專利名稱：一種數(shù)字比色儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種比色儀，尤其涉及一種數(shù)字比色儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的數(shù)字式光電比色儀主要包括有光源、反射鏡、聚光鏡、棱鏡、比色 皿及光電池等組成的光電測(cè)量系統(tǒng)和由微處理機(jī)與打印機(jī)組成的數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)。其不足之處由于數(shù)據(jù)處理方法采用測(cè)量數(shù)據(jù)與一組標(biāo)準(zhǔn)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 的方法，即事先配置一組濃度由低到高的被測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并將其含量值存入 微處理機(jī)內(nèi)存，實(shí)際測(cè)量時(shí)，通過計(jì)算機(jī)將實(shí)測(cè)值與內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較判斷， 然后打印出結(jié)果。該儀器的精度取決于采樣點(diǎn)的狀況，采樣點(diǎn)只能是相互分立 的有限個(gè)點(diǎn)，因而影響測(cè)量的精度。
另一種的數(shù)字比色儀大多使用電壓方式驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，隨著環(huán)境溫度變 化和發(fā)光二極管自身工作溫度的變化，發(fā)光二極管發(fā)射出的光線也會(huì)發(fā)生變 化，這就會(huì)導(dǎo)致最終測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。同時(shí)現(xiàn)有的數(shù)字比色儀大多采用光電
二極管作為光照度檢測(cè)傳感器，還需要前置放大器和高分辨率的ADC，增加了 系統(tǒng)的復(fù)雜和成本，也增加了調(diào)試的難度，降低了測(cè)量的精度。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述中存在的問題與缺陷，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)字比色儀。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本實(shí)用新型所涉及的一種數(shù)字比色儀，包括電源管理電路、主控電路、 對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)的恒流源驅(qū)動(dòng)電路、對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行精密檢測(cè)的光照 度檢測(cè)電路及對(duì)LCD液晶屏驅(qū)動(dòng)的電路，其中，所述電源管理電路的輸入端與充電裝置相連，輸出端與主控電路的輸入端相連；所述主控電路的輸出端分別 與恒流源驅(qū)動(dòng)電路、光照度檢測(cè)電路及液晶屏驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連。
所述電源管理電路還包括對(duì)電池充電的充電電路、將220V的交流市電變 換為+5V直流電源的降壓電路、將+5V直流電源變換為-5V直流電源的反壓電路 及對(duì)系統(tǒng)電源進(jìn)行切換的軟開關(guān)。所述降壓電路中還包括一穩(wěn)壓管與一降壓芯 片；反壓電路中包括一電源反相芯片；軟開關(guān)還包括一邏輯反相門芯片。其中 發(fā)光二極管、盛放待測(cè)溶液的玻璃皿、透鏡及光照度傳感器構(gòu)成了比色分析儀 的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的有益效果是
采用高精度恒流源驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管與高精度光照度檢測(cè)器作為光強(qiáng)檢測(cè) 芯片，不僅保證了發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度的穩(wěn)定性，而且保證了光強(qiáng)度測(cè)量的精 度和穩(wěn)定性。


圖l是數(shù)字比色儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是發(fā)光二極管恒流源驅(qū)動(dòng)電路圖3是數(shù)字比色儀采用光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的連接示意圖； 圖4是比色儀分析結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本
實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述
如圖l所示，展示了數(shù)字比色儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要包括電源管理電路ll、 主控電路12、實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)的恒流源驅(qū)動(dòng)電路13、對(duì)光強(qiáng)度 進(jìn)行精密檢測(cè)的光照度檢測(cè)電路14及實(shí)現(xiàn)240"28點(diǎn)陣LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的液晶屏 驅(qū)動(dòng)電路15，其中，所述電源管理電路ll的輸入端與充電裝置相連，輸出端與主控電路12的輸入端相連；所述主控電路12的輸出端分別與恒流源驅(qū)動(dòng)電路
13、光照度檢測(cè)電路14及液晶屏驅(qū)動(dòng)電路15的輸入端相連。
所述電源管理電路還包括充電電路、降壓電路、反壓電路及軟開關(guān)，所 述充電電路實(shí)現(xiàn)對(duì)鎳氫電池的充電；降壓電路將來自220V的交流電變?yōu)?5直流 電源；反壓電路將+5V直流電源變換為-5V直流電源；軟開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電源 的切換與開關(guān)。
電源管理總電路中電源管理電路經(jīng)過變壓器隔離降壓后將+12V的交流電 壓經(jīng)過整流橋變換為脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)過5瓦穩(wěn)壓管作為降壓輸入到降壓芯片 穩(wěn)壓為+5v;該+5v電源經(jīng)過另一降壓為+3.3v提供TSL2561的工作電源；電池經(jīng) 過J2進(jìn)入系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)同時(shí)接入市電時(shí)，運(yùn)放降壓的同相端參考電壓如果大于 采樣自電池的反相端龜壓，則MOS管一導(dǎo)管導(dǎo)通，市電經(jīng)過導(dǎo)管3對(duì)電池恒流 充電，當(dāng)電池充滿，則運(yùn)放電壓的反相端電壓大于同相端參考電壓，導(dǎo)管截至， 充電結(jié)束。當(dāng)市電斷開時(shí)，則電池電壓經(jīng)過二極管對(duì)系統(tǒng)供電。J5為ICL7660， 將+5v電壓反相為-5v電源，總輸出電流40mA，作為發(fā)光二極管恒流源驅(qū)動(dòng)電路 的工作電源；邏輯反相門芯片電壓與其中的三個(gè)電阻構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，實(shí) 現(xiàn)軟開關(guān)功能。
如圖2所示為恒流源驅(qū)動(dòng)電路圖，該電路采用TL431并聯(lián)穩(wěn)壓芯片作為恒流 芯片；U8為TL431，當(dāng)R48兩端電壓降大于2.5v時(shí)，流過U8的電流變大，則三 極管Q7的基極電流變小，導(dǎo)致Q7的集電極電流變小，R48的電壓降低，構(gòu)成一 個(gè)負(fù)反饋。因此恒流值I-2.5v/R48。 Ll、 L2為相應(yīng)發(fā)光二極管LED1、 LED2的 開關(guān)信號(hào)。
如圖3所示為數(shù)字比色儀采用的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的連接示意圖，光強(qiáng) 度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片(TSL2561)是一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置 的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，采用^C總線與主機(jī)通信。該芯片可編程設(shè)置許可的光 強(qiáng)度上下閾值，當(dāng)實(shí)際光照度超過該閾值時(shí)給出中斷信號(hào)；模擬增益和數(shù)字輸出時(shí)間可編程控制，并自動(dòng)抑制50 Hz/60 Hz的光照波動(dòng)提高電路抗干擾能力。 該芯片直接將模擬的光照度信號(hào)變換為數(shù)字量輸出到主機(jī)，片內(nèi)采用了16位雙 斜式積分ADC,具有很高的檢測(cè)精度。
如圖4所示，為比色儀分析結(jié)構(gòu)，所述分析儀采用多只不同波長(zhǎng)的發(fā)光二 極管21與單只光照度檢測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)多種元素的檢測(cè)，且每次只檢測(cè)一種元 素，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)波長(zhǎng)的發(fā)光二極管發(fā)光，該光線經(jīng)過待測(cè)溶液25，不同濃度的溶 液吸收度不同，最后光線經(jīng)過透鏡23聚焦到光照度傳感器24中，經(jīng)檢測(cè)得到當(dāng) 前的照度值。在實(shí)施例中只有盛放待測(cè)溶液25的方形或圓形玻璃皿22是不固 定，其余都是固定的，因此光的路徑始終固定，也就提高了重復(fù)測(cè)量精度。
本實(shí)施例采用高精度低溫度系數(shù)的恒流源驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，保證了發(fā)光二 極管發(fā)射的光線強(qiáng)度穩(wěn)定不變，同時(shí)采用高精度光照強(qiáng)度檢測(cè)集成芯片作為光 強(qiáng)度的檢測(cè)，保證了光強(qiáng)度的檢測(cè)的準(zhǔn)確性，并采用機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多只 發(fā)光二極管與單只芯片的匹配，實(shí)現(xiàn)多種元素的分析。
以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范 圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因 此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種數(shù)字比色儀，主要包括電源管理電路、主控電路、對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)的恒流源驅(qū)動(dòng)電路、對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行精密檢測(cè)的光照度檢測(cè)電路及對(duì)LCD液晶屏驅(qū)動(dòng)的電路，其特征在于，所述電源管理電路的輸入端與充電裝置相連，輸出端與主控電路的輸入端相連；所述主控電路的輸出端分別與恒流源驅(qū)動(dòng)電路、光照度檢測(cè)電路及液晶屏驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字比色儀，其特征在于，所述電源管理電路還 包括對(duì)電池充電的充電電路、將220V的交流市電變換為+5V直流電源的降壓 電路、將+5V直流電源變換為-5V直流電源的反壓電路及對(duì)系統(tǒng)電源進(jìn)行切換的 軟開關(guān)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字比色儀、，其特征在于，所述電源管理電路中 還包括一光照度檢測(cè)器作為光強(qiáng)度檢測(cè)的數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，以保證光強(qiáng)度測(cè)量的 精度和穩(wěn)定性。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字比色儀，其特征在于，其中 、降壓電路中還包括一穩(wěn)壓管與一降壓芯片；反壓電路中包括一電源反相芯片；軟開關(guān)還包括一邏輯反相門芯片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字比色儀，其特征在于，其中發(fā)光二極管、盛 放待測(cè)溶液的玻璃皿、透鏡及光照度傳感器構(gòu)成了數(shù)字比色儀的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn) 多種元素的水質(zhì)分析。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字比色儀，主要包括電源管理電路、主控電路、對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)的恒流源驅(qū)動(dòng)電路、對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行精密檢測(cè)的光照度檢測(cè)電路及對(duì)LCD液晶屏驅(qū)動(dòng)的電路，所述電源管理電路的輸入端與充電裝置相連，輸出端與主控電路的輸入端相連；所述主控電路的輸出端分別與恒流源驅(qū)動(dòng)電路、光照度檢測(cè)電路及液晶屏驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連。本實(shí)用新型降低了整體系統(tǒng)的體積和成本，并能夠提高數(shù)字比色儀的精度。
文檔編號(hào)G01N21/27GK201251542SQ200820109209
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者張慶賢, 徐進(jìn)勇, 曾國強(qiáng), 峰 程, 葛良全, 賴萬昌, 黃漢君 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)