CN108572204B - 一种检测水质的传感器及其滤水杯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及检测水质的设备，公开一种检测水质的传感器，包括壳体，壳体内安装有选择性电极和固态参比电极，壳体内安装有绝缘层，绝缘层内设有第一通道和第二通道，壳体外侧壁设有第一通孔和第二通孔，第一通道与第一通孔连通，第二通道与第二通孔连通，选择性电极安装在第一通道内，固态参比电极安装在第二通道内，选择性电极的端部设有第一敏感膜，第一敏感膜安装在第一通孔内，固态参比电极的端部安装有第二敏感膜。传感器可检测余氯、钙镁离子的浓度及PH值，其不同之处在于第一敏感膜和第二敏感膜的材质，传感器可使用其中一种敏感膜，也可以兼具以上三种敏感膜。本传感器通过检测相关离子的活性，并转换成离子浓度，从而获得直观水质数据。
Description
技术领域
本发明涉及检测水质，尤其涉及一种检测水质的传感器及其滤水杯。
背景技术
滤水杯以其小巧、便利的特点，在市场上占据一席之地，尤其在冷饮文化的欧洲，滤水杯更是许多家庭的必备。
滤水杯作为一种使用频率很高的家用产品，良好的用户体验是非常重要的，特别是接水、过滤、倒水等的体验。
滤水杯是通过壶盖的开口注水，从内胆经过滤芯过滤后变成可以直接饮用的净水，但是使用一段时间后，滤芯必然越来越堵，水质越来越差，这就涉及到滤芯寿命的问题，目前市场上主要是通过计时或计数的方式粗略的估算滤芯寿命，在一些水质较好的地方，滤芯可能还可以继续使用，但系统已经提示用户需要更换了，CN201210557190专利公开了一种可更换滤芯的饮用水滤水壶，其提及的通过过滤时间来确定滤芯寿命，已经是目前市场最精确的寿命计算方式，但还是受地域水质、过滤速度影响，寿命计算存在较大的误差。
目前智能家居发展迅猛，所谓的智能无非就是传感器的应用，传感器可以将很多物理、化学信号转化为电子信号，快速、准确的得到用户需要的信息，传感器为什么不能应用到滤水杯等净水产品，主要是传感器检测水中离子浓度过程复杂、成本高、量产难度大，涉及的技术无法将其小型化、家用普及。
发明内容
本发明针对现有技术中水质检测精确性差的缺点，提供一种检测水质的传感器及其滤水杯。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种检测水质的传感器，包括壳体，壳体内安装有选择性电极和固态参比电极，壳体内安装有绝缘层，绝缘层内设有第一通道和第二通道，壳体外侧壁设有第一通孔和第二通孔，第一通道与第一通孔连通，第二通道与第二通孔连通，选择性电极安装在第一通道内，固态参比电极安装在第二通道内，选择性电极的端部设有第一敏感膜，第一敏感膜安装在第一通孔内，固态参比电极的端部安装有第二敏感膜，第二敏感膜的外端部上设有盐桥，盐桥安装在第二通孔内，盐桥为亲水性材料制成的盐桥。传感器可检测余氯、钙镁离子的浓度及PH值，其不同之处在于第一敏感膜和第二敏感膜的材质，检测余氯可选用次氯酸选择性电极敏感膜，检测钙镁离子可选用钙镁离子选择性电极敏感膜，检测PH值可选用氢离子选择性电极敏感膜，传感器可使用其中一种敏感膜，也可以兼具以上三种敏感膜。本传感器通过检测相关离子的活性，并转换成离子浓度，从而获得直观水质数据。
作为优选，选择性电极包括第一接触电极、第一导电层和第一反应电极，第一导电层一端与第一接触电极连接，第一导电层另一端与第一反应电极连接，固态参比电极包括第二接触电极、第二导电层、第二反应电极和固态电解质，第二导电层一端与第二接触电极连接，第二导电层另一端与第二反应电极连接，固态电解质包裹第二导电层。
作为优选，还包括电子信号模块和数字信号模块，数字信号模块与电子信号模块连接，电子信号模块一端与第一接触电极连接，电子信号模块另一端与第二接触电极连接。液体中离子浓度通过参比电极的电势体现，微电脑程序将电势信号体现为电流、电阻等电子信号，最终通过数字信号模块以数字的形式呈现。
带有传感器的滤水杯，包括杯体、杯盖、内胆和滤芯，滤芯固定在内胆底部，内胆安装在杯体内，杯盖盖在内胆上方，传感器安装在杯体或者杯盖上。方便检测杯体内净水水质情况，从而能够直观的告诉人们更换滤芯的时间。
作为优选，杯盖压紧内胆上边缘并将其固定在杯体上，杯盖与内胆之间为原水腔，内胆与杯体底部之间为净水腔。内胆固定简单方便，杯盖盖合在内胆上使得内胆内的原水不会轻易落入灰尘。
作为优选，杯体上设有用于出水的杯嘴，杯嘴上方设有一个用于安装传感器的第一凹槽，第一凹槽外侧壁上铰接有出水挡板，出水挡板挡住杯嘴的出水口，第一通孔和第二通孔的开口都朝向出水挡板，出水挡板铰接点位于第一通孔和第二通孔的上方。传感器设置在杯嘴上，当人们倒水时，传感器就能够立刻检测净水水质，检测方便，及时，可靠性高。
作为优选，杯盖包括封口部和检测部，封口部与检测部一体注塑成型，封口部盖合杯体的进水口，检测部设在杯嘴上方，第一凹槽设在检测部上，封口部与检测部之间设有供滤水杯杯沿通过的弧形凹槽。传感器设置在杯盖靠近杯嘴上，一方面方便检测出水时净水水质，另一方面简化杯体结构，方便人们清洗杯体，保护传感器。
作为优选，杯盖顶端设有一个用于存储传感器的第二凹槽，传感器与第二凹槽卡合连接。传感器储存在杯盖上，当需要检测时，单独拿下来检测净水水质，虽然比较麻烦，但杯盖的结构性更加的紧凑，加工工艺简单。
作为优选，杯体底部设有向上凹陷的第三凹槽，第三凹槽底部设有连接孔，连接孔上安装有密封件，传感器安装在第三凹槽内，传感器上设有探头，探头通过连接孔伸入到杯体内。传感器设置在杯体的底部，隐蔽性好，同时传感器的探头伸入到净水区内，能够时时检测净水水质。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
传感器可检测余氯、钙镁离子的浓度及PH值，其不同之处在于第一敏感膜和第二敏感膜的材质，检测余氯可选用次氯酸选择性电极敏感膜，检测钙镁离子可选用钙镁离子选择性电极敏感膜，检测PH值可选用氢离子选择性电极敏感膜，传感器可使用其中一种敏感膜，也可以兼具以上三种敏感膜。本传感器通过检测相关离子的活性，并转换成离子浓度，从而获得直观水质数据。
附图说明
图1是本发明传感器的结构示意图。
图2是本发明第一种滤水杯的结构示意图。
图3是本发明第二种滤水杯的结构示意图。
图4是本发明第三种滤水杯的结构示意图。
以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，10—壳体、11—选择性电极、12—固态参比电极、13—绝缘层、14—第一敏感膜、15—第二敏感膜、16—盐桥、17—电子信号模块、18—数字信号模块、20—杯体、21—杯盖、22—内胆、23—滤芯、24—第一凹槽、25—出水挡板、26—密封件、27—探头、101—第一通孔、102—第二通孔、111—第一接触电极、112—第一导电层、113—第一反应电极、121—第二接触电极、122—第二导电层、123—第二反应电极、124—固态电解质、200—净水腔、201—杯嘴、202—第三凹槽、211—封口部、212—检测部、213—第二凹槽、220—原水腔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种检测水质的传感器，如图1-2所示，包括壳体10，壳体10内安装有选择性电极11和固态参比电极12，壳体10内安装有绝缘层13，绝缘层13内设有第一通道和第二通道，壳体10外侧壁设有第一通孔101和第二通孔102，第一通道与第一通孔101连通，第二通道与第二通孔102连通，选择性电极11安装在第一通道内，固态参比电极12安装在第二通道内，选择性电极11的端部设有第一敏感膜14，第一敏感膜14安装在第一通孔101内，固态参比电极12的端部安装有第二敏感膜15，第二敏感膜15的外端部上设有盐桥16，盐桥16安装在第二通孔102内，盐桥16为亲水性材料制成的盐桥，其有别于传统的化学物质盐桥，盐桥16一端连接固态参比电极12，另一端与被测液体连接，同时选择性电极11上的第一敏感膜14也与被测液体连接，当选性择电极11、被测液体及盐桥16被联通，被测液体中相关的离子具有了电势，即开始活跃，被测液体活跃程度反映为电势强度，然后转化成电子信号，反馈到传感器上的中枢系统，并处理成数据或图形呈现给用户。长时间使用手盐桥16会附着一些杂质，所以需要用户定期清理，盐桥16和第二敏感膜15之间间距不宜太远，太远会影响设备响应时间，且会加大检测误差。本实施例传感器可以检测水质硬度、余氯、PH值等数据，构造相同，以下以检测水质硬度为例，两种敏感膜由钙镁离子中性载体、亲脂性大分子、增塑剂及非导电高分子聚合物配置而成，当传感器接触到被测液体，被测液体中的钙镁离子在固态参比电极和敏感膜的作用的，根据能斯托方程，钙镁离子具有一定的电势，产生了活性，这种电势变化信号被放大、整流后换算成浓度信号，电势与活性离子浓度成线性关系。
选择性电极11包括第一接触电极111、第一导电层112和第一反应电极113，第一导电层112一端与第一接触电极111连接，第一导电层112另一端与第一反应电极113连接，固态参比电极12包括第二接触电极121、第二导电层122、第二反应电极123和固态电解质124，第二导电层122一端与第二接触电极121连接，第二导电层122另一端与第二反应电极123连接，固态电解质124包裹第二导电层122。本实施例第一导电层112和第二导电层122都为银含量为95％以上的银棒，经化学处理后，在其表面形成银与氯化银共存的形态，固态电解质124选用氯化钙，固态参比电极12内部离子电势最终达到一种平衡，固态参比电极12内部离子形态不会被打破，其寿命被大大延长，适用于家庭普及，有别与传统的参比电极电解质因发生其他不可逆的物理或化学反应导致使用寿命较短。
还包括电子信号模块17和数字信号模块18，数字信号模块18与电子信号模块17连接，电子信号模块17一端与第一接触电极111连接，电子信号模块17另一端与第二接触电极121连接。
带有传感器的滤水杯，包括杯体20、杯盖21、内胆22和滤芯23，滤芯23固定在内胆22底部，内胆22安装在杯体20内，杯盖21盖在内胆22上方，传感器安装在杯体20或者杯盖21上。
杯盖21压紧内胆22上边缘并将其固定在杯体20上，杯盖21与内胆22之间为原水腔220，内胆22与杯体20底部之间为净水腔200。
杯体20上设有用于出水的杯嘴201，杯嘴201上方设有一个用于安装传感器的第一凹槽24，第一凹槽24外侧壁上铰接有出水挡板25，出水挡板25挡住杯嘴201的出水口，出水时，出水挡板25在水的冲击下能够自然打开，本实施例出水口距离杯体20上沿还有一段距离，第一通孔101和第二通孔102的开口都朝向出水挡板25，出水挡板25铰接点位于第一通孔101和第二通孔102的上方。实际上滤水杯的杯体20最高水位也不可能完全淹没滤芯23，好处是用户使用更小的倾斜角度就能将水全部倒出，而且留出足够空间用来装配传感器，传感器的感应端与出水口距离很短，保证每次倒水时，感应端都能接触到净水，所述的感应端是第一敏感膜14和盐桥16，感应端应避免被水流正面冲击，降低数据测量误差。
杯盖21包括封口部211和检测部212，封口部211与检测部212一体注塑成型，封口部211盖合杯体20的进水口，检测部212设在杯嘴201上方，第一凹槽24设在检测部212上，封口部211与检测部212之间设有供滤水杯杯沿通过的弧形凹槽。
实施例2
如图3所示，实施例2与实施例1特征基本相同，不同的是杯盖21顶端设有一个用于存储传感器的第二凹槽213，传感器与第二凹槽213卡合连接。这种传感器布置的好处在于传感器耗电少，寿命很长，几年更换一次电池即可，而且滤芯寿命结果相对目前市场上滤水杯都要准确、科学。传感器是额外提供一种获取使用场所内滤芯相对寿命数据的元器件，还需配合计数或计时程序来完成整个滤芯寿命周期。
实施例3
如图4所示，实施例2与实施例1特征基本相同，不同的是杯体20底部设有向上凹陷的第三凹槽202，第三凹槽202底部设有连接孔，连接孔上安装有密封件26，传感器安装在第三凹槽202内，传感器上设有探头27，探头27通过连接孔伸入到杯体20内。这种传感器的布置能够时时监测杯体20内净水水质变化。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (3)
1.带有传感器的滤水杯，包括杯体(20)、杯盖(21)、内胆(22)和滤芯(23)，滤芯(23)固定在内胆(22)底部，内胆(22)安装在杯体(20)内，杯盖(21)盖在内胆(22)上方，其特征在于：传感器包括壳体(10)，壳体(10)内安装有选择性电极(11)和固态参比电极(12)，壳体(10)内安装有绝缘层(13)，绝缘层(13)内设有第一通道和第二通道，壳体(10)外侧壁设有第一通孔(101)和第二通孔(102)，第一通道与第一通孔(101)连通，第二通道与第二通孔(102)连通，选择性电极(11)安装在第一通道内，固态参比电极(12)安装在第二通道内，选择性电极(11)的端部设有第一敏感膜(14)，第一敏感膜(14)安装在第一通孔(101)内，固态参比电极(12)的端部安装有第二敏感膜(15)，第二敏感膜(15)的外端部上设有盐桥(16)，盐桥(16)安装在第二通孔(102)内，盐桥(16)为亲水性材料制成的盐桥，盐桥(16)与第二敏感膜(15)之间设有间隙；选择性电极(11)包括第一接触电极(111)、第一导电层(112)和第一反应电极(113)，第一导电层(112)一端与第一接触电极(111)连接，第一导电层(112)另一端与第一反应电极(113)连接，固态参比电极(12)包括第二接触电极(121)、第二导电层(122)、第二反应电极(123)和固态电解质(124)，第二导电层(122)一端与第二接触电极(121)连接，第二导电层(122)另一端与第二反应电极(123)连接，固态电解质(124)包裹第二导电层(122)；传感器还包括电子信号模块(17)和数字信号模块(18)，数字信号模块(18)与电子信号模块(17)连接，电子信号模块(17)一端与第一接触电极(111)连接，电子信号模块(17)另一端与第二接触电极(121)连接；传感器安装在杯体(20)上；杯体(20)上设有用于出水的杯嘴(201)，杯嘴(201)上方设有一个用于安装传感器的第一凹槽(24)，第一凹槽(24)外侧壁上铰接有出水挡板(25)，出水挡板(25)挡住杯嘴(201)的出水口，第一通孔(101)和第二通孔(102)的开口都朝向出水挡板(25)，出水挡板(25)铰接点位于第一通孔(101)和第二通孔(102)的上方。
2.根据权利要求1所述的滤水杯，其特征在于：杯盖(21)压紧内胆(22)上边缘并将其固定在杯体(20)上，杯盖(21)与内胆(22)之间为原水腔(220)，内胆(22)与杯体(20)底部之间为净水腔(200)。
3.根据权利要求1所述的滤水杯，其特征在于：杯盖(21)包括封口部(211)和检测部(212)，封口部(211)与检测部(212)一体注塑成型，封口部(211)盖合杯体(20)的进水口，检测部(212)设在杯嘴(201)上方，第一凹槽(24)设在检测部(212)上，封口部(211)与检测部(212)之间设有供滤水杯杯沿通过的弧形凹槽。
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