CN201662447U - 一种室内空气质量检测仪 - Google Patents

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陈兆文
范海明
徐伟
徐海云
张琴
张�浩
柴小丽
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Abstract

本实用新型公开一种室内空气质量检测仪，由壳体、显示器、按键、外接电源、机载电源、室内空气质量检测系统和智能电路控制系统组成，所述的室内空气质量检测系统包括湿度检测系统、温度检测系统和空气中污染物浓度监测系统，湿度检测系统的传感器为湿敏传感器，温度检测系统的传感器为热敏传感器，空气中污染物浓度监测系统的传感器为气敏传感器和粉尘传感器，湿敏传感器、热敏传感器、气敏传感器和粉尘传感器将检测到的参数信号传递给智能电路控制系统，智能电路控制系统对各参数进行分析计算，结果由显示屏显示为室内空气质量指数、空气质量24h变化趋势、温度和湿度，同时可显示是颗粒物为首要污染物还是二手烟或异味气体为首要污染物。

Description

一种室内空气质量检测仪 
技术领域
本实用新型为一种检测仪，尤其是一种室内空气质量检测仪。 
背景技术
随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对日常生活和工作中室内的空气质量也越来越重视。特别是近年来大量装修材料的使用在给人们带来方便的同时，也使得室内空气质量不断恶化，甲醛、苯、氨等物质的致癌作用已经引起了人们足够的警惕。由于人们长期居于室内，对室内空气异味的敏感度很低，对于室内是否发生了污染以及污染的程度，很难进行有效的判断，因此很需要一种能够检测室内空气质量的仪器。公开号为CN2842427Y，名称为“室内空气质量检测器”的实用新型专利公开了一种涉及检测设备领域的室内空气质量检测器，该检测器包括壳体、LCD显示屏、单片机与配套的功能件，主要针对室内空气中的VOC含量进行测定，它能够显示空气质量的等级及空气污染程序指示条，但该实用新型具有一定的局限性：(1)可吸入颗粒物是衡量室内污染程度的一个重要指标，该实用新型仅能检测VOC气体，不能检测颗粒物；(2)该实用新型可以显示空气质量等级及污染程序指示条，但不能说明室内空气污染的具体程度，并且也不能说明室内的主要污染物。因此，设计一种既能检测有害气体，又能检测可吸入颗粒物，同时能够对空气污染程度及主要污染物进行定量说明的检测仪器是目前需要解决的技术问题。 
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够检测多种污染物，同时能够对空气污染程度及主要污染物进行定量说明的室内空气质量检测仪。该仪器除可检测室内温湿度外，还可对室内的有害气体及颗粒物进行检测，并通过检测的污染物浓度换算得出一个室内的空气质量指数，该指数是对目前室内空气污染程度的一个定量的说明。该指数将空气污染程度分为三个等级，当该指数范围在0-30时，说明室内空气质量良好，当范围在31-55时，说明室内空气质量一般污染，当范围在61-99时，则说明室内空气严重污染。此外，该仪器还可提供当前环境的首要污染物以及过去一天内空气污染程度变化的趋势。 
本实用新型解决其技术问题的技术方案是： 
一种室内空气质量检测仪，由壳体、显示器、按键、外接电源、机载电源、室内空气质量检测系统和智能电路控制系统组成，所述的室内空气质量检测系统包括湿度检测系统、温度检测系统和空气中污染物浓度监测系统，湿度检测系统的传感器为湿敏传感器，温度检测系统的传感器为热敏传感器，空气中污 染物浓度监测系统的传感器为气敏传感器和粉尘传感器，湿敏传感器、热敏传感器、气敏传感器和粉尘传感器将检测到的参数信号传递给智能电路控制系统，智能电路控制系统对各参数进行分析计算，分析计算结果由显示屏显示，显示的内容为室内空气质量指数、空气质量24h变化趋势、温度和湿度，同时可显示是颗粒物为首要污染物还是二手烟或异味气体为首要污染物。 
本实用新型解决其技术问题的技术方案还可以是： 
本实用新型所述的湿敏传感器、热敏传感器、气敏传感器和粉尘传感器均安装在壳体内部，在安装气敏传感器和粉尘传感器部位的相应壳体部位设置有气敏和粉尘传感器透气窗，在安装湿敏传感器和热敏传感器部位的相应壳体部位设置有湿敏和热敏传感器透气窗。 
本实用新型所述的热敏传感器为热敏电阻R1，热敏电阻R1的电阻值随温度的变化而变化，热敏电阻R1的分压随热敏电阻R1的电阻值变化而变化，热敏电阻R1的分压信号传给单片机，经单片机运算处理后得到温度数值。 
本实用新型所述的湿度传感器为湿敏电阻R2，湿敏电阻R2随湿度变化而变化，经采样电阻后，输出随湿度变化的电压信号传给单片机，经单片机运算处理后得到湿度数值，湿度传感器需要脉冲式的电源，脉冲式电源PWM信号由单片机产生，湿敏电阻R2在PWM的正半周期采样。 
本实用新型所述的气敏传感器为气敏电阻RS，与气敏电阻RS并联有加热电阻RH，气敏电阻RS达到一定温度后，电阻RS就会随空气质量变化而变化，气敏电阻RS的阻值减少与气体浓度增加之间呈现对数关系，气敏电阻RS的阻值变化信号传给单片机，由单片机进行运算处理。 
本实用新型所述的粉尘传感器由发光元件、光敏元件和信号处理电路等组成。发光元件(发光二极管)可产生间歇红外光，当颗粒物进入粉尘传感器的感应窗时，间歇的红外光使颗粒物粒子漫反射进入光敏元件，这时粉尘传感器就判定颗粒物存在，在粉尘传感器的输出引脚输出频率信号，频率越高，颗粒物浓度越大。粉尘传感器的信号输出端接到单片机的ICP(捕获引脚)上，通过检测频率来确定颗粒物的浓度。 
本实用新型所述的LCD液晶显示器的参数：TN(扭曲向列型)材质、12点钟方向视角、5V驱动电压、1/4占空比、1/3偏压比、工作温度0℃～50℃、存储温度-10℃～60℃、导电橡胶连接，气敏传感器的型号为QS-01，其参数为：加热电压5.0V±4％、供电电压最多5.5V、加热功耗210mW典型值、感应部分功耗最多15mW、工作温度0℃～40℃，热敏传感的耗散系数＞1.0mW/℃、热敏传感的额定功率100mW、热敏传感的热时间常数≤3sec、热敏传感的使用温度范围-40℃～+125℃、热敏传感的阻值误差1％，温度值的有效显示 范围为0℃～99℃，湿敏传感器使用50HZ～2KHZ、5V交流电、湿敏传感器的测量范围20％～90％RH、湿敏传感器的测量精度±5％、湿敏传感器的工作温度0℃～+85℃、湿敏传感器的响应时间≤12秒、湿敏传感器的湿度飘移/年≤±2％RH、湿滞≤1.5％RH，湿度值的有效显示范围为20％～90％，所述的空气质量指数的范围为0～99，数值越小表明空气质量越好。 
本实用新型的MCU单片机除了可输出空气质量指数外，还能够输出空气质量24h内变化趋势，电路控制系统能够记录空气质量指数在过去的2h、6h、12h、18h、24h时的数值，并以柱状图表示出来，柱状图表示的是相对变化量，即过去24小时内每个小时的空气质量进行对比统计之后的百分比，MCU单片机还能输出首要污染物的品种，即指出当前环境空气中污染物占污染比例最大的一种，可显示二手烟、异味和颗粒物三种，除上述功能外，通过操纵按键可进行日期显示调整及实现计时功能，通过按下按键开机即可实现零点调整功能，即当空气质量指数显示误差较大时，对其零点进行调节。 
本实用新型的有益效果是： 
可检测室内的空气质量指数、空气质量24h变化趋势、温度和湿度，同时可根据检测的污染物浓度水平判断出室内的首要污染物，此外，该实用新型结构简单、操作方便、价格便宜，便于普及。 
附图说明
图1是本实用新型的主视图 
图2是图1的左视图 
图3是图1的后视图 
图4是图1的仰视图 
图5是本实用新型信号传递方块图 
图6是本实用新型电路原理方块图 
图7是本实用新型温度、湿度信号采集电路原理图 
图8是本实用新型气敏传感器信号采集电路原理图 
图9是本实用新型粉尘传感器信号采集电路原理图 
图10是本实用新型LCD显示器画面示意图 
具体实施方式
如图所示，一种室内空气质量检测仪，由壳体、显示器1、按键2、外接电源6、机载电源4、室内空气质量检测系统和智能电路控制系统7组成，所述的室内空气质量检测系统包括湿度检测系统、温度检测系统和空气中污染物浓度监测系统，湿度检测系统的传感器为湿敏传感器9，温度检测系统的传感器为热敏传感器8，空气中污染物浓度监测系统的传感器为气敏传感器10和粉尘传感 器11，湿敏传感器9、热敏传感器8、气敏传感器10和粉尘传感器11将检测到的参数信号传递给智能电路控制系统7，智能电路控制系统7对各参数进行分析计算，分析计算结果由显示屏1显示。所述的湿敏传感器9、热敏传感器8、气敏传感器10和烟尘传感器11均安装在壳体内部，在安装气敏传感器和粉尘传感器部位的相应壳体部位设置有气敏和烟尘传感器透气窗3，在安装湿敏传感器和热敏传感器部位的相应壳体部位设置有湿敏和热敏传感器透气窗5。在壳体内安装有时钟信号芯片14，时钟信号芯片14的时钟信号通过智能电路控制系统7在显示屏1显示。所述的智能电路控制系统7由MCU单片机12和液晶驱动芯片13构成，MCU单片机12负责湿度、温度和空气中污染物浓度参数的分析计算，分析计算结果通过液晶驱动芯片13驱动显示器1显示。所述的热敏传感器8为热敏电阻R1，热敏电阻R1的电阻值随温度的变化而变化，热敏电阻R1的分压随热敏电阻R1的电阻值变化而变化，热敏电阻R1的分压信号传给单片机12，经单片机12运算处理后得到温度数值。所述的湿度传感器为湿敏电阻R2，湿敏电阻R2随湿度变化而变化，经采样电阻后，输出随湿度变化的电压信号传给单片机12，经单片机12运算处理后得到湿度数值，湿度传感器需要脉冲式的电源，脉冲式电源PWM信号由单片机产生，湿敏电阻R2在PWM的正半周期采样。所述的空气质量传感器为气敏电阻RS，与气敏电阻RS并联有加热电阻RH，气敏电阻RS达到一定温度后，电阻RS就会随空气质量变化而变化，气敏电阻RS的阻值减少与气体浓度增加之间呈现对数关系，气敏电阻RS的阻值变化信号传给单片机12，经单片机12进行运算处理。所述的粉尘传感器由发光元件、光敏元件和信号处理电路等组成。发光元件(发光二极管)可产生间歇红外光，当颗粒物进入粉尘传感器的感应窗时，间歇的红外光使颗粒物粒子漫反射进入光敏元件，这时粉尘传感器就判定颗粒物存在，在粉尘传感器的输出引脚输出频率信号，频率越高，颗粒物浓度越大。粉尘传感器的信号输出端接到单片机(12)的ICP(捕获引脚)上，通过检测频率并进行运算处理，从而确定颗粒物的浓度。所述的LCD液晶显示器的参数：TN(扭曲向列型)材质、12点钟方向视角、5V驱动电压、1/4占空比、1/3偏压比、工作温度0℃～50℃、存储温度-10℃～60℃、导电橡胶连接，气敏传感器的型号为QS-01，其参数为：加热电压5.0V±4％、供电电压最多5.5V、加热功耗210mW典型值、感应部分功耗最多15mW、工作温度0℃～40℃，热敏传感的耗散系数＞1.0mW/℃、热敏传感的额定功率100mW、热敏传感的热时间常数≤3sec、热敏传感的使用温度范围-40℃～+125℃、热敏传感的阻值误差1％，温度值的有效显示范围为0℃～99℃，湿敏传感器使用50HZ～2KHZ、5V交流电、湿敏传感器的测量范围20％～90％RH、湿敏传感器的测量精度±5％、湿敏传感器的工作温度0℃～+85℃、湿 敏传感器的响应时间≤12秒、湿敏传感器的湿度飘移/年≤±2％RH、湿滞≤1.5％RH，湿度值的有效显示范围为20％～90％，所述的空气质量指数的范围为0～99，数值越小表明空气质量越好。MCU单片机12除了可输出空气质量指数外，还能够输出空气质量24h内变化趋势，电路控制系统记录空气质量指数在过去的2h、6h、12h、18h、24h时的数值，并以柱状图表示出来，柱状图表示的是相对变化量，即过去24小时内每个小时的空气质量进行对比统计之后的百分比，MCU单片机12还能输出首要污染物的品种，即指出当前环境空气中污染物占污染比例最大的一种，可显示二手烟、异味和颗粒物三种，除上述功能外，通过操纵按键4可进行日期显示调整及实现计时功能，通过按下按键4开机即可实现零点调整功能，即当空气质量指数显示误差较大时，对其零点进行调节。 

Claims (9)

1.一种室内空气质量检测仪，由壳体、显示器(1)、按键(2)、外接电源(6)、机载电源(4)、室内空气质量检测系统和智能电路控制系统(7)组成，其特征在于：所述的室内空气质量检测系统包括湿度检测系统、温度检测系统和空气中污染物浓度监测系统，湿度检测系统的传感器为湿敏传感器(9)，温度检测系统的传感器为热敏传感器(8)，空气中污染物浓度监测系统的传感器为气敏传感器(10)和粉尘传感器(11)。
2.根据权利要求1所述的一种室内空气质量检测仪，其特征在于：所述的湿敏传感器(9)、热敏传感器(8)、气敏传感器(10)和粉尘传感器(11)均安装在壳体内部，在安装气敏传感器和粉尘传感器部位的相应壳体部位设置有气敏和粉尘传感器透气窗(3)，在安装湿敏传感器和热敏传感器部位的相应壳体部位设置有湿敏和热敏传感器透气窗(5)。
3.根据权利要求1或2所述的一种室内空气质量检测仪，其特征在于：在壳体内安装有时钟信号芯片(14)，时钟信号芯片(14)的时钟信号通过智能电路控制系统(7)在显示器(1)显示。
4.根据权利要求3所述的一种室内空气质量检测仪，其特征在于：所述的智能电路控制系统(7)由MCU单片机(12)和液晶驱动芯片(13)构成，MCU单片机(12)负责湿度、温度和空气中污染物浓度参数的分析计算，分析计算结果通过液晶驱动芯片(13)驱动显示器(1)显示。
5.根据权利要求4所述的一种室内空气质量检测仪，其特征在于：所述的热敏传感器(8)为热敏电阻R1，热敏电阻R1的分压信号传给单片机(12)，经单片机(12)运算处理后得到温度数值。
6.根据权利要求5所述的一种室内空气质量检测仪，其特征在于：所述的湿敏传感器为湿敏电阻R2，R2的电压信号传给单片机(12)，经单片机(12)运算处理后得到湿度数值，湿度传感器需要脉冲式的电源，脉冲式电源PWM信号由单片机产生，湿敏电阻R2在PWM的正半周期采样。
7.根据权利要求6所述的一种室内空气质量检测仪，其特征在于：所述的气敏传感器为气敏电阻RS，与气敏电阻RS并联有加热电阻RH，气敏电阻RS的阻值变化信号传给单片机(12)，经单片机(12)进行运算处理。
8.根据权利要求7所述的一种室内空气质量检测仪，其特征在于：所述的粉尘传感器由发光元件、光敏元件和信号处理电路组成，发光元件为发光二极管，粉尘传感器的信号输出端接到单片机(12)的ICP上。
9.根据权利要求8所述的一种室内空气质量检测仪，其特征在于：所述的LCD液晶显示器的参数：TN材质、12点钟方向视角、5V驱动电压、1/4占空比、1/3偏压比、工作温度0℃～50℃、存储温度-10℃～60℃、导电橡胶连接， 气敏传感器的型号为QS-01，其参数为：加热电压5.0V±4％、供电电压最多5.5V、加热功耗210mW、感应部分功耗最多15mW、工作温度0℃～40℃，热敏传感的耗散系数＞1.0mW/℃、热敏传感的额定功率100mW、热敏传感的热时间常数≤3sec、热敏传感的使用温度范围-40℃～+125℃、热敏传感的阻值误差1％，温度值的有效显示范围为0℃～99℃，湿敏传感器使用50HZ～2KHZ、5V交流电、湿敏传感器的测量范围20％～90％RH、湿敏传感器的测量精度±5％、湿敏传感器的工作温度0℃～+85℃、湿敏传感器的响应时间≤12秒、湿敏传感器的湿度飘移/年≤±2％RH、湿滞≤1.5％RH，湿度值的有效显示范围为20％～90％，所述的空气质量指数的范围为0～99。 
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Granted publication date: 20101201

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