CN208206729U - 一种无风扇激光型灰尘传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的无风扇激光型灰尘传感器，在壳体内部的散射腔中心设置光照度高而且强度均匀的光敏感区，散射腔外设置半导体激光发生器和探测器，探测器经放大电路连接有能够根据放大电路输入信号计算出粒子直径和数量的微控制单元；采用半导体激光作为光散射原理，当空气中悬浮粒子经过光敏区时，散射于粒子直径成一定比例的光通量，经过光电转换，放大及处理后得到被采集粒子的直径及数量，可以检测到0.3um以上的颗粒，提高了检测精度，检测结果准确，稳定性好；能够广泛应用于对灰尘浓度检测精度要求高的场合，可嵌入到家用（车载、手持）空气检测仪、空气净化器中，亦有应用于物联网数据采集、环境质量检测等领域。

Description

一种无风扇激光型灰尘传感器

技术领域

本实用新型涉及一种无风扇激光型灰尘传感器。

背景技术

灰尘传感器是一种测量悬浮于空气中微小颗粒物的传感器装置，被广泛应用于大气测量、火灾、烟气测量及工业锅炉、窑炉、化工厂排烟测量等领域的空气净化器，空调，新风系统等产品上；现有技术中PM2.5传感器类型主要包括激光型和红外型两种，红外型传感器成本较低，因而应用范围较广；但是传统的红外型灰尘传感器测量空气中粉尘浓度多少时，因其采用的原理是一端红外照射， 另一端接收，直接测量空气的透光率，再通过一系列数学运算方法，最终计算出所测量环境的PM浓度，采用红外原理的灰尘传感器因为红外LED光散射的颗粒信号较弱，只对大于1um的大颗粒有响应，普遍存在灰尘数值精度低，误差大，稳定性差等缺陷；而灰尘传感器主要应用于工矿等扬尘场所，检测对象为大粒径、高浓度粉尘，检测级别为mg/m3，传统灰尘传感器不能准确测量PM2.5的浓度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够提高检测精度，检测结果准确，稳定性好的无风扇激光型灰尘传感器。

本实用新型的无风扇激光型灰尘传感器，其特征在于：包括底座，底座上方依次安装有屏蔽板、PCBA电路板、屏蔽罩、上盖构成壳体，底座、屏蔽板、PCBA电路板、屏蔽罩、上盖上相对应的位置设置有通气孔构成自上至下贯通的直线形气体通道，气体通道位于电路板与屏蔽罩之间的部分构成散射腔；散射腔内部设置有光敏感区，电路板上位于散射腔一侧的端部安装有能够发出散射光照射光敏感区的半导体激光发生器，电路板上位于散射腔另一侧的位置安装有贴片受光管，贴片受光管内部设置有能够感应探测光敏感区的散射光照射光通量的探测器模块和光电转换模块；电路板上设置有放大电路模块，探测器模块经放大电路连接有能够根据放大电路输入的信号计算出粒子直径和数量的微控制单元；电路板上还安装有能够传输微控制单元信号至外部设备的连接器；

所述连接器安装在电路板上靠近边缘的位置，壳体外部与连接器相对应的位置并排设置有一对电源正负极引脚和虚拟信号输出引脚，虚拟信号输出引脚连接至壳体内部的微控制单元；

所述微控制单元同时与半导体激光发生器电连接；

所述探测器检测精度为≥0.3um。

本实用新型的无风扇激光型灰尘传感器，采用半导体激光作为光散射原理，在壳体内部的散射腔中心设置光照度高而且强度均匀的光敏感区，当空气中悬浮粒子经过光敏区时，散射于粒子直径成一定比例的光通量，经过光电转换，放大及处理后得到被采集粒子的直径及数量，可以检测到0.3um以上的颗粒，提高了检测精度，检测结果准确，稳定性好；能够广泛应用于对灰尘浓度检测精度要求高的场合，可嵌入到家用（车载、手持）空气检测仪、空气净化器中，亦有应用于物联网数据采集、环境质量检测等领域。

附图说明

图1是本实用新型实施例的无风扇激光型灰尘传感器原理示意图；

图2是本实用新型实施例的无风扇激光型灰尘传感器立体结构示意图。

具体实施方式

如图所示，一种无风扇激光型灰尘传感器，包括底座11，底座11上方依次安装有屏蔽板12、PCBA电路板14、屏蔽罩17、上盖18构成壳体1，底座11、屏蔽板12、PCBA电路板14、屏蔽罩17、上盖18上相对应的位置设置有通气孔构成自上至下贯通的直线形气体通道19，气体通道19位于电路板14与屏蔽罩17之间的部分构成散射腔5，散射腔5通过气体通道与外部连通，外部含有灰尘与烟雾粒子的所体流通进入散射腔5内部；散射腔5内部设置光敏感区6，电路板14上位于散射腔5一侧的端部安装有能够发出散射光照射光敏感区6的半导体激光发生器7，电路板14上位于散射腔5另一侧的位置安装有贴片受光管10，贴片受光管10内部设置有能够感应探测光敏感区6的散射光照射光通量的探测器模块4和光电转换模块；电路板14上设置有放大电路模块，探测器模块4经放大电路3连接有能够根据放大电路4输入的信号计算出粒子直径和数量的微控制单元2；电路板14靠近边缘的位置安装有连接器13，壳体1外部与连接器13相对应的位置并排设置有一对电源正负极引脚和虚拟信号输出引脚，虚拟信号输出引脚连接至壳体1内部的微控制单元2；半导体激光发生器7发射激光散射至光敏感区，探测器4通过感应探测光敏感区内的灰尘和烟雾粒子的散射光照射光通量，并通过光电转换模块将光能量信号转换为电流信号，电流信号由放大电路放大处理后输送至微控制单元2，微控制单元2通过一系列数学运算方法，测算出粒子的直径及数量；并通过电源正负极引脚连接至外部电源，通过虚拟信号输出引脚连接至外部控制设备传输检测数据。

微控制单元2同时与半导体激光发生器7电连接，并且微控制单元2与半导体激光发生器7之间连接方式为优化连接，确保半导体激光发生器7的散射光照射效果符合检测要求。

本实施例的探测器检测精度达到了≥0.3um，检测精度高；灰尘传感器量程最大2.5mg/m3毫克（2500ug/m3微克）。

本实用新型的无风扇激光型灰尘传感器，采用半导体激光作为光散射原理，在壳体内部的散射腔中心设置光照度高而且强度均匀的光敏感区，当空气中悬浮粒子经过光敏区时，散射为与粒子直径成一定比例的光通量，经过光电转换，放大及处理后得到被采集粒子的直径及数量，可以检测到0.3um以上的颗粒，提高了检测精度，检测结果准确，稳定性好；能够广泛应用于对灰尘浓度检测精度要求高的场合，可嵌入到家用（车载、手持）空气检测仪、空气净化器中，亦有应用于物联网数据采集、环境质量检测等领域。

具体实施方案：采用半导体激光作为光散射原理，在壳体内的散射腔中心设置一个光照度高而且强度均匀的光敏感区，当空气中悬浮粒子经过光敏区时，散射于粒子直径成一定比例的光通量，经过光电转换，放大及处理后得到被采集粒子的直径及数量，可以检测到0.3um以上的颗粒，精度更高。而广泛应用于对灰尘浓度检测精度要求高的场合，可嵌入到家用（车载、手持）空气检测仪、空气净化器中。此外，激光原理传感器在物联网数据采集、环境质量检测等领域亦有应用。

本实用新型的无风扇激光型灰尘传感器，应用时应安装于整机内部通风处，保持空气的匀速流通，使检测的灰尘数值更加精确和稳定。

本实用新型的关键点是光学通路的设计，要注意一下几点：

1 结构设计时注意透镜的曲度，光斑的大小。

2 硬件设计时注意激光功率的调节大小合适。

Claims (4)

1.一种无风扇激光型灰尘传感器，其特征在于：包括底座，底座上方依次安装有屏蔽板、PCBA电路板、屏蔽罩、上盖构成壳体，底座、屏蔽板、PCBA电路板、屏蔽罩、上盖上相对应的位置设置有通气孔构成自上至下贯通的直线形气体通道，气体通道位于电路板与屏蔽罩之间的部分构成散射腔；散射腔内部设置有光敏感区，电路板上位于散射腔一侧的端部安装有能够发出散射光照射光敏感区的半导体激光发生器，电路板上位于散射腔另一侧的位置安装有贴片受光管，贴片受光管内部设置有能够感应探测光敏感区的散射光照射光通量的探测器模块和光电转换模块；电路板上设置有放大电路模块，探测器模块经放大电路连接有能够根据放大电路输入的信号计算出粒子直径和数量的微控制单元；电路板上还安装有能够传输微控制单元信号至外部设备的连接器。

2.根据权利要求1所述无风扇激光型灰尘传感器，其特征在于：所述连接器安装在电路板上靠近边缘的位置，壳体外部与连接器相对应的位置并排设置有一对电源正负极引脚和虚拟信号输出引脚，虚拟信号输出引脚连接至壳体内部的微控制单元。

3.根据权利要求1所述无风扇激光型灰尘传感器，其特征在于：所述微控制单元同时与半导体激光发生器电连接。

4.根据权利要求1所述无风扇激光型灰尘传感器，其特征在于：所述探测器检测精度为≥0.3um。