CN217404972U - 一种烟雾探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟雾探测器，包括壳体、底板、光源发射模块、光源接收模块和电路板，壳体为下开口结构，壳体与底板连接，壳体内部分隔有发射模块集合腔、接收模块集合腔和第一光学陷阱，发射模块集合腔和接收模块集合腔之间的夹角θ为90°<θ<180°，光源发射模块设在发射模块集合腔内，光源接收模块设在接收模块集合腔内，电路板设在壳体底部并位于底板上方，壳体内还设有竖直通路，竖直通路依次贯通壳体、电路板和底板，竖直通路与发射模块集合腔、接收模块集合腔和第一光学陷阱连通，电路板与光源发射模块和光源接收模块连接，电路板上还设有运算放大器和带通滤波器。有益效果：结构紧凑，占据空间小，探测灵敏度高，抗干扰性强。

Description

一种烟雾探测器

技术领域

本实用新型涉及探测器技术领域，具体涉及一种烟雾探测器。

背景技术

锂离子电池因其低成本、高性能、大功率等诸多优势，现已成为新能源的典型代表，广泛应用于3C数码产品、移动电源以及电动汽车等领域。随着锂离子电池的不断推广，锂离子电池的安全性越来越受到人们的关注，热失控是锂离子电池最为严重的安全问题之一，热失控会导致锂离子电池发生起火、爆炸，严重威胁使用者的生命和财产安全。在锂离子电池热失控早期会产生大量的烟气，通过设置烟雾探测器，可以在电池热失控前期进行预警，减少火灾发生几率，对于储能系统的安全高效运行具有重要意义。

目前锂离子电池多采用光电式烟雾报警器，即利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测。而且市场上多数光电感烟火灾探测器多采用前向散射光原理，这种类型的探测器普遍存在抗干扰能力差以及灵敏度低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的克服现有技术的不足，提供一种烟雾探测器，结构紧凑，占据空间小，探测灵敏度高，抗干扰性强。

本实用新型的目的是通过以下技术措施达到的：一种烟雾探测器，包括壳体、底板、光源发射模块、光源接收模块和电路板，所述壳体为下开口结构，所述壳体与底板连接，所述壳体内部分隔有发射模块集合腔、接收模块集合腔和第一光学陷阱，所述发射模块集合腔和接收模块集合腔之间的夹角θ为90°< θ<180°，所述光源发射模块设在发射模块集合腔内，所述光源接收模块设在接收模块集合腔内，所述电路板设在壳体底部并位于底板上方，所述壳体内还设有竖直通路，所述竖直通路依次贯通壳体、电路板和底板，所述竖直通路与发射模块集合腔、接收模块集合腔和第一光学陷阱连通，所述电路板与光源发射模块和光源接收模块连接，所述电路板上还设有运算放大器和带通滤波器。

进一步地，所述壳体内还设有贯通壳体两侧的水平通路，所述水平通路与发射模块集合腔、接收模块集合腔和第一光学陷阱连通。

进一步地，所述第一光学陷阱为多个，多个所述第一光学陷阱沿竖直通路的圆周方向分布，且所述发射模块集合腔以及水平通路的进口端和出口端分别对应设置至少一个第一光学陷阱。

进一步地，所述光源发射模块包括LED光源。

进一步地，所述LED光源选用频率为1kHz-20kHz的LED发光管。

进一步地，所述LED光源选用频率为2kHz的LED发光管。

进一步地，所述LED光源选用波长为800-1000nm的LED发光管。

进一步地，所述壳体的侧壁上设有卡扣槽，所述底板上设有卡扣，所述卡扣与卡扣槽配合使用，所述壳体内还设有第二光学陷阱，所述第二光学陷阱与卡扣槽连通。

进一步地，所述光源发射模块包括光源固定块。

进一步地，所述光源接收模块包括光线接收器和聚光透镜，所述聚光透镜用于聚集测试光线并导入光线接收器，所述光线接收器用于接收测试光线并产生电信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：所述烟雾探测器，将光源发射模块、光源接收模块和电路板等光电检测部件封闭在单层壳体的内腔中，结构紧凑，占据空间小，而且壳体与底板对光电检测部件的保护，还可增强烟雾传感器的结构强度；通过设置运算放大器和带通滤波器，对光源接收模块产生的电信号进行放大解调以及信号频率筛选，提高了烟雾探测器的灵敏度和抗干扰性；壳体内增设水平通路，加快烟雾探测器内部与外界环境的气体交换，进一步提高探测灵敏度；通过设置第一光学陷阱和第二光学陷阱，减少LED光源及外界环境光线对烟雾探测器的影响，避免烟雾探测器误报；LED光源选用频率为1kHz-20kHz的LED发光管既可以减少外界环境光线产生的干扰，又可以使烟雾探测器维持低成本；增设聚光透镜，通过聚光透镜对测试光线的集束、聚光，增加光线接收器接收到的光线，进而增强光线接收器接收到的光信号，从而增强输的电信号，更进一步地提高烟雾探测器的灵敏度。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是壳体的内部结构示意图。

图3是本实用新型的内部结构示意图。

图4是无烟雾时本实用新型在图3B-B方向的剖面结构示意图。

图5是有烟雾时本实用新型在图3B-B方向的剖面结构示意图。

图6是本实用新型的电路原理图。

其中，1、壳体，2、底板，3、电路板，4、LED光源，5、光线接收器，6、聚光透镜，7、光源固定块，8、卡扣槽，9、卡扣，10、发射模块集合腔，11、接收模块集合腔，12、第一光学陷阱，13、第二光学陷阱，14、信号输出部件，15、竖直通路，16、筛板，17、运算放大器，18、带通滤波器。

具体实施方式

如图1至6所示，一种烟雾探测器，包括壳体1、底板2、光源发射模块、光源接收模块和电路板3，所述壳体1为下开口结构，所述壳体1与底板2连接，所述壳体1内部通过隔板分隔有发射模块集合腔10、接收模块集合腔11和第一光学陷阱12，所述发射模块集合腔10和接收模块集合腔11之间的夹角θ为90° <θ<180°，进一步优选，所述发射模块集合腔10和接收模块集合腔11之间的夹角θ为120°。所述光源发射模块设在发射模块集合腔10内，所述光源接收模块设在接收模块集合腔11内，所述光源发射模块用于发出一组平行的测试光线，所述光源接收模块用于接收经烟雾散射的测试光线并将光信号转换为电信号。所述电路板3设在壳体1底部并位于底板2上方，所述壳体1内还设有竖直通路15，所述竖直通路15依次贯通壳体1、电路板3和底板2，所述竖直通路15用于实现烟雾探测器内部与外界环境的烟雾流通，所述竖直通路15与发射模块集合腔10、接收模块集合腔11和第一光学陷阱12连通，所述电路板3 与光源发射模块和光源接收模块连接，所述电路板3上还设有运算放大器17和带通滤波器18。具体的，所述带通滤波器18设定的频率范围与光源发射模块发射的测试光线的频率相匹配。所述运算放大器17用于对光源接收模块因接收到测试光线而产生的电信号进行信号放大解调，所述带通滤波器18用于对包含测试光线频率的频段信号进行筛选，滤除干扰信号。进一步优选，本申请中运算放大器17的放大倍数可根据实际需求进行调节，通过对运算放大器17放大倍数的调制，实现量程可调，满足不同烟雾浓度的测试要求，兼顾大量程或高精度测试需求。

所述壳体1内还设有信号输出部件14，所述信号输出部件14与电路板3连接。所述信号输出部件14用于向控制器输出烟雾探测器的探测信息，以便控制器下达执行命令，发出警报信息。当发生火灾时，烟雾颗粒经竖直通路15进入烟雾探测器内，光源发射模块发出的测试光线在烟雾颗粒的作用下发生散射，散射后的测试光线被光源接收模块接收，光源接收模块将接收到的光信号转换为电信号并发送至电路板3，运算放大器17对接收到的电信号进行运算放大解调，放大后的电信号经带通滤波器18的滤波处理，去除干扰信号，获得包含测试光线频率的频段的输出电信号，进而根据输出电信号的大小判断烟雾的浓度。通过运算放大器17对电信号的运算放大提高了烟雾探测器的灵敏度，通过带通滤波器18的滤波处理，获得包含测试光线频率的频段的电信号，减少了干扰信号的影响，增加了烟雾探测器对探测光线的频率范围内的电信号的响应，增强了烟雾探测器的抗干扰性。

当没有发生火灾时，竖直通路15内没有烟雾颗粒，由于发射模块集合腔10 和接收模块集合腔11之间的夹角θ为90°<θ<180°，所以光源发射模块发出的测试光线不会直接照射到光源接收模块，而是直接照射至第一光学陷阱12或经过壳体1内壁反射至第一光学陷阱12内，避免烟雾探测器误触发而发出警报，有效提高烟雾探测器的可靠性，响应一致性高。

此外，本申请通过将光源发射模块和光源接收模块集成在壳体1内的发射模块集合腔10和接收模块集合腔11中，将电路板3集成在壳体1底部并通过底板2将光源发射模块、光源接收模块和电路板3等光电检测部件封闭在单层壳体1内，结构紧凑，占据空间小，而且壳体1与底板2对光电检测部件的保护，还可增强烟雾传感器的结构强度。

所述壳体1内还设有贯通壳体1两侧的水平通路，所述水平通路与发射模块集合腔10、接收模块集合腔11和第一光学陷阱12连通。进一步地，所述竖直通路15与水平通路的进口端和出口端均设有筛板16，所述筛板16用于过滤烟雾中的大颗粒杂质，避免造成烟雾探测器损坏。在烟雾探测器内增设水平通路，加快烟雾探测器内部与外界环境的气体交换，即使在外界环境烟雾浓度较低时，烟雾探测器也能够有效检测到烟雾浓度，进一步提高烟雾探测器的灵敏度。

所述第一光学陷阱12为多个，多个所述第一光学陷阱12沿竖直通路15的圆周方向分布，且所述发射模块集合腔10以及水平通路的进口端和出口端分别对应设置至少一个第一光学陷阱12。具体的，所述发射模块集合腔10与其中至少一个第一光学陷阱12相对于竖直通路15对称设置，所述水平通路的进口端和出口端分别与至少一个第一光学陷阱12连通。当没有发生火灾时，光源发射模块发出的测试光线会直接照射进与之相对的第一光学陷阱12内，而不会被光源接收模块接收到。此外，在水平通路的进口端和出口端分别设置第一光学陷阱12，当外界环境光线从水平通路的进口端和出口端照射进烟雾探测器时，外界环境光线可照射进第一光学陷阱12内，不会被烟雾颗粒散射而进入光源接收模块，降低外界环境光线变化对烟雾探测器的影响，进一步提高烟雾探测器的抗干扰性。

所述光源发射模块包括LED光源4。

所述LED光源4选用频率为1kHz-20kHz的LED发光管。进一步优选，所述 LED光源4选用频率为2kHz的LED发光管。烟雾探测器在检测烟雾浓度时，光源接收模块不仅会接收到LED光源4发射的测试光线，而且还会接收到外界环境光线，所以光源接收模块不仅会将测试光线的光信号转变为电信号，同时也会将接收到的外界环境光线的光信号转变为电信号，会对烟雾探测器形成干扰。外界环境光线的明暗变化会产生不同频率的电信号，但大多数频率较低，虽然增加测试光线的频率可提高探测精度，但频率越高对运算放大器17的要求也越高，探测器的成本也越高。而本申请中采用1kHz-20kHz的LED发光管作为光源，既可以减少外界环境光线变化产生的电信号的干扰，提高探测精度，又可使探测器维持较低成本，本申请优选的2kHz的LED发光管可基本完全避免外界环境光线造成的干扰。

所述LED光源4选用波长为800-1000nm的LED发光管。

所述壳体1的侧壁上设有卡扣槽8，所述底板2上设有卡扣9，所述卡扣9 与卡扣槽8配合使用，所述壳体1内还设有第二光学陷阱13，所述第二光学陷阱13与卡扣槽8连通。第二光学陷阱13的设置可减少从卡扣槽8进入壳体1 内的外界环境光线的干扰。

所述光源发射模块还包括光源固定块7。所述光源固定块7用于固定LED光源4。

所述光源接收模块包括光线接收器5和聚光透镜6，所述聚光透镜6用于聚集测试光线并导入光线接收器5，所述光线接收器5用于接收测试光线并产生电信号。进一步地，所述光线接收器5为光电二极管。在烟雾浓度较低时，通过聚光透镜6对测试光线进行集束、聚光，通过物理手段增加光线接收器5接收到的光线，进而增强光线接收器5接收到的光信号，从而增强输的电信号，更进一步地提高烟雾探测器的灵敏度。优选地，所述聚光透镜6的焦距等于聚光透镜6与光线接收器5之间的距离，使测试光线全部聚集到光线接收器5上，获得最大光信号。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种烟雾探测器，其特征在于：包括壳体、底板、光源发射模块、光源接收模块和电路板，所述壳体为下开口结构，所述壳体与底板连接，所述壳体内部分隔有发射模块集合腔、接收模块集合腔和第一光学陷阱，所述发射模块集合腔和接收模块集合腔之间的夹角θ为90°<θ<180°，所述光源发射模块设在发射模块集合腔内，所述光源接收模块设在接收模块集合腔内，所述电路板设在壳体底部并位于底板上方，所述壳体内还设有竖直通路，所述竖直通路依次贯通壳体、电路板和底板，所述竖直通路与发射模块集合腔、接收模块集合腔和第一光学陷阱连通，所述电路板与光源发射模块和光源接收模块连接，所述电路板上还设有运算放大器和带通滤波器。

2.根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：所述壳体内还设有贯通壳体两侧的水平通路，所述水平通路与发射模块集合腔、接收模块集合腔和第一光学陷阱连通。

3.根据权利要求2所述的烟雾探测器，其特征在于：所述第一光学陷阱为多个，多个所述第一光学陷阱沿竖直通路的圆周方向分布，且所述发射模块集合腔以及水平通路的进口端和出口端分别对应设置至少一个第一光学陷阱。

4.根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：所述光源发射模块包括LED光源。

5.根据权利要求4所述的烟雾探测器，其特征在于：所述LED光源选用频率为1kHz-20kHz的LED发光管。

6.根据权利要求5所述的烟雾探测器，其特征在于：所述LED光源选用频率为2kHz的LED发光管。

7.根据权利要求4所述的烟雾探测器，其特征在于：所述LED光源选用波长为800-1000nm的LED发光管。

8.根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：所述壳体的侧壁上设有卡扣槽，所述底板上设有卡扣，所述卡扣与卡扣槽配合使用，所述壳体内还设有第二光学陷阱，所述第二光学陷阱与卡扣槽连通。

9.根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：所述光源发射模块包括光源固定块。

10.根据权利要求1所述的烟雾探测器，其特征在于：所述光源接收模块包括光线接收器和聚光透镜，所述聚光透镜用于聚集测试光线并导入光线接收器，所述光线接收器用于接收测试光线并产生电信号。

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