專利名稱：多功能微電腦pH/離子計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能的微電腦PH／離子計(jì)，屬于化工分析儀器的范疇，可用于測(cè)量溶液的PH值、電極電勢(shì)、離子濃度、電位滴定等，是醫(yī)藥衛(wèi)生、食品、科研院校、輕化工等部門理想的分析儀器之一。
目前的微電腦酸度計(jì)如1988年5月18日公布的中國專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?7205198)“微電腦酸度計(jì)”由高阻輸入電路、控制微機(jī)、3 1/2 雙積分A／D轉(zhuǎn)換器、鍵盤、顯示器和機(jī)殼等部分構(gòu)成。其微機(jī)功能發(fā)揮不夠，積分式A／D轉(zhuǎn)換器和微機(jī)內(nèi)均有數(shù)字電路部分，增加了相互協(xié)調(diào)的系統(tǒng)；另外，由于A／D轉(zhuǎn)換器數(shù)字電路部分的控制邏輯功能遠(yuǎn)不及微機(jī)軟件的邏輯功能靈活、完善、從而限制了A／D轉(zhuǎn)換器模擬電路部分的應(yīng)存能力，往往要求提高模擬電路部分的性能。由于這些原因，造成硬件部分電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，從而增加了儀器成本，降低了儀器精度、可靠性等整體功能。
本實(shí)用新型的目的就在于進(jìn)一步改進(jìn)微電腦酸度計(jì)的結(jié)構(gòu)，發(fā)揮微機(jī)軟件的潛力，增強(qiáng)微電腦酸度計(jì)的功能，簡(jiǎn)化硬件電路，提高測(cè)量精度、可靠性，降低儀器成本。
本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)其目的的該多功能微電腦PH／離子計(jì)由高阻輸入電路、積分式A／D轉(zhuǎn)換器、微機(jī)、電源、鍵盤、顯示器和機(jī)殼構(gòu)成。本實(shí)用新型通過與軟件相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)其各種功能。本實(shí)用新型的積分式A／D轉(zhuǎn)換器去掉了其數(shù)字電路部分，利用微機(jī)內(nèi)的控制電路來實(shí)現(xiàn)其數(shù)字電路部分的功能，即A／D轉(zhuǎn)換器的模擬電路部分在微機(jī)軟件支持的控制電路控制下進(jìn)行工作。模擬電路部分接在高阻輸入電路的輸出端，該模擬電路部分由微機(jī)控制下的模擬開關(guān)、積分器、比較器、和基準(zhǔn)電壓源構(gòu)成。本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)有一個(gè)由EEPROM或NVRAM組成的數(shù)據(jù)斷電保存器，直接與微機(jī)相連，數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)入該保存器中保存。本實(shí)用新型共16個(gè)按鍵，其中設(shè)計(jì)有能使鍵盤中的10個(gè)鍵變成數(shù)字鍵的鍵，有一個(gè)能在PH測(cè)量中多點(diǎn)定位和自動(dòng)調(diào)校斜率K值的鍵，對(duì)機(jī)內(nèi)mv標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)的鍵，能用增量分析法計(jì)算和顯示離子濃度的鍵，計(jì)算和顯示電位滴定終點(diǎn)電位的鍵，顯示到滴定終點(diǎn)為止所加標(biāo)準(zhǔn)液體積總和的鍵。鍵盤電路部分增設(shè)了一個(gè)功能轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過該開關(guān)的轉(zhuǎn)接，可使鍵盤中的1＃(t)鍵除了能顯示和置入t值、數(shù)字7外，還能對(duì)機(jī)內(nèi)mv標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)。
由于本實(shí)用新型采用了上述設(shè)計(jì)，進(jìn)一步發(fā)揮了微機(jī)的潛力，去掉了積分式A／D轉(zhuǎn)換器本身的數(shù)字電路部分，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，增加了該P(yáng)H／離子計(jì)的功能，從而提高了儀器測(cè)量精度和可靠性，降低了成本。其主要性能指標(biāo)測(cè)量PH值0～14，連續(xù)，精度0.01PH級(jí)，測(cè)mv值－1000.0～＋1000.0mv，精度±0.1mv，重現(xiàn)性測(cè)PH值時(shí)0.01PH，測(cè)mv時(shí)0.1mv。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例加以進(jìn)一步說明

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖，圖2是本實(shí)用新型鍵盤示意圖，
圖3是本實(shí)用新型鍵盤電路圖，圖4是本實(shí)用新型電源電路圖，圖5是本實(shí)用新型電路總圖。
如圖5所示，來自甘汞電極和玻璃電極的訊號(hào)進(jìn)入高阻輸入電路，經(jīng)同相放大后，然后進(jìn)入由微機(jī)TP801A控制的雙積分(三積分或四積分)A／D轉(zhuǎn)換器的模擬電路部分中。高阻輸入電路由IC1，和電阻R1～R5構(gòu)成，IC1采用高阻集成運(yùn)放F3140。A／D轉(zhuǎn)換器的模擬電路部分由IC2、IC3，BG1～BG2，R6～R17，D1～D7，C1等構(gòu)成，IC2為積分器，采用高阻集成運(yùn)放F3140，IC3為比較器，采用集成電路LM311。IC3的輸出端與TP801A相連。BG1～BG4采用4個(gè)3DJ7F組成電子開關(guān)。BG5～BG8采用4個(gè)三極管3CG21C，構(gòu)成電子開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，并由微機(jī)控制。D1、D2為本雙積分A／D轉(zhuǎn)換器提供基準(zhǔn)電壓，采用2DW232。
如圖5所示本實(shí)用新型的微電腦采用成品TP801A修改而成。也可以用Z80CPU為主體的少數(shù)幾塊芯片組成，亦可用MCS單片機(jī)組成，并采用5V電源供電的EEPROM芯片X2804A作為數(shù)據(jù)斷電保存器，其接線情況如圖5的IC4，其地址線、數(shù)據(jù)線、控制線均與TP801A相連。若采用非易失性的NVRAM，還可把數(shù)據(jù)斷電保存器包括在微機(jī)內(nèi)。
如圖2、圖3所示本實(shí)用新型共有16個(gè)按鍵，其中11個(gè)按鍵(含一個(gè)三功能鍵)為雙功能鍵。對(duì)三功能的1＃鍵是這樣實(shí)現(xiàn)的，將圖3的轉(zhuǎn)換開關(guān)接到a、c時(shí)，此時(shí)1＃鍵即為校正鍵，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)電壓的輸入，按動(dòng)該鍵，儀器自動(dòng)校正機(jī)內(nèi)的mv標(biāo)準(zhǔn)，校正完畢后，再將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)接到a、b，1＃鍵即成為雙功能的鍵，即成為t鍵或數(shù)字鍵7。開機(jī)上電或執(zhí)行完各命令后，鍵盤均回復(fù)到16個(gè)命令鍵的狀態(tài)。當(dāng)按動(dòng)命令鍵t、PHS、PHS＃、K、Vo、CS、ΔVS、EO、n鍵中任何一個(gè)鍵后，1?！?＃、5?！?＃、9?！?1＃、13＃鍵變?yōu)閿?shù)字鍵，12＃鍵變?yōu)槊铈IMoN，其他鍵無功能。10個(gè)數(shù)字鍵可向機(jī)內(nèi)置入各種數(shù)據(jù)，當(dāng)置入數(shù)據(jù)完成后，按MoN鍵，鍵盤又返回到16個(gè)命令鍵狀態(tài)，并顯示P。16個(gè)鍵的功能和作用如下1.t鍵，按動(dòng)后顯示機(jī)內(nèi)存貯的t值，配合十個(gè)數(shù)字鍵可置入t值，精確到0.1℃。通過圖3中的轉(zhuǎn)換開關(guān)，可變?yōu)槿δ苕I。
2.PHS鍵，按動(dòng)后，配合十個(gè)數(shù)字鍵，置入PHS值。
3.PHS＃鍵，按動(dòng)后，配合十個(gè)數(shù)字鍵輸入7種PHS＃編號(hào)(機(jī)內(nèi)存有國家標(biāo)準(zhǔn)給出的7種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液在0～95℃的PHS值)，并自動(dòng)根據(jù)t值，查PHS表，得到PHS值。
4.VO鍵，按動(dòng)后，配合十個(gè)數(shù)字鍵，置入待測(cè)液體積。
5.Cs鍵，按動(dòng)后，配合十個(gè)數(shù)字鍵，置入標(biāo)準(zhǔn)液的濃度。
6.ΔVS鍵，按動(dòng)后，配合十個(gè)數(shù)字鍵，置入標(biāo)準(zhǔn)液體積增量數(shù)。
7.CX鍵，按動(dòng)后，能用增量分析法計(jì)算和顯示待測(cè)液的濃度。
8.∑ΔVS鍵，按動(dòng)后，顯示至滴定終點(diǎn)為止所加標(biāo)準(zhǔn)液體積的累加和。
9.n鍵，按動(dòng)后，配合數(shù)字鍵，置入離子電荷數(shù)。
10.Omv鍵，按動(dòng)后，儀器對(duì)mv測(cè)量定標(biāo)。
11.mv鍵，按動(dòng)后，儀器測(cè)量甘汞和玻璃電極間電勢(shì)并顯示。
12.定位鍵，按動(dòng)后，儀器對(duì)PH測(cè)量定位，分別用多種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液對(duì)儀器多點(diǎn)定位，自動(dòng)分段調(diào)校斜率K值。
13.K鍵，按動(dòng)后，分次顯示各段K值，配合數(shù)字鍵輸入一個(gè)數(shù)(該數(shù)為存貯鑰匙，防止誤動(dòng)作)，把各段K值存入數(shù)據(jù)斷電保存器中。
14.EO／mvO鍵，按動(dòng)后，分次顯示PH定位的EO和mv定標(biāo)的mvO，配合十個(gè)數(shù)字鍵，輸入存貯鑰匙，可分別把EO值或mvO值存入數(shù)據(jù)斷電保存器中。
15.滴定鍵，按動(dòng)后，自動(dòng)根據(jù)ΔVS和每次所測(cè)電勢(shì)E，由Δmv／ΔVS找出滴定終點(diǎn)電位和∑ΔVS，未過終點(diǎn)時(shí)，顯示最大的｜Δmv／ΔVS｜；過終點(diǎn)后，顯示終點(diǎn)電位。
16.PH鍵，按動(dòng)后，儀器在完成對(duì)E的測(cè)量后，根據(jù)PH＝ (E - E0)/(KT) 得到PH值，并顯示。
權(quán)利要求1.一種多功能微電腦PH/離子計(jì)，它有高阻輸入電路、積分式A/D轉(zhuǎn)換器，微機(jī)、電源、顯示器、鍵盤和機(jī)殼，其特征在于積分式A/D轉(zhuǎn)換器由微機(jī)內(nèi)的控制、電路和與高阻輸入電路的輸出端相連接的由微機(jī)軟件支持的控制電路所控制的模擬電路組成，該多功能微電腦PH/離子計(jì)還有一個(gè)與微機(jī)相連接的EEPROM或NVRAM組成的數(shù)據(jù)斷電保存器，鍵盤中設(shè)計(jì)有能使其中10個(gè)鍵變成數(shù)字鍵的鍵、一個(gè)能在PH測(cè)量中多點(diǎn)定位和自動(dòng)調(diào)校斜率K值的鍵、能對(duì)機(jī)內(nèi)mV標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)的鍵、能用增量分析法計(jì)算和顯示離子濃度的鍵、計(jì)算和顯示電位滴定終點(diǎn)電位的鍵、顯示到電位滴定終點(diǎn)為止所加標(biāo)準(zhǔn)液體積總和的鍵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多功能的微電腦pH/離子計(jì)，其主要特征在于積分式A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字電路部分利用了微機(jī)內(nèi)的控制電路，在微機(jī)軟件支持下完成A/D轉(zhuǎn)換。還設(shè)計(jì)有一個(gè)EEPROM或NVRAM組成的數(shù)據(jù)斷電保存器，鍵盤中設(shè)計(jì)有雙功能鍵，因此簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，降低了儀器的成本，提高了儀器的精度和可靠性，能測(cè)量溶液的pH值、電極電勢(shì)、能自動(dòng)定位、作增量分析和計(jì)算電位滴定終點(diǎn)電位等，是醫(yī)藥衛(wèi)生、食品、科研院校、輕化工部門的分析儀器。
文檔編號(hào)G01N27/26GK2038627SQ8821895
公開日1989年5月31日 申請(qǐng)日期1988年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月10日
發(fā)明者張樂 申請(qǐng)人:張樂