CN210690421U - 一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，包括电源装置、信号采集处理装置、报警装置、人机交互装置、单片机、电机控制装置和数据存储装置，所述电源装置为所述信号采集处理装置、报警装置、人机交互装置、单片机及电机控制装置供电，所述信号采集处理装置采用传感器采集信号，通过信号放大装置，经A/D转换装置将信号传输至所述单片机，所述报警装置、人机交互装置及数据存储装置均与所述单片机连接。该检测系统通过硅光电池采集信号，经信号放大和转换，将信号传至单片机处理，将处理结果显示在显示屏上，具有灵敏度高、反应迅速等优点，可以快速实时的对被检测对象进行定量检测，重复检测的稳定性较高。

Description

一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统

技术领域

本实用新型涉及生物快速检测仪器领域，具体涉及一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统。

背景技术

为了能够快速、准确地检测食品中有毒有害物质的含量，目前市场上有很多相应的检测手段，尤以免疫胶体金层析技术最为突出，它利用硝酸纤维素膜的毛细作用，使检测液能在硝酸纤维素膜上“灯芯引流”，溶液中的待检测物质与硝酸纤维素膜上抗原特异性结合，发生相应酶促显色反应，在短时间内就可以呈现比较直观的检测结果。该技术使用的金标试纸条价格便宜、检测灵敏度高及操作简单方便，同时具有很强的稳定性，不仅适合家庭小型化检测，更适合大型化的农牧场快速检测使用。除此之外，免疫胶体金层析技术也不需要做大量标记物的相关实验，其相关实验配置试剂简单方便，省去了大量繁琐的中间步骤，节省了人力物力。利用免疫胶体金技术制作的金标试纸条，与待测物反应后在短时间内就可以显色，通过目测就可以对测试结果进行定性判断。

在当前的在食品安全检测技术中，免疫胶体金检测技术获得了广泛的应用。但是，对金标试纸条检测结果进行定量分析的仪器开发却相对滞后了很多，导致目前在对试纸条检测结果的判定上，主要还是通过目测进行定性检测，无法对金标试纸条检测结果进行定量分析。因此，市场迫切需求开发一款对金标试纸条进行定量分析的精密科学仪器。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，该检测系统通过硅光电池采集信号，经信号放大和转换，将信号传至单片机处理，将处理结果显示在显示屏上，具有灵敏度较高、反应迅速的优点，可以快速实时的对被检测对象进行定量检测，重复检测的稳定性较高。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，包括电源装置、信号采集处理装置、报警装置、人机交互装置、单片机、电机控制装置和数据存储装置，所述电源装置为所述信号采集处理装置、报警装置、人机交互装置、单片机及电机控制装置供电，所述信号采集处理装置采用传感器采集信号，通过信号放大装置，经A/D转换装置将信号传输至所述单片机，所述报警装置、人机交互装置及数据存储装置均与所述单片机连接。

作为优选，所述单片机采用STM32F103ZET6型芯片，所述信号采集处理装置的信号采集元件为较高灵敏度的型号为S1087的硅光电池，此硅光电池具有暗电流小、响应迅速和检测线性好的优点；该检测系统将硅光电池采集的信号分两次进行处理，首先使用I/V转换电路，将硅光电池采集的负电流信号放大为一定倍数的正电压信号，然后再通过放大电路，对电压信号进行指定倍数的二次放大；所述报警装置采用HYDZ12095型压电式蜂鸣器，在仪器开机完成自检之后，根据不同的检测情况进行发声报警；所述A/D转换装置采用芯片STM32F103ZET6上自带的12位A/D转换，该芯片在片上集成的模数转换外设功能非常强大，是12位逐次逼近型的模拟数字转换器，增强型产品内嵌3个12位的ADC，每个模拟数字转换器都可以进行单次和多次转换，本检测系统的主控芯片属于增强型的CPU，它有多个外部通道，可测量16个外部和2个内部信号源，该芯片的ADC最大的转换速率为1Mhz，其时钟周期不能太大，否则检测结果将会不准确。

作为优选，所述人机交互装置包括显示装置和按键，按键用于输入信息，显示装置具有体积小巧、耗电量少并且能够显示大量信息的优点，所述电机控制装置包括电机驱动装置和光电开关，所述数据存储装置包括Micro SD卡、EEPROM及热敏打印机，Micro SD卡用于保存检测的结果，它具有体积小、支持热插拔、安装方便等优点，很适合在便携式仪器上使用。系统中使用SDIO接口与MCU进行通信，通过FatFS文件系统来管理Micro SD卡，实现Micro SD卡文件的读写等基本功能；EEPROM是一种数据存储器，该芯片具有掉电后保存在其内部的原始二进制数据代码不会丢失的特性，该芯片还具有快速读写的特性；热敏打印机可直接对测试结果进行打印。

作为优选，所述显示装置采用真彩液晶显示器，本检测系统采用3.2寸液晶显示屏作为人机交互界面的显示屏，该液晶显示屏功耗较低，该液晶屏的可视角度高为12°；所述按键采用2×5矩阵按键，本检测系统要用到的外部按键有“Up”、“Down”、“Left”、“Right”、“Ok”、“Test”、“Func”、“D/P”、“Print”和“Esc”十个按键，为了提高I/O口的利用效率，采用2×5矩阵按键，将按键与3.2寸显示屏结合使用，从而给用户带来友好、简洁的人机交互体验；电机驱动装置采用UDN2916型电机驱动IC，该电机驱动IC最大输出电流可达750mA，可通过改变外部检测电阻的大小，运用PWM来实现对输出电流大小的调节，该仪器使用的丝杆步进电机为四线双极性步进电机，额定工作电压为正5V，工作电流最高可达800mA；所述光电开关为EE-SX4134型光电开关，光电开关通过检测其光通道是否被待测物遮挡，来实现对待测信号进行检测，该检测系统利用这一特性，实现在检测工程中对试纸条的精准定位；所述EEPROM采用AT24C32型EEPROM，AT24C32型EEPROM的存储容量为32Kb，可寻址4096个字节，其工作电压在1.8V~5.5V之内，采用IIC总线进行通信，支持字节写模式和页写模式，该芯片具较高的可靠性，最大可支持100万次的反复擦写。

作为优选，所述电源装置外接电压12V、电流2A的电源适配器，该检测系统需要的电压有正5V、正3.3V以及正2.5V基准电压源，外接的是12V的电源，所以采用稳压芯片LM2576T-5.0将正12V电压转换为正5V电压，该芯片为开关型的集成稳压电路，其最大对外输出电流可达到3A，对外输出电压转换精度在5%以内，转换效率高达85%；采用稳压芯片LM1117-3.3将正5V电压转换为正3.3V电压，该芯片为低压差线性调压器，具备电流限制和热保护功能，输出电流可达800mA，输出电压的精度在±1%以内；为了得到正2.5V的基准电压源，采用稳压芯片MC1403将正5V电压转换为正2.5V电压，该芯片为精密基准稳压芯片，其输出精度高达1%，输出电压2.5±0.025V。

本实用新型具备的有益技术效果是：提供了一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，该检测系统通过硅光电池采集信号，经信号放大和转换，将信号传至单片机处理，将处理结果显示在显示屏上，具有灵敏度较高，反应迅速的优点，可以快速实时的对被检测对象进行检测，重复检测的稳定性较高。

附图说明

图1是本实用新型一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的结构示意图。

图2是本实用新型一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统的结构框图。

图中：试纸条卡托1、信号采集板2、轴套3、托杆4、固定架5、步进电机6、丝杆轴套7、丝杆8、LED光源板9、可移动光室10、步进电机固定架11、底部支撑板12。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本实用新型，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本实用新型技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本实用新型的技术方案所限定的保护范围。

如图1所示，一种基于硅光电池的便携式金标检测仪，包括检测仪光学系统、检测仪硬件部分、检测机构结构部分、信号采集处理设备、人机交互设备及数据存储设备，所述检测机构结构部分包括两个LED光源板9及步进电机6，所述试纸条卡座设置安装在试纸条卡托1上，所述试纸条卡座上方设有信号采集板2，所述信号采集板上设有硅光电池，为了排除其他杂光对检测造成干扰，所以选用了颜色唯一的单色光作为光源，根据胶体金显色原理可知，胶体金标试纸反应后的区域呈现红色或粉红色条带，根据光吸收的物理特性可知，红色的物质对绿色光有最大的吸收峰，所以选用颜色单一的绿色光作为检测光源，从而能够最大限度的提高该便携式金标检测仪的检测精度；所述信号采集板与所述两个LED光源使用引线连接；所述两个LED光源板对称设置于可移动光室10上，光室选用两个绿色发光二极管作为检测光源，为了增强入射光强度，光源采用对称安装方式，相互之间呈90°夹角，硅光电池连同信号采集板垂直安装在两光源交汇处的正上方，两光源通过细小缝隙，交汇于硅光电池狭缝正下方金标试纸条上一点，该点为两光源交汇处，对应亮度最亮，当入射光源照射到金标试纸条上时，其中一部分被试纸条吸收，另一部分垂直反射到硅光电池上，经过光电转换最终传入MCU进行处理，采用两个光源设计，能够减小了反射光光程，从而增大了入射光的光强，最终将整个光电信号采集转换，装置放置于仪器的内部，可阻止外部杂光进入，从而有效减小了外界光源对检测结果带来的干扰；所述可移动光室设有轴套3和丝杆轴套7，轴套和丝杆轴套设置在光室的两端，所述丝杆轴套与步进电机的丝杆8配合安装，所述轴套配合安装在托杆4上，托杆和步进电机的丝杆能够共同将光室托举，同时步进电机的动作能够带动光室的来回移动；所述步进电机固定架11设置在底部支撑板12上，所述托杆的一端与步进电机固定架相连接，另一端与固定架5相连接，所述固定架设置于底部支撑板上。

如图2所示，一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，包括电源装置、信号采集处理装置、报警装置、人机交互装置、单片机、电机控制装置和数据存储装置，所述电源装置为所述信号采集处理装置、报警装置、人机交互装置、单片机及电机控制装置供电，所述信号采集处理装置采用传感器采集信号，通过信号放大装置，经A/D转换装置将信号传输至所述单片机，所述报警装置、人机交互装置及数据存储装置均与所述单片机连接；所述单片机采用STM32F103ZET6型芯片，所述信号采集处理装置的信号采集元件为较高灵敏度的型号为S1087的硅光电池，此硅光电池具有暗电流小、响应迅速和检测线性好的优点；该检测系统将硅光电池采集的信号分两次进行处理，首先使用I/V转换电路，将硅光电池采集的负电流信号放大为一定倍数的正电压信号，然后再通过放大电路，对电压信号进行指定倍数的二次放大；所述报警装置采用HYDZ12095型压电式蜂鸣器，在仪器开机完成自检之后，根据不同的检测情况进行发声报警；所述A/D转换装置采用芯片STM32F103ZET6上自带的12位A/D转换，该芯片在片上集成的模数转换外设功能非常强大，是12位逐次逼近型的模拟数字转换器，增强型产品内嵌3个12位的ADC，每个模拟数字转换器都可以进行单次和多次转换，本检测系统的主控芯片属于增强型的CPU，它有多个外部通道，可测量16个外部和2个内部信号源，该芯片的ADC最大的转换速率为1Mhz，其时钟周期不能太大，否则检测结果将会不准确；所述人机交互装置包括显示装置和按键，按键用于输入信息，显示装置具有体积小巧、耗电量少并且能够显示大量信息的优点，所述电机控制装置包括电机驱动装置和光电开关，所述数据存储装置包括Micro SD卡、EEPROM及热敏打印机，Micro SD卡用于保存检测的结果，它具有体积小、支持热插拔、安装方便等优点，很适合在便携式仪器上使用。系统中使用SDIO接口与MCU进行通信，通过FatFS文件系统来管理Micro SD卡，实现Micro SD卡文件的读写等基本功能；EEPROM是一种数据存储器，该芯片具有掉电后保存在其内部的原始二进制数据代码不会丢失的特性，该芯片还具有快速读写的特性；热敏打印机可直接对测试结果进行打印；所述显示装置采用真彩液晶显示器，本检测系统采用3.2寸液晶显示屏作为人机交互界面的显示屏，该液晶显示屏功耗较低，该液晶屏的可视角度高为12°；所述按键采用2×5矩阵按键，本检测系统要用到的外部按键有“Up”、“Down”、“Left”、“Right”、“Ok”、“Test”、“Func”、“D/P”、“Print”和“Esc”十个按键，为了提高I/O口的利用效率，采用2×5矩阵按键，将按键与3.2寸显示屏结合使用，从而给用户带来友好、简洁的人机交互体验；电机驱动装置采用UDN2916型电机驱动IC，该电机驱动IC最大输出电流可达750mA，可通过改变外部检测电阻的大小，运用PWM来实现对输出电流大小的调节，该仪器使用的丝杆步进电机为四线双极性步进电机，额定工作电压为正5V，工作电流最高可达800mA；所述光电开关为EE-SX4134型光电开关，光电开关通过检测其光通道是否被待测物遮挡，来实现对待测信号进行检测，该检测系统利用这一特性，实现在检测工程中对试纸条的精准定位；所述EEPROM采用AT24C32型EEPROM，AT24C32型EEPROM的存储容量为32Kb，可寻址4096个字节，其工作电压在1.8V~5.5V之内，采用IIC总线进行通信，支持字节写模式和页写模式，该芯片具较高的可靠性，最大可支持100万次的反复擦写；所述电源装置外接电压12V、电流2A的电源适配器，该检测系统需要的电压有正5V、正3.3V以及正2.5V基准电压源，外接的是12V的电源，所以采用稳压芯片LM2576T-5.0将正12V电压转换为正5V电压，该芯片为开关型的集成稳压电路，其最大对外输出电流可达到3A，对外输出电压转换精度在5%以内，转换效率高达85%；采用稳压芯片LM1117-3.3将正5V电压转换为正3.3V电压，该芯片为低压差线性调压器，具备电流限制和热保护功能，输出电流可达800mA，输出电压的精度在±1%以内；为了得到正2.5V的基准电压源，采用稳压芯片MC1403将正5V电压转换为正2.5V电压，该芯片为精密基准稳压芯片，其输出精度高达1%，输出电压2.5±0.025V。

本实施例中，提供了一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，该检测系统通过硅光电池采集信号，经信号放大和转换，将信号传至单片机处理，将处理结果显示在显示屏上，具有灵敏度较高，反应迅速的优点，可以快速实时的对被检测对象进行定量检测，重复检测的稳定性较高。

当然，本实用新型还可以有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，包括电源装置、信号采集处理装置、报警装置、人机交互装置、单片机、电机控制装置和数据存储装置，其特征在于，所述电源装置为所述信号采集处理装置、报警装置、人机交互装置、单片机及电机控制装置供电，所述信号采集处理装置采用传感器采集信号，通过信号放大装置，经A/D转换装置将信号传输至所述单片机，所述报警装置、人机交互装置及数据存储装置均与所述单片机连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，其特征在于，所述单片机采用STM32F103ZET6型芯片，所述信号采集处理装置的信号采集元件为较高检测灵敏度的型号为S1087的硅光电池，所述报警装置采用HYDZ12095型压电式蜂鸣器，所述A/D转换装置采用芯片STM32F103ZET6上自带的12位A/D转换。

3.根据权利要求1所述的一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，其特征在于，所述人机交互装置包括显示装置和按键，所述电机控制装置包括电机驱动装置和光电开关，所述数据存储装置包括Micro SD卡、EEPROM及热敏打印机。

4.根据权利要求3所述的一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，其特征在于，所述显示装置采用真彩液晶显示器，所述按键采用2×5矩阵按键，所述电机驱动装置采用UDN2916电机驱动IC，所述光电开关为EE-SX4134型光电开关，所述EEPROM采用AT24C32型EEPROM。

5.根据权利要求1所述的一种基于硅光电池的便携式金标检测仪的检测系统，其特征在于，所述电源装置外接电压12V、电流2A的电源适配器，采用稳压芯片LM2576T-5.0将正12V电压转换为正5V电压，采用稳压芯片LM1117-3.3将正5V电压转换为正3.3V电压，采用稳压芯片MC1403将正5V电压转换为正2.5V电压。

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