CN106769726A - 一种浊度和悬浮物浓度传感器 - Google Patents

一种浊度和悬浮物浓度传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浊度和悬浮物浓度传感器，包括底座和扣合于所述底座上的密封盖体，其扣合形成一密封容置腔；底座外部固定有一可旋转的刮刷，刮刷一端固定于一从动磁轮上，另一端设置有刷毛或橡胶刮片，传感器镜片设置于刮刷的刷毛或橡胶刮片转动范围内；容置腔内设置有一传感器集成电路板，电路板竖直的插设于底座中部，其一侧底座上设置有一电机室，另一侧底座上设置有温度传感器、浊度检测光电二极管、悬浮物浓度检测光电二极管、发光二极管；电机室内部固定有一立式电机，立式电机的输出轴上连接有一驱动磁轮，驱动磁轮与从动磁轮的端面相对。本发明的浊度/悬浮物浓度传感器必要部件均依附安装于底座之上，结构紧凑，装配工艺性好。

Description

一种浊度和悬浮物浓度传感器
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别涉及一种浊度和悬浮物浓度传感器。
背景技术
浊度/悬浮物传感器的检测原理是利用一个红外线LED向被测样品发射一束红外线（波长一般为850nm）；水中的固体杂质对光线有散射作用，散射光的强度与水体浊度正相关。在与入射光线成90度的方向设置一个红外光电二极管用于检测散射光的强度，通过电路处理即可得到水体的浊度参数。需要监测高浊度的水体悬浮物浓度时，由于光线难以透过，所以使用了反射光的监检测原理：水中固体杂质对入射光线有反射作用，反射光的强度与悬浮物的浓度正相关，在反射光方向上（一般与入射光成140度的方向）设置一个红外光电二极管用于检测反射光的强度，通过电路处理即可得到水体的悬浮物浓度参数。
现今，浊度/悬浮物浓度传感器向着小型化的方向发展。随着体积的减小，对传感器结构的紧凑性提出了更高的要求，同时还要兼顾装配工艺性。传感器检测原理属于微弱信号检测范畴，特别是低浊度低浓度测量时，光电二极管输出非常微弱。为提高检测信噪比，传感器与电路板的引线长度应尽量缩短。而且光电二极管及LED对位置的变动非常敏感，如果安装不牢固很容易就会因为运输颠簸或安装使用过程中的震动或撞击而发生移位使误差增大。红外线LED及光电二极管的参数很容易受到温度变化的影响。为提高测量精度需要对其进行温度补偿。
发明内容
为进一步优化传感器的装配工艺，提高装配精度，提高零部件安装的可靠性，并提高微弱信号检测的信噪比，以及消除温度对测量结果的影响，本发明提出一种浊度和悬浮物浓度传感器，其包括底座和扣合于所述底座上的密封盖体，所述底座和密封盖体之间设置有密封圈，并扣合形成一密封容置腔；所述底座外部固定有一可旋转的刮刷，所述刮刷一端固定于一从动磁轮上，另一端设置有刷毛或橡胶刮片，传感器镜片设置于所述刮刷的刷毛或橡胶刮片转动范围内；
所述容置腔内设置有一传感器集成电路板，所述传感器集成电路板竖直的插设于所述底座中部，其一侧底座上设置有一电机室，另一侧底座上设置有温度传感器、浊度检测光电二极管、悬浮物浓度检测光电二极管、发光二极管；所述电机室内部固定有一立式电机，所述立式电机的输出轴向下，且所述输出轴上连接有一驱动磁轮，所述驱动磁轮与所述从动磁轮的端面相对。
使用时，所述驱动磁轮与从动磁轮之间的磁场穿透非磁性的底座而相互作用，当驱动磁轮随立式电机转动时，从动磁轮在磁场作用下也发生相应转动，进而带动所述刮刷转动，达到清洁镜片的目的。
优选地，当采用金属材料制作所述底座时，所述浊度检测光电二极管、悬浮物浓度检测光电二极管、发光二极管外部套有绝缘套。
优选地，所述电机室与所述底座一体成型。
优选地，所述电机室自所述底座上凸起，中部设置有容置所述立式电机的腔体。
优选地，所述腔体的侧壁上设置有固定所述立式电机的顶丝。
优选地，所述传感器集成电路板通过螺丝固定于所述电机室外壁的平面上。
优选地，所述立式电机套有电机套。
优选地，所述底座为非磁性材料不锈钢、铝合金、不锈钢、塑料中的一种或多种。
优选地，所述传感器镜片粘合于所述底座外部的镜片槽内。
优选地，所述底座外部的边缘上设置有保护栅。
优选地，所述底座加工有温度探测孔，用于所述温度传感器的安装。
优选地，所述底座加工有发射孔，用于安装所述发光二极管。
优选地，所述底座加工有悬浮物浓度探测孔，用于安装所述悬浮物浓度检测光电二极管。
优选地，所述底座加工有浊度探测孔，用于安装所述浊度检测光电二极管。
优选地，所述发射孔与所述悬浮物浓度探测孔的下端重合穿出底部。
优选地，所述底座一体成型。
本发明的浊度和悬浮物浓度传感器具备以下优点：
1、所有必要部件均依附于安装底座之上，结构紧凑，装配工艺性好。
2、所述浊度检测光电二极管、悬浮物浓度检测光电二极管、发光二极管均安装于底座上经精密机床加工的孔洞中，定位精度高，安装牢固抗冲击抗震动性能好。
3、所述浊度检测光电二极管、悬浮物浓度检测光电二极管与所述传感器集成电路板之间的距离很近，能将所述浊度检测光电二极管、悬浮物浓度检测光电二极管的引脚直接焊接于传感器集成电路板上而无需延长线。使微弱信号传输距离缩至最短确保其有最佳的抗干扰能力及最高的信噪比。
4、所述温度传感器的安装非常靠近所述浊度检测光电二极管、悬浮物浓度检测光电二极管和发光二极管,而且依靠厚实的底座其良好的导热性使各部件温差减少，使温度补偿误差降到最低。
附图说明
图1为本发明优选实施例的组装结构主视图；
图2为本发明优选实施例的组装结构侧视图；
图3为本发明优选实施例的仰视结构示意图；
图4为本发明优选实施例的底座结构示意图；
标号说明：
底座1、刮刷2、从动磁轮3、镜片4、传感器集成电路板5、螺丝51、电机室6、立式电机61、电机套62、顶丝63、外壁平面64、温度传感器7、温度探测孔71、浊度检测光电二极管8、浊度探测孔81、悬浮物浓度检测光电二极管9、悬浮物浓度探测孔91、发光二极管10、发射孔101、保护栅11、密封盖体12、密封圈13。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示的浊度和悬浮物浓度传感器，由底座1和扣合于底座1上的密封盖体12围成。底座1和密封盖体12之间设置有密封圈13，并扣合形成一密封容置腔，以用于装设各传感器和电路部件。在底座1的外部固定有一可旋转的刮刷2，该刮刷2一端固定于一从动磁轮3上，并可随该从动磁轮3转动，另一端设置有刷毛或橡胶刮片，传感器镜片4设置于所述刮刷2的刷毛或橡胶刮片转动范围内，以达到清洁传感器镜片4的目的。
在所述的容置腔内设置有一传感器集成电路板5，所述传感器集成电路板5竖直的插设于底座1的中部，其一侧的底座上设置有一电机室6，另一侧底座上设置有温度传感器7、浊度检测光电二极管8、悬浮物浓度检测光电二极管9、发光二极管10等检测部件。所述电机室6内部固定有一立式电机61，所述立式电机61的输出轴向下，且所述输出轴上连接有一驱动磁轮（图中未示出），所述驱动磁轮与所述从动磁轮3的端面相对。
所述驱动磁轮与从动磁轮3之间的磁场穿透非磁性的底座1而相互作用，最终两磁轮因同极排斥异极相吸而趋于保持一固定的角度；故当驱动磁轮随立式电机转动时，从动磁轮3在磁场作用下也发生相应转动，以达到磁力平衡状态，从而使驱动磁轮与从动磁轮3在被底座1隔开的非接触状态下传递扭矩。所以当驱动磁轮在立式电机61的带动下转动时，从动磁轮3在磁力作用下跟随转动，从而带动刮刷2转动，达到清洁镜片4的目的。
本发明的传感器集成电路板5立式装于底座1上，引线短，即传感器集成电路板5到各浊度检测光电二极管8、悬浮物浓度检测光电二极管9之间的连接电路最短，使得传感器的测量数据更加灵敏、抗干扰能力强、信号精度高；而且浊度和悬浮物浓度传感器的整体装配更加紧凑、体积小、稳定度高，安装精度高。
在本优选实例中，如图2和图4所示，在与电机室6相对的、传感器集成电路板5的另一侧，从左到右，依次设置有装设发光二极管10的发射孔101、装设悬浮物浓度检测光电二极管9的悬浮物浓度探测孔91、装设温度传感器7的温度探测孔71、装设浊度检测光电二极管8的浊度探测孔81。当采用金属材料制作底座1时，所述浊度检测光电二极管8和悬浮物浓度检测光电二极管9的外部必须套有绝缘套，然后再插入底座1的探测孔；当底座1使用绝缘材料譬如塑料制作时可以免除绝缘套。所述传感器镜片4粘合于所述底座1外部的镜片槽内。
如图2和图4所示，所述立式电机61套有电机套62，以将电机定心嵌入电机室6中。所述腔体的侧壁上设置有固定所述立式电机的顶丝63，用于将立式电机61固定在腔体内。电机室6与底座1一体成型，即直接在底座上加工一凸起的电机室6，电机室6的中部设置有容置所述立式电机61的腔体。
如图4所示，电机室6靠近传感器集成电路板5一侧的外壁平面64呈垂直状，可通过螺丝51将传感器集成电路板5固定于该外壁平面64上。在本实施例中，在电路板的左右两侧各设置了一个螺丝51，防止电路板晃动变形；也可以设置为三个或更多，或通过卡槽等结构来固定传感器集成电路板5。
所述底座1优选为铜材料不锈钢、铝合金，塑料等非磁性材料。
所述底座外部的边缘上设置有保护栅11，以防止刮刷2、镜片4受到撞击而损坏；另外，防止传感器安装于河流湖泊中时，刮刷2受到杂物缠绕。保护栅11并不是完整的保护圈，而是留有多个缺口，以排走气泡，及防止保护栅11在红外光线出射的方向上对光线有阻挡及反射而影响精度。
本发明的浊度和悬浮物浓度传感器具有以下优点：
1、必要部件均依附安装底座1之上，结构紧凑，装配工艺性好。
2、光电二极管及LED安装于底座上经精密机床加工的孔洞中，定位精度高，安装牢固抗冲击抗震动性能好。
3、浊度检测光电二极管8、悬浮物浓度检测光电二极管9与传感器集成电路板5之间的距离很近，能将浊度检测光电二极管8和悬浮物浓度检测光电二极管9的引脚直接焊接于传感器集成电路板5上而无需延长线。使微弱信号传输距离缩至最短确保其有最佳的抗干扰能力及最高的信噪比。
4、温度传感器7的安装非常靠近浊度检测光电二极管8、悬浮物浓度检测光电二极管9及发光二极管10,而且依靠厚实的底座1，其良好的导热性使各部件温差减少，使温度补偿误差降到最低。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：其包括底座（1）和扣合于所述底座上的密封盖体（12），所述底座（1）和密封盖体（12）之间设置有密封圈（13），并扣合形成一密封容置腔；所述底座（1）外部固定有一可旋转的刮刷（2），所述刮刷（2）一端固定于一从动磁轮（3）上，另一端设置有刷毛或橡胶刮片，传感器镜片（4）设置于所述刮刷（2）的刷毛或橡胶刮片转动范围内；
所述容置腔内设置有一传感器集成电路板（5），所述传感器集成电路板（5）竖直的插设于所述底座（1）中部，其一侧底座上设置有一电机室（6），另一侧底座上设置有温度传感器（7）、浊度检测光电二极管（8）、悬浮物浓度检测光电二极管（9）、发光二极管（10）；所述电机室（6）内部固定有一立式电机（61），所述立式电机（61）的输出轴向下，且所述输出轴上连接有一驱动磁轮，所述驱动磁轮与所述从动磁轮（3）的端面相对。
2.如权利要求1所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述浊度检测光电二极管（8）、悬浮物浓度检测光电二极管（9）、发光二极管（10）外部套有绝缘套。
3.如权利要求1所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述电机室（6）与所述底座（1）一体成型。
4.如权利要求3所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述电机室（6）自所述底座（1）上凸起，中部设置有容置所述立式电机（61）的腔体。
5.如权利要求4所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述腔体的侧壁上设置有固定所述立式电机的顶丝（63）。
6.如权利要求4所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述传感器集成电路板（5）通过螺丝（51）固定于所述电机室（6）外壁的平面上。
7.如权利要求1所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述立式电机（61）套有电机套（62）。
8.如权利要求1所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述底座（1）为非磁性材料不锈钢、铝合金、塑料中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述传感器镜片（4）粘合于所述底座（1）外部的镜片槽内。
10.如权利要求1所述的浊度和悬浮物浓度传感器，其特征在于：所述底座（1）外部的边缘上设置有保护栅。
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