聊聊空氣凈化器里的傳感器
2018-07-26
通過空氣凈化器LED指示燈所顯示的不同顏色或是凈化器的液晶顯示屏上顯示的數(shù)值大小,我們便可以實(shí)時(shí)輕松掌握所處空間的空氣質(zhì)量,非常便捷,也非常神奇,到底是如何做到的呢?
空氣凈化器在凈化空氣的同時(shí),還能將空氣質(zhì)量通過數(shù)值或是顏色實(shí)時(shí)顯示出來,這主要由一個(gè)叫做傳感器的部件來實(shí)現(xiàn)。
那它怎么實(shí)現(xiàn)的呢?
在傳感器的內(nèi)部裝有一叫恒定光源的器件,空氣通過它發(fā)射的光線時(shí),空氣中的顆粒物會(huì)對光線進(jìn)行散射,造成光強(qiáng)的衰減。其相對衰減率與顆粒物的濃度成一定比例。這時(shí)另一器件出場——光線探測器,能探測到被顆粒物反射的光線,并根據(jù)反射光強(qiáng)度輸出信號,從而判斷顆粒物的濃度。還是給張圖比較直觀↓
這是紅外傳感器的工作原理圖,其與另一種主流傳感器——激光傳感器的工作原理差不多,都是利用光學(xué)的反射和折射原理,主要差別就在結(jié)構(gòu)(光的發(fā)射頭和接收頭與驅(qū)動(dòng)氣流方式)以及由此產(chǎn)生的精準(zhǔn)度不同。
紅外傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)較為簡單,其采用紅外發(fā)光二極管作為光源,氣流進(jìn)出風(fēng)口主要靠電阻發(fā)熱方式,利用熱空氣帶動(dòng)周圍氣體流動(dòng),采用光電晶體管接收反射光,輸出PWM信號,這種信號不能直觀顯示,需要經(jīng)過進(jìn)一步計(jì)算才能得出顆粒物濃度范圍。
由于紅外光本身的特性以及其簡易的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),紅外傳感器具備了以下特點(diǎn):成本低,原理執(zhí)行簡單,對直徑大的顆粒探測較為準(zhǔn)確,對較小顆粒物不敏感,其常采用的電阻發(fā)熱方式,采樣氣流小且不穩(wěn)定,使得所測數(shù)據(jù)更為不準(zhǔn)。
而激光傳感器,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,光源采用更為穩(wěn)定的激光二極管,在內(nèi)部設(shè)有固定風(fēng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)氣流,當(dāng)空氣中的顆粒物進(jìn)入激光束所在區(qū)域時(shí),光線探測器接收散射光,經(jīng)過光電效應(yīng)產(chǎn)生電流信號,經(jīng)電路放大及處理后,即可得到細(xì)顆粒物濃度值,輸出信號一般為串口輸出。
所以,激光傳感器也就具備了以下特點(diǎn):應(yīng)用成本比較高,工作方式更為復(fù)雜但是檢出數(shù)據(jù)可靠性高,對大小顆粒的檢測相對較準(zhǔn)。而且在對外界空氣質(zhì)量的反應(yīng)要比紅外傳感器更靈敏更快速!
以上兩種傳感器皆為當(dāng)前主流傳感器,不過由于在檢測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度以及對外界空氣反應(yīng)速度上更具優(yōu)勢,在中高端領(lǐng)域,激光傳感器要更受歡迎。在此,有一點(diǎn)需要補(bǔ)充說明下:空氣質(zhì)量采用數(shù)值顯示或是燈光顯示,與所配置的傳感器類型無關(guān),雖然市面上采用數(shù)值顯示的空氣凈化器大都是配置激光傳感器,但并不是所有配置激光傳感器的凈化器都采用數(shù)值顯示空氣質(zhì)量,也不是所有配置紅外傳感器的凈化器都采用燈光顯示空氣質(zhì)量,以顯示方式來判斷所配置傳感器類型有些時(shí)候難免要不準(zhǔn)!
其實(shí),檢測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度要能有所保證,光在結(jié)構(gòu)上下功夫是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。不論是內(nèi)部結(jié)構(gòu)偏簡單的紅外傳感器或是結(jié)構(gòu)復(fù)雜點(diǎn)的激光傳感器亦或是其它類傳感器,測量精度,很大程度依賴于對傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn),這是設(shè)計(jì)制造使用傳感器的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
所謂的標(biāo)定與校準(zhǔn),是指通過試驗(yàn)建立傳感器輸出與輸入之間的關(guān)系并確定不同使用條件下的誤差這么一個(gè)過程,目的是依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo),并根據(jù)需要進(jìn)行修正,保證測量精度。這是個(gè)相對復(fù)雜的過程,而且標(biāo)定的結(jié)果易受標(biāo)定的條件與方法影響。也就是說一個(gè)高精度的傳感器,如果標(biāo)定方法不當(dāng),則很可能在實(shí)測中產(chǎn)生較大的誤差,而一個(gè)精度不太高的傳感器,如果標(biāo)定方法得當(dāng),反而可能在實(shí)測中產(chǎn)生較小的誤差。作為國內(nèi)最為專業(yè)的車用空氣凈化總成研發(fā)及生產(chǎn)基地,廈門美時(shí)美克擁有齊備的專業(yè)標(biāo)定設(shè)備以及深諳多種數(shù)據(jù)處理方法的專業(yè)試驗(yàn)團(tuán)隊(duì),在通過提高標(biāo)定設(shè)備、指示儀器的精度來提高標(biāo)定精度的同時(shí),能夠模擬多種使用狀態(tài),最大限度地減少環(huán)境變化引起的誤差,在業(yè)內(nèi)目前少有企業(yè)能做到這種程度。
ps:稱傳感器是凈化器的眼睛,除了因?yàn)橥ㄟ^它我們可以知曉空氣質(zhì)量,還因?yàn)殡S著技術(shù)不斷成熟,不少凈化器能夠依據(jù)傳感器所探測的數(shù)據(jù)自主切換凈化模式!因?yàn)閭鞲衅鳎諝鈨艋鞯靡燥@得更智能化也更人性化!