CN208968995U - 一种数据量营养液浓度自动检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据量营养液浓度自动检测系统，包括试管，试管的上端连接有营养液软管，营养液软管的上端设有控制营养液软管开闭的电磁拨动器；检测系统还包括主板、检测芯片和检测电路；检测芯片包括模拟电路和数字电路，模拟电路连接数字电路，数字电路连接数码显示器；主板连接有大时隙产生电路，大时隙产生电路顺次连接电压比较器、振荡电路、四反相器驱动器，最后连接至电磁拨动器；检测电路检测的结果信号送至四选一模拟开关，四选一模拟开关分别连接电桥检测模块、差分检测模块；电桥检测模块、差分检测模块均连接至二选一模拟开关，二选一模拟开关连接至检测芯片输入端。本实用新型检测精度高，性能稳定，效率好。

Description

一种数据量营养液浓度自动检测系统

技术领域

本实用新型涉及现代农业技术，具体是一种数据量营养液浓度自动检测系统。

背景技术

现代农业中大多数使用营养液培养植物和蔬菜，检测营养液时，以往电检测中探头进入容器中，由于检测体积大，电导率高，微变量小，检测误差较大。

实用新型内容

未解决上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种数据量营养液浓度自动检测系统，本实用新型检测精度高，性能稳定，效率好。

为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：一种数据量营养液浓度自动检测系统，包括试管，所述试管的上端连接有营养液软管，所述营养液软管的上端设有控制营养液软管开闭的电磁拨动器；

所述检测系统还包括主板、检测芯片和检测电路；

所述检测芯片包括模拟电路和数字电路，所述模拟电路连接数字电路，所述数字电路连接数码显示器；

所述模拟电路包括A/D转换；所述数字电路包括七段译码器和异或门驱动器；

所述主板连接有大时隙产生电路，所述大时隙产生电路顺次连接电压比较器、振荡电路、四反相器驱动器，最后连接至电磁拨动器；所述检测电路检测的结果信号送至四选一模拟开关，所述四选一模拟开关分别连接电桥检测模块、差分检测模块；所述电桥检测模块、差分检测模块均连接至二选一模拟开关，所述二选一模拟开关连接至A/D转换、七段译码器和异或门驱动器。

通过采用上述技术方案，本实用新型通过电磁拨动器控制营养液软管将需要检测的营养液装满试管，试管的截面积和体积均是约束的，在约束条件下检测是为了放大微变量成分和常量的比例及其有效值。当工作8小时、16小时或24小时时，主板来的信号经过大时隙产生电路，大时隙产生电路给出一个使能，电路截获五个喷雾时段，在这喷雾时段操作电磁拨动器，将营养液软管送入试管，营养液装满试管后开始检测。振荡电路产生1000Hz的振荡，经过四反相器驱动器的反相来控制电磁拨动器动作。检测电路用于检测营养液并将结果信号送至四选一模拟开关，四选一模拟开关选择电桥检测模块或者差分检测模块进行检测，再经二选一模拟开关进行二选一选择后，将信号送入模拟电路进行模拟信息的处理，模拟电路经过双积分检测后将信号送至数字电路，数字电路进行数据存储和数据优选，生成七段译码数据，将译码数据送至数码显示器显示，数码显示器采用LCD显示器。

优选的，所述检测电路包括电导率检测电路和光检测电路；所述电导率检测电路包括电导率传感器，所述电导率传感器设置在试管内部；所述光检测电路包括设置在试管上的第一光敏探头、第二光敏探头、第三光敏探头，检测出光谱电压，送至差分模块。

优选的，所述数码显示器采用三位半七段数码；检测芯片采用ICL7106芯片，所述芯片的36脚通过电阻R4与1脚汇合并连接至电源；2脚至8脚连接至第三位数码；9脚至14脚连接至第一位数码；15脚至18脚、22脚至24脚连接至第二位数码。

优选的，所述模拟电路包括2.8V基准电压源、缓冲器、双积分器、比较器、模拟开关、电桥；所述电桥通过INT开关连接至模拟输入正端IN+端，所述电桥连接缓冲器的同相输入端，所述缓冲器的反相输入端连接至缓冲器的输出端；所述双积分器的输出端连接至比较器；所述比较器的输出端一路连接至数字电路，一路通过A-Z开关连接至积分器的反向输入端；所述积分器的同向输入端通过INT开关连接至模拟输入负端IN-端。

优选的，所述数字电路包括时钟振荡器F1、F2，以及分频器、计数器、锁存器、控制逻辑。

优选的，所述控制逻辑接收来自比较器的信号；所述控制逻辑将信号传输至模拟开关A-Z 并控制其导通和关闭，实现A/D转换。

优选的，所述主板采用4060芯片且用于产生时序；所述大时隙产生电路采用CD4040芯片；所述芯片4060的Q14脚连接至芯片CD4040的10脚，所述芯片CD4040的12脚经过电压比较器连接至振荡电路。

优选的，所述试管的上端还连接有用于清洗试管的清水软管，所述清水软管和电磁拨动器相连。

综上所述，本实用新型取得了以下技术效果：

1、本实用新型在一定截面积和体积的试管中有约束的检测，能够放大微变量成分和常量的比例及其有效值，再经电桥的去常存微的规整检测后，所检测值具有精度高，性能稳定，有效率好等特点；

2、本实用新型采用ICL7106专用检测芯片，其内部采用基准电压和恒流源，体系较好的解决了内部飘零，使A/D转换有效的进行；

3、本实用新型的检测过程是自动化的，减小了使用人员的劳动量，省时省力。

附图说明

图1是本实用新型检测系统总体电路图；

图2是图1中A部分试管示意图；

图3是图1中B部分示意图；

图4是图1中C部分示意图；

图5是本实用新型电磁拨动器时序图；

图6是本实用新型检测芯片模拟电路示意图；

图7是本实用新型检测芯片数字电路示意图；

图8是本实用新型系统框图；

图9是本实用新型原理框图；

图中，1、试管，2、清水软管，3、营养液软管，4、电磁拨动器，5、第一光敏探头，6、第二光敏探头，7、第三光敏探头，8、检测芯片，9、模拟电路，10、数字电路，11、大时隙产生电路，12、数码显示器，13、四选一模拟开关，14、电桥检测模块，15、差分检测模块，16、二选一模拟开关，17、四反相器驱动器，18、振荡电路，19、电压比较器，20、检测电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例：

如图2所示，一种数据量营养液浓度自动检测系统，包括试管1，试管1用于盛装待检测的营养液。试管1的上端连接有营养液软管3，营养液软管3的上端设有控制营养液软管3开闭的电磁拨动器4；试管1的上端还连接有用于清洗试管的清水软管2，清水软管2和电磁拨动器4相连。

所述检测系统还包括主板、检测芯片8和检测电路20；

所述检测芯片8包括模拟电路9和数字电路10，所述模拟电路9连接数字电路10，所述数字电路10连接数码显示器12；

所述模拟电路9包括A/D转换；所述数字电路10包括七段译码器和异或门驱动器；

所述主板连接有大时隙产生电路11，所述大时隙产生电路11顺次连接电压比较器19、振荡电路18、四反相器驱动器17，最后连接至电磁拨动器4；所述检测电路20检测的结果信号送至四选一模拟开关13，所述四选一模拟开关13分别连接电桥检测模块14、差分检测模块15；所述电桥检测模块14、差分检测模块15均连接至二选一模拟开关16，所述二选一模拟开关16连接至检测芯片8的输入端。

本实用新型通过电磁拨动器4控制营养液软管3将需要检测的营养液装满试管1，试管 1的截面积和体积均是约束的，在约束条件下检测是为了放大微变量成分和常量的比例及其有效值。当工作8小时、16小时或24小时时，主板来的信号经过大时隙产生电路11，大时隙产生电路11给出一个使能，电路截获五个喷雾时段，在这喷雾时段操作电磁拨动器4，将营养液软管3送入试管1，营养液装满试管后开始检测。本实施例中，设置电磁拨动器4动作的时间为5分钟，即5分钟后试管装满营养液。数码显示器采用LCD显示器。

本实用新型使用电桥检测模块14、差分检测模块15进行信号的规整，电导率检测后送至电桥检测模块14，光检测后送至差分检测模块15，电桥检测模块14、差分检测模块15将接收到的小信号值放大，并去掉常量，只留下微变量，将信号提高一定的倍数。信号经过电桥检测模块14、差分检测模块15的规整和去常存微后，所检测值具有精度高，性能稳定，效率好等特点。

振荡电路18产生1000Hz的振荡，经过四反相器驱动器17的反相来控制电磁拨动器4 动作。

检测电路20用于检测营养液并将结果信号送至四选一模拟开关13，四选一模拟开关13 选择电桥检测模块14或者差分检测模块15进行检测，再经二选一模拟开关16进行二选一选择后，将信号送入模拟电路9进行模拟信息的处理，模拟电路9编码后将信号送至数字电路10，数字电路10进行数据存储和数据优选，生成七段译码数据，将译码数据送至数码显示器12显示。

检测电路20包括电导率检测电路和光检测电路；电导率检测电路包括电导率传感器，电导率传感器设置在试管1内部；光检测电路包括设置在试管1上的第一光敏探头5、第二光敏探头6、第三光敏探头7，检测出光谱电压，送至差分模块。

本实用新型的检测电路20分为两个部分，一是电导率检测，二是光检测。

电导率检测是在试管1内部设置电导率传感器实现，且连接至四选一模拟开关13。由于电路置零端置零，四选一模拟开关13选择电桥检测模块14，然后进行电路信息规整去常存微，再经二选一模拟开关16将其送入ICL7106专用检测芯片即检测芯片8。

如图2所示，光检测是在试管1上设置第一光敏探头5、第二光敏探头6、第三光敏探头7实现。三个光敏探头分别检测不同的光谱；本实施例中，当进行光检测时(一般一个月检测一次)，打开四选一模拟开关13的置零端来自主板数据信息8秒16秒数据，操作四选一模拟开关13，电路逐次选择三个光敏探头，这时操作人员可操作观看光谱信息确认成分，电信号转入差分模块15将信息规整，再经二选一模拟开关16的选择信息将信号送ICL7106 模拟信号处理A/D转换、存储数据、七段译码器译码成三位半数据送数码显示器12显示，另一路送首位数据到配料系统。配料系统是为本实用新型营养液槽2输送营养液的，本实施例不做赘述。

如图2所示，试管1上还设有肉眼观测点，便于实时观察。三个光敏探头连接至四选一模拟开关13，通过选择电桥检测或者差分检测进行检测。

如图1和图3所示，图3中是检测芯片8和数码显示器12的连接关系图。数码显示器12采用三位半七段数码；检测芯片8采用ICL7106芯片，芯片的36脚通过电阻R4与1脚汇合并连接至电源；2脚至8脚连接至第三位数码；9脚至14脚连接至第一位数码；15脚至 18脚、22脚至24脚连接至第二位数码。

芯片ICL7106具有输入阻抗高的特点，且内设时钟电路、2.8V基准电压，能够自动飘零，抗干扰能力极强，双积分A/D转换，异或门输出，三位半LCD显示器，也可驱动LED显示器。 A/D转换准确度正负0.05％，当内部时钟振荡电路在40KHZ时，转换速率2—5次。

如图6所示是模拟电路9，所述模拟电路9包括2.8V基准电压源、缓冲器、双积分器、比较器、模拟开关、电桥；电桥通过INT开关连接至模拟输入正端IN+端，电桥连接缓冲器的同相输入端，缓冲器的反相输入端连接至缓冲器的输出端；双积分器的输出端连接至比较器；比较器的输出端一路连接至数字电路10，一路通过A-Z开关连接至积分器的反向输入端；积分器的同向输入端通过INT开关连接至模拟输入负端IN-端。

如图7所示是数字电路10，数字电路10包括时钟振荡器F1、F2，以及分频器、计数器、锁存器、控制逻辑。

控制逻辑接收来自比较器的信号；所述控制逻辑将信号传输至模拟开关A-Z并控制其导通和关闭，实现了A/D转换。

如图6和图7所示，数字电路10和模拟电路9是相互联系的，其内部连接决定着模拟和数据处理的关系。当量程确定某一检测信息时，INT模拟开关导通，IN+进入的是电桥和缓冲器，经外部电阻和电容形成积分电路，然后每次检测的幅度值形成一个积分波形，正向积分是确定的时间T,负向积分是检测有关的实际值，正反向互补；IN-连接积分器。当时钟振荡器F2频率为4OKHZ，经分频器除以4后，Fcp＝10KHZ,Tcp＝0.1MS到控制逻辑，控制逻辑OL控制模拟开关A-Z使其导通，模拟开关INT关闭，完成一次A/D转换的检测。这时计数器完成一次双积分的计数形成三位半BCD码数据。即将一次模拟量的幅度转换为积分图形，按照积分时间转入计数器计数形成BCD码，然后再经除200分频形成50HZ方波与数据端经锁存器、七段译码器、相位驱动器送数码显示器扫描显示。

如图1所示，主板采用4060芯片且用于产生时序；如图1所示，主板产生的8秒和16秒时序送至四选一模拟开关13。大时隙产生电路11采用CD4040芯片；芯片4060的Q14脚连接至芯片CD4040的10脚，芯片CD4040的12脚经过电压比较器19连接至振荡电路18。振荡电路18通过四反相器驱动器17连接至电磁拨动器4。如图4所示，振荡电路18采用 HC14芯片，产生1000Hz振荡，并将振荡信号送入四反相器驱动器17，如图4所示，四反相器驱动器17采用四个HC04反相器并联实现，经过反相驱动电磁拨动器4来控制清水软管2 和营养液软管3的关闭和打开。如图4所示，电压比较器采用两个HC04反相器串联实现。

如图4所示，主板4060产生的时序关系到检测电路20时，必须有一个大时隙产生电路 11来完成所有使能控制、时基信号，以及数据、时序关系。本实施例大时隙产生电路11采用CD4040完成了这个关系，4040有12个分频端由主板4060的Q14端进入4040的10脚CLK 端使数据在Q14基础上再次分频，依次数据为Q15-Q26(即2的26次方的倒数)，然后为本实用新型提供时基信息和数据。

本实施例中，如图2所示，电磁拨动器4在产生磁通量很小的情况下，有效的将清水软管2和营养液软管3关闭和打开，这样可较好的保障检测和清洗所需营养液和清水的多少。如图5所示，电磁拨动器4的电磁线圈是在1000赫兹的频率下维持开关状态，在变换开关信息前有5MS200HZ近似直流的瞬间大电流工作状态，原因是关闭瞬间电磁铁需要移动，所需磁通量大，将清水软管2和营养液软管3的其中一个弯折成双90度，5MS后移动完毕需要维持的缘故，因为频率越高磁阻越大，线圈通过的电流越小，若此驱动不够可使用9013提供500MA的电流驱动。

如图8和图9所示，主板来的数据以及时基信息经过大时隙产生器11产生的信号送至电压比较器19，电压比较器19将信号一路送至振荡电路18经过四反相器驱动器17送至电磁拨动器4，电磁拨动器4控制清水软管2和营养液软管3打开，启动光敏探头、营养液电导率传感器；另一路将信号延迟送至电导率检测电路、光检测电路、电桥差分规整单元、模拟电路，同时将信号送至四选一模拟开关13、二选一模拟开关16。三个光敏探头、营养液电导率传感器将分别检测的信号送至四选一模拟开关电路，经过电桥差分规整电路、二选一模拟开关电路、模拟电路、译码电路送至数码显示器。信号在模拟电路9中进行模拟信号处理，经编码后生成BCD码，经过数字电路10的数据存储和数据优选，形成七段译码数据，由数码显示器12显示。

本实用新型的检测方式整体按时序关系有步骤的工作：

(1)营养液收集；

(2)试管约束截面积体积使微变量和常量比例凸显；

(3)电桥检测模块14和差分检测模块15检测端的信息放大规整和去常存微；

(4)检测芯片的模拟信号处理；

(5)双积分A/D转化，数据锁存器，三位/半七段译码器生成；

(6)数码显示与输出数据。

本实用新型打破了原有检测方式中的将探测装置的探头直接进入营养液或者媒体中检测方式，本实用新型采用液体采集后加入试管进行检测的方式。与现有技术相比，本实用新型在一定截面积和体积的试管中有约束的检测，能够放大微变量成分和常量的比例及其有效值，再经电桥的去常存微的规整检测后，所检测值具有精度高，性能稳定，有效率好等特点；本实用新型采用ICL7106专用检测芯片，其内部采用基准电压和恒流源，体系较好的解决了内部飘零，使A/D转换有效的进行；本实用新型的检测过程是自动化的，减小了使用人员的劳动量，省时省力。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种数据量营养液浓度自动检测系统，包括试管(1)，其特征在于：所述试管(1)的上端连接有营养液软管(3)，所述营养液软管(3)的上端设有控制营养液软管(3)开闭的电磁拨动器(4)；

所述检测系统还包括主板、检测芯片(8)和检测电路(20)；

所述检测芯片(8)包括模拟电路(9)和数字电路(10)，所述模拟电路(9)连接数字电路(10)，所述数字电路(10)连接数码显示器(12)；

所述模拟电路(9)包括A/D转换；所述数字电路(10)包括七段译码器和异或门驱动器；

所述主板连接有大时隙产生电路(11)，所述大时隙产生电路(11)顺次连接电压比较器(19)、振荡电路(18)、四反相器驱动器(17)，最后连接至电磁拨动器(4)；所述检测电路(20)检测的结果信号送至四选一模拟开关(13)，所述四选一模拟开关(13)分别连接电桥检测模块(14)、差分检测模块(15)；所述电桥检测模块(14)、差分检测模块(15)均连接至二选一模拟开关(16)，所述二选一模拟开关(16)连接至检测芯片(8)的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种数据量营养液浓度自动检测系统，其特征在于：所述检测电路(20)包括电导率检测电路和光检测电路；所述电导率检测电路包括电导率传感器，所述电导率传感器设置在试管(1)内部；所述光检测电路包括设置在试管(1)上的第一光敏探头(5)、第二光敏探头(6)、第三光敏探头(7)。

3.根据权利要求1所述的一种数据量营养液浓度自动检测系统，其特征在于：所述数码显示器(12)采用三位半七段数码；检测芯片(8)采用ICL7106芯片，所述芯片的36脚通过电阻R4与1脚汇合并连接至电源；2脚至8脚连接至第三位数码；9脚至14脚连接至第一位数码；15脚至18脚、22脚至24脚连接至第二位数码。

4.根据权利要求1所述的一种数据量营养液浓度自动检测系统，其特征在于：所述模拟电路(9)包括2.8V基准电压源、缓冲器、双积分器、比较器、模拟开关、电桥；所述电桥通过INT开关连接至模拟输入正端IN+端，所述电桥连接缓冲器的同相输入端，所述缓冲器的反相输入端连接至缓冲器的输出端；所述双积分器的输出端连接至比较器；所述比较器的输出端一路连接至数字电路(10)，一路通过A-Z开关连接至积分器的反向输入端；所述积分器的同向输入端通过INT开关连接至模拟输入负端IN-端。

5.根据权利要求1所述的一种数据量营养液浓度自动检测系统，其特征在于：所述数字电路(10)包括时钟振荡器F1、F2，以及分频器、计数器、锁存器、控制逻辑。

6.根据权利要求5所述的一种数据量营养液浓度自动检测系统，其特征在于：所述控制逻辑接收来自比较器的信号；所述控制逻辑将信号传输至模拟开关A-Z并控制其导通和关闭。

7.根据权利要求1所述的一种数据量营养液浓度自动检测系统，其特征在于：所述主板采用4060芯片且用于产生时序；所述大时隙产生电路(11)采用CD4040芯片；所述芯片4060的Q14脚连接至芯片CD4040的10脚，所述芯片CD4040的12脚经过电压比较器(19)连接至振荡电路(18)。

8.根据权利要求1所述的一种数据量营养液浓度自动检测系统，其特征在于：所述试管(1)的上端还连接有用于清洗试管的清水软管(2)，所述清水软管(2)和电磁拨动器(4)相连。