基于恒电位仪应用平台的维生素B检测方法技术

本发明专利技术公开了基于恒电位仪应用平台的维生素B检测方法。现有恒电位仪测量精度低，控制误差大。本发明专利技术的电源模块连接微控制器模块的电源输入端；D/A转换模块将微控制器模块的数字量转换成模拟量传给运放检测模块；A/D转换模块将运放检测模块的采样数据由模拟量转换成数字量传给微控制器模块；微控制器模块中PC端口高低电平的变换来控制继电器组模块吸合，从而控制运放检测模块工作电极的连接状态；按键显示模块将设定参数发给微控制器模块处理并显示从微控制器模块接收的数据；RS485传输模块与微控制器模块连接，并将检测到的信号传给GPRS无线通信模块。本发明专利技术可检测微量维生素B及与电化学阻抗测试系统联合应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学检测
，涉及一种基于维生素B检测的便携式恒电位仪应用平台，其融合了基于三电极系统的电化学检测技术和嵌入式系统便携设计方法，用于方便、快速、准确检测食品中痕量元素(特别是维生素B)含量的情况，以及自设计功能强，可与其他检测系统联合应用。
技术介绍
维生素B(VB)是细胞中重要的生物氧化还原辅酶，是机体维持其正常生活所必需的一类营养素。对于食品中维生素B的添加，尤其婴幼儿及母乳食品中，必须通过检测严格控制其添加量，所以寻找一种简单、高效、快速的检测方法十分必要。维生素B的分析方法主要有荧光分析法、高效液相色谱分析法、紫外分光光度法及电化学分析法等。而电化学分析法是根据电化学原理和物质在溶液中的电化学性质及其变化而建立起来的一类分析方法，通常采取在合适的电位下固定电位极化或在较宽范围内进行电位扫描，具有操作简单、分析速度快、准确度高等优点，可实现连续分析和现场分析，已经得到越来越多的应用。在物质定性定量分析、常规电化学测试、电化学反应机理研究等方面，三电极测试系统都有着广泛应用。然而因其价格昂贵、体积大，并且要配合上位机软件才可以使用，使它在推广应用方面受到限制，更难将其应用于便携式检测设备中。恒电位仪是各种三电极式(包括工作电极、辅助电极和参比电极)电化学传感器的接口，主要将外部激励信号近乎准确地施加于传感器上，驱动样品溶液发生电化学反应，并对产生的响应信号做相应的预处理(信号转换、放大、滤波)。早期由于半导体集成技术相对落后，恒电位仪主要由大量的分立元件构成,存在体积庞大、结构复杂、恒电势控制差等不足，限制了其应用范围。目前，国内用于实验室电化学性能测试的恒电位仪由于其体积较大，笨重且不易携带，不适合实际工程现场应用。而现有实际工程应用的恒电位仪测量精度低，控制误差较大，操作不便，智能化程度较低，无法满足现场电化学测试需求。并且，现有的食品中微量维生素检测技术，存在检测方法复
杂、检测时间较长、检测成本较高、不易推广等缺点，以及检测装置应用单一，不能满足食品安全等实际需求。因此，有必要设计一种基于维生素B检测的便携式恒电位仪应用平台，用于食品中微量维生素B的高效快速检测，以及可扩展阻抗测试平台进行联合应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于维生素B检测的便携式恒电位仪应用平台，它可用于食品中微量维生素B的检测，可对各项参数进行远程监测控制且将检测信号发送至远程服务器，以及后期可与电化学阻抗测试系统等平台联合应用，其电源适配器与装置主体可拆卸，外接三电极检测平台、可与上位机相连，外观人性化、便携式设计，具有体积小、携带方便、检测快速准确、操作简单、联合应用等特点。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术由壳体组件、RS485传输模块、外部设备连接线，以及设置在壳体组件内的电源模块、微控制器模块、D/A转换模块、运放检测模块、A/D转换模块、继电器组模块、按键显示模块和GPRS无线通信模块组成。所述的电源模块连接微控制器模块的电源输入端；D/A转换模块将微控制器模块的数字量转换成模拟量传给运放检测模块；A/D转换模块将运放检测模块中的采样数据由模拟量转换成数字量传给微控制器模块进行处理；微控制器模块中PC端口高低电平的变换来控制继电器组模块吸合，从而控制运放检测模块中工作电极的连接状态；按键显示模块将设定的参数发送给微控制器模块进行处理并将从微控制器模块接收的信号和数据进行显示；RS485传输模块与微控制器模块连接，并将检测到的信号传给GPRS无线通信模块。所述的壳体组件包括外壳、显示屏、正面通风口、通电指示灯、功能选择按钮、上下选择按钮、印刷式电极检测芯片卡槽、USB接口、外接应用接口、电源开关、电源接口、背面通风口、信号转换接口和三电极接口。所述的显示屏、正面通风口、通电指示灯、功能选择按钮和上下选择按钮均设置在外壳顶面；显示屏所在平面与功能选择按钮所在平面成135°；显示屏连接内部按键显示模块并由微控制器模块进行传输控制，能显示设置和检测的电压值、电流值及检测时间；正面通风口由铁丝网组成；通电指示灯与电源模块相连接，通电时亮起；功能选择按钮连接按键显示模块，并将设定的信息传输给微控制器模块进行控制，包括电压、电流、扫速和灵敏度
四个设置按键；上下选择按钮与按键显示模块相连接，调整功能选择按扭的电压、电流、扫速或灵敏度数值的升、降。所述的印刷式电极检测芯片卡槽、USB接口和外接应用接口均设置在外壳侧面；USB接口和外接应用接口均连接微控制器模块；印刷式电极检测芯片卡槽设有两个安插槽用于安插印刷式电极检测芯片；印刷式电极检测芯片卡槽连接运放检测模块。所述的电源开关、电源接口、背面通风口、信号转换接口和三电极接口均设置在外壳后面；电源接口连接电源模块，并经电源适配器输入直流电压；电源开关连接电源接口与电源模块，控制电源开启和关闭；背面通风口由铁丝网组成；信号转换接口连接RS485传输模块；三电极接口与运放检测模块相连接。所述的电源适配器、USB连接线、RS485转接线、三电极连接线和外接应用连接线构成外部设备连接线。所述的微控制器模块采用ATmega16芯片，通过I/O口与继电器组模块连接，通过SPI通信接口与D/A转换模块及A/D转换模块相连。所述的D/A转换模块采用DAC8831芯片。所述的A/D转换模块采用AD7705芯片。所述的运放检测模块包括电压跟随器、反馈电路和电流跟随器，电压跟随器、反馈电路和电流跟随器均包含集成运算放大器；所述集成运算放大器的型号为OPA211；电压跟随器、反馈电路和电流跟随器的集成运算放大器分别将三电极接口传来的电流转化为电压检测信号，并各自将电压检测信号送入D/A转换模块。所述的继电器组模块采用G6H-2-5VDC继电器。本专利技术与现有技术相比所具有的优点是：1、本专利技术适合电化学检测，恒电位误差控制在mV级以内，检测电流的下限达到10-6A，采用三电极传感，对样品进行稳定的信号检测，具有灵敏度高、系统稳定、整体结构紧凑等优点；2、本专利技术缩短了样品检测时间，可便捷地进行食品中微量维生素B的检测，比其他检测方法高效快速，并且多次重复采样，使得检测精度、检测全面性有了提高，降低检测成本，能够充分满足现场检测需求；3、通过GPRS无线通信模块，实现智能控制装置与远程监控平台之间的
通信，提高了整个系统的运行效率，也节约了人力物力。本专利技术后期可结合其他平台进行联合应用，增加了拓展性，例如与阻抗测试系统联合应用，对生物膜在不同维生素浓度下的生长贴附情况的实时联立检测；GPRS无线通信模块实现系统的远程控制和数据的远程传输，对检测信号进行检测控制，将检测到的实时信号发送给远程服务器。采用透明的传输协议，兼容MODBUS传输协议，数据传输更加简单方便。4、继电器组模块采用G6H-2-5VDC继电器，该型号继电器尺寸较小，功耗较低，灵敏度高，电磁干扰低，可以高密度安装。5、RS485传输是采用差分电平发送信号，抗干扰的能力强，信号传输距离远。本专利技术可应用于工程现场，工作环境噪声大，若要求传输距离较远。6、运放检测模块的集成运算放大器将三电极传感器输入的nA级电流转化为电压检本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于维生素B检测的便携式恒电位仪应用平台，由壳体组件、RS485传输模块、外部设备连接线，以及设置在壳体组件内的电源模块、微控制器模块、D/A转换模块、运放检测模块、A/D转换模块、继电器组模块、按键显示模块和GPRS无线通信模块组成，其特征在于：所述的电源模块连接微控制器模块的电源输入端；D/A转换模块将微控制器模块的数字量转换成模拟量传给运放检测模块；A/D转换模块将运放检测模块中的采样数据由模拟量转换成数字量传给微控制器模块进行处理；微控制器模块中PC端口高低电平的变换来控制继电器组模块吸合，从而控制运放检测模块中工作电极的连接状态；按键显示模块将设定的参数发送给微控制器模块进行处理并将从微控制器模块接收的信号和数据进行显示；RS485传输模块与微控制器模块连接，并将检测到的信号传给GPRS无线通信模块；所述的壳体组件包括外壳、显示屏、正面通风口、通电指示灯、功能选择按钮、上下选择按钮、印刷式电极检测芯片卡槽、USB接口、外接应用接口、电源开关、电源接口、背面通风口、信号转换接口和三电极接口；所述的显示屏、正面通风口、通电指示灯、功能选择按钮和上下选择按钮均设置在外壳顶面；显示屏所在平面与功能选择按钮所在平面成135°；显示屏连接内部按键显示模块并由微控制器模块进行传输控制，能显示设置和检测的电压值、电流值及检测时间；正面通风口由铁丝网组成；通电指示灯与电源模块相连接，通电时亮起；功能选择按钮连接按键显示模块，并将设定的信息传输给微控制器模块进行控制，包括电压、电流、扫速和灵敏度四个设置按键；上下选择按钮与按键显示模块相连接，调整功能选择按扭的电压、电流、扫速或灵敏度数值的升、降；所述的印刷式电极检测芯片卡槽、USB接口和外接应用接口均设置在外壳侧面；USB接口和外接应用接口均连接微控制器模块；印刷式电极检测芯片卡槽设有两个安插槽用于安插印刷式电极检测芯片；印刷式电极检测芯片卡槽连接运放检测模块；所述的电源开关、电源接口、背面通风口、信号转换接口和三电极接口均设置在外壳后面；电源接口连接电源模块，并经电源适配器输入直流电压；电源开关连接电源接口与电源模块，控制电源开启和关闭；背面通风口由铁丝网组成；信号转换接口连接RS485传输模块；三电极接口与运放检测模块相连接；所述的电源适配器、USB连接线、RS485转接线、三电极连接线和外接应用连接线构成外部设备连接线。...

【技术特征摘要】
1.基于维生素B检测的便携式恒电位仪应用平台，由壳体组件、RS485传输模块、外部设备连接线，以及设置在壳体组件内的电源模块、微控制器模块、D/A转换模块、运放检测模块、A/D转换模块、继电器组模块、按键显示模块和GPRS无线通信模块组成，其特征在于：所述的电源模块连接微控制器模块的电源输入端；D/A转换模块将微控制器模块的数字量转换成模拟量传给运放检测模块；A/D转换模块将运放检测模块中的采样数据由模拟量转换成数字量传给微控制器模块进行处理；微控制器模块中PC端口高低电平的变换来控制继电器组模块吸合，从而控制运放检测模块中工作电极的连接状态；按键显示模块将设定的参数发送给微控制器模块进行处理并将从微控制器模块接收的信号和数据进行显示；RS485传输模块与微控制器模块连接，并将检测到的信号传给GPRS无线通信模块；所述的壳体组件包括外壳、显示屏、正面通风口、通电指示灯、功能选择按钮、上下选择按钮、印刷式电极检测芯片卡槽、USB接口、外接应用接口、电源开关、电源接口、背面通风口、信号转换接口和三电极接口；所述的显示屏、正面通风口、通电指示灯、功能选择按钮和上下选择按钮均设置在外壳顶面；显示屏所在平面与功能选择按钮所在平面成135°；显示屏连接内部按键显示模块并由微控制器模块进行传输控制，能显示设置和检测的电压值、电流值及检测时间；正面通风口由铁丝网组成；通电指示灯与电源模块相连接，通电时亮起；功能选择按钮连接按键显示模块，并将设定的信息传输给微控制器模块进行控制，包括电压、电流、扫速和灵敏度四个设置按键；上下选择按钮与按键显示模块相连接，调整功能选择按扭的电压、电流、扫速或灵敏度数值的升、降；所述的印刷式电极检测芯片卡槽、USB接口和外接应用接口均设置在外壳侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐莹，罗玉林，郭淼，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33