KR0132993B1 - 진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치 및 검출장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 광센서의 수광부 감도가 항상 최적을 유지하도록 발광부의 광량을 자동조절하여 주위 여건 변화에 따른 광센서의 특성변화를 방지하고, 먼지 검출에 있어 잡음 및 오차를 방지하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명의 진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법에서는 발광부와 수광부로 이루어져 먼지의 유입을 검지하는 광센서, A/D 변환부가 내장된 마이크로컴퓨터를 구비하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터내의 A/D 변환부와 광센서 사이에 접속되어 펄스 출력시 발생하는 잡음을 보상하고 안정된 전압을 광센서에 인가하여 오동작을 방지하는 자동전압조정부와 상기 A/D 변환부에 입력되는 광센서의 출력전압을 정밀하게 인식하고 제어하여 광센서를 최적의 감도로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법

제1도는 종래 진공청소기 먼지 검출장치 회로도.

제2도는 본 발명에 따른 진공청소기의 먼지 검출장치 회로도.

제3도는 본 발명에 따른 마이크로 컴퓨터의 출력전압과 펄스듀티의 관계도.

제4도는 본 발명에 따른 진공청소기의 먼지 검출장치 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 발광부 2 : 수광부

3 : 광센서부 4 : A/D변환부

5 : 펄스출력부 6.6' : 콘덴서

7 : 인버터부 8 : 신호보정부

9 : 먼지신호검출부 10 : 마이크로컴퓨터

11 : 전원평활부 12 : 트랜지스터

13 : 자동전압조정부

본 발명은 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 광센서의 수광부 감도가 항상 최적을 유지하도록 발광부의 광량을 자동 조절하여 주위 여건 변화에 따른 광센서의 특성 변화를 방지하고, 먼지 검출에 있어 잡음 및 오차를 방지하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 진공청소기에서 먼지 검출장치는 청소도중 실내의 먼지량을 육안으로 확인할 수 있도록 한 것으로서, 발광부와 수광부를 갖는 광센서를 사용하고 있다.

종래의 진공청소기의 먼지 검출장치(동일 출원인의 1994년 특허출원 제 14024 호. 출원일자 1994년 6월 21일)는 제1도에서 보는 바와 같이 일정량의 빛을 발광하는 발광부(1), 발광부(1)의 빛을 수신하는 수광부(2)로 이루어진 광센서(3)가 있으며, 상기 광센서(3)의 수광부(2)의 일측에는 수광부(2)의 출력 컬렉터전압을 입력받아 수광부(2)의 감도를 읽기위한 A/D 변환부(4), 먼지의 유입량을 검출하는 먼지신호검출부(9) 및 이의 검출 결과에 따라 펄스를 출력하는 펄스출력부(5)로 구성되는 마이크로컴퓨터(10), 상기 수광부(2)의 일측에 연결되어 전압신호에 포함된 DC성분을 제거하기 위한 콘덴서(6), 콘덴서(6)의 미약한 AC출력 신호를 반전하여 증폭시키는 인버터부(7), 상기 인터터부(7)의 출력신호를 정형하는 신호보정부(8), 상기 마이크로컴퓨터(10)와 발광부(1)사이에 접속되어 전원을 안정화하는 전원평활부(11), 마이크로컴퓨터(10)의 제어에 의해 발광부(1)를 동작하는 트랜지스터(12), 전원을 분압시켜 기준값을 설정하여 분압저항(R1)(R2)로 구성되어 있다.

이와 같이 이루어진 종래의 진공청소기의 먼지검출장치는, 먼지 진공청소기에 전원이 공급되어 동작을 시작하면 마이크로 동작을 시작하면 마이크로컴퓨터(10)에서는 초기동작으로 펄스출력부(5)를 통해 동작펄스를 출력시키고, 이의 신호는 전원평활부(11)를 거쳐 마이크로컴퓨터(10)의 출력펄스를 안정화 시킨후 트랜지스(12)를 턴온시킴으로서 발광부(1)는 빛을 출력하게 되며, 이때 수광부(3)에는 최대 전류가 흘러 포토트랜지스터(PTR)가 턴온됨으로서 먼지를 검출하는 광센서(3)가 동작하게 되어 마이크로컴퓨터(10)는 A/D 변환부(4)를 통해 수광부(2)의 출력전압을 1초에 1번씩 읽어 들임과 동시에 읽어들인 전압을 비설정된 원하는 전압(1.5V)과 비교한다.

진공청소기 내부로 유입되는 먼지가 존재하지 않을 경우에는 발광부(1)로부터 방출되는 빛이 전량 수광부(2)로 공급됨에 따라 포토트랜지스터(PTR)를 턴온시켜 수광부(2)DML 콜렉터 전압은 낮아지게 되고, 진공청소기 내부에 먼지가 유입될 경우에는 먼지 유입으로 인해 발광부(1)의 빛이 일부 차단됨으로서 수광부(2)의 트랜지스터를 오프시키게 되어 콜렉터 전압이 상승하게 된다.

따라서 마이크로컴퓨터(8)의 A/D변환부(4)로 입력되는 수광부(2)의 출력 전압값이 원하는 수광부기준 전압치 이상일 경우 발광부(1)의 광량이 적은 것으로 판단하여 광량을 늘리기 위해 마이크로컴퓨터(10)의 펄스출력부(5)를 통해 펄스듀티를 증가시키며, 반대로 마이크로컴퓨터(10)의 A/D변환부(4)로 입력되는 수광부(2)의 출력 전압값이 설정된 전압치 이하일 경우에는 발광부(1)의 광량이 너무 큰 것으로 판단하여 광량을 줄이기 위해 마이크로컴퓨터(10)의 펄스출력부(5)를 통해 펄스듀티를 감소시키는 작용을 반복하게 된다.

즉, 마이크로컴퓨터(10)의 펄스출력부(5)로부터 출력되는 펄스듀티를 가변시킴으로써 수광부(2)의 감도를 조절 할 수 있게 되는 것이다.

이와같은 종래 진공청소기의 먼지 검출장치는, 수광부가 먼지의 유무를 가장 잘 판단하기 위해서는 발광부에서 도달하는 빛의 양이 적절(IV-2V사이)하게 조정되어야 하나, 펄스출력부로부터 펄스 출력시 발생하는 잡음이 발광부를 동작시키는 트랜지스터에 인가되게 되어 인버터부, 신호보정부를 통과하면서 증폭되고 마이크로컴퓨터의 먼지신호검출부에 입력됨으로서 광센서의 오동작을 유발하며, 광센서의 출력전압을 정밀하게 인식하고 제어하지 못해 먼지검출에 정확성이 결여되어 진공청소기의 신뢰성 저하를 가져오게 된다.

본 발명의 진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법에서는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 펄스 출력시 발생하는 잡음에 영향을 받지 않고 안정된 전원을 발광부에 공급하는 자동전압조정부를 부가하여 검출장치의 오동작 방지 및 먼지검출시 발생하는 오차를 줄여주기 위해 펄스출력을 세밀하게 제어하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 진공청소기의 먼저 검출장치 및 방법에서는 발광부와 수광부로 이루어져 먼지의 유입을 검지하는 광센서, A/D 변환부가 내장된 마이크로컴퓨터를 구비하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치에 있어서,

상기 마이크로컴퓨터내의 A/D변환부와 광센서사이에 접속되어 펄스 출력시 발생하는 잡음을 보상하고 안정된 전압을 광센서에 인가하여 오동작을 방지하는 자동전압조정부와상기 A/D변환부에 입력되는 광센서의 출력전압을 정밀하게 인식하고 제어하여 광센서를 최적의 감도로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법에서는 펄스출력부와 A/D 자동전압조정부 및 발광부와 수광부로 이루어져 먼지의 유입을 검지하는 광센서를 구비하는 진공청소기의 먼지 검출 방법에 있어서, 상기 수광부의 출력 컬렉터 전압을 읽어들여 광센서가 최적의 감도를 지닐 수 있는 기준 전압치인지를 판단하는 수광부전압 검출과정과 상기과정후, 수광부의 출력 컬렉터 전압이 기준 전압치 이상이면 펄스듀티를 증가하여 자동전압조정부의 출력전압을 상승시켜 상기 발광부의 발광량을 증가하는 발광량증가과정과 수광부의 출력 컬렉터 전압이 기준 전압치 이하이면 펄스듀티를 감소하여 자동전압조정부의 출력전압을 하강시켜 상길 발광부의 발광량을 감소하는 발광량감소과정과 청소 작업을 중지하면 펄스듀티가 감소되어 발광량이 없는 청소중지 과정으로 진공 청소기의 먼지 검출방법을 포함하는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 따른 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출회로도로서, 일정량의 빛을 발광하는 발광부(1), 발광부(2)의 빛을 수신하는 수광부(2)로 이루어진 광센서(3), 수광부(2)의 일측에 연결되어 전압신호에 포함된 DC성분을 제거하기 위한 콘덴서(6), 상기 콘덴서(6)의 미약한 AC출력 신호를 반전 증폭시키는 인버터부(7), 인버터부(7)의 출력신호를 정형하는 신호보정부(8)를 포함하고 있으며, 상기 광센서(3)내부의 수광부(2)의 타측에는 광센서(3)의 검지에 의해 먼지의 유입여부를 인식하는 먼지신호검출부(9)와 수광부(2)의 트랜지스터에서 출력되는 컬렉터 전압의 변화를 세밀하게 검출하는 A/D 변환부(4) 및 출력 컬렉터 전압의 검출 결과에 따라 펄스신호를 가변적으로 출력하는 펄스출력부(5)로 구성된 마이크로컴퓨터(10)가 연결되며, 상기 마이크로컴퓨터(10)와 발광부(1) 사이에는 펄스출력부(5)에서 출력된 펄스듀티에 따라 각기 다른 전압을 발광부(1)에 인가하는 자동전압조정부(13)가 접속되어 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 진공청소기의 먼지 검출장치에서는 진공청소기에 전원이 공급되어 청소동작을 시작하면 펄스출력부(5)에서는 초기동작으로 자동전압조정부(13)에 하이(100% Duty) 레벨의 펄스를 출력시키며, 이의 펄스에 의해 자동전압조정부(13)의 일측에 접속되어 있는 콘덴서(6')의 전압충전에 의해 동전압조정부(13)의 입력 ADJ부의 전압을 상승시켜 발광부(1)에 인가되는 전압을 상승함으로서 최대의 광량을 출력하게 되며, 이때 수광부(2)에는 최대 전류가 흘러 포토트랜지스터(PTR)의 콜렉터 전압은 최소를 유지하게 되고, 반대로 펄스출력부(5)의 출력펄스가 로우 레벨일 경우 발광부(1)의 광량은 0이며, 따라서 수광부(2)의 포토트랜지스터(PTR)의 콜렉터 전압은 5V의 최대 전압을 유지할게 된다.

여기서 본 발명의 설명을 용이하게 서술하기 위하여 펄스출력부(5)에서 자동전압조정부(13)에 출력되는 펄스듀티가 6/8(75% high)인 상태에서 수광부(2)인 포토트랜지스터(PTR)의 콜렉터 전압이 최적의 감도를 유지할 수 있는 1.6V로 설정된 것으로 가정한다.

청소가 시작되고 먼지를 검출하는 광센서(4)가 동작하게 되면 마이크로컴퓨터(10)는 A/D변환부(4)를 통해 수광부(2)의 출력전압을 1초에 1번씩 읽어 들임과 동시에 읽어 들인 전압을 설정된 1.6V와 비교한다.

진공청소기 내부로 유입되는 먼지가 존재하지 않을 경우 발광부(1)로부터 방출되는 빛이 전량 수광부(2)로 공급됨에 따라 포토트팬지스터(PTR)를 턴온시켜 수광부(2)의 콜렉터 전압은 낮아지게 되고, 진공청소기 내부에 먼지가 유입될 경우에는 먼지 유입으로 인해 발광부(1)의 빛이 일부 차단됨으로서 수광부(2)의 트랜지스터를 오프시키게 되어 콜렉터 전압이 상승하게 된다.

따라서 마이크로컴퓨터(10)의 A/D 변환부(4)로 입력되는 수광부(2)의 출력 전압값이 1.6V 이상일 경우에는 유입되는 먼지가 많아 발광부(1)의 광량이 많이 차단되며 광센서의 최적감도를 유지하기 위해서는 발광부(1)의 광량을 늘려주는 동작이 필요하게 됨으로 마이크로컴퓨터(10)는 펄스출력부(5)를 통해 펄스듀티를 증가시키면 자동전압조정부(13)의 일측에 연결되어 있는 콘덴서(6')에서는 전류가 충전되어 자동전압조정부(13)의 가변입력부(ADJ단자)의 전압을 상승시켜 결국 발광부(1)에 인가되는 전압 역시 상승하여 발광량을 증가시킨다. 반대로 마이크로컴퓨터(10)의 A/D변환부(4)로 입력되는 수광부(2)의 출력 전압값이 1.6V 이하일 경우에는 유입되는 먼지가 적어 발광부(1)의 광량이 적게 차단되게 때문이므로 광센서의 최적감도를 유지하기 위하여 발광부(1)의 광량을 줄여주는 동작을 필요하게 됨으로서 마이크로컴퓨터(10)는 펄스출력부(5)를 통해 펄스듀티를 감소시키며 따라서 자동전압조정부(13)의 일측에 연결되어 있는 콘덴서(6')에서는 전류가 발전되어 자동전압조정부(13)의 가변입력부(ADJ단자)의 전압을 하강시켜 결국 발광부(1)에 인가되는 전압 역시 하강하여 발광량을 감소시킨다.

이와 같이 광센서(3)의 최적을 감도를 유지하기 위해 발광부(1)의 광량을 나타내는 수광부(2)의 출력 컬렉터 전압을 입력받아 설정된 기준 전압값과 비교하여 광량을 조절하는 작용을 위해 마이크로컴퓨터(10)는 펄스출력부(5)를 통해 펄스듀티를 증가 및 감소 시킴으로서 자동전압조정부(13)에서 발광부(1)로 인가되는 전압의 크기를 제어하는 작용을 반복하게 되어 진공청소기의 먼지검출장치의 감도를 항상 최적으로 유지시킨다.

즉 마이크로컴퓨터(10)는 펄스출력부(5)에서 출력되는 펄스듀티를 가면 시킴으로써 수광부(2)의 감도를 일정하게 원하는 값으로 맞출수 있는 것이며, 이때 검지할 수 있는 수광부(2)의 출력 컬렉터 전압의 크기는 A/D변환부가 8비트 A/D 변환기를 사용할 경우 28 = 256 단계의 레벨설정이 가능하므로 입력되는 최대전압이 5V라 할 때 5(V)/256=20mV 까지 인식이 가능하며 A/D변환기의 종류에 따라 인식할 수 있는 전압의 크기도 조절된다.

제3도는 본 발명에 따른 마이크로컴퓨터의 출력전압과 펄스 듀티의 관계도로서 최초에 수광부(2) 포토트랜지스터(PTR)의 출력 전압이 마이크로컴퓨터(10)의 설정전압에서 크게 벗어나지 않아야 펄스듀티의 가변에 따른 발광부(1)에 인가되는 전원의 크기제어가 용이하고 정확하게 이루어짐을 보여주고 있다.

한편 자동전압조정부(13)에서는 펄스의 온/오프시 생기는 잡음이 영향을 받지않는 안정된 전원을 발광부(1)에 인가함으로서 광센서의 오동작을 방지하여 주며, 발광부(2)의 출력 컬렉터전압은 인버터부(7)를 경유함에 따라 발전 및 증폭시키게 되고, 인버터부(7) 출력신호는 신호보정부(8)를 거침으로서 마이크로컴퓨터(10)에 구형파를 출력하게 됨에 따라 먼지의 유입 상태는 신호보정부(8)의 출력펄스 유무로 알수 있으며, 이를 근거로 하여 마이크로컴퓨터(10)는 표시램프 및 모터등을 제어하게 되는 것이다.

제4도 본 발명의 진공청소기의 먼지 검출장치의 흐름도에 의거한 본 발명의 진공청소기의 먼지 검출방법의 상세한 설명은 다음과 같다.

진공청소기의 사용을 위해 외부의 전원을 입력받아 청소작업을 실행할 경우(단계 101) A/D변환부(4)는 수광부(2)의 출력 컬렉터전압을 읽어들이고(단계 102) 광센서(3)가 최적의 감도를 유지하기 위한 전압 즉, 기준 전압값으로 설정된 전압과 비교하는(단계103) 수광부 전압검출과정(L1)을 수행하고 난후, 여기서 기준 전압값보다 출력 컬렉터 전압이 높다면 발광부(1)의 발광량이 적어 최적의 감도를 유지하지 못함으로 펄스출력부(5)의 출력펄스를 하이상태로 출력시키기 위해 펄스듀티를 증가하고(단계 104)이 펄스출력에 의해 자동전압조정부(13)의 일측에 연결되어 있는 콘덴서(6 )에서 충전을 시작하여 가변입력부(ADJ단)의 전압을 상승시킴에 따라 자동전압조정부(13)의 출력전압 역시 상승하여(단계 105) 발광부(1)로 인가되는 전압이 커지므로 발광량을 증가시키는(단계106) 발광량 증가과정(L2)를 수행하며, 만약 수광부(2)의 출력 컬렉터전압이 기준 전압값보다 작다면 발광부(1)의 발광량이 많아 최적의 감도를 유지하지 못함으로 펄스출력부(5)의 출력펄스를 로우상태로 출력시키기 위해 펄스듀티를 감소하여 (단계 107) 자동전압조정부(13)의 일측에 연결되어 있는 콘덴서(6)에서 방전을 시작하여 가변입력단자(ADJ단자)의 전압을 하강시킴에 따라 자종전압조정부(13)의 출력전압 역시 하강하여(단계 108) 발광부(1)로 인가되는 전압이 작아지므로 발광량을 감소시키는(단계 109) 발광량 감소과정(L3)을 반복적으로 수행함으로서 광센서(3)의 감도를 최적으로 유지시키며, 청소작업후에 청소기가 정지되면 펄스출력부(5)에서는 펄스를 로우상태로 출력하여(단계 110) 발광량을 제로상태로 만드는(단계 111) 청소중지시 과정(L4)을 수행한다.

이상에서 상술한 바와 같일 본 발명의 진공청소기의 먼지 검출장치 및 방법에서는 마이크로컴퓨터에서 광센서내의 발광부에서 출력되는 광량 데이터를 읽고, 이의 데이터를 비교 분석하여 펄스출력부를 통해 출력펄스를 변화함으로서 발광부의 광량을 자동 제어하여 먼지를 검지하는 광센서의 감도조절이 자동적으로 일정하게 유지되도록 하여 광센서의 특성변화 및 먼지로 인한 오염 그리고 주위 환경변화 등의 상황에서도 먼지 검출장치를 최적의 감도상태로 유지시킴은 물론 펄스 온/오프시 생기는 잡음에 영향을 받지 않는 자동전압조정장치를 채택하여 광센서의 오동작을 방지하고, 수광부의 출력 컬렉터 전압을 정밀하게 검지하는 A/D변환부를 이용하여 광센서를 제어하게 되어 먼지 검출시 광센서의 감도를 높여주어 진공청소기의 신뢰성을 향상하는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 발광부(2)와 수광부(3)로 이루어져 먼지의 유입을 검지하는 광센서(4), A/D변환부(12)가 내장된 마이크로컴퓨터(8)를 구비하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터(8)와 광센서(4)사이에 접속되어 펄스 출력시 발생하는 잡음을 보상하고 안정된 전압을 출력하여 광센서(4)의 오동작을 방지하는 자동전압조정부(11), 상기 A/D변환부(12)에 입력되는 광센서(4)의 출력전압 크기를 정밀하게 제어하여 광센서(4)를 최적의 감도로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치.
2. 펄스출력부(9), 자동전압조정부(4) 및 발광부(2)와 수광부(3)로 이루어져 먼지의 유입을 검지하는 광센서(4)를 구비하는 진공청소기의 먼지 검출 방법에 있어서, 상기 수광부(3)의 출력 컬렉터 전압을 읽어들이기 위한 수광부전압 검출과장(L1), 상기과정후, 수광부(3)의 출력컬렉터 전압이 기준 전압치 이상이면 펄스듀티를 증가하여 자동전압조정부(4)의 출력전압을 상승시켜 상기 발광부(2)의 발광량을 증가하는 발광량 증가과정(L2), 수광부(3)의 출력 컬렉터 전압이 기준 전압치 이하이면 펄스듀티를 감소하여 자동전압조정부(4)의 출력전압을 하강시켜 상기 발광부(2)의 발광량을 감소하는 발광량감소과정(L3), 청소작업을 중지하면 펄스듀티가 감소되어 발광량이 없는 청소중지시과정(L4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출방법.