专利名称：pH值自动检测与控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动检测与控制装置，尤其是一种应用于pH值自动检测与 控制的装置。
背景技术：
目前，由于pH值的测量与控制在工业生产中非常普遍，大量化工过程都需要对其 化学反应过程中的PH值进行控制。如废水处理中的重金属回收及废水排放前的中和处理、 农药和医药生产、制皂、味精提炼、洗涤剂生产、油脂化学工业中的酸碱中和、生化反应中的 适当细胞生长环境等。pH值的控制精度对溶液的性质、化学反应速度、生成物的成分、性质 及微生物的生长和新陈代谢等，均有很大影响。pH中和控制过程往往被人们视为典型的非 线性过程。目前的pH值检测与控制装置对pH中和过程的控制，由于pH中和过程的高度非 线性，往往很难实现对参数良好的跟踪，因此pH值自动检测与控制装置的设计，加强对pH 中和过程的控制一直是中外控制界的难点。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应用于pH值自动检测与控制的装 置。通过实施本实用新型，能够解决现有技术pH值检测与控制装置设计存在pH中和过程 的高度非线性带来传统检测与控制装置难以实现对参数良好的跟踪，加强对pH中和过程 的难以得到很好的控制的技术问题。 按照本实用新型，上述技术方案是通过如下所述的技术特征来实现的 —种pH值自动检测与控制装置，包括单片机，模拟量输入通道，数字量输出通道，
pH测量变送模块，执行器模块，pH值设定模块，扩展模块，模拟量输入通道与单片机相连，
pH值设定模块通过扩展模块连接单片机，pH值设定模块用于设定pH值参数，液槽中的酸碱
度信息通过pH测量变送模块输入至模拟量输入通道，由模拟量输入通道经过A/D转换传送
给单片机，单片机根据设定PH值参数经过计算处理，将控制信号通过扩展模块传输至数字
量输出通道，从而控制执行器模块进行酸碱度控制。 作为进一步的实施方式，自动检测与控制装置包括pH值显示模块，pH值显示模块 通过扩展模块连接单片机，用于显示液槽中的pH值。 作为进一步的实施方式，自动检测与控制装置包括通信模块，通信模块与单片机 相连，通信模块将单片机的数据信息传送给上位机。 作为进一步的实施方式，pH值显示模块分别通过缓冲器和反相驱动器连接扩展模 块，再与单片机相连。 作为进一步的实施方式，pH值设定模块连接扩展模块PB。 PB4端口与单片机相 连，同时通过反相驱动器连接扩展模块PC。 PC3端口与单片机相连。 作为进一步的实施方式，数字量输出通道包括光电耦合器l，驱动电路l，光电耦 合器2，驱动电路2，执行器模块包括酸控制执行器和碱控制执行器，酸控制执行器通过驱
3动电路1连接光电耦合器1从而与模拟量输入通道相连，碱控制执行器通过驱动电路2连 接光电耦合器2从而与模拟量输入通道相连。 作为进一步的实施方式，pH值显示模块为一 4位LED显示器。 作为进一步的实施方式，pH值设定模块为一 4位X5位的键盘矩阵，pH值设定模
块与扩展模块并行连接。 通过实施本实用新型所述的pH值自动检测与控制装置，使系统的控制性能与以 往的pH控制相比有了较大的改善，其既减少了超调量，又提高了稳态控制精度。该控制系 统对整个化学反应过程中的pH值控制具有普遍的适用性，可解决目前pH中和过程中普遍 存在的控制难点，达到对pH值进行准确、稳定控制的目的，具有可靠性和实用性。
图1是本实用新型pH值自动检测与控制装置的结构框图， 图2是本实用新型pH值自动检测与控制装置的电路原理图， 图3是本实用新型pH值设定与显示电路部分的电路原理图， 其中l-单片机，2-模拟量输入通道，3-数字量输出通道，4-pH测量变送模块， 5_执行器模块，6-pH值设定模块，7-pH值显示模块，8-通信模块，9-液槽，10-扩展模块， 11-缓冲器，12-反相驱动器，13-光电耦合器1， 15-驱动电路1， 17-酸控制执行器，14-光 电耦合器2， 16-驱动电路2， 18-碱控制执行器，Rl、 R2-电阻，Cl、 C2、 C3-电容，XI-晶振， Ll-发光二极管，Ul、 U2-或非门，U3-非门。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步的说明。 如图1所示，作为本实用新型pH值自动检测与控制装置的一种典型实施方式，pH 值自动检测与控制装置包括单片机l，单片机1具体为89S51芯片，模拟量输入通道2采用 ADC0809芯片，数字量输出通道3， pH测量变送模块4，执行器模块5， pH值设定模块6，扩展 模块IO，模拟量输入通道2与单片机1相连，pH值设定模块6通过扩展模块10连接单片机 1 ， PH值设定模块6用于设定pH值参数，液槽9中的酸碱度信息通过pH测量变送模块4输 入至模拟量输入通道2，由模拟量输入通道2经过A/D转换传送给单片机1，单片机1根据 设定PH值参数经过计算处理，将控制信号通过扩展模块10传输至数字量输出通道3，从而 控制执行器模块5进行酸碱度控制。扩展模块10采用8155芯片进行RAM和I/O的扩展。 自动检测与控制装置可以进一步包括pH值显示模块7， pH值显示模块7通过扩展 模块10连接单片机l，用于显示液槽9中的pH值。如图3所示，pH值显示模块7为一 4位 LED显示器，控制精度可达±0. OlpH。 pH值设定模块6为一 4位X 5位的键盘矩阵，pH值 设定模块6与扩展模块10并行连接。缓冲器11采用8路三态同相缓冲器74HC244芯片，反 相驱动器12采用ULN2803反相驱动芯片。图3中pH值设定模块与pH值显示模块做在一 起，采用的是并行扩展的键盘、显示电路，8155芯片的PA。 PA7八个输出口 ，通过8路三态 同相缓冲器74HC244驱动pH值显示模块LED ;8155的PC。 PC3四个输出口 ，通过ULN2803 反相驱动芯片来作为LED的位选控制信号。8155的PB。 PB4五个输出口为键盘设定控制 信号。[0021] 自动检测与控制装置还可以进一步包括通信模块8，通信模块8可以为串行通信 模块，通信模块8与单片机1的TXD和RXD端口相连，通信模块8通过串行通信接口将单片 机1的数据信息传送给上位机。如图2所示，pH值显示模块7分别通过缓冲器11和反相 驱动器12连接扩展模块IO，再与单片机1相连，缓冲器11和反相驱动器12用于驱动放大 数据信号。PH值设定模块6连接扩展模块10的PB。 PB4端口从而与单片机1相连，同时 通过反相驱动器12连接扩展模块10的PC。 PC3端口从而与单片机1相连。数字量输出 通道3包括光电耦合器1 ，驱动电路1 ，光电耦合器2 ，驱动电路2 ，执行器模块5包括酸控制 执行器17和碱控制执行器18，酸控制执行器17通过驱动电路1连接光电耦合器1从而与 模拟量输入通道2相连，碱控制执行器18通过驱动电路2连接光电耦合器2从而与模拟量 输入通道2相连。酸控制执行器17和碱控制执行器18分别为酸、碱电磁阀，驱动电路采用 5G1413芯片，去分别控制酸、碱电磁阀。由于这些器件在电平、速度等方面完全兼容，所以微 机系统硬件简单、调试方便。 自动检测与控制装置还包括单片机1的复位和时钟电路，分别由Rl和Cl组成复 位电路，C2、C3和XI组成系统时钟电路。系统还设置有指示电路，指示电路由R2和红灯Ll 组成。模拟量输入通道ADC0809芯片通过数字逻辑芯片U1、U2和U3与单片机89S51连接。 本实用新型不但可实现pH的测量，还可对pH进行设定，并根据设定值，来实现中 和液(酸或碱)加入量的自动控制。本实用新型具有对溶液PH值的检测与显示功能，能够 根据控制要求设定pH值并根据设定值控制中和剂(酸和碱)的加入量，从而实现pH的自 动控制功能，同时具有串口通讯功能，适合冶金、化工、污水处理、制药等控制过程的酸碱度 监控。 在本实用新型的技术方案并不局限于具体实施方式
中所列举的各种芯片型号，任 何可实现相同或相似功能的芯片替换都在本实用新型保护范围之内。 虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域的普通技术人员可以在 所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。
权利要求一种pH值自动检测与控制装置，其特征在于，包括单片机(1)，模拟量输入通道(2)，数字量输出通道(3)，pH测量变送模块(4)，执行器模块(5)，pH值设定模块(6)，扩展模块(10)，模拟量输入通道(2)与单片机(1)相连，pH值设定模块(6)通过扩展模块(10)连接单片机(1)，pH值设定模块(6)用于设定pH值参数，液槽(9)中的酸碱度信息通过pH测量变送模块(4)输入至模拟量输入通道(2)，由模拟量输入通道(2)经过A/D转换传送给单片机(1)，单片机(1)根据设定pH值参数经过计算处理，将控制信号通过扩展模块(10)传输至数字量输出通道(3)，从而控制执行器模块(5)进行酸碱度控制。
2. 根据权利要求1所述的一种pH值自动检测与控制装置，其特征在于，所述自动检测 与控制装置包括pH值显示模块(7) ，pH值显示模块(7)通过扩展模块(10)连接单片机(1)， 用于显示液槽(9)中的pH值。
3. 根据权利要求2所述的一种pH值自动检测与控制装置，其特征在于，所述自动检测 与控制装置包括通信模块(8)，通信模块(8)与单片机(1)相连，通信模块(8)将单片机(1) 的数据信息传送给上位机。
4. 根据权利要求3所述的一种pH值自动检测与控制装置，其特征在于，所述pH值显示 模块(7)分别通过缓冲器(11)和反相驱动器(12)连接扩展模块(IO)，再与单片机(1)相 连。
5. 根据权利要求4所述的一种pH值自动检测与控制装置，其特征在于，所述pH值设定 模块(6)连接扩展模块(10)的端口从而与单片机(1)相连，同时通过反相驱动器(12)连 接扩展模块(10)的端口从而与单片机(1)相连。
6. 根据权利要求5所述的一种pH值自动检测与控制装置，其特征在于，所述数字量输 出通道(3)包括光电耦合器1 (13)，驱动电路1 (15)，光电耦合器2 (14)，驱动电路2 (16)，执 行器模块(5)包括酸控制执行器(17)和碱控制执行器(18)，酸控制执行器(17)通过驱动 电路1(15)连接光电耦合器1(13)从而与模拟量输入通道(2)相连，碱控制执行器(18)通 过驱动电路2(16)连接光电耦合器2(14)从而与模拟量输入通道(2)相连。
7. 根据权利要求6所述的一种pH值自动检测与控制装置，其特征在于，所述pH值显示 模块(7)为一4位LED显示器。
8. 根据权利要求7所述的一种pH值自动检测与控制装置，其特征在于，所述pH值设定 模块(6)为一4位X5位的键盘矩阵，pH值设定模块(6)与扩展模块(10)并行连接。
专利摘要一种自动检测与控制装置，应用于如水处理、冶金等工业领域的pH值自动检测与控制。包括单片机，模拟量输入通道，数字量输出通道，pH测量变送模块，执行器模块，pH值设定模块，扩展模块；模拟量输入通道与单片机相连，pH值设定模块通过扩展模块连接单片机，液槽中的酸碱度信息通过pH测量变送模块输入至模拟量输入通道，再经过A/D转换传送给单片机，单片机经过计算处理，将控制信号通过扩展模块传输至数字量输出通道，从而控制执行器模块进行酸碱度控制。通过实施本实用新型所述的pH值自动检测与控制装置，使系统的控制性能与以往的pH控制相比有了较大的改善，既减少了超调量，又提高了稳态控制精度，具有普遍的适用性。
文档编号G05B19/042GK201464930SQ20092006502
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者何献忠 申请人:何献忠