CN203337594U - 一种便携式农药浓度快速检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种快速检测农药浓度的装置，包括以下部分：1）丝网印刷电极。丝网印刷电极包括工作电极WE，对电极CE，参比电极RE；2）电源模块。电源模块由两块﹢9V电池、LM7805和LM7905芯片组成。LM7805电源芯片调节出+5V，LM7905电源芯片调节出-5V，+5V,-5V分别与调理电路的+e,-e相连；3）调理电路。输入端与丝网印刷电极相连，输出端与单片机的AD模块相连；4）单片机和显示模块。单片机和调理电路的信号地GND端连通且都接地，RF连接液晶显示模块。ADC采入信号调理电路e端输出的电压信号。通过电流值的不同，可以快速检测农药浓度。
Description
技术领域
本发明涉及农药浓度检测领域，尤其涉及将传感器得到的电流信号处理、分析、智能判断农药浓度的快速检测装置。
背景技术
传统农药浓度快速检测装置中的电源模块是采用220V工频电压，用变压器变压后进行整流，然后输出±5V电压。这在实际田间测试时由于不易获取220V电压而使用不方便；并且变压器的价格较贵，也不利于节省开支。同时，该220V工频导致了大噪声信号，需要加一个低通滤波装置，使电路变得复杂。
发明内容
为了克服传统检测方法的缺点，本发明的目的是提出一种以酶传感器为基础，采用动态监测原理进行农药快速检测装置。该装置利用电源模块将输入电源转化为±5V，对信号调理电路供电，然后将大的电流信号做A/D转换，采集到芯片里，与已有的电流浓度变化曲线对照，输出相应的浓度值。该装置在测试过程中能够尽可能准确地反映出农药浓度的动态变化，获取到大量的信息，然后通过数据处理的方法，得到电流数据，作为判断的基础，从而大大提高了传感器的便携性和稳定性，并有利于定量分析。
本发明的技术方案是：基于酶传感器的农药浓度检测装置，包括丝网印刷电极、电源模块、调理电路、单片机和显示模块。丝网印刷电极的三个电极分别接信号调理电路的输入端，电源模块输出的±5V电压分别接到调理电路的+e,﹣e端，对调理电路供电。调理电路输出端接到单片机的DAC端和ADC端，单片机的RF端接显示模块。
（1）、丝网印刷电极。丝网印刷电极包括工作电极WE，对电极CE，参比电极RE。三电极体系含两个电流回路，一个电流回路由工作电极WE和参比电极RE组成，用来测试工作电极的电化学反应过程，另一个电流回路由工作电极WE和对电极CE组成，起传输电子形成回路的作用。
（2）、电源模块。电源模块由两块﹢9V电池、LM7805和LM7905芯片组成。LM7805电源芯片调节出+5V，LM7905电源芯片调节出-5V。+5V,-5V分别与调理电路的+e,-e相连。输入侧两个电容C1、C2容量相同，输出侧两个电容C3、C4容量相同，为保证电源分压平衡，在输入侧两个电容两端并联均压电阻R1、R2，阻值的大小取决于稳压电路的静态工作电流需求及稳压输出负荷的大小。用protel仿真软件仿真测试发现当R1和R2是100Ω时， 输出的电压最接近±5V。
（3）、调理电路。调理电路主要有AD549组成。由于AD549是一个具有极低输入偏置电流的单片电路静电计型运算放大器，而本传感器产生的是小电流，所以采用AD549作为调理电路的芯片。电路结构为：反向输入端2为输入端，同相输入3接一个10KΩ的电阻接地。V+端7和V-端4分别接电源模块得到的±5V电压，并通过104电容接地。NC端8直接接地。偏置零点1 通过变阻器和电阻与偏置零点5相连，其中变阻器为10KΩ，电阻为1KΩ。。R1、R2、R3、R4分别和C1、C2、C3、C4并联，C1和R1接在7805的输入端，C2和R2分别接在7905的输入端，C3和R3接在7805的输出端，C4和R4分别接在7905的输出端。后面与单片机的AD模块相连。该调理电路对前面采集的电流信号直接放大。在使用AD549时，需要先进行标准失调电压补偿。当R1和R4为10K，R2和R3为2K，C1为10P，C2，C3是104电容时，效果最好。
（4）、单片机和显示模块。单片机包括ADC模块，DAC模块。单片机和调理电路的信号地GND端连通且都接地，RF连接液晶显示模块。ADC采入信号调理电路e端输出的电压信号，单片机对调理电路部分得到的模拟信号进行AD转化，转换成数字信号以后，采集到单片机中，将信号与已知曲线相比较，得到的结果经DA转化成模拟信号，输出到显示装置，即可该模拟信号即为动态浓度信号。
本发明的有益效果是：利用电子器件对电流进行分析处理，大大简化了电路，而且降低了噪声，增强了灵敏度，提高了工作效率，实现了农药浓度的动态快速检测。
附图说明
图1是农药浓度快速检测装置结构图；
图2是电源模块图；
图3是调理电路部分；
图4 是标准失调电压补偿电路；
1-偏置零点，2-反相输入，3-同相输入，4-V-，5-偏置零点，6-输出，7-V+，8-NC
具体实施方式
实施例1：用农药浓度检测装置控制系统测传感器发送的电流信号。
首先进行装置的连接：先用万用表测试电阻。电源模块部分的两个分压电阻阻值尽量严格相等，以保证分压相等，使输出值准确。因为我们用的是可充电电池，在实验之前应该将电池充满电，并用万用表检测，因为后面的压差为10V，如果电池电压小于10V，则不能产生±5V电压。将电子器件按照电路图连接起来，并焊接好。注意所有的接地都要连接起来，并接到电源的负极，然后接地。AD549要先校准，调零，然后才能接入电路。AD549的输入失调电压可通过平衡管脚1和5来调整。用这种方式补偿输入失调电压将引入一个附加的输入失调电压漂移。
装置使用前的准备工作：
实施例1：用农药浓度检测装置控制系统测传感器发送的电流信号。
首先进行装置的连接：先用万用表测试电阻。电源模块部分的两个分压电阻阻值尽量严格相等，以保证分压相等，使输出值准确。因为我们用的是可充电电池，在实验之前应该将电池充满电，并用万用表检测，因为后面的压差为10V，如果电池电压小于10V，则不能产生±5V电压。将电子器件按照电路图连接起来，并焊接好。注意所有的接地都要连接起来，并接到电源的负极，然后接地。AD549要先校准，调零，然后才能接入电路。AD549的输入失调电压可通过平衡管脚1和5来调整。用这种方式补偿输入失调电压将引入一个附加的输入失调电压漂移。
装置使用前的准备工作：
（1）、制作下列试剂备用：并利用酶抑制原理：氯化硫代乙酰胆碱（Acetylthiocholine chloride, ATCl）在乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)的催化作用下生成硫代胆碱（thiocholine）和乙酸(acetic acid)。
硫代胆碱可在碳电极（阳极）表面氧化，失去电子。失去的电子在溶液中经工作电极形成微弱电流信号，经进一步放大被检测到。
（2）、绘制农药浓度和电流关系标准曲线： 检测测量时，酶电极首先在不含有农药的底物溶液中浸泡，测得初始电流响应电流值i，然后将一定量的有机磷农药加入底物溶液中，依据有机磷农药对乙酰胆碱酯酶的抑制作用，酶电极再次浸泡一段时间后，测定抑制后电流值，得到酶抑制率。利用此方法进行多次标准农药浓度测量，绘制酶抑制率与标准农药浓度的标准曲线。
（3）编写单片机程序，即AD、DA部分的程序，根据已有的电流浓度曲线，输出相应的浓度值。
在具体进行浓度检测时，将农药滴到酶电极上，经过调理电路的放大，单片机处理，即可显示出农药浓度。
Claims (4)
1.一种便携式农药浓度快速检测装置，包括丝网印刷电极、电源模块、调理电路、单片机和显示模块；丝网印刷电极的三个电极分别接信号调理电路的输入端，电源模块输出的电压分别接到调理电路的+e,﹣e端，对调理电路供电，调理电路输出端接到单片机的DAC端和ADC端，单片机的RF端接显示模块，其特征在于：电源模块由两块﹢9V电池、LM7805和LM7905芯片组成；LM7805电源芯片调节出+5V，LM7905电源芯片调节出-5V，输入侧两个电容容量相同，输出侧两个电容容量相同，在输入侧两个电容两端并联均压电阻。
2.根据权利要求1所述的一种便携式农药浓度快速检测装置，其特征在于：均压电阻阻值为100Ω。
3.根据权利要求1所述的一种便携式农药浓度快速检测装置，其特征在于：调理电路主要有AD549组成，同相输入端（3）接一个10KΩ的电阻接地，V+端（7）和V-端（4）分别接电源模块得到的±5V电压，并通过104电容接地，NC端（8）直接接地，偏置零点（1）通过变阻器和电阻与偏置零点（5）相连，R1、R2、R3、R4分别和C1、C2、C3、C4并联，C1和R1接在7805的输入端，C2和R2分别接在7905的输入端，C3和R3接在7805的输出端，C4和R4分别接在7905的输出端。
4.据权利要求3所述的一种便携式农药浓度快速检测装置，其特征在于：R1和R4为10K，R2和R3为2K，C1为10P，C2，C3是104电容。
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| CN110289599A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-09-27 | 青海能高新能源有限公司 | 一种均压保护电路、液流电池储能系统以及使用方法 |
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