Giriş:

Elektronik burun, kokuyu insanın koku alma duyusundan daha etkili bir şekilde algılayan bir cihazdır. Elektronik bir burun, kimyasal tespit için bir mekanizmadan oluşur. Elektronik burun, bir desen yeniden düzenleme bileşeni ile birlikte seçici olarak üst üste binen bir dizi gaz sensörünü kullanan akıllı bir algılama cihazıdır. Günümüzde elektronik burunlar, ticari endüstrilere, tarım, biyomedikal, kozmetik, çevre, gıda, su ve çeşitli bilimsel araştırma alanlarına dışsal faydalar sağlamıştır. Elektronik burun, insan koklayıcılar için mümkün olmayan tehlikeli veya zehirli gazı algılar.

Elektronik burun

Kokular, belirli bir boyut ve şekle sahip moleküllerden oluşur. Bu moleküllerin her biri, insan burnunda karşılık gelen büyüklükte ve şekilli bir reseptöre sahiptir. Belirli bir reseptör bir molekül aldığında, beyne bir sinyal gönderir ve beyin, belirli molekülle ilişkili kokuyu tanımlar. Elektronik burunlar benzer bir insan şeklinde çalışır. Elektronik burun, alıcı olarak sensörleri kullanır. Belirli bir sensör molekülleri aldığında, sinyali beyne değil, işlenmek üzere bir programa iletir.

Elektronik Burun Çalışma Prensibi:

Elektronik burun, işlevleri ayrı olmayan bir mekanizma olan insan kokusunu taklit etmek için geliştirilmiştir, yani koku veya lezzet küresel bir parmak izi olarak algılanır. Esasen cihaz, kokuları karakterize etmek için kullanılan sinyal modelini oluşturmak için sensör dizisi, model yeniden düzenleme modülleri ve headspace örneklemesinden oluşur. Elektronik burun, algılama sistemi, hesaplama sistemi, numune dağıtım sistemi olmak üzere üç ana bölümden oluşur.

Elektronik burun bloğu diyagramı

Örnek dağıtım sistemi: Numune verme sistemi, analiz edilen bir fraksiyon olan numune veya uçucu bileşiklerin headspace üretimini sağlar. Sistem daha sonra bu kafa boşluğunu elektronik burnun algılama sistemine gönderir.

Algılama sistemi: Bir grup sensörden oluşan algılama sistemi, enstrümanın reaktif kısmıdır. O sırada uçucu bileşiklerle temas ettiğinde, sensörler elektriksel özelliklerde değişikliklere neden olacak şekilde tepki verir.

Bilgi işlem sistemi: Çoğu elektronik burunda, her sensör kendi özel yollarıyla tüm moleküllere duyarlıdır. Ancak biyoelektrik burunlarda özel koku moleküllerine yanıt veren reseptör proteinleri kullanılır. Elektronik burunların çoğu, uçucu bileşiklere tepki veren sensör dizilerini kullanır. Sensörler herhangi bir koku algıladığında, sinyalin dijital değere iletildiği belirli bir yanıt kaydedilir.

Elektronik burunda daha sık kullanılan sensörler

Metal oksit yarı iletken (MOSFET)

İletken polimerler

Kuvars kristal mikro terazisi

Piezoelektrik sensörler

Metal Oksit sensörleri

Metal Oksit yarı iletken sensör:

Bu, anahtarlama veya yükseltme elektronik sinyaller. MOSFET'in çalışma prensibi, sensör alanına giren moleküllerin, MOSFET içerisindeki elektrik alanına doğrudan etkisi olan pozitif veya negatif olarak yükleneceğidir.

Metal Oksit sensörleri: (MOS)

“vfd nasıl çalıştıklarını yönlendirir ”

Bu sensör, iletkenlikte değişikliği tetiklemek için gaz moleküllerinin adsorpsiyonuna dayanmaktadır. Bu iletkenlik değişimi, adsorbe edilen uçucu organik bileşiklerin miktarının ölçüsüdür.

Piezoelektrik sensörler:

Polimerin yüzeyine gazın adsorpsiyonu, sensör yüzeyinde kütle değişikliğine yol açar. Bu da kristalin rezonans frekansında bir değişiklik yaratır.

Kuvars kristali mikro terazisi:

Bu, kristal rezonatörün frekansındaki değişikliği ölçerek birim alan başına kütleyi ölçmenin bir yoludur. Bu, bir veri tabanında saklanabilir.

İletken polimerler:

İletken polimer gaz sensörleri, gazların sensör yüzeyine adsorpsiyonundan kaynaklanan elektrik direncindeki değişime bağlı olarak çalışır.

Elektronik Burun için Veri Analizi:

Elektronik burun sensörleri tarafından üretilen dijital çıktı, sağlamak için analiz edilmeli ve yorumlanmalıdır. Ticari olarak temin edilebilen üç ana teknik türü vardır.

Grafik analizi
Çok değişkenli veri analizi
Ağ analizi

Elektronik burun için veri analizi

Kullanılan yöntemin seçimi, sensörlerden gelen mevcut giriş verilerine bağlıdır.

Veri indirgemesinin en basit biçimi, örnekleri karşılaştırmak veya bilinmeyen analistlerin koku tanımlama öğelerini referans kitaplıklarındaki bilinen kaynaklarla karşılaştırmak için yararlı olan grafiksel bir analizdir.

“dc'den ac'ye dönüştürücü nasıl yapılır ”

Çok değişkenli veri analizi, eğitimli veya eğitimsiz teknik olan verilerin analizi için bir dizi teknik oluşturur. Eğitimsiz teknikler, önceden bilinen örneklerin bir veri tabanı inşa edilmediğinde kullanılır. En basit ve en yaygın olarak kullanılan eğitimsiz MDA tekniği, temel bileşen analizidir. Elektronik burun veri analizi MDA, sensörler bir numune karıştırıcısında bulunan tek tek bileşiklere karşı kısmen kapsama hassasiyetine sahip olduğunda çok yararlıdır. PCA, bilinen örnek olmadığında çok kullanışlıdır.

Sinir ağı, ticari olarak temin edilebilen elektronik burun için bir istatistiksel yazılım paketlerinde kullanılan en iyi bilinen ve en çok türetilen analiz teknikleridir.

Örneğin meyve kokusu tespiti için elektronik burun sistemi:

Elektronik burun sistemi

Önerilen elektronik burun sistemi yalancı, muz, litchi olmak üzere üç meyvenin kokuları ile test edilmiştir. Kokular, bir kapakla kapatılan kırıcılara meyve numunesi konularak hazırlandı. 8051, test veya eğitim moduna ayarlandı. Sistem eğitim modundaysa, sensör değeri LCD'de gösterilir. Sistem test modunda ise LCD ekranda hedef meyvenin sınıflandırma sonucu gösterilir. Sensör dizisi, gazı normalde kapalı olan Valve1'den alır. Vakum pompası, gazı sensör dizisinden dışarı pompalamak için 20 saniye süreyle açılır.

Önerilen E-Nose sistemi için gaz testi kurulumu

Değer1 kapatıldı ve sensör direncine çalışma durumu moduna ulaşmak için 60 saniye verildi. Sensör karakteristik değerinin sınıflandırma sonucu LCD'de belirdi. Sensör dizisi bölmesi, meyve numunesi kırıcısından ayrıldı ve valf 1, temiz havayı döndürmek için açıldı, valf 2 açılarak kokuların dışarı pompalanması sağlandı. Oda, iki dakika süreyle temiz hava ile havalandırıldı.

Elektronik Burun Uygulaması:

Tıbbi teşhis ve sağlık izleme
Çevresel izleme
Gıda endüstrisinde uygulama
Patlayıcı madde tespiti
Uzay uygulamaları (NASA)
Araştırma ve geliştirme endüstrileri
Kalite kontrol laboratuvarları
Süreç ve üretim departmanı
Uyuşturucu kokularının tespiti
Zararlı bakterilerin tespiti

Umarım artık elektronik burnun nasıl çalıştığı hakkında bir fikriniz vardır. bu konsept veya elektrikle ilgili herhangi bir sorunuz varsa ve elektronik proje lütfen aşağıdaki yorumlar bölümünü bırakın.

Fotoğraf kredisi: