基於光敏二極體的濁度測量電路的製作方法
2023-10-09 07:56:29
專利名稱：基於光敏二極體的濁度測量電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於微弱信號檢測領域，尤其是一種基於光敏二極體的濁度測量電路。
背景技術：
現在用的濁度傳感器絕大多數都是光電濁度計，用光電池之類的器件將光源發出的光接收並轉換為電信號進行處理。濁度概念在許多行業中都要得到應用。在自來水廠就需要嚴格控制水質，以保證人們的身體健康，飲用水中懸浮物太多會增加傳染病的發病機率。水文站也需要對水質進行監控。而大氣研究者需要多空氣的汙染程度進行研究，各種工廠的廢氣排放，以及液壓閥的使用都要對使用媒質的汙染程度進行研究。還有啤酒生產、 藥劑生產、製造膠片、生產玻璃、製造紙張都要在生產流程中對媒質濁度進行監控。在醫學研究中濁度也是經常用到的概念，例如對血液中各種細胞、細菌數目以及各種物質含量的測定都要用到濁度的概念。對內河進行濁度監測，可以了解泥沙流失情況，水汙染情況以及水中微生物的含量。對近海水域進行濁度監測，可以了解懸浮生物的含量。對深海環境進行濁度監測，可以探測懸浮生物含量和海底異常情況，來尋找礦床或感興趣的環境。
發明內容本實用新型針對現有技術的不足，提出了一種基於光敏二極體的濁度測量電路。 本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是基於光敏二極體的濁度測量電路包括發射電路和接收電路兩部分。發射電路部分包括第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容 C13、第十四濾波電容C14、發射二極體D1、第一三極體Q1、第二三極體Q2、第三運算放大器 U3、NE555P 定時器 U4。第八電阻R8 —端接NE555P定時器U4的7腳，另一端接NE555P定時器U4的2腳禾口 6腳，第九電阻R9 —端接NE555P定時器U4的4腳，另一地端接NE555P定時器U4的7 腳，第十電阻RlO —端接NE555P定時器U4的3腳，另一端接第一三極體Ql的基極，第十一電容Cl 1 一端接NE555P定時器U4的2和6腳，另一端接地，第十二電容C12 —端接NE555P 定時器U4的5腳，另一端接地，NE555P定時器U4的1腳接地，2腳和6腳連接，4腳和8腳接電壓為+3. 3V的電源，第十一電阻Rll —端接第一三極體Ql的集電極，另一端接第三運算放大器U3的同相輸入端，第十二電阻R12 —端接第三運算放大器U3的同相輸入端，另一端接地，第十三電容C13 —端接第三運算放大器U3的同相電源輸入端，另一端接地，第十四電容C14 一端接第三運算放大器U3的反相電源輸入端，另一端接地，第一三極體Ql的基極接第十電阻R10，集電極接第十一電阻R11，發射極接電壓為+3. 3V的電源，第二三極體Q2 的基極接第三運算放大器U3的輸出端，集電極接發射二極體D1，發射極接第三運算放大器 U3的反相輸入端，第十三電阻R13 —端接第三運算放大器U3的反相輸入端，另一端接地，發射二極體Dl—端接電壓為+5V的電源，另一端接第二三極體Q2的集電極，第三運算放大器 U3的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源。接收電路部分包括第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻 R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第一相位補償電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、 第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7、第八濾波電容C8、 第九濾波電容C9、第十濾波電容C10、接收二極體D2、第一運算放大器Ul、第二運算放大器 U2。第一電阻Rl —端接地，另一端接第一運算放大器Ul的同相輸入端，第一電容Cl 一端接地，另一端接第一運算放大器Ul的同相輸入端，第二電阻R2—端接第一運算放大器 Ul的反相輸入端，另一端接第一運算放大器Ul的輸出端，第二電容C2—端接第一運算放大器Ul的反相輸入端，另一端接第一運算放大器Ul的輸出端，第三電阻R3 —端接第一運算放大器Ul的輸出端，另一端接第二運算放大器U2的反相輸入端，第三電容C3 —端接第一運算放大器Ul的輸出端，另一端接地，第四電容C4 一端接第二運算放大器U2的反相輸入端，另一端接地，第六電容C6—端接第一運算放大器Ul的同相電源輸入端，另一端接地，第七電容C7 —端接第一運算放大器Ul的反相電源輸入端，另一端接地，第五電阻R5 —端接地，另一端接第二運算放大器U2的同相輸入端，第五電容C5—端接第二運算放大器U2的反相輸入端，另一端接第二運算放大器U2的輸出端，第四電阻R4 —端接地，另一端接第二運算放大器U2的反相輸入端，第六電阻R6 —端接第二運算放大器U2的反相輸入端，另一端接第二運算放大器U2的輸出端，第七電阻R7 —端接第二運算放大器U2的輸出端，另一端接A/D轉換晶片的第三位，第八電容C8 —端接第二運算放大器U2的同相電源輸入端，另一端接地，第九電容C9 一端接第二運算放大器U2的反相電源輸入端，另一端接地，第十電容ClO —端接地，另一端接A/D轉換晶片的第三位，接收二極體D2的一端接電壓為+5V的電源，另一端接第一運算放大器Ul的反相輸入端，第一運算放大器Ul的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源，第二運算放大器U2的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源。本實用新型可以避免自然光與接收器件暗電流的影響，通過對電路中各參數進行設定，進行多次濾波和相位補償，使得該電路有較好的抗噪聲性能。
圖1是本實用新型的電路圖的發射電路；圖2是本實用新型的電路圖的接收電路。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。基於光敏二極體的濁度測量電路包括發射電路和接收電路兩部分。如圖1所示，發射電路部分包括第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容C13、第十四濾波電容C14、發射二極體D1、第一三極體Q1、第二三極體Q2、第三運算放大器U3、NE555P定時器U4。[0015]第八電阻R8 —端接NE555P定時器U4的7腳，另一端接NE555P定時器U4的2腳禾口 6腳，第九電阻R9 —端接NE555P定時器U4的4腳，另一地端接NE555P定時器U4的7 腳，第十電阻RlO —端接NE555P定時器U4的3腳，另一端接第一三極體Ql的基極，第十一電容Cl 1 一端接NE555P定時器U4的2和6腳，另一端接地，第十二電容C12 —端接NE555P 定時器U4的5腳，另一端接地，NE555P定時器U4的1腳接地，2腳和6腳連接，4腳和8腳接電壓為+3. 3V的電源，第十一電阻Rl 1 —端接第一三極體Ql的集電極，另一端接第三運算放大器U3的同相輸入端，第十二電阻R12 —端接第三運算放大器U3的同相輸入端，另一端接地，第十三電容C13 —端接第三運算放大器U3的同相電源輸入端，另一端接地，第十四電容C14 一端接第三運算放大器U3的反相電源輸入端，另一端接地，第一三極體Ql的基極接第十電阻R10，集電極接第十一電阻Rl 1，發射極接電壓為+3. 3V的電源，第二三極體Q2 的基極接第三運算放大器U3的輸出端，集電極接發射二極體D1，發射極接第三運算放大器 U3的反相輸入端，第十三電阻R13 —端接第三運算放大器U3的反相輸入端，另一端接地，發射二極體Dl —端接電壓為+5V的電源，另一端接第二三極體Q2的集電極，第三運算放大器 U3的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源。如圖2所示，接收電路部分包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻 R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第一相位補償電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9、第十濾波電容C10、接收二極體D2、第一運算放大器U1、第二運算放大器U2。第一電阻Rl —端接地，另一端接第一運算放大器Ul的同相輸入端，第一電容Cl 一端接地，另一端接第一運算放大器Ul的同相輸入端，第二電阻R2—端接第一運算放大器 Ul的反相輸入端，另一端接第一運算放大器Ul的輸出端，第二電容C2—端接第一運算放大器Ul的反相輸入端，另一端接第一運算放大器Ul的輸出端，第三電阻R3 —端接第一運算放大器Ul的輸出端，另一端接第二運算放大器U2的反相輸入端，第三電容C3 —端接第一運算放大器Ul的輸出端，另一端接地，第四電容C4 一端接第二運算放大器U2的反相輸入端，另一端接地，第六電容C6—端接第一運算放大器Ul的同相電源輸入端，另一端接地，第七電容C7 —端接第一運算放大器Ul的反相電源輸入端，另一端接地，第五電阻R5 —端接地，另一端接第二運算放大器U2的同相輸入端，第五電容C5—端接第二運算放大器U2的反相輸入端，另一端接第二運算放大器U2的輸出端，第四電阻R4 —端接地，另一端接第二運算放大器U2的反相輸入端，第六電阻R6 —端接第二運算放大器U2的反相輸入端，另一端接第二運算放大器U2的輸出端，第七電阻R7 —端接第二運算放大器U2的輸出端，另一端接A/D轉換晶片的第三位，第八電容C8 —端接第二運算放大器U2的同相電源輸入端，另一端接地，第九電容C9 一端接第二運算放大器U2的反相電源輸入端，另一端接地，第十電容ClO —端接地，另一端接A/D轉換晶片的第三位，接收二極體D2的一端接電壓為+5V的電源，另一端接第一運算放大器Ul的反相輸入端，第一運算放大器Ul的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源，第二運算放大器U2的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源。該電路的主要工作原理和過程發射二極體Dl發出的紅外光在液體環境中產生散射，液體環境中懸浮物數目的多少決定了接收二極體D2接收到的散射光的強弱，從而進一步決定了接收二極體D2產生的光電流的強弱，而液體中的懸浮物含量的多少是衡量液體濁度大小的重要指標，因此可以通過散射光法來測量液體的濁度。本電路正是通過散射光測量法的原理來測量液體的濁度。首先，通過NE555P定時器產生的佔空比為1:2的方波發生電路。第八電阻R8的阻值為100K Ω，第九電阻R9的阻值為1ΚΩ，第^^一電容Cll和第十二電容C12的容量值都為lOnF。根據由NE555P定時器組成的多些振蕩器有振蕩周期
權利要求1.基於光敏二極體的濁度測量電路，包括發射電路和接收電路兩部分，其特徵在於發射電路部分包括第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第i^一濾波電容C11、第十二濾波電容C12、第十三濾波電容C13、 第十四濾波電容C14、發射二極體D1、第一三極體Q1、第二三極體Q2、第三運算放大器U3和 NE555P定時器U4，第八電阻R8 —端接NE555P定時器U4的7腳，另一端接NE555P定時器 U4的2腳和6腳，第九電阻R9 —端接NE555P定時器U4的4腳，另一地端接NE555P定時器U4的7腳，第十電阻RlO —端接NE555P定時器U4的3腳，另一端接第一三極體Ql的基極，第i^一電容Cll 一端接NE555P定時器U4的2和6腳，另一端接地，第十二電容C12 — 端接NE555P定時器U4的5腳，另一端接地，NE555P定時器U4的1腳接地，2腳和6腳連接，4腳和8腳接電壓為+3. 3V的電源，第十一電阻Rll —端接第一三極體Ql的集電極，另一端接第三運算放大器U3的同相輸入端，第十二電阻R12 —端接第三運算放大器U3的同相輸入端，另一端接地，第十三電容C13 —端接第三運算放大器U3的同相電源輸入端，另一端接地，第十四電容C14 一端接第三運算放大器U3的反相電源輸入端，另一端接地，第一三極體Ql的基極接第十電阻R10，集電極接第十一電阻R11，發射極接電壓為+3. 3V的電源， 第二三極體Q2的基極接第三運算放大器U3的輸出端，集電極接發射二極體D1，發射極接第三運算放大器U3的反相輸入端，第十三電阻R13 —端接第三運算放大器U3的反相輸入端，另一端接地，發射二極體Dl —端接電壓為+5V的電源，另一端接第二三極體Q2的集電極，第三運算放大器U3的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源；接收電路部分包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、 第六電阻R6、第七電阻R7、第一相位補償電容Cl、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7、第八濾波電容C8、第九濾波電容C9、第十濾波電容C10、接收二極體D2、第一運算放大器Ul和第二運算放大器U2， 第一電阻Rl —端接地，另一端接第一運算放大器Ul的同相輸入端，第一電容Cl 一端接地， 另一端接第一運算放大器Ul的同相輸入端，第二電阻R2 —端接第一運算放大器Ul的反相輸入端，另一端接第一運算放大器Ul的輸出端，第二電容C2 —端接第一運算放大器Ul的反相輸入端，另一端接第一運算放大器Ul的輸出端，第三電阻R3—端接第一運算放大器Ul 的輸出端，另一端接第二運算放大器U2的反相輸入端，第三電容C3 —端接第一運算放大器 Ul的輸出端，另一端接地，第四電容C4 一端接第二運算放大器U2的反相輸入端，另一端接地，第六電容C6 —端接第一運算放大器Ul的同相電源輸入端，另一端接地，第七電容C7 — 端接第一運算放大器Ul的反相電源輸入端，另一端接地，第五電阻R5—端接地，另一端接第二運算放大器U2的同相輸入端，第五電容C5 —端接第二運算放大器U2的反相輸入端， 另一端接第二運算放大器U2的輸出端，第四電阻R4—端接地，另一端接第二運算放大器U2 的反相輸入端，第六電阻R6—端接第二運算放大器U2的反相輸入端，另一端接第二運算放大器U2的輸出端，第七電阻R7—端接第二運算放大器U2的輸出端，另一端接A/D轉換晶片的第三位，第八電容C8 —端接第二運算放大器U2的同相電源輸入端，另一端接地，第九電容C9 一端接第二運算放大器U2的反相電源輸入端，另一端接地，第十電容ClO —端接地， 另一端接A/D轉換晶片的第三位，接收二極體D2的一端接電壓為+5V的電源，另一端接第一運算放大器Ul的反相輸入端，第一運算放大器Ul的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源，第二運算放大器U2的同相電源輸入端接電壓為+3. 3V的電源，反相電源輸入端接電壓為-3. 3V的電源。
專利摘要本實用新型公開了一種基於光敏二極體的濁度測量電路，本實用新型通過555定時器產生方波信號，用方波信號來控制發光二極體的工作狀態，發光二極體和光敏二極體將液體的濁度轉換成光電信號進行測量，通過運算放大器將微弱電流信號轉換為電壓信號，同時進行電壓信號的放大，經過轉換過程中的相位補償以及濾波，產生可以進行A/D轉換的電壓信號。本實用新型通過555定時器產生的佔空比為1:2的方波發生電路來控制三極體的開關作用，從而達到對光源進行調製，這樣可以避免自然光的幹擾。
文檔編號G01N21/49GK202196014SQ20112033647
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者葉瑛, 周紅偉, 楊厲昆, 秦華偉, 陳鷹 申請人:杭州電子科技大學