一种用于水质检测的芯片制造技术

一种用于水质检测的芯片，包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、光谱检测部、时钟电路和电源，主控制器部通过控制逻辑电路接收数据以及发送指令信号。本实用新型专利技术可以实现一块芯片完成驱动检测设备和处理检测数据的工作，采集待检测液对紫外线/红外线的吸收量/吸散射量,用于完成有机碳TOC和浊度NTU的检测。本实用新型专利技术数据传输准确，能够满足水质检测设备小型化、智能化、低能耗的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水质检测的芯片
本技术属于电子电路
，涉及水质检测，具体为一种用于水质检测的芯片。
技术介绍
随着经济的发展，人口的增加，城市饮用水水源污染严重，居民生活饮用水安全受到威胁，人们越来越重视饮用水质。目前的净水设备多为通过更换滤芯的方式来保持净水效果，而什么时候更换滤芯，或当前滤水质量如何并没有对应的专门装置。光谱水质检测分析是近年来越来越多使用的一种检测方式，随着光谱分析检测手段使用到相应的水质检测工作中，水质检测对相应的检测设备所具有的性能提出了愈来愈多的要求，无论是微型化还是智能化的需要变得尤为迫切。
技术实现思路
本技术针对现有对水质监测设备的需求，提供一种用于水质检测的芯片，可有效用于光谱分析检测水质。本技术的技术方案为：一种用于水质检测的芯片，包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、光谱检测部、时钟电路和电源，所述数据采集接口连接信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号，光谱检测部为一个由DAC控制的受控源电路，包括复用DAC电路和LED驱动器电路，控制逻辑电路连接复用DAC电路，LED驱动器电路用于驱动红外和/或紫外二极管，主控制器部通过控制逻辑电路接收数据以及发送指令信号。进一步的，所述数据采集接口包括总有机碳TOC数据接口和浊度NTU数据接口，每一路接口的输出设有跟随器电路，多路接口经对应数目的多路选择器连接至信号处理及采样电路。进一步的，光谱检测部还包括余氯电极驱动器电路，数据采集接口对应包括余氯数据接口。作为优选方式，信号处理及采样电路包括依次连接的工频基波陷波器、第一跟随器、工频一次谐波陷波器、第二跟随器、程控增益放大器、低通滤波器和ADC采样电路，经ADC采样电路的输出送入控制逻辑电路，程控增益放大器用于将ADC采样电路的输入调整为ADC采样电路的基准电压，低通滤波器作为抗混叠滤波器。作为优选方式，所述控制逻辑电路与主控制器部之间通过SPI接口或8080并口连接。作为优选方式，所述主控制器部为一个32位MCU及其周边电路，所述周边电路包括时钟电路、复位电路、存储电路、第一外设总线、第二外设总线和电源，其中第一外设总线用于MCU连接芯片外设，包括GPIO、SPI、UART、TIM、看门狗、DMA和ADC，第二外设总线用于与模拟前端部的控制逻辑电路连接。进一步的，还为第一外设总线上的ADC开通独立的片上温度传感器检测通道，用于实时检测芯片温度，保证芯片的正常工作。作为优选方式，所述芯片采用LQFP封装结构。本技术提供了一种用于水质检测的芯片，设计的光谱检测部电路配合数据采集接口可以实现一块芯片完成驱动检测设备和处理检测数据的工作，本技术在使用时，只需配设紫外/红外LED和光敏二极管，主控制器部通过控制逻辑电路驱动LED驱动器电路，激发外部配设的红外和/或紫外LED工作，数据采集接口对应连接光敏二极管，即可采集待检测液对紫外线/红外线的吸收量/吸散射量,用于完成有机碳TOC和浊度NTU的检测。本技术芯片电路的设计考虑了数据在传输过程的中准确性；芯片封装结构在电路设计上实现了小尺寸和低功耗，能够满足水质检测设备小型化、智能化、低能耗的需求。附图说明图1为本技术的芯片结构示意图。图2为本技术芯片的光模拟前端部的电路示意图。图3为本技术芯片的主控制器部的电路示意图。具体实施方式本技术提出一种用于水质检测的芯片，实现一种专用芯片，对本技术的实施具体说明如下。如图1所示，本技术芯片，包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、光谱检测部、时钟电路和电源，所述数据采集接口连接信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号，光谱检测部为一个由DAC控制的受控源电路，包括复用DAC电路和LED驱动器电路，控制逻辑电路连接复用DAC电路，LED驱动器电路用于驱动红外和/或紫外二极管，主控制器部通过控制逻辑电路接收数据以及发送指令信号。如图2所示，所述数据采集接口包括总有机碳TOC数据接口和浊度NTU数据接口，每一路接口的输出设有跟随器电路，多路接口经对应数目的多路选择器连接至信号处理及采样电路。进一步的，光谱检测部还包括余氯电极驱动器电路，数据采集接口对应包括余氯数据接口。余氯检测作为光谱水质检测的补充，可以提高水质检测的精确性。信号处理及采样电路包括依次连接的工频基波陷波器、第一跟随器、工频一次谐波陷波器、第二跟随器、程控增益放大器、低通滤波器和ADC采样电路，经ADC采样电路的输出送入控制逻辑电路，程控增益放大器用于将ADC采样电路的输入调整为ADC采样电路的基准电压，低通滤波器作为抗混叠滤波器。工频基波陷波器的作用是抑制信号中的工频基波干扰。工频一次谐波陷波器则用来抑制工频一次谐波，以进一步提高信号质量；同样基于隔离前后级的目的，在电路中插入了电压跟随器，即第一和第二跟随器，跟随器本质上是一个放大倍数为一倍的同相放大器，具有很高的输入电阻以及较低的输出电阻，以增加驱动能力。为了最大限度的利用ADC的字数，要求ADC的输入值尽量接近ADC的满刻度电压，一般为ADC的基准电压，为了实现这一点，本技术加入了一个程控增益放大器，当信号过低时，适当增加放大倍数，以提高输入电压，可变增益放大器的加入不仅增加了ADC的精度，也提高了本芯片可以适用的检测量程。本技术在ADC采样电路之前为了进一步提高信号质量加入了一个低通滤波器LPF作为抗混叠滤波器，同时也能进一步降低工频干扰，该滤波器采用有源滤波技术，能较好的满足要求。控制逻辑电路用于在使用芯片时实现参数配置，包括数据采集接口的采集通道配置，信号处理及采样电路中的陷波频率配置、增益配置等，以及采集数据的传输，由控制逻辑实现，控制逻辑电路实现了一个SPI接口以及一个8080并口，用于传输模拟前端命令以及数据到主控制器部。本技术的芯片中，主控制器部用于提供与模拟前端部通讯的控制逻辑，从而实现对模拟前端部的控制与数据传输。如图3所示，所述主控制器部为一个32位MCU及其周边电路，所述周边电路包括时钟电路、复位电路、存储电路、第一外设总线、第二外设总线和电源，其中第一外设总线用于MCU连接芯片外设，包括GPIO、SPI、UART、TIM、看门狗、DMA和ADC，第二外设总线用于与模拟前端部的控制逻辑电路连接。进一步的，还为第一外设总线上的ADC开通独立的片上温度传感器检测通道，用于实时检测芯片温度，保证芯片的正常工作。本技术的芯片电路可根据使用场合采用不同的封装类型，如采用LQFP封装。以上所述仅是本技术的优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水质检测的芯片，其特征是包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、光谱检测部、时钟电路和电源，所述数据采集接口连接信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号，光谱检测部为一个由DAC控制的受控源电路，包括复用DAC电路和LED驱动器电路，控制逻辑电路连接复用DAC电路，LED驱动器电路用于驱动红外和/或紫外二极管，主控制器部通过控制逻辑电路接收数据以及发送指令信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于水质检测的芯片，其特征是包括模拟前端部和主控制器部，所述模拟前端部包括数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、光谱检测部、时钟电路和电源，所述数据采集接口连接信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号，光谱检测部为一个由DAC控制的受控源电路，包括复用DAC电路和LED驱动器电路，控制逻辑电路连接复用DAC电路，LED驱动器电路用于驱动红外和/或紫外二极管，主控制器部通过控制逻辑电路接收数据以及发送指令信号。


2.根据权利要求1所述的一种用于水质检测的芯片，其特征是所述数据采集接口包括总有机碳TOC数据接口和浊度NTU数据接口，每一路接口的输出设有跟随器电路，多路接口经对应数目的多路选择器连接至信号处理及采样电路。


3.根据权利要求2所述的一种用于水质检测的芯片，其特征是光谱检测部还包括余氯电极驱动器电路，数据采集接口对应包括余氯数据接口。


4.根据权利要求1所述的一种用于水质检测的芯片，其特征是信号处理及采样电路包括依次连接的工频基波...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智强，
申请(专利权)人：深圳一目科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44