CN207601552U - 空气质量集成检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供空气质量集成检测装置，包括主板以及集成设置在主板上的检测模块、控制模块、数据输出模块；检测模块的信号输出端与控制模块的信号输入端相连，控制模块的信号输出端与数据输出模块的信号输入端相连，控制模块包括主控芯片，用于将检测模块输入的检测数据进行处理并传输至数据输出模块，数据输出模块输出至外部信号源，检测模块包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器、PM2.5传感器以及TVOC传感器。本实用新型实施例，通过将温湿度传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器、PM2.5传感器以及TVOC传感器集成在主板上，通过主控芯片与各个传感器合理连接，实现对多种气体的检测并将检测数据发送出去，检测的气体种类多且检测更加精准。

Description

空气质量集成检测装置

技术领域

本实用新型涉及空气质量检测领域，尤其是空气质量集成检测装置。

背景技术

近年来，随着人们对空气污染的问题逐渐重视，人们也开始关注空气污染物检测技术的发展。空气质量检测产品在这个时期得到了很好的应用，但市面上的空气质量检测产品普遍只能检测单一类型的气体，虽然也有可以检测多种气体类型的产品，不过其结构设计缺乏合理，降低了检测精度与准度。

因此，目前迫切需求一种可检测多种气体、检测精度与准度高的空气质量集成检测装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型目的是提供一种可检测多种气体、集成设置、检测精度与准度高的空气质量集成检测装置。

为解决上述技术问题,本实用新型提供空气质量集成检测装置，其包括主板以及集成设置在所述主板上的检测模块、控制模块以及数据输出模块；所述检测模块的信号输出端与所述控制模块的信号输入端相连，所述控制模块的信号输出端与所述数据输出模块的信号输入端相连，所述控制模块包括主控芯片，用于将所述检测模块输入的检测数据进行处理并传输至数据输出模块，所述数据输出模块输出所述检测数据至外部信号源，所述检测模块包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器、PM2.5传感器以及TVOC传感器。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，所述二氧化碳传感器、甲醛传感器、TVOC传感器为电化学传感器；所述温湿度传感器、PM2.5传感 器为物理传感器。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，所述TVOC传感器为CCS811传感器。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，所述控制模块还包括模数转换单元，所述模数转换单元的信号输入端与所述检测模块的信号输出端相连，所述模数转换单元的信号输出端与所述主控芯片的信号输入端相连。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，所述控制模块还包括信号放大单元，所述信号放大单元的信号输入端与所述检测模块的信号输出端相连，所述信号放大器的信号输出端与所述模数转换单元的信号输入端相连。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，其还包括电源模块，所述电源模块包括5V电源单元以及3.3V电源单元。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，所述数据输出模块包括有线输出单元和/或无线输出单元。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，所述有线输出单元包括串口输出电路、RS485输出电路、RS422输出电路、RS232输出电路、USB输出电路中的一种或多种；和/或，所述无线输出单元包括3G网络通信单元、4G网络通信单元、WIFI网络通信单元中的一种或多种。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，其还包括盒体、主板，所述主板上集成设置有检测模块、控制模块以及数据输出模块，所述主板容纳于所述盒体内，所述盒体的表面设有通风孔，所述通风孔与所述检测模块的各个传感器单元位置相匹配。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，其还包括显示模块，所述显示模块内嵌在所述盒体上，所述显示模块的型号输入端与所述控制模块的信号输出端相连，用于实时显示所述检测数据。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的改进，所述第一环形连接斜面上设有凸起的环形纹路，或所述第二环形连接斜面上设有凸起的环形纹路。

作为本实用新型空气质量集成检测装置的实施方式，所述挥发性物质是 香水、酒精、醋等。

本实用新型实施例，通过将温湿度传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器、PM2.5传感器以及TVOC传感器集成在主板上，通过主控芯片与各个传感器合理连接，实现对多种的检测并将检测数据发送出去，相对传统的空气质量集成检测装置只能检测单一类型的气体，本空气质量集成检测装置检测的气体种类多且检测更加精准。

附图说明

图1为本实用新型提供的空气质量集成检测装置的工作原理框图。

图2为本实用新型提供的空气质量集成检测装置的工作结构示意图。

图3为本实用新型提供的空气质量集成检测装置的工作流程示意图。

图4为本实用新型提供的空气质量集成检测装置的结构示意图

本实用新型目的的实现、功能特点及优异效果，将在下面结合具体实施例以及附图做进一步的说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

请参考图1至图4,本实用新型实施例提供一种空气质量集成检测装置，其包括主板(未标出)以及集成设置在主板上的检测模块1、控制模块2以及数据输出模块3。需要说明的是，集成设置是指将各个分离的功能模块通过综合布线方式(如电路连接、网络连接)等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使各个功能模块的信息达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。检测模块1的信号输出端与控制模块2的信号输入端相连，控制模块2的信号输出端与数据输出模块3的信号输入端相连，控制模块2包括主控芯片21，用于将检测模块1输入的检测数据进行处理并传输至数据输出模块3，数据输出模块3输出至外部信号源6，外部信号源6可以为家用电器或可移动 终端，即空气净化器、手机、电脑等,检测模块1包括温湿度传感器11、二氧化碳传感器12、甲醛传感器13、PM2.5传感器14以及TVOC传感器15。

请参考图2，各个传感器的信号输出端与控制模块2的信号输入端相连，在本实施例中，检测模块1包括温湿度传感器11、二氧化碳传感器12、甲醛传感器13、PM2.5传感器14以及TVOC传感器15，其中二氧化碳传感器12、PM2.5传感器14通过串口通讯电路与主控芯片21相连，温湿度传感器11、TVOC传感器15通过IIC通讯电路与主控芯片21相连，即与SCLK总线(时钟总线)、SDA总线(数据总线)相连接，主控芯片21可以选用STM32或其他单片机芯片。

在一些实施例中，二氧化碳传感器12、甲醛传感器13、TVOC传感器15为电化学传感器，主要是通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。

二氧化碳传感器12可以为红外二氧化碳传感器12、催化二氧化碳传感器12、热传导二氧化碳传感器12的其中一种，其中催化二氧化碳传感器12，即固态电解质传感器原理是指气敏材料在通过气体时产生离子，从而形成电动势，测量电动势从而测量气体浓度，而红外二氧化碳传感器12原理是根据二氧化碳对特定波段红外辐射的吸收作用，使透过测量室的辐射能量减弱，减弱的程度取决于被测二氧化碳气体中的二氧化碳含量。

甲醛传感器13可以为甲醛氧化物气体传感器、甲醛气体分子筛传感器、甲醛声表面波气体传感器、可视化荧光甲醛传感器13及甲醛气体电子鼻的其中一种，甲醛气体通过传感器，在电解质催化作用下，甲醛分子在电极上发生氧化还原反应而形成电子转移，在外电压作用下形成与甲醛浓度成正比的电流。

TVOC传感器15可以选用CCS811传感器，使用PID检测技术，利用惰性气体真空放电现象所产生的紫外线，使待测气体分子发生电离，并通过测量离子化后的气体所产生的电流强度，从而得到待测气体浓度，具体地，传感器中由紫外灯光源和离子室等主要部分构成，在离子室有正负电极，形成电 场，有机挥发物分子在高能紫外线光源激发下，产生负电子和正离子，这些电离的微粒在电极间形成电流，经检测器放大和处理后输出电流信号，最终检测到ppm级的浓度。

温湿度传感器11、PM2.5传感器14为物理传感器，利用某些物理效应，把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号的装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。温湿度传感器11利用湿敏材料与环境的温湿度呈比例的关系，当环境的温湿度发生改变时，湿敏材料的介电参数发生变化，使其电容量、电阻量也发生变化，从而产生电信号。

PM2.5传感器14(粉尘传感器)，其工作原理是根据光的散射原理，微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象，同时还吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒场时，会受到颗粒周围散射和吸收的影响，光强将被衰减。如此一来便可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。光强的大小和经光电转换的电信号强弱成正比，通过测得电信号就可以求得相对衰减率，进而就可以测定待测场里灰尘的浓度。

请参考图2，在一些实施例中，为了适应模拟信号输出的传感器器件，控制模块2还包括模数转换单元22，模数转换单元22的信号输入端与检测模块1的信号输出端相连，模数转换单元22的信号输出端与主控芯片21的信号输入端相连，用于将模拟量转换为数字量，在本实施例中，甲醛传感器13的信号输出端与模数转换单元22的信号输入端相连，模数转换单元22的信号输出端与主控芯片21的模数转换信号接入端相连。

在一些优选的实施例中，控制模块2还包括信号放大单元23，信号放大单元23的信号输入端与检测模块1的信号输出端相连，信号放大单元23的信号输出端与模数转换单元22的信号输入端相连。在本实施例中，甲醛传感器13的介电参数的可变范围有限，为了提高检测的精准程度以及灵敏程度，通过将甲醛传感器13的信号输出端与信号放大单元23信号输入端相连，实现介电参数，如电阻量、电压量的范围增大，从而提高检测的精准程度以及灵敏程度。

请参考图1，在一些实施例中，还包括电源模块4，电源模块4包括5V电源单元41以及3.3V电源单元42，其中，3.3V电源单元42，可以通过5V电源单元41与稳压电路共同设计完成。5V电源单元41可以使用可拆卸的锂电池、纽扣电池、干电池等电源。在本实施例中，为了提高甲醛传感器13的检测精度与准度，3.3V电源单元作为外加电压与信号放大单元23相连。PM2.5传感器14与二氧化碳传感器12与5V电源单元41电性连接，温湿度传感器11与TVOC传感器15与3.3V电源单元42电性相连。

在一些实施例中，数据输出模块3包括有线输出单元和/或无线输出单元。有线输出单元包括串口输出电路、RS485输出电路、RS232输出电路、USB输出电路中的一种或多种；在本实施例中的有线输出单元，通过使用串口转485输出电路31，实现数据输出；和/或，无线输出单元包括3G网络通讯接口单元、4G网络通讯接口单元、以太网通讯接口单元、WIFI网络通讯接口单元中的一种或多种。

请参考图4，在一些实施例中还包括盒体7、主板(未标出)，主板上集成设置有检测模块1、控制模块2以及数据输出模块3，主板容纳于盒体7内，盒体7的表面设有通风孔71，通风孔71与检测模块1的各个传感器单元位置相匹配，通风孔71的形状大致呈条形排列、圆形排列。

在一些优选实施例中，还包括显示模块5，显示模块5为液晶显示屏、数码管显示或LED显示屏，显示模块5内嵌在盒体7上，显示模块5的型号输入端与控制模块2的信号输出端相连，用于实时显示检测数据。盒体7侧面还开设有多个扩展槽72，扩展槽72包括USB接口槽、RS485接口槽等。

本空气质量集成检测装置的工作原理是，通过主控芯片21与各个传感器与数据输出模块3的连接，对主控芯片21进行编程设计，请参考图3，流程可以为：步骤1，初始化，包括系统初始化、温湿度传感器11初始化、二氧化碳传感器12初始化等等；步骤2，校验数据，通过对各个传感器的检测数据进行存储并多次对比求平均值，各个传感器更新的检测数据与平均值进行 对比，如果更新的检测数据与平均值相等，则将这个更新的检测数据或平均值发送到数据输出模块3，如果更新的检测数据与平均值不等，则重复步骤2。

本实用新型实施例，通过将温湿度传感器11、二氧化碳传感器12、甲醛传感器13、PM2.5传感器14以及TVOC传感器15集成在主板上，通过主控芯片21进行控制，实现对多种气体的检测并将检测数据发送出去，相对传统的空气质量集成检测装置只能检测单一类型的气体，本空气质量集成检测装置使用范围更加广泛、检测的气体种类更多且检测更加精准。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种空气质量集成检测装置，其特征在于其包括主板以及集成设置在所述主板上的检测模块、控制模块、数据输出模块；所述检测模块的信号输出端与所述控制模块的信号输入端相连，所述控制模块的信号输出端与所述数据输出模块的信号输入端相连；所述控制模块包括主控芯片，用于将所述检测模块输入的检测数据进行处理并传输至数据输出模块，所述数据输出模块输出所述检测数据至外部信号源，所述检测模块包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器、PM2.5传感器以及TVOC传感器。

2.如权利要求1所述的空气质量集成检测装置，其特征在于所述二氧化碳传感器、甲醛传感器、TVOC传感器为电化学传感器；所述温湿度传感器、PM2.5传感器为物理传感器。

3.如权利要求1或2所述的空气质量集成检测装置，其特征在于所述TVOC传感器为CCS811传感器。

4.如权利要求1所述的空气质量集成检测装置，其特征在于所述控制模块还包括模数转换单元，所述模数转换单元的信号输入端与所述检测模块的信号输出端相连，所述模数转换单元的信号输出端与所述主控芯片的信号输入端相连。

5.如权利要求4所述的空气质量集成检测装置，其特征在于所述控制模块还包括信号放大单元，所述信号放大单元的信号输入端与所述检测模块的信号输出端相连，所述信号放大单元的信号输出端与所述模数转换单元的信号输入端相连。

6.如权利要求1所述的空气质量集成检测装置，其特征在于还包括电源模块，所述电源模块包括5V电源单元以及3.3V电源单元。

7.如权利要求1所述的空气质量集成检测装置，其特征在于数据输出模块包括有线输出单元和/或无线输出单元。

8.如权利要求7所述的空气质量集成检测装置，其特征在于所述有线输出单元包括串口输出电路、RS485输出电路、RS232输出电路、USB输出电路中的一种或多种；和/或，所述无线输出单元包括3G网络通讯接口单元、4G网络通讯接口单元、以太网通讯接口单元、WIFI网络通讯接口单元中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的空气质量集成检测装置，其特征在于还包括盒体，所述主板容纳于所述盒体内，所述盒体的表面设有通风孔，所述通风孔与所述检测模块的各个传感器单元位置相匹配。

10.如权利要求9所述的空气质量集成检测装置，其特征在于还包括显示模块，所述显示模块内嵌在所述盒体上，所述显示模块的型号输入端与所述控制模块的信号输出端相连，用于实时显示所述检测数据。