苹果糖度无损测量控制电路

1.本实用新型涉及苹果糖度无损测量技术领域，尤其是指一种苹果糖度无损测量控制电路。


背景技术：

2.苹果是一种有益于身体健康且具有重要经济价值的水果，苹果的糖度是评价苹果质量的重要标准。现有的苹果糖度测量方案有两大类：有损方式和无损方式。有损方式应用范围受到很大限制，无损方式的苹果糖度测量设备价格昂贵并且主要是国外品牌。设计无损糖度测量仪器具有国产自主化要求和重要的经济价值。
3.现有的苹果糖度无损测量方案，有的采用复杂的树莓派卡片式电脑控制,而光谱电压信号直接传输到adc转换芯片,电路阻抗影响了测量精度。有的采用光纤和锁相放大器，结构复杂，体积较大。有的采用多波段红外光谱，建立多元回归模型，但数学模型复杂影响测量精度。有的红外发射采用分立元件，红外信号不稳定影响测量精度。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种苹果糖度无损测量控制电路用于实现苹果糖度无损测量，其具有功耗低、便携性高以及成本低的优势。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种苹果糖度无损测量控制电路，包括红外发射控制模块和光信号采集模块，所述红外发射控制模块包括红外发射驱动电路和红外发射电路，所述光信号采集模块包括光信号接收电路和ad采集电路；
6.所述红外发射驱动电路包括：
7.输入端，用于接收红外发射和红外停止的控制信号；
8.基准电压源，提供恒流控制的基准电压值；
9.输出端，输出用于驱动红外发射电路的驱动电压；
10.所述红外发射电路包括：
11.第一运算放大器，其一个输入端用于接收所述驱动电压；
12.红外led，其设置在所述运算放大器的输出端，其用于择一选择发恒流射或不发射红外线；
13.所述光信号接收电路包括：
14.光电二极管，其反偏电流获得一电压；
15.第二运算放大器，其一个输入端用于接收所述电压，并将所述电压进行放大并输出；
16.所述ad采集电路包括：
17.ad转换器，其对输出的电压进行差分采样，获得ad数据。
18.在本实用新型的一个实施例中，所述红外发射驱动电路芯片为tl431，tl431的电
源端口受单片机pb1口控制。。
19.在本实用新型的一个实施例中，所述光信号接收电路还包括：
20.2阶无源低通滤波器电路，其连接所述光电二极管的阴极。
21.在本实用新型的一个实施例中，所述二极管的阳极串联一个电阻接地，所述二极管的反偏电流通过该电阻获得电压。
22.在本实用新型的一个实施例中，所述光电二极管为s1223。
23.在本实用新型的一个实施例中，还包括控制模块，所述控制模块包括单片机，所述单片机的一个引脚发射控制信号给红外发射驱动电路的输入端。
24.在本实用新型的一个实施例中，还包括wifi通讯模块，所述wifi通讯模块的txd和rxd连接所述单片机的引脚，实现其与移动设备的数据交互。
25.在本实用新型的一个实施例中，在用于发射控制信号的引脚为0时，所述红外发射驱动电路输出的驱动电压为0v，红外led不发射红外线，光电二极管输出环境本底信号。
26.在本实用新型的一个实施例中，在用于发射控制信号的引脚为1时，所述红外发射驱动电路输出的驱动电压为2.5v，红外led发射红外线，其为糖度测量提供稳定的红外信号。
27.在本实用新型的一个实施例中，所述红外线的发射方式为受控周期恒流发射。
28.本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
29.本实用新型基于电压基准源的受控周期恒流红外发射电路，结合光信号接收电路和ad采集电路获得精确的ad数据，实现苹果糖度无损测量，其在功耗、便携性和成本方面都具有较大的优势，易于推广。
附图说明
30.为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
31.图1是本实用新型一种苹果糖度无损测量控制电路的结构示意图。
32.图2是本实用新型控制模块的电路原理示意图。
33.图3是本实用新型红外发射驱动电路的电路原理示意图。
34.图4是本实用新型红外发射电路的电路原理示意图。
35.图5是本实用新型光信号接收电路的电路原理示意图。
36.图6是本实用新型ad采集电路的电路原理示意图。
37.附图标记说明：10、控制模块；20、红外发射控制模块；30、光信号采集模块。
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
39.请参阅图1所示，本实用新型提供一种苹果糖度无损测量控制电路，包括控制模块10、红外发射控制模块20和光信号采集模块30，所述红外发射控制模块20包括红外发射驱动电路和红外发射电路，所述光信号采集模块30包括光信号接收电路和ad采集电路。
40.请参阅图3所示，所述红外发射驱动电路包括：
41.输入端，用于接收红外发射和红外停止的控制信号；
42.基准电压源u7，提供恒流控制的基准电压值；
43.输出端，输出用于驱动红外发射电路的驱动电压ledcon。
44.请参阅图4所示，所述红外发射电路包括：
45.第一运算放大器(u3a、u3b、u4a和u4b),其一个输入端用于接收所述驱动电压ledcon，另一个输入端串联一个电阻(r1、r2、r3和r4)接地；
46.红外led(d1、d2、d3和d4)，其设置在所述运算放大器(u3a、u3b、u4a和u4b)的输出端，其用于择一选择发射或不发射红外线。
47.请参阅图5所示，所述光信号接收电路包括：
48.光电二极管din，其正极串联一个电阻r7接地，所述光电二极管din的反偏电流通过该电阻r7获得一电压；
49.2阶无源低通滤波器电路，其连接所述光电二极管din的负极，其用于接收苹果的漫反射光信号，简化电路结构的同时提高了抗噪声能力,这里的2阶无源低通滤波器电路由r5、c5、r6和c6构成；
50.第二运算放大器u5，其一个输入端用于接收所述电压，并将所述电压进行放大并输出。
51.请参阅图6所示，所述ad采集电路包括：
52.ad转换器u6，其对输出的电压进行差分采样，获得ad数据。
53.请参阅图2所示，所述控制模块包括单片机u1a，单片机u1a的一个引脚pb1发射控制信号给红外发射驱动电路的输入端。
54.在用于发射控制信号的引脚pb1为0时，所述红外发射驱动电路输出的驱动电压ledcon为0v，红外led不发射红外线，光电二极管din输出环境本底信号。在用于发射控制信号的引脚pb1为1时，所述红外发射驱动电路输出的驱动电压ledcon为2.5v，红外led发射红外线，其为糖度测量提供稳定的红外信号，其中红外线的发射方式为受控周期恒流发射。
55.请继续参阅图2所示，还包括wifi通讯模块，所述wifi通讯模块包括通讯芯片u2，通讯芯片u2的txd和rxd连接所述单片机的引脚，实现其与移动设备的数据交互。这里的移动设备可以是手机、ipad等。
56.本实用新型提供的一种苹果糖度无损测量控制方法如下：
57.通过单片机控制基于电压基准源的受控周期恒流红外发射电路，发射稳定的红外光照射苹果，提高了测量精度，设计2阶无源低通滤波的单电源光信号接收电路接收苹果的漫反射光信号，简化电路结构的同时提高了抗噪声能力，然后经过第二运算放大器构成的同相放大器放大，并使用精密的ad转换器mcp3421差分采样获得稳定的电压，提高了测量精度，最后根据线性回归模型计算糖度，再通过wifi模块与智能手机进行数据交互，完成数据显示和控制功能，方便存储、查看和二次开发，实现苹果糖度无损测量。
58.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。