KR101494663B1 - 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 장치 - Google Patents

실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 휴대 장치에 관한 것이다.
본 발명의 휴대용 표시장치는, 4.5~5.5V의 센서전압으로 실내 공기의 미세 먼지의 농도를 측정하는 더스트 센서와, 서로 다른 색상의 복수의 LED로 구성되는 LED 표시부와, 상기 LED 표시부와 물리적으로 구분되어 온도 및 습도를 표시하는 온습도 디스플레이부; 및 상기 더스트 센서가 감지하는 미세 먼지의 농도를 PWM 펄스 폭에 의해서 복수의 레벨로 분류하여 상기 LED 표시부를 통해서 실시간으로 표시하도록 하는 제어부; 를 포함한다.

Description

실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 장치{APPARATUS FOR DISPLAYING ROOM AIR LEVEL WITH REAL TIME}
본 발명은 실내공기질을 나타내는 장치에 관한 것이다.
집이나 사무소의 방 또는 다중이용시설 등과 같은 건축물의 실내에는 미세 먼지, 이물질 및 미생물성 오염물질이 부유하고 있으며, 이들 오염물질은 전염성, 알레르기성 호흡기 질환을 유발하는 원인을 제공한다. 미세먼지는 눈에 보이지 않을 정도로 아주 가늘고 작은 직경 10㎛ 이하의 먼지 입자를 말하며, 숨을 쉴 때 호흡기관을 통해 폐로 들어가 폐의 기능을 떨어뜨리고 면역력을 약하게 만든다. 미세 먼지 입자가 유발하는 호흡기 질환으로는 천식이 있다. 또한, 인체에 직접인 위협을 하는 휘발성 유기화합물도 실내 공기에 포함됨으로써 이에 대한 대책이 필요하였다.
이런 요청에 따라 수많은 공기조화기가 사용되고 있다. 다양한 모델의 공기청정기, 공기청정 기능을 갖는 에어 컨디셔너가 대표적이다. 그런데 과도한 공기조화기의 사용은 또 다른 환경문제를 초래한다. 에너지의 과소비가 그것이다. 공기조화기는 댁내의 사용자에게는 높은 전기 요금 부담을, 국가적으로는 과한 전력 낭비를 초래하는 주된 요인을 지적되고 있다.
그런데 문제는 사용자가 공기조화기의 공기청정기능을 사용할 적절한 시점을 알 수 없다는 문제가 있다. 냉난방 기능의 경우에는 인체가 느끼는 실내 온도로 직감할 수 있기 때문에 적절한 사용 시점을 판단하는 데 어려움은 없다. 하지만 실내공기질은 웬만해서는 사람이 인식할 수 없기 때문에, 실내 공기가 적절함에도 하루종일 공기청정기능을 사용함으로써 전력을 낭비하는 경우가 발생한다. 또한 거꾸로 실내 공기가 위험한 레벨임에도 불구하고 환기를 하지 않거나 공기조화기의 공기청정기능을 사용하지 않아서 인체에 해로운 상황을 지속하는 경우도 발생하였다.
종래에도 외부 케이스 LED 표시부가 구성됨으로써 사용자에게 일련의 정보를 제공하는 공기청정기가 널리 사용되었다. 하지만 이러한 공기청정기에서의 LED 표시부는 공기청정기의 다양한 운전 상태를 알리거나 운전 모드를 선택하도록 하는 사용자 인터페이스로 기능하거나, 또는 공기청정기의 부품, 특히 필터의 교체를 안내하는 기능으로 사용되었다. 즉, 공기청정기의 기능에 관한 것이지 실내 공기질을 다양한 레벨로 알려주는 것은 아니었다. 더욱이 그와 같은 LED 표시부가 작동되기 위해서는 공기청정기에 전원이 공급된 상태가 유지되어야 하기 때문에 전력낭비를 초래하였다. 또한, 댁내의 사용자로서는 전력을 낭비하는 공기청정기의 작동 대신에 창문을 열어서 환기함으로써 실내공기질을 향상시킬 수도 있음에도 반드시 공기청정기를 구비해야 하는 경제적인 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 오랫동안 연구 노력한 끝에 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 실내에 있는 사용자에게 실내 공기질을 단계별로, 복수의 레벨로 표시하여 실시간으로 알려주는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 공기조화기와는 별도의 장치로서 제안함으로써 사용자의 다양한 대응이 가능하도록 함에 있다. 사용자는 본 발명의 다양한 레벨에 따른 실내공기에 대한 정보에 따라 실내에 있는 공기청정기에 전원을 공급하여 소망하는 동작을 실행하거나 또는 창문을 열어서 실내 공기를 환기시킬 수도 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 실내공기질을 직관적으로 파악할 수 있는 표시수단을 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 공기조화기와는 별도의 전원 장치로 구성되는 휴대 장치로서:
4.5~5.5V의 센서전압으로 실내 공기의 미세 먼지의 농도를 측정하는 더스트 센서;
서로 다른 색상의 복수의 LED로 구성되는 LED 표시부;
상기 LED 표시부와 물리적으로 구분되어 온도 및 습도를 표시하는 온습도 디스플레이부; 및
상기 더스트 센서가 감지하는 미세 먼지의 농도를 PWM 펄스 폭에 의해서 복수의 레벨로 분류하여 상기 LED 표시부를 통해서 실시간으로 표시하도록 하는 제어부; 를 포함하며,
상기 더스트 센서의 미세 먼지의 농도가 140㎍/m3 이상인 경우에는 상기 LED 표시부의 적색 LED가 점등되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 장치에 있어서, 상기 LED 표시부는 서로 다른 색상의 4개의 LED로 구성되며,
상기 더스트 센서의 센서전압이 미세 먼지의 농도에 의해서 1.65V 미만으로 떨어지면 제1레벨에 대응하는 LED(적색)를 점등하고, 상기 더스트 센서의 센서전압이 1.65V 이상 2.60V 미만의 범위로 감지되는 경우 제2레벨에 대응하는 LED를 점등하고, 상기 더스트 센서의 센서전압이 2.60V 이상 3.55V 미만의 범위로 감지되는 경우 제3레벨에 대응하는 LED를 점등하고, 상기 더스트 센서의 센서전압이 3.55V 이상의 범위로 감지되는 경우 제4레벨에 대응하는 LED를 점등하도록 작동하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 장치에 있어서, 상기 전원 장치는 배터리가 내장되어 배터리 전원으로 장치를 운전하는 것이 좋다.
위와 같은 본 발명에 따르면 실내에 있는 사용자가 현재 상태의 공기질을 실시간으로 쉽게 알 수 있기 때문에 그것에 걸맞은 후속대책을 용이하게 마련할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 실내에 설치되는 공기조화기와는 별도의 장치에 의해서 복수의 레벨로 시각적으로 공기질을 파악할 수 있기 때문에, 공기조화기를 이용한 전력 낭비를 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명의 장치가 표시해주는 레벨에 맞게 현재 사용되는 공기조화기를 작동하거나, 또는 공기조화기를 사용하지 않고 환기할 수도 있어서 다양하고 경제적인 후속 대응을 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 휴대용 장치이기 때문에 어디에서나 사용할 수 있다는 편리한 장점이 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 외부 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 내부 전자적 구성을 나타내는 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내공기레벨 표시장치(100)의 개략적인 외부 구성을 나타낸다. 실내공기레벨 표시장치(100)는 휴대 장치인 것이 좋다. 예컨대 사각형태로 가로세로 180*100cm 규격의 표시장치일 수 있다. 바람직한 일 실시예에서는 상용전원 콘센트로 연결되는 어댑터(140)로 외부 전원을 사용할 수 있으며, 다른 실시예에서는 배터리를 내장하여 배터리 전원을 사용할 수도 있다. 또한, 어댑터와 배터리를 겸용할 수 있다.
도 1의 실시예는 본 발명의 실내공기레벨 표시장치(100)를 두 개의 패널(101, 102)이 결합된 형태로 그 사이의 틈(103)이 존재하도록 하는 디자인으로 구성되었으나 다양한 형태로 변경될 수 있음을 첨언한다.
전면 패널(101)의 표면에는 4개의 서로 다른 색상의 LED(111, 112, 113, 114)로 구성되는 LED 표시부(110)가 설치될 수 있다. 또한 온습도 디스플레이부(120, 130)가 LED 표시부(110)와 다른 위치에서 실내의 온도 및/또는 습도 정보를 나타낼 수 있다.
도 1에는 도시되어 있지 않으나, 실내 공기의 미세 먼지 농도를 측정하는 더스트 센서가 표시 장치(100)의 외부 하우징에 설치될 것이다. 또한 온도와 습도를 측정하는 센서 또한 표시 장치(100)의 외부 하우징에 설치된다.
표시장치(100)의 패널 내부에는 도 2의 내부 전자 구성을 갖는 요소가 설치된다. 도 2에 도시된 바와 같이 실내공기레벨 표시장치(100)의 내부에 장착되는 내부회로부(1000)에는 제어부가 구성될 수 있다. 제어부는 전체 동작을 제어하는 MCU(1001)와, 전력을 제어하는 회로 요소와 센서들을 제어하는 회로 요소가 포함될 수 있다.
본 발명의 실내공기레벨 표시장치는 어댑터 잭(1700)과 배터리부(1800)를 함께 구비할 수 있다. 어댑터 잭(1700)은 어댑터(170)가 연결되어 어댑터의 직류 전원을 내부회로부(1000)에 공급하며, 배터리부(1800)는 내부에 장착되는 알카라인 배터리 혹은 리튬이온 배터리로부터 직류 전원을 내부회로부(1000)에 공급한다. 공급된 구동 전원은 전력 모니터링부(1100)를 거쳐 더스트 표시 제어부(1110)에 공급되며, 시스템 전력부(1101)를 거쳐 MCU(1001)에 공급될 수 있다.
서브 전력부(1102)는 온습도 전력부(1103)를 통해서 온도 센서(160) 및 습도 센서(161)에 구동전원을 공급하며, 이들의 센싱하는 데이터가 표시 장치의 디스플레이부(120, 130)에 표시되도록 한다.
더스트 센서 제어부(1900)는 PWM(Pulse Width Modulation) 출력 제어 방식으로 더스트 센서(190)가 감지하는 먼지 농도를 측정하고, MCU(1001)는 미리 설정된 레벨 기준에 따라 더스트 표시 제어부(1110)를 통해서 LED 표시부(110)에 실내공기레벨을 표시할 수 있다.
더스트 센서(190)에는 4.5~5.5V 범위의 센서전압이 공급된다. 더스트 센서(190)는 벤트 홀(vent hole)을 통해서 주변 공기를 흡입하고, 통상 1㎛/m3 이상의 먼지 파티클을 감지하여 먼지 농도를 측정하게 된다. 바람직하게는 광학 검출원리에 기초하여 포토 센서를 사용할 수 있다. PWM 출력에서 펄스 폭은 10~90ms로 약 30초 단위로 측정된 PWM 값을 나눈 비율이다. 먼지 파티클이 포토 센서를 감지하면 센서전압이 떨어진다. 떨어지는 전압의 범위를 네 개의 레벨로 분류하고, 또한 그것에 대응하는 더스트 농도는 아래의 표 1과 같이 측정되었다.
레벨 1 2 3 4
센서전압(V) 1.65미만 1.65~2.60 2.60~3.55 3.55이상
더스트농도(㎍/m3) 140 이상 140~120 120~100 100 미만
이와 같은 실험결과에 있어서, 실내공기질이 레벨 1과 같은 더스트 농도를 보이는 경우에는 인체에 해로운 먼지가 실내에 많이 있다는 의미이므로 환기해야 한다. 지하역사나 지하상가 등의 경우에는 설치된 공기조화기를 작동하는 것이 좋다. 다중이용시설 실내공기질 유지기준에 있어 미세먼지(PM10)의 권고 허용 농도기준은 150㎍/m3이다. +- 10㎍/m3의 오차가 있을 수 있기 때문에 본 발명에서는 더스트 농도 140㎍/m3에 대응하는 센서전압이 1.65V로 측정될 때, 레벨 1에 대응하는 표시 수단(적색)을 점등하도록 하였다.
더스트 농도가 120~140 ㎍/m3의 레벨 2의 경우에는 권고 기준보다 10~30 ㎍/m3 아래이기 때문에 환기하거나 공기조화기를 작동하지 않아도 된다. 더스트 농도가 100~120 ㎍/m3의 레벨 3의 경우는 비교적 안정적인 실내공기질을 나타낸다. 레벨 2와 마찬가지로 환기하거나 공기조화기를 작동하지 않아도 된다. 그러나 레벨 2는 레벨 1로 이행할 수 있다는 점에서, 레벨 3은 레벨 4와 같이 실내공기질이 청정한 상태라고 단정하기 어렵다는 점에서 각각 별도로 분류하여 표시 수단을 점등하도록 하는 것이 좋다. 한편, 더스트 농도가 100 ㎍/m3 미만으로 측정되는 경우, 즉 센서 전압이 3.55V 이상으로 측정되는 경우에는 실내 공기 질이 청정하다는 사실을 알리는 표시수단이 점등되도록 제어한다.
본 발명의 제어부는 이상의 4개의 레벨에 대응하여 서로 다른 색상의 표시수단이 점등되도록 표시장치(100)를 제어한다. 아래의 표 2와 같다.
레벨 1 2 3 4
공기상태 환기 경계 관심 적정
표시수단색상 적색 오렌지 황색 녹색
다시 도 2로 돌아가서, 더스트 센서(190)의 센서 전압이 1.65V 미만인 경우에 MCU(1001)는 LED 표시부(110)의 적색의 제1레벨 LED(111)를 점등하도록 제어한다. 또한, 더스트 센서(190)의 센서전압이 1.65V 이상 2.60V 미만의 범위로 감지되는 경우 MCU(1001)는 LED 표시부(110)의 오렌지색의 제2레벨 LED(112)를 점등하도록 제어한다. 더스트 센서(190)의 센서전압이 2.60V 이상 3.55V 미만의 범위로 감지되는 경우에, MCU(1001)는 LED 표시부(110)의 황색의 제3레벨 LED(113)를 점등하도록 제어한다. 더스트 센서(190)의 센서전압이 3.55V 이상의 범위로 감지되는 경우 LED표시부(110)에서 제4레벨에 대응하는 초록색 LED(114)가 점등하도록 제어한다.
한편, 본 발명의 표시장치(100)는 실내온도와 습도에 대한 정보를 표시부(120, 130)를 통해서 표시할 수 있다. 온습도 디스플레이부(120, 130)는 도 1과 같이 온도와 습도가 서로 다른 디스플레이부로 구성될 수 있다. 바람직한 다른 실시예에서는 1개의 디스플레이부를 통해서 온도와 습도 정보가 실시간으로 표시될 수 있다. 또한, 실내온습도의 상태에 대해서 적정한 기준치를 미리 설정하여 두고(예컨대 20~27의 온도, 40~60%의 습도), 이 설정된 기준 범위에 온도 센서(160) 및 습도 센서(161)에 의해 측정된 측정치가 포함되지 않는 경우에, 온습도 디스플레이부(120, 130)에 그 사실을 알람할 수 있다. 또한, 온습도 디스플레이부(120, 130)를 통해서 측정된 온도 및 습도에 대응하여 에어컨 또는 제습기 등의 공기조화기의 가동을 텍스트로 알람할 수 있다. 또한, 실내공기의 온도 및 습도를 복수의 레벨로 분류하여 온습도 디스플레이부(120, 130)에 실시간으로 표시할 수 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (3)

  1. 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 휴대용 표시 장치로서:
    4.5~5.5V의 센서전압으로 실내 공기의 미세 먼지의 농도를 측정하는 더스트 센서;
    상기 표시 장치의 하우징 전면 패널의 표면에 설치된 서로 다른 색상의 복수의 LED로 구성되는 LED 표시부;
    상기 표시 장치의 하우징 전면 패널의 표면에서 상기 LED 표시부와 물리적으로 구분되어 설치되며 온도 및 습도를 표시하는 온습도 디스플레이부;
    상기 더스트 센서가 감지하는 미세 먼지의 농도를 PWM 펄스 폭에 의해서 미리 설정된 레벨 기준에 따라 4가지 레벨로 분류하여, 측정된 미세 먼저 농도에 따라 상기 LED 표시부를 통해서 서로 다른 색상의 LED로 실시간으로 표시하도록 하는 제어부; 및
    내부회로에 전원을 공급하는 전원 장치를 포함하며,
    상기 더스트 센서의 미세 먼지의 농도가 140㎍/m3 이상인 경우에는 상기 LED 표시부의 적색 LED가 점등되도록 하며,
    상기 LED 표시부는 상기 4가지 레벨에 대응하여 4개의 LED로 구성되는 것을 특징으로 하는, 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 휴대용 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 더스트 센서의 센서전압이 미세 먼지의 농도에 의해서 1.65V 미만으로 떨어지면 제1레벨에 대응하는 LED(적색)를 점등하고, 상기 더스트 센서의 센서전압이 1.65V 이상 2.60V 미만의 범위로 감지되는 경우 제2레벨에 대응하는 LED를 점등하고, 상기 더스트 센서의 센서전압이 2.60V 이상 3.55V 미만의 범위로 감지되는 경우 제3레벨에 대응하는 LED를 점등하고, 상기 더스트 센서의 센서전압이 3.55V 이상의 범위로 감지되는 경우 제4레벨에 대응하는 LED를 점등하는 것을 특징으로 하는, 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 휴대용 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원 장치는 배터리가 내장되어 배터리 전원으로 장치를 운전하는 것인, 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 휴대용 표시 장치.
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