基于nRF9E5的无线pH值检测模块设计

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基于nRF9E5的无线pH值检测模块设计
第4期 齐洪东等:悬臂梁式压电振动换能器的稳健设计 75 试验设计方法,减少了试验次数和总计算量,提高了优化设计[3]陈立周.稳键设计·北京:机械工业出版社,200 的效率。通过对仿真结果的对比,其优化设计后的换能器有良4] BEEBY S P. TUDOR M J, WHITE N M, Energy Harvesting Vibration 好的工作特性。以接容性负载为例的稳健设计方法同样适用 Sources for Microsystems Applications. Measurement Science and 于接阻性负载换能器的优化设计,接阻性负载时,换能器属于 Technology, 2006, 17: R175-R195 线性系统,其优化设计较为简单。设计屮的自动化实现过程可 [5] OTTMAN G K, HOFMANN H F. Optimized Piezoelectric Energy Har- 以广泛应用于参数优化,大大节省了时间和成本。 vesting Cireuit Using Step-down Converter in Discontinuous Conduction Mode. IEEE Trans on Power Electrunics, 2003. 18(2): 696-70 参考文献 16! ROUNDY S, ZHANG Y. Toward Self-tuning Adaptive Vibration Based [1 ROUNDY S, LELAND E S, BAKER J, et al. Improving Power Output Micro-gencrators. Proceedings of SPIE, 2005, 5649: 373-384 for Vibration-Based Energy Scavengers. IEEE Pervasive Computing [7]杨涛,何叶,魏东梅,等.徽微机电器件的稳健设计.工程设计学报, 2005,4(1):28-36 2004,11(3):124-127 [2]ROUNDY S, WRIGHT PK. A Piezoelectric Vibration Based Genera 作者简介:齐洪东(1978—),硕士研究生,研究方向为无线传感器网络 tor for Wireless electronics. Smart Mater Struct, 2004. 13: I131 自供电技术。E-mail;qihongdongl@163.com 114 (上接第63页)的0~1.22V范围内,并能够充分利用AD无校验、1个停止位的标准异步通讯形式。通讯采用主从工作 转换器的有效数据位。偏置电压通过电压基准集成电路模式,上位机发出控制操作指令,下位机在收到该指令解析后 TIA31产生2.5V左右的电压,经分压再进行电压跟随后得进行相应的操作。表1列出了系统的软件通讯协议。 到。 表1通讯协议列表 待测溶液的温度由DS18B20进行检测,测量范围为-55 上位机命令 下位机返凹 说明 125℃,釆样分辨率可达00625℃,能够适用于大多数应用场 #AASSSSC( CR ) AAC( CR) 设置无线pH检测模块工作参数 合对pH进行温度补偿采样的需求。图4中,X3为一线制半 #AARC(CR)> AANN. NNO(CR)读无线pH检测结果 导体温度传感器DSl8B20的接冂,其数据线与nRF9E5的P03 #AAOC( CR) AAC(CR) 校准25℃下的PH零点 口连接,通过一线通讯协议完成温度的实时采样。 #AAB4C(CR) AAC(CR) 标定1,25℃下,pH=4.003 #AAB5C( CR)! AAC( CR 标定2,25℃下,pH=6.864 P GND #AAB9C(CR) AAC(CR) 标定3,25℃下,pH=9182 DSI8B20 # AARSC(CR)! AASSSSC(CR)读无线模块的工作参数 图4DS18B20与nRF9F5接口 表1中,命令串中的C为通讯申单字节校验和,起到验证 4软件设计 收发数据的作用,以减少因通讯错误而引起的命令或数据错 整个系统的软件结合pH检测、标定校准的特点进行设计,误。同时,上位机软件可以使用 Windows环境下的任何-款程 包括系统初始化、射频收发与命令解码、pH值检测与温度补偿序设计1具(如:VC、CB、 Delphi, VB等)编写,具有较大的灵活 转换、pH值标定等模块 性 系统初始化完成对 nRF9E5的射频收发设置、nR9E5的5结束语 MD端口设置和DS18B20的初始化设置;射频收发与命令解 该无线PH值检测装置,解决了传统pH值检测设备在安装 码,主要完成对上位机的命令串的解析,并根据上位机的命令使用过程中的问题,通过在多套液态发酵装置中进行pH值的 要求进行动作;p值检测与温度补偿转换完成对AD输入p检测应用表明,该测量模块运行一年来工作稳定、精度高、可靠 值和Sl8B20检测的温值进行釆样,并根据相应的温度补偿性好,具有广阔的应用前景。 算法对实时检测的p值进行校准14-5。 参考文献 pH值标定是根据上位机命令而执行的,目的是确定式(1) 1]史仲平,潘丰.发酵过程解析控制与检测技术.北京:化学工业出 中的关键参数E和K的当前环境下的实际值,是确定该pH检 版社,2005 测模块精度的关键。采用已知pH值标准缓冲液进行标定,例[2]郑启忠,耿四军朱宏辉射频nE5及无线数据传输系统的实 如:由苯二甲酸氢钾(pH=4003)、混合蟒酸盐(pH=6.864)和 现单片机与嵌入式系统应用,2004(8):51-54. 硼砂(pH=9.182),可得到酸性溶液校正斜率和碱性溶液校[3] Nordic Co,RFE5 DataSheet,204 止斜率,分别用于校正待测溶液的pH值的不同变化区间,标定4]张春霞魏继日,pH计的温度补偿疗生装备,20003):40 结果存储到25AA320的剩余程序空间中。对pH值的实时采5]凌恩伟,赵新华,谢继红如何正确使用p计计量技术,2002 样,采用连续5次采样,去最大、最小值后,取平均值进行软件 (7):54-55 滤波 作者简介:李天博(1969),副教授,研究方向为检测技术、计算机应 系统通讯的波特率为9600bit/s,1个起始位、8个数据位、 用、控制理论与控制工程。E-mail.Leetb@ujs.edu.cn

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