專利名稱：智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水果蔬菜呼吸強(qiáng)度的測(cè)定裝置，具體涉及一種智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱。
背景技術(shù)：
植物生理學(xué)是大學(xué)理科生物學(xué)方向和農(nóng)林學(xué)方向的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，植物材料呼吸強(qiáng)度的測(cè)定是必開實(shí)驗(yàn)之一，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法主要采用小籃子化學(xué)滴定法或動(dòng)、靜態(tài)氣流滴定法，80年代后我國(guó)部分高校購(gòu)置了紅外二氧化碳分析儀來測(cè)定植物材料的呼吸強(qiáng)度，上述三類方法只能測(cè)定常溫、空氣條件下植物材料的呼吸強(qiáng)度。不能測(cè)定植物材料在不同溫度、氧氣、二氧化碳條件下的呼吸強(qiáng)度，這一問題在農(nóng)林院校植物生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中尤為重要，它是果蔬采后生理教學(xué)、研究中的重要內(nèi)容之一，是果蔬綠色化保鮮技術(shù)研究的重要技術(shù)之一。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠測(cè)定水果蔬菜在不同溫度、氧氣、二氧化碳條件下的呼吸強(qiáng)度的裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，包括密封箱、電磁閥、氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、抽氣裝置、氧氣存儲(chǔ)裝置、二氧化碳存儲(chǔ)裝置、氮?dú)獯鎯?chǔ)裝置和自控裝置，抽氣裝置與密封箱連接，氧氣存儲(chǔ)裝置、二氧化碳存儲(chǔ)裝置、氮?dú)獯鎯?chǔ)裝置通過電磁閥分別接入密封箱內(nèi)，氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器安裝在密封箱內(nèi)，自控裝置與氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器和電磁閥分別連接。
所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其密閉箱為冰箱，抽氣裝置為抽氣泵，氧氣、二氧化碳、氮?dú)獯鎯?chǔ)裝置為氧氣、二氧化碳、氮?dú)馄浚挥捎诖髿庵械难鯕夂吭?1％左右，在測(cè)定低氧條件下水果蔬菜呼吸強(qiáng)度時(shí)，可先通過抽氣泵分3-5步將冰箱內(nèi)的氣體抽到設(shè)置條件以下，不可以一次將箱內(nèi)氣體抽空，以免縮短傳感器的使用壽命，特別是氧氣傳感器對(duì)低壓條件比較敏感。
所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其自控裝置包括電源單元、CPU控制單元、檢測(cè)單元、開關(guān)量輸出單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和顯示單元；電源單元給整個(gè)電路供電，檢測(cè)單元把檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸入控制單元，控制單元控制開關(guān)量輸出單元的開關(guān)和顯示單元的顯示。
所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其CPU控制單元包括單片機(jī)、看門狗、存儲(chǔ)器、接口，單片機(jī)分別與看門狗、存儲(chǔ)器、接口、開關(guān)量輸出單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。
所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其顯示單元包括寄存器、接口、發(fā)光二極管LED、三極管、按鍵，接口一路與控制單元的接口連接、一路通過電阻和三極管與發(fā)光二極管LED接口連接，寄存器一路與控制單元的接口連接、一路通過電阻與發(fā)光二極管LED接口連接、一路與按鍵連接。
所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其電源單元包括兩個(gè)穩(wěn)壓器和一個(gè)由二極管組成的整流橋。
所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其檢測(cè)單元由溫度檢測(cè)器、濕度檢測(cè)器、O2氣檢測(cè)器、CO2檢測(cè)器和二極管組成。
所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其開關(guān)量輸出單元由二極管、三級(jí)管、電阻和四個(gè)繼電器組成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型所具有的有益效果是通過本實(shí)用新型的裝置，可以測(cè)定一定溫度、二氧化碳條件下不同氧氣含量水果蔬菜的呼吸強(qiáng)度的變化；一定溫度、氧氣條件下，不同二氧化碳含量對(duì)水果蔬菜呼吸強(qiáng)度的影響；一定氧氣、二氧化碳條件下，不同溫度條件下水果蔬菜的呼吸強(qiáng)度。根據(jù)巴斯德效應(yīng)，可以測(cè)定水果蔬菜在不同溫度、二氧化碳條件下水果蔬菜最小呼吸強(qiáng)度時(shí)的需氧量，從而為水果蔬菜調(diào)保鮮技術(shù)提供可靠的理論數(shù)據(jù)。該裝置操作方便，測(cè)定條件穩(wěn)定，呼吸強(qiáng)度的大小，直接在顯示屏上通過二氧化碳的變化表示出來，大大減少了人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理框圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例顯示單元的電路圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
1抽氣泵 2冰箱 3氧氣傳感器 4二氧化碳傳感器 5溫濕度傳感器 6自控裝置 7電磁閥 8氧氣瓶 9氮?dú)馄? 10二氧化碳瓶 U1寄存器 U2看門狗U3模數(shù)轉(zhuǎn)換器 U4單片機(jī) U5存儲(chǔ)器 R1-R33電阻 D1-D12二極管 P1-P8三級(jí)管 J1-J4繼電器 C1-C11電容 JP1-JP2接口 PR1電阻器 N1-N4三級(jí)管V1-V2穩(wěn)壓器 Z1溫壓二極管 S1-S6按鍵如圖1-2所示氧氣傳感器3、二氧化碳傳感器4、溫濕度傳感器5安裝在冰箱2內(nèi)，抽氣泵1與冰箱2相連，氧氣傳感器3、二氧化碳傳感器4、溫度傳感器5與自控裝置6連接，自控裝置6通過電磁閥7分別與氧氣瓶8、二氧化碳瓶10、氮?dú)馄?連接，氧氣瓶8、二氧化碳瓶10、氮?dú)馄?分別與冰箱2連接。微控制器CPU作為處理中心；提供按鍵用于設(shè)置啟動(dòng)門檻，并將定值保存在存儲(chǔ)器中，通過顯示器實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面；通過高精度A/D對(duì)溫度、濕度、二氧化碳、氧氣的濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并能通過顯示器顯示，當(dāng)其超過門檻時(shí)，就通過控制輸出分別啟動(dòng)壓縮機(jī)、加濕器、二氧化碳和氧氣的控制閥，對(duì)溫度、濕度、二氧化碳、氧氣的濃度實(shí)施補(bǔ)償，使其穩(wěn)定在預(yù)定的范圍內(nèi)。
如圖3-4所示模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3的1腳～4腳分別通過電阻R26～R29、R30～R33接地，分別通過二極管D9～D12接Vcc；模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3的1腳～4腳輸入溫度檢測(cè)器、濕度檢測(cè)器、O2檢測(cè)器、CO2檢測(cè)器采集的模擬信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3的5腳～13腳接地；模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3的13腳和20腳之間接有電容C2和E1；模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3的14腳接+5V；模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3的20腳接Vcc。
單片機(jī)U4的1腳～5腳分別連接于模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3的15腳～19腳；單片機(jī)U4的6腳、7腳分別接輸入IN1、IN2；單片機(jī)U4的21腳、22腳、23腳、24腳分別接在存儲(chǔ)器U5的4腳、3腳、2腳、1腳；單片機(jī)U4的28腳連接在看門狗電路U2的6腳；單片機(jī)U4的9腳連接在看門狗電路U2的7腳；單片機(jī)U4的10腳、11腳分別連接在接口JP1的5腳和4腳；單片機(jī)U4的18腳和19腳之間接有晶振JT，并分別通過電容C4、C3接地；單片機(jī)U4的31腳接地。
單片機(jī)U4的17腳通過電阻R13、R14、R15、三極管P5、N1以及二極管D5驅(qū)動(dòng)繼電器J1；單片機(jī)U4的16腳通過電阻R16、R17、R18、三極管P6、N2以及二極管D6驅(qū)動(dòng)繼電器J2；單片機(jī)U4的15腳通過電阻R19、R20、R21、三極管P7、N3以及二極管D7驅(qū)動(dòng)繼電器J3；單片機(jī)U4的14腳通過電阻R22、R23、R24、三極管P8、N4以及二極管D8驅(qū)動(dòng)繼電器J4。
單片機(jī)U4的39腳接在電阻器PR1的2腳和接口JP1的3腳；單片機(jī)U4的38腳接在電阻器PR1的3腳；單片機(jī)U4的37腳接在電阻器PR1的4腳；單片機(jī)U4的36腳接在電阻器PR1的5腳和接口JP1的6腳；單片機(jī)U4的35腳接在電阻器PR1的6腳和接口JP1的7腳；單片機(jī)U4的34腳接在電阻器PR1的7腳和接口JP1的8腳；單片機(jī)U4的33腳接在電阻器PR1的8腳和接口JP1的9腳。
看門狗電路U2的2腳、4腳接Vcc，并與3腳之間接有電容C9～C11；看門狗電路U2的3腳接地；看門狗電路U2的1腳和8腳相連。
存儲(chǔ)器U5的5腳、6腳、7腳接地；8腳和5腳之間接有電容C5；看門狗電路U2的5腳通過溫壓二極管Z1和電阻R25接在穩(wěn)壓器V1的3腳。
二極管D1～D4組成整流橋通過電容C6和E3的濾波后接在穩(wěn)壓器V1的1腳和2腳之間；穩(wěn)壓器V1的3腳和2腳之間接有電容C7和E2，然后接在穩(wěn)壓器V2的1腳和2腳之間；穩(wěn)壓器V2的3腳和2腳之間接有電容E4、C8。
接口JP2與接口JP1連接；接口JP2的1腳接地；2腳接Vcc；接口JP2的4腳接寄存器U1的8腳；接口JP2的5腳接寄存器U1的1腳和2腳；接口JP2的6腳～9腳分別通過電阻R1、R2、R3、R4和三極管P1～P4接在LED接口6腳、8腳、9腳、12腳驅(qū)動(dòng)發(fā)光。
寄存器U1的9腳和14腳相連，接Vcc，并且與地之間接有電容C1，7腳接地；寄存器U1的3腳～6腳和10腳～13腳分別通過電阻R12、R11、R10、R9、R8、R7、R6、R5接在LED接口的11腳、7腳、4腳、2腳、1腳、10腳、5腳、3腳。
本實(shí)用新型的自控裝置采用6個(gè)按鍵，4位0.5”LED顯示屏，5個(gè)φ3發(fā)光二極管分別指示溫度、濕度、氧氣、二氧化碳和工作狀態(tài)；四路傳感器輸入分別與氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器連接；四路控制輸出由二路閥門控制、一路加濕器控制和一路溫度控制組成，二路閥門控制分別與電磁閥連接。在運(yùn)行顯示狀態(tài)時(shí)，4位0.5”LED顯示屏依次顯示溫度、濕度、氧氣、二氧化碳的當(dāng)前值，并相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮。6個(gè)按鍵為功能鍵-在運(yùn)行顯示狀態(tài)，此鍵可以使顯示屏進(jìn)入?yún)?shù)顯示狀態(tài)；加號(hào)鍵-在參數(shù)顯示狀態(tài)，此鍵可以依次顯示溫度、濕度、氧氣、二氧化碳的設(shè)定值，在數(shù)字編輯狀態(tài)，它增加選擇的數(shù)字；選擇鍵-在參數(shù)顯示狀態(tài)，此鍵可以使顯示進(jìn)入數(shù)字編輯狀態(tài)，在數(shù)字編輯狀態(tài)，它把光標(biāo)向右移一位；減號(hào)鍵-在參數(shù)顯示狀態(tài)，此鍵可以依次顯示二氧化碳、氧氣、濕度、溫度的設(shè)定值，在數(shù)字編輯狀態(tài)，它減小選擇的數(shù)字；退出鍵-在參數(shù)顯示狀態(tài)，此鍵可以使顯示返回運(yùn)行狀態(tài)，在數(shù)字編輯狀態(tài)，它可以終止編輯處理而不改變?cè)鹊脑O(shè)定值；回車鍵-在數(shù)字編輯狀態(tài)，此鍵可以使設(shè)定值生效。
本實(shí)用新型智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱的操作過程如下將待測(cè)水果蔬菜放入冰箱2內(nèi)，密封好冰箱蓋；插好電源，開啟氧氣瓶閥；設(shè)置氧氣的濃度、二氧化碳濃度、溫濕度；開啟抽氣泵1將冰箱內(nèi)的氧氣抽到設(shè)置條件以下，由于大氣中的氧氣含量在21％左右，在測(cè)定低氧條件下水果蔬菜呼吸強(qiáng)度時(shí)，可先通過抽氣泵分3-5步將冰箱內(nèi)的氣體抽到設(shè)置條件以下，不可以一次將箱內(nèi)氣體抽空，以免縮短傳感器的使用壽命，特別是氧氣傳感器對(duì)低壓條件比較敏感；抽氣后立即補(bǔ)充氮?dú)猓@樣就能將氧氣和二氧化碳濃度降下來，在這個(gè)操作過程中一定注意注入氮?dú)鈺r(shí)不能使箱體內(nèi)達(dá)到常壓狀態(tài)，要稍低于一個(gè)大氣壓，以便于再注入氧氣和二氧化碳，并且每次充氣和抽氣時(shí)，都會(huì)使箱內(nèi)氣體瞬間處于不均勻狀態(tài)，在這期間濃度值是不穩(wěn)定的，要過段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。冰箱2內(nèi)果蔬的氧氣和二氧化碳含量、溫濕度經(jīng)傳感器感受后，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3將信號(hào)傳遞給單片機(jī)U4，單片機(jī)U4控制顯示單元在顯示屏上讀出，在設(shè)置好氧氣濃度、二氧化碳濃度、溫濕度數(shù)值后，自控裝置開始在設(shè)定條件下，通過電磁閥7控制冰箱內(nèi)的溫濕度、氧氣、二氧化碳變化，直到達(dá)到設(shè)定值停止。
觀察控制器顯示屏上二氧化碳濃度的變化，記錄單位時(shí)間內(nèi)單位重量的水果蔬菜在不同溫度、氧氣條件下二氧化碳的釋放量，根據(jù)二氧化碳的釋放量測(cè)知水果蔬菜的呼吸強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于包括密封箱、電磁閥、氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、抽氣裝置、氧氣存儲(chǔ)裝置、二氧化碳存儲(chǔ)裝置、氮?dú)獯鎯?chǔ)裝置和自控裝置，抽氣裝置與密封箱連接，氧氣存儲(chǔ)裝置、二氧化碳存儲(chǔ)裝置、氮?dú)獯鎯?chǔ)裝置通過電磁閥分別接入密封箱內(nèi)，氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器安裝在密封箱內(nèi)，自控裝置與氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器和電磁閥分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于密閉箱為冰箱，抽氣裝置為抽氣泵，氧氣、二氧化碳、氮?dú)獯鎯?chǔ)裝置為氧氣、二氧化碳、氮?dú)馄俊?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于自控裝置包括電源單元、CPU控制單元、檢測(cè)單元、開關(guān)量輸出單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3和顯示單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于CPU控制單元包括單片機(jī)U4、看門狗U2、存儲(chǔ)器U5、接口JP1，單片機(jī)U4分別與看門狗U2、存儲(chǔ)器U5、接口JP1、開關(guān)量輸出單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U3相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于顯示單元包括寄存器U1、接口JP2、發(fā)光二極管LED、三極管P1～P4、按鍵S1-S6，接口JP2一路與接口JP1連接、一路通過電阻和三極管P1～P4與發(fā)光二極管LED接口連接，寄存器U1一路與接口JP2連接、一路通過電阻與發(fā)光二極管LED接口連接、一路與按鍵S1-S6連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于電源單元包括兩個(gè)穩(wěn)壓器V1、V2和一個(gè)由二極管D1-D4組成的整流橋。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于檢測(cè)單元由溫度檢測(cè)器、濕度檢測(cè)器、O2氣檢測(cè)器、CO2檢測(cè)器和二極管D9-D12組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于開關(guān)量輸出單元由二極管、三級(jí)管、電阻和四個(gè)繼電器組成。
專利摘要智能化果蔬保鮮實(shí)驗(yàn)箱屬于一種水果蔬菜呼吸強(qiáng)度的測(cè)定裝置，包括密封箱、電磁閥、氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、抽氣裝置、氧氣存儲(chǔ)裝置、二氧化碳存儲(chǔ)裝置、氮?dú)獯鎯?chǔ)裝置和自控裝置，抽氣裝置與密封箱連接，氧氣存儲(chǔ)裝置、二氧化碳存儲(chǔ)裝置、氮?dú)獯鎯?chǔ)裝置通過電磁閥分別接入密封箱內(nèi)，氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器安裝在密封箱內(nèi)，自控裝置與氧氣傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器和電磁閥分別連接。該裝置能夠測(cè)定水果蔬菜在不同溫度、氧氣、二氧化碳條件下的呼吸強(qiáng)度，操作方便，測(cè)定條件穩(wěn)定，大大減少了人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠。
文檔編號(hào)G01N33/00GK2747580SQ20042015080
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者李日太 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)