改进的火焰光度计控制系统.pdf

第35卷第1期
光学仪器
2013年2月
OPTICAL INSTRUMENTS
February, 2013
文章编号:1005-5630(2013)01-0080-04
改进的火焰光度计控制系统
雷震勇',孙国强2
(上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093)
摘要:火焙光度计主要用于检测溶液中碱金属离子浓度,在医疗、农业、エ业中有着广泛的应用。
目前,火焰光度计主要采用单片机电路或通用集成电路构成控制系统,由于系统可扩展性差,标
定操作复杂,提出了采用S3C2440作为火焰光度计控制系统核心器件的改进方案,采用 Ilinux
嵌入式操作系统、触屏操作界面,用软件实现标定。详细分析了火焰光度计的工作原理、控制系
统的硬件设计以及软件实现。整个系统稳定可靠、人机界面友好、操作简便、功耗低和智能化程
度高
关键词:火焰光度计;控制系统;政进方案;S3C2440
中图分类号:TH74.12文献标识码:Adoi:10.3969/j,issn-1005-5630.2013,01.016
Improved flame photometric control system
LEI Zhenyong, SUN Guoqiang
( School of Optical-electrical and omputer Engineering, University of Shanghai for
Science and Technology, Shanghai 200093, China)
Abstract: Flame photometer is mainly used for detecting concentration of alkaline metal ion in
solution, and has been widely used in medical care, agriculture and industry. Currently, the
flame photometric control system is poor in scalability and too complicated in operation, for it
mainly consists of the MCU circuit or general integrated circuit, Therefore, an improved flame
photometric control system was put forward, adopting S3C2440 as master chip, using the
Linux operating system and touch screen operation interface, with software to realize
alibration. Detailed analysis was given for the working principle of the flame photometer
hardware design and software realization of its control system. The whole system is having a
friendly man-machine interface, an easy operatability, a high degree of intelligence and a low
power consumption. It is also stable and reliable.
Key words: flame photometer; control system; improvement; $3C244
火焰光度计是根据被测元素的原子或离子受火焰激发后产生的特定波长光谱,借助罗马金公式,可
对样品中K、Na元素进行定量分析的仪器り。火焰光度计是一种相对测量的仪器,被测样品的浓度值是
在统一测试条件下标准溶液浓度的相对值。所以测试前需制备一组火焰光度计标准溶液,然后进行标定
操作,最后才对被测液样品进行测量。
收稿日期:2012-05-17
作者简介:雷震勇(1987-),男,广西饮州人,硕土研究生,主要从事计算机应用技术、嵌入式控制系统方面的研究。
万方数拼
第1期
雷震勇,等:改进的火焰光度计控制系统
火焰光度计主要用来测量血清中的Na+和K浓度;土壤中破金属含量;铝矿石中氧化钾、氧化钠含
量等。目前,火焰光度计主要采用单片机电路或通用集成电路构成控制系统,数摒处理能力有限,系统可
扩展性差,标定操作复杂。随着社会的进步,测量仪器必须具备:人机界面友好、操作简便、智能处理、足
够高的精度和低功耗等。嵌入式微处理器ARM具有强大的事务处理能力,同时具有体积小、重量轻、成
本低、可靠性高等优点?。嵌人式操作系统具有实时、安全、多任务等特点。所以,采用ARM作为控制系
统的核心,应用しinx嵌入式操作系统,设计了一套火焰光度计控制系统
1控制系统硬件设计
火焰光度计主要由控制系统、气路、吸液/雾化器、燃烧腔组成,控制系统组成如图1所示。系统上电
后,ARM控制电磁阀开启,接通燃气,待燃气到达燃烧腔的火嘴处,再控制点火线圏点火。着火以后要预
燃烧30min,将腔内杂质燃烧掉,使火焰变纯。系统工作过程如图2所示。每次测量前,需用标准溶液进
行标定,标定后进行样品液的测量,最后输出、记录测量结果
上电开始
点火
点火圈电磁阅
し电磁打元,接通燃气□
反惯信号动电路
点火圆点火
必光算
数据传输通伯
预燃烧30min
焰电
光
按顺序进标准液,进行
输装大
标定操作
换患
?ADC
ARM
触摸屏
进洋品液は
峰鸸报警器
数据输出、显出、记录
存储器
断电结東
图1控制系统组成
图2系统工作过程
Fig 1 Components of the control system
Fig. 2 The working process of the system
由三星公司设计的基于ARM9的嵌入式微处理器S3C2440构成控制系统硬件的核心部分
S3C2440芯片集成LCD专用DMA控制器,提供了触摸屏接口、2路USB主机控制、1路USB设备控制
3路URAT。存储器控制器提供访问外部存储器所需的存储器控制信号。内部集成有8路A/D转换模
拟信号输入通道A/D转换控制器,转换精度为10bit。系统有两个可切换量程:小量程(K:0.0~19.9
mrol/L;Na:0~199mmol/L);大量程(K:0-~80mmol/L;Na:0-~-800mmol/L)。为满足检测限、线性误
差、精度的相关要求],AD转换器采用T1公司16bit的TLC3574。硬件关健部分是通气、点火、报警控
制电路和信号处理电路。
火焰光经过干涉滤光片分光,再经光电池光电转换,得到电流信号。经前置放大、量程切换和A/D
转换电路处理后将信号送给S3C2440,如图3所示。图中,IC为精密运放OPO7,SGM3002为低导通电阻
的高能性能数字控制模拟开关,由S3C240发送控制信号控制SCM3002转换开关来分别选择Na、K两
路信号的不同放大比来进行量程切换
S3C24通过通用输人/输