FI129497B - Air quality measuring device - Google Patents

Air quality measuring device Download PDF

Info

Publication number
FI129497B
FI129497B FI20195735A FI20195735A FI129497B FI 129497 B FI129497 B FI 129497B FI 20195735 A FI20195735 A FI 20195735A FI 20195735 A FI20195735 A FI 20195735A FI 129497 B FI129497 B FI 129497B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
light
target area
laser
laser source
laser light
Prior art date
Application number
FI20195735A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20195735A1 (en
Inventor
Samuli Lintonen
Mikko Halonen
Original Assignee
Safera Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safera Oy filed Critical Safera Oy
Priority to FI20195735A priority Critical patent/FI129497B/en
Priority to EP20792465.5A priority patent/EP4034859A1/en
Priority to US17/640,103 priority patent/US20220291110A1/en
Priority to PCT/FI2020/050570 priority patent/WO2021044080A1/en
Publication of FI20195735A1 publication Critical patent/FI20195735A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI129497B publication Critical patent/FI129497B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1429Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its signal processing
    • G01N15/1431Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its signal processing the electronics being integrated with the analyser, e.g. hand-held devices for on-site investigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1434Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1456Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Apparaten för att mäta partikelhalten i luft har en laserkälla (701) för att producera laserljus och för att rikta det mot ett målområde, en luftkanal för att i form av ett luftflöde styra luften som skall mätas genom målområdet och en ljusdetektor (704) bredvid målområdet för att detektera ljuspulser som uppstår när partiklarna, som luftflödet transporterar med sig, sprider ut laserljuset i målområdet. Apparaten har en ljusfälla (201) mellan laserkällan (701) och målområdet för att minska mängden diffust ljus som når målområdet. I ljusfällan (201) finns åtminstone två mot laserljusets löpriktning transversella mellanväggar (204, 205, 206) som var och en har en öppning (401, 403, 406) för att släppa en på önskat sätt begränsad mängd laserljus genom mellanväggen ifråga. Mellanväggarna (204, 205, 206) utgör en del av samma stycke som är framställt på ett integrerat sätt så, att var och en av öppningarna (401, 403, 406) över hela omkretsen avgränsas av ett sammanhängande parti av nämnda på ett integrerat sätt framställda stycke.The apparatus for measuring the particle content of air has a laser source (701) for producing laser light and for directing it towards a target area, an air channel for controlling the air to be measured through the target area in the form of an air flow and a light detector (704) next to the target area. to detect light pulses that occur when the particles, which the air flow carries with it, scatter the laser light in the target area. The apparatus has a light trap (201) between the laser source (701) and the target area to reduce the amount of diffused light reaching the target area. In the light trap (201) there are at least two partitions (204, 205, 206) transverse to the running direction of the laser light, each of which has an opening (401, 403, 406) for releasing a desired amount of laser light through the partition in question in a desired manner. The partitions (204, 205, 206) form part of the same piece which is manufactured in an integrated manner so that each of the openings (401, 403, 406) over the entire circumference is delimited by a continuous portion of the said in an integrated manner produced paragraph.

Description

LAITE ILMAN LAADUN MITTAAMISEKSIAPPARATUS FOR MEASURING AIR QUALITY

KEKSINNÖN ALA Keksintö koskee yleisesti laitteita ilman laadun mittaamiseksi. Erityisesti keksintö koskee laitteita, joilla voidaan mitata hiukkasten pitoisuus ilmassa.FIELD OF THE INVENTION The invention relates generally to devices for measuring air quality. In particular, the invention relates to devices for measuring the concentration of particles in the air.

KEKSINNÖN TAUSTA Pienhiukkasiksi nimitetään ilmassa leijuvia, halkaisijaltaan enintään joidenkin mikrometrien kokoi- sia kiinteitä hiukkasia. Termien käytössä on jonkin verran vaihtelua, mutta erään käytännön mukaisesti al- le 2,5 mikrometrin halkaisijaiset hiukkaset ovat pien- hiukkasia ja alle 10 mikrometrin hiukkaset ovat hengi- tettäviä hiukkasia. Englanninkielisissä lähteissä käy- tetään yleistermejä suspended particulate matter (SPM), particulate matter (PM) tai particulates, joi- den alalajeja ovat karkeat hiukkaset (coarse parti- cles; halkaisija 2,5-10 mikrometriä), hienojakoiset hiukkaset (fine particles; halkaisija alle 2,5 mikro- metriä) ja ultrahienojakoiset hiukkaset (ultrafine particles; halkaisija alle 0,1 mikrometriä). Esillä olevan keksinnön kannalta hiukkasten koolle ei ole tarpeen asettaa mitään tiukkoja rajoja, N joten tässä tekstissä puhutaan yleisesti hiukkasista, N kun tarkoitetaan sellaisia ilmassa leijuvia hiukkasia, O joiden pitoisuutta halutaan kulloinkin mitata. Tyypil- S 30 lisesti eniten merkitystä on kuitenkin hengitettävil- I lä, eli halkaisijaltaan alle noin 10 mikrometrin hiuk- + kasilla. & Kuva 1 esittää tunnettua periaatetta ilman 3 hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi. ZLaserdiodilla 101 S 35 tuotetaan lasersäde 102, joka suunnataan kohdealueelleBACKGROUND OF THE INVENTION Small particles are solid particles floating in the air and having a diameter of up to a few micrometers. There is some variation in the use of the terms, but according to one practice, particles less than 2.5 micrometers in diameter are small particles and particles less than 10 micrometers are respirable particles. In English sources, the general terms suspended particulate matter (SPM), particulate matter (PM) or particulates are used, the subspecies of which are coarse particles (coarse particles; diameter 2.5-10 micrometers), fine particles (diameter less than 2.5 micrometers) and ultrafine particles (less than 0.1 micrometre in diameter). For the purposes of the present invention, it is not necessary to set any strict limits on the size of the particles, N, so in this text we generally speak of particles, N referring to particles floating in the air, the concentration of which is to be measured in each case. Typically, however, respirable particles, i.e., particles less than about 10 micrometers in diameter, are most important. & Figure 1 shows a known principle for measuring the particle concentration of air 3. The laser diode 101 S 35 produces a laser beam 102 which is aimed at the target area

103. Kohdealueen 103 läpi järjestetään ilmavirtaus103. An air flow is provided through the target area 103

104, jonka mukana mitattavat hiukkaset kulkevat. Ilma- virtaus voidaan tuottaa esimerkiksi puhaltimella. Koh- dealueen 103 ympärillä yhdessä tai useammassa suunnas- sa on valonilmaisin tai -ilmaisimia 105. Hiukkanen, joka kulkee ilmavirtauksen 104 mukana kohdealueelle 103 ja osuu lasersäteeseen, sirottaa laservaloa ympä- rilleen. Ainakin osa tästä laservalosta havaitaan va- losykäyksenä valonilmaisimilla 105. Kun virtaavan il- man määrä aikayksikössä tunnetaan ja tietyn ajan kulu- essa havaitut valosykäykset lasketaan, ilman hiukkas- pitoisuus voidaan laskea.104, with which the particles to be measured travel. The air flow can be produced, for example, by a fan. There are light detector or detectors 105 around the target area 103 in one or more directions. At least a portion of this laser light is detected as a light pulse by the light detectors 105. When the amount of flowing air per unit time is known and the light pulses detected over a period of time are calculated, the particle concentration in the air can be calculated.

Laserdiodi 101 voi olla asennettuna piirile- vylle 106, jolla olevat muut komponentit välittävät laserdiodille 101 sen vaatiman käyttöjännitteen. Pii- rilevy voi olla sijoitettuna koteloon 107, joka toimii suoja- ja tukirakenteena. Lasersäteen tuottamisessa ja suuntaamisessa syntyvän hajavalon rajoittamiseksi voi- daan käyttää valoansoja, joita kuvassa 1 esittävät vä- liseinät 108 ja 109.The laser diode 101 may be mounted on a circuit board 106, the other components of which transmit to the laser diode 101 the operating voltage required by it. The circuit board may be housed in a housing 107 which acts as a shield and support structure. In order to limit the scattered light generated in the production and orientation of the laser beam, the light traps shown in the partitions 108 and 109 in Fig. 1 can be used.

Tunnetun tekniikan mukaisessa järjestelyssä on ongelmia erityisesti, jos se halutaan rakentaa pie- nikokoiseksi ja paristokäyttöiseksi ja sen valmistus- kustannukset halutaan pitää kohtuullisina. Eräs seu- raus pienikokoisuuden vaatimuksesta on se, että haja- valon eliminointi käy yhä monimutkaisemmaksi: mitä la- hempänä valonilmaisin tai -ilmaisimet ovat valonläh- dettä, sitä vaikeampaa on estää hajavalon kulkeutumi- N nen. Vaatimus kustannusten pitämisestä alhaisina vai- N kuttaa samalla tavalla, koska halvat laserit ja halvat O 30 optiikat tuottavat yleensä enemmän hajavaloa kuin kal- e liit. Paristokäyttöisyys tarkoittaa muun muassa, että z sähköenergiaa on käytettävissä vähän, jolloin kohde- * alueelle on vaikeampi tuottaa riittävä valon kirkkaus, & ja samalla myös valosykäysten havaitsemiseen käytettä- 3 35 vän elektroniikan käytettävissä on vain vähän tehoa. S Puhallinmoottorit, joilla ilmavirtaus on tavattu tuot-There are problems with the prior art arrangement, especially if it is desired to be small in size and battery-powered, and to keep its manufacturing costs reasonable. One consequence of the small size requirement is that the elimination of stray light becomes more and more complex: the closer the light detector or detectors are to the light source, the more difficult it is to prevent stray light from passing through. The requirement to keep costs low has the same effect, as cheap lasers and cheap O 30 optics generally produce more stray light than expensive connectors. Battery usage means, among other things, that little electrical energy is available, making it more difficult to produce sufficient light in the target area, and at the same time there is little power available to the electronics used to detect light pulses. S Blower motors with encountered airflow

taa, ovat myös paristojen latauksen riittävyyden kan- nalta ongelmallisia. Tekniikan tason julkaisuja, jotka käsittele- vät ainakin jossain määrin samantapaisia kysymyksiä, ovat ainakin JP H11248628 A, JP H11248629 A, JP 2016090350 A, WO 2018032802 Al, WO 2015151502 Al, JP 2000235000 A, EP 2706516 Al ja US 3515482 A.are also problematic for the adequacy of battery charging. Prior art publications that address at least somewhat similar issues include at least JP H11248628 A, JP H11248629 A, JP 2016090350 A, WO 2018032802 A1, WO 2015151502 A1, JP 2000235000 A, EP 2706516 A1, and U.S. Pat. No. 3,515,482 A.

KEKSINNÖN YHTEENVETO Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esit- tää laite ilman hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi niin, että laite on pienikokoinen ja valmistuskustannuksil- taan edullinen ja se kuluttaa vain vähän sähköä. Kek- sinnön tavoitteena on myös, että laite on helposti in- tegroitavissa osaksi suurempaa kokonaisuutta, jossa voi olla myös muita mittauslaitteita, niin että integ- roimisesta on saatavissa synergiaa kokonaisuuden osien välillä.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus for measuring the particle content of air so that the apparatus is small in size and inexpensive to manufacture and consumes little electricity. It is also an object of the invention that the device can be easily integrated into a larger unit, which may also have other measuring devices, so that synergy is obtained between the parts of the unit.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan sisällyttä- mällä laitteeseen oheisen itsenäisen patenttivaatimuk- sen mukaiset piirteet.The objects of the invention are achieved by incorporating into the device the features of the appended independent claim.

Keksinnön mukaisessa laitteessa on laserlähde laservalon tuottamiseksi ja suuntaamiseksi kohdealu- eelle, ilmakanava mittauksen kohteena olevan ilman oh- jaamiseksi ilmavirtauksena kohdealueen läpi ja kohde- N alueen viereen sijoitettu valonilmaisin sellaisten va- O losykäysten havaitsemiseksi, jotka syntyvät ilmavir- < tauksen kuljettamien hiukkasten sirottaessa laservaloa 2 30 kohdealueella. Laitteessa on valoansa laserlähteen ja N kohdealueen välillä kohdealueelle kulkeutuvan hajava- E lon vähentämiseksi. Valoansassa on ainakin kaksi la- LO servalon kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikittais- S ta väliseinää ja niistä kussakin aukko halutulla ta- 2 35 valla rajatun määrän laservaloa päästämiseksi kyseisen N väliseinän läpi. Väliseinät ovat osa samaa kappaletta, joka on valmistettu yhtenäisenä siten, että kutakin aukoista rajaa koko aukon vympärysmitalta yhtenäinen osuus tätä yhtenäisenä valmistettua kappaletta.The device according to the invention has a laser source for producing and directing laser light to the target area, an air duct for directing the measured air flow through the target area and a light detector located next to the target area for detecting light pulses generated by scattering the air 30 target areas. The device has its light between the laser source and the N target area to reduce stray light E entering the target area. The light box has at least two partitions S substantially transverse to the direction of travel of the servo, and each of them has an opening for allowing a limited amount of laser light to pass through said N partition. The partitions are part of the same piece made in one piece, so that each opening is bounded by a uniform portion of this piece made in one piece over the entire circumference of the opening.

Frään suoritusmuodon mukaan mainittu yhtenäi- senä valmistettu kappale on valmistettu ruiskupurista- malla.According to an embodiment, said unitary body is produced by injection molding.

Tästä on etua, koska ruiskupuristaminen on suurten kKappalemäärien valmistamiseen edullinen ja riittävän mittatarkka valmistusmenetelmiä.This is an advantage because injection molding is an advantageous and sufficiently dimensionally accurate manufacturing method for the production of large quantities.

Frään suoritusmuodon mukaan mainittuihin ai- nakin kahteen väliseinään lukeutuu ensimmäinen väli- seinä ja toinen väliseinä, jotka sijaitsevat tässä järjestyksessä laserlähteestä kohdealueeseen päin.According to an embodiment, said at least two partitions include a first partition and a second partition located respectively from the laser source to the target area.

En- simmäisessä väliseinässä oleva aukko on laservalon op- tista akselia pitkin otetulta halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi laserlähteen puolelta kuin kohdealueen puolelta, ja toisessa väli- seinässä oleva aukko on laservalon optista akselia pitkin otetulta halkileikkaukseltaan kartiomainen si- ten, että se on suurempi kohdealueen puolelta kuin la- serlähteen puolelta.The aperture in the first partition wall is conical in cross-section along the optical axis of the laser light so as to be larger on the laser source side than in the target area side, and the aperture in the second partition wall is conical in cross-section along the optical axis of the laser light so that it is larger on the target area side than on the laser source side.

Tästä on etua, koska aukkojen muotoilu rajoittaa tehokkaasti hajavalon etenemistä ja koska väliseinien aukot voidaan valmistaa käyttämällä sopivia keernoja muotissa.This is an advantage because the design of the openings effectively limits the propagation of stray light and because the openings in the partitions can be made using suitable cores in the mold.

Frään suoritusmuodon mukaan mainittuihin ai- nakin kahteen väliseinään lukeutuu lisäksi kolmas vä- liseinä, joka on laserlähteen ja ensimmäisen välisei- nän välillä.According to an embodiment, said at least two partitions further comprise a third partition between the laser source and the first partition.

Kolmannessa väliseinässä oleva aukko on laservalon optista akselia pitkin otetulta halkileik- N kaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi N laserlähteen puolelta kuin kohdealueen puolelta.The aperture in the third partition wall is conical in cross-section along the optical axis of the laser light, so that it is larger N from the laser source side than from the target area side.

Tästä O 30 on samanlaista etua kuin kahden muunkin aukon vastaa- e vasta muotoilusta. z Erään suoritusmuodon mukaan mainittu yhtenäi- * senä valmistettu kappale muodostaa pidikkeen laserläh- & teelle sen pitämiseksi ennalta valitussa asemassa koh- 3 35 dealueeseen nähden.This has the same advantage as the other two openings. z According to one embodiment, said integral piece forms a holder for the laser source to hold it in a preselected position relative to the target area.

Tästä on etua, koska laserlähde S saadaan asennettua hyvin toistettavalla tavalla kai-This is an advantage because the laser source S can be mounted in a highly reproducible manner

kissa tällä tavoin valmistettavissa laitteissa eikä sen pitämiseksi paikallaan tarvita erillistä osaa. Frään suoritusmuodon mukaan osa mainitusta yhtenäisenä valmistetusta kappaleesta muodostaa maini- 5 tun valonilmaisimen aktiivista aluetta ympäröivän reu- nan. Tästä on etua, koska sivuilta päin valonilmai- simelle pyrkivää hajavaloa voidaan rajoittaa tehok- kaasti. Erään suoritusmuodon mukaan etäisyys laser- lähteestä kohdealueen keskipisteeseen on välillä 10 - 20 millimetriä. Tästä on etua, koska laite pystytään valmistamaan verrattain pienikokoiseksi, jolloin se on helposti integroitavissa esimerkiksi liesivahtiin tai muuhun mittalaitteeseen.in devices manufactured in this way and no separate part is required to hold it in place. According to an embodiment, a part of said integral body forms the edge surrounding the active area of said light detector. This is an advantage because the stray light from the sides to the light detector can be effectively limited. According to one embodiment, the distance from the laser source to the center of the target area is between 10 and 20 millimeters. This is an advantage because the appliance can be manufactured to a relatively small size, so that it can be easily integrated into a cooker or other measuring device, for example.

Frään suoritusmuodon mukaan valonilmaisimen aktiivinen alue on pitkänomainen laservalon optisen akselin suunnassa, ja aktiivisen alueen leveys laser- valon optista akselia vastaan kohtisuorassa suunnassa on vähemmän kuin 4 millimetriä, edullisimmin vähemmän kuin 2 millimetriä. Tästä on etua, koska laite pysty- tään valmistamaan verrattain pienikokoiseksi, jolloin se on helposti integroitavissa esimerkiksi liesivah- tiin tai muuhun mittalaitteeseen.According to an embodiment, the active area of the photodetector is elongated in the direction of the optical axis of the laser light, and the width of the active area in the direction perpendicular to the optical axis of the laser light is less than 4 millimeters, most preferably less than 2 millimeters. This has the advantage that the appliance can be made relatively small, so that it can be easily integrated into, for example, a cooker hood or other measuring device.

Erään suoritusmuodon mukaan laitteessa on piirilevy, johon valoansa ja valonilmaisin on kiinni- tetty ja johon on lisäksi kiinnitetty laitteen muita elektronisia komponentteja. Mainitussa yhtenäisenä N valmistetussa kappaleessa on sen piirilevyä vasten N olevalla sivulla yksi tai useampia avoimia alueita, ja O 30 yksi tai useampia mainituista muista elektronisista e komponenteista on sijoitettu piirilevylle siten, että z ne ovat mainittujen yhden tai useamman avoimen alueen * kohdalla sijoittuen valoansan väliseinien välille. & Tästä on etua laitteen koon pitämisessä pienenä, koska 3 35 sen osat ja komponentit voidaan pakata verrattain pie- S neen tilaan.According to one embodiment, the device has a circuit board to which its light and light detector are attached and to which other electronic components of the device are also attached. Said unitary unit N has one or more open areas on its side N opposite its circuit board, and O 30 one or more of said other electronic components e are arranged on the circuit board so that they are located at said one or more open areas * between the light wall partitions. . & This has the advantage of keeping the size of the device small, as its components can be packed in a relatively small space.

Frään suoritusmuodon mukaan laserlähteessä on laserdiodi ja optiikka, jotka on sijoitettu yhteiseen koteloon. Kotelo tukeutuu mekaanisesti mainittuun yh- tenäisenä valmistettuun kappaleeseen. Tästä on etua, koska laserlähde voidaan hankkia alihankintakomponent- tina ja liittää osaksi muuta laitetta helposti ja mit- tatarkasti. Frään suoritusmuodon mukaan mainittu kotelo on muodoltaan lieriö, jolla on pituusakseli, ja mai- nittu laserlähde on järjestetty tuottamaan mainittu laservalo niin, että tuotetun laservalon optinen akse- li yhtyy mainitun lieriön pituusakseliin. Kotelo tu- keutuu mekaanisesti lieriömäiseen syvennykseen, joka on valoansan jatkeena suunnassa, joka on vastakkainen kohdealueen suuntaan nähden. Tästä on etua, koska la- serlähteen pidike voidaan valmistaa samalla keernalla, jota käytetään myös ainakin osan väliseinissä olevista aukoista muotoilemiseen. Muita edullisia suoritusmuotoja on esitelty seuraavassa vyksityiskohtaisessa selostuksessa, jossa viitataan oheisiin kuviin.According to the embodiment, the laser source has a laser diode and optics housed in a common housing. The housing is mechanically supported on said integral piece. This is an advantage because the laser source can be procured as a subcontracting component and integrated into another device easily and accurately. According to an embodiment of said housing, said housing is in the form of a cylinder having a longitudinal axis, and said laser source is arranged to produce said laser light so that the optical axis of the produced laser light coincides with the longitudinal axis of said cylinder. The housing is mechanically supported by a cylindrical recess which is an extension of the light trap in a direction opposite to the direction of the target area. This is an advantage because the laser source holder can be made with the same core, which is also used to shape at least some of the openings in the partitions. Other preferred embodiments are described in the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

KUVALUETTELO Kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista laitetta ilman hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi, N kuva 2 esittää erään suoritusmuodon mukaista S valoansaa, = kuva 3 esittää erään toisen suoritusmuodon 2 30 mukaista valoansaa, N kuva 4 on tarkempi esitys kuvan 2 mukaisen E valoansan rakenteesta, LO kuva 5 esittää erään suoritusmuodon mukaista S valoansaa ja sen valmistuksessa käytettäviä keernoja, 2 35 kuva 6 esittää erästä vaihtoehtoista valoan- N san väliseinässä olevan aukon muotoilua,LIST OF FIGURES Figure 1 shows a prior art device for measuring the concentration of airborne particles, N Figure 2 shows an S light beam according to another embodiment, = Figure 3 shows a light beam according to another embodiment 2, N Figure 4 is a more detailed representation of the structure of an E light beam according to Figure 2, LO Figure 5 shows an S light beam according to an embodiment and the cores used in its manufacture, 2 Fig. 6 shows an alternative design of the opening in the partition wall of the light beam,

kuva 7 esittää erään suoritusmuodon mukaista laitetta ilman hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi, kuva 8 esittää kuvan 7 mukaisen laitteen ko- koonpanon erästä ensimmäistä välivaihetta, kuva 9 esittää kuvan 7 mukaisen laitteen ko- koonpanon erästä toista välivaihetta, kuva 10 esittää lasersäteen, kohdealueen ja valonilmaisimen muoto- ja mitoitusseikkoja, kuva 11 esittää eräitä edullisia ratkaisuja ilmakanavan ja riittävän ilmavirtauksen muodostamisek- si, kuva 12 esittää eräitä edullisia ratkaisuja riittävän ilmavirtauksen muodostamiseksi, kuva 13 esittää erästä esimerkkiä valonilmai- simen ja vahvistimen kytkemisestä, kuva 14 esittää erästä esimerkkiä komponent- tien ja maatasorakennelman sijoittelusta piirilevyllä, kuva 15 esittää erään, ilman hiukkaspitoi- suutta mittaavan laitteen toiminnallista lohkokaaviota ja kuva 16 esittää erään suoritusmuodon mukaista ohjainpiiriä.Figure 7 shows a device according to an embodiment for measuring the concentration of airborne particles, Figure 8 shows a first intermediate stage of the assembly of the apparatus of Figure 7, Figure 9 shows a second intermediate stage of the assembly of the apparatus of Figure 7, Figure 10 shows the shape and shape of a laser beam, Figure 11 shows some preferred solutions for creating an air duct and sufficient air flow, Figure 12 shows some preferred solutions for creating an adequate air flow, Figure 13 shows an example of connecting a light detector and an amplifier, Figure 14 shows an example of the arrangement of components and ground plane structure , Fig. 15 shows a functional block diagram of an air particle concentration measuring device, and Fig. 16 shows a control circuit according to an embodiment.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS Tässä tekstissä selostettavat ratkaisut so- N veltuvat kaiken tyyppiseen ilmassa leijuvien hiukkas- S ten mittaukseen, mutta ratkaisujen erityisistä piir- = teistä on etua varsinkin silloin, kun halutaan mitata 2 30 halkaisijaltaan alle noin 10 mikrometrin suuruisten N hiukkasten pitoisuutta ”likaisissa” olosuhteissa. Li- E kaisuudella tarkoitetaan tässä sitä, että mitattavassa LO ilmassa voi olla huomattavasti enemmän epäpuhtauksia S kuten kaasuja, hiukkasia ja kosteutta kuin tavallises- 2 35 sa ulko- tai huoneilmassa. N Keksinnössä on ymmärretty, että halkaisijal- taan alle noin 10 mikrometrin hiukkasten esiintymisen ja mittaamisen kannalta merkittävää on hiukkaspopulaa- tion käyttäytyminen oleellisesti kaasun tavoin. Toisin sanoen hiukkaspopulaatiolla on taipumus diffundoitua ympäröivään ilmaan niin, että konsentraatioerot ta- soittuvat itsestään ajan kuluessa. Esimerkiksi huo- neessa tai muussa oleellisesti rajoitetussa tilassa olevan ilman pienhiukkaspitoisuuden mittaamiseksi riittää siis mitata verrattain pieni ilmanäyte varsin- kin, jos mitattavan hiukkaspitoisuuden voidaan olettaa muuttuvan mieluummin minuuttien kuin sekuntien aika- taulussa, tai jopa vieläkin hitaammin.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTS conditions. By dissolution E is meant here that the LO to be measured in the air can contain considerably more impurities S, such as gases, particles and moisture, than in ordinary outdoor or indoor air. It is understood in the invention that the behavior of a population of particles substantially like a gas is significant for the presence and measurement of particles less than about 10 micrometers in diameter. In other words, the particle population tends to diffuse into the ambient air so that the differences in concentration self-level over time. For example, in order to measure the concentration of fine particles in a room or other substantially confined space, it is sufficient to measure a relatively small sample of air, especially if the measured concentration of particles can be expected to change in minutes rather than seconds, or even slower.

Tällä keskeisellä oivalluksella on useita seurauksia. Ensinnäkin voidaan todeta, että hiukkas- mittauksen tekemiseksi riittää varsin pieni ilmavir- taus, jonka aikaansaamiseksi ei välttämättä tarvita lainkaan mekaanista puhallinta. Toiseksi ilman ollessa ”likaista” sillä on taipumus liata myös mittalaitteen rakenteita, mikä ajan oloon huonontaa mittauksen luo- tettavuutta - mutta tätäkin haittaa on mahdollista vä- hentää merkittävästi pitämällä ilmavirtaus pienenä.This key insight has several implications. First of all, it can be stated that a relatively small air flow is sufficient to make a particle measurement, which does not necessarily require a mechanical blower at all. Secondly, when the air is “dirty”, it also tends to contaminate the structures of the measuring device, which impairs the reliability of the measurement over time - but this disadvantage can also be significantly reduced by keeping the air flow low.

Kolmanneksi jos ilmavirtaus on pientä, se tuo mukanaan ilman likaisuudesta huolimatta melko vähän hiukkasia ajan funktiona, joten havaitsemistehokkuuden olisi ol- tava suuri eli mittausjärjestelyssä tulisi varmistaa, että mahdollisimman suuri osa virtauksen kuljettamista hiukkasista myös havaitaan luotettavasti. Vielä eräs näkökohta on, että pienen ilmamäärän mittaamisen tuli- N si edullisimmin olla mahdollista pienikokoisella lait- N teella, jonka energian kulutus on niin pientä, että se O 30 on mahdollista saada toimimaan paristokäyttöisenäkin e pitkiä aikoja. Pienikokoisen laitteen huomaamatonta ja z verrattain rajoituksetonta sijoittamista mittauksen * kohteena olevassa huoneessa edesauttaa, mikäli sen ja & muiden laitteiden välillä mahdollisesti tarvittavat 3 35 tiedonsiirtoyhteydet voidaan toteuttaa langattomina.Thirdly, if the air flow is small, it carries quite a few particles as a function of time, despite the dirtiness of the air, so the detection efficiency should be high, i.e. the measurement arrangement should ensure that as much of the flow-carrying particles as possible are reliably detected. Another aspect is that the measurement of a small amount of air should preferably be possible with a small-sized device whose energy consumption is so low that it is possible to make it O-operated even for a long time. The unobtrusive and relatively unrestricted placement of a small device in the room under measurement * is facilitated if any 3 35 communication connections between it and & other devices can be implemented wirelessly.

S Fräs hiukkasmittalaitteen kokoon keskeisesti vaikuttava mitoitustekijä on laserlähteen ja kohdealu-S The design factor that plays a key role in the size of a Fräs particle measuring device is the

een välinen etäisyys. Jotta se olisi mahdollista tehdä pieneksi ilman, että laserlähteestä peräisin oleva ha- javalo häiritsee mittausta, hajavaloa rajoittavan va- loansan tulisi olla tehokas ja toimiva. Seuraavassa tarkastellaan ensiksi eräitä edullisiksi havaittuja valoansan piirteitä.the distance between the two. In order to be able to make it small without scattered light from a laser source interfering with the measurement, the scatter-limiting beam should be efficient and effective. The following is a first look at some of the features of the light box that have been found to be advantageous.

Kuva 2 esittää erästä valoansaa 201, joka voidaan tarvittaessa asentaa ilman hiukkaspitoisuutta mittaavassa laitteessa laserlähteen ja kohdealueen vä- lille. Valoansa tarkoitus on vähentää kohdealueelle kulkeutuvaa hajavaloa. Kuvassa 2 laserlähteen, jota käytetään laservalon tuottamiseksi ja suuntaamiseksi kohdealueelle, on ajateltu sijoittuvan taakse vasem- malle. Valonilmaisimen on ajateltu sijoittuvan eteen oikealle niin, että kohdealue on kuvassa 2 esitetyn kappaleen päässä näkyvän nelikulmaisen kaiteen 202 yläpuolella. Laservalon kulkusuuntaa (ja samalla sen optista akselia) kuvaa pistekatkoviiva 203.Figure 2 shows a light beam 201 which, if necessary, can be mounted in an air particle concentration measuring device between the laser source and the target area. The purpose of its light is to reduce stray light entering the target area. In Figure 2, the laser source used to produce and direct the laser light to the target area is thought to be located to the rear left. The light detector is thought to be located at the front right so that the target area is above the rectangular railing 202 shown at the end of the body shown in Figure 2. The direction of travel of the laser light (and at the same time its optical axis) is represented by the dotted line 203.

Valoansassa 201 on laservalon kulkusuuntaan 203 nähden oleellisesti poikittaisia väliseiniä ja niistä kussakin aukko halutulla tavalla rajatun määrän laservaloa päästämiseksi kyseisen väliseinän läpi. Esimerkkeinä voidaan tässä tarkastella väliseiniä 204, 205 ja 206. Se, että väliseinä on oleellisesti poikit- tainen laservalon kulkusuuntaan 203 nähden, voidaan mieltää erityisesti kyseisessä väliseinässä olevan au- kon piirteeksi: aukon sisintä reunaa kuvaava suljettu N käyrä kulkee tasossa, joka on oleellisesti poikittai- N nen laservalon kulkusuuntaan 203 nähden. Valmistustek- O 30 nisesti voi olla edullista, että väliseinät kaikkiaan e ovat levymäisiä, jolloin on helppo mieltää, miten ne z ovat poikittain laservalon kulkusuuntaan 203 nähden. * Suoritusmuodossa, jonka eräänä edustajana & voidaan pitää kuvan 2 esittämää valoansaa, väliseinät 3 35 204, 205 ja 206 ovat osa samaa, yhtenäisenä valmistet- S tua kappaletta. Kyseinen kappale on voitu valmistaa esimerkiksi ruiskupuristamalla, joka on edullinen ja nopea menetelmä suurten kappalemäärien valmistamiseksi mittatarkkuudella, joka on riittävä tässä käsiteltävän laitteen kaltaisiin tarpeisiin.The light box 201 has partitions substantially transverse to the direction of travel of the laser light 203, and each of them has an opening for allowing a limited amount of laser light to pass through said partition. By way of example, the partitions 204, 205 and 206 may be considered here. - N in relation to the direction of travel of the laser light 203. From a manufacturing point of view, it may be advantageous for the partitions as a whole to be plate-shaped, so that it is easy to see how they z are transverse to the direction of travel of the laser light 203. * In an embodiment represented by the light beam shown in Figure 2, the partitions 3 35 204, 205 and 206 are part of the same unitary unit. The part in question can be produced, for example, by injection molding, which is an inexpensive and rapid method of producing large quantities of pieces with a dimensional accuracy sufficient for needs such as the device under consideration here.

Muitakin mahdollisia valmistusmenetelmiä on, kuten esimerkiksi 3D-tulostus ja lastuava työstö.There are other possible manufacturing methods, such as 3D printing and machining.

Yhtenäisenä valmistamisen eräs seuraus on se, että kutakin väliseinissä olevista au- koista rajaa koko aukon ympärysmitalta yhtenäinen osuus mainittua yhtenäisenä valmistettua kappaletta.One consequence of the uniform manufacture is that each of the openings in the partitions is delimited by a uniform portion of said integral piece over the entire circumference of the opening.

Fdellä kuvatun piirteen merkitystä voidaan tarkastella vertaamalla kuvan 2 mukaista valoansaa ku- van 3 esittämään toiseen suoritusmuotoon, jossa valo- ansaa 301 ei ole valmistettu yhtenäisenä kappaleena vaan se on valmistettu toisiinsa liitettävistä oikeas- ta ja vasemmasta puoliskosta.The significance of the feature described by Fde can be viewed by comparing the light trap of Fig. 2 with the second embodiment shown in Fig. 3, in which the light trap 301 is not made in one piece but is made of the right and left halves to be connected to each other.

Kuvan 3 suoritusmuodossa kussakin väliseinässä olevaa aukkoa rajaa kokoonpano- vaiheen jälkeenkin kaksi erillistä osuutta kahdesta, alun perin erillisenä valmistetusta kappaleesta, vaik- ka ne on kokoonpanovaiheessa painettu kiinni toisiin- sa.In the embodiment of Figure 3, the opening in each partition wall is delimited after the assembly step by two separate portions of the two pieces originally made separately, although they are pressed together during the assembly step.

Puoliskot voisivat olla myös ylä- ja alapuolisko, jolloin kutakin väliseinän aukkoa halkova sauma olisi vaakasuora.The halves could also be the upper and lower halves, with the seam crossing each opening in the partition wall being horizontal.

Valmistusteknisesti on hyvin vaikeaa tai jopa mahdotonta saada kuvan 3 esittämä tai muu vähin- tään kahdesta osasta koostuva rakenne sellaiseksi, ettei pieni määrä hajavaloa pääsisi aina vuotamaan kahden osan välisestä saumasta väliseinän toiselle puolelle siinä kohdassa, jossa aukon reuna on terävim- millään.From a manufacturing point of view, it is very difficult or even impossible to make the structure shown in Fig. 3 or at least two parts such that a small amount of stray light does not always leak from the seam to the other side of the partition at the point where the opening edge is sharpest.

Lisäksi mitä lähempänä varsinaista lasersä- N dettä väliseinän aukon reuna on, sitä tärkeämpää on, N että aukon reunan muodot ovat virheettömät eikä niissä O 30 ole ylimääräisiä purseita tai pykäliä.In addition, the closer the edge of the aperture of the septum is to the actual laser beam, the more important it is that the shapes of the edge of the aperture are flawless and have no extra burrs or notches.

Jos valoansa e muodostuu kahdesta osasta kuvan 3 mukaisesti, lasersä- z teen läpimenoaukot eivät käytännössä voi toteutua täy- * sin pyöreinä, koska puoliskot eivät käytännössä voi & istua toisiinsa täydellisesti.If its light e consists of two parts as shown in Fig. 3, the passages of the laser beam cannot in practice be completely round, because the halves cannot practically fit together perfectly.

Lieväkin muotovirhe ai- 3 35 heuttaa aukon reunaan pykälän, joka on omiaan heijas- S tamaan ei-toivottua valoa eteenpäin kohti valonilmai- sinta.Even a slight defect in shape causes a notch to be applied to the edge of the aperture, which is capable of reflecting unwanted light forward toward the light detector.

Tämä aiheuttaa myös kappalekohtaista suoritus-This also causes unit performance.

kykyvaihtelua, joka suurentaa kalibrointitarvetta sekä valmistusvaiheessa että mahdollisesti myöhemmälläkin iällä.a variation in capability that increases the need for calibration both at the manufacturing stage and possibly at a later age.

Hajavalon rajoittamisen kannalta on edullista muotoilla mainitut aukot nimenomaan niin, että kulla- kin aukolla on mahdollisimman terävä sisin reuna; toi- sin sanoen aukkoa ei määrittele mikään sellainen lie- riömäinen pinta, joka kulkisi edes osan matkaa suorana väliseinän läpi laservalon optisen akselin suunnassa.From the point of view of limiting stray light, it is advantageous to shape said openings precisely so that each opening has the sharpest possible inner edge; that is, the aperture is not defined by any cylindrical surface that travels even part of the distance directly through the septum in the direction of the optical axis of the laser light.

Syy on se, että tällainen aukkoa rajaava lieriömäinen pinta toimisi heijastimena, joka heijastaisi muussa kuin tarkasti optisen akselin suunnassa etenevää valoa eteenpäin.The reason is that such a cylindrical surface defining the aperture would act as a reflector that would reflect forward light in a direction other than the exact direction of the optical axis.

Jotta voitaisiin varmistaa, että valonil- maisin havaitsee vain kohdealueella laservaloa sirot- tavista hiukkasista, valoansan tulisi mahdollisimman tehokkaasti estää kaiken muun kuin optisen akselin suunnassa etenevän laservalon pääsy kohdealueelle ja sen ympäristöön.In order to ensure that the light detector only detects laser light scattering particles in the target area, the light trap should be as effective as possible in preventing any laser light propagating in the non-optical axis from entering the target area and its surroundings.

Kuva 4 esittää tarkemmin eräitä esimerkin- omaisia piirteitä saman tyyppisessä valoansassa kuin kuvassa 2. Kuva 4 noudattaa teknisen piirtämisen käy- täntöä, jossa sama esine on kuvattu sivulta (keskel- lä), alta (ylhäällä), päältä (alhaalla), oikealta (va- semmalla) ja vasemmalta (oikealla). Laservalon kulku- suunta on esitetty pistekatkoviivalla 203. Kuvan 4 esittämässä valoansassa on laservalon kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikittaiset väliseinät 204, 205 N ja 206. Kussakin väliseinässä on aukko halutulla ta- N valla rajatun määrän laservaloa päästämiseksi kyseisen O 30 väliseinän läpi.Figure 4 shows in more detail some exemplary features in the same type of light trap as in Figure 2. Figure 4 follows the practice of technical drawing, in which the same object is depicted from the side (center), bottom (top), top (bottom), right (left). - on the left) and on the left (right). The direction of travel of the laser light is shown by the dotted line 203. The light trap shown in Figure 4 has partitions 204, 205 N and 206 substantially transverse to the direction of travel of the laser light.

Kaikki väliseinät ovat osa samaa kap- e paletta, joka on valmistettu yhtenäisenä.All the partitions are part of the same piece, which is made in one piece.

Eräänä seu- z rauksena kutakin mainituista aukoista rajaa koko aukon * ympärysmitalta yhtenäinen osuus mainittua yhtenäisenä & valmistettua kappaletta. 3 35 Väliseinää 205 voidaan tässä nimittää ensim- S mäiseksi väliseinäksi ja väliseinää 206 toiseksi väli- seinäksi.As a consequence, each of said openings is bounded by a unitary portion of said unitary & fabricated body throughout the perimeter of the opening *. 3 35 Here, the partition 205 may be referred to as the first partition and the partition 206 as the second partition.

Termejä ”ensimmäinen” ja ”toinen” käytetään tässä vain yksiselitteisen viittaamisen mahdollista- miseksi. Kohdealue on sivulta esitettyyn valoansaan nähden oikealla ja laserlähteen paikka vasemmalla, jo- ten näitä nimityksiä käytettäessä ensimmäinen välisei- nä 205 ja toinen väliseinä 206 sijaitsevat toisiinsa nähden tässä järjestyksessä laserlähteestä kohdealuee- seen päin.The terms “first” and “second” are used herein only to allow unambiguous reference. The target area is to the right of the side light and the laser source is to the left, so when these designations are used, the first partition 205 and the second partition 206 are located relative to each other from the laser source to the target area.

Ensimmäisessä väliseinässä 205 oleva aukko 401 on laservalon optista akselia 203 pitkin otetulta halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi laserlähteen puolelta kuin kohdealueen puo- lelta. Toisin sanoen aukon 401 sisin, terävä reuna 402 on aukon 401 siinä osassa, joka on kohdealueen puolel- la. Vastaavasti toisessa väliseinässä 206 oleva aukko 403 on laservalon optista akselia 203 pitkin otetulta halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi kohdealueen puolelta kuin laserlähteen puo- lelta. Toisin sanoen aukon 403 sisin, terävä reuna 404 on aukon 403 siinä osassa, joka on laserlähteen puo- lella. Kuvatun laisella aukkojen muotoilulla on haja- valon etenemisen kannalta edullinen vaikutus, koska ensimmäisessä väliseinässä 205 olevaa aukkoa 401 ra- jaava kartiomainen pinta pyrkii heijastamaan mahdol- lista hajavaloa takaisinpäin ja koska toisessa väli- seinässä 206 olevaa aukkoa 403 rajaava kartiomainen pinta tarjoaa etenevälle laservalolle mahdollisimman vähän mitään, mistä se voisi heijastua. N Valoansalla on edullisimmin myös kattopinta, N joka rajaa sitä ylhäältä päin eli piirilevyyn nähden O 30 vastakkaiselta puolelta. Eräitä mahdollisuuksia katto- e pinnan toteuttamiseksi selostetaan tarkemmin jäljempä- z nä. Koska laite on pienikokoinen ja etäisyydet sen * osien välillä pieniä, kattopinnalla voi olla merkitys- & tä valoansan muotoilulle. Viitenumerolla 405 on esi- 3 35 tetty alue, jonka valonilmaisin ”näkee” valoansan ka- S tossa. Pisteviivoilla on havainnollistettu, miten tämä alue määräytyy: kyseessä on se alue valoansa katossa,The aperture 401 in the first partition 205 is conical in cross-section along the optical axis 203 of the laser light so that it is larger on the laser source side than on the target area side. That is, the innermost, sharp edge 402 of the aperture 401 is in the portion of the aperture 401 that is on the side of the target area. Correspondingly, the aperture 403 in the second partition wall 206 is conical in cross-section along the optical axis 203 of the laser light so that it is larger on the target area side than on the laser source side. That is, the innermost, sharp edge 404 of the aperture 403 is in the portion of the aperture 403 that is on the laser source side. The aperture design described has a beneficial effect on the propagation of scattered light because the conical surface defining the aperture 401 in the first septum 205 tends to reflect back any potential scattered light and because the conical surface defining the aperture 403 in the second septum 20 anything from which it could be reflected. N The light box also most preferably has a roof surface N which delimits it from above, i.e. from the side opposite to the circuit board O 30. Some possibilities for implementing the roof surface are described in more detail below. Due to the small size of the device and the small distances between its * parts, the surface of the ceiling may be important for the design of the light barrier. Reference numeral 405 shows an area which the light detector “sees” in the ceiling of the light trap. The dotted lines illustrate how this area is determined: it is the area of its light in the ceiling,

josta on mahdollista piirtää suora viiva toisessa vä- liseinässä 206 olevan aukon 403 kautta valonilmaisimen aktiiviseen alueeseen. Erityisesti tämä alue olisi tärkeää pitää mahdollisimman pimeänä eli vapaana haja- valosta, jotta valoa ei heijastuisi sieltä valonilmai- simeen. Tämän tavoitteen saavuttamisessa auttaa ensim- mäisessä väliseinässä 205 olevan aukon 401 kartiomai- nen muotoilu edellä kuvatulla tavalla, koska se on omiaan estämään hajavalon etenemistä kohti valoansan kattoa ensimmäisen 205 ja toisen väliseinän 206 välis- sä.from which it is possible to draw a straight line through the opening 403 in the second partition 206 into the active area of the light detector. In particular, it would be important to keep this area as dark as possible, ie free of stray light, so that light is not reflected from there to the light detector. The conical design of the opening 401 in the first partition 205 as described above helps to achieve this object, as it is capable of preventing the propagation of stray light towards the ceiling of the light trap between the first partition 205 and the second partition 206.

Aukkoja rajaavien kartiomaisten pintojen suuntaamisesta edellä kuvatulla tavalla on myös val- mistusteknistä etua, varsinkin jos valoansa valmiste- taan ruiskupuristamalla tai muulla sellaisella mene- telmällä, jossa käytetään suljettavaa muottia. Mainit- tua etua havainnollistaa kuva 5, jossa on esitetty sa- ma valoansa sivulta kuin kuvassa 4 ja sen yläpuolella kaksi keernaa 501 ja 502, jollaisia olisi mahdollista käyttää ruiskupuristusmuotin sisällä valoansan sisem- pien osien muotojen luomiseksi. Vasemmassa keernassa 501 on esimerkiksi kartiomainen osuus 503, joka ruis- kupuristettaessa muodostaa ensimmäisessä väliseinässä 205 olevan aukon 401 kartiomaisen sisäpinnan. Oikeassa keernassa 502 on esimerkiksi kartiomainen osuus 504, joka ruiskupuristettaessa muodostaa toisessa välisei- nässä 206 olevan aukon 403 kartiomaisen sisäpinnan.The orientation of the conical surfaces defining the openings as described above is also of a manufacturing technique, especially if their light is produced by injection molding or another method using a closable mold. Said advantage is illustrated in Figure 5, which shows the same light from the side as in Figure 4 and above the two cores 501 and 502, which could be used inside the injection mold to create the shapes of the inner parts of the light box. For example, the left core 501 has a conical portion 503 which, when injection molded, forms the conical inner surface of the opening 401 in the first septum 205. For example, the right core 502 has a conical portion 504 which, when injection molded, forms the conical inner surface of the opening 403 in the second septum 206.

N Kuvassa 5 esitetyt nuolet näyttävät, miten keernoja N 501 ja 502 painetaan toisiaan kohti ruiskupuristus- O 30 muotin sulkemisvaiheessa niin, että keernojen päät S painuvat toisiaan vasten katkoviivan 505 tasalla. Kar- z tiomaisten pintojen suunnat ja väliseinissä olevien > aukkojen muukin mitoitus on valittu siten, että keer- & nat 501 ja 502 voidaan helposti vetää pois siinä vai- 3 35 heessa, kun ruiskupuristusmuottia avataan. S On huomattava, että termi ”kartiomainen” ei välttämättä tarkoita suoraa ympyräkartiota eikä termiä muutenkaan käytetä tässä yhteydessä sen matemaattisen tarkassa mielessä, vaan sillä tarkoitetaan, että aukko on väliseinän yhden pinnan tasalla suurempi kuin toi- sen.N The arrows shown in Fig. 5 show how the cores N 501 and 502 are pressed towards each other during the closing step of the injection molding mold so that the ends S of the cores press against each other in the plane of the broken line 505. The directions of the conical surfaces and the other dimensions of the openings in the partitions are chosen so that the turns 501 and 502 can be easily pulled out in the step of opening the injection mold. S It should be noted that the term “conical” does not necessarily mean a straight circular cone, nor is the term used in this mathematical sense, but means that the opening is larger than one surface of the partition wall than the other.

Matemaattisen määritelmän mukaan kartio on pinta, jonka puolisuora piirtää liikkuessaan pitkin tasossa olevaa suljettua ja itseään leikkaamatonta käyrää niin, että puolisuoran päätepiste pysyy paikallaan.According to the mathematical definition, a cone is a surface whose half-line draws along a closed and non-intersecting curve in the plane so that the end point of the half-line remains in place.

Väliseinissä olevia aukkoja rajaavat pinnat ovat lä- hinnä katkaistun kartion muotoisia, eikä niiden reuna- viivojen tarvitse olla ympyröitä eikä reunaviivasta toiseen piirretyn kuvitteellisen viivan tarvitse olla suora.The surfaces delimiting the openings in the partitions are essentially in the shape of a truncated cone, and their edge lines need not be circles and the imaginary line drawn from one edge line to another need not be straight.

Kuvassa 6 on esitetty yksityiskohtana eräs vaihtoehtoinen muotoilu, jossa toisessa väliseinässä 206 olevaa aukkoa 403 rajaava kartiopinta koostuu ym- pyräkartion muotoisesta osuudesta 601 ja sitä leikkaa- vasta tasomaisesta osuudesta 602. Tasomainen osuus 602 on aukon sillä sivulla, joka on lähinnä toisen väli- seinän 206 viereen tulevaa valonilmaisinta (ei esitet- ty kuvassa). Vaikka tasomainen osuus voi tällöin hei- jastaa jonkin verran hajavaloa myös toisen väliseinän 206 sille puolelle, jolla valonilmaisin on, heijastuk- set suuntautuvat yläviistoon eli poispäin valonilmai-Figure 6 shows in detail an alternative design in which the conical surface delimiting the opening 403 in the second partition wall 206 consists of a circular cone-shaped portion 601 and a planar portion 602 intersecting it. adjacent light detector (not shown). Although the planar portion may then also reflect some stray light to the side of the second partition 206 on which the light detector is located, the reflections are directed upward, i.e. away from the light detector.

simesta, eikä niistä ole haittaa.and are not harmful.

Valoansassa olevien väliseinien lukumäärällä on merkitystä.The number of partitions in the light box matters.

Mitä suurempi määrä väliseiniä, sitä enemmän hajavalolla on tiellään esteitä ja sen tehok- kaammin on mahdollista estää hajavalon kulkeutuminen N kohdealueelle.The larger the number of partitions, the more obstacles the diffuse light has in its path and the more effectively it is possible to prevent the diffuse light from entering the N target area.

Toisaalta mitä suurempi määrä välisei- N niä, sitä monimutkaisempi ja kalliimpi valoansa on O 30 valmistaa.On the other hand, the larger the number of partitions, the more complex and expensive it is to produce light.

Kuvien 2-5 esittämissä suoritusmuodoissa e valoansassa on kolme väliseinää: edellä nimettyjen en- z simmäisen väliseinän 205 ja toisen väliseinän 206 1i- * säksi on kolmas väliseinä 204, joka on laserlähteen ja & ensimmäisen väliseinän 205 välillä ja jossa oleva auk- 3 35 ko 406 on laservalon optista akselia 203 pitkin ote- S tulta halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi laserlähteen puolelta kuin kohdealueen puolelta. Koska laserlähteen on kuvien 2-5 esittämissä suoritusmuodoissa tarkoitus tulla aivan kiinni kolman- teen väliseinään 204 ja koska laserlähteessä itsessään voi olla aivan lähintä hajavaloa vähentäviä rakentei- ta, kolmatta väliseinää 206 ei välttämättä tarvita. Toisaalta kuvissa 2-5 esitetyn kaltainen kolmas väli- seinä voi olla hyödyllinen jopa vain siinä mielessä, että se määrää tarkasti paikan, johon laserlähteen pää sijoittuu valoansaan nähden.In the embodiments e shown in Figs. 406 is conical in cross-section along the optical axis 203 of the laser light so that it is larger on the laser source side than on the target area side. Because the laser source in the embodiments shown in Figures 2-5 is intended to adhere completely to the third septum 204, and since the laser source itself may have the closest light scattering structures, a third septum 206 may not be required. On the other hand, a third septum such as that shown in Figures 2-5 may be useful even in the sense that it accurately determines the location of the end of the laser source relative to its light source.

On muutenkin edullista, jos valoansa on muo- toiltu niin, että se määrää tarkasti, miten laserlähde sijoittuu niin valoansassa oleviin, hajavalon etene- mistä estäviin rakenteisiin kuin kohdealueeseenkin nähden. Tarkalla sijoittumisella voidaan varmistaa, että sarjatuotannossa valmistetut laitteet antavat tarkasti samanlaisia ilmanlaadun mittaustuloksia ja välttävät virheitä, jotka voisivat aiheutua puhtaasti mekaanisista eroista eri laiteyksilöiden välillä.In any case, it is advantageous if its light is shaped in such a way that it determines exactly how the laser source is positioned both in relation to the structures in the light beam which prevent the propagation of stray light and in relation to the target area. Precise positioning ensures that series-produced equipment gives exactly the same air quality measurement results and avoids errors that could be caused by purely mechanical differences between different equipment units.

Laserlahteen tarkkaa sijoittumista silmällä pitäen kuvien 2-5 mukaisissa valoansoissa esitetty, yhtenäisenä valmistettu kappale muodostaa pidikkeen laserlähteelle. Tässä oletetaan, että laserlähteessä on laserdiodi ja optiikka, jotka on sijoitettu yhtei- seen, edullisesti lieriömäiseen koteloon. Kuvien 2-5 esittämissä suoritusmuodoissa pidike alkaa kolmannen väliseinän 204 tasalta ja jatkuu siitä lieriömäisenä, kuvissa esitettyyn asentoon nähden vaakasuorana syven- N nyksenä 407 poispäin kohdealueesta. Tällainen vaaka- N suora lieriömäinen syvennys voidaan valmistaa esimer- O 30 kiksi muodostamalla kuvan 5 mukaisen vasemman keernan S 501 asianmukaiseen kohtaan lieriömäinen osuus 506. z Keernan avulla muodostettua lieriömäistä syvennystä * 407 sivuilla rajaavat reunat 408 on edullista ulottaa & jonkin verran korkeammiksi kuin lieriömäisen syvennyk- 3 35 sen keskiakselin tasalle, koska tällä tavalla niistä S syntyy luonnolliset pidikekynnet, jotka estävät pai-In view of the precise positioning of the laser source, the unitary body shown in the light traps of Figures 2-5 forms a holder for the laser source. Here, it is assumed that the laser source has a laser diode and optics housed in a common, preferably cylindrical housing. In the embodiments shown in Figures 2-5, the holder begins flush with the third septum 204 and continues therefrom as a cylindrical recess 407 horizontal to the target area away from the target area. Such a horizontal straight cylindrical recess can be made, for example, by forming a cylindrical portion 506 in the appropriate position of the left core S 501 in Fig. 5. z - 3 35 flush with its central axis, since in this way they create natural holding nails which prevent

kalleen asennettua laserlähdettä liikkumasta paikal- taan pystysuunnassa.from a vertically mounted laser source to move vertically.

Fdelleen laitteen osien tarkkaa keskinäistä sijoittumista silmällä pitäen kuvien 4 ja 5 mukaisessa valoansassa on kiinniketapit 409, joiden välityksellä se voidaan kiinnittää tasaisessa alustassa, esimerkik- si piirilevyssä, oleviin syvennyksiin tai reikiin. Jos alustana on piirilevy, se voi olla sama piirilevy, jolle laitteeseen sisältyvä valonilmaisin on asennet- tu. Piirilevyt valmistetaan ja komponentit niille la- dotaan tyypillisesti robottityönä, jolloin piirilevyyn tehtävien reikien - ja näin ollen myös niihin kiinni- tettävän valoansa-laserlähde-yhdistelmän —-— sijainti suhteessa piirilevylle ladottuun valonilmaisimeen py- syy hyvin tarkasti samana laiteyksilöstä toiseen. Edellä kuvatut valoansan rakenteen periaat- teet auttavat omalta osaltaan siinä, että tässä selos- tuksessa tarkoitettu laite ilman hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi on mahdollista tehdä verrattain pieniko- koiseksi. Eräänä esimerkkinä voidaan olettaa, että la- serlähteen lieriömäinen kotelo on halkaisijaltaan 3-6 millimetriä, edullisesti 4 millimetriä, ja pituudel- taan 6-15 millimetriä, edullisesti 10 millimetriä. Ko- telon jatkeena voi laservaloa tuottavaan päähän nähden vastakkaisessa päässä olla piirilevyosuuksia, liitti- miä tai muita osia. Valoansassa lieriömäinen syvennys 407, johon laserlähde asennetaan, vastaa halkaisijal- N taan laserlähteen lieriömäisen kotelon halkaisijaa ja N sen pituus voi olla 5-10 millimetriä, edullisesti 8 O 30 millimetriä. Kukin väliseinä 204, 205, 206 voi olla e paksuudeltaan 0,5-2 millimetriä, edullisesti 1 tai 1,5 = millimetriä. Valonilmaisimen puoleisin, edellä käyte- * tyin termein toinen väliseinä 206 voi olla paksumpi & kuin muut väliseinät, esimerkiksi niin että muiden vä- 3 35 liseinien 204 ja 205 paksuus on 1 millimetri ja toisen S väliseinän 206 paksuus on 1,5 millimetriä. Ruiskupu- ristuksella valmistettavassa valoansassa väliseinät voivat ohentua hiukan siihen suuntaan, johon ruiskupu- ristusmuottia avattaessa liikkuu se muotin osa, joka muodostaa väliseinien tasomaiset pinnat. Väliseinien väliset etäisyydet pinnasta pintaan mitattuna voivat olla 2-6 millimetriä, esimerkiksi niin, että ensimmäi- sen 205 ja toisen 206 väliseinän välinen etäisyys on välillä 4-5 millimetriä ja kolmannen 204 ja ensimmäi- sen 204 väliseinän välinen etäisyys on 3-4 millimet- riä.In view of the precise mutual arrangement of the parts of the device, the light trap according to Figs. If the substrate is a circuit board, it may be the same circuit board on which the light detector included in the device is mounted. Circuit boards are typically fabricated and components loaded into them, whereby the position of the holes in the circuit board - and thus the light-laser source combination attached to them - relative to the light detector stacked on the circuit board remains very precisely the same from device to device. The principles of the structure of the light trap described above, for their part, help to make it possible to make the device for measuring the concentration of particles in the air, which is described in this description, relatively small. As one example, it can be assumed that the cylindrical housing of the laser source is 3 to 6 millimeters in diameter, preferably 4 millimeters, and 6 to 15 millimeters in length, preferably 10 millimeters. As an extension of the housing, there may be circuit board portions, connectors or other parts at the end opposite to the laser light generating end. In the light trap, the cylindrical recess 407 in which the laser source is mounted corresponds in diameter to the diameter of the cylindrical housing of the laser source, and its length may be 5 to 10 millimeters, preferably 8 to 30 millimeters. Each partition 204, 205, 206 may have a thickness e of 0.5 to 2 millimeters, preferably 1 or 1.5 = millimeters. In the light detector-side terms used above, the second partition 206 may be thicker than the other partitions, for example, so that the other partitions 204 and 205 are 1 mm thick and the second S partition 206 is 1.5 mm thick. In light injection molding, the partitions may be slightly thinned in the direction in which the part of the mold that forms the planar surfaces of the partitions moves when the injection mold is opened. The distances between the partitions from the surface to the surface may be 2 to 6 millimeters, for example such that the distance between the first partition 205 and the second partition 206 is between 4 and 5 millimeters and the distance between the third partition 204 and the first part 204 is 3 to 4 millimeters. riä.

Väliseinissä olevien aukkojen mitoitus riip- puu siitä, kuinka paksu on laserlähteen tuottama la- sersäde ja miten se halutaan suunnata kohdealueelle. Fräänä esimerkkinä ensimmäisessä väliseinässä 205 ole- va aukko 401 on reunan 402 kohdalla pienimmältä hal- kaisijaltaan 1,5-2 millimetriä ja sitä rajaavan Kar- tiomaisen pinnan sivun kulma laservalon kulkusuuntaan 203 nähden on 25 astetta. Eräänä toisena esimerkkinä toisessa väliseinässä 206 oleva aukko 403 on reunan 404 kohdalla pienimmältä halkaisijaltaan 1,5-2 milli- metriä ja sitä rajaavan kartiomaisen pinnan sivun kul- ma laservalon kulkusuuntaan 203 nähden on 20 astetta. Jos aukkoa 403 rajaavassa kartiopinnassa on osaksi ta- somainen osuus niin kuin kuvassa 6, tasomaisen osuuden kulma laservalon kulkusuuntaan 203 nähden voi olla pienempi, esimerkiksi 2 astetta. Eräänä kolmantena esimerkkinä kolmannessa väliseinässä 204 oleva aukko on pienimmältä halkaisijaltaan 2,5-3 millimetriä ja N sitä rajaavan kartiomaisen pinnan sivun kulma laserva- N lon kulkusuuntaan 203 nähden on 2 astetta. O 30 Kuva 7 esittää vyksikertaisen räjäytyskuvan S muodossa eräitä osia erään suoritusmuodon mukaisesta z laitteesta hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi. Laittees- * sa on laserlähde 701 laservalon tuottamiseksi ja suun- & taamiseksi kohdealueelle. Laserlähteessä 701 on laser- 3 35 diodi ja optiikka, jotka on sijoitettu yhteiseen kote- S loon 702. Kotelo 702 on tässä suoritusmuodossa lie- riömäinen, ja lasersäde tulee ulos kotelon 702 yhdessä päässä olevan pyöreän aukon 703 kautta. Tuotetun la- servalon optinen akseli yhtyy lieriömäisen kotelon 702 pituusakseliin. Käyttöjännitteen syöttö laserdiodille tapahtuu kotelon 702 vastakkaisessa päässä näkyvien johdinten 707 kautta.The dimensioning of the openings in the partitions depends on how thick the laser beam produced by the laser source is and how it is desired to be directed at the target area. As an example, the opening 401 in the first partition 205 is 1.5 to 2 millimeters in diameter at the edge 402 and the angle of the side of the conical surface defining it with respect to the direction of travel of the laser light 203 is 25 degrees. As another example, the aperture 403 in the second septum 206 has a minimum diameter of 1.5 to 2 millimeters at the edge 404 and the angle of the side of the conical surface defining it with respect to the direction of travel of the laser light is 20 degrees. If the conical surface delimiting the aperture 403 has a partially planar portion as in Fig. 6, the angle of the planar portion with respect to the direction of travel of the laser light 203 may be smaller, for example, 2 degrees. As a third example, the opening in the third partition wall 204 has a minimum diameter of 2.5 to 3 millimeters, and the angle of the side of the conical surface N bounding it with respect to the direction of travel of the laser light N is 2 degrees. O 30 Figure 7 shows, in the form of a single exploded view S, some parts of a device z for measuring a particle concentration according to an embodiment. The device * has a laser source 701 for producing and directing laser light to the target area. The laser source 701 has a laser diode and optics housed in a common housing 702. In this embodiment, the housing 702 is cylindrical and the laser beam exits through a circular opening 703 at one end of the housing 702. The optical axis of the produced laser light coincides with the longitudinal axis of the cylindrical housing 702. The supply voltage to the laser diode is supplied through conductors 707 visible at the opposite end of the housing 702.

Laserlahteen 701 kotelo 702 tukeutuu mekaani- sesti valoansaan 201, joka on yhtenäisenä valmistettu kappale. Katkoviivat osoittavat, miten laserlähde 701 voidaan liu'uttaa pituussuunnassa paikalleen lieriö- mäiseen syvennykseen, joka on valoansan 201 jatkeena suunnassa, joka on vastakkainen kohdealueen suuntaan nähden. Laserlähteen 701 tarkka pituussuuntainen paik- ka pidikkeessään määräytyy siitä, että sitä liu'utetaan pituussuunnassaan niin pitkälle, että sen pää koskettaa valoansassa 201 olevaa kolmatta välisei- nää 204.The housing 702 of the laser beam 701 is mechanically supported by its light rod 201, which is a unitary body. The dashed lines indicate how the laser source 701 can be slid longitudinally into place in a cylindrical recess extending in the direction opposite to the target area as an extension of the light trap 201. The exact longitudinal position of the laser source 701 in its holder is determined by sliding it longitudinally so that its end contacts the third septum 204 in the light trap 201.

Laitteessa on kohdealueen viereen sijoitettu valonilmaisin 704 sellaisten valosykäysten havaitse- miseksi, jotka syntyvät ilmavirtauksen kuljettamien hiukkasten sirottaessa laservaloa kohdealueella. Lait- teessa on piirilevy 705, johon valoansa 201 ja va- lonilmaisin 704 kiinnitetään ja johon voidaan lisäksi kiinnittää laitteen muita elektronisia komponenttejaA light detector 704 is located adjacent to the target area to detect light pulses generated by the airflow particles scattering the laser light in the target area. The device has a circuit board 705 to which its light 201 and light detector 704 are attached and to which other electronic components of the device can also be attached

706. Piirilevy 705 toimii tavalliseen tapaan kompo- nenttien mekaanisena tukirakenteena, ja sen pinnalla tai pinnoilla (ja monikerrospiirilevyn tapauksessa myös välikerroksissa) voidaan tehdä komponenttien N edellyttämät sähköiset kytkennät niin ikään tavalli- N seen tapaan. O 30 Kuvassa 7 on esitetty eräs edullinen piirre, e jota voidaan hyödyntää, mikäli valoansan 201 muodosta- Ek vassa yhtenäisenä valmistetussa kappaleessa on sen * piirilevyä 705 vasten olevalla sivulla yksi tai useam- & pia avoimia alueita. Tällöin yksi tai useampia lait- 3 35 teen muista elektronisista komponenteista 706 voi si- S jaita piirilevyllä 705 siten, että ne ovat näiden avointen alueiden kohdalla, sijoittuen valoansassa 201 olevien väliseinien välille.706. The circuit board 705 normally functions as a mechanical support structure for the components, and the electrical connections required by the components N can also be made on its surface or surfaces (and in the case of the multilayer circuit board also in the intermediate layers) in the usual way. Fig. 7 shows a preferred feature which can be utilized if the integral part forming the light trap 201 has one or more open areas on the side facing the circuit board 705. In this case, one or more of the other electronic components 706 of the device may be located on the circuit board 705 so as to be located between these open areas, located between the partitions in the light trap 201.

Näin säästetään piirile- vytilaa, koska komponentteja voidaan sijoittaa myös piirilevyn niille alueille, jotka kokoonpannussa ra- kenteessa jäävät valoansan 201 alle.This saves circuit board space, as components can also be placed in those areas of the circuit board that are below the light trap 201 in the assembled structure.

Tällä tavoin kan- nattaa sijoittaa erityisesti väriltään mustia kom- ponentteja, koska ne toimivat tällöin osaltaan osana valoansaa absorboimalla hajavaloa.In this way, it is advisable to place components that are particularly black in color, since they then act as part of their light by absorbing stray light.

Avointen alueiden lisäksi tai asemesta valoansan piirilevyä vasten ole- valla sivulla voi olla syvennyksiä, jotka ovat riittä- vän tilavia niin, että alle jäävät komponentit mahtu- vat olemaan paikallaan.In addition to or instead of the open areas, the side of the light barrier against the circuit board may have recesses that are large enough to accommodate the underlying components.

Laitteessa on ilmakanava mittauksen kohteena olevan ilman ohjaamiseksi ilmavirtauksena kohdealueen läpi.The device has an air duct for directing the air to be measured as air flow through the target area.

Kuva 8 esittää kokoonpanon välivaihetta, jossa laserlähde 701 on kiinnitetty valoansaan 201 ja näiden muodostama kokonaisuus on kiinnitetty piirilevyyn 705. Ilmakanavan muodostamiseksi tämä kokonaisuus liitetään kuoriosaan 801, jonka eräs ontto osuus 802 osaltaan rajaa ilmakanavaa.Figure 8 shows an intermediate stage of the assembly in which the laser source 701 is attached to its light beam 201 and the assembly formed thereon is attached to the circuit board 705. To form the air duct, this assembly is connected to a shell portion 801.

Ilmakanavan siinä osassa, joka on lasersäteen optisen akselin jatkeella kohdealueen jäl- keen, on hyvä olla lasersäteen poistumisaukko 803. 9 esittää kokoonpanon seuraavaa vaihetta, jossa kuoriosa 801 on paikallaan peittäen laserlähteen, valoansan ja valonilmaisimen näkyvistä.In the part of the air duct which is on the extension of the optical axis of the laser beam after the target area, it is good to have the laser beam exit opening 803. 9 shows the next step of the assembly in which the shell part 801 is in place covering the laser source.

Kuoriosa 801 voi olla pelkästään ilmakanavan rajaamisen tarkoitusta varten muodostettu osa, tai sillä voi olla muita tehtäviä.The shell portion 801 may be a portion formed solely for the purpose of defining the air passage, or may have other functions.

Kuvien 7-9 esittämässä N suoritusmuodossa esitetään esimerkkinä muusta tehta- N västä se, että kuoriosaan 801 kuuluva niin sano(ttu O 30 katto-osuus 804 painuu valoansan 201 päälle ja sulkee e valoansan väliseinien väliin jäävät osastot ylhäältä z päin.The N embodiment shown in Figs.

Saumasta, joka tällöin jää valoansassa 201 ole- * van väliseinän ja kuoriosan 801 katto-osuuden 804 vä- & liin, ei ole samanlaista haittaa kuin niistä saumois- 3 35 ta, jotka halkaisevat kunkin väliseinän kuvan 3 esit- S tämässä kaksiosaisessa valoansassa.The seam which then remains between the partition wall in the light wall 201 and the roof portion 804 of the shell part 801 does not have the same disadvantage as the seams which intersect each partition wall in this two-part light box.

Tämä johtuu siitä,This is because

että kuvan 8 rakenteessa saumat jäävät kauas niiltä alueilta, joilla laservalo on kirkkaimmillaan. Saumo- jen valonpitävyyttä voidaan tarvittaessa parantaa käyttämällä osissa toisiinsa lukkiutuvia vastinmuotoi- luja.that in the structure of Figure 8, the seams are far from the areas where the laser light is at its brightest. If necessary, the light fastness of the joints can be improved by using interlocking shapes that interlock in parts.

Kuoriosa 801 voi olla myös osa laitteen yleistä kotelointia niin, että laitteen ulkokuoren eräs osuus toimii kuoriosana 801 tai ainakin osana kuoriosaa.The shell portion 801 may also be part of the overall housing of the device so that a portion of the outer shell of the device acts as the shell portion 801 or at least as part of the shell portion.

Ilmakanava on edullista muotoilla niin, että sen sisään ei jää sellaisia, piirilevylle 705 asennet- tuja komponentteja, joiden ei haluta altistuvan mitat- tavan ilman mukana kulkeville epäpuhtauksille kuten rasvalle ja/tai kosteudelle. Kuvassa 8 on esitetty viivoitettuna piirilevyn 705 ne kohdat, joita vasten kuoriosan 801 onton osuuden 802 reunat painuvat ja joiden ulkopuolelle jäävät komponentit ovat näin ollen suojassa ilman epäpuhtauksilta. Varjostettujen kohtien väliin jäävä osuus piirilevyn 705 pinnasta rajaa osal- taan ilmakanavaa, niin kuin tekee myös valoansan 201 pääty valonilmaisimen puoleisessa päässä. Ilmakanavan muotoilusta riippuen muutkin valoansan 201 rakenteet voivat osaltaan rajata ilmakanavaa. Kuva 10 esittää erästä esimerkkiä laservalon käyttäytymisestä kohdealueella. Kuvassa on esitetty valonilmaisin 704 ja lasersäde 1001, jonka etenemis- suunta on kuvassa edestä vasemmalta taakse oikealle. Valonilmaisimen 704 aktiivinen alue on kuvassa esite- N tyn suorakulmaisen särmiön yläpinta. N Lasersäde 1001 on fokusoitu. Toisin sanoen O 30 tässä oletetaan, että laserlähteen optiikka sisältää e ainakin yhden kuperan linssin, jonka luonteen mukai- z sesti optiikka muodostaa lasersäteelle 1001 polttopis- * teen etäisyydelle f laserlähteestä. Polttopiste ei & edullisesti ole täysin pistemäinen, vaan fokusoidun 3 35 lasersäteen halkaisija d polttopisteessä valitaan S edullisimmin niin, että se on välillä 0,2-0,5 milli- metriä. Polttopisteen lähellä lasersäde on siis tiima-It is preferable to design the air duct so that it does not contain components mounted on the circuit board 705 that are not desired to be exposed to contaminants such as grease and / or moisture. Fig. 8 shows the lines of the circuit board 705 against which the edges of the hollow portion 802 of the shell part 801 are pressed and the components outside which are thus protected from air contaminants. The portion of the surface of the circuit board 705 between the shaded areas partially defines the air duct, as does the end of the light trap 201 at the light detector side end. Depending on the design of the air duct, other structures of the light trap 201 may also contribute to delimiting the air duct. Figure 10 shows an example of the behavior of laser light in a target area. The figure shows a light detector 704 and a laser beam 1001, the direction of propagation of which is from front to back to right in the figure. The active area of the light detector 704 is the upper surface of the rectangular parallelogram shown in the figure. N Laser beam 1001 is focused. That is, O 30 here assumes that the optics of the laser source include e at least one convex lens, by the nature of which the optics form a focal point * for the laser beam 1001 at a distance f from the laser source. The focal point is not & preferably not completely point-like, but the diameter d of the focused laser beam 35 at the focal point is most preferably chosen to be between 0.2 and 0.5 millimeters. The laser beam near the focal point is thus

laisin muotoinen niin, että tiimalasin kapein kohta on etäisyydellä ff laserlähteestä ja sen leveys on d. Polttovälin £ suuruus eli etäisyys laserlähteestä koh- dealueen keskipisteeseen on 10-20 millimetriä, edulli- sesti 14 millimetriä.is so shaped that the narrowest point of the hourglass is at a distance ff from the laser source and its width is d. The size of the focal length £, i.e. the distance from the laser source to the center of the target area, is 10-20 millimeters, preferably 14 millimeters.

Lasersäteeseen osuva hiukkanen sirottaa la- servaloa oleellisesti kaikkiin suuntiin. Valosykäysten havaitsemisen kannalta kohdealueelle ei ole tarpeen määritellä tarkkaa pituutta lasersäteen suunnassa: kohdealueeseen kuuluu koko se kolmiulotteinen tila- vuus, jonka lasersäde 1001 täyttää kulkiessaan ilmaka- navan läpi. Tehokkaimmillaan valosykäysten havaitsemi- nen on kuitenkin siinä osuudessa tätä tilavuutta, joka on kohtisuoraan valonilmaisimen 704 yläpuolella, koska tästä osuudesta matka valonilmaisimeen on lyhyin ja avaruuskulma, johon etenevä valo osuu valonilmai- simeen, on suurin. Kuvassa 10 tämän osuuden sijoittu- mista lasersäteen pituussuunnassa on havainnollistettu viivoitetuilla pääteympyröillä.A particle hitting the laser beam scatters la-Servalo in substantially all directions. In order to detect light pulses, it is not necessary to define an exact length in the direction of the laser beam in the target area: the target area includes the entire three-dimensional volume that the laser beam 1001 fills as it passes through the air duct. However, the most effective detection of light pulses is in the portion of this volume perpendicular to the light detector 704, because of this portion, the distance to the light detector is the shortest and the space angle at which the advancing light impinges on the light detector is greatest. In Figure 10, the location of this portion in the longitudinal direction of the laser beam is illustrated by dashed end circles.

Valonilmaisin 704 on edullista sijoittaa niin, että sen aktiivisen alueen keskikohta on kohti- suoraan lasersäteen 1001 polttopisteen alapuolella (X=X kuvassa 10) ja kohtisuora etäisyys on mahdolli- simman pieni. Viittaukset ylä- ja alapuoleen on tässä ymmärrettävä vain viittauksina suuntiin kuvassa 10. Oleellisesti sama asia voidaan esittää sanoen, että lyhin etäisyys lasersäteen 1001 polttopisteen ja va- N lonilmaisimen 704 aktiivisen alueen keskipisteen vä- N lillä kannattaa tehdä mahdollisimman pieneksi. Tällöin O 30 se avaruuskulma, jonka valonilmaisimen 704 aktiivinen e alue peittää lasersäteen 1001 polttopisteestä katsot- Ek tuna, on mahdollisimman suuri. * Valonilmaisimen 704 aktiivinen alue on edul- & lisesti pitkänomainen laservalon optisen akselin suun- 3 35 nassa (2X > Y kuvassa 10). Tämä piirre on edullinen S siksi, että kohdealue itsessään on pitkänomainen: pit- känomaisella valonilmaisimen aktiivisella alueella saavutetaan hyvä kompromissi piirilevytilan säästämi- sen ja valosykäysten havaitsemistehokkuuden välillä. Aktiivisen alueen leveys Y laservalon optista akselia vastaan kohtisuorassa suunnassa voi olla vähemmän kuin 4 millimetriä, edullisimmin vähemmän kuin 2 millimet- riä.It is preferable to position the light detector 704 so that the center of its active region is perpendicularly below the focal point of the laser beam 1001 (X = X in Fig. 10) and the perpendicular distance is as small as possible. References above and below are to be understood only as references to directions in Figure 10. Essentially the same can be said, saying that the shortest distance between the focal point of the laser beam 1001 and the center of the active area of the light detector 704 should be kept as small as possible. In this case, the space angle O 30 covered by the active area e of the light detector 704 as viewed from the focal point of the laser beam 1001 is as large as possible. * The active area of the light detector 704 is preferably elongated in the direction of the optical axis of the laser light (2X> Y in Fig. 10). This feature is advantageous S because the target area itself is elongated: a good compromise between saving circuit board space and light pulse detection efficiency is achieved in the elongated active area of the light detector. The width Y of the active region in the direction perpendicular to the optical axis of the laser light may be less than 4 millimeters, most preferably less than 2 millimeters.

Kuva 11 esittää osia erään suoritusmuodon mu- kaisesta laitteesta ilman hiukkaspitoisuuden mittaa- miseksi. Kokoonpanovaiheeltaan kuvan 11 esittämä laite vastaa kuvaa 8 edellä niin, että kuoriosaa ei ole esi- tetty kuvassa 11. laitteessa on laserlähde 701 laser- valon tuottamiseksi ja suuntaamiseksi kohdealueelle ja ilmakanava mittauksen kohteena olevan ilman ohjaa- miseksi ilmavirtauksena kohdealueen läpi. Ilmakanava muodostuu kuvan 11 suoritusmuodossa samaan tapaan kuin kuvassa 8 eli siten, että kuvassa 11 esitetty koko- naisuus kiinnitetään kuoriosaan (ei esitetty kuvassa), jolloin kuoriosan erään osuuden reunat painuvat piiri- levyä 705 vasten katkoviivojen osoittamissa kohdissa.Figure 11 shows parts of an apparatus for measuring the concentration of airborne particles according to an embodiment. The assembly of the device shown in Fig. 11 corresponds to Fig. 8 above so that the shell part is not shown in Fig. 11. The device has a laser source 701 for producing and directing laser light to the target area and an air duct for directing the measured air through the target area. In the embodiment of Fig. 11, the air duct is formed in the same manner as in Fig. 8, i.e., the assembly shown in Fig. 11 is attached to the shell portion (not shown), the edges of a portion of the shell portion pressing against the circuit board 705 at dashed lines.

Ilmakanavan alku- ja loppupäät on esitetty viivoitet- tuina suorakulmioina. laitteessa on myös kohdealueen viereen sijoitettu valonilmaisin 704 sellaisten va- losykäysten havaitsemiseksi, jotka syntyvät ilmavir- tauksen kuljettamien hiukkasten sirottaessa laservaloa kohdealueella.The beginning and end of the air duct are shown as dashed rectangles. the device also includes a light detector 704 adjacent to the target area to detect light pulses generated by the airflow particles scattering the laser light in the target area.

Kuvan 11 suoritusmuodon mukaisessa laitteessa on lisäksi muu elektroninen komponentti 1101, jonka N ominaispiirteisiin kuuluu, että se on toimiakseen saa- N tettava ympäristön lämpötilasta poikkeavaan lämpöti- O 30 laan. Kuvan 11 mukaisesti kyseinen elektroninen kompo- S nentti 1101 on sijoitettuna laitteen ilmakanavaan Ek (s.o. piirilevylle 705 katkoviivojen rajaamalle alu- * eelle) ilmavirtauksen aikaansaamiseksi konvektiivises- 3 ti. | | O 35 Se, että elektroninen komponentti 1101 on S toimiakseen saatettava ympäristön lämpötilasta poik- keavaan lämpötilaan, ei tarkoita, että se normaalin toimintansa sivutuotteena tai seurauksena saavuttaisi ympäristön lämpötilasta poikkeavan lämpötilan. Kysei- nen määritelmä ei siis tarkoita esimerkiksi pelkkää vastusta, joka lämpenee sähkövirran kulkiessa sen lä- pi, koska vastus toimii aivan normaalisti vastuksena jo ennen lämpenemistään. Kyseessä on komponentti, joka on saatettava ympäristön lämpötilasta poikkeavaan läm- pötilaan ennen kuin se alkaa toimia tarkoitetulla ta- valla. Eräs esimerkki tällaisesta komponentista on me- tallioksidikaasuilmaisin, joka on toimiakseen kuumen- nettava merkittävästi ympäristön lämpötilaa kuumemmak- si, edullisesti 300 celsiusasteeseen. Toinen esimer- kinomainen komponentti, joka on toimiakseen saatettava ympäristön lämpötilasta poikkeavaan lämpötilaan, on sellainen PIN-diodi tai muu puolijohteesta valmistettu säteilynilmaisin, joka on jäähdytettävä ympäristön lämpötilaa kylmemmäksi riittävän signaali/kohina- suhteen saavuttamiseksi.The device according to the embodiment of Figure 11 further has another electronic component 1101, the N characteristics of which include that it must be brought to a temperature other than ambient temperature in order to operate. As shown in Fig. 11, said electronic component 1101 is located in the air duct Ek (i.e., on the circuit board 705 in the area delimited by the dashed lines) to provide air flow convectively. | | O 35 The fact that electronic component 1101 must be brought to a temperature other than ambient temperature in order for it to function does not mean that it reaches a temperature other than ambient temperature as a by-product or as a result of its normal operation. Thus, this definition does not mean, for example, a mere resistor which heats up as the electric current passes through it, since the resistor normally acts as a resistor even before it heats up. It is a component that must be brought to a temperature other than ambient temperature before it can function as intended. An example of such a component is a metal oxide gas detector which, in order to operate, must be heated significantly above ambient temperature, preferably to 300 degrees Celsius. Another exemplary component that must be brought to a temperature other than ambient temperature in order to operate is a PIN diode or other semiconductor radiation detector that must be cooled below ambient temperature to achieve a sufficient signal-to-noise ratio.

Valonilmaisin 704 ja edellä mainittu muu kom- ponentti 1101 on asennettu piirilevyn 705 samalle pin- nalle, joka piirilevyn 705 pinta myös osaltaan rajaa ilmakanavaa. Tama yksinkertaistaa rakennetta, koska ilmakanavan rajaamiseksi ei tarvita niin paljon muita rakenneosia tai monimutkaisia muotoiluja kuin jos se muodostuisi kokonaan esimerkiksi laitteen kuoriosasta tai -osista. Jotta konvektiivinen virtaus valonilmai- simen 704 kohdalla olisi mahdollisimman tehokasta, va- N lonilmaisin 704 ja muu komponentti 1101 on edullista N sijoittaa melko lähelle toisiaan. Niiden välimatka il- O 30 makanavan suunnassa mitattuna voi olla esimerkiksi al- e le 20 millimetriä, tai jopa alle 10 millimetriä. = Konvektiivisen virtauksen aikaansaamiseksi on * merkitystä myös sillä, miten ilmakanava suuntautuu & paikalliseen pystysuoraan suuntaan nähden. Jos olete- 3 35 taan, että konvektiivisen virtauksen aikaansaava muu S komponentti on lämmitettävä komponentti kuten metal- lioksidikaasuilmaisin, sen on tarkoitus saada aikaan alhaalta ylöspäin suuntautuva ilmavirtaus. Tämän tyyp- pistä esimerkkiä havainnollistaa kuva 12, joka on yk- sinkertaistettu poikkileikkaus erään suoritusmuodon mukaisesta laitteesta ilman hiukkaspitoisuuden mittaa- miseksi.The light detector 704 and the above-mentioned other component 1101 are mounted on the same surface of the circuit board 705, which surface of the circuit board 705 also contributes to delimiting the air duct. This simplifies the structure, as not as many other components or complex designs are needed to delimit the air duct as if it were made up entirely of, for example, the housing part or parts of the device. In order for the convective flow at the photodetector 704 to be as efficient as possible, it is preferable for the photodetector 704 and the other component 1101 N to be located quite close to each other. Their distance, measured in the direction of the channel, can be, for example, less than 20 millimeters, or even less than 10 millimeters. = In order to achieve convective flow, * it is also important how the air duct is oriented & in relation to the local vertical direction. If it is assumed that the other S component providing convective flow is a heated component such as a metal oxide gas detector, it is intended to provide a bottom-up air flow. An example of this type is illustrated in Figure 12, which is a simplified cross-section of an apparatus for measuring the concentration of airborne particles in an embodiment.

Kuvan 12 mukaisessa laitteessa on ulkokuori 1201, jonka muotoilu on järjestetty määräämään lait- teen tarkoitettu asento asennettuna. Kuvassa 12 tämä on tehty niin, että ulkokuoressa 1201 on kaksi tasais- ta ja aukotonta pintaa (yläpinta ja vasen sivupinta), jotka asennettuna tulevat vasten kahta jotakin kiinte- ää vaaka- ja pystysuoraa pintaa. Tämän lisäksi tai asemesta ulkokuoressa voi olla esimerkiksi fruuvin- reikiä tai muita sellaisia muotoiluja, jotka käytän- nössä määräävät, missä asennossa paikalliseen pysty- suoraan nähden laitteen on tarkoitus olla, kun se on asennettu normaalin tarkoituksen mukaista käyttöä var- ten. Jos laite on esimerkiksi liesivahti, asennuspai- kan ja -asennon on oltava sellaiset, että laitteeseen sisältyvän optisen ilmaisimen 1202 näkökenttä suuntau- tuu lieden alueelle.The device according to Figure 12 has an outer shell 1201, the design of which is arranged to determine the intended position of the device when installed. In Figure 12, this is done so that the outer shell 1201 has two flat and non-apertured surfaces (top surface and left side surface) which, when mounted, abut two solid horizontal and vertical surfaces. In addition to or instead of this, the outer shell may have, for example, screw holes or other such designs which in practice determine the position in which the device is intended to be in relation to the local vertical when it is installed for normal use. For example, if the appliance is a cooker hood, the installation location and position must be such that the field of view of the optical detector 1202 included in the appliance extends into the area of the hob.

Ulkokuoressa 1201 on ilmakanavan sisäänmeno- aukko 1203 ja ulostuloaukko 1204. Ilmakanava on kuvas- sa 12 esitetty vain kaavamaisesti viivoitettuna vyö- hykkeenä, jonka sisään jäävät valonilmaisin 704 ja edellä selostettu muu komponentti 1101, joka on toimi- akseen saatettava ympäristön lämpötilasta poikkeavaan N lämpötilaan. Ilmakanavassa, valonilmaisimen 704 vie- N ressä on myös laservalon kohdealue, joka sijoittuu va- O 30 loansan 201 näkyvästä päästä kohti katsojaa. Ilmakana- e vaa voivat osaltaan rajata piirilevyn 705 pinta sekä z jokin sellainen ulkokuoren 1201 osa, joka toimii edel- * lä kuvissa 7-9 kuvatun kaltaisena kuoriosana. & Laitteen tarkoitetussa asennossa ulostuloauk- 3 35 ko 1204 on paikalliseen pystysuoraan suuntaan nähden S ylempänä kuin sisäänmenoaukko 1203. Ilmakanavan suunta voidaan saada aikaan sisäänmenoaukon 1203 ja ulostulo-The outer shell 1201 has an air duct inlet 1203 and an outlet 1204. The air duct is shown in Fig. 12 only as a schematically dashed zone within which the light detector 704 and the other component 1101 described above, which must be operated at a temperature other than ambient temperature, remain. In the air duct, next to the light detector 704, there is also a target area for the laser light, which is located towards the viewer from the visible end of the light 201. The air duct can be partially delimited by the surface of the circuit board 705 and z by a part of the outer shell 1201 which acts as a shell part as described above in Figures 7-9. & In the intended position of the device, the outlet opening 3 354 is 1204 higher than the inlet opening 1203 with respect to the local vertical direction.

aukon 1204 sijoittelulla, mutta osaltaan myös piirile- vyn 705 asennolla ulkokuoren 1201 sisällä.by the location of the opening 1204, but also partly by the position of the circuit board 705 inside the outer shell 1201.

Kuvan 12 suoritusmuodossa viistosti sijoitetun piirilevyn 705 yläpuolelle sijoitetaan paristo tai akku 1205 tai muu sisäinen DC-jännitelähde laitteen tarvitseman käyttö- jännitteen tuottamiseksi.In the embodiment of Figure 12, a battery or accumulator 1205 or other internal DC voltage source is placed above the diagonally placed circuit board 705 to provide the operating voltage required by the device.

Sisäänmenoaukko 1203, ulostuloaukko 1204 tai molemmat voivat olla samalla toiminnallisia aukkoja laitteen sisältämän jonkin muun osan toimintaa varten.The inlet port 1203, the outlet port 1204, or both may simultaneously be functional openings for the operation of some other portion of the device.

Tämä tarkoittaa, että kyseisen aukon ainoa tarkoitus ei ole ohjata mittauksen kohteena olevaa ilmaa ilmaka- navaan tai sieltä pois, vaan aukolla on toinenkin tar- koitus, johon liittyy laitteen jokin muu osa, joka ei suoraan osallistu ilman hiukkaspitoisuuden mittaami- seen.This means that the sole purpose of this opening is not to direct the air to be measured into or out of the air duct, but that the opening has another purpose involving another part of the device which is not directly involved in measuring the particulate concentration of the air.

Tällainen muu laite voi olla esimerkiksi optinen ilmaisin, jolloin kyseisen aukon toinen tarkoitus voi olla optisen ilmaisimen näkökentän suuntaaminen ja/tai rajaaminen.Such another device may be, for example, an optical detector, whereby another purpose of the aperture in question may be to orient and / or limit the field of view of the optical detector.

Muu laite voi olla myös esimerkiksi kaiutin tai mikrofoni, jolloin kyseisen aukon toinen tarkoitus voi olla äänen esteettömän kulun salliminen.The other device may also be, for example, a loudspeaker or a microphone, in which case the other purpose of the opening in question may be to allow unobstructed sound.

Vielä eräs esimerkki muusta laitteesta on käyttäjän käytettäväksi tarkoitettu kytkin, jolloin kyseisen au- kon toinen tarkoitus on sallia sellaisen liikkuvan osan liikkuminen, joka muodostaa ainakin osan kysei- sestä kytkimestä.Another example of another device is a switch for use by a user, the second purpose of which is to allow the movement of a moving part which forms at least part of said switch.

Kuvassa 11 on esitetty lisäksi se edullinen piirre, että ilmakanava muodostaa mutkia valonilmaisi- N men 704 kummallakin puolella laitteen ulkopuolelta va- N lonilmaisimelle pääsevän hajavalon vähentämiseksi.Figure 11 further shows the preferred feature that the air duct forms bends on either side of the light detector N 704 to reduce stray light entering the light detector from outside the device.

Ku- O 30 van 11 suoritusmuodossa mutkat sijaitsevat symmetri- e sesti valonilmaisimen 704 kummallakin puolella siten, z että ilmakanava kääntyy 90 astetta kohti laserlähdettä * välittömästi valonilmaisimen 704 vieressä ja uudelleen & 90 astetta laserlähteen tasalla, mutta tämä ei ole mi- 3 35 tenkään välttämätöntä, vaan ilmakanavan mutkat voidaan S suunnitella sellaisella tavalla, joka parhaiten yhdis-In the embodiment of FIG. , but the bends in the air duct can be designed in a way that best combines

tää niiden tarkoituksen ja laitteen osien valmistami-their purpose and the manufacture of parts of the

sen helppouden.its ease.

Hajavalon lisäksi ilmakanavan aukkojen ja mutkien suunnittelulla voidaan vähentää satunnais- ten, laitteen ulkopuolella esiintyvien ilmanliikkeiden vaikutusta mittaukseen, koska käyttäjän hengitys tai muu satunnainen ilmanliike ei pääse suoraan vaikutta- maan ilman virtaukseen kohdealueella.In addition to diffused light, the design of air duct openings and bends can reduce the effect of random air movements outside the device on the measurement, as the user's breathing or other random air movement cannot directly affect the air flow in the target area.

Eräänä lisäpiirteenä kuvassa 11 on esitetty ilmakanavassa sijaitseva heijastava seinämä 1102, jon- ka tarkoitus on sama kuin mutkien eli ulkoa kantautu- van hajavalon ja/tai satunnaisten ilmanvirtausten vai- kutuksen vähentäminen kohdealueella.As a further feature, Figure 11 shows a reflective wall 1102 in an air duct, the purpose of which is the same as reducing the effect of bends, i.e., scattered light from outside, and / or random air currents in the target area.

Piirilevylle, ko- telo-osiin ja/tai muuhun sopivaan rakenneosaan voidaan myös muodostaa yksi tai useampia poistuvan lasersäteen heijastimia 1103, jonka tai joiden tehtävä on heijas- taa kohdealueen läpi tullut laservalo johonkin sellai- seen suuntaan, josta sen myöhemmät heijastukset ja si- ronnat eivät helposti löydä tietään takaisin päin koh- ti valonilmaisinta.One or more outgoing laser beam reflectors 1103 may also be formed on the circuit board, housing parts and / or other suitable component, the function of which is to reflect the laser light entering the target area in a direction from which its subsequent reflections and scattering do not easily find their way back to the light detector.

Heijastimen 1103 on edullista si- jaita niin etäällä ilmakanavassa olevasta lasersäteen poistumisaukosta (ks. viitenumero 803 kuvassa 8), että heijastimen pinnasta ei ole mahdollista piirtää laser- säteen poistumisaukon läpi suoraa viivaa, joka osuisi valonilmaisimeen.The reflector 1103 is preferably located so far from the laser beam exit aperture in the air duct (see reference numeral 803 in Fig. 8) that it is not possible to draw a straight line from the surface of the reflector through the laser beam exit aperture that would hit the light detector.

Tämä varmistaa, että heijastimesta 1103 itsestään hajaheijastuva laservalo ei aiheuta häiriöitä hiukkasmittaukseen.This ensures that the laser light self-reflecting from the reflector 1103 does not interfere with the particle measurement.

Myös valoansan rakenteet voivat osaltaan ra- jata ilmakanavaa ja estää ulkopuolisen hajavalon kul- N keutumista valonilmaisimelle.The structures of the light trap can also contribute to delimiting the air duct and prevent the passage of external stray light to the light detector.

Esimerkkinä tästä on N suorakulmion muotoinen kaide 202, joka nähdään kuvissa O 30 2-5, 7-8 ja 11 osana valoansan sitä päätä, joka on e kohdealueeseen päin ja joka muodostaa valonilmaisimen z aktiivista aluetta ympäröivän reunan.An example of this is the N rectangular handrail 202 seen in Figures 0-30 2-5, 7-8 and 11 as part of the end of the light bar facing the target area e and forming the edge surrounding the active area of the light detector z.

Kaiteen 202 an- * siosta valonilmaisin on ikään kuin kuopassa, jolloin & mahdollinen ilmakanavaa pitkin etenevä hajavalo ei osu 3 35 siihen kovin helposti.Thanks to the handrail 202, the light detector is as if in a pit, so that any scattered light propagating along the air duct does not hit it very easily.

Samalla kaide 202 voi vähentää S valonilmaisimen likaantumista ja parantaa hiukkasten havaitsemisen tehokkuutta, koska se yhtäältä ohjaa il-At the same time, the handrail 202 can reduce the fouling of the S light detector and improve the efficiency of particle detection because, on the one hand, it controls the air.

mavirtauksen paikallisesti hiukan korkeammalta va- lonilmaisimen ohi ja toisaalta madaltaa ilmakanavaa paikallisesti keskittäen ilmavirtausta lasersäteeseen kohdealueella.the airflow locally slightly higher past the light detector and on the other hand lowers the air duct locally focusing the airflow on the laser beam in the target area.

Kuva 13 on yksinkertaistettu kytkentäkaavio, joka esittää erästä sinänsä tunnettua tapaa valonil- maisimen käyttämiseksi valosykäysten havaitsemiseksi. Kuvan 13 kytkennässä valonilmaisin on fotodiodi 1301, joka on biasoitu estosuuntaan. Biasjännite on peräisin jännitelähteestä 1302 ja sen tasoa voidaan muuttaa ja/tai reguloida regulaattorilla 1303. Fotodiodin 1301 katodin ja biasjännitteen positiivisen navan välillä on etuvastus 1304. Fotodiodin 1301 katodi on kytketty differentiaalivahvistimen 1305 invertoivaan tuloon.Fig. 13 is a simplified circuit diagram showing a method known per se for using a light detector to detect light pulses. In the circuit of Figure 13, the light detector is a photodiode 1301 biased in the blocking direction. The bias voltage is derived from the voltage source 1302 and its level can be changed and / or regulated by the regulator 1303. There is a preamplifier 1304 between the cathode of the photodiode 1301 and the positive terminal of the bias voltage 134. The cathode of the photodiode 1301 is connected to the inverting input of the differential amplifier 1305.

Differentiaalivahvistimen 1305 ei-invertoivaan tuloon on kytketty vertailupotentiaali, joka tuotetaan biasjännitteestä potentiometrillä 1306. Kun foto- diodiin 1301 ei osu valoa, sen läpi ei kulje virtaa ja differentiaalivahvistimen 1305 invertoivan tulon po- tentiaali on oleellisesti sama kuin biasjännitteen po- sitiivisen navan potentiaali. Kun fotodiodiin 1301 osuu valoa, sen läpi alkaa kulkea virtaa, mikä havai- taan potentiaalin laskuna differentiaalivahvistimen 1305 invertoivassa tulossa. Jos invertoivan tulon po- tentiaali laskee alemmas kuin vertailupotentiaali, differentiaalivahvistimen 1305 lähtö tuottaa positii- visen signaalin. Sen kestosta ja muodosta on mahdol- N lista päätellä, kuinka suuri määrä valoa fotodiodiin N 1301 osui ja kuinka pitkään tämä valo oli havaittavis- O 30 sa.Connected to the non-inverting input of the differential amplifier 1305 is a reference potential produced from the bias voltage by the potentiometer 1306. When no light impinges on the photodiode 1301, no current passes through it and the potential of the inverting input of the differential amplifier 1305 is substantially the same as the bias voltage potential. When light hits the photodiode 1301, current begins to flow through it, which is observed as a decrease in potential at the inverting input of the differential amplifier 1305. If the potential of the inverting input drops lower than the reference potential, the output of the differential amplifier 1305 produces a positive signal. From its duration and shape it is possible to deduce how much light hit the photodiode N 1301 and for how long this light was detectable.

S Hiukkasmittalaitteeseen sovellettuna edellä Ek selostettu toimintaperiaate tarkoittaa, että vahvisti- * men tuottamien lähtöpulssien määrästä aikayksikössä & voidaan laskea ilman hiukkaspitoisuus. Lisäksi yksit- 3 35 täisen pulssin muodosta ja kestosta on mahdollista S tehdä päätelmiä sen hiukkasen koosta ja muodosta, joka aiheuttamasta valosykäyksestä pulssi syntyi. Järjeste-S When applied to a particle measuring device, the operating principle described above Ek means that the particle concentration in the air can be calculated from the number of output pulses * produced by the amplifier. In addition, from the shape and duration of a single pulse, it is possible to draw conclusions about the size and shape of the particle from which the pulse was generated. Organized

lyssä voi olla useita samaan valonilmaisimeen kytket- tyjä vahvistimia, joista kullekin muodostetaan oma vertailupotentiaalinsa.There may be several amplifiers connected to the same light detector, each of which has its own reference potential.

Tällä tavalla eri vahvistimet voidaan virittää havaitsemaan erikokoisia hiukkasia, jolloin niiden tuottamien lähtöpulssien suhteelliset määrät kertovat erikokoisten hiukkasten jakauman tut- kitussa ilmassa.In this way, different amplifiers can be tuned to detect particles of different sizes, so that the relative amounts of output pulses they produce indicate the distribution of particles of different sizes in the studied air.

Kuvassa 13 esitetyn esimerkin lisäksi on ole- massa myös muita sinänsä tunnettuja tapoja, joilla va- loherkkä komponentti voidaan kytkeä osaksi ilmaisin- kytkentää niin, että sitä voi käyttää valosykäysten havaitsemiseen.In addition to the example shown in Fig. 13, there are other ways known per se in which a photosensitive component can be connected as part of a detector circuit so that it can be used to detect light pulses.

Hiukkasmittaukseen sovellettuina niil- le on yhteistä se, että valoherkän komponentin tuotta- ma alkuperäinen signaali (kuvassa 13 fotodiodin 1301 estosuuntaisen johtavuuden kasvu ja sen aiheuttama po- tentiaalin lasku fotodiodin 1301 katodilla) on pieni ja sitä on vahvistettava merkittävästi, jotta sen muo- don ja keston arviointi olisi mahdollista.When applied to particle measurement, they have in common that the initial signal produced by the photosensitive component (the increase in the blocking conductivity of photodiode 1301 in Figure 13 and the resulting decrease in potential at the cathode of photodiode 1301) is small and must be significantly amplified to an assessment of the duration would be possible.

Jotta arvi- ointi olisi luotettavaa, vahvistinjärjestelyn (jota kuvassa 13 esittää yksinkertaistetusti differentiaali- vahvistin 1305) on oltava mahdollisimman pienikohi- nainen ja järjestely on eristettävä mahdollisimman te- hokkaasti muualla syntyvistä sähkömagneettisista häi- riöistä.For the evaluation to be reliable, the amplifier arrangement (shown in simplified form in Figure 13 by the differential amplifier 1305) must be as low noise as possible and the arrangement must be isolated as effectively as possible from electromagnetic interference elsewhere.

Eristäminen muista, samaan laitteeseen kuulu- vista häiriölähteistä eli lyhyemmin (komponenttikoh- tainen) EMC-suojaus voi edellyttää erityisiä suojaavia a rakenteita varsinkin, jos laitteeseen kuuluu sellaisia N muita komponentteja, jotka luonteensa mukaisesti tuot- O 30 tavat paljon sähkömagneettisia häiriöitä.Isolation from other sources of interference in the same device, ie shorter (component-specific) EMC protection may require special protective structures, especially if the device contains N other components which, by their nature, produce a large amount of electromagnetic interference.

Tällaisia e muita komponentteja ovat esimerkiksi releet, langatto- z mat lähetinvastaanottimet ja hakkuriteholähteet.Such other components include, for example, relays, wireless transceivers, and switch power supplies.

Suo- * jaavina rakenteina käytetään esimerkiksi piirilevyyn & muodostettuja maatasorakennelmia ja piirilevyn pinnal- 3 35 le juotettavia tai liimattavia, sähköä johtavia EMC- S suojakoppeja.Protective structures used are, for example, ground plane structures formed on the circuit board & electrically conductive EMC-S enclosures to be soldered or glued to the surface of the circuit board.

Maatasorakennelmalla tarkoitetaan tässä sellaista paikalliseen maapotentiaaliin kytkettyjen,A ground plane structure is defined here as a system connected to the local ground potential,

piirilevyn pinnoille ja/tai välikerroksiin muodostet- tujen johdinalueiden kokonaisuutta, joka on muodostet- tu nimenomaan kyseisellä maatasorakennelmalla suojat- tavien komponenttien tarpeisiin eikä ole vain osa laitteen yleistä maatasoa. laitteen yleinen maataso on tyypillisesti piirilevyn tietylle pinnalle tai tiet- tyyn välikerrokseen muodostettu, mahdollisimman yhte- näinen johdinalue, joka on yhteinen kaikille samaan piirilevyyn kiinnitetyille komponenteille tai merkit- tävälle osalle niistä, kuten kaikille analogisille komponenteille tai kaikille digitaalisille komponen- teille. Maatasorakennelman tehokkuus EMC-suojaamisessa on yleisesti ottaen sitä parempi, mitä suurempi alue piirilevystä sillä voidaan kattaa suojattavien kompo- nenttien ympärillä ja - monikerrospiirilevyn tapauk- sessa - mitä useampiin piirilevyn kerroksiin se voi- daan ulottaa.a set of conductor areas formed on the surfaces and / or intermediate layers of the circuit board, which is formed specifically for the needs of the components to be protected by the ground plane structure in question and is not only part of the general ground plane of the device. the general ground plane of the device is typically the most uniform conductor area formed on a particular surface or intermediate layer of the circuit board that is common to all or a substantial portion of the components attached to the same circuit board, such as all analog components or all digital components. The efficiency of the ground plane structure in EMC protection is generally better the larger the area of the circuit board it can cover around the components to be protected and, in the case of a multilayer circuit board, the more layers of the circuit board it can extend.

Eräs keino, jolla laite ilman hiukkaspitoi- suuden mittaamiseksi on mahdollista tehdä pieniko- koiseksi ja silti säilyttää sen avainkomponenttien hy- vä EMC-suojaus ja rakenteen ja valmistustekniikan suo- raviivaisuus, on sijoittaa kaksi tai useampia tällai- sia avainkomponentteja yhteisen maatasorakennelman kattamalle alueelle. Jos näitä avainkomponentteja käy- tetään eriaikaisesti, ne eivät häiritse toisiaan vaan niistä kukin voi toimiessaan hyödyntää kyseistä maata- sorakennelmaa ikään kuin se olisi osa vain kyseisen N komponentin omaa FMC-suojausta. N Kuva 14 esittää esimerkkiä tällaisesta suori- O 30 tusmuodosta. Kuvassa 14 on esitetty osa eräästä lait- e teesta ilman hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi. Lait- z teessa on laserlähde 701 laservalon tuottamiseksi ja > suuntaamiseksi kohdealueelle, joka on merkitty kuvaan & katkoviivaellipsillä. Laitteessa on piirilevy 705 sekä 3 35 ilmakanava mittauksen kohteena olevan ilman ohjaa- S miseksi ilmavirtauksena kohdealueen läpi. Ilmakanavaa rajaava piirilevyn 705 osa sijoittuu kapeiden viivoi-One way in which a device for measuring the concentration of airborne particles can be made small and still maintain the good EMC protection of its key components and the straightforwardness of the design and manufacturing technique is to place two or more such key components in the area covered by the common ground plane structure. If these key components are used at different times, they do not interfere with each other, but each of them can operate the ground structure as if it were only part of the N component's own FMC protection. Fig. 14 shows an example of such an embodiment. Figure 14 shows a part of an apparatus for measuring the concentration of airborne particles. The device has a laser source 701 for producing and directing laser light to a target area marked with an image & dashed ellipse. The device has a circuit board 705 and 3 35 air ducts for directing the air to be measured as an air flow through the target area. The part of the circuit board 705 delimiting the air duct is located in a narrow line.

tettujen kaistojen väliin. Laservalo muodostaa laser- säteen 1001, joka on fokusoitu kohdealueelle. Hajava- lon vähentämiseksi laitteessa voi olla valoansa, jonka rakenteista on kuvassa 14 esimerkkinä esitetty väli- seinä 204.between the lanes indicated. The laser light forms a laser beam 1001 focused on the target area. In order to reduce stray light, the device may have its own light, the structures of which are exemplified in Figure 14 by a partition 204.

Kohdealueen viereen on sijoitettu valonilmai- sin 704 sellaisten valosykäysten havaitsemiseksi, jot- ka syntyvät ilmavirtauksen kuljettamien hiukkasten si- rottaessa laservaloa kohdealueella. Valonilmaisimeen 704 on kytketty vahvistin valonilmaisimella havaittuja valosykäyksiä vastaavien sähköisten signaalien vahvis- tamiseksi. Kuvassa 14 vahvistin koostuu useista vah- vistinelementeistä, jotka sisältyvät integroituihin piireihin 1401 ja 1402. Valonilmaisin 704 ja vahvisti- men sisältävät komponentit 1401 ja 1402 on asennettu piirilevylle 705.Adjacent to the target area is a light detector 704 for detecting light pulses generated by the airborne particles scattering laser light in the target area. An amplifier is connected to the light detector 704 to amplify electrical signals corresponding to the light pulses detected by the light detector. In Fig. 14, the amplifier consists of a plurality of amplifier elements included in the integrated circuits 1401 and 1402. The photodetector 704 and the components 1401 and 1402 including the amplifier are mounted on the circuit board 705.

Laitteessa on mikroprosessori, jota ei ole esitetty kuvassa 14, koska se sijaitsee piirilevyllä 705 kuvan 14 esittämän alueen ulkopuolella. Mikropro- sessoria käytetään laitteen ohjelmoitavien toimintojen suorittamiseen. Lisäksi laitteessa on mikroprosesso- rista erillinen, piirilevylle 705 asennettu ja mikro- prosessoriin kytketty viestintäpiiri 1403 ulkoisten viestiyhteyksien ylläpitämiseksi mikroprosessorin ja laitteen ulkopuolisten muiden laitteiden välillä. Viestintäpiiri 1403 voi olla varustettu esimerkiksi langattomien yhteyksien kuten IEEE 802.11 -standardin N mukaisten Wi-Fi-yhteyksien ylläpitämiseksi ja siihen N voi olla kytkettynä antenni 1404. O 30 Viestintäpiiri 1403 ja vahvistin (eli vahvis- e timen sisältävät komponentit 1401 ja 1402) sijaitsevat = piirilevyllä 705 niille yhteisen, sähköisten häiriöi- + den vähentämiseen tarkoitetun maatasorakennelman 1405 & kattamalla alueella. Maatasorakennelma 1405 on merkit- 3 35 ty kuvaan 14 kaavamaisesti vinoviivoituksella. Piiri- S levyn 705 leveys voi olla verrattain pieni, esimerkik- si 15-20 millimetriä, ja maatasorakennelman 1405 koko piirilevyn tason määräämässä suunnassa voi olla pie- nempi kuin 20 x 20 millimetriä.The device has a microprocessor not shown in Figure 14 because it is located on the circuit board 705 outside the area shown in Figure 14. The microprocessor is used to perform the programmable functions of the device. In addition, the device has a communication circuit 1403 separate from the microprocessor, mounted on the circuit board 705, and connected to the microprocessor to maintain external communication links between the microprocessor and other devices outside the device. For example, the communication circuit 1403 may be equipped to maintain wireless connections such as Wi-Fi connections in accordance with the IEEE 802.11 standard N, and the antenna 1404 may be connected thereto. on circuit board 705 in the area covered by a common ground plane structure 1405 for reducing electrical interference. The ground plane structure 1405 is schematically marked in Figure 14 with a slash. The width of the circuit board 705 may be relatively small, for example 15 to 20 millimeters, and in the direction determined by the plane of the entire circuit board of the ground plane structure 1405, it may be less than 20 x 20 millimeters.

Jos piirilevy 705 on monikerrospiirilevy, jonka yhdestä pinnasta suurimman osan kattaa laitteen leinen maataso, maatasorakennelma 1405 voi sijaita monikerrospiirilevyn sisällä, ainakin yhden eristekerroksen erottamana yleisestä maatasosta.If the circuit board 705 is a multilayer circuit board, one of the surfaces of which is covered by the Leine ground plane of the device, the ground plane structure 1405 may be located inside the multilayer circuit board, separated by at least one insulating layer from the general ground plane.

Viestintäpiiri 1403 ja vahvistin ovat molem- mat komponentteja, joiden häiriöttömälle ja tehokkaal- le toiminnalle on edullista, että niiden EMC- suojaukseen käytetty maatasorakennelma 1405 on Kompo- nenttien kokoon nähden suuri ja - monikerrospiirilevyn tapauksessa - kattaa osia piirilevyn monesta kerrok- sesta.The communication circuit 1403 and the amplifier are both components, for the undisturbed and efficient operation of which it is advantageous that the ground plane structure 1405 used for their EMC protection is large in relation to the size of the components and - in the case of a multilayer circuit board - covers parts of the circuit board.

Myös viestintäpiirin 1403 antennin 1404 toimin- nalle voi olla hyötyä mahdollisimman suuresta ja te- hokkaasta maatasorakennelmasta sen lähellä.The operation of the antenna 1404 of the communication circuit 1403 may also benefit from the largest and most efficient ground plane structure possible near it.

Toisaalta viestintäpiiri 1403 ja vahvistin ovat komponentteja, jotka toimiessaan voisivat tuottaa sähköisiä häiriöitä toinen toisilleen.On the other hand, the communication circuit 1403 and the amplifier are components that, when operating, could produce electrical interference to each other.

Erityisesti viestintäpiiri 1403 on luonteeltaan komponentti, jonka normaali toiminta voi tuottaa niin paljon häiriöitä, että vahvistimen käyttö pienimpiä valonilmaisimella 704 havaittuja valosykäyk- siä vastaavien sähköisten signaalien vahvistamiseksi riittävän tarkasti kävisi mahdottomaksi.In particular, the communication circuit 1403 is a component whose normal operation can produce so much interference that it would be impossible to use an amplifier to amplify electrical signals corresponding to the smallest pulse of light detected by the light detector 704 with sufficient accuracy.

Siksi on edullista, että mikroprosessori on ohjelmoitu järjes- tämään vahvistimen ja viestintäpiirin 1403 toiminta eriaikaisiksi.Therefore, it is preferred that the microprocessor be programmed to arrange the operation of the amplifier and the communication circuit 1403 at different times.

Yksittäinen mittausaika, jonka ajaksi mikro- N prosessori on ohjelmoitu järjestämään vahvistin toi- N mintaan ja viestintäpiiri pois toiminnasta, kannattaa O 30 valita siten, että sen kuluessa on mahdollista saada S mielekkäitä mittaustuloksia.The individual measurement time during which the micro-processor is programmed to put the amplifier into operation and the communication circuit out of operation should be chosen so that it is possible to obtain meaningful measurement results within it.

Tämän arvioinnissa on z huomioitava kohdealueen läpi kulkevan ilmavirtauksen * määrä ja ne oletetut hiukkaspitoisuudet, joita lait- & teella on tarkoitus mitata.The assessment of this must z take into account the amount of air flow * through the target area and the assumed particle concentrations that the device is intended to measure.

Jos ilmakanavan poikki- 3 35 leikkauspinta-ala on enintään vain muutamia neliömil- S limetrejä ja ilmavirtauksen ensisijainen aiheuttaja on konvektio, yksittäinen mittausaika voi olla pituudel-If the cross-sectional area of the air duct is not more than a few square meters and the primary source of airflow is convection, a single measurement time may be

taan esimerkiksi 1-10 sekuntia.for example 1-10 seconds.

Mainittu konvektio voidaan tuottaa esimerkiksi sijoittamalla ilmakanavaan jokin muu elektroninen komponentti, joka on toimiak- seen saatettava ympäristön lämpötilasta poikkeavaan lämpötilaan.Said convection can be produced, for example, by placing another electronic component in the air duct, which must be brought to a temperature other than ambient temperature in order to function.

Se, että yhteinen maatasorakennelma kattaa sekä vahvistimen että viestintäpiirin 1403 ja että ne ovat piirilevyn 705 samalla pinnalla, tarkoittaa, että maatasorakennelmasta on mahdollista tehdä suurempi kuin jos jommallakummalla mainituista komponenteista olisi vain sitä ympäröivä oma maatasorakennelma.The fact that the common ground plane structure covers both the amplifier and the communication circuit 1403 and that they are on the same surface of the circuit board 705 means that it is possible to make the ground plane structure larger than if either of these components had only its own ground plane structure.

Suh- teellisen suurikokoinen maatasorakennelma tarkoittaa, että pelkästään maatasorakennelmallakin saavutetaan melko tehokas EMC-suojaus.The relatively large ground plane structure means that a fairly effective EMC protection is achieved with the ground plane structure alone.

Riittävä EMC-suojauksen ta- so voidaan saavuttaa, vaikka laitteessa ei ole sähköä johtavaa EMC-suojakoppia piirilevyn pinnalla kattamas- sa kumpaakaan vahvistimesta ja viestintäpiiristä 1403. Tästä on kustannusetua ja valmistusteknistä etua, kos- ka laitteen komponenttiluettelosta ja kokoonpanopro- sessista voidaan jättää kokonaan pois EMC-suojakoppi ja sen kiinnittäminen piirilevyyn.An adequate level of EMC protection can be achieved even if the device does not have an electrically conductive EMC shield on the surface of the circuit board covering either the amplifier and the communication circuit 1403. This has a cost advantage and a manufacturing advantage because the device's component list and assembly process can be completely excluded EMC enclosure and its attachment to the circuit board.

Edellä kuvatun lisäksi tai asemesta laitteen eri osien toiminnan keskinäisellä ajoittamisella voi- daan saavuttaa myös muita etuja.In addition to or instead of the above, other advantages can be achieved by mutually scheduling the operation of the various parts of the device.

Esimerkkinä voidaan tarkastella ohjainpiiriä, joka on tarkoitettu vahvis- tettujen sähköisten signaalien käsittelemiseksi ja jo- ka kuvan 14 kaavamaisessa esityksessä voi olla piiri N 1406. Viestintäpiirin 1403 tavoin ohjainpiiri 1406 voi N olla laitteen ohjelmoitavia toimintoja suorittavasta O 30 mikroprosessorista erillinen mutta siihen kytketty e piiri.As an example, a control circuit for processing amplified electrical signals may be considered, which in the schematic representation of Fig. 14 may be a circuit N 1406. Like the communication circuit 1403, the control circuit 1406 may be a circuit separate from but connected to the O 30 microprocessor performing programmable functions.

Erään näkökohdan mukaisesti ohjainpiiri 1406 Ek voi olla mikroprosessoriin verrattuna yksinkertainen * ja vain vähän tehoa kuluttava piiri; erään toisen nä- & kökohdan mukaisesti mikroprosessorin toiminnalla voi 3 35 olla vain vähän merkitystä sinä aikana, kun itse hiuk- S kasmittaus on päällä.In one aspect, the control circuit 1406 Ek may be a simple * low power circuit compared to a microprocessor; According to another aspect, the operation of the microprocessor may be of little significance while the particle sampling itself is on.

Näin ollen mikroprosessori voi olla ohjelmoitu menemään virransäästötilaan ainakin suurimmaksi ojaksi siitä ajasta, jonka aikana ohjain- piiri 1406 on järjestetty toimimaan eli käsittelemään edellä kuvattuja, vahvistimen tuottamia vahvistettuja sähköisiä signaaleja. Suurimmalla osalla tietystä ajasta tarkoitetaan suurempaa kuin 50% osuutta kysei- sestä ajasta. Kuva 15 havainnollistaa erästä esimerkin- omaista laitteen osien toiminnallista ryhmittelyä. Sähkötehon jakelulinjoja on kuvattu paksummilla vii- voilla ja ohjaus- ja signaaliyhteyksiä ohuemmilla vii- voilla. Kuvan 15 mukaisessa järjestelyssä laitteen kaikkien osien käyttämän sähkötehon lähde on akku tai paristo 1501. Laitteen eri osien tarvitsemat käyttö- jännitteet tuotetaan ja vakavoidaan käyttämällä line- aariregulaattoreita, joista esimerkkinä lineaariregu- laattorilohkot 1502 ja 1503, ja/tai hakkuriteholähtei- tä 1504.Thus, the microprocessor may be programmed to enter a power saving mode for at least the largest ditch of the time during which the control circuit 1406 is configured to operate, i.e., to process the amplified electrical signals produced by the amplifier described above. Most of the time means more than 50% of that time. Figure 15 illustrates an exemplary functional grouping of device components. Electric power distribution lines are depicted by thicker lines and control and signal connections by thinner lines. In the arrangement of Figure 15, the source of electrical power used by all parts of the device is a battery 1501. The operating voltages required by the various parts of the device are generated and stabilized using linear regulators, such as linear regulator blocks 1502 and 1503, and / or switch power supplies 1504.

Kuva 16 havainnollistaa erästä esimerkin- omaista ohjainpiiriä 1406, jota voidaan käyttää va- lonilmaisimella havaittuja valosykäyksiä vastaavien, vahvistettujen sähköisten signaalien käsittelemiseksi. Ohjainpiirissä on tässä esimerkissä joukko vertailu- piirejä 1601, 1602, 1603, joista kukin on järjestetty vertaamaan tulolinjaa 1604 pitkin tulevia, vahvistimen vahvistamia sähköisiä signaaleja kyseiselle vertailu- piirille ominaiseen referenssiin. Kukin vertailupiiri on järjestetty tuottamaan lähtösignaali vasteena sii- N hen, että vertaaminen ilmaisee referenssin saavutta- N mista tai ylittämistä. Referenssit on esitetty symbo- O 30 lisesti ja niillä voidaan tarkoittaa esimerkiksi vah- e vistetun signaalin amplitudiin, kestoon, muotoon tai z muuhun piirteeseen viittaavia referenssejä. Kukin ver- * tailupiiri siis olennaisesti tutkii, milloin vahvisti- & melta tuleva sähköinen signaali täyttää tietyn ehdon, 3 35 ja tuottaa sitä vastaavan lähtösignaalin. Vertailupii- S rit 1601-1603 voivat olla esimerkiksi analogisia ver- tailupiirejä, jotka tarvitsevat vain hyvin pienen säh-Figure 16 illustrates an exemplary control circuit 1406 that may be used to process amplified electrical signals corresponding to light pulses detected by a light detector. In this example, the control circuit has a plurality of reference circuits 1601, 1602, 1603, each of which is arranged to compare the electrical signals from the amplifier along the input line 1604 to a reference specific to that reference circuit. Each reference circuit is arranged to produce an output signal in response to N indicating that a reference has been reached or exceeded. References are shown symbolically and may refer to, for example, references to the amplitude, duration, shape, or other feature of an amplified signal. Thus, each control circuit essentially examines when the electrical signal from the amplifier satisfies a certain condition, 3 35 and produces a corresponding output signal. The reference circuits 1601-1603 may be, for example, analog reference circuits which require only a very small amount of electricity.

kötehon toimiakseen, mutta myös digitaalisten vertai- lupiirien käyttö on mahdollista.but it is also possible to use digital comparators.

Kuvan 16 mukaisessa ohjainpiirissä on yksi tai useampia laskureita, jotka on esitetty viitenume- roilla 1605, 1606 ja 1607. Laskurit on kytketty vas- taanottamaan vertailupiirien lähtösignaaleja ja laske- maan niiden määrää.The control circuit of Figure 16 has one or more counters, shown at 1605, 1606 and 1607. The counters are connected to receive and count the output signals of the reference circuits.

Laskureihin 1605-1607 kertyneitä arvoja tutkimalla on siis mahdollista havaita, kuinka monta kertaa kukin vertailupiiri on havainnut omaa re- ferenssiään vastaavat piirteet vahvistimelta tulevassa sähköisessä signaalissa.Thus, by examining the values accumulated in the counters 1605-1607, it is possible to detect how many times each reference circuit has detected features corresponding to its own reference in the electrical signal coming from the amplifier.

Kuvan 15 mukaisessa toiminnallisessa jaotte- lussa mikroprosessorin 1505 virrankulutus sen toimies- sa voi olla useita milliampeereja, kuten esimerkiksi 5 milliampeeria.In the functional distribution of Figure 15, the power consumption of the microprocessor 1505 during operation may be several milliamperes, such as 5 milliamps.

Jos ohjainpiiri 1406 sisältää vain välttämättömät toiminnot, sen virrankulutus sen toi- miessa voi olla paljonkin alle yhden milliampeerin, kuten esimerkiksi 150 mikroampeeria.If the control circuit 1406 contains only the necessary functions, its power consumption during operation may be much less than one milliampere, such as 150 microamperes.

Yksittäinen mit- tausaika, jonka aikana ohjainpiiri 1406 on toiminnassa ja josta suurimman osan mikroprosessori 1505 viettää virransäästötilassa, voi olla pituudeltaan välillä 1- 10 sekuntia.The single measurement time during which the control circuit 1406 is in operation and most of which the microprocessor 1505 spends in the power saving mode may be between 1 and 10 seconds in length.

Aika, jonka mikroprosessori 1505 sitten virransäästötilasta herättyään käyttää laskurien 1605- 1607 lukemiseen, lukemiensa tietojen käsittelemiseen ja tallentamiseen sekä mahdollisesti kommunikointiin viestintäpiirin 1403 kautta, voi olla vain sekunteja tai jopa alle sekunnin.The time that the microprocessor 1505 then wakes up from power saving mode to read the counters 1605-1607, process and store the data it reads, and possibly communicate through the communication circuit 1403 may be only seconds or even less than a second.

Tällaisella vuorottelulla on a siis mahdollista säästää merkittävästi sähköenergiaa, N mikä tarkoittaa, että akun tai pariston 1501 antama O 30 sähköenergia riittää merkittävästi pitempään kuin jos S mikroprosessori 1505 olisi jatkuvasti toiminnassa. z Kuten edellä jo todettiin, jos laitteessa on * yksi tai useampia hakkuriteholähteitä 1504 käyttöjän- & nitteiden tuottamiseksi ainakin osalle laitteen elekt- 3 35 ronisista komponenteista, mikroprosessori 1505 on S edullista ohjelmoida järjestämään tämän tai näiden hakkuriteholähteiden toiminta eriaikaiseksi ohjainpii-Thus, with such alternation, it is possible to save a significant amount of electrical energy, N which means that the electrical energy O 30 provided by the battery 1501 is sufficient for significantly longer than if the microprocessor 1505 S were continuously operating. z As noted above, if the device has * one or more switch power supplies 1504 to provide operating voltages to at least a portion of the electronic components of the device, it is preferable to program the microprocessor 1505 to provide operation of this or these switch power supplies for a different time.

rin 1406 toiminnan kanssa. Näin varmistetaan, että hakkuriteholähteiden luonnostaan tuottamat korkeataa- juiset sähkömagneettiset häiriöt eivät häiritse sen vahvistimesta 1506 ja ohjainpiiristä 1406 muodostuvan kokonaisuuden toimintaa, joka on viritetty mittaamaan pienimpienkin hiukkasten esiintymistä tutkittavassa ilmassa. Laite, jossa kuvatun kaltaista ilman hiukkas- pitoisuuden mittausta tehdään, voi olla esimerkiksi liesivahti eli standardin EN 50615 mukainen laite, jonka tehtävä on valvoa lieden turvallista käyttöä ja tarvittaessa antaa hälytys ja/tai katkaista lieden tai sen osan käyttövoima vaaratilanteen estämiseksi. Lie- sivahtikäytössä ilman hiukkaspitoisuuden mittaamisella voidaan parantaa toiminnan luotettavuutta ja monipuo- lisuutta, koska ilman hiukkaspitoisuuden mittaus antaa paljon sellaista tietoa, jota liesivahdin perinteisem- mät ilmaisintyypit kuten infrapunalämpömittarit eivät kerro. Muita mahdollisia sovelluskohteita ovat esimer- kiksi sisäilman laadun yleinen mittaaminen kodeissa tai julkisissa tiloissa, rakennusaikainen ilman hiuk- kaspitoisuuden seuraaminen rakennus- tai saneeraustyö- maalla, ulkoilman hiukkaspitoisuuden kuten siitepöly- pitoisuuden mittaaminen ja niin edelleen.1406 activities. This ensures that the high frequency electromagnetic interference naturally produced by the switch power supplies does not interfere with the operation of the amplifier 1506 and the control circuit 1406, which are tuned to measure the presence of even the smallest particles in the test air. A device in which a particulate concentration measurement as described is carried out can be, for example, a cooker guard, ie a device in accordance with EN 50615, which monitors the safe use of the hob and, if necessary, gives an alarm and / or switches off the hob or part to prevent danger. In stove guard operation, measuring the particle concentration in the air can improve the reliability and versatility of the operation, because the measurement of the particle concentration in the air provides a lot of information that is not reported by more traditional detector types such as infrared thermometers. Other possible applications are, for example, the general measurement of indoor air quality in homes or public spaces, the monitoring of airborne particulate matter at the construction or renovation site during construction, the measurement of outdoor airborne content such as pollen content, and so on.

NOF NOF OO

N > 00N> 00

NOF

I jami aI Jami a

LO 0)LO 0)

PPPP LOLO

O oO o

NOF

Claims (10)

PATENTTIVAATIMUKSETPATENT CLAIMS 1. Laite ilman hiukkaspitoisuuden mittaa- miseksi, jossa laitteessa on: - laserlähde (701) laservalon tuottamiseksi ja suun- taamiseksi kohdealueelle, - ilmakanava mittauksen kohteena olevan ilman ohjaa- miseksi ilmavirtauksena kohdealueen läpi, - kohdealueen viereen sijoitettu valonilmaisin (704) sellaisten valosykäysten havaitsemiseksi, jotka synty- vät mainitun ilmavirtauksen kuljettamien hiukkasten sirottaessa mainittua laservaloa kohdealueella, ja - valoansa (201) mainitun laserlähteen (701) ja maini- tun kohdealueen välillä kohdealueelle kulkeutuvan ha- javalon vähentämiseksi, jossa valoansassa (201) on ai- nakin kaksi mainitun laservalon kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikittaista väliseinää (204, 205, 206) ja niistä kussakin aukko (401, 403, 406) halutulla ta- valla rajatun määrän laservaloa päästämiseksi kyseisen väliseinän läpi, jotka mainitut ainakin kaksi välisei- nää (204, 205, 206) ovat osa samaa kappaletta, joka on valmistettu yhtenäisenä siten, että kutakin mainituis- ta aukoista (401, 403, 406) rajaa koko aukon ympärys- mitalta yhtenäinen osuus mainittua yhtenäisenä valmis- tettua kappaletta, ja joihin mainittuihin ainakin kah- teen väliseinään lukeutuu ensimmäinen väliseinä (205) ja toinen väliseinä (206), jotka sijaitsevat tässä järjestyksessä laserlähteestä (701) kohdealueeseenAn apparatus for measuring the concentration of airborne particles, the apparatus comprising: - a laser source (701) for producing and directing laser light to a target area, generated by the scattering of said laser light in a target area by particles carried by said air flow, and a partition (204, 205, 206) substantially transverse to the direction of travel and an aperture (401, 403, 406) in each of them for passing a limited amount of laser light through said partition, said at least two partitions (204, 205, 206) being part of the same piece, made in one piece so that each of the above - the openings (401, 403, 406) are delimited by a unitary portion of said unitary body about the entire circumference of the opening, and said at least two partitions include a first partition (205) and a second partition (206) located respectively from the laser source (701) to the target area N M N päin, N tunnettu siitä, että O 30 - ensimmäisessä väliseinässä (205) oleva aukko (401) e on laservalon optista akselia (203) pitkin otetulta = halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on * suurempi laserlähteen (701) puolelta kuin kohdealueen & puolelta, ja 3 35 -— toisessa väliseinässä (206) oleva aukko (403) on la- S servalon optista akselia (203) pitkin otetulta halki- leikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurem-N M N, N characterized in that the aperture (401) e in the first partition wall (205) is conical in cross-section = along the optical axis (203) of the laser light so that it is * larger from the laser source (701) side than from the target area & side , and the aperture (403) in the second partition wall (206) is conical in cross-section along the optical axis (203) of the la-S servalo so as to be larger. pi kohdealueen puolelta kuin laserlähteen (701) puo- lelta.pi from the target area side than from the laser source (701) side. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun- nettu siitä, että mainittu yhtenäisenä valmistettu kappale on valmistettu ruiskupuristamalla.Device according to claim 1, characterized in that said integral body is produced by injection molding. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun- nettu siitä, että - mainittuihin ainakin kahteen väliseinään lukeutuu lisäksi kolmas väliseinä (204), joka on mainitun la- serlähteen (701) ja mainitun ensimmäisen väliseinän (205) välillä, ja - kolmannessa väliseinässä (204) oleva aukko (406) on laservalon optista akselia (203) pitkin otetulta hal- kileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suu- rempi laserlähteen (701) puolelta kuin kohdealueen puolelta.Device according to claim 1, characterized in that - said at least two partitions further comprise a third partition wall (204) between said laser source (701) and said first partition wall (205), and - a third partition wall (204) ) is conical in cross-section along the optical axis (203) of the laser light so that it is larger on the laser source (701) side than on the target area side. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen laite, tunnettu siitä, että mainittu yhtenäise- nä valmistettu kappale muodostaa pidikkeen mainitulle laserlähteelle (701) sen pitämiseksi ennalta valitussa asemassa mainittuun kohdealueeseen nähden.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said integral body forms a holder for said laser source (701) for holding it in a preselected position relative to said target area. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen laite, tunnettu siitä, että osa (202) mainitus- ta yhtenäisenä valmistetusta kappaleesta muodostaa N 25 mainitun valonilmaisimen (704) aktiivista aluetta ym- a päröivän reunan. 2 Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a part (202) of said integrally formed body forms an edge surrounding the active area of said light detector (704). 2 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- N kainen laite, tunnettu siitä, että etäisyys mainitusta z laserlähteestä (701) mainitun kohdealueen keskipistee- 10 30 seen on välillä 10 - 20 millimetriä. 5 © Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance from said laser source (701) to the center of said target area is between 10 and 20 millimeters. 5 © 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- N kainen laite, tunnettu siitä, että - mainitun valonilmaisimen (704) aktiivinen alue on pitkänomainen laservalon optisen akselin suunnassa ja - mainitun aktiivisen alueen leveys (Y) laservalon op- tista akselia vastaan kohtisuorassa suunnassa on vä- hemmän kuin 4 millimetriä, edullisimmin vähemmän kuin 2 millimetriä.Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the active area of said light detector (704) is elongated in the direction of the optical axis of the laser light, and - the width (Y) of said active area in the direction perpendicular to the optical axis of the laser light is less than 4 millimeters, most preferably less than 2 millimeters. 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen laite, tunnettu siitä, että - laitteessa on piirilevy (705), johon mainitut valo- ansa (201) ja valonilmaisin (704) on kiinnitetty ja johon on lisäksi kiinnitetty laitteen muita elektroni- sia komponentteja, - mainitussa yhtenäisenä valmistetussa kappaleessa on sen piirilevyä (705) vasten olevalla sivulla yksi tai useampia avoimia alueita ja - yksi tai useampia mainituista muista elektronisista komponenteista (706) on sijoitettu piirilevylle (705) siten, että ne ovat mainittujen yhden tai useamman avoimen alueen kohdalla sijoittuen mainittujen väli- seinien (204, 205, 206) välille.Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the device has a circuit board (705) to which said light emitter (201) and light detector (704) are attached and to which other electronic components of the device are additionally attached, said unitary unit has one or more open areas on its side opposite the circuit board (705), and - one or more of said other electronic components (706) are disposed on the circuit board (705) so as to be located at said open area; between the partitions (204, 205, 206). 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen laite, tunnettu siitä, että - mainitussa laserlähteessä on laserdiodi ja optiikka, jotka on sijoitettu yhteiseen koteloon (702) ja - mainittu kotelo (702) tukeutuu mekaanisesti mainit- tuun yhtenäisenä valmistettuun kappaleeseen. N Device according to any one of the preceding claims, characterized in that - said laser source comprises a laser diode and optics housed in a common housing (702), and - said housing (702) is mechanically supported on said integral body. OF 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, N tunnettu siitä, että O - mainittu kotelo (702) on muodoltaan lieriö, jolla on e pituusakseli, z 30 - mainittu laserlähde (701) on järjestetty tuottamaan * mainittu laservalo niin, että tuotetun laservalon op- 3 tinen akseli yhtyy mainitun lieriön pituusakseliin, O - mainittu kotelo (702) tukeutuu mekaanisesti lieriö- Q mäiseen syvennykseen, joka on valoansan (201) jatkeena suunnassa, joka on vastakkainen kohdealueen suuntaan nähden.Apparatus according to claim 9, characterized in that O - said housing (702) is in the form of a cylinder with e longitudinal axis, z 30 - said laser source (701) is arranged to produce * said laser light so that the op the axial axis coincides with the longitudinal axis of said cylinder, O - said housing (702) is mechanically supported by a cylindrical recess Q as an extension of the light trap (201) in a direction opposite to the direction of the target area. NOF NOF OO N < <Q 00N <<Q 00 NOF I ja m oI and m o LO 0LO 0 KK LOLO OO TU oOTU oO NOF
FI20195735A 2019-09-06 2019-09-06 Air quality measuring device FI129497B (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20195735A FI129497B (en) 2019-09-06 2019-09-06 Air quality measuring device
EP20792465.5A EP4034859A1 (en) 2019-09-06 2020-09-04 A device for measuring the quality of air
US17/640,103 US20220291110A1 (en) 2019-09-06 2020-09-04 A device for measuring the quality of air
PCT/FI2020/050570 WO2021044080A1 (en) 2019-09-06 2020-09-04 A device for measuring the quality of air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20195735A FI129497B (en) 2019-09-06 2019-09-06 Air quality measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20195735A1 FI20195735A1 (en) 2021-03-07
FI129497B true FI129497B (en) 2022-03-31

Family

ID=75639519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20195735A FI129497B (en) 2019-09-06 2019-09-06 Air quality measuring device

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI129497B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20195735A1 (en) 2021-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11940370B2 (en) Particulate matter sensor device
EP2685437B1 (en) Fire sensor
WO2018045768A1 (en) Home appliance, dust sensor and calibration method and calibration apparatus therefor
JP2009015630A (en) Photoelectric type smoke sensor and electronic device
CN106066296A (en) A kind of PM2.5 detects device
JPH08166347A (en) Photoelectric smoke sensor
FI129497B (en) Air quality measuring device
US8294895B2 (en) Fire detector
CZ20023374A3 (en) Fire detector
US20220291110A1 (en) A device for measuring the quality of air
JP7013462B2 (en) Alarm device
JP2011102710A (en) Light scattering particle detector and fire alarm
CN206002421U (en) A kind of household electrical appliance, dust sensor and its caliberating device
JP2019008595A (en) Smoke sensing device, socket, lighting equipment and power conditioner
CN106290096A (en) A kind of household electrical appliance, dust sensor and scaling method, caliberating device
JP7157557B2 (en) Smoke detectors
JP6875943B2 (en) Smoke detectors
JP7329116B2 (en) Smoke detectors
JP2020035296A (en) Fire detection device
CN206832633U (en) Dust concentration detection means and the air cleaning facility provided with the device
JP7432679B2 (en) fire detection device
JP5236547B2 (en) Fire detector
JP2020046807A (en) Fire detector
JP2020067828A (en) Fire detector

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 129497

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B