自供電的水質(zhì)檢測與取樣嵌入式系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、水環(huán)境的監(jiān)測與保護(hù)已經(jīng)成為全球化問題。由于“在線水質(zhì)檢測”結(jié)合“水質(zhì)取樣”可以及時、準(zhǔn)確和全面地反映水質(zhì)狀況，因此其研究和應(yīng)用具有重要的實(shí)際意義。本文研制了一種自供電的水質(zhì)檢測與取樣嵌入式系統(tǒng)，可方便地安裝在各種船體的船舷位置，借助航行時的水流沖擊使微型水力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流，從而給鋰電池充電，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自供電的功能;基于ARM處理器的嵌入式模塊配合多種傳感器可以自動采集常規(guī)五項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)，同時可以驅(qū)動微型蠕動泵進(jìn)行水質(zhì)取樣以供實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)。

2、r>　　本文研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處如下:
　　(1)研制了基于ARM處理器的常規(guī)五項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)自動檢測模塊。處理器分別采用數(shù)字接口和模擬量輸入通道(A/D)對溶氧量、電導(dǎo)率、溫度、PH值、濁度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，從而實(shí)現(xiàn)常規(guī)五項(xiàng)水質(zhì)的自動檢測。檢測結(jié)果通過串口輸出，可對接有線或無線傳輸方式至用戶端。
　　(2)研制了基于管道式微型水力發(fā)電機(jī)的自供電模塊。在船的航行過程中，水流會沖擊管道式微型水力發(fā)電機(jī)CNZ-F0

3、3，產(chǎn)生的電流給鋰電池充電，后者作為整個系統(tǒng)的電源。為了提高微型水力發(fā)電對鋰電池充電的效率和可靠性，設(shè)計了基于TPS40210的升壓電路和基于BQ24610的充電管理電路。
　　(3)研制了基于微型蠕動泵的水質(zhì)取樣模塊。ARM處理器輸出控制信號至A3977驅(qū)動電路，使蠕動泵中的步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生連續(xù)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而將水樣通過軟管抽入取樣瓶或排出。處理器以S曲線模式輸出控制信號以使蠕動泵步進(jìn)電機(jī)達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了多種水質(zhì)取樣方式。