CN108981820A - 一种新型家居环境检测装置 - Google Patents

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邱炎新
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor

Abstract

本申请涉及一种新型家居环境检测装置，包括中央处理器，所述中央处理器上连接有通讯单元、环境监测系统和自动控制处理操作装置，所述通讯单元上还连接有接收终端，所述环境监测系统包括二氧化碳检测器、一氧化碳检测器、甲烷检测器、氧气含量检测器、粉尘含量检测器、烟雾传感器、湿度传感器、温度传感器、漏水检测装置和漏电检测装置，所述接收终端包括家居终端和智能终端，所述自动控制处理操作装置包括自动断水装置、自动喷淋装置和自动断电装置；所述温度传感器所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，所述热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ba‑Cu‑Y‑Ti‑W‑Mn‑O的PTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3，壳结构为TiO2。

Description

一种新型家居环境检测装置
技术领域
本申请涉及家居环境监测技术领域，尤其涉及一种新型家居环境检测装置。
背景技术
随着信息技术的发展，人们对家居环境的质量和安全要求不断提高。目前，家居环境监控装置虽然已有相应的产品，但其成本较高、功能单一、布线较为复杂且不便于与网络相连。人们急需一种可对影响室内环境的各种物质的含量和排放量、室内环境状态参数进行检测的装置，同时还能实现对家居环境中水、电、气的检测，同时在发生事故时还能及时的进行防灾操作，为家庭成员的身体健康、财产安全、防灾免灾等提供基础信息和生活指南的新型家居环境检测装置。
发明内容
本发明旨在提供一种新型家居环境检测装置，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种新型家居环境检测装置，包括中央处理器，所述中央处理器上连接有通讯单元、环境监测系统和自动控制处理操作装置，所述通讯单元上还连接有接收终端，所述环境监测系统包括二氧化碳检测器、一氧化碳检测器、甲烷检测器、氧气含量检测器、粉尘含量检测器、烟雾传感器、湿度传感器、温度传感器、漏水检测装置和漏电检测装置，所述接收终端包括家居终端和智能终端，所述自动控制处理操作装置包括自动断水装置、自动喷淋装置和自动断电装置；所述温度传感器所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，所述热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ba-Cu-Y-Ti-W-Mn-O的PTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3，壳结构为TiO2。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、本家居环境检测装置能够实现对住宅内空气质量的检测；
2、本家居环境检测装置能够实现对住宅内空气中有害气体的检测，并立即报警；
3、本家居环境检测装置能够实现对住宅内水、电、气使用情况和是否使用异常进行实时检测、监测，并及时进行报警和进行防灾处理。
4、本家居环境检测装置能够实现对温度的灵敏检测。
本申请附加的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，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明一种新型家居环境检测装置结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种新型家居环境检测装置，如图1所示，一种新型家居环境检测装置，包括中央处理器2，所述中央处理器2上连接有通讯单元3、环境监测系统1和自动控制处理操作装置5，所述通讯单元3上还连接有接收终端4，所述环境监测系统1包括二氧化碳检测器10、一氧化碳检测器11、甲烷检测器12、氧气含量检测器13、粉尘含量检测器14、烟雾传感器15、湿度传感器16、温度传感器17、漏水检测装置18和漏电检测装置19，所述接收终端4包括家居终端41和智能终端42，所述制动控制处理操作装置5包括自动断水装置51、自动喷淋装置52和自动断电装置53，所述通讯单元3包括局域网通讯模块31和远程网络通讯模块32，所述局域网通讯模块31与中央处理器2和家居终端41连接，所述远程网络通讯模块32与智能终端42连接，所述智能终端42上还连接有报警装置一421，所述局域网通讯模块31上还连接有报警装置二311。
本发明技术方案一种新型家居环境检测装置，工作时，环境监测系统1实现对住宅内环境的实时监测，并将信号输送至中央处理器2，中央处理器2将信号通过通讯单元3传送至接收终端4，接收终端4进行报警或反馈信号给中央处理器2，并通过中央处理器2控制自动控制处理操作装置5，自动控制处理操作装置5根据信号类型控制自动断水装置51、自动喷淋装置52和自动断电装置53进行相应的工作，保证家庭成员的身体健康、财产安全、防灾免灾。
为了实现更好的温度检测效果，本发明技术方案中，所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，所述热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ba-Cu-Y-Ti-W-Mn-O的PTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3，壳结构为TiO2。
温度是一个基本的物理量，现实生活和生产中对温度的测量非常普遍。温度传感器是指其能感受到温度并将温度变化转换成可用输出信号的传感器。温度传感器无处不在，其中，热敏材料是温度传感器中的核心，其对温度变化极为敏感，目前应用较多的热敏材料包括PTC(正温度系数)热敏材料和NTC(负温度系数)热敏材料。正温度系数热敏电阻器由于在居里温度附近显著的电阻变化被广泛用于电子工业各个领域，是目前产量最大的温度敏感元件。目前，正温度系数热敏材料以钛酸钡为主体材料，其性能指标有待提高，并且，采用该种材料制成的温度传感器，厚度较大，限制了其具体应用。目前技术方案中，钛酸钡系热敏电阻材料常用单元素添加剂，如Pb、Sr、Y、Nb等实现移动居里点、实现半导体化、提高升阻比以及增强耐高压等；本申请的技术方案创造性的采用核壳结构的Ba-Cu-Y-Ti-W-Mn-O系PTC热敏陶瓷材料，壳结构具体为TiO2，其具有较高的导电系数和阻温特性，能够与内部的核结构结合发挥作用，提高了热敏电阻基片的阻温特性，得到了意料不到的技术效果。此外，通过采用核壳结构热敏陶瓷材料，有效降低了热敏电阻基片的厚度，使得温度传感器具有超薄效果，扩大了应用范围。
具体到核结构，该(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3是由BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、WO3、MnCO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选5-50μm。本申请技术方案中，该核结构创造性的基于Ba-Cu-Y-Ti-W-Mn-O系陶瓷材料，通过掺杂，提高了材料的PTC效应，取得了意料不到的技术效果。具体到壳结构，该TiO2采用水热法制备。TiO2是一种重要的半导体材料，其化学性质较稳定，TiO2一般表现为光催化性能，用于光催化自清洁材料，或者用于造纸、橡胶等制品中，作为填充剂、着色剂使用，本申请中将其与(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3结合，由于TiO2的介电常数较大，明显提高材料的PTC效应，取得了意料不到的技术效果。
实施例1
所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，所述热敏电阻基片为核壳结构的、基于Ba-Cu-Y-Ti-W-Mn-O的PTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3，壳结构为TiO2。该(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3是由BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、WO3、MnCO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选5μm。
如下为本申请所述热敏电阻基片的制备步骤：
步骤1、按照化学计量比称取BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、MnCO3粉末，用湿式球磨使粉体混合均匀并使粉体细化，控制粉体与锆球的质量比为1:3，与去离子水的质量比为1:2，球磨时间为10h，转速为350转/分钟，将球磨所得浆料放入干燥箱中，在90℃烘干10h，烘干后的粉体在1158℃预烧3h；然后加入WO3，再进行第二次球磨和烘干，方法与第一次相同；第二次球磨后，筛选粒径为5μm，得到粉体A；将去离子水、乳化剂十二烷基苯磺酸铵、聚氧乙烯辛基酚醚加入装有机械搅拌、回流冷凝管、氮气保护及温度计的反应容器中，水浴加热至70℃，搅拌使其溶解得到备用的乳化体系；将硅烷偶联剂KH-570和上步的粉体A加入到苯乙烯中，超声20min后加入乳化体系，乳化半小时后再加入引发剂过硫酸铵和缓冲剂NaHCO3，升温至87℃并保温5h，再升至92℃保温1h后停止反应，破乳，用热水反复洗涤，干燥得到PS/粉体A；在烧瓶中加入去离子水，然后加入适量十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，用盐酸调节其pH值为2.7，然后边搅拌边将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液加入，然后加入五水硝酸钴和硝酸铈的无水乙醇溶液，继续搅拌1h，然后加入上述的PS/粉体A，用氨水调节pH值，在60℃下静置24h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后得到TiO2/PS/粉体A，去除PS，在600℃煅烧5h得到TiO2/粉体A；
步骤2、将上述制备好的TiO2/粉体A中加入为7wt.％的PVA作粘结剂，在180Mpa压力下压制成矩形；
步骤3、烧结过程：以2℃/min的速率升温到530℃，在530℃保温1h，以3℃/min的速率升温到630℃，在630℃保温3h，以5℃/min的速率升温到1360℃，在1360℃保温4h，然后冷却至室温，得到所述热敏电阻基片。
经测定，本申请得到的热敏电阻基片室温电阻率为2.52×106Ω·m，居里温度为126℃。
实施例2
所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，所述热敏电阻基片为核壳结构的、基于Ba-Cu-Y-Ti-W-Mn-O的PTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3，壳结构为TiO2。该(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3是由BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、WO3、MnCO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选25μm。
如下为本申请所述热敏电阻基片的制备步骤：
步骤1、按照化学计量比称取BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、MnCO3粉末，用湿式球磨使粉体混合均匀并使粉体细化，控制粉体与锆球的质量比为1:3，与去离子水的质量比为1:2，球磨时间为10h，转速为350转/分钟，将球磨所得浆料放入干燥箱中，在90℃烘干10h，烘干后的粉体在1158℃预烧3h；然后加入WO3，再进行第二次球磨和烘干，方法与第一次相同；第二次球磨后，筛选粒径为5μm，得到粉体A；将去离子水、乳化剂十二烷基苯磺酸铵、聚氧乙烯辛基酚醚加入装有机械搅拌、回流冷凝管、氮气保护及温度计的反应容器中，水浴加热至70℃，搅拌使其溶解得到备用的乳化体系；将硅烷偶联剂KH-570和上步的粉体A加入到苯乙烯中，超声20min后加入乳化体系，乳化半小时后再加入引发剂过硫酸铵和缓冲剂NaHCO3，升温至87℃并保温5h，再升至92℃保温1h后停止反应，破乳，用热水反复洗涤，干燥得到PS/粉体A；在烧瓶中加入去离子水，然后加入适量十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，用盐酸调节其pH值为2.7，然后边搅拌边将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液加入，然后加入五水硝酸钴和硝酸铈的无水乙醇溶液，继续搅拌1h，然后加入上述的PS/粉体A，用氨水调节pH值，在60℃下静置24h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后得到TiO2/PS/粉体A，去除PS，在600℃煅烧5h得到TiO2/粉体A；
步骤2、将上述制备好的TiO2/粉体A中加入为7wt.％的PVA作粘结剂，在180Mpa压力下压制成矩形；
步骤3、烧结过程：以2℃/min的速率升温到530℃，在530℃保温1h，以3℃/min的速率升温到630℃，在630℃保温3h，以5℃/min的速率升温到1360℃，在1360℃保温4h，然后冷却至室温，得到所述热敏电阻基片。
经测定，本申请得到的热敏电阻基片室温电阻率为2.42×106Ω·m，居里温度为126℃。
实施例3
所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，所述热敏电阻基片为核壳结构的、基于Ba-Cu-Y-Ti-W-Mn-O的PTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3，壳结构为TiO2。该(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3是由BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、WO3、MnCO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的，其粒径优选50μm。
如下为本申请所述热敏电阻基片的制备步骤：
步骤1、按照化学计量比称取BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、MnCO3粉末，用湿式球磨使粉体混合均匀并使粉体细化，控制粉体与锆球的质量比为1:3，与去离子水的质量比为1:2，球磨时间为10h，转速为350转/分钟，将球磨所得浆料放入干燥箱中，在90℃烘干10h，烘干后的粉体在1158℃预烧3h；然后加入WO3，再进行第二次球磨和烘干，方法与第一次相同；第二次球磨后，筛选粒径为5μm，得到粉体A；将去离子水、乳化剂十二烷基苯磺酸铵、聚氧乙烯辛基酚醚加入装有机械搅拌、回流冷凝管、氮气保护及温度计的反应容器中，水浴加热至70℃，搅拌使其溶解得到备用的乳化体系；将硅烷偶联剂KH-570和上步的粉体A加入到苯乙烯中，超声20min后加入乳化体系，乳化半小时后再加入引发剂过硫酸铵和缓冲剂NaHCO3，升温至87℃并保温5h，再升至92℃保温1h后停止反应，破乳，用热水反复洗涤，干燥得到PS/粉体A；在烧瓶中加入去离子水，然后加入适量十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，用盐酸调节其pH值为2.7，然后边搅拌边将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液加入，然后加入五水硝酸钴和硝酸铈的无水乙醇溶液，继续搅拌1h，然后加入上述的PS/粉体A，用氨水调节pH值，在60℃下静置24h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后得到TiO2/PS/粉体A，去除PS，在600℃煅烧5h得到TiO2/粉体A；
步骤2、将上述制备好的TiO2/粉体A中加入为7wt.％的PVA作粘结剂，在180Mpa压力下压制成矩形；
步骤3、烧结过程：以2℃/min的速率升温到530℃，在530℃保温1h，以3℃/min的速率升温到630℃，在630℃保温3h，以5℃/min的速率升温到1360℃，在1360℃保温4h，然后冷却至室温，得到所述热敏电阻基片。
经测定，本申请得到的热敏电阻基片室温电阻率为2.65×106Ω·m，居里温度为126℃。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型家居环境检测装置，包括中央处理器，所述中央处理器上连接有通讯单元、环境监测系统和自动控制处理操作装置，所述通讯单元上还连接有接收终端，其特征在于，所述环境监测系统包括二氧化碳检测器、一氧化碳检测器、甲烷检测器、氧气含量检测器、粉尘含量检测器、烟雾传感器、湿度传感器、温度传感器、漏水检测装置和漏电检测装置，所述接收终端包括家居终端和智能终端，所述自动控制处理操作装置包括自动断水装置、自动喷淋装置和自动断电装置；所述温度传感器所述温度传感器为一种热敏电阻温度传感器，包括热敏电阻基片，所述热敏电阻基片为一种核壳结构的、基于Ba-Cu-Y-Ti-W-Mn-O的PTC热敏陶瓷材料，具体的，核结构为(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3，壳结构为TiO2。
2.根据权利要求1所述的一种新型家居环境检测装置，其特征在于，所述通讯单元包括局域网通讯模块和远程网络通讯模块。
3.根据权利要求2所述的一种新型家居环境检测装置，其特征在于，所述局域网通讯模块与中央处理器和家居终端连接。
4.根据权利要求2所述的一种新型家居环境检测装置，其特征在于，所述远程网络通讯模块与智能终端连接。
5.根据权利要求4所述的一种新型家居环境检测装置，其特征在于，所述智能终端上还连接有报警装置一，所述局域网通讯模块上还连接有报警装置二。
6.根据权利要求1所述的一种新型家居环境检测装置，其特征在于，温度传感器中，所述核结构(Ba0.985Cu0.012Y0.003)(Ti0.94W0.03Mn0.03)O3是由BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、WO3、MnCO3粉末经球磨混合、预烧、再球磨后形成的。
7.根据权利要求6所述的一种新型家居环境检测装置，其特征在于，所述核结构粒径为5-50μm。
8.根据权利要求6所述的一种新型家居环境检测装置，其特征在于，所述热敏电阻基片的制备步骤：
步骤1、按照化学计量比称取BaCO3、CuCO3、Y2O3、TiO2、MnCO3粉末，用湿式球磨使粉体混合均匀并使粉体细化，控制粉体与锆球的质量比为1:3，与去离子水的质量比为1:2，球磨时间为10h，转速为350转/分钟，将球磨所得浆料放入干燥箱中，在90℃烘干10h，烘干后的粉体在1158℃预烧3h；然后加入WO3，再进行第二次球磨和烘干，方法与第一次相同；第二次球磨后，筛选粒径为5μm，得到粉体A；将去离子水、乳化剂十二烷基苯磺酸铵、聚氧乙烯辛基酚醚加入装有机械搅拌、回流冷凝管、氮气保护及温度计的反应容器中，水浴加热至70℃，搅拌使其溶解得到备用的乳化体系；将硅烷偶联剂KH-570和上步的粉体A加入到苯乙烯中，超声20min后加入乳化体系，乳化半小时后再加入引发剂过硫酸铵和缓冲剂NaHCO3，升温至87℃并保温5h，再升至92℃保温1h后停止反应，破乳，用热水反复洗涤，干燥得到PS/粉体A；在烧瓶中加入去离子水，然后加入适量十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，用盐酸调节其pH值为2.7，然后边搅拌边将钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液加入，然后加入五水硝酸钴和硝酸铈的无水乙醇溶液，继续搅拌1h，然后加入上述的PS/粉体A，用氨水调节pH值，在60℃下静置24h，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，干燥后得到TiO2/PS/粉体A，去除PS，在600℃煅烧5h得到TiO2/粉体A；
步骤2、将上述制备好的TiO2/粉体A中加入为7wt.％的PVA作粘结剂，在180Mpa压力下压制成矩形；
步骤3、烧结过程：以2℃/min的速率升温到530℃，在530℃保温1h，以3℃/min的速率升温到630℃，在630℃保温3h，以5℃/min的速率升温到1360℃，在1360℃保温4h，然后冷却至室温，得到所述热敏电阻基片。
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