pH控制器的制造方法与工艺

本发明属于控制技术领域，具体涉及一种低成本、电流变送输出干扰度小的PH控制器。

背景技术：
PH控制器是一款智能在线化学分析仪器之一，广泛应用于火电、化工化肥、冶金、环保、制药、生化、食品和自来水等溶液中PH值或OPR值和温度的连续监测。国外的PH控制器稳定时间短，但成本较高；在污水处理等领域中，对PH控制器的稳定时间要求并不高，高成本的PH控制器会增加企业负担，因此，国外的PH控制器对污水处理等领域并不是一个很好的选择。国内生产的PH控制器虽然有价格优势，但其实成本还可以进一步控制，从而提升国内PH控制器的竞争力。例如，不管是国外还是国内的PH控制器，电流变送输出都是采用D/A方式，D/A方式虽然精度高，但是价格也比pwm方式高。若是采用pwm方式也能够将电流变送输出的精度提升至与D/A方式相媲美，甚至超越D/A方式，这将为PH控制器的成本控制带来巨大的突破。再如，不管是国外还是国内的PH控制器，现有的电源模块均采用隔离模块将内部供电模块和外部供电模块相隔离，然而隔离模块是电源模块中除变压器外价格最高的，现有隔离模块的隔离电压最高也就5000V左右，若隔离模块省去也可以很好地起到隔离模块的效果(达到5000V隔离电压)，这也无疑大大降低了PH控制器的成本。对于单个PH控制器而言，采用pwm方式及去除隔离模块能省下20元左右，若是大批量生产，则整个订单的效益和竞争力是巨大的。

技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种PH控制器，可以节省20元左右的成本，而目前隔离电压输出需要使用电压隔离模块，这个模块加上外围电路市场普遍的价格在20-30元。本发明包括控制模块、PH/ORP采集模块、温度采集模块、人机界面、运行状态指示模块、基准模块、LDO稳压模块、报警指示模块、蜂鸣器模块、RS485通信模块、变送输出模块、负压变换模块、主控系统滤波模块和继电器报警模块；所述的控制模块控制报警指示模块的发光二极管亮与灭；人机界面与控制模块连接。所述的控制模块包括主控芯片U5、第八电阻R8和第九电阻R9；主控芯片U5的型号为STM8L052R8；主控芯片U5的6引脚接第九电阻R9的一端，7引脚接第八电阻R8的一端，13引脚接主控系统滤波模块，11引脚、55引脚、29引脚及12引脚均接+3.3V供电电压，10引脚、56引脚、30引脚及9引脚均接DGND。所述的温度采集模块包括第一运算放大器U4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第四电容C4、第十二电容C12、第十三电容C13、第三十电容C30和第三十一电容C31；主控芯片U5的48引脚接第四电阻R4的一端及第十二电容C12的一端；第十二电容C12的另一端接DGND；第四电阻R4的另一端接第一运算放大器U4的输出端及反相输入端；第一运算放大器U4的正相输入端接第五电阻R5的一端，正电源输入端接第十三电容C13的一端及负压变换模块输出的+5V供电电压，负电源输入端接第四电容C4的一端及负压变换模块输出的-5V供电电压；第十三电容C13和第四电容C4的另一端均接DGND；第五电阻R5的另一端接第六电阻R6的一端、第三十一电容C31的一端、第三十电容C30的一端及温度传感器NTC电阻的一端；温度传感器NTC电阻的另一端接基准模块输出的+2.5V基准电压；第六电阻R6、第三十一电容C31及第三十电容C30的另一端均接DGND。所述的PH/ORP采集模块包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第三十七电阻R17、第三十七电阻R37、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第三十二电容C32、第二运算放大器U7和跟随器U8；跟随器U8的型号为CA3140；主控芯片U5的39引脚接第十九电容C19的一端及第十三电阻R13的一端；第十九电容C19的另一端接DGND；第十三电阻R13的另一端接第二运算放大器U7的输出端、第十七电阻R17的一端及第三十二电容C32的一端；第十六电阻R16的一端接第十七电阻R17的另一端、第三十二电容C32的另一端及第二运算放大器U7的反相输入端，另一端接DGND；第二运算放大器U7的正相输入端接第十七电容C17、第十六电容C16、第十五电阻R15、第十四电阻R14及第十电阻R10的一端；第二运算放大器U7的正电源输入端接第十五电容C15的一端并接负压变换模块输出的+5V供电电压，负电源输入端接第二十电容C20的一端及负压变换模块输出的-5V供电电压；第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第二十电容C20和第十五电阻R15的另一端均接DGND；第十电阻R10的另一端接第十一电阻R11及第三十七电阻R37的一端；第十一电阻R11的另一端接基准模块输出的+2.5V基准电压；第三十七电阻R37的另一端接DGND；第十四电阻R14的另一端接跟随器U8的输出端及反相输入端；跟随器U8的正相输入端接第十二电阻R12及第十八电容C18的一端，第十二电阻R12的另一端接PH/ORP传感器的输出端；跟随器U8的负电源输入端接第二十一电容C21的一端并接负压变换模块输出的-5V供电电压，正电源输入端接第十四电容C14的一端并接负压变换模块输出的+5V供电电压；第十四电容C14、第十八电容C18、第二十一电容C21的另一端均接DGND。所述的负压变换模块包括DC-DC变换芯片U2、第三电容C3、第九电容C9和第十电容C10；DC-DC变换芯片U2的型号为ICL7660；DC-DC变换芯片U2的8引脚接第三电容C3的一端并输出+5V供电电压，5引脚接第十电容C10的一端并输出-5V供电电压，2引脚接第九电容C9的一端，4引脚接第九电容C9的另一端；DC-DC变换芯片U2的3引脚、第三电容C3及第十电容C10的另一端均接DGND；DC-DC变换芯片U2的1、6和7引脚均悬空。所述的基准模块包括第三电阻R3和第一基准芯片U3；第一基准芯片U3的型号为TL431；第一基准芯片U3中稳压管的正极接DGND，负极接第三电阻R3的一端并输出+2.5V基准电压；第三电阻R3的另一端接+3.3V供电电压。所述的LDO稳压模块包括LDO线性稳压芯片U1、第五电容C5和第六电容C6；LDO线性稳压芯片U1的型号为LM7824；LDO线性稳压芯片U1的3引脚接第六电容C6的一端并输出+5V供电电压，1引脚接第五电容C5的一端并接+24V供电电压，4引脚接第六电容C6及第五电容C5的另一端并接AGND。所述的主控系统滤波模块包括第一电容C1、第二电容C2、第七电容C7、第八电容C8和第十一电容C11；第一电容C1、第二电容C2、第七电容C7和第八电容C8的一端均接+3.3V供电电压，另一端均接第十一电容C11的一端并接DGND；第十一电容C11的另一端接基准模块输出的+2.5V基准电压并接主控芯片U5的13引脚。所述的蜂鸣器模块包括第一三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二级管D1和蜂鸣器Sp1；第二电阻R2的一端接主控芯片U5的4引脚，另一端接第一电阻R1的一端及第一三极管Q1的基极；第一电阻R1的另一端接负压变换模块输出的+5V供电电压；第一三极管Q1的发射极接负压变换模块输出的+5V供电电压，集电极接第一二极管D1的负端及蜂鸣器Sp1的负端；第一二极管D1的正端及蜂鸣器Sp1的正端均接DGND。所述的运行状态指示模块包括发光二极管D2和第七电阻R7；发光二极管D2的正极接+3.3V供电电压，负极接第七电阻R7的一端；第七电阻R7的另一端接主控芯片U5的3引脚。所述的RS485通信模块包括第一隔离光藕U12、第二隔离光藕U15、485通信芯片U14、光电隔离器U16、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十八电阻R28、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36和第二十六电容C26；第一隔离光藕U12和第二隔离光藕U15的型号均为6N137；485通信芯片U14的型号为MAX485；光电隔离器U16的型号为ACPL-217-56BE；第一隔离光耦U12的2引脚接第二十三电阻R23的一端，3引脚接主控芯片U5的58引脚，8引脚接稳压模块输出的+5V供电电压，6引脚接第二十二电阻R22的一端、485通讯芯片U14的1引脚并接AGND，5引脚接AGND；第二十三电阻R23的另一端接+3.3V供电电压；第一隔离光藕U12的1引脚、4引脚和7引脚均悬空；第二十二电阻R22的另一端接LDO稳压模块输出的+5V供电电压；第二隔离光耦U15的8引脚接负压变换模块输出的+5V供电电压，7引脚接主控芯片U5的57引脚，6引脚接第三十四电阻R34的一端，2引脚接第三十一电阻R31的一端，3引脚接485通讯芯片U14的4引脚，5引脚接DGND，1引脚和4引脚均悬空；第三十四电阻R34的另一端接+3.3V供电电压；第三十二电阻R31的另一端接稳压模块输出的+5V供电电压；485通讯芯片U14的2引脚和3引脚均接第三十二电阻R32的一端及光电隔离器U16的第4引脚，8引脚接第二十六电容C26的一端、第二十八电阻R28的一端并接稳压模块输出的+5V供电电压，7脚接外部通信设备的一端、第二十八电阻R28的另一端及第三十三电阻R33的一端，6引脚接外部通信设备的另一端，5引脚接第三十六电阻R36的一端并接AGND；第三十六电阻R36的另一端接第三十三电阻R33的另一端；第二十六电容C26的另一端接AGND；光电隔离U16的第1引脚接第三十五电阻R35的一端，第2引脚接主控芯片U5的59引脚，第3引脚接AGND；第三十五电阻R35的另一端接+3.3V供电电压；第三十二电阻R32的另一端接稳压模块输出的+5V供电电压。所述的变送输出模块包括第三隔离光藕U9、第一PNP三极管Q3、第二PNP三极管Q4、NPN三极管Q2、逻辑与门U11、第二基准芯片U13、第二运算放大器U10A和稳压二极管Z1；第三隔离光藕U9的型号为HCPL-M453-500E，第二基准芯片U13的型号为TL431ACDBZR，逻辑与门U11的型号为SN74AHC1G08DBVR，第二运算放大器U10A的型号为LM358DR；第三隔离光耦U9的第1引脚接第二十电阻R20的一端，第3引脚接第二十二电容C22的一端、稳压二极管Z1的负极并接+24V供电电压，第5引脚接第一PNP三极管Q3的集电极，第6引脚接第二十一电阻R21的一端及逻辑与门U11的1引脚和2引脚，第4引脚接第三十电阻R30的一端、第二基准芯片U13中稳压管的正极、第二十七电容C27的一端及逻辑与门U11的3引脚；第二十电阻R20的另一端接+3.3V供电电压；第二十五电阻R25的一端接第一PNP三极管Q3的基极，另一端接第二十九电阻R29的一端及主控芯片U5的8引脚；第一PNP三极管Q3...