电导率是一个衡量水溶液导电才能的电学物理量， 电阻率的倒数为电导率，用希腊字母κ表明，κ=1/ρ。一般意义上，电导率的丈量温度是规范温度(25℃)。在液体中，水的电导率是衡量水质的一个重要目标。电导率的丈量在日常出产和日子中有着比较广泛的使用，如丈量饮用水的电导率用来检测水中所含电解质的浓度，用来丈量滨海地下水的电导率来检查其地下水收海水的侵略程度，还能够用丈量电导率的方法来区分地沟油等。本文便是鉴于丈量电导率的广泛使用而规划出了一种丈量溶液电导率的智能丈量仪。
电导率丈量仪丈量所需求的正弦鼓励是由芯片AD5933($21.7080)来完成的。正弦信号的幅值和频率能够通过该芯片进行调理。当AD5933的外部接入负载时，负载阻抗通过傅里叶改换后的实部R和虚部I能够由AD5933核算出来并保存在内部寄存器中。由此能够核算出傅里叶改换后的幅值为：
AD5933的硬件衔接图如图1所示。
图1 AD5933的硬件衔接图
为了进步AD5933输出信号的精度，选用有源晶振芯片为其供给外部时钟，芯片的频率为16.384MHz。AD5933内部ADC的采样频率是外部时钟MCLK的1/16，这样终究进入内部ADC的频率便是16.384/16=1.204MHz，由此得到芯片的分辨率为1.024MHz/1 024=1kHz，，确保了扫描频率是1 000的整数倍，这样就能够避免DFT核算时产生频谱走漏，确保其改换后成果的正确性。最终通过DFT改换后阻抗的实部和虚部保存到AD5933的寄存器中，单片机能够通过AD5933的SCL引脚和SDA引脚用总线的方法读取寄存器中的成果。AD5933输出的正弦波通过两个巨细为100μF和100nF的电容并联进行直流重量的阻隔，对运算扩大器AD8605($0.7080) 的输出端也采取了相同的办法来阻隔输出信号中的直流重量。因为AD5933内部运放的同相输入端有一个1/2VDD的正向偏置电压，所以在AD8605的同相输入端也参加了一个1/2VDD的正向偏置电压，以确保正弦信号在到达峰值3V时不失真。
温度丈量电路
因为水溶液的温度对丈量成果有比较大的影响，所以需求丈量出水溶液的温度，以对成果进行校对。电导率丈量仪丈量温度时选用了PT100($5.8752)铂电阻，其阻值跟着温度的升高而变大，是正温度系数热敏电阻。将铂电阻和其他三个高精度电阻衔接起来组成电桥电路，当电桥平衡时输出电压为0;当温度改变时电桥输出的电压也会产生改变。电桥的输出电压输入到由集成运放构成的差分扩大器输入端，通过扩大后送入AD转化器。该部分电路如图2所示。
图2 温度丈量电路
AD转化电路
体系所用的AD转化芯片为AD7705($5.1240)。AD7705能够供给两个转化通道，一起对两路模拟信号进行转化。其输入信号的规模比较大，精度也比较高，并且还能够转化差分输入信号，使用比较广泛。其硬件电路如图3所示。
图3 AD7705的硬件衔接图
AD7705是差分输入，将通道1的AIN-引脚接地，AIN+引脚接通过运放扩大后的电桥的输出电压，这样就能够转化成对电桥输出电压的模数转化。转化后的数据由引脚DOUT以串行的方法传输到单片机，单片机也能够由引脚DIN对AD7705进行装备。AD7705的基准电压由稳压二极管 LM336($0.2750)稳压后得到，其稳压值为2.5V，外部时钟由频率为2.456 7MHz的晶振电路供给。
供电电路
电导率仪所需的电压主要有5V和3V，通过稳压芯片HT7150和HT7130来完成。他们别离能够输出5V和3V的电压。HT7150的输入电压由24V的电池供给，其输出的5V电压用作HT7130的输入电压，这样就能够为体系供给所需电压。供电电路的硬件衔接图如图4所示。
图4 供电电路
为了便利多个电导率仪组成丈量网络，在硬件规划时参加M-bus通讯电路，这样多个电导率仪就能够以M-bus总线的方法组网，到达检测多个测点的意图。电导率丈量仪的M-bus总线选用的供电方法为长途供电，电导率丈量仪通过一条四芯电缆和其他M-bus主设备相连。其间，红白两条线用来供电，蓝绿两条线用来传输信号。主设备向电导率丈量仪发送信号时用电压的改变来表明数字1和数字0。而电导率丈量仪向主设备发送信号时则选用电流的改变来表明数字0和数字1。这样有利于削减搅扰，进步通讯的安稳性。在规划时，传感器本着节能、高效、低成本的准则进行规划，通过调试改善后能对大多数水溶液进行电导率的丈量，使用便利，安稳牢靠，根本完成了规划时的要求。
修改点评：电导率丈量仪选用的微控制器是LPC932单片机，LPC932具有集成度高和成本低的特色。该单片机的封装体积比较小，有利于减小PCB板的面积。比较高的集成度也能够削减单片机外围器材的数量。LPC932只需求二到四个时钟周期的指令执行时间，与一般的80C51器材比较，其速度要快许多。
