pH值的測控廣泛應用于食品、制藥、化工、表面處理、水處理等領域，它以實時的數據為生產控制帶來了極大的方便，解決了化驗室跟蹤分析時數據嚴重滯后、不能完全代表裝置生產狀況的問題。在化學分析和化工過程中，溶液的pH值是一個基本參數。為了實時的測量溶液的pH值，經常會用到pH計（即酸度計）。pH計分為兩部分：pH復合電極和變送電路。pH復合電極是傳感器，用于拾取溶液的pH值，把pH值轉換成與之成正比的微弱電信號；變送電路的作用是把微弱電信號進行放大，并轉換成標準的電信號，如電壓信號，電流信號或頻率信號等。

本次課設主體任務是電廠鍋爐給水pH值檢測系統設計，分三個階段進行，此階段是第一階段：儀器儀表電子工藝課程設計。此階段的任務是pH值傳感器信號調理電路設計與仿真。設計目的有：了解常用電子元器件基本知識，如電阻、電容、電感，二、三極管，集成電路，包括外觀、極性、測試。了解印刷電路板的設計和制作過程，PCB電路設計的基本過程，PCB制造工藝基本過程。掌握電子元器件選型的基本原理和方法，如類型、參數、功率、性價比等方面。了解電路焊接基本知識和基本焊接的方法和技巧、注意事項、助焊、阻焊。了解印制電路板(PCB)設計加工的基本過程及相關概念，單面板、多層板、元器件封裝形式。了解信號調理電路的主要功能和存在的必要性，濾波、放大、轉換、量程變換等。掌握常見傳感器信號調理電路的設計方法，根據具體傳感器特點，考慮上述電路實現。掌握相關EDA軟件的使用和設計、仿真、調試能力：Protel、Multisim、Proteus。

pH值傳感器信號調理電路設計與仿真，要求根據所學的相關電子電路知識給出詳細的元件選型表（費用計算），明確電路工作的基本原理和實現方法，對電路的可靠性設計和抗干擾性進行設計說明。在課設的時間里，要每天撰寫讀書筆記，記錄讀書內容和心得。提供一份系統硬件電路原理圖和電路PCB圖。完成上述任務后，要對原理圖可行性仿真。

依據設計方案，器件選型、完成原理圖設計。信號調理電路的仿真以驗證電路可行性，仿真通過后進行PCB圖設計。給出元器件封裝形式表，要有PCB三維效果圖。

為了設計方便，采用Proteus軟件進行原理圖設計、仿真以及PCB的設計，具有操作簡單，視圖明了的特點。

在Proteus軟件中畫出pH值傳感器信號調理電路的原理圖，如圖4-1所示：

圖4-1 調理電路原理圖

印制電路板（PCB，Printed Circuit Board）設計，是電子產品中最重要的部件之一。電路原理圖完成以后，還必須再根據原理圖設計出對應的印制電路板圖，最后才能由制板廠家根據用戶所設計的印制電路板圖制作出印制電路板產品。

在完成原理圖設計后，應用proteus軟件進行PCB電路設計，首先在原理圖的設計界面點擊ARES圖標后，進入到PCB設計界面。選擇Board Edge，畫出方框，點擊Tools–Auto Placer，進行自動布局，然后點擊Tools–Auto Router，軟件便根據已經設置好的布線規則進行布線。得到pH值傳感器信號調理電路的PCB圖，如圖4-2所示：

圖4-2 調理電路的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計包括傳感器的選型，電量信號的放大，溫度測量等內容。其任務是完成非電信號的被測量信息的測量與變送。整個系統在進入A/D轉換前的電路均屬于信號測量與信號調理的部分，該部分是整個系統的基礎，測量信號的準確與否、測量精度和測量誤差的決定因素是該部分電路的品質優劣。設計好儀器儀表的電子工藝的任務的重要性可想而知。

儀器儀表電子工藝設計是測控系統的基礎，掌握好如何進行儀器儀表電子工藝的設計才能更好地進行自動化的測控設計。所以，儀器儀表電子工藝設計是我們必須掌握的專業技能。儀器儀表是自動化控制系統的前端，是測量、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，保障自動控制系統的正常運行。我們應該在這次課程實際中，學有所得，提高自己的實踐操作能力，理論聯系實際，為畢業之后的工作做好充分的準備。作為測控技術與儀器專業的學生，我們要學好自己的本職專業，在以后的工作中才能充分發揮自己的專業特長，才能為社會做貢獻。

制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對電路的調試要一步一步來，不能急躁，因為是在電腦上調試，比較慢，又要求我們有一個比較正確的調試方法，像把頻率調快等等。這又要我們要靈活處理，在不影響試驗的前提下可以加快進度。要熟練地掌握課本上的知識，這樣才能對試驗中出現的問題進行分析解決。這次課程設計，針對集成運算放大器在Proteus仿真軟件中的應用仿真出現了一些問題，但經過不斷地查找資料，對比不通電路的構成，與電阻阻值的匹配，終于完成了原理圖的繪制與仿真。

完成此次課程設計是掌握專業技能的一個重要環節，我在設計過程中受益匪淺，平時專業課上學習的理論知識只是進行實踐設計的基本理論而已，實踐的學習很重要，以后要經常把自己所學的東西應用到實踐，才能真正學好這門專業課程!