CN106153512A - 复合环境传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合环境传感器，其测量粉尘的浓度及气体成分及浓度，更详细而言，涉及一种通过在测量粉尘的浓度的外壳内配置能够测量空气中的气体成分及浓度的气体传感器，从而能够减小环境传感器的整体大小，并能显著减低总耗电量的复合环境传感器。复合环境传感器包括：气体传感部，用于感应所流入的空气中含有的一种以上气体成分；以及粉尘测量传感部，用于测量通过所述气体传感部流动的空气中的粉尘的浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种能测量粉尘的浓度，并能感应气体成分的复合环境传感器，更详细而言，涉及一种通过在外壳整体内同时配置粉尘测量部及气体成分测量部，减小环境传感器的整体大小，并能显著减低总耗电量的复合环境传感器。
背景技术
随着经济的发展，人们的生活水平日益提高，人们对空气质量的关心度也随之增加，并要求更加舒适且干净的空气。
为了追求生活质量提高，住房不断地适用多样的功能加以改良。尤其，由于从各种环境污染装置或汽车等排放的排气中含有各种危害健康的粉尘及异物，因此，推出了多样的空气净化器，但存在只通过空气净化器是不能改善空气质量所需程度的问题。
因此，为了使用者的健康及方便，要求开发一种实时地监测空气质量，并更加准确简单地诊断空气质量，藉此能迅速改善空气质量的技术。
作为现有技术的一例提出了韩国授权专利第10-1160986号公报。图1是韩国授权专利第10-1160986号公报的代表图。
如图1所示，韩国授权专利第10-1160986号公报提出了室内空气污染度测量装置，包括：感应部1，用于感应室内空气的各种状态；信号处理部2，接收在所述感应部1感应的测量信号，并增幅及过滤信号之后变换为数字数据；控制部3，通过所述信号处理部2接收测量数据，对测量的数据通过事先存储的数据显示算法和分析算法显示测量数据，同时通过比较分析控制通知及显示。此时，所述感应部1在内部安装温度传感器、湿度传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器及灰尘传感器来分别感应温度、湿度、一氧化碳量、二氧化碳量及灰尘量。
藉此能准确地测量室内空气的污染度，并能客观地显示经测量分析的室内空气的质量，从而，使用户感觉装置很亲密，并能意识到室内环境的重要性。
但是，若如现有技术分别具备独立的多个传感器，则存在对应增加的传感器的数量，测量装置的整体大小变大，分别驱动这些传感器而所需的耗电量也随之增加的问题。
专利文献1：韩国授权专利第10-1160986号公报(2012.06.22.)
发明内容
本发明是为解决所述问题而提出的，其目的在于，提供一种与现有装置相比减小传感器系统的整体大小的复合环境传感器。
本发明的其他目的在于，提供一种整体上减少所需的元件数量，从而能减少耗电量的复合环境传感器。
本发明的其他另一目的在于，提供一种通过有机配置多个环境传感器，减少测量装置的整体所需的元件的数量，从而，能减少制造费用的复合环境传感器。
根据本发明的一侧面的复合环境传感器，包括：气体传感部，用于感应所流入的空气中含有的一种以上气体成分；以及粉尘测量传感部，用于测量通过所述气体传感部流动的空气中的粉尘的浓度。
作为一例，所述气体传感部可由气体感应模块构成，所述气体感应模块能感应选自由挥发性有机化合物(VOC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫氧化物(SOx)、臭氧(O3)组成的群中一种以上。
作为优选例，所述气体传感部可包括微型加热器。
根据本发明的复合环境传感器，进一步包括外壳，在外壳形成有供空气流入内部的流入口以及用于排放通过内部的空气的排放口，所述气体传感部及粉尘测量传感部可配置在所述外壳内。
所述气体传感部感应通过所述外壳的流入口流入的空气中的一种以上气体成分，
所述粉尘测量传感部配置于所述气体传感器与排放口之间的区域。
作为一实施例，所述气体传感部可附着于所述外壳的下部面或侧面。
作为附加实施例，根据本发明的复合环境传感器，可进一步包括泵，所述泵形成空气的流动以使空气从所述流入口流入。
所述粉尘测量传感部可具有多样的技术结构。
作为一例，所述粉尘测量传感部，可包括：光源部；光检测部，感应从所述光源部放出的光被包含在空气中的粉尘散射的光，并对应被散射光产生电信号；以及运算部，利用通过所述光检测部检测的电信号运算粉尘的浓度。
此时，所述光源部可由选自白光二极管、赤外线LED二极管、激光二极管中的一种以上构成。
作为其他一例，所述粉尘测量传感部，可包括：过滤器，用于过滤所述空气中的粉尘；以及运算部，利用通过所述过滤器过滤的粉尘的重量信息，运算粉尘的浓度。
如此构成的复合环境传感器中，所述气体传感部在动作过程中产生热能，空气通过包含所述热能的因素流动。
根据本发明的其他面的复合环境传感器，其结合于包括光源部及相机模块的便携终端，使所述便携终端能感应空气中的粉尘浓度及气体成分。
所述复合环境传感器，可包括：外壳，结合于所述便携终端，形成有供空气流入内部的流入口及排放通过内部的空气的排放口；气体传感部，配置于所述外壳的内部，用于感应通过所述流入口流入的空气中的一种以上的气体成分，并将所述信息提供给所述便携终端；光引导部，引导从所述便携终端的光源部照射的光照射到通过所述气体传感部流动的空气；以及光检测引导部，引导所述便携终端的相机模块感应由所述光引导部照射被所述空气内包含的粉尘散射的光。
附加地，所述光检测引导部可包括透镜模块，所述透镜模块用于聚集被空气内的粉尘散射的光。
根据本发明的其他另一面的复合环境传感器，包括：外壳，形成有供空气流入内部的流入口及排放通过内部的空气的排放口；气体传感部，配置于所述外壳的内部，用于感应通过所述流入口流入的空气中的一种以上的气体成分；光源部，配置于所述外壳的内部，向通过从所述气体传感部发生的热流动的空气照射光；光检测部，用于感应从所述光源部照射并被所述空气中的粉尘散射的光，对应被散射光产生电信号；以及运算部，利用通过所述光检测部测量的电信号运算粉尘的浓度。
发明效果
根据本发明具有如下效果。
根据本发明的优选实施例的复合环境传感器，通过在密封的外壳结构内同时配置能感应一种以上气体的气体传感部及粉尘测量传感部，从而，能同时测量周围空气中的气体成分及浓度，而且，能测量空气中的粉尘的浓度。
根据本发明的复合环境传感器，利用在气体传感部工作的过程中发热的现象，可以控制整个测量装置内空气的流动方向。
通过上述特性，整体测量装置内无需另外具备用于控制空气的流动性的技术结构，因此，能减少制造总费用。
附图说明
图1为现有技术，是韩国授权专利第20-1160986号的代表图。
图2是示出根据本发明的复合环境传感器的概念图。
图3是示出根据本发明一实施例的复合环境传感器的图。
图4是示出根据本发明的其他实施例的复合环境传感器的图。
标号说明
10：气体传感部，20：粉尘测量传感部，21：光源部，22：光检测部，30：外壳，31：流入口，32：排放口，33：光引导部，34：光检测引导部，40：便携终端，41：光源部，42：相机模块。
具体实施方式
本发明可以进行各种变换，并可以具备各种实施例，以下图中示出特定实施例并进行详细说明。但是，本发明并不限定于所述特定实施形态，应理解为在本发明的思想以及技术范围内的所有变更、均等物或者代替物皆属于本发明。在说明本发明时，若判断为对相关公知技术的具体说明会导致本发明的要旨不明确，则省略详细说明。
第一、第二等序数的用语可以用于说明各种构成要素，但所述构成要素并不限定于所述用语。所述用语仅用来区别一个构成要素与另一个构成要素。
在本发明中所使用的术语是仅用来说明特定实施例的，并不能限定本发明。说明书中，单数的表达方式应理解为包含复数的表达方式。在本发明中，“包含”或者“具有”等用语用来指定本说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、构件或者该些组合，其并不排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、构件或者该些组合的存在或者其附加功能。
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
图2是根据本发明的复合环境传感器的概念图。
如图2所示，根据本发明的复合环境传感器，包括：气体传感部10及粉尘测量传感部20。
首先，可适用于本发明的气体传感部10可适用能检测空气中的气体成分的所有技术构成。作为一例，所述气体传感部10可适用能感应一种以上气体成分的气体感应模块，所述气体为由挥发性有机化合物(VOC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫氧化物(Sox)、臭氧(O3)组成的群中一种以上。此时，所述气体感应模块根据要测量的气体成分的种类可由单一气体传感器构成，也可由多个气体传感器构成。
所述气体感应模块为了感应分别特性化的气体成分必须加热至预定以上的温度。一般，气体感应模块在表面附着气体分子时，可通过表面的特性变化(电阻变化、导电性变化等)来测量气体的存在。然后，感应其他的空气时，需取下事先附着在传感器表面的气体分子才能再进行测量，为此，需要加热至预定以上的温度后进行分离被附着的气体分子的工作。
根据本发明的气体传感部10可另外包括加热器模块，所述加热器模块用于取出为测量气体成分而附着在传感器表面的气体分子。优选地，可包括微型加热器。藉此，可以减小气体传感部10的大小，最后可以减小包含所述气体传感部10的复合环境传感器的大小。
空气通过所述气体传感部10的气体成分感应方式流动，随此，空气流动时通过粉尘测量传感部20。此时，所述空气流动的原因可适用多样的事项。作为一例，除在气体传感部10发生的热能之外还能组合另外具备的泵模块等来使空气流动。本发明中可组合适用多样的流动原因。
粉尘测量传感部20测量通过所述气体传感部10流动的空气中的粉尘的浓度。此时，所述粉尘测量传感部20可利用重量法、β射线吸收法、光散射法、光透射法等粉尘测量方法来测量空气内的粉尘浓度。
重量法是利用过滤纸(过滤器)过滤预定量的空气后，利用所述过滤纸的重量差测量空气内的粉尘的浓度的方法。接着，β射线吸收法是将浮游在空气中的粉尘捕集在过滤纸上面，投射β射线连续测量颗粒状物质的重量浓度的方法。
光散射法是利用向颗粒状物质照射光时光被散射的原理测量散射光的量，基于此值测量粉尘的浓度的方法。
下面，图3等中具体说明适用光散射法的粉尘测量传感部20，但是，本领域的技术人员可理解作为所述粉尘测量传感部20也可适用其他的测量方法以及用于测量的必要技术要素。
作为附加说明的一实施例中，粉尘测量传感部20利用重量法测量粉尘浓度时，所述粉尘测量传感部20，可包括：过滤器，用于过滤空气中的粉尘；以及运算部，利用通过所述过滤器过滤的粉尘的重量信息运算粉尘的浓度。
下面，图3及图4中详细说明根据本发明的一实施例的复合环境传感器。
图3是示出根据本发明的一实施例的复合环境传感器。
如图3所示，根据本发明的复合环境传感器，包括：气体传感部10、具备光源部21以及光检测部22的粉尘测量传感部、以及外壳30。此时，所述气体传感部10、粉尘测量传感部设置在所述外壳30内。
在外壳30形成有流入口31及排放口32，流入口用于向内部流入空气，排放口用于排放通过内部的空气。
气体传感部10配置于所述外壳30的内部，感应通过所述流入口31流入的空气中的一种以上的气体成分。此时，感应的气体成分可根据气体传感部10的种类选择性地适用，可由一个以上的传感模块构成。作为一例，所述气体传感部10可由全部具备硫氧化物(SOx)传感器、一氧化碳(CO)传感器、臭氧(O3)传感器的传感器模块构成。
所述气体传感部10在动作过程中为了去除附着在传感器表面部的气体成分被加热至预定温度以上，在此过程中，所述气体传感部10使流入的空气流动。如图3所示，当所述气体传感部10以靠近外壳30的流入口31的方式配置在所述外壳30的下部面时，通过流入口31流入的空气经过气体传感部10的同时，利用包括从气体传感部10获得的热能的附加流动原因朝外壳30的上部方向流动。如此流动的空气通过具备光源部21及光检测部22的粉尘测量传感部从排放口32排放到外部。
整理的话，可适用于本发明的实施例的复合环境传感器中，气体传感部10可配置于能感应气体成分及使流动的空气适当通过粉尘测量传感部的位置，粉尘测量传感部20配置于所述气体传感部10与排放口32之间的区域，可测量所述空气的粉尘的浓度。
此时，根据实施例，所述气体传感部10可附着配置于所述外壳30的下部面或侧面。但这只是一实施例而已，所述气体传感部10只要流入的空气流动后能从所述外壳30的排放口32排放的位置皆可。
如此，本发明中，气体传感部10感应空气内包含的特定气体成分，在此过程中产生热能。空气通过包含所述热能的其他因素流动，设置于外壳30内的粉尘测量传感部20能测量空气内粉尘的浓度。
粉尘测量传感部20可包括光源部21、光检测部22及运算部。首先，配置在外壳30内的光源部21向通过所述气体传感部10流动的空气照射光，光检测部22感应从所述光源部21照射并被空气内包含的粉尘散射的光产生对应电信号。另外设置的运算部(省略图示)利用通过所述光检测部22检测的电信号运算粉尘的浓度。
可适用于本发明的实施例中，所述光源部21执行对空气照射预定强度的光的功能。此时，若空气内包含粉尘，则所述光被粉尘散射，由此，从光源部21照射的光以特定角度折曲。
光检测部22执行用于感应如上所述散射的光的功能。一般，所述光检测部22可配置于不能直接感应从所述光源部21照射的光的位置，优选地可配置于通过空气内的粉尘发生散射光才能感应光的位置。藉此，粉尘测量传感部20能更加可靠地测量粉尘的浓度。
作为所述光源部21可适用能朝预定方向照射光的所有光源模块，作为一例，可由选自白光二极管、赤外线LED二极管、激光二极管中的一个以上构成。即，所述光源部21可根据粉尘的测量方法及规格选择适用。
光检测部22为能感应被粉尘能散射的散射光的元件，可由光电二极管等元件构成。
优选地，所述光源部21及光检测部22包括光学透镜等，从而，可以收集(或聚光)被照射的光或感应被散射的光的效率。在另一实施例中，在所述外壳的内部可进一步具备镜子，所述镜子可使散射光朝光检测部22的方向反射。
图3是可适用于本发明的实施例而已，所述光源部21及光检测部22与图3不同可配置于容易测量空气内的粉尘浓度的位置或改变布局配置。
作为一例，如图3所示，当所述气体传感部10配置于所述外壳10的内部下面时，光源部21及光检测部22分别可配置于外壳30的左侧面或右侧面。此时，所述光源部21及光检测部22可倾斜预定角度配置以便容易测量因粉尘的散射光。
如此构成的粉尘测量传感部20通过模块测量空气内的粉尘的浓度，通过所述粉尘测量传感部20的空气通过排放口32排放到外部。
此时，可附加具备泵(省略图示)，通过泵形成空气流动使外部空气从所述外壳30的流入口31流入。所述泵使外部空气容易流入到外壳30的内部，从而，根据本发明的复合传感器能容易测量空气中的气体成分及粉尘的浓度。
所述复合环境传感器可与便携终端结合，对此参照图4详细说明。
图4是示出根据本发明的其他实施例的复合环境传感器的图。
如图4所示，根据其他实施例的复合环境传感器可与包括光源部41及相机模块42的便携终端40结合构成。
首先，便携终端40是存储及分析图像信息的所有设备的总称，包括光源部41及相机模块42。作为一例，可适用苹果手机(I-Phone)、安卓手机(andriod phone)等的智能手机。
此时，图4中，为了方便说明限定图示了光源部41及相机模块42朝横向隔开预定间隔形成，随此，光引导部33及光检测引导部34也朝横向隔开预定间隔形成的技术结构，但是，根据本发明的复合环境传感器可根据光源部及相机模块的配置结果适当改变结构。
此时，所述便携终端40获取通过外壳30的光引导部33及光检测引导部34感应的粉尘的浓度及通过所述气体传感部30感应的信息，从而能获取对周边空气的综合环境信息。
此时，外壳30结合于所述便携终端，形成有供空气流入内部的流入口31及排放通过内部空气的排放口32。
此时，在所述外壳30的内部配置气体传感部10，所述气体传感部10动作的过程中产生热能，由此通过所述流入口31流入的空气流动并通过外壳30的排放口32排放。
在所述实施例中，根据本发明的复合环境传感器不具备其他的光源部及光检测部，但是可利用形成在便携终端40的光源部41及相机模块42测量空气内的粉尘浓度。
为此，在所述外壳30可附加形成光引导部33及光检测引导部34。
首先，光引导部33用于引导从所述便携终端40的光源部41照射的光照射到所述外壳30的内部。为此，光引导部33可与所述光源部41紧贴结合以防所述光源部41的光泄露，所述光引导部33由光纤构成，可将光源部41的光引导至外壳30的内部。
作为其他一例，所述光引导部33也可由多个镜子部件构成，此外，还可适用将从所述光源部41照射光引导至所述外壳30的内部的所有技术结构。
所述光引导部33引导从所述便携终端40的光源部41照射的光可照射到通过由所述气体传感器10发生的热流动的空气。
此时，所述光引导部33可附加包括透镜模块。藉此，如图4所示，可使从光源部41引导的光聚集到预定区域后照射。
光检测引导部34与便携终端40的相机模块42结合，使得通过所述便携终端40的相机模块42感应从所述光引导部33照射的光中被粉尘散射的光。
优选地，所述光检测引导部包括透镜模块，所述透镜模块聚集被空气中的粉尘散射的光，从而，可以提高散射光的检查准确性。
如此，便携终端40利用相机模块42通过光检测引导部34感应的散射光的信息，可测量流入空气内的粉尘的浓度。为此，便携终端40可利用自算法等程序，这种运算可在CPU(Central Processing Unit)等运算处理装置执行。
即所述相机模块42通过所述光检测引导部34感应光，所述便携终端40可根据产生的电信号测量粉尘的浓度。
进一步，所述气体传感部10具备其他的通信模块，可向所述便携终端40提供感应信号。例如，利用连接在便携终端40的耳机连接端子通过有线通信提供感应信息，还可通过设置于气体感应部10的蓝牙、NFC等其他的无线通信模块提供感应信息。
如此，根据图3及图4所示的复合环境传感器，与现有传感器相比，利用小型化的技术结构，可以检测周围空气中的粉尘的浓度和气体成分。如此测量的气体成分信息及粉尘的浓度信息通过有线或无线通信利用便携终端或其他的处理装置综合地检测及管理，所述信息科通过所述便携终端的显示部或其他的显示装置提供给用户。
以上，通过优选实施例说明了本发明。本发明所属领域的技术人员可以理解在不脱离本发明的本质特性的范围内可体现为变形的形态。因此，以上所述实施例是用来说明本发明的，并不限定本发明。而且，本发明的范围并不是由上述说明，而是由权利要求范围而决定，应解释为与其同等范围内的所有区别皆包含于本发明。
Claims (14)
1.一种复合环境传感器，其中，包括：
气体传感部，用于感应所流入的空气中含有的一种以上气体成分；以及
粉尘测量传感部，用于测量通过所述气体传感部流动的空气中的粉尘的浓度。
2.根据权利要求1所述的复合环境传感器，其中，所述气体传感部由气体感应模块构成，所述气体感应模块能感应选自由挥发性有机化合物(VOC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫氧化物(SOx)、臭氧(O3)组成的群中一种以上。
3.根据权利要求1所述的复合环境传感器，其中，所述气体传感部包括微型加热器。
4.根据权利要求1所述的复合环境传感器，其中，进一步包括外壳，在外壳形成有供空气流入内部的流入口以及用于排放通过内部的空气的排放口，
所述气体传感部及粉尘测量传感部配置在所述外壳内。
5.根据权利要求4所述的复合环境传感器，其中，
所述气体传感部感应通过所述外壳的流入口流入的空气中的一种以上气体成分，
所述粉尘测量传感部配置于所述气体传感器与排放口之间的区域。
6.根据权利要求5所述的复合环境传感器，其中，所述气体传感部附着于所述外壳的下部面或侧面。
7.根据权利要求4所述的复合环境传感器，其中，进一步包括泵，所述泵形成空气的流动以使空气从所述流入口流入。
8.根据权利要求1所述的复合环境传感器，其中，所述粉尘测量传感部，包括：
光源部；
光检测部，感应从所述光源部放出的光被包含在空气中的粉尘散射的光，并对应被散射光产生电信号；以及
运算部，利用通过所述光检测部检测的电信号运算粉尘的浓度。
9.根据权利要求8所述的复合环境传感器，其中，所述光源部由选自白光二极管、赤外线LED二极管、激光二极管中的一种以上构成。
10.根据权利要求1所述的复合环境传感器，其中，所述粉尘测量传感部，包括：
过滤器，用于过滤所述空气中的粉尘；以及
运算部，利用通过所述过滤器过滤的粉尘的重量信息，运算粉尘的浓度。
11.根据权利要求1所述的复合环境传感器，其中，所述气体传感部在动作过程中产生热能，
空气通过包含所述热能的因素流动。
12.一种复合环境传感器，其结合于包括光源部及相机模块的便携终端，使所述便携终端感应空气中的粉尘浓度及气体成分，其中，包括：
外壳，结合于所述便携终端，形成有供空气流入内部的流入口及排放通过内部的空气的排放口；
气体传感部，配置于所述外壳的内部，用于感应通过所述流入口流入的空气中的一种以上的气体成分，并将所述信息提供给所述便携终端；
光引导部，引导从所述便携终端的光源部照射的光照射到通过所述气体传感部流动的空气；以及
光检测引导部，引导所述便携终端的相机模块感应由所述光引导部照射被所述空气内包含的粉尘散射的光。
13.根据权利要求12所述的复合环境传感器，其中，所述光检测引导部包括透镜模块，所述透镜模块用于聚集被空气内的粉尘散射的光。
14.一种复合环境传感器，其中，包括：
外壳，形成有供空气流入内部的流入口及排放通过内部的空气的排放口；
气体传感部，配置于所述外壳的内部，用于感应通过所述流入口流入的空气中的一种以上的气体成分；
光源部，配置于所述外壳的内部，向通过从所述气体传感部发生的热流动的空气照射光；
光检测部，用于感应从所述光源部照射并被所述空气中的粉尘散射的光，对应被散射光产生电信号；以及
运算部，利用通过所述光检测部测量的电信号运算粉尘的浓度。
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