CN105572008A - 激光粉尘传感器 - Google Patents
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Abstract
一种激光粉尘传感器，其包括激光器、光敏元件、检测主控模块、采样检测腔，激光器正对所述采样检测腔，光敏元件设于采样检测腔内，该光敏元件与检测主控模块电连接，其特征在于，其还包括微型导风轮和微型电机，微型导风轮与微型电机电连接，微型电机与检测主控模块电连接，微型导风轮在微型电机的驱动下进行转动而可将环境中空气推入至采样检测腔内或将采样检测腔内的空气吸出至环境中而形成空气流。此外，本发明的激光粉尘传感器还集成有温湿度传感器、气压传感器、无线传输模块，其不仅集成程度高，而且体型小，智能化程度高、成本更低；本发明不仅可应用于传统的非小型的检测装置中，而且可应用于智能穿戴设备中及其他对体积要求更高的应用场所。
Description
【技术领域】
本发明涉及空气检测传感器领域，尤其涉及一种激光粉尘传感器。
【背景技术】
激光透射法、散射法是测量空气中粉尘颗粒物含量的通用方法：粉尘颗粒在光的照射下会产生光的散射现象，与此同时，粉尘颗粒还吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒检测场时，会受到粉尘颗粒周围散射和吸收的影响，光强将被衰减，此时利用一个光敏元件2来接收透射光和散射光，由透射光或散射光的光强度、脉冲频率等便可求得入射光通过检测场的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应检测场粉尘颗粒的相对浓度。光强的大小和经光电转换的电信号强弱成正比，通过测得电信号就可以求得相对衰减率，进而就可以测定检测场里粉尘颗粒的浓度。现有的激光粉尘传感器由于其内部装设有风扇，其整体体积较大，通常无法应用于穿戴式设备中，如智能手环中。而随着科技的进步，电子产品越来越小型化，平板化，若传感器体积过大，将无法适应电子产品的发展趋势，因此，越来越小型化的传感器将是未来传感器的发展趋势。此外，现有的激光粉尘传感器通常功能单一，只能用于检测环境粉尘颗粒浓度。而随着科技的发展，电子产品也越来越智能化、多功能化，单一功能的电子产品越来越难以满足用户的使用需求。当采用传统的激光粉尘传感器设计粉尘检测装置时，若需实现其他的空气检测项目，则不仅需要激光粉尘传感器，同时也需要其他类型的传感器，这不仅使得空气检测装置不易于小型化，而且还大大加大选型设计难度，不易于进一步应用和使用。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种体型小，成本低，功能全，集成程度高，智能化程度高的激光粉尘传感器。
为实现上述目的，本发明提供了一种激光粉尘传感器，其包括激光器、光敏元件、检测主控模块、采样检测腔，所述激光器正对所述采样检测腔，所述光敏元件设于所述采样检测腔内，该光敏元件与所述检测主控模块电连接，其特征在于，其还包括微型导风轮和微型电机，所述微型导风轮与所述微型电机电连接，所述微型电机与所述检测主控模块电连接，所述微型导风轮在所述微型电机的驱动下进行转动而可将环境中空气推入至所述采样检测腔内或将所述采样检测腔内的空气吸出至环境中而形成空气流。
其还包括激光器安装基座，在该激光器安装基座上形成有采样检测腔和装设所述微型导风轮及微型电机的风轮安装孔，所述微型导风轮及微型电机装设于所述风轮安装孔内，所述风轮安装孔与所述采样检测腔相贯通。
所述激光器安装基座上设有安装激光器的激光器安装孔，所述激光器安装于所述激光器安装孔内；在该激光器安装基座上设有用于安装所述光敏元件的光敏元件安装孔，所述光敏元件设于所述光敏元件安装孔内，所述光敏元件安装孔和所述激光器安装孔分别与所述采样检测腔贯通，且该光敏元件安装孔和激光器安装孔分别位于所述采样检测腔相对的两端。
其还包括可与用户的智能终端进行通信连接的无线传输模块，该无线传输模块与所述检测主控模块电连接，所述检测主控模块用于根据所述光敏元件的电信号变化而测出所述采样检测腔中的粉尘颗粒浓度，并将检测出的粉尘颗粒浓度信息编解码成符合通信协议的传输信号而通过所述无线传输模块与用户的智能终端实时或定时进行数据交互。
其还包括用于检测环境温湿度的温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述检测主控模块电连接，所述检测主控模块可将所述温湿度传感器检测到的温湿度检测结果信息编解码成符合通信协议的传输信号而通过所述无线传输模块与用户的智能终端实时或定时进行数据交互。
其还包括用于检测环境气压的气压传感器，所述气压传感器与所述检测主控模块电连接，所述检测主控模块可将所述气压传感器检测到的温湿度检测结果信息编解码成符合通信协议的传输信号而通过所述无线传输模块与用户的智能终端实时或定时进行数据交互。
在所述激光器安装基座上设有安装温湿度传感器的温湿度传感器安装孔，该温湿度传感器安装孔与外部环境相贯通，所述温湿度传感器设于所述温湿度传感器安装孔内。
所述检测主控模块固定于所述激光器安装基座的一侧表面，所述采样检测腔、风轮安装孔、温湿度传感器安装孔位于所述检测主控模块及与之相对的激光器安装基座的另一侧表面之间。
在所述激光器安装基座及检测主控模块的外侧包覆有静电屏蔽罩。
所述无线传输模块为蓝牙模块、wifi模块、红外模块、射频模块中的一种。
本发明的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本发明的激光粉尘传感器由于取消了传统的风扇设计，而选用更微型的风轮和电机，并巧妙的设置风轮和电机的安装位置，从而可使得激光粉尘传感器的体型更小巧，成本更低。此外，本发明还集成了温湿度传感器、气压传感器及无线传输模块，其不仅可用于检测环境粉尘颗粒浓度，而且可用于检测环境温湿度及气压值，并且可通过无线传输模块无线传输至用户的智能终端进行统计、管理和进一步应用。本发明的激光粉尘传感器虽然集成了多项功能，但其集成程度高，体型更小，智能化程度更高，因而具有很强的实用性，其不仅可应用于传统的非小型的检测装置中，而且可应用于智能穿戴设备中及其他对体积要求更高的应用场所。本发明的激光粉尘传感器具有功能多、智能化程度高、集成程度高、体型小、安装使用方便等特点，宜大力推广。
【附图说明】
图1是实施例1的立体结构示意图。
图2是实施例1的分解结构示意图。
图3是实施例1的激光器安装基座的结构示意图。
图4是实施例2的立体结构示意图。
图5是实施例2的分解结构示意图。
图6是实施例2的激光器安装基座的结构示意图。
其中，激光器1、光敏元件2、检测主控模块3、无线传输模块4、温湿度传感器5、气压传感器6、微型导风轮7、微型电机71、电机座72、激光器安装基座8、激光器安装孔81、第一隔板82、第一通孔83、光敏元件安装孔84、第二隔板85、风轮安装孔86、第二通孔87、第三通孔88、第四通孔89、温湿度传感器安装孔810、静电屏蔽罩9、采样检测腔10、陀螺仪和加速度传感器11。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
如图1～图6所示，本发明的激光粉尘传感器包括激光器1、光敏元件2、检测主控模块3、无线传输模块4、温湿度传感器5、气压传感器6、微型导风轮7、激光器安装基座8、静电屏蔽罩9。
实施例1
如图2所示，所述激光器安装基座8用于安装激光器1、检测主控模块3、微型导风轮7等部件，其为该激光粉尘传感器的基础外形结构。所述激光器安装基座8呈一端开口，一端敞口的盒状结构。所述检测主控模块3对合连接于所述激光器安装基座8的敞口端，从而使得所述检测主控模块3密封住该激光器安装基座8的敞口端，使得检测主控模块3与激光器安装基座8之间形成容置腔。具体的，在所述激光器安装基座8的侧壁上设有激光器安装孔81。本实施例中，所述激光器安装孔81沿激光器安装基座8的长度方向延伸，其与所述激光器安装基座8的上下表面相平行。所述激光器安装孔81的大小及形状与所述激光器1相匹配。本实施例中，其为圆柱形孔。在所述激光器安装基座8的内侧表面上设有若干相互平行的第一隔板82，所述第一隔板82与所述激光器安装基座8一体连接。在所述第一隔板82上设有第一通孔83，所述第一通孔83正对所述激光器1，从而使得所述激光器1发出的激光束可穿过所述第一通孔83。所述第一隔板82及第一通孔83形成了本发明的采样检测腔10。
如图2所示，在所述采样检测腔10的与所述激光器1相对的另一端设有光敏元件安装孔84。所述光敏元件2装设于该光敏元件安装孔84内，并与所述检测主控模块3电连接。所述光敏元件2用于接收激光束遇到空气中的粉尘颗粒物时所产生的散射光或透射光，其用于将光信号转换为电信号，从而使得检测主控模块3可通过电信号的变化而计算出粉尘颗粒浓度。所述光敏元件2可选用公知的光敏元件。所述光敏元件安装孔84与所述采样检测腔10相贯通。本实施例中，所述光敏元件安装孔84由第一隔板82和与第一隔板82平行间隔的第二隔板85围合而成。所述第二隔板85与所述激光器安装基座8一体连接。其他实施例中，所述光敏元件安装孔84也可以是与所述采样检测腔10一体形成的孔。
如图2所示，在所述采样检测腔10与所述光敏元件安装孔84的侧边设有风轮安装孔86。所述风轮安装孔86用于装设微型导风轮7。所述微型导风轮7用于产生气流，以便对空气进行采样检测。本实施例中，所述微型导风轮7用于将采样检测腔10中的空气吹出至外部环境中，以产生流经采样检测腔10的采样气流。其他实施例中，所述微型导风轮7也可设置成将外界环境中的空气推入至所述采样检测腔10，以形成流经采样检测腔10的采样气流。所述微型导风轮7可选用轴流式或离心式。本实施例中，所述微型导风轮7为轴流式微型导风轮7，其轴向垂直于所述激光器1所发出的激光束的延伸方向；在该风轮安装孔86的沿微型导风轮7轴向方向的两端侧壁上分别设有第二通孔87，该第二通孔87分别与外部环境贯通及与采样检测腔10贯通；所述微型导风轮7与微型电机71连接，其可在微型电机71的驱动下转动。所述微型电机71可选用公知的微型电机。所述微型电机71与所述检测主控模块3电连接。所述微型电机71带动所述微型导风轮7转动，从而可将采样检测腔10中的空气沿微型导风轮7的轴向吹出至外部环境中。所述微型电机71由电机座72固定，所述电机座72则可通过螺钉固定于激光器安装基座8的内壁上。
如图2所示，为便于检测环境温湿度，在所述激光器安装基座8上还设有温湿度传感器5。具体的，在所述激光器安装基座8上设有温湿度传感器安装孔810，该温湿度传感器安装孔810与外部环境贯通。所述温湿度传感器5装设于所述温湿度传感器安装孔810内。所述温湿度传感器5与所述检测主控模块3电连接。
如图2所示，为便于将粉尘颗粒浓度检测结果信息发送至用户的智能终端，扩展其应用范围，提高其智能化程度，在所述激光器安装基座8上还设有无线传输模块4。所述无线传输模块4可为蓝牙模块、wifi模块、红外模块、射频模块中的一种。本实施例中，其为蓝牙模块，其集成于所述检测主控模块3上而与检测主控模块3电连接。
如图2所示，为检测环境气压，在所述激光器安装基座8上还设有气压传感器6。所述气压传感器6与所述检测主控模块3电连接。本实施例中，其集成于所述检测主控模块3上。
如图2所示，在所述激光器安装基座8上还设有陀螺仪和加速度传感器11，该陀螺仪和加速度传感器11与所述检测主控模块3电连接，本实施例中，其集成于所述检测主控模块3上。该陀螺仪和加速度传感器11是为方便将该激光粉尘传感器应用于智能手环等智能设备中，从而可方便智能手环等设备扩展其应用。
如图2所示，所述气压传感器6、温湿度传感器5、无线数据传输模块、微型导风轮7、激光器1均设于所述检测主控模块3的同一侧。
所述检测主控模块3用于运算控制，其分别与所述光敏元件2、温湿度传感器5、气压传感器6电连接。所述检测主控模块3接收所述光敏元件2的电信号，其根据光敏元件2的电信号数据而运算出所述采样检测腔10中的粉尘颗粒浓度。所述检测主控模块3可选用公知的主控PCB板，本实施例中，其通过螺钉固定于所述激光器安装基座8的敞口端，其形状及大小与所述激光器安装基座8的敞口端形状及大小相匹配，从而可密封住该激光器安装基座8，使得采样空气在相对密闭的采样检测腔10中接受检测，从而可提高检测精度。所述检测主控模块3根据所述光敏元件2的电信号变化而测出所述采样检测腔10中的粉尘颗粒浓度，并可将检测出的粉尘颗粒浓度信息编解码成符合通信协议的传输信号而通过所述无线传输模块4与用户的智能终端实时或定时进行数据交互，方便用户在智能终端上进行统计、管理或进一步应用。所述同时，所述检测主控模块3还可将温湿度传感器5检测到的温湿度检测结果信息及气压传感器6检测到的气压检测结果信息编解码成符合通信协议的传输信号而通过所述无线传输模块4与用户的智能终端实时或定时进行数据交互，以便用户通过在智能终端上进行统计、管理或进一步应用。
由于静电具有吸附作用，为避免静电吸附空气中的粉尘颗粒而影响检测结果，如图1、图2所示，在所述激光器安装基座8及检测主控模块3的外侧包覆有静电屏蔽罩9。所述静电屏蔽罩9可由公知的材料制成。
藉此，便构成了本发明的激光粉尘传感器，由于其取消了传统的风扇设计，而选用更微型的风轮和电机，并巧妙的设置风轮和电机的安装位置，从而可使得激光粉尘传感器的体型更小巧，成本更低。此外，本发明的激光粉尘传感器还集成了温湿度传感器、气压传感器及无线传输模块，其不仅可用于检测环境粉尘颗粒浓度，而且可用于检测环境温湿度及气压值，并且可通过无线传输模块无线传输至用户的智能终端进行统计、管理和进一步应用。本发明的激光粉尘传感器虽然集成了多项功能，但其集成程度高，体型小，智能化程度高，不仅可应用于传统的非小型的检测装置中，而且可应用于智能穿戴设备中及其他对体积要求更高的应用场所。
实施例2
本实施例基本结构同实施例1，所不同的是所述微型导风轮7的安装方式和风轮安装孔86的结构。
如图4、图5所示，所述微型导风轮7为轴流式微型导风轮7，该微型导风轮7的轴向平行于所述激光器1所发出的激光束的延伸方向；在该风轮安装孔86的沿微型导风轮7轴向方向的一端侧壁上设有第三通孔88，该第三通孔88使得风轮安装孔86与所述采样检测腔10相贯通；在所述风轮安装孔86的侧壁上设有与外部环境贯通的第四通孔89，该第四通孔89用于使采样检测腔10中的空气经风轮安装孔86流出至外部环境中。该微型导风轮7与微型电机71连接，其在微型电机71的驱动下转动，从而可将采样检测腔10中的空气沿其轴向吹出至外部环境中。所述微型电机71由电机座72固定，所述电机座72则可通过螺钉固定于所述激光器安装基座8的内壁上。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。
Claims (10)
1.一种激光粉尘传感器，其包括激光器(1)、光敏元件(2)、检测主控模块(3)、采样检测腔(10)，所述激光器(1)正对所述采样检测腔(10)，所述光敏元件(2)设于所述采样检测腔(10)内，该光敏元件(2)与所述检测主控模块(3)电连接，其特征在于，其还包括微型导风轮(7)和微型电机(71)，所述微型导风轮(7)与所述微型电机(71)电连接，所述微型电机(71)与所述检测主控模块(3)电连接，所述微型导风轮(7)在所述微型电机(71)的驱动下进行转动而可将环境中空气推入至所述采样检测腔(10)内或将所述采样检测腔(10)内的空气吸出至环境中而形成空气流。
2.如权利要求1所述的激光粉尘传感器，其特征在于，其还包括激光器安装基座(8)，在该激光器安装基座(8)上形成有采样检测腔(10)和装设所述微型导风轮(7)及微型电机(71)的风轮安装孔(86)，所述微型导风轮(7)及微型电机(71)装设于所述风轮安装孔(86)内，所述风轮安装孔(86)与所述采样检测腔(10)相贯通。
3.如权利要求2所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述激光器安装基座(8)上设有安装激光器(1)的激光器安装孔(81)，所述激光器(1)安装于所述激光器安装孔(81)内；在该激光器安装基座(8)上设有用于安装所述光敏元件(2)的光敏元件安装孔(84)，所述光敏元件(2)设于所述光敏元件安装孔(84)内，所述光敏元件安装孔(84)和所述激光器安装孔(81)分别与所述采样检测腔(10)贯通，且该光敏元件安装孔(84)和激光器安装孔(81)分别位于所述采样检测腔(10)相对的两端。
4.如权利要求3所述的激光粉尘传感器，其特征在于，其还包括可与用户的智能终端进行通信连接的无线传输模块(4)，该无线传输模块(4)与所述检测主控模块(3)电连接，所述检测主控模块(3)用于根据所述光敏元件(2)的电信号变化而测出所述采样检测腔(10)中的粉尘颗粒浓度，并将检测出的粉尘颗粒浓度信息编解码成符合通信协议的传输信号而通过所述无线传输模块(4)与用户的智能终端实时或定时进行数据交互。
5.如权利要求4所述的激光粉尘传感器，其特征在于，其还包括用于检测环境温湿度的温湿度传感器(5)，所述温湿度传感器(5)与所述检测主控模块(3)电连接，所述检测主控模块(3)可将所述温湿度传感器(5)检测到的温湿度检测结果信息编解码成符合通信协议的传输信号而通过所述无线传输模块(4)与用户的智能终端实时或定时进行数据交互。
6.如权利要求5所述的激光粉尘传感器，其特征在于，其还包括用于检测环境气压的气压传感器(6)，所述气压传感器(6)与所述检测主控模块(3)电连接，所述检测主控模块(3)可将所述气压传感器(6)检测到的温湿度检测结果信息编解码成符合通信协议的传输信号而通过所述无线传输模块(4)与用户的智能终端实时或定时进行数据交互。
7.如权利要求6所述的激光粉尘传感器，其特征在于，在所述激光器安装基座(8)上设有安装温湿度传感器(5)的温湿度传感器安装孔(810)，该温湿度传感器安装孔(810)与外部环境相贯通，所述温湿度传感器(5)设于所述温湿度传感器安装孔(810)内。
8.如权利要求7所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述检测主控模块(3)固定于所述激光器安装基座(8)的一侧表面，所述采样检测腔(10)、风轮安装孔(86)、温湿度传感器安装孔(810)位于所述检测主控模块(3)及与之相对的激光器安装基座(8)的另一侧表面之间。
9.如权利要求8所述的激光粉尘传感器，其特征在于，在所述激光器安装基座(8)及检测主控模块(3)的外侧包覆有静电屏蔽罩(9)。
10.如权利要求4～9任意一条所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述无线传输模块(4)为蓝牙模块、wifi模块、红外模块、射频模块中的一种。
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160511 |