KR101881135B1 - 광산란 기반의 먼지센서 - Google Patents

Abstract

광산란 방식을 기반으로 하며, 발광부로부터 조사된 빛 중 먼지에 의해 산란된 산란광을 측정하는 먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정하는 광산란 기반의 먼지센서로서, 교정용 수광부가 상기 발광부로부터 조사되는 직사광을 직접 수광하여 출력한 상기 직사광의 세기가 미리 설정된 값에 비하여 차이가 나는 경우, 상기 차이에 관한 값을 이용하여 상기 먼지센서가 출력한 상기 산란광의 크기에 관한 값을 교정하도록 되어 있는 먼제센서를 공개한다.

Description

광산란 기반의 먼지센서{Dust sensor based on the light scattering}

본 발명은 먼지센서에 관한 것으로서, 특히 광산란 방식을 기반으로 하는 먼지센서에 관한 기술이다.

공기 중 미세입자농도를 측정하는 방법으로는 대표적으로 중량 포집법, 베타선 흡수법, 및 광산란법이 있다. 중량 포집법은 필터를 이용하여 미세먼지를 포집하여 분석하는 방법이며, 베타선 흡수법은 테이프처럼 시간에 따라 감기는 포집 테이프에 베타선을 쪼여 포집 전후의 농도를 측정하는 방법이며, 광산란법은 빛의 산란을 이용하여 미세먼지 입자를 측정하는 방식이다.

이중 중량 포집법과 베타선 흡수법을 통한 측정결과의 신뢰도가 높아 미세먼지 측정을 위한 표준 측정 방법으로 사용되지만, 광산란법과 달리 필터에 먼지를 포집하는 과정이 필요하다. 광산란법의 경우, 센서의 크기가 작고 저렴하며 필터로 먼지를 포집할 필요가 없어 간단히 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

구체적으로, 광산란 방식은 입자가 측정공간에 유입되어 발광부로부터의 직사광을 산란하면, 입자의 크기를 가지고 입자 사이즈를 결정하며, 입자의 사이즈별 개수농도를 측정하는 방식이다.

도 1은 종래기술에 따른 먼지센서의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

먼지센서는 하우징(미도시), 하우징 내부의 발광부(101), 제1센서부(121), 및 제2센서부(122)를 포함할 수 있다. 제1센서부(121) 및 제2센서부(122)는 발광부(101)로부터의 직사광이 수광되지 않도록 배치될 수 있다. 예컨대, 발광부(101)와 제1센서부(121) 사이, 및 발광부(101)와 제2센서부(122) 사이에는 직사광이 수광되는 것을 방지하기 위한 격벽이 각각 포함되어 있을 수 있다. 또는, 발광부(101)로부터의 직사광이 수광되지 않도록 하는 위치에 제1센서부(121) 및 제2센서부(122)를 배치할 수 있다.

하우징(미도시) 내부의 측정공간에 먼지가 유입되면, 상기 먼지에 의해 발광부(101)로부터 조사된 빛이 산란된다. 이때, 산란된 빛은 제1센서부(121) 및/또는 제2센서부(122)로 향할 수 있다.

먼지는 그 직경에 따라 예컨대, 미세먼지 및 초미세먼지로 구분될 수 있다. 예컨대, 특정 직경1을 갖는 먼지(예컨대, 미세먼지)(110)가 발광부(101)로부터의 직사광을 산란하면, 그 직사광의 진행방향에 대해서 특정한 각도1(α)을 갖는 방향으로 가장 잘 산란이 된다. 따라서 직경1을 갖는 먼지의 검출을 가장 효과적으로 하려면 제1센서부(121)가 바라보는 각도를 상기 각도1에 따르도록 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 특정 직경2를 갖는 먼지(예컨대, 초미세먼지)가 발광부(101)로부터의 직사광을 산란하면, 그 직사광의 진행방향에 대해서 특정한 각도2(β)를 갖는 방향으로 가장 잘 산란이 된다. 따라서 직경2를 갖는 먼지의 검출을 가장 효과적으로 하려면 제2센서부(122)가 바라보는 각도를 상기 각도2에 따르도록 설치하는 것이 바람직하다.

광산란 방식과 관련된 선행특허로서, 한국등록특허 '10-1063966'(이하, 선행특허 1), 한국등록특허 '10-1264075'(이하, 선행특허 2)가 있다.

선행특허 1은 실시간 분진측정장치에 관한 것으로서, 먼지가 지나는 영역에 빛을 조사하여 그 먼지에 산란된 빛 에너지를 측정하여 먼지의 개수농도와 크기분포를 측정하고 그 먼지에 대한 밀도를 적용하여 먼지의 크기분포와 농도를 실시간으로 측정할 수 있다. 선행특허 1은 ① 측정공간의 내부로 공기가 흡입되는 흡입구와, 측정공간의 내부를 통과한 공기가 배출되는 배출구를 갖는 측정챔버, ② 상기 측정챔버의 측정공간의 내부로 빛을 조사하도록 구비된 광원부, ③ 상기 광원부로부터 조사되어 상기 측정공간의 내부를 지나는 공기에 포함된 먼지에 의해 산란된 빛을 감지하여 그 광량에 따른 전기적 신호를 발생시키는 광검출부, ④ 상기 광검출부에 의해 검출된 전기적 신호의 크기와 빈도로부터 먼지의 크기분포와, 그 크기별 개수농도를 산출하는 연산부, ⑤ 상기 측정챔버의 흡입구로 공기가 유입되어 측정공간을 통과하여 배출구로 배출되도록 공기의 유동을 형성하기 위한 펌프를 포함하며, ⑥ 상기 연산부는 산출된 개수농도와 먼지의 밀도로부터 무게농도를 산출하도록 되어 있는 구성을 포함한다.

선행특허 2는 선행특허 1의 구성 중 ②번에 대하여, 측정챔버의 측정공간의 내부로 다른 파장의 빛을 각각 조사하도록 구비된 복수의 광원부, ③번에 대하여, 상기 복수의 광원부에 대응하는 복수의 광검출부 구성에 차이가 있으며, 복수의 광제거부, 및 복수의 미러를 더 포함한다는 점에서 선행특허 1과 차이가 있다.

도 1의 발광부(101)에서 발광되는 빛의 세기에 따라, 센서부(121, 122)에서 수광되는 산란광의 크기값이 달라질 수 있다. 이때, 발광부(101)가 열화되어 발광부에서 발광되는 빛의 세기가 약해지면, 먼지에 의해 산란되는 산란광의 크기값이 작아질 수 있다. 한편, 산란광의 크기값(강도)이 커질수록 먼지의 양이 많은 것으로 판단될 수 있다. 따라서 발광부에 이상이 생겨 상기 산란광의 크기값이 작아지면, 실제 먼지에 대한 측정에 오류가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 발광부의 오류를 검출하고 산란광의 크기에 관한 값을 교정하는 방법을 제공하고자 한다.

또한, 먼지 입경이 크거나 먼지 입자 농도가 높을 경우 증폭기의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 초과하여 포화(saturation)상태가 되면 정확한 측정이 불가능하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 포화 상태 여부에 따른 광출력 제어방법을 제공하고자 한다.

또한, 상술한 바와 같이, 먼지가 산란하는 최적의 각도는 먼지의 크기에 따라 결정되는 경향을 갖는다. 이때, 상기 최적의 각도에 의해, 산란의 원인이 되는 먼지를 꼭지점으로 하는 원뿔을 정의할 수 있는데, 산란되는 광은 이 원뿔의 측면들 중 일부 또는 다른 일부를 통해 진행할 수 있다. 이때, 먼지센서를 1개 사용하는 경우, 및/또는 산란광의 진행선이 다이나믹하게 변경되는 경우 그 현상에 의한 오류를 겪을 수 있다는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는, 상기 원뿔의 측면에 복수 개의 먼지센서를 배치하고, 이 먼지센서들의 출력값의 대푯값을 이용하여 상기 오류를 제거할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

또한, 먼지를 현미경으로 살펴보면 일반적으로 먼지의 형태는 원형인 경우가 많다. 이러한 먼지들이, 습도가 높은 경우 먼지들끼리 엉겨 붙어서 원형이 아닌 한쪽으로 길다란 형태의 집합체를 만들 수 있으며, 이 경우 동일한 상황에 대하여, 먼지의 자세가 시간에 따라 달라짐으로써, 실제 먼지의 농도의 측정값이 시간에 따라 변화할 수 있다. 또는, 습도와 관계없이 먼지의 형상이 한 쪽으로 긴 방향을 가질 수 있다. 이와 같이 먼지가 한 쪽으로 긴 형태를 갖는 경우, 먼지의 배치방향에 따라 광이 산란되는 현상이 변화할 수 있으며, 따라서 동일한 먼지에 대하여 먼지의 배치방향에 따라 출력되는 먼지센서의 출력값이 시간에 따라 변할 수 있어서 신뢰성이 떨어진다. 본 발명에서는 상술한 문제를 해결하기 위하여, 먼지의 길이 방향을 언제나 한쪽 방향으로 고정시키기 위한 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 관점에 따라 발광부로부터 조사된 빛 중 먼지에 의해 산란된 산란광을 측정하는 제1먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정하는 광산란 기반의 먼지센서로서, 상기 발광부, 상기 제1먼지센서, 교정용 수광부, 및 처리부를 포함하며, 상기 교정용 수광부는 상기 발광부로부터 조사되는 직사광을 직접 수광하도록 되어 있으며, 상기 처리부는, 상기 교정용 수광부가 출력한 상기 직사광의 세기가 미리 설정된 값에 비하여 차이가 나는 경우, 상기 차이에 관한 값을 이용하여 상기 제1먼지센서가 출력한 상기 산란광의 크기에 관한 값을 교정하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 제1먼지센서의 아날로그 출력값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그디지털컨버터, 및 상기 발광부의 광출력을 제어하는 구동부를 더 포함하며, 상기 처리부는, 상기 아날로그디지털컨버터로부의 디지털 출력값이 포화되는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 디지털 출력값이 포화된 경우에는, 상기 디지털 출력값이 포화되지 않도록 상기 구동부로 하여금 상기 발광부의 광출력을 감소시키도록 지시하는 단계를 더 처리하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 제2먼지센서를 더 포함하며, 상기 제1먼지센서와 상기 제2먼지센서는 서로 다른 위치에 배치되어 있으며, 상기 제1먼지센서가 바라보는 제1감지방향과 상기 제2먼지센서가 바라보는 제2감지방향은 모두 상기 발광부로부터 조사되는 빛의 광축에 대하여 동일한 제1각도를 갖는 방향이며, 상기 처리부는, 상기 제1먼지센서의 제1출력값과 상기 제2먼지센서의 제2출력값의 대푯값을 이용하여 상기 먼지의 양을 결정하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 발광부로부터 조사된 빛을 산란시키는 먼지를 수용하는 하우징, 상기 하우징에 의해 제공되는 공간에 전기장을 발생시키는 제1전극, 및 상기 제1전극의 전위를 제어하여 상기 전기장을 동적으로 변화시키는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제1먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정할 때에, 상기 전기장의 극성을 시간에 따라 변화시키도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 제1전극과 서로 다른 제2전극을 더 포함하며, 상기 제어부는, 제1시구간에서는 상기 제1전극을 양의 전위로 설정하고, 상기 제2전극을 음의 전위로 설정하고, 제1시구간과 서로 다른 제2시구간에서는 상기 제1전극을 음의 전위로 설정하고, 상기 제2전극을 양의 전위로 설정하도록 되어 있으며, 상기 제1시구간과 상기 제2시구간을 번갈아 반복하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 제1전극과 상기 제2전극의 극성이 변화하는 천이구간에서 출력되는 상기 제1먼지센서의 값은 사용되지 않을 수 있다.

본 발명에 따르면, 발광부의 오류를 검출하고, 산란광의 크기에 관한 값을 교정할 수 있다. 또한, 증폭기의 포화상태를 방지하기 위한 광출력을 제어할 수 있다. 또한, 먼지센서를 1개 사용하는 경우, 및/또는 산란광의 진행선이 다이나믹하게 변경되는 경우에 발생하는 오류를 해결할 수 있다. 또한, 먼지의 길이 방향을 언제나 한쪽 방향으로 고정시키기 위한 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 먼지센서의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 먼지센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 먼지센서를 설명하기 위한 블록 다이어그램을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 먼지센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 먼지센서의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 먼지센서를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에서의 먼지센서는 발광부로부터 조사된 빛 중 먼지에 의해 산란된 산란광을 측정하는 먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정하는 광산란 기반의 먼지센서이다.

먼지센서는 하우징(50), 하우징(50) 내의 발광부(101), 제1센서부(121), 및 교정용 수광부(130), 및 처리부(140)를 포함할 수 있다. 도 2에 제시한 구조는 설명의 편의를 위한 것이며, 실제 각 부분의 배치는 실시예에 따라 달라질 수 있다.

하우징(50)에는 먼지가 하우징(50) 내부의 출입이 가능하도록 입구 및 출구가 형성되어 있다.

발광부(101)에서 빛이 조사되면, 광축방향에 존재하는 먼지(110)에 의해 상기 빛이 산란될 수 있다. 일정 각도(α)만큼 빛의 방향이 꺾인 산란된 빛은 제1센서부(121)로 향할 수 있다. 상기 산란된 빛을 이용하여 제1센서부(121)에서 먼지(110)의 양을 측정할 수 있다.

이때, 발광부에 이상이 생긴 경우, 발광부로터 발광되는 빛의 세기가 약해질 수 있다. 교정용 수광부(130)는 발광부(101)의 이상 여부를 검출하도록 되어 있을 수 있다. 교정용 수광부(130)는 발광부(101)로부터 조사되는 직사광을 직접 수광하도록 되어 있을 수 있다.

처리부(140)는 교정용 수광부(130)가 출력한 상기 직사광의 세기가 미리 설정된 값에 비하여 차이가 나는 경우, 상기 차이에 관한 값을 이용하여 제1센서부(121)가 출력한 상기 산란광의 크기에 관한 값을 교정하도록 되어 있을 수 있다. 상기 미리 설정된 값은 예컨대 도 2의 먼지센서의 발광부(101)의 초기 광도에 관한 값일 수 있다.

예컨대, 발광부(101)가 오염되지 않으며, 열화되지 않은 상태인 경우, 발광부는 정상 상태라고 볼 수 있으며, 이때의 직사광의 세기에 대한 미리 설정된 값은 최초에 발광부가 제조된 시점에서의 교정용 수광부(130)가 출력한 상기 직사광의 세기에 대한 값과 같다.

일정한 직사광의 세기를 갖는 빛이 발광되는 경우에, 산란광의 강도가 커질수록 먼지(110)의 양이 많은 것으로 결정할 수 있다. 반대로, 일정한 직사광의 세기를 갖는 빛이 발광되는 경우에, 산란광의 강도가 작아질수록 먼지(110)의 양이 적은 것으로 결정할 수 있다.

따라서, 처리부(140)에서는 발광부(101)에 문제가 발생한 경우, 제1센서부(121)의 출력값을 교정할 수 있다. 예컨대, 처리부(140)는, 발광부(101)의 직사광의 세기가 줄어든 것으로 판단되면, 제1센서부(121)의 상기 줄어든 만큼 상기 제1센서부(121)의 출력값을 보상해줄 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 먼지센서를 설명하기 위한 블록 다이어그램을 나타낸 것이다.

발광부(101)를 통해 발광된 빛이 먼지에 의해 산란되고, 산란된 광이 제1센서부(121)로 입력되면, 제1센서부(121)에서 측정된 값은 증폭기1(125)를 통해 증폭될 수 있다. 이때, 먼지 입경이 크거나 먼지 입자 농도가 높을 경우 증폭기의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 초과하여 포화(saturation)상태가 되면 정확한 측정이 불가능하게 된다.

도 3의 블록 다이어그램은 도 2와 관련하여 상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 구성도이다.

증폭기1(125)를 통해 상기 증폭된 값은 아날로그값으로서, 아날로그디지털컨버터(A/D변환기)(126)를 통해 디지털값으로 변환된 후 처리부(150)로 입력될 수 있다.

처리부(150)는, 아날로그디지털컨버터(A/D변환기)(126)의 디지털 출력값이 포화되는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 포화되는지 여부는 포화상태가 일정 기간 이상 지속되는지 여부를 확인하여 판단할 수도 있다. 처리부(150)는, 상기 디지털 출력값이 포화된 경우에 상기 디지털 출력값이 포화되지 않도록, 구동부(105)로 하여금 발광부(101)의 광출력을 감소시키도록 지시할 수 있다.

발광부(101)의 상기 광출력이 감소되면, 제1센서부(121)에서 수신되는 산란광의 세기가 감소되어 증폭기1(125)에 입력되는 값이 조정될 수 있다.

처리부(150)는 매 일정 시간 동안 증폭기1(125) 출력값을 감시하여 상기 출력값이 증폭기1(125)의 다이나믹 레인지(dynamic range)의 적절한 범위 안에서 동작하도록 발광부의 구동 전류를 조정할 수 있다.

제2실시예에서의 처리부(=MCU)(150)는 제1 실시예의 처리부(140)와 동일한 처리부일 수도 있고, 별도의 처리부일 수도 있다.

교정용 수광부(130)는 발광부(101)로부터 직사광을 수신받을 수 있으며, 마찬가지로 직사광에 대한 측정값은 증폭기2(135)를 통해 증폭된 후 아날로그디지털컨버터(135)를 통해 디지털 값으로 변환될 수 있다. 이후, 처리부(150)에서 발광부(101)의 이상 여부를 검출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 먼지센서를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 4의 제1센서부 및 제2센서부는 모두 서로 다른 위치에 배치되어 있다. 도 1 및 도 4의 차이점은 아래와 같다.

도 1의 제1센서부(121)가 바라보는 제1감지방향과 제2센서부(122)가 바라보는 제2감지방향은 각각 발광부(101)로부터 조사되는 빛의 광축에 대하여 제1각도(α), 제2각도(β)를 갖는 방향이며, 따라서 제1센서부 및 제2센서부는 서로 다른 크기를 갖는 먼지를 센싱하도록 최적화되어 있는 센서부이다.

반면, 도 4의 제1센서부(123)가 바라보는 제1감지방향과 제2센서부(124)가 바라보는 제2감지방향은 모두 발광부(101)로부터 조사되는 빛의 광축에 대하여 제1각도(α)를 갖는 방향이며, 제1센서부 및 제2센서부는 동일한 크기를 갖는 먼지를 센싱하도록 최적화되어 있는 센서부이다.

한편, 상술한 바와 같이, 먼지가 산란하는 최적의 각도는 먼지의 크기에 따라 결정되는 경향을 갖는다. 이때, 상기 최적의 각도에 의해, 산란의 원인이 되는 먼지를 꼭지점으로 하는 원뿔을 정의할 수 있는데, 산란되는 광은 상기 원뿔의 측면들 중 일부 또는 다른 일부를 통해 진행할 수 있다. 이때, 센서부를 1개 사용하는 경우에는, 산란광의 진행선이 특정 센서부가 위치한 방향이 아닌 다른 방향으로 원뿔면을 따라 다이나믹하게 변경되는 경우에 오류를 겪을 수 있다는 문제가 있다.

제3 실시예는 상술한 문제를 해결하기 위한 실시예이다.

상기 원뿔의 측면에 대응하는 위치에 복수 개의 센서부(123, 124)들을 배치하고, 상기 복수 개의 센서부들의 출력값의 대푯값을 이용하여 먼저의 양을 결정할 수 있다.

그래프(201)는 제1센서부(123)의 시간(t)에 따른 출력값을 나타낸 것이고, 그래프(202)는 제2센서부(124)의 시간(t)에 따른 출력값을 나타낸 것이다. 제1센서부(123)와 제2센서부(124)는 광축을 기준으로 서로 대칭하는 위치에 배치되어 있으며, 동일한 시각에서의 제1센서부(123)의 출력값과 제2센서부(124)의 출력값은 서로 상보적인 값을 갖는다. 즉, 그래프(201)의 신호와 그래프(202)의 신호의 형태는 서로 대칭되는 형태를 갖는다.

도 5는 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

현미경 사진에 찍힌 먼지의 형태를 보면 대부분 원형인 경우가 많다. 그러나 습도가 높은 경우 먼지들끼지 엉겨 붙어서 원형이 아닌 한쪽으로 길다란 형태의 집합체(115)를 만들 수 있으며, 이 경우 광산란특성이 먼지의 배치 방향에 따라 변화하면서, 실제 측정된 먼지의 농도의 신뢰성이 저하된다. 또는 습도와 관계없이 먼지의 형상이 한 쪽으로 긴 방향을 가질 수도 있다.

이와 같이 한 쪽으로 긴 방향을 갖는 경우, 먼지의 배치방향에 따라 광이 산란되는 현상의 특성이 변화할 수 있으며, 동일한 먼지에 대하여 먼지의 배치방향에 따라 출력되는 먼지센서의 출력값이 시간에 따라 변할 수 있어 신뢰성이 떨어진다는 문제가 있다.

따라서 한쪽으로 긴 먼지의 방향을 언제나 한쪽방향으로 고정시킬 수 있다면, 신뢰성이 있는 시불변하는 먼지센서의 출력값을 얻을 수 있을 것이다. 도 6은 상술한 문제 해결 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 먼지센서의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

먼지센서는 하우징(50), 발광부(101), 제1센서부(121), 제어부(170), 하우징(50)의 외부벽면에 배치된 제1전극(301), 및 제2전극(302)을 포함할 수 있다.

하우징(50), 발광부(101), 및 제1센서부(121)의 구조는 도 2와 동일할 수 있다. 제어부(170)는 하우징(50)의 외부에 위치하고 있을 수 있다.

하우징(50) 내부로 먼지가 유입되면, 상기 먼지는 발광부(101)로부터 조사된 빛을 산란시킬 수 있다. 이때, 상기 먼지(115)는 긴 형태를 취하고 있을 수 있다.

그리고 제어부(170) 제1전극(301) 및 제2전극(302)의 전위를 제어하여 하우징 내부에 제공되는 먼지 공간에 강한 전기장을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 대전되지 않은 중성의 한쪽방향으로 긴 먼지는, 분극되어 +/- 값을 가지며, 상기 방향을 따라 전기장을 추종하여 그 배치 방향이 고정될 수 있다.

상기 전기장의 방향을 동적으로 변화시킬 수도 있다.

제어부(170)는 제1센서부(121)를 이용하여 상기 먼지(115)의 양을 측정할 때에, 상기 전기장의 극성을 시간에 따라 변화시킬 수 있다. 예컨대, 제어부(170)는 제1시구간에서는 전기장을 해제할 수 있다. 그리고 제어부(170)는 제2시구간에서는 전기장을 발생시켜 제1센서부(121)로부터 센싱값을 얻을 수 있다.

한편, 제2시구간에서 전기장을 발생시킨 시점에, 만약 먼지 중에 이미 + 또는 - 로 대전되어 있는 먼지가 있다면 그 먼지들은 한쪽 전극을 향해 이동할 수 있다. 이는 원하는 상황이 아니므로 이를 해결하기 위해서, 제2시구간에서는 제1전극 및 제2전극을 각각 + 전위, - 전위로 설정하고, 제3시구간에서는 전기장을 다시 해제사고, 제4시구간에서는 제1전극 및 제2전극을 각각 - 전위, + 전위로 바꾸어 설정할 수 있다. 즉, 제어부(170)에서 전기장의 방향을 반복적으로 바꿈으로써, 특정 전하로 대전된 먼지가 전극(301, 302) 또는 하우징(50)에 달라붙지 않도록 할 수 있다.

먼지센서를 이용한 측정은, 상기 길다란 형상의 먼지(115)가 안정적으로 일방향으로 배열된 상태에서 측정해야 하므로, 전극들(301, 302)의 극성이 변화하는 천이구간(transition time)에서 출력되는 제1센서부(121)의 값은 사용하지 않는다.

아래 특허청구범위의 각 종속항에 있어서, 인용되는 항에 관한 기재사항을 제외한 기술적 특징들은, 상술한 발명의 내용에 반하지 않는 이상, 각각 독립적인 발명으로서 독립항으로 다시 기술될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims (6)

1. 오염되거나 열화된 발광부로부터 조사된 빛 중 먼지에 의해 산란된 산란광을 측정하는 제1먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정하는 광산란 기반의 먼지센서로서,
   상기 발광부;
   상기 제1먼지센서;
   교정용 수광부; 및
   처리부
   를 포함하며,
   상기 교정용 수광부는 상기 발광부로부터 조사되는 직사광을 직접 수광하도록 되어 있으며,
   상기 처리부는, 상기 교정용 수광부가 출력한 상기 직사광의 세기가 미리 설정된 값에 비하여 차이가 나는 경우, 상기 발광부의 오염 또는 열화에 따라 발생하는 상기 제1먼지센서의 출력값을 교정하기 위하여, 상기 차이에 관한 값을 이용하여 상기 제1먼지센서가 출력한 상기 산란광의 크기에 관한 값을 교정하도록 되어 있는,
   광산란 기반의 먼지센서.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1먼지센서의 아날로그 출력값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그디지털컨버터; 및
   상기 발광부의 광출력을 제어하는 구동부;
   를 더 포함하며,
   상기 처리부는,
   상기 아날로그디지털컨버터의 디지털 출력값이 포화되는지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 디지털 출력값이 포화된 경우에는, 상기 디지털 출력값이 포화되지 않도록 상기 구동부로 하여금 상기 발광부의 광출력을 감소시키도록 지시하는 단계;
   를 더 처리하도록 되어 있는,
   광산란 기반의 먼지센서.
3. 제1항에 있어서,
   제2먼지센서를 더 포함하며,
   상기 제1먼지센서와 상기 제2먼지센서는 서로 다른 위치에 배치되어 있으며, 상기 제1먼지센서가 바라보는 제1감지방향과 상기 제2먼지센서가 바라보는 제2감지방향은 모두 상기 발광부로부터 조사되는 빛의 광축에 대하여 동일한 제1각도를 갖는 방향이며,
   상기 처리부는, 상기 제1먼지센서의 제1출력값과 상기 제2먼지센서의 제2출력값의 대푯값을 이용하여 상기 먼지의 양을 결정하도록 되어 있는,
   광산란 기반의 먼지센서.
4. 발광부로부터 조사된 빛 중 먼지에 의해 산란된 산란광을 측정하는 제1먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정하는 광산란 기반의 먼지센서로서,
   상기 발광부;
   상기 발광부로부터 조사된 빛을 산란시키는 먼지를 수용하는 하우징;
   상기 하우징에 의해 제공되는 공간에 전기장을 발생시키는 제1전극;
   상기 제1전극의 전위를 제어하여 상기 전기장을 동적으로 변화시키는 제어부;
   상기 제1먼지센서;
   교정용 수광부; 및
   처리부;
   를 포함하며,
   상기 교정용 수광부는 상기 발광부로부터 조사되는 직사광을 직접 수광하도록 되어 있으며,
   상기 처리부는, 상기 교정용 수광부가 출력한 상기 직사광의 세기가 미리 설정된 값에 비하여 차이가 나는 경우, 상기 차이에 관한 값을 이용하여 상기 제1먼지센서가 출력한 상기 산란광의 크기에 관한 값을 교정하도록 되어 있고,
   상기 제어부는,
   상기 제1먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정할 때에, 상기 전기장의 극성을 시간에 따라 변화시키도록 되어 있는,
   광산란 기반의 먼지센서.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1전극과 서로 다른 제2전극을 더 포함하며,
   상기 제어부는,
   제1시구간에서는 상기 제1전극을 양의 전위로 설정하고, 상기 제2전극을 음의 전위로 설정하고, 제1시구간과 서로 다른 제2시구간에서는 상기 제1전극을 음의 전위로 설정하고, 상기 제2전극을 양의 전위로 설정하도록 되어 있으며,
   상기 제1시구간과 상기 제2시구간을 번갈아 반복하도록 되어 있는,
   광산란 기반의 먼지센서.
6. 발광부로부터 조사된 빛 중 먼지에 의해 산란된 산란광을 측정하는 제1먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정하는 광산란 기반의 먼지센서로서,
   상기 발광부;
   상기 발광부로부터 조사된 빛을 산란시키는 먼지를 수용하는 하우징;
   상기 하우징에 의해 제공되는 공간에 전기장을 발생시키는 제1전극;
   상기 제1전극의 전위를 제어하여 상기 전기장을 동적으로 변화시키는 제어부; 및
   상기 제1먼지센서;
   를 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 제1먼지센서를 이용하여 상기 먼지의 양을 측정할 때에, 상기 전기장의 극성을 시간에 따라 변화시키도록 되어 있는,
   광산란 기반의 먼지센서.
   

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