便携式空气质量检测器

便携式五合一空气质量检测仪结构剖析 随着传感器技术的科技进步和价格下降，各类便携式空气检测仪近几年开始大量进入家庭。某科技公司开发的便携式PM2.5、甲醛、TVOC、温湿度五合一空气质量检测仪，属于工程机（或许就是这个范儿），TB上拍的，到手后拆之，对内部结构进行剖析。市售其他类型的空气质量检测仪的原理与之相差不大，可以借鉴。一、仪器基本情况http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010510_563846_1807987_3.jpg主要技术指标：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010512_563847_1807987_3.jpg大小与4.3寸手机相比：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010512_563848_1807987_3.jpg由于是工程机，外壳很简单，仪器使用一只香水电源，5V移动电源都能用：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010512_563849_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010512_563850_1807987_3.jpg打开侧面的电源开关，启动：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010513_563852_1807987_3.jpg空气质量优良（PM2.5，0～75），LED表情“笑脸”绿灯闪烁；空气质量轻中度污染（PM2.5，75～150），“烦脸”黄灯闪烁；空气质量重度污染（PM2.5 ≥150），“哭脸”红灯闪烁；液晶屏显示PM2.5实况值及平均值，交替显示甲醛、TVOC、温度、湿度，还可以显示国标AQI（空气质量指数Air Quality Index）值：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010513_563852_1807987_3.jpg二、拆解及分析电路结构原理卸下面板四颗固定螺丝：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010514_563853_1807987_3.jpg内部结构很简洁：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010514_563854_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010514_563855_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010514_563856_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010514_563857_1807987_3.jpg拆下液晶显示器组件：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010514_563858_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010514_563859_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010522_563860_1807987_3.jpg显示板背面的两颗“牛屎”芯片是译码器和驱动器：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010523_563861_1807987_3.jpg取下显示器后的主板全貌：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563862_1807987_3.jpg主板上的元件分布：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563863_1807987_3.jpg采用意法半导体MCU作为控制核心，型号STM8S005K6T6C，Valueline, 16 MHz STM8S 8-bit MCU, 32 Kbytes Flash：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563864_1807987_3.jpg主电路板背面：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563865_1807987_3.jpg根据仪器电路，绘出系统结构框图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563866_1807987_3.jpg三、传感器解析1、PM2.5空气质量传感器仪器的PM2.5传感器采用夏普GP2Y1010AU0F光学传感器，能检测0.8um以上颗粒，对烟雾十分敏感，常用于空气净化系统。 红外线发射二极管（IR LED）和光敏二极管对角式地排列在检测腔中，能够检测到空气中微粒的反射光。传感器的模拟输出电压是同灰尘密度成比例的，其灵敏度为0.5V/0.1mg/m3。GP2Y1010AU0F主要电气光学参数如下（摘自厂家数据）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563867_1807987_3.jpg拆下传感器金属盖子上的两颗固定螺丝，取下盖子：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563868_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563869_1807987_3.jpg看见传感器内部芯板：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010524_563870_1807987_3.jpg该芯板是将电路板与光学组件连在一起的，慢慢取出：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010525_563871_1807987_3.jpg电路板的背面是光学组件，安放在检测腔内：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010525_563872_1807987_3.jpg检测腔的结构：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010525_563873_1807987_3.jpg取下的传感器芯板，这一面是电路PCB板:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509010525_

一、检测指标　　环保部与国家质检总局日前联合发布的《乘用车内空气质量评价指南》对苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛等8种常见的车内空气污染物的浓度设定了限值(具体数值如下)。　　表1 车内空气中有机物浓度要求http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301438_342835_2053088_3.jpg　　据了解，目前知名的检测机构，如SGS、TUV、华测检测等机构，设立的车内空气质量相关的实验室的检测项目并不局限于以上指标(请参见表2)。　　表2 车内空气质量主要检测指标http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301437_342834_2053088_3.jpg　　注：带*为《乘用车内空气质量评价指南》中8 个组分　　二、检测项目：　　各检测机构根据检测对象的不同将检测项目大致分为以下三类：　　(1)汽车整车测试：检测整车VOC和醛酮类物质浓度，测试方法主要参照《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法(HJ/T 400-2007)》。　　(2)汽车零部件/内饰/总成测试：检测汽车零部件、内饰、总成(如汽车的仪表盘，由各零部件组成)散发的VOC和醛酮类物质浓度。　　检测此类物质主要有两者方法：　　·Tedler Bag法(袋子法)：气体采样袋经过净化处理后，根据标准方法或客户指定方法的要求将特定大小的样品放入采样袋并密封，在一定温度下加热一定的时间后，根据检测项目分别用不同的采样管进行采样(醛类物质用DNPH 采样管、VOCs 类物质用Tenax 采样管)，捕集了醛类物质的DNPH 采样管经过洗脱后利用HPLC 法进行分析;捕集了VOCs 类物质的Tenax 采样管利用TD-GCMS 法进行分析(请参见图1)。　　该种方法是在日本汽车制造商中比较普遍的测试方法，可以用于测定车内的总成、零部件、材料的挥发性有机化合物。　　图1 Tedler Bag法(袋子法)工作流程http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301452_342845_2053088_3.jpg　　·VDA法：主要参照VDA276进行，该方法在欧美车企中使用较多。　　(3)汽车材料测试：检测汽车生产相关材料释放的VOC和醛酮类物质的浓度，也是采用Tedler Bag法和VDA法。不过在VDA法中，参照的标准不一样。　　表3 汽车材料测试VDA法参照的标准http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301441_342837_2053088_3.jpg　　汽车生产商(整车厂)、汽车供应商有不同的检测需求，测试机构设置的以上检测项目能满足他们差异化的检测需求。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301442_342838_2053088_3.jpg　　图2 汽车生产商、汽车供应商与测试机构之间的检测业务关系图　　三、仪器配置　　根据《乘用车内空气质量评价指南(GB/T 27630—2011)》，结合《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法(HJ/T 400-2007)》、《汽车内饰零部件挥发性有机物限值要求(Q/FT A203-2010)》以及欧美、日本相关标准的相关规定，建造一个车内空气质量检测实验室所需的仪器、消耗品以及主要供应商如下：　　表4 车内空气质量检测实验室主要仪器设备、消耗品及其供应商http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301445_342839_2053088_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301445_342840_2053088_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301446_342841_2053088_3.jpg　　(备注：带﹡的仪器为《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法(HJ/T 400-2007)》中未涉及的项目，如果筹建的实验室仅检测《乘用车内空气质量评价指南》指定的8种污染物，可以不采购带﹡的仪器。)　　便携式有机物气体检测仪器由于其体积小、重量轻、易于携带的特点，可用于现场检测，可依具体情况采购。　　表5 部分便携式有机物气体检测仪供应商http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112301453_342846_2053088_3.jpg　　此外，SGS等检测机构还配置了一些有机物在线监测仪器，比如德国Testa GmBH公司的汽车内饰件挥发性有机物连续监测系统(由帕莫瑞科技有限公司代理)，用于连续监测车内的空气质量变化情况。