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

　　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(cè)定及調(diào)節(jié)水處理劑的濃度，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一款基于HT46R24單片機(jī)的在線熒光水質(zhì)監(jiān)測(cè)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(hào)。該熒光和激發(fā)光一塊通過聚焦透鏡到達(dá)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(hào)透過濾光片到達(dá)硅光電轉(zhuǎn)換二極管。實(shí)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(cè)到，構(gòu)成一個(gè)較為固定的誤差。采用兩點(diǎn)定標(biāo)測(cè)量法可以消除激發(fā)光造成的誤差，此外本設(shè)計(jì)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(hào)強(qiáng)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(cè)上標(biāo)液數(shù)值；N下：所測(cè)下標(biāo)液數(shù)值；C：待測(cè)濃度；N：所測(cè)待測(cè)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(hào)檢測(cè)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(cè)電路。

　　熒光檢測(cè)板電路如圖所示，硅光電二極管將接受到的熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換成微弱的電流信號(hào)，該電流信

號(hào)經(jīng)過一個(gè)由CA3140運(yùn)放構(gòu)成的積分放大電路進(jìn)行前置放大，該放大器的RC取值使其頻率帶寬達(dá)4.976kHz，遠(yuǎn)大于1.1kHz的熒光信號(hào)帶寬。放大了的熒光信號(hào)經(jīng)過C4電容之后，其中的直流噪聲干擾信號(hào)將被濾除，波形整體下移。然后再由AD706放大器進(jìn)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(jìn)一步濾除高頻段的噪聲后，熒光信號(hào)由1.1kHz交變信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，該信號(hào)經(jīng)過AD650的V/F轉(zhuǎn)換器后變成相應(yīng)頻率值的脈沖信號(hào)。

　　主控制板部分主要由HT46R24單片機(jī)、時(shí)鐘芯片BL5732、串行EPROM AT24C256(用于存儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)LED激發(fā)光源)，以及薄膜按鍵和液晶模塊AM128128的驅(qū)動(dòng)接口電路等構(gòu)成。

　　主函數(shù)主要完成的是單片機(jī)系統(tǒng)初始化、LCD顯示、鍵盤掃描及按鍵響應(yīng)，定時(shí)檢測(cè)樣品濃度送到LCD上顯示并且通過串口發(fā)送給計(jì)算機(jī)，控制加料泵的開啟和關(guān)閉等。