一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，包括主控模塊、控制選通模塊、放大濾波電路模塊及電源模塊。具體的組成有：電阻R1?R7、集成電路U2?U4、電容C1?C8等。其中，主控模塊為STM32單片機(jī)，U2為CD4053B，U3為L(zhǎng)M358，U4為T(mén)PS60400。本實(shí)用新型通過(guò)STM32單片機(jī)來(lái)控制檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)(鋼筋混凝土)原電池電壓、電流等的同時(shí)檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)與已獲得的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，能綜合地分析原電池是否發(fā)生腐蝕，使操作簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果更加的準(zhǔn)確。本實(shí)用新型還具有工程造價(jià)低，操作簡(jiǎn)單，不破壞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，特別是涉及一種通過(guò)測(cè)量(鋼筋混凝 土)原電池電壓、電流等來(lái)判斷原電池是否發(fā)生腐蝕的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著建筑行業(yè)對(duì)鋼筋混凝土需求量的增大，人們對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕程 度的檢測(cè)越來(lái)越重視。鋼筋混凝土腐蝕是一種自發(fā)進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)。如鋼筋置于潮濕環(huán) 境中，其表面會(huì)覆蓋一層電解質(zhì)水膜，而鋼筋的主要組成成分包括:鐵素體、滲碳體、及游離 石墨等，由于這些成分的電極電位不同，鋼筋表面層在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成原電池，其陽(yáng)極為 鐵素體，陰極為滲碳體。當(dāng)鋼筋表面有水分附著時(shí)，就發(fā)生以等速度進(jìn)行氧化反應(yīng)和還原反 應(yīng)。其中，氧化反應(yīng)是鐵電離的陽(yáng)極反應(yīng)，還原反應(yīng)是溶液氧還原的陰極反應(yīng)。
[0003] 現(xiàn)有鋼筋混凝土中原電池腐蝕的檢測(cè)法分為挖掘法和非挖掘法。挖掘法是把混凝 土挖掘開(kāi)，確認(rèn)原電池的腐蝕情況。非挖掘法是在不挖掘鋼筋混凝土的前提條件下，檢測(cè)原 電池是否發(fā)生腐蝕。非挖掘法由于具有工程造價(jià)低，不破壞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因此值 得更深入的研究及開(kāi)發(fā)。
[0004] 基于上述背景下，有必要研制這樣一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)原電池的電壓、 電流等的測(cè)量，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理后，即可實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)值的同時(shí)測(cè)量，能綜合分析原 電池是否發(fā)生腐蝕。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的任務(wù)在于提供一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，其以單片機(jī)為主控模塊， 通過(guò)檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)(鋼筋混凝土)原電池的電壓、電流等的測(cè)量，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理 后，即可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)值的同時(shí)測(cè)量，有助于綜合分析原電池是否發(fā)生腐蝕。
[0006] -種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，包括主控模塊、控制選通模塊、放大濾波電路模塊及電 源模塊;其中，
[0007] 所述的主控模塊為STM32單片機(jī)；
[0008] 所述的控制選通模塊包括電阻R1-R2、電容C7-C8、集成電路U2; U2的by連接原電池 的陽(yáng)極2; U2的bx端懸空;R1接U2的cy，另一端連接于R2的一端、U2的INH和VEE、原電池的陰極 和地接;R2的另一端接U2的cx;由STM32單片機(jī)分別選擇U2的cy或cx鏈接U3的Inputs A的3 引腳；U2的cx OR cy接U2的ax OR ay;U2的VSS連接于U4的0UT;U2的A、B、C、VDD端連接于 STM32單片機(jī);C7、C8-端連接U2的VDD端，另一端連接地;U2的ax端連接于原電池的陰極，U2 的ay端連接于原電池的陽(yáng)極1;
[0009 ] 所述的放大濾波電路模塊包括電阻R3-R7、集成電路U3、電容Cl -C3、C7-C8、二極管 D1;C1的一端連接于U3的Inputs A的3引腳，另一端連接于C2的另一端、R6的一端、二極管的 正極和接地;U3的Output A和Inputs A的2引腳相連于R3的一端，R3的另一端連接于U3的 Inputs B的5引腳、R4的一端、C2的另一端;R4的另一端接STM32單片機(jī)的+3.3V供電端;U3的 Inputs B的6引腳連接于C3的一端、R5的一端和R6的另一端;U3的Output B端連接于R7的一 端、C3的另一端、R5的另一端和二極管的負(fù)端;R7的另一端連接于STM32單片機(jī);C7、C8-端 連接U3的VCC端，另一端連接地;V CC連接于STM3 2單片機(jī)的+5 V供電端；
[0010]所述的電源模塊包括集成電路U4、電容C4-C6;C4的一端連接于U4的OUT，另一端連 接于U4的GND端、C5的一端和接地;C5的另一端連接于U4的IN端、STM32單片機(jī)的+5V供電端； C6的一端連接于U4的C1-端，另一端連接于U4的C1+端。
[0011]所述的 U2 為 CD4053B，U3 為 LM358，U4 為 TPS60400。
[0012] 所述的Cl = lOOOOpf，C1一端連接于U3的Inputs A的3引腳，另一端連接于GND，形 成濾波電路，用于濾掉高頻信號(hào)。
[0013] 所述的R4 = 65k，為上拉電阻；R5 = 55k，為反饋電阻；R6 = 50k;C3 = 150pf，為濾波 電容。放大電路的放大倍數(shù)計(jì)算公式為：
[0015] 上述原電池腐蝕檢測(cè)裝置，還包括標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊;所述的標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊包括電阻 R8-R13、電容C7-C8、集成電路U5;R8的一端和U2的bx OR by連接于U5的Output A端，R8的另 一端連接于R9的一端和U5的Input A端的2引腳;R9的另一端與Rl 1的一端和接地;R10的一 端連接U5的Inputs A端的3引腳，另一端連接U5的Vee/GND端和U4的OUT端;R13的一端連接U5 的Inputs A端的3引腳，另一端連接115的0此口1^ B端和Inputs B端的6引腳;R11的另一端連 接Inputs B端的5引腳和R12的一端;R12另一端接STM32單片機(jī);C7、C8-端連接U5的Vcc端， 另一端連接地;U5的Vm端連接于STM32單片機(jī)的+5V供電端。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型通過(guò)STM32單片機(jī)來(lái)控制 檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)(鋼筋混凝土)原電池電壓、電流等的同時(shí)檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)與已獲得的基 準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，能綜合地分析原電池是否發(fā)生腐蝕，使操作簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果更加的準(zhǔn)確。本實(shí) 用新型還具有工程造價(jià)低，操作簡(jiǎn)單，不破壞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型 的任何限制。
[0018] 圖1是本實(shí)用新型原電池腐蝕檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意框圖。
[0019] 圖2是本實(shí)用新型原電池腐蝕檢測(cè)裝置的一種實(shí)施方式的具體電路原理示意圖， 未示出主控模塊以及原電池。
[0020] 圖3是本實(shí)用新型對(duì)原電池電流測(cè)量時(shí)，濾波型調(diào)節(jié)器的電路仿真結(jié)果圖（R = l〇k，R為原電池內(nèi)阻）。
[0021] 圖4是本實(shí)用新型原電池腐蝕檢測(cè)裝置的另一種實(shí)施方式的具體電路原理示意 圖，未示出主控模塊以及原電池。
[0022]圖5是圖4方式中的U5的Output A端輸出的電壓仿真圖。
【具體實(shí)施方式】 [0023] 實(shí)施例1
[0024]結(jié)合圖1、圖2及圖3,一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，包括主控模塊和檢測(cè)部分（電路）。 檢測(cè)部分設(shè)有控制選通模塊、放大濾波電路模塊及電源模塊。
[0025] 所述的主控模塊為STM32單片機(jī)。
[0026] 所述的控制選通模塊包括電阻R1-R2、電容C7-C8、集成電路U2;U2的by連接原電池 的陽(yáng)極2; U2的bx端懸空;R1接U2的cy，另一端連接于R2的一端、U2的INH和VEE、原電池的陰極 和地接;R2的另一端接U2的cx;由STM32單片機(jī)分別選擇U2的cy或cx鏈接U3的Inputs A的3 引腳;U2的cx OR cy接U2的ax OR ay;U2的Vss連接于U4的0UT;A、B、C、VDD端連接于STM32單 片機(jī);C7、C8-端連接U2的V DD端，另一端連接地;U2的ax端連接于原電池的陰極;U2的ay端連 接于原電池的陽(yáng)極1。
[0027] 所述的放大濾波電路模塊包括電阻R3-R7、集成電路U3、電容C1-C3、C7-C8、二極管 D1 ;C1-端連接于U3的Inputs A的3引腳，另一端連接于C2的另一端、R6的一端、二極管的正 極和接地;U3的Output A和Inputs A的2引腳相連于R3的一端，R3的另一端連接于U3的 Inputs B的5引腳、R4的一端、C2的另一端;R4的另一端接STM32單片機(jī)的+3.3V供電端;U3的 Inputs B的6引腳連接于C3的一端、R5的一端和R6的另一端;U3的Output B端連接于R7的一 端、C3的另一端、R5的另一端和二極管的負(fù)端;R7的另一端連接于STM32單片機(jī);C7、C8-端 連接U3的V CC端，另一端連接地;VCC連接于STM3 2單片機(jī)的+5 V供電端。
[0028]所述的電源模塊包括集成電路U4、電容C4-C6;C4的一端連接于U4的0UT，另一端連 接于U4的GND端、C5的一端和接地;C5的另一端連接于U4的IN端、STM32單片機(jī)的+5V供電端； C6的一端連接于U4的C1-端，另一端連接于U4的C1+端。
[0029] 上述方式中，U2 為 CD4053B，U3 為 LM358，U4 為 TPS60400<Xl = 10000pf，Cl 一端連接 于U3的Inputs A的3引腳，另一端連接于GND，形成濾波電路，用于濾掉高頻信號(hào)。
[0030] 上述方式中，R4 = 65k，為上拉電阻;R5 = 55k，為反饋電阻;R6 = 50k; C3 = 150pf，為 濾波電容。放大電路的放大倍數(shù)計(jì)算公式為：
[0032] 實(shí)施例1在實(shí)現(xiàn)原電池的電壓、電流測(cè)量過(guò)程中，默認(rèn)原電池的陰極接地。芯片 CD4053B的A、B、C地址端，分別連接到STM32單片機(jī)的PB2、PB1、PB0，U3的Output B經(jīng)電阻R7 連接到STM32單片機(jī)的PA1端。
[0033] 實(shí)施例1只進(jìn)行電壓、電流測(cè)量。測(cè)量的是原電池陽(yáng)極與陰極之間的電壓值和宏電 流值。它們的數(shù)值變化趨勢(shì)與原電池的腐蝕程度有密切的關(guān)系。采用CD4053B多路選通開(kāi)關(guān) 作為開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)STM32單片機(jī)分別選通采樣電阻R1 (10K Ω )和R2( 10M Ω )所在的電路時(shí)，該 電路可以測(cè)量出原電池的電壓和內(nèi)阻。采樣電阻與原電池內(nèi)阻的電壓和就是被測(cè)原電池電 壓。通過(guò)測(cè)量運(yùn)算放大器LM358正相輸入端的電壓，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)采樣電阻分壓的測(cè)量。通過(guò)放 大濾波電路的處理，將采集到的信號(hào)輸入STM32單片機(jī)，利用片內(nèi)的AD功能將電壓信號(hào)計(jì)算 出來(lái)。最后利用電阻分壓原理計(jì)算出原電池的電壓內(nèi)阻值。最后根據(jù)歐姆定律，將原電池的 電流計(jì)算出來(lái)。
[0034] 利用實(shí)施例1進(jìn)行電壓、電流測(cè)量的方法如下：
[0035] 步驟1，設(shè)定STM32單片機(jī)PB 口輸出地址為0x07，U2的ax端、bx端、cx端選通。ax端接 原電池的陰極l，bx端懸空，cx端接采樣電阻R2(10KQ )。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)U2的IN ax、0UT ax OR ay、IN cx OR cy、OUT cx、U3的Inputs A的3引腳，進(jìn)入由U3前級(jí)運(yùn)放組成的電壓跟隨 器。本實(shí)用新型利用電壓跟隨器的輸入高阻抗、輸出低阻抗的特性，起到緩沖和隔離的作 用，使得后一級(jí)運(yùn)放電路能夠更好的工作。隨后，電壓信號(hào)從U3的Output A端輸出，經(jīng)過(guò)由 R4、C2組成的上拉濾波電路進(jìn)入由運(yùn)放U3、R3、R5、R6、C3組成的放大濾波電路。放大濾波電 路可以使電壓信號(hào)得到放大，突出有用頻率的電壓信號(hào)，衰減無(wú)用頻率的噪聲信號(hào)，抑制干 擾和噪聲，以達(dá)到提高信噪比的作用。最后電壓信號(hào)由U3的Output B端經(jīng)限流電阻R7進(jìn)入 STM32單片機(jī)的AD端。其中，R7作為限流電阻不可或缺，起到防止電路故障時(shí)燒壞STM32芯片 的作用，此時(shí)測(cè)得輸入接GND時(shí)的電壓U CND作為后續(xù)測(cè)量的校準(zhǔn)電壓。
[0036] 步驟2,設(shè)定STM32單片機(jī)1? 口輸出地址為0x03，U2的ay端、bx端、cx端選通。ay端接 原電池的陽(yáng)極l，bx端懸空，cx端接采樣電阻R2(10KQ )。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)U2的IN ay、0UT ax OR ay、IN cx OR cy、0UT cx、U3的Inputs A的3引腳，進(jìn)入由U3的前級(jí)運(yùn)放組成的電壓跟隨 器。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)上面介紹的放大濾波電路，經(jīng)限流電阻R7進(jìn)入STM32單片機(jī)的AD端，測(cè)得 原電池陽(yáng)極端電壓UR2。
[0037] 步驟3，設(shè)定STM32單片機(jī)PB 口輸出地址為0x02，U2的ay端、bx端、cy端選通。ay端接 原電池的陽(yáng)極l，bx端懸空，cy端接采樣電阻R1(10MQ )。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)U2的IN ay、0UT ax OR ay、IN cx OR cy、0UT cx、U3的Inputs A的3引腳，進(jìn)入由U3的前級(jí)運(yùn)放組成的電壓跟隨 器。信號(hào)經(jīng)過(guò)上面介紹的放大濾波電路，經(jīng)限流電阻R7進(jìn)入STM32單片機(jī)的AD端，測(cè)的原電 池陽(yáng)極端電壓U R1。
[0038] 步驟4,獲取電壓、電流值;利用電阻分壓原理公式：
[0047] 其中：Δ Ui = Uri~Ugnd，Δ U2 = Ur2_Ugnd。
[0048] 實(shí)施例2
[0049] 結(jié)合圖1、圖3、圖4及圖5,一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，包括主控模塊和檢測(cè)部分(電 路）。檢測(cè)部分設(shè)有控制選通模塊、放大濾波電路模塊、電源模塊以及標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊。
[0050] 所述的主控模塊為STM32單片機(jī)。
[00511 所述的控制選通模塊包括電阻R1-R2、電容C7-C8、集成電路U2; U2的by連接原電池 的陽(yáng)極2; U2的bx端懸空;R1接U2的cy，另一端連接于R2的一端、U2的INH和VEE、原電池的陰極 和地接;R2的另一端接U2的cx;由STM32單片機(jī)分別選擇U2的cy或cx鏈接U3的Inputs A的3 引腳;U2的cx OR cy接U2的ax OR ay;U2的Vss連接于U4的OUT;A、B、C、VDD端連接于STM32單 片機(jī);C7、C8-端連接U2的V DD端，另一端連接地;U2的ax端連接于原電池的陰極;U2的ay端連 接于原電池的陽(yáng)極1。
[0052] 所述的放大濾波電路模塊包括電阻R3-R7、集成電路U3、電容Cl -C3、C7-C8、二極管 D1 ;C1-端連接于U3的Inputs A的3引腳，另一端連接于C2的另一端、R6的一端、二極管的正 極和接地;U3的Output A和Inputs A的2引腳相連于R3的一端，R3的另一端連接于U3的 Inputs B的5引腳、R4的一端、C2的另一端;R4的另一端接STM32單片機(jī)的+3.3V供電端;U3的 Inputs B的6引腳連接于C3的一端、R5的一端和R6的另一端;U3的Output B端連接于R7的一 端、C3的另一端、R5的另一端和二極管的負(fù)端;R7的另一端連接于STM32單片機(jī);C7、C8-端 連接U3的V CC端，另一端連接地;VCC連接于STM3 2單片機(jī)的+5 V供電端。
[0053]所述的電源模塊包括集成電路U4、電容C4-C6;C4的一端連接于U4的0UT，另一端連 接于U4的GND端、C5的一端和接地;C5的另一端連接于U4的IN端、STM32單片機(jī)的+5V供電端； C6的一端連接于U4的C1-端，另一端連接于U4的C1+端。
[0054]上述方式中，U2 為 CD4053B，U3 為 LM358，U4 為 TPS60400<Xl = 10000pf，Cl 一端連接 于U3的Inputs A的3引腳，另一端連接于GND，形成濾波電路，用于濾掉高頻信號(hào)。
[0055] 上述方式中，R4 = 65k，為上拉電阻;R5 = 55k，為反饋電阻;R6 = 50k; C3 = 150pf，為 濾波電容。放大電路的放大倍數(shù)計(jì)算公式為：
[0057] 所述的標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊包括電阻R8-R13、電容C7-C8、集成電路U5;R8的一端和U2的 bx OR by連接于115的〇11丨。11丨A端，R8的另一端連接于R9的一端和115的1即此A端的2引腳； R9的另一端與Rl 1的一端和接地;R10的一端連接U5的Inputs A端的3引腳，另一端連接U5的 Vee/GND端和U4的OUT端;R13的一端連接U5的Inputs A端的3引腳，另一端連接U5的Output B 端和Inputs B端的6引腳;R11的另一端連接Inputs B端的5引腳和R12的一端;R12另一端接 STM32單片機(jī);C7、C8-端連接U5的Va端，另一端連接地;U5的Va端連接于STM32單片機(jī)的+ 5V供電端。在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí)，由STM32單片機(jī)選擇U2的cx端。所述的U5為L(zhǎng)M358;U5的 Output A端輸出的電壓值是固定的IV。
[0058] 實(shí)施例2不僅能夠進(jìn)行電壓、電流測(cè)量，還能夠進(jìn)行不同陽(yáng)極之間電阻的測(cè)量。在 進(jìn)行原電池的電壓、電流、電阻的測(cè)量過(guò)程中，默認(rèn)原電池的陰極接地。芯片⑶4053B的A、B、 (：地址端，分別連接到3了]\02單片機(jī)的1^2、？81、1^0，1]3的〇1^1^8經(jīng)電阻1?7連接到3了]\02單 片機(jī)的PA1端，U5的Inputs B端的5引腳經(jīng)分壓電阻R12連接到STM32單片機(jī)的PB7端。
[0059] 關(guān)于電壓、電流的測(cè)量。測(cè)量的是原電池陽(yáng)極與陰極之間的電壓值和宏電流值。它 們的數(shù)值變化趨勢(shì)與原電池的腐蝕程度有密切的關(guān)系。采用CD4053B多路選通開(kāi)關(guān)作為開(kāi) 關(guān)控制，當(dāng)STM32單片機(jī)分別選通采樣電阻Rl (10K Ω )和R2(10M Ω )所在的電路時(shí)，該電路可 以測(cè)量出原電池的電壓和內(nèi)阻。采樣電阻與原電池內(nèi)阻的電壓和就是被測(cè)原電池電壓。通 過(guò)測(cè)量運(yùn)算放大器LM358正相輸入端的電壓，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)采樣電阻分壓的測(cè)量。通過(guò)放大濾波 電路的處理，將采集到的信號(hào)輸入STM32單片機(jī)，利用片內(nèi)的AD功能將電壓信號(hào)計(jì)算出來(lái)。 最后利用電阻分壓原理計(jì)算出原電池的電壓內(nèi)阻值。最后根據(jù)歐姆定律，將原電池的電流 計(jì)算出來(lái)。
[0060]利用實(shí)施例2進(jìn)行電壓、電流測(cè)量的方法如下：
[0061 ] 步驟11，設(shè)定STM32單片機(jī)PB 口輸出地址為0x07，U2的ax端、bx端、CX端選通。ax端 接原電池的陰極l，bx端懸空，cx端接采樣電阻R2(10KQ )。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)U2的IN ax、0UT ax OR ay、IN cx OR cy、0UT cx、U3的Inputs A的3引腳，進(jìn)入由U3前級(jí)運(yùn)放組成的電壓跟隨 器。本實(shí)用新型利用電壓跟隨器的輸入高阻抗、輸出低阻抗的特性，起到緩沖和隔離的作 用，使得后一級(jí)運(yùn)放電路能夠更好的工作。隨后，電壓信號(hào)從U3的Output A端輸出，經(jīng)過(guò)由 R4、C2組成的上拉濾波電路進(jìn)入由運(yùn)放U3、R3、R5、R6、C3組成的放大濾波電路。放大濾波電 路可以使電壓信號(hào)得到放大，突出有用頻率的電壓信號(hào)，衰減無(wú)用頻率的噪聲信號(hào)，抑制干 擾和噪聲，以達(dá)到提高信噪比的作用。最后電壓信號(hào)由U3的Output B端經(jīng)限流電阻R7進(jìn)入 STM32單片機(jī)的AD端。其中，R7作為限流電阻不可或缺，起到防止電路故障時(shí)燒壞STM32芯片 的作用，此時(shí)測(cè)得輸入接GND時(shí)的電壓U CND作為后續(xù)測(cè)量的校準(zhǔn)電壓。
[0062] 步驟12，設(shè)定STM32單片機(jī)1? 口輸出地址為0x03，U2的ay端、bx端、cx端選通。ay端 接原電池的陽(yáng)極l，bx端懸空，cx端接采樣電阻R2(10KQ )。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)U2的IN ay、0UT ax OR ay、IN cx OR cy、0UT cx、U3的Inputs A的3引腳，進(jìn)入由U3的前級(jí)運(yùn)放組成的電壓跟隨 器。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)上面介紹的放大濾波電路，經(jīng)限流電阻R7進(jìn)入STM32單片機(jī)的AD端，測(cè)得 原電池陽(yáng)極端電壓UR2。
[0063] 步驟13，設(shè)定STM32單片機(jī)1? 口輸出地址為0x02，U2的ay端、bx端、cy端選通。ay端 接原電池的陽(yáng)極l，bx端懸空，cy端接采樣電阻R1(10MQ )。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)U2的IN ay、0UT ax OR ay、IN cx OR cy、0UT cx、U3的Inputs A的3引腳，進(jìn)入由U3的前級(jí)運(yùn)放組成的電壓跟隨 器。信號(hào)經(jīng)過(guò)上面介紹的放大濾波電路，經(jīng)限流電阻R7進(jìn)入STM32單片機(jī)的AD端，測(cè)的原電 池陽(yáng)極端電壓U R1。
[0064] 步驟14,獲取電壓值U及電流值I;利用電阻分壓原理公式：
[0073] 其中：Δ Ui = Uri_Ugnd，Δ U2 = Ur2-Ugnd。
[0074] 關(guān)于不同陽(yáng)極之間電阻的測(cè)量。測(cè)量的是兩個(gè)陽(yáng)極之間介質(zhì)的電阻值。其值與介 質(zhì)之間水分的含量有密切關(guān)系，是判斷原電池是否發(fā)生腐蝕的數(shù)據(jù)分析依據(jù)。電阻的測(cè)量 主要是研究其兩端的電壓和電流。把原電池的一個(gè)陽(yáng)極端連接到電壓、電流采集電路的輸 入端，同時(shí)在另一個(gè)陽(yáng)極端上施加標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)（IV)，進(jìn)而測(cè)出兩個(gè)陽(yáng)極之間介質(zhì)的電壓 和通過(guò)的電流。通過(guò)歐姆定律，算出兩陽(yáng)極之間介質(zhì)的電阻。
[0075]利用實(shí)施例2進(jìn)行不同陽(yáng)極之間電阻測(cè)量的方法如下：
[0076] 步驟21，設(shè)定STM32單片機(jī)PB 口輸出地址為0x07，U2的ax端、bx端、cx端選通。ax端 接原電池的陰極l，bx端懸空，cx端接采樣電阻R2(10KQ )。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)U2的IN ax、0UT ax OR ay、IN cx OR cy、0UT cx、U3的Inputs A的3引腳，進(jìn)入由U3前級(jí)運(yùn)放組成的電壓跟隨 器。本實(shí)用新型利用電壓跟隨器的輸入高阻抗、輸出低阻抗的特性，起到緩沖和隔離的作 用，使得后一級(jí)運(yùn)放電路能夠更好的工作。隨后，電壓信號(hào)從U3的Output A端輸出，經(jīng)過(guò)由 R4、C2組成的上拉濾波電路進(jìn)入由運(yùn)放U3、R3、R5、R6、C3組成的放大濾波電路。放大濾波電 路可以使電壓信號(hào)得到放大，突出有用頻率的電壓信號(hào)，衰減無(wú)用頻率的噪聲信號(hào)，抑制干 擾和噪聲，以達(dá)到提高信噪比的作用。最后電壓信號(hào)由U3的Output B端經(jīng)限流電阻R7進(jìn)入 STM32單片機(jī)的AD端。其中，R7作為限流電阻不可或缺，起到防止電路故障時(shí)燒壞STM32芯片 的作用，此時(shí)測(cè)得輸入接GND時(shí)的電壓U CND作為后續(xù)測(cè)量的校準(zhǔn)電壓。
[0077] 步驟22，設(shè)定STM32單片機(jī)PB 口輸出地址為0x11，U2的ay端、by端、cy端選通;ay端 接原電池的陽(yáng)極1，by端接原電池的陽(yáng)極2，cy端接采樣電阻R1 (10M Ω )。U5的輸出端Output A接U2的bx OR by<3U5的Output A端輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)Vstandard經(jīng)U5的Output A、U2的bx OR by、by接到原電池陽(yáng)極2。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)兩陽(yáng)極之間的介質(zhì)Rme3di?，分壓之后的電壓信號(hào) 從陽(yáng)極1經(jīng)過(guò)U2的ay、ax OR ay、cx OR cywyhl^^nputs A的3引腳進(jìn)入由U3的前級(jí)運(yùn)放 組成的電壓跟隨器，后經(jīng)過(guò)放大濾波電路，經(jīng)限流電阻R7進(jìn)入STM32單片機(jī)的AD端，測(cè)的原 電池陽(yáng)極1端電壓V。
[0078] 步驟23，獲取電阻值Rmedi?;利用電阻分壓原理：
[0082]最后通過(guò)原電池的電壓、電流、電阻的測(cè)量數(shù)值，綜合分析原電池是否發(fā)生腐蝕。 [0083]上述方式中未述及的有關(guān)技術(shù)內(nèi)容采取或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。
[0084]需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以作出這樣或那樣的容 易變化方式，諸如等同方式或明顯變形方式。上述的變化方式均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，包括主控模塊、控制選通模塊、放大濾波電路模塊及電源 模塊;其特征在于： 所述的主控模塊為STM32單片機(jī)； 所述的控制選通模塊包括電阻Rl -R2、電容C7-C8、集成電路U2; U2的by連接原電池的陽(yáng) 極2; U2的bx端懸空;Rl接U2的cy，另一端連接于R2的一端、U2的INH和Vee、原電池的陰極和地 接;R2的另一端接U2的cx;由STM32單片機(jī)分別選擇U2的cy或cx鏈接U3的Inputs A的3引腳； U2的cx OR cy接U2的ax OR ay;U2的Vss連接于U4的0UT;U2的A、B、C、VDD端連接于STM32單片 機(jī);C7、C8-端連接U2的Vdd端，另一端連接地;U2的ax端連接于原電池的陰極，U2的ay端連接 于原電池的陽(yáng)極1; 所述的放大濾波電路模塊包括電阻R3-R7、集成電路U3、電容C1-C3、C7-C8、二極管Dl; Cl的一端連接于U3的Inputs A的3引腳，另一端連接于C2的另一端、R6的一端、二極管的正 極和接地;U3的Output A和Inputs A的2引腳相連于R3的一端，R3的另一端連接于U3的 Inputs B的5引腳、R4的一端、C2的另一端;R4的另一端接STM32單片機(jī)的+3.3V供電端;U3的 Inputs B的6引腳連接于C3的一端、R5的一端和R6的另一端;U3的Output B端連接于R7的一 端、C3的另一端、R5的另一端和二極管的負(fù)端;R7的另一端連接于STM32單片機(jī);C7、C8-端 連接U3的V cc端，另一端連接地;Vcc連接于STM3 2單片機(jī)的+5 V供電端； 所述的電源模塊包括集成電路U4、電容C4-C6; C4的一端連接于U4的OUT，另一端連接于 U4的GND端、C5的一端和接地;C5的另一端連接于U4的IN端、STM32單片機(jī)的+5V供電端;C6的 一端連接于U4的Cl-端，另一端連接于U4的Cl+端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原電池腐蝕檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的U2為CD4053B，U3為 LM358，U4為T(mén)PS60400。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原電池腐蝕檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的Cl = 10000pf，Cl 一 端連接于U3的Inputs A的3引腳，另一端連接于GND，形成濾波電路，用于濾掉高頻信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原電池腐蝕檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的R4 = 65k，為上拉電 阻;R5 = 55k，為反饋電阻;R6 = 50k; C3 = 150pf，為濾波電容，放大電路的放大倍數(shù)計(jì)算公式 為.5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原電池腐蝕檢測(cè)裝置，其特征在于還包括標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊； 所述的標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊包括電阻R8-R13、電容C7-C8、集成電路U5; R8的一端和U2的bx OR by連接于115的〇11丨?11丨A端，R8的另一端連接于R9的一端和1]5的1即此A端的2引腳;R9的另 一端與Rl 1的一端和接地;Rl0的一端連接U5的Inputs A端的3引腳，另一端連接U5的VEE/GND 端和U4的OUT端；R13的一端連接U5的Inputs A端的3引腳，另一端連接U5的Output B端和 Inputs B端的6引腳；Rll的另一端連接Inputs B端的5引腳和Rl2的一端；Rl2另一端接 STM32單片機(jī);C7、C8-端連接U5的Va端，另一端連接地;U5的Va端連接于STM32單片機(jī)的+ 5V供電端。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK205643653SQ201620422066
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】林旭梅, 趙鐵軍, 張鵬, 薛亮亮, 羅萍萍
【申請(qǐng)人】青島理工大學(xué)