CN113484471B - 气体传感器微型热动力泵抽风气室结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，通过在空气检测芯片结构上的隔热陶瓷基板上设置散热片，风道两端利用无叶风扇的原理，将风管中流通的空气进行放大后从风道中进行流通，从而将散热片上的热量进行带走，温度较高时，则可以开启进气孔和驱动电机，使得环形管道内的气流量增大，提高热量散逸的速度，加快了散热片上的热量散失，同时采用半径不同的文丘里管，利用气压差实现快速进风的目的，实现气室内的气体快换更换，实现内部迅速散热的同时，使得芯片检测到的气体能迅速得到更新，气体浓度的校准更加精准和迅速，结构巧妙，在不影响整体气室内的气体浓度检测的情况下，巧妙进行热量的传导与散失工作，提高了装置的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于空气质量监测的技术领域，尤其涉及气体传感器微型热动力泵抽风气室结构。
背景技术
随着中国经济的快速发展，经济发展与环境保护之间的矛盾日益突出，尤其近年来各种环境事件的频繁出现，造成重大的环境影响和财产损失，引起了社会各界对环境安全的担忧。目前国家已经意识到加强环境监管，保障环境安全的重要性。应急监测作为环境应急处置的技术支持，快速准确的应急监测数据有利于帮助管理部门科学应对突发环境事件。
于是，随着国家可持续发展的要求，需要针对环境进行实时监测，现有技术的检测技术是采用站点式的检测手段，就好像通信塔一样，隔一段距离设置一个空气质量监测站点，实时将数据反馈给监控中心，从而构建空气之间监控体系和监控网络，但是此种方式具有一定的局限性，只能定点对某一区域的空气质量数值进行监控，且监控区域范围大，测量得到的空气质量体系的误差值大，所以，我们研发了一种小型的气体检测芯片结构，建立密集式的空气质量监测网络，提高区域性空气质量监测的精准度，但是此种芯片结构在使用的过程中随着监控的时间的逐渐提高，其中芯片的检测温度会很高，降低使用寿命和检测精度，于是我们不仅要对芯片做隔热处理的同时，还需要对其进行散热的处理，同时，由于芯片的单一进风管不能满足气室内气体快速更换的目的，气室内的气体更新速度慢，因此，我们亟待一种气体传感器微型热动力泵抽风气室结构用于解决芯片在空气检测中的热量散热问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供了一种气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，用以解决背景技术中提到的空气质量监测芯片结构的散热以及气室内气体更换速度慢的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，包括底座，其特征在于，底座上安装有气室外壳，其外壳上端连接有风管，底座上开有风孔，所述的底座内安装有多组气体传感器阵列结构，气体传感器阵列结构包括陶瓷基座，所述陶瓷基座上安装有气体检测芯片，所述的外壳上开设一沿横向贯穿的风道，所述的风道上端开有多组与陶瓷基座相匹配进行卡装的矩形孔且与陶瓷基座之间满足气密性要求，多组陶瓷基座的下端连接有多组置于风道内的且沿横向设置的散热片，所述的风道两端设置有安装在气室外壳上的散热装置实现对风道内的热量进行散热工作，所述的气室外壳内安装有温度传感器，温度传感器与散热装置和控制器之间电性连接；
所述的外壳上开有多组与相应气体传感器阵列结构对应的通孔，所述的外壳上侧壁内转动连接有多组转换板，所述的转换板上开有与通孔相对应配合的配合孔，所述的转换板上连接驱动销，所述的外壳上开有与驱动销配合弧形槽，所述的通孔上端连接有多组可拆卸式的辅助进风装置，实现对外壳内的气流进行更快的气体交换，实现散热和校准精确的效果。
优选的，所述的散热装置包括与风管相连通的置于外壳左右两端的L形通道，所述的通道下端连通一过渡管道，所述的过渡管道的下端连接一环形管道，所述的环形管道内沿其弧形轨迹上开有弧形切口，两组环形切口的方向均朝着一侧进行设置，所述的环形管道分别设置在风道的左右两端，所述的过渡管道上安装有辅助送风装置，所述的辅助送风装置与温度传感器和控制器之间电性连接，满足在温度较高时对环形管道内开启送风。
优选的，所述的辅助送风装置包括在转动连接在风道内的旋转叶片，所述的旋转叶片的转轴与安装在风道内的驱动电机的输出轴之间经皮带进行传动连接，所述的风道上开有多组进气孔，所述的进气孔外经安装在风道上的遮挡装置实现对进气孔的开启与关闭，所述的驱动电机和遮挡装置与温度传感器和控制器之间电性连接。
优选的，所述的遮挡装置包括竖向滑动连接在风道外的遮挡板，遮挡板的竖向移动满足可以对进气孔进行遮挡和开启，所述的通道下端连接一置于遮挡板上方的固定板，所述的固定板与遮挡板之间连接有弹簧，所述的遮挡板上端连接有衔铁，所述的固定板下端安装有与衔铁配合的电磁铁，所述的电磁铁与温度传感器和控制器之间电性连接。
优选的，所述的矩形孔与陶瓷基座之间涂装有密封胶。
优选的，所述的底座为PCB板，气室外壳采用透明材料制成。
所述的气体传感器阵列结构为四组，分别针对NO2、O3、CO、SO2进行相应的检测。
优选的，所述的辅助进风装置连接在外壳上端通孔位置处的沿着周向均布设置的弧形板，所述的弧形板上开有阶梯形状的卡槽，还包括一与通孔大小配合的文丘里管，所述的文丘里管外侧壁上连接有与卡槽配合的卡销，还包括连接在外壳上端通孔位置处的沿着周向均布设置的圆形筒，所述的圆形筒内滑动配合一圆柱销且满足不脱离，所述的圆柱销与圆形筒内底面之间连接有复位弹簧，所述的文丘里管外侧壁上连接有与圆形销配合的遮挡板，所述的文丘里管上端连接一喇叭状的进风口，下端连接一倾斜朝向气体检测芯片且出口逐渐变小的弯嘴。
本发明的有益效果：本发明通过在空气检测芯片结构上的隔热陶瓷基板上设置散热片，通过外壳上封闭的风道结构，散热片可以将陶瓷基板上的热量通过散热片进行散失，风道两端利用无叶风扇的原理，将风管中流通的空气进行放大后从风道中进行流通，从而将散热片上的热量进行带走，温度较高时，则可以开启进气孔和驱动电机，使得环形管道内的气流量增大，提高热量散逸的速度，加快了散热片上的热量散失，本发明结构巧妙，无需人工干预操作，在不影响整体气室内的气体浓度检测的情况下，巧妙进行热量的传导与散失工作，提高了装置的使用寿命，同时采用半径不同的文丘里管，利用气压差实现快速进风的目的，实现气室内的气体快换更换，实现内部迅速散热的同时，使得气室内检测的气体迅速进行更换，使得芯片检测到的气体能迅速得到更新，气体浓度的校准更加精准和迅速，实用性强，适合推广。
附图说明
图1是本发明的立体结构图视角一。
图2是本发明的立体结构图视角二。
图3是本发明的立体结构图视角三。
图4是本发明的主视图。
图5是本发明去掉部分外壳后的立体结构图。
图6是本发明中图2中的A部放大图。
图7是本发明中散热装置的部分构图视角一。
图8是本发明中散热装置的部分构图视角二。
图9是本发明中环形管道的立体结构图。
图10是本发明中环形管道的剖面视图。
图11是本发明中外壳结构的立体图。
图12是本发明中实施例五的立体图。
图13是本发明中实施例五的主视图。
图14是本发明中实施例五的剖面视图。
图15是本发明中图12中的B部放大图。
图16是本发明中实施例五去掉辅助进风装置后的立体图。
图17是本发明中实施例五中文丘里管及其连接部分的立体结构图。
图中，1、底座；2、外壳；3、风管；4、风孔；5、陶瓷基板；6、气体检测芯片；7、风道；8、矩形孔；9、散热片；10、通道；11、过渡管道；12、环形管道；13、弧形切口；14、旋转叶片；15、驱动电机；16、进气孔；17、遮挡板；18、固定板；19、弹簧；20、衔铁；21、电磁铁；22、通孔；23、转换板；24、配合孔；25、驱动销；26、弧形槽；27、弧形板；28、卡槽；29、文丘里管；30、卡销；31、圆形筒；32、圆形销；33、复位弹簧；34、遮挡板；35、进风口；36、弯嘴。
具体实施方式
以下结合附图1-17对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
实施例一，气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，包括底座1，底座1为PCB板制成，底座1上安装有气室外壳2，气室外壳2采用透明材料制成，其外壳2上端连接有风管3，底座1上开有风孔4，风管3和风孔4形成进出风通道10，所述的底座1内安装有多组气体传感器阵列结构，气体传感器阵列结构为四组，分别针对NO2、O3、CO、SO2进行相应的检测，气体传感器阵列结构包括陶瓷基座，所述陶瓷基座上安装有气体检测芯片6底座1上安装有控制器和存储器，四气体敏感元检测单元设置在监测芯片与控制器之间，四气体敏感元检测转换开关为P型MOSFET，MCU及EPROM为无封装裸片绑定，电阻元件直加工在基板骨架上，电容外接，气体传感器阵列结构其中的陶瓷基板5依靠四组连杆悬至于外壳2内的支架上，其中支架上连接通过四组支脚与外界连通，支脚内置有引线，所述的外壳2上开设一沿横向贯穿的风道7，风道7的下端被底座1进行封闭，前后方向上连接有侧壁，对气室外壳2内的部分进行封堵，所述的风道7上端开有多组与陶瓷基座相匹配进行卡装的矩形孔8且与陶瓷基座之间满足气密性要求，矩形孔8与陶瓷基座之间涂装有密封胶，多组陶瓷基座的下端连接有多组置于风道7内的且沿横向设置的散热片9，散热片9可以采用铝制散热片9，针对其上连接的陶瓷基板5进行散热处理，散热片9分为多组，且沿纵向间隔设置，中间留有间歇，所述的风道7两端设置有安装在气室外壳2上的散热装置实现对风道7内的热量进行散热工作，热量经过传导以后会在风道7中进行集中，通过两侧的散热装置对风道7内的热量进行驱动，从而使热量进行散逸，所述的气室外壳2内安装有温度传感器，温度传感器与散热装置和控制器之间电性连接，温度传感器用于检测气室内的温度，温度越高则散热装置的工作就更加强劲，使得热量在风速的流动下更快被带走，本实施例在进行使用时，检测芯片上的热量会通过陶瓷基板5传导至散热片9上，在温度不高的情况下，散热片9依靠普通的空气流动就可以实现基础的散热功能，一旦温度过高则会起到辅助散热的散热装置进行增强散热，从而加快散热片9上的热量散失；
所述的外壳2上开有多组与相应气体阵列结构对应的通孔22，通孔22的数量与气体检测芯片6的数量相匹配，所述的外壳2上侧壁内转动连接有多组转换板23，转换板23开在外壳2上的侧壁内，所述的转换板23上开有与通孔22相对应配合的配合孔24，所述的转换板23上连接驱动销25，所述的外壳2上开有与驱动销25配合弧形槽26，可以通过驱动驱动销25，使得通孔22与转换板23上的配合孔24形成通过孔，使气室内与外界形成通道10，通过转换转换板23的位置，使得通孔22与配合孔24的位置，使其错开，从而使得气室内与外界进行隔绝，所述的通孔22上端连接有多组可拆卸式的辅助进风装置，实现对外壳2内的气流进行更快的气体交换，实现散热和校准精确的效果，辅助进风装置在气室内部温度升高时，利用气压差通过辅助进风装置进入到气室内，实现气室内的气体快换更换，实现内部迅速散热的同时，使得气室内检测的气体迅速进行更换，使得芯片检测到的气体能迅速得到更新，气体浓度的校准更加精准和迅速，本发明结构巧妙，无需人工干预操作，在不影响整体气室内的气体浓度检测的情况下，巧妙进行热量的传导与散失工作，提高了装置的使用寿命，同时采用可拆卸的辅助进风装置，能迅速降低气室内空气的同时，使得芯片检测的气体能迅速得到更新，校准实时，校准精确，实用性强，适合推广。
实施例二，在实施例一的基础上，所述的散热装置包括与风管3相连通的置于外壳2左右两端的L形通道10，所述的通道10下端连通一过渡管道11，所述的过渡管道11的下端连接一环形管道12，环形管道12与过渡管道11相连接，所述的环形管道12内沿其弧形轨迹上开有弧形切口13，弧形切口13的且环形设置，环形管道12在弧形切口13的位置处呈交错设置，从而形成环形的切口结构，此种的设置方式采用的无叶风扇的原理进行设置，从通道10内通过的风在经过环形切口处时，会在切口处形成负压，从而驱动外界的左侧的空气顺利进入到风道7中对风道7中的散热片9进行散热工作，此种弧形切口13的设置结构，不采用叶片结构，提高了安全性，同时能将风速和风量提高十五倍左右，既安全又高效，两组环形切口的方向均朝着一侧进行设置，使得风的传递方向保持一致，所述的环形管道12分别设置在风道7的左右两端，对准风道7的两侧进行设置，所述的过渡管道11上安装有辅助送风装置，所述的辅助送风装置与温度传感器和控制器之间电性连接，满足在温度较高时对环形管道12内开启送风，在温度传感器检测到温度较高时会通过辅助送风装置对环形管道12内增加送风，进一步提高风速和风量，增强散热效果。
实施例三，在实施例二的基础上，所述的辅助送风装置包括在转动连接在风道7内的旋转叶片14，所述的旋转叶片14的转轴与安装在风道7内的驱动电机15的输出轴之间经皮带进行传动连接，风道7设置有与通道10和环形管道12竖向连通的圆形通道10和与圆形通道10相连通的侧壁上的安置腔，驱动电机15安装在安装腔室内，所述的风道7上开有多组进气孔16，进气孔16开设在安置腔侧壁上，所述的进气孔16外经安装在风道7上的遮挡装置实现对进气孔16的开启与关闭，所述的驱动电机15和遮挡装置与温度传感器和控制器之间电性连接，在不需要开启辅助进风装置时，进气孔16经遮挡装置处于关闭的状态，一旦温度过高需要开启辅助进风装置的时候，遮挡装置就把进气孔16打开，同时将打开驱动电机15驱动旋转叶片14加强对环形管道12内进行送风，增强进风量。
实施例四，在实施例三的基础上，所述的遮挡装置包括竖向滑动连接在风道7外的遮挡板34，遮挡板34的竖向移动满足可以对进气孔16进行遮挡和开启，所述的通道10下端连接一置于遮挡板34上方的固定板18，所述的固定板18与遮挡板34之间连接有弹簧19，所述的遮挡板34上端连接有衔铁20，所述的固定板18下端安装有与衔铁20配合的电磁铁21，所述的电磁铁21与温度传感器和控制器之间电性连接，在温度处于正常状态时，遮挡板34在弹簧19的作用下，处于将进气孔16进行遮挡的状态，一旦温度传感器检测到温度过高，则使得电磁铁21进行通电，克服弹簧19的弹力与衔铁20配合实现将遮挡板34向上拉动，从而使得进气孔16开启，风可以从进气孔16进入到环形管道12内。
实施例五，在实施例一的基础上，所述的辅助进风装置连接在外壳2上端通孔22位置处的沿着周向均布设置的弧形板27，弧形板27与通孔22的弧度相匹配，所述的弧形板27上开有阶梯形状的卡槽28，卡槽28上端开放，卡槽28呈闪现的形状，弧形板27设置有两个，还包括一与通孔22大小配合的文丘里管29，所述的文丘里管29外侧壁上连接有与卡槽28配合的卡销30，文丘里管29上卡销30卡在卡槽28内，还包括连接在外壳2上端通孔22位置处的沿着周向均布设置的圆形筒31，所述的圆形筒31内滑动配合一圆柱销32且满足不脱离，想满足两者不脱离只需要将圆形筒31出口处设置环形限位卡环，为了防止其不脱离，所述的圆柱销32与圆形筒31内底面之间连接有复位弹簧33，所述的文丘里管29外侧壁上连接有与圆形销配合的遮挡板34，所述的文丘里管29上端连接一喇叭状的进风口35，下端连接一倾斜朝向气体检测芯片6且出口逐渐变小的弯嘴36，文丘里管29上端开口大，下端开口小，采用文丘里效用，将进入到气室内的空气经文丘里管29后速度变快，且出口朝着芯片吹，使得芯片能第一时间检测到气体，迅速反映出气体组分，同时对芯片进行散热，在文丘里管29插入到通孔22后，卡销30与卡槽28配合，卡销30卡在卡槽28的最下端，在圆柱销32和遮挡板34的配合时，在复位弹簧33的作用下，圆柱销32顶在遮挡板34的下端，给遮挡板34以及文丘里管29一个反向向上的作用力，使得卡销30能顺利卡在卡槽28内，不会随便发生转动，且文丘里管29能顺利卡在当前的位置上，辅助进风装置能在通孔22和配合孔24时，通过文丘里管29起到辅助进风的目的，使得气体快速更换同时散热效果更佳，气体校准更佳精确。
本发明在进行使用时，检测芯片上的热量会通过陶瓷基板5传导至散热片9上，在温度传感器检测到温度不高的情况下，散热片9依靠普通的空气流动就可以实现基础的散热功能，也可以通过风管3处的流动风进入到通道10内，经过渡管道11后进入环形管道12后再由环形切口出风，风力增强，散热效率提高，一旦温度过高则会起到辅助散热的散热装置进行增强散热，温度传感器检测到温度过高，则使得电磁铁21进行通电，克服弹簧19的弹力与衔铁20配合实现将遮挡板34向上拉动，从而使得进气孔16开启，同时驱动电机15工作，驱动旋转叶片14进行转动，风可以从进气孔16进入到环形管道12内再由环形切口流出，风力增强十五倍，极大程度上提高了散热的效率，加快了散热片9上的热量散失，同时通过驱动销25转换转换板23的位置，在通孔22与配合孔24不配合时，气室内部只有一个风口，通孔22被封闭，在通孔22与配合孔24配合时，可以插入文丘里管29，文丘里管29上的卡销30与卡槽28配合，在复位弹簧33的作用下，圆柱销32顶住遮挡板34，起到反作用力，使得卡销30能顺利卡在卡槽28内，文丘里管29不能发生转动和脱离，在不需要时，只需要向下按压文丘里管29，然后转动将文丘里管29拔出即可，本发明结构巧妙，无需人工干预操作，在不影响整体气室内的气体浓度检测的情况下，巧妙进行热量的传导与散失工作，提高了装置的使用寿命，同时采用半径不同的文丘里管29，利用气压差实现快速进风的目的，实现气室内的气体快换更换，实现内部迅速散热的同时，使得气室内检测的气体迅速进行更换，使得芯片检测到的气体能迅速得到更新，气体浓度的校准更加精准和迅速，实用性强，适合推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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.气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，包括底座（1），其特征在于，底座（1）上安装有气室外壳（2），其外壳（2）上端连接有风管（3），底座（1）上开有风孔（4），所述的底座（1）内安装有多组气体传感器阵列结构，气体传感器阵列结构包括陶瓷基座，所述陶瓷基座上安装有气体检测芯片（6），所述的外壳（2）上开设一沿横向贯穿的风道（7），所述的风道（7）上端开有多组与陶瓷基座相匹配进行卡装的矩形孔（8）且与陶瓷基座之间满足气密性要求，多组陶瓷基座的下端连接有多组置于风道（7）内的且沿横向设置的散热片（9），所述的风道（7）两端设置有安装在气室外壳（2）上的散热装置实现对风道（7）内的热量进行散热工作，所述的气室外壳（2）内安装有温度传感器，温度传感器与散热装置和控制器之间电性连接；
所述的外壳（2）上开有多组与相应气体传感器阵列结构对应的通孔（22），所述的外壳（2）上侧壁内转动连接有多组转换板（23），所述的转换板（23）上开有与通孔（22）相对应配合的配合孔（24），所述的转换板（23）上连接驱动销（25），所述的外壳（2）上开有与驱动销（25）配合弧形槽（26），所述的通孔（22）上端连接有多组可拆卸式的辅助进风装置，实现对外壳（2）内的气流进行更快的气体交换，实现散热和校准精确的效果。
2.根据权利要求1所述的气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，其特征在于，所述的散热装置包括与风管（3）相连通的置于外壳（2）左右两端的L形通道（10），所述的通道（10）下端连通一过渡管道（11），所述的过渡管道（11）的下端连接一环形管道（12），所述的环形管道（12）内沿其弧形轨迹上开有弧形切口（13），两组环形切口的方向均朝着一侧进行设置，所述的环形管道（12）分别设置在风道（7）的左右两端，所述的过渡管道（11）上安装有辅助送风装置，所述的辅助送风装置与温度传感器和控制器之间电性连接，满足在温度较高时对环形管道（12）内开启送风。
3.根据权利要求2所述的气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，其特征在于，所述的辅助送风装置包括在转动连接在风道（7）内的旋转叶片（14），所述的旋转叶片（14）的转轴与安装在风道（7）内的驱动电机（15）的输出轴之间经皮带进行传动连接，所述的风道（7）上开有多组进气孔（16），所述的进气孔（16）外经安装在风道（7）上的遮挡装置实现对进气孔（16）的开启与关闭，所述的驱动电机（15）和遮挡装置与温度传感器和控制器之间电性连接。
4.根据权利要求3所述的气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，其特征在于，所述的遮挡装置包括竖向滑动连接在风道（7）外的遮挡板（34），遮挡板（34）的竖向移动满足可以对进气孔（16）进行遮挡和开启，所述的通道（10）下端连接一置于遮挡板（34）上方的固定板（18），所述的固定板（18）与遮挡板（34）之间连接有弹簧（19），所述的遮挡板（34）上端连接有衔铁（20），所述的固定板（18）下端安装有与衔铁（20）配合的电磁铁（21），所述的电磁铁（21）与温度传感器和控制器之间电性连接。
5.根据权利要求1所述的气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，其特征在于，所述的矩形孔（8）与陶瓷基座之间涂装有密封胶。
6.根据权利要求1所述的气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，其特征在于，所述的底座（1）为PCB板，气室外壳（2）采用透明材料制成。
7.根据权利要求1所述的气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，其特征在于，所述的气体传感器阵列结构为四组，分别针对NO2、O3、CO、SO2进行相应的检测。
8.根据权利要求1所述的气体传感器微型热动力泵抽风气室结构，其特征在于，所述的辅助进风装置连接在外壳（2）上端通孔（22）位置处的沿着周向均布设置的弧形板（27），所述的弧形板（27）上开有阶梯形状的卡槽（28），还包括一与通孔（22）大小配合的文丘里管（29），所述的文丘里管（29）外侧壁上连接有与卡槽（28）配合的卡销（30），还包括连接在外壳（2）上端通孔（22）位置处的沿着周向均布设置的圆形筒（31），所述的圆形筒（31）内滑动配合一圆柱销（32）且满足不脱离，所述的圆柱销（32）与圆形筒（31）内底面之间连接有复位弹簧（33），所述的文丘里管（29）外侧壁上连接有与圆形销配合的遮挡板（34），所述的文丘里管（29）上端连接一喇叭状的进风口（35），下端连接一倾斜朝向气体检测芯片（6）且出口逐渐变小的弯嘴（36）。
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