腐蝕性氣相分析儀的制作方法
【專利摘要】一種腐蝕性氣相水份分析儀，包括電源及分析儀探頭電器采樣電路和信號(hào)處理電路，其特征在于：包括電解池恒溫電路；該電解池恒溫電路用于控制分析儀探頭內(nèi)電解池的溫度恒定，由所述電源及分析儀探頭電器采樣電路供電。本實(shí)用新型采用恒溫40℃的恒溫裝置，極大地減少了水分子的極性管壁吸附，從源頭上減小分析儀的測量誤差。恒溫裝置設(shè)計(jì)得體積很小，而溫度控制精度較高。能夠很好的滿足儀表的實(shí)用要求。
【專利說明】腐蝕性氣相分析儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水分測定儀，具體涉及一種腐蝕性氣相水份分析儀。

【背景技術(shù)】
[0002]目前電解法的腐蝕性氣體水份含量的在線分析儀以進(jìn)口為主，產(chǎn)品分為內(nèi)繞式和外繞式，內(nèi)繞式由于清洗困難，對(duì)用戶而言就是一次性的水份傳感器，只要傳感器污染和堵塞，就行更換新的，所以很少使用。目前國外的傳感器基本使用外繞式的。這種傳感器在使用的過程中，有兩個(gè)主要問題，一是絕緣玻璃棒(一般直徑為7或8個(gè)毫米)與電極座采用膠粘接方式，該方式連接使傳感器在使用過程中容易造成玻璃棒根部斷裂；電極絲與玻璃絕緣棒之間的連接也采用粘接方式，容易脫落。更嚴(yán)重的是這種粘接膠都不同程度的具用吸水性，對(duì)于測量極微量水份時(shí)，儀表測量滯后大，測量準(zhǔn)確度減少。二是水份測量受環(huán)境溫度影響，目前應(yīng)用的在線儀表都沒有溫控裝置，所以測量誤差較大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供一種腐蝕性氣相水份分析儀，可有效提高測量準(zhǔn)確度。
[0004]為此，所采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種腐蝕性氣相水份分析儀，包括電源及分析儀探頭電器采樣電路和信號(hào)處理電路，其特征在于:包括電解池恒溫電路；該電解池恒溫電路用于控制分析儀探頭內(nèi)電解池的溫度恒定，由所述電源及分析儀探頭電器采樣電路供電。
[0006]所述電解池恒溫電路由信號(hào)產(chǎn)生電路、比較器U5、隔離光耦U6、晶閘管Q1、溫度傳感器組成；所述比較器U5的2腳接精密電阻RT和溫度傳感器的一端，該精密電阻RT的另一端接地；同時(shí)精密電阻RT上并接濾波電容Ct2，所述溫度傳感器的另一端接在15V電位端上；比較器U5的3腳連接電位器VR2的可調(diào)端3腳，該電位器VR2的固定端I腳接精密電阻Rt4的一端，該精密電阻Rt4的另一端接15V電壓端上，電位器VR2的另一固定端2腳連接在精密電阻Rtl的一端，精密電阻Rtl的另一端接地；所述比較器U5的3腳和地之間接濾波電容Ct3 ;所述隔離光耦U6的正輸入端I腳接所述比較器U5的輸出端I腳，隔離光耦U6的負(fù)輸入端2腳接地；同時(shí)，24V電位端與地之間接濾波電容Ctl ;隔離光耦U6的4腳通過精密電阻Rt3接晶閘管Ql的G極，該晶閘管Ql的A極與隔離光耦U6的6腳連接并和交流電源輸入端ACl短接，晶閘管Ql的K極通過二極管Dt連接在加熱絲的Tl端，該加熱絲的另一端與交流電源的AC2連接。
[0007]所述比較器U5的輸出端I腳和24V電源之間接精密電阻Rt2。
[0008]所述探頭測量池中的絕緣玻璃棒與電極座、電極絲焊接。
[0009]本實(shí)用新型采用恒溫40°C的恒溫裝置，極大地減少了水分子的極性管壁吸附，從源頭上減小分析儀的測量誤差。恒溫裝置設(shè)計(jì)得體積很小，而溫度控制精度較高。能夠很好的滿足儀表的實(shí)用要求。而且探頭中的電極絲和電極座與絕緣玻璃棒焊接連接克服現(xiàn)有粘接連接中粘接膠的吸水性造成的測量誤差，從而使得本實(shí)用新型可以應(yīng)用于國內(nèi)各類化工廠內(nèi)所有酸性腐蝕性氣體中微量水含量進(jìn)行在線分析，避免人工化驗(yàn)對(duì)操作人員的傷害，使儀表的整體性能有較大的提升。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型電源及分析儀探頭電氣采樣原理圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型的信號(hào)處理原理圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型的電解池恒溫電路原理圖；
[0013]圖4為本實(shí)用新型的電氣原理總圖；
[0014]圖5為本實(shí)用新型探頭的剖面示意圖，其中:1電纜，2電纜接頭，3電極絲外接裝置，4密封圈，5測量池，6電極絲，7電極座，8絕緣填充料，9絕緣玻璃棒。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1-4所示，本實(shí)用新型的電路由電源及分析儀探頭電器采樣電路、信號(hào)處理電路和電解池恒溫電路組成并制作PCB印制板，結(jié)構(gòu)上主要由變送器及探頭兩大部分組成；下面就本實(shí)用新型的原理、各電路結(jié)構(gòu)及功能介紹如下:
[0017]1、本實(shí)用新型的測量原理為:當(dāng)被分析的樣氣進(jìn)入電解池內(nèi)，氣體中的水分即被涂敷在傳感器表面的P2O5吸濕劑完全吸收，并被加在傳感器電極上的直流電壓電解成H2和O2隨樣氣排出。
[0018]其反應(yīng)過程是:
[0019]P2O5 +H2O — HPO3(吸濕)
[0020]HPO3 ^ P2O5+ H2 i + O2 ?(電解)
[0021 ] 在電解過程中，產(chǎn)生電解電流。根據(jù)法拉第電解定律和氣體狀態(tài)方程可導(dǎo)出，在一定溫度、壓力和流量條件下產(chǎn)生的電解電流正比于氣體中的水含量。測量出電解電流的大小，即測出水含量。
[0022]下述內(nèi)容中各符號(hào)的含義如下:AC/DC為24V電源模塊，DU D6穩(wěn)壓二極管，D2、D3瞬態(tài)抑制二極管，D7、Dt 二極管，L1、L2電感，Rl?R14、Rtl?Rt4、Rpl?Rp2電阻(除圖中標(biāo)出外，其余均為1/4W ；R8、RT為精密電阻)，Cl?C22、Ctl?Ct3電容，Ql晶閘管，VR1、VR2電位器，XTX2晶振，U3、U7三端穩(wěn)壓MC7815CT，U8三端穩(wěn)壓MC7805CT，Ul單片機(jī)，U2模數(shù)轉(zhuǎn)換器，U4數(shù)模轉(zhuǎn)換器，U5比較器，U6光耦，Jl液晶LCD，J6鍵盤，溫度傳感器AD590。
[0023]2、電源及檢測器探頭電氣采樣電路，如圖1所示:
[0024]由AC/DC、三端穩(wěn)壓、保護(hù)電路、精密采樣電阻等電路部分組成。這部分電路的目的是:
[0025]向電解池和溫控電路各提供一路15V電源；向信號(hào)處理電路提供5V電壓；通過精密電阻采集電解池流過的的對(duì)應(yīng)水份測量值的。具體實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0026]220交流市電經(jīng)過AC/DC模塊轉(zhuǎn)變成24V直流電。在選擇AC/DC時(shí)，需考慮輸出功率、抗干擾、體積(隔爆箱安裝時(shí))、輸入電壓范圍等因素。在實(shí)際的工業(yè)場合應(yīng)用中，由于現(xiàn)場電網(wǎng)有較大功率輸出使得電壓不穩(wěn)，同時(shí)工業(yè)現(xiàn)場具有干擾強(qiáng)、傳入尖峰電壓較高等不利特點(diǎn)，所以需選擇輸入電壓范圍寬、抗干擾強(qiáng)、額定功率是實(shí)用功率2倍以上的AC/DC。同時(shí)，如果AD/DC內(nèi)部沒有穩(wěn)波電路，還需在220V交流市電進(jìn)入AC/DC之前，加上共模電感、壓敏電阻、熱敏電阻等，以減小干擾劇烈時(shí)現(xiàn)場電壓變化對(duì)AC/DC模塊帶來的不利影響。對(duì)于本設(shè)計(jì)，可采用25W、帶前級(jí)保護(hù)電路、體積小、轉(zhuǎn)換效率較高的開關(guān)電源。
[0027]即使選用了較好的AC/DC電源，為了增加儀器各電源的可靠性，還必需要進(jìn)行再濾波，并添加保護(hù)電路，才能交給三端穩(wěn)壓做進(jìn)一步電壓轉(zhuǎn)換。圖中的電感L2和電阻Rp2用于對(duì)AC/DC輸出的電壓進(jìn)行濾波，以消除該AC/DC電壓變換后的瞬間毛刺。對(duì)于給精密元器件如單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)化器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等供電的5V電源，還需另加一路濾波電感LI和電阻Rpl，已達(dá)到最大可能的電源可靠。瞬態(tài)抑制二極管D3和D2具有極快的泄流時(shí)間，分別用來預(yù)防24V和5V電源出現(xiàn)瞬時(shí)擊穿或嚴(yán)重超壓。在實(shí)際工作時(shí)，當(dāng)電壓分別大于6.8V和33V時(shí)，這兩個(gè)瞬態(tài)抑制二極管會(huì)在極短的時(shí)間里(約10ms)，通過大電流泄流，把電壓箝制在預(yù)訂電壓上。以此來有效的防止由該路電源供電的電路元器件的燒壞。
[0028]電阻R8、R9是限流電阻，用于限制流向三端穩(wěn)壓U8 (MC7805CT)和三端穩(wěn)壓U3(MC7815CT的電流。當(dāng)電路短路，或者在一些特殊情況出現(xiàn)極大電流電流時(shí)(如更換新電解池或現(xiàn)場電解池新涂涂層)，限流電阻能有效保護(hù)AC/DC不被燒壞。但是，在正常工作時(shí)，由于限流電阻的分壓，使得落在三端穩(wěn)壓上的電壓略有變化。三端穩(wěn)壓輸出也會(huì)有極小的變化(一般不大于0.4V);對(duì)于向探頭供電和向數(shù)字電路供電，這種極小的電壓變化并不影響儀表的正常工作。但是，如果某路電路要求電壓很穩(wěn)定，同時(shí)要求輸出的電流值很小，就不能再加這種限流電阻。本圖的U7三端穩(wěn)壓(MC7815CT)，用于向溫控部分提供電壓，分壓后直接做與溫度轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)進(jìn)行比較的電壓基準(zhǔn)，這就要求電壓穩(wěn)定，不能隨輸出功耗發(fā)生改變，所以這一路并沒有限流電阻。
[0029]電容C20、C21、C22是20u的電解電容，分別連接在每一路三端穩(wěn)壓電路的輸出端與中間公共端(即地，GND電平)之間，電容的正端接輸出端，負(fù)端接公共端，在PCB板上，為了實(shí)現(xiàn)最好的濾波效果，要求這類電容離三端穩(wěn)壓塊越近越好。
[0030]電阻R7為檢測器限流電阻。在新繞的電解池或電解池新涂涂層時(shí)，電解池的電氣特性相當(dāng)于短路，如果沒有這個(gè)限流電阻，電解電流會(huì)很大，損壞取樣電阻，甚至燒掉電解池自身或毀壞該路供電電路。
[0031]電阻R8為精密取樣電阻，正是通過這個(gè)電阻，把流經(jīng)電解池的對(duì)應(yīng)測量水分值的電流信號(hào)(Ippm實(shí)測約對(duì)應(yīng)46.6uA)轉(zhuǎn)換成電壓線號(hào)，再送給后續(xù)數(shù)字電路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。與電阻R8并聯(lián)的D6是一個(gè)2.5V的穩(wěn)壓二極管，起一個(gè)限壓的作用，防止在電解池短路或其他導(dǎo)致電解池大電流情況出現(xiàn)時(shí)，未加限制的電壓信號(hào)進(jìn)入信號(hào)處理電路，損毀模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊或其他元件。
[0032]綜上，電源部分用于向儀表提供穩(wěn)定電壓，應(yīng)多層次增加保護(hù)電路，去除電網(wǎng)攜帶干擾。不合理的或者考慮不周的電源設(shè)計(jì)會(huì)引起一些極難察覺的隱患，這些隱患，發(fā)現(xiàn)和解決都極難。比如:某段時(shí)間的周期性誤差增大、epprom內(nèi)數(shù)據(jù)遺失、長期可靠性較差、元器件燒壞等，而這些故障并不是每臺(tái)表都出現(xiàn)，也沒有固定的周期。
[0033]3、信號(hào)處理電路，如圖3所示:
[0034]由模數(shù)轉(zhuǎn)換器U2、單片機(jī)U1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U4、液晶IXDJ1、鍵盤J6等部分組成。該部分的基本流程是:由精密取樣電阻上取得的電壓信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后被讀入單片機(jī)中，與單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)的各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)算、處理，最后把處理的結(jié)果以兩種形式輸出:電流和LCD顯示輸出。在此過程中，又隨時(shí)可以通過中斷程序進(jìn)行人機(jī)交互操作，通過儀表鍵盤和液晶顯示，實(shí)時(shí)修改各種參數(shù)，控制當(dāng)前和以后的程序處理進(jìn)程。詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0035]A.模數(shù)轉(zhuǎn)換器U2的連接
[0036]把信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器:模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705的7腳(Vinl+)連接信號(hào)輸入；把信號(hào)輸入的負(fù)端、AD7705的8腳(Vinl-)、AD7705的11腳(Vin2_)接地(GND)。這樣就把信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。通過對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)化器內(nèi)部的標(biāo)志寄存器寄存器(COMMUNICAT1N REGISTER)的設(shè)置，確定要轉(zhuǎn)換信號(hào)的流路號(hào)。
[0037]向模數(shù)轉(zhuǎn)換器供電:模數(shù)轉(zhuǎn)化器AD7705的15腳(Vdd)接5V電壓VCC，AD7705的16腳接地(GND)。同時(shí)在印制板上距離AD7705的15、16兩個(gè)管腳距離盡可能近的地方加一個(gè)0.1微法的C9電容，以減小干擾。
[0038]向模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供振頻:模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705的2腳(Xin)連接晶振XTX2的一個(gè)管腳，AD7705的32腳(Xout)連接晶振XTX2的另一個(gè)管腳。30P的電容C7和C8分別接在晶振的兩個(gè)管腳上，C7和CS的另一個(gè)管腳短接在一起，再和地(GND)連在一起，這就使得晶振運(yùn)行更穩(wěn)定。而晶振本身又決定了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。本設(shè)計(jì)選用2M晶振。最后，通過AD7705內(nèi)部標(biāo)志寄存器(寄存器SETUP REGISTER和寄存器CLOCK REGISTER)的設(shè)置，將轉(zhuǎn)換頻率設(shè)置為大約20Hz。
[0039]向模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供參考電壓:R12的一端接在電源VCC上，一端接在3.3V穩(wěn)壓管Dl上，Dl的另一端接在地(GND)上。同時(shí)在Dl上并聯(lián)一個(gè)電容C6和一個(gè)電阻R14，起到穩(wěn)定參考電壓的作用。穩(wěn)壓管的正端連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705的參考輸入正端(Ref+) — 9號(hào)端子上，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705的參考輸入負(fù)端(Ref-) —10號(hào)端子接地(GND)。這樣，就把穩(wěn)定的3.3V電壓送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入端。
[0040]模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)數(shù)字通訊口的連接:AD7705的5腳(RST)U腳(SCLK)、12腳(Rdy)分別與單片機(jī)的24腳(PC2)、23腳(PCl)、16腳(INTO)連接；AD7705的13腳(Do)和14腳(Di)短接，與單片機(jī)ATMEG16的22腳(PCO)連接。圖中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，SCLK用于通訊時(shí)鐘、DATA用于通訊數(shù)據(jù)、REST用于復(fù)位AD7705、INTl表示轉(zhuǎn)換完成，通知單片機(jī)可以取數(shù)據(jù)了。從中可見，由于INTl與單片機(jī)的中斷管腳相連，可以在中斷程序里讀取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)讀取，提高了響應(yīng)速度。此外，Do和Di短接，使得數(shù)據(jù)輸入輸出共用一口，節(jié)約了單片機(jī)的I/O 口。
[0041]B.數(shù)模轉(zhuǎn)換器U4的連接
[0042]外圍電路的連接:數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD420的典型應(yīng)用所必須的外圍電路。包括:AD420的20腳(CAP1)、21腳(CAP2)分別接兩個(gè)0.01微法的濾波電容Cll和C12。該Cll和C12的另外一端短接，連接在24V電源上；管腳4和管腳6短接并接地(GND);管腳2和管腳5短接連接電容C10，C10的另外一個(gè)腳接地(GND)。
[0043]管腳輸入?yún)⒖茧妷?選用內(nèi)部參考電壓:14腳(REF OUT)和15腳(REF IN)短接。
[0044]輸出電流連接:AD420輸出電流負(fù)端(管腳11)接地(GND)，正端(18腳)接二極管D7的正極，通過二極管的負(fù)極輸出。當(dāng)外部采集4-20mA信號(hào)的采集電路帶壓時(shí)，如果正負(fù)接反，可能會(huì)燒壞模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD420。二極管D7在這里的作用就是當(dāng)這種誤操作發(fā)生時(shí)，保護(hù)數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD420。
[0045]數(shù)模轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)數(shù)字通訊口的連接:AD420的7腳(LATCH)、8腳(CL0CK)、9腳(DATA IN)分別與單片機(jī)的36腳(PA4)、35腳(PA5)、34腳(PA6)連接。圖中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，CLK用于表示通訊的同步時(shí)鐘；DAT用于通訊數(shù)據(jù)，與CLK配合向AD420發(fā)送需要A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)；LATCH用于通訊鎖存標(biāo)號(hào)，表示一組(16位)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，通知AD420可以進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)化了。
[0046]C.液晶 LCDJl (SMG12854ZK)的連接
[0047]液晶IXD電源的連接:5V電源的正負(fù)端子分別連接在液晶IXD的2腳和I腳，用于給液晶IXD供電。
[0048]液晶IXD電源對(duì)比度的連接:電位器VRl固定端連接IXD的18腳和I腳，可調(diào)端連接IXD的3腳，這樣，就可以通過調(diào)電位器來調(diào)節(jié)液晶IXD顯示畫面的對(duì)比度了。
[0049]液晶IXD背光的連接:液晶IXD的19腳接R6，R6的另一端接電源VCC，液晶IXD的20腳接地(GND)。電阻R6用于限制液晶LCD的背光電流。如果將電阻R6短接，背光電流約80mA ;加上電阻R6，背光電流約10 mA。
[0050]液晶IXD與單片機(jī)數(shù)字通訊口的連接:通過把15腳接地，可以把液晶IXD選擇為串行通訊方式，用串行通訊可以有效地減少通訊線數(shù)，節(jié)約單片機(jī)的I/o 口。液晶IXD的4腳(CS)、5腳(STD)、6腳(SCLK)分別連接單片機(jī)的5腳(PB4)、6腳(PB5)和7腳(PB6)，其分別代表片選使能、串行輸入輸出數(shù)據(jù)、同步時(shí)鐘的含義。
[0051]C.鍵盤J6的連接
[0052]四個(gè)按鍵的獨(dú)立端(J6的f 4腳)分別與單片機(jī)的37?40腳(ΡΑ(ΓΡΑ3)連接。同時(shí),這四個(gè)按鍵的獨(dú)立端又分別與30k的電阻R1?R4的連接。電阻R1?R4的另外一端短接在一起，并與電源VCC連接。四個(gè)按鍵的公共端(J6的5腳)通過一個(gè)2K的電阻R5連接在地(GND)上。這樣，當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，單片機(jī)的ΡΑ(ΓΡΑ3為高電平(5V)，當(dāng)有某個(gè)鍵按下時(shí)，ΡΑ(ΓΡΑ3為低電平(約0.3V)。沒有把按鍵的公共端直接接在地(GND)上，而是通過一個(gè)2Κ電阻接地，是為了避免調(diào)試程序時(shí)，誤操作把單片機(jī)的ΡΑ(ΓΡΑ3為輸出(DDRA=OXOf)高電平狀態(tài)，直接接地(GND)可能燒了單片機(jī)的相應(yīng)管腳。
[0053]鍵盤的掃描方式為定時(shí)掃描。將將定時(shí)計(jì)數(shù)器T/C0設(shè)置為溢出中斷(TIMSKI =0X01)，通過對(duì)T/C0計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器(TCNTO )的初始值的設(shè)置，使得每200mS溢出，產(chǎn)生中斷，然后在中斷程序中掃描鍵盤(PINA&0X0F)。
[0054]四個(gè)按鍵分別定義為“enter”、“CanCel”、“▲”、“一”。在人機(jī)交互時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的具體情況，“enter”代表“確定輸入”或“進(jìn)入所選”?！癱ancel”代表“取消輸入”或“退出所選”。在菜單選項(xiàng)時(shí):按“▲”表示進(jìn)入同級(jí)別上一菜單，如果當(dāng)前已經(jīng)是最上的菜單了，按“▲”把同級(jí)別最下菜單備選反黑；在數(shù)字輸入時(shí)表示所當(dāng)前所選位(液晶反黑位)加1，如果當(dāng)前位的數(shù)字已經(jīng)是9，按“▲”當(dāng)前所選位變?yōu)镺?！耙弧北硎景旬?dāng)前數(shù)字所選位左移一位，如果當(dāng)前所選位已經(jīng)是最左邊的位(最高位)了，按“一”會(huì)選擇最右邊的位(最低位)為備選位。
[0055]C.單片機(jī)的連接
[0056]單片機(jī)ATMEGA16與模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、鍵盤、液晶的數(shù)字信號(hào)連接在上面已經(jīng)描述過了。此外，只需要很少的外圍電路:
[0057]電源輸入端的正負(fù)(單片機(jī)的10、11腳)分別連接在電源VCC和地(GND)上。電源的正負(fù)之間在再并上一個(gè)0.1u的濾波電容Cl。復(fù)位端RESET(單片機(jī)的9腳)直接連在VCC上，利用單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻和復(fù)位電容進(jìn)行復(fù)位。單片機(jī)的30腳、31腳是模擬量電源輸入電源口，分別直接與數(shù)字量電源短接。模擬量電源正負(fù)之間接一個(gè)濾波電容C3。單片機(jī)的32腳是模擬量參考電壓(AREF)，通過一個(gè)濾波電容連接在地(GND)上，以留為以后擴(kuò)展備用。
[0058]單片機(jī)ATMEGA16具有很高的集成度，除了常用單片機(jī)的串行口、T/C、INT等標(biāo)準(zhǔn)配置外，還內(nèi)置了 16k的可編程Flash、512字節(jié)的EEPR0M、1K用戶SRAM、8M可配置晶振、WDGUO位AD等。這使得電路的集成度變得很高，整體電路得以簡化，故障率降低。同時(shí)，在實(shí)際儀表程序燒錄時(shí)，為進(jìn)一步減少電源干擾對(duì)單片機(jī)程序運(yùn)行的影響和EEPROM的誤寫入，需要對(duì)單片機(jī)的與電平檢測有關(guān)的熔絲位進(jìn)行編程，要求單片機(jī)內(nèi)部實(shí)時(shí)檢測供電電壓，當(dāng)電壓小于4.ον時(shí)，自動(dòng)復(fù)位單片機(jī)(BOden=I ;bodlevel=i ；)。
[0059]4、電解池恒溫電路，如圖2所示:
[0060]電解池恒溫電路由信號(hào)產(chǎn)生電路、比較器U5、隔離光耦U6、晶閘管Q1、溫度傳感器組成。該部分電路的基本工作流程是:由精密取樣電阻把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，與要控制的目標(biāo)溫度所對(duì)應(yīng)的電壓值進(jìn)行比較，如果低于控制溫度對(duì)應(yīng)的電壓值，比較器輸出正的電壓信號(hào)(約24V)，通過光耦器打開晶閘管開關(guān)，進(jìn)入加熱階段；如果當(dāng)前溫度信號(hào)大于目標(biāo)溫度信號(hào)，比較器翻轉(zhuǎn)，停止產(chǎn)生信號(hào)(此時(shí)比較器輸出約為0V)，光耦關(guān)斷晶閘管，從而停止加熱，進(jìn)入自然冷卻階段。如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)恒溫的控制。詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0061]所述比較器U5 (LM393)的2腳接30k精密電阻RT和溫度傳感器AD590的一端，該精密電阻RT的另一端接地(GND);同時(shí)精密電阻RT上并接濾波電容Ct2，；所述溫度傳感器的另一端接在15V電位端上，這樣就把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)送給比較器的信號(hào)輸入端2號(hào)管腳(Vin-)上。溫度每變化一度，該電壓值變化30mV。
[0062]比較器U5的信號(hào)輸入端3腳(Vin+)連接電位器VR2的可調(diào)端3腳，該電位器VR2的固定端I腳接精密電阻Rt4的一端，該精密電阻Rt4的另一端接15V電位端上，電位器VR2的另一固定端2腳連接在精密電阻Rtl的一端，精密電阻Rtl的另一端接地(GND);所述比較器U5的3腳和地之間接濾波電容Ct3 ;這樣就把控制目標(biāo)溫度的電壓對(duì)應(yīng)值送給比較器的信號(hào)輸入端3號(hào)管腳(Vin+)上。要控制到40°C，該電壓值應(yīng)為30k* (40+273)^ 9.39V。但考慮到加熱絲加熱的滯后效應(yīng)，應(yīng)略低于這個(gè)數(shù)值，實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果選擇9.37V最為理想。
[0063]如果比較器LM393的正信號(hào)輸入端3號(hào)管腳(Vin+)大于負(fù)輸入端2號(hào)管腳(Vin-)，比較器輸出端為正(略小于供電電壓24V)，用來驅(qū)動(dòng)后面的隔離光耦，為了提高比較器LM393的驅(qū)動(dòng)能力，在比較器的輸出端I腳和24V之間連接了一個(gè)2k電阻Rt2。如果比較器LM393的正信號(hào)輸入端3號(hào)管腳(Vin+)小于負(fù)輸入端2號(hào)管腳(Vin-),比較器輸出端為負(fù)(與地(GND)電壓接近)，此時(shí)無法驅(qū)動(dòng)隔離光耦。
[0064]所述隔離光耦U6 ( M0C3061)的正輸入端I腳(IN+)接所述比較器U5 (LM393)的輸出端I腳，隔離光耦U6的負(fù)輸入端2腳(IN-)接地(GND);同時(shí)，24V電位端與地(GND)之間接濾波電容Ctl ;當(dāng)隔離光耦U6的正輸入端I腳(IN+)電壓遠(yuǎn)大于負(fù)輸入端2腳(IN-)時(shí)，光耦內(nèi)部LED點(diǎn)亮，使得感應(yīng)元件導(dǎo)通，也就是光耦的6腳(B)與4腳(E)導(dǎo)通。如果光耦的正輸入端I腳(IN+)電壓等于或接近負(fù)輸入端2腳(IN-)，光耦內(nèi)部LED熄滅，光耦的6腳(B)與4腳(E)斷開為高阻狀態(tài)。
[0065]隔離光耦U6的4腳通過精密電阻Rt3接晶閘管Ql的G極，該晶閘管Ql的A極與隔離光耦U6的6腳連接并和交流電源輸入端ACl短接，晶閘管Ql的K極通過二極管Dt(IN4007)連接在加熱絲的Tl端，該加熱絲的另一端與交流電源的AC2連接。當(dāng)隔離光耦U6的6腳(B)與4腳(E)導(dǎo)通時(shí)，晶閘管Ql導(dǎo)通，交流電源AC通過Dt取半波，作用在加熱絲上加熱電解池體。當(dāng)光耦的6腳(B)與4腳(E)斷開時(shí)，晶閘管Ql也隨之?dāng)嚅_，停止對(duì)電解池體加熱。
[0066]該溫控電路控制的目標(biāo)是:把電解池池體恒溫在40 V。在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試中，電解池池體溫度保持在40°C，上下波動(dòng)小于±0.2°C。
[0067]除上述電路改進(jìn)增加測量準(zhǔn)確度外，本實(shí)用新型還將所述探頭測量池中的絕緣玻璃棒9與電極座7、電極絲5焊接。杜絕現(xiàn)有粘接膠具用的吸水性造成的測量誤差。
【權(quán)利要求】
1.一種腐蝕性氣相水份分析儀，包括電源及分析儀探頭電器采樣電路和信號(hào)處理電路，探頭測量池中的絕緣玻璃棒，其特征在于:包括電解池恒溫電路；該電解池恒溫電路用于控制分析儀探頭內(nèi)電解池的溫度恒定，由所述電源及分析儀探頭電器采樣電路供電；所述電解池恒溫電路由信號(hào)產(chǎn)生電路、比較器U5、隔離光耦U6、晶閘管Q1、溫度傳感器組成；比較器U5的2腳接精密電阻RT和溫度傳感器的一端，該精密電阻RT的另一端接地；同時(shí)精密電阻RT上并接濾波電容Ct2，所述溫度傳感器的另一端接在15V電位端上；比較器U5的3腳連接電位器VR2的可調(diào)端3腳，該電位器VR2的固定端I腳接精密電阻Rt4的一端，該精密電阻Rt4的另一端接15V電位端上，電位器VR2的另一固定端2腳連接在精密電阻Rtl的一端，精密電阻Rtl的另一端接地；所述比較器U5的3腳和地之間接濾波電容Ct3 ；所述隔離光耦U6的正輸入端I腳接所述比較器U5的輸出端I腳，隔離光耦U6的負(fù)輸入端2腳接地；同時(shí)，24V電位端與地之間接濾波電容Ctl ;隔離光耦U6的4腳通過精密電阻Rt3接晶閘管Ql的G極，該晶閘管Ql的A極與隔離光耦U6的6腳連接并和交流電源輸入端ACl短接，晶閘管Ql的K極通過二極管Dt連接在加熱絲的Tl端，該加熱絲的另一端與交流電源的AC2連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腐蝕性氣相水份分析儀，其特征在于:所述比較器U5的輸出端I腳和24V電源之間接精密電阻Rt2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腐蝕性氣相水份分析儀，其特征在于:所述探頭測量池中的絕緣玻璃棒(9)與電極座(7)、電極絲(5)焊接。
【文檔編號(hào)】G01N27/26GK204086195SQ201420336296
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】俞振奮 申請(qǐng)人:蘭州惠宸自動(dòng)化設(shè)備有限公司