自定语音提示的便携式食品酸性检测仪制造技术

自定语音提示的便携式食品酸性检测仪属日常生活领域。检测仪包括三部分：电源部分、信号处理电路及语音录放电路；电源部分电池连接开关，和三端稳压器ＩＣ１相连接，ＩＣ１并联电容；信号处理电路中，两电极连接绝缘体，负极接地，之间接采样变阻器ＲＰ１，ＲＰ１中间输出端接到运算放大器ＩＣ２的正输入端，ＩＣ２接电阻构成放大电路；运算放大器ＩＣ２的输出端接运算放大器ＩＣ３的正输入端，ＩＣ３的负输入端和ＩＣ３输出端相连；ＩＣ３的输出端接采样变阻器ＲＰ３一端，ＲＰ３的中间输出端与电平指示集成芯片ＩＣ４相连接；ＩＣ４输出端和语音录放电路中单片机的相连接；语音录放电路包括由单片机通过地址锁存器和语音芯片相连接构成的电路。本实用新型专利技术易于携带、操作简单并能够按设定的语音给出酸性提示。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

自定语音提示的便携式食品酸性检测仪属于日常生活领域。
技术介绍
从生物学角度可以知道，富含丰富的蛋白质、脂肪和碳水化合物的食品，无论其是新鲜的还是变质的，都具有一定的弱酸特性。当食品产生腐败变质时，其中富含的脂肪的变质主要是酸败。而其中富含的碳水化合物的酸变通常称为酸发酵和酵解。这些变质过程的主要结果就是酸性增强，如果食品腐败的越严重，则酸性越强。因此测定食品的酸性程度可作为一般食品腐败变质的主要指标。尤其是对于富含蛋白质、脂肪和碳水化合物的肉质类食品以及大量含糖类食品。其酸性程度几乎就对应着其新鲜程度。如肉质类食品，一般情况下，其酸性PH值在5.5～6.7之间，但是一旦产生腐败变质后，其PH值远小于5。目前，这些食品的检测工作主要由国家工商部门采用专门的大型仪器，利用化学分析的方法来完成，专业检测机构主要采用的技术有电子鼻技术、表面荧光法、固相酶反应器和NSPEs电极检测以及专用PH仪表检测等。但是基于这些技术的仪器有很多缺点a.绝大多数仪器构造比较复杂、体积比较大、不利于携带。只能在实验室中进行检验。同时测试的环境也对它们具有一定的影响。b.pH仪表价格昂贵，但使用的时候需要化学缓冲溶液校准。大多数的pH值探测器都是敏感温度和需要适当调整的。pH纸虽然便于携带、又便宜、但信赖度却是最小的。而且pH测试纸的准确程度也许因制造商的不同而不同。且其只能对溶液类的食品进行测量，具有很大的局限性。c.虽然这些检测的结果非常精确，但是对于一般的消费者来说，很多检测的结果是不需要的，造成了一定的资源浪费。d.这些特殊用途的检测仪器价格非常昂贵，同时使用者还必须具有一定的专业知识等等。这些都是普通的消费者一般都不具有专门检测食品质量好坏的仪器的原因。
技术实现思路
本技术利用原电池的工作原理设计了一个易于携带、操作简单并且能够按照自己设定的语音给出提示音的食品酸性检测仪。由于这些食品都具有一定的酸性，所以这类食品可以作为一种电解质，再设计两个探头作为原电池的电极，当把探头插进食品中的时候，由于食品的弱酸性，两极间便产生电动势，当其产生腐败、变质的时候，电解质酸性增强，相应的原电池产生的电流便会增强，腐败的越严重，酸性越强，产生的电流也越高。再通过电流一电压转换电路，通过区别电压的大小，再转向对应的已经编制好的语音信息，从而实现对食品酸性或者新鲜度的检测。本技术由三部分组成电源部分、信号处理电路以及语音录放电路；其中电源部分的电池负极接地，正极连接在开关的一端，开关的另一端和用于稳定整个电路工作电压的三端稳压器IC1的输入端相连接，IC1的输出端并联用于滤除其输出电流中的高频杂波的电容后，为整个系统提供工作电源；信号处理电路中，用于检测食品酸性的两个电极安装在绝缘体上，负极接地，在两电极之间接采样变阻器RP1，该变阻器的中间输出端接到运算放大器IC2的正输入端，IC2的负输入端接电阻构成放大电路，该电阻另一端接到该运算放大器的输出端；运算放大器IC2的输出端接到与之相匹配的、用于电压跟随的运算放大器IC3的正输入端，IC3的负输入端和IC3输出端相连；IC3的输出端再接采样变阻器RP3一端，RP3另一端接地，RP3的中间输出端与电平指示集成芯片IC4相连接；IC4外部接其正常工作所必须的电阻和电容，电平指示集成芯片IC4的输出端和语音录放电路中单片机的输入输出口相连接；语音录放电路包括由单片机通过地址锁存器和语音芯片相连接构成的电路，该单片机的外围器件采用常规接到单片机上，语音芯片的外围器件也采用常规的连接方式连接到语音芯片上。放大电路中，运算放大器IC2的负输入端并联两个电阻R1、R2，同时将R1的另一端接地，电阻R2的另一端再并联电阻R3和变阻器RP2，RP2的中间端和另一端接地，而R3的另一端则接到运算放大器IC2的输出端。放大电路中所用电阻选择温度特性及频率特性均较好的低噪声高精度金属膜电阻。附图说明图1电源及信号处理电路图2语音录放电路图具体实施方式的电源及信号处理电路图具体实施方式的语音录放电路具体实施方式具体实施方式的电源及信号处理电路如图3，图中的探头是由铜(Cu)和铝(Al)做成的两根金属棒。这里分别取直径约为6mm、长约10cm且一端已经磨尖的铜棒和铝棒作为正、负极，二者以约2cm的距离平行固定在一个绝缘体上，Rp1是0～100MΩ的变阻器，IC2为一只采用8脚TO-99金属壳形式封装的集成低功耗的运算放大器OPA128，由于本设计中，利用原电池原理检测所产生的电流一般都是以微安(uA)甚至于皮安(pA)和纳安(nA)来计量，同时，由于测得的信号微弱且极易受到环境因素的干扰，甚至被淹没在背景噪声中。因此，要将测得的微电流转换成电压，并能不受环境的影响，一般处于μA～mA级的运算放大器显然难以满足本设计的要求。而电流-电压变换器电路的最基本要求就是开环输入电阻要高，特别当电流低到pA级时，运算放大器的输入偏置电流应远小于被测电流，因此pA级电流测量用运算放大器均采用场效应管作为输入级的运算放大器。以上种种必然对运算放大器的性能及参数提出更高要求，这也是本设计采用原电池工作原理实现检测的关键。而运放OPA128的性能参数输入偏置电流＜±75fA；输入失调电压＜±500uV；输入失调漂移＜5uV/C；差模输入阻抗1013∥1pF；共模输入阻抗1015∥2pF；开环电压增益＞110dB；正好能完全满足本设计的特殊要求。故选用OPA128运算放大器。IC2、R1、R2、R3以及RP2的作用是将探头两极间测试到的微弱电信号放大，由于Rf过大会使放大器的响应时间增长，影响快速变化电流信号的测量。同时，电路中的寄生电容及噪声也将影响测量的精度和稳定性，甚至引起电路产生自激振荡。所以为了要得到合理的放大倍数，设计如图所示的由R1、R2、R3、RP2所组成的放大电路。图中所示的放大倍数为Vout=(1+R2R1)(1+R3Rp2)Vin,]]>只要稍微调动RP2，便可以获得较大的放大倍数。此外，由于输入信号具有很高阻抗，因而需要采取如图中所示的屏蔽措施，屏蔽隔离环将完全环绕运放的输入端②和高阻抗的输入引线端③，再经管脚⑧与器件的管壳短接在一起，使放大器自身完全被屏蔽保护电位所包围，以尽可能减小噪声干扰。同时，电路中所用电阻应选择温度特性及频率特性均较好的低噪声高精度金属膜电阻。因为滤波和相位校正引入的电容也会不可避免地带来噪声，因此应尽量选择低噪声电容，如云母或瓷片电容及漏电小的钽电容，同时各元件之间的参数需注意匹配。IC3的功能是以其高的输入阻抗和低的输出阻抗使得器件IC2和器件IC4的阻抗得以相匹配。为了保证电路的匹配性能，仍采用OPA128运算放大器。RP3作用是防止输入电压过大损坏器件IC4。IC4是5点LED电平指示的集成芯片YD2284，它随着输入电压的不断升高，其输出端①、②、③、④、⑥脚依次变为低电平，如果将其按照①、②、③、④、⑥顺序当作一组数据来处理的时候则可以看成 YD2284输出口数据随输入电压增高变化示意如果将被检测的食品酸性或新鲜度分为五个档次(0～2.0)-(2.0～3.0)-(3.0～4.0)-(4.0～5.0)-(5.0～6.0)非常新鲜——新鲜——普本文档来自技高网...

【技术保护点】
自定语音提示的便携式食品酸性检测仪，其特征在于，它由三部分组成：电源部分、信号处理电路以及语音录放电路；其中电源部分的电池负极接地，正极连接在开关的一端，开关的另一端和用于稳定整个电路工作电压的三端稳压器ＩＣ１的输入端相连接，ＩＣ１的输出端并联用于滤除其输出电流中的高频杂波的电容后，为整个系统提供工作电源；信号处理电路中，用于检测食品酸性的两个电极安装在绝缘体上，负极接地，在两电极之间接采样变阻器ＲＰ１，该变阻器的中间输出端接到运算放大器ＩＣ２的正输入端，ＩＣ２的负输入端接电阻构成放大电路，该电阻另一端接到该运算放大器的输出端；运算放大器ＩＣ２的输出端接到与之相匹配的、用于电压跟随的运算放大器ＩＣ３的正输入端，ＩＣ３的负输入端和ＩＣ３输出端相连；ＩＣ３的输出端再接采样变阻器ＲＰ３一端，ＲＰ３另一端接地，ＲＰ３的中间输出端与电平指示集成芯片ＩＣ４相连接；ＩＣ４外部接其正常工作所必须的电阻和电容，电平指示集成芯片ＩＣ４的输出端和语音录放电路中单片机的输入输出口相连接；语音录放电路包括由单片机通过地址锁存器和语音芯片相连接构成的电路，该单片机的外围器件采用常规连接方法连接到单片机上，语音芯片的外围器件也采用常规的连接方式连接到语音芯片上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建国，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]