专利名称：基于led的便携式农药残留检测仪的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种食品安全分析检测仪器，特别是一种基于LED的便携式农药残留检测仪。
背景技术：
近年来，由于农药滥用，造成的环境污染及其对人体的危害越来越被人们所认识。许多农药或杀虫剂不但具有急性毒性，而且具有三致性(致癌、致畸、致突变)或遗传毒性。因此无公害蔬菜和食品安全问题已经是政府和人民群众普遍关心的问题。无公害蔬菜和食品安全计划的实施需要有相应的现场快速检测技术。目前的农药残留检测一般采用色谱分析法，使用实验室昂贵的大型分析仪器，依靠专业技术人员完成分析工作。从采样到分析耗时数小时甚至数天，常常失去了现场测试以便及时检查及控制的意义。
技术内容本实用新型的目的是开发一种基于LED和光度分析原理的便携式农药残留检测仪器，使其具有检测精度高、微型化、结构简单、智能化、体积小、使用方便、便携式以及适于非专业人员的现场快速测定，并可以直接显示农药残留毒性程度等特点，特别适合于现场快速筛选或半定量测定的需要。
它包括单片机1、接口电路2、显示屏3、键盘4、系统监控电路5、A/D转换电路6、控制电路7、单色光源电路8、待测溶液容器9和光电传感器10；所述单片机1的显示信号输出端与显示屏3相连；所述系统监控电路5和键盘4分别与单片机1相应端口相连接；所述接口电路2与单片机1的数据接收和发送端口相连接，并通过标准RS232接口可以与外部计算机相连；其特征还在于所述单片机1的一个控制单色光源强弱的信号输出端口与控制电路7相连，该控制电路7与特定波长的发光二极管单色光源8相连接，使其根据需要发光强度适当的单色光源；所述待测溶液容器9置于单色光源8和光电传感器10之间，且单色光源8的发光点与光电传感器10的接收点之间准确对准、光程保持一个固定值，该待测溶液容器9是一个暗室结构；所述A/D转换电路6连接于光电传感器10的模拟信号输出端与单片机1的数字信号输入端之间。
本实用新型基于目前国家标准方法一一乙酰胆碱酯酶测定残留农药的方法。以乙酰胆碱为底物，在乙酰胆碱酯酶(ACHE)的作用下，乙酰胆碱水解成胆碱和乙酸，胆碱和二硫双对硝基苯甲酸(DNTB)产生显色反应，使反应液呈黄色。
根据酶促反应动力学原理，在没有有机磷和氨基甲酸酯类农药存在时，底物在酶的催化作用下发生水解，反应速率可以用吸光度值随时间的变化率Ko来表示。当有机磷和氨基甲酸酯类农药加入到酶的显色体系中时，农药抑制了酶的活性，影响显色体系的反应速度，此时体系吸光度随时间的变化率为Kt，则有机磷和氨基甲酸酯类农药对酶的活性的抑制率Y的计算公式如下Y＝(Ko-Kt)/Ko*100％Ko空白样品的吸光度随时间变化曲线的斜率值Kt样品溶液的吸光度随时间变化曲线的斜率值采用乙酰胆碱酯酶测定残留农药时，当酶完全水解底物乙酰胆碱时，溶液显黄色，其抑制率为0％，当酶活性被农药抑制而部分水解乙酰胆碱，测定溶液显淡黄色，出现相应的抑制率，当酶完全被农药抑制，测定溶液显无色，抑制率为100％，这样就可以建立起农药残留量与酶活性抑制率之间的关系。因而可以通过测定抑制率的大小来显示农药残留的毒性程度。
选用专用特定波长的LED作为光源，配以进口高灵敏度光电检测器，就构成了一个微型的比色计，可以直接测量出黄色溶液在420nm波长下的吸光度值A，同时通过仪器的计时，测量出单位时间内吸光度的变化率K＝ΔA/Δt，分别测定空白和不同浓度的农药样品溶液反应3min时吸光度的变化值，计算Ko和Kt，并转换为抑制率值，建立农药残留量和抑制率之间的校正模型，通过抑制率的大小估算出农药的浓度。
用以单片机为核心的硬件和软件系统、新的化学计量学数据处理方法和与被测成分相对应的特定化学试剂盒，完成需要专业人员操作的标准溶液制备、校正、测量、计算等一系列工作，因而具有智能化和傻瓜机的特点，十分适用于缺乏分析化学专业技术人员的测定场合。
硬件系统①便携式仪器光学系统(包括光源和高灵敏度光电检测元件)；②单片微型计算机为核心的数字和模拟电路设计。以单片微型计算机为核心，包括电信号的变换、处理、运算以及仪器的操作、显示与系统监控。电路包括模拟和数字电路两大部分，并运用了分离和集成的器件。在硬件配置上，采用国外近年来最新的技术和元器件产品，以确保仪器的先进性。
软件系统仪器软件由国内外最流行的C51单片机语言编写，这种模块化程序设计语言既有通用C语言的特点，又具有直接操作单片机硬件的能力，其基本特点包括运行速度快、编译效率高、具有良好的移植性以及丰富的多种复杂运算的库函数与浮点运算能力。以单片微型计算机为核心的信号变换、信号处理、分析运算、显示及其系统操作、管理与监控等仪器的硬件体系和包括数据采集、校正、测量、计算、显示、数据存储等计算机软件，其中对抑制率的计算采用我们推导的数据采集和处理方法，使测量结果具有更好的准确度。
整个软件可分为信号采集与处理、数据运算与校正、温度测量和补偿、友好的人机对话界面以及包括汉显、时钟、监控、通信在内的多种操作功能模块。
本实用新型具有浓度直读、报警、数据存储等功能。操作简单、快速和便于非专业人员使用。
图1为本实用新型原理框图；
图2为本实用新型的单色光源电路8、待测溶液容器9和光电传感器10示意图；图3为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示它包括单片机1、接口电路2、显示屏3、键盘4、系统监控电路5、A/D转换电路6、控制电路7、单色光源电路8、待测溶液容器9和光电传感器10；所述单片机1的显示信号输出端与显示屏3相连；所述系统监控电路5和键盘4分别与单片机1相应端口相连接；所述接口电路2与单片机1的数据接收和发送端口相连接，并通过标准RS232接口可以与外部计算机相连；所述单片机1的一个控制单色光源强弱的信号输出端口与控制电路7相连，该控制电路7与特定波长的发光二极管单色光源8相连接，使其根据需要发光强度适当的单色光源；所述待测溶液容器9置于单色光源8和光电传感器10之间，且单色光源8的发光点与光电传感器10的接收点之间准确对准、光程保持一个固定值，该待测溶液容器9是一个暗室结构；所述A/D转换电路6连接于光电传感器10的模拟信号输出端与单片机1的数字信号输入端之间。
所述单片机1为集成电路U1，型号为AT89C55，外接实时时钟集成电路U3，该实时时钟集成电路U3型号为DS1302，它供电电池BTY、晶体CYS2相连；单片机1与型号为81C55的带有扩展RAM、I/O和定时器的扩展集成电路U2相连；集成电路U1的三个端口P25、P26和P27还与解码集成电路U5A的三个输入端口相连，该解码集成电路U5A产生的片选信号与扩展集成电路U2的片选端口CE相连；型号为TLC1549的数据存储器U9与单片机1的外部存储数据端口P16、P17相连；所述接口电路2包括型号为MAX202的数据通信集成电路U8，该数据通信集成电路U8的发送端TXD、接收端RXD分别与单片机1的发送端TXD、接收端RXD相连，其输出信号端口SIN、SOUT与外界RS232接口插座LRS232相连；所述显示屏3采用液晶显示屏LLCD，该LLCD与扩展集成电路U2相连；所述键盘4为一个输入键盘LKEY，它与单片机1的键盘输入端口相连；所述控制电路7包括场效应管MOS1，该场效应管MOS1的控制极与单片机1的控制信号输出端口相连接，其受控极栅极连接在单色光源电路8和电源地之间；所述单色光源电路8包括一个发出单色光的发光二极管，该二极管连接于控制电路7和基准电压V+之间；所述光电传感器10为一个可以接收来自单色光源电路8的光信号、并将该光信号转换为电信号的光电转换器；所述系统监控电路5包括型号为IMP813L的集成电路U7、场效应管MOS4、由电阻器R6和电阻器R7构成的串联电路，该串联电路的中间点与对电源电压进行监控的集成电路U7的输入端相连，集成电路U7的输出端与单片机1的中断信号输入端相连，其作用是避免由于电源电压偏低而造成系统工作不正常，所述集成电路U7的另一个信号输出端与控制指示灯LAM的场效应管MOS2的栅极相连；或者所述系统监控电路5是利用单片机1内部自带的看门狗电路，对软件的死循环进行处理；所述A/D转换电路6包括型号为TLC1549C的A/D转换集成电路U4，该转换集成电路U4的基准电压输入端，所述基准电压的输入先通过型号为TPS7248的集成电路U10对电源电压进行稳压后通过可调电位器P1连接至电源地，该可调电位器P1的动端与A/D转换集成电路U4的输入端相连，集成电路U4的模拟信号输入端与所述光电传感器11的信号输出端相连，集成电路U4的数字信号输出端与所述单片机1的相应端口相连；还包括一个与所述光电传感器11的信号输出端相连的四选一寄存器集成电路U5B，其给CPU提供一个外部数据参考电压的输出端与单片机1相连；集成电路U6是电源电压芯片，外接电源通过U6的稳压以后输出4V电压提供给发光二极管和光采集芯片使用，另一方面做为A/D转换的基准电压；提供低电压检测信号且型号为TPS7248的低电压检测集成电路U10与低电压信号输出插座LPOWER相连。
本实用新型基于光电比色原理的便携式果蔬农药残留检测仪，采用高集成度元件、计算机芯片和分析测试方法，具有浓度直读、报警、数据存储等功能。它以特定波长的发光二极管做光源，代替现有实验室分光光度计的通用光源和单色器；以高集成度的光电二极管，代替现有实验室分光光度计的光电池、光电倍增管；以6V干电池做电源，代替现有实验室分光光度计的220V电源，以及低功耗技术的运用，从而实现仪器微型化、便携式、适合于现场快速测定的要求。以单片机为核心的计算机软硬件，辅之以人机操作界面以及化学试剂盒的使用，代替现有实验室分析测定过程中的标准溶液配制等化学操作以及校正、测量、计算等步骤，使仪器操作简单、快速和便于非专业人员使用。
由于国外在食品安全方面的严格要求，基本上没有农药滥用问题，因此国外文献检索未见有此类商品化仪器。
本实用新型对有机磷和氨基甲酸酯类农药测定的精度与实验室分光光度计相当，且还具备便携式、微型化、智能化、结构简单、使用方便以及适于非专业人员的现场快速测定等特点，可以直接显示农药残留毒性程度和抑制率，特别适合于现场快速筛选或半定量测定的需要，可广泛应用于果蔬批发市场，集贸市场、宾馆、食堂、蔬菜种植基地、蔬菜监督检测机构等单位对果蔬残留进行快速检测。
权利要求1.一种基于LED的便携式农药残留检测仪，它包括单片机(1)、接口电路(2)、显示屏(3)、键盘(4)、系统监控电路(5)、A/D转换电路(6)、控制电路(7)、单色光源电路(8)、待测溶液容器(9)和光电传感器(10)；所述单片机(1)的显示信号输出端与显示屏(3)相连；所述系统监控电路(5)和键盘(4)分别与单片机(1)相应端口相连接；所述接口电路(2)与单片机(1)的数据接收和发送端口相连接，并通过标准RS232接口可以与外部计算机相连；其特征在于所述单片机(1)的一个控制单色光源强弱的信号输出端口与控制电路(7)相连，该控制电路(7)与特定波长的发光二极管单色光源(8)相连接，使其根据需要发光强度适当的单色光源；所述待测溶液容器(9)置于单色光源(8)和光电传感器(10)之间，且单色光源(8)的发光点与光电传感器(10)的接收点之间准确对准、光程保持一个固定值，该待测溶液容器(9)是一个暗室结构；所述A/D转换电路(6)连接于光电传感器(10)的模拟信号输出端与单片机(1)的数字信号输入端之间。
2.如权利要求1的一种基于LED的便携式农药残留检测仪，其特征在于所述单片机(1)为集成电路U1，型号为AT89C55，外接实时时钟集成电路U3，该实时时钟集成电路U3型号为DS1302，它供电电池BTY、晶体CYS2相连；单片机(1)与型号为81C55的带有扩展RAM、I/O和定时器的扩展集成电路U2相连；集成电路U1的三个端口P25、P26和P27还与解码集成电路U5A的三个输入端口相连，该解码集成电路U5A产生的片选信号与扩展集成电路U2的片选端口CE相连；型号为TLC1549的数据存储器U9与单片机(1)的外部存储数据端口P16、P17相连；所述接口电路(2)包括型号为MAX202的数据通信集成电路U8，该数据通信集成电路U8的发送端TXD、接收端RXD分另与单片机1的发送端TXD、接收端RXD相连，其输出信号端口SIN、SOUT与外界RS232接口插座LRS232相连；所述显示屏(3)采用液晶显示屏LLCD，该LLCD与扩展集成电路U2相连；所述键盘(4)为一个输入键盘LKEY，它与单片机(1)的键盘输入端口相连；所述控制电路(7)包括场效应管MOS1，该场效应管MOS1的控制极与单片机(1)的控制信号输出端口相连接，其受控极栅极连接在单色光源电路(8)和电源地之间；所述单色光源电路(8)包括一个发出单色光的发光二极管，该二极管连接于控制电路(7)和基准电压V+之间；所述光电传感器(10)为一个可以接收来自单色光源电路(8)的光信号、并将该光信号转换为电信号的光电转换器；所述系统监控电路(5)包括型号为IMP813L的集成电路U7、场效应管MOS4、由电阻器R6和电阻器R7构成的串联电路，该串联电路的中间点与对电源电压进行监控的集成电路U7的输入端相连，集成电路U7的输出端与单片机(1)的中断信号输入端相连，其作用是避免由于电源电压偏低而造成系统工作不正常，所述集成电路U7的另一个信号输出端与控制指示灯LAM的场效应管MOS2的栅极相连；或者所述系统监控电路(5)是利用单片机(1)内部自带的看门狗电路，对软件的死循环进行处理；所述A/D转换电路(6)包括型号为TLC1549C的A/D转换集成电路U4，该转换集成电路U4的基准电压输入端，所述基准电压的输入先通过型号为TPS7248的集成电路U10对电源电压进行稳压后通过可调电位器P1连接至电源地，该可调电位器P1的动端与A/D转换集成电路U4的输入端相连，集成电路U4的模拟信号输入端与所述光电传感器(11)的信号输出端相连，集成电路U4的数字信号输出端与所述单片机(1)的相应端口相连；还包括一个与所述光电传感器(11)的信号输出端相连的四选一寄存器集成电路U5B，其给CPU提供一个外部数据参考电压的输出端与单片机(1)相连；提供低电压检测信号且型号为TPS7248的低电压检测集成电路U10与低电压信号输出插座LPOWER相连。
专利摘要一种基于LED的便携式农药残留检测仪，单片机的显示信号输出端与显示屏相连；系统监控电路和键盘分别与单片机相应端口相连接；接口电路与单片机的数据接收和发送端口相连接，并通过标准RS232接口可以与外部计算机相连；单片机的一个控制单色光源强弱的信号输出端口与控制电路相连，该控制电路7与特定波长的发光二极管单色光源相连接，使其根据需要发光强度适当的单色光源；待测溶液容器置于单色光源和光电传感器之间；A/D转换电路6连接于光电传感器10的模拟信号输出端与单片机1的数字信号输入端之间。具有便携式、微型化、智能化、结构简单、使用方便以及适于非专业人员的现场快速测定等特点，可以直接显示农药残留毒性程度和抑制率，特别适合于现场快速筛选或半定量测定的需要。
文档编号G01N21/25GK2632669SQ0324861
公开日2004年8月11日 申请日期2003年8月22日 优先权日2003年8月22日
发明者陆晓华, 陈光东, 张剑斌, 杨广球 申请人:湖南利德投资股份有限公司