【摘 要】
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目前水质污染日趋严重,各种原因导致水质监测成效甚微,国内使用的水质监测系统受电子工艺和制造技术等的限制,大多数为有线监测,自动化水平低,严重制约了对水质的实时监测。
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目前水质污染日趋严重,各种原因导致水质监测成效甚微,国内使用的水质监测系统受电子工艺和制造技术等的限制,大多数为有线监测,自动化水平低,严重制约了对水质的实时监测。研究一套极低功耗水质实时监测系统用于对水质进行无线实时监测极具现实意义。本课题根据实际应用需求,设计了一套极低功耗水质实时监测系统,并通过对系统硬件与软件节点以及系统性能的测试方面进行了初步设计,主要的工作和成果如下:1)使用超低功耗、四通道、单电源的放大器设计pH信号放大调理电路并仿真,使得pH传感器的输出电信号范围在-414mV(pH=14)~+414mV(pH=0)之间的电路输入电压通过信号调理放大电路后的输出电压在1.4V~0V的范围内一一对应。2)pH传感器易受温度的影响,需设计温度补偿电路对其进行修正,利用超低功耗、四通道、单电源的放大器构建恒流源与建立Pt1000的SPICE模型进行温度补偿信号转换并放大的电路设计、仿真,可以通过温度补偿电路的输出电压反推出当前温度下水质的pH值。3)根据仿真原理图设计并制作PCB板进行测试,在电路实测中使用3V供电,实现了电路的极低功耗,即总电流130μA以下;使用单片机、蓝牙、串口数据线将pH放大电路的输出电压传输到PC端,界面显示。4)使用纳瓦级功率、零漂移运算放大器代替超低功耗、四通道、单电源的放大器对仿真电路进行改进;3V电压供电时,pH仿真放大电路的最大功耗不超过7μA,而温度补偿仿真电路的总功耗也不超过8μA,使系统能够更长时间地工作;在设计上做到了以简约的设计实现需求,有利于成本的节约。本文指明对极低功耗水质实时监测系统进行进一步改进和完善的方向。
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