CN209992346U - 激光粉尘传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光粉尘传感器，包括壳体、设置在壳体内的固定件、激光发射模组、光电传感器和电路板，固定件上设有并排设置的发射管安置区、检测区和反射区，检测区设有与壳体的进气口、出气口及反射区均连通的气流通道，激光发射模组的激光发射管固设于发射管安置区内，用于发射激光照射经过气流通道的气流；光电传感器设置在检测区内，用于接收激光照射于气流中的粒子而折射产生的光信号并产生对应的电信号；电路板分别连接激光发射模组和光电传感器，并能够处理电信号以获得气流中的粒子的大小及浓度。本实用新型激光粉尘传感器能保证激光发射管射出的光线成一个固定的角度，一致性好，有助于提高测量精度。

Description

激光粉尘传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及一种激光粉尘传感器。

背景技术

传统的激光粉尘传感器在安装时难以让激光管射出的光线成一个固定的角度，在安装后也容易存在松动的问题，造成角度的偏差，而松动造成角度偏差会使激光管射出的光线存在偏差，导致传感器测量精度和一致性的下降或者失效，存在很大的失效风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种测量精度高和一致性好的激光粉尘传感器。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种激光粉尘传感器，包括：

壳体，所述壳体设有进气口和出气口；

固定件，设置在所述壳体内，所述固定件上设有并排设置的发射管安置区、检测区和反射区，所述检测区设有气流通道，所述气流通道与所述进气口、所述出气口及所述反射区均连通；

激光发射模组，包括激光发射管，所述激光发射管固设于所述发射管安置区内，用于发射激光照射经过所述气流通道的气流；

光电传感器，设置在所述检测区内，用于接收所述激光照射于所述气流中的粒子而折射产生的光信号并产生对应的电信号；以及，

电路板，设置在所述壳体内，分别连接所述激光发射模组和所述光电传感器，并能够处理所述电信号以获得所述气流中的粒子的大小及浓度。

在其中一个实施例中，所述发射管安置区设有用于收容所述激光发射管的第一通道和与所述第一通道连通的第二通道；

所述检测区设有连通所述反射区的第三通道，所述第三通道与所述气流通道交叉设置；

所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道同轴设置。

在其中一个实施例中，所述第一通道的孔径大于所述第二通道的孔径，所述第二通道的孔径大于所述第三通道的孔径。

在其中一个实施例中，所述发射管容置区与所述检测区间隔设置，且两者之间设有一隔板，所述隔板上设有第四通道，所述第一通道与所述第二通道、所述第四通道和所述第三通道同轴设置；

所述第一通道的孔径大于所述第二通道的孔径，所述第二通道的孔径大于所述第四通道的孔径，所述第四通道的孔径大于或等于所述第三通道的孔径。

在其中一个实施例中，所述反射区具有法线方向与所述激光发射管的激光方向的夹角呈锐角的第一反射面和法线方向与所述激光发射管的激光方向平行的第二反射面，所述第二反射面上设置有多个截面呈三角形的凸起，多个所述凸起形成反射结构。

在其中一个实施例中，多个所述凸起间隔设置。

在其中一个实施例中，所述壳体内设置有风道，所述风道的进风口连通所述气流通道的出口，所述风道的出风口连通所述壳体的出气口，在所述出气口的位置处设置有风机，所述风机与所述电路板连接。

在其中一个实施例中，所述风道包括进风通道和出风通道，所述出风通道设置在所述气流通道的一侧并与所述气流通道连通，所述进风通道设置在所述气流通道的另一侧并与所述气流通道连通；

所述进气口与所述进风通道连通，所述出气口与所述出风通道连通。

在其中一个实施例中，所述壳体包括相互连接的第一壳体和第二壳体，所述风机、所述风道、所述固定件、所述激光发射模组、所述光电传感器和所述电路板均设置在所述第二壳体内。

在其中一个实施例中，所述激光发射模组还包括APC电路板，所述激光发射管的引脚焊接在所述APC电路板上，所述APC电路板连接所述电路板；和/或，

所述电路板上焊接有CPU和运算放大器，所述激光粉尘传感器还包括第一屏蔽罩和第二屏蔽罩以及用于供电和传输数据的连接器，所述连接器与所述电路板连接，所述第一屏蔽罩罩设在所述CPU和所述运算放大器的外围，所述第一屏蔽罩围设在所述检测区和所述反射区的外围，且所述第二屏蔽罩对应所述气流通道的进口和出口分别开设有通孔。

本实用新型至少具有以下有益效果：

上述激光粉尘传感器，通过将发射管安置区、检测区和反射区并排设置在同一固定件上，形成一体式光路结构，从而能保持发射管安置区、检测区和反射区的相对位置不变，使激光发射管射出的激光成一个固定的角度，不会造成激光发射管射出的激光有偏差，一致性好，提高了激光粉尘传感器的测量精度；同时一体式光路结构还能够使激光发射管安装得更加牢靠，不易松动，避免因松动造成角度偏差而导致激光发射管发射出的激光存在偏差，从而整体提高激光粉尘传感器的测量精度和可靠性，也节省了生产安装成本。

附图说明

图1为一实施方式提供的激光粉尘传感器的结构示意图；

图2为图1所示激光粉尘传感器的另一角度的结构示意图；

图3为图1所示激光粉尘传感器中的第二壳体的结构示意图；

图4为图1所示激光粉尘传感器省略第一壳体后的结构示意图；

图5和图6为图2所示激光粉尘传感器省略电路板后的结构示意图；

图7为图6所示激光粉尘传感器中的固定件的结构示意图；

图8为图7所示固定件的另一角度的结构示意图；

图9为图8所示固定件的背面结构示意图；

图10为图5和图6所示激光粉尘传感器中的激光发射模组的结构示意图；

附图标号说明：

壳体100、进气口101、出气口102、进风通道1031、出风通道1032、第一壳体110、第二壳体120、固定件200、发射管安置区210、第一通道211、第二通道212、检测区220、气流通道221、第三通道222、反射区230、第一反射面231、第二反射面232、凸起233、隔板240、第四通道241、激光发射模组300、激光发射管310、引脚311、APC电路板320、光电传感器400、电路板500、通风孔510、风机600、第一屏蔽罩710、第二屏蔽罩720、连接器800。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当部被称为“固定于”另一个部，它可以直接在另一个部上也可以存在居中的部。当一个部被认为是“连接”到另一个部，它可以是直接连接到另一个部或者可能同时存在居中部。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统的激光粉尘传感器光路结构都是采用分体式的，即激光管固定部分与其检测部分和反射部分是分开的，在安装时难以让激光管射出的激光成一个固定的角度，在安装后也容易存在松动的问题，造成角度的偏差，而松动造成的角度偏差也会使激光管射出的激光存在偏差，从而导致传感器测量精度和一致性的下降或者失效，存在很大失效风险。

针对传统激光粉尘传感器存在的上述缺陷，本实用新型设计出具有控制激光发射、粉尘检测和激光反射一体结构的激光粉尘传感器，该激光粉尘传感器能够控制激光发射角度的一致性，方便安装，不易松动，整体提高测量精度和一致性。

参阅图1-图5，一实施方式的激光粉尘传感器包括壳体100、固定件200、激光发射模组300、光电传感器400和电路板500。其中，壳体100设有进气口101和出气口102；固定件200设置在壳体100内，固定件200上设有并排设置的发射管安置区210、检测区220和反射区230，检测区220设有气流通道221，气流通道221与进气口101、出气口102及反射区230均连通；激光发射模组300包括激光发射管310，激光发射管310固设于发射管安置区210内，用于发射激光照射经过气流通道221的气流；光电传感器400设置在检测区220内，用于接收激光照射于气流中的粒子而折射产生的光信号并产生对应的电信号；电路板500设置在壳体100内，分别连接激光发射模组300和光电传感器400，并能够处理电信号以获得气流中的粒子的大小及浓度。

壳体100内设置有风道，风道的进风口连通气流通道221的出口，风道的出风口连通壳体100的出气口102，在出气口102的位置处设置有用于向壳体100外抽气的风机600，该风机600与电路板500连接。具体地，风道包括进风通道1031和出风通道1032，结合图3、图5和图6所示，出风通道1032设置在气流通道221的一侧并与气流通道221连通，进风通道1031设置在气流通道221的另一侧并与气流通道221连通；进气口101与进风通道1031连通，出气口102与出风通道1032连通。

参阅图2、图5和图6，壳体100上还设有连接器800，该连接器800与电路板500连接，用于供电和传输数据。具体地，壳体100上设有安装孔，连接器800固设于该安装孔中。

参阅图1和图2，本实施例中，壳体100包括相互连接的第一壳体110和第二壳体120，风机600、风道、固定件200、激光发射模组300、光电传感器400和电路板500均设置在第二壳体120内。具体地，第二壳体120与电路板500形成有腔体，风机600、风道、固定件200、激光发射模组300和光电传感器400设置在该腔体内，电路板500上开设有对准进气口101的通风孔510(如图4所示)。

参阅图7-图9，发射管安置区210设有用于收容激光发射管310的第一通道211和与第一通道211连通的第二通道212，检测区220设有连通反射区230的第三通道222，第三通道222与气流通道221交叉设置，第一通道211、第二通道212和第三通道222同轴设置，激光发射管310发射的激光从第一通道211依次穿过第二通道212和第三通道222进入反射区230，在激光经过第三通道222时，光电传感器400接收所述激光照射于气流中的粒子而折射产生的光信号并产生对应的电信号。具体的，第一通道211内靠近第二通道212的位置设置有用于聚焦激光的透镜。

优选地，第一通道211的孔径大于第二通道212的孔径，第二通道212的孔径大于第三通道222的孔径，从而激光在经过第二通道212和第三通道222的时候能把多余散射的激光阻挡住，防止其进入到下一区域，激光到达第三通道222内时聚焦。

进一步地，发射管容置区与检测区220间隔设置，且两者之间设有一隔板240，隔板240上设有第四通道241，第一通道211与第二通道212、第四通道241和第三通道222同轴设置，激光发射管310发射的激光从第一通道211依次穿过第二通道212、第四通道241和第三通道222进入反射区230，在激光经过第三通道222时，光电传感器400接收所述激光照射于气流中的粒子而折射产生的光信号并产生对应的电信号。具体地，第一通道211的孔径大于第二通道212的孔径，第二通道212的孔径大于第四通道241的孔径，第四通道241的孔径大于或等于第三通道222的孔径。例如，在本实施例中，第一通道211的孔径为2.8mm，第二通道212的孔径为2.5mm，第四通道241和第三通道222的孔径均为2.0mm。当然，在其它实施例中，还可以根据具体情况进行设置第一通道211、第二通道212、第三通道222和第四通道241的孔径，本实用新型对此不作限制。激光经过第二通道212、第四通道241和第三通道222的时候，能把多余散射的激光阻挡住，防止其进入到下一区域，经过第二通道212、第四通道241和第三通道222的阻挡后，激光束到达第三通道222内时聚焦。

参阅图9，本实施例中，反射区230具有法线方向与激光发射管310的激光方向的夹角呈锐角的第一反射面231和法线方向与激光发射管310的激光方向平行的第二反射面232，第二反射面232上设置有多个截面呈三角形的凸起233，多个凸起233形成反射结构。优选地，多个凸起233间隔设置。激光进入反射区230后，在一定角度的反射结构上形成多次反射，形成“黑洞”，不让反射区230的激光重新反射到检测区220，减少额外的激光干扰光电传感器400，使检测区220的接收管能更精确地检测空气中的粉尘颗粒物。其中，凸起233的角度设计要求是使激光在反射区230能尽可能多地来回反射，以消耗激光强度，减小对位于检测区220的光电传感器400的干扰。

参阅图5、图6和图10，激光发射模组300还包括APC(Automatic Power Control，自动功率控制)电路板320，激光发射管310的引脚311焊接在APC电路板320上，APC电路板320连接电路板500；和/或，电路板500上焊接有CPU和运算放大器，激光粉尘传感器还包括第一屏蔽罩710和第二屏蔽罩720(如图4和图6所示)，第一屏蔽罩710罩设在CPU和运算放大器的外围，第一屏蔽罩710围设在检测区220和反射区230的外围，且第二屏蔽罩720对应气流通道221的进口和出口分别开设有通孔。具体地，本实施例中，第一屏蔽罩710与电路板500焊接，第二屏蔽罩720与固定件200螺接，固定件200与电路板500连接，电路板500与第二壳体120连接。电路板500是激光粉尘传感器的总电路板500，电源和所有的控制程序都是通过此电路板500接入和输出。第一屏蔽罩710起电磁屏蔽的作用，保护电路板500上的CPU和运算放大器不受外部干扰。第二屏蔽罩720起到电磁屏蔽的作用，防止手机信号或者电机电磁等外部信号对光电传感器400的干扰。

本实用新型激光粉尘传感器至少具有以下优点：通过将发射管安置区210、检测区220和反射区230并排设置在同一固定件200上，形成一体式光路结构，从而能保持发射管安置区210、检测区220和反射区230的相对位置不变，使激光发射管310射出的激光成一个固定的角度，不会造成激光发射管310射出的激光有偏差，一致性好，同时提高了传感器的测量精度。同时一体式光路结构还能够使激光发射管310安装得更加牢靠，不易松动，避免因松动造成角度偏差而导致激光发射管310发射出的激光存在偏差，从而整体提高激光粉尘传感器的测量精度和可靠性，也节省了生产安装成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光粉尘传感器，其特征在于，包括：

壳体(100)，所述壳体(100)设有进气口(101)和出气口(102)；

固定件(200)，设置在所述壳体(100)内，所述固定件(200)上设有并排设置的发射管安置区(210)、检测区(220)和反射区(230)，所述检测区(220)设有气流通道(221)，所述气流通道(221)与所述进气口(101)、所述出气口(102)及所述反射区(230)均连通；

激光发射模组(300)，包括激光发射管(310)，所述激光发射管(310)固设于所述发射管安置区(210)内，用于发射激光照射经过所述气流通道(221)的气流；

光电传感器(400)，设置在所述检测区(220)内，用于接收所述激光照射于所述气流中的粒子而折射产生的光信号并产生对应的电信号；以及，

电路板(500)，设置在所述壳体(100)内，分别连接所述激光发射模组(300)和所述光电传感器(400)，并能够处理所述电信号以获得所述气流中的粒子的大小及浓度。

2.如权利要求1所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述发射管安置区(210)设有用于收容所述激光发射管(310)的第一通道(211)和与所述第一通道(211)连通的第二通道(212)；

所述检测区(220)设有连通所述反射区(230)的第三通道(222)，所述第三通道(222)与所述气流通道(221)交叉设置；

所述第一通道(211)、所述第二通道(212)和所述第三通道(222)同轴设置。

3.如权利要求2所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述第一通道(211)的孔径大于所述第二通道(212)的孔径，所述第二通道(212)的孔径大于所述第三通道(222)的孔径。

4.如权利要求2所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述发射管容置区与所述检测区(220)间隔设置，且两者之间设有一隔板(240)，所述隔板(240)上设有第四通道(241)，所述第一通道(211)与所述第二通道(212)、所述第四通道(241)和所述第三通道(222)同轴设置；

所述第一通道(211)的孔径大于所述第二通道(212)的孔径，所述第二通道(212)的孔径大于所述第四通道(241)的孔径，所述第四通道(241)的孔径大于或等于所述第三通道(222)的孔径。

5.如权利要求1所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述反射区(230)具有法线方向与所述激光发射管(310)的激光方向的夹角呈锐角的第一反射面(231)和法线方向与所述激光发射管(310)的激光方向平行的第二反射面(232)，所述第二反射面(232)上设置有多个截面呈三角形的凸起(233)，多个所述凸起(233)形成反射结构。

6.如权利要求5所述的激光粉尘传感器，其特征在于，多个所述凸起(233)间隔设置。

7.如权利要求1-6中任一项所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述壳体(100)内设置有风道，所述风道的进风口连通所述气流通道(221)的出口，所述风道的出风口连通所述壳体(100)的出气口(102)，在所述出气口(102)的位置处设置有风机(600)，所述风机(600)与所述电路板(500)连接。

8.如权利要求7所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述风道包括进风通道(1031)和出风通道(1032)，所述出风通道(1032)设置在所述气流通道(221)的一侧并与所述气流通道(221)连通，所述进风通道(1031)设置在所述气流通道(221)的另一侧并与所述气流通道(221)连通；

所述进气口(101)与所述进风通道(1031)连通，所述出气口(102)与所述出风通道(1032)连通。

9.如权利要求7所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述壳体(100)包括相互连接的第一壳体(110)和第二壳体(120)，所述风机(600)、所述风道、所述固定件(200)、所述激光发射模组(300)、所述光电传感器(400)和所述电路板(500)均设置在所述第二壳体(120)内。

10.如权利要求1所述的激光粉尘传感器，其特征在于，所述激光发射模组(300)还包括APC电路板(320)，所述激光发射管(310)的引脚(311)焊接在所述APC电路板(320)上，所述APC电路板(320)连接所述电路板(500)；和/或，

所述电路板(500)上焊接有CPU和运算放大器，所述激光粉尘传感器还包括第一屏蔽罩(710)、第二屏蔽罩(720)以及用于供电和传输数据的连接器(800)，所述连接器(800)与所述电路板(500)连接，所述第一屏蔽罩(710)罩设在所述CPU和所述运算放大器的外围；所述第一屏蔽罩(710)围设在所述检测区(220)和所述反射区(230)的外围，且所述第二屏蔽罩(720)对应所述气流通道(221)的进口和出口分别开设有通孔。

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