一种四电极电导值检测电路的制作方法

本技术涉及电导值测量，更具体的说，本技术涉及一种四电极电导值检测电路。

背景技术：

1、电导率是电阻率的倒数，对于溶液而言，其电导率的高低直接反映了溶液导电的能力。可根据电导率的大小推导溶液中的溶解性总固体的量，因此可通过测量水体的电导率对工业用水、生活用水的水质进行检测，故对电导率的精准测量具有非常重要的意义。尤其在化工、医药、食品、海洋开发等环境技术领域得到了广泛应用。

2、电导率传感器作为测量水溶液电导率的重要手段，一般采用电极式；而电极式电导率传感器按电极数量分又可分为二电极、三电极、四电极、六电极、七电极、八电极等，目前国内主要采用二电极技术。由于电极在一些溶液中会产生极化效应，电极极化效应对测量的精度及稳定性有较大的影响，即便是采用交流信号测试，由于二电极技术的采样和激励信号为同一电极，极化效应以及电极的污染会影响测量的精度，而多电极技术则能有效避免二电极方案中因极化效应带来的相关问题。因此，本方案提供了一种四电极测量技术。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种四电极电导值检测电路。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四电极电导值检测电路，其改进之处在于：包括mcu、信号激励模块、四电极电导池模块和信号采集转换模块，mcu与信号激励模块连接，输出控制信号给信号激励模块，信号激励模块将控制信号转换为恒定电流信号；信号激励模块与四电极电导池模块连接，输出电流信号给四电极电导池模块；四电极电导池模块与信号采集转换模块连接，输出电压信号给信号采集转换模块采集，信号采集转换模块将电压信号进行转换并放大；信号采集转换模块与mcu连接，mcu接收所述的转换并放大后的电压信号，并进行运算，输出电导值。

3、在上述电路中，所述信号激励模块包括双运放芯片u1、多个并联的采样电阻和切换开关sw1，双运放芯片u1包括运算放大器u1a和运算放大器u1b，

4、运算放大器u1b的正输入端口与所述的mcu连接，接收控制信号，输出端口与运算放大器u1a的正输入端口连接，运算放大器u1a的负输入端口与并联的采样电阻的一端连接，并联的采样电阻的另一端与切换开关sw1连接，切换开关sw1的公共端接地，切换开关sw1用于切换选择不同的采样电阻；

5、运算放大器u1a的输出端口与所述的四电极电导池模块连接，并且，运算放大器u1a的负输入端口与并联的采样电阻之间设有第一连接点，该第一连接点与所述的四电极电导池模块连接，运算放大器u1a的输出端口和第一连接点，输出电流信号给四电极电导池模块。

6、在上述电路中，所述的多个并联的采样电阻包括并联的采样电阻rs1、采样电阻rs2和采样电阻rs3，采样电阻rs1、采样电阻rs2和采样电阻rs3的一端均与运算放大器u1a的负输入端口连接，另一端均与切换开关sw1连接，通过切换开关sw1的切换，可选择导通采样电阻rs1、采样电阻rs2或采样电阻rs3。

7、在上述电路中，所述的四电极电导池模块包括依次串联的电极p1、电极p2、电极p3和电极p4，

8、电极p1与所述的运算放大器u1a的输出端口连接，电极p4与所述的第一连接点连接，接收电流信号；

9、电极p2和电极p3与所述的信号采集转换模块连接，输出电压信号给信号采集转换模块采集。

10、在上述电路中，所述的信号采集转换模块包括仪表放大器u2,仪表放大器u2的正输入端口与所述的电极p2连接，负输入端口与所述的电极p3连接，采集电压信号；

11、仪表放大器u2的输出端口与所述的mcu连接，将经过转换放大后的电压信号输出给mcu。

12、在上述电路中，所述的mcu与显示屏lcd连接，输出电导值给显示屏lcd显示。

13、本实用新型的有益效果是：实现了通过四电极测量技术，避免了二电极方案中因极化效应给测量精度带来的影响；并且可直接采集被测物两端的电压，无需同时采集测量电流值，电路相对简单，减少了元器件数量，提高可靠性，降低成本；采用开尔文测量原理，精度高。

技术特征：

1.一种四电极电导值检测电路，其特征在于：包括mcu、信号激励模块、四电极电导池模块和信号采集转换模块，

2.如权利要求1所述的一种四电极电导值检测电路，其特征在于：所述信号激励模块包括双运放芯片u1、多个并联的采样电阻和切换开关sw1，双运放芯片u1包括运算放大器u1a和运算放大器u1b，

3.如权利要求2所述的一种四电极电导值检测电路，其特征在于：所述的多个并联的采样电阻包括并联的采样电阻rs1、采样电阻rs2和采样电阻rs3，采样电阻rs1、采样电阻rs2和采样电阻rs3的一端均与运算放大器u1a的负输入端口连接，另一端均与切换开关sw1连接，通过切换开关sw1的切换，可选择导通采样电阻rs1、采样电阻rs2或采样电阻rs3。

4.如权利要求2所述的一种四电极电导值检测电路，其特征在于：所述的四电极电导池模块包括依次串联的电极p1、电极p2、电极p3和电极p4，

5.如权利要求4所述的一种四电极电导值检测电路，其特征在于：所述的信号采集转换模块包括仪表放大器u2,仪表放大器u2的正输入端口与所述的电极p2连接，负输入端口与所述的电极p3连接，采集电压信号；

6.如权利要求1所述的一种四电极电导值检测电路，其特征在于：所述的mcu与显示屏lcd连接，输出电导值给显示屏lcd显示。

技术总结
本技术提供了一种四电极电导值检测电路，涉及电导值测量技术领域，包括MCU、信号激励模块、四电极电导池模块和信号采集转换模块，MCU与信号激励模块连接，输出控制信号给信号激励模块，信号激励模块将控制信号转换为恒定电流信号；信号激励模块与四电极电导池模块连接，输出电流信号给四电极电导池模块；四电极电导池模块与信号采集转换模块连接，输出电压信号给信号采集转换模块采集，信号采集转换模块将电压信号进行转换并放大；信号采集转换模块与MCU连接，MCU接收所述的转换并放大后的电压信号，并进行运算，输出电导值，实现了通过四电极测量技术，避免了二电极方案中因极化效应给测量精度带来的影响。

技术研发人员：梁毛鹞,田菜林,黎祖明,杨忠义
受保护的技术使用者：富柯斯（深圳）科技有限公司
技术研发日：20230114
技术公布日：2024/1/12