KR101831066B1 - 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 온도 조절이 요구되는 복수의 측정 대상물을 보관할 수 있도록 내부 공간이 형성되어 있는 박스 케이스, 상기 박스 케이스에 연결되고, 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서들 ― 여기서, 상기 온도 센서는 상기 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값을 측정하는 단자를 포함함 ― 를 포함하여 기판 상에 형성되며, 상기 측정 대상물에 각기 부착되는 온도 센서 어레이, 및 상기 온도 센서 어레이로부터 측정된 상기 저항 값에 기반하여 상기 측정 대상물 각각에 대한 온도의 평균 값을 산출하는 평균 온도 산출부를 포함하는 온도 모니터링 박스 및 그 방법에 관한 것으로, 측정 대상물의 넓은 접촉 면적 또는 여러 면적에 대한 평균 온도를 측정하여 실시간으로 측정 대상물의 온도를 모니터링할 수 있다.
Description
본 발명은 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 온도 조절이 요구되는 측정 대상물에 복수의 온도 센서들을 포함하는 온도 센서 어레이를 부착하고, 온도의 평균 값을 측정하여 실시간으로 측정 대상물을 모니터링하는 온도 모니터링 박스 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 무선 온도계는 RFID 및 NFC 방식을 이용한 근거리 온도계를 주로 사용하였다. RFID 방식의 무선 온도계는 사용자가 측정 대상물에 태그를 하면 온도 정보를 획득하는 방식이고, NFC 방식의 무선 온도계는 측정 대상물로부터 획득되는 온도 정보를 사용자 단말기(또는 스마트 기기)로 전송하는 방식이다.
또한, 종래의 무선 온도계는 얇은 박막으로, 사용자가 원하는 곳에 부착이 가능하며 주로 체온을 측정하기 위한 목적을 가진다.
이에 따른 종래의 무선 온도계는 NFC 및 RFID를 이용해 저전력 단거리 무선통신이 가능하나, 획득된 많은 정보를 전달하는 것이 아닌, 일정한 시간 설정에 기초하여 측정되는 1회의 온도 정보만을 전송하는 원리로 작동하기 때문에 실시간 온도측정기기로는 부적합하다는 문제점이 존재하였다.
또한, 종래의 무선 온도계는 측정 대상물의 온도를 측정하기 위한 센서가 전체 온도계에서 차지하는 비율이 작으므로, 센서가 접촉되지 않은 측정 대상물의 지점에서의 온도는 표시된 값과 다를 가능성이 높다는 한계가 존재하였다.
또한, 종래의 무선 온도계는 하나의 온도 센서로부터 측정되는 것이므로, 측정 대상물의 넓은 면적 또는 각기 다른 면적에서의 온도 정보를 측정할 수 없다는 문제점이 있었고, 하나의 온도 센서에서 측정되는 정보에 대한 신뢰도가 낮다는 한계가 존재하였다.
본 발명의 목적은 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서들을 포함하는 온도 센서 어레이로부터 온도 조절이 요구되는 측정 대상물에 대한 평균 온도를 측정하여 온도 센서 각각의 서로 다른 저항 값에 대한 오차를 줄일 수 있는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또 다른 본 발명의 목적은 복수의 온도 센서들을 포함하는 온도 센서 어레이를 패치형으로 제작하여 측정 대상물의 접촉 면적에 대한 정확한 온도를 측정할 수 있는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또 다른 본 발명의 목적은 측정 대상물의 넓은 접촉 면적 또는 각기 다른 면적에서의 온도를 감지하며, 온도의 평균 값을 산출하여 사용자에게 측정 대상물의 정확한 온도 정보를 제공하고, 사용자는 단말기를 통해 측정 대상물의 온도를 실시간으로 모니터링할 수 있는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스는 온도 조절이 요구되는 복수의 측정 대상물을 보관할 수 있도록 내부 공간이 형성되어 있는 박스 케이스, 상기 박스 케이스에 연결되고, 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서 ― 여기서, 상기 온도 센서는 상기 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값을 측정하는 단자를 포함함 ― 를 포함하여 기판 상에 형성되며, 상기 측정 대상물에 각기 부착되는 온도 센서 어레이 및 상기 온도 센서 어레이로부터 측정된 상기 저항 값에 기반하여 상기 측정 대상물 각각에 대한 온도의 평균 값을 산출하는 평균 온도 산출부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스는 상기 산출된 온도의 평균 값을 외부로 전송하는 통신부 및 구동 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 온도 센서 각각은 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝된 상기 멀티채널을 상기 기판에 전사시켜 형성되며, 상기 멀티채널은 폴리이미드 용액(Polyimide solution)으로 형성된 필름(film) 상에 백금(Pt) 박막으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 온도 센서 각각은 미엔더(meander) 패턴으로 형성된 상기 멀티채널을 포함할 수 있으며, 상기 멀티채널은 서미스터(thermistor)일 수 있다.
상기 온도 센서 어레이는 상기 기판에 형성된 IC 회로와 연결되어 패치형 구조로 형성될 수 있다.
상기 평균 온도 산출부는 상기 측정된 저항 값에 기초하여 상기 복수의 온도 센서 중 가장 높은 온도 또는 가장 낮은 온도를 나타내는 온도 센서를 제외하고, 나머지 온도 센서로부터 측정된 저항 값으로 상기 온도의 평균 값을 산출할 수 있다.
또한, 상기 평균 온도 산출부는 상기 복수의 온도 센서 중 기설정된 기준을 초과하는 급격한 온도 변화를 감지하는 온도 센서를 제외하여 상기 온도의 평균 값을 산출할 수 있다.
상기 기판은 페이퍼, 폴리머, 직물(woven fabric) 및 절연된 금속 포일 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스를 이용하여 온도 조절이 요구되는 측정 대상물의 온도를 모니터링하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 방법은 상기 측정 대상물에 각기 부착된 온도 센서 어레이로부터 상기 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값 변화 유무를 검출하는 단계 및 상기 온도 센서 어레이로부터 측정된 상기 저항 값에 기반하여 상기 측정 대상물에 대한 온도의 평균 값을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 온도 센서 어레이는 박스 케이스에 연결되며, 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서 ― 여기서, 상기 온도 센서는 상기 측정 대상물의 온도에 대한 상기 저항 값을 측정하는 단자를 포함함 ― 를 포함하여 기판 상에 형성되며, 상기 측정 대상물에 각기 부착된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서들을 포함하는 온도 센서 어레이로부터 온도 조절이 요구되는 측정 대상물에 대한 평균 온도를 측정하여 온도 센서 각각의 서로 다른 저항 값에 대한 오차를 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 온도 센서들을 포함하는 온도 센서 어레이를 패치형으로 제작하여 측정 대상물의 접촉 면적에 대한 정확한 온도를 측정할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 측정 대상물의 넓은 접촉 면적 또는 각기 다른 면적에서의 온도를 감지하며, 온도의 평균 값을 산출하여 사용자에게 측정 대상물의 정확한 온도 정보를 제공하고, 사용자는 단말기를 통해 측정 대상물의 온도를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스를 구현한 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스의 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 어레이의 실시예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 모니터링 박스를 이용하여 측정 대상물의 온도를 모니터링하는 예를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 하나의 온도 센서를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 저항 값의 결과를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 복수의 온도 센서들로 형성된 온도 센서 어레이를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 평균 값의 결과를 도시한 것이다.
도 7은 복수의 온도 센서들로 형성된 온도 센서 어레이를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 편차의 결과를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스를 이용하여 온도 조절이 요구되는 측정 대상물의 온도를 모니터링하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스의 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 어레이의 실시예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 모니터링 박스를 이용하여 측정 대상물의 온도를 모니터링하는 예를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 하나의 온도 센서를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 저항 값의 결과를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 복수의 온도 센서들로 형성된 온도 센서 어레이를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 평균 값의 결과를 도시한 것이다.
도 7은 복수의 온도 센서들로 형성된 온도 센서 어레이를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 편차의 결과를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스를 이용하여 온도 조절이 요구되는 측정 대상물의 온도를 모니터링하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스를 구현한 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(100)는 박스 케이스(110), 상부 커버(120), 및 측정 대상물(140)에 부착되는 온도 센서 어레이(130)를 포함하고, 온도 센서 어레이(130)와 연결되는 연결선(131)을 포함한다.
박스 케이스(110)는 온도 조절이 요구되는 복수의 측정 대상물(140)을 보관할 수 있도록 내부 공간이 형성되어 있으며, 상기 내부 공간은 복수의 측정 대상물(140)이 유출입 될 수 있도록 박스 케이스(110)의 상부는 개방된 구조를 갖는다.
측정 대상물(140)은 와인, 실험용 생체 샘플 및 혈액 중 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 배송 및 보관 중 온도 조절이 필요한 의료용 대상물 및 식품이 될 수도 있다.
상부 커버(120)는 박스 케이스(110)에 착탈 가능하게 결합되어 박스 케이스(110)의 내부 공간을 차폐하기 위해 구비되는 것으로, 일측이 박스 케이스(110)와 연결되어 있을 수 있고, 박스 케이스(110)와 별도로 구비될 수도 있다.
온도 센서 어레이(130)는 온도 모니터링 박스(110)와의 연결선(131)을 통해 연결되어 있으며, 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서들이 기판 상에 형성된 형태로 측정 대상물(140) 각각에 부착된다.
본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(100)는 온도 센서 어레이(130)로부터 측정된 저항 값에 기반하여 측정 대상물(140) 각각에 대한 온도의 평균 값을 산출하는 평균 온도 산출부(미도시)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(100)는 산출된 온도의 평균 값을 외부로 전송하는 통신부(미도시) 및 구동 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 실시예에 따라서는 박스 케이스(110)의 내부 공간에 보관되는 복수의 측정 대상물(140)의 신선도를 유지하기 위하여 냉매패널(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스의 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(200)는 박스 케이스에 연결되고, 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서들을 포함하여 측정 대상물에 각기 부착되는 온도 센서 어레이(210)를 이용하여 측정 대상물 각각에 대한 온도의 평균 값을 산출한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(200)는 온도 센서 어레이(210) 및 평균 온도 산출부(220)를 포함한다.
온도 센서 어레이(210)는 박스 케이스에 연결되고, 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서들을 포함하여 기판 상에 형성되며, 측정 대상물에 각기 부착된다. 여기서, 상기 온도 센서는 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값을 측정하는 단자를 포함한다.
또한, 온도 센서 어레이(210)는 기판에 형성된 IC회로와 연결되어 패치형 구조로 형성된다.
IC 회로는 집적화 기술을 구사함으로써, 신호의 필터, 증폭, 디지털화 및 처리 기능을 처리할 수 있으며, 실시예에 따라서 IC 회로는 기판 내에서 신호를 처리하는 집적화 및 다기능화 IC센서(integrated circuit sensor)일 수 있다.
상기 기판은 페이퍼, 폴리머, 직물(woven fabric) 및 절연된 금속 포일 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
실시예에 따라서, 기판은 피부에 부착 가능한 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(plycarbonate), 폴리아크릴레이트(polyacylate), 폴리에테르이미드(polyether imide), 폴리에테르술폰(polyehtersulfone), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어질 수도 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(200)에 포함된 온도 센서 어레이(210)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 어레이의 실시예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 어레이(310)는 복수의 온도 센서들(311)를 포함하며, 복수의 온도 센서들(311)는 멀티채널(312)로 형성된다.
복수의 온도 센서들(311) 각각은 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝된 멀티채널(312)을 기판에 전사시켜 형성되며, 멀티채널(312)은 폴리이미드 용액(Polyimide solution)으로 형성된 필름(film) 상에 백금(Pt) 박막으로 형성될 수 있다.
멀티채널(312)은 비교적 넓은 면적을 커버하도록 구불구불한 형태인 미엔더(meander) 패턴으로 형성될 수 있다.
실시예에 따라서, 멀티채널(312)은 나선형, 직사각형 형태의 루프를 갖는 미엔더 패턴, 한 쌍의 서로 맞물린 미엔더 패턴, 내부의 나선이 외부의 나선 내에 형성된 한 쌍의 독립된 동신원 형태의 패턴, 한 쌍의 서로 맞물린 원형 패턴, 큰 루프 내에 형성된 작은 직사각형 루프를 갖는 미엔더 패턴, 큰 루프 내에 형성된 작은 원형 또는 타 원형의 루프를 갖는 미엔더 패턴 및 공통 중심축을 갖는 일렬의 나선 형태의 패턴 중 적어도 어느 하나의 패턴으로 형성될 수 있으며, 전술한 형태의 패턴들이 직렬 또는 병렬의 매트릭스 형태로 배열될 수 있으므로, 패턴의 형태에 한정되는 것은 아니다.
또한, 멀티채널(312)은 네거티브 온도 계수 서미스터(thermistor)일 수 있다.
실시예에 따라서, 멀티채널(312)은 인쇄 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터를 사용할 수 있으나, 인쇄 NTC 서미스터들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 멀티채널(312)은 저항이 온도에 의해 변화하는 임의의 플렉시블(flexible) 온도 센서로 동등하게 적용 가능하고, PTC(Positive Temperature Coefficient) 서미스터, RTD(Resistance Temperature Device), 및 플렉시블 기판 재료 상에 제조된 임의의 디바이스 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 온도 센서들(311)는 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값을 측정하는 단자(313)를 포함한다.
단자(313)는 멀티채널(312) 양 끝에 연결되어 있는 형태일 수 있으며, 측정 대상물에 대한 저항 값을 측정할 수 있다.
실시예에 따라서, 단자(313)는 온도 센서(311) 각각에 형성될 수 있고, 복수의 온도 센서들(311)로 구성된 온도 센서 어레이(310)에 의한 저항 값을 측정할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 어레이(310)는 복수의 온도 센서들(311) 각각이 배치된 위치에 따라 측정 대상물의 여러 지점에 대한 온도를 측정하여 평균 온도 산출부(220)에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 온도 센서 어레이(310)는 패치 형태로 구현되어 측정 대상물의 접촉면에 대한 정확한 온도를 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 온도 센서 어레이(310)는 측정 대상물에 밀착 접촉되기 위하여 패치 형태로 구현될 수 있다. 온도 센서 어레이(310)의 형상은 측정 대상물의 면적 또는 특성에 따라 형성될 수 있고, 적어도 하나의 측정 대상물에 부착될 수 있다. 즉, 온도 센서 어레이(310)는 넓은 면적을 가지는 측정 대상물의 복수의 지점들에 대한 평균 온도에 따른 저항 값을 측정할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(200)의 평균 온도 산출부(220)는 온도 센서 어레이(210)로부터 측정된 저항 값에 기반하여 측정 대상물 각각에 대한 온도의 평균 값을 산출한다.
평균 온도 산출부(220)는 온도 센서 어레이(210)를 통해 감지된 온도를 기초로 복수의 온도 센서들 중 특정 온도 센서를 제외하여 복수의 온도 센서들의 평균 온도를 측정할 수 있다.
예를 들면, 측정 대상물이 넓은 면적을 가지거나 또는 측정 대상물의 특성 상 그 일부에서 온도 차이가 크게 발생하는 경우, 평균 온도 산출부(220)는 복수의 온도 센서들 각각으로부터 서로 다른 값의 온도를 수신할 수 있다. 이에 따라서, 평균 온도 산출부(220)는 서로 다른 값을 가지는 온도들에 대한 평균 온도를 산출하여 측정 대상물의 정확한 온도를 측정하고 온도 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 평균 온도 산출부(220)는 측정된 저항 값에 기초하여 복수의 온도 센서들 중 가장 높은 온도 또는 가장 낮은 온도를 나타내는 온도 센서를 제외하고, 나머지 온도 센서로부터 측정된 저항 값으로 온도의 평균 값을 산출할 수 있다.
예를 들면, 평균 온도 산출부(220)는 복수의 온도 센서들로부터 감지된 온도들을 기초로 평균 온도를 계산할 수 있다. 평균 온도 산출부(220)는 평균 온도와 감지된 온도들 각각을 비교하여 평균 온도와 가장 큰 차이를 가지는 온도 값을 검출할 수 있다. 즉, 평균 온도와 가장 큰 차이를 가지는 온도 값은 감지된 온도들 중 가장 높은 온도 또는 가장 낮은 온도에 해당할 수 있으므로, 평균 온도 산출부(220)는 해당 온도를 제외하여 복수의 온도 센서들의 평균 온도를 측정할 수 있다.
또 다른 예로, 평균 온도 산출부(220)는 감지된 온도들 각각을 상호 비교하고 가장 큰 차이를 가지는 온도 값을 제외하여 평균 온도를 측정할 수 있다. 즉, 감지된 온도들 중 가장 높은 온도 또는 가장 낮은 온도는 다른 감지된 온도들 과의 상호 비교 결과 가장 큰 차이 값을 가질 수 있다. 이에 따라서, 평균 온도 산출부(220)는 해당 온도를 제외하여 복수의 온도 센서들의 평균 온도를 측정할 수 있다.
또한, 평균 온도 산출부(220)는 복수의 온도 센서들 중 기설정된 기준을 초과하는 급격한 온도 변화를 감지하는 온도 센서를 제외하여 온도의 평균 값을 산출할 수 있다.
예를 들어, 복수의 온도 센서들은 측정 대상물의 상태 변화에 따라 수시로 미세한 온도 변화를 감지할 수 있기 때문에, 급격한 온도 변화에 해당하는 기준을 미리 설정할 수 있다. 즉, 복수의 온도 센서들은 측정 대상물의 온도 변화 이외의 상황에서도 급격한 온도 변화를 감지할 수 있기 때문에, 평균 온도 산출부(220)는 해당 온도를 제외하여 복수의 온도 센서들의 평균 온도를 측정할 수 있다.
평균 온도 산출부(220)는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(200) 내부에 포함되나, 실시예에 따라서, 온도 센서 어레이(210)의 기판 상에 포함되어 형성될 수도 있다.
실시예에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(200)는 산출된 온도의 평균 값을 외부로 전송하는 통신부(230) 및 구동 전원을 공급하는 전원공급부(240)를 더 포함할 수 있다.
통신부(230)는 평균 온도 산출부(220)로부터 측정된 측정 대상물에 대한 평균 값을 외부로 전송할 수 있다.
예를 들면, 통신부(230)는 서로 다른 전송대역폭으로 온도의 평균 값을 송수신할 수 있으며, 커버리지(coverage)에 따라 지그비, 블루투스, 지웨이브 및 와이파이 중 적어도 어느 하나의 무선 방식이 적용될 수 있다.
전원공급부(240)는 온도 센서 어레이(210), 평균 온도 산출부(220) 및 통신부(230) 중 적어도 어느 하나의 구동 전원을 공급할 수 있다.
예를 들면, 전원공급부(240)는 초소형 충/방전 배터리 또는 초소형 수퍼커패시터(super-capacitor)를 사용하는 액티브(Active) 소자로 구성될 수 있다.
실시예에 따라서, 전원공급부(240)는 코인 전지와 같은 1차 전지나 리튬-폴리머 배터리와 같은 2차 전지일 수 있다. 전원공급부(240)가 2차 전지일 경우 외부 전원에 의해서 충전될 수 있고, 코인 전지와 같은 1차 전지일 경우 교환될 수 있다.
다른 실시예에 따라서, 전원공급부(240)는 온도 센서 어레이(210)의 기판 상에 포함되어 형성될 수 있으며, 온도 센서의 구동 전원을 공급할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(200)는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 온도 모니터링 박스(200)의 전체적인 동작을 제어하고, 온도 센서 어레이(210), 평균 온도 산출부(220), 통신부(230) 및 전원 공급부(240) 강의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 모니터링 박스를 이용하여 측정 대상물의 온도를 모니터링하는 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(410)는 네트워크를 통해서 사용자 단말기(420a) 및 외부 서버(420b)와 데이터를 송수신할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(410)는 산출된 측정 대상물의 온도의 평균 값을 실시간으로 외부의 사용자 단말기(420a) 또는 외부 서버(420b)에 제공할 수 있고, 사용자 단말기(420a) 또는 외부 서버(420b)는 온도의 평균 값 정보를 실시간으로 저장, 분석, 처리 및 모니터링할 수 있다.
실시예에 따라서, 온도의 평균 값 정보는 외부의 데이터베이스에 저장되어 사용자 단말기(420a) 또는 외부 서버(420b)의 요청 시에 제공될 수도 있다.
사용자 단말기(420a)는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(410)로부터 실시간으로 측정 대상물에 대한 온도의 평균 값 정보를 수신할 수 있다.
예를 들면, 사용자 단말기(420a)는 기설정된 온도 정보에 대한 기준 값에 기초하여 온도 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(410)로부터 수신된 측정 대상물에 대한 온도의 평균 값 정보를 수치, 값, 퍼센트, 영상, 그림, 그래프, 메시지 및 음성 중 적어도 어느 하나로 출력할 수 있으며, 실시예에 따라서는 경고메시지, 알람, 음성, 불빛 및 진동 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알림 신호를 제공할 수도 있다.
또한, 사용자 단말기(420a)는 사용자로부터 입력된 제어 커맨드(command)에 기초하여 온도 센서 어레이 또는 온도 모니터링 박스(410)를 제어할 수도 있다.
실시예에 따라서, 사용자 단말기(420a)는 사용자가 소지하는 단말기, 스마트폰, 태블릿 PC 및 PC 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 단말기의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 실시예에 따라서, 사용자 단말기(420a)는 온도 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(410)로부터 수신된 측정 대상물에 대한 온도의 평균 값 정보 및 온도 모니터링 박스(410) 내부의 온도 정보 중 적어도 어느 하나 이상의 정보를 외부 서버(420b)로 전송할 수도 있다.
또 다른 실시예에 따라서, 사용자 단말기(420a)는 온도 모니터링 박스(410)와의 데이터 송수신, 및 제어를 위한 어플리케이션(application) 프로세서를 포함할 수 있다.
외부 서버(420b)는 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스(410) 또는 사용자 단말기(420a)로부터 수신된 측정 대상물에 대한 온도의 평균 값 정보를 종합 관리하고, 평균 값 정보의 변화 추이를 분석하여 사용자 단말기(420a)로 전송할 수 있다.
또한, 외부 서버(420b)는 측정 대상물을 관리하는 전문가 또는 관리자에게 정보를 제공할 수 있으며, 측정 대상물의 온도의 평균 값 정보의 분석 결과에 기초하여 사용자 단말기(420a)로 측정 대상물의 관리 및 예방에 대한 실시간 서비스를 제공할 수도 있다.
다만, 외부 서버(420b)는 전술한 서비스 외에 보다 다양한 측정 대상물의 온도를 관리하기 위한 서비스를 더 제공할 수 있으며, 그에 따른 데이터베이스를 구축하거나 또 다른 외부 서버와의 통신이 이루어질 수 있으므로, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5a 및 도 5b는 하나의 온도 센서를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 저항 값의 결과를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 5a는 하나의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이를 이용하여 30℃부터 80℃까지 10℃ 간격으로 측정 대상물에 대한 저항 값을 측정한 결과 그래프이고, 도 5b는 하나의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이를 이용하여 30℃부터 40℃까지 1℃간격으로 측정하고, 36℃부터 38℃까지 0.5℃간격으로 측정 대상물에 대한 저항 값을 측정한 결과 그래프이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 하나의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이는 온도의 정확도가 측정 대상물의 부착위치나 면적에 따라 변화하여 측정하고자 하는 측정 대상물에 대한 온도를 정확하게 측정하는데 한계를 보이는 것을 확인할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 복수의 온도 센서들로 형성된 온도 센서 어레이를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 평균 값의 결과를 도시한 것이다.
도 6a는 하나의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 저항 값(Resistance)의 결과를 나타내는 그래프이고, 도 6b는 4개의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 온도 센서 각각의 저항 값 및 평균 값의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 도 6a에서와 같이 하나의 온도 센서로 구성된 온도 센서 어레이보다, 4개의 복수의 온도 센서들로 구성된 온도 센서 어레이로부터 산출된 온도의 평균 값의 정확도 및 신뢰도가 더 높은 것을 확인할 수 있다.
도 7은 복수의 온도 센서들로 형성된 온도 센서 어레이를 이용하여 측정 대상물의 온도 변화에 따른 편차의 결과를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 7은 하나의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이와, 4개의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이를 이용하여 0℃부터 50℃까지의 온도 변화에 따른 편차 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 4개의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이로부터 측정된 저항 값에 기반하여 측정 대상물의 온도의 평균 값을 측정하는 경우, 하나의 온도 센서를 이용하여 온도를 측정할 때 보다 편차가 작은 것을 알 수 있다.
이에 따라서, 하나의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 어레이에 비해, 복수 개의 온도 센서로 형성된 온도 센서 어레이는 측정 대상물의 온도의 평균 값을 산출하는 경우, 외부적인 요인에 의한 오차가 작으므로 측정 대상물에 대한 높은 정확도의 온도를 일정하게 측정할 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스를 이용하여 온도 조절이 요구되는 측정 대상물의 온도를 모니터링하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 단계 810에서 측정 대상물에 각기 부착된 온도 센서 어레이로부터 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값 유무를 검출한다.
상기 온도 센서 어레이는 박스 케이스에 연결되며, 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서들을 포함하여 기판 상에 형성되어 측정 대상물에 각기 부착되고, 상기 온도 센서를 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값을 측정하는 단자를 포함한다.
단계 820에서 온도 센서 어레이로부터 측정된 저항 값에 기반하여 측정 대상물에 대한 온도의 평균 값을 산출한다.
실시예에 따라서, 단계 820은 온도 센서 어레이를 통해 감지된 온도를 기초로 복수의 온도 센서들 중 특정 온도 센서를 제외하여 복수의 온도 센서들의 평균 온도를 측정하는 단계일 수 있다.
다른 실시예에 따라서, 단계 820은 측정된 저항 값에 기초하여 복수의 온도 센서들 중 가장 높은 온도 또는 가장 낮은 온도를 나타내는 온도 센서를 제외하고, 나머지 온도 센서로부터 측정된 저항 값으로 측정 대상물의 온도의 평균 값을 산출하는 단계일 수 있다.
다른 실시예에 따라서, 단계 820은 복수의 온도 센서들 중 기설정된 기준을 초과하는 급격한 온도 변화를 감지하는 온도 센서를 제외하여 온도의 평균 값을 산출하는 단계일 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100, 410: 온도 모니터링 박스
110: 박스 케이스
120: 상부 커버
130, 310: 온도 센서 어레이
131: 연결선
140: 측정 대상물
311: 온도 센서
312: 멀티채널
313: 단자
420a: 사용자 단말기
420b: 외부 서버
110: 박스 케이스
120: 상부 커버
130, 310: 온도 센서 어레이
131: 연결선
140: 측정 대상물
311: 온도 센서
312: 멀티채널
313: 단자
420a: 사용자 단말기
420b: 외부 서버
Claims (10)
- 온도 조절이 요구되는 복수의 측정 대상물을 보관할 수 있도록 내부 공간이 형성되어 있는 박스 케이스;
상기 박스 케이스에 연결되고, 미엔더(meander) 패턴으로 형성된 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서 ― 여기서, 상기 온도 센서는 상기 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값을 측정하고, 상기 멀티채널의 양 끝에 연결되는 단자를 포함함 ― 를 포함하여 기판 상에 형성되며, 상기 측정 대상물에 각기 부착되는 온도 센서 어레이; 및
상기 온도 센서 어레이로부터 측정된 상기 저항 값에 기반하여 상기 측정 대상물 각각에 대한 온도의 평균 값을 산출하는 평균 온도 산출부
를 포함하고,
상기 평균 온도 산출부는
상기 측정된 저항 값에 기초하여 상기 복수의 온도 센서 중 가장 높은 온도 또는 가장 낮은 온도를 나타내는 온도 센서를 제외하고, 나머지 온도 센서로부터 측정된 저항 값으로 상기 온도의 평균 값을 산출하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스.
- 제1항에 있어서,
상기 산출된 온도의 평균 값을 외부로 전송하는 통신부; 및
구동 전원을 공급하는 전원공급부
를 더 포함하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 온도 센서 각각은
포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝된 상기 멀티채널을 상기 기판에 전사시켜 형성되며,
상기 멀티채널은
폴리이미드 용액(Polyimide solution)으로 형성된 필름(film) 상에 백금(Pt) 박막으로 형성되는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스.
- 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 멀티채널은
서미스터(thermistor)인 것을 특징으로 하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스.
- 제1항에 있어서,
상기 온도 센서 어레이는
상기 기판에 형성된 IC 회로와 연결되어 패치형 구조로 형성되는
센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 평균 온도 산출부는
상기 복수의 온도 센서 중 기설정된 기준을 초과하는 급격한 온도 변화를 감지하는 온도 센서를 제외하여 상기 온도의 평균 값을 산출하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스.
- 제1항에 있어서,
상기 기판은
페이퍼, 폴리머, 직물(woven fabric) 및 절연된 금속 포일 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성되는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스.
- 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 박스를 이용하여 온도 조절이 요구되는 측정 대상물의 온도를 모니터링하는 센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 방법에 있어서,
상기 측정 대상물에 각기 부착된 온도 센서 어레이로부터 상기 측정 대상물의 온도에 대한 저항 값 변화 유무를 검출하는 단계; 및
상기 온도 센서 어레이로부터 측정된 상기 저항 값에 기반하여 상기 측정 대상물에 대한 온도의 평균 값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 온도 센서 어레이는
박스 케이스에 연결되며, 미엔더(meander) 패턴으로 형성된 멀티채널로 형성된 복수의 온도 센서 ― 여기서, 상기 온도 센서는 상기 측정 대상물의 온도에 대한 상기 저항 값을 측정하고, 상기 멀티채널의 양 끝에 연결되는 단자를 포함함 ― 를 포함하여 기판 상에 형성되며, 상기 측정 대상물에 각기 부착되고,
상기 측정 대상물에 대한 온도의 평균 값은 상기 측정된 저항 값에 기초하여 상기 복수의 온도 센서 중 가장 높은 온도 또는 가장 낮은 온도를 나타내는 온도 센서를 제외하고, 나머지 온도 센서로부터 측정된 저항 값으로 상기 온도의 평균 값을 산출하는
센서 어레이를 이용한 온도 모니터링 방법.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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