一种高精度小型化粉尘传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高精度小型化粉尘传感器，包括基座、屏蔽盖和设于基座与屏蔽盖内的光学组件、发光器件、发光透镜、检测孔、受光透镜、受光器件和控制电路，所述控制电路与发光器件和受光器件连接，所述发光器件与受光器件分别设于检测孔两侧，所述发光透镜和受光透镜分别设于发光器件与检测孔、受光器件与检测孔之间，所述发光器件并设于光学组件上。本实用新型精度高，体积小，方便使用，可以检测空气中的实际粉尘含量，而且一致性好，波动范围小，缩短了调试周期。
【专利说明】一种高精度小型化粉尘传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子领域，更具体地说，涉及一种高精度小型化粉尘传感器。
【背景技术】
[0002]虽然经济在不断发展，生活水平在不断提高，但环境污染却越来越严重，空气中悬浮颗粒物浓度大幅增加，雾霾天气的频率也在上升。其中的PM2.5(直径小于2.5um的微小颗粒物)与人体健康息息相关，直接导致了各种呼吸道疾病发病率的大幅上升。鉴于空气质量的不断恶化，空气净化技术及空气净化类产品得到了迅猛的发展，同时人们对PM2.5的数值也越来越关注,这就需要一款高精度的粉尘检测传感器来直观地体现空气中的粉尘浓度情况，以确定是否需要对室内空气进行净化，或者评估自己所处的环境是否适合进行某些活动。
[0003]目前，主要有两种测量粉尘含量的方案，一种是采用吸入式光谱扫描的方式，这种测量方案精度高，且可分辨出不同直径颗粒物的浓度，但成本过高，仅限于专用测量设备使用，不适合大批量民用；另一种是简易光学散射的原理，同时利用了空气热动力学的原理，对测量处的空气加热产生对流，以便使粉尘漂浮到检测光路中进行检测，该测量方式成本较低，已经在大范围推广使用，但该方案的产品或功耗大，灵敏度低，仅能测量加热处的粉尘相对浓度，不能真实反应所在的整个环境的粉尘浓度情况，因此在同一环境下不同产品间数据差异较大，一致性无法控制。综上所述，现有技术的缺陷大致可归纳为:1、功耗大，工作电流为90mA，无法用于便携式产品；2、测量不真实，数据波动大；3、同批产品一致性差，数据相差甚远；4、产品使用不便，必须做二次开发才能使用；5、抗干扰能力差，对连接线长度很敏感，一般不能超过0.5米；6、体积大，不方便安装；7、灵敏度低，反应迟缓；8、成本高，不适合民用推广。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种高精度小型化粉尘传感器。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下所述:一种高精度小型化粉尘传感器，包括基座、屏蔽盖和设于基座与屏蔽盖内的光学组件、发光器件、发光透镜、检测孔、受光透镜、受光器件和控制电路，其特征在于，所述控制电路与发光器件和受光器件连接，所述发光器件与受光器件分别设于检测孔两侧，所述发光透镜和受光透镜分别设于发光器件与检测孔、受光器件与检测孔之间，所述发光器件并设于光学组件上。
[0006]根据上述结构，其中所述控制电路包括微处理器、功率管、运算放大器以及电源输入和串口信号输出端头，微处理器按特定频率发送脉冲信号驱动功率管，功率管控制发光器件发出脉冲光源，受光器件将所接收到的光信号转换为电信号，经运算放大器放大后，返回到微处理器，微处理器对所采集到的信号处理后，输出粉尘浓度信号。
[0007]根据上述技术方案，更进一步的，作为优选，其中所述电源输入和串口信号输出端头设于一连接器内，简化了控制电路的连接，方便使用。
[0008]上述控制电路还包括滤波电容，滤波电容和所述屏蔽盖充分滤除外部干扰，保证信号的真实性。
[0009]上述控制电路还包括调整电位器，通过调整电位器实现运放增益补偿，消除元器件不一致性对检测结果的影响。
[0010]根据上述结构的本实用新型，其有益效果在于:
[0011]1、精度高，体积小，方便使用，可以检测空气中的实际粉尘含量；
[0012]2、一致性好，波动范围小，缩短了调试周期；
[0013]3、低功耗，工作电流为20mA，可用于电池供电的便携产品；
[0014]4、工作电流小，功耗低，完全满足低功耗产品设计需求。
[0015]5、产品使用方便，只需提供5V电源，即可主动向外发送粉尘浓度信号；
[0016]6、产品抗干扰能力强，连接线长度在3米内无任何影响；
[0017]7、对流式检测孔，反应灵敏，测量真实；
[0018]8、时时测量流过检测孔内的粉尘浓度，真实反应环境内污染情况；
[0019]9、本实用新型主动向外发时时检测数据，无须做二次开发，缩短开发周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图以及实施例对本实用新型做进一步的说明。
[0021]图1为本实用新型结构示意图；
[0022]图2为本实用新型光路结构图；
[0023]图3为本实用新型控制电路结构图；
[0024]图4为本实用新型控制电路原理框图。
【具体实施方式】
[0025]如图1-4所示，一种高精度小型化粉尘传感器，包括基座3、金属屏蔽盖11和设于基座3与金属屏蔽盖11内的光学组件7、发光器件LED6、发光透镜5、检测孔4、受光透镜2、受光器件PDl和控制电路9，控制电路9与发光器件LED6和受光器件PDl连接，发光器件LED6和受光器件PDl分别设于检测孔4两侧，发光透镜5和受光透镜2分别设于发光器件LED6与检测孔4、受光器件PDl与检测孔4之间，发光器件LED6并设于光学组件7上。
[0026]控制电路9包括微处理器(MCU) 10、功率管15、运算放大器12 ( —级、二级、三级)以及电源输入和串口信号输出端头，微处理器10按特定频率发送脉冲信号经驱动电路驱动功率管15，功率管15控制发光器件LED6发出脉冲光源，受光器件roi将所接收到的光信号转换为电信号，经运算放大器12放大后，返回到微处理器10，微处理器10对所采集到的信号处理后，输出粉尘浓度信号。控制电路9还包括滤波电容14,滤波电容14和所述金属屏蔽盖11充分滤除外部干扰，保证信号的真实性。控制电路9还包括调整电位器13，通过调整电位器13实现运放增益补偿，消除元器件不一致性对检测结果的影响。整个控制电路9工作电流不超过20mA，完全满足低功耗设备的使用需求。
[0027]电源输入和串口信号输出端头设于一连接器内，简化了控制电路的连接，方便使用。
[0028]本实用新型利用光学检测原理，根据反射光线的强弱，得到与粉尘浓度线性相关的电信号，通过高精度运算放大器12对信号进行放大，再经微处理器10，采用标准串口通信方式，输出反应灰尘浓度的电压信号。整体结构紧凑，体积小，设计有对流式检测孔。
【权利要求】
1.一种高精度小型化粉尘传感器，包括基座、屏蔽盖和设于基座与屏蔽盖内的光学组件、发光器件、发光透镜、检测孔、受光透镜、受光器件和控制电路，其特征在于，所述控制电路与发光器件和受光器件连接，所述发光器件与受光器件分别设于检测孔两侧，所述发光透镜和受光透镜分别设于发光器件与检测孔、受光器件与检测孔之间，所述发光器件并设于光学组件上。
2.根据权利要求1所述的一种高精度小型化粉尘传感器，其特征在于，所述控制电路包括微处理器、功率管、运算放大器以及电源输入和串口信号输出端头，微处理器按特定频率发送脉冲信号驱动功率管，功率管控制发光器件发出脉冲光源，受光器件将所接收到的光信号转换为电信号，经运算放大器放大后，返回到微处理器，微处理器对所采集到的信号处理后，输出粉尘浓度信号。
3.根据权利要求1所述的一种高精度小型化粉尘传感器，其特征在于，所述控制电路包括滤波电容，滤波电容和所述屏蔽盖充分滤除外部干扰，保证信号的真实性。
4.根据权利要求1所述的一种高精度小型化粉尘传感器，其特征在于，所述控制电路包括调整电位器，通过调整电位器实现运放增益补偿，消除元器件不一致性对检测结果的影响。
5.根据权利要求2所述的一种高精度小型化粉尘传感器，其特征在于，所述电源输入和串口信号输出端头设于一连接器内。
【文档编号】G01N15/06GK204142613SQ201420593223
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】陶云生, 张家森, 周克礼 申请人:深圳市信诚佳业电子有限公司