一种手持便携式塑料检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及废旧塑料识别领域，主要涉及一种低功耗、便携式和低成本的食品级塑料检测装置。


背景技术：

2.目前，我国废旧塑料处理手段主要是填埋、热量回收、再生循环使用等方法。首先，塑料属于不易自然降解的物质，填埋处理的效率过低不仅不能满足人类生存需要还会对环境造成二次污染；其次，塑料的原材料来源于石油，过度消耗塑料也会加快对石油资源的消耗。从保护环境和节约资源的角度考虑，废旧塑料的回收再利用更有利于人类可持续发展。
3.废旧塑料通常以混合物的状态被回收，由于不同类型塑料的性能相差较大，若不进行分类而直接再生利用，会导致再生塑料产品的质量低下。
4.在所有废旧塑料里，食品级塑料的回收比例是最大的。在食品级塑料中，pet和hdpe已成为主要的塑料材质，但是两种塑料外形相似，肉眼几乎无法分辨。所以对这两种塑料的分类和回收，具有较高的实用性和可观的经济利益。
5.目前区分这两种材料主要依靠电选、风力分选和光电分选等方法。电选和风力分选对塑料样品预处理和测试环境的要求较高，区分难度大。光电分选法主要依靠近红外光谱透射原理进行样品区分，是目前塑料分类领域较为先进的方法，具有抗干扰性强，在线检测速度快等特点。
6.市面上的光电塑料分选机通常采用连续光谱测量，同时识别多种废旧塑料，连续光谱意味着设备需要使用大量光源和传感器，且对单一材质的塑料辨识度较低。设备通常还具有分选、切割、传送等功能，甚至自带分选箱。因此，这类分选机通常伴随着体积大，笨重、价格昂贵，分选塑料不具有针对性等缺点，使用环境不具有普适性。
7.对于移动式塑料收集，通常不对塑料进行分类处理而直接回收变卖。由于塑料材质不同，回收价格也会存在差异，如果以混合塑料的形式回收会导致回收价格偏低，造成经济损失。


技术实现要素：

8.本实用新型目的是克服现有技术存在的上述问题，提供一种能够显著提高分选效率，具有很强实用性和便携性的一种低功耗、低成本的食品级塑料分选检测装置。
9.本实用新型的技术方案是：
10.一种手持低功耗、便携式塑料检测装置，主要包括箱体，箱体外一侧设置有手柄及电源开关按键，箱体内与手柄对应位置通过导电支架安装有与电源开关按键电连接的近红外光源；与近红外光源相对一侧的箱体内设置有近红外传感器及集成控制系统，箱体内上方为投料口，底部为出料口，出料口中间设置有转动轴，转动轴上固定有分选翻板，与分选翻板两侧对应位置的箱体内壁上各设置有一个电磁开关，分选翻板下方位于转动轴两侧的箱体上分别设置有称重吊钩和称重传感器；所述近红外传感器、电磁开关和称重传感器分
别与集成控制系统电连接。
11.所述集成控制系统包括主控制模块，以及分别与主控制模块连接的光电探测模块和低功耗蓝牙控制与通信模块；其中，光电探测模块与外部近红外传感器连接，主控制模块分别与外部的称重传感器及电磁开关连接，低功耗蓝牙控制与通信模块用于和手机或上位机的通信联系，集成控制系统由低功耗电源模块供电。
12.所述分选翻板为铁磁材料制成，分选翻板两侧与两个电磁开关磁性连接，保持分选翻板处于平衡状态；所述集成控制系统根据塑料样品检测结果，控制单侧电磁开关关闭，进而断开单侧电磁开关与分选翻板的磁性连接，分选翻板失去平衡并向无磁性连接的一侧翻转，将塑料样品送入对应一侧出料口；之后再控制单侧电磁开关打开恢复电磁开关与分选翻板磁性连接，保证分选翻板复位。
13.所述出料口设在箱体底部，包括分别位于转动轴两侧的pet出料口和hdpe出料口，出料口各设有一对称重吊钩；所述称重吊钩连接箱体内部称重传感器，用于悬挂收集袋并称重；所述称重传感器与集成控制系统电性连接。
14.所述识别装置设在箱体内，包括集成控制系统、滤光片，近红外光源，近红外传感器；所述滤光片罩在所述红外传感器顶部并由一特制金属圆筒将二者包围，使得装置工作时无需再做遮光处理；所述红外传感器与集成控制系统通过电性连接；所述近红外光源和近红外传感器分别置于投料口两侧。
15.所述近红外光源采用波长为1200nm的单一光源，用于保证两种塑料的透射率差异最大化，进而提高分类效率和可靠性；也可以用1200nm波长的发光二极管代替；1200nm波长处pet和hdpe两种塑料的透射率差异最大，有助于更好的区分两种塑料；利用单色光代替连续光谱进行检测，能够更加快速准确的分辨塑料材质；所述发光二极管体积小，成本低，有利于降低装置的体积和成本。
16.所述主控制模块用于系统资源调配、数据处理，系统长时间无操作状态下自动关机控制；所述光电探测模块用于数字化处理近红外传感器的采集数据；所述低功耗蓝牙控制与通信模块负责将塑料样品检测结果和重量信息传送至手机端显示，省去指示面板对电能的损耗，进而降低装置的功耗和体积；所述低功耗电源模块负责实现对检测装置的分布式供电，最大程度降低能耗。
17.集成控制系统在硬件方面实现低功耗设计；包括采用低功耗的处理器芯片、低功耗蓝牙通信技术、低耗能的光电检测器件以及分布式电源电路设计等。
18.本实用新型的优点和有益效果：
19.(1)能够快速精准地区分饮料瓶中的pet和hdpe两种塑料，有效避免人为操作的误差，提高塑料区分的效率和可靠性，节省后续塑料再处理工艺。
20.(2)能够实现对pet和hdpe两种塑料的自动区分、收集和称重等一系列操作，简化移动式塑料收集用具，使用者可直接对收集的塑料进行回收变卖。
21.(3)整体装置体积小，除去手柄部分体积约在0.2m3左右，便携可手持，适用于移动式塑料收集与分类。使用时无需遮光处理，适合多种复杂的工作环境。
附图说明
22.图1是本实用新型的装置结构示意图；图中：1-手柄；2-电源开关按键；3-投料口；
4-滤光片；5-近红外传感器；6-集成控制系统；7-锂电池；8-导电支架；9-近红外光源；10-箱体；11-分选翻板；12-转动轴；13-出料口；14-电磁开关；15-称重吊钩；16-称重传感器。
23.图2是本实用新型集成控制系统的模块图。图中：(1)近红外传感器；(2)称重传感器；(3)集成控制系统。
具体实施方式
24.实施例1：
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
26.如图1所示，一种手持便携式塑料检测装置。包括箱体10，箱体外一侧设置有手柄1及电源开关按键2，箱体内与手柄对应位置通过导电支架8安装有与电源开关按键电连接的近红外光源9；与近红外光源相对一侧的箱体内依次设置有滤光片4、近红外传感器5、集成控制系统6和锂电池7，箱体内上方为投料口3，底部为出料口13，出料口中间设置有转动轴12，转动轴上固定有分选翻板11，与分选翻板两侧对应位置的箱体内壁上各设置有一个电磁开关14，分选翻板下方位于转动轴两侧的箱体上分别设置有称重吊钩15和称重传感器16；所述近红外传感器5、电磁开关14和称重传感器16分别与集成控制系统6电连接。
27.所述集成控制系统6的构成如图2所示，包括主控制模块，以及分别与主控制模块连接的光电探测模块和低功耗蓝牙控制与通信模块；其中，光电探测模块与外部近红外传感器连接，主控制模块分别与外部的称重传感器及电磁开关连接，低功耗蓝牙控制与通信模块用于和手机或上位机的通信联系，集成控制系统由低功耗电源模块供电。
28.本实用新型的检测过程是：
29.(1)将不同分选收集袋分别挂在称重吊钩上，便于后期接收塑料样品并称重。(2)打开电源开关之后，系统自动进行初始化，之后等待检测指令。(3)打开手机上的蓝牙app搜索蓝牙信号并与本装置连接。(4)把塑料样品从投料口放进去，按动电源开关按键，识别装置进入工作状态；1200nm波长的红外光线穿过塑料样品照射到光电传感器上而被转化成电压信号并送到集成控制系统，集成控制系统将该电压值与预设阈值比较，若电压值偏大(即大于预设阈值)，则判定塑料为pet材质，反之则为hdpe材质。(5)识别完成后，集成控制系统关闭相应侧电磁开关，因磁性连接断开，进而控制分选翻板向对应出料口一侧转动，将塑料样品送入分选收集袋进行收集，此时，称重传感器感知重量变化后将数据送至集成控制系统完成称重，之后电磁开关打开，分选翻板复位。(6)主控制模块整理数据，利用蓝牙模块发送信息至手机，手机上即刻就可以收到塑料检测结果以及样品重量等信息。