CN103196842A

CN103196842A - 一种有机磷农药残留的检测装置

Info

Publication number: CN103196842A
Application number: CN2012105122487A
Authority: CN
Inventors: 刘雲; 胡耀华; 王帅; 王国风; 祁媛媛
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2013-07-10

Abstract

一种有机磷农药残留的检测装置，属于农药残留检测领域。该装置是由51单片机、TCS230传感器、密闭检测箱、反光板、颜色检测电路、8位数码管、显示电路、报警电路、生化反应底物碘化乙酰硫代胆碱、乙酰胆碱酯酶、检测试管、开关、电源构成。本装置提供一种阻抗生物传感器，通过TCS230传感器的信息转换和51单片机的总体控制实现对有机磷农药残留的检测。与现有技术相比，采用本发明的检测仪器成本较低；检测周期短；可实现操作自动化，增加样本测定量。

Description

一种有机磷农药残留的检测装置

技术领域：

本发明涉及一种有机磷农药残留的检测装置，将含有农药残留的农产品的待测液放入检测装置，加入检测试剂，通过TCS230传感器将检测试剂与残留农药的反应结果转换为电信号，再经过单片机的控制处理，使用8位数码管将检测结果输出。当检测到的农药残留浓度高于国家食品安全标准时，启动报警电路报警，提示农产品存在安全隐患。本发明属于农药残留检测装置。

背景技术：

农产品中有机磷农药残留超标问题给食品安全性带来了严重隐患。控制农药残留最为有效的方法之一是加强农药残留检测的力度。食品安全检测过程中，常常需要繁杂的前处理，需要大量复杂、昂贵的仪器，且难以实现现场检测。生物传感器经过四十多年的长足发展，减少了测定的分析时间，提高了仪器的灵敏度，使测定过程变得更为简单，便于实现自动化。未来生物传感器的发展趋势和重点方向是微型化、多功能化、智能化和集成化。开发新一代低成本、高灵敏度、高稳定性和高寿命的生物传感器是目前研究的热点。

目前市场上现有的农药残留检测器有以下几点弊端：

(1)检测仪器体积庞大、结构复杂、价格昂贵；

(2)农药残留检测时存在过程复杂、费时、费用高；

(3)需要熟练的专业技术人员，无法做到实时连续检测；

(4)传统的检测器的检测周期长。

因此，设计一款能快速检测；能增加样本测定量；能实现操作自动化的检测装置十分必要。

针对现有的农残检测装置的检测周期长，检测过程复杂，检测设备昂贵等缺点，本发明公开一种有机磷农药残留检测装置，可实现农药残留的简易快速的检测，易实现自动化。

本发明公开的有机磷农药残留检测装置，通过TCS230传感器的信息转换和51单片机的总体控制实现对有机磷农药残留的检测。当检测到的农药残留浓度高于国家食品安全标准时，启动报警电路报警，提示农产品存在安全隐患。检测装置有较高的实用价值。

发明内容：

本设计针对现有技术的问题和缺陷，本发明的目的是公开一种农药残留检测装置，其特征在于研究设计成本低、检测周期短、实用性强、可靠性高，可实现对农残的快速检测。有机磷农药的浓度信息的捕捉根据有机磷和氨基甲酸酯类农药能抑制乙酰胆碱酯酶的活性原理来实现；有机磷农药的浓度信息的检测和转换是通过TCS230传感器实现；传感器输出的脉冲信号的接收与显示通过89C51单片机和显示电路来实现。

针对现有技术的问题和缺陷，本发明的目的是公开一种有机磷农药残留的检测装置，其特征在于由51单片机[1]、TCS230传感器[2]、密闭检测箱[3]、反光板[4]、颜色检测电路[5]、8位数码管[6]、显示电路[7]、报警电路[8]、生化反应底物碘化乙酰硫代胆碱[9]、乙酰胆碱酯酶[10]、检测试管[11]、开关[12]、电源[13]构成。

所述的有机磷农药残留的检测装置，其特征在于由有机磷抑制乙酰胆碱酯酶[10]的活性原理来实现有机磷农药残留信息的捕捉。

所述的有机磷农药残留的检测装置，其特征在于由TCS230传感器[2]和颜色检测电路[5]来实现有机磷农药残留信息的检测和转换。TCS230传感器[2]是一种可编程彩色光到频率的转换器，即颜色传感器。通过颜色检测电路[5]将化学反应的颜色梯度信息转化为电信号。

所述的有机磷农药残留的检测装置，其特征在于由密闭检测箱[3]来防止外界光源对检测过程的影响，将TCS230传感器[2]，检测试管[11]，反光板[4]置于同一直线，TCS230传感器[2]的补偿光源透过检测试管[11]，通过反光板将光源信息在回馈给传感器，传感器接收光源信息。整个检测过程在密闭检测箱[3]中进行。

所述的有机磷农药残留的检测装置，其特征在于由51单片机[1]和显示电路[7]来实现传感器输出脉冲信号的接收与显示。选用51单片机[1]作为控制核心，1个8位数码管[6]作为输出显示端。

所述的有机磷农药残留的检测装置，其特征在于由不同浓度有机磷农药的检测实验来研究农药浓度信息与检测器显示信息之间的关系，建立两者的定量检测模型。通过国家食品安全标准(GB16333-1996)来确定农药残留的安全检测限。

所述的有机磷农药残留的检测装置，其特征在于由报警电路[8]报警，当检测到的农药残留浓度低于国家食品安全标准时，农残检测装置显示检测数值，当检测到的农药残留浓度高于国家食品安全标准时，启动报警电路[8]报警，并提示农产品存在安全隐患。

与现有技术相比，本发明：

(1)检测更快速、检测仪器成本较低；

(2)可尽量减少分析过程所花费的时间；

(3)通过单片机对信号进行处理，可实现操作自动化，增加样本测定量；

(4)通过定量检测模型的建立，可减少人为操作的误差；

(5)更环保，检测的原料是少量的化学添加物，可减轻对环境的排放和污染。

附图说明：

图1是农残检测装置总体结构图

图2是有机磷农药浓度信息捕捉原理图

图3是TCS230传感器信息转换原理图

图4是颜色检测识别的软件流程图

图5是单片机显示电路原理图

具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本装置作进一步说明：

如图1所示，将含有农药残留的农产品的待测液放入检测装置，加入检测试剂，通过TCS230传感器[2]将检测试剂与残留农药的反应结果通过颜色检测电路[5]转换为电信号，再经过51单片机[1]的控制处理，使用8位数码管[6]将检测结果输出。当检测到的农药残留浓度高于国家食品安全标准时，启动报警电路[8]报警，提示农产品存在安全隐患。

如图2所示，向农产品的提取液中加入生化反应底物碘化乙酰硫代胆碱[9]和乙酰胆碱酯酶[10]，如果农产品中不含有机磷农药残留或残留量低，乙酰胆碱酯酶[10]的活性就不被抑制，实验中加入的底物碘化乙酰硫代胆碱[9]就能被水解，水解产物与加入的显色剂反应产生黄色物质。如果农产品的提取液含有农药并残留量较高时，乙酰胆碱酯酶[10]的活性被抑制，底物碘化乙酰硫代胆碱[9]就不被水解，当加入显色剂时就不显色或颜色变化很小。通过此方法将农药的浓度信息捕捉出来，转化为溶液的颜色梯度信息。

如图3所示，当入射光投射到TCS230传感器[2]上时，通过光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合，可以选择不同的滤波器；经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波(占空比是50％)，不同的颜色和光强对应不同频率的方波；还可以通过输出定标控制引脚S0、S1，选择不同的输出比例因子，对输出频率范围进行调整，以适应不同的需求。在本发明中，为了提高TCS230传感器[2]的分辨率，选择100％的输出比例因子，即S0＝H；S1＝H，在滤波器的选择上，经过实验验证，不同的滤镜可适应不同的农药检测，本次实验以乐果为例，选取红色滤镜，即S2＝L；S3＝L。

如图4所示，系统初始化负责设置89C51的定时器/计数器的工作方式，选择TCS230的输出比例因子，使能输出引脚以及通信参数的设置。初始化完成后，检测是否需要进行白平衡调整。如有，调整白平衡子程序；否则，转到下一步，检测是否需要进行颜色识别。如不需要颜色识别，返回；如需要颜色识别，调用颜色识别子程序，直到颜色识别完毕。

如图5所示，TCS230传感器[2]输出的脉冲信号的接收与显示通过51单片机[1]和显示电路[7]来实现。选用51单片机[1]作为控制核心，1个8位数码管[6]作为输出显示端。51单片机[1]的P0口接8位数码管[6]的段码控制，其中P0.0～P0.6分别连接8位数码管[6]的A～G引脚，P0.7连接DP端，低电平有效。P2口接8位数码管[6]位码选通部分，P2.0口控制第1个数码管，一直到P2.7口控制第8个，高电平有效。

与现有技术相比，本发明可实现有机磷农药残留浓度的简易快捷的检测，由于检测过程是通过传感器的信息转换和单片机的总体控制来实现，缩短了检测周期，减少了人为造成的误差，易实现自动化检测。

Claims

1.一种有机磷农药残留的检测装置，其特征是由51单片机[1]、TCS230传感器[2]、密闭检测箱[3]、反光板[4]、颜色检测电路[5]、8位数码管[6]、显示电路[7]、报警电路[8]、生化反应底物碘化乙酰硫代胆碱[9]、乙酰胆碱酯酶[10]、检测试管[11]、开关[12]、电源[13]构成；由51单片机[1]控制整个检测系统，有机磷农药残留信息的捕捉根据有机磷能抑制乙酰胆碱酯酶[10]的活性原理来实现，反应的结果信息为颜色(黄)。浓度信息的检测和转换是通过TCS230传感器[2]和颜色检测电路[5]来实现。整个检测过程在密闭检测箱[3]中进行，检测数据由8位数码管[5]来显示输出。当检测到的农药残留浓度高于国家食品安全标准时，启动报警电路[8]报警，提示农产品存在安全隐患。

2.根据权利要求1所述的农药残留的检测装置，其特征是由有机磷抑制乙酰胆碱酯酶[9]的活性原理来实现有机磷农药残留信息的捕捉。

3.根据权利要求1所述的农药残留的检测装置，其特征是由TCS230传感器[2]和颜色检测电路[4]来实现有机磷农药残留信息的检测和转换。TCS230传感器[2]是一种可编程彩色光到频率的转换器，即颜色传感器。通过颜色检测电路[4]将化学反应的颜色梯度信息转换为电信号。

4.根据权利要求1所述的农药残留的检测装置，其特征是由密闭检测箱[3]来防止外界光源对检测过程的影响，将TCS230传感器[2]，检测试管[11]，反光板[4]置于同一直线，TCS230传感器[2]的补偿光源透过检测试管[11]，通过反光板[4]将光源信息在回馈给传感器，传感器接收光源信息。

5.根据权利要求1所述的农药残留的检测装置，其特征是由不同浓度的有机磷农药的检测实验来研究农药浓度信息与检测器的显示信息之间的关系，建立两者的定量检测模型。通过国家食品安全标准(GB16333-1996)来确定农药残留的安全检测限。