一種便攜式農藥濃度快速檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發明為一種便攜式農藥濃度快速檢測裝置，包括以下部分：1）絲網印刷電極。絲網印刷電極包括工作電極WE，對電極CE，參比電極RE；2）電源模塊。電源模塊由兩塊﹢9V電池、LM7805和LM7905芯片組成。LM7805電源芯片調節出+5V，LM7905電源芯片調節出-5V，+5V,-5V分別與調理電路的+e,-e相連；3）調理電路。輸入端與絲網印刷電極相連，輸出端與單片機的AD模塊相連；4）單片機和顯示模塊。單片機和調理電路的信號地GND端連通且都接地，RF連接液晶顯示模塊。ADC采入信號調理電路e端輸出的電壓信號。通過電流值的不同，可以快速檢測農藥濃度。
【專利說明】一種便攜式農藥濃度快速檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及農藥濃度檢測領域，尤其涉及將傳感器得到的電流信號處理、分析、智能判斷農藥濃度的快速檢測裝置。
【背景技術】
[0002]傳統農藥濃度快速檢測裝置中的電源模塊是采用220V工頻電壓，用變壓器變壓后進行整流，然后輸出±5V電壓。這在實際田間測試時由于不易獲取220V電壓而使用不方便；并且變壓器的價格較貴，也不利于節省開支。同時，該220V工頻導致了大噪聲信號，需要加一個低通濾波裝置，使電路變得復雜。
【發明內容】
[0003]為了克服傳統檢測方法的缺點，本發明的目的是提出一種以酶傳感器為基礎，采用動態監測原理進行農藥快速檢測裝置。該裝置利用電源模塊將輸入電源轉化為±5V，對信號調理電路供電，然后將大的電流信號做A/D轉換，采集到芯片里，與已有的電流濃度變化曲線對照，輸出相應的濃度值。該裝置在測試過程中能夠盡可能準確地反映出農藥濃度的動態變化，獲取到大量的信息，然后通過數據處理的方法，得到電流數據，作為判斷的基礎，從而大大提高了傳感器的便攜性和穩定性，并有利于定量分析。
[0004]本發明的技術方案是:基于酶傳感器的農藥濃度檢測裝置，包括絲網印刷電極、電源模塊、調理電路、單片機和顯示模塊。絲網印刷電極的三個電極分別接信號調理電路的輸入端，電源模塊輸出的±5V電壓分別接到調理電路的+e，- e端，對調理電路供電。調理電路輸出端接到單片機的DAC端和ADC端，單片機的RF端接顯示模塊。
[0005](I)、絲網印刷電極。絲網印刷電極包括工作電極WE，對電極CE，參比電極RE。三電極體系含兩個電流回路，一個電流回路由工作電極WE和參比電極RE組成，用來測試工作電極的電化學反應過程，另一個電流回路由工作電極WE和對電極CE組成，起傳輸電子形成回路的作用。
[0006](2)、電源模塊。電源模塊由兩塊+ 9V電池、LM7805和LM7905芯片組成。LM7805電源芯片調節出+5V，LM7905電源芯片調節出_5V。+5V, -5V分別與調理電路的+e，_e相連。輸入側兩個電容C1、C2容量相同，輸出側兩個電容C3、C4容量相同，為保證電源分壓平衡，在輸入側兩個電容兩端并聯均壓電阻R1、R2，阻值的大小取決于穩壓電路的靜態工作電流需求及穩壓輸出負荷的大小。用protel仿真軟件仿真測試發現當Rl和R2是100 Ω時，輸出的電壓最接近±5V。
[0007](3)、調理電路。調理電路主要有AD549組成。由于AD549是一個具有極低輸入偏置電流的單片電路靜電計型運算放大器，而本傳感器產生的是小電流，所以采用AD549作為調理電路的芯片。電路結構為:反向輸入端2為輸入端，同相輸入3接一個10ΚΩ的電阻接地。V+端7和V-端4分別接電源模塊得到的±5V電壓，并通過104電容接地。NC端8直接接地。偏置零點I通過變阻器和電阻與偏置零點5相連，其中變阻器為IOK Ω，電阻為1ΚΩ。。R1、R2、R3、R4分別和C1、C2、C3、C4并聯，Cl和Rl接在7805的輸入端，C2和R2分別接在7905的輸入端，C3和R3接在7805的輸出端，C4和R4分別接在7905的輸出端。后面與單片機的AD模塊相連。該調理電路對前面采集的電流信號直接放大。在使用AD549時，需要先進行標準失調電壓補償。當Rl和R4為10K，R2和R3為2K，Cl為10P，C2，C3是104電容時，效果最好。
[0008](4)、單片機和顯示模塊。單片機包括ADC模塊，DAC模塊。單片機和調理電路的信號地GND端連通且都接地，RF連接液晶顯示模塊。ADC采入信號調理電路e端輸出的電壓信號，單片機對調理電路部分得到的模擬信號進行AD轉化，轉換成數字信號以后，采集到單片機中，將信號與已知曲線相比較，得到的結果經DA轉化成模擬信號，輸出到顯示裝置，即可該模擬信號即為動態濃度信號。
[0009]本發明的有益效果是:利用電子器件對電流進行分析處理，大大簡化了電路，而且降低了噪聲，增強了靈敏度，提高了工作效率，實現了農藥濃度的動態快速檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是農藥濃度快速檢測裝置結構圖；
圖2是電源模塊圖；
圖3是調理電路部分；
圖4是標準失調電壓補償電路；
其中:1-偏置零點，2-反相輸入，3-同相輸入，4-V-，5-偏置零點，6-輸出，7-V+，8-NC。【具體實施方式】
[0011]實施例1:用農藥濃度檢測裝置控制系統測傳感器發送的電流信號。
[0012]首先進行裝置的連接:先用萬用表測試電阻。電源模塊部分的兩個分壓電阻阻值盡量嚴格相等，以保證分壓相等，使輸出值準確。因為我們用的是可充電電池，在實驗之前應該將電池充滿電，并用萬用表檢測，因為后面的壓差為10V，如果電池電壓小于10V，則不能產生±5V電壓。將電子器件按照電路圖連接起來，并焊接好。注意所有的接地都要連接起來，并接到電源的負極，然后接地。AD549要先校準，調零，然后才能接入電路。AD549的輸入失調電壓可通過平衡管腳I和5來調整。用這種方式補償輸入失調電壓將引入一個附加的輸入失調電壓漂移。
[0013]裝置使用前的準備工作:
實施例1:用農藥濃度檢測裝置控制系統測傳感器發送的電流信號。
[0014]首先進行裝置的連接:先用萬用表測試電阻。電源模塊部分的兩個分壓電阻阻值盡量嚴格相等，以保證分壓相等，使輸出值準確。因為我們用的是可充電電池，在實驗之前應該將電池充滿電，并用萬用表檢測，因為后面的壓差為10V，如果電池電壓小于10V，則不能產生±5V電壓。將電子器件按照電路圖連接起來，并焊接好。注意所有的接地都要連接起來，并接到電源的負極，然后接地。AD549要先校準，調零，然后才能接入電路。AD549的輸入失調電壓可通過平衡管腳I和5來調整。用這種方式補償輸入失調電壓將引入一個附加的輸入失調電壓漂移。
[0015]裝置使用前的準備工作:(I)、制作下列試劑備用:并利用酶抑制原理:氯化硫代乙酰膽堿(Acetylthiocholinechloride, ATCl)在乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)的催化作用下生成硫代膽喊(thiocholine)和乙酸(acetic acid)。
[0016]硫代膽堿可在碳電極(陽極)表面氧化，失去電子。失去的電子在溶液中經工作電極形成微弱電流信號，經進一步放大被檢測到。
[0017](2)、繪制農藥濃度和電流關系標準曲線:檢測測量時，酶電極首先在不含有農藥的底物溶液中浸泡，測得初始電流響應電流值i，然后將一定量的有機磷農藥加入底物溶液中，依據有機磷農藥對乙酰膽堿酯酶的抑制作用，酶電極再次浸泡一段時間后，測定抑制后電流值，得到酶抑制率。利用此方法進行多次標準農藥濃度測量，繪制酶抑制率與標準農藥濃度的標準曲線。
[0018](3)編寫單片機程序，即AD、DA部分的程序，根據已有的電流濃度曲線，輸出相應的濃度值。酶抑制率與西維因濃度的對數log[carbaryl]呈良好的線性關系，線性方程為:
y=20.351og(x)+63.6，(Cl〈x〈C2)
上式中Cl為5ng/mL ；C2為2Pg/mL，線性相關系數R為0.978，即該裝置檢測農藥(西維因)的線性濃度范圍為5ng/mL-2Pg/mL，且在3倍噪聲時得出其最低檢出限為1.7ng/mL。當檢測未知濃度的該農藥時，測量計算得到的酶抑制率In(%)，依據標準曲線，即可得到該農藥的濃度。
[0019]在具體進行濃度檢測時，將農藥滴到酶電極上，經過調理電路的放大，單片機處理，即可顯示出農藥濃度。
【權利要求】
1.一種便攜式農藥濃度快速檢測裝置，包括絲網印刷電極、電源模塊、調理電路、單片機和顯示模塊；絲網印刷電極的三個電極分別接信號調理電路的輸入端，電源模塊輸出的電壓分別接到調理電路的+e，- e端，對調理電路供電，調理電路輸出端接到單片機的DAC端和ADC端，單片機的RF端接顯示模塊，其特征在于:電源模塊由兩塊+ 9V電池、LM7805和LM7905芯片組成；LM7805電源芯片調節出+5V，LM7905電源芯片調節出_5V，輸入側兩個電容容量相同，輸出側兩個電容容量相同，在輸入側兩個電容兩端并聯均壓電阻。
2.根據權利要求1所述的一種便攜式農藥濃度快速檢測裝置，其特征在于:均壓電阻阻值為100 Ω。
3.根據權利要求1所述的一種便攜式農藥濃度快速檢測裝置，其特征在于:調理電路主要有AD549組成，同相輸入端(3)接一個IOK Ω的電阻接地，V+端(7)和V-端(4)分別接電源模塊得到的±5V電壓，并通過104電容接地，NC端(8)直接接地，偏置零點(I)通過變阻器和電阻與偏置零點(5)相連，RU R2、R3、R4分別和Cl、C2、C3、C4并聯，Cl和Rl接在7805的輸入端，C2和R2分別接在7905的輸入端，C3和R3接在7805的輸出端，C4和R4分別接在7905的輸出端。
4.據權利要求3所述的一種便攜式農藥濃度快速檢測裝置，其特征在于:R1和R4為10K, R2 和 R3 為 2K, Cl 為 IOP，C2, C3 是 104 電容。
【文檔編號】G01N27/26GK103472100SQ201310155523
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年4月28日 優先權日:2013年4月28日
【發明者】邱白晶, 馬倩 申請人:江蘇大學