毕业设计—溶氧传感器电路设计.

毕业设计

设计题目：传感器电路设计

目录

1. 引言 1

2. 溶解氧传感器简介 1

3.信号输入部分电路 4 3.1 电源滤波电路图 4 3.2 信号放大电路 5 3.2.1信号放大电路图 5 3.3 AD623放大器简介 6 3.3.1AD623放大器的特点 6

3.3.2AD623放大器的工作原理 6

4 单片机电路7 4.1 单片机电源电路图8 4.2 89LPC925芯片简介8 4.2.1 P89PLC925芯片主要功能8 4.2.2 P89PLC925的低功耗选择11 4.2.3 P89PLC925的极限参数11

4.2.4 P89PLC925芯片管脚图11

5.MiniICP下载线的电路连接13

6.PCB板的绘制13

7.程序流程14

8. 总结16 参考文献16

传感器电路设计

摘要：溶解氧数字化传感器是应用单片机控制的智能化传感器，它可以对液体中溶解氧

的含量进行准确的测量。本设计从总体上介绍了溶解氧数字化传感器的工作原理，着重介

绍了电路元器件的选取以及输入信号的放大和P89LPC925芯片的工作原理，利用P89LPC925

芯片实现对溶解氧浓度的准确测量。

关键词：溶解氧传感器；P89LPC925;AD623

The design of the dissolved oxygen sensor

(College of Physics and Electronic Engineering, Electrical Engineering and Its Automation,

Class2 Grade2003, 0323110235)

Abstract:Dissolved oxygen digital sensor is a king of intelligent sensor which use single-chip

computer 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 components 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; P89LPC925; AD623

1 引言

氧是维持人类生命活动必不可少的物质，它与人类的生存息息相关。氧也是与化学、生化反应、物理现象最密切的一种化学元素，无论是在工业、农业、能源、交通、医疗、生态环境等各个方面都有重要作用。特别是在水产养殖中，水体溶解氧对水中生物如鱼类的生存有着至关重要的影响。缺溶氧（溶解氧低于4mg/L）时将导致水生物窒息死亡；低溶氧导致水生物生长缓慢,增重率低而饵料系数高，对疾病的抵抗能力发病率高,生物的生长受到限制；高溶氧时某些鱼类幼体可能会出现气泡病。因此溶解氧浓度的精确测量显得尤为重要。

2 溶解氧传感器简介

溶解氧是溶解在水中的分子态氧，该定义是可查资料[1]-[4]，随着科技和经济的发展，溶解氧测量已从水介质延伸到了非水液体介质，如丙酮、苯、氯苯、环乙烷、甲醇、正辛烷。分布方式有水平分布和垂直分布两种.溶解氧的一个来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体渗入；另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化，一般说来，温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。

GBZB1-1999地表水环境质量标准中对溶解氧的测量，规定了两种方法，碘量法和电化学探头。碘量法是溶解氧仲裁测量法，准确度高（相对误差 2.2%）[3]，但费时费力。电化学探头法快捷而方便，解决了溶解氧的现场测量问题，是进行水环境监测、水资源调查的理想方法。电流测定法根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧（DO）的含量。测量时，溶解于电极端头外部被测介质中的氧传递至电极透氧膜外表面，经由透氧膜和内电解质溶液膜中扩散，最后到达电极阴极表面，在适宜的极化电压下发生电化学反应，并产生电极响应电流。溶氧电极的薄膜只能透过气体，透过气体中的氧气扩散到电解液中，立即在阴极（正极）上发生还原反应：

O2+2H2O+4e=4OH-(1)在阳极（负极），如银－氯化银电极上发生氧化反应：

4Ag+4Cl- = 4AgCl+4e (2) (1)式和(2)式产生的电流与氧气的浓度成正比，通过测定此电流就可以得到溶解氧（DO）的浓度。

电流测定法的测量速度比碘量法要快，操作简便，干扰少（不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质的影响），而且能够现场自动连续检测，但是由于它的透氧膜和电极比较容易老化，当水样中含藻类、硫化物、碳酸盐、油类等物质时，会使透氧膜堵塞或损坏，需要注意保护和及时更换，又由于它是依靠电极本身在氧的作用下发生氧化还原反应来测定氧浓度的特性，测定过程中需要消耗氧气，所以在测量过程中样品要不停地搅拌，一般速度要求至少为0.3m/s，且需要定期更换电解液，致使它的测量精度和响应时间都受到扩散因素的限制。本设计用到的溶解氧探头属于Clark电极类型，每隔一段时间要活化，透氧膜也要经常更换。[6]要使用探头时必须进行校准,校准方法如下：

图1溶解氧浓度值计算原理说明

V0 :1000mL水中放入4克亚硫酸钠，此时所测得的电压值。

V100:将溶解氧探头放在空气中所测得电压值。

K=(V100-V0)/100

DO=KV X+V0

在102.3kPa大气压下，饱和空气的水中氧的溶解度见表1，不同温度下氧在纯水中的饱和溶解度系数见表2。