一种颗粒物传感器及其控制方法与流程

1.本发明属于颗粒物浓度检测技术领域，具体涉及一种颗粒物传感器及其控制方法。


背景技术：

2.随着人民生活水平的不断提高，人们越来越关注身心健康；而空气中的粉尘颗粒会影响到人民健康，容易引起各种呼吸道疾病，所以需要实时了解空气质量状况，帮助人们及时做好预防措施。现有技术大多将粉尘检测封装成模组形式，不能直接显示当前环境下的颗粒物浓度，用户使用比较困难，且模组尺寸不一，没有标准。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种颗粒物传感器，解决了现有技术中将粉尘检测封装成模组形式，不能直接显示当前环境下的颗粒物浓度，用户使用比较困难，且模组尺寸不一的问题。
4.本发明的目的还在于提供上述一种颗粒物传感器的控制方法。
5.为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种颗粒物传感器，包括内置于开设有进气口的盒体、颗粒物浓度检测模块和控制模块，所述颗粒物浓度检测模块与控制模块连接；当含有颗粒物的气体通过所述进气口进入盒体内并接触所述颗粒物浓度检测模块后，当所述颗粒物浓度检测模块检测出当前气体颗粒物的浓度含量超过报警值时，触发集成于控制模块中的报警模块报警，并通过控制模块内置的无线通信协议和/或有线通信接口与外部设备联动，进行通风。
6.优选地，所述盒体上还设置有显示模块，所述显示模块与控制模块连接，用于显示颗粒物浓度检测模块检测出的当前颗粒物浓度含量值。
7.优选地，所述颗粒物浓度检测模块包括上盖体、气道组件、信号处理电路板、光电二极管、激光模组、微型风扇和下盖体，所述上盖体与下盖体连接，其内从上至下依次连接气道组件和信号处理电路板，所述信号处理电路板的一端面设置有光电二极管，所述信号处理电路板的另一端面设置有激光模组、微型风扇。
8.优选地，所述气道组件包括气道入口、激光模组、光陷阱、气道出口和气道壳体，所述气道入口设置于气道壳体的一侧，所述气道入口的一侧设置有激光模组，所述激光模组的出光端设置有光陷阱，所述激光模组的下方设置有气道出口，所述气道出口的上方与微型风扇的位置对应。
9.优选地，所述激光模组的出光端设置有侧方孔和下方孔，所述侧方孔用于激光模组照射待测空气，遇到待测空气中的颗粒物时产生散射光，所述下方孔位于光电二极管的上方，用于激光模组发射激光照射到空气中的颗粒物时发出的散射光通过下方孔到达光电二极管。
10.优选地，所述激光模组为650nm波长的红色激光模组、520nm波长的绿色激光模组
或450nm波长的蓝色激光模组，其包括金属外壳和内置激光准直透镜。
11.优选地，所述信号处理电路板上集成有用于驱动微型风扇的驱动电路和信号滤波放大电路，所述微型风扇驱动电路通过稳压芯片为微型风扇提供稳定电压，所述信号滤波放大电路包括运算放大器，其将光电二极管输出的微弱电信号进行两级放大，便于后续进行信号处理。
12.优选地，所述盒体还设置有与控制模块连接的触摸按键，用于设置颗粒物浓度报警值。
13.本发明的另一个技术方案是这样实现的：一种上述颗粒物传感器的控制方法，该控制方法包括以下步骤：
14.s1、启动所述颗粒物传感器，颗粒物浓度检测模块实时检测当前颗粒物浓度的含量；
15.s2、判断所述当前颗粒物浓度的含量是否位于预设值的颗粒物浓度的含量阈值内，若否，则执行s，若是，继续执行当前工序；
16.s3、当超过预设值后所述控制模块触发集成于控制模块中的报警模块报警，并将报警信号通过控制模块内置的无线通信协议和/或有线通信接口与外部设备联动，进行通风，并将气体浓度信号传输至显示模块显示。
17.与现有技术相比，本发明采用激光散射原理，利用基于米氏理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量；并在装置内置屏幕上显示当前测量的颗粒物浓度；此外，用户可选启用声光报警功能，当颗粒物浓度达到设置阈值后，报警功能触发；装置内部集成无线、有线通信方式可与外部设备进行通信。
附图说明
18.图1是本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器的立体结构示意图；
19.图2是本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器的分解结构示意图；
20.图3是本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器中颗粒物浓度检测模块的结构示意图；
21.图4是本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器中气道组件的结构示意图；
22.图5是本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器中激光模组的结构示意图；
23.图6是本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器中信号滤波放大电路的结构示意图；
24.图7是本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器中微型风扇驱动电路的结构示意图；
25.图8是本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器的颗粒物浓度测量流程图；
26.图9是本发明实施例1提供的颗粒物浓度检测模块的工作流程图；
27.图10是本发明实施例2提供的一种颗粒物传感器的控制方法的流程框图。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。
29.在本发明的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.本发明实施例提供的一种颗粒物传感器，如图1-9所示包括内置于开设有进气口11的盒体1、颗粒物浓度检测模块2和控制模块3，所述颗粒物浓度检测模块2分别与控制模块3连接；当含有颗粒物的气体通过所述进气口11进入盒体1内并接触所述颗粒物浓度检测模块2后，当所述颗粒物浓度检测模块2检测出当前气体颗粒物的浓度含量超过报警值时，触发集成于控制模块3中的报警模块报警，并通过控制模块3内置的无线通信协议和/或有线通信接口与外部设备联动，进行通风。
32.采用上述方案后，通过在盒体1内设置颗粒物浓度检测模块2、控制模块3，实现了对室内颗粒物浓度进行测量。
33.如图1和图2所示，所述盒体1上还设置有显示模块5，所述显示模块5与控制模块3连接，用于显示颗粒物浓度检测模块2检测出的当前颗粒物浓度含量值。
34.这样，通过将报警模块集成于控制模块3中，并且将显示模块5与控制模块3连接起来，有效的实现了提醒室内颗粒物浓度是否正常以及实时显示室内颗粒物浓度的目的，进而提升了整个装置的市场竞争性和品质。
35.如图3所示，所述颗粒物浓度检测模块2包括上盖体21、气道组件22、信号处理电路板23、光电二极管24、激光模组25、微型风扇26和下盖体27，所述上盖体21与下盖体27连接，其内从上至下依次连接气道组件22和信号处理电路板23，所述信号处理电路板23的一端面设置有光电二极管24，所述信号处理电路板23的另一端面设置有激光模组25、微型风扇26。
36.如图4所示，所述气道组件22包括气道入口221、激光模组222、光陷阱225、气道出口227和气道壳体228，所述气道入口221设置于气道壳体228的一侧，所述气道入口221的一侧设置有激光模组222，所述激光模组222的出光端设置有光陷阱225，所述激光模组222的下方设置有气道出口227，所述气道出口227的上方与微型风扇26的位置对应。
37.如图4所示，所述激光模组222的出光端设置有侧方孔223和下方孔224，所述侧方孔223用于激光模组222照射待测空气，遇到待测空气中的颗粒物时产生散射光，所述下方孔224位于光电二极管24的上方，用于激光模组222发射激光照射到空气中的颗粒物时发出的散射光通过下方孔224到达光电二极管24；
38.如图5所示，所述激光模组222为650nm波长的红色激光模组、520nm波长的绿色激光模组或450nm波长的蓝色激光模组，其包括金属外壳2221和内置激光准直透镜2222。
39.如图6和图7所示，所述信号处理电路板23上集成有用于驱动微型风扇的驱动电路和信号滤波放大电路，所述微型风扇驱动电路通过稳压芯片u5为微型风扇提供稳定电压，所述信号滤波放大电路包括运算放大器u2，其将光电二极管24输出的微弱电信号进行两级
放大，便于后续进行信号处理。
40.所述信号处理电路板上测量流程如图8和图9所示，模块进行初始化后，激光模组222进入调制状态，即亮0.5s，灭0.5s；在激光点亮的0.5s内，光电二极管24不断接收激光照射颗粒物而产生的散射光并产生电信号，0.5s时间完毕后，微处理器读取脉冲计数值，并将计算完毕的颗粒物浓度值发送出去；当1s周期定时完毕后，模块重复测量操作。需要注意的是，微型风扇26的稳定时间应不低于30s，避免应微型风扇风速不同导致测量结果的不准确。
41.进一步地，所述盒体1还设置有与控制模块3连接的触摸按键6，用于设置颗粒物浓度报警值。
42.本发明实施例1提供的一种颗粒物传感器的使用原理为：
43.本发明装置主要安装在室内墙壁上，通过内置微型风扇26将空气抽取并送入设计好的气道组件2中，激光模组222发出的光通过侧方孔223照射待测空气，当空气中存在颗粒物时，激光模组222照射到颗粒物上产生散射，使用光电二极管223接收散射光，光电二极管223的输出信号与散射光强成正比，利用基于米氏理论算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量；将测量得到的数据送入装置内嵌显示模块5用于实时显示，装置内部集成无线通信协议和有线通信接口，可与外部设备联动，进行通风等操作。
44.实施例2
45.本发明实施例2提供的一种颗粒物传感器的控制方法，如图10所示，该控制方法包括以下步骤：
46.s1、启动所述颗粒物传感器，颗粒物浓度检测模块2实时检测当前颗粒物浓度的含量；
47.s2、判断所述当前颗粒物浓度的含量是否位于预设值的颗粒物浓度的含量阈值内，若否，则执行s3，若是，继续执行当前工序；
48.s3、当超过预设值后所述控制模块3触发集成于控制模块(3)中的报警模块报警，并将报警信号通过控制模块3内置的无线通信协议和/或有线通信接口与外部设备联动，进行通风，并将气体浓度信号传输至显示模块5显示。
49.本发明激光散射原理，利用基于米氏理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量；并在装置内置屏幕上显示当前测量的颗粒物浓度；此外，用户可选启用声光报警功能，当颗粒物浓度达到设置阈值后，报警功能触发；装置内部集成无线、有线通信方式可与外部设备进行通信。
50.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。