KR102430203B1 - Fine dust sensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세먼지 측정 센서에 관한 것이다. 미세먼지 측정 센서는, 센서 하우징, 상기 센서 하우징 내부에 배치되며, 직진광을 조사하는 광원, 상기 센서 하우징 내부에 배치되고, 상기 직진광이 지나는 공간에 정의된 검출 영역을 향하는 수광면을 가지며, 상기 직진광의 진행 방향으로 상기 검출 영역의 전방에 배치된 전방 산란 이미지 센서, 및 상기 센서 하우징 내부에 배치되고, 상기 검출 영역을 향하는 수광면을 가지며, 상기 직진광의 진행 방향으로 상기 검출 영역의 후방에 배치된 후방 산란 이미지 센서를 포함할 수 있다.The present invention relates to a fine dust measuring sensor. The fine dust measuring sensor has a sensor housing, a light source irradiating straight light disposed inside the sensor housing, a light receiving surface disposed inside the sensor housing and facing a detection area defined in a space through which the straight light passes, a forward scattering image sensor disposed in front of the detection area in the traveling direction of the straight light, and a light receiving surface disposed inside the sensor housing and facing the detection area, behind the detection area in the traveling direction of the straight light a disposed backscatter image sensor.

Description

미세먼지 측정 센서{Fine dust sensor}Fine dust sensor {Fine dust sensor}

본 발명은 미세먼지 측정 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a fine dust measuring sensor.

산업화로 인해, 환경 오염이 심각한 문제가 되었다. 입자의 직경에 따라 분류되는 미세 먼지 또는 초미세 먼지는, 호홉기질환을 유발한다고 알려져 있다. 한편, 황산화물, 질소산화물 등과 같은 유해 가스는, 인체에 치명적인 손상을 유발할 수 있다. 이러한 오염 물질은 센서에 의해 검출 가능하다. 최근 들어, 오염 물질을 검출하는 센서가 에어컨이나 공기 청정기 등의 공조 기기에 내장되고 있다. 오염 물질을 검출하는 센서는, 센싱 방식이나 정밀도에 따라 다양하게 개발되어 있다. 오염 물질 검출 센서는, 공기를 인위적으로 또는 자연적으로 흐르게 하는 방식으로, 공기중의 오염 물질을 검출할 수 있다. 이와 같은 방식은, 상당한 공간을 점유하는 공조 기기에는 적용하기 쉽지만, 소형 전자장치, 예를 들어, 스마트폰 등에는 적용하기 어렵다. With industrialization, environmental pollution has become a serious problem. Fine dust or ultrafine dust classified according to particle diameter is known to cause respiratory diseases. On the other hand, harmful gases such as sulfur oxides and nitrogen oxides may cause fatal damage to the human body. These contaminants are detectable by the sensor. In recent years, sensors for detecting pollutants have been incorporated in air conditioners such as air conditioners and air purifiers. Sensors for detecting contaminants have been developed in various ways according to sensing methods and precision. The pollutant detection sensor can detect pollutants in the air in a way that causes the air to flow artificially or naturally. Such a method is easy to apply to an air conditioning device occupying a significant space, but is difficult to apply to a small electronic device, for example, a smart phone.

소형 전자장치에 적용 가능한 미세먼지 측정 센서를 제공하고자 한다.It is intended to provide a fine dust measuring sensor applicable to small electronic devices.

본 발명의 일 측면에 따른 실시예는, 미세먼지 측정 센서를 제공한다. 미세먼지 측정 센서는, 센서 하우징, 상기 센서 하우징 내부에 배치되며, 직진광을 조사하는 광원, 상기 센서 하우징 내부에 배치되고, 상기 직진광이 지나는 공간에 정의된 검출 영역을 향하는 수광면을 가지며, 상기 직진광의 진행 방향으로 상기 검출 영역의 전방에 배치된 전방 산란 이미지 센서, 및 상기 센서 하우징 내부에 배치되고, 상기 검출 영역을 향하는 수광면을 가지며, 상기 직진광의 진행 방향으로 상기 검출 영역의 후방에 배치된 후방 산란 이미지 센서를 포함할 수 있다. An embodiment according to an aspect of the present invention provides a fine dust measuring sensor. The fine dust measuring sensor has a sensor housing, a light source irradiating straight light disposed inside the sensor housing, a light receiving surface disposed inside the sensor housing and facing a detection area defined in a space through which the straight light passes, a forward scattering image sensor disposed in front of the detection area in the traveling direction of the straight light, and a light receiving surface disposed inside the sensor housing and facing the detection area, behind the detection area in the traveling direction of the straight light a disposed backscatter image sensor.

일 실시예로, 상기 미세먼지 측정 센서는, 에어 펌핑 트랜스듀서에 공기 연통 가능하게 결합될 수 있다. 에어 펌핑 트랜스듀서는 공기 투과 영역이 상면에 형성된 트랜스듀서 하우징 및 상기 트랜스듀서 하우징 내측벽에 양측이 고정되며, 상기 트랜스듀서 하우징 내부의 공기를 외부로 이동시키거나 상기 외부로부터 공기를 상기 트랜스듀서 하우징 내부로 이동시키기 위하여, 펌핑용 전기 신호에 의해, 제1 변형 상태와 제2 변형 상태로 반복적으로 변형하는 다이아프램-여기서, 상기 제1 변형 상태는 상기 다이아프램의 중앙부가 하방으로 이동한 상태이며, 상기 제2 변형 상태는 상기 중앙부가 상방으로 이동한 상태임-을 포함할 수 있다.In an embodiment, the fine dust measuring sensor may be coupled to an air pumping transducer in an air-communicable manner. The air pumping transducer is fixed on both sides to a transducer housing having an air permeable region formed on its upper surface and an inner wall of the transducer housing, and moves air inside the transducer housing to the outside or air from the outside to the transducer housing A diaphragm that repeatedly deforms into a first deformed state and a second deformed state by means of an electric signal for pumping in order to move inward, wherein the first deformed state is a state in which the central portion of the diaphragm moves downward , the second deformed state may include a state in which the central portion is moved upward.

일 실시예로, 상기 미세먼지 측정 센서의 측벽에 센서 관통홀이 형성되고, 상기 에어 펌핑 트랜스듀서의 측벽에 트랜스듀서 관통홀이 형성되며, 상기 미세먼지 측정 센서와 상기 에어 펌핑 트랜스듀서는, 상기 센서 관통홀과 상기 트랜스듀서 관통홀은 적어도 부분적으로 일치하도록 결합될 수 있다.In one embodiment, a sensor through hole is formed in a sidewall of the fine dust measuring sensor, a transducer through hole is formed in a sidewall of the air pumping transducer, and the fine dust measuring sensor and the air pumping transducer are The sensor through-hole and the transducer through-hole may be coupled to at least partially coincide with each other.

일 실시예로, 상기 미세먼지 측정 센서는, 에어 펌핑 트랜스듀서의 상면에 배치될 수 있다.In an embodiment, the fine dust measuring sensor may be disposed on the upper surface of the air pumping transducer.

일 실시예로, 상기 전방 산란 이미지 센서의 시야와 상기 후방 산란 이미지 센서의 시야는 동일 축상에 있을 수 있다.In an embodiment, the field of view of the forward scattering image sensor and the field of view of the back scattering image sensor may be on the same axis.

일 실시예로, 상기 전방 산란 이미지 센서는, 초미세 먼지에 의해 산란된 직진광을 검출하여 전방 산란 영상을 생성하며, 상기 후방 산란 이미지 센서는, 미세 먼지에 의해 산란된 직진광을 검출하여 후방 산란 영상을 생성할 수 있다.In one embodiment, the forward scattering image sensor generates a forward scattering image by detecting the straight light scattered by the ultrafine dust, and the backscattering image sensor detects the straight light scattered by the fine dust and back A scattering image can be generated.

본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 측정 센서는 소형 전자장치에 적용될 수 있다. The fine dust measuring sensor according to an embodiment of the present invention may be applied to a small electronic device.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다. 도면은 발명을 이해하기 위한 수단이므로, 도면에 표현된 구성 요소의 폭이나 두께 등은 실제 구현시 달라질 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 에어 펌핑 트랜스듀서의 구동 원리를 개략적으로 설명한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 에어 펌핑 트랜스듀서를 구동하는 방식을 예시적으로 설명한 도면이다.
도 3은 에어 펌핑 트랜스듀서의 구동 회로를 개략적으로 설명한 도면이다.
도 4는 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 에어 펌핑 트랜스듀서에서 미세먼지 측정 센서를 구동하는 과정을 예시적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 영상 방식의 미세먼지 측정 원리를 개략적으로 설명한 도면이다.
도 7은 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 도 6의 미세먼지 측정 센서를 전자장치에 적용한 일 실시예를 도시한 도면이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention is described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. For ease of understanding, like elements have been assigned like reference numerals throughout the accompanying drawings. The configuration shown in the accompanying drawings is merely an exemplary embodiment for explaining the present invention, and is not intended to limit the scope of the present invention. In particular, the accompanying drawings, in order to help the understanding of the invention, some components are expressed somewhat exaggerated. Since the drawings are a means for understanding the invention, it should be understood that the width or thickness of the components represented in the drawings may vary in actual implementation.
1 is a view schematically explaining a driving principle of an air pumping transducer.
FIG. 2 is a view exemplarily explaining a method of driving the air pumping transducer shown in FIG. 1 .
3 is a diagram schematically illustrating a driving circuit of an air pumping transducer.
4 is a diagram illustrating an embodiment in which a fine dust measuring sensor is applied to an air pumping transducer.
5 is a flowchart exemplarily illustrating a process of driving a fine dust measuring sensor in an air pumping transducer.
6 is a diagram schematically explaining the principle of measuring fine dust in an image method.
7 is a view showing an embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.
8 is a view showing another embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.
9 is a view showing another embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.
10 is a view showing another embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.
11 is a view showing another embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.
12 is a diagram illustrating an embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an electronic device.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 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. 특히, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 기능, 특징, 실시예들은, 단독으로 또는 다른 실시예와 결합하여 구현될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위가 첨부된 도면에 도시된 형태에만 한정되는 것이 아님을 유의하여야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail through the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood that all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention are included. In particular, functions, features, and embodiments to be described below with reference to the accompanying drawings may be implemented alone or in combination with other embodiments. Therefore, it should be noted that the scope of the present invention is not limited to the forms shown in the accompanying drawings.

한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”, “약” 등과 같은 표현은 실제 구현시 적용되는 마진이나 발생가능한 오차를 고려하기 위한 표현이다. 예를 들어, “실질적으로 90도”는 90도일 때의 효과와 동일한 효과를 기대할 수 있는 각도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 다른 예로, “거의 없는”은 무엇인가가 미미하게 존재하더라도 무시할 수 있는 정도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다.On the other hand, expressions such as “substantially”, “almost”, “about”, etc. among terms used in this specification are expressions to consider margins applied in actual implementation or possible errors. For example, “substantially 90 degrees” should be interpreted to include an angle from which the same effect as the effect at 90 degrees can be expected. As another example, “rarely” should be construed to include the negligible amount of something, even if it is insignificant.

한편, 특별한 언급이 없는 한, “측면”, 또는 “수평”은 도면의 좌우 방향을 언급하기 위한 것이며, “수직”은 도면의 상하 방향을 언급하기 위한 것이다. 또한, 특별히 정의되지 않는 한, 각도, 입사각 등은 도면에 표시된 수평면에 수직한 가상의 직선을 기준으로 한다. Meanwhile, unless otherwise specified, “side” or “horizontal” refers to the left-right direction of the drawing, and “vertical” refers to the up-down direction of the drawing. In addition, unless otherwise defined, angles, incident angles, etc. are based on an imaginary straight line perpendicular to the horizontal plane shown in the drawing.

첨부된 도면 전체에 걸쳐서, 동일하거나 유사한 요소는 동일한 도면 부호를 사용하여 인용된다. Throughout the appended drawings, identical or similar elements are referenced using the same reference numerals.

도 1은 에어 펌핑 트랜스듀서의 구동 원리를 개략적으로 설명한 도면이다.1 is a view schematically explaining a driving principle of an air pumping transducer.

에어 펌핑 트랜스듀서(100)는, 외부 공기를 내부로 강제 흡입하며, 내부 공기를 외부로 강제 배출한다. 에어 펌핑 트랜스듀서(100)는, 전기 신호에 따라 동작하는 다이아프램(10)을 이용하여 공기를 흡입 또는 배출할 수 있다. 한편, 다이아프램(10)은, 전기 신호를 음파로 변환할 수 있다. 다이아프램(10)은 공기에 소밀파를 발생시켜 가청 대역의 음파를 발생할 수 있다. 에어 펌핑 트랜스듀서(100)는, 휴대용 전자장치, 예를 들어, 스마트폰에 장착되는 소형 스피커(Micro speaker)를 이용하여 구현될 수 있다. The air pumping transducer 100 forcibly sucks in the outside air to the inside, and forcibly discharges the inside air to the outside. The air pumping transducer 100 may suck in or discharge air using the diaphragm 10 that operates according to an electrical signal. Meanwhile, the diaphragm 10 may convert an electrical signal into a sound wave. The diaphragm 10 may generate a small wave in the air to generate a sound wave in an audible band. The air pumping transducer 100 may be implemented using a portable electronic device, for example, a micro speaker mounted on a smart phone.

에어 펌핑 트랜스듀서(100)는, 트랜스듀서 하우징(13), 다이아프램(10), 보이스 코일(11), 및 자석(12)을 포함한다. 트랜스듀서 하우징(13)는, 에어 펌핑 트랜스듀서(100)의 내부 공간(트랜스듀서 챔버)을 정의하며, 다이아프램(10), 보이스 코일(11) 및 자석(12)을 내부에 수용한다. 공기를 통과시키는 하나 이상의 기공(14)이 형성된 공기 투과 영역은 트랜스듀서 하우징(13)의 상면에 형성된다. 트랜스듀서 챔버는 다이아프램(10)에 의해 상부 챔버(15)과 하부 챔버(16)으로 구분되며, 양 챔버 사이에서 공기의 이동은 가능하거나 불가능할 수 있다. 추가적으로, 액체 유입을 방지하는 액체 방지막은 공기 투과 영역의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다.The air pumping transducer 100 includes a transducer housing 13 , a diaphragm 10 , a voice coil 11 , and a magnet 12 . The transducer housing 13 defines an inner space (transducer chamber) of the air pumping transducer 100 , and accommodates the diaphragm 10 , the voice coil 11 and the magnet 12 therein. An air permeable region formed with one or more pores 14 for passing air is formed on the upper surface of the transducer housing 13 . The transducer chamber is divided into an upper chamber 15 and a lower chamber 16 by a diaphragm 10, and movement of air between the two chambers may or may not be possible. Additionally, a liquid barrier that prevents liquid from entering may be disposed above or below the air permeable region.

다이아프램(10)은, 트랜스듀서 하우징(13)의 내측벽에 적어도 일부가 고정된 박막일 수 있다. 보이스 코일(11)의 일측은 다이아프램(10)에 고정되며, 타측은 고정 부분으로부터 실질적으로 수직 하부에 위치한다. 자석(12)은 보이스 코일(11)과 접하지 않도록 보이스 코일(11) 내부 또는 보이스 코일(11)의 대향하는 두 면 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 원기둥 또는 사각 기둥 형태의 보이스 코일(11)은, 다이아프램(10)의 하부에 매달리며, 보이스 코일(11)은 자석(12)의 측면을 따라 상하로 이동할 수 있다.The diaphragm 10 may be a thin film at least partially fixed to the inner wall of the transducer housing 13 . One side of the voice coil 11 is fixed to the diaphragm 10 , and the other side is located substantially vertically downward from the fixing part. The magnet 12 may be disposed inside the voice coil 11 or between two opposing surfaces of the voice coil 11 so as not to come into contact with the voice coil 11 . For example, the voice coil 11 in the form of a cylinder or square pillar is suspended from the lower portion of the diaphragm 10 , and the voice coil 11 may move up and down along the side surface of the magnet 12 .

에어 펌핑 트랜스듀서(100)는, 인가된 전기 신호에 의해서, 외부 공기를 상부 챔버(15)으로 끌어들일 수 있다. 보이스 코일(11)과 자석(12)간 상호 작용에 의해, 보이스 코일(11)이 수직 하방으로 이동하면, 다이아프램(10)은 제1 변형 상태(10a)가 된다. 제1 변형 상태(10a)는 다이아프램(10)의 중앙부가 수직 하방으로 거리 d1만큼 이동한 상태이다. 거리 d1는 신호가 없을 때 다이아프램(10)의 위치를 기준으로 한다. 다이아프램(10)이 제1 변형 상태(10a)가 되면, 상부 챔버(15)이 확장되며 이로 인해 음압이 상부 챔버(15) 내에 발생한다. 음압은 외부의 공기를 상부 챔버(15)으로 이동시키는 작용을 할 수 있다. The air pumping transducer 100 may draw in external air into the upper chamber 15 by an applied electrical signal. When the voice coil 11 moves vertically downward due to the interaction between the voice coil 11 and the magnet 12 , the diaphragm 10 is in the first deformed state 10a. The first deformed state 10a is a state in which the central portion of the diaphragm 10 is vertically moved downward by a distance d 1 . The distance d 1 is based on the position of the diaphragm 10 in the absence of a signal. When the diaphragm 10 is in the first deformed state 10a , the upper chamber 15 expands, thereby generating a negative pressure in the upper chamber 15 . The negative pressure may act to move external air into the upper chamber 15 .

에어 펌핑 트랜스듀서(100)는, 인가된 전기 신호에 의해서, 상부 챔버(15) 내 공기를 외부로 내보낼 수 있다. 공기 유입시와 반대 극성의 전기 신호가 보이스 코일(11)에 인가되면, 보이스 코일(11)은 수직 상방으로 거리 d2만큼 이동하여 다이아프램(10)을 제2 변형 상태(10b)가 되도록 한다. 거리 d2는, 다이아프램(10)이 제1 변형 상태(10a)에서 제2 변형 상태(10b)로 변할 때 다이아프램(10)의 중앙부가 이동한 거리이다. 다이아프램(10)이 제2 변형 상태(10b)가 되면, 상부 챔버(15)이 축소되며 이로 인해 양압이 상부 챔버(15) 내에 발생한다. 양압은 상부 챔버(15) 내부의 공기를 외부로 이동시키는 작용을 할 수 있다. The air pumping transducer 100 may discharge air in the upper chamber 15 to the outside by an applied electrical signal. When an electrical signal having a polarity opposite to that when air is introduced is applied to the voice coil 11, the voice coil 11 moves vertically upward by a distance d 2 to bring the diaphragm 10 into the second deformed state 10b. . The distance d 2 is the distance the central portion of the diaphragm 10 moves when the diaphragm 10 changes from the first deformed state 10a to the second deformed state 10b. When the diaphragm 10 is in the second deformed state 10b , the upper chamber 15 is reduced, thereby generating a positive pressure in the upper chamber 15 . The positive pressure may act to move the air inside the upper chamber 15 to the outside.

도 2는 도 1에 도시된 에어 펌핑 트랜스듀서를 구동하는 방식을 예시적으로 설명한 도면이며, 도 2의 (a)는 에어 펌핑을 나타내며, (b)는 음파 변환을 나타낸다.2 is a view exemplarily explaining a method of driving the air pumping transducer shown in FIG. 1 , (a) of FIG. 2 shows air pumping, and (b) shows sound wave conversion.

도 2의 (a)를 참조하면, 에어 펌핑 트랜스듀서(100)는 펌핑용 전기 신호에 의해 에어 펌핑 동작한다. 일 실시예로, 펌핑용 전기 신호는 아날로그 형태의 신호일 수 있으며, 예를 들어, 교류 신호일 수 있다. 펌핑용 전기 신호는, 보이스 코일(11)에 인가되어 보이스 코일(11)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 이로 인해, 다이아프램(10)은 제1 변형 상태(10a)와 제2 변형 상태(10b)를 반복할 수 있다. 펌핑용 전기 신호의 최대값 Vcoil_max 및 최소값 Vcoil_min, 즉, 진폭은, 다이아프램(10)이 손상되지 않는 범위 내에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 변형 상태(10a) 및 제2 변형 상태(10b)는, 다이아프램(10)이 최대로 변형된 상태일 수 있다. 한편, 펌핑용 전기 신호의 적어도 일부 구간의 주파수는 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 펌핑용 전기 신호의 일부 구간의 주파수는 약 20Hz이하일 수 있다. Referring to (a) of FIG. 2 , the air pumping transducer 100 performs an air pumping operation according to an electric signal for pumping. In one embodiment, the electrical signal for pumping may be an analog signal, for example, an AC signal. The electric signal for pumping may be applied to the voice coil 11 to vertically move the voice coil 11 . Accordingly, the diaphragm 10 may repeat the first deformed state 10a and the second deformed state 10b. The maximum value V coil_max and the minimum value V coil_min , that is, the amplitude of the electric signal for pumping, may be selected within a range in which the diaphragm 10 is not damaged. For example, the first deformed state 10a and the second deformed state 10b may be states in which the diaphragm 10 is maximally deformed. Meanwhile, frequencies of at least some sections of the electric signal for pumping may be substantially the same. For example, the frequency of some sections of the electric signal for pumping may be about 20 Hz or less.

다른 실시예로, 펌핑용 전기 신호는 최대값 Vcoil_max 및 최소값 Vcoil_min이 반복되는 구형파일 수 있다. 한 주기에서, 최대값 Vcoil_max 및 최소값 Vcoil_min의 비율은 실질적으로 동일하거나 상이할 수 있다. 아날로그 형태의 경우와 마찬가지로, 구형파의 주파수는 적어도 일부 구간에서 실질적으로 동일할 수 있다. 또 다른 실시예로, 펌핑용 전기 신호는 계단식으로 증가 또는 감소하는 램프 신호일 수 있다. In another embodiment, the electric signal for pumping may be a rectangular shape in which the maximum value V coil_max and the minimum value V coil_min are repeated. In one period, the ratio of the maximum value V coil_max and the minimum value V coil_min may be substantially the same or different. As in the case of the analog form, the frequency of the square wave may be substantially the same in at least some sections. In another embodiment, the electrical signal for pumping may be a ramp signal that increases or decreases in a stepwise manner.

도 2의 (b)를 참조하면, 에어 펌핑 트랜스듀서(100)는 음파용 전기 신호에 의해 에어 펌핑 동작한다. 음파용 전기 신호는 아날로그 오디오 신호이며, 다양한 주파수의 교류 신호를 합성하여 생성될 수 있다. 음파용 전기 신호의 주파수는 약 20Hz 내지 약 20,000Hz 사이일 수 있으며, 음파용 전기 신호의 진폭은 펌핑용 전기 신호의 약 50%이하일 수 있다. 음파용 전기 신호가 인가되면, 보이스 코일(11)이 다이아프램(10)을 진동시켜 음파가 발생한다. Referring to Figure 2 (b), the air pumping transducer 100 air pumping operation by the electrical signal for sound waves. The electrical signal for sound waves is an analog audio signal and may be generated by synthesizing AC signals of various frequencies. The frequency of the electric signal for sound wave may be between about 20 Hz and about 20,000 Hz, and the amplitude of the electric signal for sound wave may be about 50% or less of the electric signal for pumping. When an electric signal for sound waves is applied, the voice coil 11 vibrates the diaphragm 10 to generate sound waves.

도 3은 에어 펌핑 트랜스듀서의 구동 회로를 개략적으로 설명한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a driving circuit of an air pumping transducer.

에어 펌핑 트랜스듀서(100)는, 휴대용 전자장치의 스피커로 동작할 수 있다. 휴대용 전자장치의 일 예로, 스마트폰은 다양한 부품으로 구성되지만, 불필요한 설명을 피하기 위해서, 에어 펌핑 트랜스듀서의 에어 펌핑 및 음파 변환에 관련된 구성만 도 3에 도시되어 있다. 에어 펌핑 및 음파 변환은, 프로세서(AP; 250)에 의해 제어되는 동작이다. 에어 펌핑 트랜스듀서(100)의 에어 펌핑은, 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 에어 펌핑 트랜스듀서(100)는 지속 시간의 전체 구간 동안 아날로그 신호로 구동되거나, 지속 시간의 전체 구간 동안 비아날로그 신호로 구동되거나, 일부 구간에서는 아날로그 신호로 구동되며, 나머지 구간에서는 비아날로그 신호로 구동될 수 있다. 여기서, 비아날로그 신호는 구형파 또는 램프 신호일 수 있다.The air pumping transducer 100 may operate as a speaker of a portable electronic device. As an example of a portable electronic device, a smartphone is composed of various parts, but in order to avoid unnecessary description, only the components related to air pumping and sound wave conversion of the air pumping transducer are illustrated in FIG. 3 . Air pumping and sound wave conversion are operations controlled by the processor (AP) 250 . Air pumping of the air pumping transducer 100 may be implemented in various ways. The air pumping transducer 100 is driven with an analog signal for the entire duration of the duration, or driven with a non-analog signal for the entire duration of the duration, or driven with an analog signal in some sections, and driven with a non-analog signal for the rest of the duration can be Here, the non-analog signal may be a square wave or a ramp signal.

프로세서(250)는 오디오 데이터를 디지털-아날로그 컨버터(240)로 제공하며, 디지털-아날로그 컨버터(240)는 오디오 데이터를 아날로그 신호(241)로 변환한다. 변환된 아날로그 신호(241)는 구동 회로(200)의 증폭기(210)로 입력된다. 증폭기(210)는 아날로그 신호(241)를 증폭하여 펌핑용 전기 신호(211)를 출력한다. 일 실시예로, 오디오 데이터는, 아날로그 신호(241)의 샘플링 정보일 수 있다. 한편, 오디오 데이터는, 아날로그 신호(241)를 생성하는데 필요한 정보, 예를 들어, 진폭, 주파수, 지속 시간을 포함할 수도 있다. 여기서, 지속 시간은, 펌핑용 전기 신호(211, 221)가 에어 펌핑 변환기(100)에 지속적으로 출력되는 시구간이다. 증폭기(210)의 증폭율(Gain)이 N으로 고정된 경우, 디지털-아날로그 컨버터(240)는 진폭이 (Vcoil_max - Vcoil_min)/2N이 되도록 아날로그 신호(241)를 지속 시간 동안 생성할 수 있다. 다른 실시예로, 오디오 데이터는, 아날로그 신호(241)의 주파수를 포함하며, 증폭기(210)의 증폭율 N은 가변될 수 있다. 증폭율 N은, 출력되는 펌핑용 전기 신호(211)의 최대값이 Vcoil_max보다 크지 않으며 최소값이 Vcoil_min보다 작지 않도록 조정될 수 있다. 한편, 에어 펌핑 트랜스듀서(100)는 음파용 전기 신호를 음파로 변환할 수 있다. The processor 250 provides audio data to the digital-to-analog converter 240 , and the digital-to-analog converter 240 converts the audio data into an analog signal 241 . The converted analog signal 241 is input to the amplifier 210 of the driving circuit 200 . The amplifier 210 amplifies the analog signal 241 and outputs an electrical signal 211 for pumping. As an embodiment, the audio data may be sampling information of the analog signal 241 . Meanwhile, the audio data may include information necessary to generate the analog signal 241 , for example, amplitude, frequency, and duration. Here, the duration is a time period during which the electric signals for pumping 211 and 221 are continuously output to the air pumping converter 100 . When the amplification factor (Gain) of the amplifier 210 is fixed to N, the digital-to-analog converter 240 may generate the analog signal 241 for a duration such that the amplitude is (V coil_max - V coil_min )/2N. have. In another embodiment, the audio data includes the frequency of the analog signal 241 , and the amplification factor N of the amplifier 210 may be varied. The amplification factor N may be adjusted so that the maximum value of the output electric signal for pumping 211 is not greater than V coil_max and the minimum value is not less than V coil_min . Meanwhile, the air pumping transducer 100 may convert an electrical signal for sound waves into sound waves.

구동 회로(200)는, 비아날로그 신호 발생기(220)를 더 포함할 수 있다. 비아날로그 신호 발생기(220)는, 프로세서(250)가 제공한 비아날로그 신호 데이터를 이용하여 펌핑용 전기 신호(221)를 생성할 수 있다. 비아날로그 신호 데이터는, 펌핑용 전기 신호(221)를 생성하는데 필요한 정보, 예를 들어, 듀티비, 주파수, 지속 시간을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 펌핑용 전기 신호(221)는, Vcoil_max와 Vcoil_min이 교대로 나타나는 신호일 수 있다. 다른 실시예로, 펌핑용 전기 신호(221)는, Vcoil_max와 Vcoil_min 사이를 계단식으로 증가 또는 감소하는 신호일 수 있다. 비아날로그 형태의 펌핑용 전기 신호(221)는, 상부 챔버(15)에 발생하는 음압 또는 양압을 누적적으로 증가시키는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 비아날로그 형태의 펌핑용 전기 신호(221)는, 다이아프램(10)이 제1 변형 상태(10a)에서 제2 변형 상태(10b)로 변경하는데 소요되는 시간과 제2 변형 상태(10b)에서 제1 변형 상태(10a)로 변경하는데 소요되는 시간을 상이하게 설정할 수 있게 한다.The driving circuit 200 may further include a non-analog signal generator 220 . The non-analog signal generator 220 may generate the electric signal 221 for pumping by using the non-analog signal data provided by the processor 250 . The non-analog signal data may include information necessary for generating the electric signal 221 for pumping, for example, a duty ratio, a frequency, and a duration. As an embodiment, the electric signal for pumping 221 may be a signal in which V coil_max and V coil_min appear alternately. In another embodiment, the electric signal for pumping 221 may be a signal that increases or decreases between V coil_max and V coil_min in a stepwise manner. The non-analog type electric signal for pumping 221 may be used to cumulatively increase negative or positive pressure generated in the upper chamber 15 . For example, the non-analog type electric signal for pumping 221 is the time required for the diaphragm 10 to change from the first deformed state 10a to the second deformed state 10b and the second deformed state ( The time required to change from 10b) to the first deformed state 10a can be set differently.

추가적으로, 구동 회로(200)는, 센서 드라이버(230)를 더 포함할 수 있다. 센서 드라이버(230)는, 에어 펌핑 트랜스듀서(100)의 내부에 장착되거나 에어 펌핑 트랜스듀서(100)의 외부에 결합된 센서를 구동한다. 센서는, 예를 들어, 이미지 센서일 수 있다. 이 경우, 센서 드라이버(230)는, 이미지 센서의 구동을 제어하며, 이미지 센서가 출력한 화소 신호를 처리하여 영상을 출력할 수 있다. 센서가 미세 먼지 농도를 측정하기 위한 센서인 경우, 센서 드라이버(230)는 영상을 분석하여 미세 먼지 농도를 출력할 수도 있다. 한편, 영상은 프로세서(250)에 제공되며, 프로세서(250)는 영상을 이용하여 미세 먼지 농도를 산출할 수도 있다.Additionally, the driving circuit 200 may further include a sensor driver 230 . The sensor driver 230 drives a sensor mounted inside the air pumping transducer 100 or coupled to the outside of the air pumping transducer 100 . The sensor may be, for example, an image sensor. In this case, the sensor driver 230 may control driving of the image sensor, process the pixel signal output from the image sensor, and output an image. When the sensor is a sensor for measuring the fine dust concentration, the sensor driver 230 may analyze the image and output the fine dust concentration. Meanwhile, the image is provided to the processor 250 , and the processor 250 may calculate the fine dust concentration using the image.

도 4는 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 일 실시예를 도시한 도면으로, 도 4의 (a)는 에어 펌핑 트랜스듀서(100)에 결합된 미세먼지 측정 센서(260)의 수직 단면도이고, (b)는 I-I'에 따른 미세먼지 측정 센서(260)의 수평 단면도이다.4 is a view showing an embodiment in which a fine dust measuring sensor is applied to an air pumping transducer, (a) of FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the fine dust measuring sensor 260 coupled to the air pumping transducer 100 and (b) is a horizontal cross-sectional view of the fine dust measuring sensor 260 taken along I-I'.

미세먼지 측정 센서(260)는 에어 펌핑 트랜스듀서(100)의 트랜스듀서 하우징(13)에 배치된다. 도 4의 (a)에 도시된 구조에서, 미세먼지 측정 센서(260)는 상부 챔버(15)에 배치될 수 있다. 도 4의 (b)에 도시된 구조에서, 광원(261)은 상부 챔버 내 일측벽(13L)에 배치되며, 포토 다이오드(264)는 수광면이 직진광(262)이 통과하는 영역 중 일부인 검출 영역(263)을 향하도록 배치된다. 광원(261) 및 포토 다이오드(264)는 트랜스듀서 하우징(13)의 내부를 향하도록 측벽(13L, 13U) 내부에 배치될 수 있다. 광원(261)은 일측벽(13L에서 타측벽(13R) 방향으로 직진광(262)을 연속적으로 또는 펄스 형태로 조사한다. 여기서, 광원(261)은 레이저 다이오드 또는 적외선/근적외선 LED일 수 있다. 포토 다이오드(264)에 빛이 입사할 수 있는 시야(265)로 미세 먼지 및/또는 초미세 먼지에 의해 반사된 빛이 들어오면, 포토 다이오드(264)는 센싱 신호를 출력한다. 센싱 신호는 논리적 하이(미세 먼지/초미세 먼지 감지시) 및 논리적 로우(미감지시)를 포함할 수 있다. 미세 먼지/초미세 먼지의 농도 또는 공기의 청정도를 나타내는 지표(이하에서는 농도로 총칭함)는, 논리적 하이가 유지된 시간을 이용하여 산출될 수 있다.The fine dust measuring sensor 260 is disposed in the transducer housing 13 of the air pumping transducer 100 . In the structure shown in (a) of FIG. 4 , the fine dust measuring sensor 260 may be disposed in the upper chamber 15 . In the structure shown in (b) of FIG. 4 , the light source 261 is disposed on one side wall 13L in the upper chamber, and the photodiode 264 detects that the light receiving surface is a part of the region through which the straight light 262 passes. It is arranged to face the area 263 . The light source 261 and the photodiode 264 may be disposed inside the sidewalls 13L and 13U to face the inside of the transducer housing 13 . The light source 261 irradiates the straight light 262 continuously or in a pulse form in the direction from one side wall 13L to the other side wall 13R. Here, the light source 261 may be a laser diode or an infrared/near-infrared LED. When light reflected by fine dust and/or ultrafine dust enters the field of view 265 through which light may be incident on the photodiode 264, the photodiode 264 outputs a sensing signal. High (when fine dust/ultra-fine dust is detected) and logical low (when not detected) An index indicating the concentration of fine dust/ultra-fine dust or air cleanliness (hereinafter collectively referred to as concentration) is It can be calculated using the time the high was held.

도 5는 에어 펌핑 트랜스듀서에서 미세먼지 측정 센서를 구동하는 과정을 예시적으로 도시한 흐름도로서, 도 4 및 도 7 내지 11에 적용될 수 있는 예시적인 구동 방식이다.5 is a flowchart exemplarily illustrating a process of driving a fine dust measuring sensor in an air pumping transducer, and is an exemplary driving method that can be applied to FIGS. 4 and 7 to 11 .

도 5를 참조하면, 20에서, 펌핑용 전기 신호가 에어 펌핑 트랜스듀서(100)에 인가된다. 프로세서(250)는, 외부로부터 입력된 공기질 측정 명령에 따라, 구동 회로(200)를 제어하여, 구동 회로(200)가 펌핑용 전기 신호를 생성하여 에어 펌핑 트랜스듀서(100)에 인가하도록 한다. 에어 펌핑에 의해, 외부 공기가 상부 챔버(15)로 유입될 수 있다.Referring to FIG. 5 , at 20 , an electrical signal for pumping is applied to the air pumping transducer 100 . The processor 250 controls the driving circuit 200 according to an air quality measurement command input from the outside so that the driving circuit 200 generates an electric signal for pumping and applies it to the air pumping transducer 100 . By air pumping, external air may be introduced into the upper chamber 15 .

21에서, 에어 펌핑과 동시에 또는 소정 시간 경과 후, 미세먼지 측정 센서(300)가 턴온된다. 광원(310)은 직진광(311)을 조사하며, 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는 캡쳐 신호에 따라 영상을 획득할 수 있는 상태가 된다.At 21 , the fine dust measuring sensor 300 is turned on simultaneously with the air pumping or after a predetermined time has elapsed. The light source 310 irradiates the straight light 311 , and the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 are in a state capable of acquiring an image according to a capture signal.

22에서, 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는 전방 산란 영상 및 후방 산란 영상을 생성한다. 전방 산란 영상 및 후방 산란 영상은 실질적으로 동시에 획득될 수 있으며, 복수개의 전방 산란 영상 및 후방 산란 영상이 소정의 시간 간격으로 획득될 수 있다.At 22 , the forward scatter image sensor 320 and the back scatter image sensor 330 generate a forward scatter image and a back scatter image. The forward scatter image and the back scatter image may be acquired substantially simultaneously, and a plurality of forward scatter images and back scatter images may be acquired at predetermined time intervals.

23에서, 미세 먼지 및/또는 초미세 먼지 농도는 전방 산란 영상 및 후방 산란 영상을 이용하여 산출된다.In 23 , the fine dust and/or ultrafine dust concentration is calculated using the forward scatter image and the back scatter image.

도 6은 영상 방식의 미세먼지 측정 원리를 개략적으로 설명한 도면이다.6 is a diagram schematically explaining the principle of measuring fine dust in an image method.

미세먼지 측정 센서(300)는, 입자의 직경에 따라 달라지는 빛의 산란 효과를 이용한다. 공기중에 부유하는 입자는, 직경에 따라 미세 먼지(20) 및 초미세 먼지(21)로 구별될 수 있다. 미세 먼지(20)는, 10um이하의 직경을 가지며, 초미세 먼지(21)는 2.5um 이하의 직경을 갖는다. 직진하는 빛은, 미세 먼지(20)와 초미세 먼지(21)에 의해 상이하게 산란된다. 빛이 좌측에서 우측으로 진행한다고 가정하면, 미세 먼지(20)와 초미세 먼지(21)를 좌측, 즉, 후방에서 바라볼 때의 밝기와 우측, 즉, 전방에서 바라볼 때의 밝기가 서로 다르다. 미세 먼지(20)의 경우, 전방에서 볼 때의 밝기는, 후방에서 볼 때의 밝기보다 어둡다. 반대로, 초미세 먼지(21)의 경우, 전방에서 볼 때의 밝기는, 후방에서 볼 때의 밝기보다 더 밝다. 따라서 미세먼지 측정 센서(300)는, 바라보는 방향에 따른 밝기 차이를 영상으로 검출한다.The fine dust measurement sensor 300 uses the scattering effect of light that varies depending on the diameter of the particle. Particles floating in the air may be classified into fine dust 20 and ultrafine dust 21 according to diameters. The fine dust 20 has a diameter of 10 μm or less, and the ultrafine dust 21 has a diameter of 2.5 μm or less. Light traveling in a straight line is differently scattered by the fine dust 20 and the ultrafine dust 21 . Assuming that light travels from left to right, the brightness of the fine dust 20 and the ultrafine dust 21 when viewed from the left, that is, from the rear, and the brightness when viewed from the right, that is, from the front are different from each other. . In the case of the fine dust 20, the brightness when viewed from the front is darker than the brightness when viewed from the rear. Conversely, in the case of the ultrafine dust 21, the brightness when viewed from the front is brighter than the brightness when viewed from the rear. Accordingly, the fine dust measuring sensor 300 detects a difference in brightness according to the viewing direction as an image.

미세먼지 측정 센서(300)는, 광원(310), 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)를 포함한다. 광원(310)은, 실질적으로 직진하는 직진광(311)을 조사한다. 광원(310)은, 예를 들어, 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 추가적으로, 광원(310)은, 레이저 다이오드가 생성한 빛을 집중시켜 직진광(311)의 직진성을 향상시키는 렌즈를 더 포함할 수 있다. The fine dust measurement sensor 300 includes a light source 310 , a forward scattering image sensor 320 , and a backscattering image sensor 330 . The light source 310 irradiates the straight light 311 which travels substantially straight. The light source 310 may include, for example, a laser diode. Additionally, the light source 310 may further include a lens that improves the straightness of the straight light 311 by concentrating the light generated by the laser diode.

전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는, 직진광이 통과하는 공간에 정의된 검출 영역(312)을 지향하도록 배치된다. 예를 들어, 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는, 대칭적으로 배치될 수 있다. 전방 산란 이미지 센서(320)는 검출 영역(312)의 전방(도 6에서 우측)에 배치되며, 검출 영역 내에서 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)에 의한 전방 산란을 검출한다. 후방 산란 이미지 센서(330)는 검출 영역(312)의 후방(도 6에서 좌측)에 배치되며, 검출 영역 내에서 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)에 의한 후방 산란을 검출한다. The forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 are arranged to direct a detection area 312 defined in a space through which the straight light passes. For example, the forward scattering image sensor 320 and the backscattering image sensor 330 may be symmetrically disposed. The forward scattering image sensor 320 is disposed in front (right in FIG. 6 ) of the detection area 312 , and detects forward scattering by the fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 within the detection area. . The backscattering image sensor 330 is disposed behind the detection area 312 (left in FIG. 6 ), and detects backscattering by the fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 within the detection area. .

전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 시야(Field of view(FOV); 321, 331)는, 검출 영역(312)에서 중첩될 수 있다. 시야(321,331)는 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)가 검출할 수 있는 빛의 입사각에 의해 결정된다. 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 시야(321, 331)는, 예를 들어, 중공형 가이드에 의해 정의될 수 있다. 두 시야(321, 331)는 직진광(311)이 통과하는 영역에서 중첩되며, 중첩 영역이 검출 영역(312)일 수 있다. 직진광(311)이 통과하는 영역 중 검출 영역의 제1 후방 영역(321a)은, 전방 산란 이미지 센서(320)의 시야(321)에만 속하며, 제2 후방 영역(331a)은, 후방 산란 이미지 센서(330)의 시야(331)에만 속한다. 따라서 전방 산란 이미지 센서(320)는 제2 후방 영역(331a)의 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)의 영상을 획득할 수 없으며, 마찬가지로, 후방 산란 이미지 센서(330)는 제1 후방 영역(321a)의 영상을 획득할 수 없다. 시야(321, 331) 사이 각도 θ가 증가할수록, 검출 영역(312)의 체적이 증가하며, 전방 산란과 후방 산란이 더욱 명확하게 구분될 수 있다. Field of view (FOV) 321 and 331 of the forward scattering image sensor 320 and the backscattering image sensor 330 may overlap in the detection area 312 . The fields of view 321 and 331 are determined by incident angles of light that can be detected by the forward scattering image sensor 320 and the backscattering image sensor 330 . The fields of view 321 and 331 of the forward scattering image sensor 320 and the backscattering image sensor 330 may be defined by, for example, a hollow guide. The two fields of view 321 and 331 overlap in a region through which the straight light 311 passes, and the overlapping region may be the detection region 312 . Among the regions through which the straight light 311 passes, the first back area 321a of the detection area belongs only to the field of view 321 of the forward scattering image sensor 320 , and the second back area 331a is the backscattering image sensor It belongs only to the field of view 331 of 330 . Accordingly, the forward scattering image sensor 320 cannot acquire images of the fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 in the second rear region 331a, and similarly, the backscattering image sensor 330 is 1 An image of the rear region 321a cannot be acquired. As the angle θ between the fields of view 321 and 331 increases, the volume of the detection region 312 increases, and forward scattering and backscattering may be more clearly distinguished.

전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는 단색 이미지 센서일 수 있다. 예를 들어, 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는, 그레이 스케일 영상(322, 332)을 출력할 수 있다. The forward scatter image sensor 320 and the back scatter image sensor 330 may be monochromatic image sensors. For example, the forward scatter image sensor 320 and the back scatter image sensor 330 may output gray scale images 322 and 332 .

미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)는, 전방 산란 이미지 센서(320)에 의해 생성된 제1 전방 산란 영상(322)과 후방 산란 이미지 센서(330)에 의해 생성된 제1 후방 산란 영상(332)을 이용하여 식별될 수 있다. 제1 전방 산란 영상(322)은, 검출 영역(312) 및 제1 후방 영역(321a)에 존재하는 미세 먼지(20) 및 초미세 먼지(21)를 표현하며, 제1 후방 산란 영상(332)은, 검출 영역(312) 및 제2 후방 영역(331a)에 존재하는 미세 먼지(20) 및 초미세 먼지(21)를 표현할 수 있다. The fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 may include a first forward scattering image 322 generated by the forward scattering image sensor 320 and a first back scattering image generated by the back scattering image sensor 330 . It may be identified using the scattering image 332 . The first forward scattering image 322 represents the fine dust 20 and the ultrafine dust 21 present in the detection area 312 and the first back area 321a, and the first backscattered image 332 . Silver may represent the fine dust 20 and the ultrafine dust 21 present in the detection area 312 and the second rear area 331a.

일 실시예로, 제1 전방 산란 영상(322)은 초미세 먼지(21)를 검출하는데 이용되며, 제1 후방 산란 영상(332)은 미세 먼지(20)를 검출하는데 이용될 수 있다. 제1 전방 산란 영상(322)은 검출 영역(312) 및 제1 배후 영역(321a)에 존재하는 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)를 표현하며, 제1 후방 산란 영상(332)은 검출 영역(312) 및 제2 배후 영역(331a)에 존재하는 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)를 표현한다. 제1 전방 산란 영상(322)에서 상대적으로 밝게 표현되는 영역의 면적을 산출하면 초미세 먼지(21)의 농도가 획득되며, 제1 후방 산란 영상(332)에서 상대적으로 밝게 표현되는 영역의 면적을 산출하면 미세 먼지(20)의 농도가 획득될 수 있다.In an embodiment, the first forward scatter image 322 may be used to detect the ultrafine dust 21 , and the first backscatter image 332 may be used to detect the fine dust 20 . The first forward scattering image 322 represents the fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 present in the detection area 312 and the first rear area 321a, and the first backscattering image 332 ) represents the fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 present in the detection area 312 and the second rear area 331a. When the area of the region expressed relatively brightly in the first forward scattering image 322 is calculated, the concentration of the ultrafine dust 21 is obtained, and the area of the region expressed relatively brightly in the first backscattering image 332 is calculated. When calculated, the concentration of the fine dust 20 may be obtained.

다른 실시예로, 제1 전방 산란 영상(322)과 제1 후방 산란 영상(332)의 상관 관계를 고려하여 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)의 농도가 산출될 수 있다. 제1 전방 산란 영상(322)에서 어둡게 표현된 영역과 제1 후방 산란 영상(332)에서 밝게 표현된 영역을 검출하여 미세 먼지(20)의 농도를 계산하며, 제1 전방 산란 영상(322)에서 밝게 표현된 영역과 제1 후방 산란 영상(332)에서 어둡게 표현된 영역을 검출하여 초미세 먼지(21)의 농도를 계산할 수 있다. 검출 영역(312) 및 후방 영역(321a, 331a)의 체적은, 직진광(311)의 단면적, 시야(321, 331)의 단면적 및 각도 θ를 이용하여 계산될 수 있다.In another embodiment, the concentration of the fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 may be calculated in consideration of the correlation between the first forward scattering image 322 and the first backscattering image 332 . The concentration of the fine dust 20 is calculated by detecting a darkened area in the first forward scattering image 322 and a brightly expressed area in the first backscattering image 332 , and in the first forward scattering image 322 . The concentration of the ultrafine dust 21 may be calculated by detecting the brightly expressed region and the darkly expressed region in the first backscattered image 332 . The volume of the detection region 312 and the rear regions 321a and 331a may be calculated using the cross-sectional area of the straight light 311, the cross-sectional area of the field of view 321, 331, and the angle θ.

또 다른 실시예로, 제1 전방 산란 영상(322)과 제1 후방 산란 영상(332)의 상관 관계를 고려하여 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)의 농도가 산출될 수 있다. 미세 먼지(20) 및 초미세 먼지(21)는 3차원 공간인 검출 영역(312) 및 후방 영역(321a, 331a) 내에 존재하므로, 제1 전방 산란 영상(322)과 제1 후방 산란 영상(332)에서 표현되는 위치가 서로 상이할 수 있다. 3차원 공간 내에 배치된 물체를 식별하는 기술은 널리 알려져 있으므로, 제1 전방 산란 영상(322)과 제1 후방 산란 영상(332)를 비교하여, 검출 영역(312)에만 존재하는 미세 먼지(20) 및 초미세 먼지(21)를 식별하거나, 검출 영역(312) 및 후방 영역(321a, 331a) 내에 존재하는 미세 먼지(20) 및 초미세 먼지(21)를 모두 식별하는 것은 가능하다. 전방 산란 이미지 센서(320), 후방 산란 이미지 센서(330) 및 직진광(311)이 실질적으로 동일한 평면에 위치하며 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 수광면이 그 평면에 실질적으로 수직하게 배치되었다고 가정하자. 예를 들어, 제1 전방 산란 영상(322)과 제1 후방 산란 영상(332)에서 동일한 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)의 식별은, 각 영상의 상단부터 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)까지의 거리를 비교함으로써 이루어질 수 있다. 제2 전방 산란 영상(323) 및 제2 후방 산란 영상(333)은, 검출 영역(312)에 존재하는 미세 먼지(20) 및/또는 초미세 먼지(21)를 표현할 수 있다. In another embodiment, the concentration of the fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 may be calculated by considering the correlation between the first forward scattering image 322 and the first backscattering image 332 . . Since the fine dust 20 and the ultrafine dust 21 are present in the detection area 312 and the back areas 321a and 331a, which are three-dimensional space, the first forward scattering image 322 and the first backscattering image 332 ) may be different from each other. Since a technique for identifying an object disposed in a three-dimensional space is widely known, by comparing the first forward scattering image 322 and the first backscattering image 332 , the fine dust 20 present only in the detection area 312 . And it is possible to identify the ultrafine dust 21 or both the fine dust 20 and the ultrafine dust 21 existing in the detection area 312 and the rear areas 321a and 331a. The forward scattering image sensor 320 , the back scattering image sensor 330 , and the straight light 311 are located on substantially the same plane, and the light receiving surfaces of the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 are on the same plane. Assume that it is placed substantially perpendicular to the For example, the identification of the same fine dust 20 and/or ultra-fine dust 21 in the first forward scattering image 322 and the first back scattering image 332 is performed from the top of each image to the fine dust 20 ) and/or by comparing the distance to the ultrafine dust 21 . The second forward scattering image 323 and the second backscattering image 333 may represent the fine dust 20 and/or the ultrafine dust 21 present in the detection area 312 .

도 7은 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 일 실시예를 도시한 도면이다. 7 is a view showing an embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.

도 7을 참조하면, 미세먼지 측정 센서(300)와 에어 펌핑 트랜스듀서(100)는 일체로 구현될 수 있다. 도 7의 (a)는 에어 펌핑 트랜스듀서(100)에 구현된 미세먼지 측정 센서(300)의 수직 단면도이고, (b) 및 (c)는 II-II'에 따른 미세먼지 측정 센서(300)의 수평 단면도이다.Referring to FIG. 7 , the fine dust measuring sensor 300 and the air pumping transducer 100 may be integrally implemented. 7 (a) is a vertical cross-sectional view of the fine dust measuring sensor 300 implemented in the air pumping transducer 100, (b) and (c) are the fine dust measuring sensor 300 according to II-II' is a horizontal cross-section of

미세먼지 측정 센서(300)는 에어 펌핑 트랜스듀서(100)의 트랜스듀서 하우징(13)에 배치된다. 도 7의 (a)에 도시된 구조에서, 미세먼지 측정 센서(300)는 다이아프램(10) 상부에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 보이스 코일(11)의 형상이 직진광(311) 및 시야(321, 331)를 간섭하지 않는다면, 다이아프램(10) 하부에 배치될 수도 있다. 도 7의 (b)에 도시된 구조에서, 광원(310) 및 후방 산란 이미지 센서(330)은, 상부 챔버(15) 내 일측벽(13L)에 배치되며, 전방 산란 이미지 센서(320)는 일측벽(13L)에 대향하는 타측벽(13R)에 배치된 것으로 예시되어 있다. 그러나, 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는 동일한 측벽, 예를 들어, 수평벽(13U)에 배치될 수도 있다. 광원(310), 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)은 트랜스듀서 하우징(13)의 내부를 향하도록 측벽(13L, 13R) 내부에 배치될 수 있다. 광원(310)은 일측벽에서 타측벽 방향으로 직진광(311)을 조사한다. 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)는, 직진광(311)이 통과하는 영역 중 일부인 검출 영역(312)을 향하도록 경사지게 배치된다. 따라서, 전방 산란 이미지 센서(320)의 시야(321)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 시야는, 검출 영역(312)에서 교차한다.The fine dust measuring sensor 300 is disposed in the transducer housing 13 of the air pumping transducer 100 . In the structure shown in (a) of FIG. 7 , the fine dust measuring sensor 300 is shown as being disposed on the diaphragm 10, but the shape of the voice coil 11 is the straight light 311 and the field of view ( If it does not interfere with the 321 and 331 , it may be disposed under the diaphragm 10 . In the structure shown in (b) of FIG. 7 , the light source 310 and the backscattering image sensor 330 are disposed on one sidewall 13L of the upper chamber 15 , and the forwardscattering image sensor 320 includes one It is illustrated as being disposed on the other side wall 13R opposite the side wall 13L. However, the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 may be disposed on the same sidewall, for example, the horizontal wall 13U. The light source 310 , the forward scattering image sensor 320 , and the backscattering image sensor 330 may be disposed inside the sidewalls 13L and 13R to face the inside of the transducer housing 13 . The light source 310 irradiates the straight light 311 from one side wall to the other side wall. The forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 are inclined to face the detection area 312 which is a part of the area through which the straight light 311 passes. Accordingly, the field of view 321 of the forward scatter image sensor 320 and the field of view of the back scatter image sensor 330 intersect in the detection area 312 .

한편, 도 7의 (c)는 전방 산란 이미지 센서(320)의 시야(321)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 시야(331)가 실질적으로 동일한 축상에 배치된 구조를 도시하고 있다. 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)는, 타측벽(13R) 및 일측벽(13L)에 배치되며, 시야(321, 331)가 직진광(311)에 경사지도록, 대향한다. (b)와 비교할 때, 어느 한 이미지 센서에만 보이는 배후 영역이 실질적으로 존재하지 않으므로, 전방 산란 영상과 후방 산란 영상을 이용한 미세 먼지/초미세 먼지 농도 측정에 소요되는 연산량이 상당히 감소될 수 있다.Meanwhile, FIG. 7C illustrates a structure in which the field of view 321 of the forward scattering image sensor 320 and the field of view 331 of the back scattering image sensor 330 are arranged on substantially the same axis. The forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 are disposed on the other side wall 13R and the one side wall 13L, and face the fields of view 321 and 331 so as to be inclined to the straight light 311 . . Compared to (b), since there is substantially no background region visible only to one image sensor, the amount of computation required for measuring the fine dust/ultra-fine dust concentration using the forward scatter image and the back scatter image can be significantly reduced.

도 8은 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 다른 실시예를 도시한 도면이다.8 is a view showing another embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.

도 8을 참조하면, 미세먼지 측정 센서(301)와 에어 펌핑 트랜스듀서(101)는 독립적으로 제작된 후 결합될 수 있다. 도 8의 (a)는 결합된 에어 펌핑 트랜스듀서(101) 및 미세먼지 측정 센서(301)의 수직 단면도이고, (b)는 III-III'에 따른 결합된 에어 펌핑 트랜스듀서(101) 및 미세먼지 측정 센서(301)의 수평 단면도이며, (c)는 에어 펌핑 트랜스듀서(101)와 미세먼지 측정 센서(301)간 결합 구조를 예시적으로 나타낸 사시도이다.Referring to FIG. 8 , the fine dust measuring sensor 301 and the air pumping transducer 101 may be independently manufactured and then combined. (a) of FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the combined air pumping transducer 101 and the fine dust measurement sensor 301, (b) is a combined air pumping transducer 101 according to III-III' and the fine It is a horizontal cross-sectional view of the dust measuring sensor 301 , and (c) is a perspective view illustrating a coupling structure between the air pumping transducer 101 and the fine dust measuring sensor 301 .

미세먼지 측정 센서(301)는, 공기 연통 가능하게 에어 펌핑 트랜스듀서(101)에 결합된다. 미세먼지 측정 센서(301)는, 센서 하우징(301C), 센서 하우징(301C)의 내부 공간(센서 챔버)에 배치된 광원(310), 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)를 포함한다. 트랜스듀서 관통홀(13a)은 에어 펌핑 트랜스듀서(101)의 일측벽(13L)에 형성되며, 센서 관통홀(301a)은 센서 하우징(301C)의 타측벽(301R)에 형성된다. 센서 하우징(301C)의 타측벽(301R)은, 센서 관통홀(301a)과 트랜스듀서 관통홀(13a)이 적어도 부분적으로 일치하도록, 에어 펌핑 트랜스듀서(101)의 일측벽(13L)에 결합된다. 공기는, 적어도 부분적으로 일치한 센서 관통홀(301a)과 트랜스듀서 관통홀(13a)에 의한 공기 통로를 통해, 트랜스듀서 챔버와 센서 챔버 사이를 이동할 수 있다. 광원(310)은 일측벽(301L)에 배치되며 타측벽(301R)을 향해 직진광을 조사한다. 도시된 구조에서, 전방 산란 이미지 센서(320)는 타측벽(301R)에 배치되며 후방 산란 이미지 센서(330)는 일측벽(301L)에 배치된다. 도시되진 않았지만, 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는, 예를 들어, 수평벽(301B)에 배치될 수도 있다. The fine dust measurement sensor 301 is coupled to the air pumping transducer 101 to enable air communication. The fine dust measuring sensor 301 includes a sensor housing 301C, a light source 310 disposed in an internal space (sensor chamber) of the sensor housing 301C, a forward scattering image sensor 320 and a backscattering image sensor 330 . includes The transducer through-hole 13a is formed in one side wall 13L of the air pumping transducer 101 , and the sensor through-hole 301a is formed in the other side wall 301R of the sensor housing 301C. The other side wall 301R of the sensor housing 301C is coupled to the one side wall 13L of the air pumping transducer 101 so that the sensor through-hole 301a and the transducer through-hole 13a at least partially coincide with each other. . Air may travel between the transducer chamber and the sensor chamber through an air passage by at least partially coincident sensor through-holes 301a and transducer through-holes 13a. The light source 310 is disposed on one side wall 301L and irradiates light straight toward the other side wall 301R. In the illustrated structure, the forward scattering image sensor 320 is disposed on the other side wall 301R and the back scattering image sensor 330 is disposed on the one side wall 301L. Although not shown, the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 may be disposed, for example, on the horizontal wall 301B.

일 실시예로, 미세먼지 측정 센서(301)는 초미세 먼지를 측정하며, 에어 펌핑 트랜스듀서(101)는 미세 먼지 및 초미세 먼지를 측정할 수 있다. 도 4에 미세먼지 측정 센서(260)는 에어 펌핑 트랜스듀서(101)의 상부 챔버(15)에 배치되며, 미세 먼지의 센서 챔버측 이동을 차단하는 필터(미도시)가 공기 통로에 배치될 수 있다. In an embodiment, the fine dust measuring sensor 301 may measure ultrafine dust, and the air pumping transducer 101 may measure fine dust and ultrafine dust. In FIG. 4, the fine dust measuring sensor 260 is disposed in the upper chamber 15 of the air pumping transducer 101, and a filter (not shown) that blocks the movement of fine dust toward the sensor chamber may be disposed in the air passage. have.

도 9는 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.9 is a view showing another embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.

도 9를 참조하면, 미세먼지 측정 센서(302)와 에어 펌핑 트랜스듀서(102)는 독립적으로 제작된 후 결합될 수 있다. 도 9의 (a) 및 (b)는 결합된 에어 펌핑 트랜스듀서(102) 및 미세먼지 측정 센서(302)의 수직 단면도이고, (c)는 에어 펌핑 트랜스듀서(102)와 미세먼지 측정 센서(302)간 결합 구조를 예시적으로 나타낸 사시도이다.Referring to FIG. 9 , the fine dust measuring sensor 302 and the air pumping transducer 102 may be independently manufactured and then combined. 9 (a) and (b) are vertical cross-sectional views of the combined air pumping transducer 102 and the fine dust measuring sensor 302, (c) is the air pumping transducer 102 and the fine dust measuring sensor ( 302) is a perspective view showing an exemplary coupling structure.

미세먼지 측정 센서(302)는, 공기 연통 가능하게 에어 펌핑 트랜스듀서(102)의 상부 챔버(15) 및 하부 챔버(16)에 결합된다. 미세먼지 측정 센서(302)는, 센서 챔버를 정의하는 센서 하우징(302C), 센서 챔버에 배치된 광원(310), 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)를 포함한다. 제1 트랜스듀서 관통홀(13a) 및 제2 트랜스듀서 관통홀(13b)은 에어 펌핑 트랜스듀서(102)의 일측벽(13L)에 형성되며, 제1 센서 관통홀(302a) 및 제2 센서 관통홀(302b)은 센서 하우징(301C)의 타측벽(301R)에 형성된다. 여기서, 제1 트랜스듀서 관통홀(13a)은 상부 챔버(15)측에 형성되며, 제2 트랜스듀서 관통홀(13b)은 하부 챔버(16)측에 형성된다. 센서 하우징(302C)의 타측벽(302R)은, 제1 센서 관통홀(302a)과 제1 트랜스듀서 관통홀(13a)이 적어도 부분적으로 일치하며, 제2 센서 관통홀(302b)과 제2 트랜스듀서 관통홀(13b)이 적어도 부분적으로 일치하도록, 에어 펌핑 트랜스듀서(101)의 일측벽(13L)에 결합된다. The fine dust measurement sensor 302 is coupled to the upper chamber 15 and the lower chamber 16 of the air pumping transducer 102 to enable air communication. The fine dust measurement sensor 302 includes a sensor housing 302C defining a sensor chamber, a light source 310 disposed in the sensor chamber, a forward scattering image sensor 320 , and a backscattering image sensor 330 . The first transducer through-hole 13a and the second transducer through-hole 13b are formed in one side wall 13L of the air pumping transducer 102, and penetrate the first sensor through-hole 302a and the second sensor. The hole 302b is formed in the other side wall 301R of the sensor housing 301C. Here, the first transducer through-hole 13a is formed on the upper chamber 15 side, and the second transducer through-hole 13b is formed on the lower chamber 16 side. The other side wall 302R of the sensor housing 302C at least partially coincides with the first sensor through-hole 302a and the first transducer through-hole 13a, and the second sensor through-hole 302b and the second transformer It is coupled to one side wall 13L of the air pumping transducer 101 so that the transducer through-hole 13b at least partially coincides.

공기는, 제1 센서 관통홀(302a)과 제1 트랜스듀서 관통홀(13a)에 의한 제1 공기 통로를 통해, 상부 챔버(15)와 센서 챔버 사이를 이동할 수 있으며, 제2 센서 관통홀(302b)과 제2 트랜스듀서 관통홀(13b)에 의한 제2 공기 통로를 통해 하부 챔버(16)와 센서 챔버 사이를 이동할 수 있다. 다이아프램(10)이 상방으로 변형되면, 상부 챔버(15)의 공기 중 일부는 에어 펌핑 트랜스듀서(102)의 외부로 배출되고, 나머지 일부는 센서 챔버로 이동하며, 센서 챔버의 공기 중 일부는 하부 챔버(16)로 이동한다. 반대로, 다이아프램(10)이 하방으로 변형되면, 하부 챔버(16)의 공기는 센서 챔버로 이동하고, 센서 챔버의 공기는 상부 챔버(15)로 이동하며, 외부에서 공기가 상부 챔버(15)로 유입된다.Air may move between the upper chamber 15 and the sensor chamber through the first air passage by the first sensor through-hole 302a and the first transducer through-hole 13a, and the second sensor through-hole ( 302b) and the second transducer through-hole 13b may move between the lower chamber 16 and the sensor chamber through the second air passage. When the diaphragm 10 is deformed upward, some of the air in the upper chamber 15 is discharged to the outside of the air pumping transducer 102 , and the remaining portion moves to the sensor chamber, and some of the air in the sensor chamber is It moves to the lower chamber 16 . Conversely, when the diaphragm 10 is deformed downward, the air in the lower chamber 16 moves to the sensor chamber, the air in the sensor chamber moves to the upper chamber 15, and air from the outside moves to the upper chamber 15 is introduced into

전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)는 수광면이 서로 대향하지 않게 배치되거나, 수광면이 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 도 9의 (a)에서, 전방 산란 이미지 센서(320)는 일측벽(302L)의 하단 부근에 경사지게 배치되며, 후방 산란 이미지 센서(330)는 타측벽(302R)의 하단 부근에 경사지게 배치된다. 이 배치에서, 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 수광면은, 광원(310)에 의해 조사된 직진광이 지나는 검출 영역을 지향하도록 경사지게 된다. 검출 영역은 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330) 사이에 있으므로, 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 수광면은 서로 대향하지 않는다. 한편, 도 9의 (b)에서, 전방 산란 이미지 센서(320)는 일측벽(302L)의 하단 부근에 경사지게 배치되며, 후방 산란 이미지 센서(330)는 타측벽(302R)의 상단 부근에 경사지게 배치된다. 이 배치에서, 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 수광면은, 광원(310)에 의해 조사된 직진광이 지나는 검출 영역을 지향하도록 경사지게 된다. 검출 영역은 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330) 사이에 있으므로, 전방 산란 이미지 센서(320)와 후방 산란 이미지 센서(330)의 수광면은 서로 대향하게 된다.The forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 may be disposed so that light-receiving surfaces do not face each other or light-receiving surfaces may face each other. In FIG. 9A , the forward scattering image sensor 320 is inclinedly disposed near the lower end of the one side wall 302L, and the backscattered image sensor 330 is inclinedly disposed near the lower end of the other side wall 302R. In this arrangement, the light receiving surfaces of the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 are inclined so as to direct the detection area through which the straight light irradiated by the light source 310 passes. Since the detection area is between the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 , the light receiving surfaces of the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 do not face each other. Meanwhile, in FIG. 9B , the forward scattering image sensor 320 is inclinedly disposed near the lower end of the one side wall 302L, and the backscattered image sensor 330 is inclinedly disposed near the upper end of the other side wall 302R. do. In this arrangement, the light receiving surfaces of the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 are inclined so as to direct the detection area through which the straight light irradiated by the light source 310 passes. Since the detection area is between the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 , the light receiving surfaces of the forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 face each other.

도 10은 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 10 is a view showing another embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.

도 10을 참조하면, 미세먼지 측정 센서(303)와 에어 펌핑 트랜스듀서(103)는 독립적으로 제작된 후 결합될 수 있다. 도 10의 (a)는 결합된 에어 펌핑 트랜스듀서(103) 및 미세먼지 측정 센서(303)의 수직 단면도이고, (b)는 IV-IV'에 따른 미세먼지 측정 센서(303)의 수평 단면도이며, (c)는 에어 펌핑 트랜스듀서(103)와 미세먼지 측정 센서(303)간 결합 구조를 예시적으로 나타낸 사시도이다.Referring to FIG. 10 , the fine dust measuring sensor 303 and the air pumping transducer 103 may be independently manufactured and then combined. 10 (a) is a vertical cross-sectional view of the combined air pumping transducer 103 and the fine dust measuring sensor 303, (b) is a horizontal cross-sectional view of the fine dust measuring sensor 303 according to IV-IV' , (c) is a perspective view exemplarily showing a coupling structure between the air pumping transducer 103 and the fine dust measuring sensor 303 .

미세먼지 측정 센서(303)는, 공기 연통 가능하게 에어 펌핑 트랜스듀서(103)의 상부 챔버(15)에 결합된다. 미세먼지 측정 센서(303)는, 제1 센서 하우징(303-1), 제2 센서 하우징(303-2), 제1 센서 하우징(303-1)에 배치된 광원(310) 및 후방 산란 이미지 센서(330), 및 제2 센서 하우징(303-2)에 배치된 전방 산란 이미지 센서(320)를 포함한다. 제1 트랜스듀서 관통홀(13a) 및 제2 트랜스듀서 관통홀(13d)은 에어 펌핑 트랜스듀서(103)의 일측벽(13L)에 형성되며, 제3 트랜스듀서 관통홀(13e)은 에어 펌핑 트랜스듀서(103)의 타측벽(13R)에 형성된다. 제1 내지 제3 트랜스듀서 관통홀(13a, 13d, 13e)은 상부 챔버(15)측에 형성된다. 제1 센서 홀(303a) 및 제2 센서 홀(303d)은 제1 센서 하우징(303-1)에 형성되며, 제3 센서 홀(303e)은 제2 센서 하우징(303-2)에 형성된다. 제1 하우징(303-1)은, 제1 센서 홀(303a)과 제1 트랜스듀서 관통홀(13a)이 적어도 부분적으로 일치하며, 제2 센서 홀(303d)과 제2 트랜스듀서 관통홀(13e)이 적어도 부분적으로 일치하도록, 에어 펌핑 트랜스듀서(101)의 일측벽(13L)에 결합된다. 제2 하우징(303-2)은, 제3 센서 홀(303e)과 제3 트랜스듀서 관통홀(13e)이 적어도 부분적으로 일치하도록, 에어 펌핑 트랜스듀서(101)의 타측벽(13R)에 결합된다. 제2 트랜스듀서 관통홀(13d)과 제2 센서 홀(303d)은, 일측벽(13L)에 대해 경사지게 형성되며, 제3 트랜스듀서 관통홀(13e)과 제3 센서 홀(303e)은 타측벽(13R)에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 광원(310)은 제1 센서 홀(303a) 내에 배치되고, 전방 산란 이미지 센서(320)는 제3 센서 홀(303e)에 배치되며, 후방 산란 이미지 센서(330)는 제2 센서 홀(303d) 내에 배치될 수 있다.The fine dust measurement sensor 303 is coupled to the upper chamber 15 of the air pumping transducer 103 to enable air communication. The fine dust measuring sensor 303 includes a light source 310 and a backscattering image sensor disposed in the first sensor housing 303-1, the second sensor housing 303-2, and the first sensor housing 303-1. 330 , and a forward scattering image sensor 320 disposed in the second sensor housing 303 - 2 . The first transducer through-hole 13a and the second transducer through-hole 13d are formed in one side wall 13L of the air pumping transducer 103 , and the third transducer through hole 13e is the air pumping transducer It is formed on the other side wall 13R of the reducer 103 . The first to third transducer through-holes 13a, 13d, and 13e are formed in the upper chamber 15 side. The first sensor hole 303a and the second sensor hole 303d are formed in the first sensor housing 303-1, and the third sensor hole 303e is formed in the second sensor housing 303-2. In the first housing 303-1, the first sensor hole 303a and the first transducer through-hole 13a at least partially coincide, and the second sensor hole 303d and the second transducer through-hole 13e ) is coupled to one side wall 13L of the air pumping transducer 101 so that at least partially coincide. The second housing 303 - 2 is coupled to the other side wall 13R of the air pumping transducer 101 so that the third sensor hole 303e and the third transducer through hole 13e at least partially coincide with each other. . The second transducer through hole 13d and the second sensor hole 303d are formed to be inclined with respect to one side wall 13L, and the third transducer through hole 13e and the third sensor hole 303e are formed at the other side wall. It may be formed inclined with respect to (13R). The light source 310 is disposed in the first sensor hole 303a, the forward scattering image sensor 320 is disposed in the third sensor hole 303e, and the backscattering image sensor 330 is disposed in the second sensor hole 303d. can be placed within.

도 11은 도 6의 미세먼지 측정 센서를 에어 펌핑 트랜스듀서에 적용한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.11 is a view showing another embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an air pumping transducer.

도 11을 참조하면, 미세먼지 측정 센서(304)와 에어 펌핑 트랜스듀서(104)는 독립적으로 제작된 후 결합될 수 있다. 도 11의 (a)는 결합된 에어 펌핑 트랜스듀서(104) 및 미세먼지 측정 센서(304)의 수직 단면도이고, (b)는 V-V'에 따른 미세먼지 측정 센서(304)의 수평 단면도이며, (c)는 에어 펌핑 트랜스듀서(104)와 미세먼지 측정 센서(304)간 결합 구조를 예시적으로 나타낸 사시도이다.Referring to FIG. 11 , the fine dust measuring sensor 304 and the air pumping transducer 104 may be independently manufactured and then combined. 11 (a) is a vertical cross-sectional view of the combined air pumping transducer 104 and the fine dust measuring sensor 304, (b) is a horizontal cross-sectional view of the fine dust measuring sensor 304 along V-V' , (c) is a perspective view exemplarily showing a coupling structure between the air pumping transducer 104 and the fine dust measuring sensor 304 .

미세먼지 측정 센서(304)는, 에어 펌핑 트랜스듀서(104)의 상면(13T)에 결합된다. 미세먼지 측정 센서(304)는, 센서 하우징(304C), 센서 하우징(304C)에 배치된 광원(310), 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)를 포함한다. 센서 하우징(304C)은, 에어 펌핑 트랜스듀서(104)의 상면(13T)에 형성된 공기 투과 영역을 노출하며, 공기 투과 영역의 주변에 결합된다. 제1 센서 홀(304a) 및 제2 센서 홀(304b)은 센서 하우징(304C)의 일측벽(304L)에 형성되며, 제3 센서 홀(304c)은 센서 하우징(304C)의 타측벽(304R)에 형성된다. 제2 센서 홀(304b)은, 일측벽(13L)에 대해 경사지게 형성되며, 제3 센서 홀(304c)은 타측벽(13R)에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 광원(310)은 제1 센서 홀(304a) 내에 배치되고, 전방 산란 이미지 센서(320)는 제3 센서 홀(304c)에 배치되며, 후방 산란 이미지 센서(330)는 제2 센서 홀(304b) 내에 배치될 수 있다.The fine dust measurement sensor 304 is coupled to the upper surface 13T of the air pumping transducer 104 . The fine dust measurement sensor 304 includes a sensor housing 304C, a light source 310 disposed in the sensor housing 304C, a forward scattering image sensor 320 , and a backscattering image sensor 330 . The sensor housing 304C exposes an air permeable area formed on the upper surface 13T of the air pumping transducer 104 and is coupled to the periphery of the air permeable area. The first sensor hole 304a and the second sensor hole 304b are formed in one side wall 304L of the sensor housing 304C, and the third sensor hole 304c is the other side wall 304R of the sensor housing 304C. is formed in The second sensor hole 304b may be inclined with respect to one side wall 13L, and the third sensor hole 304c may be formed inclined with respect to the other side wall 13R. The light source 310 is disposed in the first sensor hole 304a, the forward scattering image sensor 320 is disposed in the third sensor hole 304c, and the backscattering image sensor 330 is disposed in the second sensor hole 304b. can be placed within.

도 11에 도시된 미세먼지 측정 센서(304)는, 에어 펌핑 트랜스듀서(104)의 외부에 배치되며, 상부 챔버(15)로 유입되거나 배출되는 공기에서 미세 먼지 및/또는 초미세 먼지를 측정한다. 이를 위해서, 미세먼지 측정 센서(304)는, 에어 펌핑 트랜스듀서(104)와 전자장치 하우징 사이에 배치될 수 있다.The fine dust measuring sensor 304 shown in FIG. 11 is disposed outside the air pumping transducer 104, and measures fine dust and/or ultrafine dust in the air introduced into or discharged from the upper chamber 15. . To this end, the fine dust measuring sensor 304 may be disposed between the air pumping transducer 104 and the electronic device housing.

도 12는 도 6의 미세먼지 측정 센서를 전자장치에 적용한 일 실시예를 도시한 도면이다.12 is a diagram illustrating an embodiment in which the fine dust measuring sensor of FIG. 6 is applied to an electronic device.

도 12를 참조하면, 미세먼지 측정 센서(400)는 휴대용 전자장치(500)에 내장된다. 휴대용 전자장치(500)는 전자적 및 기계적 구성 요소들을 내장하는 하우징(520) 및 하우징(520)의 상부에 결합되는 보호 유리(510)로 구성된다. 미세먼지 측정 장치(400)는, 하우징(520) 내부에 배치되며, 보호 유리(510)에 의해 외부로부터 격리될 수 있다. Referring to FIG. 12 , the fine dust measuring sensor 400 is embedded in the portable electronic device 500 . The portable electronic device 500 is comprised of a housing 520 housing electronic and mechanical components and a protective glass 510 coupled to the top of the housing 520 . The fine dust measuring device 400 is disposed inside the housing 520 and may be isolated from the outside by the protective glass 510 .

미세먼지 측정 센서(400)는 하우징(410), 하우징(410) 내부에 배치되는 광원(310), 전방 산란 이미지 센서(320), 및 후방 산란 이미지 센서(330)를 포함한다. 하우징(410)의 상부는 적어도 일부가 개방된다. 하우징(410)의 상부에는, 적어도 일부 영역이 광학적으로 투명한 커버(420)가 배치될 수 있다. 여기서, 커버(420)는, 하우징(410)의 일부로서 구비되거나, 휴대용 전자장치(500)의 보호 유리(510)일 수 있다. 이하에서는 하우징(410)의 일부인 경우를 주로 설명한다. 커버(420)에는, 직진광(311)이 통과하는 제1 투과 영역(421), 전방 산란 이미지 센서(320)의 시야(321)에 대응하는 제2 투과 영역(422), 및 후방 산란 이미지 센서(330)의 시야(331)에 대응하는 제3 투과 영역(423)이 형성된다. 제1 내지 제3 투과 영역(421 내지 423)은 광학적으로 투명하여 직진광(311)을 통과시키거나(제1 투과 영역), 검출 영역(312)에서 나온 빛을 통과시킬 수 있다(제2 및 제3 투과 영역).The fine dust measuring sensor 400 includes a housing 410 , a light source 310 disposed inside the housing 410 , a forward scattering image sensor 320 , and a backscattering image sensor 330 . At least a portion of the upper portion of the housing 410 is opened. A cover 420 in which at least a portion of the housing 410 is optically transparent may be disposed on the housing 410 . Here, the cover 420 may be provided as a part of the housing 410 or may be a protective glass 510 of the portable electronic device 500 . Hereinafter, a case of a part of the housing 410 will be mainly described. The cover 420 includes a first transmission region 421 through which the straight light 311 passes, a second transmission region 422 corresponding to the field of view 321 of the forward scattering image sensor 320 , and a backscattering image sensor. A third transmissive region 423 corresponding to the field of view 331 of 330 is formed. The first to third transmissive regions 421 to 423 are optically transparent to allow the straight light 311 to pass through (the first transmissive region) or light emitted from the detection region 312 to pass through (the second and the third transmissive regions). third transmissive region).

검출 영역(312)은 휴대용 전자장치(500)의 외부에 위치한다. 광원(310)은 제1 투과 영역(421)을 향해 배치된다. 직진광(311)은, 제1 투과 영역(421)을 통과하여 외부로 진행한다. 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는, 각각 제2 투과 영역(422) 및 제3 투과 영역(423)을 통과하여 입사하는 빛을 수광하여 전방 산란 영상 및 후방 산란 영상을 생성한다. 광원(310)은 레이저 또는 적외선을, 일정 주기로 또는 특정 파장으로 조사하여, 주변광에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 전방 산란 이미지 센서(320) 및 후방 산란 이미지 센서(330)는, 광원(310) 구동시에 동작하여 전방 산란 영상 및 후방 산란 영상을 생성한다. 추가적으로, 주변광에 의한 영향을 감소시키기 위해서, 제2 투과 영역(422) 및 제3 투과 영역(423)은, 직진광(311)과 실질적으로 동일한 파장의 빛만 투과시키는 필터일 수 있다.The detection area 312 is located outside the portable electronic device 500 . The light source 310 is disposed toward the first transmission region 421 . The straight light 311 passes through the first transmission region 421 and travels to the outside. The forward scattering image sensor 320 and the back scattering image sensor 330 receive light incident through the second transmission region 422 and the third transmission region 423, respectively, to generate a forward scattering image and a backscattering image. create The light source 310 may irradiate a laser or infrared rays with a certain period or a specific wavelength to minimize the influence of ambient light. The forward scatter image sensor 320 and the back scatter image sensor 330 operate when the light source 310 is driven to generate a forward scatter image and a back scatter image. Additionally, in order to reduce the effect of ambient light, the second transmission region 422 and the third transmission region 423 may be filters that transmit only light having substantially the same wavelength as that of the straight light 311 .

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 특히, 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 특징은, 특정 도면에 도시된 구조에 한정되는 것이 아니며, 독립적으로 또는 다른 특징에 결합되어 구현될 수 있다. The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. In particular, the features of the present invention described with reference to the drawings are not limited to the structures shown in the specific drawings, and may be implemented independently or in combination with other features.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .

Claims (6)

센서 하우징;
상기 센서 하우징 내부에 배치되며, 직진광을 조사하는 광원;
상기 센서 하우징 내부에 배치되고, 상기 직진광이 지나는 공간에 정의된 검출 영역을 향하는 수광면을 가지며, 상기 직진광의 진행 방향으로 상기 검출 영역의 전방에 배치되어 초미세 먼지에 의해 산란된 직진광으로 전방 산란 영상을 생성 전방 산란 이미지 센서; 및
상기 센서 하우징 내부에 배치되고, 상기 검출 영역을 향하는 수광면을 가지며, 상기 직진광의 진행 방향으로 상기 검출 영역의 후방에 배치되어 미세 먼지에 의해 산란된 직진광으로 후방 산란 영상을 생성하는 후방 산란 이미지 센서를 포함하는 미세먼지 측정 센서.sensor housing;
a light source disposed inside the sensor housing and irradiating straight light;
It is disposed inside the sensor housing, has a light receiving surface facing the detection area defined in the space through which the straight light passes, and is disposed in front of the detection area in the traveling direction of the straight light. a forward scatter image sensor that generates a forward scatter image; and
A backscatter image that is disposed inside the sensor housing, has a light receiving surface facing the detection area, is disposed behind the detection area in the traveling direction of the straight light, and generates a backscattered image with straight light scattered by fine dust A fine dust measuring sensor including a sensor. 청구항 1에 있어서, 상기 미세먼지 측정 센서는 에어 펌핑 트랜스듀서에 공기 연통 가능하게 결합되되,
상기 에어 펌핑 트랜스듀서는
공기 투과 영역이 상면에 형성된 트랜스듀서 하우징; 및
상기 트랜스듀서 하우징 내측벽에 양측이 고정되며, 상기 트랜스듀서 하우징 내부의 공기를 외부로 이동시키거나 상기 외부로부터 공기를 상기 트랜스듀서 하우징 내부로 이동시키기 위하여, 펌핑용 전기 신호에 의해, 제1 변형 상태와 제2 변형 상태로 반복적으로 변형하는 다이아프램-여기서, 상기 제1 변형 상태는 상기 다이아프램의 중앙부가 하방으로 이동한 상태이며, 상기 제2 변형 상태는 상기 중앙부가 상방으로 이동한 상태임-을 포함하는, 미세먼지 측정 센서.The method according to claim 1, wherein the fine dust measuring sensor is coupled to the air pumping transducer in air communication,
The air pumping transducer is
a transducer housing having an air permeable area formed on its upper surface; and
Both sides are fixed to the inner wall of the transducer housing, and in order to move the air inside the transducer housing to the outside or to move the air from the outside into the transducer housing, by the electric signal for pumping, the first deformation A diaphragm repeatedly deformed into a state and a second deformed state, wherein the first deformed state is a state in which the central portion of the diaphragm is moved downward, and the second deformed state is a state in which the central portion is moved upward. - Including, fine dust measurement sensor. 청구항 2에 있어서, 상기 미세먼지 측정 센서의 측벽에 센서 관통홀이 형성되고, 상기 에어 펌핑 트랜스듀서의 측벽에 트랜스듀서 관통홀이 형성되며, 상기 미세먼지 측정 센서와 상기 에어 펌핑 트랜스듀서는, 상기 센서 관통홀과 상기 트랜스듀서 관통홀은 적어도 부분적으로 일치하도록 결합되는, 미세먼지 측정 센서. The method according to claim 2, A sensor through hole is formed in the sidewall of the fine dust measuring sensor, the transducer through hole is formed in the sidewall of the air pumping transducer, The fine dust measuring sensor and the air pumping transducer, The sensor through-hole and the transducer through-hole are coupled to be at least partially coincident, the fine dust measuring sensor. 청구항 1에 있어서, 상기 미세먼지 측정 센서는, 에어 펌핑 트랜스듀서의 상면에 배치되되,
상기 에어 펌핑 트랜스듀서는
공기 투과 영역이 상면에 형성된 트랜스듀서 하우징; 및
상기 트랜스듀서 하우징 내측벽에 양측이 고정되며, 상기 트랜스듀서 하우징 내부의 공기를 외부로 이동시키거나 상기 외부로부터 공기를 상기 트랜스듀서 하우징 내부로 이동시키기 위하여, 펌핑용 전기 신호에 의해, 제1 변형 상태와 제2 변형 상태로 반복적으로 변형하는 다이아프램-여기서, 상기 제1 변형 상태는 상기 다이아프램의 중앙부가 하방으로 이동한 상태이며, 상기 제2 변형 상태는 상기 중앙부가 상방으로 이동한 상태임-을 포함하는, 미세먼지 측정 센서.The method according to claim 1, wherein the fine dust measuring sensor is disposed on the upper surface of the air pumping transducer,
The air pumping transducer is
a transducer housing having an air permeable area formed on its upper surface; and
Both sides are fixed to the inner wall of the transducer housing, and in order to move the air inside the transducer housing to the outside or to move the air from the outside into the transducer housing, by the electric signal for pumping, the first deformation A diaphragm repeatedly deformed into a state and a second deformed state, wherein the first deformed state is a state in which the central portion of the diaphragm is moved downward, and the second deformed state is a state in which the central portion is moved upward. - Including, fine dust measurement sensor. 청구항 1에 있어서, 상기 전방 산란 이미지 센서의 시야와 상기 후방 산란 이미지 센서의 시야는 동일 축상에 있는 미세먼지 측정 센서.The fine dust measuring sensor according to claim 1, wherein the field of view of the forward scattering image sensor and the field of view of the backscattering image sensor are on the same axis. 삭제delete
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