一種高精度小型化粉塵傳感器的製造方法
2023-09-18 08:02:35 3
一種高精度小型化粉塵傳感器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高精度小型化粉塵傳感器，包括基座、屏蔽蓋和設於基座與屏蔽蓋內的光學組件、發光器件、發光透鏡、檢測孔、受光透鏡、受光器件和控制電路，所述控制電路與發光器件和受光器件連接，所述發光器件與受光器件分別設於檢測孔兩側，所述發光透鏡和受光透鏡分別設於發光器件與檢測孔、受光器件與檢測孔之間，所述發光器件並設於光學組件上。本實用新型精度高，體積小，方便使用，可以檢測空氣中的實際粉塵含量，而且一致性好，波動範圍小，縮短了調試周期。
【專利說明】一種高精度小型化粉塵傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子領域，更具體地說，涉及一種高精度小型化粉塵傳感器。
【背景技術】
[0002]雖然經濟在不斷發展，生活水平在不斷提高，但環境汙染卻越來越嚴重，空氣中懸浮顆粒物濃度大幅增加，霧霾天氣的頻率也在上升。其中的PM2.5(直徑小於2.5um的微小顆粒物)與人體健康息息相關，直接導致了各種呼吸道疾病發病率的大幅上升。鑑於空氣品質的不斷惡化，空氣淨化技術及空氣淨化類產品得到了迅猛的發展，同時人們對PM2.5的數值也越來越關注,這就需要一款高精度的粉塵檢測傳感器來直觀地體現空氣中的粉塵濃度情況，以確定是否需要對室內空氣進行淨化，或者評估自己所處的環境是否適合進行某些活動。
[0003]目前，主要有兩種測量粉塵含量的方案，一種是採用吸入式光譜掃描的方式，這種測量方案精度高，且可分辨出不同直徑顆粒物的濃度，但成本過高，僅限於專用測量設備使用，不適合大批量民用；另一種是簡易光學散射的原理，同時利用了空氣熱動力學的原理，對測量處的空氣加熱產生對流，以便使粉塵漂浮到檢測光路中進行檢測，該測量方式成本較低，已經在大範圍推廣使用，但該方案的產品或功耗大，靈敏度低，僅能測量加熱處的粉塵相對濃度，不能真實反應所在的整個環境的粉塵濃度情況，因此在同一環境下不同產品間數據差異較大，一致性無法控制。綜上所述，現有技術的缺陷大致可歸納為:1、功耗大，工作電流為90mA，無法用於可攜式產品；2、測量不真實，數據波動大；3、同批產品一致性差，數據相差甚遠；4、產品使用不便，必須做二次開發才能使用；5、抗幹擾能力差，對連接線長度很敏感，一般不能超過0.5米；6、體積大，不方便安裝；7、靈敏度低，反應遲緩；8、成本高，不適合民用推廣。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺陷，本實用新型提供一種高精度小型化粉塵傳感器。
[0005]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案如下所述:一種高精度小型化粉塵傳感器，包括基座、屏蔽蓋和設於基座與屏蔽蓋內的光學組件、發光器件、發光透鏡、檢測孔、受光透鏡、受光器件和控制電路，其特徵在於，所述控制電路與發光器件和受光器件連接，所述發光器件與受光器件分別設於檢測孔兩側，所述發光透鏡和受光透鏡分別設於發光器件與檢測孔、受光器件與檢測孔之間，所述發光器件並設於光學組件上。
[0006]根據上述結構，其中所述控制電路包括微處理器、功率管、運算放大器以及電源輸入和串口信號輸出端頭，微處理器按特定頻率發送脈衝信號驅動功率管，功率管控制發光器件發出脈衝光源，受光器件將所接收到的光信號轉換為電信號，經運算放大器放大後，返回到微處理器，微處理器對所採集到的信號處理後，輸出粉塵濃度信號。
[0007]根據上述技術方案，更進一步的，作為優選，其中所述電源輸入和串口信號輸出端頭設於一連接器內，簡化了控制電路的連接，方便使用。
[0008]上述控制電路還包括濾波電容，濾波電容和所述屏蔽蓋充分濾除外部幹擾，保證信號的真實性。
[0009]上述控制電路還包括調整電位器，通過調整電位器實現運放增益補償，消除元器件不一致性對檢測結果的影響。
[0010]根據上述結構的本實用新型，其有益效果在於:
[0011]1、精度高，體積小，方便使用，可以檢測空氣中的實際粉塵含量；
[0012]2、一致性好，波動範圍小，縮短了調試周期；
[0013]3、低功耗，工作電流為20mA，可用於電池供電的便攜產品；
[0014]4、工作電流小，功耗低，完全滿足低功耗產品設計需求。
[0015]5、產品使用方便，只需提供5V電源，即可主動向外發送粉塵濃度信號；
[0016]6、產品抗幹擾能力強，連接線長度在3米內無任何影響；
[0017]7、對流式檢測孔，反應靈敏，測量真實；
[0018]8、時時測量流過檢測孔內的粉塵濃度，真實反應環境內汙染情況；
[0019]9、本實用新型主動向外發時時檢測數據，無須做二次開發，縮短開發周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖以及實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0021]圖1為本實用新型結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型光路結構圖；
[0023]圖3為本實用新型控制電路結構圖；
[0024]圖4為本實用新型控制電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1-4所示，一種高精度小型化粉塵傳感器，包括基座3、金屬屏蔽蓋11和設於基座3與金屬屏蔽蓋11內的光學組件7、發光器件LED6、發光透鏡5、檢測孔4、受光透鏡2、受光器件PDl和控制電路9，控制電路9與發光器件LED6和受光器件PDl連接，發光器件LED6和受光器件PDl分別設於檢測孔4兩側，發光透鏡5和受光透鏡2分別設於發光器件LED6與檢測孔4、受光器件PDl與檢測孔4之間，發光器件LED6並設於光學組件7上。
[0026]控制電路9包括微處理器(MCU) 10、功率管15、運算放大器12 ( —級、二級、三級)以及電源輸入和串口信號輸出端頭，微處理器10按特定頻率發送脈衝信號經驅動電路驅動功率管15，功率管15控制發光器件LED6發出脈衝光源，受光器件roi將所接收到的光信號轉換為電信號，經運算放大器12放大後，返回到微處理器10，微處理器10對所採集到的信號處理後，輸出粉塵濃度信號。控制電路9還包括濾波電容14,濾波電容14和所述金屬屏蔽蓋11充分濾除外部幹擾，保證信號的真實性。控制電路9還包括調整電位器13，通過調整電位器13實現運放增益補償，消除元器件不一致性對檢測結果的影響。整個控制電路9工作電流不超過20mA，完全滿足低功耗設備的使用需求。
[0027]電源輸入和串口信號輸出端頭設於一連接器內，簡化了控制電路的連接，方便使用。
[0028]本實用新型利用光學檢測原理，根據反射光線的強弱，得到與粉塵濃度線性相關的電信號，通過高精度運算放大器12對信號進行放大，再經微處理器10，採用標準串口通信方式，輸出反應灰塵濃度的電壓信號。整體結構緊湊，體積小，設計有對流式檢測孔。
【權利要求】
1.一種高精度小型化粉塵傳感器，包括基座、屏蔽蓋和設於基座與屏蔽蓋內的光學組件、發光器件、發光透鏡、檢測孔、受光透鏡、受光器件和控制電路，其特徵在於，所述控制電路與發光器件和受光器件連接，所述發光器件與受光器件分別設於檢測孔兩側，所述發光透鏡和受光透鏡分別設於發光器件與檢測孔、受光器件與檢測孔之間，所述發光器件並設於光學組件上。
2.根據權利要求1所述的一種高精度小型化粉塵傳感器，其特徵在於，所述控制電路包括微處理器、功率管、運算放大器以及電源輸入和串口信號輸出端頭，微處理器按特定頻率發送脈衝信號驅動功率管，功率管控制發光器件發出脈衝光源，受光器件將所接收到的光信號轉換為電信號，經運算放大器放大後，返回到微處理器，微處理器對所採集到的信號處理後，輸出粉塵濃度信號。
3.根據權利要求1所述的一種高精度小型化粉塵傳感器，其特徵在於，所述控制電路包括濾波電容，濾波電容和所述屏蔽蓋充分濾除外部幹擾，保證信號的真實性。
4.根據權利要求1所述的一種高精度小型化粉塵傳感器，其特徵在於，所述控制電路包括調整電位器，通過調整電位器實現運放增益補償，消除元器件不一致性對檢測結果的影響。
5.根據權利要求2所述的一種高精度小型化粉塵傳感器，其特徵在於，所述電源輸入和串口信號輸出端頭設於一連接器內。
【文檔編號】G01N15/06GK204142613SQ201420593223
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】陶雲生, 張家森, 周克禮 申請人:深圳市信誠佳業電子有限公司