專利名稱：一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種牛肉電刺激嫩化儀。特別涉及一種能夠產(chǎn)生多種波形，各種波形 可在很寬范圍內(nèi)任意調(diào)整幅值、頻率和刺激時間，最大限度考慮牛肉不同品種和部位的差 異，達到更好的嫩化效果的智能化電刺激嫩化儀。
背景技術(shù)：
電刺激是指對屠宰后的牛、羊胴體，在一定的電壓、頻率下作用一定的時間。1749 年，BenjaminFranklin首次對宰后火雞進行電刺激，然而直到1951年，美國人Harsham & Deatherage (U. S. Patent 2，544，681)和 Rensehler (U. S. Patent 2，544，724)才首次 申請專利，在肉類工業(yè)中應用電刺激技術(shù)改善肉的嫩度。電刺激首先在新西蘭進行工業(yè)應 用，以改善羊肉的品質(zhì)。1978年美國舊金山的Lefield公司也開始將電刺激技術(shù)應用于肉 品工業(yè)。國內(nèi)對電刺激的應用起步較晚，直到二十世紀七十年代才開始，但未見有相關(guān)的 專利。曾有學者在2002年研究出一種電刺激嫩化儀，它通過單片機定時器控制220v市電 插頭的開斷時間實現(xiàn)刺激。由于這種方法獲得的電刺激波形實質(zhì)還是正弦波，且波形的頻 率、幅值都不可以調(diào)節(jié)，目前很少應用。東北農(nóng)業(yè)大學也研制出供實驗室使用的嫩化器，但 由于其為純硬件的電路設(shè)計，故其自動化程度、安全系數(shù)及可靠性都不是很高，現(xiàn)在也很少 使用?，F(xiàn)有電刺激牛肉嫩化儀的局限在于體積大、波形單一、頻率和幅值不可調(diào)、工作不 穩(wěn)定、智能化程度不高等，不能適應不同品種和部位的牛肉嫩化需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠產(chǎn)生多種較為復雜的刺激波形，并 且能夠在很寬的范圍內(nèi)任意調(diào)整波形的幅值、頻率、刺激時間，最大限度考慮到牛肉不同品 種和部位的差異，從而達到更好的嫩化效果的電刺激嫩化儀。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，包括有 電源電路和刺激電極，還設(shè)置有微控制單元MCU、直流電源電路、逆變電路、安全保護電路、 D/A轉(zhuǎn)換電路、鍵盤輸入、液晶顯示、蜂鳴器電路、EEPROM存儲系統(tǒng)、串口通訊系統(tǒng)。其中，所 述的D/A轉(zhuǎn)換電路、鍵盤輸入、液晶顯示、蜂鳴器電路、EEPROM存儲系統(tǒng)、串口通訊系統(tǒng)分別 通過數(shù)據(jù)總線和地址總線與微控制單元MCU相連，D/A的輸出端與直流電源電路相連，直流 電源電路輸出端與各種波形的整流電路相連，安全保護電路分別與整流電路和刺激電極相 連。所述的直流電源電路為可調(diào)的直流電源，輸出的電壓幅值范圍為0-110V。MCU通 過D/A與直流電源相連，實現(xiàn)了由MCU控制的直流電源輸出。所述的逆變電路由方波逆變電路和正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路組成。3
所述的方波逆變電路，由驅(qū)動電路和四個場效應管組成的H橋構(gòu)成。驅(qū)動電路采 用專業(yè)場效應管驅(qū)動芯片UC3710，場效應管采用IRF460。MCU通過光耦隔離器與驅(qū)動電路 相連，通過產(chǎn)生四路PWM波輸入H橋，實現(xiàn)對直流電的逆變整形，從而產(chǎn)生正負雙向的方波 輸出。所述的正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路，由驅(qū)動電路和四個場效應管組成的H橋 構(gòu)成。驅(qū)動電路采用專業(yè)場效應管驅(qū)動芯片頂2110，場效應管采用IRF460。MCU通過光耦 隔離器與驅(qū)動電路相連，通過產(chǎn)生四路SPWM波輸入H橋，實現(xiàn)對直流電的逆變整形，從而產(chǎn) 生正弦波、三角波、鋸齒波的輸出，同構(gòu)控制SPWM的占空比來選擇不同的波形。另外，在輸 出端還連接有一個截止頻率為500HZ的LC低通濾波器，可輸出的頻率范圍為1-450HZ。所述的保護電路，是在整形電路和電極輸出之間串聯(lián)一個1歐姆的大功率取樣電 阻，采用電流檢測芯片INA270與MCU相連，達到過流保護。另外，在直流電源處串聯(lián)了保險 絲，能提供雙重保護。所述鍵盤輸入、液晶顯示、蜂鳴器電路、EEPROM存儲系統(tǒng)，為人機交互界面。在MCU 程序的控制下，MCU讀入鍵盤的值，液晶顯示單元顯示出特定的信息。EEPROM將用戶模式存 儲在里面，掉電也不會丟失數(shù)據(jù)。蜂鳴器在刺激完成時給出指示。另外，MCU還連接有RS232 串行通訊口。本發(fā)明的優(yōu)點在于1.本發(fā)明的可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，能夠輸出5種電壓波形，分別是直 流、方波、正弦波、三角波和鋸齒波，供不同品種和部位的牛肉嫩化時選擇。2.本發(fā)明的電刺激儀各項參數(shù)可調(diào)，且調(diào)節(jié)范圍大，直流電幅值范圍為fllOV， 其它波形的峰值電壓范圍為fliov，頻率的調(diào)節(jié)范圍為1、50HZ?？捎糜诓煌贩N和不同 部位的牛肉電刺激。另外，本產(chǎn)品也適用于豬肉、羊肉、鴨肉的電刺激。3.本發(fā)明的電刺激儀采用MCU控制，能夠精確控制各項電刺激參數(shù)，采用液晶顯 示，可以清楚的獲知所選用的電刺激波形、峰值、頻率和刺激時間，從而尋求最佳的刺激參 數(shù)。此外，本發(fā)明控制器可以預先設(shè)置推薦參數(shù)存儲，可以方便的根據(jù)不同情況加以選用。 由于采用MCU控制性能安全可靠，體積小，便于攜帶，智能化程度高，更適合現(xiàn)代肉類工業(yè) 的需要。4.本發(fā)明的電刺激儀采用最大峰值電壓為IlOV的低壓電刺激方法，同時在電路 中采用過流保護、過壓保護，具有較高的安全性。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成框圖 圖2是本發(fā)明的方波逆變電路 圖3是本發(fā)明的正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路 圖4是本發(fā)明的安全保護框圖 圖5是本發(fā)明控制器工作程序流程示意圖 其中1 微控制單元MCU2 :D/A轉(zhuǎn)換電路3:直流電源電路5 正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路 6 安全電路7 :220V市電插頭9 :4x4矩陣鍵盤電路11 蜂鳴器13 :RS232通訊電路15 由光耦隔離17 :H 橋8 刺激電極 10 液晶顯示電路12 EEPROM 14 =PC上位機16 方波驅(qū)動電路 18 驅(qū)動電路4 方波逆變電路
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀做 出詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明的一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，包括有微控制 單元MCU1、D/A轉(zhuǎn)換電路2、直流電源電路3、方波逆變電路4、正弦波、三角波、鋸齒波逆變 電路5、安全電路6、220V市電插頭7、刺激電極8、4x4矩陣鍵盤電路9、液晶顯示電路10、蜂 鳴器11、EEPR0M12、RS232通訊電路13、PC上位機14。其中，所述的D/A轉(zhuǎn)換電路2的輸入 端與MCUl相連，輸出端與直流電源電路3相連，直流電源電路3的輸入端與220V市電插頭 7相連，直流電源電路3與方波逆變電路4和正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路5相連，安全 保護電路6的輸入與各路波形產(chǎn)生電路相連，輸出與刺激電極8相連，所述的D/A轉(zhuǎn)換電路 2,4x4矩陣鍵盤電路9、液晶顯示電路10、蜂鳴器11、EEPR0M12、RS232通訊電路13分別通 過數(shù)據(jù)總線和地址總線與微控制單元MCUl相連，PC上位機14與RS232通訊電路13相連， 方波逆變電路4和正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路5的輸入端還與MCUl相連。本發(fā)明的 微控制器單元MCUl采用的型號為TI公司的MSP430F247 ；所述的D/A轉(zhuǎn)換電路2采用的芯 片型號為TLC5615 ；所述的液晶顯示電路10采用的是FYD12864 ；所述的EEPR0M12采用的是 AT24C02 芯片。本發(fā)明的一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀能產(chǎn)生的刺激波形為直流、方 波、正弦波、三角波、鋸齒波，并且各種波形的頻率、峰值、刺激時間能根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。如圖2所示，所述的方波逆變電路4，是由光耦隔離15、方波驅(qū)動電路16和H橋17 構(gòu)成。光耦隔離15的輸入端與MCUl相連，光耦隔離15的輸出端與方波驅(qū)動電路16相連， 方波驅(qū)動電路16連接有H橋17，光耦隔離15采用高速光耦隔離芯片6N137，方波驅(qū)動電路 16采用四片UC3710場效應管驅(qū)動芯片，H橋17由四片場效應管IRF460組成，H橋17中的 VCC與直流電源電路3的輸出端連接，H橋17輸入四路PWM波控制四個場效應管的開斷實 現(xiàn)對直流電的逆變，從而得到所需的方波電源，H橋17的輸出端與輸出的安全保護電路連 接。如圖3所示，所述的正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路5，是由光耦隔離15、驅(qū)動電 路18和H橋17構(gòu)成。光耦隔離15的輸入端與MCUl相連，光耦隔離15的輸出端與驅(qū)動電 路18相連，驅(qū)動電路18連接有H橋17，光耦隔離15采用高速光耦隔離芯片6N137，驅(qū)動電 路18采用兩片頂2110場效應管驅(qū)動芯片，H橋17由四片場效應管IRF460組成，H橋17中 的VCC與直流電源電路3的輸出端連接，H橋17輸入四路SPWM波控制四個場效應管的開斷實現(xiàn)對直流電的逆變，從而得到所需的正弦波、三角波或者鋸齒波刺激電源，另外，H橋17 輸出端還連接有一個截至頻率為500HZ的LC低通濾波器，可輸出的頻率范圍為1-450HZ。如圖4所示，所述的安全保護電路6，是由一個1歐姆電阻18和電流檢測芯片 INA270構(gòu)成，1歐姆電阻18串聯(lián)于輸出電極上，電流檢測芯片INA270將檢測到的電壓值輸 入MCU1，在MCUl程序的控制下，當電刺激出現(xiàn)過流現(xiàn)象時立刻斷開總電源，達到過流保護 的目的，另外，在直流電源電路3的220V市電插頭7輸入端還安裝有保險絲，也能實現(xiàn)過流 保護。本發(fā)明的一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀的工作原理是，嫩化儀開機 前，使用者將正負兩個電極插入牛肉胴體的上下兩端，電極應保持一定距離，嫩化儀開機 后，首先進入自檢；自檢完成后，開始液晶顯示10、各項參數(shù)初始化，確保開機后電極不輸 出，使用者通過設(shè)置在嫩化儀上的按鍵對刺激參數(shù)進行設(shè)定，由微控制單元MCUl處理這些 設(shè)置結(jié)果，對各項參數(shù)進行處理，最終控制刺激電極8輸出相應參數(shù)的電刺激波形。使用 者可以在參數(shù)設(shè)置時通過按鍵進入功能子函數(shù)，通過功能子函數(shù)可以設(shè)定參數(shù)存儲，寫入 EEROM存儲系統(tǒng)12，也可以調(diào)用EEROM中存儲的參數(shù)。電刺激開始時，進入定時中斷，定時 中斷完成后蜂鳴器響并關(guān)閉電源，結(jié)束本次工作并等待下次操作。本發(fā)明控制器根據(jù)不同牛胴體的實際情況，按照低壓電刺激嫩化的要求，設(shè)定的 各項參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍為波形種類有直流、正弦波、三角波、方波；峰值范圍為0-110V ；頻率 范圍為1-450HZ ；定時范圍為0-10min。
權(quán)利要求
1. 一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，包括有微控制單元MCU (1)、D/A轉(zhuǎn)換 電路(2)、直流電源電路(3)、方波逆變電路(4)、正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路(5)、安全 電路(6)、220V市電插頭(7)、刺激電極(8)、虹4矩陣鍵盤電路(9)、液晶顯示電路(10)、蜂 鳴器(11)、EEPROM (12)、RS232通訊電路(13)、PC上位機(14)。其中，所述的D/A轉(zhuǎn)換電 路(2)的輸入端與MCU (1)相連，輸出端與直流電源電路(3)相連，直流電源電路(3)的輸 入端與220V市電插頭(7)相連，直流電源電路(3)與方波逆變電路(4)和正弦波、三角波、 鋸齒波逆變電路(5)相連，安全保護電路(6)的輸入與各路波形產(chǎn)生電路相連，輸出與刺激 電極(8)相連，所述的D/A轉(zhuǎn)換電路(2)、虹4矩陣鍵盤電路(9)、液晶顯示電路(10)、蜂鳴器 (11)、EEPROM (12)、RS232通訊電路(13)分別通過數(shù)據(jù)總線和地址總線與微控制單元MCU (1)相連，PC上位機(14)與RS232通訊電路(13)相連，方波逆變電路(4)和正弦波、三角 波、鋸齒波逆變電路(5)的輸入端還與MCU (1)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，其特征在于，所 述的直流電源電路(3)的輸入端通過D/A轉(zhuǎn)換電路(2)與微控制單元MCU (1)相連，輸出 幅值受MCU (1)調(diào)節(jié)的直流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，其特征在于，所 述的方波逆變電路(4)是由光耦隔離(15)、方波驅(qū)動電路(16)和H橋(17)構(gòu)成，光耦隔離(15)的輸入端與MCU(1)相連，光耦隔離(15)的輸出端與方波驅(qū)動電路(16)相連，方波驅(qū) 動電路(16)連接有H橋(17)，光耦隔離(15)采用高速光耦隔離芯片6N137，方波驅(qū)動電路(16)采用四片UC3710場效應管驅(qū)動芯片，H橋(17)由四片場效應管IRF460組成，H橋(17) 中的VCC與直流電源電路(3 )的輸出端連接，H橋(17 )輸入四路PWM波控制四個場效應管 的開斷實現(xiàn)對直流電的逆變，輸出方波刺激電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，其特征在于，所 述的正弦波、三角波、鋸齒波逆變電路(5)，是由光耦隔離(15)、驅(qū)動電路(18)和H橋(17) 構(gòu)成，光耦隔離(15)的輸入端與MCU (1)相連，光耦隔離(15)的輸出端與驅(qū)動電路(18)相 連，驅(qū)動電路(18)連接有H橋(17)，光耦隔離(15)采用高速光耦隔離芯片6N137，驅(qū)動電 路(18)采用兩片頂2110場效應管驅(qū)動芯片，H橋(17)由四片場效應管IRF460組成，H橋(17)中的VCC與直流電源電路(3)的輸出端連接，H橋(17)輸入四路SPWM波控制四個場 效應管的開斷實現(xiàn)對直流電的逆變，通過控制SPWM波的占空比來輸出正弦波或者三角波 或者鋸齒波刺激電流，另外，H橋(17)輸出端還連接有一個截至頻率為500HZ的LC低通濾 波器，可輸出的頻率范圍為1-450HZ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，其特征在于，所 述的安全保護電路(6)，是由一個1歐姆電阻(18)和電流檢測芯片INA270構(gòu)成，1歐姆電 阻(18)串聯(lián)于輸出電極上，電流檢測芯片INA270將檢測到的電壓值輸入MCU (1)，在MCU (1)程序的控制下，當電刺激出現(xiàn)過流現(xiàn)象時立刻斷開總電源，實現(xiàn)過流保護，另外，在直流 電源電路(3 )的220V市電(7 )輸入端還安裝有保險絲。
全文摘要
一種可輸出多種波形的牛肉電刺激嫩化儀，涉及肉類工業(yè)領(lǐng)域的電刺激嫩化技術(shù)，是一種智能的電刺激嫩化儀。包括有微控制單元MCU、直流電源電路、逆變電路、安全電路、D/A、鍵盤輸入、液晶顯示、蜂鳴器、EEPROM、串口通訊、刺激電極。通過微控制單元及其外圍電子器件組成的完整系統(tǒng)，可以精確的控制整流電路對直流進行整形，從而產(chǎn)生多種電流波形刺激新鮮牛肉，且其頻率、峰值、刺激時間都可在儀器允許范圍內(nèi)任意設(shè)定。本電刺激嫩化儀產(chǎn)生的波形種類有直流、正弦波、三角波、方波；峰值范圍為0-110V；頻率范圍為1-450Hz；定時范圍為0-10min。本發(fā)明最大限度考慮牛肉不同品種和部位的差異，達到更好的嫩化效果。
文檔編號A22C9/00GK102038027SQ20101028887
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者江應紅, 王樹才, 王石泉, 馬美湖 申請人:江應紅