冷光源三元素分析仪制造技术

本实用新型专利技术涉及的是一种金属元素分析仪，特别是用冷光源作分析仪器光源的金属元素分析仪。冷光源三元素分析仪包括发光二极管、比色箱、硅光电池，特定波长的发光二极管作冷光源，光电转换部分采用硅光电池，经三路信号放大转换后接ＣＰＵ电路，ＣＰＵ电路还接收键盘的信号，经过处理后输出接显示电路、接打印机、并和储存电路交换数据；本实用新型专利技术冷光源三元素分析仪具有结构简单、操作方便，采用有固定波长的光源，光路稳定、波长准确、分析精度高。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

所属领域本技术涉及的是一种金属元素分析仪，特别是用冷光源作分析仪器光源的金属元素分析仪，属于光电及分析仪器领域。
技术介绍
随着科学技术的进步，各行各业对产品质量要求普遍提高，各大、小钢铁和铸造企业，对钢铁等金属材料中的各种元素的含量要求越来越精确。为了能测试钢铁里的主要元素如锰、磷、硅的含量，各分析仪器厂生产了一种利用光电比色原理设计的三元素分析仪。大家知道，光电比色仪的基本构造是包括光发生装置、盛装被测溶液的比色杯、光电转换器，光发生装置产生的光透过比色杯及其中的被测溶液，照射到光敏元件上时，光电接收器将光信号变成电信号输出，根据输出值的大小计算出被测溶液的浓度。多年来，各企业生产的三元素分析仪都有一个致命的弱点，即用普通灯泡的光源作分析仪器的光源，这种光源既不稳定，又容易老化，而且电流大，温度高；光电管也容易老化和破损。长时间使用后，灯泡亮度变暗，仪器的满度达不到，此时，必须更换灯泡，而换灯泡后还需要作相应调试，用户感觉非常麻烦，每年用户用于更换灯泡和光电管的费用也很可观。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服目前金属三元素分析仪存在光源不稳定，灯泡长时间使用亮度变暗的问题，提供一种采用冷光源发光，硅光电池作光敏元件的光源稳定、使用寿命长，温度低及能耗小的冷光源三元素分析仪。要解决灯泡和光电管老化的上述问题，开始时，我们想用高亮度发光二极管直接代替灯泡，但高亮度发光二极管发出的波长较窄，亮度也比灯泡差，经过滤光片和比色杯后，光电管接收的光很弱，无法进行测试。后来我们对销售发光二极管的市场调查，我们购来多种发光二极管，对此进行波长测试，选择需要波长的发光二极管进行试验，并去掉滤色片，用硅电池取代了光电管，经过多次的试验和调整获得了成功。冷光源三元素分析仪，它包括单色光发生装置、比色箱、光电转换器及其它辅助线路，其特征是单色光发生装置采用特定波长的发光二极管，光电转换器采用硅光电池，硅光电池发出的电信号送到前置放大电路、放大调整电路、AD电路后接CPU电路，CPU电路还接收键盘的信号，处理后输出接显示电路、接打印机、并和储存电路交换数据。本技术分析仪有三个光通道，每一个元素的光电转换器由硅光电池E1与电阻R3并联后再与R2串联构成；前置放大电路由运算放大器IC1、IC2、电阻、电容构成；放大调整电路由多路开关电路和放大器IC3构成，三路信号经多路开关、放大器后输出接AD电路，AD电路将信号转换成数字信号，再送到CPU电路，CPU同时接收键盘的输入信号经分析处理输出给打印电路和显示电路。本技术冷光源三元素分析仪具有结构简单、操作方便，采用固定波长的光源，光路稳定，波长准确，分析精度高，每台可降低300多元的材料费，真正做到了提高质量，降低成本。附图及图面说明附图说明图1是本技术冷光源三元素分析仪电路原理方框图。图2是本技术冷光源发射、接收及前置放大电路、放大调整电路连接图。图3是本技术AD电路、CPU电路、打印电路、储存电路连接图。图4是本技术键盘电路、显示电路、整流稳压电路连接图。1、整流稳压电路；2、发光二极管；3、比色箱；4、硅光电池；5、前置放大电路；6、放大调整电路；7、AD电路；8、CPU电路；9、显示电路；10、打印电路；11、储存电路；12、键盘电路。具体实施方式冷光源三元素分析仪的整机电原理方框图，参见图1。本分析仪的三个测试通道均是由每个通道的发光二极管发出特定波长的光，透过比色箱里面比色箱中的溶液，再由硅光电池接收，光电转换后的电信号接每个通道的前置放大电路，三个通道的电信号经过放大调整电路接多路开关电路，再送到A/D转换成数字信号，再送CPU电路进行处理，CPU电路的输出接显示电路，接打印机，并和储存电路交换数据。本仪器主要适用于对金属材料中的硅、锰、磷、铬、钼、铜等元素的比色定量分析，是最新一代比色分析仪器的理想换代产品。IC1选取7650、IC2选取TL062、IC3选取UA741作放大器件，选择开关SW1采用芯片4052；CPU即IC4采用单片机89C55，AD电路IC5采用芯片7109，缓冲器IC6采用芯片74HC573，储存器IC8、IC9分别采用芯片6116、28C17，选通线路IC7采用芯片74LS138；键盘和数字显示处理电路IC12采用芯片8279，数位码选择电路IC13、IC14、IC15分别采用芯片74LS138、74LS154、74LS244，J2连接薄膜开关，J1、J3、J4是交流电源输入插座，D2～D4是桥堆，C11～C24是滤波电容，IC16～IC20都是三端集成稳压块。冷光源三元素分析仪的冷光源发射、接收及前置放大电路、放大调整电路连接图参见图2，其中D1选用特定波长发光二极管，R2为限流电阻，根据不同发光二极管作调整；E1为硅光电池；R4为输入电阻；R3为负载电阻；具体连接R4接IC1的输入端5脚；IC1的3、6脚都接地；IC1的4脚接R5、R7，R5的另一端接地，R7的另一端接电位器W1，W1的另一端接IC1的输出端10脚；IC1的7脚接R6、C4，R6的另一端接负电源，C4的另一端接地；IC1的11脚接R1、C1，R1的另一端接正电源，C1的另一端接地；IC1的1脚接C2的一端，IC1的8脚接C2的另一端、同时接C3；IC1的2脚接C3的另一端。IC1的10脚通过R9接IC2 TL062的6脚，经反相放大后由TL062的7脚输出接4052的12脚。三个通道的前置放大电路信号分别接4052的12、14、15脚，4052的10、9脚接IC4的1、2脚，由单片机IC4控制三路通道的切换，4052的13脚输出接IC3的2脚，IC3的输出6脚接AD转换IC5。AD电路、CPU电路、打印电路、储存电路连接图如图3，IC5的35脚接IC3的6脚，A/D转换器IC5的3～16数据脚接单片机IC4的数据脚32～39；IC4的数据脚32～39作为低位地址信号接IC6的2～9脚，锁存低位地址信号，IC6输出的12～19脚接IC8的1～8脚、IC9的3～10脚，单片机的高位地址脚21～24接IC8的19、22、23脚，再接IC9的21、23～25脚，单片机的数据脚32～39与存贮器IC8、IC9的数据脚直接相连，单片机的15脚读信号与IC8的20脚、IC9的22脚直接相连，存贮器IC8、IC9和A/D转换器、打印机的有效选择靠单片机的高位地址26～28脚送到三选八电路IC774LS138的1～3脚，经过解码后决定哪个器件有效。键盘电路、显示电路、整流稳压电路连接图如图4。薄膜开关J2的13～9脚连接IC13的15～11脚，J2的8、7脚连接IC12的38、39脚，J2的6～1脚连接IC12的1、2、5～8脚，IC12的32～35脚接IC15的20～23并接IC13的1～3脚，IC12的31～28接IC14的2、4、6、8脚，IC12的27～24脚接IC14的11、13、15、17脚，IC12的数据脚12～19接到单片机的数据脚32～39，IC1574LS154是4选16译码器，将8279送来的SL0～SL3信号译成15个控制信号接到各个数码管的公共阴极，IC1474LS244是数据缓冲器，将8279过来的A0～A本文档来自技高网...

【技术保护点】
冷光源三元素分析仪，它包括单色光发生装置、比色箱、光电转换器及其辅助电路，其特征是：单色光发生装置采用特定波长的发光二极管，光电转换器采用硅光电池，硅光电池产生的电信号接前置放大电路、放大调整电路、ＡＤ电路之后接ＣＰＵ电路，ＣＰＵ电路还接收键盘的信号，经过处理后接显示电路、接打印机、并和储存电路交换数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴松涛，
申请(专利权)人：吴松涛，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]