【正文】 。 。 。 AD623可取代分立的儀表放大器設(shè)計(jì)，且在最小的空間內(nèi)提供很好的線性度、溫度穩(wěn)定性和可靠性。 AD623 具有較寬的共模輸入范圍，它可以放大具有低于地電平 150mV 共模電壓的信號(hào)。 AD623 通過(guò)提供極好的隨增益增大而增大的交流共模抑制比（ AC CMRR）而保持最小的誤差。 AD623具有較好的靈活性， 使用單個(gè)增益設(shè)置電阻就可以進(jìn)行增益編程，本設(shè)計(jì)使用 AD623 8引腳配置。 由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器 C 在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降低時(shí) ，就把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容 C9 在下面的電路中起 平波的作用 ，以保證信號(hào)輸入的精確性。 C9 要用帶極性的電解電容，但因所需電容比較小（ 1uF 以下），帶極性和不帶極性區(qū)別不大，所以可以直接用普通電容即可。 7 圖 3 電源濾波電路 信號(hào)放大電路 由溶解氧探頭所輸出的信號(hào)為電流信號(hào)，經(jīng)并聯(lián)的大電阻 R6 轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，僅為 1100mV，電壓很小，必須用一個(gè)放大電路將所測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大。 電感器 L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此 L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。由于電解電容一般具有一定的電感，對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了 1uF 和 的電容，以濾除高頻及脈沖干擾，值得注意的是連接電路時(shí)要把電解電容的極性連接正確。 [7] 3 信號(hào)輸入部分電路 電源濾波電路圖 如圖 3所示，濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。從發(fā)展前景來(lái)看，它具有固態(tài)化、集成化和多功能化、圖像化和智能化特點(diǎn)。 6 圖 2 溶解氧傳感器簡(jiǎn)易圖 近年來(lái)，由于半導(dǎo)體技術(shù)已進(jìn)入了超大規(guī)模集成化階段，各種制造工藝和材料性能的研究已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 溫度 溶氧量 溫度 溶氧量 0 23 1 24 2 25 3 26 4 27 5 28 6 29 7 30 8 31 9 32 10 33 11 34 12 35 13 36 14 37 15 38 5 16 39 17 40 18 41 19 42 20 43 21 44 22 45 表 1 大氣壓下在飽和空氣的水中氧的溶解度 溫度（ ℃ ） 溶解度系數(shù)（ ppm/KPa） 溫度（ ℃ ） 溶解度系數(shù)（ ppm/KPa） 0 22 2 24 4 26 6 28 8 30 10 32 12 34 14 36 16 37 18 48 20 40 表 2 不同溫度下氧在純水中的飽和溶解度系數(shù)表 [5] 傳感器是將各種非電量（包括物理 量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳輸?shù)牧硪环N物理量（一般為電量）的裝置。 V100:將溶解氧探頭放在空氣中所測(cè)得電壓值。 本設(shè)計(jì)用到的溶解氧探頭 屬于 Clark 電極類型，每隔一段時(shí)間要活化，透氧膜也要經(jīng)常更換 。 溶氧電極的薄膜只能透過(guò) 氣體，透過(guò)氣體中的氧氣擴(kuò)散到電解液中，立即在陰極（正極）上發(fā)生還原反應(yīng)： O2+2H2O+4e=4OH (1) 在陽(yáng)極（負(fù)極），如銀－氯化銀電極上發(fā)生氧化反應(yīng)： 4Ag+4Cl = 4AgCl+4e (2) (1)式和 (2)式產(chǎn)生的電流與氧氣的濃度成正比，通過(guò)測(cè)定此電流就可以得到 溶解氧 （ DO）的濃度 。 電流測(cè)定法根據(jù)分子氧透過(guò)薄膜的擴(kuò)散速率來(lái)測(cè)定水中溶解氧（ DO） 的含量。碘量法是溶解氧仲裁測(cè)量法，準(zhǔn)確度高（相對(duì)誤差 %） [3]，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力。溶解氧隨著溫度、氣壓、鹽分的變化而變化，一般說(shuō)來(lái)，溫度越高，溶解的鹽分越大，水中的溶解氧越低；氣壓越高，水中的溶解氧越高。 2 溶解氧傳感器簡(jiǎn)介 溶解氧是溶解在水中的分子態(tài)氧，該定義是可查資料 [1][4]， 隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，溶解氧測(cè)量已從水介質(zhì)延伸到了非水液體介質(zhì)，如丙酮、苯、氯苯、環(huán)乙烷、甲醇、正辛烷。 缺溶氧（ 溶解氧低于 4mg/L） 時(shí)將導(dǎo)致水生物窒息死亡；低溶氧導(dǎo)致水生物生長(zhǎng)緩慢 ,增重率低而餌料系數(shù)高，對(duì)疾病的抵抗能力發(fā)病率高 ,生物的生長(zhǎng)受到限制；高溶氧時(shí)某些魚類幼體可能會(huì)出現(xiàn)氣泡病。氧也是與化學(xué)、生化反應(yīng)、物理現(xiàn)象最密切的一種化學(xué)元素，無(wú)論是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、交通、醫(yī)療、生態(tài)環(huán)境等各個(gè)方面都有重要作用。 P89LPC925。 關(guān)鍵詞： 溶解氧傳感器 ； P89LPC925。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 傳感器電路 設(shè)計(jì) 目 錄 1. 引言 1 2. 溶解氧傳感器簡(jiǎn)介 1 4 電源濾波電路圖 4 信號(hào)放大電路 5 5 AD623放大器簡(jiǎn)介 6 特點(diǎn) 6 工作原理 6 4 單片機(jī)電路 7 單片機(jī)電源電路圖 8 89LPC925芯片簡(jiǎn)介 8 P89PLC925芯片主要功能 8 P89PLC925的低功耗選擇 11 P89PLC925的極限參數(shù) 11 P89PLC925芯片管腳圖 11 13 13 14 8. 總結(jié) 16 參考文獻(xiàn) 16 1 傳感器電路設(shè)計(jì) 摘 要： 溶解氧數(shù)字化傳感器是 應(yīng)用單片機(jī)控制的智能化傳感器，它可以對(duì)液體中溶解氧的含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。本設(shè)計(jì)從總體上介紹了溶解氧數(shù)字化傳感器的工作原理，著 重介紹了電路元器件的選取以及輸入信號(hào)的放大和 P89LPC925芯片的工作原理，利用 P89LPC925芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解氧濃度的準(zhǔn)確測(cè)量。AD623 2 The design of the dissolved oxygen sensor (College of Physics and Electronic Engineering, Electrical Engineering and Its Automation, Class2 Grade2021, 0323110235) Abstract: Dissolved oxygen digital sensor is a king of intelligent sensor which use singlechip puter to control, it could measure the oxygen dissolved in liquid accurately. This design introduces the work principle of dissolved oxygen digital sensor, it introduces the selection of the circuit ponents and amplification of input signals and the work principle of P89LPC925 chip, P89LPC925 chip using the dissolved oxygen concentration on the measurement accuracy. Key Words: dissolved oxygen sensor。 AD623 3 1 引言 氧是維持人類生命活動(dòng)必不可少的物質(zhì)，它與人類的生存息息相關(guān)。特別是在 水產(chǎn) 養(yǎng)殖中， 水體溶解氧對(duì)水中生物如魚類的生存有著至關(guān)重要的影響 。因此溶 解氧濃度的精確測(cè)量 顯得尤為重要。 分布方式有水平分布和垂直分布兩種 . 溶解氧的一個(gè)來(lái)源是水中溶解氧未飽和時(shí)，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個(gè)來(lái)源是水中植物通過(guò)光合作用釋放出的氧。 GBZB11999 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)溶解氧的測(cè)量，規(guī)定了兩種方法，碘量法和電化學(xué)探頭。電化學(xué)探頭法快捷而方便，解決了溶解氧的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量問題，是進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)、水資源調(diào)查的理想方法 。 測(cè)量時(shí)，溶解于電極端頭外部被測(cè)介質(zhì)中的氧傳遞至電極透氧膜外表面，經(jīng)由透氧膜和內(nèi)電解質(zhì)溶液膜中擴(kuò)散，最后到達(dá)電極陰極表面，在適宜的極化電壓下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生電極響應(yīng)電流。 電流測(cè)定法的測(cè)量速度比碘量法要快，操作簡(jiǎn)便，干擾少（不受水樣色度、濁度及化學(xué)滴定法中干擾物質(zhì)的影響），而且能夠現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)，但是由于它的透氧膜和電極比較容易老化，當(dāng)水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油類等物質(zhì)時(shí)，會(huì)使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護(hù)和及時(shí)更換，又由于它是依靠電極本身在氧的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來(lái)測(cè)定氧濃度的特性，測(cè)定過(guò)程中需要消耗氧氣，所以在測(cè)量過(guò)程中樣品要不停地?cái)嚢?，一般速度要求至少?，且需要定期更換電解液，致使它的測(cè)量精度和響應(yīng)時(shí)間都受到擴(kuò)散因素的限制。 [6]要使用探頭時(shí)必須進(jìn)行校準(zhǔn) ,校準(zhǔn)方法如下： 4 圖 1 溶解氧濃度值計(jì)算原理說(shuō)明 V0 :1000mL 水中放入 4 克亞硫酸鈉，此時(shí)所測(cè)得的電壓值。 K=(V100V0)/100 DO=KVX+V0 在 大氣壓下，飽和空氣的水中氧的溶解度見表 1，不同溫度下氧在純水中的飽和溶解度系數(shù)見表 2。溶解氧傳感器就是將水中溶解氧通過(guò)溶解氧探頭轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)，經(jīng)過(guò) 并聯(lián)大電阻將電流轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò)放大再輸入到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)編程計(jì)算，從而得出所測(cè)溶解氧的濃度，如 圖 2所示。這為傳感器的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件。溶解氧數(shù) 字化傳感器就屬于智能化傳感器，兼有檢測(cè)和信息處理功能。電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端， 電解電容具有濾波作用，使脈動(dòng) 直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓。同時(shí) 為了讓低頻、高頻信號(hào)都可以 很好的通過(guò)，就采用一個(gè) 1uF 大電容并上一個(gè) 小電容的方式。經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 信號(hào)放大電路圖 如圖 4所示， 本設(shè)計(jì)選用 AD623 放大器，它低功耗，最大 575μA電源電流且可以單電源工作，只需一只外接電阻就可設(shè)置增益，而且它輸入阻抗大，對(duì)輸入信號(hào)影響小。 R6 用來(lái)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)