[發明專利]一種電導率/頻率轉換電路

有效

• 申請號: 201310518787.6
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103728498A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 高玉琴
• 申請（專利權）人: 高玉琴
• 主分類號: G01R27/22
• 分類號: G01R27/22;G01R23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電導率/頻率轉換電路，用于檢測溶液的電導率。

背景技術

?現有的溶液電導率的測量方法是，將一電導電極插入溶液中構成一電導池，溶液的導電性能可用電導電極間的溶液電阻R_X的倒數電導1/R_X表示，將溶液電阻R_X與一基準電阻R串聯后，在該串聯電路的兩端施加一交流電壓U（交流電壓不會使電極與溶液接觸的界面上發生極化，保證測量的準確性），然后測量溶液電阻上的電壓U_X，根據歐姆定律U_X=U×R_X/(R_X+R)可知，電壓U_X與溶液電阻R_X成一對應關系。然而這種測量方法所使使用的測量裝置的結構較為復雜：1、需要設置一振蕩器器來產生交流電壓U，還要設置一放大電路來對所測到的信號電壓U_X進行放大，對放大后的信號電壓U_X還需要進行整流檢波將其轉換成直流信號電壓；2、對振蕩器有較高的要求即振蕩器的輸出信號電壓的幅值必須保證穩定。再者在許多場合需要對溶液的電導率進行自動控制，這需要將電導率的直流模似信號轉換成數字信號，供計算機控制系統進行處理，將直流模似信號轉換成數字信號還需要一A/D轉換裝置。

另外在測量高濃度溶液電導率時，由于電導電極上的電流密度較大，會在電極表面形成雙電層產生化學極化，或使電極附近溶液的濃度發生變化產生濃差極化，使測量的電導率低于標準值；而在測量低電導率溶液如純水時由于電導電極存在一等效并聯電容，使測量的電導率高于標準值；為降低極化誤差和并聯電容效應誤差，在測量時要采用不同的交流電壓的頻率，使得交流電壓源的設計更為復雜。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種電導率/頻率轉換電路，將溶液的電導率轉換頻率信號輸出，該轉換電路結構簡單，并能自動補償電導池的極化誤差和并聯電容效應誤差。

本發明的技術方案是其新的電路結構，它包括比較器A1、模擬開關IC、電阻R1-R3、電容C，其特征是，電阻R1、R2、R3的一端與比較器A1的同相輸入端相連接，電阻R1的另一端接電源VDD，電阻R2的另一端接比較器的輸出端，電阻R3的另一端接地，比較器的反相輸入端通過電容C接地，在比較器的反相輸入端與模擬開關IC的公共端5腳之間接有電導電極DDJ，模擬開關IC的常閉端6腳接電源VDD，模擬開關IC的常開端4腳接地，反相器的輸出端輸出一方波信號其頻率與電導電極中溶液電阻成一比例關系。

所述的電阻R1、R2、R3的阻值為10K歐姆，所述的電容C的容量為0.1微法，所述的電導電極的電極常數為1.0。

本發明的有益效果是：1、采用簡單的電路結構，將電導電極間溶液的電阻率轉換成對應的頻率信號；2、該電路能隨溶液電阻率的大小自動變換流過溶液電阻的電流頻率，自動補償電導池的并聯電容效應誤差和極化誤差。

附圖說明

圖1為本發明的電路原理圖。

圖2為圖1的工作波形圖。

具體實施方式

現對照附圖說明本發明的具體實施方式。

本發明的電路結構見圖1，它包括比較器A1、模擬開關IC、電阻R1-R3、電容C、電導電極DDJ，其相互連接關系是，電阻R1、R2、R3的一端與比較器A1的同相輸入端相連接，電阻R1的另一端接電源VDD，電阻R2的另一端接比較器的輸出端，電阻R3的另一端接地，比較器的反相輸入端通過電容C接地，在比較器的反相輸入端與模擬開關IC的公共端5腳之間接有電導電極DDJ，模擬開關IC的常閉端6腳接電源VDD，模擬開關IC的常開端4腳接地，模擬開關IC的控制端1腳與比較器的輸出端相連接，該電路構成一方波發生器，反相器的輸出端輸出一方波信號，其頻率與電導電極中溶液電阻成一比例關系。

所述的比較器的型號為LM311或其他功能相似的型號，所述的模擬開關的型號為MAX4729，為單刀/雙擲開關，其導通電阻小于3歐姆。

所述的的電阻R1、R2、R3構成一正反饋電路，將比較器輸出端上的電平信號反饋到比較器的同相輸入端，電阻R1、R2、R3的阻值為10K歐姆，當比較器輸出端呈高電平時，比較器同相輸入端的電壓約為電源電壓的2/3，當比較器輸出端呈低電平時，比較器同相輸入端的電壓約為電源電壓的1/3；改變電阻R1、R2、R3的阻值，可改變比較器同相輸入端的電壓。

所述的電容C為0.1微法的鉭電容，電源VDD的電壓為+5V，為比較器、模擬開關提供工作電源。