专利名称：智能化水质综合监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境保护部门、化学实验室、水产养殖和科研所对水质自动监测，开机后便处于自动状态，能自动依次测量显示温度、电导率、盐度、氯度、PH值、氨氮、溶氧和离子浓度，具有智能化水质综合监测仪，属水质测量分析仪器类。
目前我国所使用的水质测量仪器均是单一功能，自动化控制程度不高的测试仪器，如温度计、电导率仪、PH计、溶氧仪、OCR仪等。这些仪器不仅操作比较复杂，调整繁琐，误差偏大，同时只有数字或指针显示，也不能够将数据传输给通用系统计算机等缺点，因此也无法实现联网监测和远距离遥控遥测。
本实用新型的目的是公开一种智能化水质综合监测仪，它弥补现存仪器设备性能的不足，提高仪器设备的性能和智能化程度，将水质监测的多个重要参数如水温、电导率、PH值、溶解氧、氨氮、盐度、氯度和一些重要的离子浓度等测量集成于一台检测仪中，它可以使对水质检测工作变得十分方便和迅速；同时采用低功耗集成电路和单片机，使智能化程度得到很大提高，各个传感器的调整也自动进行，从而极大地提高了测量精度和准确度；所有测量数据可以记录在仪器内，消除了人工记录误差，确保测量记录的完整性和可行性；同时还具有通讯功能，可以将正在测量的数据、已记录的数据通过通讯端口传送到通用计算机系统，为了实现远距离遥控、遥测，本实用新型配备有无线电收发信机。
为了达到上述目的，本实用新型包括传感器、转换电路、放大器和显示器，其特征在于温度、电导率、PH值、盐度、氯度、氨氮、溶氧度多项被测参数传感器联接对应的转换电路，由传感器获得被测参数非电量通过各转换电路变成相应的电参量，然后联接多路模拟开关电路，多路模拟开关电路依次联接A/D转换电路，转换成数字量后，联接单片机主控电路，进行测量、存储和显示。由传感器获得的被测参数非电参量通过各转换电路变成相对应的电参量，然后通过多路模拟开关电路，将各被测参数模拟量依次转换成数字量，并送入单片机主控电路板；本实用新型设有16个功能键(4×4)矩阵键盘，开机后自动处于自动状态，即自动依次显示温度、电导率、盐度、氯度、PH值、氨氮、溶氧和离子浓度，每个数值显示停留时间为2秒。如果只需要测量某一参数时，只需要按相应参数名称功能键按键，显示屏将只显示该参数，这种状态称为“单独状态”显示。在单独显示某一参数后，按下功能键“自动”，本实用新型的工作状态就恢复自动状态，无论是处于自动状态，还是处于单独状态，如果按下“记录”键，就会将目前(实时)的测量数据全部记录所存贮器中。当按“提取”键时，屏幕将显示最近一次记录的记录数据，在屏幕的最左边二位显示所记录数据的编号，并以类似自动状态的方式依次显示所有记录数据。在“提取”状态下，按“－”键时，将显示下一个记录数据，当记录数据号码为“00”时，若再按“－”键，将循环从最近的记录编号开始显示；在“提取”状态下，按“＋”键的功能与按“－”键相同，所不同的是“－”键是递减显示，而“＋”键是记录号码递增显示；按正键用于对各个传感器的校正，同时按下该参数的单独显示状态，此时，对应传感器进入校正状态，校正时输入当前标准数值即可，通常需要至少三个校正标准数值。本实用新型还具备通讯功能，可以将正在测量的数据、已记录的数据和记录的各个传感器的校正数据，通过本实用新型的通讯端口传送给通用计算机系统；本实用新型还配备无线电收发信机以实现在线实时远距离无线电遥测、遥控。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明附
图1是本实用新型方框原理图。
附图2是本实用新型主控电路电原理图。
附图3是本实用新型电导检测极电原理图。
附图4是本实用新型PH检测极电原理图。
附图5是本实用新型其他参量检测极电原理图。
附图6是本实用新型有线遥测、遥控网络示意图。
附图7是本实用新型无线遥测、遥控网络示意图。
附图8是本实用新型功能键排列图。
参数附图1，本实用新型采用模块化结构设计，整机由主控电路板，高性能A/D转换电路，多路模拟开关电路，各参数转换电路，传感器和液晶显示器等组成，主控电路联接LCD液晶显示器，主控电路还联接调制解调器、无线电收发信机以及联有中心计算机的远程通讯模块。可实现有线或无线远距离远测遥控。
参考附图2，主控电路，采用89C52单片机，89C52具有8Kbit的内部EEPROM存贮器，用以存放控制程序；提供256字节的RAM供程序使用；有3个8位双向端口，3个端口可以单独、单个使用，也可作为地址总线和数据总线使用，这极大方便设计人员的设计要求，89C52还具有内部全双向传输通讯口(SIO)，它有4种工作方式可以方便地满足对通讯的需要；89C52内部设置2个16位定时器和中断控制系统。89C52通过多路模拟开关电路4051来选择传感器检测电路(2、3、4—n)的输出信号，并通过A/D电路，将传感器检测电路送来的模拟信号转变成数字信号，以便89C52内部程序计算和处理A/D转换器采用MA×187，它是高性能12位A/D转换器，具有精度，稳定性好，功耗低，接口简单等特点；89C52将运算处理后的数据送到LCD液晶显示器显示，主电路中的DS1302负责产生时间信息，93LC256负责记录各个传感器的较正数据和仪器的记录数据。93LC256是ATMEL公司的EEPROM存贮器芯片。它的接口电路十分简洁，可以方便地与单片机89C52连接，89C52的PO口的8根信号线通过内部程控实现16个键(4×4矩阵)的键盘操作功能。
参考附图3，电导率测量电路是通过NE555产生方波信号、经过低功耗运算放大器U2B(TL064)和P2插头输出至电导传感器，传感器检测信号经U2A放大和U2C检波后再经U2D放大后输出至主控电路板的多路开关电路TL064是一个由4个可以独立工作的运放集成电路。它具有高输入电阻Ri≥106Ω，100dB的共模抑制比KCRMM，功耗低、动态响应速度快和精度高等特点。
参考附图4，PH检测电路由4运放集成电路TL064构成，U1B构成电压跟随器，它具有极高输入阻抗和低的输出阻抗，可以满足各种化学传感器的阻抗匹配要求，U1A运放形成电平平移电路，可以满足化学传感器的电平变换以适应主控电路中A/D转换电路的需要。U1D组成放大电路，提高主控电路对信号的分辨率。
参考附图5，其他参数检测电路与PH检测电路的设计完全一致，它可以满足水质检测要求的各种传感器的匹配要求，但针对不同的传感器在处理程序中需要进行修正，以满足测量和控制的需要，这一设计特点，1.使用参数电路板和共用电路板可以完成多种参数检测，这一措施极大地降低开发费用；2.使用共用电路板可以降低产品的正常维修费用和提高整机的可靠性。3.采用这种程序修正设计方法可以提高设备使用灵活性和方便性。
目前，本实用新型可以达到以下技术指标
权利要求1.一种智能化水质综合监测仪，包括传感器、转换电路、放大器和显示器，其特征在于温度、电导率、PH值、盐度、氯度、氨氮、溶氧度多项被测参数传感器联接对应的转换电路，由传感器获得被测参数非电量通过各转换电路变成相应的电参量，然后联接多路模拟开关电路，多路模拟开关电路依次联接A/D转换电路，转换成数字量后，联接单片机主控电路，进行测量、存储和显示。
2.根据权利要求1所述的智能化水质综合监测仪，其特征在于主控电路单片机为89C52单片机，多路模拟开关电路为4051型，A/D转换器为MAX187型，主控电路又联接LCD液晶显示器。
3.根据权利要求1或2所述的智能化水质综合监测仪，其特征在于89C52单片机的PO口的8个信号线通过内部程序联接16个键的键盘功能矩阵电路。
4.根据权利要求1所述的智能化水质综合监测仪，其特征在于电导率检测电路是通过NE555产生矩形波信号，经运算放大器，U2B和P2插头输出给电导传感器，传感器检测信号经过U2A放大和U2C检波后再经U2D放大后输出到4051多路模拟开关电路。
5.根据权利要求1或2所述的智能化水质综合监测仪，其特征在于运放电路是采用TL064由4个运放集成于一个芯片的器件。
6.根据权利要求1所的智能化水质综合监测仪，其特征在于PH检测电路由TL064构成，U1B构成高输入阻抗的电压跟随器，U1A构成电平平移电路，U1D构成放大电路。
7.根据权利要求1所述的智能化水质综合监测仪，其特征在于主控电路还联接调制解调器、无线电收发信机以及联有中心计算机的远程通讯模块。
专利摘要本实用新型是一种能在现场条件下对水质参数,温度、电导率、pH值、盐度、氯度、氨氮、溶氧度等参数自动测量、显示、记录的智能化水质综合监测仪,其特征在于采用模块化的结构设计,整机包括主控电路板、pH检测板、电导率检测板和其余参数检测板,并能配备调制解调器或无线电收发信机,对水质综合监测仪进行远距离遥测遥控。
文档编号G01N35/00GK2470826SQ0025928
公开日2002年1月9日 申请日期2000年11月23日 优先权日2000年11月23日
发明者朱勇 申请人:上海金纬智能化信息技术有限公司