陈述的具体实例的所有主题都在权利要求中引用了。
23.参考图1至图4所示，本实用新型实施例所提供的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，包括传感器壳体，所述传感器壳体上设有恒电压臭氧电极探头，所述传感器壳体内设有传感器电路板，所述传感器电路板包括信号处理电路、控制器、驱动电路和信号输出电路；所述恒电压臭氧电极探头通过线缆与所述信号处理电路连接，所述控制器分别与所述信号处理电路、驱动电路和信号输出电路连接。
24.具体地，所述恒电压臭氧电极探头采用双铂金环结构；利用硬件电路电阻分压的方式，给余氯电极在极化电极和参比电极之间施加特定电压幅度的负脉冲，实现恒电压，并有针对性的选择臭氧离子参加反应，使其在电极的阴极发生电化学反应，从而形成和臭氧浓度成正比的电流信号。
25.在实施时，所述控制器采用单片机；所述传感器壳体采用pps传感器外壳，且采用螺纹与防水圈相结合的防水结构。其中，所述壳体用于固定传感器电路板，并用环氧树脂进行封堵固定，线缆通过线端子与所述恒电压臭氧电极探头连接，通过螺纹与防水圈进行密封防水处理之后，拧上固定螺丝加以固定，然后尾部也采用防水结构，包裹线缆中电源线和信号线；线缆采用带屏蔽的6芯线。
26.所述信号处理电路包括运算放大器和与其连接的滤波元件，所述恒电压臭氧电极探头所产生的电流信号传送至所述运算放大器的输入端，所述运算放大器的输出端与所述控制器连接。需要说明的是，所述信号处理电路电路的具体结构如图2所示，还包括相关的电阻，在此不再赘述。
27.进一步地，所述驱动电路采用485驱动电路；如图3所示，所述485驱动电路采用max1348及其外围电路；max1348芯片，把ttl电平转换成差分信号a,b；其rx、tx和contrcl引脚与单片机连接，a和b作为对外的通信接口，以通信的方式实现数据的输出；且a和b端口两者之间连接有终端电阻。
28.进一步地，参照图4所示，所述信号输出电路采用4
‑
20ma电路；所述4
‑
20ma电路采用电压转电流芯片电路。例如，相应的芯片可采用ad694；
29.具体地，单片机通过控制da输出相应的电压，给到运算放大器组成的电压转电流的电路，然后输出相应臭氧浓度的电流值。
30.整个方案先通过高精度的运算放大器，把臭氧电极探头传输过来的电流信号经过放大，滤波等处理，最终变成可以检测到的电压信号，然后输送到单片机内部进行采样和计算，单片机把计算好的臭氧浓度值储存起来，并驱动485电路和4
‑
20ma电路对外输出。
31.上述技术方案，采用恒电压测量的方式，能够快速准确地测量水中的臭氧，不需要定期添加电解液，维护方便简单，同时自带信号输出，不需安装表头，节省成本，便于系统集成。
32.最后需要说明的是，上述描述为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于恒电压的臭氧数字传感器，包括传感器壳体，其特征在于，所述传感器壳体上设有恒电压臭氧电极探头，所述传感器壳体内设有传感器电路板，所述传感器电路板包括信号处理电路、控制器、驱动电路和信号输出电路；所述恒电压臭氧电极探头通过线缆与所述信号处理电路连接，所述控制器分别与所述信号处理电路、驱动电路和信号输出电路连接。2.根据权利要求1所述的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，其特征在于，所述恒电压臭氧电极探头采用双铂金环结构。3.根据权利要求2所述的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，其特征在于，所述传感器壳体采用pps传感器外壳，且采用螺纹与防水圈相结合的防水结构。4.根据权利要求3所述的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，其特征在于，所述线缆通过线端子与所述恒电压臭氧电极探头连接。5.根据权利要求1至4中任一所述的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，其特征在于，所述信号处理电路包括运算放大器和与其连接的滤波元件，所述恒电压臭氧电极探头所产生的电流信号传送至所述运算放大器的输入端，所述运算放大器的输出端与所述控制器连接。6.根据权利要求5所述的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，其特征在于，所述驱动电路采用485驱动电路。7.根据权利要求6所述的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，其特征在于，所述485驱动电路采用max1348及其外围电路。8.根据权利要求7所述的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，其特征在于，所述信号输出电路采用4
‑
20ma电路。9.根据权利要求8所述的一种基于恒电压的臭氧数字传感器，其特征在于，所述4
‑
20ma电路采用电压转电流芯片电路。

技术总结
本实用新型公开了一种基于恒电压的臭氧数字传感器，包括包括传感器壳体，所述传感器壳体上设有恒电压臭氧电极探头，所述传感器壳体内设有传感器电路板，所述传感器电路板包括信号处理电路、控制器、驱动电路和信号输出电路；所述恒电压臭氧电极探头通过线缆与所述信号处理电路连接，所述控制器分别与所述信号处理电路、驱动电路和信号输出电路连接；其效果是：能够快速准确地测量水中的臭氧，不需要定期添加电解液，维护方便简单，同时自带信号输出，不需安装表头，节省成本，便于系统集成。便于系统集成。便于系统集成。


技术研发人员：罗传伟 黄凯杰 罗传平 黄宇恒 黎泳志 黄一桓
受保护的技术使用者：南宁诺博仪器仪表有限公司
技术研发日：2021.05.20
技术公布日：2021/12/24