鸡蛋呼吸检测装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种鸡蛋呼吸检测装置及其方法，涉及鸡蛋无损检测技术领域。本装置是：在箱体的顶部开孔设置有温湿度和二氧化碳传感器；在箱体的中下部水平设置有可拆卸挡板，将箱体分隔成上下两个空间：在上空间的后壁上设置有制冷器，在上空间的右侧壁上设置有加热片，在上空间的可拆卸挡板上设置有4个透气孔、风扇和支架，在支架上设置有蛋托，在蛋托放置鸡蛋；在下空间的箱体的底部设置有雾化器。本发明利用单片机控制技术，能够完成环境参数的自动调控；操作简单，数据准确性高；该装置对鸡蛋、鸭蛋等蛋类物体可以实现呼吸无损检测，具有广阔的应用前景。
【专利说明】
鸡蛋呼吸检测装置及其方法
技术领域
[0001] 本发明涉及鸡蛋无损检测技术领域，尤其涉及一种鸡蛋呼吸检测装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 目前，果蔬呼吸常用的测定方法有静置法、气流法、红外法和气相色谱法等。静置 法的装置比较简单，即将待测物体放置密闭装置内，经过一段时间抽取里面的气体，测定其 浓度;气流法的装置主要是包括装有钠石灰和20%氢氧化钠的装置与呼吸室、吸收管以及 大气采样仪进行连接，使大气依次通过各装置，利用大气采样仪收集的气体测定呼吸数值。
[0003] 连喜军等人利用气流法测定苹果以及甘薯的呼吸强度，并且对气体平衡时间、二 氧化碳收集时间等影响呼吸强度的准确性相关因素进行了详细分析。【连喜军，鲁晓翔，杨 鑫博等.气流法测定苹果呼吸强度中参数的确定[J].烟台果树，2007，4:18-20;连喜军，王 眩，杨鑫博等.甘薯呼吸强度气流法测定参数研究[J].食品研究与开发，2008,29(7) :25-28】。赵梅霞等人利用二氧化碳分析器对果实呼吸强度的测定参数进行了探讨，实验研究表 明，呼吸室剩余空间和测定果实之比为2:1到4:1之间比较合适，气体流速为400ml/min较适 宜等。【赵梅霞，闫师杰，肖丽霞等.红外C02分析器测定果实呼吸强度参数初探[J].现代仪 器，2005,2:30-32】。
[0004] 有关鸡蛋呼吸检测方法，刘美玉等人自制呼吸瓶检测装置，将实验组鸡蛋放入呼 吸瓶中，将呼吸瓶放入贮藏温度下，密封4h，用一次性注射器于胶管处抽取瓶中气体ImU用 加装镍转化炉的气相色谱仪测CO 2体积分数。【刘美玉，连海平，彭增起等.温度对褐、白壳鸡 蛋呼吸强度及贮藏品质的影响[J].食品研究与开发，2012,33(12): 105-108.】。王巧华等人 搭建非损伤微测试验平台，实时监测鸡蛋与外界微环境的O2交换速率以及交换强度。【王巧 华，张涛，马美湖.基于非损伤微测技术监测贮期鸡蛋氧呼吸规律[J].农业工程学报，2014， 30(5) :255-261.】。此方法优点是可以实时监测气体是外排还是吸收，缺点是探针和鸡蛋必 须在浸在一点溶液中进行，且检测费用昂贵。
[0005] 气流法虽然操作加单，但准确性较差;气流法，操作相对简单，成本较低，但是装置 中的化学药品其制备是相对较麻烦的，并且无法判断装置中是否反应完全;红外法和气相 色谱法准确性较高，但是仪器昂贵，成本高，并且需要的时间较长。不管是利用二氧化碳分 析仪还是气相色谱仪测二氧化碳量，不仅增加了实验的复杂程度，同时也增加了实验的成 本。
[0006] 经检索，目前国内尚未发现有关针对鸡蛋呼吸检测装置应用于生产实际。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的就在于克服现有技术存在的问题和不足，提供一种鸡蛋呼吸检测装 置及其方法，操作简单，准确率高。
[0008] 本发明的目的是这样实现的：
[0009] 本发明利用单片机通过温湿度传感器控制装置中温湿度值;加热片、制冷器及雾 化器调节装置中温湿度;利用二氧化碳传感器检测装置中的二氧化碳的值;最终通过显示 模块将所有数值显示，进而实现鸡蛋呼吸测定;本发明从环境参数调控到数据采集过程全 部是自动化，操作简单，准确率高，具有重要应用意义。
[0010] 本发明主要针对鸡蛋呼吸释放二氧化碳量进行分析，与其他现有的研究不同的 是，本发明选择网兜作为蛋托，对单个鸡蛋呼吸释放二氧化碳量进行研究。本发明中，主要 完成以下几项工作：
[0011] 1、搭建数据调控装置，主要包括单片机型号的选择，温湿度传感器类型的选择，二 氧化碳传感器类型的选择等；
[0012] 2、环境参数调控结构选择，整体装置构造的优化。
[0013] 具体地说：
[0014] 一、鸡蛋呼吸检测装置
[0015] 本装置包括被测对象鸡蛋；
[0016] 设置有显示屏、单片机、4路继电器、电路板、箱体、传感器通信电路、温湿度和二氧 化碳传感器、制冷器、加热片、支架、蛋托、可拆卸挡板、雾化器、风扇、透气孔和杜邦线；
[0017] 其位置与连接关系是：
[0018] 在箱体的顶部开孔设置有温湿度和二氧化碳传感器；
[0019] 在箱体的中下部水平设置有可拆卸挡板，将箱体分隔成上下两个空间：在上空间 的后壁上设置有制冷器，在上空间的右侧壁上设置有加热片，在上空间的可拆卸挡板上设 置有4个透气孔、风扇和支架，在支架上设置有蛋托，在蛋托放置鸡蛋；
[0020] 在下空间的箱体的底部设置有雾化器；
[0021]在箱体的外面设置有显示屏、单片机、4路继电器和电路板，显示屏、单片机、电路 板和4路继电器依次连接；电路板通过传感器通信电路和温湿度和二氧化碳传感器连接;4 路继电器通过通过杜邦线分别与制冷器、加热片、雾化器和风扇连接。
[0022]二、鸡蛋呼吸检测方法 [0023]本方法包括下列步骤：
[0024] ①将装置的温湿度调节到所需数值，待数值稳定后，将待测鸡蛋放在蛋托上，密 封；
[0025] ②3-5分钟后环境参数稳定，记录二氧化碳浓度Cl，检测一定时间后，记录二氧化 碳浓度C2;
[0026] ③根据所测鸡蛋呼吸释放的二氧化碳量，按照下列公式计算其呼吸强度，
[0027:
[0028]其中，W:呼吸强度;C2:气体最终量;Cl:气体初始量;T2:最终温度;Tl:最初温度； V:容器体积1L。
[0029] 本发明具有以下优点和积极效果：
[0030] ①利用单片机控制技术，能够完成环境参数的自动调控；
[0031] ②操作简单，数据准确性高；
[0032]③该装置对鸡蛋、鸭蛋等蛋类物体可以实现呼吸无损检测，具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0033] 图1是本装置的结构示意图，
[0034] 图中：
[0035] 〇-鸡蛋；
[0036] 1一显不屏；
[0037] 2-单片机；
[0038] 3-4路继电器；
[0039] 4一电路板；
[0040] 5-箱体；
[0041] 6-传感器通信电路；
[0042] 7-温湿度和二氧化碳传感器；
[0043] 8-制冷器；
[0044] 9-加热片；
[0045] 10-支架；
[0046] 11-蛋托；
[0047] 12-可拆卸挡板；
[0048] 13-雾化器；
[0049] 14-风扇；
[0050] 15-透气孔；
[0051] 16-杜邦线。
[0052]图2是单片机软件主程序的工作流程图。
【具体实施方式】
[0053]下面结合附图和实施例详细说明：
[0054] -、装置
[0055] 1、总体
[0056]如图1，本装置包括被测对象鸡蛋0;
[0057] 设置有显示屏1、单片机2、4路继电器3、电路板4、箱体5、传感器通信电路6、温湿度 和二氧化碳传感器7、制冷器8、加热片9、支架10、蛋托11、可拆卸挡板12、雾化器13、风扇14、 透气孔15和杜邦线16;
[0058]其位置与连接关系是：
[0059] 在箱体5的顶部开孔设置有温湿度和二氧化碳传感器7;
[0060] 在箱体5的中下部水平设置有可拆卸挡板12,将箱体5分隔成上下两个空间：在上 空间的后壁上设置有制冷器8,在上空间的右侧壁上设置有加热片9,在上空间的可拆卸挡 板12上设置有4个透气孔15、风扇14和支架10,在支架10上设置有蛋托11，在蛋托11放置鸡 蛋〇;
[0061] 在下空间的箱体5的底部设置有雾化器13;
[0062] 在箱体5的外面设置有显示屏1、单片机2、4路继电器3、电路板4和传感器通信电路 6;显示屏1、单片机2、电路板4和4路继电器3依次连接；电路板4通过传感器通信电路6和温 湿度和二氧化碳传感器7连接;4路继电器3通过通过杜邦线16分别与制冷器8、加热片9、雾 化器13和风扇14连接。
[0063] 2、功能部件
[0064] 01)显示屏 1
[0065] 显示屏1选用IXD12864显示模块；
[0066]单片机2接收到的温湿度和气体浓度数据通过显示屏1显示出来。
[0067] 02)单片机 2
[0068] 单片机2选用MSP430F149,作为本装置的控制芯片。
[0069]其内嵌软件的主程序是：
[0070]如图 2，
[0071] 0、开始，即打开装置电源-200;
[0072] A、单片机初始化-201;
[0073] B、传感器、显示屏初始化-202;
[0074] C、显示屏显示当前的温度、湿度和二氧化碳浓度-203;
[0075] D、输入所需温度、湿度的数值-204;
[0076] E、判断输入的数值是否符合设定值范围-205，
[0077]是则继电器工作，调节装置中的温湿度-207,同时跳转到步骤D;
[0078] 否则继电器不工作-208;
[0079] F、环境参数设定好后，放入待测鸡蛋密封，进行测量-206。
[0080] 03)4路继电器3
[0081] 4路继电器3分别与风扇、制冷器、加热片和雾化器相连接，由单片机2控制其通断。
[0082] 04)电路板 4
[0083]电路板4是一种接口板，为各个器件提供接口。
[0084] 05)箱体 5
[0085]箱体5是一种长方形容器；
[0086] 分为上下两个部分:上部为检测和控制部分，下部为加湿部分。
[0087] 06)传感器通信电路6
[0088] 传感器通信电路6是一种通用的总线控制电路；
[0089] 主要功能是将温湿度传感器和二氧化碳传感器7的数据传输到单片机2,又将单片 机2的控制信号传输到温湿度传感器和二氧化碳传感器7。
[0090] 07)温湿度传感器和二氧化碳传感器7
[0091] 温湿度传感器选用DHT22(AM2302)，其是一种超低功耗和高精度电容式湿敏原件， 稳定性强；
[0092]二氧化碳传感器选用非红外色散(NDIR)的MH-Z18,其响应时间短、准确性高及耗 能少。
[0093] 08)制冷器 8
[0094] 制冷器8由制冷片和散热部分组成；
[0095]其功能是降低温度。
[0096] 09)加热片 9
[0097] 升高温度，装置所需温度的范围是-20~50 °C。
[0098] 10)支架 10
[0099] 固定蛋托11在箱体5的中部。
[0100] 11)蛋托 11
[0101] 蛋托11即为网兜，放置待测蛋。
[0102] 12)可拆卸挡板
[0103] 可拆卸挡板12是一种平面板；
[0104]将箱体5分为上下两个部分。
[0105] 13)雾化器 13
[0106] 雾化器13是调节装置中的湿度。
[0107] 14)风扇 14
[0108] 风扇14是使上部箱体的温湿度和气体浓度更加均衡。
[0109] 15)透气孔 15
[0110] 雾气通过透气孔15进入到上箱体从而改变湿度。
[0111] 16)杜邦线 16
[0112] 连接各个电子器件。
[0113] 3、工作机理
[0114] 本装置由显示屏1、单片机2及温湿度和二氧化碳传感器7等实现温湿度的调控，通 过二氧化碳传感器测量鸡蛋在一定时间内释放二氧化碳的量，利用公式计算其呼吸强度大 小，从而实现对鸡蛋的呼吸测量。
[0115] 二、试验结果
[0116] 通过本装置对新鲜鸡蛋进行连续7天的测量，如下表。
[0118]由此可见，随着时间的推移，鸡蛋呼吸强度在减小，符合鸡蛋呼吸强度变化的一般 规律。本装置操作简单，数据准确，稳定性高。
【主权项】
1. 一种鸡蛋呼吸检测装置，包括被测对象鸡蛋(0); 其特征在于： 设置有显示屏（1)、单片机（2)、4路继电器(3)、电路板(4)、箱体(5)、传感器通信电路 (6)、溫湿度和二氧化碳传感器(7)、制冷器(8)、加热片(9)、支架（10)、蛋托（11)、可拆卸挡 板(12)、雾化器(13)、风扇（14)、透气孔(15)和杜邦线（16); 其位置与连接关系是： 在箱体巧)的顶部开孔设置有溫湿度和二氧化碳传感器(7); 在箱体(5)的中下部水平设置有可拆卸挡板（12)，将箱体(5)分隔成上下两个空间：在 上空间的后壁上设置有制冷器(8)，在上空间的右侧壁上设置有加热片（9)，在上空间的可 拆卸挡板（12)上设置有4个透气孔（15)、风扇（14)和支架（10)，在支架（10)上设置有蛋托 (11)，在蛋托(11)放置鸡蛋(0); 在下空间的箱体巧)的底部设置有雾化器(13); 在箱体（5)的外面设置有显示屏（1)、单片机（2)、4路继电器（3)和电路板(4)，显示屏 (1)、单片机(2)、电路板(4)和4路继电器(3)依次连接；电路板(4)通过传感器通信电路(6) 和溫湿度和二氧化碳传感器（7)连接；4路继电器（3)通过通过杜邦线（16)分别与制冷器 (8)、加热片(9)、雾化器(13)和风扇（14)连接。2. 按权利要求1所述的一种鸡蛋呼吸检测装置，其特征在于所述单片机(2)的工作流程 是： 0、开始，即打开装置电源(200); A、 单片机初始化(201); B、 传感器、显示屏初始化(202); C、 显示屏显示当前的溫度、湿度和二氧化碳浓度(203); D、 输入所需溫度、湿度的数值(204); E、 判断输入的数值是否符合设定值范围（205)， 是则继电器工作，调节装置中的溫湿度(207)，同时跳转到步骤D; 否则继电器不工作(208); F、 环境参数设定好后，放入待测鸡蛋密封，进行测量(206)。3. 基于权利要求1-2所述装置的鸡蛋呼吸检测方法，其特征在于包括下列步骤： ① 将装置的溫湿度调节到所需数值，待数值稳定后，将待测鸡蛋放在蛋托上，密封； ② 3-5分钟后环境参数稳定，记录二氧化碳浓度C1，检测一定时间后，记录二氧化碳浓 度C2; ③ 根据所测鸡蛋呼吸释放的二氧化碳量，按照下列公式计算其呼吸强度，其中，W:呼吸强度;C2:气体最终量;C1:气体初始量;T2:最终溫度;T1:最初溫度;V:容 器体积1L。
【文档编号】G05B19/042GK105842185SQ201610375169
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】王巧华, 王娇娇, 许启航
【申请人】华中农业大学