专利名称：带对称导线自补偿的单路精密电导率检测报警仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于化工过程参数在线检测领域，涉及糖厂微糖份在线间接检测装置，具体涉及一种带对称导线自补偿的单路精密电导率检测监控仪。
背景技术：
在化工反应过程中，电导率是溶液的一个重要参数，它的大小直接反映溶液的导电能力，并与电解质的浓度密切相关；而有机物的浓度也可通过适当的反应器转变为导电物质，进而测出反应前后电导率的变化大小，从而经过计算得到其浓度大小；此外，还有一类半电解质，在高频激励下，其浓度大小也与电导率密切相关；这些以电导率作为中间变量进行其它参数检测的场合，都需要一种稳定、精确的电导率检测装置，而目前国内厂家生产的电导率检测仪，一般都通过电阻箱来手动检定电导仪，使用较为麻烦，而且自动化程度低；或者并不考虑导线对电导率检测的影响，严重影响自校准精度及检测精度，特别在高频激励的场合尤为明显；而从国外进口的设备大都价格昂贵、维修维护困难。
发明内容本实用新型的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种带对称导线自补偿的单路精密电导率检测监控仪。本实用新型采用内外对称导线与内部千分之一精度标准电阻相结合的办法，具有测量精度高、可靠性高、功能多、造价低、智能化程度高、制造维护方便、能够与其它设备组网、节能效果好等优点，除可连接各种电导常数的电极外，还可兼容一般电导率仪的传统激励频率，低周70Hz、高周1100Hz，并可提供超高周 IOKHz UOOKHz的激励频率。本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的一种带对称导线自补偿的单路精密电导率检测报警仪，包括显示装置和内置电路板，如图1所示，所述显示装置包括液晶触摸屏、电导率显示窗、参数值显示窗、操作按钮和指示灯；内置电路板包括主机板和显示板，主机板与显示板通过简单的连接器或短电缆相电气连接，主机板外部通过对称电缆与电导电极连接，内部通过对称电缆与标准电阻阵列连接；对称电缆为双芯同轴电缆；液晶触摸屏通过短电缆与主机对应点相连接，进行数据通讯，电导率显示窗、参数值显示窗、操作按钮和指示灯固定在显示板上，并通过显示板上的第二在片系统进行按钮扫描并编码、数码管及指示灯刷新，第二在片系统通过简单连接器或短电缆与主机板对应点电气连接，其中复位按钮通过复位信号电缆线与主机板对应点相连接；如图2所示，所述主机板的电路由总电源接口、第一在片系统、主板用数字电源电路、主板用模拟电源电路、在片系统用电源电路、模拟信号限幅保护电路、CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路、CAN总线隔离驱动电路、电磁阀隔离输出控制电路、外扩RAM及电池保护电路、晶体振荡及复位电路、内部操作电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、 显示板通讯接口电路、电导用隔离数字电源电路、电导用隔离模拟电源电路、开关信号隔离电路、精密电源电路、有源晶体振荡与激励信号发生电路、信号滤波驱动电路、电导测量与自校准切换电路、电导跳档变送电路、电导检测接口、标准电阻切换阵列电路、电导值交流转直流及隔离电路、温度变送隔离电路、温度检测接口共同电气连接组成；如图3所示，显示板的电路由显示板与主机板接口、第二在片系统电路、显示电源滤波电路、数码管与操作按钮和指示灯操控电路共同电气连接组成。如图4所示，本实用新型所述主机板电路中，电源板接口由外接24V开关电源组成；第一在片系统由集成电路U5与UK1、连接器J1、电阻R3、电阻RK1、电阻R6、电容C6 C24和电容CKl共同电气连接构成；在片系统用电源电路由稳压器Ul与U4、连接器JP1、二极管Dl D6、发光二极管LPl与LP2、电阻Rl与R2、电容Cl C5和锂电池BTI共同电气连接构成；外扩RAM及电池保护电路由集成芯片U2与U3共同电气连接构成；晶体振荡及复位电路由晶体振荡器U7、电阻R4与R5、电容C25 C28、按钮TO共同电气连接组成；如图5所示，模拟信号限幅保护电路由放大器U8与U9、稳压芯片U10、限幅保护芯片Ul 1、电阻RXl RX7、电容CXl C)(5和发光二极管Ll共同电气连接构成；电磁阀隔离输出控制电路由继电器U12与U13、三极管附与N2、二极管D7与D8、电阻R7、电阻R8和连接器CANl共同电气连接构成；如图6所示，CAN总线隔离驱动电路由集成电路U14、高速光耦U15与U16、电阻 R9 R15、电容以9 C35、连接器CAN2共同电气连接构成；如图7所示，内部操作电路由拨码开关NBJl和电阻R20共同电气连接构成；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路由连接器 P2、电阻R16 R17共同电气连接构成；显示板通讯接口电路由连接器Pl、电阻R16 R19、 电容C36共同电气连接构成；如图8所示，开关信号隔离电路由高速光耦U 17 U20、电阻 R21 R25、电容C38 C40共同电气连接构成；有源晶体振荡与激励信号发生电路由有源晶体振荡器Yl、信号发生器U21、电阻似6 R30、磁珠RLl RL3、电容C42与C43共同电气连接构成；精密电源电路由稳压器U22、二极管D9、电容C41、电容C44 C46、短路器CBl 共同电气连接构成；如图9所示，信号滤波驱动电路由放大器U23与U24、电阻R31 R35、 电容C47 C58、电感L2与L3共同电气连接构成；如图10所示，电导跳档变送电路由继电器U25 似9、三极管N3 N7、电阻R36 R48、电阻R50与R51、电阻RA1、二极管DlO D14、放大器U30与U33、电容CAl与CA2、电容C59 C62共同电气连接构成；电导测量与自校准切换电路由继电器U34、三极管N8、电阻R55、二极管D15、连接器ADIANDA0B01与 ADIANDA0BI1共同电气连接构成；电导检测接口由连接器ADIANDA01构成；电导交流转直流及隔离电路由集成电路U31、放大器U30、光耦U32、电阻R49、电阻R52 R54、电容C63 C69共同电气连接构成；如图11所示，标准电阻切换阵列电路由继电器UMDl UMD5、继电器UUPl UUP5、继电器U;35、三极管N9 附1、电阻RA2 RA23、电阻R56 R59、二极管 D16 D18、放大器U23共同电气连接构成；如图12所示，温度变送隔离电路由放大器U37、 光耦U38、恒流管U36、电阻R60 R70、电容C70 C73共同电气连接构成；温度检测接口由连接器JPTAXl构成。如图13所示，CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路由DC/DC电源模块U43、电阻R101、电容C74、电容C75和电感L19 L21共同电气连接构成；主板用数字电源电路由 DC/DC电源模块U44、电阻R102、电容C76、滤波器U45共同电气连接构成；主板用模拟电源电路由DC/DC电源模块U48、稳压芯片U46与U49、滤波器U47与TOO、二极管D19与D20、发光二极管LEDl与LED2、电阻R104 R113、电容C78 C86和电感L22共同电气连接构成；电导用隔离数字电源电路由集成模块U54、电阻R1M、电容C96 C97、电感U6 U8共同电气连接构成；电导用隔离模拟电源电路由DC/DC电源模块TO1、稳压芯片U52与TO3、二极管D21与D22、发光二极管LED3与LED4、电阻R114 R123、电容C87 C195、电感L23 L25共同电气连接构成。如图14所示，本实用新型所述显示板的电路中，显示板与主机板接口由连接器 P3、按钮RESETl、电阻R71、电阻R74、电阻R75和电容OTl电气连接构成；第二在片系统电路由集成芯片U39、连接器J2、电阻R72和电阻R73电气连接构成；显示电源滤波电路由稳压器U40、电容⑶2 ⑶8电气连接构成；如图15所示，数码管与操作按钮和指示灯操控电路由集成片U41、集成片U42、电阻R76 R100、数码管L17、数码管L18、指示灯L4 L16和按钮Sl S12电气连接构成。本实用新型所述主机板的电路中还包括电源板电路，电源板接口通过电源线分别与主板用数字电源、主板用模拟电源、CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路、电磁阀隔离输出控制电路、电导用隔离数字电源、电导用隔离模拟电源的电路上对应点相连接，为主机板分别提供各自的模拟隔离电源和数字隔离电源；第一在片系统通过数据通讯线分别与 CAN总线隔离驱动电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、显示板通讯接口电路对应点相连接；第一在片系统通过模拟信号线与模拟信号限幅保护电路相连接，第一在片系统通过开关信号线与内部操作电路、电磁阀隔离输出控制电路、开关信号隔离电路、电导测量与自校准切换电路、电导跳档变送电路、标准电阻切换阵列电路相连接，第一在片系统还通过数据线、晶体振荡线和复位线分别与外扩RAM及电池保护电路、晶体振荡和复位电路相连接；在片系统用电源电路通过模拟电源线和数字电源线分别与主板用数字电源和主板用模拟电源、第一在片系统、模拟信号限幅保护开关切换电路对应点相连接，为系统核心提供优质的模拟电源与数字电源。本实用新型所述有源晶体振荡与激励信号发生电路分别通过电源线、信号线与开关信号隔离电路、精密电源电路和信号滤波驱动电路对应点相连接；电导测量与自校准切换电路、电导跳档变送电路和标准电阻切换阵列电路之间通过信号线进行连接；电导跳档变送电路通过信号线分别与电导检测接口、电导交流转直流及隔离电路相连接；温度变送隔离电路通过信号线与温度检测接口相连接；电导交流转直流及隔离电路、温度变送隔离电路分别经信号线与模拟信号限幅保护开关切换电路相连接；电导检测接口通过双芯同轴电缆接外部电导电极；温度检测接口通过电缆外接四线制精密钼电阻传感器。本实用新型所述主板上的模拟电源和数字电源分别由主板用数字电源和主板用模拟电源提供；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路单独由外接开关电源提供；显示板通讯接口电路使用的数字电源由主板用数字电源提供；主机板通过电导用隔离数字电源为开关信号隔离电路和精密电源电路提供电源；主机板通过电导用隔离模拟电源为信号滤波驱动电路、电导测量与自校准切换电路、电导跳档变送电路、标准电阻切换阵列电路、电导交流转直流及隔离电路和温度变送隔离电路提供隔离模拟电源；CAN总线隔离驱动电路使用的隔离数字电源由CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路提供。本实用新型所述显示板的电路中，显示电源滤波电路经显示板与主机板接口与主机板连接，取得电源并给第二在片系统电路、数码管与操作按钮指和指示灯操控电路供电； 第二在片系统电路经显示板与主机板接口与主机板通讯交换数据，并与数码管与操作按钮和指示灯操控电路通过内部同步串行线相连接，对按钮进行扫描并编码、把输出数据用于刷新数码管与指示灯。本实用新型所述操作按钮包括设置按钮、参数增按钮、参数快按钮、参数减按钮、 复位按钮、代码增按钮、代码值增按钮、代码值减按钮、参数保存按钮、单触发按钮、内校准按钮、锁I按钮和锁π按钮；所述指示灯包括校准指示灯、温度指示灯、补偿系数指示灯、电极常数指示灯、参数快指示灯、保存指示灯、单次测量指示灯、锁I指示灯、锁π指示灯、跟踪测量指示灯、内校准指示灯、μ S指示灯、mS指示灯和报警指示灯。本实用新型的工作原理如下(1)温度毫伏信号由电极上附带的四线制钼电阻承于激励恒流产生，毫伏信号经电缆连接器接主机板上；(2)电导毫伏信号的产生过程如下首先有源晶体振荡与激励信号发生电路受控产生一定频率固定幅度的正弦信号，经低通滤波器滤波后去除高频谐波并放大驱动，该信号用于激励被测电导，电导越大产生的电流就越大，随后电流放大器对该电流进行放大、滤波后，进入交流/直流有效值转换器并产生与电导大小成线性关系的直流电压，再经模拟信号限幅保护电路隔离后送入主机，通过受控改变电流反馈电阻的大小实现测量档位的跳转；(3)通过上述过程分别产生的温度信号与电导信号进入两路16位精度的A/D转换器端口，并进入在片系统电路进行运算处理；(4)经处理后的各信号，第一路信号由第一在片系统以通讯中断的方式被送往显示板上的第二在片系统电路的内部RAM中，然后第二在片系统电路根据数据编码依次刷新数码管与指示灯，即实时刷新电导率显示窗、参数值显示窗、校准指示灯、温度指示灯、补偿系数灯、电极常数灯、参数快指示灯、保存指示灯、单次测量指示灯、锁I指示灯、锁Π指示灯、跟踪测量指示灯、内校准指示灯、μ S指示灯、mS指示灯、报警灯，并通过外接报警器实现声光报警；(5)显示板上的设置按钮、参数增按钮、参数快按钮、参数减按钮、代码增按钮、代码值增按钮、代码值减按钮、参数保存按钮、单触发按钮、锁I按钮、锁Π按钮被第二在片系统电路扫描并编码后也以通讯中断的方式被送往第一在片系统显示板上的复位按钮被单独设置并连接到其它电路板上；除监控代码与代码值以结合的方式外，上述的所有输入/ 输出数据都经由第一在片系统以通讯中断的方式与液晶触摸屏进行数据实时交换；(6)所有主机程序及固定参数都保存在第一在片系统的片内EEPROM内，运算变量暂存在第一在片系统内的RAM里；部分记忆参数被保存在外扩RAM及电池保护电路内；(7)内部监控时，可观看并调整各有关参数；外部操作时，各参数实时显示在参数值上，并依照校准指示灯、温度指示灯、补偿系数指示灯、电极常数指示灯提示其参数值为对应指示值，指示灯之间的切换功能由设置按钮实现，可使指示灯循环移动到各对应点，其对应值可通过参数增按钮、参数减按钮来调整，通过参数快按钮，来切换参数快灯亮/灭， 当参数快灯亮时，可较快地调整对应的参数；(8)第一在片系统经CAN总线隔离驱动电路进行对应接口与协议间的通讯，电磁阀的开关经电磁阀隔离输出控制电路再连24V开关电磁阀而完成；电导率的单位由μ S指示灯、mS指示灯来表示，当上两个灯同时亮时，代表该电导率的单位为nS，当电导率超过上、下限时，报警指示灯亮；当内校准允许后，按压内校准按钮时，内校准指示灯亮，电导率测量值保持不变，电导率检测报警仪内部经对称双芯同轴电缆连接到标准电阻切换阵列电路上，实测各个标准电导点上的实际电压值，并可记忆下来，以备下次开机时可用；(9)正常测量时，跟踪测量指示灯亮，单次测量指示灯灭，机器自动完成跳挡测量， 当按压单触发按钮后，跟踪测量指示灯灭，单次测量指示灯亮，机器完成详细的测量，并求出被测溶液与电极体系的电容值及纯电导率；(10)当系统需要调整内部监控参数时，分别按压锁I按钮、锁Π按钮，使锁I指示灯与锁Π指示灯同时亮，这时，电导率显示窗与参数值显示窗改为显示内部代码值及其对应的代码，通过代码增按钮、代码值增按钮、代码值减按钮、参数快按钮可精确调整各个内部参数；任何情况下，按压参数保存按钮，保存指示灯亮，所有参数得到保存；当系统出现不正常时，都可按压复位按钮，使机器重新热启动，以恢复正常操作。本实用新型与现有技术相比具有以下优点(1)测量精度高，采用精密机械继电器，其触点电阻很小，并通过采用对称补偿电线与千分之一精度电阻相结合的方法，很好地解决了自校准产生的电导校准表的精度问题；温度测量精度高，采用了高精度四线制精密钼电阻作为传感器；电源精度高，其第一级采用开关电源，第二级即转为模拟电源，有的还接有第三级模拟电源，使其具有较高的输入适应性与较高的输出精度；(2)兼容性好，通过外部电极串接一定的电阻，即可保护放大器免受短路破坏，又能适应电极常数分别为10.0,1.0,0. 1,0.01等的不同电极，除提供低周70Hz、高周IlOOHz 的传统激励频率外，还提供超高周ΙΟΚΗζ、超超高周IOOKHz两种频率，装置对每种频率单独建表，启动或复位后自动调入该电导率表；(3)功能多，通过电极常数的调整，可接各种标准与非标准的电导电极使用，有多路报警提示，可接记录仪或伺服电机放大器，有通讯隔离驱动模块，可与DCS或其它系统以 CAN总线及对应协议进行通讯； (4)电导率可根据其上、下限报警信号接通或关断对应的直流开关电磁阀，还有一路用于人工切换测量/清洗状态时开关超声波清洗器对电极进行清洗；(5)工作性可靠高，采用全面抗干扰技术，电导驱动电源采用0PA552放大器，具有自保护功能，电导检测输入级采用0PA627放大器，其它的放大器也都采用了高频低漂移精密放大器，从而保证了输入变送的精度；全部采用数字化技术进行设计，其参数设定改由按钮或触摸屏来调整，并保留在EEPROM里或掉电保护RAM内；采用容错技术，故障只出现在本模块内，其它无故障部分照常工作，如通讯隔离驱动模块出现故障时，整机测量部分照常工作，而测量电极部分各路独立，并加有保护电路，某几路的故障不会影响到其它路；(6)操作方便，内部监控由技术人员完成，外部操作由工人作定期调整即可，操作工人根据工艺条件、报警信号及记录曲线，及时调整电导率报警上、下限并对电极作定期清洗即可，液晶触摸屏上有汉字菜单提示，所有数据都可直观地增加或减小；(7)自动化程度高，由于采用了内外对称补偿导线，由内校准产生的电导校准表具有很高的精度，以保证电导测量的准确性，电导电极采用双芯同轴电缆进行连接，并采用五档四段数学模型来求电导率值，再对温度及电容进行补偿并求出各种电导率；(8)智能化程度高，内部参数都有默认值，由技术人员在内部监控里调整即可，有多项报警功能，便于帮助判断故障的原因及所在的位置；(9)本实用新型的电路板之间可用简单连接器或短电缆进行连接，制造、维护方便，造价低，采用中机箱，整机散热条件好，机箱全密封，可免除灰尘、湿气侵入，采用传统的高亮数码管、指示灯及轻融型按钮与现代的液晶触摸屏双联并用，外形美观，操作方便；(10)防死机功能，本系统程序凡是有循环并可能引起死机的地方，内部加计数器， 超范围自动跳出，系统设计余量较大，可在220V士30%范围内正常工作。

图1为本实用新型的检测报警仪的外形结构示意图。图2为本实用新型的检测报警仪的主机板电路结构示意图。图3为本实用新型的检测报警仪的显示板电路结构示意图。图4为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的第一在片系统、在片系统用电源电路、外扩RAM及电池保护电路、晶体振荡及复位电路的原理图。图5为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的模拟信号限幅保护电路和电磁阀隔离输出控制电路的原理图。图6为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的CAN总线隔离驱动电路的原理图。图7为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的内部操作电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、显示板通讯接口电路的原理图。图8为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的开关信号隔离电路、有源晶体振荡与激励信号发生电路、精密电源电路的原理图。图9为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的信号滤波驱动电路的原理图。图10为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的电导跳档变送电路、电导测量与自校准切换电路、电导检测接口、电导交流转直流及隔离电路的原理图。图11为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的标准电阻切换阵列电路的原理图。图12为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的温度变送隔离电路的原理图。图13为本实用新型的检测报警仪的主机板电路中的CAN总线用隔离电源DC/DC 及滤波器电路、主板用数字电源电路、主板用模拟电源电路、电导用隔离数字电源电路、电导用隔离模拟电源电路的原理图。图14为本实用新型的检测报警仪的显示板电路中的显示板与主机板接口、第二在片系统电路、显示电源滤波电路的原理图。图15为本实用新型的检测报警仪的显示板电路中的数码管与操作按钮和指示灯操控电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的实施方式作进一步的详细说明，但是本实用新型并不仅限于此。[0054]如图1所示，本实用新型采用一个尺寸为400 X 300 X 200mm的机壳，在机壳内安装液晶触摸屏、显示板、主机板、开关电源模块、连接电缆及电源输入插座，大功率稳压器由引线引出，并以绝缘材料隔离安装在散热片上，再固定在机箱后部。由计算机自动布线制主机板电路如图4所示，主机板电路中，电源板接口由外接24V开关电源组成；第一在片系统由集成电路U5与UK1、连接器J1、电阻R3、电阻RK1、电阻R6、电容C6 CM和电容CKl共同电气连接构成；在片系统用电源电路由稳压器Ul与U4、连接器JP1、二极管Dl D6、发光二极管LPl与LP2、电阻Rl与R2、电容Cl C5和锂电池BTI共同电气连接构成；外扩RAM及电池保护电路由集成芯片U2与U3共同电气连接构成；晶体振荡及复位电路由晶体振荡器 U7、电阻R4与R5、电容C25 C28、按钮U6共同电气连接组成；如图5所示，模拟信号限幅保护电路由放大器U8与U9、稳压芯片U10、限幅保护芯片U11、电阻RXl RX7、电容CXl CX5和发光二极管Ll共同电气连接构成；电磁阀隔离输出控制电路由继电器U12与U13、 三极管附与N2、二极管D7与D8、电阻R7、电阻R8和连接器CANl共同电气连接构成；如图 6所示，CAN总线隔离驱动电路由集成电路U14、高速光耦U15与U16、电阻R9 R15、电容 C29 C35、连接器CAN2共同电气连接构成；如图7所示，内部操作电路由拨码开关NBJl和电阻R20共同电气连接构成；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路由连接器P2、电阻R16 R17共同电气连接构成；显示板通讯接口电路由连接器Pl、电阻R16 R19、电容C36共同电气连接构成；如图8所示，开关信号隔离电路由高速光耦U17 U20、电阻R21 R25、电容 C38 C40共同电气连接构成；有源晶体振荡与激励信号发生电路由有源晶体振荡器Y1、信号发生器U21、电阻似6 R30、磁珠RLl RL3、电容C42与C43共同电气连接构成；精密电源电路由稳压器U22、二极管D9、电容C41、电容C44 C46、短路器CBl共同电气连接构成； 如图9所示，所述信号滤波驱动电路由放大器U23与U24、电阻R31 R35、电容C47 C58、 电感L2与L3共同电气连接构成；如图10所示，电导跳档变送电路由继电器U25 U29、三极管N3 N7、电阻R36 R48、电阻R50与R51、电阻RA1、二极管DlO D14、放大器U30与 U33、电容CAl与CA2、电容C59 C62共同电气连接构成；电导测量与自校准切换电路由继电器U34、三极管N8、电阻R55、二极管D15、连接器ADIANDA0B01与ADIANDA0BI1共同电气连接构成；电导检测接口由连接器ADIANDA01构成；电导交流转直流及隔离电路由集成电路U31、放大器U30、光耦U32、电阻R49、电阻R52 R54、电容C63 C69共同电气连接构成；如图11所示，标准电阻切换阵列电路由继电器UMDl UMD5、继电器UUPl UUP5、继电器U;35、三极管N9 附1、电阻RA2 RA23、电阻R56 R59、二极管D16 D18、放大器U23 共同电气连接构成；如图12所示，温度变送隔离电路由放大器U37、光耦U38、恒流管U36、 电阻R60 R70、电容C70 C73共同电气连接构成；温度检测接口由连接器JPTAXl构成。如图13所示，CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路由DC/DC电源模块U43、电阻RlOl、电容C74、电容C75和电感L19 L21共同电气连接构成；主板用数字电源由DC/DC 电源模块U44、电阻R102、电容C76、滤波器U45共同电气连接构成；主板用模拟电源由DC/ DC电源模块U48、稳压芯片U46与U49、滤波器U47与TOO、二极管D19与D20、发光二极管 LEDl与LED2、电阻R104 Rl 13、电容C78 C86和电感L22共同电气连接构成；电导用隔离数字电源由集成模块U54、电阻R124、电容C96 C97、电感L26 U8共同电气连接构成；电导用隔离模拟电源由DC/DC电源模块TOl、稳压芯片U52与TO3、二极管D21与D22、发光二极管LED3与LED4、电阻R114 R123、电容C87 C195、电感L23 L25共同电气连接构成；其中，U5可选 C8051F060, U2 可选 74HC573, U3 可选 62LV1024/2568, Ul、U4、U10、 U22 可选 ASl 117 系列，UKl 可选 K9F1208, U9 可选 TLV2454, U8、U37 可选 TLE2024, Ull 可选 TL7726，U43、U45、U54 可选 IA2405 ；U48、U51 可选 IA2415KS，U46、U52 可选 LM317T ；U49、U53 可选 LM337T，U15 U20 可选 6N137，U14 可选 TJA1040 ；光电隔离器 U32、U38 可选 TLP521-2 系列，U21 可选 AD9850 系列，U23、UB2、U30、UB1、可选 MC33274 系列，U33 可选 0PA627, U31 可选 AD536, Nl Nl 1 可选 S9013, U36 可选 3CR 系列，U45、U47、U50 可选 TYllOP 由计算机自动布线制显示板电路如图14所示，显示板的电路中，显示板与主机板接口由连接器P3、按钮RESET1、电阻R71、电阻R74、电阻R75和电容⑶1电气连接构成；第二在片系统电路由集成芯片U39、连接器J2、电阻R72和电阻R73电气连接构成；显示电源滤波电路由稳压器U40、电容⑶2 CD8电气连接构成；如图15所示，所述数码管与操作按钮和指示灯操控电路由集成片U41、 集成片U42、电阻R76 R100、数码管L17、数码管L18、指示灯L4 L16和按钮Sl S12 电气连接构成；其中，U41、U42可选 CH451 系列，U39 可选 C8051F330 系列，U40 可选 ASl 117 系列， L17 与 L18 可选 LN3561AS。本实用新型的实施例的技术指标及参数如下(1)输入电压AC220V 士 30%， 50Hz; (2)平均功率20W;(3)电导率检测范围0. 01 μ S 200mS ； (4)液体温度0 100. O0C (可显示-256 460°C) ； (5)控制方式自动或手动；(6)电导率在线检测点精度 ^0.5% (大范围内)；(7)跳档最大检测滞后时间10秒。本实用新型在使用时，先接交流220V电压、外部连接开关电源、电导电极(附有钼温度传感器)、电磁阀执行机构，检测时的具体工作步骤为(1)开启电源；(2)调内部监控参数；(3)恢复正常功能。之后操作工人可根据工艺条件、报警信号及记录曲线，及时调整电导率上下限报警值即可，并定期对电导电极进行清洗和调零校准。初次使用整机校准拨码开关置到监控(或液晶触摸屏同时开4个锁)，拨码到原定标准参数位，以让第一在片系统把原定标准参数送到掉电保护RAM里；然后拨回码到用户参数调整位才可精密调整内部参数，打开的锁I按钮、锁Π按钮使其对应的指示灯亮，按压代码增按钮到自动计算电容间隔时间位，按压代码值按钮增、代码值快按钮、代码值减按钮以调整计算电容间隔时间，其代码、代码值暂时显示在电导率显示窗、参数值显示窗内， 同理，可调激励频率、电容值、电导常数、温度补偿系数、电导调零、电导毫伏、温度调零、报警下限、报警上限、温度零点、温度斜率、浓度零点电导率、浓度与电导率比率、浓度ppm值、 浓度上限报警值、浓度下限报警值、电导修正零点、电导修正斜率、路线电阻、内部自校准锁、电容计算锁、电导率修改锁、电导滤波开关锁、串电阻开关锁、电极保护电阻值、温度锁、 内电导率保存锁；上面的监控参数设置在液晶触摸屏上操作更加方便直观；电极常数的调整需要标准KCL缓冲液，温度值调整需要温度计；再次将拨码开关置到正常位(或关闭液晶触摸屏上的4个锁)，恢复正常功能，到此，整机调校完毕；外部操作由工人作定期的、适当的调整即可。
权利要求1.一种带对称导线自补偿的单路精密电导率检测报警仪，包括显示装置和内置电路板，其特征在于，所述显示装置包括液晶触摸屏、电导率显示窗、参数值显示窗、操作按钮和指示灯；所述内置电路板包括主机板和显示板，所述主机板与显示板通过简单的连接器或短电缆相电气连接；所述主机板外部通过对称电缆与电导电极连接，内部通过对称电缆与标准电阻阵列连接；所述对称电缆为双芯同轴电缆；液晶触摸屏通过短电缆与主机对应点相连接，进行数据通讯，电导率显示窗、参数值显示窗、操作按钮和指示灯固定在显示板上， 并通过显示板上的第二在片系统进行按钮扫描并编码、数码管及指示灯刷新，第二在片系统通过简单连接器或短电缆与主机板对应点电气连接，其中复位按钮通过复位信号电缆线与主机板对应点相连接；所述主机板的电路由总电源接口、第一在片系统、主板用数字电源电路、主板用模拟电源电路、在片系统用电源电路电路、模拟信号限幅保护电路、CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路、CAN总线隔离驱动电路、电磁阀隔离输出控制电路、外扩RAM及电池保护电路、 晶体振荡及复位电路、内部操作电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、显示板通讯接口电路、电导用隔离数字电源电路、电导用隔离模拟电源电路、开关信号隔离电路、精密电源电路、有源晶体振荡与激励信号发生电路、信号滤波驱动电路、电导测量与自校准切换电路、电导跳档变送电路、电导检测接口、标准电阻切换阵列电路、电导值交流转直流及隔离电路、温度变送隔离电路、温度检测接口共同电气连接组成；所述显示板的电路由显示板与主机板接口、第二在片系统电路、显示电源滤波电路、数码管与操作按钮和指示灯操控电路共同电气连接组成。
2.根据权利要求1所述的电导率检测报警仪，其特征在于，所述主机板电路中，电源板接口由外接24V开关电源组成；第一在片系统由集成电路U5与UK1、连接器J1、电阻R3、电阻RK1、电阻R6、电容C6 CM和电容CKl共同电气连接构成；在片系统用电源电路由稳压器Ul与U4、连接器JP1、二极管Dl D6、发光二极管LPl与LP2、电阻Rl与R2、电容Cl C5和锂电池BTI共同电气连接构成；外扩RAM及电池保护电路由集成芯片U2与U3共同电气连接构成；晶体振荡及复位电路由晶体振荡器U7、电阻R4与R5、电容C25 C28、按钮U6 共同电气连接组成；模拟信号限幅保护电路由放大器U8与U9、稳压芯片U10、限幅保护芯片 U11、电阻RXl RX7、电容CXl CX5和发光二极管Ll共同电气连接构成；电磁阀隔离输出控制电路由继电器U12与U13、三极管m与N2、二极管D7与D8、电阻R7、电阻R8和连接器CANl共同电气连接构成；CAN总线隔离驱动电路由集成电路U14、高速光耦U15与U16、 电阻R9 R15、电容C29 C35、连接器CAN2共同电气连接构成；内部操作电路由拨码开关NBJl和电阻R20共同电气连接构成；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路由连接器P2、 电阻R16 R17共同电气连接构成；显示板通讯接口电路由连接器P1、电阻R16 R19、电容C36共同电气连接构成；开关信号隔离电路由高速光耦U17 U20、电阻R21 R25、电容 C38 C40共同电气连接构成；有源晶体振荡与激励信号发生电路由有源晶体振荡器Y1、信号发生器U21、电阻似6 R30、磁珠RLl RL3、电容C42与C43共同电气连接构成；精密电源电路由稳压器U22、二极管D9、电容C41、电容C44 C46、短路器CBl共同电气连接构成；信号滤波驱动电路由放大器U23与U24、电阻R31 R35、电容C47 C58、电感L2与L3 共同电气连接构成；电导跳档变送电路由继电器U25 U29、三极管N3 N7、电阻R36 R48、电阻R50与R51、电阻RA1、二极管DlO D14、放大器U30与U33、电容CAl与CA2、电容C59 C62共同电气连接构成；电导测量与自校准切换电路由继电器U34、三极管N8、电阻R55、二极管D15、连接器ADIANDA0B01与ADIANDA0BI1共同电气连接构成；电导检测接口由连接器ADIANDA01构成；电导交流转直流及隔离电路由集成电路U31、放大器U30、光耦 U32、电阻R49、电阻R52 R54、电容C63 C69共同电气连接构成；标准电阻切换阵列电路由继电器UMDl UMD5、继电器UUPl UUP5、继电器U35、三极管N9 附1、电阻RA2 RA23、电阻R56 R59、二极管D16 D18、放大器U23共同电气连接构成；温度变送隔离电路由放大器U37、光耦U38、恒流管U36、电阻R60 R70、电容C70 C73共同电气连接构成； 温度检测接口由连接器JPTAXl构成。
3.根据权利要求2所述的电导率检测报警仪，其特征在于，所述CAN总线用隔离电源 DC/DC及滤波器电路由DC/DC电源模块U43、电阻R101、电容C74、电容C75和电感L19 L21共同电气连接构成；主板用数字电源电路由DC/DC电源模块U44、电阻R102、电容C76、 滤波器U45共同电气连接构成；主板用模拟电源电路由DC/DC电源模块U48、稳压芯片U46 与U49、滤波器U47与TOO、二极管D19与D20、发光二极管LEDl与LED2、电阻R104 R113、 电容C78 C86和电感L22共同电气连接构成；电导用隔离数字电源电路由集成模块U54、 电阻R124、电容C96 C97、电感L26 U8共同电气连接构成；电导用隔离模拟电源电路由DC/DC电源模块TO1、稳压芯片U52与TO3、二极管D21与D22、发光二极管LED3与LED4、 电阻R114 R123、电容C87 C195、电感L23 L25共同电气连接构成。
4.根据权利要求2所述的电导率检测报警仪，其特征在于，所述显示板的电路中，显示板与主机板接口由连接器P3、按钮RESETl、电阻R71、电阻R74、电阻R75和电容⑶1电气连接构成；第二在片系统电路由集成芯片U39、连接器J2、电阻R72和电阻R73电气连接构成； 显示电源滤波电路由稳压器U40、电容CD2 CD8电气连接构成；如图15所示，所述数码管与操作按钮和指示灯操控电路由集成片U41、集成片U42、电阻R76 R100、数码管L17、数码管L18、指示灯L4 L16和按钮Sl S12电气连接构成。
5.根据权利要求3或4所述的电导率检测报警仪，其特征在于，所述主机板的电路中还包括电源板电路，其中，电源板接口通过电源线分别与主板用数字电源、主板用模拟电源、CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路、电磁阀隔离输出控制电路、电导用隔离数字电源、电导用隔离模拟电源的电路上对应点相连接，为主机板分别提供模拟各自的隔离电源和数字隔离电源；第一在片系统通过数据通讯线分别与CAN总线隔离驱动电路、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路、显示板通讯接口电路对应点相连接；所述第一在片系统通过模拟信号线与模拟信号限幅保护电路相连接，第一在片系统通过开关信号线与内部操作电路、电磁阀隔离输出控制电路、开关信号隔离电路、电导测量与自校准切换电路、电导跳档变送电路、标准电阻切换阵列电路相连接，第一在片系统还通过数据线、晶体振荡线和复位线分别与外扩RAM及电池保护电路、晶体振荡和复位电路相连接；在片系统用电源电路通过模拟电源线和数字电源线分别与主板用数字电源和主板用模拟电源、第一在片系统、 模拟信号限幅保护开关切换电路对应点相连接，为系统核心提供优质的模拟电源与数字电源。
6.根据权利要求5所述的电导率检测报警仪，其特征在于，所述有源晶体振荡与激励信号发生电路分别通过电源线、信号线与开关信号隔离电路、精密电源电路和信号滤波驱动电路对应点相连接；所述电导测量与自校准切换电路、电导跳档变送电路和标准电阻切换阵列电路之间通过信号线进行连接；所述电导跳档变送电路通过信号线分别与电导检测接口、电导交流转直流及隔离电路相连接；温度变送隔离电路通过信号线与温度检测接口相连接；电导交流转直流及隔离电路、温度变送隔离电路分别经信号线与模拟信号限幅保护开关切换电路相连接；所述电导检测接口通过双芯同轴电缆接外部电导电极；温度检测接口通过电缆外接四线制精密钼电阻传感器。
7.根据权利要求6所述的电导率检测报警仪，其特征在于，所述主板上的模拟电源和数字电源分别由主板用数字电源和主板用模拟电源提供；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路单独由外接开关电源提供；显示板通讯接口使用的数字电源由主板用数字电源提供； 所述主机板通过电导用隔离数字电源为开关信号隔离电路和精密电源电路提供电源；所述主机板通过电导用隔离模拟电源为信号滤波驱动电路、电导测量与自校准切换电路、电导跳档变送电路、标准电阻切换阵列电路、电导交流转直流及隔离电路和温度变送隔离电路提供隔离模拟电源；CAN总线隔离驱动电路使用的隔离数字电源由CAN总线用隔离电源DC/ DC及滤波器电路提供。
8.根据权利要求7所述的电导率检测报警仪，其特征在于，所述显示板的电路中，显示电源滤波电路经显示板与主机板接口与主机板连接，取得电源并给第二在片系统电路、 数码管与操作按钮指和指示灯操控电路供电；第二在片系统电路经显示板与主机板接口与主机板通讯交换数据，并与数码管与操作按钮和指示灯操控电路通过内部同步串行线相连接，对按钮进行扫描并编码、把输出数据用于刷新数码管与指示灯。
9.根据权利要求8所述的电导率检测报警仪，其特征在于，所述操作按钮包括设置按钮、参数增按钮、参数快按钮、参数减按钮、复位按钮、代码增按钮、代码值增按钮、代码值减按钮、参数保存按钮、单触发按钮、内校准按钮、锁I按钮和锁Π按钮；所述指示灯包括校准指示灯、温度指示灯、补偿系数指示灯、电极常数指示灯、参数快指示灯、保存指示灯、单次测量指示灯、锁I指示灯、锁Π指示灯、跟踪测量指示灯、内校准指示灯、μ S指示灯、mS指示灯和报警指示灯。
专利摘要本实用新型公开了一种带对称导线自补偿的单路精密电导率检测报警仪，包括显示装置和内置电路板；所述显示装置包括液晶触摸屏、显示窗、操作按钮和指示灯；所述内置电路板包括主机板和显示板，主机板与显示板相电气连接。本实用新型用于实时检测并监控电导率，具有测量精度高，工作可靠，全面抗干扰，操作方便，自动化程度高，智能化程度高，制造、维护方便，造价低等优点。
文档编号G01R27/22GK202133719SQ201120218819
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者陈钱, 黄扬明 申请人:华南理工大学