专利名称：高纯水电导仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电导仪，尤其是一种高纯水电导仪，属于水质测量仪器技术领域。
背景技术：
水既是原料，又是介质，有工业命脉之称。随着国民经济的不断发展，电子、电力、化工、医药等诸多行业对水质提出了越来越高的要求。因此测量水质仪器的研究成为重要课题。据申请人了解，现有测量纯水电导的电导仪由单片机作为处理器的智能仪表，仪表电路由数字部分和模拟部分两部分组成，其中模拟部分主要由电源、温度测量电桥、电导测量及量程转换、测量信号切换、电流输出等功能电路组成。例如申请日为94年4月15日、申请号为94208460、名称为《智能电导仪》即是如此。
现有电导仪在使用中反映出的问题是稳定性和抗干扰性能力较差，尤其是测量精确度难以满足高纯水的测量使用要求。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提出一种测量准确、稳定性高、抗干扰性强的高纯水电导仪。
为了达到以上目的，本实用新型的高纯水电导仪由模拟电路部分、数字电路部分和显示部分组成，其中模拟电路部分主要由激励电源、温度测量电桥、电导测量及量程转换、电流输出各功能电路组成。数字电路部分包括A/D转换电路、CPU以及存储器。其特征在于所述激励电源主要由基准电源芯片、电位器、放大器组成，所述基准电源芯片的电压输出端接电位器和电阻组成的分压电路，分压电路的输出通过一个正向放大器和一个反向放大器，构成正、负电源输出端。所述正、负电源输出端通过一射随放大器接电导测量及量程转换电路的输入端，所述温度测量电桥和电导测量及量程转换电路的输出端经过A/D转换电路接数字电路部分的CPU输入端。
由于激励电源电路输出的电源经过一个射随放大器后，提供给电导测量及量程转换电路中的电导传感器的是正负等量电荷脉冲序列，与以往电导仪采用的正弦波电压所不同，其抗干扰性强，幅值0-5V可调，频率0-100MHz可调，所产生的测量误差小，因此提高了测量精度。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一个实施例电源、电流输出电路原理图。
图2为本实用新型一个实施例模拟电路部分的电路原理图图3为本实用新型一个实施例数字电路部分的电路原理图。
具体实施方式
实施例一本实施例的仪表是一种测量高纯水电导的电导仪，该电导仪是由单片机作为处理器的智能仪表。仪表电路由数字部分和模拟部分两部分组成，具体情况如图1、2、3所示。
模拟电路部分主要由图1所示的电源电路和图2所示的激励电源(2-2)、温度测量电桥(2-1)、电导测量及量程转换(2-4)、测量信号切换(2-3)、采样保持(2-5)等功能电路组成。
图1中包括交直流电源转换电路(1-1)、报警输出电路(1-2)、电流输出电路(1-3)。其中交直流电源转换电路(1-1)由变压器T1、桥堆B1-B4、集成稳压片A1-A4以及电阻电容组成。变压器将220伏交流电转变为几路低压交流电，经桥堆整流为直流电压，由集成稳压片提供仪表工作所需要的电源。电流输出电路(1-3)主要由光耦片、V/F转换芯片、放大器、电位器、三极管以及电阻电容等组成。根据设定的输出的零点和量程，经单片机处理，由8155芯片传来的频率信号，经光耦片光电隔离后，由V/F芯片转换为电压信号。经由放大器、电位器、三极管、电阻电容等组成的零点、量程调节电路，将仪表读数变为4～20mA电流输出。
图2中的激励电源电路(2-2)由基准电源芯片、电位器、放大器等组成。激励电源电路由基准电源芯片提供稳定的电压，由电位器和电阻组成的分压电路调节激励电源幅值的大小，由一个正向放大器和一个反向放大器组成正、负电源。此正、负电源的输出由单片机控制的电子转换开关——测量信号切换电路(2-3)控制。由于此正、负电源输出端通过一射随放大器接电导测量及量程转换电路(2-4)的输入端，因此输出的正、负电源经过一个射随放大器后，提供给电导传感器。这里的激励电源是正负等量电荷脉冲序列，与以往电导仪通常采用的正弦波电压不同，该设计减小了测量误差，提高了测量精度。
温度测量电桥电路(2-1)由测量桥路、参考桥路及校准桥路组成。测量桥路由热电阻(R14)和分压电阻组成，参考桥路及校准桥路分别由固定电阻组成，测量桥路、参考桥路及校准桥路相互并联，其输出端分别接测量信号切换电路(2-3)中4051芯片的输入端Y0、Y1、Y，经电子开关的转换，测量桥路和校准桥路分别与参考桥路组成电桥，用于测量温度和校准温度测量电路的测量误差。值得一提的是，本电路采取的新的温度校准方法解决了其它仪表存在的测量电路放大器存在的温漂和时漂带来的测量误差的问题。
电导测量及量程转换电路(2-4)由三个阻值不同的标准电阻和三个继电器组成，各电阻分别与一继电器串联后再相互并联，接电导传感器。根据测量电导的大小，由单片机CPU通过电子开关转换控制继电器，连接不同阻值的分压电阻变换测量量程。
测量的温度信号和电导信号经过放大器的放大，转变为适合A/D转换器要求的电压。测量信号的电平转换电路由温度放大器和电导放大器以及外围电路组成。
为了减小测量高纯水电导时的溶液的极化效应，电导传感器采用等量电荷脉供电。因此在电导信号进入A/D转换器前，需要经过采样保持，以得到一个稳定的电压信号。采样保持电路(2-5)主要由采样保持芯片LF398和外围电阻电容电路组成。该电路的输入端——4053芯片12脚接电导测量及量程转换电路(2-4)的输出，该电路的输出端——LF398芯片的5脚与温度测量电桥电路(2-1)的输出分别接测量信号切换电路(2-3)中电子开关芯片4051的X1、X0脚，该芯片的输出端14脚接图3中A/D转换电路芯片的35脚。
仪表的数字电路部分如图3所示，主要由A/D转换电路(3-5)、扩展I/O口电路(3-3)、程序扩展电路(3-2)、处理器电路(3-1)，以及键盘、显示电路(3-4)组成。
A/D转换电路(3-5)由7109A/D转换芯片及外围电阻电容电路组成。将来自4051电子开关芯片14脚的温度/电导模拟信号转换为数字信号，并由数据线经扩展I/O口电路(3-3)和程序扩展电路(3-2)接处理器电路(3-1)中的8031CPU处理。
扩展I/O口8155集成芯片及外围电阻电容组成。作用是满足单片机I/O口的需要。同时提供256位的RAM内存以及一个计数器。
处理器电路(3-1)实际由单片机8031、程序存储器、锁存器74LS373、看门狗芯片25043以及一些电阻电容组成。单片机8031主要负责数据处理，程序存储器为单片机提供程序。锁存器为处理器分时复用提供数据锁存。看门狗芯片为保证单片机正常工作并提供保存一些参数的E2ROM。
键盘显示电路(3-4)由8279集成芯片、数码管、3-8译码器、三极管、薄膜开关及外围电阻组成。8279芯片和3-8译码器主要处理显示和键盘中断。三极管和电阻主要用于驱动数码管。数码管主要作用是显示电导值和温度。薄膜开关主要用于提供中断信号，由单片机处理，修改或设定有关参数。
本仪表的硬件电路及软件设计，经理论验证、实验检验以及整机使用证明，具有测量准确、稳定性高、抗干扰性强的优点，适合于现场连续在线测量高纯水电导的测量。
权利要求1.一种高纯水电导仪，由模拟电路部分、数字电路部分和显示部分，其中模拟电路部分主要由激励电源、温度测量电桥、电导测量及量程转换、电流输出各功能电路组成；数字电路部分包括A/D转换电路、CPU以及存储器；其特征在于所述激励电源主要由基准电源芯片、电位器、放大器组成，所述基准电源芯片的电压输出端接电位器和电阻组成的分压电路，分压电路的输出通过一个正向放大器和一个反向放大器，构成正、负电源输出端，所述正、负电源输出端通过一射随放大器接电导测量及量程转换电路的输入端，所述温度测量电桥和电导测量及量程转换电路的输出端经过A/D转换电路接数字电路部分的CPU输入端。
2.根据权利要求1所述高纯水电导仪，其特征在于所述电导测量及量程转换电路由三个阻值不同的标准电阻和三个继电器组成，各电阻分别与一继电器串联后再相互并联，接电导传感器。
3.根据权利要求2所述高纯水电导仪，其特征在于所述温度测量电桥电路由测量桥路、参考桥路及校准桥路组成，测量桥路由热电阻和分压电阻组成，参考桥路及校准桥路分别由固定电阻组成，所述测量桥路、参考桥路及校准桥路相互并联，其输出端分别接电子开关，测量桥路和校准桥路分别与参考桥路组成电桥。
专利摘要本实用新型涉及一种高纯水电导仪，属于水质测量仪器技术领域。该仪器由模拟电路部分、数字电路部分和显示部分，其中模拟电路部分的激励电源主要由基准电源芯片、电位器、放大器组成，基准电源芯片的电压输出端接电位器和电阻组成的分压电路，分压电路的输出通过一个正向放大器和一个反向放大器构成正、负电源输出端，通过一射随放大器接电导测量及量程转换电路的输入端。温度测量电桥和电导测量及量程转换电路的输出端经过A/D转换电路接数字电路部分的CPU输入端。本实用新型抗干扰性强，测量误差小，提高了测量精度。
文档编号G01N27/06GK2611896SQ0322085
公开日2004年4月14日 申请日期2003年4月2日 优先权日2003年4月2日
发明者贾天奎, 杨以玲, 杨晓 申请人:江苏省化工研究所