本實(shí)用新型涉及一種電荷量計(jì)算電路，具體涉及一種微水儀用大量程庫倫計(jì)累加電路。

背景技術(shù)：

按照國家JJG 1044-2008卡爾費(fèi)休庫倫法微量水分測(cè)定儀鑒定規(guī)程所述，通過電解卡爾費(fèi)休試劑在陽極上產(chǎn)生碘，碘又與水發(fā)生反應(yīng)生成氫碘酸。根據(jù)法拉第電解定律：電解產(chǎn)生碘是與電解時(shí)消耗的電量成正比例關(guān)系的，且被檢測(cè)水分與電解產(chǎn)生的碘是1:1反應(yīng)的，所以計(jì)算電解時(shí)所用的電量就能夠算出水分含量。

老式的基于卡式庫倫法所生產(chǎn)的微水儀的電荷量計(jì)量電路大都比較復(fù)雜，并且由于元件眾多，使電路產(chǎn)生的溫漂和非線性的特性不確定性增加，導(dǎo)致參數(shù)眾多，不能保證儀器的計(jì)量精度，并且售后的調(diào)試、維修存在諸多不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于：提供一種微水儀用大量程庫倫計(jì)累加電路，降低了現(xiàn)有電荷計(jì)量電路的溫漂特性，提高計(jì)量的精確度和電路的集成度。

本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

所述微水儀用大量程庫倫計(jì)累加電路，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路、第一一階低通濾波器、反相器、第二一階低通濾波器、頻率電壓轉(zhuǎn)換電路和控制芯片，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出端連接第一一階低通濾波器的輸入端，第一一階低通濾波器輸出端連接反相器輸入端，反相器輸出端連接第二一階低通濾波器輸入端，第二一階低通濾波器輸出端連接頻率電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路輸出端連接控制芯片I/O口。

在電解水時(shí)產(chǎn)生的電解電流通過電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，由于電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓信號(hào)的是與輸入反向的，所以設(shè)置反相器，反相器前端增設(shè)第一一階低通濾波器，可以消除信號(hào)線上的干擾信號(hào)，保證輸出信號(hào)的純凈，反相器輸出的電壓信號(hào)通過電壓頻率轉(zhuǎn)換電路得到與電壓成比例的頻率信號(hào)，隨后控制芯片對(duì)頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出脈沖波進(jìn)行累加積分操作，計(jì)算結(jié)果與電流對(duì)時(shí)間的積分成正比，最終得出在積分時(shí)間內(nèi)電解碘時(shí)所用的電荷量。

其中，優(yōu)選方案為：

所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)放和反饋電阻Rf1，運(yùn)放采用低溫漂、高精度的OPA2111運(yùn)放，反饋電阻Rf1選用高精度、低溫漂的金屬膜電阻。

所述頻率電壓轉(zhuǎn)換電路采用集成芯片AD654，反相器輸出端通過第二一階低通濾波器接入AD654芯片的4腳IN+，AD654芯片的3腳RT接入電阻R5，AD654芯片的6腳CT1和7腳CT2之間串接電容C2，AD654的輸出引腳Fo連接至控制芯片I/O口，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路使用集成芯片AD654為核心元件，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為了提高電路的抗干擾能力，對(duì)芯片輸入端增加第二一階低通濾波器，吸收干擾信號(hào)，為了保證輸出頻率的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，芯片3腳所接定時(shí)電阻R5必須選用高精度、低溫漂的金屬膜電阻，芯片6、7腳所接定時(shí)電容C2必須使用高精度、低溫漂的聚碳酸酯電容。

所述控制芯片采用單片機(jī)，例如ARM芯片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型降低了現(xiàn)有電荷計(jì)量電路的溫漂特性，提高了計(jì)量的精確度和電路的集成度，適用于大量程庫侖計(jì)的電荷量的統(tǒng)計(jì)測(cè)量。電流電壓轉(zhuǎn)換電路選用高精度、低溫漂的金屬膜電阻Rf1和低溫漂的運(yùn)放OPA2111，保證了輸出電壓精確的跟隨電流的變化，把溫漂的影響降低到了最??；以芯片AD654為核心制作的頻率電壓轉(zhuǎn)換電路，定時(shí)電阻選用高精度、低溫漂的金屬膜電阻，定時(shí)電容使用高精度、低溫漂的聚碳酸酯電容，保證了脈沖輸出頻率的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，由于AD654輸入端采用了積分器，提高了電路的抗干擾能力。而且芯片內(nèi)置低漂移輸入放大器和精密振蕩器系統(tǒng)，使得芯片能夠產(chǎn)生精確的與輸入電壓成比例的頻率信號(hào)，使用高度集成的V/F轉(zhuǎn)換芯片，減小了電路的復(fù)雜度，并且需要極少的外圍元件，減少了電路的不穩(wěn)定因素，提高了電路的抗干擾能力和電路的精確性，方便了電路的調(diào)試和維修。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：

如圖1所示，所述微水儀用大量程庫倫計(jì)累加電路，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路、第一一階低通濾波器、反相器、第二一階低通濾波器、頻率電壓轉(zhuǎn)換電路和控制芯片U4，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出端連接第一一階低通濾波器的輸入端，第一一階低通濾波器輸出端連接反相器輸入端，反相器輸出端連接第二一階低通濾波器輸入端，第二一階低通濾波器輸出端連接頻率電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端，頻率電壓轉(zhuǎn)換電路輸出端連接控制芯片U4的I/O口。

其中，電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)放和反饋電阻Rf1，運(yùn)放采用低溫漂、高精度的OPA2111運(yùn)放，反饋電阻Rf1選用高精度、低溫漂的金屬膜電阻；頻率電壓轉(zhuǎn)換電路采用集成芯片AD654，反相器輸出端通過第二一階低通濾波器接入AD654芯片的4腳IN+，AD654芯片的3腳RT接入電阻R5，AD654芯片的6腳CT1和7腳CT2之間串接電容C2，AD654的輸出引腳Fo連接至控制芯片I/O口。Fo腳輸出信號(hào)的頻率是隨4腳IN+的輸入電壓的幅度變化的脈沖波，輸出頻率fout＝Vin/(10*R5*C2)，當(dāng)單片機(jī)在T0-T1時(shí)間段內(nèi)接收到N個(gè)脈沖時(shí)，那么這段時(shí)間內(nèi)脈沖的平均頻率是N/(T1-T0)，那么根據(jù)輸出頻率的公式就能夠算出這段時(shí)間內(nèi)的平均電壓Vin，由此求得這段時(shí)間內(nèi)的平均電流，最終獲得電荷量；頻率電壓轉(zhuǎn)換電路使用集成芯片AD654為核心元件，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為了提高電路的抗干擾能力，對(duì)芯片輸入端增加第二一階低通濾波器，吸收干擾信號(hào)，為了保證輸出頻率的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，芯片3腳所接定時(shí)電阻R5必須選用高精度、低溫漂的金屬膜電阻，芯片6、7腳所接定時(shí)電容C2必須使用高精度、低溫漂的聚碳酸酯電容；所述控制芯片U4采用單片機(jī)，例如CORTEX-M3內(nèi)核ARM芯片。

本實(shí)用新型降低了現(xiàn)有電荷計(jì)量電路的溫漂特性，提高了計(jì)量的精確度和電路的集成度，適用于大量程庫侖計(jì)的電荷量的統(tǒng)計(jì)測(cè)量。在電解水時(shí)產(chǎn)生的電解電流通過電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，由于電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓信號(hào)的是與輸入反向的，所以設(shè)置反相器，反相器前端增設(shè)第一一階低通濾波器，可以消除信號(hào)線上的干擾信號(hào)，保證輸出信號(hào)的純凈，反相器輸出的電壓信號(hào)通過電壓頻率轉(zhuǎn)換電路得到與電壓成比例的頻率信號(hào)，隨后控制芯片對(duì)頻率電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出脈沖波進(jìn)行累加積分操作，計(jì)算結(jié)果與電流對(duì)時(shí)間的積分成正比，最終得出在積分時(shí)間內(nèi)電解碘時(shí)所用的電荷量。