STM32 kafa yanıklığı buğdayı deney cihazına dayalı algılama sistemi
Yue Pengchuang, Wang Wei, Han Chongan, Zhang Weifeng
(Elektrik Mühendisliği Okulu, Henan Teknoloji Üniversitesi, Zhengzhou 450001, Henan)
Deoksinivalenol (DON toksini olarak anılan deoksinivalenol) buğday, mısır ve diğer gıda mahsullerinde bulunan bir mikotoksindir.Sadece tahıl, yağ ve gıda endüstrisinin gelişimini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda insanlara ciddi sağlık sorunları da getirir. Tehdit etti. Yüksek voltajlı elektrik alanı ve güç elektroniği ölçüm ve kontrol teknolojisinin teorik temeline dayanarak, kabuk buğdayı işleme odasının sıcaklığını, nemini, ortam ışığını, voltajını ve akımını gerçekleştirmek için, kabuk buğdayı elektrikle muamele etmek için gerçek zamanlı bir algılama sistemi, kontrol çekirdeği olarak STM32 ile tasarlanmıştır. Parametrelerin algılanması ve görüntülenmesi. Sistem, üstteki bilgisayarın gerçek zamanlı görüntülemesini, alarmını ve kontrolünü gerçekleştirmek için temel teknik parametreleri üst bilgisayara iletmek için bir taşıyıcı olarak kablosuz WiFi modülünü kullanır, böylece dış faktörlerin baş yanıklığı buğdayın elektriksel muamelesi üzerindeki etkisini azaltır. Deneyler, deneysel cihazın yüksek ölçüm doğruluğuna sahip olduğunu ve ayarlanmasının kolay olduğunu, bu da kafa yanıklığı buğdayının elektriksel muamelesi için güvenilir bir garanti sağlayabileceğini göstermektedir.
DON toksin; tedavi odası; deneysel parametreler; STM32
TP29 belge kimlik kodu: ADII: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2016.23.021
Yue Pengchuang, Wang Wei, Han Chong'an ve diğerleri STM32 buğday başı yanıklığı deney cihazına dayalı algılama sistemi J. Mikrobilgisayar ve Uygulama, 2016,35 (23): 73-75,79.
0 Önsöz
Deoksinivalenol (kısaca DON toksini), buğday ve ürünlerinin en ciddi kirliliğine sahip bir trikotesen toksinidir.İnsanların veya hayvanların vücuduna girdikten sonra sağlığı ciddi şekilde etkileyecektir. Şu anda, DON toksininin parçalanmasına yönelik yöntemler ağırlıklı olarak biyolojik, kimyasal ve fiziksel yöntemleri içermektedir.Bunlar arasında, biyolojik yöntem, başlangıç döneminde buğdayın baş küfünü önlemek ve kontrol etmek için esas olarak mikroorganizmaların karşılıklı tutulması ilkesini ve genetiği değiştirilmiş teknolojiyi kullanmaktadır.Ancak, bu yöntemin çalışma ortamı serttir, İş yükü büyüktür ve sınırlamaları vardır; kimyasal yöntem esas olarak giberellini buğday tanelerinden çıkarmak için kimyasal reaktifler kullanır ve ikincil kirliliğe ve sağlığı tehlikeye atabilecek kimyasal reaktifler gereklidir; fiziksel yöntemler genellikle mekanik işlemeye dayanır, Yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık veya radyasyon buğday çekirdeklerindeki gibberellini uzaklaştırır ve bu da buğdayın aktivitesini kolayca kaybetmesine neden olur [1-3].
Sterilizasyon ve gıda korumasında yüksek voltajlı elektrik alanı teknolojisinin [4-5] uygulamasına göre, çevresel parametrelerin yüksek voltajlı elektrik alanıyla buğday kabuğunun tedavisi üzerindeki etkisi ile birlikte, tedaviyi gerçekleştirmek için bir dizi DON toksin elektrik arıtma deneysel tespit ekipmanı tasarlanmıştır. Oda sıcaklığı ve nemi, ortam ışığı, voltaj ve akımla ilgili teknik parametrelerin tespiti ve kontrolü. Alt bilgisayar olarak STM32F103'ü ve üst bilgisayar olarak PC'yi kullanan çoklu sensör algılama ve kontrol sistemi, PC terminal giriş kontrolünün ilgili teknik parametrelerini gerçekleştirir, işlem odasının ilgili teknik parametreleri sabit bir ayar değerinde kontrol edilir ve üst bilgisayar ve alt bilgisayar aynı anda teknolojiyi kontrol eder. Parametre izleme için pratik bir sistem.
1 Genel tasarım planı
Bu algılama ve kontrol sistemi temel olarak mikrodenetleyici STM32F103, parametre algılama modülü, ekran modülü, kablosuz WiFi iletişim modülü ve kontrol devresinden oluşur.Sistem blok şeması Şekil 1'de gösterilmiştir. Algılama modülü, deneysel cihazdaki voltaj, akım, sıcaklık ve nem ve ortam ışığı gibi parametreleri tespit etmek için kullanılır. STM32 çoklu yüksek hızlı seri iletişim içerdiğinden, toplanan teknik parametreler hızlı bir şekilde okunabilir ve işlenen teknik parametreler LCD ekranda görüntülenebilir. Mikrodenetleyici ve PC, sistemin gerilimi, akımı ve sıcaklığı gibi bir dizi teknik parametrenin gerçek zamanlı olarak izlenebilmesi için üst bilgisayar ve alt bilgisayar tarafından kablosuz iletişim gerçekleştirir.Aynı zamanda üst bilgisayar, deneyin ihtiyaçlarına göre ilgili teknik parametrelere kontrol sinyalleri gönderebilir. Alt bilgisayar, alt bilgisayar, ayarlamak için karşılık gelen modülleri kontrol eder ve deneysel teknik parametrelerin tespitini ve kontrolünü tamamlar [7-8].
2 Sistem donanımı tasarımı
Baş yanıklığı buğdayı deney cihazının algılama sisteminin donanımı temel olarak kontrol çipi STM32F103ZE, sıcaklık sensörü DS18B20, nem sensörü DHT11 ve ortam ışığı sensörü TCS230 vb. İçerir. Deneysel algılama sistemi, deneyin tespitini ve testini gerçekleştirmek için ana kontrolör altında düzenli bir şekilde çalışır. kontrol.
2.1 Kontrolör STM32F103ZE
STMicroelectronicsin 32-bit mikrodenetleyicileri aşağıdaki özelliklere sahiptir: (1) ARM CortexTM-M0 kullanan 32-bit RISC çekirdeği; (2) Zengin ve yüksek hızlı gömülü flash bellek; (3) Geniş kapsamlı entegre geliştirilmiş çevre birimleri ve G / Ç (4) Standart iletişim arayüzü şunları içerir: 2 I2C veriyolu ve 2 SPI seri bağlantı noktası, 1 I2S, 2 USART seri bağlantı noktası, 1 HDMI CEC, vb. Buğday başı yanıklığının elektrikle muamelesi için deneysel cihazın algılama ve kontrol sistemi tasarlanırken, gerilim ve akımın AD toplanması, sıcaklık, nem ve ortam ışığı gibi işleme odası parametrelerinin alınması ve gönderilmesi ve elde edilen verilerin PC'ye gönderilmesi gerekmektedir. İzleme ve kontrol alt sistemi, görüntüleme ve veri analizi gerçekleştirir. Bu nedenle, sistem tasarımında bol arayüz kaynaklarına, güçlü veri işleme yeteneklerine ve istikrarlı veri aktarım performansına sahip STM32F103ZE seçilmiştir.
2.2 Gerilim ve akım algılama
Anahtarlamalı bir güç kaynağı için, voltaj ve akım, performansını dikkate almak için en önemli parametrelerdir. Kabuklu buğday için tasarlanan elektrik arıtma deney cihazı için gerilim ve akım vazgeçilmez teknik parametrelerdir. Gerilim ve akım parametrelerinin büyüklüğünü doğru bir şekilde ölçmek için, bu sistemin gerilim edinimi, gerilim ölçümü için dirençli bir gerilim bölücü kullanır. Dirençli voltaj bölücü, Şekil 2'de gösterildiği gibi iki direnç grubundan oluşur. Bunlar arasında, R24R23, dolayısıyla R24'e yüksek voltaj kol direnci ve R23'e düşük voltaj kol direnci adı verilir.Bu direnç bölücü formuna denir. İdeal bir voltaj bölücüdür ve voltaj bölme oranı:
Akım edinimi, akımı tespit etmek için Hall etkisi prensibini kullanır.Şekil 3'ten, yüksek voltaj çıkışlı analog devresinin akımının IP + ve IP terminalleri üzerinden akım sensörüne aktığı ve OUT terminalindeki voltaj sinyal çıkışının tek çipli STM32 tarafından tespit edilip analiz edilebildiği görülmektedir. Akım sensörünün OUT terminalinden çıkan voltaj değeri ile ölçülen akım arasındaki ilişki: VOUT = 0.185 × IP + 2.5.
2.3 İşlem odasının çevresel izlenmesi
Buğday başı yanıklığının elektrikle muamele edilmesi için deneysel cihazın çevresel tespiti sıcaklık, nem ve ortam ışığı tespitini içerir. Bu deneysel cihaz, ortamın ayarlanmasını kolaylaştırmak için çevre koşullarını gerçek zamanlı olarak izlemeye çalışır ve böylece tedavi deneyi üzerindeki etkiyi azaltır. Buğday kafası yanıklığının elektrikli muamelesi için deneysel cihazın işleme odasının sıcaklık ölçümü, sensör DS18B20'yi, nem algılama sensör DHT11'i ve ortam ışığı algılama sensörü TCS230'u kullanır. Tasarım gereksinimlerine göre, sıcaklık algılama, veri toplama için DS18B20'nin DQ pini aracılığıyla gerçekleştirilir; nem sensörü DHT11 benzersiz bir tek veri yolu özelliğine sahiptir.Ana bilgisayar DHT11'in bir eylem yapmasını istediğinde, önce ana bilgisayar bir başlatma komutu göndermeli ve ardından DHT11'in yanıtını algılamasını beklemelidir. Sinyalden sonra, DHT11 verileri alabilir ve gerekli işlemleri gerçekleştirebilir; TCS230 sensörü, mikrodenetleyici STM32'ye bağlanır ve kontrolör, farklı filtreleri seçmek için S2 ve S3'ü kontrol eder ve sinyali kontrolöre OUT pini aracılığıyla iletir. Dahili kalibrasyondan sonra, ölçüm etkisi elde edilebilir [9].
2.4 Veri görüntüleme tasarımı
Şekil 4 Sıvı kristal ekran devre şeması Bu deneysel cihazda kullanılan sıvı kristal modül, 2,8 inç TFT likit kristal ekran modülüdür. Modül 65K renkli ekrana ve 320 × 240 çözünürlüğe sahiptir Arayüz 16 bit 8080 paralel bağlantı noktası kullanır ve kendi dokunma işlevine sahiptir. Sürücü çipi ILI9341'dir. STM32 ve ILI9341 arasındaki iletişim, LCD modülün normal ekranını kontrol etme amacına ulaşmak için STM32F103'ün FSMC arayüzü aracılığıyla gerçekleştirilir.
3 yazılım tasarımı
Kabuklu buğdayın elektrikle işlenmesine yönelik deneysel cihazdaki algılama ve kontrol alt sisteminin tasarımında, ana çalışma STM32F103'ün programlanması ve çeşitli algoritmaların işlenmesidir. Yazılım iş akışı blok şeması Şekil 5'te gösterildiği gibidir.
Sistem yazılım tasarım bölümü temel olarak küflü buğday elektrik işleme deney cihazının veri toplama ve veri işleme sisteminin tasarımına yöneliktir.Veri toplama ve veri işleme sisteminin akış şeması Şekil 5'te gösterilmiştir. Sistemin çalışma sürecinde veri toplama ve veri işleme sistemini seçmeniz gerekir. Saptanan voltaj, akım ve çevresel teknik parametrelerin öncelik ve yargılama ve işleme analizi.İşlenen AD verileri, 20 dönüştürülmüş veri elde etmek için yazılım optimizasyon algoritması aracılığıyla elde edilir, sıralanır ve saklanır ve en yüksek ve en düşük olanlar atılır. Veriler, kararlı bir edinim değeri elde etmek için tutulan verilerin ortalamasını alın.
Deneysel cihaz tamamlandıktan sonra, işlem odasının toplanan teknik parametrelerini LCD üzerinde görüntülemek için sistem programını başlatın ve üst ve alt bilgisayarların aynı anda izlenmesini gerçekleştirmek için verileri seri port üzerinden PC'ye gönderin ve PC aynı anda tek çipli mikrobilgisayarlara kontrol sinyalleri gönderebilir. İşlem odasının tespiti ve kontrolü.
4 Deneysel sonuçların analizi
Buğday başı yanıklığının elektrikle muamelesi için deneysel cihazın performansını daha iyi test etmek için, ekipmanın genel çalışması birkaç kez test edilmiştir [10]. Parametre elektrik alan voltajları sırasıyla 1 kV, 2 kV ve 5 kV'dir. Bu voltaj parametreleri temelinde, karşılık gelen diğer parametreleri ölçün, her verideki değişiklikleri gözlemleyin, tek çipli LCD ekranın ve PC izleme ve kontrol sisteminin çalışmasını gözlemleyin ve ilgili verileri kaydedin. Çalışma durumu Şekil 6'da gösterilmektedir.
Baş yanıklığı buğdayı için elektrikli arıtma ekipmanının parametre toplama ve görüntüleme sonuçlarının analizi yoluyla, aşağıdaki sonuçlara varılır: (1) Far buğdayı için elektrikli işleme ekipmanının algılama sistemi normal şekilde çalışabilir ve temel olarak deney ekipmanının voltajını, akımını ve sıcaklığını tamamlayabilir. Nem ve diğer parametrelerin toplanması ve gösterilmesi işlevleri; (2) PC izleme ve kontrol sistemi, deneysel cihaz tarafından toplanan verileri doğru bir şekilde görüntüleyebilir ve ekipman iletişim modülünün iyi çalıştığını yansıtır.
5. Sonuç
Elektrikli arıtma deney cihazı deneysel numuneleri işlerken anahtar faktörlere göre elektrikli arıtma deney cihazının teknolojisini araştırma sürecinde - elektrik alan yoğunluğu, sıcaklık, hareket süresi, vb., Çekirdek ve PC olarak bir mikrodenetleyici STM32 Verileri analiz etmek ve işlemek için bir algılama ve kontrol sistemi. Operatörlerin deneysel cihazın çeşitli durum miktarlarını gerçek zamanlı olarak izlemesi, test sürecini ayarlaması ve kontrol etmesi için uygun olan hesaplama, görüntüleme, eşik alarmı ve çok ekranlı anahtar parametre dalga biçimi ekranını ve deneysel verilerin depolanmasını gerçekleştirebilir.
Referanslar
[1] Cui Guijin Kabuklu buğday tanelerinin fotoelektrik ayıklama teknolojisi üzerine araştırma D Zhengzhou: Henan Teknoloji Üniversitesi, 2013.
[2] Zhang Kun, buğday kabuğunun deoksinivalenolü üzerindeki elektron ışını ışınlamasının bozunma etkisi üzerine çalışma [D] Zhengzhou: Henan University of Technology, 2014.
3 Li Mengmeng, Guan Erqi, Bian Ke, ve diğerleri. Mikotoksinlerin radyasyon degradasyonunda ilerleme ve ürün analizi J. Gıda ve Yem Endüstrisi, 2013 (1): 14-18.
4 El HAG A H, JAYARAM S H, GONZALEZ O R, et al. Darbeli elektrik alanı inaktivasyonu üzerinde mikroorganizmanın boyut ve şeklinin etkisi J. NanoBioscience, IEEE İşlemleri, 2011, 10 (3): 133-138.
5 Huang Kang Yüksek voltajlı darbeli elektrik alanının, kapalı çoklu fiziksel alandaki mikroorganizmaların inaktivasyonu üzerindeki etkisi üzerine araştırma D Hangzhou: Zhejiang Üniversitesi, 2013.
6 Guo Zhiming, Yang Shifeng, Liu Xingxun Kablosuz iletim teknolojisine dayalı ekipman durum izleme sistemi üzerine araştırma J. Yabancı Elektronik Ölçüm Teknolojisi, 2009, 28 (8): 54-56.
[7] Wang Jianping, Huang Kang, Yu Lin, ve diğerleri Elektrik alan yoğunluğunun ve sıcaklığının çevrimiçi izlenmesi için yüksek voltajlı darbeli elektrik alanı sterilizasyon işlem odası: Çin, 201010281569.1 P. 2011-04-06.
[8] Cheng Yueping, Xiao Li Çinko oksit tutucuları için kablosuz çevrimiçi izleme sistemi araştırması J. Manufacturing Automation, 2012, 34 (1): 48-49.
[9] Wang Shu, Yan Yujie, Hu Fuping Kablosuz sensör ağlarının teorisi ve uygulaması M Pekin: Beihang University Press, 2007.
[10] Xu Junjie. Ekipman Durum İzlemede Kablosuz İletişim Teknolojisinin Araştırılması ve Uygulanması D Zhengzhou: Zhengzhou Üniversitesi, 2010.
