微处理器的智能混浊度的传感器.doc

微处理器的智能混浊度的传感器.doc微处理器的智能混浊度的传感器
.freeleter),又称浊度计。传统浊度仪的测试性能比较差而且功能单一,无法满足现代测量的需要。近年来,从国外引进的在线浊度仪因价格昂贵也难以大量推广(例如意大利哈纳公司的产品售价就高达7万元~12万元人民币)。最近,美国霍尼韦尔(HoneyS~15mS(所对应的输出数据为4~255),mS表示毫西门子。由于电导与电阻呈倒数关系,故所对应的电阻值为10MΩ~1kΩ。。测量混浊度及电导的误差均为±3个字。测量温度范围是+68°F~+140°F(即+20℃~+60℃),重复性误差小于±4°F,,达到稳定的时间为4min。
APMS-10G可通过9脚RS-232接口与计算机相连,计算机作为主机,传感器工作在从机模式。通信速率为2400b/s。
APMS-10G采用8V~30V直流电源供电,电源电流为16mA(典型值)。×。
2 APMS-10G的测量原理
APMS-10G的内部框图如图1所示,3个引出端分别为电源端(UCC)、地(GND)和单线输入/输出接口(I/O)。内部主要包括四部分:第一是混浊度传感器部分,包括红外LED驱动控制电路、红外光源、发射光探测器、散射光探测器和A/D转换器Ⅰ;第二是电导传感器部分,含镀镍不锈钢探针、电导测量电路和A/D转换器Ⅱ;第三部分和第四部分分别是热敏电阻温度传感器和微处理器(μP)部分。
混浊度测量原理
测量混浊度的原理图如图2所示。测量时,将传感器的正面浸入被测液体,使液体进入凹槽中。然后采用波长为925nm的红外发光二极管(LED)做光源,并由红外LED驱动控制电路使之发射红外光,最后让红外光穿过液体射到散射光探测器上。由于散射光探测器与发射光探测器互相垂直,因此它只能接收被测液体中微小颗粒所散射来的光线。再把两路光电信号分别送至Δ-Σ式A/D转换器Ⅰ转换成数字量,最后通过μP计算出散射光强与发射光强的比值,即为被测混浊度。
在含有formazin(一种呈悬浮状态并具有光学特性的聚合物颗粒)的标准体试样中,实测APMS-10G的比率输出特性曲线如图3所示。测量应在室温下进行,以作为传感器的标定方法。
电导测量
测量混浊度只能反映出液体中悬浮固体微粒的多少,导电性则取决于溶解于液体中离子数量的多少
。例如当水中放入清洁剂时,其导电性将变好,电导值变大,因此测量出电导值即可判定液体的导电性。APMS-10G首先由两个镀镍不锈钢探针发出低压交流电压信号,然后通过检测液体中的电流信号来计算电导值,计算公式为:
G=I/U
该电导信号经过Δ-Σ式A/D转换器Ⅱ转换成数字量后即可送给μP。电导传感器的输出特性曲线图4所示。
图3
温度测量
APMS-10G采用一只热敏电阻来测量温度,温度脉冲信号被送到μP中,测温范围为+68°F~+140°F(对应值为+20℃~+60℃)。
微处理器
APMS-10G中的微处理器主要用于将4路信号(发射信号、散射信号、电导信号和温度信号)转换成数字信号,并通过RS-232串行接口将数据传输给外部主控制器。该传感器没有模拟信号输出,必要时,用户可通过外部Δ-Σ式D/A转换器