[實用新型]一種高精度原位海水pH傳感器控制系統

有效

• 申請號: 201821337764.X
• 申請日: 2018-08-18
• 公開（公告）號: CN208673093U
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 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

本實用新型公開了一種高精度原位海水pH傳感器控制系統，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。本實用新型所公開的控制系統，硬件架構采取模塊化設計，體積小，集成度和自動化程度高，硬件結構精巧，功耗低，具有過電流、過電壓以及漏液和潮濕度保護功能，工作更加穩定。

技術領域

本實用新型屬于儀器儀表領域，特別涉及該領域中的一種高精度原位海水pH傳感器控制系統。

背景技術

海水pH值是定量描述海洋化學特征的重要參數之一，對研究海水酸化和碳循環具有重要意義。目前，對海水pH值的精確測量普遍采用基于分光光度法的測量方式，并逐漸成為標準測量方法，然而此類方法在實施上存在一定的難度，大部分仍然處于實驗室測量階段。在儀器設計方面，需要在儀器內集成液路、電路、光路等通路，這就對儀器的集成度提出要求；在技術方面，儀器工作時液路換向、液路驅動等對儀器的整體穩定運行和功耗有較大影響，如何實現各部分的低功耗穩定運行也是需要考慮的問題；在信號采集與處理方面，該方法需要準確地光強測量來保證精度；另外，考慮到儀器長時間工作于水下，儀器艙體內潮濕度過高甚至漏水將對儀器有不良影響。目前國內外研究人員研制的一系列基于分光光度法的海水pH值測量系統，大多體積龐大笨拙，操作復雜，很難滿足推廣要求。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題就是提供一種基于分光光度法設計的高精度原位海水pH傳感器控制系統。

本實用新型采用如下技術方案：

一種高精度原位海水pH傳感器控制系統，其改進之處在于：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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。