KR101976058B1 - Ultra thin micro particulate matter sensor - Google Patents

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KR101976058B1
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Abstract

본 발명은 미세먼지 측정 센서에 관한 것으로 보다 상세하게는, 초박형으로 제작되어 휴대가 용이한 미세먼지 측정 센서에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 센서는 평판형 스피커가 고정되며 공기 유입구가 형성된 평면 진동자 고정틀; 내부에 공기를 수용하는 공기 접속 유도틀; 상기 공기 접속 유도틀의 하단에 접속되어 상기 평판형 스피커의 팽창시 상기 공기 접속 유도틀에 수용된 공기를 배출시키는 공기통로; 상기 공기통로 측부에 위치하여 상기 공기통로에 빛을 조사하는 발광 소자; 및 상기 발광 소자가 조사하는 빛의 진행 방향에 수직하게 배치되어 상기 공기 통로를 통해 이동하는 공기에 포함된 미세 먼지에 의해 산란되는 빛을 수광하는 수광 소자를 포함한다. The present invention relates to a fine dust measurement sensor, and more particularly, to a fine dust measurement sensor that is manufactured to be ultra-thin and easy to carry. The fine dust measurement sensor according to an embodiment of the present invention is a flat vibrator fixing frame is fixed to the flat speaker and the air inlet; An air connection guide frame for receiving air therein; An air passage connected to a lower end of the air connection guide frame to discharge air received in the air connection guide frame when the flat speaker is expanded; A light emitting element positioned at the air passage side to irradiate light to the air passage; And a light receiving element disposed perpendicular to a traveling direction of light emitted from the light emitting element to receive light scattered by fine dust included in air moving through the air passage.

Description

초박형 미세먼지 측정 센서{ULTRA THIN MICRO PARTICULATE MATTER SENSOR}ULTRA THIN MICRO PARTICULATE MATTER SENSOR}

본 발명은 미세먼지 측정 센서에 관한 것으로 보다 상세하게는, 초박형으로 제작되어 휴대가 용이한 미세먼지 측정 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a fine dust measurement sensor, and more particularly, to a fine dust measurement sensor that is manufactured to be ultra-thin and easy to carry.

미세먼지는 현재 세계적으로 가장 중요한 환경문제 중 하나라고 할 수 있다. 세계보건기구 보고서(2014년)에 따르면 한 해에 미세먼지로 인하여 일찍 죽는 사람의 수가 7백만 명에 이르고, 국제암연구소는 미세먼지가 폐암 등 암을 초래하는 요인이라고 2013년에 공식적으로 보고하였다. Fine dust is one of the world's most important environmental problems. According to the World Health Organization report (2014), 7 million people die early from fine dust in a year, and the International Cancer Research Institute officially reported in 2013 that fine dust causes cancer such as lung cancer. .

현재, 사람들의 미세먼지에 대한 관심은 고조되고 있으며, 실시간 자신이 위치한 장소의 미세먼지 정보를 제공받고자 한다. At present, people's interest in fine dust is increasing, and it is intended to be provided with fine dust information of the place where it is located in real time.

이 같은 요구에 부응하고자 다양한 미세 먼지 측정 기술들이 개발되고 있으며, 휴대용 미세 먼지 측정기도 개발되고 있다. To meet these demands, various fine dust measurement technologies are being developed, and portable fine dust detectors are also being developed.

최근 휴대용 미세 먼지 측정기에 적용되는 미세 먼지 측정 기술은 도 2와 같은 방식을 채택하고 있다. Recently, the fine dust measurement technology applied to the portable fine dust detector adopts the method as shown in FIG. 2.

도 2를 참조하면 휴대용 미세 먼지 측정기는 공기를 좁은 통로로 유입시키며 좁은 통로에 유입된 공기를 순환시키기 위한 팬, 팬을 구동하기 위한 모터, 레이저빔을 발광하는 발광소자, 발광소자의 발광 후 미세먼지에 의해 산란되는 빛을 수광하기 위해 레이저빔의 진행 경로에 수직인 위치에 설치되는 수광소자를 포함한다. Referring to FIG. 2, the portable fine dust detector introduces air into a narrow passage, and includes a fan for circulating air introduced into the narrow passage, a motor for driving the fan, a light emitting device emitting a laser beam, and a fine light after the light emitting device emits light. It includes a light receiving element that is installed at a position perpendicular to the path of the laser beam to receive light scattered by the dust.

수광소자에 의해 산란광이 수광되면, 수광소자는 해당 산란광에 대응한 전기적인 신호를 출력한다. 공간에 분포하는 미세먼지가 팬에 의해 유동하게 되면 유동되는 미세먼지에 의해 이산적인 전지적인 신호가 출력된다. 이때, 이산적인 전기적인 신호는 일정 처리 과정을 거쳐 도 2에서와 같이 PWM 타입의 신호로 변조된다. 이때, 미세먼지 측정기는 펄스 개수(미세먼지수에 대응됨) 및 펄스 폭(미세먼지크기에 대응됨)을 사용해 단위 면적 당 미세먼지 농도를 산출할 수 있다. When scattered light is received by the light receiving element, the light receiving element outputs an electrical signal corresponding to the scattered light. When the fine dust distributed in the space is flowed by the fan, discrete battery signals are output by the flowing fine dust. At this time, the discrete electrical signal is modulated into a PWM type signal as shown in FIG. At this time, the fine dust measuring unit may calculate the fine dust concentration per unit area by using the pulse number (corresponding to the fine dust number) and the pulse width (corresponding to the fine dust size).

이와 같은 종래 방식은 공기 인입을 위해 사용되는 팬 및 팬의 구동을 위한 모터로 인해 부피가 커질 수 밖에 없고 이로 인해, 휴대성이 떨어진다는 문제점이 있다. 그리고, 팬의 수명이 짧아 종래 미세먼지 측정기는 사용기간이 짧다는 문제점이 있다. 미세 먼지 측정기 관련 다음과 같은 선행기술이 존재한다. Such a conventional method is inevitably bulky due to the fan used for the air inlet and the motor for driving the fan, which causes a problem of poor portability. In addition, the life of the fan is short, the conventional fine dust measuring device has a problem that the use period is short. There are the following prior arts related to fine dust measuring devices.

1. 한국등록특허 제1017230730000호(공고일: 2017.04.05)1. Korean Registered Patent No. 1017230730000 (Notice date: 2017.04.05) 2. 한국공개특허 제1020170035770호(공개일: 2017.03.31)2. Korean Patent Publication No. 1020170035770 (published: 2017.03.31) 3. 한국공개특허 제1020170035769호(공개일: 2017.03.31)3. Korean Patent Publication No. 1020170035769 (Published: 2017.03.31)

이에, 본 발명은 소형이면서 사용기간이 장시간인 초박형 미세먼지 측정 센서를 제안하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to propose an ultra-thin fine dust measurement sensor that is compact and has a long service life.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 센서는 평판형 스피커가 고정되며 공기 유입구가 형성된 평면 진동자 고정틀; 내부에 공기를 수용하는 공기 접속 유도틀; 상기 공기 접속 유도틀의 하단에 접속되어 상기 평판형 스피커의 팽창시 상기 공기 접속 유도틀에 수용된 공기를 배출시키는 공기통로; 상기 공기통로 측부에 위치하여 상기 공기통로에 빛을 조사하는 발광 소자; 및 상기 발광 소자가 조사하는 빛의 진행 방향에 수직하게 배치되어 상기 공기 통로를 통해 이동하는 공기에 포함된 미세 먼지에 의해 산란되는 빛을 수광하는 수광 소자를 포함한다. The fine dust measurement sensor according to an embodiment of the present invention is a flat vibrator fixing frame is fixed to the flat speaker and the air inlet; An air connection guide frame for receiving air therein; An air passage connected to a lower end of the air connection guide frame to discharge air received in the air connection guide frame when the flat speaker is expanded; A light emitting element positioned at the air passage side to irradiate light to the air passage; And a light receiving element disposed perpendicular to a traveling direction of light emitted from the light emitting element to receive light scattered by fine dust included in air moving through the air passage.

여기서, 상기 공기 접속 유도틀은 상부에서 하부로 일정 경사를 가지면서 폭이 좁아질 수 있다. Here, the air connection guide frame may be narrowed with a certain inclination from the top to the bottom.

본 발명의 미세먼지 측정 센서는 미세먼지 측정 구간으로 공기를 인입 및 순환시키기 위한 수단으로 평면형 스피커를 채택한다. 평면형 스피커는 초박형으로 제작이 가능하므로, 공기 인입 수단으로 평면형 스피커를 채택하는 것에 의해 미세먼지 측정 센서를 초박형으로 제작할 수 있다. 이를 통해, 미세먼지 측정 센서가 초소형으로 제작될 수 있으며 기존 대비 장수명일 수 있다. The fine dust measurement sensor of the present invention adopts a flat speaker as a means for introducing and circulating air into the fine dust measurement section. Since the planar speaker can be made extremely thin, the fine dust measurement sensor can be made extremely thin by adopting the planar speaker as the air introduction means. Through this, the fine dust measurement sensor can be manufactured in a very small size and can be a long life compared to the existing.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 센서의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 미세먼지 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 미세먼지 측정기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining the structure of a fine dust measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a conventional fine dust measurement method.
3 is a view for explaining the structure of a conventional fine dust meter.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 센서에 대하여 설명한다. 이하, 본 발명의 요지를 보다 명확히 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. Hereinafter, a fine dust measuring sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, descriptions of conventionally well-known matters will be omitted or simplified in order to clarify the gist of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미세먼지 측정 센서의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining the structure of a fine dust measurement sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 미세먼지 측정 센서는 음파발생기(100), 평면진동자 고정틀(5), 평판형 스피커(2, 3, 4), 공기 통로(10), 발광소자(11), 수광소자(8)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the fine dust measurement sensor includes a sound wave generator 100, a planar vibrator fixing frame 5, flat panel speakers 2, 3, and 4, an air passage 10, a light emitting element 11, and a light receiving element. 8) may be included.

음파 발생기(100)는 기 설정된 주파수를 가지는 음파를 생성하기 위한 전기적인 신호를 평판형 스피커(2, 3, 4)에 제공할 수 있다. The sound wave generator 100 may provide an electrical signal to the flat panel speakers 2, 3, and 4 to generate sound waves having a preset frequency.

평판형 스피커(2, 3, 4)는 평면 진동자 양극(2), 진동자 격리층(3), 평면 진동자 진동판(4)을 포함할 수 있다. 평판형 스피커는 하부가 개방된 컵 타입의 평면 진동자 고정틀(5)의 내부에 고정될 수 있다. 평판형 스피커(2, 3, 4)의 상부와 평면 진동자 고정틀(5)은 일정 거리로 이격될 수 있다. 평면 진동자 양극(2), 진동자 격리층(3), 진동자 진동판(4)은 도 1을 기준으로 상부에서 하부로 순차로 적층될 수 있다. 평면 진동자 양극(2)과 평면 진동자 진동판(4)은 음파발생기(100)가 제공하는 전기적인 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 상기 전지적인 신호에 의해 발생하는 역압전효과를 통해 평면 진동자 진동판(4)은 기계적인 운동 달리 표현하면 팽창과 수축 운동을 할 수 있다. 이때, 평면 진동자 진동판(4)은 도 1을 기준으로 상하 방향으로 진동할 수 있다. 이하, 도 1을 기준으로 하부 방향으로 진동하는 것은 "평면 진동자 진동판(4)의 팽창", 상부 방향으로 진동하는 것은 "평면 진동자 진동판(4)의 수축"과 동일한 의미일 수 있다. 진동자 진동판(4)의 진동 주파수는 상기 전기적인 신호의 주파수에 따라 가변될 수 있다. 평면 진동자 진동파(4)의 팽창시에는 공기 통로(10)로 공기가 배출되며, 수축시에는 내부 공간으로 공기가 인입될 수 있다. 본 발명이 평판형 스피커의 구조 및 타입을 한정하는 것은 아니며, 진동판의 수축 및 팽창 작용을 통해 음파를 생성하는 것이라면 본 발명의 평판형 스피커에 해당될 수 있다. The flat speaker 2, 3, 4 may include a planar vibrator anode 2, a vibrator isolation layer 3, and a planar vibrator diaphragm 4. The flat speaker may be fixed to the inside of the cup-type flat vibrator fixing frame 5 of which the bottom is open. The top of the flat speaker (2, 3, 4) and the planar vibrator fixing frame 5 may be spaced apart by a certain distance. The planar vibrator anode 2, the vibrator isolation layer 3, and the vibrator vibrating plate 4 may be sequentially stacked from top to bottom with reference to FIG. 1. The plane vibrator anode 2 and the plane vibrator diaphragm 4 may receive an electrical signal provided by the sound wave generator 100. In addition, through the reverse piezoelectric effect generated by the omnidirectional signal, the planar vibrator diaphragm 4 may perform expansion and contraction motion in other words. In this case, the planar vibrator diaphragm 4 may vibrate in the up and down direction with reference to FIG. 1. Hereinafter, vibrating in the downward direction based on FIG. 1 may mean “expansion of the flat vibrator diaphragm 4” and vibrating in the upward direction may mean the same as “shrinkage of the flat vibrator diaphragm 4”. The vibration frequency of the vibrator diaphragm 4 may vary according to the frequency of the electrical signal. When the plane vibrator vibrating wave 4 is expanded, air is discharged to the air passage 10, and when contracted, the air may be introduced into the internal space. The present invention is not limited to the structure and type of the flat panel speaker, and may correspond to the flat panel speaker of the present invention as long as it generates sound waves through contraction and expansion of the diaphragm.

평면 진동자 고정틀(4) 상에는 상부에서 하부를 관통하는 공기 흡입구(1)가 적어도 하나 형성될 수 있다. 평면 진동자 고정틀(5)의 하부에 공기접속 유도틀(6)이 설치될 수 있다. 공기접속 유도틀(6)은 상하부가 개방되어 있으며, 상부는 평면 진동자 진동판(4)의 수축시 공기 흡입구(1)를 통해 유입되는 공기를 수용하며, 하부는 평면 진동자 진동판(4)의 팽창시 내부 공간에 수용된 공기를 공기 통로(10)를 통해 공기 출구(9)로 배출할 수 있다. 내부 공간에 수용된 공기를 공기 통로(10)를 통해 공기 출구(9)로 배출할 때, 이동하는 공기가 용이하게 공기 통로(10)로 유도될 수 있도록 공기 접속 유도틀(6)은 상부에서 하부로 일정 경사를 가지면서 폭이 좁아지는 구조일 수 있다. At least one air intake port 1 penetrating from the top to the bottom may be formed on the planar vibrator fixing frame 4. An air connection guide frame 6 may be installed below the planar vibrator fixing frame 5. The air connection guide frame 6 has an upper and a lower part open, and an upper part receives air introduced through the air inlet 1 during contraction of the flat vibrator diaphragm 4, and a lower part thereof when the flat vibrator diaphragm 4 is expanded. The air contained in the internal space may be discharged to the air outlet 9 through the air passage 10. When the air contained in the inner space is discharged through the air passage 10 to the air outlet 9, the air connection guide frame 6 is moved from the top to the bottom so that the moving air can be easily guided to the air passage 10. It may have a structure in which the width is narrowed with a certain slope.

공기 통로(10)는 양측이 개방된 중공형이며, 상부는 공기 접속 유도틀(6)의 하단과 연결되고 하부는 공기 출구(9)와 연결될 수 있다. The air passage 10 is hollow with both sides open, and the upper portion may be connected to the lower end of the air connection guide frame 6 and the lower portion may be connected to the air outlet 9.

발광 소자(11)는 공기 통로(10)의 측부에 설치될 수 있다. 발광 소자(11)는 공기 통로(10)의 폭 방향(도 1을 기준으로 좌측에서 우측으로 향하는 방향)으로 빛(7)을 조사할 수 있다. 발광 소자(11)로 레이저 다이오드(LD)가 사용될 수 있다. The light emitting element 11 may be installed at the side of the air passage 10. The light emitting element 11 may irradiate the light 7 in the width direction of the air passage 10 (the direction from left to right with reference to FIG. 1). The laser diode LD may be used as the light emitting element 11.

수광 소자(8)는 공기 통로(10)의 상부에 설치될 수 있다. 수광 소자(8)는 발광 소자(11)가 조사하는 빛(7)의 이동 방향에 수직인 위치에 설치될 수 있다. 이 같은 발광 소자(11)와 수광 소자(8)의 배치를 통해 수광 소자(8)는 발광 소자(11)가 조사한 빛 중 공기 통로(10)를 이동하는 미세먼지에 의해 산란되는 빛 만을 수광할 수 있다. 수광 소자(8)로 포토 다이오드(PD)가 사용될 수 있다. The light receiving element 8 may be installed above the air passage 10. The light receiving element 8 may be installed at a position perpendicular to the moving direction of the light 7 irradiated by the light emitting element 11. Through the arrangement of the light emitting element 11 and the light receiving element 8, the light receiving element 8 may receive only light scattered by fine dust moving through the air passage 10 among the light emitted by the light emitting element 11. Can be. As the light receiving element 8, a photodiode PD may be used.

앞서 본 바와 같이, 수광 소자(8)가 수신하는 빛에 대응하여 출력하는 전기적인 신호를 분석하는 것에 의해 기 설정된 단위 면적 당 미세먼지 농도가 산출될 수 있다. 예를 들어, 수광 소자(8)에 의해 산란광이 수광되면, 수광 소자(8)는 해당 산란광에 대응한 전기적인 신호를 출력한다. 공간에 분포하는 미세먼지가 평면 진동자 진동판(4)에 의해 유동하게 되면 유동되는 미세먼지에 의해 이산적인 전지적인 신호가 출력된다. 이때, 이산적인 전기적인 신호는 일정 처리 과정을 거쳐 도 2에서와 같이 PWM 타입의 신호로 변조된다. 이때, 미세먼지 측정기는 펄스 개수(미세먼지수에 대응됨) 및 펄스 폭(미세먼지크기에 대응됨)을 사용해 단위 면적 당 미세먼지 농도를 산출할 수 있다. As described above, the fine dust concentration per unit area may be calculated by analyzing the electrical signal output in response to the light received by the light receiving element 8. For example, when scattered light is received by the light receiving element 8, the light receiving element 8 outputs an electrical signal corresponding to the scattered light. When the fine dust distributed in the space flows by the planar vibrator diaphragm 4, a discrete battery signal is output by the flowing fine dust. At this time, the discrete electrical signal is modulated into a PWM type signal as shown in FIG. At this time, the fine dust measuring unit may calculate the fine dust concentration per unit area by using the pulse number (corresponding to the fine dust number) and the pulse width (corresponding to the fine dust size).

본 발명의 평판형 미세 먼지 측정 센서는 USB 타입으로 제작되어, 스마트폰 USB 포트에 착탈 가능하게 제작될 수 있다. 이를 위해 본 발명의 평판형 미세 먼지 측정 센서는 USB 인터페이스를 가질 수 있다. 그리고, USB 인터페이스를 통해 센서가 제어될 수 있고 이를 위한 어플리케이션이 스마트폰에 설치될 수 있다. 또한, 앞서 본 수광 소자(8)의 출력 신호는 센서에서 처리되고 처리된 신호에 대한 해석은 스마트폰에서 수행될 수도 있다. The flat type fine dust sensor of the present invention is made of a USB type, can be made detachable to the smart phone USB port. To this end, the flat type fine dust sensor of the present invention may have a USB interface. In addition, the sensor may be controlled through the USB interface, and an application therefor may be installed in the smartphone. In addition, the output signal of the light receiving element 8 seen above may be processed in the sensor, and the analysis of the processed signal may be performed in the smartphone.

이 같은 평판형 미세 먼지 측정 센서는 다음과 같이 동작할 수 있다. Such flat dust measurement sensor can operate as follows.

음파 발생기(100)에서 발생한 음파에 의해 평판형 스피커(2, 3, 4)는 일정 주기로 진동(팽창 및 수축)할 수 있다. 평판형 스피커(2, 3, 4)의 수축시에는 평판형 스피커(2, 3, 4)에 의해 공기를 수용하는 내부 공간이 넓어지는 것에 의해 평판형 스피커(2, 3, 4) 주변 공기압이 하강할 수 있다. 이때, 상대적으로 공기압이 높은 외부 공기는 공기 흡입구(1)를 통해 센서 내부로 유입될 수 있다. 평판형 스피커(2, 3, 4)의 팽창시에는 평판형 스피커(2, 3, 4)에 의해 공기를 수용하는 내부 공간이 좁아지는 것에 의해 평판형 스피커(2, 3, 4) 주변 공기압이 상승할 수 있다. 이때, 평판형 스피커(2, 3, 4) 주변 공기는 상대적으로 공기압이 낮은 공기 출구(9)로 공기 통로(10)를 통해 배출될 수 있다. 이때, 발광소자(11)는 빛을 발광하고 공기 통로(10)를 통해 공기 출구(9)로 배출되는 공기 상에 존재하는 미세먼지에 의해 빛의 산란이 발생할 수 있다. 이때, 수광소자(8)는 산란된 빛을 수광하고 동작 시간 동안 산란된 빛에 대응한 전기적인 신호를 출력할 수 있다. 그리고, 수광소자(8)의 출력 신호의 처리 및 해석을 통해 미세먼지 농도가 산출될 수 있다. The flat speakers 2, 3, and 4 may vibrate (expand and contract) at regular intervals by the sound waves generated by the sound wave generator 100. When the flat panel speakers 2, 3, and 4 are contracted, the air pressure around the flat panel speakers 2, 3, and 4 is increased due to the expansion of the internal space for receiving air by the flat panel speakers 2, 3, and 4. Can descend. In this case, the outside air having a relatively high air pressure may be introduced into the sensor through the air inlet 1. When the flat speakers 2, 3, 4 are expanded, the inner space for receiving air is narrowed by the flat speakers 2, 3, 4, so that the air pressure around the flat speakers 2, 3, 4 is reduced. Can rise. In this case, the air surrounding the flat speaker 2, 3, 4 may be discharged through the air passage 10 to the air outlet 9 having a relatively low air pressure. In this case, the light emitting device 11 may emit light and scatter light due to fine dust present on the air discharged to the air outlet 9 through the air passage 10. In this case, the light receiving element 8 may receive the scattered light and output an electrical signal corresponding to the scattered light during an operation time. In addition, fine dust concentration may be calculated by processing and analyzing an output signal of the light receiving element 8.

위 같은 구조에서, 공기 배출의 효율이 극대화되기 위해서는 평면 진동자 진동판(4)의 팽창에 의해 축소된 체적의 공기가 공기 출구(9)로 완전히 빠져나가도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 공기가 배출되는 시간과 진동판(4) 주파수의 한 파장에 해당하는 시간이 서로 일치되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 공기 통로(10)의 직경은 요구되는 공기 속도가 빠를 경우 좁게 하고 요구되는 공기 속도가 느릴 경우 넓게 할 수 있으며, 압축된 공기의 체적에 해당하는 공기가 공기통로(10)를 빠져나가는 시간이 진동판(4)의 한주기에 해당하는 시간과 일치하도록 원하는 공기 속도에 따라 공기통로(10)의 직경을 결정할 수 있다. In the above structure, in order to maximize the efficiency of air discharge, it is preferable that the volume of air reduced by the expansion of the planar vibrator diaphragm 4 completely escapes to the air outlet 9. To this end, it is preferable that the time at which air is discharged and the time corresponding to one wavelength of the diaphragm 4 frequency coincide with each other. At this time, the diameter of the air passage (10) can be narrowed when the required air speed is fast and wide when the required air speed is slow, the time that the air corresponding to the volume of the compressed air exits the air passage (10) The diameter of the air passage 10 can be determined according to the desired air velocity so as to coincide with the time corresponding to one cycle of the diaphragm 4.

공기 배출시 공기 출구(9)로 배출되는 공기량이 크고 공기 흡입구(1)로 빠지는 공기량이 최소화되도록 공기 접속 유도틀(6)의 길이와 구조를 결정하는 것이 바람직하다. 다만, 공기 접속 유도틀(6)의 길이가 길어지면 공기가 빠져나가는 시간이 길어지고 센서의 부피가 증가하므로, 이 같은 사정을 고려하여 공기 접속 유도틀(6)의 길이를 결정하는 것이 바람직하다. It is preferable to determine the length and structure of the air connection guide frame 6 so that the amount of air discharged to the air outlet 9 is large when the air is discharged, and the amount of air falling into the air inlet 1 is minimized. However, when the length of the air connection guide frame 6 is longer, the time for air to escape is increased and the volume of the sensor is increased. Therefore, it is preferable to determine the length of the air connection guide frame 6 in consideration of such circumstances. .

공기 흡입구(1)의 면적은 자연상태의 공기압에서 평면 진동자 진동판(4)의 수축된 면적에 대응한 공기량이 진동판(4)의 수축 시간 동안 공급될 수 있도록 결정되는 것이 바람직하다. 이때, 공기 흡입구(1)를 통해 흡입되는 공기의 속도는 평면 진동자 진동판(4) 면적 대비 공기 흡입구(1) 면적에 반비례하여 빨라지게 된다. 즉, 공기 흡입구(1)의 면적이 평면 진동자 진동판(4)의 50%일 경우 공기 출구(9)에서 역으로 흡입되는 부분을 무시하면 평면 진동자 진동판(4) 이동 속도의 2배로 공기가 흡입되어야 한다. 따라서, 평면 진동자 진동판(4)의 크기, 공기 출구(9)의 크기, 평면 진동자 진동판(4)의 이동속도, 공기송출효율 등을 감안하여 공기 흡입구(1)의 면적을 결정하되, 공기 흡입구(1)의 면적은 공기 출구(9)의 면적보다는 크고 평면 진동자 진동판(4)의 크기보다는 적게 하는 범위에서 공기 송출의 효율이 높도록 결정되는 것이 바람직하다. The area of the air intake port 1 is preferably determined such that the amount of air corresponding to the contracted area of the planar vibrator diaphragm 4 can be supplied during the contraction time of the diaphragm 4 at natural air pressure. At this time, the speed of the air sucked through the air inlet 1 is increased in inverse proportion to the area of the air inlet 1 relative to the area of the plane vibrator diaphragm 4. That is, when the area of the air intake port 1 is 50% of the plane vibrator diaphragm 4, the air is sucked at twice the moving speed of the plane vibrator diaphragm 4, ignoring the portion sucked back from the air outlet 9. do. Accordingly, the area of the air inlet 1 is determined in consideration of the size of the plane vibrator diaphragm 4, the size of the air outlet 9, the moving speed of the plane vibrator diaphragm 4, the air delivery efficiency, and the like. The area of 1) is preferably determined so that the efficiency of air delivery is high in a range larger than the area of the air outlet 9 and less than the size of the planar vibrator diaphragm 4.

100: 음파 발생기
1: 공기 흡입구
2: 평면 진동자 양극
3: 진동자 격리층
4: 평면 진동자 진동판
5: 평면 진동자 고정틀
6: 공기 접속 유도틀
7: 빛
8: 수광 소자
9: 공기 출구
10: 공기 통로
11: 발광 소자
100: sound wave generator
1: air intake
2: planar oscillator anode
3: oscillator isolation layer
4: flat oscillator diaphragm
5: flat oscillator fixing frame
6: air connection guide frame
7: light
8: light receiving element
9: air outlet
10: air passage
11: light emitting element

Claims (2)

기 설정된 주파수를 가지는 음파을 생성하기 위한 전기적인 신호를 평판형 스피커에 제공하는 음파 발생기;
상기 평판형 스피커가 고정되고, 상기 평판형 스피커 상부에 적어도 하나 이상의 공기 흡입구가 형성되어 상기 평판형 스피커의 수축시 내부공간으로 공기를 인입시키는 평면 진동자 고정틀;
상하부가 개방되어 상기 공기 흡입구를 통해 유입되는 공기를 수용하고, 상기 평판형 스피커의 하부 방향으로 일정 경사를 가지면서 폭이 좁아지는 공기 접속 유도틀;
상기 공기 접속 유도틀의 하단에 접속되어 상기 평판형 스피커의 팽창시 상기 공기 접속 유도틀에 수용된 공기를 배출시키는 공기통로;
상기 공기통로 측부에 위치하여 상기 공기통로에 빛을 조사하는 발광 소자; 및
상기 발광 소자가 조사하는 빛의 이동 방향에 수직하게 배치되어 상기 공기 통로를 통해 이동하는 공기에 포함된 미세 먼지에 의해 산란되는 빛을 수광하는 수광 소자를 포함하며,
상기 평판형 스피커는 상기 음파발생기가 제공하는 전기적인 신호를 수신하며, 상기 전기적인 신호에 의해 팽창 또는 수축 운동하여 공기를 흡입 또는 배출하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 센서.
A sound wave generator for providing an electric signal to the flat panel speaker to generate sound waves having a preset frequency;
A flat vibrator fixing frame to which the flat speaker is fixed and at least one air inlet is formed on the flat speaker to allow air into the internal space when the flat speaker is contracted;
An air connection guide frame having upper and lower portions open to receive air introduced through the air inlet, and having a predetermined slope in a lower direction of the flat speaker;
An air passage connected to a lower end of the air connection guide frame to discharge air received in the air connection guide frame when the flat speaker is expanded;
A light emitting element positioned at the air passage side to irradiate light to the air passage; And
A light receiving element disposed perpendicular to a moving direction of light emitted by the light emitting element to receive light scattered by fine dust included in air moving through the air passage;
The flat speaker receives an electrical signal provided by the sound wave generator, the fine dust measurement sensor, characterized in that the intake or discharge of air by expanding or contracting movement by the electrical signal.
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