采用C8051F060的水質(zhì)重金屬在線(xiàn)監測儀的研制

　　恒電位儀設計

　　恒電位儀就是維持參比電極與工作電極之間的電位差恒定的電子設備。把工作電極接虛地，可以防止寄生信號的干擾，從而提高了電路中電流和電壓的穩定度和精度。這樣恒電位儀就變成了保證參比電極沒(méi)有電流流過(guò)的前提下，把參比電位加到比較器的反向輸入端，在運放的同向輸入端加控制電壓作為基準電位，運放的輸出端接對電極形成電壓閉環(huán)負反饋調節系統。反向輸入端的電位隨同向輸入端的電位變化而變化，因此同向輸入端電壓恒定時(shí)，電極中電流變化時(shí)，參比電極電位相對于工作電極電位任何微小變化均將為電路的電壓負反饋所糾正，從而達到自動(dòng)恒定的目的^[7]。

　　弱電流采集處理

　　工作電極上產(chǎn)生的微弱電流一般為mA級，監測低濃度重金屬含量時(shí)能夠達到pA級，為了精確采集微弱電流小信號，提高儀器的檢測精度，在I/V轉換電路中采用了自穩零、軌到軌輸出運算放大器AD8639，此芯片把極低的輸入偏置電流(最大值40pA)、高共模抑制比、極低失調電壓、高精度、低噪聲等特性集于一體，滿(mǎn)足了微弱電流小信號的采集處理功能^[8]，電路原理圖如圖3所示。

　　I/V轉換濾波后的電壓由C8051F060單片機內部集成的ADC進(jìn)行模數轉換，內部ADC是16位而且轉換速度可以達到1MSPS的高速精準模數轉換芯片^[9]，實(shí)現了高分辨率、轉換速度快的效果。

　　檢測儀的軟件設計

　　檢測時(shí)序

　　檢測儀上下位機通過(guò)Modbus協(xié)議^[10]進(jìn)行通訊，完成儀器檢測整個(gè)過(guò)程。時(shí)序流程圖如圖4所示。