pH值的測(cè)控廣泛應(yīng)用于食品、制藥、化工、表面處理、水處理等領(lǐng)域，它以實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)為生產(chǎn)控制帶來(lái)了極大的方便，解決了化驗(yàn)室跟蹤分析時(shí)數(shù)據(jù)嚴(yán)重滯后、不能完全代表裝置生產(chǎn)狀況的問(wèn)題。在化學(xué)分析和化工過(guò)程中，溶液的pH值是一個(gè)基本參數(shù)。為了實(shí)時(shí)的測(cè)量溶液的pH值，經(jīng)常會(huì)用到pH計(jì)（即酸度計(jì)）。pH計(jì)分為兩部分：pH復(fù)合電極和變送電路。pH復(fù)合電極是傳感器，用于拾取溶液的pH值，把pH值轉(zhuǎn)換成與之成正比的微弱電信號(hào)；變送電路的作用是把微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如電壓信號(hào)，電流信號(hào)或頻率信號(hào)等。

本次課設(shè)主體任務(wù)是電廠鍋爐給水pH值檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分三個(gè)階段進(jìn)行，此階段是第一階段：儀器儀表電子工藝課程設(shè)計(jì)。此階段的任務(wù)是pH值傳感器信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)與仿真。設(shè)計(jì)目的有：了解常用電子元器件基本知識(shí)，如電阻、電容、電感，二、三極管，集成電路，包括外觀、極性、測(cè)試。了解印刷電路板的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程，PCB電路設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，PCB制造工藝基本過(guò)程。掌握電子元器件選型的基本原理和方法，如類(lèi)型、參數(shù)、功率、性價(jià)比等方面。了解電路焊接基本知識(shí)和基本焊接的方法和技巧、注意事項(xiàng)、助焊、阻焊。了解印制電路板(PCB)設(shè)計(jì)加工的基本過(guò)程及相關(guān)概念，單面板、多層板、元器件封裝形式。了解信號(hào)調(diào)理電路的主要功能和存在的必要性，濾波、放大、轉(zhuǎn)換、量程變換等。掌握常見(jiàn)傳感器信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)具體傳感器特點(diǎn)，考慮上述電路實(shí)現(xiàn)。掌握相關(guān)EDA軟件的使用和設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試能力：Protel、Multisim、Proteus。

pH值傳感器信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)與仿真，要求根據(jù)所學(xué)的相關(guān)電子電路知識(shí)給出詳細(xì)的元件選型表（費(fèi)用計(jì)算），明確電路工作的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)電路的可靠性設(shè)計(jì)和抗干擾性進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明。在課設(shè)的時(shí)間里，要每天撰寫(xiě)讀書(shū)筆記，記錄讀書(shū)內(nèi)容和心得。提供一份系統(tǒng)硬件電路原理圖和電路PCB圖。完成上述任務(wù)后，要對(duì)原理圖可行性仿真。

依據(jù)設(shè)計(jì)方案，器件選型、完成原理圖設(shè)計(jì)。信號(hào)調(diào)理電路的仿真以驗(yàn)證電路可行性，仿真通過(guò)后進(jìn)行PCB圖設(shè)計(jì)。給出元器件封裝形式表，要有PCB三維效果圖。

為了設(shè)計(jì)方便，采用Proteus軟件進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)、仿真以及PCB的設(shè)計(jì)，具有操作簡(jiǎn)單，視圖明了的特點(diǎn)。

在Proteus軟件中畫(huà)出pH值傳感器信號(hào)調(diào)理電路的原理圖，如圖4-1所示：

圖4-1 調(diào)理電路原理圖

印制電路板（PCB，Printed Circuit Board）設(shè)計(jì)，是電子產(chǎn)品中最重要的部件之一。電路原理圖完成以后，還必須再根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的印制電路板圖，最后才能由制板廠家根據(jù)用戶所設(shè)計(jì)的印制電路板圖制作出印制電路板產(chǎn)品。

在完成原理圖設(shè)計(jì)后，應(yīng)用proteus軟件進(jìn)行PCB電路設(shè)計(jì)，首先在原理圖的設(shè)計(jì)界面點(diǎn)擊ARES圖標(biāo)后，進(jìn)入到PCB設(shè)計(jì)界面。選擇Board Edge，畫(huà)出方框，點(diǎn)擊Tools–Auto Placer，進(jìn)行自動(dòng)布局，然后點(diǎn)擊Tools–Auto Router，軟件便根據(jù)已經(jīng)設(shè)置好的布線規(guī)則進(jìn)行布線。得到pH值傳感器信號(hào)調(diào)理電路的PCB圖，如圖4-2所示：

圖4-2 調(diào)理電路的PCB圖

如圖4-3所示為PCB圖的3D效果：

圖4-3 PCB圖的3D效果

儀器儀表電子工藝設(shè)計(jì)包括傳感器的選型，電量信號(hào)的放大，溫度測(cè)量等內(nèi)容。其任務(wù)是完成非電信號(hào)的被測(cè)量信息的測(cè)量與變送。整個(gè)系統(tǒng)在進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換前的電路均屬于信號(hào)測(cè)量與信號(hào)調(diào)理的部分，該部分是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確與否、測(cè)量精度和測(cè)量誤差的決定因素是該部分電路的品質(zhì)優(yōu)劣。設(shè)計(jì)好儀器儀表的電子工藝的任務(wù)的重要性可想而知。

儀器儀表電子工藝設(shè)計(jì)是測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，掌握好如何進(jìn)行儀器儀表電子工藝的設(shè)計(jì)才能更好地進(jìn)行自動(dòng)化的測(cè)控設(shè)計(jì)。所以，儀器儀表電子工藝設(shè)計(jì)是我們必須掌握的專(zhuān)業(yè)技能。儀器儀表是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的前端，是測(cè)量、控制反饋的重要部分，我們要懂得儀器儀表如何工作，才能解儀器決儀表所出的故障，保障自動(dòng)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。我們應(yīng)該在這次課程實(shí)際中，學(xué)有所得，提高自己的實(shí)踐操作能力，理論聯(lián)系實(shí)際，為畢業(yè)之后的工作做好充分的準(zhǔn)備。作為測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，我們要學(xué)好自己的本職專(zhuān)業(yè)，在以后的工作中才能充分發(fā)揮自己的專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，才能為社會(huì)做貢獻(xiàn)。

制作過(guò)程是一個(gè)考驗(yàn)人耐心的過(guò)程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對(duì)電路的調(diào)試要一步一步來(lái)，不能急躁，因?yàn)槭窃陔娔X上調(diào)試，比較慢，又要求我們有一個(gè)比較正確的調(diào)試方法，像把頻率調(diào)快等等。這又要我們要靈活處理，在不影響試驗(yàn)的前提下可以加快進(jìn)度。要熟練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才能對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析解決。這次課程設(shè)計(jì)，針對(duì)集成運(yùn)算放大器在Proteus仿真軟件中的應(yīng)用仿真出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)不斷地查找資料，對(duì)比不通電路的構(gòu)成，與電阻阻值的匹配，終于完成了原理圖的繪制與仿真。

完成此次課程設(shè)計(jì)是掌握專(zhuān)業(yè)技能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，我在設(shè)計(jì)過(guò)程中受益匪淺，平時(shí)專(zhuān)業(yè)課上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)只是進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)的基本理論而已，實(shí)踐的學(xué)習(xí)很重要，以后要經(jīng)常把自己所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)踐，才能真正學(xué)好這門(mén)專(zhuān)業(yè)課程!