采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪制造技术

采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪由激励信号模块电路，量程切换与放大模块电路和放大与滤波电路、串口通信模块电路组成。采用MSP430的P H值与电导率一体化测量仪采用MSP430F149微控制器，利用其内部集成的A/D模块中的两路进行A/D转换，完成了同时对P H值、电导率两参数的测量、显示和数据通信的功能。该仪器具有测量精度高、稳定性好、体积小、功耗低和便于携带等优点。

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.

【技术实现步骤摘要】
采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪所属
本专利技术涉及采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪。
技术介绍
在生物分离中，使用电导仪和PH计来识别已分离的生物成品是一个必不可少的环节。当前，国内生物分离检测产品已开始量产，虽然价格便宜，但是大多数只具有单一检测功能，与国外产品将PH计和电导仪的功能集于一体且具有小型化、功能强和功耗低等优点相比有一定的差距。然而，国外产品价格昂贵。因此，研发一种精度高、体积小、功耗低和价格便宜且同时测量电导率与PH值的检测仪器具有现实意义。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术设计了智能动态无功功率补偿器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪由激励信号模块电路，量程切换与放大模块电路和放大与滤波电路、串口通信模块电路组成。所述激励信号模块电路，用MCUMSP430F149定时器A中断使端口P1．0产生频率为2kHz的方波控制信号，该控制信号加到芯片CD4051的控制端A，芯片CD4051形成的方波激励信号从输出端X加到电导率电极的一端。所述量程切换与放大模块电路，采用一片双四选一的多路模拟电子开关CD4052芯片实现量程切换，为了减少模拟电子开关接通电阻的影响。所述放大与滤波电路，采用输入阻抗为的精密仪器时用放大器INA116可以减小测量误差，滤波电路由220μF的电容构成。测量pH电极的电压信号是经过放大滤波处理之后，经过TL084中的一个运放组成的跟随器后的信号，跟随器前级电路和后级电路具有很好的隔离作用。所述串口通信模块电路，采用RS232接口实现单片机与上位机的串行通信功能，利用MCUMSP430F149的端口P3.4和端口P3.5的串行通信接口UART0，采用线路空闲多机模式进行异步串行通信，信号经过MAX3232芯片实现电平转换，数据传送的波特率为9600b/s，数据格式由1位起始、8位数据位、无奇偶校验位和1位停止位构成。本专利技术的有益效果是，采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪采用MSP430F149微控制器，利用其内部集成的A/D模块中的两路进行A/D转换，完成了同时对PH值、电导率两参数的测量、显示和数据通信的功能。进一步的实验数据表明，仪器具有测量精度高、稳定性好的特点。同时，由于采用MSP430F149低，功耗主控芯片，使仪器具有体积小、功耗低和便于携带等优点，具有很好的户外应用前景。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是仪器硬件总体组成框图。图2是激励信号产生电路图。图3是量程切换与放大电路图。图4是PH值放大滤波电路图。图5是串口通信电路图。具体实施方式在图1中，选用罗素科技公司的E-201-C-9型和DJS-10E型电极分别作为测量PH值的传感器(简称PH电极)和测量电导率的传感器(简称电导率电极)。PH电极的电压信号经高输入阻抗的仪用放大器放大并滤波后，送入MSP430F149单片机内置的第一路A/D转换器，转换后的数据经过数字滤波处理和运算得到PH值；电导率测量中采用占空比为50%的正负对称方波激励电导率电极，电导率电极的输出电压信号经带量程切换电路的放大电路处理，送入MSP430F149单片机中的第二路A/D转换器进行转换，转换后的数据经过适当的运算即可得到电导率数值。同时，温度传感器用于测量试剂温度，可实现对电导率测量的温度补偿。此外，串行口可将测得的PH值和电导率数据传送至上位机中进行再分析处理。在图2中，为了减少极化效应对电导率电极的影响，本检测仪器采用频率为2kHz、幅值为±2V的对称方波作为激励源。而±2V的激励源由高准确度、低温漂的带隙基准源MC1403产生的1.0V基准电压，经通用高速、高阻运放TL084组成的电压跟随器缓冲隔离，进而将1.0V基准电压经OP07运放进行同相和反相放大，分别得到±2.0V精密恒定的电压。利用MCUMSP430F149定时器A中断使端口P1.0产生频率为2kHz的方波控制信号，该控制信号加到芯片CD4051的控制端A，芯片CD4051形成的方波激励信号从输出端X加到电导率电极的一端。在图3中，采用一片双四选一的多路模拟电子开关CD4052芯片实现量程切换，为了减少模拟电子开关接通电阻的影响，将通道X0与通道Y0、通道X1与通道Y1、通道X2与通道Y2、通道X3与通道Y3对应相连之后，并联形成电阻更小的通道，同时将输出端X和输出端Y并联输出。MCU通过MSP430F149单片机的端口P1.3、端口P1.4，对CD4052芯片的通道进行选择控制，从而实现量程自动切换。将该电路作为放大器TL084的反馈通路进行放大倍数调整，经过TL084其中的一个运放组成的电压跟随器后，使电路起到隔离缓冲作用，从而使进入MSP430F149中的信号更合理。在图4中，采用输入阻抗为的精密仪器时用放大器INA116可以减小测量误差，滤波电路由220μF的电容构成。测量pH电极的电压信号是经过放大滤波处理之后，经过TL084中的一个运放组成的跟随器后的信号，跟随器前级电路和后级电路具有很好的隔离作用。在图5中，为了实现测量数据的上传和再处理，该仪器采用RS232接口实现单片机与上位机的串行通信功能，利用MCUMSP430F149的端口P3.4和端口P3.5的串行通信接口UART0，采用线路空闲多机模式进行异步串行通信，信号经过MAX3232芯片实现电平转换，数据传送的波特率为9600b/s，数据格式由1位起始、8位数据位、无奇偶校验位和1位停止位构成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用 MSP430的PH值与电导率一体化测量仪由激励信号模块电路，量程切换与放大模块电路和放大与滤波电路、串口通信模块电路组成。

【技术特征摘要】
1.采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪由激励信号模块电路，量程切换与放大模块电路和放大与滤波电路、串口通信模块电路组成。2.根据权利要求1所述的采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪，其特征是所述所述激励信号模块电路，用MCUMSP430F149定时器A中断使端口P1．0产生频率为2kHz的方波控制信号，该控制信号加到芯片CD4051的控制端A，芯片CD4051形成的方波激励信号从输出端X加到电导率电极的一端。3.根据权利要求1所述的采用MSP430的PH值与电导率一体化测量仪，其特征是所述量程切换与放大模块电路，采用一片双四选一的多路模拟电子开关CD4052芯片实现量程切换，为了减少模拟电子开关接通电阻的影响。4.根据权利要求1所述的采用MSP430的PH值与电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭洪，
申请(专利权)人：郭洪，
类型：发明
国别省市：辽宁,21