CN208420776U - 一种用于家电领域的tvoc气体检测器件 - Google Patents
一种用于家电领域的tvoc气体检测器件 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种用于家电领域的TVOC气体检测器件。该检测器件包括气敏传感器和PCB电路板，气敏传感器焊接于PCB电路板上，PCB电路板包括采样电路、信号处理电路和电源电路，采样电路将气敏传感器的电阻转化为电压信号进行采集；信号处理电路将采集的电压信号转换为TVOC气体浓度值并输出浓度数据。本实用新型为一种模块化的TVOC检测器件，集成度高，可直接输出TVOC气体浓度值，无需进行二次数据处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，属于检测装置的技术领域。
背景技术
人体的皮肤、衣履、呼吸代谢等释放出一定的有害气体，使用煤气、石油汽化灶烹调做饭、洗漱时也会产生污染气体；同时，室内装饰材料、家居也会产生非常多的有害气体，如甲醛、苯类等。这些室内空气污染源使得室内空气的污染比室外更严重。随着人们对生活水平的提高，对室内空气质量的要求也随之提高,所以在家电领域的空气净化设备中，增加TVOC可挥发性污染气体的检测功能已越来越普及，如空气净化器、空调气体污染物检测功能等。
目前市面上应用于家电领域的TVOC检测主要采用TVOC传感器(或气体传感器)，其常见的都为金属管状式封装结构。此类传感器需要焊接在应用产品的电路板中，并且一般安装在风道中，长期工作条件下，灰尘将沾染里面的敏感元件，影响传感器的性能；同时，装载的电路板也需要考虑防尘防水，否则非常容易破坏失效，所以需要另外设置结构进行密封处理，导致设计非常复杂。而且此类引脚插针式金属管状TVOC传感器均未带有MCU芯片，没有进行气体标定和输出处理，导致下游厂家使用过程及使用效果均不佳。
实用新型内容
为了解决上述现有技术中存在的技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于家电领域的TVOC气体检测器件。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，包括气敏传感器和PCB电路板，气敏传感器焊接于PCB电路板上，所述PCB电路板包括采样电路、信号处理电路和电源电路，所述采样电路将气敏传感器的电阻转化为电压信号进行采集；所述信号处理电路将采集的电压信号转换为TVOC气体浓度值并输出浓度数据。
进一步地，所述气敏传感器采用贴片式MEMS微型气敏传感器。
进一步地，所述气敏传感器包括气敏层、导电电极、加热板和基材，加热板设置在基材下方，气敏层位于基材上方，导电电极位于气敏层的两端。
进一步地，所述气敏层的材料为金属半导体氧化物，气敏层上设有针孔。
进一步地，所述气敏传感器的外部设有金属保护罩。
进一步地，所述检测器件还包括多芯的导线，用于电路的电连接以及与外部设备进行通讯。
进一步地，所述PCB电路板为单面电路板。
进一步地，所述气敏传感器和PCB电路板的外部设有密封壳，密封壳上与气敏传感器对应的位置设有开孔。
进一步地，所述开孔的表面贴有过滤网。
进一步地，所述过滤网采用非亲水性材质。
相比现有气体传感器，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型为一种模块化的TVOC检测器件，集成度高，可直接应用于家电产品上。
(2)可以直接输出TVOC气体浓度值，无需进行二次处理，克服了现有技术无法直接输出TVOC气体浓度值而导致需要应用产品二次数据处理的缺陷。
(3)本实用新型的电路和结构设计简单，容易实现，且检测效果佳。
(4)具有密封结构，能实现防尘、防水，透气不易透湿，满足应用需求。
附图说明
图1是本实用新型实施例中的气敏传感器内部结构示意图。
图2是本实用新型实施例中的TVOC气体检测器件结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
本实施例的目的是设计一种应用于家用电器领域的TVOC挥发性有机污染物的检测器件，可以实现防尘、防水的需求，以及能直接准确输出实时环境中的TVOC浓度值。
1、MEMS微气敏传感器内部结构
本实用新型的TVOC检测器件，其核心检测单元为贴片式MEMS微型气敏传感器，如图1所示，气敏传感器内部包括气敏层1、导电电极2、加热板3和基材4。其中，加热板3设置在基材4下方，其作用是产生高温使气敏层1的气敏材料具有气敏效应。气敏层1位于基材4上方，两个导电电极2分别位于气敏层1的两端，与气敏层1连通用于形成导电通路。
气敏层1的材料主要由金属半导体氧化物制成，通过涂覆、溅射或印刷于基材4表面中，形成的气敏膜厚度一般在数微米至数百微米之间。气敏层1的气敏材料由一种或多种材料组成，如AL2O3，SN203等，基材4一般采用硅或硅化学物支撑，具有较强的机械性能(如硬度高、耐受高温)。
在气敏传感器的外围设有金属罩，用于对气敏传感器内部结构进行防护和保护。同时，在气敏层1上开设有许多针孔，用于外部气体进入与气敏材料发生作用。
2、检测原理
在加热板3的作用下产生高温使气敏层1的气敏材料具有气敏效应，即当被检测的气体吸附到气敏层1表面时，气敏传感器的电阻会发生变化。通过采样气敏层1两端的导电电极2的电阻值，可以量化被测气体的浓度值。
3、TVOC检测器件的电路设计
将MEMS微型贴片式气敏传感器5焊接于单面的PCB电路板6上。PCB电路板6包括采样电路、信号处理电路和电源电路。采样电路将气敏传感器的电阻转化为电压信号进行采集，信号处理电路将采集的电压信号转换为TVOC气体浓度值，并且可以与应用的设备控制器进行通讯，直接输出TVOC气体浓度值，一般采用uart通讯。电源电路为各元件供电。以上各电路均可以采用芯片实现。
电路由一组多芯的导线8进行电连接，其作用包括为检测器件内部供电以及与外部设备通讯，导线通过焊接方式与各个芯片的功能引脚连接。
4、TVOC检测器件的外部结构设计
如图2所示，TVOC检测器件的外部具有塑料密封壳7，用于对MEMS气敏传感器5、MCU芯片等进行密封防护，实现防尘、防水。
塑料密封壳7上具有一个圆孔9，处于气敏传感器5的上方，圆孔9的表面贴有纤维过滤棉，过滤棉采用非亲水性材质，且其具有透气不透湿的性质。该过滤棉使得空气中的气体可以穿透过滤棉并在气敏传感器5中发生作用，但空气中的灰尘、颗粒物因为有纤维过滤网的作用，不会进入传感器内部影响产品性能。
Claims (10)
1.一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，包括气敏传感器和PCB电路板，其特征在于，气敏传感器焊接于PCB电路板上，所述PCB电路板包括采样电路、信号处理电路和电源电路，所述采样电路将气敏传感器的电阻转化为电压信号进行采集；所述信号处理电路将采集的电压信号转换为TVOC气体浓度值并输出浓度数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述气敏传感器采用贴片式MEMS微型气敏传感器。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述气敏传感器包括气敏层、导电电极、加热板和基材，加热板设置在基材下方，气敏层位于基材上方，导电电极位于气敏层的两端。
4.根据权利要求3所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述气敏层的材料为金属半导体氧化物，气敏层上设有针孔。
5.根据权利要求3所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述气敏传感器的外部设有金属保护罩。
6.根据权利要求1所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述检测器件还包括多芯的导线，用于电路的电连接以及与外部设备进行通讯。
7.根据权利要求1所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述PCB电路板为单面电路板。
8.根据权利要求1或7所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述气敏传感器和PCB电路板的外部设有密封壳，密封壳上与气敏传感器对应的位置设有开孔。
9.根据权利要求8所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述开孔的表面贴有过滤网。
10.根据权利要求9所述的一种用于家电领域的TVOC气体检测器件，其特征在于，所述过滤网采用非亲水性材质。
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| CN201820986496.8U CN208420776U (zh) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | 一种用于家电领域的tvoc气体检测器件 |
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| CN201820986496.8U CN208420776U (zh) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | 一种用于家电领域的tvoc气体检测器件 |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109781797A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-05-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | Tvoc气体检测器件、空气处理装置 |
| CN112034012A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-12-04 | 北京机械设备研究所 | Mems气体传感器气敏单元及制备方法 |
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2018
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| CN112034012A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-12-04 | 北京机械设备研究所 | Mems气体传感器气敏单元及制备方法 |
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