高湿结露环境下的空气二氧化碳浓度传感器的制造方法
【专利摘要】高湿结露环境下的空气二氧化碳浓度传感器，属于自动化和物联网【技术领域】。主要包括：红外二氧化碳浓度探头(1)、电加热元件(2)、气室气温探头(3)、变送器(4)、防水盒(5)、空气温度探头(6)。本实用新型可以在高湿结露的环境下正常测量空气二氧化碳浓度，适合食用菌栽培等高湿结露环境的生产应用。
【专利说明】高湿结露环境下的空气二氧化碳浓度传感器
一、【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种物联网使用的二氧化碳传感器，特别是适用于在高湿结露环境下连续测量空气二氧化碳浓度的传感器。
二、【背景技术】
[0002]空气二氧化碳浓度的自动连续测量，是物联网需要感知的一项重要气象因素，特别是在农业生产中用处很大。但是，当前采用的空气二氧化碳浓度传感器很多是采用红外气敏元器件作为探头，通过记录空气中二氧化碳对于红外光线的吸收量和透过量来测定二氧化碳的浓度，如果空气湿度过大产生结露，探头上的露水珠就会严重影响红外光线的吸收量和透过量。因此，红外型的二氧化碳浓度传感器都对于环境的空气相对湿度有一定的要求，所标称的适宜环境空气相对湿度一般低于95RH%。然而，在实际生产中，空气温度降低时，很容易出现空气相对湿度增加到100冊％甚至过饱和结露的情况。传感器探头在久久不能蒸发掉的露水中，常会测量失真、失效。
[0003]为了满足物联网在高湿甚至是结露环境下的空气二氧化碳浓度的连续自动测量，本发明提出了一个新的技术方案。
三、
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是通过科学合理的设计，制造一种能在常温高湿甚至是结露环境下，自动、连续、正常测量空气二氧化碳浓度的装置。这里所谓常温是指摄氏0°c至50°C的温度范围内，所谓高湿环境即空气相对湿度在95RH%? 100RH%的环境；所谓结露环境，就是空气中水汽过饱和、凝结出露水的环境。
[0005]本实用新型采用以下技术方案实现上述目的:
[0006]本空气二氧化碳浓度传感器实用新型包括:红外二氧化碳浓度探头(I)、电加热元件(2)、气室气温探头(3)、变送器(4)、防水盒(5)、空气温度探头(6)。
[0007]所述红外二氧化碳浓度探头(I)，主要包括气室(11)、光源(12)、红外光功率计
(13)。
[0008]所述变送器(4)包括变送器芯片(41)、变送器线路板(42)、输入输出线(43)。
[0009]所述红外二氧化碳浓度探头(I)与变送器(4)都安装在防水盒(5)内，红外二氧化碳浓度探头(I)与变送器(4)电连接，气室气温探头(3)安装在红外二氧化碳浓度探头
(I)的气室(11)通气口外侧，电加热头⑵安装在气室气温探头⑶外侧，电加热元件(2)与变送器(4)电连接，气室气温探头(3)与变送器(4)电联接，空气温度探头(6)安装在防水盒(5)外与变送器(4)电连接。
[0010]变送器芯片(41)电连接固定于变送器线路板(42)上，变送器线路板(42)固定于防水盒(5)内，输入输出线(44)穿入防水盒(5)内与变送器线路板(42)电连接。
[0011]空气二氧化碳浓度传感器上电后，变送器(4)启动电加热元件(2)开始加热气室
(II)的通风口附近的空气，变送器⑷再从防水盒(5)外面的空气温度探头(3)获得大气的温度，依据大气环境实际温度值设定一个升温目标温度，变送器(4)参照这个升温目标温度监视气室气温探头(3)，当气室气温探头(3)感知到气室(11)通风口附近的气温升高并达到升温目标温度时停止电加热元件(2)的加热。气室(11)通风口附近的气温被加热后流入气室(11)，由于空气温度的升高空气相对湿度随之降低，必然低于100RH%，避免了出现结露的现象，红外二氧化碳浓度探头(I)的光源(12)和红外功率计(13)对于气室(11)内已升温的空气进行二氧化碳浓度的测量。红外二氧化碳浓度探头(I)将升温空气二氧化碳浓度的测量数据发送至变送器(4)，空气温度探头(6)将同期测量的大气环境下的空气温度数据也发送给变送器(4)，变送器芯片(41)根据升温空气的二氧化碳浓度、大气的空气温度、设定的升温目标温度计算出实际环境空气二氧化碳浓度的数据输出给上位机，一次测量工作完成。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013]1.空气相对湿度高低与空气温度有关，空气温度升高则空气相对湿度下降。本实用新型通过加热空气使进入气室(11)的空气相对湿度始终低于100RH%并不会结露，从而保护空气二氧化碳浓度传感探头(I)不受结露的影响，所以保证了空气二氧化碳浓度传感器可在高湿和结露环境下正常测量空气二氧化碳浓度，这对高湿结露环境下的物联网建设具有重要意义。
[0014]2.本实用新型根据红外型空气二氧化碳浓度传感探头的热效应和空气受热后C02浓度发生变化的规律，通过测量环境空气的实际温度、设定固定温度差、控制空气加温后的温度，利用变送器进行动态计算数值补偿，从而可以正确监测空气的二氧化碳浓度。
四、【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的俯视图，描述了本实用新型的组成和构造特征，特别是电加热元件(2)、气室气温探头(3)与气室(11)的相对位置；
五、【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型的具体实施作进一步说明:
[0017]如图1所示，本实用新型包括:红外二氧化碳浓度探头(I)、电加热元件(2)、气室气温探头(3)、变送器(4)、防水盒(5)、空气温度探头(6)。
[0018]在防水盒(5)的外壁上设置通气孔，大气环境下的空气可以自由流入防水盒(5)内。将变送器线路板(42)固定安装在防水盒(5)内，将变送器芯片(41)固定在变送器线路板(42)上远离防水盒(5)通气孔的一侧，将输入输出线(44)与变送器线路板(42)电连接，然后穿出防水盒(5)外。将红外二氧化碳浓度探头(I)安装固定在变送器线路板(42)上，气室(11)安装在防水盒(5)通气孔的一侧。红外二氧化碳浓度探头(I)与变送器(4)电连接，气室气温探头(3)安装在防水盒(5)内红外二氧化碳浓度探头(I)的气室(11)通气口外侧，电加热头(2)安装在气室气温探头(3)外侧，电加热元件(2)与变送器(4)电连接，空气温度探头(3)与变送器(4)电联接，空气温度探头(6)安装在防水盒(5)外与变送器⑷电连接。
[0019]空气二氧化碳浓度传感器上电后，变送器(4)启动电加热元件(2)开始加热气室
(11)的通风口附近的空气，变送器⑷再从防水盒(5)外面的空气温度探头(3)获得大气的温度，依据大气环境实际温度值设定一个升温目标温度，升温目标温度=大气环境实际温度值+固定温差值，固定温差值可以设定在摄氏5度至15度范围内，固定温差值存储在变送器芯片(4)内。例如大气环境实际是摄氏20度，则升温目标温度可设定为摄氏25度，再如大气环境实际是摄氏30度，则升温目标温度可设定为摄氏35度。变送器(4)参照这个升温目标温度监视气室气温探头(3)，当气室气温探头(3)感知到气室(11)通风口附近的气温升高并达到升温目标温度时停止电加热元件(2)的加热。气室(11)通风口附近的气温被加热后流入气室(11)，由于空气温度的升高空气相对湿度随之降低，加热后空气的相对湿度值必然低于100RH%，避免了气室(11)出现结露的现象，红外二氧化碳浓度探头
(I)的光源(12)和红外功率计(13)对于气室(11)内已升温的空气进行二氧化碳浓度的测量。红外二氧化碳浓度探头(I)将升温空气二氧化碳浓度的测量数据发送至变送器(4)，空气温度探头(6)将同期测量的大气环境下的空气温度数据也发送给变送器(4)，变送器芯片(41)根据升温空气的二氧化碳浓度、大气的实际空气温度、设定的升温目标温度计算出实际环境空气二氧化碳浓度的数据通过输入输出线(44)给上位机，一次测量工作完成，周而复始可以完成连续监测。
[0020]根据上述说明书的揭示和表述，本实用新型所述领域的技术人员还可以对于上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和表述的【具体实施方式】，对于本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此夕卜，尽管本说明书中实用了一些特定的术语，但是这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【权利要求】
1.高湿结露环境下的空气二氧化碳浓度传感器，其特征在于，包括红外二氧化碳浓度探头(1)、电加热元件(2)、气室气温探头(3)、变送器(4)、防水盒(5)、空气温度探头(6);红外二氧化碳浓度探头(I)与变送器(4)都安装在防水盒(5)内，红外二氧化碳浓度探头(I)与变送器(4)电连接，气室气温探头(3)安装在红外二氧化碳浓度探头(I)的气室(11)通气口外侧，电加热元件(2)安装在气室气温探头(3)外侧，电加热元件(2)与变送器(4)电连接，气室气温探头(3)与变送器(4)电连接，空气温度探头(6)安装在防水盒(5)外通过数据线与变送器(4)电连接。
【文档编号】G01N21/15GK204255842SQ201420577939
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】崔文顺, 闫磊, 李伟娟, 张志勇, 崔硕, 李建玲 申请人:廊坊市大华夏神农信息技术有限公司