采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀制造技術

采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀由激勵信號模塊電路，量程切換與放大模塊電路和放大與濾波電路、串口通信模塊電路組成。采用MSP430的P?H值與電導率一體化測量儀采用MSP430F149微控制器，利用其內部集成的A/D模塊中的兩路進行A/D轉換，完成了同時對P?H值、電導率兩參數的測量、顯示和數據通信的功能。該儀器具有測量精度高、穩定性好、體積小、功耗低和便于攜帶等優點。

An integrated measuring instrument of pH value and electrical conductivity using MSP430

The integrated measuring instrument of pH and conductivity based on MSP430 is composed of excitation signal module circuit, range switch and amplification module circuit, amplification and filter circuit, and serial communication module circuit. Using MSP430 P H MSP430F149 microcontroller with integrated conductivity measuring instrument using, using the two A/D module integrated in A/D conversion, and completed the P H value and conductivity of two parameter measurement, display and data communication function. The instrument has the advantages of high measurement precision, good stability, small volume, low power consumption and easy to carry.

【技術實現步驟摘要】
采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀所屬
本專利技術涉及采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀。
技術介紹
在生物分離中，使用電導儀和PH計來識別已分離的生物成品是一個必不可少的環節。當前，國內生物分離檢測產品已開始量產，雖然價格便宜，但是大多數只具有單一檢測功能，與國外產品將PH計和電導儀的功能集于一體且具有小型化、功能強和功耗低等優點相比有一定的差距。然而，國外產品價格昂貴。因此，研發一種精度高、體積小、功耗低和價格便宜且同時測量電導率與PH值的檢測儀器具有現實意義。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術設計了智能動態無功功率補償器。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀由激勵信號模塊電路，量程切換與放大模塊電路和放大與濾波電路、串口通信模塊電路組成。所述激勵信號模塊電路，用MCUMSP430F149定時器A中斷使端口P1．0產生頻率為2kHz的方波控制信號，該控制信號加到芯片CD4051的控制端A，芯片CD4051形成的方波激勵信號從輸出端X加到電導率電極的一端。所述量程切換與放大模塊電路，采用一片雙四選一的多路模擬電子開關CD4052芯片實現量程切換，為了減少模擬電子開關接通電阻的影響。所述放大與濾波電路，采用輸入阻抗為的精密儀器時用放大器INA116可以減小測量誤差，濾波電路由220μF的電容構成。測量pH電極的電壓信號是經過放大濾波處理之后，經過TL084中的一個運放組成的跟隨器后的信號，跟隨器前級電路和后級電路具有很好的隔離作用。所述串口通信模塊電路，采用RS232接口實現單片機與上位機的串行通信功能，利用MCUMSP430F149的端口P3.4和端口P3.5的串行通信接口UART0，采用線路空閑多機模式進行異步串行通信，信號經過MAX3232芯片實現電平轉換，數據傳送的波特率為9600b/s，數據格式由1位起始、8位數據位、無奇偶校驗位和1位停止位構成。本專利技術的有益效果是，采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀采用MSP430F149微控制器，利用其內部集成的A/D模塊中的兩路進行A/D轉換，完成了同時對PH值、電導率兩參數的測量、顯示和數據通信的功能。進一步的實驗數據表明，儀器具有測量精度高、穩定性好的特點。同時，由于采用MSP430F149低，功耗主控芯片，使儀器具有體積小、功耗低和便于攜帶等優點，具有很好的戶外應用前景。附圖說明下面結合附圖對本專利技術進一步說明。圖1是儀器硬件總體組成框圖。圖2是激勵信號產生電路圖。圖3是量程切換與放大電路圖。圖4是PH值放大濾波電路圖。圖5是串口通信電路圖。具體實施方式在圖1中，選用羅素科技公司的E-201-C-9型和DJS-10E型電極分別作為測量PH值的傳感器(簡稱PH電極)和測量電導率的傳感器(簡稱電導率電極)。PH電極的電壓信號經高輸入阻抗的儀用放大器放大并濾波后，送入MSP430F149單片機內置的第一路A/D轉換器，轉換后的數據經過數字濾波處理和運算得到PH值；電導率測量中采用占空比為50%的正負對稱方波激勵電導率電極，電導率電極的輸出電壓信號經帶量程切換電路的放大電路處理，送入MSP430F149單片機中的第二路A/D轉換器進行轉換，轉換后的數據經過適當的運算即可得到電導率數值。同時，溫度傳感器用于測量試劑溫度，可實現對電導率測量的溫度補償。此外，串行口可將測得的PH值和電導率數據傳送至上位機中進行再分析處理。在圖2中，為了減少極化效應對電導率電極的影響，本檢測儀器采用頻率為2kHz、幅值為±2V的對稱方波作為激勵源。而±2V的激勵源由高準確度、低溫漂的帶隙基準源MC1403產生的1.0V基準電壓，經通用高速、高阻運放TL084組成的電壓跟隨器緩沖隔離，進而將1.0V基準電壓經OP07運放進行同相和反相放大，分別得到±2.0V精密恒定的電壓。利用MCUMSP430F149定時器A中斷使端口P1.0產生頻率為2kHz的方波控制信號，該控制信號加到芯片CD4051的控制端A，芯片CD4051形成的方波激勵信號從輸出端X加到電導率電極的一端。在圖3中，采用一片雙四選一的多路模擬電子開關CD4052芯片實現量程切換，為了減少模擬電子開關接通電阻的影響，將通道X0與通道Y0、通道X1與通道Y1、通道X2與通道Y2、通道X3與通道Y3對應相連之后，并聯形成電阻更小的通道，同時將輸出端X和輸出端Y并聯輸出。MCU通過MSP430F149單片機的端口P1.3、端口P1.4，對CD4052芯片的通道進行選擇控制，從而實現量程自動切換。將該電路作為放大器TL084的反饋通路進行放大倍數調整，經過TL084其中的一個運放組成的電壓跟隨器后，使電路起到隔離緩沖作用，從而使進入MSP430F149中的信號更合理。在圖4中，采用輸入阻抗為的精密儀器時用放大器INA116可以減小測量誤差，濾波電路由220μF的電容構成。測量pH電極的電壓信號是經過放大濾波處理之后，經過TL084中的一個運放組成的跟隨器后的信號，跟隨器前級電路和后級電路具有很好的隔離作用。在圖5中，為了實現測量數據的上傳和再處理，該儀器采用RS232接口實現單片機與上位機的串行通信功能，利用MCUMSP430F149的端口P3.4和端口P3.5的串行通信接口UART0，采用線路空閑多機模式進行異步串行通信，信號經過MAX3232芯片實現電平轉換，數據傳送的波特率為9600b/s，數據格式由1位起始、8位數據位、無奇偶校驗位和1位停止位構成。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
采用?MSP430的PH值與電導率一體化測量儀由激勵信號模塊電路，量程切換與放大模塊電路和放大與濾波電路、串口通信模塊電路組成。

【技術特征摘要】
1.采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀由激勵信號模塊電路，量程切換與放大模塊電路和放大與濾波電路、串口通信模塊電路組成。2.根據權利要求1所述的采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀，其特征是所述所述激勵信號模塊電路，用MCUMSP430F149定時器A中斷使端口P1．0產生頻率為2kHz的方波控制信號，該控制信號加到芯片CD4051的控制端A，芯片CD4051形成的方波激勵信號從輸出端X加到電導率電極的一端。3.根據權利要求1所述的采用MSP430的PH值與電導率一體化測量儀，其特征是所述量程切換與放大模塊電路，采用一片雙四選一的多路模擬電子開關CD4052芯片實現量程切換，為了減少模擬電子開關接通電阻的影響。4.根據權利要求1所述的采用MSP430的PH值與電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭洪，
申請(專利權)人：郭洪，
類型：發明
國別省市：遼寧,21