DE202022103958U1

DE202022103958U1 - particle sensor

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Publication number: DE202022103958U1
Application number: DE202022103958.5U
Authority: DE
Original assignee: Sensirion AG
Current assignee: Sensirion AG
Priority date: 2022-07-14
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2022-07-20
Anticipated expiration: 2032-07-15
Also published as: WO2024013359A1

Abstract

Partikelsensor (1) zum Nachweis und/oder zur Charakterisierung von partikelförmigen Stoffen in einem Aerosolstrom (A), der durch den Partikelsensor (1) geleitet wird, aufweisend:
- ein Gehäuse (2), das einen Einlass (20) für den Aerosolstrom (A) und einen Auslass (21) für den Aerosolstrom (A) aufweist, wobei das Gehäuse (2) weiterhin einen mit dem Einlass (20) und dem Auslass (21) kommunizierenden Strömungskanal (3) umgibt, durch den der Aerosolstrom (A) in einer Strömungsrichtung (R) führbar ist,
- eine Strahlungsquelle (31), die dazu ausgebildet ist, eine Strahlung in den Strömungskanal (3) zu emittieren, so dass die Strahlung mit partikelförmigen Stoffen des durch den Strömungskanal (3) geleiteten Aerosolstroms (A) in Wechselwirkung tritt, und
- einen Strahlungsdetektor (30), der dazu ausgebildet ist, Strahlung nach der Wechselwirkung mit partikelförmigen Stoffen des Aerosolstroms (A) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdetektor (30) zumindest abschnittsweise durch eine EMV-Abschirmung (4) überdeckt ist, die in einem vom Gehäuse (2) umgebenen Innenraum (2a) angeordnet ist.

Particle sensor (1) for detecting and/or characterizing particulate substances in an aerosol flow (A) that is passed through the particle sensor (1), comprising:
- a housing (2) having an inlet (20) for the aerosol flow (A) and an outlet (21) for the aerosol flow (A), the housing (2) further having an inlet (20) and the outlet (21) surrounding a communicating flow channel (3) through which the aerosol flow (A) can be guided in a flow direction (R),
- a radiation source (31) which is designed to emit radiation into the flow channel (3), so that the radiation interacts with particulate substances in the aerosol flow (A) conducted through the flow channel (3), and
- a radiation detector (30) which is designed to detect radiation after interaction with particulate substances of the aerosol flow (A), characterized in that the radiation detector (30) is covered at least in sections by an EMC shield (4) which is arranged in an interior space (2a) surrounded by the housing (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Partikelsensor (auch Feinstaubsensor genannt) zum Nachweis und/oder zur Charakterisierung von partikelförmigen Stoffen (z.B. Feinstaubpartikeln) in einem Aerosolstrom, der durch den Partikelsensor geleitet wird.The invention relates to a particle sensor (also called fine dust sensor) for detecting and/or characterizing particulate substances (e.g. fine dust particles) in an aerosol flow that is passed through the particle sensor.

Derartige Partikelsensoren sind z.B. aus der EP3491362B sowie CN209946101 bekannt.Such particle sensors are, for example, from EP3491362B such as CN209946101 known.

Bei derartigen Sensoren ist es oftmals erforderlich, die eigentliche Sensoreinheit, bei einem Partikelsensor z.B. einen Strahlungsdetektor, gegen den übermäßigen Einfluss elektromagnetischer Felder mittels einer sogenannten EMV-Abschirmung zu schützen. Die in verschiedenen Normen festgelegte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) für elektronische Geräte fordert entsprechend insbesondere Maßnahmen zum Schutz derartiger elektronischer Bauteile vor elektromagnetischer Fremdeinstrahlung. Bekannte Partikelsensoren weisen daher regelmäßig ein äußeres Gehäuse auf, das die gesamte Elektronik des Partikelsensors umgibt und die besagte elektromagnetische Strahlung abschirmt.With such sensors, it is often necessary to protect the actual sensor unit, e.g. a radiation detector in the case of a particle sensor, against the excessive influence of electromagnetic fields by means of so-called EMC shielding. The electromagnetic compatibility (EMC) for electronic devices specified in various standards requires measures to protect such electronic components from external electromagnetic radiation. Known particle sensors therefore regularly have an outer housing which surrounds the entire electronics of the particle sensor and shields said electromagnetic radiation.

Nachteilig an derartigen EMV-Abschirmungen sind deren Größe sowie das verhältnismäßig hohe Gewicht.Disadvantages of such EMC shields are their size and the relatively high weight.

Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen Partikelsensor bereitzustellen, der hinsichtlich der oben genannten Problematik verbessert ist.Proceeding from this, the invention is based on the object of providing a particle sensor which is improved with regard to the problems mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch einen Partikelsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.This object is achieved by a particle sensor having the features of claim 1. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims and are described below.

Gemäß Anspruch 1 wird ein Partikelsensor (auch Feinstaubsensor genannt) offenbart, zum Nachweis und/oder zur Charakterisierung von partikelförmigen Stoffen (z.B. Feinstaubpartikeln) in einem Aerosolstrom, der durch den Partikelsensor geleitet wird, aufweisend:

- ein Gehäuse, das einen Einlass für den Aerosolstrom und einen Auslass für den Aerosolstrom aufweist, wobei das Gehäuse weiterhin einen mit dem Einlass und dem Auslass kommunizierenden Strömungskanal umgibt, durch den der Aerosolstrom in einer Strömungsrichtung führbar ist,
- eine Strahlungsquelle, die dazu ausgebildet ist, eine Strahlung in den Strömungskanal zu emittieren, so dass die Strahlung mit partikelförmigen Stoffen des durch den Strömungskanal geleiteten Aerosolstroms in Wechselwirkung tritt, und
- einen im Strömungskanal angeordneten Strahlungsdetektor, der dazu ausgebildet ist, Strahlung nach der Wechselwirkung mit partikelförmigen Stoffen des Aerosolstroms zu erfassen.

According to claim 1, a particle sensor (also called fine dust sensor) is disclosed for detecting and/or characterizing particulate substances (e.g. fine dust particles) in an aerosol stream that is passed through the particle sensor, having:

- a housing which has an inlet for the aerosol flow and an outlet for the aerosol flow, the housing also surrounding a flow channel which communicates with the inlet and the outlet and through which the aerosol flow can be guided in a flow direction,
- a radiation source which is designed to emit radiation into the flow channel, so that the radiation interacts with particulate substances of the aerosol stream conducted through the flow channel, and
- A radiation detector arranged in the flow channel, which is designed to detect radiation after interaction with particulate substances of the aerosol flow.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Strahlungsdetektor zumindest abschnittsweise durch eine EMV-Abschirmung überdeckt ist, die in einem vom Gehäuse umgebenen Innenraum angeordnet ist. Die EMV-Abschirmung kann dabei zumindest abschnittsweise in dem Strömungskanal angeordnet bzw. diesem zugewandt sein.According to the invention it is provided that the radiation detector is covered at least in sections by an EMC shield which is arranged in an interior space surrounded by the housing. The EMC shielding can be arranged at least in sections in the flow channel or facing it.

Es liegt somit insbesondere eine verhältnismäßig kleine EMV-Abschirmung vor, die bevorzugt direkt um den Strahlungsdetektor (und insbesondere auch die Strahlungsquelle, siehe unten) platziert ist.There is thus in particular a relatively small EMC shielding which is preferably placed directly around the radiation detector (and in particular also the radiation source, see below).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die EMV-Abschirmung so ausgerichtet und geformt, dass die Aerosol- bzw. Luftströmung über dem Strahlungsdetektor weniger Turbulenzen aufweist, so dass mit Vorteil ein geringeres Risiko der Ablagerung von Partikeln und der Verschmutzung des Strahlungsdetektors vorliegt. Die Seitenwände der EMV-Abschirmung sind dabei vorzugsweise abgeschrägt ausgeführt und weisen keinen 90°-Winkel zu einer Träger- bzw. Leiterplatte auf, auf dem der Strahlungsdetektor bzw. die EMV-Abschirmung angeordnet sein können.According to a preferred embodiment of the invention, the EMC shielding is aligned and shaped in such a way that the aerosol or air flow over the radiation detector has less turbulence, so that there is advantageously a lower risk of particle deposits and contamination of the radiation detector. The side walls of the EMC shielding are preferably slanted and do not have a 90° angle to a carrier or printed circuit board on which the radiation detector or the EMC shielding can be arranged.

Aufgrund der kleinbauenden EMV-Abschirmung sinken die Kosten entsprechend. Dies gilt auch für die Montagekosten. Durch den optimierten Aerosolstrom wird das Risiko einer Sensorverschmutzung mit Vorteil herabgesetzt.Due to the compact EMC shielding, the costs are reduced accordingly. This also applies to the assembly costs. The risk of sensor contamination is advantageously reduced by the optimized aerosol flow.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Strahlungsquelle ein Laser oder eine Leuchtdiode. Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der Strahlungsdetektor eine Fotodiode.According to one embodiment of the invention, the radiation source is a laser or a light-emitting diode. Furthermore, according to an embodiment of the invention, the radiation detector is a photodiode.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die EMV-Abschirmung eine erste Seitenwand und eine in der Strömungsrichtung dahinter angeordnete zweite Seitenwand aufweist, wobei die erste Seitenwand in der Strömungsrichtung vorzugsweise kontinuierlich ansteigend und die zweite Seitenwand in der Strömungsrichtung vorzugsweise kontinuierlich abfallend ausgebildet ist. Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the EMC shielding has a first side wall and a second side wall arranged behind it in the direction of flow, the first side wall preferably rising continuously in the direction of flow and the second side wall preferably falling continuously in the direction of flow is.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die EMV-Abschirmung eine Deckwand auf, die die beiden Seitenwände miteinander verbindet, und zwar vorzugsweise einstückig bzw. integral.According to a preferred embodiment of the invention, the EMC shielding has a top wall which connects the two side walls to one another, preferably in one piece or integrally.

Die Deckwand weist dabei gemäß einer Ausführungsform bevorzugt eine Öffnung auf, durch die hindurch Strahlung zum Strahlungsdetektor gelangen kann bzw. Strahlung von der Strahlungsquelle abgegeben werden kann.According to one embodiment, the cover wall preferably has an opening through which radiation can reach the radiation detector or radiation can be emitted by the radiation source.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen weiteren Strömungskanal zum Führen eines zusätzlichen Fluidstroms umgibt, derart dass der zusätzliche Fluidstrom zwischen dem Strahlungsdetektor und/oder zwischen der Strahlungsquelle und dem Aerosolstrom strömt. Der zusätzliche Fluidstrom strömt zwischen dem Aerosolstrom und dem Strahlungsdetektor bzw. der Strahlungsquelle und schirmt somit den Strahlungsdetektor/Strahlungsquelle ab und schützt diese Komponenten vor einer Verunreinigung durch Partikel des Aerosolstroms. Insbesondere kann der zusätzliche Fluidstrom ein Mantelstrom sein, der den Aerosolstrom umgibt. Der weitere Strömungskanal kann wiederum mit dem besagten Einlass und/oder dem besagten Auslass kommunizieren. Bei dem zusätzlichen Fluidstrom kann es sich z.B. um einen Luftstrom, insbesondere einen gefilterten Luftstrom handeln.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the housing surrounds a further flow channel for guiding an additional fluid flow such that the additional fluid flow flows between the radiation detector and/or between the radiation source and the aerosol flow. The supplemental fluid stream flows between the aerosol stream and the radiation detector/source, thereby shielding the radiation detector/source and protecting these components from particulate contamination from the aerosol stream. In particular, the additional fluid flow can be a sheath flow that surrounds the aerosol flow. The further flow channel can in turn communicate with said inlet and/or said outlet. The additional fluid flow can be, for example, an air flow, in particular a filtered air flow.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der weitere Strömungskanal dazu ausgebildet ist, den zusätzlichen Fluidstrom auf die erste ansteigende Seitenwand der EMV-Abschirmung zu richten, so dass der zusätzliche Fluidstrom über die EMV-Abschirmung hinweg führbar ist.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the further flow channel is designed to direct the additional fluid flow onto the first rising side wall of the EMC shielding, so that the additional fluid flow can be routed over the EMC shielding.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der weitere Strömungskanal durch eine Wandung von dem Strömungskanal des Aerosolstroms getrennt ist. Im Bereich der EMV-Abschirmung steht der weitere Strömungskanal gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit dem Strömungskanal des Aerosolstroms im Strömungsverbindung.Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the further flow channel is separated from the flow channel of the aerosol flow by a wall. In the area of the EMC shielding, the further flow channel is in flow connection with the flow channel of the aerosol stream according to a preferred embodiment.

Ganz besonders bevorzugt ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die EMV-Abschirmung so ausgestaltet ist, dass der über die EMV-Abschirmung hinweg geführte zusätzliche Fluidstrom entlang der EMV-Abschirmung laminar strömt. Dies kann z.B. durch die entsprechend ansteigende bzw. abfallende Seitenwand sichergestellt werden, die hier als Leitelemente für den zusätzlichen Fluidstrom dienen.According to one embodiment of the invention, it is very particularly preferred that the EMC shielding is designed in such a way that the additional fluid flow routed across the EMC shielding flows in a laminar manner along the EMC shielding. This can be ensured, for example, by the correspondingly rising or falling side wall, which serves as guide elements for the additional fluid flow.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Partikelsensor einen Filter aufweist, zum Reinigen des zusätzlichen Fluidstroms stromaufwärts des Strahlungsdetektors und/oder stromaufwärts der Strahlungsquelle. Der Fluidstrom wird also mit anderen Worten erst durch einen Filter gesaugt, so dass er frei von Partikeln ist. So kann er eine Verstaubung des Strahlungsdetektors bzw. der Strahlungsquelle wirksam verhindern und gleichzeitig diese Komponenten von dem mit Partikeln versehenen Aerosolstrom abschirmen.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the particle sensor has a filter for cleaning the additional fluid flow upstream of the radiation detector and/or upstream of the radiation source. In other words, the fluid flow is first sucked through a filter so that it is free of particles. It can thus effectively prevent the radiation detector or the radiation source from getting dusty and at the same time shield these components from the aerosol stream containing particles.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Strahlungsdetektor und/oder die Strahlungsquelle auf einer Trägerplatte angeordnet ist bzw. sind.Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the radiation detector and/or the radiation source is/are arranged on a carrier plate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Trägerplatte um eine Leiterplatte, insbesondere um eine gedruckte Leiterplatte.According to a preferred embodiment of the invention, the support plate is a printed circuit board, in particular a printed circuit board.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor in eine einzelne Sensoreinheit integriert sind, die zumindest abschnittsweise durch die EMV-Abschirmung überdeckt ist, wobei insbesondere nunmehr auch die Strahlung von der Strahlungsquelle durch die Öffnung der Deckwand hindurch emittierbar ist. Die Strahlung kann daher kompakt emittiert und detektiert werden.Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the radiation source and the radiation detector are integrated into a single sensor unit, which is at least partially covered by the EMC shielding, with the radiation from the radiation source in particular now also being able to be emitted through the opening in the top wall is. The radiation can therefore be emitted and detected compactly.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Trägerplatte zusammen mit einem Gehäuseteil des Partikelsensors den Strömungskanal zumindest abschnittsweise begrenzt.Furthermore, according to a preferred embodiment, it is provided that the carrier plate, together with a housing part of the particle sensor, delimits the flow channel at least in sections.

Gemäß einer weitern Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trägerplatte eine Durchgangsöffnung zum Durchführen des zusätzlichen Fluidstroms aufweist.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the carrier plate has a through-opening for the passage of the additional fluid flow.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Seitenwände und die Deckwand der EMV-Abschirmung aus einem elektrisch leitfähigen Material (insbesondere aus einem Metall oder aus einem metallisierten Kunststoff) gebildet sind.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is provided that the side walls and the top wall of the EMC shielding are formed from an electrically conductive material (in particular from a metal or from a metalized plastic).

Die EMV-Abschirmung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an der Trägerplatte festgelegt. Hierbei ist bevorzugt die EMV-Abschirmung an der Trägerplatte festgelötet, wobei insbesondere eine elektrisch leitende Verbindung mit der zwischen der EMV-Abschirmung und der Leiterplatte hergestellt wird.According to a preferred embodiment of the invention, the EMC shielding is fixed to the carrier plate. In this case, the EMC shielding is preferably soldered to the carrier plate, with an electrically conductive connection being produced in particular between the EMC shielding and the printed circuit board.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die EMV-Abschirmung einen ersten Fußabschnitt aufweist, der mit der ersten Seitenwand verbunden ist und mit der Trägerplatte bzw. Leiterplatte verlötet ist.According to a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the EMC shielding has a first foot section, which is connected to the first side wall and is soldered to the carrier plate or printed circuit board.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die EMV-Abschirmung einen zweiten Fußabschnitt aufweist, der mit der zweiten Seitenwand verbunden ist und mit der Trägerplatte bzw. Leiterplatte verlötet ist.Furthermore, according to a preferred embodiment, it is provided that the EMC shielding has a second foot section, which is connected to the second side wall and is soldered to the carrier plate or printed circuit board.

Der erfindungsgemäße Partikelsensor kann zur Detektion von verschiedenen Partikelgrößen ausgelegt sein, insbesondere PM1,0, PM2,5, PM4, oder PM10. So bezeichnet z.B. PM2,5 partikelförmige Stoffe mit einem Durchmesser kleiner als 2,5 Mikrometer.The particle sensor according to the invention can be designed to detect different particle sizes, in particular PM1.0, PM2.5, PM4 or PM10. For example, PM2.5 refers to particulate matter with a diameter of less than 2.5 micrometers.

Im Folgenden sollen Ausführungsformen der Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:

1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Partikelsensors,
2 ein Detail der 1,
3 eine perspektivische Ansicht des Partikelsensors, insbesondere einer Trägerplatte des Partikelsensors mit der darauf angeordneten EMV-Abschirmung,
4 ein Detail der 3, und
5 eine Draufsicht auf ein Gehäuseteil des Partikelsensors, das den Strömungskanal sowie den weiteren Strömungskanal des Partikelsensors begrenzt.

Embodiments of the invention and further features and advantages of the invention are to be explained below with reference to the figures. Show it:

1 a sectional view of an embodiment of a particle sensor according to the invention,
2 a detail of 1 ,
3 a perspective view of the particle sensor, in particular a carrier plate of the particle sensor with the EMC shielding arranged thereon,
4 a detail of 3 , and
5 a plan view of a housing part of the particle sensor, which delimits the flow channel and the further flow channel of the particle sensor.

1 zeigt im Zusammenhang mit den 2 bis 5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Partikelsensors 1 zum Nachweis und/oder zur Charakterisierung von partikelförmigen Stoffen in einem Aerosolstrom A, der durch den Partikelsensor 1 geleitet wird. Der Partikelsensor 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Einlass 20 für den Aerosolstrom A und einen Auslass 21 für den Aerosolstrom A aufweist, wobei das Gehäuse 2 weiterhin einen mit dem Einlass 20 und dem Auslass 21 kommunizierenden Strömungskanal 3 bildet. 1 shows related to the 2 until 5 an embodiment of a particle sensor 1 according to the invention for the detection and / or for the characterization of particulate substances in an aerosol stream A, which is passed through the particle sensor 1. The particle sensor 1 has a housing 2 which has an inlet 20 for the aerosol flow A and an outlet 21 for the aerosol flow A, with the housing 2 also forming a flow channel 3 communicating with the inlet 20 and the outlet 21 .

Der Partikelsensor 1 weist weiterhin eine Strahlungsquelle 31 auf (z.B. in Form einer Diode, die Licht emittiert, insbesondere Laserdiode, z.B. Oberflächenemitter (VC SEL)), die dazu ausgebildet ist, eine Strahlung L in den Strömungskanal 3 zu emittieren (vgl. 2), die z.B. im Wellenlängenbereich von 500nm bis 1100nm, insbesondere 640nm bis 950nm, liegt, so dass die Strahlung L mit partikelförmigen Stoffen des durch den Strömungskanal 3 in einer Strömungsrichtung R geleiteten Aerosolstroms A in Wechselwirkung treten kann. Weiterhin ist im Strömungskanal 3 ein Strahlungsdetektor 30 (z.B. optischer Sensor, insbesondere Fotodiode) angeordnet, der dazu ausgebildet ist, Strahlung der Strahlungsquelle 31 nach der Wechselwirkung mit partikelförmigen Stoffen des Aerosolstroms A zu erfassen, um z.B. deren Konzentration zu ermitteln. Hierzu kann der Partikelsensor 1 eine entsprechende Auswertungselektronik aufweisen. Besonders bevorzugt sind die Strahlungsquelle 31 und der Strahlungsdetektor 30, wie in den 1 bis 5 gezeigt, durch eine Sensoreinheit 300 gebildet, in der beide Komponenten 30, 31 integriert sind.The particle sensor 1 also has a radiation source 31 (e.g. in the form of a diode that emits light, in particular a laser diode, e.g. surface emitter (VC SEL)), which is designed to emit radiation L into the flow channel 3 (cf. 2 ), which is, for example, in the wavelength range from 500 nm to 1100 nm, in particular 640 nm to 950 nm, so that the radiation L can interact with particulate substances in the aerosol stream A conducted through the flow channel 3 in a flow direction R. Furthermore, a radiation detector 30 (eg optical sensor, in particular photodiode) is arranged in the flow channel 3, which is designed to detect radiation from the radiation source 31 after the interaction with particulate substances of the aerosol stream A, for example to determine their concentration. For this purpose, the particle sensor 1 can have appropriate evaluation electronics. Particularly preferred are the radiation source 31 and the radiation detector 30 as shown in FIGS 1 until 5 shown formed by a sensor unit 300 in which both components 30, 31 are integrated.

Der Strahlungsdetektor 30 bzw. die Sensoreinheit 300 ist erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise durch eine EMV-Abschirmung 4 überdeckt, die im Gehäuse 2 entlang des Strömungskanals 3 angeordnet ist. Die EMV-Abschirmung 4 ist dabei auf einer Trägerplatte 7 festgelegt, auf der auch die Sensoreinheit 300 angeordnet ist, und zwar unterhalb der EMV-Abschirmung 4, so dass sich diese über die Sensoreinheit 300 hinweg erstreckt. Die Trägerplatte 7 ist dabei als Leiterplatte 7 ausgestaltet, wobei Sensoreinheit 300 und EMV-Abschirmung 4 jeweils vorzugsweise mit der Leiterplatte 7 verlötet sind.According to the invention, the radiation detector 30 or the sensor unit 300 is covered at least in sections by an EMC shield 4 which is arranged in the housing 2 along the flow channel 3 . The EMC shielding 4 is fixed on a support plate 7 on which the sensor unit 300 is also arranged, specifically underneath the EMC shielding 4 so that it extends over the sensor unit 300 . The support plate 7 is designed as a printed circuit board 7, with the sensor unit 300 and EMC shielding 4 each preferably being soldered to the printed circuit board 7.

Das Gehäuse 2 umgibt einen weiteren Strömungskanal 3a zum Führen eines zusätzlichen Fluidstroms A', derart, dass der zusätzliche Fluidstrom A' zwischen dem Strahlungsdetektor 30 bzw. der Strahlungsquelle 31 und dem Aerosolstrom A strömt. Der weitere Strömungskanal 3a kann wiederum mit dem Einlass 20 und/oder dem Auslass 21 kommunizieren. Der weitere Strömungskanal 3a ist dazu ausgebildet, den zusätzlichen Fluidstrom A' so zu leiten, dass dieser die EMV-Abschirmung 4 anströmt. Hierbei ist der weitere Strömungskanal 3a durch eine Wandung 60 von dem Strömungskanal 3 getrennt. Die Trägerplatte 7 kann eine Durchgangsöffnung 7a zum Durchführen des zusätzlichen Fluidstroms A' aufweisen, so dass dieser anschließend zwischen der Wandung 60 und der Trägerplatte 7 zur EMV-Abschirmung 4 geleitet wird. Wie insbesondere aus den 2 und 4 ersichtlich ist, weist die EMV-Abschirmung 4 bevorzugt eine erste Seitenwand 40 und eine in der Strömungsrichtung R dahinter angeordnete zweite Seitenwand 41 auf, wobei die erste Seitenwand 40 in der Strömungsrichtung R ansteigend und die zweite Seitenwand 41 in der Strömungsrichtung R abfallend ausgebildet ist. Die beiden Seitenwände 40, 41 sind dabei insbesondere mit einer Deckwand 42 der EMV-Abschirmung miteinander verbunden. Die Deckwand 42 weist bevorzugt eine Öffnung 43 auf, durch die hindurch die Strahlungsquelle 31 Licht L in den Strömungskanal 3 aussenden kann und der Strahlungsdetektor 30 Strahlung aus dem Strömungskanal empfangen kann.The housing 2 surrounds a further flow channel 3a for guiding an additional fluid flow A′, such that the additional fluid flow A′ flows between the radiation detector 30 or the radiation source 31 and the aerosol flow A. The further flow channel 3a can in turn communicate with the inlet 20 and/or the outlet 21 . The further flow channel 3a is designed to conduct the additional fluid flow A′ in such a way that it flows against the EMC shielding 4 . In this case, the further flow channel 3a is separated from the flow channel 3 by a wall 60 . The support plate 7 can have a through-opening 7a for passing through the additional fluid flow A′, so that it is then conducted between the wall 60 and the support plate 7 to the EMC shielding 4 . As in particular from the 2 and 4 As can be seen, the EMC shielding 4 preferably has a first side wall 40 and a second side wall 41 arranged behind it in the direction of flow R, with the first side wall 40 rising in the direction of flow R and the second side wall 41 falling in the direction of flow R. The two side walls 40, 41 are connected to one another in particular with a top wall 42 of the EMC shielding. The top wall 42 preferably has an opening 43 through which the radiation source 31 can emit light L into the flow channel 3 and the radiation detector 30 can receive radiation from the flow channel.

Die Seitenwände 40, 41 und die Deckwand 42 sowie ggf. weitere Komponenten der EMV-Abschirmung 4 (z.B. die weiter unten beschriebenen Fußabschnitte 400, 401) sind bevorzug aus einem Material gebildet, das elektrisch leitfähig ist oder ein elektrisch leitfähiges Material aufweist. Bei dem elektrisch leitfähigen Material kann es sich z.B. um ein Metall handeln.The side walls 40, 41 and the top wall 42 and possibly other components of the EMC shield 4 (eg the foot sections 400, 401 described below) are preferably formed from a material that is electrically conductive or a has electrically conductive material. The electrically conductive material can be a metal, for example.

Besonders bevorzugt ist die EMV-Abschirmung 4 so ausgestaltet, dass der im weiteren Strömungskanal 3a zur EMV-Abschirmung 4 geführte Fluidstrom A', der den Strahlungsdetektor 30 bzw. die Strahlungsquelle 31 vom Aerosolstrom A abschirmt, über die EMV-Abschirmung 4 hinweg laminar strömt. Dies wird durch die ansteigende bzw. abfallende Seitenwand 40, 41 sichergestellt. Durch den Fluidstrom A' wird das Risiko einer Verunreinigung des Strahlungsdetektors 30 bzw. der Strahlungsquelle 31 signifikant herabgesetzt. Der Partikelsensor 1 kann weiterhin einen Filter aufweisen (nicht gezeigt), der zum Reinigen des zusätzlichen Fluidstroms A stromaufwärts des Strahlungsdetektors 30 bzw. der Strahlungsquelle 31 dient.The EMC shielding 4 is particularly preferably designed such that the fluid stream A′, which is guided in the further flow channel 3a to the EMC shielding 4 and shields the radiation detector 30 or the radiation source 31 from the aerosol stream A, flows in a laminar manner over the EMC shielding 4 . This is ensured by the side wall 40, 41 rising or falling. The risk of contamination of the radiation detector 30 or the radiation source 31 is significantly reduced by the fluid flow A'. The particle sensor 1 can also have a filter (not shown), which is used to clean the additional fluid flow A upstream of the radiation detector 30 or the radiation source 31 .

Zum Festlegen der EMV-Abschirmung an der Träger- bzw. Leiterplatte 7 ist vorzugsweise vorgesehen, dass diese zwei Fußabschnitte 400, 401 aufweist, wobei der erste Fußabschnitt 400 von der ersten Seitenwand 40 abgeht und mit der Träger- bzw. Leiterplatte 7 verlötet ist. In analoger Weise geht der zweite Fußabschnitt 401 von der zweiten Seitenwand 41 ab und ist ebenfalls mit der Träger- bzw. Leiterplatte 7 verlötet.In order to fix the EMC shielding to the carrier or printed circuit board 7, it is preferably provided that the latter has two foot sections 400, 401, the first foot section 400 extending from the first side wall 40 and being soldered to the carrier or printed circuit board 7. In an analogous manner, the second foot section 401 extends from the second side wall 41 and is also soldered to the carrier board or printed circuit board 7 .

Zum Erzeugen des Aerosolstroms A bzw. des zusätzlichen Fluidstroms A' kann der Partikelsensor 1 weiterhin ein Strömungserzeugungsmittel 5, vorzugsweise in Form eines Ventilators 5, aufweisen, der dazu ausgebildet ist, den Aerosolstrom A über den Einlass 20 durch den Strömungskanal 3 strömen zu lassen und aus dem Auslass 21 auszugeben, so dass der Aerosolstrom A am Strahlungsdetektor 30 bzw. an der Sensoreinheit 300 vorbeigeführt wird. Alternativ hierzu kann der Partikelsensor 1 ein Strömungserzeugungsmittel 5 einer anderen Einheit verwenden, die dem Partikelsensor 1 den Aerosolstrom A zuleitet. Das Strömungserzeugungsmittel 5 muss daher nicht notwendigerweise eine Komponente des Partikelsensors 1 darstellen. Der zusätzliche Fluidstrom A' kann über die Öffnung 7a der Trägerplatte 7 in Richtung auf die EMV-Abschirmung 4 gesaugt werden.To generate the aerosol flow A or the additional fluid flow A′, the particle sensor 1 can also have a flow generating means 5, preferably in the form of a fan 5, which is designed to allow the aerosol flow A to flow through the flow channel 3 via the inlet 20 and output from the outlet 21, so that the aerosol stream A is guided past the radiation detector 30 or the sensor unit 300. As an alternative to this, the particle sensor 1 can use a flow generating means 5 of another unit, which feeds the aerosol flow A to the particle sensor 1 . The flow generating means 5 therefore does not necessarily have to be a component of the particle sensor 1 . The additional fluid flow A′ can be sucked in towards the EMC shielding 4 via the opening 7a of the carrier plate 7 .

Wie anhand der 1 ersichtlich ist, wird der Strömungskanal 3 bzw. der weitere Strömungskanal 3a vorzugsweise durch ein Gehäuseteil 6 und die Träger- bzw. Leiterplatte 7 zumindest abschnittsweise begrenzt. Das Gehäuseteil 6 kann eine Wandung 60 aufweisen, die den weiteren Strömungskanal 3a vom Strömungskanal 3 trennt. Die Trägerplatte 7 bildet dabei einen Boden des weiteren Strömungskanals 3a, wobei der Strahlungsdetektor 30 sowie die Strahlungsquelle 31, vorzugsweise in Form der Sensoreinheit 300, auf der Trägerplatte 7 angeordnet sind, so dass diese entlang des Strömungskanals 3 zu liegen kommen. Die Strahlung L wird hier normal zur Trägerplatte 7 in den Strömungskanal 3 emittiert und an den partikelförmigen Stoffen des Aerosolstroms A zurückgestreutes Licht kann vom Strahlungsdetektor 30 detektiert werden.How based on 1 As can be seen, the flow channel 3 or the further flow channel 3a is preferably delimited at least in sections by a housing part 6 and the carrier or printed circuit board 7. The housing part 6 can have a wall 60 which separates the further flow channel 3a from the flow channel 3 . The carrier plate 7 forms a bottom of the further flow channel 3a, the radiation detector 30 and the radiation source 31, preferably in the form of the sensor unit 300, being arranged on the carrier plate 7 so that they come to lie along the flow channel 3. The radiation L is emitted here normal to the carrier plate 7 into the flow channel 3 and light scattered back on the particulate substances of the aerosol flow A can be detected by the radiation detector 30 .

Bevorzugt weist der Partikelsensor 1 weiterhin einen Temperatursensor 32 auf, der am Einlass 20 des Strömungskanals 3 angeordnet ist.The particle sensor 1 preferably also has a temperature sensor 32 which is arranged at the inlet 20 of the flow channel 3 .

Zum elektrischen Kontaktieren des Partikelsensors 1 sind auf der Träger- bzw. Leiterplatte 7 elektrische Kontakte 70 vorgesehen, z.B. zum Herstellen einer Verbindung zur Auswertelektronik des Partikelsensors, so dass ein Ausgangssignal des Partikelsensors über die Kontakte 70 auslesbar ist.Electrical contacts 70 are provided on the carrier or printed circuit board 7 for electrical contacting of the particle sensor 1, e.g. for establishing a connection to the evaluation electronics of the particle sensor, so that an output signal of the particle sensor can be read out via the contacts 70.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 3491362B [0002]
CN209946101 [0002]

Claims

Particle sensor (1) for detecting and/or characterizing particulate substances in an aerosol flow (A) which is passed through the particle sensor (1), comprising: - a housing (2) which has an inlet (20) for the aerosol flow ( A) and an outlet (21) for the aerosol stream (A), wherein the housing (2) further surrounds a flow channel (3) communicating with the inlet (20) and the outlet (21) through which the aerosol stream (A) can be guided in a flow direction (R), - a radiation source (31) which is designed to emit radiation into the flow channel (3), so that the radiation with particulate substances of the aerosol flow (A ) interacts, and - a radiation detector (30) which is designed to detect radiation after interaction with particulate substances of the aerosol flow (A), characterized in that the radiation detector (30) at least in sections you rch an EMC shielding (4) is covered, which is arranged in an interior space (2a) surrounded by the housing (2).

particle sensor claim 1 , characterized in that the EMC shielding (4) has a first side wall (40) and a second side wall (41) arranged behind it in the direction of flow (R), the first side wall (40) rising and rising in the direction of flow (R). the second side wall (41) is designed to fall in the direction of flow (R).

particle sensor claim 2 , characterized in that the EMC shielding (4) has a top wall (42) which connects the two side walls (40, 41) to one another.

particle sensor claim 3 , characterized in that the top wall (42) has an opening (43) through which radiation can reach the radiation detector (30).

Particle sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) surrounds a further flow channel (3a) for conducting an additional fluid flow (A'), such that the additional fluid flow (A') between the radiation detector (30) and / or the radiation source (31) and the aerosol stream (A) flows.

particle sensor claim 5 , characterized in that the further flow channel (3a) is designed to direct the additional fluid flow (A ') on the first side wall (40) of the EMC shield (4).

particle sensor claim 5 or 6 , characterized in that the further flow channel (3a) is separated from the flow channel (3) by a wall (60).

Particle sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the EMC shielding (4) is designed in such a way that the additional fluid flow (A') routed over the EMC shielding (4) flows laminarly along the EMC shielding (4). .

Particle sensor according to one of Claims 5 until 8th , characterized in that the particle sensor (1) has a filter for cleaning the additional fluid flow (A ') upstream of the radiation detector (30) and / or upstream of the radiation source (31).

Particle sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation detector (30) and/or the radiation source (31) is arranged on a carrier plate (7).

particle sensor claim 10 , characterized in that the carrier plate (7) is a printed circuit board (7).

Particle sensor according to 10 or 11, characterized in that the carrier plate (7) together with a housing part (6) of the particle sensor (1) delimits the flow channel (3) at least in sections.

particle sensor claim 5 and after one of Claims 10 until 12 , characterized in that the carrier plate (7) has a through-opening (7a) for the passage of the additional fluid flow (A').

Particle sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation source (31) and the radiation detector (30) are integrated in a sensor unit (300) which is covered at least in sections by the EMC shielding (4).

particle sensor claim 2 or 3 or after one of the Claims 4 until 14 so far related to claim 2 or 3 , characterized in that the side walls (40, 41) and the top wall (42) of the EMC shield (4) are formed from an electrically conductive material.

Particle sensor according to one of Claims 10 until 15 , characterized in that the EMC Shield (4) is fixed to the support plate (7).

Particle sensor according to one of Claims 10 until 15 or after Claim 16 , characterized in that the EMC shielding (4) is soldered to the carrier plate (7).

particle sensor claim 2 and after one of Claims 10 until 17 , characterized in that the EMC shielding (4) has a first foot section (400) which is connected to the first side wall (40) and is soldered to the carrier plate (7).

particle sensor claim 2 and after one of Claims 10 until 18 , characterized in that the EMC shielding (4) has a second foot section (401) which is connected to the second side wall (41) and is soldered to the carrier plate (7).