CN107860105B - 传感器模组及具有其的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器模组及具有其的空调器。传感器模组包括：壳体,所述壳体内限定出装配腔和检测腔,所述检测腔具有与所述装配腔相连通的检测口，所述装配腔具有与外部连通的空气流通口；传感器，所述传感器安装在所述检测腔内；电控开关件，所述电控开关件设在所述装配腔内以打开或者关闭所述检测口；控制模块，所述控制模块设在所述壳体上且分别与所述电控开关件和所述传感器电连接，以控制所述电控开关件的动作以及接收所述传感器的检测结果。根据本发明的传感器模组，元件的损坏几率低，延长了传感器模组的使用寿命。同时通过设置可封闭的检测腔，可提高传感器模组的检测精度，且进一步延长传感器模组的使用寿命。

Description

传感器模组及具有其的空调器

技术领域

本发明涉及检测设备技术领域，尤其涉及一种传感器模组及具有其的空调器。

背景技术

涉及空气检测与处理的装置都会安有空气传感器对空气进行检测，随着设备的运行，空气的成分、温湿度等参数会发生变化，且这种变化会因与环境发生空气、物品和人员的交换而发生变化，如果不能检测空气的某些重要参数会影响到设备的表现，甚至是威胁到设备所测控区域空间里面人员的活动范围和健康程度。在使用空气调节设备的空间里面，不能检测空气中特定气体含量会导致空气质量的恶化，对健康造成危害，甚至威胁相关人员生命。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

传统空气检测与处理装置可根据有无空气传感器分为两大类：一类是无空气传感器的装置，其可根据设备运行时长、检测风机运行功率、检测进出气两侧压差等间接方式估算气体流量、体积和特定气体成分的含量累计情况等，按一定的周期进行换气、过滤、加/减湿或者开关除尘、除甲醛等特定装置。对于这些基于设备运行时长或流量等估算模型的方案，虽然系统结构简单、逻辑清晰、造价低廉，而且运行时长跟空气中特定气体含量累计增加或减少的程度正相关，但由于环境因素、间接检测参数的差异以及误差传递链条过长，整体系统误差很大，因而此类方法检测结果十分不准确，往往导致设备系统运行效率不理想。

另一类是有空气传感器的装置，其可根据系统所关注的特定气体检测需要引入特定气体相对应的空气传感器，并可根据空气传感器的测量结果采取对应的措施。但这类装置特别是测量甲醛等气体的电化学传感器往往不能解决使用寿命和安装维护的便利性问题，往往导致系统全寿命运行维护成本控制不理想。

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种传感器模组，所述传感器模组可提高检测精度且延长使用寿命。

本发明还旨在提出一种具有上述传感器模组的空调器。

根据本发明实施例的传感器模组，包括：壳体,所述壳体内限定出装配腔和检测腔,所述检测腔具有与所述装配腔相连通的检测口，所述装配腔具有与外部连通的空气流通口；传感器，所述传感器设在所述检测腔内；电控开关件，所述电控开关件设在所述装配腔内以打开或者关闭所述检测口；控制模块，所述控制模块设在所述壳体上且分别与所述电控开关件和所述传感器电连接，以控制所述电控开关件的动作以及接收所述传感器的检测结果。

根据本发明实施例的传感器模组，将传感器和电控开关件封装在壳体内部，以减少上述元件的损坏几率，延长传感器模组的使用寿命。同时通过设置可封闭的检测腔以提高传感器模组的检测精度，且进一步延长传感器模组的使用寿命。

在一些实施例中，所述壳体包括：底座，所述底座包括相连接的控制座和检测座，所述控制座内限定出控制腔，所述控制模块设在所述控制腔内，所述检测座内限定出所述检测腔，所述电控开关件设在所述底座上；前盖，所述前盖可拆卸连接在所述底座上，所述前盖与所述底座之间限定出所述装配腔，所述检测座位于所述装配腔内。

具体地，所述控制座在远离所述检测座的一侧敞开以形成信号线开口，所述检测座在远离所述信号线开口的一侧形成所述检测口，所述底座还包括连接在所述控制座上的支撑板，所述电控开关件设在所述支撑板上，所述空气流通口设在所述前盖上；所述壳体还包括盖合在所述信号线开口处的盖板。

可选地，所述壳体上设有与所述控制模块电连接的数据接口连接器。

具体地，所述传感器为气体传感器。

在一些实施例中，所述电控开关件包括：开关件，所述开关件可活动地设在所述装配腔内，所述开关件具有打开所述检测口的打开位置和关闭所述检测口的关闭位置，所述开关件构造成常朝向所述打开位置和所述关闭位置中的一个位置活动；驱动器，所述驱动器与所述控制模块电连接，所述驱动器用于驱动所述开关件朝向所述打开位置和所述关闭位置中的另一个位置活动。

具体地，所述开关件上设有用于密封所述检测口的密封圈。在检测口设置密封圈可以增强开关件处于关闭位置时检测腔的密闭效果。

具体地，所述驱动器包括铁芯和线圈。

在一些实施例中，所述开关件包括：磁吸段，所述磁吸段垂直于所述线圈轴向方向，所述线圈在通电的情况下可以吸引所述磁吸段；舌片，所述舌片所述舌片从所述磁吸段的一端弯折朝向远离所述线圈的方向延伸；连接段，所述连接段从所述磁吸段的另一端弯折朝向接近所述线圈轴的下部方向延伸；弹性复位件，所述弹性复位件构造成使所述连接段具有朝向所述驱动器紧贴的趋势；其中：在所述线圈断电时，所述连接段紧贴在所述驱动器侧壁上，且所述舌片盖合在所述检测口上；所述线圈通电时吸附所述磁吸段被吸合，且所述连接段偏离所述驱动器侧壁，所述舌片打开所述检测口。

根据本发明实施例的空调器，包括根据本发明上述实施例所述的传感器模组。

根据本发明实施例的空调器，由于设置了上述传感器模组，检测更加精准、节能、健康。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的传感器模组的一个立体图。

图2是本发明实施例的传感器模组的另一个立体图。

图3是本发明实施例的传感器模组的局部剖视图。

图4是本发明实施例的传感器模组内部结构局部图。

附图标记：

传感器模组100、

壳体1、底座13、数据接口连接器131、控制座132、检测座133、信号线开口134、支撑板135、卡凸136、凸沿137、安装孔138、PCB子板139、

装配腔11、开关腔11a、控制腔11b、

检测腔12、检测口121、

前盖14、空气流通口141、卡孔142、

盖板15、卡扣结构151、传感器2、

电控开关件3、开关件31、磁吸段311、舌片312、连接段313、弹性复位件314、驱动器32、铁芯321、线圈322、线圈接线柱323、导磁片324、线圈信号端子325、

控制模块4、

密封圈5、

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的传感器模组100。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的传感器模组100，包括：壳体1、传感器2、电控开关件3和控制模块4。

壳体1内限定出装配腔11和检测腔12,检测腔12具有与装配腔11相连通的检测口121，装配腔11具有与外部连通的流通口141。传感器2设在检测腔12内。电控开关件3设在装配腔11内以打开或者关闭检测口121。控制模块4设在壳体1上且分别与电控开关件3和传感器2电连接，以控制电控开关件3的动作以及接收传感器2的检测结果。

具体地，控制模块4包括信号处理和控制的PCB板，它可以通过某种控制方式控制内部空间密闭与开放状态的转换。控制模块4可包含MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)或SCM(Single Chip Microcomputer,单片微型计算机)，控制模块4可包含信号采集有关的模拟前端、模数转换和数据通讯等全部功能或部分功能，控制模块4可包含处理电路板或其他可提供类似功能的部件。

可以理解的是，传感器模组100被封装在壳体1内部，使得传感器模组100安装较为方便，且壳体1对传感器2和控制模块4起到了保护作用，延长了传感器模组100的使用寿命。此外，当电控开关件3处于关闭状态时，检测腔12被封闭，即传感器2处于一个密闭的空间，这样可以避免外部环境突变对检测结果产生的不利影响，同时进一步保护传感器2，延长传感器模组100的使用寿命。

根据本发明实施例的传感器模组100，将传感器2和电控开关件3封装在壳体1内部，可减少上述元件的损坏几率，延长传感器模组100的使用寿命。同时通过设置可封闭的检测腔12以提高传感器模组100的检测精度，且进一步延长传感器模组100的使用寿命。

在一些实施例中，如图1和图2所示，壳体1包括底座13和前盖14。其中，如图3所示，底座13包括相连接的控制座132和检测座133，控制座132内限定出控制腔11b，控制模块4设在控制腔11b内，检测座133内限定出检测腔12，传感器2设在检测腔12内。电控开关件3设在底座13上。前盖14可拆卸连接在底座13上，前盖14与底座13之间限定出装配腔11，检测座133位于装配腔11内。

这种结构，将电控开关件3和控制模块4封闭在壳体1内部不同腔内，能方便装配、更换，维护起来也非常容易。

可选地，前盖14可通过卡扣或螺丝固定在底座13上。如图1中，底座13上设有卡凸136，前盖14上设有与卡凸136相配合的卡孔142。

具体地，如图3所示，控制座132在远离检测座133的一侧敞开以形成信号线开口134，检测座133在远离信号线开口134的一侧形成检测口121。壳体1还包括盖合在信号线开口134处的盖板15，盖板15也可称为PCB盖板。在控制座132上设置信号线开口134，控制模块4位于控制腔11b内，而盖板15的设置可方便打开控制腔11b，从而方便控制模块4的检测和维护。

可选地，PCB板PCB子板139通过与PCB板4焊接后辅助固定PCB板4于底座13上。

可选地，如图2所示，盖板15可通过卡扣结构151或螺丝固定在底座13上。

更具体地，底座13还包括连接在控制座132上的支撑板135，电控开关件3设在支撑板135上，空气流通口141设在前盖14上。支撑板135相当于控制座132的底壁向前延伸而成，电控开关件3设在支撑板135上，前盖14与支撑板135相连接。这样，电控开关件3控制起来也非常容易。

可选地，空气流通口141为进气格栅，进气格栅设在前盖14的顶壁上。

在一些实施例中，如图1和图2所示，壳体1上设有与控制模块4电连接的数据接口连接器131，数据接口连接器131用于传感器模组100与其他设备的连接。

具体地，壳体1上设置数据接口连接器131，可以具备与外界进行信号交换。数据接口连接器131包括公(male)或母(female)排针插座(socket connector)；通过在数据接口131连接器插入配适用接口的连接线缆，可完成传感器模组100与电路其他部分的电气连接和数据交换。

当然壳体1上也可以不设置数据接口131，在控制模块4上加装无线信号发射装置，通过无线连接的方式实现传感器模组100与其他设备的连接。

可以理解的是，壳体1的结构可以根据需要进行必要的增减或改动，数据结构连接器设置的位置并不局限于本实施例图1所示位置，但必然会包含固定结构、空气流通口141等结构。

在一些实施例中，传感器2为气体传感器，具体而言，传感器2用于检测被测空气中甲醛的浓度。当然本发明实施例中，也可以根据需要检测的物质更换传感器2的种类。

具体地，传感器2通过扣接、铆接、粘接或螺丝等方式固定在底座13上。

在一些实施例中，如图3所示，电控开关件3包括开关件31和驱动器32，开关件31可活动地设在装配腔11内，开关件31具有打开检测口121的打开位置和关闭检测口121的关闭位置，开关件31构造成常朝向打开位置和关闭位置中的一个位置活动。需要说明的是，当开关件31处于打开位置时外界空气可以通过空气流通口141、检测口121进入检测腔12；当开关件31处于关闭位置时，检测腔12为密闭空间。驱动器32与控制模块4电连接，驱动器32用于驱动开关件31朝向打开位置和关闭位置中的另一个位置活动。通过电控来开关检测口121，可使开关控制实现自动化。

电控开关件3也可称为状态转换装置，即传感器模组100的检测状态和非检测状态的转换通过电控开关件3的动作来实现。

可选地，如图3所示，开关件31上设有用于密封检测口121的密封圈5，在检测口121设置密封圈5可以增强开关件31处于关闭位置时检测腔12的密闭效果。

可选地，如图3所示，驱动器32包括铁芯321、线圈322、导磁片324、线圈信号端子325。这就相当于利用电磁原理来控制开关件31，这种控制方式非常容易。

具体地，如图3所示，开关机31包括磁吸段311、舌片312、连接段313和弹性复位件314。磁吸段311垂直于线圈322的轴向方向，线圈322在通电的情况下可以吸引磁吸段311、舌片312从磁吸段311的一端弯折朝向远离线圈322的方向延伸。连接段313从磁吸段311的另一端弯折朝向接近线圈轴的下部方向延伸。弹性复位件314构造成使连接段312具有朝向驱动器32紧贴的趋势。这里，磁吸段311和连接段313可成看成是L形铁芯，而L形铁芯与舌片312相连成一体，整个开关件31相当于将一块铁板弯折成Z形板。

其中，在线圈322断电时舌片312盖合在检测口121上，线圈322通电时吸附磁吸段311以使舌片312打开检测口121。这样开关件31可利用电磁吸力，使舌片312发生微动，从而控制舌片312打开或者关闭检测口121。

可以理解的是，当线圈322通电时，通电线圈322产生磁场将磁吸段311吸住，磁吸段311带动舌片312运动，使其打开检测口121；当线圈322断电时，磁场消失，磁吸段311回弹带动舌片312运动，使其关闭检测口121，舌片312运动时以连接段313、磁吸段311、导磁片324接合部为转动轴，弹性复位件314提供固定该轴所需要的力，同时弹性复位件314还可以在线圈322不通电时舌片312于驱动关闭检测口121提供动力。具体而言，当线圈322通电时，磁吸段311带动舌片312和连接段313运动，此时弹性复位件314发生形变储存弹性势能，当线圈322不通电时，弹性复位件314将储存连接段313回复到原来位置，由此实现舌片关闭检测口121的功能。

可选的是，弹性复位件314可以为压簧片也可以是回弹组件。

可选地，如图3所示，线圈322的支架上设有线圈接线柱323和线圈信号端子325。

另外，如图3所示，电控开关件3通过卡扣组装在固定支撑板125上，支撑板135上设有安装孔138，应用时，可以通过安装孔138以卡扣固定或者螺钉固定形式将传感器模组100固定到其他构件上。

下面参照图1-图3描述本发明一个实施例的传感器模组100。

如图3所示，本实施例中的传感器模组100包括：壳体1、甲醛传感器、电控开关件3和控制模块4。

如图1-图2所示，壳体1包括底座13、前盖14和盖板15，前盖14盖合在底座13前侧，且与底座13限定出开关腔11a，盖板15扣合在底座13的后侧，且与底座13限定出控制腔11b。前盖14上设有用于与外界环境相连通的空气流通口141，底座13上设有用于传感器2与其他设备连接的数据接口131。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图3所示，底座13上设有凸沿137，甲醛传感器设在底座3内，甲醛传感器安装在凸沿137上。

甲醛传感器具有外壳和检测元件，其中，外壳与凸沿137配合限定出检测腔12，外壳前侧设有检测口121，检测元件封装在检测腔12中。甲醛传感器装配在底座13的前端面上。安装甲醛传感器的步骤是，首先将甲醛传感器放置于凸沿137上，再通过卡扣结构固定在凸沿137上。

如图3所示，电控开关件3位于开关腔11a内，且包括开关件31和驱动器32。开关件31可活动地设在开关腔11a内，开关件31具有打开检测口121的打开位置和关闭检测口121的关闭位置，开关件31构造成常朝向关闭位置活动。驱动器32与控制模块4电连接，驱动器32用于驱动开关件31朝向打开位置和关闭位置中的另一个位置活动。

如图3所示，如图3所示，开关机31包括磁吸段311、舌片312、连接段313、弹性复位件314和密封圈5。磁吸段311垂直于线圈322的轴向方向，线圈322在通电的情况下可以吸引磁吸段311、舌片312从磁吸段311的一端弯折朝向远离线圈322的方向延伸。连接段313从磁吸段311的另一端弯折朝向接近线圈轴的下部方向延伸。弹性复位件314构造成使连接段312具有朝向驱动器32紧贴的趋势。其中，在线圈322断电时舌片312盖合在检测口121上，线圈322通电时吸附磁吸段311以使舌片312打开检测口121。密封圈5设有舌片312上，且位于舌片312与检测口121的配合处，用于密封检测腔12。

如图3所示，驱动器32包括线圈322和铁芯321，铁芯321竖向设置，线圈322缠绕在铁芯321上。驱动器32设在开关腔11a内，且配合在支撑板135上，且与控制模块4存在电连接。

如图3所示，控制模块4位于控制腔11b内，且配合在底座13的后端面上。控制模块4上设有用于与甲醛传感器连接的PCB子板139，从而实现甲醛传感器与控制模块4的数据传输功能。

在该实施例中，传感器模组100的电控开关件3的参数设计方法如下：

如图3和图4所示，电控开关件3完成密闭对象密闭-开放转换过程中，密封圈5与线圈322和检测口121之间的相对位置关系根据图4所示，由于舌片312与密封圈5组装在一起，其与检测口121之间的夹角a°和远端相对位移的最大值b分别与密封圈5和检测口121之间的夹角和远端相对位移的最大值基本等值；同理磁吸段311(在铁芯321的正上方部分)和铁芯321之间的夹角亦与a°等值，磁吸段311与铁芯321之间的相对位置最大值为b’。b’、b、磁吸段311的长度L’、与密封圈5中心线与舌片312下端距离L等关系满足公式一：

tan(a°)＝b/L＝b′/L′， (公式一)

因而根据公式一，可以得到设计时需要控制的设计参数a°,b,b’,L,L’以及确定这些参数的基本方法：

步骤一：根据密闭对象完成状态转换所需要的运动和各部件几何尺寸，确定b的范围并据此考虑L和相应夹角a°的相互关系，从而在密闭对象和内部空间的制约下得到一组较为优化的b,L,a°；

步骤二：根据步骤一获得的b,L,a°，进一步考虑铁芯321、线圈322、磁吸段311以及舌片312的组合和运动时的位置关系等因素，综合得到L’，从而得到所有设计参数；

步骤三：重复以上全部或部分步骤，进一步优化参数和传感器模组100的外观尺寸、安装要求等因素的匹配程度，从而得到传感器模组100的全部设计参数。

在本发明的一个具体实施例中，传感器模组100的传感器信号处理与控制算法包括以下步骤：

步骤一：上电自检，如果自检失败，给出自检失败信号，并记录错误信息，必要时传送给与传感器模组100通讯的其他电路；自检通过后，根据自检结果和有关约定，更新工作状态，进入待命状态并给出待命信号，同时或随后开始扫描数据接口连接器131相应信号，检索来自其他电路的通讯指令M；

步骤二：根据指令意义分别按下表分类进行处理：

步骤三：在处理完指令M后，返回待命状态。

本发明实施例公开了传感器模组100的结构，以及该传感器模组的控制与使用方法，该传感器模组100适用于各类型空气检测与处理设备，以家用、办公场所以及使用空气调节设备的大型装备，公共设施等领域应用为主，尤其涉及需要检测空气中特定气体含量并以此信息作为其他控制机构动作参考的空气调节设备，包括空气温湿度调节装置、空气除尘、净化装置、新风、供风系统等。

根据本发明实施例的空调器，包括根据本发明上述实施例所述的传感器模组100。这里，空调器内其他部件如蒸发器、冷凝器等均为现有技术，这里不再说明。

根据本发明实施例的空调器，由于设置了上述传感器模组100，对有毒、有害气体的检测更加精准，并可以根据传感器模组100获得的信号对空调器的温湿度控制参数、净化模组运行参数，换气量等运行参数进行优化调节，达到节能、健康的效果。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种传感器模组，其特征在于，包括：

壳体,所述壳体内限定出装配腔和检测腔,所述检测腔具有与所述装配腔相连通的检测口，所述装配腔具有与外部连通的空气流通口；

传感器，所述传感器设在所述检测腔内；

电控开关件，所述电控开关件设在所述装配腔内以打开或者关闭所述检测口；

控制模块，所述控制模块设在所述壳体上且分别与所述电控开关件和所述传感器电连接，以控制所述电控开关件的动作以及接收所述传感器的检测结果；其中，

所述壳体包括：

底座，所述底座包括相连接的控制座和检测座，所述控制座内限定出控制腔，所述控制模块设在所述控制腔内，所述检测座内限定出所述检测腔，所述电控开关件设在所述底座上；

前盖，所述前盖可拆卸连接在所述底座上，所述前盖与所述底座之间限定出所述装配腔，所述检测座位于所述装配腔内。

2.根据权利要求1所述的传感器模组，其特征在于，所述控制座在远离所述检测座的一侧敞开以形成信号线开口，所述检测座在远离所述信号线开口的一侧形成所述检测口，所述底座还包括连接在所述控制座上的支撑板，所述电控开关件设在所述支撑板上，所述空气流通口设在所述前盖上；所述壳体还包括盖合在所述信号线开口处的盖板。

3.根据权利要求1所述的传感器模组，其特征在于，所述壳体上设有与所述控制模块电连接的数据接口连接器。

4.根据权利要求1所述传感器模组，其特征在于，所述传感器为气体传感器。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器模组，其特征在于，所述电控开关件包括：

开关件，所述开关件可活动地设在所述装配腔内，所述开关件具有打开所述检测口的打开位置和关闭所述检测口的关闭位置，所述开关件构造成常朝向所述打开位置和所述关闭位置中的一个位置活动；

驱动器，所述驱动器与所述控制模块电连接，所述驱动器用于驱动所述开关件朝向所述打开位置和所述关闭位置中的另一个位置活动。

6.根据权利要求5所述的传感器模组，其特征在于，所述开关件上设有用于密封所述检测口的密封圈。

7.根据权利要求5所述的传感器模组，其特征在于，所述驱动器包括铁芯和线圈。

8.根据权利要求7所述的传感器模组，其特征在于，所述开关件包括：

磁吸段，所述磁吸段垂直于所述线圈轴向方向，所述线圈在通电的情况下可以吸引所述磁吸段；

舌片，所述舌片所述舌片从所述磁吸段的一端弯折朝向远离所述线圈的方向延伸；

连接段，所述连接段从所述磁吸段的另一端弯折朝向接近所述线圈轴的下部方向延伸；

弹性复位件，所述弹性复位件构造成使所述连接段具有朝向所述驱动器紧贴的趋势；

其中：在所述线圈断电时，所述连接段紧贴在所述驱动器侧壁上，且所述舌片盖合在所述检测口上；所述线圈通电时吸附所述磁吸段被吸合，且所述连接段偏离所述驱动器侧壁，所述舌片打开所述检测口。

9.一种空调器，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的传感器模组。

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