自清洁的数字式余氯传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自清洁的数字式余氯传感器，通过端帽的网状的外壳与挡板配合，形成容置球珠的腔体，再通过微型马达驱动搅拌轴带动阴极转动，并在转动过程中与装在端帽内的球珠相互摩擦，实现了金电极自清洁的功能。微型马达在多功能线路板的控制下，可根据水质情况不同进行定时定速运转，从而解决不同水质的水流流速不稳定，或有间断，存在测值不稳定，不准确的问题。多功能线路板作为余氯传感器的控制器与阴极和阳极电性连接，一方面能够控制马达运转，另一方面可以测量被测液中与余氯成正比的电流信号，并处理转换为数字信号向外输出，实现了余氯传感器数字式输出的功能，保证数据传输的稳定性。

Self cleaning digital residual chlorine sensor

【技术实现步骤摘要】
自清洁的数字式余氯传感器
本技术涉及一种余氯传感器，特别的涉及一种自清洁的数字式余氯传感器。
技术介绍
余氯传感器又叫余氯电极或余氯探头，用于对余氯进行连续监测。主要适用于制水行业、灌装行业的余氯、二氧化氯或溶解臭氧的测量，也适用于饮用水、工业过程水消毒杀菌工艺的余氯浓度在线监测，并可用于游泳池等需要测量余氯浓度的场所。余氯传感器按照测量原理不同，可分为隔膜式极谱(clark)型传感器和恒电压型传感器，隔膜式极谱(clark)型传感器是外被薄膜的有两个电极的电流计式传感器，隔膜式极谱(clark)型传感器主要由阴极(比如金电极)、阳极(氯化银电极)、电解液及阴极上覆盖的一层气透性薄膜构成。金电极是工作电极，氯化银电极作为对应的阳极与控制器进行连接。被测液中余氯通过隔膜扩散至阴极上，阴极与阳极间适当的极化电压可在阴极上将余氯还原，这些化学反应产生与所测量溶液中余氯成正比的电流，该电流经控制器的电子电路转换成标准的输出信号，并通过检测装置或控制器来显示。目前，现有的余氯传感器的金电极清洁使用水流带动球珠打磨实现，因不同水质的水流流速不稳定，或有间断，存在测值不稳定，不准确的问题。此外，现有的余氯传感器都是以原始信号输出(或者为电压值输出或者电流值输出，)需要通过其他设备、仪器换算才能获得测值。输出信号因距离原因、信号干扰等因素，存在信号传输不稳定、不精确的问题，且无数据存储、更换时必须要做校正。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提出了一种内置马达旋转实现自清洁、数字化输出、数据传输稳定的余氯传感器。本技术的技术方案是这样实现的：一种自清洁的数字式余氯传感器，包括管体、安装座、马达、搅拌轴、端帽、阴极、阳极和多功能线路板，所述管体的顶端封闭且底端开口，所述端帽的顶端开口且底端封闭，所述端帽中部安装有挡板，所述挡板将端帽内部空间分成上空间和下空间，对应所述下空间的端帽的外壳呈网状，所述下空间内装有多个尺寸大于所述端帽的外壳上的网孔的球珠；所述安装座包括座台、形成于所述座台底端中部的延伸凸柱和形成于所述座台顶端上的多个安装柱；所述多功能线路板安装于所述管体的顶端位置，所述座台插置于所述管体的底端开口内，所述座台周侧与所述管体之间密封固定连接，所述端帽可拆卸连接于所述管体的底端，所述延伸凸柱伸入到所述端帽的上空间内；所述马达位于所述多功能线路板和所述安装座之间，且所述马达安装于多个所述安装柱上，所述搅拌轴的顶端与所述马达的转动轴固定连接，所述搅拌轴的底端依次穿过所述座台、所述延伸凸柱、所述上空间并经所述挡板上的避让孔后伸入到所述下空间内，所述搅拌轴与所述延伸凸柱或所述座台之间密封转动连接，所述搅拌轴轴向中空且所述搅拌轴底端形成有球头，所述球头设置于所述下空间内的避让孔处，用于阻挡所述下空间内的球珠经所述避让孔进入所述上空间，仅使所述下空间内的被测液能够经所述球头与所述避让孔之间的空隙进入所述上空间；所述阴极设于所述下空间内的球头上，所述阴极的电性通过引线引出至所述多功能线路板上；所述阳极设于所述上空间内的所述延伸凸柱上，所述阳极的电性通过引线引出至所述多功能线路上；所述多功能线路板控制所述马达运转，且所述多功能线路板通过所述阳极、所述阴极测量被测液中与余氯成正比的电流信号，并处理转换为数字信号向外输出。进一步的，所述多功能线路板包括MCU程序单元和均电连接至所述MCU程序单元的数字通讯单元、信号测量单元、隔离电源单元、数据存储单元和马达驱动单元，所述马达驱动单元用于控制所述马达的运转，所述隔离电源单元提供与外部供电系统隔离的信号用基准电源，用于向所述阳极和所述阴极提供偏置电压；所述信号测量单元用于测量电流原始信号并进行处理转换，形成数字原始信号；所述MCU程序单元用于对数字原始信号进行处理，通过预建的测量曲线及算法将数字原始信号转化为被测液的余氯值，所述数据存储单元用于存储设定信息、校正曲线及算法关键参数以及历史数据，所述数字通讯单元用于输出被测液的余氯值以及数据交互。进一步的，所述信号测量单元测量的电流原始信号为nA级微弱电流信号，通过精密设计的运算放大电路转换为mV级的电压信号，通过信号处理电路将电压信号转换为MCU程序单元可处理的数字原始信号。进一步的，所述座台周侧与所述管体之间密封固定连接的结构是：所述座台的周侧的所述管体之间安装有若干密封圈。进一步的，所述搅拌轴与所述延伸凸柱或所述座台之间密封转动连接的结构是：所述搅拌轴通过陶瓷轴承转动安装于所述延伸凸柱或所述座台内轴向设置的通孔内，并通过骨架油封进行密封。进一步的，所述阴极的电性通过引线引出至所述多功能线路上的结构是：所述搅拌轴由金属芯和包塑在所述金属芯外的塑封外壳组成，所述塑封外壳与所述安装柱相对的位置处形成有裸露出所述金属芯的环槽，所述金属芯与所述阴极电连接，所述安装柱上安装有弹簧片，所述弹簧片与所述环槽内的金属芯弹性接触，所述弹簧片通过导线接到所述多功能线路板上。进一步的，所述阳极的电性通过引线引出至所述多功能线路上的结构是：所述安装柱上形成有阳极接口，所述阳极的电性通过导线引出至所述阳极接口，所述阳极接口通过导线接到所述多功能线路板上。进一步的，所述端帽通过螺纹可拆卸连接于所述管体的底端。进一步的，所述管体的顶端具有电源接口和数字信号接口。本技术的有益效果是：本技术提出一种自清洁的数字式余氯传感器，通过端帽的网状的外壳与挡板配合，形成容置球珠的腔体，再通过微型马达驱动搅拌轴带动固定在搅拌轴底端的阴极(金电极)转动，并在转动过程中与装在端帽内的球珠相互摩擦，实现了金电极自清洁的功能。阴阳电极在无水的时候为断开状态，信号归零，配合电导率测量原理的算法可以得到水质情况，有无水以及水质的大概电导率值；微型马达在多功能线路板的控制下，配合壳体设计，配合算出的水质状况，在无水的时候避免干转磨损电极球珠，在有水的情况下针对不同水质进行变级定速运转，不受流速影响，从而解决不同水质、水流流速不稳定、或有间断而存在测值不稳定、不准确的问题。多功能线路板安装在靠近管体顶端的位置，微型马达安装在安装座和多功能线路板之间，起到了防水的功能，多功能线路板作为余氯传感器的控制器与阴极和阳极电性连接，一方面能够控制马达运转，另一方面可以测量被测液中与余氯成正比的电流信号，并处理转换为数字信号向外输出，实现了余氯传感器数字式输出的功能，保证数据传输的稳定性，以达到长距离输出的目的。本技术采用极化法测量水中的余氯，选用金作为工作(阴)电极、氯化银作为对应(阳)电极，通过精密设计阴阳电极面积比与距离，施加合适的偏置电压，得到稳定可靠的极化电流；通过受程序驱动控制的马达带动电极在水中匀速转动避免水流变化的影响；通过精密设计的运算放大电路将微弱的nA级极化电流放大转换为mV级电压信号，通过信号处理电路(A/D电路)转换成数字信号，通过大量实验确认的测量曲线以及pH、温度补偿算法算出测量水体中余氯值；通过MCU程序单元(MCU模块)实现传感器的控制、测量、运算等功能；通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自清洁的数字式余氯传感器，其特征在于：包括管体(1)、安装座(2)、马达(3)、搅拌轴(4)、端帽(5)、阴极(110)、阳极(120)和多功能线路板(6)，所述管体的顶端封闭且底端开口，所述端帽的顶端开口且底端封闭，所述端帽中部安装有挡板(7)，所述挡板将端帽内部空间分成上空间(51)和下空间(52)，对应所述下空间的端帽的外壳呈网状，所述下空间内装有多个尺寸大于所述端帽的外壳上的网孔的球珠(8)；所述安装座包括座台(21)、形成于所述座台底端中部的延伸凸柱(22)和形成于所述座台顶端上的多个安装柱(23)；所述多功能线路板安装于所述管体的顶端位置，所述座台插置于所述管体的底端开口内，所述座台周侧与所述管体之间密封固定连接，所述端帽可拆卸连接于所述管体的底端，所述延伸凸柱伸入到所述端帽的上空间内；所述马达位于所述多功能线路板和所述安装座之间，且所述马达安装于多个所述安装柱上，所述搅拌轴的顶端与所述马达的转动轴固定连接，所述搅拌轴的底端依次穿过所述座台、所述延伸凸柱、所述上空间并经所述挡板上的避让孔(71)后伸入到所述下空间内，所述搅拌轴与所述延伸凸柱或所述座台之间密封转动连接，所述搅拌轴轴向中空且所述搅拌轴底端形成有球头(41)，所述球头设置于所述下空间内的避让孔处，用于阻挡所述下空间内的球珠经所述避让孔进入所述上空间，仅使所述下空间内的被测液能够经所述球头与所述避让孔之间的空隙进入所述上空间；所述阴极设于所述下空间内的球头上，所述阴极的电性通过引线引出至所述多功能线路板上；所述阳极设于所述上空间内的所述延伸凸柱上，所述阳极的电性通过引线引出至所述多功能线路上；所述多功能线路板控制所述马达运转，且所述多功能线路板通过所述阳极、所述阴极测量被测液中与余氯成正比的电流信号，并处理转换为数字信号向外输出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自清洁的数字式余氯传感器，其特征在于：包括管体(1)、安装座(2)、马达(3)、搅拌轴(4)、端帽(5)、阴极(110)、阳极(120)和多功能线路板(6)，所述管体的顶端封闭且底端开口，所述端帽的顶端开口且底端封闭，所述端帽中部安装有挡板(7)，所述挡板将端帽内部空间分成上空间(51)和下空间(52)，对应所述下空间的端帽的外壳呈网状，所述下空间内装有多个尺寸大于所述端帽的外壳上的网孔的球珠(8)；所述安装座包括座台(21)、形成于所述座台底端中部的延伸凸柱(22)和形成于所述座台顶端上的多个安装柱(23)；所述多功能线路板安装于所述管体的顶端位置，所述座台插置于所述管体的底端开口内，所述座台周侧与所述管体之间密封固定连接，所述端帽可拆卸连接于所述管体的底端，所述延伸凸柱伸入到所述端帽的上空间内；所述马达位于所述多功能线路板和所述安装座之间，且所述马达安装于多个所述安装柱上，所述搅拌轴的顶端与所述马达的转动轴固定连接，所述搅拌轴的底端依次穿过所述座台、所述延伸凸柱、所述上空间并经所述挡板上的避让孔(71)后伸入到所述下空间内，所述搅拌轴与所述延伸凸柱或所述座台之间密封转动连接，所述搅拌轴轴向中空且所述搅拌轴底端形成有球头(41)，所述球头设置于所述下空间内的避让孔处，用于阻挡所述下空间内的球珠经所述避让孔进入所述上空间，仅使所述下空间内的被测液能够经所述球头与所述避让孔之间的空隙进入所述上空间；所述阴极设于所述下空间内的球头上，所述阴极的电性通过引线引出至所述多功能线路板上；所述阳极设于所述上空间内的所述延伸凸柱上，所述阳极的电性通过引线引出至所述多功能线路上；所述多功能线路板控制所述马达运转，且所述多功能线路板通过所述阳极、所述阴极测量被测液中与余氯成正比的电流信号，并处理转换为数字信号向外输出。


2.根据权利要求1所述的自清洁的数字式余氯传感器，其特征在于：所述多功能线路板包括MCU程序单元(61)和均电连接至所述MCU程序单元的数字通讯单元(62)、信号测量单元(63)、隔离电源单元(64)、数据存储单元(65)和马达驱动单元(66)，所述马达驱动单元用于控制所述马达的运转，所述隔离电源单元提供与外部供电系统隔离的信号用基准电源，用于向所述阳极和所述阴极提供偏置电压；所述信...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建祥，陈尔瑞，
申请(专利权)人：国弘环保仪器昆山有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32