专利名称：在线式dpd余氯分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水样分析装置，尤其涉及一种在线式二乙基对苯二胺硫酸盐 DPD (diethyl-p-phenylenediamine,简称 DPD)余氯分析仪。
背景技术：
在自来水、市政及工业废水、回用水、工业循环冷却水、淡化海水等加氯消毒或杀菌系统中，余氯分析仪是必备的监测仪器，其主要用于对水处理工艺过程中采用含氯消毒剂效果的检验。目前的余氯分析仪进行余氯检测基本都是应用如下两种方法DPD分析法和电极法。电极法采用电化学原理，成本较高，电极膜片易受损和被污染，且使用寿命短，需经常清洗，尤其当水体中含有表面活性剂时影响测量的准确度，设备维护也较为繁杂。DPD 分析法较为通用，由于属于化学滴定-比色分析范畴，适用于实验室人工分析，操作程式和步骤繁杂，操作过程对工作人员具有潜在危害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在线式DPD余氯分析仪，以解决目前的DPD分析法仅适用于实验室人工分析导致的应用条件苛刻、应用范围受限、操作繁杂及存在危害的问题。为了实现上述目的，本发明提供的在线式DPD余氯分析仪包括提取水样的取样泵、提取缓冲溶液的第一药剂泵、提取DPD药剂的第二药剂泵、检测水样中余氯含量的检测器和控制单元，所述控制单元包括取样信号发生电路、功率驱动器、第一开关电路、检测信号发生电路、第二开关电路、第三开关电路、输出模块；取样信号发生电路和一电源模块耦接，用于产生一取样信号；功率驱动器与所述取样信号发生电路耦接，接收所述取样信号并输出一第一功率放大信号；第一开关电路与所述功率驱动器、取样泵和电源模块耦接，接收所述第一功率放大信号使所述取样泵与所述电源模块导通，以启动所述取样泵提取水样； 检测信号发生电路和所述第一开关电路和所述功率驱动器耦接，在所述取样信号停止之后，产生一检测信号，并发送所述检测信号至所述功率驱动器，所述功率驱动器产生一第二功率放大信号；第二开关电路与所述功率驱动器、检测器和电源模块耦接，用于接收所述第二功率放大信号使所述检测器与所述电源模块导通，以启动所述检测器检测所述取样泵提取的水样；第三开关电路与所述功率驱动器、第一药剂泵、第二药剂泵、电源模块耦接，所述检测信号间隔一预定时间之后，所述第三开关电路控制所述第一药剂泵、第二药剂泵与所述电源模块导通，以启动所述第一药剂泵、第二药剂泵向所述取样泵提取的水样中注入缓冲溶液和DPD药剂；输出模块与所述检测器耦接，用于输出所述检测器的检测数据。本发明为一独立的便携式装置，携带方便，水样经过滤、净化后注入一流动测量池内，将缓冲溶液与DPD指示剂按照一定比例同时注入流动测量池内，即可由检测器进行余氯检测。可见本发明可以在现场对水样进行实时检测，操作简单，大大降低了操作人员的职业风险。
图1为本发明优选实施例的电路结构原理示意图；图2为本发明优选实施例的动力及管道系统结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细说明。图1示意性的示出了本发明优选实施例的电路结构，本优选实施例包括多个功能模块，例如包括提取水样的取样泵(pump)Pl、提取缓冲溶液的药剂泵P2、提取DPD药剂的药剂泵P3的动力系统以及检测水样中余氯含量的检测器(sensor) SE、用于显示检测器SE检测数据的显示器(display)DI、包括定时器(timer)Tl的间断运行信号发生电路、包括定时器T2的取样信号发生电路、包括定时器T3的检测频率信号发生电路、包括定时器T4的检测信号发生电路、用于对上述各信号发生电路产生的信号进行功率放大的功率驱动器(power driveiOPD、切换线路中电信号方向作为开关电路应用的电磁继电器 (Electromagnetic Relay)E1-E7、提供电力供应的电源模块(power supply)PS、作为信号指示的取样灯及分析灯L1-L2、模式切换开关(switch)Sl、睡眠中断开关S2。需要说明的是，上述多个部件并非为本发明所必须，其仅是图1所示本发明优选实施例所包含部件；尤其是电源模块PS，为了简化附图及便于说明，以下描述认为电源模块PS可以为各部件提供多种电压电平的直流电；此外，各电磁继电器E1-E7的端子NO均为常开触点、NC均为常闭触点、C均为转换触点。在图1中，间断运行信号发生电路用于产生一脉冲波形信号并输出至所述功率驱动器PD，以此来控制本优选实施例运行于间断模式，也即在对水样持续检测一预定时间之后，进入睡眠状态，这样本优选实施例可以节约能耗，延长部件使用寿命。该间断运行信号发生电路包括555定时器Tl、可变电阻R3和R5、电容Cl和C2、二极管(diode)Dl和D2、电阻R1-R2和R4。二极管Dl的阴极耦接于555定时器Tl的引脚7，其阳极经由电阻R4耦接于可变电阻R5的一端，可变电阻R5的抽头经由电容Cl耦接于地(即电源模块PS的负极端)。电阻Rl耦接于555定时器Tl的引脚7和引脚4之间。二极管D2的阴极耦接于可变电阻R3的一端，其阳极经由电阻R2耦接于555定时器Tl的引脚7，可变电阻R3的抽头耦接于555定时器Tl的引脚2。555定时器Tl的引脚5通过电容C2耦接于地。555定时器 Tl的引脚3与功率驱动器PD的引脚2耦接用于向功率驱动器PD输出脉冲波形信号，脉冲宽度即为本优选实施例工作在在间断模式时的运行时间，本领域技术人员分析可知，改变 555定时器Tl耦接的可变电阻的阻值可以调整该运行时间及间隔时间的长短。功率驱动器PD具有多种实施方式，本优选实施例的功率驱动器芯片的型号为 MC1416。取样信号发生电路的作用在于产生一取样信号，以启动本优选实施例。该取样信号发生电路包括555定时器T2、可变电阻R7、电容C3和C4、二极管D3。二极管D3的阳极耦接于555定时器T2的引脚2，其阴极耦接于555定时器T2的引脚8。可变电阻R7的一端通过一电阻R6耦接于555定时器T2的引脚8和引脚4，其抽头通过电容C3耦接于地。电容C4耦接于555定时器T2的引脚5和地之间。555定时器T2的引脚3与功率驱动器PD 的引脚3耦接以输出取样信号。
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检测信号发生电路用于在取样信号停止之后，产生一检测信号，发送检测信号至功率驱动器PD，启动检测器SE运行。该检测信号发生电路包括555定时器T4、可变电阻 R13、电容C7和C8、二极管D4。二极管D4的阳极耦接于555定时器T4的引脚2，其阴极耦接于555定时器T4的引脚8。可变电阻R3的一端经由电阻R14耦接于555定时器T4的引脚8和引脚4，其抽头通过电容C8耦接于地。电容C7耦接于555定时器T4的引脚5和地之间。555定时器T4的引脚3与功率驱动器PD的引脚5耦接以输出检测信号。检测频率信号发生电路用于产生一脉冲波形信号并输出至功率驱动器PD，经放大后，控制检测器SE以一预设频率检测水样、缓冲溶液和药剂的混合物。该检测频率信号发生电路包括555定时器T3、可变电阻R9和RlO、电容C5和C6、二极管D5和D6、电阻R8和 R11-R12。二极管D5的阳极经由电阻R8耦接于555定时器T3的引脚7，其阴极耦接于可变电阻R9的一端，可变电阻R9的抽头耦接于555定时器T3的引脚2。电阻12耦接于555 定时器T3的引脚7和引脚4之间。二极管D6的阳极经由电阻Rll耦接于可变电阻RlO的一端，其阴极耦接于555定时器T3的引脚7，可变电阻RlO的抽头通过电容C5耦接于地。 555定时器T3的引脚5通过电容C6耦接于地。555定时器T3的引脚3与功率驱动器PD 的引脚4耦接以输出前述控制检测器SE检测频率的脉冲波形信号。此脉冲波形的脉冲宽度即为本优选实施例的检测器在运行时间内进行实际检测的时间，本领域技术人员分析可知，改变555定时器T3耦接的可变电阻的阻值可以调整该实际检测时间及其间隔时间的长度。参考图1，对本优选实施例进行分析可知，本优选实施例可以运行了两种工作模式，一为间断模式，一为连续模式。间断模式即为本优选实施的取样泵P1、药剂泵P2和P3、 检测器SE及其相连的显示器DI在运行一段时间之后，进入睡眠状态。连续模式即为本优选实施例各部件一直处于运行状态。以本优选实施例运行于间断模式进行说明如下首先模式切换开关Sl与间断模式接点Sll耦接，进行步骤1-间断运行信号产生阶段，电源模块PS向555定时器Tl供电，555定时器Tl构成的间断运行信号发生电路为占空比可变电路，调节可变电阻R3和R5的阻值大小，可调节引脚3输出的脉宽与间隔大小 (也即本优选实施例的测量与间断时间)。引脚3输出第一脉冲波形信号给功率驱动器PD 的引脚2，功率驱动器PD的引脚2与其引脚15相对应，引脚15输出第一脉冲波形信号的功率放大信号至电磁继电器El的线圈，线圈通电，电磁继电器El的端子C和端子NO导通。进入步骤2-取样阶段，555定时器T2启动，555定时器T2及其相连电路构成单稳态的取样信号发生电路，555定时器T2的引脚3输出取样信号给功率驱动器PD的引脚3， 功率驱动器PD的引脚14输出该取样信号的功率放大信号至电磁继电器E3的线圈，电磁继电器E3的线圈通电，端子C和端子NO连通，取样泵Pl运行开始取样，与取样泵Pl并联的取样灯L2点亮以指示本优选实施例的工作状态。如图2所示，水样经由进水管道1和取样泵Pl进入流动测量池7。调节可变电阻R7阻值可调节555定时器T2引脚3的高电平输出时间，也即取样泵Pl及取样灯L2工作时间。当达到设定的输出时间后，555定时器T2引脚 3输出停止，功率驱动器PD断开，电磁继电器E3的线圈供电停止，电磁继电器E3的端子C 和端子NC连通，分析灯Ll亮，取样泵Pl与取样灯L2供电停止。进入步骤3-空白测量阶段，也即仅测量水样，电磁继电器E3的端子C和端子NC 连通，由555定时器T4及其相连电路构成的单稳态检测信号发生电路动作，调节可变电阻R13阻值可调节555定时器T4的引脚3的输出时间(例如设定为3秒)。555定时器T4的引脚3输出检测信号至功率驱动器PD的引脚5，则功率驱动器PD的引脚12输出一功率放大信号给电磁继电器E4和E5的线圈，电磁继电器E4和E5的线圈通电后，电磁继电器E4 和E5的端子NO均接通，与电磁继电器E5的端子NO耦接的检测器SE开始运行，此时为测量空白时间。如图2所示，光电式的检测器SE包括光信号产生单元SEl和光信号接收及转换单元SE2。3秒后，555定时器T4的引脚3输出停止，功率驱动器PD的引脚12断开，电磁继电器E4和E5的线圈供电停止，测量空白完毕。进入步骤4-加药阶段，电磁继电器E4的端子NC接通，电磁继电器E7线圈通电， 电磁继电器E7线圈通电后，其端子NO闭合，药剂泵P2和P3动作，如图2所示，药剂泵P2 和P3开始提取缓冲溶液和DPD药剂向流动流量池7输送。同时，电磁继电器E6线圈通电， 电磁继电器E6线圈通电后，其端子NO闭合。进入步骤5-余氯测量阶段，由555定时器T3构成的检测频率信号发生电路也为占空比可变电路，电磁继电器E6线圈通电后，其端子NO闭合之后，调节可变电阻R9和RlO 阻值大小，可调节555定时器T3的引脚3输出的第二脉冲波形信号的脉宽与间隔大小，本优选实施例设定555定时器T3的引脚3输出的高电平信号持续1秒、接着低电平信号断开 1秒。555定时器T3的引脚3输出该第二脉冲波形信号至功率驱动器PD的引脚4，功率驱动器PD的引脚4与引脚13相对应。功率驱动器PD的引脚13输出一功率放大信号给电磁继电器E2，这样检测器SE运行1秒，1秒后555定时器T3的引脚3无输出，检测器SE停止， 如此反复呈周期性循环，模拟手动测量流动测量池7中余氯含量，即每1秒测量一次当前水中余氯含量。由于间断运行信号发生电路的作用，本优选实施例的检测器SE在555定时器Tl 的引脚3输出停止时结束运行(如前所述，该运行区间是可调的)，然后进入“睡眠状态”， 当555定时器Tl的引脚3输出高电平信号，再次重复上述步骤1-5，呈周期性循环进行。当系统处于“睡眠状态”时，检测器SE无动作，显示器DI无显示，若需观察余氯数据，则闭合睡眠中断开关S2即可，此时555定时器T3的引脚8通电，检测器SE进入周期为运行1秒、 断开1秒的工作状态，如同上述步骤5，控制本优选实施例检测并显示当前测量池中余氯数据。若需要本优选实施例进行连续工作，则将模式切换开关Sl与连续模式接点S12耦接即可，这样本优选实施例的间断运行信号发生电路失效，本优选实施例直接开始进行上述步骤2-5，最终保持在步骤4-5的状态。如图2所示，药剂泵P2的输出管道2通过一三通接头(图中未示出)耦接于药剂泵P3的输出管道5，药剂泵P3的输出管道5通过另一三通接头(图中未示出)耦接于混合液管道1中。这样药剂泵P2将缓冲溶液从其存储装置3中提取、药剂泵P3将DPD药剂从其存储装置4中提取之后在输出管道5中进行先期混合，取样泵Pl经由管道1抽取水样之后，水样、缓冲溶液、DPD药剂在混合液管道6中充分混合，之后进入流动测量池7，混合液可以经由管道8溢出，设于流动测量池7外周的光信号产生单元SEl和光信号接收及转换单元SE2进行余氯检测及光电信号转换，最后将电信号输出至显示器DI。综上所述，本发明结构简单、运行可靠、携带方便，可以便捷地应用在余氯检测现场。进一步地，本发明还可以具有多种工作模式，适用于不同需要。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
权利要求
1.一种在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，包括提取水样的取样泵、提取缓冲溶液的第一药剂泵、提取DPD药剂的第二药剂泵、检测水样中余氯含量的检测器和控制单元，所述控制单元包括取样信号发生电路和一电源模块耦接，用于产生一取样信号； 功率驱动器与所述取样信号发生电路耦接，接收所述取样信号并输出一第一功率放大信号；第一开关电路与所述功率驱动器、取样泵和电源模块耦接，接收所述第一功率放大信号使所述取样泵与所述电源模块导通，以启动所述取样泵提取水样；检测信号发生电路和所述第一开关电路和所述功率驱动器耦接，在所述取样信号停止之后，产生一检测信号，并发送所述检测信号至所述功率驱动器，所述功率驱动器产生一第二功率放大信号；第二开关电路与所述功率驱动器、检测器和电源模块耦接，用于接收所述第二功率放大信号使所述检测器与所述电源模块导通，以启动所述检测器检测所述取样泵提取的水样；第三开关电路与所述功率驱动器、第一药剂泵、第二药剂泵、电源模块耦接，所述检测信号间隔一预定时间之后，所述第三开关电路控制所述第一药剂泵、第二药剂泵与所述电源模块导通，以启动所述第一药剂泵、第二药剂泵向所述取样泵提取的水样中注入缓冲溶液和DPD药剂；输出模块与所述检测器耦接，用于输出所述检测器的检测数据。
2.根据权利要求1所述的在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，所述取样信号发生电路包括第一 555定时器、第一可变电阻、第一电容、第二电容、第一二极管；所述第一二极管的阳极耦接于所述第一 555定时器的引脚2，其阴极耦接于所述第一 555定时器的引脚8 ；所述第一可变电阻的一端耦接于所述第一 555定时器的引脚8和引脚4，其抽头通过所述第一电容耦接于地；所述第二电容耦接于所述第一 555定时器的引脚5和地之间； 所述第一 555定时器的引脚3与所述功率驱动器耦接以输出所述取样信号。
3.根据权利要求1所述的在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，所述第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路均为电磁继电器。
4.根据权利要求1所述的在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，所述检测信号发生电路包括第二 555定时器、第二可变电阻、第三电容、第四电容、第二二极管；所述第二二极管的阳极耦接于所述第二 555定时器的引脚2，其阴极耦接于所述第二 555定时器的引脚8 ；所述第二可变电阻的一端耦接于所述第二 555定时器的引脚8和引脚4，其抽头通过所述第三电容耦接于地；所述第四电容耦接于所述第二 555定时器的引脚5和地之间； 所述第二 555定时器的引脚3与所述功率驱动器耦接以输出所述检测信号。
5.根据权利要求1所述的在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，所述控制单元还包括 间断运行信号发生电路与所述功率驱动器耦接，用于产生一第一脉冲波形信号并输出至所述功率驱动器，以使所述功率驱动器产生一第三功率放大信号；第四开关电路与所述功率驱动器、取样信号发生电路和取样信号发生电路耦接，接收所述第三功率放大信号并控制所述取样信号发生电路的运行。
6.根据权利要求5所述的在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，所述间断运行信号发生电路包括第三555定时器、第三可变电阻、第四可变电阻、第五电容、第六电容、第三二极管、第四二极管、第一电阻；所述第三二极管的阳极耦接于所述第三555定时器的引脚7，其阴极耦接于所述第三可变电阻的一端，所述第三可变电阻的抽头耦接于所述第三555定时器的引脚2 ； 所述第一电阻耦接于所述第三555定时器的引脚7和引脚4之间； 所述第四二极管的阳极耦接于所述四可变电阻的一端，其阴极耦接于所述第三555定时器的引脚7，所述第四可变电阻的抽头通过所述五电容耦接于地； 所述第三555定时器的引脚5通过所述第六电容耦接于地；所述第三555定时器的引脚3与所述功率驱动器耦接以输出所述第一脉冲波形信号。
7.根据权利要求1所述的在线式余氯DPD分析仪，其特征在于，所述控制单元还包括 检测频率信号发生电路与所述功率驱动器和第三开关电路耦接，用于产生一第二脉冲波形信号并输出至所述功率驱动器，以使所述功率驱动器产生一第四功率放大信号；第五开关电路与所述功率驱动器、电源模块和检测器耦接，接收所述第四功率放大信号并控制所述检测器的运行。
8.根据权利要求7所述的在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，所述检测频率信号发生电路包括第四555定时器、第五可变电阻、第六可变电阻、第七电容、第八电容、第五二极管、第六二极管、第二电阻；所述第五二极管的阳极耦接于所述第四555定时器的引脚7，其阴极耦接于所述第五可变电阻的一端，所述第五可变电阻的抽头耦接于所述第四555定时器的引脚2 ； 所述第二电阻耦接于所述第四555定时器的引脚7和引脚4之间； 所述第六二极管的阳极耦接于所述六可变电阻的一端，其阴极耦接于所述第四555定时器的引脚7，所述第六可变电阻的抽头通过所述第五电容耦接于地； 所述第四555定时器的引脚5通过所述第六电容耦接于地；所述第四555定时器的引脚3与所述功率驱动器耦接以输出所述第二脉冲波形信号。
9.根据权利要求7所述的在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，所述控制单元还包括 睡眠中断开关耦接于所述电源模块和所述检测信号频率发生电路，以用于所述第一脉冲波形信号处于低电平时启动所述检测器。
10.根据权利要求1所述的在线式DPD余氯分析仪，其特征在于，所述第一药剂泵的输出管道通过一三通接头耦接于所述第二药剂泵的输出管道，所述第二药剂泵的输出管道通过另一三通接头耦接于所述取样泵的输出管道。
全文摘要
本发明提供一种在线式DPD余氯分析仪，其包括提取水样的取样泵、提取缓冲溶液的第一药剂泵、提取DPD药剂的第二药剂泵、检测水样中余氯含量的检测器和控制单元，所述控制单元包括取样信号发生电路、功率驱动器、第一开关电路、检测信号发生电路、第二开关电路、第三开关电路、输出模块。本发明为一独立的便携式装置，携带方便，水样经过滤、净化后注入一流动测量池内，将缓冲溶液与DPD指示剂按照一定比例同时注入流动测量池内，即可由检测器进行余氯检测。可见本发明可以在现场对水样进行实时检测，操作简单，大大降低了操作人员的职业风险。
文档编号G01N21/77GK102279177SQ20111006311
公开日2011年12月14日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者张晓辉, 曹奇光, 李松, 李达飞, 王晓凡, 谢国莉, 陈红梅, 马越 申请人:北京电子科技职业学院