基于HT46R24的熒光水質(zhì)監(jiān)測儀的開發(fā)設(shè)計

在鋼廠電廠等的工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中，需要快速準(zhǔn)確地測定及調(diào)節(jié)水處理劑的濃度，因此我們設(shè)計了一款基于HT46R24單片機的在線熒光水質(zhì)監(jiān)測儀。

本儀器是采用波長為540nm的LED燈照射流經(jīng)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(zhuǎn)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(gòu)成一個較為固定的誤差。采用兩點定標(biāo)測量法可以消除激發(fā)光造成的誤差，此外本設(shè)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(shù)值的關(guān)系式如下。

C上：定標(biāo)上限濃度;C下：定標(biāo)下限濃度;N上：所測上標(biāo)液數(shù)值;N下：所測下標(biāo)液數(shù)值;C：待測濃度;N：所測待測液數(shù)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(zhuǎn)換成微弱的電流信號，該電流信

號經(jīng)過一個由CA3140運放構(gòu)成的積分放大電路進行前置放大，該放大器的RC取值使其頻率帶寬達4.976kHz，遠大于1.1kHz的熒光信號帶寬。放大了的熒光信號經(jīng)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)橹绷餍盘枺撔盘柦?jīng)過AD650的V/F轉(zhuǎn)換器后變成相應(yīng)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(shù))、RS232電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232、大功率NMOS管IRF630(用于驅(qū)動加料泵和三通電磁閥)、LM555構(gòu)成的1.1kHz的多諧振蕩器(用于驅(qū)動LED激發(fā)光源)，以及薄膜按鍵和液晶模塊AM128128的驅(qū)動接口電路等構(gòu)成。

主函數(shù)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(yīng)，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(guān)閉等。