二氧化氯消毒液浓度在线检测电路的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种用于二氧化氯消毒液浓度自动检测的装置，属于二氧化氯消毒液浓度检测技术领域。


背景技术：

[0002]
二氧化氯一般是采用盐酸与氯酸钠(或亚氯酸钠)定量注入到反应罐内，反应罐在加热的情况下发生化学反应生成二氧化氯与氯气。一定浓度的氯酸钠水溶液(或者一定浓度的亚氯酸钠水溶液，a原料)和一定浓度的盐酸(b原料)被定量输送到反应罐内，在一定温度下反应后生成二氧化氯和氯气的气液混合物，经过曝气技术制成一定浓度的二氧化氯混合消毒液，再通过水射器吸入投加到消毒水体中或投加到需要消毒的物体中，完成二氧化氯和氯气的协同消毒、氧化等作用。
[0003]
现有技术中，二氧化氯消毒液的浓度由制取设备(二氧化氯发生器)自行通过原料的泵入量控制，没有实时检测，二氧化氯消毒液的浓度得不到精确控制，不能根据环境状况实时提供所需的精确浓度的二氧化氯消毒液。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型针对现有二氧化氯消毒液浓度检测技术存在的不足，提供一种能够实时在线检测、检测方便准确的二氧化氯消毒液浓度在线检测电路。
[0005]
本实用新型的二氧化氯消毒液浓度在线检测电路，采用以下技术方案：
[0006]
该在线检测电路，包括发光二极管和光电池，发光二极管与恒流源电路连接，光电池与光电池放大电路连接，恒流源电路和光电池信号放大电路均与主控电路连接。
[0007]
所述恒流源电路包括低压差电压调节器u5、三极管q1、电阻r2和电阻r14，低压差电压调节器u5的adj端与输出端通过电阻r2连接所述发光二极管，所述发光二极管通过三极管q1和电阻r14与主控电路中单片机的连接，控制所述发光二极管的发光或关闭。
[0008]
所述光电池放大电路包括运算放大器u3、运算放大器u4、电阻r10、电阻r12、电阻r13、电阻r15和电阻r16，所述光电池与运算放大器u4连接，电阻r12与运算放大器u4输入和输出管脚相连组成i-v电路，将所述光电池接收到的发光二极管光源产生的电流信号转换成电压，运算放大器u4通过电阻r10与运算放大器u3的输入管脚连接，运算放大器u3与电阻r15和电阻r16组成同向放大电路，将信号放大后通过电阻r13输入给主控电路中单片机u1，进行ad转换。
[0009]
所述主控电路包括单片机u1，单片机u1与光电池放大电路的输出端连接。
[0010]
所述主控电路还连接基准源电路和通讯电路。
[0011]
所述基准源电路包括精密带隙基准电压源u2、电阻r1、电阻r5和三极管q2。精密带隙基准电压源u2控制端与所述主控电路的单片机u1通过电阻r1、电阻r5和三极管q2连接，精密带隙基准电压源u2输出端连接单片机u1的vref管脚，给单片机u1内部ad转换提供基准电压。
[0012]
所述通讯电路包括低功耗半双工收发器芯片u6、电阻r11、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21和电容c14。低功耗半双工收发器芯片u6的输入端和控制端与与所述主控电路的单片机u1相连，将单片机u1输出的ttl电平转换为rs-485标准电平。与显示屏或控制器进行实时通讯。
[0013]
检测时，消毒液浓度的变化会影响透光率，发光二极管受到光照的程度就会发生变化，光电池接收二极管发出的信号通过在线检测电路得到被测溶液的浓度，并传递给显示屏，在显示屏上实时显示当前消毒液的浓度。
[0014]
本实用新型实现了二氧化氯消毒液浓度的实时在线检测，简洁巧妙，可内置或外置于消毒液体内，无需繁琐的取出液体进行检测，节约时间，更加精准的检测二氧化氯消毒液的浓度。
附图说明
[0015]
图1是本实用新型中恒流源电路的原理图。
[0016]
图2是本实用新型中光电池信号放大电路的原理图。
[0017]
图3是本实用新型中主控电路的原理图。
[0018]
图4是本实用新型中基准源的原理图。
[0019]
图5是本实用新型中通讯电路的原理图。
具体实施方式
[0020]
本实用新型的在线检测电路包括发光二极管d3和光电池d2，发光二极管与恒流源电路连接，光电池与光电池放大电路连接，恒流源电路和光电池信号放大电路均与主控电路连接。光电池d2可采用硅光电池。发光二极管和光电池相对置于一段透明通道的外侧壁上并密封。主控电路还连接基准源电路和通讯电路。各电路结构具体参见图1、图2、图3、图4和图5。
[0021]
如图1所示，恒流源电路包括低压差电压调节器u5、三极管q1、电阻r2、电阻r8、电阻r14、电容c3、电容c18和电容c19，d3为发光二极管(图1中的3)。低压差电压调节器u5的输入端vin通过电阻r8输入5v电压，并通过电容c18接地。adj端与输出端vout的电压是1.25v，两端(adj端与输出端)分别与电阻r2和电容c3相连，发光二极管d3连接电阻r2，可给发光二极管d3提供恒定电流。输出端vout通过电容c19接地。发光二极管d3通过三极管q1和电阻r14与主控电路中单片机u1连接，可通过单片机u1的输入管脚p2.6控制发光二极管d3发光或关闭。平时使d3处于关闭状态，检测时开启发光二极管d3发光，可避免发光二极管因长时间工作发热，信号输出漂移问题。
[0022]
如图2所示，光电池放大电路包括运算放大器u3、运算放大器u4、电阻r10、电阻r12、电阻r13、电阻r15、电阻r16、电容c1、电容c2、电容c10、电容c11和光电池d2(图1中的4)，电阻r12与运算放大器u4输入和输出管脚相连，组成i-v电路，将光电池接收到的发光二极管光源产生的电流信号转换成电压，然后通过电阻r10与运算放大器u3输入管脚连接。电阻r15、电阻r16和运算放大器u3组成同向放大电路，将信号放大后通过电阻r13输入给主控电路中单片机u1的aout管脚，进行ad转换。
[0023]
如图3所示，主控电路包括单片机u1、电容c5、电容c6、电容c8和电阻r3。单片机u1
的管脚p1.0输入光电池放大电路输出的模拟信号，由单片机u1内部自带的12位adc，参考电压采用基准源电路的2.5v，转换成的数字信号(即读取的单片机u1的ad数值)作为二氧化氯在线检测电路的测量数值(下面所述计算公式中的(n、d23、d1和d))，通过以下所述的算法，计算出浓度值，由单片机u1串口rx与通讯电路相连，将浓度值发送给显示屏1或控制器。
[0024]
二氧化氯浓度计算采用配置三种浓度(一般为0ppm、250ppm、800ppm)的溶液，并获取三种溶液浓度的测量数值和比色计测量数值，通过此三种溶液数据的对比，根据下式(1)计算出系数k，根据下式(2)计算出系数b，然后根据下式(3)计算出被测溶液浓度。
[0025]
k＝[(d23-n)/b23-(d1-n)/b1]/((d23-d1)/1000) ， (1)
[0026]
b＝[(d23-n)/b23]-[(d23-n)/1000]*k ， (2)
[0027]
y＝(d-n)/( ( k*(d-n) / 1000) +b)) ， (3)
[0028]
其中：
[0029]
n：基值，为在线检测电路在0ppm浓度溶液中的测量数值；
[0030]
d23：读数高值，为在线检测电路在高浓度(800ppm)溶液中的测量数值；
[0031]
b23：比色计读数高值，为比色计在高浓度(800ppm)溶液中的测量数值；
[0032]
d1：读数中值，为在线检测电路在中浓度(250ppm)溶液中的测量数值；
[0033]
b1：比色计读数中值，为比色计在中浓度(250ppm)溶液中的测量数值；
[0034]
y：实际浓度值，为被测溶液的实际浓度值；
[0035]
d：采样值，为在线检测电路在被测溶液中的测量数值；
[0036]
二氧化氯在线检测电路的测量数值(n、d23、d1和d)是通过单片机u1管脚p1.0输入的光电池放大电路输出的模拟信号，由单片机u1内部自带的12位adc，参考电压采用基准源电路的2.5v，转换成的数字信号，即读取的单片机u1的ad数值。
[0037]
如图4所示，基准源电路包括精密带隙基准电压源u2、电阻r1、电阻r4、电阻r5、电容c12、电容c13、电容c14和三极管q2。精密带隙基准电压源u2输入端与5v电源连接，单片机u1的管脚p1.3通过电阻r1、电阻r5、三极管q2与精密带隙基准电压源u2控制端连接，可由单片机u1控制基准源输出，输出连接单片机u1的vref管脚，给单片机u1内部ad转换提供基准电压。
[0038]
如图5所示，通讯电路包括低功耗半双工收发器芯片u6、电阻r11、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21和电容c14。低功耗半双工收发器芯片u6的输入管脚与单片机u1的rx、tx信号相连，控制管脚与单片机u1的p0.6相连，可将单片机u1输出的ttl电平转换为rs-485标准电平，与显示屏1或控制器进行实时通讯。
[0039]
以上涉及的各种芯片均为现有技术。
[0040]
光电池d2接收到光信号，由在线检测电路中的光电池放大电路将光电池的信号放大后输入给主控电路中单片机u1进行ad转换，转换成的数字信号(即读取的单片机u1的ad数值)作为二氧化氯在线检测电路的测量数值，单片机u1根据其存储的算法，计算出浓度值，由在线检测电路中的通讯电路将浓度值发送给显示屏1或控制器，在显示屏上实时显示当前消毒液的浓度。由控制器控制二氧化氯反应器排入消毒液桶内的二氧化氯气体量。