具体实施方式

下面结合附图对本发明适应性强的PH控制仪的具体实施方式作详细的说明：

如图1所示，一种适应性强的PH控制仪，包括PH采样电路100、温度补偿采样电路200、MCU控制单元300和显示单元400，PH采样电路100、温度补偿采样电路200和显示单元400均分别与MCU控制单元300信号连接。如图3和图4所示，温度补偿采样电路200包括电压转换器Q1、四路满摆幅运算放大器U4和若干电阻，电压转换器Q1输入端通入供电电压，电压转换器Q1输出端与四路满摆幅运算放大器U4中第一路运算放大器U4-1的同相输入端间串联电阻R5，第一路运算放大器U4-1的反相输入端串联电阻R9后接地，第一路运算放大器U4-1的反相输入端与输出端间串联电阻R3，第一路运算放大器U4-1的输出端与四路满摆幅运算放大器U4中第二路运算放大器U4-2的同相输入端间串联采样电阻R10，第二路运算放大器U4-2的同相输入端接入温度传感器1000感应的温度补偿信号，第二路运算放大器U4-2的反相输入端与输出端连接形成电压跟随器，第二路运算放大器U4-2的输出端与第一路运算放大器U4-1的同向输入端间串联电阻R7，第二路运算放大器U4-2的同向输入端与四路满摆幅运算放大器U4中第三路运算放大器U4-3的同相输入端间串联电阻R39，第三路运算放大器U4-3的反相输入端串联电阻R8后接地，第三路运算放大器U4-3的反相输入端与输出端间串联电阻R4，第三路运算放大器U4-3的输出端作为温度补偿采样电路200的输出端、与MCU控制单元300连接，温度补偿采样电路200中具有阻值与NTC1K、NTC10K、PT100和PT1000四种温度补偿信号一一对应且可切换的四组电阻组合，每组电阻组合均由采样电阻R10、电阻R8和电阻R4三个元素共同组合形成；其中，

PH采样电路100用于实时采集PH电极感应到的水溶液的PH值信号，并将该PH值信号传输给MCU控制单元300；

温度补偿采样电路200用于接入温度传感器1000感应的温度补偿信号（即温度传感器信号），并将接入的温度补偿信号由电阻信号转换为电压信号，转换为电压信号的温度补偿信号经四路满摆幅运算放大器U4中三路运算放大器U4-3的放大后，输出给MCU控制单元300；

MCU控制单元300用于接收PH采样电路100输送来的PH值信号和温度补偿采样电路200输送来的温度补偿信号，并将检测的PH值、温度补偿值送至显示单元400进行显示。

本发明适应性强的PH控制仪，PH采样电路100用于实时采集PH电极感应到的水溶液的PH值信号，并将该PH值信号传输给MCU控制单元300。本发明，PH采样电路100，如图2所示，通常包括依次连接的LC滤波电路1001、RC滤波电路1002、前级运放电路1003、后级运放电路1004和AD转换电路1005，AD转换电路1005与MCU控制单元300连接。LC滤波电路1001对PH采集信号进行高频滤波，RC滤波电路1002对PH采集信号进行低频滤波，前级运放电路1003和后级运放电路1004完成PH信号的采集与放大，AD转换电路1005将采集到的模拟电压信号转换成MCU控制器可接收的数字信号。

本发明适应性强的PH控制仪，温度补偿采样电路200中，供电电压经电压转换器Q1后，转换为符合要求的采样电压，如本实施例中供电电压为3.3V，经电压转换器Q1后，采样电压为1.5V，电压转换器Q1使电路电压符合后端电路需求，不会造成后端电路中元器件的损坏；四路满摆幅运算放大器U4中第一路运算放大器U4-1及电阻R5、电阻R9、电阻R3构成同相比例运算放大电路，采样电压经该相比例运算放大电路放大至约3.6V，加载到采样电阻R10；第二路运算放大器U4-2构成的跟随器形成负反馈，使经第一路运算放大器U4-1放大后输出的采样电压更为稳定；经第一路运算放大器U4-1所构成的同相比例运算放大电路放大后3.6V的采样电压，由采样电阻R10进行调压，使最终供给温度传感器1000的采样电压的大小，符合温度传感器信号的采样需要，同时在采样电阻R10和温度传感器1000电阻信号的比较分压下，将温度传感器信号由电阻信号转换为电压信号；四路满摆幅运算放大器U4中第三路运算放大器U4-3及电阻R39、电阻R4、电阻R8同样构成同相比例运算放大电路，温度传感器信号经过第三路运算放大器U4-3所构成同相比例运算放大电路放大，同时被控制在MCU控制单元300允许接收的电压范围内后，送入MCU控制单元300，完成温度补偿信号的采集。

本发明适应性强的PH控制仪，四路满摆幅运算放大器U4具有满摆幅特性，可实现复合的轨到轨运放控制，与一般的运放相比，其可以使输入与输出电压无限接近供电电压，允许温度传感器1000感应的电阻信号可以在较大的范围内变化，能兼容现有四种温度传感器信号（NTC1K、NTC10K、PT100和PT1000）的采集。

本发明适应性强的PH控制仪，温度补偿采样电路200中，使用了三路运算放大器，所以采用的满摆幅运算放大器至少是四路满摆幅运算放大器U4。四路满摆幅运算放大器U4内集成了四路运算放大器，其中使用了三路，一路未使用。本发明，四路满摆幅运算放大器U4通常可以采用SGM8424芯片、MAX4487芯片、MAX4094芯片、LMX324芯片等。

本发明适应性强的PH控制仪，温度补偿采样电路200中，采样电阻R10的作用是对采样电压进行调压，要求调压结果符合温度传感器信号的采样需要；电阻R4、电阻R8在与第三路运算放大器U4-3所构成的同相比例运算放大电路中，决定温度传感器信号的放大倍数，要求放大的同时，放大后的温度传感器信号上限值也要控制在MCU控制单元300允许接收的电压范围内。然而，四种温度传感器信号（NTC1K、NTC10K、PT100和PT1000）中，PT100与PT1000在相同的温度时，其电阻值相差10倍，如0度时，PT100为100 KΩ，而PT1000此温度下的阻值为1000 KΩ，NTC1K与NTC10K也是类似的，要在同一个采样电压与运放电路中采集这四种信号，不仅要通过采样电阻R10来对采样电压进行调压，还要在具有满摆幅的轨到轨集成运放中，通过切换电阻R4、电阻R8，调节运放比例，使最终输入到MCU控制单元300的温度传感器信号能被采集到。也就是说，既使在满摆幅集成运放下，采样电阻R10、电阻R4和电阻R8的值也与温度传器信号的采集息息相关，要求与各温度传器信号相适应，只有采样电阻R10、电阻R4和电阻R8的取值相适应时，才能使温度传感器信号采集成功。因此，为实现对现有常规四种温度传感器信号（NTC1K、NTC10K、PT100和PT1000）的采集，由采样电阻R10、电阻R4和电阻R8三个元素构成的电阻组合设置了四组，四组电阻组合中采样电阻R10、电阻R4和电阻R8的阻值与四种温度传感器信号（NTC1K、NTC10K、PT100和PT1000）一一对应，本实施例中，四种温度传感器信号（NTC1K、NTC10K、PT100和PT1000）对应的四组电阻组合内，各元素采样电阻R10、电阻R4和电阻R8的取值如下表。

本发明适应性强的PH控制仪，四组电阻组合内采样电阻R10、电阻R4和电阻R8的取值包括上表所示，但不仅限于上表所示。

本发明适应性强的PH控制仪，当用户在外部接入不同的温度传感器1000时，需要在本发明的参数内先对应的设置温度补偿类型，切换输入的温度传感器输入信号种类，然后将温度传感器信号接入到温度补偿采样电路200上。本发明针对不同的温度传感器信号的采集，切换四组以采样电阻R10、电阻R4和电阻R8为元素构成的电阻组合时，可通过跳线、拔盘或电子开关来实现，具体地，即可采用手工焊接替换，或采用拔码开关切换，或使用电子开关由MCU控制器发送切换信号给电子开关进行切换。

本发明适应性强的PH控制仪，较佳地，温度补偿采样电路200还包括TVS管T1和电容C17，TVS管T1和电容C17并联于第二路运算放大器U4-2同相输入端与地间。温度传感器10损坏或短路时，经四路满摆幅运算放大器U4内第二路运算放大器U4-2放大输出的采样电压，直接加载到四路满摆幅运算放大器U4内的第三路运算放大器U4-3上，有可能导致经第三路运算放大器U4-3放大输出的电压过大，而烧坏后面的MCU控制单元300。TVS管T1和电容C17构成信号钳位电路，信号钳位电路内TVS管T1与温度传感器1000的输入电压呈并联状态，可以瞬态的将过压的电压及电流进行能量钳位，待温度传感器1000的输入电压恢复正常后又自恢复为高阻状态，也就是说，信号钳位电路可有效防止温度传感器1000损坏，而导致温度传感器1000输入电阻短路，造成过压，而损坏其它电路的情况。

本发明适应性强的PH控制仪，第三路运算放大器U4-3的输出端与MCU控制单元300间通常连接有由R6和电容C9构成的RC滤波电路。RC滤波电路的设置，可有效减少干扰信号，使采集、输入到MCU控制单元300的温度补偿信号更为纯净。

本发明适应性强的PH控制仪，温度补偿采样电路200将接入的温度传感器1000感应的温度补偿信号（即温度传感器信号）放大后，送给MCU控制单元300；MCU控制单元300接收PH采样电路100输送来的PH值信号和温度补偿采样电路200输送来的温度补偿信号，并将检测的PH值、温度补偿值送至显示单元400进行显示。

本发明适应性强的PH控制仪，MCU控制单元300通常可采用nuc029、stm32等32位处理器。

本发明适应性强的PH控制仪，显示单元400为LCD显示单元。显示单元400用于接收MCU控制单元300发送的控制信号，用以显示PH值、温度补偿值、报警状态等信息作为人机交互使用，显示单元400与MCU控制器通过排线连接。显示单元400可以为LED显示单元或LCD显示单元，由于显示要求较低，且相比前者，LCD显示单元更为便宜，所以，较佳的，显示单元400为LCD显示单元。

本发明适应性强的PH控制仪，通常还包括通讯电路500，通讯电路500与MCU控制单元300信号连接。通讯电路500用于将PH控制仪与外部设备连接以进行通讯，以便外部设备通过通讯电路500及通讯协议内容读取到PH控制仪相关参数以及实时的PH值、温度补偿值、报警状态等信息。通讯电路500通常为485通讯电路，即包括1片485通讯转换芯片NSi83085，三个TVS保护管，两个限流电阻，其中，TVS管的作用在于保护485通讯转换芯片NSi83085的引脚不被外来强电信号击穿，两个限流电阻作用在于限制485通讯输出的A、B二端电流大小。

本发明适应性强的PH控制仪，通常还包括变送输出电路600，变送输出电路600与MCU控制单元300信号连接。变送输出电路600用于接收MCU控制单元300的PWM口占空比信号，将显示的PH值转变成模拟量的4-20mA信号，实时变送输出给其它外部设备，实现同步显示。

本发明适应性强的PH控制仪，通常还包括DO输出电路700，DO输出电路700与MCU控制单元300信号连接。DO输出电路700用于接收来自MCU控制单元300的信号，以完成继电器开关状态的翻转以及蜂鸣器是否鸣叫的状态切换控制等，以便对警报设备或其它设备的调节控制。

本发明适应性强的PH控制仪，通常还具有为其提供电源的电源电路800，电源电路800通常包括EMC安规电路、整流桥电路、开关电源芯片、高频变压器、整流稳压滤波输出电路。其中，EMC安规电路作为保护与抗干扰设计，含热压敏管、安规电容、电感等；整流桥电路由四个整流二极管组成，作用在于将输入的交流电压整流成直流电压；开关电源芯片作为控制芯片不断调节电源输出功率，使电源电路工作在稳态；高频变压器负责转换电压；整流稳压滤波输出电路，将高频变压器次级线圈的各组电压进行整流稳压输出，并在输出端并接过滤电容。

本发明适应性强的PH控制仪，通过在温度补偿采样电路200中，采用四路满摆幅运算放大器U4进行运放，由于满摆幅运算放大器可进行满摆幅运放输出，输出电压与输入电压可无限接近，运放时可利用的电压范围大，输出信号摆幅宽，能允许的输入电阻变化范围大，如此，以便在四种温度传感器信号接入，各温度传感器因各自的电阻信号等级不同，转换的电压信号等级也不同，且随着水溶液温度的变化，温度传感器转换的电压信号动态变化时，四路满摆幅运算放大器U4能充分利用整个动态电压范围，并配合对调节采样电压大小的采样电阻R10、调节运放输出电压放大倍数的电阻R4和电阻R8的选择，使不同的温度传感器信号转换后的电压信号可得以运放，并控制在MCU控制单元300对外允许接收的电压范围内，从而实现对PH测量所需的四种温度补偿信号的兼容，满足绝大多数水溶液在测量PH值时需要的温度补偿信号的采集。

本发明适应性强的PH控制仪，可兼容四种温度补偿信号的采集，允许不同温度下水溶液PH值测量时，四种温度补偿信号的切换接入，满足了各种工况下PH测量的温度补偿，其应用范围广，使用灵活；且在温度补偿采样电路200中，采用四路满摆幅运算放大器U4兼容四种温度补偿信号的运放后，运放所需的外围电路少，输入到MCU控制单元300的输出信号只需占用一个接口，相比采用四个运放电路分别对四种温度补偿信号进行运放的情况，后者不仅外围电路多，且还需占用MCU控制单元300四个接口，本发明四路满摆幅运算放大器U4所构成的运放电路，设计更为简单，成本更低，精度更高。

本发明适应性强的PH控制仪，测量PH值时，可通过四种温度传感器对温度进行自动补偿，当然也可不接入温度传感器，而采用手动补偿。测量PH值对温度进行补偿时，通常是将当前温度下的PH值，在其他条件不改变的情况下折算到25℃下的PH值，该折算过程由MCU控制单元300完成，具体地，即是MCU控制单元300将检测温度值代入固定算式PH_t= PH₂₅*(t+273.15)/(25+273.15)，固定算式中，PH_t 为t℃时的PH值，PH₂₅为25℃时的PH值，t为补偿的温度。

本发明适应性强的PH控制仪，PH采样电路100、温度补偿采样电路200、MCU控制单元300、显示单元400、通讯电路500、变送输出电路600、DO输出电路700、电源电路800等各线路位于电路板20上，电路板20的块数不限。

本发明适应性强的PH控制仪，如图5至图10所示，包括机壳本体10，机壳本体10的两侧壁上水平设有轨道1，轨道1包括沿机壳本体10背面到正面方向依次分布的卡齿轨道11和燕尾槽导轨12，卡齿轨道11由若干沿轨道1平行排列分布、垂直设置的卡齿槽111构成，燕尾槽导轨12的横截面为燕尾形，机壳本体10两侧面上的轨道1上分别安装有一Y型卡扣2，Y型卡扣2包括水平根部21和叉角部22，水平根部21上沿水平方向依次分布有卡齿部211和燕尾滑块部212，卡齿部211由至少一根以上沿平行排列分布、垂直设置的卡齿2111构成，卡齿2111为三角波形斜齿且斜齿波峰向机壳本体10背面倾斜，卡齿部211的卡齿2111卡嵌于卡齿轨道11的卡齿槽111内，燕尾滑块部212滑动安装于燕尾槽导轨12上、与燕尾槽导轨12相契合，水平根部21靠近卡齿部211的一端延伸有相对于机壳本体10侧面翘起的拆卸部23，叉角部22与水平根部21靠近燕尾滑块部212的一端连接，且叉角部22以水平根部21为对称中心对称设置，机壳本体10穿过控制柜柜板上的安装孔安装于控制柜体上时，Y型卡扣2的叉角部22两自由端角221与控制柜的柜板50顶触。

本发明适应性强的PH控制仪，卡齿2111为三角波形斜齿且斜齿波峰向机壳本体10背面倾斜，其保证卡齿部211的卡齿2111卡嵌于卡齿轨道11的卡齿槽111内，对Y型卡扣2进行限位的时候，Y型卡扣2可向机壳本体10前面推动，而无法向机壳本体10背面推动；燕尾滑块部212滑动安装于燕尾槽导轨12上，其作用是，实现Y型卡扣2安装的同时，使Y型卡扣2可沿轨道1滑动；拆卸部23的作用是方便拆卸或向后调整Y型卡扣2时，可通过拆卸部23向外扣起，让卡齿部211的卡齿2111脱离于卡齿轨道11的卡齿槽111后，沿轨道1移动Y型卡扣2或由轨道1上移出Y型卡扣2；叉角部22的作用是，通过安装应力，使机壳安装到控制柜上后固定。

本发明适应性强的PH控制仪，安装于控制柜上时，Y型卡扣2的燕尾滑块部212滑动安装于机壳本体轨道1的燕尾槽导轨12上，并向前推，以至Y型卡扣2的叉角部22两自由端角221顶触控制柜的柜板50并产生形变，叉角部22因抵抗形变而与柜板50间产生一定作用力的同时，Y型卡扣卡齿部211的卡齿2111卡嵌于卡齿轨道11的卡齿槽111内，实现固定。拆卸或向后调整Y型卡扣2时，通过拆卸部23向外扣起，让卡齿部211的卡齿2111脱离于卡齿轨道11的卡齿槽111后，沿轨道1移动Y型卡扣2或由轨道1上移出Y型卡扣2即可。

本发明适应性强的PH控制仪，安装结构简单，只需将Y型卡扣2的燕尾滑块部212安装于机壳本体轨道1的燕尾槽导轨12上，向前推进即可；且因为卡齿部211和燕尾滑块部212水平前后分布，而非垂直上下分布，卡齿部211受燕尾滑块部212限位作用的牵连影响小，拆卸或向后调整Y型卡扣2时，向外扣起拆卸部23可更易将卡齿部211由卡齿槽111内移动，操作更轻松；且Y型卡扣2，其叉角部22相比外张的倒立的“八”字形结构，强度更大。

本发明适应性强的PH控制仪，卡齿轨道11的设置，使Y型卡扣2的安装位置可前后调节，以适应在柜板50不同厚度的控制柜上的安装，或实现不同的安装松紧度，其使得安装更灵活。

本发明适应性强的PH控制仪，较佳地，轨道1靠近卡齿轨道11的一端敞口设置。Y型卡扣2的水平根部21长度较长，为将燕尾滑块部212安装于燕尾槽导轨12上，轨道1靠近卡齿轨道11的一端需有一定的安装空间，轨道1靠近卡齿轨道11的一端敞口设置时，可方便Y型卡扣2的安装，特别是将燕尾滑块部212安装于燕尾槽导轨12上。

本发明适应性强的PH控制仪，较佳地，叉角部22为弧形。叉角部22可以为V形，也可以为弧形，相比V形，弧形叉角部22向内弯曲，叉角部22顶触控制柜的柜板50时，叉角部22所能承受的抵抗力即强度更大。

本发明适应性强的PH控制仪，机壳本体10通常包括前框101、中框102和后框103，前框101正面具有显示屏安装口1011，中框102前端与前框101螺栓安装，中框102后端底部与后框103底部铰接形成翻盖结构，中框102后端上部与后框103上部螺栓安装，轨道1设于中框102的侧面。前框101用于安装显示屏或按键等，中框102则常用于电路板20的安装，后框103实现封装的同时，常还具有一些接线口。本发明适应性强的PH控制仪，中框102与后框103铰接形成翻盖结构，相比全螺栓安装，拆装更快捷。

本发明适应性强的PH控制仪，较佳地，中框102前端敞口、后端封闭，中框102后端开设有接线开口1021。接线开口1021用于电路线接线的穿过。本发明，中框102后端封闭，中框102与后框103内部区块划分更明显，且中框102后端封闭下，结构整体强度更好。

本发明适应性强的PH控制仪，较佳地，中框102内壁设有导板槽1022。导板槽1022的设置，方便中框102内电路板20的安装固定。

本发明适应性强的PH控制仪，较佳地，中框102的后端设有内凹的卡槽环1023，后框103的前端设有外凸的卡齿环1031，卡齿环1031卡位于卡槽环1023内。后框103的卡齿环1031卡位于中框102的卡槽环1023内，起定位作用的同时，因扣合缝隙小，具有更好的防水效果。

本发明对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。