CN111060579A - 一种洗烘一体机氧传感器 - Google Patents

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黄宗波
张延洪
廖瑞楷
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Abstract

本发明涉及传感器领域，尤指一种洗烘一体机氧传感器。本发明的洗烘一体机氧传感器采用流延成型工艺，多层叠压共烧等LTCC/HTCC技术，将信号层与加热层烧结成一个整体，生产成本低，生产效率高，一致性好；其次，通过控制扩散障的尺寸，将极限电流的大小控制在50uA‑1000uA之内，检测氧浓度范围为0％‑25％；此外，加热电压为1‑6V，工作功率为1‑4W，功率很低，体积小，适合家电行业使用，解决了衣物烘不干、响应慢、及能耗高问题，通过直接测量洗衣机内氧浓度，根据闭合空间内内氧浓度与湿度的关系得出衣物的干燥程度，进而判断衣物衣物是否烘干，反应迅速，而且氧探头功率低，能耗小，结构小，安装工艺简单。

Description

一种洗烘一体机氧传感器
技术领域
本发明涉及传感器领域，尤指一种洗烘一体机氧传感器。
背景技术
目前，现有的洗衣机烘干技术多采用恒温定时烘干，智能型烘干等。常规恒温定时技术，为人为调节烘干时间，易导致烘不干或烘坏衣物现象；智能型烘干通过感知衣物重量，使用温度传感器采集出风口温、冷凝水、烘干机等的温度，通过主板进行处理，进而判断衣物烘干程度。但是现有的技术，采集数据及处理具有延迟性，响应不够快，且功能结构复杂，能耗高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种洗烘一体机氧传感器，解决衣物烘不干、响应慢、及能耗高问题，通过直接测量洗衣机内氧浓度，根据闭合空间内内氧浓度与湿度的关系得出衣物的干燥程度，进而判断衣物衣物是否烘干，反应迅速。而且氧探头功率低，能耗小，结构小，安装工艺简单。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种洗烘一体机氧传感器，包括从上至下依次设置的第一氧化铝绝缘层、第一氧化锆瓷体、第二氧化锆瓷体、第三氧化锆瓷体、第二氧化铝绝缘层和加热器，所述第一氧化铝绝缘层上端设置有外泵电极，所述第一氧化锆瓷体与第二氧化锆瓷体之间设置有内泵电极和扩散障，且扩散障位于内泵电极一端下侧，所述第二氧化锆瓷体上端开设有与扩散障相对应的空腔，所述扩散障设置在空腔内，所述第一氧化铝绝缘层和第一氧化锆瓷体的一侧分别设有对应的导电孔，并且外泵电极和内泵电极的一端分别与导电孔位置对应，所述加热器下端还设有加热器保护层。
进一步地，所述第一氧化铝绝缘层另一侧设有通孔，所述外泵电极另一端与通孔位置相对应。
进一步地，所述第一氧化铝绝缘层和第一氧化锆瓷体分别设有两个大小相同的导电孔，并且导电孔的直径大小为10-50μm。
其中，所述扩散障的宽度为80-250μm，所述扩散障的厚度为5-15μm，所述扩散障的长度为800-3000μm，所述扩散障的透气率为0-55％。
其中，所述外泵电极和内泵电极的泵电压为0.6-1.6V，所述外泵电极和内泵电极的泵电流为50-1000μA。
其中，所述加热器的电阻为1-5Ω，所述加热器的加热电压为1-6V，所述加热器的工作功率为1-4W。
进一步地，所述第一氧化锆瓷体、第二氧化锆瓷体和第三氧化锆瓷体均为固体电解质构成的离子导体。
本发明的有益效果在于：本发明的洗烘一体机氧传感器将信号层与加热层烧结成一个整体，生产成本低，生产效率高，一致性好；其次，通过控制扩散障的尺寸，将极限电流的大小控制在50uA-1000uA之内，检测氧浓度范围为 0％-25％；此外，加热电压为1-6V，工作功率为1-4W，功率很低，体积小，适合家电行业使用，解决了衣物烘不干、响应慢、及能耗高问题，通过直接测量洗衣机内氧浓度，根据闭合空间内内氧浓度与湿度的关系得出衣物的干燥程度，进而判断衣物衣物是否烘干，反应迅速。
附图说明
图1是本具体实施例的结构示意图。
图2是本具体实施例的横截面工作原理图。
附图标号说明：1.第一氧化铝绝缘层；11.通孔；2.第一氧化锆瓷体；3. 第二氧化锆瓷体；31.空腔；4.第三氧化锆瓷体；5.第二氧化铝绝缘层；6.加热器；61.加热器保护层；7.外泵电极；8.内泵电极；9.扩散障；10.导电孔。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
请参阅图1-2所示，本发明关于一种洗烘一体机氧传感器，包括从上至下依次设置的第一氧化铝绝缘层1、第一氧化锆瓷体2、第二氧化锆瓷体3、第三氧化锆瓷体4、第二氧化铝绝缘层5和加热器6，所述第一氧化铝绝缘层1上端设置有外泵电极7，所述第一氧化锆瓷体2与第二氧化锆瓷体3之间设置有内泵电极8和扩散障9，且扩散障9位于内泵电极8一端下侧，所述第二氧化锆瓷体3上端开设有与扩散障9相对应的空腔31，所述扩散障9设置在空腔31内，所述第一氧化铝绝缘层1和第一氧化锆瓷体2的一侧分别设有对应的导电孔10，并且外泵电极7和内泵电极8的一端分别与导电孔10位置对应，所述加热器6 下端还设有加热器保护层61。
在本实施例中，所述第一氧化铝绝缘层1另一侧设有通孔11，所述外泵电极7另一端与通孔11位置相对应。其中第一氧化铝绝缘层1和第一氧化锆瓷体 2分别设有两个大小相同的导电孔10，并且导电孔10的直径大小为10-50μm。
在本实施例中，所述第一氧化锆瓷体2、第二氧化锆瓷体3和第三氧化锆瓷体4均为固体电解质构成的离子导体，其中扩散障9的宽度为80-250μm，厚度为5-15μm，长度为800-3000μm，并且扩散障9的透气率为0-55％；而外泵电极7和内泵电极8的泵电压为0.6-1.6V，泵电流为50-1000μA。其中，所述加热器6的电阻为1-5Ω，加热电压为1-6V，工作功率为1-4W。
其工作原理如下：请参阅图2所示，当施加泵电压于氧化锆电解质泵氧单元，在泵单元阴极侧氧气得电子在氧化锆固体中产生氧离子空位，氧离子在泵电压作用下，向阳极移动。由于扩散障9的存在，限制了氧气的进入，在增加泵电压泵氧氧的过程中，限制了泵氧率，随着泵电压的增加，泵电流逐渐饱和不再增加，这种饱和电流被称为极限电流，几乎与环境氧浓度成正比。其中，在闭合空间内氧气浓度与湿度成负相关，随着湿度的降低，水汽中溶解的氧气释放出来，氧气浓度随着湿度值的降低而增加，当湿度降低到恒定值时，氧浓度增加到最高点且保持稳定，此时即判断衣物已烘干。
需要进一步说明的是，对氧传感器施加工作电压，通过泵氧产生信号电流值，电流的大小随着测量气体中氧气浓度的变化而变化。由于生产工艺误差，单个产品的泵电流与氧浓度的对应关系存在差异，所以需要对每个产品单独校准。传感器的型号由它的工作电压和输出电流范围决定。
在本实施例中，以下公式适用于所有型号的传感器对所有气体介质中氧浓度的校准。
Figure BDA0002316991640000041
其中，Is([O2])表示测量介质中的传感器电流，[O2]表示用百分比表示的测量介质中的氧浓度；k表示传感器的特定常数。
此外，要确定传感器的特定常数，必须把传感器放在一个已知氧浓度的标准气体介质中(校准过)，测出传感器的输出电流就可以按下列公式推算出k值了。
Figure BDA0002316991640000042
其中，k表示传感器的特定常数；Ik([O2])表示已知氧浓度的输出电流； O2,k表示经校准的标准气体浓度。
与现有技术相比，本实施例洗烘一体机氧传感器采用流延成型工艺，多层叠压共烧等LTCC/HTCC技术，将信号层与加热层烧结成一个整体，生产成本低，生产效率高，一致性好；其次，通过控制扩散障9的尺寸，将极限电流的大小控制在50uA-1000uA之内，检测氧浓度范围为0％-25％；此外，加热电压为1-6V，工作功率为1-4W，功率很低，体积小，适合家电行业使用。
本实施例洗烘一体机氧传感器解决衣物烘不干、响应慢、及能耗高问题，通过直接测量洗衣机内氧浓度，根据闭合空间内氧浓度与湿度的关系得出衣物的干燥程度，进而判断衣物衣物是否烘干，反应迅速；而且氧探头功率低，能耗小，结构小，安装工艺简单。
需要进一步说明的是，本实施例中所提及的流延成型工艺，多层叠压共烧等LTCC/HTCC技术为本领域中的常规工艺，在此不再赘述。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”等术语应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种洗烘一体机氧传感器，其特征在于：包括从上至下依次设置的第一氧化铝绝缘层、第一氧化锆瓷体、第二氧化锆瓷体、第三氧化锆瓷体、第二氧化铝绝缘层和加热器，所述第一氧化铝绝缘层上端设置有外泵电极，所述第一氧化锆瓷体与第二氧化锆瓷体之间设置有内泵电极和扩散障，且扩散障位于内泵电极一端下侧，所述第二氧化锆瓷体上端开设有与扩散障相对应的空腔，所述扩散障设置在空腔内，所述第一氧化铝绝缘层和第一氧化锆瓷体的一侧分别设有对应的导电孔，并且外泵电极和内泵电极的一端分别与导电孔位置对应，所述加热器下端还设有加热器保护层。
2.根据权利要求1所述的一种洗烘一体机氧传感器，其特征在于：所述第一氧化铝绝缘层另一侧设有通孔，所述外泵电极另一端与通孔位置相对应。
3.根据权利要求1所述的一种洗烘一体机氧传感器，其特征在于：所述第一氧化铝绝缘层和第一氧化锆瓷体分别设有两个大小相同的导电孔，并且导电孔的直径大小为10-50μm。
4.根据权利要求1所述的一种洗烘一体机氧传感器，其特征在于：所述扩散障的宽度为80-250μm，所述扩散障的厚度为5-15μm，所述扩散障的长度为800-3000μm，所述扩散障的透气率为0-55％。
5.根据权利要求1所述的一种洗烘一体机氧传感器，其特征在于：所述外泵电极和内泵电极的泵电压为0.6-1.6V，所述外泵电极和内泵电极的泵电流为50-1000μA。
6.根据权利要求1所述的一种洗烘一体机氧传感器，其特征在于：所述加热器的电阻为1-5Ω，所述加热器的加热电压为1-6V，所述加热器的工作功率为1-4W。
7.根据权利要求1所述的一种洗烘一体机氧传感器，其特征在于：所述第一氧化锆瓷体、第二氧化锆瓷体和第三氧化锆瓷体均为固体电解质构成的离子导体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112326734A (zh) * 2020-09-22 2021-02-05 凯晟动力技术（嘉兴）有限公司 一种氧传感器锆片裂纹检测方法
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