KR102253148B1 - 냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 후각 감지 장치의 냄새 측정 방법에 있어서, 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 감지하는 과정과, 모니터 센서의 카운트 계수를 이용하여 현재 온도를 추정하는 과정과, 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하는 과정과, 상기 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하여 냄새를 측정하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법{OLFACTION SENSING APPARATUS AND METHOD FOR SENSING SMELL}
본 개시는 냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스크로마토그래피나 질량 분석기와 같은 장치를 사용하여 기체 상태로 존해하는 화학종(chemical species)을 확인할 수 있다. 최근에는 사용자가 휴대하는 휴대 단말을 통해서 이러한 화학 종을 분석할 수 있는 연구가 진행중이다. 휴대 단말은 효용 가치를 높이고 사용자들의 다양한 욕구를 만족시키기 위해 휴대 단말에서 실행 가능한 다양한 애플리케이션이 개발되고 있을 뿐만 아니라, 휴대 단말의 외부 인터페이스를 통해서 후각 감지 장치를 장착하여 냄새를 측정할 수 있다.
이러한, 종래 후각 감지 장치는 온도 센서를 추가로 장착하여 외부 환경 변화에 대한 보정을 하거나 밀폐된 공간을 만들어 냄새를 측정하였다.
그런데, 종래 후각 감지 장치는 온도 센서를 추가로 장착하기 때문에 추가적인 비용이 발생되고 면적이 증가하게 되어 제품의 단가와 크기가 증가되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 종래 후각 감지 장치는 밀폐된 공간에서 냄새를 측정하는 경우 실제 제품이 사용되는 곳과 차이가 있으며, 이에 따라 양산을 할 경우에도 문제가 발생된다.
따라서, 온도를 측정하는 별도의 장치 없이 후각 감지 장치에서 기존의 센서를 이용하여 온도 등의 외부 환경 변화에 대한 온도를 보정하여 냄새 분자의 정도를 구별하는 필요성이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 다양한 실시예는 냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위해 한 실시예는 전자 장치에서의 냄새 측정 방법에 있어서, 상기 전자 장치의 복수의 냄새 센서 중 하나 이상에 의해, 상기 전자 장치 주변의 냄새를 감지하는 동작, 상기 전자 장치의 프로세서에 의해, 상기 복수의 냄새 센서 중 상기 냄새를 감지한 냄새 센서를 위한 제1 냄새 카운트 계수를 획득하는 동작, 상기 프로세서에 의해, 상기 냄새를 감지하기 전에 미리 저장된 제2 냄새 카운트 계수에서 상기 획득한 제1 냄새 카운트 계수를 차감하여 상기 제1 냄새 카운트 계수 변화량을 획득하는 동작, 상기 미리 저장된 제2 냄새 카운트 계수는 상기 전자 장치의 메모리의 제1 테이블에 저장되며, 상기 프로세서에 의해, 적어도 하나의 모니터 센서로부터 온도 카운트 값을 획득하는 동작, 상기 프로세서에 의해, 상기 획득한 온도 카운트 값에 기반하여 상기 전자 장치 주변의 현재 온도를 추정하는 동작, 상기 프로세서에 의해, 상기 획득한 온도 카운트 값을 이용하여 상기 현재 온도에 상응하는 상기 냄새 센서를 위한 제1 온도 카운트 값을 획득하는 동작, 상기 프로세서에 의해, 상기 획득한 제1 온도 카운트 값으로부터 기준 온도에 상응하는 상기 냄새 센서를 위한 제2 온도 카운트 값을 차감하여 제2 냄새 카운트 계수 변화량을 획득하는 동작, 상기 제2 온도 카운트 값은 상기 메모리의 제2 테이블에 저장되며, 상기 프로세서에 의해, 상기 제1 냄새 카운트 계수 변화량에서 상기 제2 냄새 카운트 계수 변화량을 차감하여 상기 전자 장치 주변의 상기 감지된 냄새의 레벨을 식별하는 동작 및 상기 냄새의 상기 식별된 레벨을 상기 전자 장치의 디스플레이에 표시하는 동작을 포함할 수 있다.
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또한, 상술한 바를 달성하기 위한 한 실시예는 냄새를 측정하는 후각 감지 장치에 있어서, 냄새를 감지하는 적어도 하나의 센서를 구비한 감지부와, 모니터 센서의 카운트 계수를 이용하여 현재 온도를 추정하고, 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하고, 상기 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하여 냄새 측정을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부는 상기 제어부는 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하는 계산 모듈과, 상기 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하는 적용 모듈과, 상기 적용된 카운트 계수를 이용하여 상기 감지된 냄새를 판단하는 판단 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바를 달성하기 위한 한 실시예는 후각 감지 장치의 냄새를 측정하는 명령어를 포함하는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독성 저장 매체에 있어서, 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 감지하는 제1 명령 셋과, 모니터 센서의 카운트 계수를 이용하여 현재 온도를 추정하는 제2 명령 셋과, 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하는 제3 명령 셋과, 상기 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하여 냄새를 측정하는 제4 명령 셋을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 후각 감지 장치에서 온도를 보상하여 냄새를 측정함으로써, 온도를 측정하는 별도의 장치를 구비하지 않음에 따른 비용을 절감할 수 있고, 또한, 후각 감지 장치의 크기를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 감지하는 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 후각 감지 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하기 위해 클럭을 생성하는 오실레이터의 회로도와 생성된 클럭을 통해서 카운터 계수의 생성을 나타낸 예시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 센서의 구성도를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 감지부에 구성된 적어도 하나의 센서의 배치를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시(present disclosure)를 설명한다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시 가운데 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시에서, "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.
본 개시에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도 또는 A와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 개시 가운데 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들이 본 개시의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
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. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 개시에 따른 전자 장치는, 온도 변화에 따른 냄새를 측정하는 기능이 포함된 장치일 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smartwatch))중 적어도 하나이거나 이러한 다양한 전자 장치에 연결될 수 있는 전자 장치일 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 온도 변화에 따른 냄새를 측정하는 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 전자 장치는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 냄새를 감지하는 기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 전자 장치는 플렉서블 장치일 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대해서 살펴본다. 다양한 실시예에서 이용되는 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 감지하는 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 감지하는 시스템은 전자 장치(100)와 후각 감지 장치(200)로 구성될 수 있으며, 상기 전자 장치(100)와 후각 감지 장치(200)는 유무선을 통해 연결(300)될 수 있다.
상기 전자 장치(100)는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 및 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 후각 감지 장치(100)는 냄새를 감지하거나 측정하는 기능을 갖추며, 상기 전자 장치에 연결된 액세서리일 수 있다. 후각 감지 장치(100)는 다양한 전자 장치(100)와 상호 통신을 수행하기 위해 전자 장치(100)의 종류별, 제조사 별로 다양한 인터페이스를 갖출 수 있다.
그리고, 전자 장치(100)와 후각 감지 장치 간의 연결은 USB(Universal Serial Bus), HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 및 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 중 어느 하나를 통해 연결되거나 유무선 통신 프로토콜을 통해 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(100)는 자신과 연결되는 후각 감지 장치(200)를 통해 향기, 악취, 화학 약품에 의한 유독성 파악을 위한 공기 입자 분석 등 다양한 냄새를 감지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 전자 장치(100)는 이러한 다양한 냄새를 측정하기 위한 적어도 하나의 모듈을 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 다양한 냄새를 측정하는 후각 감지 장치(200)가 전자 장치(100)와 별도로 구성되며 인터페이스를 통해 연결되어 있으나 이는 단지 실시 예일 뿐, 본 발명은 냄새를 측정하는 적어도 하나의 모듈이 전자 장치(100)에 구성될 수 있다. 전자 장치(100)는 이러한 후각 감지 장치와의 연결이 감지되면, 냄새를 측정하기 위한 명령을 후각 감지 장치(200)로 전송할 수 있다. 그리고, 전자 장치(100)는 후각 감지 장치에서 측정된 냄새에 대한 정보를 포함하는 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 분석하여 다른 전자 장치로 전송하거나 사용자에게 보여지도록 스크린(미도시)에 디스플레이될 수 있다.
일 실시 예에 따른 후각 감지 장치(200)는 전자 장치(100)와 USB(Universal Serial Bus), HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 및 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 중 어느 하나의 인터페이스를 통해 연결될 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 상술한 USB, HDMI 또는 MIPI 뿐만 아니라, 연결을 통해 데이터를 송수신할 수 있는 다른 인터페이스 또는 유선 케이블 또는 무선 통신을 위한 프로토콜에 기반한 인터페이스에 의한 연결을 감지할 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 이러한 다양한 인터페이스를 통해서 전자 장치(100)로부터 냄새를 측정하거나 감지하는 명령을 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 후각 감지 장치(200)는 전자 장치(100)와의 연결을 감지하고, 전자 장치(100)로부터 냄새를 측정하는 명령이 수신되면, 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 감지하고, 모니터 센서의 카운트 계수를 이용하여 현재 온도를 추정하고, 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하고, 상기 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하여 냄새를 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 후각 감지 장치(200)는 카운트 계수 변화량을 계산하고, 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수를 파악하고, 상기 파악된 카운트 계수와 기 저장된 테이블에서 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수를 비교할 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 계산된 카운트 계수 변화량에 상기 온도 변화에 대한 카운트 계수를 차감하여 냄새를 측정할 수 있다. 상기 온도 변화는 상기 추정된 현재 온도와 상기 테이블에서 기준이 되는 온도와의 차이이다. 후각 감지 장치(200)는 차감된 계수를 통해 상기 감지된 냄새를 판단할 수 있고, 차감된 결과를 기 저장된 테이블에 갱신할 수 있다. 상기 테이블은 적어도 하나의 센서 별로 온도에 따라 냄새를 판단하기 위한 카운트 계수와 온도에 따른 상기 모니터 센서의 카운트 계수를 포함할 수 있다. 상기 카운트 계수는 상기 감지된 냄새의 분자에 따라 변화하는 상기 센서의 공진 주파수를 디지털 값으로 변환된 값이다. 그리고, 상기 센서는 박막 벌크 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR)를 포함할 수 있으며, 냄새를 측정하기 위해 수용체(receptor)가 도핑될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 후각 감지 장치를 나타낸 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 후각 감지 장치는 인터페이스(230), 통신부(220), 감지부(250), 오실레이터(240), 저장부(260) 및 제어부(210)를 포함할 수 있다. 그리고, 인터페이스(230), 통신부(220), 감지부(250), 오실레이터(240), 저장부(260) 및 제어부(210) 각각은 버스(BUS)를 통해 신호 또는 데이터를 전달할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 후각 감지 장치는 상기 인터페이스(230), 통신부(220), 감지부(250), 저장부(260) 및 제어부(210)가 수행하는 기능은 수행되는 기능 별로 별도로 구성될 수 있거나, 후각 감지 장치(200)에서 수행되는 모든 기능들을 하나의 칩으로 구성할 수 있다.
상기 인터페이스(230)는 적어도 하나의 전자 장치와의 통신을 수행하기 위한 입출력 장치로서, 명령 또는 데이터를 외부로 출력하거나 외부로부터 입력할 수 있다. 그리고, 인터페이스(230)는 수신되는 명령, 데이터 또는 신호를 통신부(220)를 통해 제어부(210)로 송신할 수 있다. 인터페이스(230)는 전자 장치로부터 수신되는 데이터를 통신부(220)를 통해 제어부(210)로 전달하고, 통신부(220)를 통해 전달 받은 신호 또는 데이터를 전자 장치(100)로 전송할 수 있다.
상기 통신부(220)는 후각 감지 장치(200)와 외부 장치(예: 전자 장치(100) 간의 통신을 연결할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신부(220)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(미도시)에 연결되어 상기 외부 장치와 통신할 수 있다. 상기 무선 통신은, 예를 들어, Wifi(wireless fidelity), BT(Bluetooth), NFC(near field communication), GPS(global positioning system) 또는 cellular 통신(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유선 통신은, 예를 들어, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard 232) 또는 POTS(plain old telephone service) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 감지부(250)는 적어도 하나의 센서를 이용해 주변 냄새를 감지하거나 냄새를 측정할 수 있다. 감지부(250)는 냄새를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서(251 내지 253)를 포함할 수 있다. 또한, 감지부(250)는 온도를 추정하기 위한 적어도 하나의 모니터 센서(254)를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서는 박막 벌크 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR)를 포함하며, 냄새를 측정하기 위해 수용체(receptor)가 도핑될 수 있다. 그리고, 이러한 적어도 하나의 센서는 감지부(250) 내에 구비되거나 오실레이터(240)에 구비될 수 있다. 감지부(240)는 오실레이터(240)로부터 출력된 클럭의 미리 결정된 주기마다 냄새를 감지 및 냄새 감지의 일시 중지(또는 대기)를 반복적으로 수행할 수 있다. 감지부(250)는 감지된 냄새에 대한 정보를 제어부(210)으로 전달하고, 제어부(210)는 감지부(240)에 의해 감지된 결과를 이용해 전자 장치(100)로 전송하기 위한 데이터를 생성할 수 있다. 감지부(240)는 새로운 클럭이 생성되면, 적어도 하나의 센서를 유휴 상태로 전환하고, 미리 결정된 시간이 지나면 냄새를 감지하기 위해 상기 적어도 하나의 센서를 활성화한다. 상기 적어도 하나의 센서는 후각 감지 장치(200)의 내관 또는 외관에 구비될 수 있으며, 또한, 후각 감지 장치(200)의 어느 위치에도 구비될 수 있다. 그리고, 활성화된 적어도 하나의 센서를 통해서 미리 결정된 시간 동안 냄새를 감지하고, 상기 미리 결정된 시간이 지나면 냄새 감지를 중단하고 대기 상태로 전환한다. 상기 감지부(240)는 이러한 냄새 감지 및 대기로 이어지는 과정을 반복적으로 수행하고, 수행 결과를 제어부(210)로 전달한다.
오실레이터(240)는 냄새를 측정하는데 이용되는 클럭을 출력한다. 상기 오실레이터는 이미터 접지형 트랜지스터의 컬렉터와 베이스 간에 압전 결정(크리스털)을 접속한 피어스(pierce) 오실레이터를 포함할 수 있다. 감지부(250)의 적어도 하나의 센서(251, 252, 253)는 이러한 출력된 클럭에서 미리 결정된 구간 단위로 냄새를 측정한다.
상기 제어부(210)는 USB(Universal Serial Bus), HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 및 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 중 어느 하나를 이용한 상기 전자 장치와의 연결을 감지할 수 있다. 그리고, 제어부(210)는 전자 장치(100)로부터 감지부(250)의 적어도 하나의 센서로부터 냄새가 감지되면, 감지부(250)에 포함된 모니터 센서의 카운트 계수를 이용하여 현재 온도를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(210)는 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하고, 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하여 냄새를 측정할 수 있다. 제어부(210)는 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수를 파악하고, 파악된 카운트 계수와 기 저장된 테이블에서 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수를 비교할 수 있다. 제어부(210)는 계산된 카운트 계수 변화량에 상기 온도 변화에 대한 카운트 계수를 차감할 수 있다. 상기 온도 변화는 상기 추정된 현재 온도와 상기 테이블에서 기준이 되는 온도와의 차이이다. 제어부(210)는 상기 차감된 계수를 통해 상기 감지된 냄새를 판단할 수 있다. 그리고, 제어부(210)는 상기 차감된 결과를 기 저장된 테이블에 갱신할 수 있다. 상기 테이블은 적어도 하나의 센서 별로 온도에 따라 냄새를 판단하기 위한 카운트 계수와 온도에 따른 상기 모니터 센서의 카운트 계수를 포함할 수 있다. 상기 카운트 계수는 감지된 냄새의 분자에 따라 변화되는 상기 센서의 공진 주파수를 디지털 값으로 변환한 값으로서, 제어부(210)는 감지된 냄새의 분자에 따라 상기 센서의 공진 주파수를 디지털 값으로 변환할 수 있다.
제어부(210)는 오실레이터(240)로부터 출력된 클럭의 미리 결정된 시간 단위로 감지부(250)의 활성 또는 비활성 동작을 제어할 수 있다. 제어부(210)는 감지부(250)에 구성된 적어도 하나의 모니터 센서(254)를 통해서 현재 온도를 추정할 수 있다. 상기 감지부(250)는 현재 온도를 추정할 수 있는 적어도 하나의 모니터 센서 뿐만 아니라 냄새를 감지하거나 측정하는 적어도 하나의 센서(251, 252, 253)를 포함할 수 있다. 제어부(210)는 냄새를 감지한 적어도 하나의 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하는 계산 모듈(211)과, 상기 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하는 적용 모듈(212)과, 상기 적용된 카운트 계수를 이용하여 상기 감지된 냄새를 판단하는 판단 모듈(213)을 포함할 수 있다.
상기 계산 모듈(211)은 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수를 파악하고, 상기 파악된 카운트 계수와 저장부(260)에 기 저장된 테이블에서 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수를 비교할 수 있다. 계산 모듈(211)은 계산된 카운트 계수 변화량에 상기 온도 변화에 대한 카운트 계수를 차감할 수 있다. 그리고, 적용 모듈(212)은 냄새를 측정하도록 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 차감하여 적용할 수 있다. 판단 모듈(213)은 적용된 카운트 계수를 이용하여 상기 감지된 냄새를 판단할 수 있다. 판단 모듈(213)은 차감된 계수를 통해 감지된 냄새를 판단할 수 있다.
상기 계산 모듈(211), 적용 모듈(212) 및 판단 모듈(213) 중 적어도 하나는 제어부(210) 내에 구비되거나 후각 감지 장치(200) 내에 별도로 구비될 수 있다.
저장부(260)는 적어도 하나의 센서 별로 온도에 따라 냄새를 판단하기 위한 카운트 계수와 온도에 따른 상기 모니터 센서의 카운트 계수를 포함하는 테이블을 저장한다. 또한, 저장부(260)는 제어부(210)의 제어에 따라 통신부(220), 감지부(250), 제어부(210)의 동작에 대응되게 입/출력되는 신호 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(260)는 후각 감지 장치(200) 또는 제어부(210)의 제어를 위한 제어 프로그램 및 애플리케이션들을 저장할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하기 위해 클럭을 생성하는 오실레이터의 회로도와 생성된 클럭을 통해서 카운터 계수의 생성을 나타낸 예시도이고, 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 센서의 구성도를 나타낸 예시도이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하기 위해 클럭을 생성하는 오실레이터는 인버터(350), 저항(340), 공진기(330), 두 개의 캐패시터(210, 320)로 구성된다. 인버터(350), 저항(340), 두 개의 캐패시터(310, 320)는 CMOS 공정으로 만들고, 공진기(330)는 FBAR 공정으로 조립한다. 본 발명의 실시 예에 따른 센서는 이러한 FBAR 공정으로 만들어진 FBAR 센서를 포함할 수 있다. 이러한 FBAR 센서는 수용체(receptor)가 도핑된다. 이러한 오실레이터가 동작하는 경우 오실레이터로부터 출력되는 주파수는 카운터 계수 생성 과정(360)을 통해 카운터 계수로 전환된다. 오실레이터의 출력(361)은 아날로그 카운터(362)의 값에 영향을 주고, 입력되는 주파수 값을 디지털 값으로 변환하여 카운터 계수(363)를 생성한다.
도 3b를 참조하면, 도 3a의 인버터(350), 저항(340), 두 개의 캐패시터(310, 320)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)(370) 공정으로 제조되고, 공진기(330)는 FBAR 공정을 통해서 CMOS 위에 탑재되고, 그 위에 수용체(390)를 도핑한다.
예를 들어, 냄새 분자가 감지되면, FBAR의 공진 주파수가 변화되어 오실레이터 출력되는 주파수 역시 변경된다. 이러한 변경된 주파수는 아날로그 카운터(362)의 값에 영향을 주고 아날로그 카운터의 값의 변화를 이용하여 냄새가 감지되거나 측정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 감지부에 구성된 적어도 하나의 센서의 배치를 나타낸 예시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 적어도 하나의 센서(411 내지 425)를 구비한 감지부(410)는 온도를 추정하는 적어도 하나의 모니터 센서(430, 440)를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서는 FBAR 센서일 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서(411 내지 425)에서 감지 또는 측정된 냄새에 대한 정보는 제어부(210)로 전송되고, 제어부(210)는 이러한 측정된 냄새에 대한 카운트 계수를 테이블 형태로 저장부(260)에 저장한다. 상기 테이블은 적어도 하나의 센서 별로 온도에 따라 냄새를 판단하기 위한 카운트 계수와 온도에 따른 상기 모니터 센서의 카운트 계수를 포함할 수 있다. 상기 카운트 계수는 상기 감지된 냄새의 분자에 따라 변화하는 상기 센서의 공진 주파수를 디지털 값으로 변환된 값이다. 아래 [표 1]은 냄새 분자가 감지되기 전 각각의 센서에 대한 카운트 계수를 나타낸 테이블이고, [표 2]는 냄새 분자가 감지된 이후 각각의 센서에 대한 카운트 계수를 나타낸 테이블이다. 이러한 [표 1]은 복수의 측정에 얻어진 결과값으로서, 냄새를 측정하는데 참조 값으로 이용될 수 있다. 또한, [표 1]은 저장부(260)에 기 저장되어 있으며, 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하기 위해 이용된다. 그리고, [표 2]는 냄새 분자가 들어온 이후, 실제로 냄새를 측정한 센서의 카운트 계수를 나타낸 테이블이다.
센서 카운트 계수
1 400,000
2 380,000
3 421,000
4 400,100
5 400,320
센서 카운트 계수
1 370,000
2 350,000
3 409,000
4 365,000
5 384,500
이러한 각각의 센서는 온도가 올라감에 따라 주파수도 올라가는 특성이 있다. 그리고, 상기 적어도 하나의 센서는 원칩(one chip)에 구성될 수 있다.
그리고, 감지부(250)는 현재 온도를 추정하기 위한 적어도 하나의 모니터 센서(430, 440)를 포함할 수 있다. 상기 모니터 센서(430)는 아래 [표 3]과 같이 온도에 따른 카운트 계수를 갖는다.
센서 10oC 20oC 30oC
1 400,000 400,100 400,300
2 385,000 380,600 380,700
3 420,000 422,500 426,000
4 380,000 384,000 389,000
5 390,000 392,000 394,000
모니터 센서 450,000 460,000 470,000
[표 3]과 같이, 10oC에서 모니터 센서의 카운트 계수는 450, 000이고, 20oC에서 모니터 센서의 카운트 계수는 460, 000이고, 30oC에서 모니터 센서의 카운트 계수는 470, 000이다. 예를 들어, 냄새 분자가 들어와 아날로그 카운터의 값을 측정했을 때, 모니터 센서의 카운트 계수가 470,000인 경우, 현재 온도가 30oC인 것으로 추정될 수 있다. 그리고, [표 2]에서 제1 센서의 경우 기준이 되는 온도(예: 10oC) 대비 30oC일 때의 카운트 계수 변화량(예: 주파수 변화)가 300만큼 더 증가함을 알 수 있다. [표 1]과 [표 2]를 보면 냄새 분자에 의한 제1 센서의 카운트 계수 변화량(400,000-370,000)은 30,000이다. 여기서, 온도에 의한 카운트 계수 값 즉, 300을 보상해주면 실제 순수 냄새 분자에 의한 변화는 29,700임을 알 수 있다. 이러한 결과 값(29,700)을 통해서 감지된 냄새를 판단할 수 있다.
그리고, 이러한 적어도 하나의 모니터 센서(430, 440)는 후각 감지 장치(100)의 외관에 구비될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 모니터 센서(430, 440)는 주변의 온도를 측정할 수 있는 위치에 놓여질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
냄새가 감지되는 경우, 모니터 센서의 카운트 계수를 이용하여 현재 온도를 추정한다(510, 512). 후각 감지 장치(200)는 감지부(250)에 구성된 적어도 하나의 모니터 센서(254)를 통해서 현재 온도를 추정할 수 있다.
후각 감지 장치는 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수를 파악하고, 상기 파악된 카운트 계수와 기 저장된 상기 센서의 카운트 계수를 비교하여 카운트 계수 변화량을 계산한다(514, 516). 후각 감지 장치는 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산할 수 있다. 이러한 계산은 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수를 파악하고, 상기 파악된 카운트 계수와 기 저장된 테이블에서 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수의 비교를 통해서 이루어진다. 상기 테이블은 적어도 하나의 센서 별로 온도에 따라 냄새를 판단하기 위한 카운트 계수와 온도에 따른 상기 모니터 센서의 카운트 계수를 포함할 수 있다. 그리고, 카운트 계수는 상기 감지된 냄새의 분자에 따라 변화되는 상기 센서의 공진 주파수를 디지털 값으로 변환한 값이다.
그리고, 후각 감지 장치는 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하여 냄새를 측정한다(518). 상기 냄새는 상기 계산된 카운트 계수 변화량에 상기 온도 변화에 대한 카운트 계수를 차감하여 측정될 수 있다. 상기 온도 변화는 상기 추정된 현재 온도와 상기 테이블에서 기준이 되는 온도(예: 10도)와의 차이일 수 있다. 그리고, 후각 감지 장치는 차감된 계수를 통해 상기 감지된 냄새를 판단할 수 있다. 또한, 후각 감지 장치는 차감된 결과를 기 저장된 테이블에 갱신할 수 있다.
본 개시에 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component) 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 따른 "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 본 개시에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그래밍 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 하나 이상의 프로세서 (예: 상기 프로세서(210))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리(220)가 될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는, 예를 들면, 상기 프로세서(210)에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트 (sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 마그네틱 매체(Magnetic Media)와, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 광기록 매체(Optical Media)와, 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media)와, 그리고 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령(예: 프로그래밍 모듈)을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 개시의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
본 개시에 따른 모듈 또는 프로그래밍 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 모듈, 프로그래밍 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 감지하는 것과, 모니터 센서의 카운트 계수를 이용하여 현재 온도를 추정하는 것과, 상기 냄새를 감지한 센서의 카운트 계수 변화량을 계산하는 것과, 상기 계산된 카운트 계수 변화량에 온도 변화에 대한 카운트 계수를 적용하여 냄새를 측정하는 것을 더 포함할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시 예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
210: 제어부 211: 계산 모듈
212: 적용 모듈 213: 판단 모듈
220: 통신부 230: 인터페이스
240: 오실레이터 250: 감지부
260: 저장부

Claims (21)

  1. 전자 장치에서의 냄새 측정 방법에 있어서,
    상기 전자 장치의 복수의 냄새 센서 중 하나 이상에 의해, 상기 전자 장치 주변의 냄새를 감지하는 동작;
    상기 전자 장치의 프로세서에 의해, 상기 복수의 냄새 센서 중 상기 냄새를 감지한 냄새 센서를 위한 제1 냄새 카운트 계수를 획득하는 동작;
    상기 프로세서에 의해, 상기 냄새를 감지하기 전에 미리 저장된 제2 냄새 카운트 계수에서 상기 획득한 제1 냄새 카운트 계수를 차감하여 상기 제1 냄새 카운트 계수 변화량을 획득하는 동작, 상기 미리 저장된 제2 냄새 카운트 계수는 상기 전자 장치의 메모리의 제1 테이블에 저장되며;
    상기 프로세서에 의해, 적어도 하나의 모니터 센서로부터 온도 카운트 값을 획득하는 동작;
    상기 프로세서에 의해, 상기 획득한 온도 카운트 값에 기반하여 상기 전자 장치 주변의 현재 온도를 추정하는 동작;
    상기 프로세서에 의해, 상기 획득한 온도 카운트 값을 이용하여 상기 현재 온도에 상응하는 상기 냄새 센서를 위한 제1 온도 카운트 값을 획득하는 동작;
    상기 프로세서에 의해, 상기 획득한 제1 온도 카운트 값으로부터 기준 온도에 상응하는 상기 냄새 센서를 위한 제2 온도 카운트 값을 차감하여 제2 냄새 카운트 계수 변화량을 획득하는 동작, 상기 제2 온도 카운트 값은 상기 메모리의 제2 테이블에 저장되며;
    상기 프로세서에 의해, 상기 제1 냄새 카운트 계수 변화량에서 상기 제2 냄새 카운트 계수 변화량을 차감하여 상기 전자 장치 주변의 상기 감지된 냄새의 레벨을 식별하는 동작; 및
    상기 냄새의 상기 식별된 레벨을 상기 전자 장치의 디스플레이에 표시하는 동작을 포함하는, 냄새 측정 방법.
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  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냄새 카운트 계수 변화량에서 상기 제2 냄새 카운트 계수 변화량을 차감한 결과를 상기 제2 테이블에 갱신하는 동작을 포함하는, 냄새 측정 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 테이블은 하나 이상의 온도에 상응하는 상기 복수의 냄새 센서 각각을 위한 제1 냄새 카운트 계수 및 상기 하나 이상의 온도에 상응하는 상기 적어도 하나의 모니터 센서 각각을 위한 상기 온도 카운트 값을 포함하는, 냄새 측정 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냄새 카운트 계수 및 상기 제2 냄새 카운트 계수는 상기 감지된 냄새의 분자에 따라 변화되는 상기 냄새 센서의 공진 주파수를 디지털 값으로 변환한 값인, 냄새 측정 방법.
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