本發(fā)明涉及食品安全技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種農(nóng)藥殘留測量降解儀。

背景技術(shù)：

在科技高速發(fā)展的今天，農(nóng)藥、化肥已成為保證農(nóng)產(chǎn)品豐收的必不可少的產(chǎn)品，然而，它除了給農(nóng)業(yè)帶來豐收高產(chǎn)之外，也同時(shí)給水資源環(huán)境、空氣環(huán)境、和土壤環(huán)境等帶來了不可避免的污染；近年癌癥等疾病的高發(fā)，也有其很高的貢獻(xiàn)值，尤其殘留在蔬菜、瓜果、茶葉等的表面給人們的食品安全帶來較高的威脅；更有甚者為了使出售的果品賣個(gè)好價(jià)錢，在待售的果品表面涂抹甲醛等高?；瘜W(xué)品，致使廣大消費(fèi)者防不勝防，故此，設(shè)計(jì)制作一種即時(shí)測量和降解農(nóng)藥殘留的儀器，將會(huì)對(duì)人們的食品安全增加一重有效防護(hù)措施。

測量技術(shù)現(xiàn)狀：迄今為止農(nóng)藥的測量仍在沿用化學(xué)分析比對(duì)等手段；缺點(diǎn)是測量周期長、無法即時(shí)顯示結(jié)果,且測量成本高。

降解技術(shù)現(xiàn)狀：通常的農(nóng)藥降解方法主要依靠降水、臭氧降解、陽光降解和生物降解（如：蚯蚓等）；當(dāng)前市場流行的瓜果、蔬菜農(nóng)藥殘留物的降解儀器，有臭氧解毒機(jī)、超聲波清洗機(jī)等幾種產(chǎn)品，但解毒效果不徹底，也不能做到對(duì)所有農(nóng)藥均有效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種農(nóng)藥殘留測量降解儀，以解決背景技術(shù)中提到的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種農(nóng)藥殘留測量降解儀，包括整流電路、5v開關(guān)穩(wěn)壓電源、12v開關(guān)穩(wěn)壓電源、控制中心電路、臭氧發(fā)生電路、積分式疊加測量電路、超聲波發(fā)生器電路和清洗容器，所述整流電路包括降壓整流電路和220v整流電路，降壓整流電路分別連接5v開關(guān)穩(wěn)壓電源和12v開關(guān)穩(wěn)壓電源，220v整流電路連接積分式疊加測量電路，5v開關(guān)穩(wěn)壓電源還連接控制中心電路，12v開關(guān)穩(wěn)壓電源還分別連接控制中心電路、積分式疊加測量電路和超聲波發(fā)生器電路，臭氧發(fā)生電路還通過臭氧輸氣管連接清洗容器，控制中心電路還連接積分式疊加測量電路，積分式疊加測量電路還連接清洗容器，超聲波發(fā)生器電路還連接清洗容器。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述積分式疊加測量電路還分別連接清水探頭和農(nóng)藥探頭。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述臭氧發(fā)生器電路還通過繼電器j1連接220vac。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明是一種集農(nóng)殘測量與降解一體化的儀器，采用最新測量手段，可以邊測量邊降解直至殘留成分低于安全標(biāo)準(zhǔn)為止；采用高頻高壓掃頻脈沖直接對(duì)瓜果蔬菜表面殘留進(jìn)行電離降解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方框圖；

圖2為本發(fā)明的工作流程圖；

圖3為控制中心電路的電路圖；

圖4為積分式疊加測量電路的電路圖；

圖5為超聲波發(fā)生器電路、臭氧發(fā)生器電路、5v穩(wěn)壓電源和12v開關(guān)電源的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-5，一種農(nóng)藥殘留測量降解儀，包括整流電路、5v開關(guān)穩(wěn)壓電源、12v開關(guān)穩(wěn)壓電源、控制中心電路、臭氧發(fā)生電路、積分式疊加測量電路、超聲波發(fā)生器電路和清洗容器，所述整流電路包括降壓整流電路和220v整流電路，降壓整流電路分別連接5v開關(guān)穩(wěn)壓電源和12v開關(guān)穩(wěn)壓電源，220v整流電路連接積分式疊加測量電路，5v開關(guān)穩(wěn)壓電源還連接控制中心電路，12v開關(guān)穩(wěn)壓電源還分別連接控制中心電路、積分式疊加測量電路和超聲波發(fā)生器電路，臭氧發(fā)生電路還通過臭氧輸氣管連接清洗容器，控制中心電路還連接積分式疊加測量電路，積分式疊加測量電路還連接清洗容器，超聲波發(fā)生器電路還連接清洗容器。

積分式疊加測量電路還分別連接清水探頭和農(nóng)藥探頭。臭氧發(fā)生器電路還通過繼電器j1連接220vac。

本發(fā)明的工作原理是：1、測量原理：

1.1、以高頻脈沖電壓對(duì)有機(jī)農(nóng)藥的分子混合液建立電泳環(huán)境（電泳池-洗菜箱）、因?yàn)橛袡C(jī)農(nóng)藥的的毒性強(qiáng)弱與其對(duì)電荷的斥力成線性關(guān)系、即混合液殘留農(nóng)藥濃度越高、對(duì)電荷的排斥力越強(qiáng)，本設(shè)計(jì)利用單位時(shí)間內(nèi)電荷貯存總量與純水的貯存總量進(jìn)行比對(duì)、用其累積差值來線性對(duì)應(yīng)混合液的農(nóng)藥（毒性）含量；

1.2、經(jīng)過對(duì)20多種常用農(nóng)藥的實(shí)際測量得知，該方法的顯示值可以線性對(duì)應(yīng)混合夜的農(nóng)藥含量值；

1.3、為保證測量值的準(zhǔn)確度，電路采用積分疊加式電路；詳見圖4。

2、降解方法

2.1、根據(jù)大多數(shù)有機(jī)化學(xué)農(nóng)藥大分子的化學(xué)不穩(wěn)定性（就是說它的分子電離點(diǎn)電位較低的特性-遠(yuǎn)低于水分子），對(duì)其施加大于240v的掃頻脈沖電壓，迫使其分子電離分解，從而失去原有的化學(xué)性質(zhì)、消除其毒性；

2.2、在蔬菜瓜果清洗過程中配合臭氧發(fā)生器，并對(duì)應(yīng)匹配有機(jī)農(nóng)藥的強(qiáng)氧化性，進(jìn)一步消除毒性、且還具有對(duì)蔬菜瓜果表面的微生物及病毒、異味等有清除作用；

2.3、為了增加清洗速度，并對(duì)蔬菜、瓜果表面代替人工進(jìn)行自動(dòng)清洗；附加超聲波發(fā)生器可顯著提高清洗效果、縮短清洗過程、節(jié)約時(shí)間。

本設(shè)計(jì)由8部分電路系統(tǒng)組成；

1、控制電路見圖3；

單片機(jī)ic1第20腳接+5v電源、第10腳接地；ic1第一腳為復(fù)位端、連接到復(fù)位電容c3的負(fù)極，c3的正極連接到5v電源正極，組成電源上電復(fù)位，電阻r1為下拉電阻、可使復(fù)位端工作時(shí)保持低電平，同時(shí)c3并聯(lián)按鈕開關(guān)an1、作為手動(dòng)復(fù)位開關(guān)；電容c1、c2和晶振jz1組成單片機(jī)的外部時(shí)基電路。

ic1的p1.4-p1.7各經(jīng)一只電阻分別連接到指示燈（發(fā)光二極管）led1-led4的負(fù)極端；其中l(wèi)ed1為電源指示燈、led2為測量指示燈、led3為農(nóng)藥降解指示燈、led4為無農(nóng)藥指示燈；電阻r2-r5為指示燈的限流電阻。

ic1輸出端口p1.1連接電阻r7到三極管q1的基極、p1.1還經(jīng)電阻r6連接到5v電源正極，為三極管的上偏流電阻，當(dāng)p1.1輸出高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，三極管集電極經(jīng)電阻r8（zs1）連接到圖4中三極管q5的基極。

ic1的輸出端口p1.0經(jīng)電阻r10連接到三極管q2的基極、p1.0還經(jīng)電阻r9連接到5v電源的正極、并作為三極管的上偏流電阻；當(dāng)pi.0輸出高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，同時(shí)集電極連接的繼電器導(dǎo)通吸合（繼電器j1用以控制超聲波與臭氧機(jī)的開啟與關(guān)斷）；二極管d3并聯(lián)連接到繼電器線圈兩端，作為線圈的斷電續(xù)流用，避免線圈斷電產(chǎn)生的反向高壓損傷三極管。

輸出端口p1.3經(jīng)電阻r41連接到三極管q9，還經(jīng)電阻r40連接5v電源正極，q9的集電極連接繼電器j2、j3(并聯(lián)）的線圈，二極管d6為線圈的續(xù)流二極管；當(dāng)p1.3輸出高電平時(shí)q9導(dǎo)通，繼電器吸合。

輸出端口p1.2連接電阻r13，還經(jīng)電阻r12連接到5v電源正極；r13連接圖2中三極管q7詳見工作原理第2條。

輸出端口p3.4連接圖4中j2a、j3a常開觸點(diǎn)的共連處，同時(shí)經(jīng)電阻r13連接5v電源正極；參見工作原理第2條的說明。

輸出端口p3.5連接到圖5中的za1端點(diǎn)詳見工作原理第3條的說明。

輸出端口p3.7經(jīng)電阻r11連接到5v電源的正極，同時(shí)連接圖4中電阻r22；詳見工作原理第2條說明。

控制端口p3.0(zr1)連接的圖4中的zr1端點(diǎn)；詳見工作原理第2條說明。

控制端口p3.1（zr2）連接到圖4中zr2端點(diǎn)；詳見工作原理第2條說明。

2、積分式疊加測量電路見圖4；

圖中ic2為4路運(yùn)算放大器，ic2的4腳接12電源的正極、11腳接地；由電阻r9和穩(wěn)壓管dw3(穩(wěn)壓管正極接地）組成穩(wěn)壓電路，在r9和dw3的連接點(diǎn)輸出4.3v的穩(wěn)定電壓，該電壓同時(shí)連接到運(yùn)放ic2-1和ic2-2的反相輸入端2腳與6腳。

ic2-1的3腳（ic2-1的同相輸入端）連接鉭電解c6、c6負(fù)極接地、正極接電阻r15；r15另一端連接繼電器常開觸點(diǎn)j3b與常閉觸點(diǎn)j3c，j3c接地（r15為電解c6的放電電阻），j3b另一端接清水探頭，再經(jīng)j3a連接到單片機(jī)輸出端口p3.4，p3.4經(jīng)電阻r13連接到5v電源的正極（r13為單片機(jī)p3.4下拉時(shí)的限流電阻）。

ic2-2的5腳（ic2-2的同相輸入端）連接鉭電解c7、c7的負(fù)極接地、正極接電阻r14；r14的另一端經(jīng)繼電器的常開觸點(diǎn)j2b與常閉觸點(diǎn)j2c，j2c接地（r14為電解電容c7的放電電阻）；j2b的另一端接農(nóng)藥探頭，再經(jīng)j2a連接到單片機(jī)輸出端口p3.4。

當(dāng)測量程序啟動(dòng)時(shí)，繼電器j2、j3同時(shí)導(dǎo)通、并將傳感器cg1（農(nóng)藥探頭）、cg2（清水探頭）分別連接到回路中，此時(shí)p3.4為高電平，5v電源正極電流經(jīng)電阻r13再經(jīng)兩個(gè)傳感器分別經(jīng)電阻r15、和r14分別對(duì)c6、和c7充電，隨之c6和c7兩端電壓逐步升高；由于清水探頭回路導(dǎo)電能力好于農(nóng)藥探頭回路，c6兩端電壓先于c7達(dá)到4.3v（反相端電壓值）故此，運(yùn)放ic2-1首先導(dǎo)通、此時(shí)、1腳輸出高電平，并經(jīng)電阻r19為三極管提供基極電流使其導(dǎo)通、而q3的集電極連接的單片機(jī)輸入端口p3.0為低電平，經(jīng)單片機(jī)識(shí)別后，在輸出端口p1.1輸出高電平（見圖3）；此時(shí)5v電壓經(jīng)電阻r5、r6為三極管提供基極電流，q1導(dǎo)通并經(jīng)電阻r8為三極管q5（見圖4）提供負(fù)極性的基極電流，迫使q5導(dǎo)通（等同于穩(wěn)壓器ic3輸入端與12v電源正極接通）。

穩(wěn)壓器ic3在這里用做恒流源、為電容c9進(jìn)行線性恒流充電，（電阻r24用以調(diào)整恒流值的大小）；ic2-3設(shè)置為電壓跟隨器，其同相輸入端10腳連接到電容c9的正極、反相端9腳連接到輸出端8腳，并與輸出表頭m1連接，二極管d4是表頭m1的反向續(xù)流二極管（若換做數(shù)字表頭可不用）。

在測量程序啟動(dòng)的同時(shí)，農(nóng)藥探頭也經(jīng)電阻r14為電容c7充電，c7兩端電壓也逐步升高，如果農(nóng)藥探頭置于含有農(nóng)藥成分的環(huán)境中時(shí)，因其對(duì)電流的斥力作用使得流過的電流小于清水探頭，故c7兩端積累的電壓值要滯后c6的電壓值、且滯后的時(shí)間與農(nóng)藥濃度成正比。

測量過程中清水探頭對(duì)應(yīng)的c6兩端電壓先達(dá)到4.3v，使ic2-1首先反轉(zhuǎn)，并為單片機(jī)提供測量啟動(dòng)信號(hào)；而農(nóng)藥探頭對(duì)應(yīng)的c7兩端電壓同樣達(dá)到4.3v后ic2-2反轉(zhuǎn)，并經(jīng)三極管q4向單片機(jī)提供測量終止信號(hào)（p3.1低電平），單片機(jī)p1.1輸出低電平，終止電容c9的充電，使的表頭讀數(shù)保持不變。

運(yùn)放電路ic2-4是識(shí)別最低農(nóng)藥濃度的比較器，它的反相端13腳連接有電阻r42、r42另一端連接12v電源正極；13腳還連接二極管d5、在d5兩端產(chǎn)生0.7v恒定電壓，同相端12腳與表頭m1和8腳連接，只要表頭讀數(shù)大于0.7v時(shí)，ic2-4即可反轉(zhuǎn)、（14腳輸出高電平）三極管q8導(dǎo)通、單片機(jī)輸入端口p3.3變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)程序即可啟動(dòng)電流脈沖降解、臭氧與超聲波降解程序；如果表頭讀數(shù)小于0.7v程序即返回初始狀態(tài)。

3、開關(guān)電源供電電路見圖5；

本電路共分220v整流濾波電路、15v整流濾波電路、5v開關(guān)穩(wěn)壓電路和12v開關(guān)穩(wěn)壓電路四部分；

3.1、220v整流濾波電路由保險(xiǎn)器bx1、整流橋zq2、與電容c22組成；

3.2、15v整流濾波電路由降壓變壓器b1、整流橋zq1、電容c12、c16組成；

3.3、5v穩(wěn)壓電路由開關(guān)是穩(wěn)壓器ic3（lm2596）及電感、電容、電阻、穩(wěn)壓二極管等組成，ic3第1腳為輸入端連接到15v整流輸出端；第3、第5腳接地、第2腳為輸出端連接電感l(wèi)5、和續(xù)流穩(wěn)壓二極管dw1；電感l(wèi)5右側(cè)連接電容c13、c14作為輸出濾波器件；電阻r27、r28、r29組成分壓器，在r28與r29交點(diǎn)處取出分壓值并連接到ic3的第4腳（電壓調(diào)整端-基準(zhǔn)電壓1.23v）,電容c15為調(diào)整端濾波電容；

3.4、12v穩(wěn)壓電路原理與3.3條5v穩(wěn)壓電路相同，只要改變調(diào)整端分壓電阻即可。

4、電離脈沖發(fā)生器電路見圖5；

該電路主要由時(shí)基器ic5(ne555)、三極管q10、q11等組成；ic5在這里用作整形觸發(fā)器，它的第4、第8腳連接到12v電源的正極、1腳腳接地、5腳經(jīng)電容c19接地、2腳與6腳連接后經(jīng)電阻r35接12v正極、同時(shí)還連接三極管q10的集電極、q10的發(fā)射機(jī)接地、它的基極經(jīng)電阻r34連接端點(diǎn)za1（單片機(jī)的輸出端口p3.5）；p3.5還經(jīng)電阻r33連接5v電源的正極（用來提供三極管的基極電流）。

當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行程序時(shí)在p3.5端口輸出200-2000hz的掃頻脈沖，在掃頻脈沖的上半周（p3.5高電平）時(shí)，q10導(dǎo)通、ic5的3腳輸出高電平、經(jīng)電阻r36連接場效應(yīng)開關(guān)管q11的柵極，并迫使q11導(dǎo)通；q11的源極接地、漏極接高壓輸出端子gz-、而高壓端子gz+則連接到220v整流濾波電路的輸出端（310v）；在兩端子之間連接有r38、c21和d7組成的高壓吸收回路，用以對(duì)線路分布電感、電容等雜散參數(shù)引起的寄生振蕩脈沖，兩端子gz+與gz-直接連接到電泳池（洗菜盆）。

該部分電路的作用是對(duì)含有農(nóng)藥殘留成分的洗菜盆中施加高頻高壓電脈沖，該脈沖可以針對(duì)所有農(nóng)藥殘留成分進(jìn)行降解，可以打散化學(xué)農(nóng)藥分子的化學(xué)鍵，在配合臭氧機(jī)的情況下，可以使其基本失去強(qiáng)氧化性及毒性。

在降解過程中還同時(shí)配合超聲波系統(tǒng)，利用它的空化作用、使得降解過程更迅速、更有效、更徹底。