CN210894255U - 一种一体化传感器终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化传感器终端，所述终端包括：外壳；安装在外壳中VOC传感模块和气泵，所述气泵将空气泵入VOC传感模块，所述VOC传感模块的反应室设置有滤网组件，气体在反应室内与VOC传感元件接触，然后经由反应室的出气口排出；VOC传感元件输出检测数据，VOC传感模块对其进行处理，并通过VOC传感模块的通信单元发送出去。本实用新型设置滤网组件，能够过滤空气中粉尘颗粒，以避免粉尘颗粒覆盖在VOC传感元件上，保持了传感元件的精度。本实用新型不仅传感精度高、寿命较长而且集成了发送的功能，因而用户无需进行复杂的二次开发，便于大规模部署。本实用新型可以广泛应用于传感器领域。

Description

一种一体化传感器终端

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，尤其是一种一体化传感器终端。

背景技术

VOC(volatile organic compounds，即挥发性有机化合物)废气通常在塑料、橡胶加工、油漆生产汽车喷漆和涂料生产等诸多产业领域中产生，产品的生产和加工过程产生了大量含有挥发性有机化合物的废气。这些废气未经处理排进大气，在一定条件下会形成光化学污染，影响大气质量，影响动植物生长和人类的健康。

VOC传感器是用于检测空气中包括挥发性有机化合物等成分的传感器，通常在检测装置中，VOC传感元件都是直接裸露安装的或者只是安装在保护外壳之中。在实际应用中，空气中除了气体以外，还带有粉尘颗粒，例如，PM2.5和PM10等。VOC传感元件在使用过程中容易被粉尘颗粒所覆盖，导致灵敏度变差，从而使得很多VOC传感器在未达到设计寿命时，就无法使用。

与此同时，很多VOC传感器以元件的形式售卖，也就是说用户还需要进行二次设计，这样推高了VOC传感器应用部署的成本。

综合上述种种原因，使得VOC传感器应用难以大面积部署。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种一体化传感器终端，以降低二次开发的成本以及提升传感器寿命，从而使得VOC传感器应用可以大面积部署。

本实用新型实施例提供了：

一种一体化传感器终端，包括：

外壳；

安装在外壳中VOC传感模块，用于检测VOC气体以及发送检测数据；

安装在外壳中的气泵，用于将气体泵入VOC传感模块进行检测；

所述VOC传感模块包括反应室以及VOC传感器组件；

所述反应室包括进气口组件、反应室组件和滤网组件，所述反应室组件包括组件本体，所述组件本体设有内腔、第一开口和第二开口，所述进气口组件、反应室组件和滤网组件密封连接，所述进气口组件设有进气孔，所述进气孔通过滤网组件和第一开口与组件本体的内腔连通；所述组件本体设有出气口，在所述组件本体上还设有用于安装VOC传感器组件的第一安装结构，所述第一安装结构使被安装的VOC传感器组件密封所述第二开口；

所述VOC传感器组件包括电路板、安装在电路板上的VOC传感元件和通信单元，所述电路板与第一安装结构配合安装，所述电路板密封所述第二开口，所述VOC传感元件置于所述组件本体的内腔，所述VOC传感元件和通信单元连接。

进一步，所述电路板上还设置有信号调理单元、模数转换单元和处理器，所述VOC传感元件将电信号输出至信号调理单元，所述信号调理单元将电信号输出至模数转换单元，模数转换单元将电信号输出至处理器，处理器通过通信单元发送表示VOC传感元件的检测结果的信号。

进一步，所述外壳内还设置有供电模块，所述供电模块向气泵和VOC传感模块供电。

进一步，所述进气口组件包括宝塔状进气口以及第二安装结构；所述宝塔状进气口与第二安装结构固定连接，所述滤网组件包括若干个滤网以及第三安装结构，所述组件本体在第一开口所处的一面设有第四安装结构；所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构配合安装；所述若干个滤网在安装时被夹在第三安装结构与第二安装结构之间，和/或被夹在第三安装结构与第四安装结构之间。

进一步，所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构均设有3个或者4个对称分布的螺钉孔；所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构通过螺钉和螺母安装。

进一步，所述滤网为聚四氟乙烯滤网，所述滤网的孔径小于10微米。

进一步，所述外壳为防水外壳，所述外壳底部设有第一开孔和第二开孔，所述第一开孔为气泵提供进气通道，所述第二开孔为VOC传感模块提供排气通道。

进一步，还包括天线，所述天线外置于所述外壳，所述天线用于增强所述通信单元的信号。

进一步，所述通信单元为NB-IOT通信模块、2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、zigbee通信模块或者Lora通信模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型为VOC传感模块的VOC传感器组件设置了反应室，该反应室的进气口到反应室组件的内腔之间设置有滤网组件，该反应室组件设有第二开口以及第一安装结构，VOC传感器组件被安装在反应室组件时，将第二开口密封，使得检测的气体从进气口进入，由滤网组件过滤后再在反应室组件内被VOC传感器组件检测，最后从出气口排出，该滤网组件能够过滤空气中粉尘颗粒，以避免粉尘颗粒覆盖在VOC传感元件上，增加了VOC传感模块的寿命；并且本实用新型设置有气泵，使得气体可以通过气泵从外壳外泵入，保证气体流动性从而确保检测的灵敏度；本实用新型的VOC传感模块还设有通信单元，通信单元可以将VOC传感模块所采集的数据进行发送，本实用新型不仅传感精度高、寿命较长而且集成了发送的功能，因而用户无需进行复杂的二次开发，便于大规模部署。

附图说明

图1为本实用新型一种具体实施例的一体化传感器终端的结构示意图；

图2为本实用新型一种具体实施例的VOC传感模块的模块框图；

图3为本实用新型一种具体实施例的VOC传感模块的反应室的主视图；

图4为本实用新型一种具体实施例的VOC传感模块的反应室的进气口组件的右视图；

图5为本实用新型一种具体实施例的VOC传感模块的反应室的滤网组件的安装结构的右视图；

图6为本实用新型一种具体实施例的VOC传感模块的反应室的反应室组件的右视图；

图7为本实用新型一种具体实施例的VOC传感模块的反应室的反应室组件的左视图；

图8为本实用新型一种具体实施例的VOC传感模块的结构示意图；

图9为本实用新型一种具体实施例的VOC传感模块的剖面结构图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本实用新型进行进一步的说明。

参照图1，本实施例公开了一种一体化传感器终端，包括：

外壳601；

安装在外壳601中VOC传感模块602，用于检测VOC气体以及发送检测数据；

安装在外壳601中的气泵603，用于将气体泵入VOC传感模块602进行检测；

其中，在本实施例中，所述气泵603通过管道604a从外壳601外部抽气，然后通过管道604b输送给VOC传感模块602，再由VOC传感模块602排出到外壳601外。

所述VOC传感模块602包括反应室以及VOC传感器组件；所述VOC传感器组件包括电路板、安装在电路板上的VOC传感元件和通信单元。

所述VOC传感器组件可以通过图2的结构实现，其中，

VOC传感元件，用于检测VOC气体，在如图2所示的实施例中，VOC传感元件输出模拟电压，该模拟电压与VOC气体浓度相关。

信号调理单元，用于对VOC传感元件的输出信号进行滤波和放大。信号调理单元由滤波器和比例放大器组合组成。

模数转换单元，用于对信号调理单元输出的调理后的信号进行模数转换，模数转换单元可以采用模数转换芯片实现，也可以内置于处理器之中。

处理器，用于对模数转换单元输出的数据进行设定的处理，例如执行数据格式的转换、数据加密或者发送控制等等。

通信单元，用于根据处理器的指令进行数据发送，所述通信单元与上位机或者服务器通信。

当然，作为替代的实施例，VOC传感器组件也可以只由VOC传感元件和通信单元组成，此时，VOC传感元件可以是输出数字信号的元器件，而通信单元中已经确定发送规则，通信单元直接将VOC传感元件输出的数字信号发送出去。

下面参照图3～图9对反应室和传感器模块的整体结构进行说明。

在本实施例中，VOC传感模块的反应室，包括进气口组件、反应室组件和滤网组件，所述反应室组件包括组件本体，所述组件本体设有内腔、第一开口和第二开口，所述进气口组件、反应室组件和滤网组件密封连接，所述进气口组件设有进气孔，所述进气孔通过滤网组件和第一开口与组件本体的内腔连通；所述组件本体设有出气口，在所述组件本体上还设有用于安装VOC传感器组件的第一安装结构，所述第一安装结构使被安装的VOC传感器组件密封所述第二开口。

具体地，参照图3和图4，在本实施例中，所述进气口组件由进气口302和安装结构301所组成，所述进气口302设有进气孔303，进气口302安装在安装结构301上，其中，进气口302为宝塔状，采用宝塔状的进气口能够使得气泵的软管更容易套在进气口302上，同时使得套在进气口302的中的软管在拔出时产生更大摩擦力，使得软管不容易脱落，宝塔状的外形会使软管和进气口302之间的气密性更加良好。当然，作为替代的实施例，所述进气口也可以采用圆柱状或者台状的进气口。此外，所述安装结构301上还设有若干个螺钉孔400c，用于安装结构。当然，也可以采用卡扣配合或者胶水等方式来替代螺钉孔实现组件之间的安装。采用螺钉安装的优点在于便于更换滤网组件。所述安装结构301为圆片，不用说的，其也可以用方形片等多边形片实现。

参照图3和图5，所述滤网组件包括安装结构201和若干个滤网202，在本实施例中滤网202的数量为2个。在另一些实施例中，可以是三个或者一个，滤网202被夹在不同的组件之间，实际上，滤网202只要设置在气体进入反应室组件的组件本体100的内腔的风路上均可起到过滤粉尘颗粒的作用。如图5所示，所述安装结构201为圆片，其与图4中的安装结构301的连接面通常采用相同的形状，或者相互配合的形状。在本实施例中，安装结构201上还设有数量与图4中的安装结构301数量相同的螺钉孔400d，这些螺钉孔400d与图4中的安装结构301上的螺钉孔400c一一对应。当然，在其他实施例中，如果采用非螺钉安装的方式，螺钉孔可以被省略。安装结构201中间还设有通孔203，用于气体流通。

参照图3、图6和图7，在本实施例中，所述反应室组件包括组件本体100，所述组件本体100为管状，具体为圆管状，其设有内腔。当然组件本体100也可以采用其他具有内腔的结构实现，并非一定要圆管状，本实施例中组件本体100采用圆管状的目的在于便于加工和安装。此外，组件本体100上设有出气口101、安装结构102和安装结构103。所述组件本体100上设有第一开口104和第二开口105，其中，第一开口104位于安装结构103的一侧，第二开口105位于安装结构102的一侧。所述安装结构102上设有螺钉孔400a，螺钉孔400a用于安装传感器组件。所述安装结构103上设有螺钉孔400b。其中，图3所示，安装结构103、安装结构201、安装结构301通过螺钉孔，依次配合安装。图3所示，气体从进气口302进入，穿过若干个滤网202及安装结构201，由如图6所示的第一开口104进入到组件本体100的内腔，在安装传感器组件的情况下图7所示的第二开口105被传感器组件所密封，因此气体经过置于墙体内的传感器元件后由出气口101排出。

所述安装结构102上的螺钉孔400a用于安装传感器组件的电路板。为了保证密封性能，同时降低工艺难度，可以将安装结构102、安装结构103、安装结构201和安装结构301需要与其他部件配合安装的表面做成平面。

参照图8和图9，本实施例对加装VOC传感器组件后的反应室进行说明。所述VOC传感器组件包括VOC传感元件501和电路板500。在本实施例中，各个组件之间，通过螺钉401和螺母402进行组合。其中，电路板500上设有与安装结构102上的螺钉孔相对应的螺钉孔。如图9中虚线箭头所示，气体从进气口302进入，在反应室组件的组件本体100的内腔中与VOC传感元件501接触，随后经过若干次反弹，从出气口101排出。其中电路板500与安装结构102连接的面均为平面，因此具备较好的气密性。此外电路板500上还会设置有用于处理VOC传感元件501所输出的检测电压的处理电路。例如，滤波电路、A/D转换电路和/或信号发送电路等。当然，该电路板500也可以直接将VOC传感元件501的接口引出，以便于将VOC传感器安装在其他电路上。

如图1所示，作为优选的实施例，所述外壳601为防水外壳，所述外壳底部设有第一开孔605a和第二开孔605b，所述第一开孔605a与管道604a为气泵提供进气通道，所述第二开孔605b为VOC传感模块602提供排气通道。具体地，防水外壳至少包括五个防水面，其中设有开孔的面位于底面，那么传感器终端即便挂在室外，也不容易进水。

参照图1，作为优选的实施例，还包括天线606，所述天线606外置于所述外壳601，所述天线用于增强所述通信单元的信号，即天线606与通信单元的天线接口相连。本实施例让传感器终端能够适应无线信号较差的位置。

参照图1，作为优选的实施例，所述外壳601内还设置有供电模块607，所述供电模块607向气泵603和VOC传感模块602供电。所述供电模块607包括电池组和稳压电路。作为替代的实施例，所述一体化传感器终端也可以设置用于外接电源的接口。

作为优选的实施例，所述通信单元为NB-IOT通信模块、2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、zigbee通信模块或者Lora通信模块。

下面对反应室的优选的实施方式进行说明，这些优选的实施例在不产生矛盾的前提下可以相互组合。

作为优选的实施例，所述进气口组件包括宝塔状进气口以及第二安装结构；所述宝塔状进气口与第二安装结构固定连接，所述滤网组件包括若干个滤网以及第三安装结构，所述反应室组件在第一开口所处的一面设有第四安装结构；所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构配合安装；所述若干个滤网在安装时被夹在第三安装结构与第二安装结构之间，和/或被夹在第三安装结构与第四安装结构之间。

在本实施例中，所述进气口采用宝塔状，其便于连接气泵的软管，使得软管方便插入并且不容易松脱，同时产生较好的气密性。气泵可以通过软管将待检测的气体泵入进气口。

作为优选的实施例，所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构均设有3个或者4个对称分布的螺钉孔。

本实施例采用3个或者4个对称分布的螺钉孔，能够使组件之间安装得比较紧贴。其中，所述对称分布包括对某个点中心旋转对称或者对某个轴线中心对称。

作为优选的实施例，所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构通过螺钉和螺母安装。

采用螺钉和螺母安装，相对于其他安装方式，如胶水、卡扣或者自攻螺丝等，可以反复拆卸和安装，便于更换滤网组件。

作为优选的实施例，所述第二安装结构和第三安装结构之间以及第三安装结构和第四安装结构之间均设有气密结构。

由于上述结构用于夹住滤网，因此间隙可能比较大。在气密性要求高的时候，例如在反应室中安装可以计量VOC含量的传感元件时，需要增加气密性。因而在组件之间设置气密结构，如增加橡胶垫、涂层等，可以提升器件的精密程度。

作为优选的实施例，所述滤网为聚四氟乙烯滤网，所述滤网的孔径小于10微米。

本实施例采用聚四氟乙烯滤网可以便于清洗，增加器件的可维护性，降低部件更换的成本。同时，采用10微米以下的孔径能够有效过滤大多数粉尘颗粒。

作为优选的实施例，所述滤网的数量有多个，且多个滤网中至少存在两种以上孔径或者两种以上材质的滤网。

在实际应用中，通常滤网可以有多个，用于夹住滤网的安装结构也可以设置多个。例如通过在滤网组件中设置两个安装结构，使得滤网的数量可以增加至3个。那么此时，多个滤网就可以采用不同的材质或者不同的孔径进行组合，以达到更加的粉尘颗粒过滤效果。

作为优选的实施例，所述出气口为宝塔状出气口。

本实施例为了连接软管来排出气体，将出气口设置为宝塔状，可以便于软管插入，同时软管不容易松脱。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种一体化传感器终端，其特征在于：包括：

外壳；

安装在外壳中VOC传感模块，用于检测VOC气体以及发送检测数据；

安装在外壳中的气泵，用于将气体泵入VOC传感模块进行检测；

所述VOC传感模块包括反应室以及VOC传感器组件；

所述反应室包括进气口组件、反应室组件和滤网组件，所述反应室组件包括组件本体，所述组件本体设有内腔、第一开口和第二开口，所述进气口组件、反应室组件和滤网组件密封连接，所述进气口组件设有进气孔，所述进气孔通过滤网组件和第一开口与组件本体的内腔连通；所述组件本体设有出气口，在所述组件本体上还设有用于安装VOC传感器组件的第一安装结构，所述第一安装结构使被安装的VOC传感器组件密封所述第二开口；

所述VOC传感器组件包括电路板、安装在电路板上的VOC传感元件和通信单元，所述电路板与第一安装结构配合安装，所述电路板密封所述第二开口，所述VOC传感元件置于所述组件本体的内腔，所述VOC传感元件和通信单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：所述电路板上还设置有信号调理单元、模数转换单元和处理器，所述VOC传感元件将电信号输出至信号调理单元，所述信号调理单元将电信号输出至模数转换单元，模数转换单元将电信号输出至处理器，处理器通过通信单元发送表示VOC传感元件的检测结果的信号。

3.根据权利要求1所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：所述外壳内还设置有供电模块，所述供电模块向气泵和VOC传感模块供电。

4.根据权利要求1所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：所述进气口组件包括宝塔状进气口以及第二安装结构；所述宝塔状进气口与第二安装结构固定连接，所述滤网组件包括若干个滤网以及第三安装结构，所述组件本体在第一开口所处的一面设有第四安装结构；所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构配合安装；所述若干个滤网在安装时被夹在第三安装结构与第二安装结构之间，和/或被夹在第三安装结构与第四安装结构之间。

5.根据权利要求4所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构均设有3个或者4个对称分布的螺钉孔；所述第二安装结构、第三安装结构和第四安装结构通过螺钉和螺母安装。

6.根据权利要求4所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：所述滤网为聚四氟乙烯滤网，所述滤网的孔径小于10微米。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：所述外壳为防水外壳，所述外壳底部设有第一开孔和第二开孔，所述第一开孔为气泵提供进气通道，所述第二开孔为VOC传感模块提供排气通道。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：还包括天线，所述天线外置于所述外壳，所述天线用于增强所述通信单元的信号。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：所述通信单元为NB-IOT通信模块、2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块、zigbee通信模块或者Lora通信模块。

10.根据权利要求1-6任一项所述的一种一体化传感器终端，其特征在于：所述组件本体为圆管状结构。

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