| 标定方如下：一、分别配制浓度为1ppm和5ppm有效氯溶液，采取碘量法对其进行标定；二、同时将克拉克电极在这两种溶液中进行测定，获取相应的电压值，通过建立电压与浓度之间的线性回归模型，得到准确的电极—浓度曲线。
2.2系统整体软件设计原理
系统测试流程如图3所示。主要包括系统初始化阶段、有效率检测语句判断阶段、待机休眠阶段。控制系统开始工作后，先进行初始化，为系统设置一系列初始值，并设定最低消毒浓度、有效氯计算模型、通讯模块GSM联网、微处理器工作频率。当系统达到稳定测试状态后，进入语句判断阶段，通过使用酸度计、热敏电阻和氯克拉克电极尽可能准确测定自来水中的有效氯含量，由此产生两种情况：一、若有效氯的浓度超过消毒要求，则直接将该浓度值传输给水厂，水厂根据终端的实际浓度相应调整添加量；二、若有效氯的浓度小于0.5ppm，再次进入判断语句，如果有效氯的浓度大于0.3ppm，则通过紫外线照射进行消毒，将有效氯浓度传输至水厂；如果有效氯浓度低于0.3ppm，则开启相应的消毒液添加泵，使有效氯的浓度不低于0.3ppm，完成此步后，再利用紫外线照射进行消毒，同时将测定的有效氯浓度传输至水厂。当这一过程完成后，进入为期10分钟的休眠期。在休眠结束后，根据系统要求，如果无关机要求，则再次重复测定，依次循环，直至要求关机。
图3测试系统软件流程图
3.系统硬件的设计
系统由C8051F020最小系统、测温模块、活性氯测量模块、酸度测试模块、无线通信模块和消毒模块组成。消毒模块又分为有效氯添加和紫外线照射。系统总体方案如图4所示。
图4消毒实时监控系统框架图
3.1微处理器
系统采用Silab公司的C8051F020内置有64kFlash、4kRAM、1个SMBus/I2C、1个SPI、2个UART、5个定时器、64个通用I/O口、12位的ADC通道、电压基准（内部、外部）、温度传感器的微处理器。有如下特点：高速的50MIPS与8051全兼容的微控制器内核，Flash存储器可实现在线编程和用于非易失性数据存储（E2PROM的作用），这一芯片相对低廉的价格和广泛的应用功能，为系统进一步开发提供了良好的扩展性。
3.2温度测量电路
要准确测量有效氯的浓度需同时获取酸度与温度的数据。温度传感器是一个阻值为1KΩ集成在克拉克电极中的热敏电阻，温度检测系统利用惠斯通电桥来感应热敏电阻的变化。INA128被用来检测热敏电阻的电压变化。为有效地平移信号输出范围，INA128的参考端连接分压调节电路，保证了其后期信号离散化过程对信号电压区间的要求。温度测量电路如图5所示。
图5热敏电阻测量原理图
3.3活性氯测定电路
传感器、高精度极谱电压电路和高放大倍数的跨阻放大器共同组成了活性氯测定电路，其电路原理如图6所示。该设计中采用了AD586电压参考源进行分压获得，是为了产生一个因克拉克电极自身的电化学属性而必要的一个高稳定的极谱电压进行激励。AD586的温度稳定性为5ppm/°C，噪音值为100nV/Hz，因此保证了其超高的稳定性。分压系统选用同一类型的电阻，故而温度变化率相似，减小了温度对系统稳定性的影响。AD8606作为电压缓冲，隔离了传感器与参考电压源，减少了彼此潜在的影响，因此系统的稳定性得以提高。在极谱电压输入传感器之前，使用三个旁路电容对潜在的噪音进行进一步滤噪。克拉克电极经由极谱电压激励会产生nA级别的电流，因此后端检查电路至少要产生106-108V/A的跨阻放大系数。图6所示的电路结构可以通过较小的电阻值来获得所需要的放大系数。
图6有效氯测定电路原理图
3.4酸度计电路
为使克拉克电极传感器准确测量有效氯浓度，需获取酸度数据。酸度计电路由酸度计和仪器放大电路组成该系统的核心部分。我们选择配用超高输入阻抗的BiMOS放大器，来满足酸度计的阻抗在GΩ数量级这个前提条件。这里选用了输入阻抗为1.6TΩ可达到测试要求的CA3140。电路设计采用双放大器结构的仪器放大电路进行检测，如图7所示。在CA3140的反相输入端接入分压调节电路可以有效的平移信号输出范围，使之符合后期信号离散化过程对信号电压区间的要求。
图7酸度测定原理图
3.5无线通讯模块
无线通讯模块的基带芯片为MTK6225，射频芯片为MT6139。MT6225是一颗高集成的单芯片手机解决方案，集成了32bitARM7EJ-SRISC处理器，是一颗高性能GPRSModem。该基带芯片内部集成一颗104MHz的ARM7、一颗DSP以及一些外部接口。其中射频芯片MT6139是一颗直接变频的高性能四频带射频芯片，采用直接变频，省去了中频电路，使外部电路更加简洁，也降低了射频设计应用难度。将该模块集成在设计好的电路主板上，利用已有的移动通讯网络，通过软件控制，将采集到数据发射到接收系统。 2/4 首页 上一页 1 2 3 4 下一页 尾页 |
