基于HT46R24的熒光水質監(jiān)測儀的開發(fā)設計

在鋼廠電廠等的工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中，需要快速準確地測定及調節(jié)水處理劑的濃度，因此我們設計了一款基于HT46R24單片機的在線熒光水質監(jiān)測儀。 　　本儀器是采用波長為540nm的LED燈照射流經分析池的冷卻循環(huán)水，激發(fā)其中的熒光示蹤劑發(fā)射出波長為575nm的熒光信號。該熒光和激發(fā)光一塊通過聚焦透鏡到達575nm窄帶濾光片之后，理論上激發(fā)光將被濾除只有熒光信號透過濾光片到達硅光電轉換二極管。實際上仍然有一小部分激發(fā)光及其它背景光透過濾光片被硅光電二極管檢測到，構成一個較為固定的誤差。采用兩點定標測量法可以消除激發(fā)光造成的誤差，此外本設計還采用了1.1kHz的脈沖激發(fā)光源用于消除其它背景光造成的誤差。未知溶液的溶度與其熒光信號強度數值的關系式如下。 　　C上：定標上限濃度；C下：定標下限濃度；N上：所測上標液數值；N下：所測下標液數值；C：待測濃度；N：所測待測液數值。 　　本儀器的硬件電路主要由包括電源模塊、熒光信號檢測模塊和基于HT46R24的主控制板模塊。以下主要介紹核心的熒光檢測電路。 　　熒光檢測板電路如圖所示，硅光電二極管將接受到的熒光信號轉換成微弱的電流信號，該電流信號經過一個由CA3140運放構成的積分放大電路進行前置放大，該放大器的RC取值使其頻率帶寬4.976kHz，遠大于1.1kHz的熒光信號帶寬。放大了的熒光信號經過C4電容之后，其中的直流噪聲干擾信號將被濾除，波形整體下移。然后再由AD706放大器進行檢波，只保留正向電平。由截止頻率為6Hz的二階有源積分低通濾波器進一步濾除高頻段的噪聲后，熒光信號由1.1kHz交變信號變?yōu)橹绷餍盘?，該信號經過AD650的V/F轉換器后變成相應頻率值的脈沖信號。 　　主控制板部分主要由 HT46R24單片機、時鐘芯片BL5732、串行EPROM AT24C256(用于存儲字庫及系統(tǒng)固定參數)、RS232電平轉換芯片MAX232、大功率NMOS管IRF630(用于驅動加料泵和三通電磁閥)、 LM555構成的1.1kHz的多諧振蕩器(用于驅動LED激發(fā)光源)，以及薄膜按鍵和液晶模塊AM128128的驅動接口電路等構成。 　　主函數主要完成的是單片機系統(tǒng)初始化、LCD顯示、鍵盤掃描及按鍵響應，定時檢測樣品濃度送到LCD上顯示并且通過串口發(fā)送給計算機，控制加料泵的開啟和關閉等。