KR100796285B1 - 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 가스 센서를 이용하여 실내 오염도를 감지하는 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법에 관한 것으로서, 박막 가스 센서를 통해 n개의 데이터를 입력받아 평균하여 기준값과 현재값을 산출하는 제1단계, 제1단계에서 산출된 기준값과 현재값을 비교하여 기준값이 현재값 이하이면 기준값과 현재값을 이용하여 오염도를 산출하는 한편, 기준값이 현재값을 초과하면 일정시간이 경과한 후, 기준값과 현재값을 재산출하여 재산출된 기준값과 현재값을 통해 오염도를 산출하는 제2단계, 및 제2단계에서 산출된 오염도를 디스플레이하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

박막 가스 센서, 공기정화기, 기준값, 전압값

Description

박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법{Gas sensing method using a thin film type gas sensor}

도 1 은 본 발명에 따른 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법의 순서도.

본 발명은 박막 가스 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 가스 센서를 이용하여 실내 오염도를 감지하는 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법에 관한 것이다.

최근 환경 오염의 증가로 인해 환경호르몬이라는 인체에 치명적인 질병을 야기시키는 물질이 증가하면서 건강에 대한 인식이 날로 높아지고 있다. 특히 주거 공간에서는 공기청정기로 대표되는 공기 정화 기능의 제품의 사용이 확대되고 있는데, 이러한 공기 정화 기기는 일단 공기의 오염을 판단할 수 있는 센서의 사용을 필요로 하게 되고 주로 가스 센서가 이용된다.

일반적으로 가스 센서에는 가스를 감지하는 감지물질과 감지물질의 활성화를 위한 열원부가 함께 존재하는데 센서 구동방식에 따라 반도체식, 고체 전해질식, 전기 화학식, 접촉 연소식이 있다.

특히, 반도체식 즉, 박막 가스 센서는 기체 성분이 박막 표면에 흡착하여 화학반응을 일으킴으로써 전기 저항이 변화하는 방식과, 정류 특성을 이용한 방식이 있고, 가스 흡착과 저항변화를 감지하는 감지층은 금속 산화물 계열을 사용한다.

이러한 박막 가스 센서는 일반적으로 반응이 빠르고 전류소모가 적다는 장점이 있으나, 공기에 변화에 따라 전압값의 변화가 크고, 격렬한 반응 후에 기준값이 하강한다는 단점이 있었다.

예를 들어, 최초 산출된 초기 기준값이 1.5V 상태에서 격렬한 가스 변화에 따라 5V의 현재값이 출력된 후, 다시 공기가 청정해진 경우엔 초기 1.5V의 기준값으로 복귀하는 것이 아니라, 1.3V와 같이 초기 기준값에 비해 낮아지게 되어 이 기준값에 의한 오염도 산출이 부정확해지므로써, 실제 오염도가 보통 상태일지라도 오염으로 디스플레이되는 경우가 있다. 게다가, 여기서 1.3V의 기준값이 초기 1.5V 기준값으로 복귀하는 데는 10분 이상의 시간이 소요된다.

즉, 공기정화기 등과 같이 박막 가스 센서를 제품에 적용시에는 이 변화율을 조절하지 못하여 부정확한 공기 오염도를 디스플레이하는 경우가 있었다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 박막 가스 센서의 기준값 변화를 보상하여 정확한 오염도를 산출할 수 있도록 한 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 구성은 다음과 같다. 본 발명은 박막 가스 센서를 구비하여 박막 가스 센서를 통해 실내 공기의 오염도를 측정한 후 디스플레이하는 방법에 있어서, 박막 가스 센서를 통해 n개의 데이터를 입력받아 평균하여 기준값과 현재값을 산출하는 제1단계, 제1단계에서 산출된 기준값과 현재값을 비교하여 기준값이 현재값 이하이면 기준값과 현재값을 이용하여 오염도를 산출하는 한편, 기준값이 현재값을 초과하면 일정시간이 경과한 후, 기준값과 현재값을 재산출하여 재산출된 기준값과 현재값을 통해 오염도를 산출하는 제2단계, 및 제2단계에서 산출된 오염도를 디스플레이하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제2단계는 상기 재산출된 기준값과 현재값을 비교하여 상기 재산출된 기준값이 현재값을 초과하면, 상기 재산출된 현재값을 기준값으로 설정한 후, 현재값을 다시 산출하여 상기 설정된 기준값과 상기 다시 산출된 현재값을 통해 상기 오염도를 산출하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 기준값과 현재값은 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값을 평균하여 산출되는 것을 특징으로 하는 한다.

특히, 상기 오염도가 디스플레이되면, 기 설정된 설정시간 바람직하게는 60초가 경과할 때까지 계속 디스플레이되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법을 나타낸 순서도이다.

참고로, 본 발명에 따른 실시예에서는 박막 가스 센서를 구비한 공기청정기를 예시로 하여 설명하나, 이에 한정되지 않고 다양한 기기에 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법은 최초, 공기청정기의 전원이 온(S10)되어 공기청정기가 구동을 시작하면, 전원이 온된 후, 일정시간 예를 들어 3분이 경과하는 지를 판단(S20)한다.

이 때, 3분이 경과하면, 박막 가스 센서가 100㎳의 간격으로 n개 바람직하게는 10개의 데이터를 입력(S30)하고, 이 입력된 10개의 데이터 중 최대값과 최소값을 제외한 나머지 8개의 데이터를 평균하여 기준값을 산출(S40)한다.

또한, 기준값이 산출되면, 다시 100㎳의 간격으로 n개 역시 10개의 데이터를 입력(S50)하여 이 입력된 10개의 데이터 중 최대값과 최소값을 제외한 나머지 8개의 데이터를 평균하여 현재값을 산출(S60)한다.

이와 같이, 기준값과 현재값이 산출되면, 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 반복되었는 지를 판단(S62)하고, 이 경우 2회 반복되지 않았으면, 상기한 기준값과 현재값을 비교하여 기준값이 현재값을 초과하는 지를 판단(S70)한다. 기준값이 현재값을 초과하는 경우에는 기준값이 현재값을 초과한 횟수를 1회 카운트하고 이 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 반복되었는 지를 판단(S72)하여 2회 반복되지 않았으면, 일정시간 바람직하게는 15분이 경과하는 지를 판단(S74)한다.

여기서, 상기한 일정시간을 15분으로 설정하는 것은 통상적으로 박막 가스 센서의 기준값이 낮아지는 경우 이 기준값이 초기의 기준값으로 복귀하는 데 10분 이상 소요되기 때문이다.
기준값이 현재값을 초과한 횟수를 1회 카운트한 후, 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 반복되었는 지를 판단하여 그 결과에 따라 일정시간을 대기하거나 현재값을 기준값으로 설정하는데, 이는 우선적으로 상기한 박막 가스 센서의 기준값이 낮아지는 문제점을 해결하기 위해 일정시간을 대기하는 과정을 수행하도록 하고 이후, 다시 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 반복되면 후술한 현재값을 기준값으로 설정하는 과정을 수행한다.
따라서, 상기한 바와 같이 15분이 경과하면, 박막 가스 센서로부터 n개의 데이터를 100㎳ 간격으로 입력하여 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값을 평균하여 기준값과 현재값을 산출하는 과정(S30~S60)을 다시 수행한다.

삭제

이와 같이, 기준값과 현재값이 재산출되면, 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 반복되었는 지를 판단(S62)하는 데, 이 경우 1회 카운트되었으므로 상기 재산출된 기준값과 현재값을 비교하여 기준값이 현재값을 초과하는 지를 판단(S70)하는 과정을 다시 수행하고, 기준값이 현재값을 초과하는 경우에는 역시 1회 카운트하고, 제2회 반복되었는 지를 판단(S72)한다.

이 경우, 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 카운트되어 현재까지 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 반복되었으므로, 현재값을 기준값으로 설정(S76)하고 현재값을 산출하는 과정(S50~S60)을 다시 수행하여 상기한 과정(S76)을 통해서 새로이 설정된 기준값과 현재값을 얻는다.

이와 같이, 기준값과 현재값이 산출되면, 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 반복되었는 지를 판단(S62)하는데, 상기한 과정에서 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 카운트되어 전체 2회 반복되었으므로, 이 기준값과 현재값을 비교하지 않고 오염도를 산출한다. 여기서 기준값이 현재값을 초과한 횟수가 2회 반복되었는 지를 판단하는 것은 현재값이 기준값으로 설정되었으면 기준값과 재산출된 현재값을 비교하지 않고 이들 기준값과 현재값을 통해 오염도를 산출하도록 하기 위함이다.

오염도는 현재값×100/기준값을 계산하여 산출하는데, 여기서 그 결과값, 즉 오염도가 180 이상일 경우에는 "오염"으로 디스플레이(S82)하고, 150 이상 180 미만인 경우에는 "보통"으로 디스플레이(S92)하며, 150 미만일 경우에는 "청정"으로 디스플레이(S100)한다.

이와 같이, 오염도가 디스플레이되면, 기 설정된 설정시간 예를 들어 60초가 경과하는 지를 판단(S110)하고, 이 설정시간이 경과할 때까지 오염도를 계속 디스플레이한 후, 상기한 바와 같은 실내 공기 감지 과정(S30~S100)을 다시 수행한다.

이는 박막 가스 센서의 변화율이 크기 때문에 이를 조절하기 위한 것으로서, 박막 가스 센서의 급격한 변화율에 의해 오염도가 급속히 변화할 수 있으므로 상기한 바와 같이 오염도가 디스플레이되면, 설정시간 동안 딜레이(delay) 시간을 두어 사용자가 공기청정기의 에러로 오해하는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 상기 1회 카운트되기 전에 산출된 기준값과 현재값을 비교하여 기준값이 현재값 보다 작을 경우에는 상기한 오염도 산출과정을 수행하여 설정시간이 경과할 때까지 그 오염도를 디스플레이하는 과정을 수행(S80~S110)한다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 박막 가스 센서의 기준값 변화를 보상하여 정확한 오염도를 산출하고 디스플레이할 수 있다.

Claims (6)

1. 박막 가스 센서를 구비하여 상기 박막 가스 센서를 통해 실내 공기의 오염도를 측정한 후 디스플레이하는 방법에 있어서,

   상기 박막 가스 센서를 통해 n개의 데이터를 입력받아 평균하여 기준값과 현재값을 산출하는 제1단계;

   상기 제1단계에서 산출된 기준값과 현재값을 비교하여 상기 기준값이 현재값 이하이면 상기 기준값과 현재값을 이용하여 오염도를 산출하는 한편, 상기 기준값이 현재값을 초과하면 일정시간이 경과한 후, 상기 기준값과 현재값을 재산출하여 상기 재산출된 기준값과 현재값을 통해 상기 오염도를 산출하는 제2단계; 및

   상기 제2단계에서 산출된 오염도를 디스플레이하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2단계는 상기 재산출된 기준값과 현재값을 비교하여 상기 재산출된 기준값이 현재값을 초과하면, 상기 재산출된 현재값을 기준값으로 설정한 후, 현재값을 다시 산출하여 상기 설정된 기준값과 상기 다시 산출된 현재값을 통해 상기 오염도를 산출하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 일정시간은 15분인 것을 특징으로 하는 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기준값과 현재값은 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값을 평균하여 산출되는 것을 특징으로 하는 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 오염도가 디스플레이되면, 기 설정된 설정시간이 경과할 때까지 계속 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 설정시간은 60초인 것을 특징으로 하는 박막 가스 센서를 이용한 가스 감지 방법.

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