专利名称:电脑酸度仪的制作方法
本实用新型涉及一种新型的溶液酸碱度(PH)值测量仪器，可广泛地用于工矿企业、医药卫生、商品检验、科研院校作化学分析用。
国内现有的酸度仪已发展到三代产品。第一代产品以电子管为主要元器件(如雷磁25型)，该代产品精度差(±0.1PH)。第二代产品是以变容二极管和晶体管等分立元件构成的电子线路酸度仪(如PHG－21B型)，由于分立元件质量不稳定，零漂和失调电压严重。第三代产品以PH－3型数字式酸度仪为代表，居国内较高水平，它由场效应管，集成运放和小规模TTL集成电路组成，虽然它是数字显示，但实际上是模拟仪器，它输入阻抗低，失调电压较大，零漂及线性均不甚理想，特别是使用电位器进行调整，因而调整精度差，范围窄，造价高。
本实用新型的目的，就是针对目前现有酸度仪存在的种种缺点，提供了一种电脑控制的完全数字化酸度仪，作为目前使用的酸度仪的换代产品。
本实用新型以电化学基本方程——能斯特方程为基础，推导出了专用的数学模型，创造性地引入了定位项，斜率补偿项，完整地表达了酸度测量过程中的所有数学、物理量，奠定了软件设计基础。本实用新型利用测量电极和参比电极对被测溶液中不同酸度(氢离子浓度)产生的电动势ΔE通过一个由第四代运算放大器组成的高输入阻抗转换电路输入到一个由3 1/2 位双积分大规模集成电路组成的高精度，高抗干扰的A／D转换电路，把模拟信号转换成数字信号，再经接口电路及总线进入Z－80专用微机单元，精确地按数学模型计算出结果，由操作键盘进行校正处理，最后在显示器上作数字显示。为了防止断电，还设计有断电保护电路及断电保护RAM区。
以下结合附图作进一步说明。
由于指示电极电阻极高，可达5×108Ω(玻璃电极)，高输入阻抗转换电路选用了第四代集成运算放大器(阻抗达1×1012Ω)组成了高输入阻抗转换电路，它具有自动稳零以及低零漂的特点，给仪器提供了高稳定性。
A／D转换电路采用了3 1/2 双积分大规模集成电路，来实现模拟信号转变成数字信号。该电路可同时接收输入的正、负信号(PH值大于7为正，小于7为负)。该电路达万分之五的误差，可以满足0.01级的要求，抗干扰能力很强。另外，在A／D转换过程中，还采取了软件技术措施。当采样完后，用滤波程序进行数字处理，找出真值，这样可以进一步提高仪器精度。
为提高抗干扰能力，对上述两电路都进行了金属屏蔽。
微机是以Z－800CPU为中心构成的专用微机，进行数据处理(数字滤波)和按能斯特方程推导的数学模型进行数据处理。外部的功能键盘，通过软件设计，能以数字增量的形式对定位、斜率、温度进行精度调整，并通过LED显示器以数字形式循环显示调整定位数、温度补偿数、斜率补偿数以及测试结果等。通过数字形式显示的斜率补偿数和电极转换率，可以判断该电极的老化程度。这是国内目前使用的酸度仪所不具备的。
断电保护电路(图六)的工作原理是在正常供电的情况下，继电器J开路，稳压电源输出的＋5V电压通过D1和R直接给微机内的RAM(图2－U5)供电。当稳压电源断电时，继电器吸合，通过干电池组(3V)、D2和R给低功耗RAM(U5)供电。因而即使在断电情况下，也能使数据长期保存，避免了开机时的重新调校，即可直接使用。
本实用新型技术性能高，使用功能强，集成化程度高，精度高，使用范围宽，造价低，是一种新型的电脑型数字化酸度仪，可作为目前酸度仪的换代产品，并通过了计量测试部门的性能测试。它主要具有以下特点1、无需预热，即可测试。
2、能自动进行零点调整，即无零位校正。
3、能对定位值、斜率补偿值、温度补偿值进行校正和长期断电保护，对调整值和结果进行循环数字显示。
4、能自动指示出电极的老化程度。
图1 电脑酸度仪工作原理框图图2 主机的CPU、存贮器、译码器电路断电保护RAMU5图3 高输入阻抗转换电路和A／D及接口电路U1高输入阻抗转换集成运算放大器U2A／D3 1/2 位双积分集成电路U3接口电路集成块。
图4 键盘和显示及接口电路键盘定义 (1)－PH (5)－定位＋(2)－mV (6)－定位－(3)－温＋ (7)－斜率＋(4)－温－ (8)－斜率－图5 稳压电源电路图6 断电保护供电电路下面以PH－4电脑酸度仪说明实施例。附图为实施例附图。
测量电极选用玻璃电极，参比电极选用甘汞电极。高输入阻抗转换换电路的U1为一块第四代集成运算放大器1CL7650CPD或CA3140E。A／D转换电路V2为MC14433或5G14433，其转换精度可达万分之五的误差。接口电路U3为74LS244。由Z－80CPU、74LS系列芯片，2732EPOM、2114RAM、CMOS、RAM等大规模集成电路组成一台专用微机，完成对电极信号的转换采样，数据处理、计算功能，其中U5(2114RAM)用于断电保护。外部配上八按键键盘，可对定位、斜率、温度进行校正。显示器为六位LED显示器，可循环显示PH值、斜率补偿值、温度补偿值以及电极转换率。稳压电源有±12V、＋5V三组输出。对于附图虚线框内的元器件须加以良好的金属屏蔽。
本仪器的使用条件环境温度0～40℃相对温度50～80％主要性能指标测量范围PH值0～14PH离子选择性电极用mV挡0～1999mV精度 PH挡 ±0.01PHmV挡 ±1mV温度补偿范围 0～99℃最小温度补偿单位 0.5℃
权利要求
1.一种酸度仪，用于溶液PH值测定或离子浓度电位测定和滴定指示，由高输入阻抗转换电路，输入信号到PH信号放大电路，A/D转换电路以及稳压电源组成，其特征是，利用测量电极和参比电极对被测溶液中不同酸度(氢离子浓度)产生的电动势ΔE通过一个由一块第四代集成运算放大器U1组成的高输入阻抗转换电路输入到一个由3 1/2 位双积分大规模集成电路U2组成的A/D转换电路，把模拟信号转变成数字信号后，再经接口电路U2及总线进入以Z-80CPU为中心的专用微机进行数据处理。在微机内还设置有断电保护低功耗RAM区U5以及由二极管D1、D2，电阻R，继电器J构成的断电保护供电电路。外部配置八位键盘能以数字增量形式对定位、斜率、温度进行精度调整，六位LED显示器能对调校值和结果及电极老化进行循环数字显示。
专利摘要
本实用新型为一种新型的电脑酸度仪。它以第四代集成运放作高输入阻抗转换电路，以一块∴双积分大规模集成电路完成A/D转换，被测信号由接口电路进入一台以Z80GPU为中心的专用微机进行数据处理，并通过八位键盘和六位LED显示器对定位、斜率、温度进行补偿调校，对数据和结果及电极老化作循环数字显示。在微机内设置了断电保护RAM区以及相应的断电保护供电电路。该仪器精度高，可达±0.01pH级，造价低，性能稳定，是一种智能化仪器，可作当前使用的酸度仪的换代产品。
文档编号B01J19/00GK87205198SQ87205198
公开日1988年5月18日 申请日期1987年10月13日
发明者杨天启 申请人:成都化工微型计算机应用研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan