一种氧化还原电位的测量电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种氧化还原电位的测量电路，包括：Orp传感单元，所述Orp传感器包括第一输出端子和第二输出端子；电压跟随器，所述电压跟随器第一端通过电容C1与所述第一输出端子相连，所述电压跟随器第一端通过电阻R1与所述第二输出端子相连；差分放大器，所述差分放大器第一端与所述电压跟随器第二端相连，所述差分放大器第二端与所述第一输出端子相连，给Orp传感单元提供反相的浮动偏置；电源,所述电源的电压为2V‑3.6V,所述电源Vcc给所述电压跟随器、所述差分放大器供电。本实用新型专利技术一种氧化还原电位的测量电路具有微功耗、低成本、电路简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化还原电位的测量电路
本技术涉及测量电路的
，特别是涉及一种氧化还原电位的测量电路。
技术介绍
氧化还原电位是用来反应水溶液中所有物质表现出的宏观氧化还原性，用En表示，单位为mv。氧化还原电位越高，氧化性越高，氧化还原电位越低，还原性越强。氧化还原电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出一定的还原性。氧化还原电位虽然不能作为某种氧化物与还原物浓度的指标，但有助于了解水体的电化学特征，分析水体的性质，是一项综合性指标。氧化还原电位(ORP)是水质检测中的一个重要的检测项目，通常可采用一种叫做ORP传感器的电化学传感器进行测量。ORP传感器内置工作电极和参比电极。测量溶液的氧化还原电位时，参比电极和工作电极共同插入被测溶液中，与被测溶液一起组成一个高内阻的化学原电池。目前传统的ORP传感器中一般采用单片机对电极采集到的模拟信号进行模数转换或正负电源供电外置模数转器的结构。但传统的ORP传感器中氧化还原电位的测量范围超出单片机进行模数转换的输入范围，导致ORP传感器测量范围和测量精度下降的问题，而正负电源供电外置模数转器的结构电路较复杂、能耗较高。
技术实现思路
本技术为了克服现有技术中的不足，提出一种氧化还原电位的测量电路，解决现有技术中氧化还原电位的测量范围超出单片机进行模数转换的输入范围，导致ORP传感器测量范围和测量精度下降，正负电源供电外置模数转器导致的电路较复杂、能耗较高等问题。能够在不压缩动态范围和降低测量精度的基础上，使送入单片机模数采样端的采样电压始终在输入的允许范围之内，在一个电源供电环境下，实现微功耗、低成本、电路简单的氧化还原电位测量电路。为实现上述目的，本技术提出了一种氧化还原电位的测量电路，包括：Orp传感单元，所述Orp传感单元包括第一输出端子和第二输出端子，所述第一输出端子与Orp传感单元内部的参比电极Ref相连、所述第二输出端子与Orp传感单元内部的测量电极Pt相连，所述第一输出端子位于Orp传感单元第一端，所述第二输出端子位于Orp传感单元第二端；电压跟随器A，所述电压跟随器A第一端通过电容C1与所述第一输出端子相连，所述电压跟随器A第一端通过电阻R1与所述第二输出端子相连；差分放大器B，所述差分放大器B第一端与所述电压跟随器A第二端相连，所述差分放大器B第二端与所述第一输出端子相连，给Orp传感单元提供反相的浮动偏置；电源Vcc,所述电源Vcc的电压为2V-3.6V,所述电源Vcc与所述电压跟随器A、所述差分放大器B相连，所述电源Vcc给所述电压跟随器A、所述差分放大器B供电。进一步地，所述电压跟随器A中，低压CMOS运算放大器U1A反相输入端与其输出端相连，所述低压CMOS运算放大器U1A正相输入端通过所述电容C1与所述第一输出端子相连，所述低压CMOS运算放大器U1A正相输入端通过所述电阻R1与所述第二输出端子相连，所述低压CMOS运算放大器U1A的正电源输入端与所述电源Vcc相连，所述低压CMOS运算放大器U1A的负电源输出端接地。进一步地，所述差分放大器B中，低压CMOS运算放大器U1B的反相输入端通过电阻R2与所述电压跟随器A第二端相连，电压跟随器A第二端为所述电压跟随器A的输出端，低压CMOS运算放大器U1B的正相输入端通过电阻R4与所述电源Vcc相连，电阻R5和电容C2并联后一端接在低压CMOS运算放大器U1B的正相输入端，电阻R5和电容C2另一端接地，其中所述电阻R4、所述电阻R5、所述电容C2组成的电路给U1B的正向输入端提供适当的偏置参考电压，所述偏置参考电压为所述电源Vcc电压的1/2；所述低压CMOS运算放大器U1B的输出端与所述第一输出端子连接，U1B将输出信号反馈至所述第一输出端子，给Orp传感单元提供反相的浮动偏置，所述低压CMOS运算放大器U1B的输出端通过电阻R3与所述低压CMOS运算放大器U1B的反相输入端相连，所述低压CMOS运算放大器U1B的正电源输入端与所述电源Vcc相连，所述低压CMOS运算放大器U1B的负电源输出端接地，电容C3一端与所述电源Vcc相连，另一端接地。进一步地，还包括：测量单元，所述测量单元为单片机，所述测量单元设于氧化还原电位测量电路内，所述测量单元与所述电压跟随器A第二端相连用来检测所述电压跟随器A的输出信号，所述测量单元与所述差分放大器B第二端相连用来检测所述差分放大器B的输出信号，所述测量单元和所述电源Vcc相连，所述电源Vcc给所述测量单元供电。有益效果：通过本技术提供的一种氧化还原电位的测量电路，解决了现有技术中氧化还原电位的测量范围超出单片机进行模数转换的输入范围，导致ORP传感器测量范围和测量精度下降的问题，提供了一种电路更简洁，能耗更低、精度更高、成本更低的氧化还原电位的测量电路。本技术对传感单元施加浮动偏置电压，在不压缩动态范围的基础上，可用低至2V的供电电压下，实现满量程(±2V)的测量。且可采用在一个电源供电环境下同时给运算放大器和进行模数转换的单片机同时供电，简化测量电路。本技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。【附图说明】图1是本技术实施例提供的电路结构示意图；图2是本技术实施例提供的电路原理图；图3是本技术实施例提供的带单片机测量单元的电路结构示意图。【具体实施方式】本技术实施例通过提供一种氧化还原电位的测量电路。如图1所示，在本实施例中，一种氧化还原电位的测量电路包括：Orp传感单元、电压跟随器A、差分放大器B、电源Vcc。所述Orp传感单元包括第一输出端子和第二输出端子，所述第一输出端子与Orp传感单元内部的参比电极Ref相连、所述第二输出端子与Orp传感单元内部的测量电极Pt相连。所述第一输出端子位于Orp传感单元外部第一端，所述第二输出端子位于Orp传感单元外部第二端。在测量被测溶液的氧化还原电位时，Orp传感单元内部的参比电极Ref和测量电极Pt，与被测溶液一起组成一个高内阻的化学原电池，而第一输出端子和第二输出端子之间的电压，就体现了被测液体的氧化还原性质和强弱，由于Orp传感单元是一个高阻信号源，对测量电路要求输入阻抗达到109Ω以上，所以不能用一般的测量仪表进行直接测量，在本申请中采用CMOS运放进行阻抗变换。在本实施例中，电压跟随器A第一端通过电容C1与所述第一输出端子相连，所述电压跟随器A第一端通过电阻R1与所述第二输出端子相连。经过第二输出端子输出的测量电极Pt的信号经过R1、C1组成的低通滤波电路，滤除高频杂波干扰后送入电压跟随器A，由于输入信号直接连接到电压跟随器A的同相输入端，因此电压跟随器A的输出信号不反相，导致电压跟随器的输出电压等于输入电压Vout＝Vin。然后，由于其隔离特性，电压跟随器A成为理想的单位增益缓冲器电路。电压跟随器A的优点是，它可以很好的保持信号电压。电压跟随器的输入阻抗非常高，通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化还原电位的测量电路，其特征在于，包括：/nOrp传感单元，所述Orp传感单元包括第一输出端子和第二输出端子，所述第一输出端子与Orp传感单元内部的参比电极Ref相连、所述第二输出端子与Orp传感单元内部的测量电极Pt相连，所述第一输出端子位于Orp传感单元第一端，所述第二输出端子位于Orp传感单元第二端；/n电压跟随器A，所述电压跟随器A第一端通过电容C1与所述第一输出端子相连，所述电压跟随器A第一端通过电阻R1与所述第二输出端子相连；/n差分放大器B，所述差分放大器B第一端与所述电压跟随器A第二端相连，所述差分放大器B第二端与所述第一输出端子相连，给Orp传感单元提供反相的浮动偏置电压；/n电源Vcc,所述电源Vcc的电压为2V-3.6V,所述电源Vcc与所述电压跟随器A、所述差分放大器B相连，所述电源Vcc给所述电压跟随器A、所述差分放大器B供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化还原电位的测量电路，其特征在于，包括：
Orp传感单元，所述Orp传感单元包括第一输出端子和第二输出端子，所述第一输出端子与Orp传感单元内部的参比电极Ref相连、所述第二输出端子与Orp传感单元内部的测量电极Pt相连，所述第一输出端子位于Orp传感单元第一端，所述第二输出端子位于Orp传感单元第二端；
电压跟随器A，所述电压跟随器A第一端通过电容C1与所述第一输出端子相连，所述电压跟随器A第一端通过电阻R1与所述第二输出端子相连；
差分放大器B，所述差分放大器B第一端与所述电压跟随器A第二端相连，所述差分放大器B第二端与所述第一输出端子相连，给Orp传感单元提供反相的浮动偏置电压；
电源Vcc,所述电源Vcc的电压为2V-3.6V,所述电源Vcc与所述电压跟随器A、所述差分放大器B相连，所述电源Vcc给所述电压跟随器A、所述差分放大器B供电。


2.如权利要求1所述的一种氧化还原电位的测量电路，其特征在于，所述电压跟随器A中，低压CMOS运算放大器U1A反相输入端与其输出端相连，所述低压CMOS运算放大器U1A正相输入端通过所述电容C1与所述第一输出端子相连，所述低压CMOS运算放大器U1A正相输入端通过所述电阻R1与所述第二输出端子相连，所述低压CMOS运算放大器U1A的正电源输入端与所述电源Vcc相连，所述低压CMOS运算放大器U1A的负电源输出端接地。


3.如权利要求1所述的一种氧化还原电位...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐翔，吴遵义，
申请(专利权)人：杭州遥测物联网技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33