多功能水质感测装置

技术领域

本发明有关于一种水质感测装置，特别是一种多功能水质感测装置。

背景技术

工业区内的工厂通常会产生大量的废水；然而，少数的不肖业者并未妥 善处理这些废水，而是将这些废水排放到河川或其它重要的天然水体，进而 污染民生用水。因此，有必要经常对民生用水进行监测。

可携式水质传感器的原理是通过探头内的电极进行水质量测，但由于受 限于体积，可携式水质传感器通常只能提供1-2种的水质参数量测功能，无 法通过一次量测获得多种水质参数，故应用上也受到很大的限制。

为了能够量测多种水质参数，使用者需经常替换可携式水质传感器的探 头，故会耗费许多时间，使用上极为不便。

发明内容

根据本发明的一实施例，提出一种多功能水质感测装置，其包含多功能 水质感测探头及控制模块。多功能水质感测探头包含第一信号电极、第一感 测电极、第二信号电极及第二感测电极。控制模块与多功能水质感测探头连 接，当控制模块输出第一时变信号至第一信号电极以驱动第一信号电极时， 第一感测电极输出第一水质信号；当控制模块输出第二时变信号至第二信号 电极以驱动第二信号电极时，第一感测电极及第二感测电极分别输出第一水 质信号及第二水质信号；当控制模块输出第一时变信号及第二时变信号至第 一信号电极及第二信号电极以同时驱动第一信号电极及第二信号电极时，第 一感测电极输出第一水质信号。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的多功能水质感测装置的系统架构图。

图2为本发明的第二实施例的多功能水质感测装置的系统架构图。

图3为本发明的第二实施例的多功能水质感测装置的调度机制的示意图。

图4为本发明的第二实施例的多功能水质感测装置的运作过程的第一示 意图。

图5为本发明的第二实施例的多功能水质感测装置的运作过程的第二示 意图。

图6为本发明的第二实施例的多功能水质感测装置的运作过程的第三示 意图。

图7为本发明的第三实施例的多功能水质感测装置的结构图。

图8为本发明的第三实施例的多功能水质感测装置的侧视图。

图9A为本发明的第三实施例的多功能水质感测装置的第一示意图。

图9B为本发明的第三实施例的多功能水质感测装置的第二示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明的多功能水质感测装置的实施例， 为了清楚与方便附图说明之故，附图中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸 大或缩小地呈现。在以下描述和/或权利要求中，当提及元件“连接”或“耦 合”至另一元件时，其可直接连接或耦合至该另一元件或可存在介入元件； 而当提及元件“直接连接”或“直接耦合”至另一元件时，不存在介入元件， 用于描述元件或层之间的关系的其他字词应以相同方式解释。为使便于理解， 下述实施例中的相同元件以相同的符号标示来说明。

请参阅图1，其为本发明的第一实施例的多功能水质感测装置的系统架构 图。如图所示，多功能水质感测装置1包含多功能水质感测探头11及控制模块 12。

多功能水质感测探头11与控制模块12连接，并包含第一信号电极111A、 第一感测电极112A、第二信号电极111B及第二感测电极112B。其中，控制模 块12输出第一时变信号V

当多功能水质感测探头11浸入容器C中的液体样本L时，控制模块12可分 别或同时输出第一时变信号V

当控制模块12输出第一时变信号V

当控制模块12输出第一时变信号V

当控制模块12同时输出第一时变信号V

多功能水质感测装置1还可包含显示模块；在一实施例中，显示模块可为 液晶屏幕或其它屏幕。显示模块可显示电导值、氧化还原电位值、酸碱值以 及重金属浓度值。另外，多功能水质感测装置1还可包含无线传输模块，其可 为蓝牙模块、Wi-Fi模块或其它无线通信模块。因此，控制模块12可通过无线 传输模块将前述的电导值、氧化还原电位值、酸碱值以及重金属浓度值传送 至电子装置。

通过上述特殊的切换机制及电极配置，多功能水质感测装置1可在不增加 电极数量的前提下同时提供至少4种水质参数量测功能，且多功能水质感测装 置1的体积不会增加，同时使多功能水质感测装置1的效能能够大幅提升。

当然，上述仅为举例，本实施例的多功能水质感测装置1的各元件及其协 同关系均可依实际需求变化，本发明并不以此为限。

值得一提的是，由于受限于体积，现有的可携式水质传感器通常只能提 供1-2种的水质感测功能，无法通过一次量测获得多种水质参数，故应用上也 受到很大的限制。相反的，根据本发明的实施例，多功能水质感测装置具有 多功能水质感测探头，并可以通过特殊的切换机制使多功能水质感测探头能 提供3种以上的水质参数量测功能，使多功能水质感测装置的效能大幅提升。

另外，为了能够量测多种水质参数，使用者需经常替换可携式水质传感 器的探头，故会耗费许多时间，使用上极为不便。相反的，根据本发明的实施 例，多功能水质感测装置能提供3种以上的水质参数量测功能，故用户不需替 换多功能水质感测装置的探头即可量测多种水质参数，故使用上更具效率。

此外，根据本发明的实施例，多功能水质感测装置具有特殊的切换机制 及电极配置，故可在不增加体积的前提下通过特殊的切换机制提供3种以上的 水质参数量测功能，故能应用于可携式水质感测装置，应用上更为广泛。

再者，根据本发明的实施例，多功能水质感测装置的结构简单，故可以 在不大幅增加成本的前提下达到所欲达到的功效，极具有商业价值。由上述 可知，本发明的实施例的多功能水质感测装置确实可以达到无法预期的功效。

请参阅图2，其为本发明的第二实施例的多功能水质感测装置的系统架构 图。如图所示，多功能水质感测装置2包含多功能水质感测探头21及控制模块 22。

多功能水质感测探头21与控制模块22连接，并包含第一信号电极211A、 第一感测电极212A、第二信号电极211B及第二感测电极212B。其中，控制模 块22输出可分别或同时输出第一时变信号V

控制模块22包含信号撷取电路221及信号处理电路222；信号撷取电路221 与信号处理电路222连接。

当多功能水质感测探头21浸入容器C中的液体样本L时，信号撷取电路 221可分别或同时输出第一时变信号V

当信号撷取电路221输出第一时变信号V

当信号撷取电路221输出第二时变信号V

当信号撷取电路221输出第一时变信号V

同样的，多功能水质感测装置2还可包含显示模块及无线传输模块。显示 模块可显示电导值、氧化还原电位值、酸碱值以及重金属浓度值。控制模块 22可通过无线传输模块将前述的电导值、氧化还原电位值、酸碱值以及重金 属浓度值传送至电子装置。

通过上述特殊的切换机制及电极配置，多功能水质感测装置2可在不增加 电极数量的前提下同时提供4种不同的量测功能，包含电导值、氧化还原电位 值、酸碱值以及重金属浓度值。上述的设计使多功能水质感测装置2的体积不 会增加，但可使多功能水质感测装置2的效能能够大幅提升。

当然，上述仅为举例，本实施例的多功能水质感测装置2的各元件及其协 同关系均可依实际需求变化，本发明并不以此为限。

请参阅图3、图4、图5及图6。图3为本发明的第二实施例的多功能水质感 测装置的调度机制的示意图；图4、图5及图6为本发明的第二实施例的多功能 水质感测装置的运作过程的第一示意图至第三示意图。本实施例的多功能水 质感测装置2可执行调度机制以分别量测电导值、氧化还原电位值、酸碱值以 及重金属浓度值，并通过显示模块显示电导值、氧化还原电位值、酸碱值以 及重金属浓度值。

如图3及图4所示，信号撷取电路221可在第一时间点t

如图3及图5所示，信号撷取电路221可以在第二时间点t

最后，信号撷取电路221可以在第三时间点t

由上述可知，本实施例的多功能水质感测装置2还可提供特殊的调度机 制，以自动切换功能水质感测探头21的电极，并通过显示模块依序显示多种 水质参数，故使用上更为方便。

当然，上述仅为举例，本实施例的多功能水质感测装置2的调度机制的运 作方式均可依实际需求变化，本发明并不以此为限。

请参阅图7及图8，为发明的第三实施例的多功能水质感测装置的结构图 及侧视图。如图7所示，多功能水质感测装置3包含壳体33、平板式感测元件 34、柱状体感测元件31及控制模块32。

壳体33包含感测窗口331。感测窗口331具有相互连接的上侧墙331a、左 侧墙331b、右侧墙331c及下侧墙331d，而平板式感测元件34设置于感测窗口 331的底部。如此一来，感测窗口331及平板式感测元件34则可形成容置槽， 以盛装待测的液体样本。如图8所示，上侧墙331a的斜度(即上侧墙331a与水平 方向H的夹角θ1)小于或等于15°；同样的，左侧墙331b及右侧墙331c的斜度也 小于或等于15°。下侧墙331d的斜度(即下侧墙331d与水平方向H的夹角θ2)则 在30°及45°之间，而下侧墙331d的顶部至下侧墙331d的底部的距离D为 5～7.5mm。

如图7所示，平板式感测元件34设置于感测窗口331的底部，并包含设置 于感测窗口331内的第一信号电极341、温度传感器342、第一感测电极343， 所述第一信号电极341、温度传感器342、第一感测电极343设置于感测窗口331 内。所述第一信号电极341、温度传感器342、第一感测电极343分别对应于不 同的水质参数，如电导度、温度等。平板式感测元件34可通过薄膜制程或者 是网版印刷技术制作，以将多个不同的信号电极、感测电极整合，其具有体 积小、维护容易及成本低等优点。在本实施例中，所述第一信号电极341及第一感测电极343可用于但不限于电导值量测。在另一实施例中，所述第一信号 电极341、第一感测电极343还可进一步包含各种电化学传感器。所述第一信 号电极341及第一感测电极343于接触到感测窗口331内的液体样本时产生对 应于其水质参数的感测信号。平板式感测组件34(第一信号电极341及第一感 测电极343)的功能及运作方式与第一实施例或第二实施例相同，故不在此多 加赘述。

柱状体感测元件31设置于壳体11内，其由壳体33的顶端Ts延伸至壳体33 的底端Bs，并分别由壳体33的顶端Ts及壳体33的底端Bs露出。在本实施例中， 壳体33的顶端Ts的直径Dm1约为40mm；壳体33的底端Bs的直径Dm2约为 20mm；壳体33的高度L约为50mm；柱状体感测元件31的长度约与壳体33的高 度相等。当然，上述的尺寸可依实际需求变化。

同样的，柱状体感测元件31包含第二信号电极、第二感测电极；柱状体 感测元件31的功能及运作方式与第一实施例或第二实施例相同，故不在此多 加赘述。

控制模块32与平板式感测元件34连接，并根据所述第一信号电极341、温 度传感器342、第一感测电极343的感测信号产生对应于所述水质参数的多个 感测结果。控制模块32包含一个具有信号撷取、信号放大及运算功能的电路， 并可设置于壳体33内部或其它适当的位置。

同样的，控制模块32与柱状体感测元件31连接。柱状体感测元件31包含 第第二信号电极、第二感测电极；柱状体感测元件31(第二信号电极及第二感 测电极)的功能及运作方式与第一实施例或第二实施例相同，故不在此多加赘 述。

由上述可知，多功能水质感测装置3能进一步通过平板式感测元件34及柱 状体感测元件31整合多个不同的信号电极及感测电极，故可通过感测窗口331 及柱状体感测元件31露出壳体33的底端Bs检测不同的水质参数，使用上更具 弹性。

由上述可知，多功能水质感测装置3具有特殊结构的感测窗口331。因此， 多功能水质感测装置3呈水平摆放时，感测窗口331能盛装液体样本并防止液 体样本流失，而多功能水质感测模块3呈垂直摆放时，盛装于感测窗口的液体 样本能快速地且不残留地由感测窗口331内流出。故多功能水质感测装置3可 以达到极佳的实用性。

另外，多功能水质感测装置3也以是具有按键及显示屏幕的手持式装置。 如此一来，用户可以直接操作多功能水质感测装置3对液体样本进行检测，并 通过显示屏幕显示所述传感器的感测结果，使用上更为方便。

当然，上述仅为举例，本实施例的多功能水质感测装置3的结构及各元件 的协同关系均可依实际需求变化，本发明并不以此为限。

请参阅图9A及图9B，为本发明的第三实施例的多功能水质感测装置的第 一示意图及第二示意图，并请同时参阅图7。如图7所示，壳体33的感测窗口 331具有相互连接的上侧墙331a、左侧墙331b、右侧墙331c及下侧墙331d，上 侧墙331a、左侧墙331b及右侧墙331c的斜度小于或等于15°，下侧墙331d的斜 度则在30°及45°之间，且下侧墙331d的顶部至下侧墙331d的底部的距离D为 5～7.5mm。如图9A所示，通过上述的结构设计，当多功能水质感测装置3呈水 平摆放时(即感测窗口331与水平方向H平行)，感测窗口331内的液体样本Q不会由感测窗口331流出。如图9B所示，当多功能水质感测装置3呈垂直摆放时 (即感测窗口331与垂直方向V平行)，感测窗口331的特殊结构设计能使液体样 本Q快速地且不残留地由感测窗口331内流出。因此，多功能水质感测装置3可 以快速且有效率地对待测的液体样本Q进行水质检测，故可达到极佳的实用 性。

综上所述，根据本发明的实施例，多功能水质感测装置具有多功能水质 感测探头，并可通过特殊的切换机制使多功能水质感测探头能提供3种以上的 水质参数量测功能，使多功能水质感测装置的效能大幅提升。

根据本发明的实施例，多功能水质感测装置能提供3种以上的水质参数量 测功能，故用户不需替换多功能水质感测装置的探头即可量测多种水质参数， 故使用上更具效率。

根据本发明的实施例，多功能水质感测装置具有特殊的调度机制，以自 动切换功能水质感测探头的电极，并通过显示模块依序显示多种水质参数， 故使用上更为方便。

又，根据本发明的实施例，多功能水质感测装置具有特殊的切换机制及 电极配置，故可在不增加体积的前提下通过特殊的切换机制提供3种以上的水 质参数量测功能，故能应用于可携式水质感测装置，应用上更为广泛。

另外，根据本发明的实施例，多功能水质感测装置能进一步通过感测窗 口整合多个不同的传感器，故可通过感测窗口检测不同的水质参数，使用上 更具弹性。

此外，根据本发明的实施例，多功能水质感测装置具有特殊结构的感测 窗口。因此，多功能水质感测装置呈水平摆放时，感测窗口能盛装液体样本 并防止液体样本流失，而多功能水质感测装置呈垂直摆放时，盛装于感测窗 口的液体样本能快速地且不残留地由感测窗口内流出。故多功能水质感测装 置可以达到极佳的实用性。

再者，根据本发明的实施例，多功能水质感测装置的结构简单，故可以 在不大幅增加成本的前提下达到所欲达到的功效，极具有商业价值。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。其它任何未脱离本发明的精神 与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应该包含于后附的权利要求书中。

【符号说明】

1,2:多功能水质感测装置

11,21:多功能水质感测探头

111A,211A:第一信号电极

111B,211B:第二信号电极

112A,212A:第一感测电极

112B,212B:第二感测电极

12,22:控制模块

221:信号撷取电路

222:信号处理电路

V

V

V

V

C:容器

L:液体样本

T

T

T

t

t

t

t

C

C

C

C

3:多功能水质感测装置

31:柱状体感测元件

32:控制模块

33:壳体

331:感测窗口

331a:上侧墙

331b:左侧墙

331c:右侧墙

331d:下侧墙

34:平板式感测元件

341:第一信号电极

342:温度传感器

343:第一感测电极

Ts:壳体的顶端

Bs:壳体的底端

Dm1:壳体的顶端的直径

Dm2:壳体的底端的直径

L:壳体的高度

H:水平方向

V:垂直方向

θ1:上侧墙与水平方向的夹角

θ2:下侧墙与水平方向的夹角

D:下侧墙的顶部至下侧墙的底部的距离

Q:液体样本