CN116399811A - 胶体金检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶体金检测装置，涉及食品检测设备技术领域，包括CPU单元，所述CPU单元电连接有步进电机和光路模块，所述步进电机传动连接有用于承载待检测胶体金卡的行进机构，所述光路模块安装在所述行进机构上，所述光路模块用于向所述待检测胶体金卡发射检测光并采集反射光。综上所述，本发明胶体金检测装置解决了现有技术中胶体金法食品安全检测仪光路复杂、成本高等技术问题，本发明胶体金检测装置的光路简单，检测结果准确性高，成本低。

Description

胶体金检测装置

技术领域

本发明涉及食品检测设备技术领域，特别涉及一种胶体金检测装置。

背景技术

食品安全是指食品无毒、无害，符合应当有的营养要求，对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。随着人们生活质量和生活水平的提高，人们对食品安全提出了更高要求，对肉类、水产品的违禁药物以及食品添加剂检测也越来越严格，随着对相关的检验方法及检验装置的要求也越来越高。胶体金法是检测肉类违禁品的重要方法，通过胶体金C,T线的变化可以判断肉类、水产品是否存在违禁药品超标。但目前采用胶体金法检测的仪器通常存在光路复杂、成本高等缺点。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种胶体金检测装置，此胶体金检测装置光路简单，成本低廉。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种胶体金检测装置，包括CPU单元，所述CPU单元电连接有步进电机和光路模块，所述步进电机传动连接有用于承载待检测胶体金卡的行进机构，所述光路模块安装在所述行进机构上，所述光路模块用于向所述待检测胶体金卡发射检测光并采集反射光。

其中，所述光路模块包括激发光源电路板和反射光采集电路板，所述激发光源电路板与所述反射光采集电路板通过连接柱连接成一个腔体，所述腔体的周侧密封缠绕有不透光膜；所述激发光源电路板上设有贯穿的反射光狭缝，靠近所述反射光狭缝的位置设有发光元件，所述发光元件设在所述激发光源电路板朝向所述行进机构的一侧，所述反射光采集电路板朝向所述激发光源电路板的一侧设有光电池，所述光电池的位置与所述反射光狭缝相对应。

其中，所述激发光源电路板包括电连接的模拟开关电路和D/A转换电路，所述模拟开关电路和所述D/A转换电路均与所述CPU单元电连接，所述模拟开关电路还电连接有光源驱动电路，所述光源驱动电路电连接所述发光元件。

其中，所述反射光采集电路板包括与所述CPU单元电连接的A/D转换电路，所述A/D转换电路电连接有参考电源电路和光电池采集放大电路，所述光电池采集放大电路电连接所述光电池。

其中，所述行进机构包括槽状的行进框架，所述行进框架的底部设有条状的行进导向孔，所述行进框架的槽内设有用于承载所述待检测胶体金卡的滑块，所述滑块的底部固定连接有驱动块，所述驱动块穿过所述行进导向孔后通过传动机构与所述步进电机传动连接。

其中，所述步进电机的动力输出轴传动连接有同步带，所述驱动块通过连接件与所述同步带固定连接。

其中，所述行进框架的一端设有端口挡片，所述端口挡片上设有用于取放所述待检测胶体金卡的胶体金卡出入口。

其中，所述行进框架的另一端安装有定位装置，所述滑块的端部设有供所述定位装置检测的定位标志块；所述定位装置与所述CPU单元电连接。

其中，所述定位装置为U形光电传感器。

其中，所述步进电机电连接有电机驱动器，所述电机驱动器电连接所述CPU单元。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明胶体金检测装置包括CPU单元， CPU单元电连接有步进电机和光路模块，步进电机传动连接有用于承载待检测胶体金卡的行进机构，光路模块安装在行进机构上，光路模块用于向待检测胶体金卡发射检测光并采集反射光。本发明中的光路模块安装在行进机构上，当胶体金卡由行进机构送到光路模块下方时，光路模块上的发光元件会发射光源，光电池会采集胶体金卡上C、T的反射光，光路模块将采集的反射光信息传输给CPU单元，CPU单元根据接收到的信息即可得出检测样品中是否含有药物或添加剂，本发明光路模块结构简单，光路简单，抗干扰能力强，检测结果准确性高，且成本低。

综上所述，本发明胶体金检测装置解决了现有技术中胶体金法食品安全检测仪光路复杂、成本高等技术问题，本发明胶体金检测装置的光路简单，检测结果准确性高，成本低。

附图说明

图1是本发明胶体金检测装置的结构框图；

图2是本发明胶体金检测装置的结构示意图；

图3是图2中行进机构的结构示意图；

图4是图2中行进机构的结构示意图；

图5是图3中行进框架的结构示意图；

图6是图3中滑块的结构示意图；

图7是图3中滑块的结构示意图；

图8是图4中驱动块的结构示意图；

图9是图2中光路模块的结构示意图；

图10是图9中激发光源电路板的结构框图；

图11是图9中反射光采集电路板的结构框图；

图12是图10的电路原理图；

图13是图11的电路原理图；

图14是图1中CPU单元的主控芯片的第一部分电路原理图；

图15是图1中CPU单元的主控芯片的第二部分电路原理图；

图16是图1中CPU单元的主控芯片的第三部分电路原理图；

图中：10、行进机构，12、行进框架，120、安装框架，122、行进导向孔，124、搭载台，126、框架边沿，1260、支撑柱安装孔，14、滑块，140、滑块边沿，142、胶体金卡载槽，144、定位标志块，146、驱动块安装槽，16、端口挡片，160、胶体金卡出入口，18、驱动块，180、安装部，182、定位翼，184、基座，186、定位凸棱，20、步进电机，30、同步带，40、从动轮，50、光路模块，52、激发光源电路板，520、反射光狭缝，522、发光元件，54、反射光采集电路板，56、连接柱，60、连接件，70、定位装置，D6、光电池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示方位为准，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。

如图1和图2共同所示，一种胶体金检测装置，包括CPU单元，CPU单元电连接有步进电机20和光路模块50，步进电机20传动连接有用于承载待检测胶体金卡的行进机构10，光路模块50安装在行进机构10上，光路模块50用于向待检测胶体金卡发射检测光并采集反射光。本实施方式优选步进电机20电连接有电机驱动器，电机驱动器电连接CPU单元。行进机构10上安装有用于限定行进机构10的行程的定位装置70，定位装置70与CPU单元电连接。

如图1、图2、图14、图15和图16共同所示，CPU单元包括主控芯片U5及其外围电路，本实施方式中优选主控芯片U5的型号为ATMEGA1280-16AU。主控芯片U5的第二十六管脚至第二十九管脚、第三十五管脚和第三十六管脚均电连接接口P19，接口P19与光路模块50电连接。主控芯片U5的第五十管脚电连接接口P20，接口P20与定位装置70电连接。主控芯片U5的第五十二管脚至第五十四管脚电连接接口P17，接口P17与电机驱动器电连接。主控芯片U5的第八十二管脚至第八十九管脚电连接接口P3，接口P3与光路模块50电连接。主控芯片U5的外围电路包括存储电路、时钟电路和滤波电路等，均为常规技术，并不是本发明的创新点，故关于主控芯片U5的外围电路在此不再详述。

如图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8共同所示，行进机构10包括长条槽状的行进框架12，行进框架12的槽底部设有条状的行进导向孔122，行进导向孔122的延伸方向与行进框架12的延伸方向一致。行进框架12的两侧槽壁上各设有一条搭载台124，两条搭载台124的延伸方向与行进框架12的延伸方向一致，行进框架12的槽内设有滑块14，滑块14的中部设有用于承载待检测胶体金卡（图中未示出）的胶体金卡载槽142，胶体金卡载槽142两侧的槽壁上设有向外侧凸出的滑块边沿140，两条滑块边沿140分别搭接在两条搭载台124上。滑块14的底部外侧固定连接有驱动块18，驱动块18穿过行进导向孔122后通过传动机构与步进电机20传动连接。本实施方式优选传动机构包括设置在行进框架12一侧且与行进框架12平行设置的同步带30，同步带30的两端分别环绕在一主动轮和一从动轮40上，主动轮固定在步进电机20的动力输出轴上，即步进电机20的动力输出轴传动连接有同步带30。同步带30上固定有一片状的连接件60，连接件60与驱动块18固定连接，即驱动块18通过连接件60与同步带30固定连接。

如图2、图4、图7和图8共同所示，驱动块18包括基座184，基座184的上方设有安装部180，基座184与安装部180相衔接的位置两侧均设有向两侧伸出的定位翼182，两定位翼182上各设有一条定位凸棱186，则驱动块18的纵截面近似为十字形。滑块14的底部设有驱动块安装槽146，驱动块18的安装部180穿过行进导向孔122后固定在驱动块安装槽146内，两条定位凸棱186与行进框架12的底部外侧相接触，当滑块14在行进框架12上滑动时起到定位的作用。基座184的底部与连接件60固定连接，当步进电机20正转或反转时，驱动块18随着同步带30的转动在行进导向孔122内进行直线往复移动，从而带动滑块14在行进框架12上往复移动。

如图2和图4共同所示，行进框架12的一端设有端口挡片16，端口挡片16上设有用于取放待检测胶体金卡的胶体金卡出入口160。在需要取放胶体金卡时，步进电机20反转，滑块14的端部从胶体金卡出入口160处伸出，此时工作人员可取下已检测完的胶体金卡，或放上待检测的胶体金卡，然后步进电机20正转，滑块14载着胶体金卡沿行进框架12向内侧移动，经过光路模块50时对胶体金卡上的样品进行检测。

如图2、图3和图6共同所示，定位装置70设置在行进框架12远离端口挡片16的一端，本实施方式优选定位装置70为U形光电传感器，滑块14朝向定位装置70的端部设有定位标志块144，当滑块14向里移动到位时，定位标志块144会伸出到定位装置70的U形检测区内，定位装置70会检测到定位标志块144，从而认定滑块14滑动到位，将滑块14滑动到位信号传输给CPU单元，CPU单元接收到信号后会控制步进电机20停止并反转。

如图2、图4和图5共同所示，行进框架12的两侧槽壁的顶部设有向两侧伸出的框架边沿126，两条框架边沿126的中部共同设有凸起的安装框架120，光路模块50固定安装在安装框架120上。框架边沿126上设有多个支撑柱安装孔1260，各支撑柱安装孔1260处均安装有支撑柱（图中未示出），各支撑柱均固定在胶体金检测装置的箱体（图中未示出）的底部，将行进框架12悬置固定在箱体内，使得行进框架12的下方留有足够的供驱动块18滑动的空间。

如图1、图2和图9共同所示，光路模块50包括激发光源电路板52和反射光采集电路板54，激发光源电路板52与反射光采集电路板54平行设置，通过连接柱56连接成一体，连接柱56共设有四根，分别设置在四个角部，在激发光源电路板52与反射光采集电路板54之间形成了一个腔体，腔体的周侧密封缠绕有不透光膜（图中未示出），即激发光源电路板52与反射光采集电路板54之间的由连接柱56支撑形成的四个侧边处密封缠绕有不透光膜，从而将激发光源电路板52与反射光采集电路板54之间形成一个不透光的密封腔体。在安装时，激发光源电路板52位于下方，朝向行进框架12。激发光源电路板52上设有反射光狭缝520，反射光狭缝520上下贯穿激发光源电路板52，靠近反射光狭缝520的位置设有发光元件522，发光元件522设置在激发光源电路板52朝向行进机构10的一侧，即发光元件522设置在激发光源电路板52位于腔体外侧的一侧上。反射光采集电路板54朝向激发光源电路板52的一侧设有光电池D6，即光电池D6设置在反射光采集电路板54位于腔体内的一侧上，且光电池D6的位置与反射光狭缝520上下对应。发光元件522发出光源照向滑块14上的待检测胶体金卡上，当光源照射到胶体金卡上的C线和T线时会产生反射光，胶体金卡上的C线和T线的反射光会从反射光狭缝520处反射到第一光电池D6上，由第一光电池D6进行采集，若检测到C线和T线都有证明检测样品是合格的，若仅有C线则证明样品是不合格的，若仅有T线说明卡是损坏的。反射光狭缝520使得光电池D6能够选择有效区域反射光，有利于提高抗干扰能力。

如图1、图9、图10和图14共同所示，激发光源电路板52上的电路包括电连接的模拟开关电路和D/A转换电路，模拟开关电路和D/A转换电路均电连接接口P1，接口P1通过排线与接口P19电连接，即模拟开关电路和D/A转换电路均与CPU单元电连接。模拟开关电路还电连接有光源驱动电路，光源驱动电路电连接发光元件522，本实施方式优选光源驱动电路包括红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路，红光驱动电路用于驱动红光发光二极管D1发光，绿光驱动电路用于驱动绿光发光二极管D4发光，蓝光驱动电路用于驱动蓝光发光二极管D5发光，本实施方式中发光元件522由红光发光二极管D1、绿光发光二极管D4和蓝光发光二极管D5共同组成。

如图1、图10、图12和图14共同所示，模拟开关电路包括开关芯片U9，本实施方式优选开关芯片U9的型号为CD4051。开关芯片U9的第十三管脚电连接红光驱动电路，第十四管脚电连接绿光驱动电路，第十五管脚电连接蓝光驱动电路。开关芯片U9的第三管脚电连接D/A转换电路。开关芯片U9的第六管脚、第九管脚、第十管脚和第十一管脚分别电连接接口P1的第五端子、第八端子、第七端子和第六端子，通过接口P1电连接CPU单元。D/A转换电路包括数模转换器U10，数模转换器U10的第一管脚电连接下拉电阻R6和开关芯片U9的第三管脚，输出电压给开关芯片U9。数模转换器U10的第四管脚和第五管脚分别电连接接口P1的第三端子和第四端子及上拉电阻R30和上拉电阻R29，通过接口P1电连接CPU单元。数模转换器U10的第二管脚与第三管脚之间电连接有退耦电容C15。因红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路的结构基本相同，故为了节约篇幅，下面仅以红光驱动电路为例对红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路进行详细的阐述。红光驱动电路包括双运算放大器U3A和场效应管Q4，本实施方式优选双运算放大器U3A的型号为LM358，场效应管Q4的型号为SI2302。双运算放大器U3A的同相输入端电连接下拉电阻R31及开关芯片U9的第十三管脚。双运算放大器U3A的反相输入端电连接并联的电容C5和电阻R15的一端，电容C5和电阻R15的另一端电连接电阻R18及场效应管Q4的漏极，电阻R18接地。双运算放大器U3A的输出端电连接电阻R12，电阻R12电连接场效应管Q4的栅极。场效应管Q4的源极电连接红光发光二极管D1的负极，红光发光二极管D1的正极电连接+5V电源。其中D/A转换电路由CPU单元控制，输出激发光源控制电压与模拟开关电路电连接，模拟开关电路根据CPU单元的控制指令，将激发光源控制电压输出给相应的光源驱动电路，红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路根据控制电压激发光源，点亮相应的发光二极管。本实施方式中选择何种颜色的光源需要根据检测的样品品种进行决定。

如图9、图11、图13和图16共同所示，反射光采集电路板54上的电路包括A/D转换电路，A/D转换电路电连接有参考电源电路和光电池采集放大电路，光电池采集放大电路电连接光电池D6，A/D转换电路电连接接口P2，接口P2通过排线与接口P3电连接。

如图9、图11、图13和图16共同所示，光电池采集放大电路包括运算放大器U5A和运算放大器U5B，本实施方式优选运算放大器U5A和运算放大器U5B的型号为OPA2376AIDR。光电池D6的正极电连接运算放大器U5A的反相输入端，光电池D6的负极接地。运算放大器U5A的反相输入端与输出端之间电连接有并联的电容C26和电阻R39。运算放大器U5A的输出端及电容C26和电阻R39共同电连接有电阻R38，电阻R38电连接运算放大器U5B的同相输入端，运算放大器U5B的反相输入端与输出端短接，运算放大器U5B的输出端电连接A/D转换电路。A/D转换电路包括模数转换器U11和单路缓冲器U3，本实施方式优选模数转换器U11的型号为ADS7886SBDBVR，单路缓冲器U3的型号为SN74LVC1GO7DBVR。模数转换器U11的第三管脚电连接运算放大器U5B的输出端，模数转换器U11的第一管脚电连接参考电源电路。模数转换器U11的第四管脚和第六管脚分别通过电阻R36和R35电连接接口P2，通过接口P2与CPU单元电连接。模数转换器U11的第五管脚电连接单路缓冲器U3的第二管脚，单路缓冲器U3的第五管脚电连接参考电源电路，单路缓冲器U3的第四管脚电连接接口P2，通过接口P2与CPU单元电连接，将采集到的数据传输给CPU单元。参考电源电路包括电压基准芯片U12，本实施方式优选电压基准芯片U12的型号为REF5040A-Q1。电压基准芯片U12的第二管脚电连接由CPU单元提供的5V电源+AVDD，退耦电容C24电连接在电源+AVDD与地之间，电压基准芯片U12的第四管脚接地，同时与第五管脚之间串联有电容C23。电压基准芯片U12的第六管脚电连接有由电容C21和电容C22并联的滤波电路，同时电连接模数转换器U11的第一管脚和单路缓冲器U3的第五管脚，为A/D转换电路提供精准参考电压。其中光电池采集放大电路将胶体金发射光强度转换为电压，并入大后输出给A/D转换电路，A/D转换电路将采集电压值转化为数字综合信号传输给CPU单元。

综上所述，本发明胶体金检测装置的光路模块结构简单，光路简单，抗干扰能力强，检测结果准确性高，且成本低。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.胶体金检测装置，其特征在于，包括CPU单元，所述CPU单元电连接有步进电机（20）和光路模块（50），所述步进电机（20）传动连接有用于承载待检测胶体金卡的行进机构（10），所述光路模块（50）安装在所述行进机构（10）上，所述光路模块（50）用于向所述待检测胶体金卡发射检测光并采集反射光。

2.根据权利要求1所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述光路模块（50）包括激发光源电路板（52）和反射光采集电路板（54），所述激发光源电路板（52）与所述反射光采集电路板（54）通过连接柱（56）连接成一个腔体，所述腔体的周侧密封缠绕有不透光膜；所述激发光源电路板（52）上设有贯穿的反射光狭缝（520），靠近所述反射光狭缝（520）的位置设有发光元件（522），所述发光元件（522）设在所述激发光源电路板（52）朝向所述行进机构（10）的一侧，所述反射光采集电路板（54）朝向所述激发光源电路板（52）的一侧设有光电池（D6），所述光电池（D6）的位置与所述反射光狭缝（520）相对应。

3.根据权利要求2所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述激发光源电路板（52）包括电连接的模拟开关电路和D/A转换电路，所述模拟开关电路和所述D/A转换电路均与所述CPU单元电连接，所述模拟开关电路还电连接有光源驱动电路，所述光源驱动电路电连接所述发光元件（522）。

4.根据权利要求3所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述反射光采集电路板（54）包括与所述CPU单元电连接的A/D转换电路，所述A/D转换电路电连接有参考电源电路和光电池采集放大电路，所述光电池采集放大电路电连接所述光电池（D6）。

5.根据权利要求2所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述行进机构（10）包括槽状的行进框架（12），所述行进框架（12）的底部设有条状的行进导向孔（122），所述行进框架（12）的槽内设有用于承载所述待检测胶体金卡的滑块（14），所述滑块（14）的底部固定连接有驱动块（18），所述驱动块（18）穿过所述行进导向孔（122）后通过传动机构与所述步进电机（20）传动连接。

6.根据权利要求5所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述步进电机（20）的动力输出轴传动连接有同步带（30），所述驱动块（18）通过连接件（60）与所述同步带（30）固定连接。

7.根据权利要求5所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述行进框架（12）的一端设有端口挡片（16），所述端口挡片（16）上设有用于取放所述待检测胶体金卡的胶体金卡出入口（160）。

8.根据权利要求7所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述行进框架（12）的另一端安装有定位装置（70），所述滑块（14）的端部设有供所述定位装置（70）检测的定位标志块（144）；所述定位装置（70）与所述CPU单元电连接。

9.根据权利要求8所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述定位装置（70）为U形光电传感器。

10.根据权利要求1所述的胶体金检测装置，其特征在于，所述步进电机（20）电连接有电机驱动器，所述电机驱动器电连接所述CPU单元。

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