KR102392601B1 - 먼지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 먼지 센서는, 먼지 입자에서 산란되는 산란광을 수광하여 전기 신호로 출력하기 위한 센서 모듈; 외부 기기와 연결하여 데이터를 주고 받기 위한 통신 모듈; 지역 정보를 먼지 입자 밀도 데이터와 연계하여 저장하기 위한 메모리; 및 센서 모듈이 출력하는 신호를 근거로 먼지 입자의 부피를 계산하고, 통신 모듈을 통해 먼지 센서가 설치된 위치에 대한 지역 정보를 얻고, 메모리에서 지역 정보에 대응하는 먼지 입자 밀도 데이터를 검색하고, 검색된 먼지 입자 밀도 데이터와 계산된 부피를 이용하여 먼지 농도를 계산하고 이를 출력하기 위한 제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 메모리는 지역 정보를 해당 지역의 공기 질 기준 데이터와 추가로 연계하여 저장할 수 있고, 제어부는 계산한 먼지 농도를 공기 질 기준 데이터와 비교하여 비교 결과를 음성 또는 화면으로 출력할 수 있다. 따라서, 측정 지역마다 측정 편차가 발생하는 문제를 해결하고 측정 정밀도와 신뢰도를 향상시키게 된다.

Description

먼지 센서 {Dust sensor}
본 발명은 먼지 센서에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 지역별로 먼지 농도의 측정 오차를 보상하는 방법에 관한 것이다.
인구가 밀집되고 차량이 늘어남에 따라 대기 오염이 심해지면서, 먼지에 대한 관심이 커지고 있고, 공기 청정기 수요도 늘고 있다. 능동적인 공기 청정을 위해서, 공기 청정기는 공기의 오염 정도 즉, 공기 중 먼지 농도를 측정하기 위한 먼지 센서를 필요로 한다.
먼지 센서로는, 주로 광전식 먼지 센서가 사용되고 있는데, 도 1은 광전식 먼지 센서가 먼지를 센싱 하는 원리를 개념적으로 도시한 것이다.
광전식 먼지 센서는, 하우징에 공기 유입부와 유출부를 형성하고, 유입부로부터 유입되는 공기를 공기 통과 경로를 지나가게 하여 유출부를 통해 배출시키고, 공기 통과 경로에 배치된 발광부가 빛을 공기 통과 경로에 방출하고 공기 통과 경로에 배치된 수광부가 발광부가 방사하여 먼지에 의해 산란된 산란광을 집광하고, 수광부의 전기 신호를 이용하여 공기에 포함된 먼지의 농도를 측정한다.
공기 통과 경로를 통과하는 공기에 먼지나 연기가 없으면 발광부로부터 방사되는 거의 모든 빛이 먼지 통과 경로를 통과해서 수광부가 배치되지 않은 차광 영역에 도달하기 때문에, 수광부의 수광량이 매우 작아진다. 반면, 공기 통과 경로를 통과하는 공기에 먼지나 연기가 있으면 발광부로부터 방사되는 빛의 일부가 공기 통과 경로의 먼지나 연기에 의해 산란되어 수광부에 입사하여, 수광부의 수광량이 상승한다.
이에, 수광부에 포함된 수광 소자(또는 포토 디텍터)의 출력 변동에 기초하여 공기 통과 경로를 통과하는 먼지나 연기의 존재/부존재를 검출할 수 있고, 또한 포토 디텍터의 출력 레벨에 기초하여 공기 통과 경로를 통과하는 먼지나 연기의 농도를 검출할 수 있다.
한편, 먼지 농도는 단위 부피에 포함된 먼지 입자의 총 무게로 정의된다.
수광부에 입사되는 산란광은 공기 통과 경로에 포함된 먼지 입자들의 크기 또는 부피에 비례하고, 포토 디텍터의 출력 신호의 레벨도 먼지 입자들의 부피에 비례하므로, 큰 부피의 입자가 통과할 때 포토 디텍터의 출력 신호의 레벨이 커지고 작은 부피의 입자가 통과할 때 포토 디텍터의 출력 신호의 레벨이 작아진다.
그래서, 먼지 센서는 출력 신호를 통해 먼지 입자가 차지하는 부피를 확인하고 이를 먼지 농도로 환산하는데, 포토 디텍터의 출력 신호를 소정 레벨의 문턱 전압으로 잘라 문턱 전압 이상의 출력 신호가 차지하는 시간 비중을 계산하여 공기 통과 경로를 통과하는 공기 중에 포함된 먼지 입자가 차지하는 전체 부피를 결정하고, 전체 부피에 먼지 입자의 밀도를 곱하여 먼지 농도를 계산할 수 있다.
지역마다 먼지 입자의 밀도가 다른데, 예를 들어 건조한 사막인 중국 북부 지방은 크기가 2.1um인 초미세 먼지 입자의 밀도가 1.36인데 반해, 대한민국에서 크기가 2.1um인 초미세 먼지 입자의 밀도는 1이다. 따라서, 먼지 농도를 정확하게 계산하기 위해서는 먼지 농도를 측정하는 지역의 입자의 밀도를 적용해야 한다.
하지만, 현재 먼지 센서는, 공기에 포함된 먼지 입자의 전체 부피를 실제와 비슷하게 측정하더라도, 먼지 입자의 지역별 밀도 편차를 충분히 고려하지 않고, 센서 내에 설정된 기본 밀도 값을 먼지 농도 계산에 적용한다. 그래서, 한 지역을 기준으로 캘리브레이션 한 먼지 센서로 다른 지역에서 먼지 농도를 측정할 때, 실제 표준 장비로 측정한 먼지 농도와 차이를 보이는 경우가 많다.
또한, 도 2에 도시한 것과 같이, 지역마다 공기 질을 판단하는 기준이 되는 먼지 농도가 서로 달라, 먼지 센서 또는 먼지 센서를 포함한 공기 정화기가 측정한 먼지 농도를 근거로 공기 질을 판단하여 표시할 때, 설치된 지역에 상응하지 않는 결과를 표시하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 상황을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 먼지 특성을 반영하여 실제 값에 가까운 먼지 농도를 계산하는 먼지 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 먼지 입자에서 산란되는 산란광을 수광하여 전기 신호로 출력하기 위한 센서 모듈; 외부 기기와 연결하여 데이터를 주고 받기 위한 통신 모듈; 지역 정보를 먼지 입자 밀도 데이터와 연계하여 저장하기 위한 메모리; 및 센서 모듈이 출력하는 신호를 근거로 먼지 입자의 부피를 계산하고, 통신 모듈을 통해 먼지 센서가 설치된 위치에 대한 지역 정보를 얻고, 메모리에서 지역 정보에 대응하는 먼지 입자 밀도 데이터를 검색하고, 검색된 먼지 입자 밀도 데이터와 계산된 부피를 이용하여 먼지 농도를 계산하고 이를 출력하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 센서 모듈은 빛을 방사하는 발광부; 및 발광부가 방사하여 먼지에 의해 산란되는 산란광을 수광하여 광량에 비례하는 전기 신호로 출력하기 위한 수광부를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 통신 모듈은 근거리 무선 통신을 지원하는 외부 기기에 연결할 수 있다.
일 실시예에서, 메모리는 지역 정보를 해당 지역의 공기 질 기준 데이터와 추가로 연계하여 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 메모리는 인접한 지역 정보를 묶어 세계를 복수 개의 영역으로 분할하고 분할된 각 영역에 대해 먼지 입자 밀도 데이터와 공기 질 기준 데이터의 대표 값을 연계하여 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 메모리는 복수 개의 영역 중에서 표준 영역에 대한 데이터만 저장하고 나머지 영역에 대해서는 표준 영역에 대한 데이터와의 차이 값만을 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는 계산한 먼지 농도를 공기 질 기준 데이터와 비교하여 비교 결과를 음성 또는 화면으로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는 통신 모듈을 통해 지역 정보를 얻을 수 없을 때 딥 스위치에 설정된 값으로부터 지역 정보를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지 농도 센싱 방법은, 통신 모듈을 통해 외부 기기로부터 전송되는 데이터로부터 지역 정보를 추출하는 단계; 메모리를 검색하여 추출된 지역 정보에 대응하는 입자 밀도 값을 얻는 단계; 센서 모듈에서 출력되는 신호로부터 단위 부피의 공기에 포함된 먼지 입자의 부피를 계산하는 단계; 및 계산된 부피와 입자 밀도 값을 곱하여 곱하여 먼지 농도를 계산하고 이를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 먼지 센서의 측정 정밀도가 향상되고 신뢰도가 높아지게 된다.
도 1은 광전식 먼지 센서가 먼지를 센싱 하는 구성을 개념적으로 도시한 것이고,
도 2는 각 나라마다 미세 먼지 판단 기준을 도시한 것이고,
도 3은 광전식 먼지 센서의 일반적인 구성을 도시한 것이고,
도 4는 산란광을 이용하는 방식의 먼지 센서에서 먼지와 신호와의 관계를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 먼지 센서를 기능 블록으로 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 지역별 편차 보정 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
광전식 먼지 센서는 공기 중에 포함된 먼지와 같은 미세 입자에서 산란되어 발생하는 산란광을 포토 디텍터가 수광하고 이를 전기적 신호로 출력하여 먼지에 대한 밀집도를 측정하는 장치이다.
도 3은 광전식 먼지 센서의 일반적인 구성을 도시한 것이다.
광전식 먼지 센서는, 센서 내부의 공기 통과 경로에 빛을 방사하기 위한 발광부(10) 및 공기 통과 경로를 흐르는 공기에 포함된 먼지에 의해 산란된 빛을 집광하기 위한 수광부(20)를 포함하여 구성될 수 있고, 공기 통과 경로로 공기가 유입되도록 흡입력을 생성하기 위한 팬(30)을 더 포함하여 구성될 수도 있다. 외부에서 압력으로 공기가 유입되는 경우 팬(30)이 생략될 수도 있다.
또한, 먼지 센서는 발광부(10)가 조사하여 먼지 또는 입자에 부딪히지 않고 수광부(20)의 검출 범위를 통과한 빛이 검출 공간을 구성하는 벽면에 반사되어 수광부(20)나 발광부(10)로 되돌아 가는 것을 막기 위해 빛을 가두기 위한 미로를 더 포함할 수 있다. 미로는 발광부(10)와 마주보도록 배치될 수 있다.
먼지 센서는 먼지 센서의 동작을 제어하기 위한 제어부와 연결하기 위한 커넥터(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 먼지 센서는, 커넥터를 통해, 제어부로부터 발광부(10), 수광부(20), 팬(30)을 구동하기 위한 제어 신호를 수신하고, 수광부(20)의 출력 신호를 제어부에 전송한다.
발광부(10)는 소정 대역의 빛을 방사하기 위한 광원(11)과 광원(11)에서 방사되는 빛을 평행광으로 변환하기 위한 광원 렌즈(12)를 포함하여 구성될 수 있는데, 광원(11)은 레이저 다이오드(LD)나 LED가 될 수 있고, 광원 렌즈(12)는 발산광을 평행광으로 변환하는 콜리메이트 렌즈나 평행광을 수렴광으로 변환하는 볼록 렌즈가 될 수 있다.
수광부(20)는, 입사되는 빛의 양에 비례하는 전기 신호를 생성하는 포토 디텍터(21)와 입사되는 빛을 포토 디텍터(21)에 집광하기 위한 수광 렌즈(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
발광부(10)는 공기 통과 경로에 빛을 방사하는데, 발광부(10)에서 방사되는 빛이 수광부(20)에 직접 빛이 수신되지 않도록, 발광부(10)와 수광부(20)는 공기의 진행 방향과 소정 각도로 서로 엇갈린 상태로 장착될 수 있다. 또는 발광부(10)와 수광부(20)는 서로 직각을 이루도록 배치될 수도 있는데, 이 경우 발광부(10)가 빛을 방사하는 방향과 수광부(20)가 빛을 수광하는 표면에 수직한 방향이 서로 직각을 이룰 수 있다.
팬(30)은, 제어부의 제어에 따라 구동되어, 공기 통과 경로에 일정한 속도 또는 압력으로 공기가 흐르도록 흡입력을 발생시키는데, 공기 통과 경로의 끝, 즉 공기 배출구 부근에 배치될 수 있다.
발광부(10)는, 주기적인 펄스 형태로 빛을 방사할 수 있고, 수광부(20)는 포토 디텍터(21)에 입사되는 산란광의 광량에 비례하는 전기 신호를 생성하여 출력한다.
광전식 먼지 센서에서는, 공기 통과 경로를 통과하는 공기에 먼지가 없더라도 발광부(10)로부터 방사되는 빛이 본체 내에서 난반사되어 소량의 빛이 수광부(20)에 수광되기 때문에, 먼지가 없더라도 수광 소자(21)의 출력 신호의 레벨이 일정한 값을 갖게 되고, 포토 디텍터(21)는 공기 통과 경로를 통과하는 공기에 포함된 먼지 입자의 크기 또는 부피에 어느 정도 비례하여 레벨이 변동하는 신호를 출력한다.
도 4는 산란광을 이용하는 방식의 먼지 센서에서 먼지와 신호와의 관계를 도시한 것으로, 포토 디텍터(21)의 출력 신호를 소정 레벨의 문턱 전압으로 잘라 로직 하이(High)와 로직 로우(Low)로 출력한 결과를 도시하고 있다.
먼지 센서는, 소정 동작 시간(Top) 동안, 예를 들어 5~30초 동안, 포토 디텍터(21)의 출력 신호를 문턱 전압으로 자른 결과에서 로직 하이가 되는 구간의 시간 길이의 합(도 4에서 T1+T2++T8)을 구하고, 이를 동작 시간(Top)으로 나누어 공기 통과 경로를 지나는 공기와 공기에 포함된 먼지의 부피 비율(S)를 구하고, 여기에 먼지 입자의 밀도를 곱하여 먼지 농도를 구할 수 있다. 동작 시간(Top) 동안 주입되는 공기의 부피를 알 수 있고, 출력 신호로부터 동작 시간(Top) 동안 주입된 공기에 포함된 먼지 입자의 전체 부피를 알 수 있기 때문에, 단위 부피에 포함된 먼지 입자의 부피 비율을 계산할 수 있다.
본 발명은, 먼지 센서가 출력하는 측정 값에 먼지 밀도를 곱하여 먼지 농도를 계산할 때, 먼지 센서가 동작하는 지역을 판단하고, 해당 지역의 먼지 특성을 반영하여 먼지 농도의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이를 위해, 본 발명이 적용되는 먼지 센서 또는 머지 센서 모듈을 포함한 기기는, 통신 모듈을 통해 IoT(Internet of Things) 기능의 외부 기기에 연결하여 외부 기기로부터 지역 코드(Zip Code)와 같은 지역 정보를 얻고, 메모리에 지역 정보가 먼지 밀도 데이터와 공기 품질 판단 기준 데이터가 연계되어 저장된 연계 정보에서 지역 정보에 대응되는 값을 검색하고, 검색된 값을 적용하여 먼지 농도를 계산하고 공기 품질을 판단하여 계산된 먼지 농도와 판단된 공기 품질을 음성이나 화면을 통해 출력하거나 다른 기기에 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 먼지 센서를 기능 블록으로 도시한 것이다.
본 발명에 따른 먼지 센서는, 센서 모듈(110), 통신 모듈(120), 메모리(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
센서 모듈(110)는, 먼지 입자에서 산란되는 산란광을 수광하여 전기 신호로 출력하기 위한 광전식 센서 모듈로, 도 3에 도시한 것과 같은 구성을 할 수 있다.
통신 모듈(120)은, 외부 기기와 연결하여 데이터를 주고 받기 위한 것으로, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee) 등과 같은 근거리 저전력 무선 통신 기술이 적용된 모듈을 사용할 수 있다.
메모리(130)는, 지역 정보를 해당 지역의 입자 밀도 데이터와 공기 질 기준 데이터와 연계하여 저장하기 위한 것으로, 복수 개의 지역에 대해 연계 정보를 저장할 수 있다. 메모리(130)는, 다수의 지역 각각에 대한 연계 정보를 모두 저장하는 대신, 인접한 지역 코드들을 묶어 전 세계를 복수 개의 영역(Zone)으로 분할하고, 분할된 각 영역에 대한 대표 데이터만을 저장할 수도 있다. 또한, 메모리(130)는, 표준 영역에 대한 데이터만을 저장하고, 나머지 영역에 대해서는 표준 영역의 데이터와의 차이 값만을 저장할 수도 있다.
제어부(140)는, 센서 모듈(110)이 출력하는 신호를 근거로 단위 부피의 공기 중에 포함된 먼지 입자의 전체 부피(공기와 공기에 포함된 입자의 부피 비율이 계산됨)를 계산하고, 통신 모듈(120)을 통해 외부 기기로부터 먼지 센서가 설치된 위치에 대한 지역 정보, 예를 들어 집 코드(Zip Code)를 수신하고, 메모리(130)로부터 수신한 지역 정보와 일치하는 지역과 연계되는 밀도 데이터와 공기 질 기준 데이터를 검색하고, 검색된 데이터를 이용하여 먼지 농도를 계산하고, 공기 질이 좋은지 나쁜지 판단하고, 계산과 판단 결과를 화면, 음성 등으로 출력하거나 외부에 전송할 수 있다.
먼지 센서는, 통신 모듈(120)을 통한 무선 통신이 불가능한 것을 대비하여, 지역 코드를 직접 입력하기 위한 딥 스위치를 더 포함할 수 있고, 제어부(140)는 딥 스위치의 입력 값을 근거로 지역 코드를 확인하고, 이를 근거로 먼지 농도를 계산할 수도 있다.
먼지 센서가 공기 청정기, 에어컨 등 호스트에 직접 장착된 경우, 통신 모듈(120), 메모리(130) 및 제어부(140)는 호스트에 결합되어 그 기능을 수행할 수 있는데, 호스트가 유선으로 외부 인터넷과 연결될 때는 통신 모듈(120)은 굳이 무선 통신 기술을 이용할 필요는 없다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 지역별 편차 보정 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.
먼지 센서의 전원이 켜지면, 제어부(140)는 통신 모듈(120)을 제어하여 인터넷이 연결되는 외부 기기에 연결한다(S110). IoT 기능이 장착된 외부 기기는 지역 정보(Zip code)가 등록되어 유무선 통신을 통해 지역 정보를 전달할 수 있다.
제어부(140)는, 통신 모듈(120)을 통해 외부 기기로부터 전송되는 데이터로부터 지역 정보를 추출한다(S120). 제어부(140)는, 통신 모듈(120)이 외부 기기와 연결되지 않는 경우, 즉 통신 모듈(120)을 통해 지역 정보를 얻을 수 없을 때, 먼지 센서에 장착된 딥 스위치에 설정된 값으로부터 지역 정보를 얻을 수도 있다.
제어부(140)는, 메모리(130)를 검색하여, 추출한 지역 정보에 대응하는 입자 밀도 데이터와 지역 정보에 대응하는 공기 질 기준 데이터를 찾는데, 추출한 지역 정보에 대응하는 영역을 찾고, 해당 영역의 설정 값(먼지 입자 밀도와 공기 질 판단 기준)을 검색할 수 있다.
제어부(140)는, 검색한 값으로 먼지 입자 밀도 값과 공기 질 기준 값을 설정한다(S140).
제어부(140)는, 센서 모듈(110)이 출력하는 신호로부터, 예를 들어 도 4를 참조하여 설명한 방법을 이용하여, 단위 부피의 공기 중에 포함된 먼지 입자의 전체 부피를 계산하는데, 계산된 값은 공기와 공기에 포함된 입자의 부피 비율이 된다.
제어부(140)는, 부피 비율에 설정된 입자 밀도 값을 곱하여 공기에 포함된 먼지의 농도를 계산하고 이를 디스플레이(미표시)를 통해 표시할 수 있다(S150). 제어부(140)는, 계산된 먼지 농도를 음성으로 출력하거나 또는 연결된 외부 기기에 데이터로 전송할 수도 있다.
또한, 제어부(140)는, 계산된 먼지 농도를 설정된 공기 질 기준 값과 비교하여, 공기 질이 좋은지 나쁜지 판단하여 판단 결과를 음성, 화면 등으로 출력할 수 있다.
센서 모듈(110)이 출력하는 신호를 근거로 단위 부피의 공기 중에 포함된 먼지 입자의 전체 부피를 계산하고, 통신 모듈(120)을 통해 외부 기기로부터 먼지 센서가 설치된 위치에 대한 지역 정보, 예를 들어 집 코드(Zip Code)를 수신하고, 메모리(130)로부터 수신한 지역 정보와 일치하는 지역과 연계되는 밀도 데이터와 공기 질 기준 데이터를 검색하고, 검색된 데이터를 이용하여 먼지 농도를 계산하고, 공기 질이 좋은지 나쁜지 판단하고, 계산과 판단 결과를 화면, 음성 등으로 출력하거나 외부에 전송할 수 있다.
따라서, 전세계 지역마다 먼지 특성을 반영하여 광학식 먼지 센서의 측정 오차를 보상함으로써, 측정 지역마다 측정 편차가 발생하는 문제를 해결하고 측정 정밀도와 신뢰도를 향상시키게 된다. 또한, 먼지 센서를 설치 지역에 맞도록 수동으로 설정할 필요가 없어지고, 먼지 센서의 설치 장소가 바뀌더라도 바뀐 장소에 맞도록 먼지 농도를 출력하게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 발광부 11: 광원
12: 광원 렌즈 20: 수광부
21: 포토 디텍터 22: 수광 렌즈
30: 팬 110: 센서 모듈
120: 통신 모듈 130: 메모리
140: 제어부

Claims (9)

  1. 먼지 입자에서 산란되는 산란광을 수광하여 전기 신호로 출력하기 위한 센서 모듈;
    외부 기기와 연결하여 데이터를 주고 받기 위한 통신 모듈;
    지역 정보를 먼지 입자 밀도 데이터와 연계하여 저장하기 위한 메모리; 및
    상기 센서 모듈이 출력하는 신호를 근거로 먼지 입자의 부피를 계산하고, 상기 통신 모듈을 통해 먼지 센서가 설치된 위치에 대한 지역 정보를 얻고, 상기 메모리에서 상기 지역 정보에 대응하는 먼지 입자 밀도 데이터를 검색하고, 상기 검색된 먼지 입자 밀도 데이터와 상기 계산된 부피를 이용하여 먼지 농도를 계산하고 이를 출력하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 먼지 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 모듈은, 빛을 방사하는 발광부; 및 상기 발광부가 방사하여 먼지에 의해 산란되는 산란광을 수광하여 광량에 비례하는 전기 신호로 출력하기 위한 수광부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은 근거리 무선 통신을 지원하는 외부 기기에 연결하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 메모리는, 상기 지역 정보를 해당 지역의 공기 질 기준 데이터와 추가로 연계하여 저장하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 메모리는, 인접한 지역 정보를 묶어 세계를 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역에 대해 상기 먼지 입자 밀도 데이터와 상기 공기 질 기준 데이터의 대표 값을 연계하여 저장하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 메모리는, 상기 복수 개의 영역 중에서 표준 영역에 대한 데이터만 저장하고, 나머지 영역에 대해서는 상기 표준 영역에 대한 데이터와의 차이 값만을 저장하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 계산한 먼지 농도를 상기 공기 질 기준 데이터와 비교하여, 상기 비교 결과를 음성 또는 화면으로 출력하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 통신 모듈을 통해 상기 지역 정보를 얻을 수 없을 때, 딥 스위치에 설정된 값으로부터 상기 지역 정보를 얻는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  9. 통신 모듈을 통해 외부 기기로부터 전송되는 데이터로부터 지역 정보를 추출하는 단계;
    메모리를 검색하여 상기 추출된 지역 정보에 대응하는 입자 밀도 값을 얻는 단계;
    센서 모듈에서 출력되는 신호로부터 단위 부피의 공기에 포함된 먼지 입자의 부피를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 부피와 상기 입자 밀도 값을 곱하여 곱하여 먼지 농도를 계산하고 이를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 먼지 농도 센싱 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10928295B2 (en) * 2017-12-22 2021-02-23 Honeywell International Inc. Network assisted particulate matter sensor
US10807440B2 (en) * 2018-01-15 2020-10-20 Maxmac Shanghai Automotive Electronic Co., Ltd. Dual-passage air quality detection device
CN110346254A (zh) * 2018-04-05 2019-10-18 Itm半导体有限公司 灰尘探测装置及其制造方法
CN110595967B (zh) * 2019-08-02 2022-03-22 张家界航空工业职业技术学院 一种粉尘浓度检测仪
CN111545524B (zh) * 2020-05-13 2023-05-12 中国安全生产科学研究院 一种粉尘浓度传感器自动清洁装置
CN113340781B (zh) * 2021-07-02 2024-04-26 深圳市华西米技术有限公司 一种智能仓储用半导体环境参数监控装置
CN113565656A (zh) * 2021-08-12 2021-10-29 王娟 光电雾气、灰尘检测器及安装该检测器的滤清器和汽车
KR102413574B1 (ko) * 2022-02-16 2022-06-27 주식회사 다산에스엠 개량된 굴뚝먼지 측정장치
CN114878757B (zh) * 2022-06-09 2023-05-23 艾易西(中国)环保科技有限公司 空气质量检测器及空气质量检测系统
CN116008385B (zh) * 2023-03-27 2023-06-09 北京英视睿达科技股份有限公司 一种tvoc监测设备校准方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003281671A (ja) 2002-03-20 2003-10-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> マルチセンシング大気環境モニタリングシステム装置及びモニタリング方法
US20060173580A1 (en) 2001-02-07 2006-08-03 Desrochers Eric M Air quality monitoring systems and methods
US20150077737A1 (en) 2013-08-09 2015-03-19 Cnry Inc. System and methods for monitoring an environment
US20170097294A1 (en) 2014-06-10 2017-04-06 Koninklijke Philips N.V. Aerosol sensor and sensing method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014164547A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-09 Aclima Inc. Distributed sensor system with remote sensor nodes and centralized data processing
KR101606561B1 (ko) * 2014-12-15 2016-03-25 주식회사 그린솔루스 먼지입자측정방법 및 먼지입자측정장치
KR20160132513A (ko) * 2015-05-11 2016-11-21 주식회사 에어 대기 관리 및 대기질 분석 시스템
CN205246490U (zh) * 2015-06-08 2016-05-18 博华康生（北京）科技有限公司 一种随身pm2.5传感器
FR3042597B1 (fr) * 2015-10-16 2021-03-19 Planetwatch24 Dispositif et procede de capture et d'enregistrement des particules fines et/ou densite des gaz nox dans l'air
CN106383074A (zh) * 2016-08-31 2017-02-08 广东美的制冷设备有限公司 校准粉尘传感器的方法及设备
CN206038482U (zh) * 2016-09-12 2017-03-22 济南诺方电子技术有限公司 一种传感器及基于该传感器的监测站

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060173580A1 (en) 2001-02-07 2006-08-03 Desrochers Eric M Air quality monitoring systems and methods
JP2003281671A (ja) 2002-03-20 2003-10-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> マルチセンシング大気環境モニタリングシステム装置及びモニタリング方法
US20150077737A1 (en) 2013-08-09 2015-03-19 Cnry Inc. System and methods for monitoring an environment
US20170097294A1 (en) 2014-06-10 2017-04-06 Koninklijke Philips N.V. Aerosol sensor and sensing method

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