FI20195735A1 - Air quality measuring device - Google Patents

Air quality measuring device Download PDF

Info

Publication number
FI20195735A1
FI20195735A1 FI20195735A FI20195735A FI20195735A1 FI 20195735 A1 FI20195735 A1 FI 20195735A1 FI 20195735 A FI20195735 A FI 20195735A FI 20195735 A FI20195735 A FI 20195735A FI 20195735 A1 FI20195735 A1 FI 20195735A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
light
target area
laser
laser source
partition
Prior art date
Application number
FI20195735A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI129497B (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 US17/640,103 priority patent/US20220291110A1/en
Priority to EP20792465.5A priority patent/EP4034859A1/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
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1429Signal processing
    • G01N15/1431Signal 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
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434Optical arrangements
    • 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
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1456Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry 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 in 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, = joten tässä tekstissä puhutaan yleisesti hiukkasista, N kun tarkoitetaan sellaisia ilmassa leijuvia hiukkasia, 3 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 defined as airborne solid particles 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. English sources use the general terms suspended particulate matter (SPM), particulate matter (PM) or particulates, the subspecies of which are coarse particles (diameter 2.5-10 micrometers), fine particles (diameter). less than 2.5 micrometers) and ultrafine particles (diameter less than 0.1 micrometers). For the purposes of the present invention, it is not necessary to set any strict limits on the size of the particles, = so in this text we generally speak of particles, N when referring to particles floating in the air, 3 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 directed at the target area

103. Kohdealueen 103 läpi järjestetään ilmavirtaus103. An air flow is arranged 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 in one or more directions around the target area 103. A particle that travels with the air flow 104 to the target area 103 and impinges on the laser beam scatters the laser light around it. 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 protective and supporting structure. In order to limit the stray light generated in the production and orientation of the laser beam, the light traps shown in Figure 1 by the partitions 108 and 109 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- > nen. Vaatimus kustannusten pitämisestä alhaisina vai- N kuttaa samalla tavalla, koska halvat laserit ja halvat 3 30 optiikat tuottavat yleensä enemmän hajavaloa kuin kal- S 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-The arrangement according to the prior art has problems, 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 the diffuse light from passing. The requirement to keep costs low has the same effect, as cheap lasers and cheap optics generally produce more stray light than expensive ones. Battery power means, among other things, that little electrical energy is available, which makes it more difficult to produce sufficient light brightness 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 an air flow found in the product

taa, ovat myös paristojen latauksen riittävyyden kan- nalta ongelmallisia.are also problematic for the adequacy of battery charging.

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 concentration of air in such a way 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 whole, which may also have other measuring devices, so that synergy is obtained between the parts of the whole.

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- alueen viereen sijoitettu valonilmaisin sellaisten va- losykäysten havaitsemiseksi, jotka syntyvät ilmavir- tauksen kuljettamien hiukkasten sirottaessa laservaloa kohdealueella. Laitteessa on valoansa laserlähteen ja kohdealueen välillä kohdealueelle kulkeutuvan hajava- o lon vähentämiseksi. Valoansassa on ainakin kaksi la- > servalon kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikittais- & ta väliseinää ja niistä kussakin aukko halutulla ta- 2 30 valla rajatun määrän laservaloa päästämiseksi kyseisen © väliseinän läpi. Väliseinät ovat osa samaa kappaletta, E joka on valmistettu yhtenäisenä siten, että kutakin LO aukoista rajaa koko aukon ympärysmitalta yhtenäinen S osuus tätä yhtenäisenä valmistettua kappaletta. 2 35 Erään suoritusmuodon mukaan mainittu yhtenäi- N senä valmistettu kappale on valmistettu ruiskupurista- malla. Tästä on etua, koska ruiskupuristaminen on suurten kKappalemäärien valmistamiseen edullinen ja riittävän mittatarkka valmistusmenetelmiä.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 air to be measured as air flow through the target area and a light detector located next to the target area for detecting light pulses generated by air flow scattering laser light in the target area. The device has its light between the laser source and the target area to reduce stray light entering the target area. The light trap has at least two partitions 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 partition. The partitions are part of the same piece, E, which is made in one piece, so that each of the openings LO is bounded by a uniform proportion of this piece made in one piece over the entire circumference of the opening. 2 35 According to one embodiment, said unitary piece is produced by injection molding. This has the advantage that injection molding is an advantageous and sufficiently dimensionally accurate manufacturing method for the production of large quantities of k.

Frään suoritusmuodon mukaan mainittuihin ai- nakin kahteen väliseinään lukeutuu ensimmäinen väli- seinä ja toinen väliseinä, jotka sijaitsevat tässä järjestyksessä laserlähteestä kohdealueeseen päin. 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. Tästä on etua, koska aukkojen muotoilu rajoittaa tehokkaasti hajavalon etenemistä ja koska väliseinien aukot voidaan valmistaa käyttämällä sopivia keernoja muotissa.According to the embodiment, said at least two partitions include a first partition and a second partition located respectively from the laser source to the target area. The aperture in the first septum is conical in cross-section along the optical axis of the laser light so that it is larger on the laser source side than on the target area side, and the aperture in the second septum 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. This has the advantage that the design of the openings effectively limits the propagation of stray light and because the openings in the partitions can be made by 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. Kolmannessa väliseinässä oleva aukko on laservalon optista akselia pitkin otetulta halkileik- kaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi laserlähteen puolelta kuin kohdealueen puolelta. Tästä on samanlaista etua kuin kahden muunkin aukon vastaa- vasta muotoilusta.According to the embodiment, said at least two partitions further comprise a third partition between the laser source and the first partition. 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 on the laser source side than on the target area side. This has the same advantage as the corresponding design of the other two openings.

Frään suoritusmuodon mukaan mainittu yhtenäi- = senä valmistettu kappale muodostaa pidikkeen laserläh- N teelle sen pitämiseksi ennalta valitussa asemassa koh- 3 30 dealueeseen nähden. Tästä on etua, koska laserlähde S saadaan asennettua hyvin toistettavalla tavalla kai- z kissa tällä tavoin valmistettavissa laitteissa eikä * sen pitämiseksi paikallaan tarvita erillistä osaa.According to an embodiment, said integral piece forms a holder for the laser source N to hold it in a preselected position relative to the target area. This has the advantage that the laser source S can be mounted in a highly reproducible manner in all devices manufactured in this way and that no separate part is required to hold it in place.

& Frään suoritusmuodon mukaan osa mainitusta 3 35 yhtenäisenä valmistetusta kappaleesta muodostaa maini- S tun valonilmaisimen aktiivista aluetta ympäröivän reu- nan. Tästä on etua, koska sivuilta päin valonilmai-& According to an embodiment of Frä, a part of said 3 35 integral body forms the edge surrounding the active area of said light detector. This is an advantage because the light

simelle pyrkivää hajavaloa voidaan rajoittaa tehok- kaasti.scattered light aimed at the sim can be effectively limited.

Erään suoritusmuodon mukaan etäisyys laser- lähteestä kohdealueen keskipisteeseen on välillä 10 - 5 20 millimetriä.According to one embodiment, the distance from the laser source to the center of the target area is between 10 and 5 20 millimeters.

Tästä on etua, koska laite pystytään valmistamaan verrattain pienikokoiseksi, jolloin se on helposti integroitavissa esimerkiksi liesivahtiin tai muuhun mittalaitteeseen.This is an advantage because the appliance can be manufactured to a relatively small size, so that it can be easily integrated into, for example, a cooker or other measuring device.

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.According to an embodiment, the active area of the light detector 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.

Tästä on etua, koska laite pysty- tään valmistamaan verrattain pienikokoiseksi, jolloin se on helposti integroitavissa esimerkiksi liesivah- tiin tai muuhun mittalaitteeseen.This is an advantage because the device can be manufactured to a relatively small size, 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.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.

Mainitussa yhtenäisenä valmistetussa kappaleessa on sen piirilevyä vasten olevalla sivulla yksi tai useampia avoimia alueita, ja yksi tai useampia mainituista muista elektronisista komponenteista on sijoitettu piirilevylle siten, että ne ovat mainittujen yhden tai useamman avoimen alueen kohdalla sijoittuen valoansan väliseinien välille. > Tästä on etua laitteen koon pitämisessä pienenä, koska N sen osat ja komponentit voidaan pakata verrattain pie- 3 30 neen tilaan.Said integral piece has one or more open areas on its side facing the circuit board, and one or more of said other electronic components are arranged on the circuit board so as to be 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 N parts and components can be packed in a relatively small space.

S Erään suoritusmuodon mukaan laserlähteessä on z laserdiodi ja optiikka, jotka on sijoitettu yhteiseen + koteloon.S According to one embodiment, the laser source has a z laser diode and optics housed in a common + housing.

Kotelo tukeutuu mekaanisesti mainittuun yh- & tenäisenä valmistettuun kappaleeseen.The housing rests mechanically on said integral piece.

Tästä on etua, 3 35 koska laserlähde voidaan hankkia alihankintakomponent- S tina ja liittää osaksi muuta laitetta helposti ja mit- tatarkasti.This has the advantage that the laser source can be obtained as a subcontracting component and integrated into another device easily and dimensionally.

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.According to an embodiment, 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.

Muita edullisia suoritusmuotoja on esitelty seuraavassa vyksityiskohtaisessa selostuksessa, jossa viitataan oheisiin kuviin.Other preferred embodiments are presented in the following detailed description with reference to the accompanying figures.

KUVALUETTELO Kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista laitetta ilman hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi, kuva 2 esittää erään suoritusmuodon mukaista valoansaa, kuva 3 esittää erään toisen suoritusmuodon mukaista valoansaa, kuva 4 on tarkempi esitys kuvan 2 mukaisen valoansan rakenteesta, kuva 5 esittää erään suoritusmuodon mukaista o valoansaa ja sen valmistuksessa käytettäviä keernoja, o kuva 6 esittää erästä vaihtoehtoista valoan- N san väliseinässä olevan aukon muotoilua, 2 30 kuva 7 esittää erään suoritusmuodon mukaista © laitetta ilman hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi, E kuva 8 esittää kuvan 7 mukaisen laitteen ko- LO koonpanon erästä ensimmäistä välivaihetta, S kuva 9 esittää kuvan 7 mukaisen laitteen ko- 2 35 koonpanon erästä toista välivaihetta, N kuva 10 esittää lasersäteen, kohdealueen ja valonilmaisimen muoto- ja mitoitusseikkoja,LIST OF FIGURES Figure 1 shows a prior art device for measuring the concentration of airborne particles, Figure 2 shows a light beam according to one embodiment, Figure 3 shows a light beam according to another embodiment, Figure 4 is a more detailed view of the structure of a light beam according to Figure 2, Figure 5 shows an light beam according to an embodiment and Fig. 6 shows an alternative design of the opening in the partition wall of the light source, Fig. 7 shows a device © for measuring the concentration of airborne particles according to an embodiment, E Fig. 8 shows a first intermediate stage of the assembly of the device according to Fig. 7, S Fig. 9 shows a second intermediate stage of the assembly of the device according to Fig. 7, N Fig. 10 shows the shape and dimensioning aspects of the laser beam, the target area and the light detector,

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.Fig. 11 shows some preferred solutions for generating an air duct and sufficient airflow, Fig. 12 shows some preferred solutions for generating an adequate airflow, Fig. 13 shows an example of connecting a light detector and an amplifier, Fig. 14 shows an example of the arrangement of components and ground plane structure on a circuit board, Fig. 15 shows a functional block diagram of a device without a particle concentration measuring device, and Fig. 16 shows a control circuit according to an embodiment.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS Tässä tekstissä selostettavat ratkaisut so- veltuvat kaiken tyyppiseen ilmassa leijuvien hiukkas- ten mittaukseen, mutta ratkaisujen erityisistä piir- teistä on etua varsinkin silloin, kun halutaan mitata halkaisijaltaan alle noin 10 mikrometrin suuruisten hiukkasten pitoisuutta ”likaisissa” olosuhteissa. Li- kaisuudella tarkoitetaan tässä sitä, että mitattavassa ilmassa voi olla huomattavasti enemmän epäpuhtauksia kuten kaasuja, hiukkasia ja kosteutta kuin tavallises- o sa ulko- tai huoneilmassa. o Keksinnössä on ymmärretty, että halkaisijal- N taan alle noin 10 mikrometrin hiukkasten esiintymisen 2 30 ja mittaamisen kannalta merkittävää on hiukkaspopulaa- © tion käyttäytyminen oleellisesti kaasun tavoin. Toisin E sanoen hiukkaspopulaatiolla on taipumus diffundoitua LO ympäröivään ilmaan niin, että konsentraatioerot ta- S soittuvat itsestään ajan kuluessa. Esimerkiksi huo- 2 35 neessa tai muussa oleellisesti rajoitetussa tilassa N olevan ilman pienhiukkaspitoisuuden mittaamiseksi riittää siis mitata verrattain pieni ilmanäyte varsin-DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The solutions described in this text are suitable for all types of measurement of airborne particles, but the special features of the solutions are advantageous especially when measuring the concentration of particles smaller than about 10 micrometers in “dirty” conditions. Dirt is meant here that the air to be measured can contain considerably more impurities such as gases, particles and moisture than in normal outdoor or indoor air. It is understood in the invention that the behavior of the particle population in a substantially gaseous manner 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 LO so that the concentration differences self-level over time. For example, in order to measure the fine particulate matter content of air in a room or other substantially restricted space N, it is therefore sufficient to measure a relatively small air sample

kin, jos mitattavan hiukkaspitoisuuden voidaan olettaa muuttuvan mieluummin minuuttien kuin sekuntien aika- taulussa, tai jopa vieläkin hitaammin.even if the measured particle concentration can be expected to change on a schedule of minutes rather than seconds, or even more slowly.

Tällä keskeisellä oivalluksella on useita seurauksia.This key insight has several consequences.

Ensinnäkin voidaan todeta, että hiukkas- mittauksen tekemiseksi riittää varsin pieni ilmavir- taus, jonka aikaansaamiseksi ei välttämättä tarvita lainkaan mekaanista puhallinta.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 fan at all.

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.Secondly, when the air is “dirty”, it also tends to contaminate the structures of the measuring device, which over time impairs the reliability of the measurement - but even this disadvantage can 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.Thirdly, if the air flow is small, it carries quite a few particles as a function of time, despite the air dirt, so the detection efficiency should be high, i.e. the measurement arrangement should ensure that as much of the particles carried by the flow as possible are also reliably detected.

Vielä eräs näkökohta on, että pienen ilmamäärän mittaamisen tuli- si edullisimmin olla mahdollista pienikokoisella lait- teella, jonka energian kulutus on niin pientä, että se on mahdollista saada toimimaan paristokäyttöisenäkin pitkiä aikoja.Another aspect is that it should most preferably be possible to measure a small amount of air with a small device with such a low energy consumption that it is possible to make it run even on battery power for long periods of time.

Pienikokoisen laitteen huomaamatonta ja verrattain rajoituksetonta sijoittamista mittauksen kohteena olevassa huoneessa edesauttaa, mikäli sen ja muiden laitteiden välillä mahdollisesti tarvittavat tiedonsiirtoyhteydet voidaan toteuttaa langattomina. > Eräs hiukkasmittalaitteen kokoon keskeisesti N vaikuttava mitoitustekijä on laserlähteen ja kohdealu- 3 30 een välinen etäisyys.The unobtrusive and relatively unrestricted placement of a small device in the room under measurement is facilitated if the necessary data transmission connections between it and other devices can be implemented wirelessly. > One of the dimensioning factors that has a central effect on the size of the particle measuring device is the distance between the laser source and the target area.

Jotta se olisi mahdollista tehdä S pieneksi ilman, että laserlähteestä peräisin oleva ha- z javalo häiritsee mittausta, hajavaloa rajoittavan va- * loansan tulisi olla tehokas ja toimiva.In order to be able to make S small without the stray light from the laser source interfering with the measurement, the stray light limiting light should be efficient and effective.

Seuraavassa & tarkastellaan ensiksi eräitä edullisiksi havaittuja 3 35 valoansan piirteitä.In the following & first, some features of the 3 35 light traps found to be advantageous will be considered.

S 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.S Figure 2 shows a light beam 201 which, if necessary, can be mounted in an air particle 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 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 käyrä kulkee tasossa, joka on oleellisesti poikittai- nen laservalon kulkusuuntaan 203 nähden. Valmistustek- nisesti voi olla edullista, että väliseinät kaikkiaan ovat levymäisiä, jolloin on helppo mieltää, miten ne ovat poikittain laservalon kulkusuuntaan 203 nähden. Suoritusmuodossa, jonka eräänä edustajana voidaan pitää kuvan 2 esittämää valoansaa, väliseinät 204, 205 ja 206 ovat osa samaa, yhtenäisenä valmistet- = tua kappaletta. Kyseinen kappale on voitu valmistaa N esimerkiksi ruiskupuristamalla, joka on edullinen ja 3 30 nopea menetelmä suurten kappalemäärien valmistamiseksi S mittatarkkuudella, joka on riittävä tässä käsiteltävän z laitteen kaltaisiin tarpeisiin. Muitakin mahdollisia > valmistusmenetelmiä on, kuten esimerkiksi 3D-tulostus & ja lastuava työstö. Yhtenäisenä valmistamisen eräs 3 35 seuraus on se, että kutakin väliseinissä olevista au- S koista rajaa koko aukon ympärysmitalta yhtenäinen osuus mainittua yhtenäisenä valmistettua kappaletta.The light trap 201 has partitions substantially transverse to the direction of travel of the laser light 203, and each of them has an opening to allow a desired amount of laser light to pass through said partition. By way of example, the partitions 204, 205 and 206 can be considered here. The fact that the partition is substantially transverse to the direction of travel of the laser light 203 can be considered as a feature of the opening in the partition: the closed curve of the inner edge runs in a plane substantially transverse. with respect to the direction of travel of the laser light 203. From a manufacturing point of view, it may be advantageous for the partitions to be plate-shaped in general, so that it is easy to see how they are transverse to the direction of travel of the laser light 203. In an embodiment, one of the representatives of which is the light beam shown in Figure 2, the partitions 204, 205 and 206 are part of the same, unitary piece. The body in question can be produced, for example, by injection molding, which is an inexpensive and rapid method for producing large quantities of pieces with a dimensional accuracy sufficient for needs such as the device z discussed here. There are other possible> manufacturing methods, such as 3D printing & and machining. One consequence of the uniform manufacture 3 35 is that each of the openings in the partitions is delimited by a uniform proportion 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 examined by comparing the light trap according to 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 interconnectable right and left halves.

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, even after the assembly step, the opening in each partition wall is delimited 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 top and bottom halves, with the seam crossing each partition opening 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 between the two parts to the other side of the partition at the point where the opening edge is sharpest.

Lisäksi mitä lähempänä varsinaista lasersä- dettä väliseinän aukon reuna on, sitä tärkeämpää on, että aukon reunan muodot ovat virheettömät eikä niissä 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 muodostuu kahdesta osasta kuvan 3 mukaisesti, lasersä- teen läpimenoaukot eivät käytännössä voi toteutua täy- sin pyöreinä, koska puoliskot eivät käytännössä voi istua toisiinsa täydellisesti.If its light consists of two parts, as shown in Figure 3, the passages of the laser beam cannot in practice be completely round, because the halves cannot practically fit together perfectly.

Lieväkin muotovirhe ai- heuttaa aukon reunaan pykälän, joka on omiaan heijas- > tamaan ei-toivottua valoa eteenpäin kohti valonilmai- N sinta.Even a slight defect in the shape causes a notch at the edge of the aperture which is liable to reflect unwanted light forward towards the light detector.

Tämä aiheuttaa myös kappalekohtaista suoritus- 3 30 kykyvaihtelua, joka suurentaa kalibrointitarvetta sekä S valmistusvaiheessa että mahdollisesti myöhemmälläkin Ek iällä. * Hajavalon rajoittamisen kannalta on edullista & muotoilla mainitut aukot nimenomaan niin, että kulla- 3 35 kin aukolla on mahdollisimman terävä sisin reuna; toi- S sin sanoen aukkoa ei määrittele mikään sellainen lie- riömäinen pinta, joka kulkisi edes osan matkaa suorana väliseinän läpi laservalon optisen akselin suunnassa. Syy on se, että tällainen aukkoa rajaava lieriömäinen pinta toimisi heijastimena, joka heijastaisi muussa kuin tarkasti optisen akselin suunnassa etenevää valoa eteenpäin. 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.This also causes a variation in performance per piece, which increases the need for calibration both at the S manufacturing stage and possibly at a later Ek age. * From the point of view of limiting stray light, it is advantageous & to shape said apertures precisely so that each aperture has the sharpest possible inner edge; that is, the aperture is not defined by any cylindrical surface that would pass even part of the distance directly through the septum in the direction of the optical axis of the laser light. The reason is that such a cylindrical surface defining the aperture would act as a reflector that would reflect light advancing in a direction other than exactly in the direction of the optical axis. 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 non-optical axis propagating laser light 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 ja 206. Kussakin väliseinässä on aukko halutulla ta- valla rajatun määrän laservaloa päästämiseksi kyseisen väliseinän läpi. Kaikki väliseinät ovat osa samaa kap- paletta, joka on valmistettu yhtenäisenä. Eräänä seu- rauksena kutakin mainituista aukoista rajaa koko aukon ympärysmitalta yhtenäinen osuus mainittua yhtenäisenä valmistettua kappaletta.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 (right). - on the left) and on the left (right). The direction of travel of the laser light is indicated by a dotted line 203. The light trap shown in Figure 4 has partitions 204, 205 and 206 substantially transverse to the direction of travel of the laser light. Each partition has an aperture to allow a limited amount of laser light to pass through that partition. All partitions are part of the same piece, which is made in one piece. As a consequence, each of said openings is delimited by a unitary part of said unitary unit made of the entire circumference of the opening.

Väliseinää 205 voidaan tässä nimittää ensim- > mäiseksi väliseinäksi ja väliseinää 206 toiseksi väli- N seinäksi. Termejä ”ensimmäinen” ja ”toinen” käytetään 3 30 tässä vain yksiselitteisen viittaamisen mahdollista- S miseksi. Kohdealue on sivulta esitettyyn valoansaan z nähden oikealla ja laserlähteen paikka vasemmalla, jo- * ten näitä nimityksiä käytettäessä ensimmäinen välisei- & nä 205 ja toinen väliseinä 206 sijaitsevat toisiinsa 3 35 nähden tässä järjestyksessä laserlähteestä kohdealuee- S seen päin.The partition 205 may be referred to herein as the first partition and the partition 206 as the second partition. The terms “first” and “second” are used herein to provide unambiguous reference. The target area is to the right of its side light b and the laser source is to the left, so that, using these designations, the first partition 205 and the second partition 206 are located relative to each other 3 35 in order 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.The aperture 401 in the first partition 205 is conical in cross section taken 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.

Toisin sanoen aukon 401 sisin, terävä reuna 402 on aukon 401 siinä osassa, joka on kohdealueen puolel- la.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.

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.Accordingly, the aperture 403 in the second partition 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.

Toisin sanoen aukon 403 sisin, terävä reuna 404 on aukon 403 siinä osassa, joka on laserlähteen puo- lella.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.

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.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 any scattered light backwards and because the conical surface defining the aperture 403 in the second septum 206 provides as little laser light as possible. anything from which it could be reflected.

Valoansalla on edullisimmin myös kattopinta, joka rajaa sitä ylhäältä päin eli piirilevyyn nähden vastakkaiselta puolelta.Most preferably, the light trap also has a roof surface which defines it from above, i.e. from the side opposite to the circuit board.

Eräitä mahdollisuuksia katto- pinnan toteuttamiseksi selostetaan tarkemmin jäljempä- nä.Some possibilities for implementing the roof surface are described in more detail below.

Koska laite on pienikokoinen ja etäisyydet sen osien välillä pieniä, kattopinnalla voi olla merkitys- tä valoansan muotoilulle.Due to the small size of the device and the small distances between its parts, the ceiling surface can be important for the design of the light trap.

Viitenumerolla 405 on esi- > tetty alue, jonka valonilmaisin ”näkee” valoansan ka- N tossa.Reference numeral 405 denotes an area which the light detector “sees” in the ceiling of the light trap.

Pisteviivoilla on havainnollistettu, miten tämä 3 30 alue määräytyy: kyseessä on se alue valoansa katossa, S josta on mahdollista piirtää suora viiva toisessa vä- z liseinässä 206 olevan aukon 403 kautta valonilmaisimen * aktiiviseen alueeseen.The dotted lines illustrate how this area is determined: it is the area of its light in the ceiling, S from which it is possible to draw a straight line through the opening 403 in the second partition wall 206 to the active area of the light detector *.

Erityisesti tämä alue olisi & tärkeää pitää mahdollisimman pimeänä eli vapaana haja- 3 35 valosta, jotta valoa ei heijastuisi sieltä valonilmai- S simeen.In particular, it would be important to keep this area as dark as possible, i.e. free of scattered light, so that light is not reflected from there to the light detector.

Tämän tavoitteen saavuttamisessa auttaa ensim-In order to achieve this objective, the first

mäisessä väliseinässä 205 olevan aukon 401 kartiomai-the conical opening 401 in the partition 205

nen muotoilu edellä kuvatulla tavalla, koska se on omiaan estämään hajavalon etenemistä kohti valoansan kattoa ensimmäisen 205 ja toisen väliseinän 206 välis- sä.design as described above because it is capable of preventing stray light from advancing toward the roof of the light trap between the first 205 and second partitions 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. Kuvassa 5 esitetyt nuolet näyttävät, miten keernoja 501 ja 502 painetaan toisiaan kohti ruiskupuristus- muotin sulkemisvaiheessa niin, että keernojen %päät painuvat toisiaan vasten katkoviivan 505 tasalla. Kar- tiomaisten pintojen suunnat ja väliseinissä olevien aukkojen muukin mitoitus on valittu siten, että keer- nat 501 ja 502 voidaan helposti vetää pois siinä vai- = heessa, kun ruiskupuristusmuottia avataan. N On huomattava, että termi ”kartiomainen” ei 3 30 välttämättä tarkoita suoraa ympyräkartiota eikä termiä S muutenkaan käytetä tässä yhteydessä sen matemaattisen z tarkassa mielessä, vaan sillä tarkoitetaan, että aukko * on väliseinän yhden pinnan tasalla suurempi kuin toi- & sen. Matemaattisen määritelmän mukaan kartio on pinta, 3 35 jonka puolisuora piirtää liikkuessaan pitkin tasossa S olevaa suljettua ja itseään leikkaamatonta käyrää niin, että puolisuoran päätepiste pysyy paikallaan.Orientation of the conical surfaces delimiting the openings as described above also has a manufacturing technical advantage, 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, two cores 501 and 502, which could be used inside the injection mold to create the shapes of the inner parts of the light trap. 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 partition 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. The arrows shown in Fig. 5 show how the cores 501 and 502 are pressed towards each other during the closing step of the injection mold so that the% ends of the cores press against each other in line with the dashed line 505. The orientations of the conical surfaces and the other dimensioning of the openings in the partitions are chosen so that the threads 501 and 502 can be easily pulled out at the stage when the injection mold is opened. N It should be noted that the term “conical” does not necessarily mean a straight circular cone, and the term S is not used in this context in its mathematical z sense, but means that the opening * is larger than one surface of the partition wall than the other. According to the mathematical definition, a cone is a surface 3 35 drawn by a hemisphere as it moves along a closed and non-intersecting curve in the plane S so that the end point of the hemisphere remains stationary.

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- simesta, eikä niistä ole haittaa.Figure 6 shows in detail an alternative design in which the conical surface delimiting the opening 403 in the second partition 206 consists of a circular cone-shaped portion 601 and a planar portion 602 intersecting it. The planar portion 602 is on the side of the opening closest to the second partition 206 adjacent light detector (not shown). Although the planar portion may then reflect some stray light also to the side of the second partition 206 on which the light detector is located, the reflections are directed upwards, i.e. away from the light detector, and are not detrimental.

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 kohdealueelle.The larger the number of partitions, the more stray light there are obstacles in its path and the more effectively it is possible to prevent stray light from entering the target area.

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

Kuvien 2-5 esittämissä suoritusmuodoissa valoansassa on kolme väliseinää: edellä nimettyjen en- simmäisen väliseinän 205 ja toisen väliseinän 206 li- säksi on kolmas väliseinä 204, joka on laserlähteen ja ensimmäisen väliseinän 205 välillä ja jossa oleva auk- > ko 406 on laservalon optista akselia 203 pitkin ote- N tulta halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se 3 30 on suurempi laserlähteen puolelta kuin kohdealueen S puolelta.In the embodiments shown in Figures 2-5, the light trap has three partitions: in addition to the first partition 205 and the second partition 206 mentioned above, there is a third partition 204 between the laser source and the first partition 205, the aperture 406 being the optical axis of the laser light. 203 is conical in cross-section so that it is larger on the laser source side than on the S side of the target area.

Koska laserlähteen on kuvien 2-5 esittämissä Ek suoritusmuodoissa tarkoitus tulla aivan kiinni kolman- * teen väliseinään 204 ja koska laserlähteessä itsessään & voi olla aivan lähintä hajavaloa vähentäviä rakentei- 3 35 ta, kolmatta väliseinää 206 ei välttämättä tarvita.Since the laser source in the embodiments Ek shown in Figures 2-5 is intended to be completely attached to the third partition wall 204 and since the laser source itself may have the very closest light scattering structures, a third partition wall 206 is not necessarily required.

S Toisaalta kuvissa 2-5 esitetyn kaltainen kolmas väli-S On the other hand, a third intermediate, as shown in Figures 2-5,

seinä voi olla hyödyllinen jopa vain siinä mielessä,a wall can be useful even just in the sense that

että se määrää tarkasti paikan, johon laserlähteen pää sijoittuu valoansaan nähden.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.In any case, it is advantageous if its light is shaped in such a way as to determine precisely how the laser source is positioned both in the light-emitting structures which prevent the propagation of stray light and in relation to the target area.

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.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.With a view to the exact positioning of the laser source, the unitary body shown in the light traps of Figures 2-5 forms a holder for the laser source.

Tässä oletetaan, että laserlähteessä on laserdiodi ja optiikka, jotka on sijoitettu yhtei- seen, edullisesti lieriömäiseen koteloon.Here, it is assumed that the laser source has a laser diode and optics housed in a common, preferably cylindrical housing.

Kuvien 2-5 esittämissä suoritusmuodoissa pidike alkaa kolmannen väliseinän 204 tasalta ja jatkuu siitä lieriömäisenä, kuvissa esitettyyn asentoon nähden vaakasuorana syven- nyksenä 407 poispäin kohdealueesta.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 position shown in the figures away from the target area.

Tällainen vaaka- suora lieriömäinen syvennys voidaan valmistaa esimer- kiksi muodostamalla kuvan 5 mukaisen vasemman keernan 501 asianmukaiseen kohtaan lieriömäinen osuus 506. Keernan avulla muodostettua lieriömäistä syvennystä 407 sivuilla rajaavat reunat 408 on edullista ulottaa jonkin verran korkeammiksi kuin lieriömäisen syvennyk- 2 sen keskiakselin tasalle, koska tällä tavalla niistä N syntyy luonnolliset pidikekynnet, jotka estävät pai- 3 30 kalleen asennettua laserlähdettä liikkumasta paikal- S taan pystysuunnassa. z Fdelleen laitteen osien tarkkaa keskinäistä * sijoittumista silmällä pitäen kuvien 4 ja 5 mukaisessa & valoansassa on kiinniketapit 409, joiden välityksellä 3 35 se voidaan kiinnittää tasaisessa alustassa, esimerkik- S si piirilevyssä, oleviin syvennyksiin tai reikiin.Such a horizontal cylindrical recess can be made, for example, by forming a cylindrical portion 506 at an appropriate position on the left core 501 of Fig. 5. in this way, N are formed into natural holding nails which prevent the laser source, which is mounted at an angle, from moving vertically in place. z For further precise positioning of the parts of the device *, the light trap shown in Figures 4 and 5 has fastening pins 409 through which it can be fastened to recesses or holes in a flat surface, such as a circuit board.

Jos alustana on piirilevy, se voi olla sama piirilevy,If the substrate is a circuit board, it may be the same circuit board

jolle laitteeseen sisältyvä valonilmaisin on asennet- tu.on which the light detector included in the device is mounted.

Piirilevyt valmistetaan ja komponentit niille 1la- dotaan tyypillisesti robottityönä, jolloin piirilevyyn tehtävien reikien - ja näin ollen myös niihin kiinni- tettävän valoansa-laserlähde-yhdistelmän —-— sijainti suhteessa piirilevylle ladottuun valonilmaisimeen py-The circuit boards are manufactured and the components 1 are typically loaded on them as robot work, whereby the position of the holes to be made in the circuit board - and thus also the light-laser source combination ---— attached to them in relation to the light detector mounted on the circuit board is fixed.

syy hyvin tarkasti samana laiteyksilöstä toiseen.cause very closely the same device from one individual to another.

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.The principles of light trap structure described above, for their part, help to make the device referred to in this description for measuring the particle content of air relatively small.

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.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.

Ko- telon jatkeena voi laservaloa tuottavaan päähän nähden vastakkaisessa päässä olla piirilevyosuuksia, liitti- miä tai muita osia.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.

Valoansassa lieriömäinen syvennys 407, johon laserlähde asennetaan, vastaa halkaisijal- taan laserlähteen lieriömäisen kotelon halkaisijaa ja sen pituus voi olla 5-10 millimetriä, edullisesti 8 millimetriä.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 may be 5 to 10 millimeters in length, preferably 8 millimeters.

Kukin väliseinä 204, 205, 206 voi olla paksuudeltaan 0,5-2 millimetriä, edullisesti 1 tai 1,5 millimetriä.Each partition 204, 205, 206 may be 0.5 to 2 millimeters thick, preferably 1 or 1.5 millimeters.

Valonilmaisimen puoleisin, edellä käyte- tyin termein toinen väliseinä 206 voi olla paksumpi kuin muut väliseinät, esimerkiksi niin että muiden vä- liseinien 204 ja 205 paksuus on 1 millimetri ja toisen > väliseinän 206 paksuus on 1,5 millimetriä.On the light detector side, as 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 millimeter thick and the second> partition 206 is 1.5 millimeters thick.

Ruiskupu- N ristuksella valmistettavassa valoansassa väliseinät 3 30 voivat ohentua hiukan siihen suuntaan, johon ruiskupu- S ristusmuottia avattaessa liikkuu se muotin osa, joka z muodostaa väliseinien tasomaiset pinnat.In a light trap made by injection molding, the partitions 3 30 may be slightly thinned in the direction in which, when the injection molding mold S is opened, the part of the mold which z forms the planar surfaces of the partitions moves.

Väliseinien * väliset etäisyydet pinnasta pintaan mitattuna voivat & olla 2-6 millimetriä, esimerkiksi niin, että ensimmäi- 3 35 sen 205 ja toisen 206 väliseinän välinen etäisyys on S välillä 4-5 millimetriä ja kolmannen 204 ja ensimmäi-The distances between the partitions * measured from the surface to the surface may be 2-6 millimeters, for example such that the distance S between its first partition 205 and the second 206 is 4-5 millimeters and the distance between the third 204 and the first 204 and the first 204.

sen 204 väliseinän välinen etäisyys on 3-4 millimet- riä.the distance between its partition 204 is 3-4 millimeters.

Väliseinissä olevien aukkojen mitoitus riip- puu siitä, kuinka paksu on laserlähteen tuottama la- sersäde ja miten se halutaan suunnata kohdealueelle.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 aim it at the target area.

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.As an example, the aperture 401 in the first partition 205 is 1.5-2 millimeters in diameter at the edge 402 and the side angle of the conical surface defining it with respect to the direction of travel of the laser light 203 is 25 degrees.

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.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 a side angle of the conical surface defining it with respect to the direction of travel of the laser light 203.

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.If the conical surface delimiting the opening 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.

Eräänä kolmantena esimerkkinä kolmannessa väliseinässä 204 oleva aukko on pienimmältä halkaisijaltaan 2,5-3 millimetriä ja sitä rajaavan kartiomaisen pinnan sivun kulma laserva- lon kulkusuuntaan 203 nähden on 2 astetta.As a third example, the opening in the third partition 204 has a minimum diameter of 2.5 to 3 millimeters and the side angle of the conical surface defining it with respect to the direction of travel of the laser light 203 is 2 degrees.

Kuva 7 esittää vyksikertaisen räjäytyskuvan muodossa eräitä osia erään suoritusmuodon mukaisesta laitteesta hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi.Figure 7 shows in the form of a single exploded view some parts of a device according to an embodiment for measuring the particle concentration.

Laittees- sa on laserlähde 701 laservalon tuottamiseksi ja suun- taamiseksi kohdealueelle.The device has a laser source 701 for producing and directing laser light to the target area.

Laserlähteessä 701 on laser- = diodi ja optiikka, jotka on sijoitettu yhteiseen kote- N loon 702. Kotelo 702 on tässä suoritusmuodossa lie- 3 30 riömäinen, ja lasersäde tulee ulos kotelon 702 yhdessä S päässä olevan pyöreän aukon 703 kautta.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.

Tuotetun la- Ek servalon optinen akseli yhtyy lieriömäisen kotelon 702 a pituusakseliin.The optical axis of the produced la- Ek servalo coincides with the longitudinal axis of the cylindrical housing 702a.

Käyttöjännitteen syöttö laserdiodille & tapahtuu kotelon 702 vastakkaisessa päässä näkyvien 3 35 —johdinten 704 kautta.The supply voltage is supplied to the laser diode & via wires 704 visible at the opposite end of the housing 702.

S 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.S The housing 702 of the laser beam 701 is mechanically supported on its light rod 201, which is an integral piece. The dashed lines indicate how the laser source 701 can be slid longitudinally into place in a cylindrical recess extending from the light trap 201 in a direction opposite to the direction of the target area. The exact longitudinal position of the laser source 701 in its holder is determined by the fact that it is pushed in its longitudinal direction so far that its end contacts the third partition wall 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 komponenttejaThe device has a light detector 704 located adjacent to the target area to detect light pulses generated by the particles carried by the air flow 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 edellyttämät sähköiset kytkennät niin ikään tavalli- seen tapaan.706. The circuit board 705 normally functions as a mechanical support structure for the components, and the electrical connections required by the components 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.

Kuvassa 7 on esitetty eräs edullinen piirre, jota voidaan hyödyntää, mikäli valoansan 201 muodosta- vassa yhtenäisenä valmistetussa kappaleessa on sen piirilevyä 705 vasten olevalla sivulla yksi tai useam- pia avoimia alueita. Tällöin yksi tai useampia lait- > teen muista elektronisista komponenteista 706 voi si- N jaita piirilevyllä 705 siten, että ne ovat näiden 3 30 avointen alueiden kohdalla, sijoittuen valoansassa 201 S olevien väliseinien välille. Näin säästetään piirile- z vytilaa, koska komponentteja voidaan sijoittaa myös * piirilevyn niille alueille, jotka kokoonpannussa ra- & kenteessa jäävät valoansan 201 alle. Tällä tavoin kan- 3 35 nattaa sijoittaa erityisesti väriltään mustia kom- S ponentteja, koska ne toimivat tällöin osaltaan osana valoansaa absorboimalla hajavaloa. 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.Figure 7 shows a preferred feature that can be utilized if the unitary body forming the light trap 201 has one or more open areas on the side facing its circuit board 705. In this case, one or more of the other electronic components 706 of the device can be located on the circuit board 705 so as to be at these open areas 3, located between the partitions in the light trap 201 S. This saves the circuit space of the circuit board, since the components can also be placed * in those areas of the circuit board which in the assembled structure fall below the light trap 201. In this way, it is advisable to place components which are particularly black in color, since they then contribute in part to their light by absorbing stray light. In addition to or instead of open areas, the side of the light trap 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. Kuva 8 esittää kokoonpanon välivaihetta, jossa laserlähde 701 on kiinnitetty valoansaan 201 ja näiden muodostama kokonaisuus on kiinnitetty piirilevyyn 705.The device has an air duct for directing the air to be measured as an air flow through the target area. Figure 8 shows an intermediate stage of the assembly in which the laser source 701 is attached to its light rod 201 and the assembly formed by these is attached to the circuit board 705.

Ilmakanavan muodostamiseksi tämä kokonaisuus liitetään kuoriosaan 801, jonka eräs ontto osuus 802 osaltaan rajaa ilmakanavaa. 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.To form the air duct, this assembly is connected to the shell part 801, a hollow part 802 of which partly delimits the air duct. In the part of the air duct which is in the extension of the optical axis of the laser beam after the target area, it is good to have a 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, light trap and light detector.

Kuoriosa 801 voi olla pelkästään ilmakanavan rajaamisen tarkoitusta varten muodostettu osa, tai sillä voi olla muita tehtäviä. Kuvien 7-9 esittämässä suoritusmuodossa esitetään esimerkkinä muusta tehtä- västä se, että kuoriosaan 801 kuuluva niin sanottu katto-osuus 804 painuu valoansan 201 päälle ja sulkee valoansan väliseinien väliin jäävät osastot ylhäältä päin. Saumasta, joka tällöin jää valoansassa 201 ole- van väliseinän ja kuoriosan 801 katto-osuuden 804 vä- liin, ei ole samanlaista haittaa kuin niistä saumois- = ta, jotka halkaisevat kunkin väliseinän kuvan 3 esit- N tämässä kaksiosaisessa valoansassa. Tämä johtuu siitä, 3 30 että kuvan 8 rakenteessa saumat jäävät kauas niiltä S alueilta, joilla laservalo on kirkkaimmillaan. Saumo- z jen valonpitävyyttä voidaan tarvittaessa parantaa * käyttämällä osissa toisiinsa lukkiutuvia vastinmuotoi- & luja.The shell portion 801 may be a portion formed solely for the purpose of defining the air passage, or may have other functions. In the embodiment shown in Figures 7-9, an example of another task is shown in that the so-called roof portion 804 belonging to the shell part 801 presses on the light trap 201 and closes the compartments between the light wall partitions from above. The seam which then remains between the partition wall in the light trap 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 trap shown in Fig. 3. This is because, in the structure of Fig. 8, the seams are far from the S areas where the laser light is at its brightest. If necessary, the light fastness of the seams can be improved * by using interlocking counter-shapes.

3 35 Kuoriosa 801 voi olla myös osa laitteen S yleistä kotelointia niin, että laitteen ulkokuoren eräs osuus toimii kuoriosana 801 tai ainakin osana kuoriosaa.The shell part 801 may also be part of the general housing of the device S, so that a part of the outer shell of the device acts as a shell part 801 or at least as a part of the shell part.

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.It is preferable to design the air duct so that it does not contain components mounted on the circuit board 705 which do not want to be exposed to contaminants accompanying the air to be measured, such as grease and / or moisture. Fig. 8 shows in line the parts 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 points 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.

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- tyn suorakulmaisen särmiön yläpinta.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 triangle shown in the figure.

Lasersäde 1001 on fokusoitu. Toisin sanoen tässä oletetaan, että laserlähteen optiikka sisältää ainakin yhden kuperan linssin, jonka luonteen mukai- sesti optiikka muodostaa lasersäteelle 1001 polttopis- teen etäisyydelle f laserlähteestä. Polttopiste ei 2 edullisesti ole täysin pistemäinen, vaan fokusoidun N lasersäteen halkaisija d polttopisteessä valitaan 3 30 edullisimmin niin, että se on välillä 0,2-0,5 milli- S metriä. Polttopisteen lähellä lasersäde on siis tiima- Ek laisin muotoinen niin, että tiimalasin kapein kohta on * etäisyydellä f laserlähteestä ja sen leveys on d. & Polttovälin £ suuruus eli etäisyys laserlähteestä koh- 3 35 dealueen keskipisteeseen on 10-20 millimetriä, edulli- S sesti 14 millimetriä.The laser beam 1001 is focused. In other words, it is assumed here that the optics of the laser source include 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 2 is preferably not completely point-like, but the diameter d of the focused laser beam N at the focal point is most preferably chosen to be between 0.2 and 0.5 millimeters. Thus, near the focal point, the laser beam is in the shape of an hourglass such that the narrowest point of the hourglass is * at a distance f from the laser source and its width is d. & The magnitude of the focal length £, i.e. the distance from the laser source to the center of the deal 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, at its most effective, the detection of light pulses is in that portion of this volume which is 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 propagating light impinges on the light detector is greatest. In Figure 10, the arrangement 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- lonilmaisimen 704 aktiivisen alueen keskipisteen vä- lillä kannattaa tehdä mahdollisimman pieneksi. Tällöin se avaruuskulma, jonka valonilmaisimen 704 aktiivinen alue peittää lasersäteen 1001 polttopisteestä katsot- tuna, on mahdollisimman suuri.It is preferable to position the light detector 704 so that the center of its active region is perpendicular to 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 herein only as references to directions in Figure 10. Substantially the same can be said by saying that the shortest distance between the focus 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 covered by the active area of the light detector 704 as seen from the focal point of the laser beam 1001 is as large as possible.

> Valonilmaisimen 704 aktiivinen alue on edul- N lisesti pitkänomainen laservalon optisen akselin suun- 3 30 nassa (2X > Y kuvassa 10). Tämä piirre on edullinen S siksi, että kohdealue itsessään on pitkänomainen: pit- Ek känomaisella valonilmaisimen aktiivisella alueella * saavutetaan hyvä kompromissi piirilevytilan säästämi- & sen ja valosykäysten havaitsemistehokkuuden välillä. 3 35 Aktiivisen alueen leveys Y laservalon optista akselia S vastaan kohtisuorassa suunnassa voi olla vähemmän kuin> The active area of the light detector 704 is preferably elongate 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 long compromise of the active area * of the light detector achieves a good compromise between saving circuit board space and light pulse detection efficiency. 3 35 The width Y of the active region in the direction perpendicular to the optical axis S of the laser light may be less than

4 millimetriä, edullisimmin vähemmän kuin 2 millimet- riä.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. 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.Figure 11 shows parts of an apparatus for measuring the concentration of airborne particles according to an embodiment. The device of the assembly 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 generating 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 way as in Fig. 8, i.e. so that the assembly shown in Fig. 11 is attached to the shell part (not shown), the edges of a part of the shell part pressing against the circuit board 705 at dashed lines. The beginning and end of the air duct are shown as lined rectangles. the device also includes a light detector 704 adjacent to the target area for detecting light pulses generated by particles carried by the air flow scattering laser light in the target area.

Kuvan 11 suoritusmuodon mukaisessa laitteessa on lisäksi muu elektroninen komponentti 1101, jonka ominaispiirteisiin kuuluu, että se on toimiakseen saa- tettava ympäristön lämpötilasta poikkeavaan lämpöti- laan. Kuvan 11 mukaisesti kyseinen elektroninen kompo- nentti 1101 on sijoitettuna laitteen ilmakanavaan > (s.o. piirilevylle 705 katkoviivojen rajaamalle alu- N eelle) ilmavirtauksen aikaansaamiseksi konvektiivises- 3 30 ti. S Se, että elektroninen komponentti 1101 on z toimiakseen saatettava ympäristön lämpötilasta poik- > keavaan lämpötilaan, ei tarkoita, että se normaalin & toimintansa sivutuotteena tai seurauksena saavuttaisi 3 35 — ympäristön lämpötilasta poikkeavan lämpötilan. Kysei- S nen määritelmä ei siis tarkoita esimerkiksi pelkkää vastusta, joka lämpenee sähkövirran kulkiessa sen lä-The device according to the embodiment of Figure 11 further comprises another electronic component 1101, which is characterized in that it must be brought to a temperature other than ambient temperature in order to function. According to Fig. 11, said electronic component 1101 is placed in the air duct of the device> (i.e. on the circuit board 705 in the area delimited by the broken lines) to provide air flow convectively. S The fact that electronic component 1101 must be brought to a temperature other than ambient temperature in order to function does not mean that it reaches a temperature other than ambient temperature or as a by-product of normal operation. Thus, this definition does not mean, for example, a mere resistance that heats up as the electric current passes through it.

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.pi, because the resistor acts quite normally as a resistor even before it warms 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 significantly heated to 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. Tämä 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- lonilmaisin 704 ja muu komponentti 1101 on edullista sijoittaa melko lähelle toisiaan. Niiden välimatka il- makanavan suunnassa mitattuna voi olla esimerkiksi al- le 20 millimetriä, tai jopa alle 10 millimetriä.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, because 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, a shell 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 to place the photodetector 704 and the other component 1101 quite close together. Their distance, measured in the direction of the air duct, can be, for example, less than 20 millimeters, or even less than 10 millimeters.

> Konvektiivisen virtauksen aikaansaamiseksi on N merkitystä myös sillä, miten ilmakanava suuntautuu 3 30 paikalliseen pystysuoraan suuntaan nähden. Jos olete- S taan, että konvektiivisen virtauksen aikaansaava muu z komponentti on lämmitettävä komponentti kuten metal- > lioksidikaasuilmaisin, sen on tarkoitus saada aikaan & alhaalta ylöspäin suuntautuva ilmavirtaus. Tämän tyyp- 3 35 pistä esimerkkiä havainnollistaa kuva 12, joka on yk- S sinkertaistettu poikkileikkaus erään suoritusmuodon mukaisesta laitteesta ilman hiukkaspitoisuuden mittaa- miseksi.> In order to achieve convective flow, N also matters how the air duct is oriented 3 30 with respect to the local vertical direction. If it is assumed that the other component z providing convective flow is a heated component such as a metal-> dioxide 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 one embodiment.

Kuvan 12 mukaisessa laitteessa on ulkokuori 1201, jonka muotoilu on järjestetty määräämään lait- teen tarkoitettu asento asennettuna.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.

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.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 against two solid horizontal and vertical surfaces.

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.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.

Jos laite on esimerkiksi liesivahti, asennuspai- kan ja -asennon on oltava sellaiset, että laitteeseen sisältyvän optisen ilmaisimen 1202 näkökenttä suuntau- tuu lieden alueelle.For example, if the appliance is a stove guard, the installation location and position must be such that the field of view of the optical detector 1202 included in the appliance faces the area of the cooker.

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 lämpötilaan.The outer shell 1201 has an air duct inlet 1203 and an outlet 1204. The air duct is shown in Figure 12 only as a schematically lined 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, operate.

Ilmakanavassa, valonilmaisimen 704 vie- ressä on myös laservalon kohdealue, joka sijoittuu va- loansan 201 näkyvästä päästä kohti katsojaa.In the air duct, next to the light detector 704, there is also a laser light target area located from the visible end of the light beam 201 towards the viewer.

Ilmakana- > vaa voivat osaltaan rajata piirilevyn 705 pinta sekä N jokin sellainen ulkokuoren 1201 osa, joka toimii edel- 3 30 lä kuvissa 7-9 kuvatun kaltaisena kuoriosana.The air ducts can be partly delimited by the surface of the circuit board 705 as well as by some part of the outer shell 1201 which acts as a shell part as described above in Figures 7-9.

S Laitteen tarkoitetussa asennossa ulostuloauk- Ek ko 1204 on paikalliseen pystysuoraan suuntaan nähden * ylempänä kuin sisäänmenoaukko 1203. Ilmakanavan suunta & voidaan saada aikaan sisäänmenoaukon 1203 ja ulostulo- 3 35 aukon 1204 sijoittelulla, mutta osaltaan myös piirile- S vyn 705 asennolla ulkokuoren 1201 sisällä.In the intended position of the device, the outlet opening Ek 1204 is higher than the inlet opening 1203 relative to the local vertical direction *. The direction of the air duct & can be obtained by arranging the inlet opening 1203 and the outlet opening 354, but also partly on 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. Sisäänmenoaukko 1203, ulostuloaukko 1204 tai molemmat voivat olla samalla toiminnallisia aukkoja laitteen sisältämän jonkin muun osan toimintaa varten. 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. Tällainen muu laite voi olla esimerkiksi optinen ilmaisin, jolloin kyseisen aukon toinen tarkoitus voi olla optisen ilmaisimen näkökentän suuntaaminen ja/tai rajaaminen. Muu laite voi olla myös esimerkiksi kaiutin tai mikrofoni, jolloin kyseisen aukon toinen tarkoitus voi olla äänen esteettömän kulun salliminen. 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.In the embodiment of Figure 12, a battery or accumulator 1205 or other internal DC voltage source is placed above the diagonally spaced circuit board 705 to provide the operating voltage required by the device. The inlet 1203, the outlet 1204, or both may at the same time be functional openings for the operation of some other part contained in the device. 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. Such other device may be, for example, an optical detector, whereby another purpose of the aperture in question may be to direct and / or limit the field of view of the optical detector. The other device may also be, for example, a loudspeaker or a microphone, in which case the second purpose of the opening in question may be to allow the unobstructed flow of sound. Yet 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 movable part which forms at least part of said switch.

Kuvassa 11 on esitetty lisäksi se edullinen piirre, että ilmakanava muodostaa mutkia valonilmaisi- men 704 kummallakin puolella laitteen ulkopuolelta va- lonilmaisimelle pääsevän hajavalon vähentämiseksi. Ku- van 11 suoritusmuodossa mutkat sijaitsevat symmetri- > sesti valonilmaisimen 704 kummallakin puolella siten, N että ilmakanava kääntyy 90 astetta kohti laserlähdettä 3 30 välittömästi valonilmaisimen 704 vieressä ja uudelleen S 90 astetta laserlähteen tasalla, mutta tämä ei ole mi- Ek tenkään välttämätöntä, vaan ilmakanavan mutkat voidaan * suunnitella sellaisella tavalla, joka parhaiten yhdis- & tää niiden tarkoituksen ja laitteen osien valmistami- 3 35 sen helppouden. Hajavalon lisäksi ilmakanavan aukkojen S 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. 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. 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. 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. Tämä varmistaa, että heijastimesta 1103 itsestään hajaheijastuva laservalo ei aiheuta häiriöitä hiukkasmittaukseen.Figure 11 further shows the advantageous feature that the air duct forms bends on either side of the light detector 704 to reduce stray light entering the light detector from outside the device. In the embodiment of Figure 11, the bends are located symmetrically on either side of the light detector 704 so that the air duct rotates 90 degrees toward the laser source 3 immediately adjacent to the light detector 704 and again S 90 degrees to the laser source, but this is by no means necessary but the air duct bends can be * designed in a way that best combines their purpose with the ease of manufacture of the parts of the device. In addition to the diffused light, the design of the air duct openings S and bends can reduce the effect of random air movements outside the device on the measurement, since the user's breathing or other random air movement cannot directly affect the air flow in the target area. 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. diffused light from outside, and / or random air currents in the target area. 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 scatterings do not easily find their way back to the light detector. It is preferable for the reflector 1103 to be 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 through the laser beam exit aperture that would hit the light detector. 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- keutumista valonilmaisimelle. Esimerkkinä tästä on suorakulmion muotoinen kaide 202, joka nähdään kuvissa 2-5, 7-8 ja 11 osana valoansan sitä päätä, joka on = kohdealueeseen päin ja joka muodostaa valonilmaisimen N aktiivista aluetta ympäröivän reunan. Kaiteen 202 an- 3 30 siosta valonilmaisin on ikään kuin kuopassa, jolloin S mahdollinen ilmakanavaa pitkin etenevä hajavalo ei osu Ek siihen kovin helposti. Samalla kaide 202 voi vähentää * valonilmaisimen likaantumista ja parantaa hiukkasten & havaitsemisen tehokkuutta, koska se yhtäältä ohjaa il- 3 35 mavirtauksen paikallisesti hiukan korkeammalta va- S lonilmaisimen ohi ja toisaalta madaltaa ilmakanavaa paikallisesti keskittäen ilmavirtausta lasersäteeseen kohdealueella. 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. Differentiaalivahvistimen 1305 ei-invertoivaan tuloon on kytketty vertailupotentiaali, joka tuotetaan biasjännitteestä cpotentiometrillä 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- lista päätellä, kuinka suuri määrä valoa fotodiodiin 1301 osui ja kuinka pitkään tämä valo oli havaittavis- > sa.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. An example of this is the rectangular handrail 202 seen in Figures 2-5, 7-8 and 11 as part of the end of the light trap = facing the target area and forming the edge surrounding the N active area of the light detector. Due to the handrail 202, the light detector is as if in a pit, so that any stray light propagating along the air duct S does not hit it very easily. At the same time, the handrail 202 can reduce fouling of the light detector and improve the efficiency of particle detection because it directs the airflow locally from slightly higher past the light detector and lowers the air duct locally by focusing the airflow on the laser beam in the target area. 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 a regulator 1303. There is a preamplifier 1304 between the cathode of the photodiode 1301 and the positive terminal of the bias voltage 134. 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 strikes 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 1301 and for how long this light was detectable.

N Hiukkasmittalaitteeseen sovellettuna edellä 3 30 selostettu toimintaperiaate tarkoittaa, että vahvisti- S men tuottamien lähtöpulssien määrästä aikayksikössä z voidaan laskea ilman hiukkaspitoisuus. Lisäksi yksit- * täisen pulssin muodosta ja kestosta on mahdollista & tehdä päätelmiä sen hiukkasen koosta ja muodosta, joka 3 35 aiheuttamasta valosykäyksestä pulssi syntyi. Järjeste- S lyssä voi olla useita samaan valonilmaisimeen kytket- tyjä vahvistimia, joista kullekin muodostetaan oma vertailupotentiaalinsa.N When applied to a particle measuring device, the operating principle described above 3 30 means that the particle concentration in the air can be calculated from the number of output pulses produced by the amplifier S in time unit z. In addition, it is possible to draw conclusions about the shape and duration of a single pulse from the size and shape of the particle from which the pulse was generated. The arrangement may have 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, whereby 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 Figure 13, there are other ways known per se in which a photosensitive component can be integrated into 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 the photodiode 1301 in Fig. 13 and the resulting decrease in potential at the cathode of the 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.In order for the evaluation to be reliable, the amplifier arrangement (shown simply 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 rakenteita varsinkin, jos laitteeseen kuuluu sellaisia muita komponentteja, jotka luonteensa mukaisesti tuot- = 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 includes other components which, by their nature, produce a lot of electromagnetic interference.

Tällaisia N muita komponentteja ovat esimerkiksi releet, langatto- 3 30 mat lähetinvastaanottimet ja hakkuriteholähteet.Such other N components include, for example, relays, wireless transceivers, and switch power supplies.

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

Maatasorakennelmalla tarkoitetaan tässä 3 35 sellaista paikalliseen maapotentiaaliin kytkettyjen, S piirilevyn pinnoille ja/tai välikerroksiin muodostet-By ground plane structure is meant here 3 35 those formed on the surfaces and / or intermediate layers of the circuit board S connected to the local ground potential.

tujen johdinalueiden kokonaisuutta, joka on muodostet-the whole of the wired areas formed by the

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.specifically for the needs of the components to be protected by that ground plane structure and is not only part of the overall ground plane of the equipment. The general ground plane of a device is typically the most uniform conductor area formed on a particular surface of a circuit board or a particular intermediate layer that is common to all or a significant portion of components attached to the same circuit board, such as all analog components or all digital components. The efficiency of a ground plane structure in EMC shielding is generally better the larger the area of the circuit board it can cover around the components to be shielded 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 komponentin omaa EMC-suojausta.One way in which a device for measuring the concentration of airborne particles can be made compact while still maintaining the good EMC protection of its key components and the straightforwardness of the structure and manufacturing technique is to place two or more such key components in a 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 in question as if it were only part of the component's own EMC protection.

Kuva 14 esittää esimerkkiä tällaisesta suori- = tusmuodosta. Kuvassa 14 on esitetty osa eräästä lait- N teesta ilman hiukkaspitoisuuden mittaamiseksi. Lait- 3 30 teessa on laserlähde 701 laservalon tuottamiseksi ja S suuntaamiseksi kohdealueelle, joka on merkitty kuvaan Ek katkoviivaellipsillä. Laitteessa on piirilevy 705 sekä * ilmakanava mittauksen kohteena olevan ilman ohjaa- & miseksi ilmavirtauksena kohdealueen läpi. Ilmakanavaa 3 35 rajaava piirilevyn 705 osa sijoittuu kapeiden viivoi- S tettujen kaistojen väliin. Laservalo muodostaa laser- säteen 1001, joka on fokusoitu kohdealueelle. Hajava-Figure 14 shows an example of such an embodiment. Figure 14 shows a part of an apparatus N for measuring the concentration of airborne particles. The device has a laser source 701 for producing laser light and directing S to a target area marked with a dashed line ellipse in Fig. Ek. The device has a circuit board 705 and an * air duct for directing the air to be measured as air flow through the target area. The part of the circuit board 705 delimiting the air duct 3 35 is located between the narrow lined bands. The laser light forms a laser beam 1001 focused on the target area. Diffuse

lon vähentämiseksi laitteessa voi olla valoansa, jonka rakenteista on kuvassa 14 esimerkkinä esitetty väli- seinä 204. Kohdealueen viereen on sijoitettu valonilmai- sin 704 sellaisten valosykäysten havaitsemiseksi, jot- ka syntyvät ilmavirtauksen kuljettamien hiukkasten si- rottaessa laservaloa kohdealueella.To reduce light, the device may have its own light, the structures of which are exemplified by a partition 204 in Figure 14. A light detector 704 is located adjacent to the target area to detect light pulses generated by airflow particles scattering laser light in the target area.

Valonilmaisimeen 704 on kytketty vahvistin valonilmaisimella havaittuja valosykäyksiä vastaavien sähköisten signaalien vahvis- tamiseksi.An amplifier is connected to the light detector 704 to amplify electrical signals corresponding to the light pulses detected by the light detector.

Kuvassa 14 vahvistin koostuu useista vah- vistinelementeistä, jotka sisältyvät integroituihin piireihin 1401 ja 1402. Valonilmaisin 704 ja vahvisti- men sisältävät komponentit 1401 ja 140? on asennettu piirilevylle 705. laitteessa on mikroprosessori, jota ei ole esitetty kuvassa 14, koska se sijaitsee piirilevyllä 705 kuvan 14 esittämän alueen ulkopuolella.In Figure 14, the amplifier consists of a plurality of amplifier elements included in integrated circuits 1401 and 1402. The light detector 704 and the amplifier include components 1401 and 140? is mounted on a circuit board 705. 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.

Mikropro- sessoria käytetään laitteen ohjelmoitavien toimintojen suorittamiseen.A microprocessor is used to perform the programmable functions of the device.

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.In addition, the device has a communication circuit 1403, separate from the microprocessor, mounted on the circuit board 705 and connected to the microprocessor, for maintaining external communication connections between the microprocessor and other devices outside the device.

Viestintäpiiri 1403 voi olla varustettu esimerkiksi langattomien yhteyksien kuten IEEE 802.11 -standardin mukaisten Wi-Fi-yhteyksien ylläpitämiseksi ja siihen voi olla kytkettynä antenni 1404. = Viestintäpiiri 1403 ja vahvistin (eli vahvis- N timen sisältävät komponentit 1401 ja 1402) sijaitsevat 3 30 piirilevyllä 705 niille yhteisen, sähköisten häiriöi- S den vähentämiseen tarkoitetun maatasorakennelman 1405 Ek kattamalla alueella.For example, the communication circuit 1403 may be provided to maintain wireless connections such as Wi-Fi connections in accordance with the IEEE 802.11 standard, and may be connected to an antenna 1404. = The communication circuit 1403 and the amplifier (i.e., amplifier components 1401 and 1402) are located on the circuit board 705 in the area covered by the 1405 ECE ground plane structure common to them for the reduction of electrical interference.

Maatasorakennelma 1405 on merkit- * ty kuvaan 14 kaavamaisesti vinoviivoituksella.The ground plane structure 1405 is schematically marked in Figure 14 with a slash.

Piiri- & levyn 705 leveys voi olla verrattain pieni, esimerkik- 3 35 si 15-20 millimetriä, ja maatasorakennelman 1405 koko S piirilevyn tason määräämässä suunnassa voi olla pie- nempi kuin 20 x 20 millimetriä.The width of the circuit & board 705 may be relatively small, for example 15-20 millimeters, and the size S of the ground plane structure 1405 in the direction determined by the plane of the circuit board may be less than 20 x 20 millimeters.

Jos piirilevy 705 on monikerrospiirilevy, jonka yhdestä pinnasta suurimman osan kattaa laitteen leinen maataso, maatasorakennelma 704 voi sijaita monikerrospiirilevyn sisällä, ainakin yhden eristekerroksen erottamana yleisestä maatasosta.If the circuit board 705 is a multilayer circuit board, most of the surface of which is covered by the Leine ground plane of the device, the ground plane structure 704 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 smooth 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 light pulses 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 communication circuit 1403 at different times.

Yksittäinen mittausaika, jonka ajaksi mikro- prosessori on ohjelmoitu järjestämään vahvistin toi- mintaan ja viestintäpiiri pois toiminnasta, kannattaa = valita siten, että sen kuluessa on mahdollista saada N mielekkäitä mittaustuloksia.It is advisable to select a single measurement time during which the microprocessor is programmed to put the amplifier in operation and the communication circuit out of operation so that it is possible to obtain N meaningful measurement results during it.

Tämän arvioinnissa on 3 30 huomioitava kohdealueen läpi kulkevan ilmavirtauksen S määrä ja ne oletetut hiukkaspitoisuudet, joita lait- Ek teella on tarkoitus mitata.In assessing this, the amount of air flow S passing through the target area and the assumed particle concentrations that the device is intended to measure must be taken into account.

Jos ilmakanavan poikki- * leikkauspinta-ala on enintään vain muutamia neliömil- & limetrejä ja ilmavirtauksen ensisijainen aiheuttaja on 3 35 konvektio, yksittäinen mittausaika voi olla pituudel- S taan esimerkiksi 1-10 sekuntia.If the cross-sectional area of the air duct is at most only a few square meters and the primary source of airflow is convection, the individual measurement time can be, 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. 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. Suh- teellisen suurikokoinen maatasorakennelma tarkoittaa, että pelkästään maatasorakennelmallakin saavutetaan melko tehokas EMC-suojaus. 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. Fdellä kuvatun lisäksi tai asemesta laitteen eri osien toiminnan keskinäisellä ajoittamisella voi- daan saavuttaa myös muita etuja. Esimerkkinä voidaan tarkastella ohjainpiiriä, joka on tarkoitettu vahvis- tettujen sähköisten signaalien käsittelemiseksi ja jo- ka kuvan 14 kaavamaisessa esityksessä voi olla piiriSaid 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. 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. The relatively large ground plane structure means that a fairly effective EMC protection is achieved with the ground plane structure alone. A sufficient level of EMC protection can be achieved even if the device does not have an electrically conductive EMC shield on the circuit board covering both 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 omitted. EMC shield and its attachment to the circuit board. In addition to or instead of that described by Fde, other advantages can be achieved by mutually scheduling the operation of different parts of the device. As an example, a control circuit for processing amplified electrical signals may be considered, which in the schematic representation of Fig. 14 may include a circuit

1406. Viestintäpiirin 1403 tavoin ohjainpiiri 1406 voi olla laitteen ohjelmoitavia toimintoja suorittavasta = mikroprosessorista erillinen mutta siihen kytketty N piiri. Erään näkökohdan mukaisesti ohjainpiiri 1406 3 30 voi olla mikroprosessoriin verrattuna yksinkertainen S ja vain vähän tehoa kuluttava piiri; erään toisen nä- Ek kökohdan mukaisesti mikroprosessorin toiminnalla voi * olla vain vähän merkitystä sinä aikana, kun itse hiuk- & kasmittaus on päällä. Näin ollen mikroprosessori voi 3 35 olla ohjelmoitu menemään virransäästötilaan ainakin S 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.1406. Like the communication circuit 1403, the control circuit 1406 may be separate from, but connected to, the microprocessor performing the programmable functions of the device. In one aspect, the control circuit 1406 3 30 may be a simple S and low power consumption circuit compared to the microprocessor; According to another aspect, the operation of the microprocessor may * be of little significance while the particle measurement is on. Thus, the microprocessor may be programmed to enter a power saving mode for at least S of the largest ditch of the time during which the control circuit 1406 is arranged to operate, i.e., to process the amplified electrical signals produced by the amplifier described above. Most of a certain time means more than 50% of that time.

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.Figure 15 illustrates an exemplary functional grouping of device components. Electrical 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 the 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.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.

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- hen, että vertaaminen ilmaisee referenssin saavutta- mista tai ylittämistä. Referenssit on esitetty symbo- = lisesti ja niillä voidaan tarkoittaa esimerkiksi vah- N vistetun signaalin amplitudiin, kestoon, muotoon tai 3 30 muuhun piirteeseen viittaavia referenssejä. Kukin ver- S tailupiiri siis olennaisesti tutkii, milloin vahvisti- z melta tuleva sähköinen signaali täyttää tietyn ehdon, + ja tuottaa sitä vastaavan lähtösignaalin. Vertailupii- & rit 1601-1603 voivat olla esimerkiksi analogisia ver- 3 35 tailupiireja, jotka tarvitsevat vain hyvin pienen säh- S kötehon toimiakseen, mutta myös digitaalisten vertai- lupiirien käyttö on mahdollista.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 amplified by 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 the comparison 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 the amplified signal. Thus, each control circuit essentially examines when the electrical signal from the amplifier z satisfies a certain condition, + and produces a corresponding output signal. The comparator circuits 1601-1603 can be, for example, analog comparator circuits which require only a very small electrical power to operate, but the use of digital comparator circuits is also possible.

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. 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.The control circuit of Figure 16 has one or more counters, indicated by reference numerals 1605, 1606 and 1607. The counters are connected to receive the output signals of the reference circuits and to count their number. 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. Jos ohjainpiiri 1406 sisältää vain välttämättömät toiminnot, sen virrankulutus sen toi- miessa voi olla paljonkin alle yhden milliampeerin, kuten esimerkiksi 150 mikroampeeria. Yksittäinen mit- tausaika, jonka aikana ohjainpiiri 1406 on toiminnassa ja josta suurimman osan mikroprosessori 1505 viettää virransäästötilassa, voi olla pituudeltaan välillä 1- 10 sekuntia. 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. Tällaisella vuorottelulla on siis mahdollista säästää merkittävästi sähköenergiaa, mikä tarkoittaa, että akun tai pariston 1501 antama = sähköenergia riittää merkittävästi pitempään kuin jos N mikroprosessori 1505 olisi jatkuvasti toiminnassa. 3 30 Kuten edellä jo todettiin, jos laitteessa on S yksi tai useampia hakkuriteholähteitä 1504 käyttöjän- z nitteiden tuottamiseksi ainakin osalle laitteen elekt- > ronisista komponenteista, mikroprosessori 1505 on & edullista ohjelmoida järjestämään tämän tai näiden 3 35 hakkuriteholähteiden toiminta eriaikaiseksi ohjainpii- S rin 1406 toiminnan kanssa. Näin varmistetaan, että hakkuriteholähteiden luonnostaan tuottamat korkeataa-In the functional distribution of Figure 15, the power consumption of the microprocessor 1505 during operation may be several milliamperes, such as 5 milliamps. 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. 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. The time that the microprocessor 1505 then wakes up from power save 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. Thus, with such alternation, it is possible to save significant electrical energy, which means that the electrical energy provided by the battery 1501 is significantly longer than if the N microprocessor 1505 were continuously operating. As already stated above, if the device has one or more switch power supplies 1504 to supply operating voltages to at least some of the electronic components of the device, the microprocessor 1505 is & preferably programmed to arrange the operation of this or these switch power supplies for a different period of time in the control circuit 1406. activities. This ensures that the high levels of inherent power generated by switch mode power supplies

juiset sähkömagneettiset häiriöt eivät häiritse sen vahvistimesta 1506 ja ohjainpiiristä 1406 muodostuvan kokonaisuuden toimintaa, joka on viritetty mittaamaan pienimpienkin hiukkasten esiintymistä tutkittavassa ilmassa.electromagnetic interference 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.

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.A device in which a particle concentration measurement of air is performed as described can be, for example, a cooker guard, i.e. a device according to EN 50615, whose function is to monitor the safe use of the hob and, if necessary, give an alarm and / or switch off the hob or part to prevent danger. In stove guard operation, measuring the particle concentration of 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 more traditional detector types such as infrared thermometers do not. Other possible applications include, for example, general measurement of indoor air quality in homes or public spaces, monitoring of airborne particle concentration at a construction or renovation site during construction, measurement of outdoor air particle content such as pollen content, and so on.

oo

OO

N o <Q © OoN o <Q © Oo

I Ao aI Ao a

LOLO OO NOF LOLO OO OO NOF

Claims (11)

PATENTTIVAATIMUKSETPATENT CLAIMS 1. Laite ilman hiukkaspitoisuuden mittaa- miseksi, jossa laitteessa on: - laserlähde laservalon tuottamiseksi ja suuntaamisek- si kohdealueelle, - ilmakanava mittauksen kohteena olevan ilman ohjaa- miseksi ilmavirtauksena kohdealueen läpi, - kohdealueen viereen sijoitettu valonilmaisin sel- laisten valosykäysten havaitsemiseksi, jotka syntyvät mainitun ilmavirtauksen kuljettamien hiukkasten sirot- taessa mainittua laservaloa kohdealueella, ja - valoansa mainitun laserlähteen ja mainitun kohdealu- een välillä kohdealueelle kulkeutuvan hajavalon vähen- tämiseksi, jossa valoansassa on ainakin kaksi mainitun laservalon kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikit- taista väliseinää ja niistä kussakin aukko halutulla tavalla rajatun määrän laservaloa päästämiseksi kysei- sen väliseinän läpi, tunnettu siitä, että mainitut ainakin kaksi väliseinää ovat osa samaa kap- paletta, joka on valmistettu yhtenäisenä siten, että kutakin mainituista aukoista rajaa koko aukon ympärys- mitalta yhtenäinen osuus mainittua yhtenäisenä valmis- tettua kappaletta.An apparatus for measuring the concentration of airborne particles, comprising: - a laser source for producing and directing laser light to a target area, - an air duct for directing the air to be measured as airflow through the target area, - a light detector adjacent to the target area for detecting light pulses airborne particles scattering said laser light in the target area, and - their light between said laser source and said target area to reduce stray light passing into the target area, the light jet having at least two partitions substantially transversely transverse to said laser light path and laser light to pass through said partition, characterized in that said at least two partitions are part of the same body, made integrally so that each of said openings is bounded by a uniform portion of the entire circumference of the opening s said unitary article. 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 piece is produced by injection molding. &> 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lai- 2 te, tunnettu siitä, että © 30 - mainittuihin ainakin kahteen väliseinään lukeutuu E ensimmäinen väliseinä ja toinen väliseinä, jotka si- LO jaitsevat tässä järjestyksessä laserlähteestä kohde- S alueeseen päin, 2 - ensimmäisessä väliseinässä oleva aukko on laservalon N 35 optista akselia pitkin otetulta halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi laserlähteen puolelta kuin kohdealueen puolelta, ja - toisessa väliseinässä oleva aukko on laservalon op- tista akselia pitkin otetulta halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi kohdealueen puolelta kuin laserlähteen puolelta.Device according to claim 1 or 2, characterized in that © 30 - said at least two partitions comprise E a first partition wall and a second partition wall silo distributed in this order from the laser source towards the target S region, 2 - in the first partition wall the aperture is conical in cross-section along the optical axis of the laser light N 35 so as to be larger on the laser source side than on the target area side, and - the aperture in the second partition is conical in cross-section along the optical axis of the laser light so as to be larger than the laser source side . 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tun- nettu siitä, että - mainittuihin ainakin kahteen väliseinään lukeutuu lisäksi kolmas väliseinä, joka on mainitun laserläh- teen ja mainitun ensimmäisen väliseinän välillä, ja - kolmannessa väliseinässä oleva aukko on laservalon optista akselia pitkin otetulta halkileikkaukseltaan kartiomainen siten, että se on suurempi laserlähteen puolelta kuin kohdealueen puolelta.Device according to claim 3, characterized in that - said at least two partitions further comprise a third partition between said laser source and said first partition, and - the opening in the third partition is conical in cross-section along the optical axis of the laser light, thus that it is larger on the laser source side than on the target area side. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen laite, tunnettu siitä, että mainittu yhtenäise- nä valmistettu kappale muodostaa pidikkeen mainitulle laserlähteelle sen pitämiseksi ennalta valitussa ase- massa 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 for holding it in a preselected position relative to said target area. 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen laite, tunnettu siitä, että osa mainitusta yh- tenäisenä valmistetusta kappaleesta muodostaa mainitun valonilmaisimen aktiivista aluetta ympäröivän reunan.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a part of said integral body forms an edge surrounding the active area of said light detector. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- O 25 kainen laite, tunnettu siitä, että etäisyys mainitusta a laserlähteestä mainitun kohdealueen keskipisteeseen on 2 välillä 10 - 20 millimetriä. © © Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance from said laser source to the center of said target area is between 2 and 20 millimeters. © © 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- z kainen laite, tunnettu siitä, että To) 30 - mainitun valonilmaisimen aktiivinen alue on pit- S känomainen laservalon optisen akselin suunnassa ja 2 - mainitun aktiivisen alueen leveys laservalon optista N akselia vastaan kohtisuorassa suunnassa on vähemmän kuin 4 millimetriä, edullisimmin vähemmän kuin 2 mil- limetriä.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that To) 30 - the active area of said light detector is elongated in the direction of the optical axis of the laser light and 2 - the width of said active area in the direction perpendicular to the optical N axis of the laser light is less than 4 millimeters, most preferably less than 2 millimeters. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen laite, tunnettu siitä, että - laitteessa on piirilevy, johon mainitut valoansa ja valonilmaisin on kiinnitetty ja johon on lisäksi kiin- nitetty laitteen muita elektronisia komponentteja, - mainitussa yhtenäisenä valmistetussa kappaleessa on sen piirilevyä vasten olevalla sivulla yksi tai useam- pia avoimia alueita ja - yksi tai useampia mainituista muista elektronisista komponenteista on sijoitettu piirilevylle siten, että ne ovat mainittujen yhden tai useamman avoimen alueen kohdalla sijoittuen mainittujen väliseinien välille.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that - the device has a circuit board to which said light and light detector are attached and to which other electronic components of the device are additionally attached, - said integral piece has on its side opposite the circuit board one or more open areas, and - one or more of said other electronic components are arranged on a circuit board so as to be located at said one or more open areas between said partitions. 10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen laite, tunnettu siitä, että - mainitussa laserlähteessä on laserdiodi ja optiikka, jotka on sijoitettu yhteiseen koteloon ja - mainittu kotelo tukeutuu mekaanisesti mainittuun yh- tenäisenä valmistettuun kappaleeseen.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that - said laser source has a laser diode and optics housed in a common housing, and - said housing is mechanically supported on said integral body. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että - mainittu kotelo on muodoltaan lieriö, jolla on pi- tuusakseli, - mainittu laserlähde on järjestetty tuottamaan mai- = nittu laservalo niin, että tuotetun laservalon optinen N akseli yhtyy mainitun lieriön pituusakseliin, 3 - mainittu kotelo tukeutuu mekaanisesti lieriömäiseen O syvennykseen, joka on valoansan jatkeena suunnassa, = 30 joka on vastakkainen kohdealueen suuntaan nähden.Device according to claim 10, characterized in that - said housing is in the form of a cylinder with a longitudinal axis, - said laser source is arranged to produce said laser light so that the optical N axis of the produced laser light coincides with the longitudinal axis of said cylinder, said housing is mechanically supported by a cylindrical O-recess extending as a light trap in the direction = 30 opposite to the direction of the target area. a & 3 &a & 3 &
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
US17/640,103 US20220291110A1 (en) 2019-09-06 2020-09-04 A device for measuring the quality of air
EP20792465.5A EP4034859A1 (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 true FI20195735A1 (en) 2021-03-07
FI129497B 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
FI129497B (en) 2022-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11940370B2 (en) Particulate matter sensor device
US9651484B2 (en) Integrated smoke cell
JP5872758B2 (en) Current detector
WO2018045768A1 (en) Home appliance, dust sensor and calibration method and calibration apparatus therefor
KR900016735A (en) Thickness / density measuring device
CN106066296A (en) A kind of PM2.5 detects device
KR20180102140A (en) Control cabinet for exhaust gas measuring equipment
FI129497B (en) Air quality measuring device
KR102227028B1 (en) Apparatus for Measuring Fine Dust
CZ20023374A3 (en) Fire detector
KR102040501B1 (en) Radon sensor apparatus using a polyhedron type ionization chamber
KR20100108240A (en) Fire detection device
JP2011102710A (en) Light scattering particle detector and fire alarm
CN206002421U (en) A kind of household electrical appliance, dust sensor and its caliberating device
CN106290096A (en) A kind of household electrical appliance, dust sensor and scaling method, caliberating device
JP2019008595A (en) Smoke sensing device, socket, lighting equipment and power conditioner
US5811818A (en) System, device and process for inspection of a thermal neutron absorption wall
JP2020035296A (en) Fire detection device
US8729459B2 (en) Apparatus and method for detecting optical energy in an optical fiber
CN210688384U (en) Kitchen device
KR20180079713A (en) Apparatus for sensing particle
JP2022072244A (en) Radiation shield and radiation measurement device
JP2010008292A (en) Specific gravity measuring instrument for liquid sample
CN206583532U (en) Spectrum testing systems
JP2006268737A (en) Photoelectric smoke sensor and sensitivity adjustment method

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 129497

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B