CN1488907A - 冰箱果菜鲜度提示器及其对信号分析处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰箱果菜鲜度提示器及其对信号分析处理的方法。该提示器作用于冰箱的果菜室，由MQ135型气体传感器、检测单元、门开关、PIC16C730－04/PS型单片机MCU(含A/D转换器)、发光二极管和蜂鸣器构成。其对信号的分析处理方法是采用对气体浓度及外界条件(开门、关门的时间量)进行动态测试的原理以及逻辑推理原理，在冰箱内的果菜新鲜度降到一定程度时通过声光提示方式提醒用户尽早食用。本发明的提示器结构简单、成本低廉；其分析处理方法技术先进，使系统运行可靠、灵敏度高。

Description

冰箱果菜鲜度提示器及其对信号分析处理的方法

技术领域

本发明属于电子自动控制领域，更具体地说，它涉及一种冰箱果菜新鲜度提示器及其对气体检测信号分析处理的方法。

背景技术

目前市场上的冰箱都带有一个用于盛放果菜的果菜室，但这些冰箱都不能判断果菜室内果菜的新鲜程度。当今社会，人们的生活节奏逐渐加快，应酬也不断增多，往往忘记放入冰箱的果菜，使得果菜放置一段时间后变得不新鲜或变质。而随着生活水平的逐步提高，人们对果菜新鲜程度的要求也越来越高，因此这些不新鲜或变质的果菜只能当作垃圾丢弃，这样不仅造成一定程度的浪费，同时也污染了环境，增加了垃圾处理的难度。近年来也有许多冰箱在果菜的保鲜方面作了一些改进，但这些改进的冰箱只能最大可能地延长果菜的保鲜时间，而不能及时提醒人们在果菜新鲜度降到一定程度时尽早食用，也不能有效地减少浪费和降低污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种运行可靠、灵敏度高且结构简单、成本低廉的冰箱果菜鲜度提示器，该果菜鲜度提示器可以在果菜新鲜度降到一定程度时，通过声光提示方式及时提醒人们尽早食用。本发明的另一个目的是提供该种冰箱果菜鲜度提示器对气体检测信号分析处理的方法。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：本发明的冰箱果菜鲜度提示器，作用于冰箱内放置果菜的果菜室，它包括：用于接触果菜室内的CO₂气体，以检测其浓度变化时产生电压信号变化的MQ135型气体传感器；用于检测和处理气体传感器的信号的检测单元；用于检测电冰箱门开、关时间状态的门开关；用于完成逻辑推理及数据处理的PIC16C730-04/PS型单片机MCU；用于模拟量和数字量转换的A/D转换器；用于产生光提示的发光二级管；用于产生声提示的蜂鸣器。

上述的冰箱果菜鲜度提示器，所述气体传感器最好为半导体气体传感器。

上述的冰箱果菜鲜度提示器，所述单片机MCU的输入端分别与门开关以及由气体传感器、检测单元、A/D转换器依次连接而成的电路相连接，而其输出端则分别与所述发光二级管和蜂鸣器相连接。

本发明冰箱果菜鲜度提示器对气体检测信号分析处理的方法控制流程如下：a)冰箱通电，提示器上电，气体传感器作好测试准备；b)气体传感器在每次压缩机停机后延时一段时间，然后进行检测气体浓度；c)经过检测单元得到测试检验电压值v_i(i＝1，2，…，n，…)；d)将检测到的电压信号通过A/D转换器转变成数字信号后送入单片机MCU；e)门开关根据开关门的时间状态提供取果菜时门打开的时间函数λ_1i(t)及上一次开门到这一次开门间隔时间函数λ_2i(t)，并将它们送入单片机MCU4；f)综合上述条件，单片机MCU计算判断值ū_i＝λ_1i(t)λ_2i(t)v_i，并与ū₀比较进行逻辑推理，其中ū₀为一经验值；g)经过单片机MCU进行比较，当ū_i＞ū₀时发光二级管和蜂鸣器进行声、光提示，若ū_i≤ū₀则系统正常运行。

上述对气体检测信号分析处理的方法中，所述的声光提示方式为：当ū_i＞ū₀时开始提示，发光二级管点亮，同时蜂鸣器发出提示声，开门处理后，停止提示；若未处理，延时后，停止峰鸣器的声提示，只保留发光二级管的光提示，以后每隔一定时间提示蜂鸣器响一段时间，到一定时间若未处理则将冰箱温度设定值降低挡位，使果菜室温度降低，以延长保质期，并停止蜂鸣器的声提示。

在上述的对气体检测信号分析处理的方法中，当系统正在提示时，若对果菜室进行清理或重新放入果菜后，系统进入下一个检测过程。

采用上述技术方案，本发明的优点在于：由于采用动态气体测量技术和单片机的数据处理技术，使本发明的冰箱果菜鲜度提示器按照一定的设计程序，自动地完成测试信号及外界测试条件的数据采集、记录、数据处理、逻辑推理及声光提示等程序，其设计先进合理，自动化程度高；由于采用动态测量方法，因而能全面而真实地反映实际情况；由于是采用单一CO₂气体浓度的检测，从而使系统运行可靠，灵敏度高；从整体构造来看，本发明的冰箱果菜鲜度提示器结构简单、成本低廉，十分值得推广应用。

附图说明

图1是本发明冰箱果菜鲜度提示器的主要电路结构方框图。

图2是图1所示提示器对气体检测信号分析处理方法的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图1所示的冰箱9上部为果菜室1，果菜室1内设置有一门开关2。门开关2根据开关门的时间状态提供在拿取果菜时冰箱(9)的门打开的时间函数λ_1i(t)，以及上一次关门到这一次开门的间隔时间函数λ_2i(t)。

果菜室1内的半导体气体传感器3用于测量果菜室1内的CO₂气体成分的变化情况，从而测出果菜的新鲜程度，其原理是：果菜采摘后，水分和养分不能再补充，但它仍然是一个生命体，其存在的生化反应主要为呼吸反应，而呼吸反应的最终产物是CO₂和水，冰箱作为一个相对封闭的系统，在使用前其中气体主要是大气成分，当放入果菜后，随着时间的增加，果菜的新鲜程度也逐步降低，经累积其中CO₂气体的浓度逐步增高，从而影响果菜室1内气体的组成，通过气体传感器3测量果菜室1内CO₂气体的浓度变化，即可间接地测出果菜新鲜程度的变化。

与气体传感器3相连接的检测单元8，用于根据开门的间隔和次数以及在本次开关门间隔期内果菜室1内气体成分的变化，测量得到测试检验电压值v_i(i＝1，2，…，n，…)。

A/D转换器7与检测单元8相连接，它将检测单元8中的电压信号转变成数字信号，送入单片机MCU4中。

单片机MCU4分别与A/D转换器7和门开关2相连接，它通过对门开关2提供的时间函数λ_1i(t)和λ_2i(t)及A/D转换器7送入的数字信号进行数据处理，并经过逻辑推理来判断果菜的新鲜程度，从而得出是否提示的结论。

发光二级管5和蜂鸣器6连接于单片机MCU4的输出端，由单片机MCU4根据果菜的新鲜程度控制发光二级管5的发光及蜂鸣器6的响声，从而实现对用户的声光提示。

图2是本发明对气体检测信号分析处理方法所相应表示的控制流程图，它展示了本发明动态的测试过程及方法，以及对信号及外界条件(如冰箱的开、关门时间状态)进行处理的方法，其程序流程如下：①冰箱9通电，本发明的提示器系统上电，所述气体传感器3作好测试准备；②气体传感器3在每次压缩机停机后延时一段时间，然后进行检测气体浓度；③经过检测单元8得到测试检验电压值v_i(i＝1，2，…，n，…)，其中第1次记录为上一次关门后第一次压缩机停机时，检测单元8的输出电压，第n次记录为本次开门前压缩机停机时，检测单元8的输出电压；④将检测单元8检测到的电压信号通过A/D转换器7转变成数字信号后送入单片机MCU4；⑤门开关2根据开关门的时间状态提供取果菜时门打开的时间函数λ_1i(t)及上一次开门到这一次开门间隔时间函数λ_2i(t)，并将信号送入单片机MCU4；⑥单片机MCU4将A/D转换器7送入的反映果菜室1内气体浓度的数字信号和门开关2所提供的时间函数λ_1i(t)、λ_2i(t)进行综合计算，得到判断值ūi，其计算公式为：ū_i＝λ_1i(t)λ_2i(t)v_i，然后将ū_i与ū₀进行比较，其中ū₀为一经验值；⑦单片机MCU4通过比较进行逻辑推理，即当ū_i＞ū₀时开始提示，发光二级管5点亮，同时蜂鸣器6发出提示声，开门处理后停止提示，若未处理，为防止过分打扰用户，五分钟后停止蜂鸣器6的声提示，只保留发光二级管5的光提示，以后每隔一小时提示声响五分钟，三天后若未处理则自动将冰箱9温度设定值降低挡位，使果菜室1温度降低，以延长保质期，并停止蜂鸣器6的声提示；比较时若ū_i≤ū₀则系统正常运行；若提示器提示时，经清理或重新放入果菜后，停止提示，进入下一个检测过程。

在本发明中，所述的单片机MCU4还可采用以下型号的单片机：TM87CK29N/U，KS86P4208，TMP87C807U，TMP87C809M/N，TMP87C840N/F，MC68HC705C8，MC68HC908，MC68HC811E2。

Claims (6)

1、一种冰箱果菜鲜度提示器，作用于冰箱(9)内放置果菜的果菜室(1)，其特征在于，它包括：用于接触果菜室(1)内的CO₂气体，以检测其浓度变化时产生电压信号变化的MQ135型气体传感器(3)；用于检测和处理气体传感器(3)的信号的检测单元(8)；用于检测电冰箱(9)门开、关时间状态的门开关(2)；用于完成逻辑推理及数据处理的PIC16C730-04/PS型单片机MCU(4)；用于模拟量和数字量转换的A/D转换器(7)；用于产生光提示的发光二级管(5)；用于产生声提示的蜂鸣器(6)。

2、根据权利要求1所述的冰箱果菜鲜度提示器，其特征在于：所述气体传感器(3)为半导体气体传感器。

3、根据权利要求1或2所述的冰箱果菜鲜度提示器，其特征在于：所述单片机MCU(4)的输入端分别与门开关(2)以及由气体传感器(3)、检测单元(8)、A/D转换器(7)依次连接而成的电路相连接，而其输出端则分别与所述发光二级管(5)和蜂鸣器(6)相连接。

4、一种如权利要求1所述的冰箱果菜鲜度提示器对信号分析处理的方法，其特征在于其控制流程如下：

a)冰箱(9)通电，提示器上电，气体传感器(3)作好测试准备；

b)气体传感器(3)在每次压缩机停机后延时一段时间，然后进行检测气体浓度；

c)经过检测单元(8)得到测试检验电压值v_i(i＝1，2，…，n，…)；

d)将检测到的电压信号通过A/D转换器(7)转变成数字信号后送入单片机MCU(4)；

e)门开关(2)根据开关门的时间状态提供取果菜时门打开的时间函数λ_1i(t)及上一次开门到这一次开门间隔时间函数λ_2i(t)，并将它们送入单片机MCU(4)；

f)综合上述条件，单片机MCU(4)计算判断值ū_i＝λ_1i(t)λ_2i(t)v_i，并与ū₀比较进行逻辑推理，ū₀为一经验值；

g)经过单片机MCU(4)进行比较，当ū_i＞ū₀时发光二级管(5)和蜂鸣器(6)进行声、光提示，若ū_i≤ū₀则系统正常运行。

5、根据权利要求4所述的对气体检测信号分析处理的方法，其特征在于：其中所述的声光提示方式为：当ū_i＞ū₀时开始提示，发光二级管(5)点亮，同时蜂鸣器(6)发出提示声，开门处理后，停止提示；若未处理，延时后，停止蜂鸣器(6)的声提示，只保留发光二级管(5)的光提示，以后每隔一定时间提示蜂鸣器(6)响一段时间，到一定时间若未处理则将冰箱(9)温度设定值降低挡位，使果菜室(1)温度降低，以延长保质期，并停止蜂鸣器(6)的声提示。

6、根据权利要求4所述的对气体检测信号分析处理的方法，其特征在于：当系统正在提示时，若对果菜室(1)进行清理或重新放入果菜后，系统进入下一个检测过程。

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