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专利号: 2021104115818
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于感温芯片进行自动温度补偿的PH值变送电路,其特征在于,包括:感温芯片TD1、复合电极GE1、放大器IC1、补偿运放IC2、乘法器IC3、基准源IC4、反相运放IC5、V/I运放IC6、补偿电位器RP1、基准电位器RP2、变换电阻R1、输入电阻R2、偏置电阻R3、放大电阻R4、参考电阻R5、反相电阻R6、上分压电阻R7、下分压电阻R8、基准电阻R9、补偿电阻R10、乘法电阻R11、左分压电阻R12、右分压电阻R13、正端电阻R14、负端电阻R15、正反馈电阻R16、负反馈电阻R17、取样电阻R18、负载电阻RL、滤波电容C1;

感温芯片TD1的电源端+端与电路正电源端+VCC端连接,感温芯片TD1的输出端O端与变换电阻R1的一端、乘法器IC3的输入2正端Y1端连接,变换电阻R1的另一端接地,乘法器IC3的输入1正端X1端与补偿运放IC2的的输出端OUT端、正端电阻R14的一端连接,乘法器IC3的输入1负端X2端、输入2负端Y2端均接地,乘法器IC3的输出端W端与补偿电位器RP1的上端及其中心端连接,乘法器IC3的正电源端+V端与电路正电源端+VCC端连接,乘法器IC3的负电源端‑V端与电路负电源端‑VSS端连接,复合电极GE1的正端Eph+端接地,复合电极GE1的负端Eph‑端与输入电阻R2的一端连接,输入电阻R2的另一端与滤波电容C1的一端、放大器IC1的正输入端IN+端连接,滤波电容C1的另一端接地,基准源IC4的正电源端+V端与电路正电源端+VCC端连接,基准源IC4的地端GND端接地,基准源IC4的输出端OUT端与参考电阻R5的一端、上分压电阻R7的一端连接,参考电阻R5的另一端与反相电阻R6的一端、反相运放IC5的负输入端IN‑端连接,反相电阻R6的另一端与下分压电阻R8的一端、反相运放IC5的输出端OUT端、偏置电阻R3的一端、左分压电阻R12的一端连接,反相运放IC5的正输入端IN+端接地,反相运放IC5的正电源端+V端与电路正电源端+VCC端连接,反相运放IC5的负电源端‑V端与电路负电源端‑VSS端连接,左分压电阻R12的另一端与右分压电阻R13的一端、负端电阻R15的一端连接,右分压电阻R13另一端接地,下分压电阻R8的另一端与基准电位器RP2的右端连接,基准电位器RP2的左端与上分压电阻R7的另一端连接,基准电位器RP2的中心端与基准电阻R9的一端连接,偏置电阻R3的另一端与放大电阻R4的一端、放大器IC1的负输入端IN‑端连接,放大电阻R4的另一端与放大器IC1的输出端OUT端、补偿电阻R10的一端连接,放大器IC1的正电源端+V端与电路正电源端+VCC端连接,放大器IC1的负电源端‑V端与电路负电源端‑VSS端连接,补偿电阻R10的另一端与基准电阻R9的另一端、乘法电阻R11的一端、补偿运放IC2的负输入端IN‑端连接,乘法电阻R11的另一端与补偿电位器RP1的下端连接,补偿运放IC2的正输入端IN+端接地,补偿运放IC2的正电源端+V端与电路正电源端+VCC端连接,补偿运放IC2的负电源端‑V端与电路负电源端‑VSS端连接,V/I运放IC6的正输入端IN+端与正端电阻R14的另一端、正反馈电阻R16的一端连接,正反馈电阻R16的另一端与负载电阻RL的一端、取样电阻R18的一端连接,负载电阻RL的另一端接地,V/I运放IC6的负输入端IN‑端与负端电阻R15的另一端、负反馈电阻R17的一端连接,负反馈电阻R17的另一端与取样电阻R18的另一端、V/I运放IC6的输出端OUT端连接,V/I运放IC6的正电源端+V端与电路正电源端+VCC端连接,V/I运放IC6的负电源端‑V端与电路负电源端‑VSS端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于感温芯片进行自动温度补偿的PH值变送电路,其特征在于电路参数配合关系如下:

设:EpH:pH复合电极的电位(单位:V);E0:电极零电位(单位:V),R:气体常数,8.314(单位:J/(mol·K)),F:法拉第常数,96485(单位:C/mol);kpH:电极变换系数(单位:V/K.pH);

It:感温芯片TD1输出电流信号(单位:A),It=ktT,T:绝对温度(单位:K),kt:温度变换系数(单位:A/K);km:乘法器系数;温度变换系数;I0:电路输出电流(单位:A),I0∈[I0min,I0max];

Vref:电路基准电压(单位:V);up:零电位补偿信号(单位:V);ui0:输出偏置信号(单位:V);

Vcc、Vss:分别为电路正、负电源电压(单位:V),|Vcc|=|Vss|。

电极特性:

R5=R6,R9=R10                   (4)R14=R15,R16=R17               (9)式(12)为电路实现的输出电流信号与pH值间的关系。