[發明專利]一種高精度原位海水pH傳感器控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201810943617.5
• 申請日: 2018-08-18
• 公開（公告）號: CN109164731A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 綦聲波;張亞男;劉小菲;任軍博;張云燕;曹璐
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學;山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D21/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 孫靜雅

1.一種高精度原位海水pH傳感器控制系統，其特征在于：所述的控制系統包括微處理器，與微處理器電連接并受其控制的蠕動泵驅動模塊、脈沖泵驅動模塊、換向閥驅動模塊、恒流光源驅動模塊、光譜儀通信模塊、溫度傳感器通信模塊、鹽度傳感器通信模塊、上位機通信模塊、數據存儲模塊和潮濕度報警模塊，電源模塊為控制系統內的各部件供電。

2.根據權利要求1所述的高精度原位海水pH傳感器控制系統，其特征在于：所述的微處理器包括上電復位電路、基本時鐘電路、實時時鐘電路和程序測試電路；其中上電復位電路是由電阻和電容串聯而成的一階RC網絡，電阻阻值10kΩ，電容容值100nF，電阻和電容的聯結點接微處理器的復位引腳；程序測試電路是在微處理器的引腳上串聯電阻和LED并接地。

3.根據權利要求1所述的高精度原位海水pH傳感器控制系統，其特征在于：微處理器優選STM32RCT6型單片機，基本時鐘頻率由8MHz有源晶振提供，實時時鐘頻率由32.768kHz無源晶振提供。

4.根據權利要求1所述的高精度原位海水pH傳感器控制系統，其特征在于：所述的蠕動泵驅動模塊由集成步進電機驅動器芯片及其外圍電路組成，微處理器控制引腳向蠕動泵驅動模塊輸出0~10kHz的PWM信號，對應蠕動泵轉速0~10檔，蠕動泵驅動模塊將蠕動泵功率限制在10W以內，瞬時電流限制在3A以內；所述的脈沖泵驅動模塊為繼電器，微處理器通過控制引腳輸出低頻脈沖控制NPN型三極管在截止區和飽和區之間切換，經過NPN型三極管擴流后的電流控制繼電器在常開常閉觸點之間切換，從而控制脈沖泵的啟停；所述的換向閥驅動模塊為4路達林頓管，分別控制4路換向閥，微處理器通過引腳輸出電平信號控制某路達林頓管的截止或飽和，從而調整相應換向閥的方向。

5.根據權利要求1所述的高精度原位海水pH傳感器控制系統，其特征在于：所述的恒流光源驅動模塊為3路精度在1%以內的恒流源，通過配置電阻將三路恒流源的電流均設定為20mA，通過調整微處理器DA引腳輸出電壓或配置電阻可以改變恒流源的電流大小，恒流源的電流最高不超過50mA，每路恒流源與1個LED光源電連接，微處理器通過引腳輸出電平信號控制某路恒流源的開關，從而控制相應LED光源的開關。

6.根據權利要求1所述的高精度原位海水pH傳感器控制系統，其特征在于：所述的光譜儀通信模塊和溫度傳感器通信模塊為TTL/RS232串口電路，鹽度傳感器通信模塊為TTL/RS485串口電路，上位機通信模塊為RS485串口電路。

7.根據權利要求1所述的高精度原位海水pH傳感器控制系統，其特征在于：所述的數據存儲模塊為TF卡，潮濕度報警模塊為潮濕度檢測電阻，微處理器通過AD引腳采集潮濕度檢測電阻的電阻分壓。

8.根據權利要求1所述的高精度原位海水pH傳感器控制系統，其特征在于：所述的電源模塊包括與直流12V供電端電連接的保護電路，該保護電路依次通過直流12V轉5V電源電路和直流5V轉3.3V電源電路與微處理器電連接，微處理器后備寄存器電源與微處理器電連接，電源管理電路與微處理器電連接并受其控制，電源管理電路的電源輸入端分別與保護電路和直流12V轉5V電源電路的電源輸出端電連接，電源管理電路的電源輸出端則分別與直流12V可控電源和直流5V可控電源的電源輸入端電連接，直流12V可控電源為蠕動泵、脈沖泵和換向閥供電，直流5V可控電源為恒流光源驅動模塊、光譜儀、溫度傳感器和鹽度傳感器供電。