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    重庆时时彩012路经验: 一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统.pdf

    关 键 词:
    一种 基于 三级 放大 电路 土壤 金属 离子 浓度 监控 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611027551.2

    申请日:

    2016.11.17

    公开号:

    CN106770590A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 27/416申请日:20161117|||公开
    IPC分类号: G01N27/416; G01N27/333 主分类号: G01N27/416
    申请人: 江苏智石科技有限公司
    发明人: 范磊
    地址: 214000 江苏省无锡市梁溪区飞宏路88-5号
    优先权:
    专利代理机构: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 许方
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611027551.2

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统,包含监控终端以及分别与其连接的多个数据采集终端,所述数据采集终端包含离子浓度检测???、模数转换器、放大电路???、数据处理???、按键输入???、无线通信???、电源??楸痉⒚魍ü尴叽衅魍肥凳辈杉寥赖母飨畈问?,其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点,将无线传感器网络引入工业水质监测系统,充分发挥无线传感器网络的优点,通过实时对环境的监测给社区居民提供方便。

    权利要求书

    1.一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统,其特征在于:包含监控终
    端以及分别与其连接的多个数据采集终端,所述数据采集终端包含离子浓度检测???、模
    数转换器、放大电路???、数据处理???、按键输入???、无线通信???、电源???,所述离
    子浓度检测??橐淮尉J黄鞣糯蟮缏纺?榱邮荽砟??,所述按键输入模
    块、无线通信???、电源??榉直鹩胧荽砟?榱?,所述监控终端包含微控制器??橐?br />及分别与其连接的射频收发器、显示???、数据存储???、时钟???、报警???;所述电源模
    块包含家用电源???、光伏电源???、交流适配器、蓄电池,所述家用电源??橥ü涣魇?br />配器连接蓄电池,所述光伏电源??橥ü畹绯亓邮荽砟??;所述放大电路包含第
    一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电
    容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三
    极管、第三三极管;所述第一电阻为变阻器,所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端,
    所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端,第三电阻的一端、第一
    三极管的基极,所述第三电阻的另一端接地,所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻
    的一端、第四电容的一端,所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地;所述第一三
    极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极;所述第二
    三极管的发射极连接第五电容的一端,所述第五电容的另一端接地;所述第二三极管的集
    电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射
    极;所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端,所述第七电阻的另
    一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端,所述第七电容的另一端接地;所述第
    六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极;所述第一二极管的阴极
    连接第四电阻的另一端。
    2.根据权利要求1所述的一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统,其
    特征在于:所述微控制器??椴捎眯酒秃盼猄PCE061A的微处理器。
    3.根据权利要求1所述的一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统,其
    特征在于:所述离子浓度检测单元采用电化学传感器。
    4.根据权利要求1所述的一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统,其
    特征在于:所述无线通信??榘テ约坝肫淞拥纳淦捣⑸淦?。
    5.根据权利要求1所述的一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统,其
    特征在于:所述显示单元采用LCD显示屏。

    说明书

    一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统

    技术领域

    本发明属于自动检测控制领域,尤其涉及一种基于三级放大电路的土壤汞金属离
    子浓度监控系统。

    背景技术

    重金属指比重大于5的金属,(一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属)约有45
    种,如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等.尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动
    所需要的微量元素,但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须,而且所有重金
    属超过一定浓度都对人体有毒。

    如汞中毒的临床表现有,全身症状为头痛、头昏、乏力、发热.口腔及消化道症状表
    现为齿龈红肿酸痛、糜烂出血、牙齿松动、龈槽溢脓,口腔有臭味,并有恶心、呕吐、食欲不
    振、腹痛、腹泻.皮肤接触可出现红色斑丘疹,以四肢及头面部分布较多。少数患者可有肾损
    害,个别严重者可有咳嗽、胸痛、呼吸困难、绀紫等急性间质性肺炎的表现。

    农用土壤是受人类活动强烈影响的一类特殊土壤,其环境质量与人们的身体健康密切
    相关。土壤污染源主要来自工业“三废”和农药、化肥的大量使用,污染物可通过灌溉水进人
    土壤,也可通过大气污染、空中的颗粒物(含重金属和致癌物质等)干湿沉降造成土壤污染,
    随着时间的推移,农田表层土壤铅、铜、锌、汞等重金属含量有增加的趋势。由于农作物的吸
    收作用,重金属元素从土壤中迁移转化到农作物根茎叶及果实中去,从而连带造成农作物
    的重金属污染,危及人们的健康水平。因此,如何快速而又简便地实现蔬菜生产基地土壤重
    金属含量的在线测量成为了一个至关重要的现实问题。

    发明内容

    本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于三级放大电
    路的土壤汞金属离子浓度监控系统。

    本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:

    一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统,包含监控终端以及分别与其
    连接的多个数据采集终端,所述数据采集终端包含离子浓度检测???、模数转换器、放大电
    路???、数据处理???、按键输入???、无线通信???、电源???,所述离子浓度检测??橐?br />次经过模数转换器放大电路??榱邮荽砟??,所述按键输入???、无线通信???、电
    源??榉直鹩胧荽砟?榱?,所述监控终端包含微控制器??橐约胺直鹩肫淞拥纳?br />频收发器、显示???、数据存储???、时钟???、报警???;所述电源??榘矣玫缭茨?br />块、光伏电源???、交流适配器、蓄电池,所述家用电源??橥ü涣魇逝淦髁有畹绯?,所
    述光伏电源??橥ü畹绯亓邮荽砟??;所述放大电路包含第一电阻、第二电阻、第
    三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电
    容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管;所
    述第一电阻为变阻器,所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端,所述第一电容的另一
    端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端,第三电阻的一端、第一三极管的基极,所述
    第三电阻的另一端接地,所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的
    一端,所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地;所述第一三极管的集电极分别连
    接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极;所述第二三极管的发射极连接
    第五电容的一端,所述第五电容的另一端接地;所述第二三极管的集电极分别连接第二电
    阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极;所述第二电容的另
    一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端,所述第七电阻的另一端分别连接第三三
    极管的集电极、第七电容的一端,所述第七电容的另一端接地;所述第六电阻的另一端分别
    连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极;所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一
    端。

    作为本发明一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统的进一步优
    选方案,所述微控制器??椴捎眯酒秃盼猄PCE061A的微处理器。

    作为本发明一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统的进一步优
    选方案,所述离子浓度检测单元采用电化学传感器。

    作为本发明一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统的进一步优
    选方案,所述无线通信??榘テ约坝肫淞拥纳淦捣⑸淦?。

    作为本发明一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统的进一步优
    选方案,所述显示单元采用LCD显示屏。

    本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:

    1、本发明通过无线传感器网路实时采集土壤的各项参数,其具有价格低廉、体积小、组
    网方便、灵活等特点,将无线传感器网络引入工业水质监测系统,充分发挥无线传感器网络
    的优点,通过实时对环境的监测给社区居民提供方便;

    2、能够利用电势测定法的电化学响应性能,并结合一元线性回归建立电极电势与离子
    浓度的数学模型,实现了对土壤重金属离子浓度的测量、显示和存储;简单、易于实现且能
    够自动测量物体的宽和高,节省了人力;

    3、本发明能够利用电势测定法的电化学响应性能,并结合一元线性回归建立电极电势

    离子浓度的数学模型,实现了对离子浓度的测量、显示和存储;

    4、本发明采用太阳能电池和家用220 V电源的双供电方式,当有家用电时,通过直流低
    压继电器巧妙断开太阳能电池;当家用电断开时,太阳能电池充当电源,太阳能电池通过太
    阳能智能充电器连接太阳能板,充电器在阳光充足时为电池充电,充满电池时自动断开充
    电,在充足太阳是充电电流能达到1A以上,完全满足电路需要。

    附图说明

    图1是本发明数据采集终端放大电路电路图。

    具体实施方式

    下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明:

    一种基于三级放大电路的土壤汞金属离子浓度监控系统,包含监控终端以及分别与其
    连接的多个数据采集终端,所述数据采集终端包含离子浓度检测???、模数转换器、放大电
    路???、数据处理???、按键输入???、无线通信???、电源???,所述离子浓度检测??橐?br />次经过模数转换器放大电路??榱邮荽砟??,所述按键输入???、无线通信???、电
    源??榉直鹩胧荽砟?榱?,所述监控终端包含微控制器??橐约胺直鹩肫淞拥纳?br />频收发器、显示???、数据存储???、时钟???、报警???;其中,所述离子浓度检测??橛?br />于对汞离子电极产生的模拟电压信号进行采集;所述放大电路??橛糜诮D獾缪剐藕沤?br />行滤波和放大;所述模数转换器用于将放大后的模拟电压信号转化成数字信号;所述数据
    处理??橛糜诟莞檬中藕沤屑扑愦淼贸龉胱优ǘ?;所述无线通信??橛糜诮?br />取的土壤浓度上传至监控终端,所述键盘输入单元用于输入设定正常汞离子浓度阈值,所
    述监控终端的射频接收器用于接收土壤重金属离子浓度,数据存储??橛糜谑凳贝娲⒒袢?br />的重金属浓度,所述报警??橛糜诘辈杉睦胱优ǘ雀哂谡c兄凳狈ňň?,同时监管
    人员可以及时派出人员对相应的土壤进行整治,所述电化学传感器主要对离子电极产生的
    电压信号进行采集、滤波和放大,使之变换成适合A/D转换器的输入信号,并经过A/D转换为
    数字信号,同时理由温度传感器读取环境温度信号,二者由单片机读取并处理后,将经温度
    补偿后的检测结果进行显示、存储、传输和测量结果打印等操作。检测仪硬件电路主要由离
    子电极电压信号采集与处理、通信、电源、存储器和显示等??樽槌?。

    所述电源??榘矣玫缭茨??、光伏电源???、交流适配器、蓄电池,所述家用
    电源??橥ü涣魇逝淦髁有畹绯?,所述光伏电源??橥ü畹绯亓邮荽砟??;
    如图1所示,所述放大电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电
    阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第
    一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管;所述第一电阻为变阻器,所述第一电阻的
    滑动端连接第一电容的一端,所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容
    的一端,第三电阻的一端、第一三极管的基极,所述第三电阻的另一端接地,所述第一三极
    管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端,所述第五电阻的另一端、第四电容
    的另一端均接地;所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、
    第二三极管的基极;所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端,所述第五电容的另一
    端接地;所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容
    的一端、第三三极管的发射极;所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻
    的一端,所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端,所述第七
    电容的另一端接地;所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基
    极;所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

    本发明采用了高性能的微处理器SPCE061A为核心经过实际测试,该系统具有较强
    的网络通信能力、高实时性、通信快速可靠的特点,具有很高的实用价值;SPCE061A微处理
    器是凌阳科技公司所生产的16位μ'nSPTM微处理器,内部采用总线结构。主要参数有:工作
    电压(CPU)VDD为2.4~3.6 V,(I/O)VDDH为2.4~5.5 V;时钟:0.32~49.152 MHz;内置2
    KBSRAM和32 KB FLASH;2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值);2个10位
    DAC(数/模转换)输出通道;32位I/O位通用可编程输入/输出端口;14个中断源可来自定时
    器A/B时基,2个外部时钟源输入,键唤醒;中断系统支持10个中断向量及10余个中断源,具
    有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能,内置在线仿真电路ICE接口,具有保密能
    力,具有Watch Dog功能,μ'nSPTM的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位乘法运
    算指令和内积运算指令,为其应用增添了DSP功能。

    SPCE061A具有很高的计算速度,这对于实时操作系统是极为重要的。对于
    SPCE061A,传统的微处理器硬件和软件的开发已被简化,不再需要在线仿真。其SPCE061A大
    容量FLASH及SRAM,内建以太网接口,可直接通过网络实现监控;具备UART接口,可使各种串
    行设备快速进行网络连接。SPCE061A微处理器的软件开发平台ICE集编程、编译、链接、调
    试、下载于一体,并有完善的TCP/IP协议栈,支持全功能UART通信,配备各种I/O驱动函数
    库。

    一种蔬菜基地汞金属离子浓度自动检测方法。该系统基于离子选择膜技术,利用
    电势测定法研究ISE的电化学响应性能,并结合一元线性回归建立电极电势与离子浓度的
    数学模型?;贏VR单片机和运放器,设计了硬件检测电路和检测程序,实现了对离子浓度
    的测量、显示和存储等操作。

    离子浓度检测单元的原理:离子选择性电极是一种电势型电化学传感器,离子选
    择性电极的关键部分是离子选择膜,在离子选择膜上不会发生电子得失,但由于存在离子
    浓度差异,在离子选择膜的两侧表面上会发生离子交换,形成浓差膜电势。

    本技术领域技术人员可以理解的是,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技
    术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义?;?br />应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中
    的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。

    以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的?;し段?,凡是
    按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明?;し段?br />之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领
    域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变
    化。

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