专利名称：一种数字比色仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种比色仪，尤其涉及一种数字比色仪。
背景技术：
现有的数字式光电比色仪主要包括有光源、反射镜、聚光镜、棱镜、比色 皿及光电池等组成的光电测量系统和由微处理机与打印机组成的数据处理系 统。其不足之处由于数据处理方法采用测量数据与一组标准采样数据进行比较 的方法，即事先配置一组浓度由低到高的被测的标准溶液，并将其含量值存入 微处理机内存，实际测量时，通过计算机将实测值与内存标准值进行比较判断， 然后打印出结果。该仪器的精度取决于采样点的状况，采样点只能是相互分立 的有限个点，因而影响测量的精度。
另一种的数字比色仪大多使用电压方式驱动发光二极管，随着环境温度变 化和发光二极管自身工作温度的变化，发光二极管发射出的光线也会发生变 化，这就会导致最终测量结果的不准确。同时现有的数字比色仪大多采用光电
二极管作为光照度检测传感器，还需要前置放大器和高分辨率的ADC，增加了 系统的复杂和成本，也增加了调试的难度，降低了测量的精度。
发明内容
为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种数字比色仪。
本实用新型是通过以下技术方案实现的
本实用新型所涉及的一种数字比色仪，包括电源管理电路、主控电路、 对发光二极管进行恒流驱动的恒流源驱动电路、对光强度进行精密检测的光照 度检测电路及对LCD液晶屏驱动的电路，其中，所述电源管理电路的输入端与充电装置相连，输出端与主控电路的输入端相连；所述主控电路的输出端分别 与恒流源驱动电路、光照度检测电路及液晶屏驱动电路的输入端相连。
所述电源管理电路还包括对电池充电的充电电路、将220V的交流市电变 换为+5V直流电源的降压电路、将+5V直流电源变换为-5V直流电源的反压电路 及对系统电源进行切换的软开关。所述降压电路中还包括一稳压管与一降压芯 片；反压电路中包括一电源反相芯片；软开关还包括一逻辑反相门芯片。其中 发光二极管、盛放待测溶液的玻璃皿、透镜及光照度传感器构成了比色分析仪 的结构。
本实用新型提供的技术方案的有益效果是
采用高精度恒流源驱动发光二极管与高精度光照度检测器作为光强检测 芯片，不仅保证了发光二极管发光强度的稳定性，而且保证了光强度测量的精 度和稳定性。
图l是数字比色仪的系统结构图； 图2是发光二极管恒流源驱动电路图3是数字比色仪采用光强度数字转换芯片的连接示意图； 图4是比色仪分析结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本
实用新型实施方式作进一步地详细描述
如图l所示，展示了数字比色仪的系统结构，主要包括电源管理电路ll、 主控电路12、实现对发光二极管进行恒流驱动的恒流源驱动电路13、对光强度 进行精密检测的光照度检测电路14及实现240"28点阵LED进行驱动的液晶屏 驱动电路15，其中，所述电源管理电路ll的输入端与充电装置相连，输出端与主控电路12的输入端相连；所述主控电路12的输出端分别与恒流源驱动电路
13、光照度检测电路14及液晶屏驱动电路15的输入端相连。
所述电源管理电路还包括充电电路、降压电路、反压电路及软开关，所 述充电电路实现对镍氢电池的充电；降压电路将来自220V的交流电变为+5直流 电源；反压电路将+5V直流电源变换为-5V直流电源；软开关电路实现系统电源 的切换与开关。
电源管理总电路中电源管理电路经过变压器隔离降压后将+12V的交流电 压经过整流桥变换为脉动直流电压，经过5瓦稳压管作为降压输入到降压芯片 稳压为+5v;该+5v电源经过另一降压为+3.3v提供TSL2561的工作电源；电池经 过J2进入系统，当系统同时接入市电时，运放降压的同相端参考电压如果大于 采样自电池的反相端龟压，则MOS管一导管导通，市电经过导管3对电池恒流 充电，当电池充满，则运放电压的反相端电压大于同相端参考电压，导管截至， 充电结束。当市电断开时，则电池电压经过二极管对系统供电。J5为ICL7660， 将+5v电压反相为-5v电源，总输出电流40mA，作为发光二极管恒流源驱动电路 的工作电源；逻辑反相门芯片电压与其中的三个电阻构成单稳态触发电路，实 现软开关功能。
如图2所示为恒流源驱动电路图，该电路采用TL431并联稳压芯片作为恒流 芯片；U8为TL431，当R48两端电压降大于2.5v时，流过U8的电流变大，则三 极管Q7的基极电流变�。贾翾7的集电极电流变小，R48的电压降低，构成一 个负反馈。因此恒流值I-2.5v/R48。 Ll、 L2为相应发光二极管LED1、 LED2的 开关信号。
如图3所示为数字比色仪采用的光强度数字转换芯片的连接示意图，光强 度数字转换芯片(TSL2561)是一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置 的光强度数字转换芯片，采用^C总线与主机通信。该芯片可编程设置许可的光 强度上下阈值，当实际光照度超过该阈值时给出中断信号；模拟增益和数字输出时间可编程控制，并自动抑制50 Hz/60 Hz的光照波动提高电路抗干扰能力。 该芯片直接将模拟的光照度信号变换为数字量输出到主机，片内采用了16位双 斜式积分ADC,具有很高的检测精度。
如图4所示，为比色仪分析结构，所述分析仪采用多只不同波长的发光二 极管21与单只光照度检测传感器，实现多种元素的检测，且每次只检测一种元 素，驱动相应波长的发光二极管发光，该光线经过待测溶液25，不同浓度的溶 液吸收度不同，最后光线经过透镜23聚焦到光照度传感器24中，经检测得到当 前的照度值。在实施例中只有盛放待测溶液25的方形或圆形玻璃皿22是不固 定，其余都是固定的，因此光的路径始终固定，也就提高了重复测量精度。
本实施例采用高精度低温度系数的恒流源驱动发光二极管，保证了发光二 极管发射的光线强度稳定不变，同时采用高精度光照强度检测集成芯片作为光 强度的检测，保证了光强度的检测的准确性，并采用机械机构设计实现了多只 发光二极管与单只芯片的匹配，实现多种元素的分析。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范 围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因 此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1、一种数字比色仪，主要包括电源管理电路、主控电路、对发光二极管进行恒流驱动的恒流源驱动电路、对光强度进行精密检测的光照度检测电路及对LCD液晶屏驱动的电路，其特征在于，所述电源管理电路的输入端与充电装置相连，输出端与主控电路的输入端相连；所述主控电路的输出端分别与恒流源驱动电路、光照度检测电路及液晶屏驱动电路的输入端相连。
2、 根据权利要求l所述的数字比色仪，其特征在于，所述电源管理电路还 包括对电池充电的充电电路、将220V的交流市电变换为+5V直流电源的降压 电路、将+5V直流电源变换为-5V直流电源的反压电路及对系统电源进行切换的 软开关。
3、 根据权利要求2所述的数字比色仪、，其特征在于，所述电源管理电路中 还包括一光照度检测器作为光强度检测的数字转换芯片，以保证光强度测量的 精度和稳定性。
4、 根据权利要求2所述的数字比色仪，其特征在于，其中 、降压电路中还包括一稳压管与一降压芯片；反压电路中包括一电源反相芯片；软开关还包括一逻辑反相门芯片。
5、 根据权利要求l所述的数字比色仪，其特征在于，其中发光二极管、盛 放待测溶液的玻璃皿、透镜及光照度传感器构成了数字比色仪的结构，以实现 多种元素的水质分析。
专利摘要本实用新型公开了一种数字比色仪，主要包括电源管理电路、主控电路、对发光二极管进行恒流驱动的恒流源驱动电路、对光强度进行精密检测的光照度检测电路及对LCD液晶屏驱动的电路，所述电源管理电路的输入端与充电装置相连，输出端与主控电路的输入端相连；所述主控电路的输出端分别与恒流源驱动电路、光照度检测电路及液晶屏驱动电路的输入端相连。本实用新型降低了整体系统的体积和成本，并能够提高数字比色仪的精度。
文档编号G01N21/27GK201251542SQ200820109209
公开日2009年6月3日 申请日期2008年7月14日 优先权日2008年7月14日
发明者张庆贤, 徐进勇, 曾国强, 峰 程, 葛良全, 赖万昌, 黄汉君 申请人:成都理工大学
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