TW202107061A

TW202107061A - 水質感測器

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Publication number: TW202107061A
Application number: TW108128995A
Authority: TW
Inventors: 梁富閔; 吳振廷; 張家豪; 陳晉豐
Original assignee: 捷騰光電股份有限公司
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2021-02-16

Abstract

本發明為有關一種水質感測器，係包括殼體及感測模組，其中該殼體之基座中空內部形成有容置空間，並於基座一側處同向延伸有二凸伸部，而二凸伸部內部形成有與容置空間相連通之收納空間，且二收納空間相對內側壁面分別設有供光線通過之透光部及使通過光線產生聚焦現象之聚焦部，再於基座之容置空間內設有感測模組電路板之基板，並於基板一側同向延伸有位於二凸伸部的收納空間內之二定位板，而二定位板上分別設有供投射光線至透光部處之光發射體，以及供接收聚焦後的光線之光接收體，其因可透過聚焦部來使通過的光線產生聚焦現象，進而降低光線能量的散失，以可匯集更多的光線能量至光接收體，藉此提升感測模組判斷水流濁度值的準確性。

Description

水質感測器

本發明係提供一種水質感測器，尤指殼體之二凸伸部為位於二收納空間相對內側處設有透光部及聚焦部，即可透過聚焦部來使通過的光線產生聚焦現象，進而降低光線能量的散失，以可匯集更多的光線能量至感測模組之光接收體，藉此提升感測模組判斷水流濁度值的準確性。

按，隨著電子科技時代不斷進步，許多可方便使用的家電產品相繼問世，並在日常生活中可透過不同的家電產品來進行快速處理，以減少人工作業的耗時、費工與不完善，而一般需要利用水源來進行作業之家電產品中，例如：洗衣機或洗碗機等洗滌家電，係利用其機體內部之水流配合清潔液或洗滌劑等進行清洗之作業，即可不需透過動手來將衣物、碗盤或餐具等物件清洗乾淨。

再者，一般洗滌家電在清洗的過程中，其機體內部之水流會因待清洗物件上所伴隨的灰塵、細屑、清潔液或洗滌劑等物質的影響，造成水質的濁度相對提高，必須透過多次的重複清洗作業，才能達到將待清洗物件清洗乾淨之目的，所以許多較先進的洗滌家電中都會安裝有一水質感測器，其水質感測器即可透過投射光線來進行發射或接收偵測水質後，藉以偵測水質的濁度值，而可判斷出水質混濁的情況，再根據濁度值設定當下洗衣機或洗碗機等家電產品的清洗作業模式(如：增加清洗次數或延長清洗時間等)，其目的在於提升洗滌的效能，並達到避免水源浪費之效用。

但是，目前水質感測器中之光發射器向外投射光線時，會發生折射之現象，且光線進入至水流中時，會碰觸到水中的物質而產生散射之現象，以造成諸多光線能量散失，所以當水質感測器中之光接收器接收到光線時，便無法準確得知濁度值，進而影響判斷時的準確性。

是以，要如何設法解決上述習用之缺失與不便，即為相關業者所亟欲研究改善之方向所在。

故，發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，始設計出此種水質感測器的發明專利者。

本發明之主要目的乃在於該殼體為具有由透光材質製成之基座，並於基座中空內部形成有容置空間，且容置空間一側形成有開口，而基座相對於開口另側處同向延伸有二凸伸部，再於二凸伸部之間形成有開放狀之通道，並於二凸伸部內部形成有與容置空間相連通之收納空間，且其中一凸伸部之收納空間內部相鄰於通道一側面設有供光線通過之透光部，而另一凸伸部之收納空間內部相鄰於通道一側面設有使通過光線產生聚焦現象之聚焦部，再於基座的容置空間內設有感測模組電路板之基板，並於基板一側同向延伸有位於二凸伸部的收納空間內之二定位板，且二定位板上分別電性連接有供投射光線至透光部處之光發射體，以及供接收聚焦後的光線之光接收體，其因可透過聚焦部來使通過的光線產生聚焦的現象，進而降低光線能量的散失，以可匯集更多的光線能量至感測模組之光接收體，藉此達到提升感測模組判斷水流濁度值的準確性之目的。

本發明之次要目的乃在於該殼體之透光部及聚焦部為位於二收納空間內部，即不會直接接觸到水流，以可防止透光部及聚焦部表面堆積髒汙，進而可維持良好光線投射路徑，且降低水質感測器的清洗及維修次數之目的。

本發明之另一目的乃在於該感測模組之光發射體及光接收體為利用表面黏著技術來直接成形於電路板上，即可實現自動化組裝，且毋須額外的構件，以可減少構件的材料及組裝成本，並可降低組裝時間，藉此達到可自動化組裝及減少製造成本之目的。

本發明之再一目的乃在於該殼體之基座、二凸伸部、聚焦部及透光部可為一體成形製成，透過一體成形製成之製造方式可降低模具成本及減少組裝步驟，進而達到降低整體製造成本之目的。

本發明之又一目的乃在於該殼體之透光部為可利用第二聚焦體來供光線聚焦通過，以減少光線的散失，且第二聚焦體的形狀可跟第一聚焦體的形狀相同，進而使感測模組組裝於殼體內部時，毋須辨認組裝的方向，藉此達到提升組裝時流暢度之目的。

1‧‧‧殼體

11‧‧‧基座

110‧‧‧容置空間

1101‧‧‧開口

12‧‧‧凸伸部

120‧‧‧通道

121‧‧‧收納空間

13‧‧‧透光部

131‧‧‧折射體

132‧‧‧第一入光面

133‧‧‧第二聚焦體

134‧‧‧第二入光面

14‧‧‧聚焦部

141‧‧‧第一聚焦體

142‧‧‧出光面

2‧‧‧感測模組

21‧‧‧電路板

211‧‧‧基板

212‧‧‧定位板

22‧‧‧光發射體

221‧‧‧發光面

23‧‧‧光接收體

231‧‧‧收光面

第一圖係為本發明較佳實施例之立體外觀圖。

第二圖係為本發明較佳實施例之立體分解圖。

第三圖係為本發明較佳實施例另一視角之立體分解圖。

第四圖係為本發明較佳實施例之側視剖面圖。

第五圖係為本發明較佳實施例使用時之俯視剖面圖。

第六圖係為本發明另一實施例使用時之俯視剖面圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四、五圖所示，係為本發明較佳實施例之立體外觀圖、立體分解圖、另一視角之立體分解圖、側視剖面圖及使用時之俯視剖面圖，由圖中可清楚看出，本發明較佳實施例係包括殼體1及感測模組2，其中：該殼體1為具有由透光材質製成之基座11，並於基座11中空內部形成有容置空間110，且容置空間110一側形成有開口1101，而基座11相對於開口1101另側處同向延伸有二凸伸部12，再於二凸伸部12之間形成有開放狀之通道120，並於二凸伸部12內部形成有與容置空間110相連通之收納空間121，且其中一凸伸部12之收納空間121內部相鄰於通道120一側面設有透光部13，而透光部13位於收納空間121內部設有折射體131，且折射體131相鄰於收納空間121一側面形成有凹陷狀之第一入光面132，又於另一凸伸部12之收納空間121內部相鄰於通道120一側面設有聚焦部14，而聚焦部14具有朝收納空間121內部凸起之半圓狀第一聚焦體141，且第一聚焦體141相鄰於收納空間121一側面形成有圓弧狀之出光面142。

該感測模組2為包括有電路板21、光發射體22及光接收體23，其中該電路板21具有一矩形之基板211，並於基板211一側同向延伸有二定位板212，再於二定位板212上利用表面黏著技術(Surface-mount technology；SMT)分別電性連接有光發射體22及光接收體23，且光發射體22及光接收體23相對內側處分別形成有發光面221及收光面231。

上述殼體1之基座11、二凸伸部12、透光部13及聚焦部14較佳為一體成形製成，但於實際應用時，該二凸伸部12亦可與基座11為分離之構件，以可透過組裝的方式(如：卡扣或黏合等)結合成一體，且該透光部13及聚焦部14亦可為分離之構件(如：該透光部13則可為凹透鏡，而該聚焦部14可為凸透鏡)，以利用黏著、嵌合或其它組裝方式定位於二凸伸部12內部，上述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

再者，上述感測模組2之電路板21上為可進一步設有驅動電路、控制晶片、連接器或以傳輸線外接於驅動電路上，並由驅動電路或控制晶片來驅動光發射體22及光接收體23進行運作，惟此部分有關驅動電路或控制晶片等構件因非本案之發明要點，茲不再作一贅述。

且上述透光部13之第一入光面132及聚焦部14之出光面142的形狀於實際應用時亦可為圓弧面狀、斜面狀、曲面狀、波紋狀或其它形狀。

當本發明於組裝時，係可先將感測模組2之電路板21朝殼體1基座11之容置空間110方向組裝，並使電路板21之二定位板212從容置空間110之開口1101處進入，且伸入至二凸伸部12之收納空間121內部，再使電路板21之基板211位於基座11之容置空間110中呈一定位，此時，該感測模組2之光發射體22及光接收體23即會分別對正於透光部13之折射體131及聚焦部14之第一聚焦體141，且該折射體131之第一入光面132及第一聚焦體141之出光面142為與光發射體22之發光面221及光接收體23之收光面231呈相對設置，便可完成本發明之組裝。

當本發明於實際使用時，係可先將殼體1裝設於洗滌家電(如洗衣機、洗碗機或其它需要利用水源之設備等)之機體(圖中未示出)內部，並使基座11二側同向延伸之凸伸部12穿入至機體內部之作業區間中，且該感測模組2之電路板21為可利用傳輸線(圖中未示出)來連接至機體之控制系統(圖中未示出)，以使感測模組2之光發射體22及光接收體23可進行水質濁度偵測之作業。

而洗滌家電進行清洗作業時，該作業區間除了水流以外，並含有添加之清潔液或洗滌劑，以及待清洗物件(如：清洗的衣物、碗盤或餐具等)，該清潔液或待清洗物件上之雜質(如：灰塵、細屑、殘渣、懸浮微粒或污漬等各種物質)，均會導致作業區間內部之水流容易產生混濁不清的現象，便可藉由洗滌家電之控制系統運作時，以使作業區間內部之水流通過殼體1二凸伸部12間所形成之通道120處，並驅動感測模組2之光發射體22朝通道120方向投射光線，該光發射體22之發光面221即會先投射光線至透光部13之折射體131，其折射體131為利用凹陷狀之第一入光面132來供光線進入，並使光線通過折射體131後產生向外折射之現象，而光線便會進入至通道120中，大部分的光線在接觸到水流中之雜質時即會產生散射的現象，且該等沒有被散射的透射光線會進入至聚焦部14，以透過聚焦部14之第一聚焦體141來使通過的光線產生聚焦的現象，進而降低光線能量的散失，再藉由第一聚焦體141一側圓弧狀之出光面142來將聚焦後的光線投射至光接收體23之收光面231，以利用光接收體23將其接收到的光線變化轉換成感測訊號，並經由電路板21傳輸至洗滌家電之控制系統來進行判斷出水流的濁度值後，再進一步設定或操作後續之清洗作業，以提升洗滌之效能，並具有節能節水之效用。

再請參閱第六圖所示，係為本發明另一實施例使用時之俯視剖面圖，由圖中可清楚看出，本發明另一實施例相較於較佳實施例，該殼體1之透光部13為可省略使用折射體131，改增加朝收納空間121內部凸起之半圓狀第二聚焦體133的結構設計，且該第二聚焦體133相鄰於收納空間121一側面形成有圓弧狀之第二入光面134，當感測模組2之光發射體22投射光線至第二聚焦體133時，該第二聚焦體133即會透過一側之第二入光面134來供光線進入，並通過第二聚焦體133，便可利用第二聚焦體133來使通過的光線產生聚焦的現象，以使聚焦的光線可通過通道120，再進入至聚焦部14之第一聚焦體141，進而利用聚焦部14之第一聚焦體141來使通過的光線產生聚焦的現象，再投射至光接收體23進行訊號轉換，其因殼體1之透光部13為改用第二聚焦體133來供光線聚焦通過，以可減少光線的散失，且第二聚焦體133的形狀可跟第一聚焦體141的形狀相同，進而使感測模組2組裝於殼體1內部時，毋須辨認組裝的方向，藉此提升組裝時之流暢度。

上述透光部13可為凹透鏡(如：折射體131)、凸透鏡(如：第二聚焦體133)或準直鏡等可供光線通過之結構，上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

本發明為具有下列之優點：

(一)該殼體1之二凸伸部12為位於二收納空間121相對內側處設有透光部13及聚焦部14，即可透過聚焦部14來使通過的光線產生聚焦的現象，進而降低光線能量的散失，以可匯集更多的光線能量至感測模組2之光接收體23，藉此可提升感測模組2判斷水流濁度值的準確性，從而增加洗滌之效能。

(二)該殼體1之透光部13及聚焦部14為位於二收納空間121內部，即不會直接接觸到水流，以可防止透光部13及聚焦部14表面堆積髒汙，進而可維持良好光線投射路徑，且降低水質感測器的清洗及維修次數。

(三)該感測模組2之光發射體22及光接收體23為利用表面黏著技術來直接成形於電路板21上，即可實現自動化組裝，且毋須額外的構件，以可減少構件的材料及組裝成本，並可降低組裝時間，藉此達到可自動化組裝及減少製造成本之效用。

(四)該殼體1之基座11、二凸伸部12、聚焦部14及透光部13可為一體成形製成，透過一體成形製成之製造方式可降低模具成本及減少組裝步驟，進而達到降低整體製造成本之效果。

(五)該另一實施例殼體1之透光部13為利用第二聚焦體133來供光線聚焦通過，以減少光線的散失，且第二聚焦體133的形狀可跟第一聚焦體141的形狀相同，進而使感測模組2組裝於殼體1內部時，毋須辨認組裝的方向，藉此提升組裝時之流暢度。

上所述僅為本發明水質感測器之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明水質感測器於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。