专利名称：二氧化碳监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及空气监测装置，更具体地说，涉及一种监测空气中二氧化 碳含量的二氧化碳监测仪。
背景技术：
正常情况下，空气中含有78%的氮，21%的氧气，1%的氩气、水蒸气和 二氧化碳。新鲜空气中二氧化碳的浓度大约是400ppm，而混浊空气中的二氧 化碳浓度大约为1500ppm。当空气中二氧化碳的浓度超过4000ppm时，人们 将会觉得非常不舒服。每个人都知道氧气对于人的生命的重要性，但是人们忘了第二重要的气体 便是我们呼出的二氧化碳。空气中二氧化碳的浓度过高时，会使人觉得疲惫， 不能集中精神。当空气中二氧化碳的浓度达到800ppm时，敏感性人群便会觉 得疲倦，缺乏注意力，并会头痛。当二氧化碳浓度达到1500ppm时，己经有 98%的人会出现上述的症状。在二氧化碳浓度高的会议室里召开会议的效率是 及其低下的，因为与会人员将无法集中注意力。在二氧化碳浓度高的教师里上 课亦是同样如此。司机在二氧化碳浓度高的汽车里面开车时将无法集中注意 力，因而容易发生事故。由于二氧化碳无色无味，只能通过测量来监控。在人均占用空间相对较低的环境中，例如小轿车、公共交通工具、会议室、教师等，都需要严格控制二 氧化碳的浓度。根据医学研究表明， 一个人每小时需要大约30立方米的新鲜 空气，而一间12平方米且高度为2.5米的空房间才具有30立方米的空间。目 前，二氧化碳浓度的测量已经不仅仅只能在化学实验室进行，大量使用二氧化 碳传感器的监测仪己经研制出来。但是，现有的各种监测仪还是过于专业，特 别是二氧化碳浓度的显示一般都采用直接的浓度数值或者百分比数值的形式
表示，识别起来不是很方便，很不直观。尤其对于学前儿童，他们还不认识数 字，所以无法辨识现有各种二氧化碳监测仪所显示的二氧化碳浓度，因而无法 清楚的了解到环境中二氧化碳的浓度。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提供一种简便易识别的二氧化碳监测仪，通过具有不同发光状态和不同颜色的LED柱 来直观的反映所监测到的二氧化碳浓度。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种二氧化碳监测仪，包括壳体、二氧化碳传感器、处理电路和LED显示柱；所述二氧化碳传感 器倒装在壳体底端的开口内；所述LED显示柱包括多个LED，其中每个LED对 应一定的二氧化碳浓度级；所述处理电路转换二氧化碳传感器监测到的信号并 依据转换后的信号驱动所述LED显示柱中对应二氧化碳浓度级的LED以及低于 所述二氧化碳浓度级的所有LED发光。上述二氧化碳监测仪中，所述LED显示柱的多个LED分为具有不同颜色的 多组，分别对应于不同的二氧化碳浓度范围。例如，所述LED显示柱的多个 LED分为绿色、黄色、红色三组，分别对应于较低、 一般、较高三个二氧化碳 浓度范围。上述二氧化碳监测仪还设置有对应于不同二氧化碳浓度范围的多个脸形 或动物指示灯，由所述处理电路驱动而发光。上述二氧化碳监测仪还设置有感 测环境光亮度以调节所述LED显示柱的亮度的光传感器。上述二氧化碳监测仪中，所述壳体呈四方形，底端设有多个支脚，所述 LED显示柱从壳体的前端面伸出，并设有将LED光分散到各个方向的LED显示 柱面罩。上述二氧化碳监测仪中，所述壳体呈三面金字塔形，底端设有多个支脚， 且壳体的每一面上均设有所述的LED显示柱。上述二氧化碳监测仪中，所述壳体背侧设有用于悬挂所述二氧化碳监测仪 的挂钩和/或与壁式电源插座相适配的插头。上述二氧化碳监测仪还设有与车载打火机插座相适配的插头，通过柔性连 接件与所述壳体连接。上述二氧化碳监测仪中，在壳体底端所述二氧化碳传感器和安装所述二氧 化碳传感器的开口之间还设有与空气样本容器嘴相适配的硅胶座。实施本实用新型的二氧化碳监测仪，具有以下有益效果本实用新型的二 氧化碳监测仪将二氧化碳浓度分成多个范围并进而细分为多个级，通过不同颜色的LED灯组来反映监测到的二氧化碳浓度所处的粗略范围，并通过LED柱 上LED亮灯的高度来具体反映出监测到的二氧化碳浓度级，简便且易于识别， 尤其适合于小孩子使用。本实用新型的二氧化碳传感器倒装在该监测仪的底 端，可以减少灰尘堆积对该传感器灵敏度造成影响，而且可以避免因人体呼出 的二氧化碳而影响该监测仪的监测结果。此外，本实用新型的二氧化碳监测仪 易于调校，用户只需将采集有标准浓度二氧化碳的空气样本容器插入该监测仪 中，便可进行调节，简单易操作。
图1A是本实用新型二氧化碳监测仪第一实施例的侧视图； 图IB是本实用新型二氧化碳监测仪第一实施例的俯视图； 图2A是本实用新型二氧化碳监测仪中显示器的一个示例的示意图；图2B是本实用新型二氧化碳监测仪中显示器的另一示例的示意图；图2C是本实用新型二氧化碳监测仪中显示器的再一示例的示意图；图3A是本实用新型二氧化碳监测仪的第二实施例的侧视图；图3B是本实用新型二氧化碳监测仪的第二实施例的俯视图；图4A是本实用新型二氧化碳监测仪的第三实施例的侧视图；图4B是本实用新型二氧化碳监测仪的第三实施例的正面示意图；图5是本实用新型二氧化碳监测仪的第四实施例的示意图；图6A是本实用新型二氧化碳监测仪的第五实施例的俯视图；图6B是本实用新型二氧化碳监测仪的第五实施例的侧视图；图7是本实用新型一个实施例中二氧化碳传感器的安装结构示意图；图8A是结合本实用新型二氧化碳监测仪的第六实施例使用的空气样本容 器的示意图；图8B是结合本实用新型的二氧化碳监测仪使用的空气样本袋的示意图； 图9是本实用新型二氧化碳监测仪一个实施例的电路逻辑框图； 图10是图9中的处理电路的电路图； 图11是图9中LED显示柱的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明如图1A和图1B所示分别为本实用新型二氧化碳监测仪第一实施例的侧视图和俯视图。该二氧化碳监测仪为普通的桌面型二氧化碳监测仪，主要由四方形壳体11、设置在壳体11前端面上的LED显示柱12、倒装在壳体11底端的 二氧化碳传感器13以及壳体内的处理电路(图中未示出)构成。LED显示柱 12的外面还设有面罩14，用于将LED发出的光分散到各个方向，以实现最大 的可视角度。如图1A所示，壳体11的底端设置有多个支脚15，以便在壳体 11底端和放置该监测仪的桌面等表面之间形成一定间距。这样的话，倒装在 壳体11底端的二氧化碳传感器13便有足够的空间暴露在空气中而又不会受人 体呼出的二氧化碳等直接气流的影响。此外，将二氧化碳传感器13设置在壳 体底端，还可以减少灰尘的堆积对该传感器灵敏度的负面影响。二氧化碳传感器13的具体安装如图7所示。该二氧化碳传感器13倒装在 电路板24的下面，其原始电压输出管脚27通过外部套有绝缘层15的线缆连 接至处理电路中的阻抗变换器81的输入管脚28。电路板24与二氧化碳传感 器的输出管脚27、以及阻抗变换器81的输入管脚28之间设有有一定的气隙 26。这样的结构可以最小化传感器输出电压的漂移误差。本实用新型二氧化碳监测仪的各个实施例中，用于显示二氧化碳浓度的显 示器可以采用各种直观的LED显示柱形式，如图2A-2C便是其中的几个示例。 图2A中，LED显示柱200由三组错叠的LED 201、 202、 203组成，每组LED 对应一个二氧化碳浓度范围，当监测到的二氧化碳浓度所处级别对应于其中一
个LED时，该LED以及其下低于该二氧化碳浓度级的所有LED均发光，形成连 续的光柱。例如图2A中，第一组LED 201对应于较高的二氧化碳浓度范围， 若LED显示柱发光至该组LED中任何一个，则表示当前的空气质量很差；第二 组LED 202对应于一般的二氧化碳浓度范围，若发光至该组LED中任何一个， 则表示当前的空气质量一般;第三组LED 203对应于较低的二氧化碳浓度范围， 若只有该组LED发光，则表示当前空气质量很好，利于人体健康。而且，这三 组LED可以采用三种不同颜色的LED，例如第一组LED 201采用红色，第二组 LED202采用黄色，第三组LED203采用绿色，通过观察不同颜色的LED发光，即便是不认识数字的小孩子也可以直观的了解到当前的二氧化碳浓度和空气 质量。图2B所示的LED显示柱300与图2A类似，多个交叠的LED分别表示不 同的二氧化碳浓度级，通过观察该LED显示柱300中发光的LED柱的高度便可 大概得知当前的空气质量，读取最高处发光的LED便可得知当前的二氧化碳浓 度级。图2C的显示部分400除了设置有LED显示柱12，还增设了更为直观的 脸型指示灯12，类似于图2A中采用的不同颜色LED组，图2C中的不同脸型 对应于不同的二氧化碳浓度范围。或者，还可以采用更吸引小孩子或更易于识 别的动物等图形的指示灯。如图3A和图3B分别为本实用新型二氧化碳监测仪的第二实施例的侧视图 和俯视图。该实施例的二氧化碳监测仪适用于会议室等观测人群比较多的场 合。如图所示，该二氧化碳监测仪的壳体21呈三面金字塔形，壳体21的底端 中部倒装有二氧化碳传感器13。同样，为了保证二氧化碳传感器13有足够的 空间暴露在空气中，壳体21的底端还设有多个支脚15。此外，三面形壳体21 的每一面上均安装有如前所述的LED显示柱12，从而允许各个方向上的人群 均可以观察到该监测仪的监测结果。如图4A和图4B分别为本实用新型二氧化碳监测仪的第三实施例的侧视图 和正面示意图。该第三实施例为壁式二氧化碳监测仪，通过设置在壳体31背 侧的插头17可以插入墙壁上安装的电源插座内供电。该壳体31的背侧上还可 以设有挂钩(图中未示出)，以便将监测仪悬挂在墙壁上。同样，二氧化碳传 感器13倒装在壳体31的底端，这种设置还有利于对该监测仪的校准操作，关
于此点，后续将给出介绍。为了更醒目的显示监测结果，该二氧化碳监测仪采用了图2C所示的显示部分，即既设有LED显示柱12指示出当前的具体二氧化 碳浓度级，还设有三个脸型指示灯16反映当前二氧化碳浓度的粗略范围。图 4A和图4B所示的壁式二氧化碳监测仪更适用于幼儿园、儿童房等环境中，高 悬在墙壁上可以避免小孩子接触到，同时又可以清楚的显示出监测到的二氧化 碳浓度。此外，该壁式二氧化碳监测仪的顶端还可设置有光传感器18，用于 感测周围环境的光亮度，从而将LED显示柱12和脸型指示灯16调节至适宜的 亮度。图5是本实用新型二氧化碳监测仪的第四实施例的示意图。该第四实施例 为适于车内使用的二氧化碳监测仪，如图所示，LED显示柱12设置在壳体41 的前端，并设有与车载打火机插座相适配的插头20，通过柔性连接件19安装 在壳体41后端。例如，该柔性连接件16可以是可折叠弯曲的胶管，司机可以 通过拉伸弯曲该胶管将LED显示柱12调整至适宜于观察的位置。如图6A和图6B分别为本实用新型二氧化碳监测仪的第五实施例的俯视图 和侧视图。该第五实施例为手持式二氧化碳监测仪，如图6B所示，为了防止 手持该监测仪的用户所呼出的二氧化碳影响该监测仪的监测结果，二氧化碳传 感器13同样安装在壳体51的底端。此外还可在壳体51的底端上设置多个支 脚，以便在将该监测仪放置在桌面后，还能正常工作。如图6B所示，在二氧 化碳传感器13和安装该二氧化碳传感器13的开口 22之间还设有硅胶座23， 该硅胶座23具有一定的弹性，其内壁形成有凹坑。在对该监测仪进行校准时， 如图8A所示，可以将装有标准浓度二氧化碳的空气样本容器33插入该硅胶座 23内。容器33上的容器嘴32与该硅胶座23相适配，其外侧的凸起嵌入硅胶 座23的凹坑内，从而实现密封，使二氧化碳传感器13充分接触含标准浓度二 氧化碳的空气，以便进行校准。如图8A所示，容器33可以具有可拆卸的上部， 通过现有的各种连接件与容器主体连接。为了携带和采集更方便，还可以使用 图8B所示的空气样本袋36来采集标准浓度或待检测的空气，然后通过空气样 本袋上设置的容器嘴32插入二氧化碳监测仪的硅胶座23内。该空气样本袋 36可以通过类似于硅胶座23的结构的盖子38密封。用户可以使用该空气样 本容器33或空气样本袋36将不同地方的空气取回，然后插入监测仪的硅胶套 23内进行其内二氧化碳浓度的监测。以下将结合图9-11介绍本实用新型二氧化碳监测仪一个实施例的电路实 现。如图9所示，处理电路80对二氧化碳传感器13输出的信号进行转换，并 依据转换后的信号驱动LED显示柱12上的LED发光。处理电路具体包括阻抗 变换器81、测量放大器82、增益放大器83、校准电路84和电压调节电路85。 电压调节电路85将输入的9V DC电压稳定为+5V，并供给该二氧化碳监测仪的 各个部分。阻抗变换器81对二氧化碳传感器的原始输出电压USO进行变换， 降低其阻抗，从而输出电压US给测量放大器82。测量放大器82放大电压US， 并对其进行线性化，输出电压UR41给增益放大器83。然后，增益放大器83 放大该电压UR41，获得输出电压UC02。该输出电压UC02便与被测空气中二氧 化碳的浓度成比例，即lmV的输出电压UC02对应于lppm的二氧化碳浓度。最 后，输出电压UC02驱动LED显示柱中对应的多个LED发光。校准电路84用于 校准该二氧化碳监测仪，其通过调节400ppm的二氧化碳浓度时的输出电压 UC02来实现误差校准。如图10所示，校准电路84内设有两个调节器，电阻 R22由工厂用于进行粗调，电阻R23由用户用于进行精调。LED显示柱的电路具体如图11所示，该LED显示柱由20个LED组成，每 个LED对应一个具体的二氧化碳浓度级。并且，该20个LED中，第一组LED 即DR14-DR20呈红色，第二组LED即DY10-DY13呈黄色，第三组LED即DG1-DG9 呈绿色，类似于图2A中的设置。通过预先设置，第一组红色LED对应于较高 的二氧化碳浓度级，亦即空气质量很差；第二组黄色LED对应于一般的二氧化 碳浓度级，亦即空气质量一般;第三组绿色LED对应于较低的二氧化碳浓度级， 亦即空气质量很好。在增益放大器83的输出电压UC02的驱动下，对应于该输 出电压UC02所表示的二氧化碳浓度的LED以及其下对应的二氧化碳浓度低于 该UC02所表示的二氧化碳浓度的所有LED均发光。通过读取发光LED柱上最 高处发光LED所对应的二氧化碳浓度级，便可获知当前的空气质量；同时，观 察所有正在发光的LED的颜色，也可以粗略的判断当前的空气质量。
权利要求1、 一种二氧化碳监测仪，其特征在于，所述二氧化碳监测仪包括壳体、 二氧化碳传感器、处理电路和LED显示柱；所述二氧化碳传感器倒装在壳体底端的开口内；所述LED显示柱包括多个LED，其中每个LED对应一定的二氧化 碳浓度级；所述处理电路转换二氧化碳传感器监测到的信号并依据转换后的信 号驱动所述LED显示柱中对应二氧化碳浓度级的LED以及低于所述二氧化碳浓 度级的所有LED发光。
2、 根据权利要求1所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，所述LED显示 柱的多个LED分为具有不同颜色的多组，分别对应于不同的二氧化碳浓度范 围。
3、 根据权利要求2所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，所述LED显示 柱的多个LED分为绿色、黄色、红色三组，分别对应于较低、 一般、较高三个 二氧化碳浓度范围。
4、 根据权利要求1所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，所述二氧化碳 监测仪还设置有对应于不同二氧化碳浓度范围的多个脸形或动物指示灯，由所 述处理电路驱动而发光。
5、 根据权利要求1所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，所述二氧化碳 监测仪还设置有感测环境光亮度以调节所述LED显示柱的亮度的光传感器。
6、 根据权利要求1所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，所述二氧化碳 监测仪的壳体呈四方形，底端设有多个支脚，所述LED显示柱从壳体的前端面 伸出，并设有将LED光分散到各个方向的LED显示柱面罩。
7、 根据权利要求1所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，所述二氧化碳 监测仪的壳体呈三面金字塔形，底端设有多个支脚，且壳体的每一面上均设有 所述的LED显示柱。
8、 根据权利要求1所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，所述二氧化碳 监测仪的壳体背侧设有用于悬挂所述二氧化碳监测仪的挂钩和/或与壁式电源 插座相适配的插头。
9、 根据权利要求1所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，所述二氧化碳监测仪还设有与车载打火机插座相适配的插头，通过柔性连接件与所述壳体连接。
10、 根据权利要求1所述的二氧化碳监测仪，其特征在于，在壳体底端所 述二氧化碳传感器和安装所述二氧化碳传感器的开口之间还设有与空气样本 容器嘴相适配的硅胶座。
专利摘要本实用新型涉及一种二氧化碳监测仪，包括壳体、二氧化碳传感器、处理电路和LED显示柱；所述二氧化碳传感器倒装在壳体底端的开口内；所述LED显示柱包括多个LED，其中每个LED对应一定的二氧化碳浓度级；所述处理电路转换二氧化碳传感器监测到的信号并依据转换后的信号驱动所述LED显示柱中对应二氧化碳浓度级的LED以及低于所述二氧化碳浓度级的所有LED发光。本实用新型的二氧化碳监测仪通过LED显示柱上不同的发光高度和颜色来直观地反映二氧化碳浓度级，简便且易于识别，尤其适合于小孩子使用。本实用新型的二氧化碳传感器倒装在该监测仪的底端，可以减少灰尘堆积对该传感器灵敏度造成影响，而且可以避免因人体呼出的二氧化碳而影响该监测仪的监测结果。
文档编号G01N35/00GK201037840SQ200720146378
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者拉尔夫·克林伯格 申请人:拉尔夫·克林伯格