一种复合离子电极电动势的采集电路系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种复合离子电极电动势的采集电路系统，包括：高输入阻抗放大电路，第一基准电压电路，第二基准电压电路，USB转串口接口电路，处理器工作电路，电源供给模块电路和接口电路；高输入阻抗放大电路的输入端分别与复合电极的正负端连接，输出端与处理器工作电路连接；第一基准电压电路与高输入阻抗放大电路连接；第二基准电压电路与处理器工作电路连接；USB转串口接口电路与处理器工作电路的输出端连接，还与接口电路连接；电源供给模块分别与高输入阻抗放大电路、第一基准电压电路、第二基准电压电路和处理器工作电路连接。本实用新型专利技术设计采用高输入阻抗放大电路，以实现多通道复合离子电极电动势的稳定采集。

【技术实现步骤摘要】
一种复合离子电极电动势的采集电路系统
本技术涉及物质表面性质多参数联合检测
，特别是涉及一种复合离子电极电动势的采集电路系统。
技术介绍
土壤中绝大多数的微观过程与宏观现象都与土壤颗粒的表面电荷有密切的关系，因此，微粒(1-1000nm)的表面电位、表面电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量五个参数极大地影响着微粒的物理，化学以及生物学性质，从而对这些物质的表面性质的测定和分析有重要意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种复合离子电极电动势的采集电路系统，用于解决待测液体中复合离子的电极电动势的采集，以实现待测液体中微粒(1-1000nm)的表面电位、表面电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量五个参数的联合分析。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种复合离子电极电动势的采集电路系统，包括：高输入阻抗放大电路，第一基准电压电路，第二基准电压电路，USB转串口接口电路，处理器工作电路，电源供给模块电路和接口电路；所述高输入阻抗放大电路的两个输入端分别与复合电极的正端和负端连接，信号输出端与所述处理器工作电路的模数转换接口连接；所述第一基准电压电路与所述高输入阻抗放大电路连接；所述第二基准电压电路与所述处理器工作电路连接；所述USB转串口接口电路与所述处理器工作电路的串行通讯引脚连接，还与所述接口电路连接；所述电源供给模块分别与所述高输入阻抗放大电路、所述第一基准电压电路、所述第二基准电压电路和所述处理器工作电路连接。本技术的有益效果是：高输入阻抗放大电路能有效的将复合离子电极电动势信号进行稳定转换，并通过模数转换为数字信号，在加上偏置电压后，也能对负电动势信号进行模数转换，在其它电路的配合下能有效的采集多通道复合离子电极的电动势信号，并经过标定实验验证，线性度极高，以便用于物质表面性质多参数联合分析。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述高输入阻抗放大电路包括至少两个高输入阻抗放大电路，其中，每个高输入阻抗放大电路均包括：第一高输入阻抗集成运算放大器，第二高输入阻抗集成运算放大器和第三高输入阻抗集成运算放大器；所述第一高输入阻抗集成运算放大器的输入端和所述第二高输入阻抗集成运算放大器的输入端分别与复合电极的正端和负端连接；所述第一高输入阻抗集成运算放大器的输出端和所述第二高输入阻抗集成运算放大器的输出端分别与所述第三高输入阻抗集成运算放大器的输入端连接；所述第三高输入阻抗集成运算放大器的输出端与所述处理器工作电路的模数转换接口连接。本技术进一步的有益效果是：该复合离子电极电动势的采集电路系统可以含有多个高输入阻抗放大电路，实现多通道的复合离子电极电动势的采集，从而可以对待测液体中微粒(1-1000nm)表面的多组复合离子的电极电动势进行同时采集，进而，可以实现待测液体中微粒(1-1000nm)的表面电位、表面电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量五个参数的联合分析。其中，高输入阻抗放大电路中，第一高输入阻抗集成运算放大器和第二高输入阻抗集成运算放大器均用作电压跟随器，以提高输入阻抗；第三高输入阻抗集成运算放大器用作差分放大器，以抑制共模干扰。进一步，所述第一基准电压电路包括第一基准电压芯片、第一电压跟随器和第一电位器，第二基准电压电路包括：第二基准电压芯片、第二电压跟随器和第二电位器；所述第一基准电压芯片与所述第一电位器连接，所述第二基准电压芯片与所述所述第二电位器连接；所述第一电位器的一端与所述第一电压跟随器的输入端连接，所述第一电位器的另一端与所述第一基准电压芯片连接并接地，所述第二电位器的一端与所述第二电压跟随器的输入端连接，所述第二电位器的另一端与所述第二基准电压芯片连接并接地；所述第一电压跟随器的输出端与所述第二高输入阻抗集成运算放大器的输出端连接；所述第二电压跟随器的输出端与所述处理器工作电路连接。本技术进一步的有益效果是；第一基准电压电路和第二基准电压电路分别为高输入阻抗放大电路提供偏置电压和为处理器工作电路提供参考电压，使得复合离子电极电动势的采集和数据处理顺利进行。另外，电位器的使用可以实现基准电压电路根据实际需要提供可调的偏置电压和参考电压，同时，电压跟随器的使用，保障了输入高输入阻抗放大电路的偏置电压和输入处理器工作电路的参考电压是稳定的。进一步，所述USB转串口接口电路包括：采集芯片和时钟外围电路，其中，所述时钟外围电路包括：晶体振荡器Y1，第一电容C14和第二电容C15；Y1的第一端与C14的第一端分别与所述采集芯片连接；Y1的第二端与C15的第一端分别与所述采集芯片连接；C14的第二端与C15的第二端接地。进一步，所述处理器工作电路包括集成芯片、工作指示灯电路、键盘电路、电源指示灯电路、第一去耦电容、第二去耦电容、第一工作电源接口、第二工作电源接口和温度传感器数据端，且所述工作指示灯电路、所述键盘电路、所述电源指示灯电路、所述第一去耦电容、所述第二去耦电容和温度传感器数据端分别与所述集成芯片连接；所述工作指示灯电路，包括：第一限流电阻R23，第二限流电阻R24，第三限流电阻R25，第四限流电阻R26和第五限流电阻R27，以及第一发光二极管DS2，第二发光二极管DS3，第三发光二极管DS4，第四发光二极管DS5和第五发光二极管DS6，其中，DS2、DS3、DS4、DS5以及DS6的正极分别与所述集成芯片511连接，DS2的负极与R27的一端连接，DS3的负极与R23的一端连接，DS4的负极与R24的一端连接，DS5的负极与R25的一端连接，DS6的负极与R26的一端连接；R23的另一端、R24的另一端、R25的另一端、R26的另一端和R27的另一端分别接地；所述键盘电路，包括：第一上拉电阻R28，第二上拉电阻R29和第三上拉电阻R30，以及第一按键S1，第二按键S2和第三按键S3，其中，S1的一端与R28的一端连接且分别与所述集成芯片连接；S2的一端与R29的一端连接且分别与所述集成芯片连接；S3的一端与R30的一端连接且分别与所述集成芯片连接；S1的另一端、S2的另一端和S3的另一端分别接地；R28的另一端、R29的另一端和R30的另一端分别与所述第一工作电源接口连接；所述电源指示灯电路，包括：第六发光二极管DS7和第六限流电阻R31，其中，DS7的负极与R31的一端连接；DS7的正极与所述第一工作电源接口连接；R31的另一端接地；所述第二工作电源接口与所述第一去耦电容和所述第二去耦电容连接，且所述第一去耦电容和所述第二去耦电容并联；所述温度传感器数据端与第四上拉电阻R32的一端连接，还与温度传感器连接，R32的另一端与所述第一工作电源接口连接。本技术进一步的有益效果是：处理器工作电路对高输入阻抗放大电路输入的电极电动势进行模数转换，该处理器工作电路还与温度传感器连接，实现对待测液体的温度的实时监测，以便用于物质表面性质多参数联合分析。其中，处理器工作电路设有用于程序调试用的键盘电路、工作指示灯电路、电源指示灯和用于增强工作电源的稳定性的第一去耦电容和第二去耦电容，便于控制处理器工作电路的工作，以便电极电动势数据的处理和上传。进一步，所述电源供给模块电路，包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合离子电极电动势的采集电路系统，其特征在于，包括：高输入阻抗放大电路(110)，第一基准电压电路(210)，第二基准电压电路(310)，USB转串口接口电路(410)，处理器工作电路(510)，电源供给模块电路(610)和接口电路(710)；所述高输入阻抗放大电路(110)的两个输入端分别与复合电极的正端和负端连接，信号输出端与所述处理器工作电路(510)的模数转换接口连接；所述第一基准电压电路(210)与所述高输入阻抗放大电路(110)连接；所述第二基准电压电路(310)与所述处理器工作电路(510)连接；所述USB转串口接口电路(410)与所述处理器工作电路(510)的串行通讯引脚连接，还与所述接口电路(710)连接；所述电源供给模块电路(610)分别与所述高输入阻抗放大电路(110)、所述第一基准电压电路(210)、所述第二基准电压电路(310)和所述处理器工作电路(510)连接。

【技术特征摘要】
1.一种复合离子电极电动势的采集电路系统，其特征在于，包括：高输入阻抗放大电路(110)，第一基准电压电路(210)，第二基准电压电路(310)，USB转串口接口电路(410)，处理器工作电路(510)，电源供给模块电路(610)和接口电路(710)；所述高输入阻抗放大电路(110)的两个输入端分别与复合电极的正端和负端连接，信号输出端与所述处理器工作电路(510)的模数转换接口连接；所述第一基准电压电路(210)与所述高输入阻抗放大电路(110)连接；所述第二基准电压电路(310)与所述处理器工作电路(510)连接；所述USB转串口接口电路(410)与所述处理器工作电路(510)的串行通讯引脚连接，还与所述接口电路(710)连接；所述电源供给模块电路(610)分别与所述高输入阻抗放大电路(110)、所述第一基准电压电路(210)、所述第二基准电压电路(310)和所述处理器工作电路(510)连接。2.根据权利要求1所述的一种复合离子电极电动势的采集电路系统，其特征在于，所述高输入阻抗放大电路(110)包括至少两个高输入阻抗放大电路，其中，每个高输入阻抗放大电路均包括：第一高输入阻抗集成运算放大器(111)，第二高输入阻抗集成运算放大器(112)和第三高输入阻抗集成运算放大器(113)；所述第一高输入阻抗集成运算放大器(111)的输入端和所述第二高输入阻抗集成运算放大器(112)的输入端分别与复合电极的正端和负端连接；所述第一高输入阻抗集成运算放大器(111)的输出端和所述第二高输入阻抗集成运算放大器(112)的输出端分别与所述第三高输入阻抗集成运算放大器(113)的输入端连接；所述第三高输入阻抗集成运算放大器(113)的输出端与所述处理器工作电路(510)的模数转换接口连接。3.根据权利要求2所述的一种复合离子电极电动势的采集电路系统，其特征在于，所述第一基准电压电路(210)包括第一基准电压芯片(211)、第一电压跟随器(212)和第一电位器(213)，所述第二基准电压电路(310)包括：第二基准电压芯片(311)、第二电压跟随器(312)和第二电位器(313)；所述第一基准电压芯片(211)与所述第一电位器(213)连接，所述第二基准电压芯片(311)与所述所述第二电位器(313)连接；所述第一电位器(213)的一端与所述第一电压跟随器(212)的输入端连接，所述第一电位器(213)的另一端与所述第一基准电压芯片(211)连接并接地，所述第二电位器(313)的一端与所述第二电压跟随器(312)的输入端连接，所述第二电位器(313)的另一端与所述第二基准电压芯片(311)连接并接地；所述第一电压跟随器(212)的输出端与所述第二高输入阻抗集成运算放大器(112)的输出端连接；所述第二电压跟随器(312)的输出端与所述处理器工作电路(510)连接。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种复合离子电极电动势的采集电路系统，其特征在于，所述USB转串口接口电路(410)包括：采集芯片(411)和时钟外围电路(412)，其中，所述时钟外围电路(412)包括：晶体振荡器Y1，第一电容C14和第二电容C15；Y1的第一端与C14的第一端分别与所述采集芯片(411)连接；Y1的第二端与C15的第一端分别与所述采集芯片(411)连接；C14的第二端与C15的第二端接地。5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种复合离子电极电动势的采集电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永烽，刘新敏，李航，李晓东，李光林，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：新型
国别省市：重庆,50