[发明专利]一种面向果蔬新鲜度电子自动化测量系统

权利要求书

1.一种面向果蔬新鲜度电子自动化测量系统，其特征在于，系统构成包括

电源产生电路，

激励产生电路，

自平衡电桥、两个减法器和程序控制放大器的组合电路，

温度传感器，

微控制器(MCU)。

2.如权利要求1所述的测量系统，其特征是，电源产生电路，用于产生供电电源，实现电压为5伏的电源由Micro USB接口输入，通过稳压模块产生电压分别为3.3伏和1.5伏的供电电源。

3.如权利要求2所述的测量系统，其特征是，进一步的，所述稳压模块为AMS1117-3.3和AMS1117-1.5，分别生成3.3伏和1.5伏电压，3.3伏电压源为微控制器(MCU)和运放供电、1.5伏电压源为运放和程序控制放大器提供偏置电压。

4.如权利要求1所述的测量系统，其特征是，激励产生电路，用于产生激励信号，实现微控制器(MCU)通过内置数模转换器(DAC)在定时器中断控制下，生成频率可调的正弦波，该正弦波通过三阶低通滤波器形成激励信号。

5.如权利要求1所述的测量系统，其特征是，自平衡电桥、两个减法器和程序控制放大器的组合电路，用于通过电桥获得待测果蔬和内阻两端的电压。

6.如权利要求5所述的测量系统，其特征是，将果蔬放在极板测量盒中形成待测果蔬，极板测量盒中共有4个极板与果蔬接触，每2个极板构成1个测量组，共2组，通过多路选择器分时选择其中一组接入电路进行测量，上述待测果蔬与内阻串联，构成自平衡电桥电路，所述的激励信号通过该自平衡电桥电路，在待测果蔬两侧、内阻两侧分别产生电压差，通过两个减法器分别获得待测果蔬两侧和内阻两侧的电压差值，两个电压经过程序控制放大器放大后，进入微控制器(MCU)内置的模数转换器(ADC)，微控制器(MCU)再对模数转换器(ADC)获得的电压信号进行快速傅里叶变换，得到果蔬两侧电压的幅值和相位、内阻两侧电压的幅值和相位，内阻阻值是已知的，流过内阻和待测果蔬的电流相同，再通过欧姆定律获得待测果蔬两侧阻抗，上述2个测量组得到的阻抗分别为Z₁和Z₂，Z₁和Z₂均为复数，包含实部和虚部，通过反三角正切函数求得两组待测果蔬的相位角θ₁和θ₂。

7.如权利要求6所述的测量系统，其特征是，所述极板测量盒中共有4个电极，每2个电极构成1个测量组，共有2个测量组，通过多路选择器分时选择其中1个测量组接入电路；所述内阻与AD8606运放连接，与待测果蔬连接，构成自平衡电桥，所述减法器电路由一个SD06运放和4个阻值为10000欧姆的电阻构成，所述程序放大器是PGA112，由微控制器(MCU)通过SPI(Serial Peripheral Interface)协议控制放大倍数。

8.如权利要求1所述的测量系统，其特征是，还包括OLED显示模块；

进一步的，用于实现数据显示及上传：微控制器(MCU)通过SPI协议控制OLED显示模块，显示当前待测果蔬的阻抗、相位角、环境温度及新鲜度的值，同时微控制器(MCU)通过串口协议控制WIFI模块，将上述数据发送到物联网云平台上。

9.如权利要求1所述的测量系统，其特征是，通过温度传感器获得环境温度：

微控制器(MCU)通过IIC(Inter-Integrated Circuit)协议控制温度传感器，获得环境温度T。

10.如权利要求1所述的测量系统，其特征是，所述微控制器(MCU)计算果蔬新鲜度

构建数学模型并根据该数学模型：

计算得到新鲜度，K为新鲜度值，T为温度，|θ₁|和|θ₂|为相位角模，|Z₁|和|Z₂|为阻抗模，a、b、c₁、c₂、d₁、d₂、e₁、e₂、f₁、f₂为常数参数，n为整数，可取为1、2；新鲜度K共有4个挡位，通过三个阈值来划分，分别是K₀、K₁、和K₂，当KK₀、K₀KK₁、K₁KK₂、和KK₃时，分别表示不同的新鲜度。