KR102565161B1 - 습도 산출용 측정 센서 - Google Patents

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Abstract

온도 측정값을 검출하는 온도 센서(150) 및 습도 측정값을 검출하는 습도 센서(180)를 포함하는 측정 센서(100)가 개시된다. 상기 측정 센서(100)는 종방향으로 측정 센서(100)의 근위 단부(111)와 원위 단부(112) 사이에서 신장하는 베이스 몸체(110); 상기 근위 단부(111)에 배치되고, 습도를 나타내는 데이터 신호를 출력하고 습도 센서(180)를 가열하는 공급 신호를 수신하도록 형성되는 인터페이스(120); 상기 베이스 몸체(110)에 배치되고 상기 인터페이스(120)의 하류에 배치되며, 상기 온도 센서(150) 및 습도 센서(180)에 결합되는 전자 장치(130)로서, 온도 측정값 및 습도 측정값에 따라 데이터 신호를 제공하도록 형성되는 전자 장치(130)를 포함한다. 상기 습도 센서(180)는 원위 단부(112)에 배치되고, 상기 온도 센서(150)는 베이스 몸체(110)의 일부분에 의해 상기 습도 센서(180)로부터 이격되고 상기 근위 단부(111)와 원위 단부(112) 사이에 배치되는 주변온도 측정 감지소자(151)를 포함한다.

Description

습도 산출용 측정 센서{MEASURING SENSOR FOR CALCULATING HUMIDITY}
본 발명은 기상 데이터 검출 목적 등 습도 산출용 측정 센서에 관한 것이다.
종래 기술에는 주변 공기의 습도 산출용 측정 센서에서 습도 센서의 온도가 주변 온도보다 높은 온도에 도달하도록 하는 것이 공지되어 있다. 이에 따라 측정 지점의 상대 습도가 감소될 수 있음으로써 측정값 변조를 일으킬 수 있는 응결 위험을 줄일 수 있다. 이에 따라 습도 센서의 자체적인 온도 측정 감지소자에 의해 이러한 과온도가 검출될 수 있다. 습도 센서의 습도 감지소자에 의해 산출된 습도값 및 과열로부터 예를 들어 수증기 분압이 산출될 수 있다.
이러한 측정 센서용 습도 센서의 예는 이플러스이 엘렉트로닉 게엠베하(E+E ELETRONIK Ges.m.b.H) 사의 "EE33" 타입 장치의 데이터시트에 나와 있고, 이는 URL http://downloads.epluse.com/fileadmin/data/product/ee33/Datenblatt_EE33.pdf를 참조할 수 있다.
또한, 측정 센서의 습도 센서에서 습도 측정 감지소자 및 온도 측정 감지소자는 모노리식 방식으로 집적되어 있으며, 이에 대해서는 예를 들어 이플러스이 엘렉트로닉 게엠베하 사의 "HMC01" 타입 장치의 데이터시트에 나와 있고, URL http://downloads.epluse.com/fileadmin/data/product/ee33/HMC01_deutsch.pdf를 참조할 수 있다.
최종적으로 주변환경의 실제 습도를 계산하기 위하여 습도 측정 감지소자에 지배적인 온도 외에, 실제 주변온도, 즉, 주변환경의 습도값을 검출하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위하여 추가적으로 습도 센서에 구비되어야 하고 가능한 한 습도 측정 감지소자를 지배하는 상승된 온도의 영향을 받지 않으면서 주변환경의 온도를 산출하는 주변 온도 센서가 필요하다.
이러한 맥락에서 측정 센서에서 습도 센서와 온도 센서가 주변온도 측정을 위해서 각각 별도의 하우징에 수용되고 그에 따라 서로 개별적으로 위치할 수 있다는 점이 공지된다. 예를 들어 VAISALA Ojy 사의 "HMP155" 유형의 장치에 대한 사용자 매뉴얼에 이러한 방식이 기재되어 있으며, 이 문서는 URL http://www.vaisala.com/Vaisala%20Documents/User%Guides%20and%20Quick%20Ref%20Guides/HMP155_User_Guide_in_English.pdf에서 참조할 수 있다. 측정 센서의 이러한 분산 배치 구조에서 주변 온도가 비교적 정확하게 산출될 수 있지만, 두 개의 개별적인 하우징으로 인해 측정 센서를 설치하는 것이 번거롭다.
주변 온도 측정을 위해 습도 센서와 온도 센서가 모두 하나의 공통의 베이스 몸체에 고정되는 측정 센서는 ROTRONIC 사의 "HygroMet4" 유형의 장치에 대한 데이터시트에 공지되어 있고, 이는 URL https://www.rotronic.com/en/productattachments/index/download?id=929 에서 참조할 수 있다.
그러나 마지막으로 언급한 상기 장치의 경우, 주변 온도를 측정하는 온도 센서가 원위 단부(distal end)를 형성하여 이에 따라 비교적 쉽게 손상될 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 온도 센서는 습도 센서 바로 가까이에 위치하므로, 온도 센서에 의해 산출된 온도는 습도 센서에서 지배적인 과온도(overtemperature)의 영향을 받지 않을 가능성이 있다.
따라서, 한편으로는 컴팩트한 디자인을 가지면서 다른 한편으로는 습도를 정확하게 산출하는 측정 센서를 제안하는 것이 과제이다.
이에 기초하여 본 발명에 따르면, 독립 청구항 1항에는 온도 측정값을 검출하는 온도 센서 및 습도 측정값을 검출하는 습도 센서를 포함하는 측정 센서가 개시된다. 일부 실시예의 특징들은 종속 청구항에 나와 있다. 명백하게 기타 다른 내용이 주어지지 않는 한 종속 청구항들의 특징은 서로 결합되어 또다른 실시예를 구성할 수 있다.
상기 측정 센서는 종방향으로 측정 센서의 근위 단부와 원위 단부 사이에서 신장하는 베이스 몸체를 포함한다. 상기 근위 단부에는 습도를 나타내는 데이터 신호를 출력하는 인터페이스가 배치된다. 또한, 상기 인터페이스는 습도 센서를 가열하는 공급 신호를 수신하도록 형성된다.
측정 센서에는 상기 베이스 몸체에 배치되고 상기 인터페이스의 하류에 배치되는, 온도 센서와 습도 센서 둘 모두에 결합되는 전자 장치가 더 구비된다. 상기 전자 장치는 온도 측정값과 습도 측정값에 따라 데이터 신호를 제공하도록 형성된다.
이때 상기 습도 센서는 상기 원위 단부에 배치된다. 상기 습도 센서도 측정 센서의 원위 단부를 구성할 수도 있다.
상기 온도 센서는 베이스 몸체의 일부분에 의해 상기 습도 센서로부터 이격되고 근위 단부와 원위 단부 사이에 배치되는 주변온도 측정 감지소자를 포함한다. 즉, 예를 들어 상기 습도 센서는 측정 센서의 원위 단부를 형성하고, 상기 온도 센서는 예를 들어 대략 상기 베이스 몸체의 중앙에 고정될 수 있다. 또한, 온도 센서의 주변온도 측정 감지소자는 베이스 몸체의 또다른 부분에 의해서 전자 장치로부터도 이격될 수 있다.
습도 센서와 온도 센서의 배치에 의해서 습도를 정확하게 산출할 수 있고, 또한 사용 시 측정 센서를 쉽게 설치할 수 있으면서 온도 센서가 외부의 영향으로부터 확실하게 보호될 수 있다. 또한, 상기 측정 센서는 습도 센서와 온도 센서 사이의 간격에 기초하여 바람직한 방식으로 보정될 수 있다.
예를 들어 상기 주변온도 측정 감지소자는 습도 센서 쪽이 아니라 측정 센서의 근위 단부 쪽을 향하는 팁(tip), 즉, 가열될 수 있는 습도 센서로부터 먼 쪽을 향하는 팁을 포함한다.
일 실시예에 따르면 상기 베이스 몸체는 주변온도 측정 감지소자를 둘러싸는 제1 리세스를 포함한다. 상기 베이스 몸체는 예를 들어 리세스가 밀링 또는 천공에 의해 형성되고, 주변온도 측정 감지소자가 상기 리세스에 배치되는 기판(인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB))으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 주변온도 측정 감지소자는 상기 베이스 몸체에 의해 외부 영향으로부터 보호된다.
상기 베이스 몸체는 상기 습도 센서와 온도 센서 사이에 배치되는 디커플링 구조를 포함할 수 있다. 즉, 상기 온도 센서는 습도 센서에 바로 인접하게 배치되는 것이 아니라 베이스 몸체의 일부분에 의해, 구체적으로 디커플링 구조의 일부분에 의해서, 습도 센서로부터 이격된다. 상기 디커플링 구조는 국부적으로 감소된 열전도율을 가질 수 있으며, 이러한 열전도율의 감소는 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 예를 들어 적절한 물질 및/또는 기하학적 구조를 선택함으로써 구현될 수 있다. 주변온도 측정 감지소자와 전자장치 사이의 간격을 형성하는 베이스 몸체의 부분에도 마찬가지의 사항이 적용될 수 있다.
예를 들어, 디커플링 구조가 베이스 몸체의 제2 리세스를 포함하거나 또는 제2 리세스에 의해 형성되는 것이 본 발명의 범위에 포함된다. 상기 제2 리세스는 예를 들어 원위 단부와, 주변온도 측정 감지소자를 둘러싸는 제1 리세스 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어 상기 제2 리세스는 (베이스 몸체의 종방향 신장부를 따라서) 적어도 5 mm 의 길이 및/또는 베이스 몸체의 폭의 적어도 40%의 폭을 가진다. 상기한 폭 및/또는 길이는 더 크게 선택될 수도 있으며, 더 큰 사이즈가 선택되는 경우 그에 상응하여, 측정 센서의 기계적 안정성이 손상되지 않는 한에서, 원위 단부의 습도 센서와 주변온도 측정 감지소자의 위치 사이에서 더 강한 열적 디커플링을 발생시킬 것이다.
상기 측정 센서의 습도 센서는 마찬가지로 원위 단부에 배치되는 별도의 혹은 추가적인 가열 장치를 포함할 수 있다. 상기 습도 센서에는 예를 들어 도입부에서 언급한 "HMC01" 유형의 장치에 대한 데이터시트에 기술된 방식으로 구현될 수 있는 습도 측정 감지소자 및 온도 측정 감지소자가 장착될 수 있다. 측정 센서의 일 실시예에 따르면 상기 습도 센서는 정확히 상기한 데이터시트에 기술된 대로 구현된다. 상기 습도 측정 감지소자와 온도 측정 감지소자는 습도 센서의 (예를 들어 상기에서 언급한 가열 장치에 의해) 가열 가능한 습도 챔버에 수용될 수 있다. 이러한 습도 챔버 내지 상기 챔버를 공간적으로 한정하는 마감 슬리브는 측정 센서의 원위 단부를 형성할 수 있다. 별도의 가열 장치 외에 상기 습도 센서의 가열은 온도 측정 감지소자의 측정 전류의 상승 내지 상기 감지소자의 전력 손실에 의해서 수행될 수도 있다. 상기 전자 장치는 습도 센서의 온도를 적절하게 조절하도록 형성될 수 있다.
인터페이스를 제외한 측정 센서의 구성요소들은 예를 들어 사출성형 부재일 수 있는 공통의 하우징에 통합 장착될 수 있다. 특히 상기 하우징은 습도 센서의 습도 챔버 및 전자 장치를 모두 수용할 수 있다.
상기한 베이스 몸체의 제1 리세스도 하우징에 의해서 나타내어질 수 있고, 이에 따라 하우징의 대응되는 리세스가 주변온도 측정 감지소자를 둘러싸게 된다.
측정 센서의 전자 장치에 의해 생성되고 인터페이스에 의해 출력되는 데이터 신호는 측정 센서의 일 실시예에서 상대 습도 및 선택적, 추가적으로, 주변 온도를 나타낼 수 있다.
상기 측정 센서는 가능한 한 정확한 습도가 산출되는 것이 중요한 여러 다양한 분야에 사용되기 위해 형성될 수 있다. 이때 특히 고려되는 예가 기상 데이터 검출 분야이다. 또다른 실시예에 따르면 상기 측정 센서는 예를 들어 자동차의 에어컨 장치와 같이 에어컨 장치에 고정 설치되도록 형성된다. 또다른 적용 분야로는 제약 및 식품 산업이 있으며, 예를 들어 버섯 농장, 습도 보관 시설, 인공기후실(climate chamber), 시험 챔버, 숙성 챔버, 기상학 및 도자기 건조, 목재 건조, 시멘트 건조 및/또는 폴리에스터 건조 등의 물체의 건조 분야에서 사용될 수 있다.
본 발명의 기타 세부사항 및 장점들은 이하 일부 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 도면을 참조하여 명확하게 설명된다.
도 1은 하나 또는 다수의 실시예에 따른 측정 센서의 예시적이고 개략적인 사시도이다.
도 2a 내지 2c는 각각 하나 또는 다수의 실시예에 따른 측정 센서의 일부분의 예시적이고 개략적인 사시도이다.
도 3은 하나 또는 다수의 실시예에 따른 측정 센서의 습도 센서의 일부분을 도시하는 예시적이고 개략적인 평면도이다.
도 4는 하나 또는 다수의 실시예에 따른 측정 센서의 습도 센서의 일부분을 도시하는 예시적이고 개략적인 단면도이다.
도 5는 하나 또는 다수의 실시예에 따른 측정 센서의 온도 센서를 도시하는 예시적이고 개략적인 단면도이다.
도 1은 하나 또는 다수의 실시예에 따른 측정 센서(100)의 예시적이고 개략적인 사시도이다. 상기 측정 센서(100)는 온도 측정값(특히, 주변온도 측정값)을 검출하는 온도 센서(150) 및 습도 측정값을 검출하는 습도 센서(180)를 포함한다.
상기 측정 센서(100)는 종방향으로 측정 센서(100)의 근위 단부(111)와 원위 단부(112) 사이에서 신장하는 베이스 몸체(110)에 기초한다. 상기 베이스 몸체(110)는 베이스 몸체 중심폭의 적어도 두 배 크기의 종방향 신장부를 포함할 수 있다.
도 2a에 개략적으로 도시된 바와 같은 일 실시예에 따르면 상기 베이스 몸체(110)는 예를 들어 PCB 기판과 같은 기판을 포함한다. 상기 베이스 몸체(110)도 기판 형태일 수 있다. 상기 기판에는 측정 센서(100)의 구성요소가 장착될 수 있다.
근위 단부(111)에는 습도를 나타내는 데이터 신호를 출력하도록 형성되는 인터페이스(120)가 배치된다. 본 실시예에서 상기 인터페이스(120)는 상기 베이스 몸체(110)에 고정되고, 데이터 신호를 데이터 버스로 출력하는 플러그를 포함한다. 또는, 데이터 신호는 무선 신호로서 인터페이스(120)를 통해 무선으로 출력될 수도 있다.
상기 인터페이스(120)는 EIA-485 표준 등 일반적인 시리얼 데이터 전송 표준과 호환하도록 형성될 수 있다. 동시에 상기 인터페이스(120)는 측정 센서(100)를 기계적으로 고정하기 위한 목적으로 형성될 수도 있는데, 예를 들어 플러그가 나사산 상에 또는 나사산 안에 조여지도록 형성될 수도 있다. 상기 인터페이스(120)는 측정 센서(100)가 설치될 수 있는 적용 분야에서 결합 지점과 베이스 몸체(110) 사이의 통과 부분을 형성한다.
또한, 상기 측정 센서(100)는 습도 센서(180)를 가열하는 공급 신호를 인터페이스(120)를 통해 수신할 수 있다. 상기 공급 신호는 예를 들어 전류 신호 또는 전압 신호이다.
도 1에는 도시되지 않았으나 도 2a에는 단지 개략적으로 도시되는, 베이스 몸체(110)에 고정된 전자 장치(130)가 상기 인터페이스(120)의 하류에는 배치된다. 상기 전자 장치(130)는 예를 들어 온도 센서(150)에 의해 검출된 온도 측정값과 습도 센서(180)에 의해 검출된 습도 측정값을 수신하고, 이러한 측정값에 따라, 습도(및 선택적으로 추가적으로 주변 온도)를 나타내는 데이터 신호를 계산 및 제공하고 이를 인터페이스(120)를 통해 출력하는 평가부를 포함한다.
평가부 외에 상기 전자 장치(130)는 수동 소자 및/또는 전력 전자 소자를 포함할 수 있고, 예를 들어 이러한 소자에 의해 공급 신호를 수신하고 습도 센서(180)의 가열을 위해 상기 신호를 처리하고 상기 습도 센서(180)에 더 전달하도록 형성될 수 있다.
공급 신호 및 이로부터 파생되는 신호의 전달 및 온도 측정값 및 습도 측정값의 전달을 위해서, 예를 들어 상기한 기판 형태의 상기 베이스 몸체(110)는 (도면에는 도시되지 않았지만) 상응하는 배선, 케이블, 및/또는 통합형 도전성 트랙을 포함한다.
도 1 내지 도 4 각각에 도시된 바와 같이, 상기 습도 센서(180)는 측정 센서(100)의 원위 단부(112)에 배치된다. 이에 따라 상기 습도 센서(180)는 도시된 실시예에서 측정 센서(100)의 원위 단부를 형성한다. 이에 대해서 도 2a 내지 도 4를 참조하여 더 상세히 후술한다.
원위 단부(112) 쪽을 향하는 베이스 몸체(110)의 단부에는 상기 베이스 몸체(110)의 단부로부터 돌출하는 두 개의 핀(1171, 1172)이 구비되고, 상기 핀에는 캐리어(1800)(도 3 참조)가 예를 들어 솔더링 이음으로 고정된다. 도시된 두 개의 핀(1171, 1172) 대신 더 많은 수의 핀이 구비될 수도 있고, 핀이 하나만 구비될 수도 있다. 또한, 측정 센서의 또다른 실시예에 따르면, 핀(1171, 1172) 대신 또다른 결합 수단이 구비될 수도 있다. 그러나 이하에서는 예시를 위하여 "핀(1171, 1172)"에 대해서 설명한다.
상기 캐리어(1800)에는 습도 측정 감지소자(181) 및 온도 측정 감지소자(182)가 예를 들어 도입부에서 인용한, 이플러스이 엘렉트로닉 게엠베하(E+E ELETRONIK Ges.m.b.H) 사의 "HMC01" 타입 장치에 대한 데이터시트에 공지된 바와 같은 방식으로 배치된다. 이와 관련하여 습도 센서(180)의 이러한 실시예의 예시적인 세부사항에 대해서는 위의 데이터시트를 참조한다.
상기 캐리어(1800)는 예를 들어 유리 기판으로 제조되며, 이는 상기 온도 측정 감지소자(182) 및 그 상부에 위치하는 습도 측정 감지소자(181)를 포함한다. 상기 캐리어(1800)를 가열하는 것은 온도 측정 감지소자(182)의 측정 전류가 적절히 상승하여 그로 인해 발생하는 전력 손실이 가열 성능으로 사용됨으로써 수행될 수 있다. 다른 한편으로, 예를 들어 상기 베이스 몸체(110)의 단부에서 가열장치(183)에 의해 습도 센서(180)의 추가적인 가열이 가능하며, 상기 가열장치(183)는 베이스 몸체(110) 상에 배치되는 열저항으로서 형성될 수 있다. 이 경우 두 핀(1171) 및 (1172) 중 적어도 하나는 열을 전달하는 역할을 할 수 있고, 이를 통해 상기 캐리어(1800)에 추가적인 가열장치(183)에 의해 발생한 열이 공급된다. 두 핀(1171) 및 (1172) 중 하나는 예를 들어 베이스 몸체(110)의 상면에 고정될 수 있고, 다른 하나는 베이스 몸체(110)의 하면에 고정될 수 있으며, 이는 도 4에 도시되어 있다.
이에 따라, 특히 습도 측정 감지소자(181)와 온도 측정 감지소자(182)로 구성된 배치 구조를 측정 센서(100)의 주변 온도보다 높은 온도에 노출시키는 것이 가능해진다. 특히, 상기 전자 장치(130)는 습도 센서(180)에서의 온도, 즉, 예를 들어 캐리어(1800)의 온도를 가열장치(183) 및 온도 측정 감지소자(182)의 측정 전류를 사용하여 적절히 조절하도록 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 측정 센서(100)는 가열을 통해서 습도 센서(180)의 응결 발생과 그에 수반되는 측정값 변조를 방지할 수 있다. 이러한 응결은 가열이 수행되지 않을 경우, 예를 들어 대기 습도가 높은 환경에서 발생할 수 있다.
습도 측정 감지소자(181)와 온도 측정 감지소자(182)의 센서 신호는 후속의 처리를 위해 전자 장치(130), 특히 전자 장치(130)의 평가부에 공급되며, 이를 위하여 핀(1171, 1172) 외에 (도시하지 않은) 배선 및/또는 도전성 트랙이 베이스 몸체(110) 상에 또는 그 내부에 구비될 수 있다.
또한 도시된 실시예에서 상기 습도 센서(180)는 마감 슬리브(186)를 포함한다. 마감 슬리브는 습도 측정 감지소자(181)와 온도 측정 감지소자(182)로 구성된 배치 구조에 의해 위치가 거꾸로 배치될 수 있고, 예를 들어 나사형 구조(187, 188)에 의해 측정 센서(100)의 나머지 부분과 연결될 수 있다. 이러한 방식으로 상기 마감 슬리브(186)에 의해 습도 센서(180)의 습도 챔버(184)가 형성될 수 있다. 동시에 상기 마감 슬리브(186)는 측정 센서(100)의 일부분을 마감하는 하우징(170)을 형성할 수 있으며, 특히 측정 센서(100)의 원위 단부(112)를 형성할 수 있다.
주변 온도를 검출하는 기능을 하고 이에 따라 주변온도 측정 감지소자(151)를 포함하는 온도 센서(150)는 원위 단부(112)에 배치되지 않는다. 그보다 상기 주변온도 측정 감지소자(151)는 베이스 몸체(110)의 일부분에 의해 상기 습도 센서(180)로부터 이격되고 상기 근위 단부(111)와 원위 단부(112) 사이, 도 1 내지 2C에 도시된 바와 같이 예를 들어 대략 베이스 몸체의 중앙에 배치된다. 또한, 상기 주변온도 측정 감지소자(151)는 베이스 몸체(110)의 또다른 부분에 의해서 상기 전자 장치(130)로부터 이격될 수 있다.
본 실시예에서 상기 전자 장치(130)는 근위 단부(111)와 주변온도 측정 감지소자(151) 사이에 구비될 수 있다.
가열된 습도 센서(180)에 의해 온도 센서(150)의 배치 구조로 인해 상기 주변온도 측정 감지소자(151)는 열적으로 상기 가열된 습도 센서(180)에 의해 디커플링되어 주변 온도가 정확하게 검출될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 주변온도 측정 감지소자(151)의 측정 신호도 전자 장치(130), 특히 전자 장치(130)의 평가부에 공급된다. 평가부는 상기 주변온도 측정 감지소자(151)의 측정 신호, 습도 센서(180)의 온도 측정 감지소자(182)의 측정 신호에 따라 그리고 습도 센서(180)의 습도 측정 감지소자(181)의 측정 신호에 따라 측정 센서(100)의 주변의 습도를 나타내는 데이터 신호를 계산 및 제공하고 인터페이스(120)를 통해 출력할 수 있다.
상기 열적 디커플링은 주변온도 측정 감지소자(151)의 팁(1511)이 근위 단부(111) 쪽을 향함으로써, 다시 말해, 습도 센서(180)가 배치된 원위 단부(112)로부터 먼 쪽을 향함으로써 더 개선될 수 있다. 이에 따라 실제 주변 온도에 대한 측정 감지 위치는 앞에서 언급했듯이 가열될 수 있는 습도 측정 장소로부터 비교적 멀어질 수 있다.
상기 베이스 몸체(110)는 도시된 예시에서 도 2a에 도시된 바와 같이 주변온도 측정 감지소자(151)를 둘러싸는 제1 리세스(113)를 포함한다. 상기 주변온도 측정 감지소자(151)의 구조 및 제1 리세스(113)의 구조는 일 실시예에서 전자 장치(130)와 주변온도 측정 감지소자(151) 사이의 최소 간격이 유지되도록 결정된다. 이러한 최소 간격은 베이스 몸체(110)의 또다른 부분에 의해 생성될 수 있다. 왜냐하면 전자 장치(130)에 의해서도 열이 방출될 수 있으며, 이러한 열은 주변온도 측정을 변조시킬 수 있다.
도 5는 온도 센서(150)의 예시적인 실시예의 단면도이다. 상기 온도 센서(150)는 예를 들어 저항성 온도 센서 형태의 센서 소자(1513)(PT100 센서 소자, PT1000 센서 소자, NTC 센서 소자, 또는 PTC 센서 소자 등)를 포함하는 주변온도 측정 감지소자(151)를 포함하며, 상기 센서 소자는 슬리브(1512), 예를 들어 금속 슬리브(1512)에 배치된다. 상기 슬리브(1512)의 팁(1511)은 근위 단부(111) 방향을 향한다(그리고 원위 단부(112)에 위치하거나 원위 단부를 형성하는 습도 센서(180) 쪽을 향하지 않는다). 상기 센서 소자(1513)는 예를 들어 베이스 몸체(110)에 솔더링되고, 도 5에 예시적으로 도시된 것처럼 상기 슬리브(1512)는 부분적으로 베이스 몸체(110)의 상응하는 부분으로부터 돌출한다. 상기 센서 소자(1513)를 수용하는 슬리브(1512)는 제1 리세스(113)에 배치되고, 이에 따라 상기 리세스(113)를 정의하는 하우징(170)의 부분들에 의해서 보호된다. 또한, 상기 슬리브(1512)의 내부 공간은 열전도율이 높은 물질로 충진될 수 있고, 이에 따라 슬리브(1512)의 외벽과 내부 센서 소자(1513) 사이의 원활한 열적 결합을 보장한다.
온도 센서(150)와 습도 센서(180) 사이의 열적 디커플링은 측정 센서(100)에서 공간적인 간격 형성뿐만 아니라 베이스 몸체(110)의 물질 및/또는 구조의 조정에 의해서도 달성될 수 있다.
이에 따라 상기 베이스 몸체(110)는 예를 들어 상기 습도 센서(180)와 온도 센서(150) 사이에 예를 들어 국부적으로 감소되는 열전도율을 가지는 디커플링 구조를 포함할 수 있다.
열전도율의 감소는 예를 들어 베이스 몸체(110) 내 적절한 물질을 포함함으로써 구현될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 도 2a에 개략적으로 도시된 것처럼 상기 베이스 몸체(110)는 관련 부분이 구조적으로 변경될 수도 있다. 도면에 따르면 상기 베이스 몸체(110)는 디커플링 구조의 일부를 나타내거나 또는 형성하는 제2 리세스(114)를 포함한다. 상기 제2 리세스(114)는 주변온도 측정 감지소자(151)를 둘러싸는 제1 리세스(113)와 원위 단부(112) 사이에 구비된다. 예를 들어 이러한 리세스는 길이가 적어도 5 mm 이고 그리고/또는 베이스 몸체(110)의 폭의 적어도 40%인 폭을 가진다. 상기 제2 리세스(114)는 측정 센서(100)의 기계적 안정성이 보장되는 범위 내에서 습도 센서(180)와 온도 센서(150) 사이에 더 강하고 두드러진 열적 디커플링을 발생시키기 위하여 상기에서 언급된 수치에 대응하여 결정된 치수를 가질 수 있다.
상기한 두 리세스(113) 및 (114)는 측방향으로 예를 들어 상응하는 연결 브릿지(1131)및(1141)에 의해서 한정되며, 이러한 연결 브릿지들은 각각 (베이스 몸체의 폭 대비) 비교적 얇게 형성될 수 있고 그에 따라 낮은 열전도율을 가질 수 있다. 또한 이를 통해서 한편으로는 주변온도 측정 감지소자(151)와 전자 장치(130) 사이의 열적 디커플링이, 그리고 다른 한편으로는 습도 센서(180) 사이에서의 열적 디커플링이 보장될 수 있다.
상기한 설명들은 특히 온도 센서(150)와 습도 센서(180) 사이의 열적 디커플링에 적용된다. 그러나 온도 센서(150)와 전자 장치(130) 사이의 열적 디커플링을 위하여 유사하거나 동일한 방법이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하에서는 측정 센서(100)의 제조 변형예에 관하여 도 2a 내지 2c가 참조된다. 본 실시예에서는 우선 베이스 몸체(110)가 기판 형태로 형성되어 측정 감지에 필요한 구성요소가 장착되며, 상기 구성 요소는 예를 들어 상기 전자 장치(130), 주변온도 측정 감지소자(151) 및 단부에 배치되는 구성요소들, 즉, 한편으로는 인터페이스(120) 및 다른 한편으로는 추후 설치할 습도 센서(180)로 안내되는 핀(1171, 1172)이다. 상기 기판은 제1 리세스(113) 및 제2 리세스(114)를 더 포함하며, 이들은 예를 들어 기판으로부터 천공되거나 기판으로부터 밀링된다.
적절하게 장착된 후 상기 베이스 몸체(110)는 보호 물질로 사출 성형되며, 구체적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이 인터페이스(120)에서부터 두 핀(1171, 1172)까지 예를 들어 이른바 핫멜트 성형 방법에 의해 사출 성형된다.
상기한 결과물은 도 2c에 도시된 바와 같이 합성물질 사출성형 공정에 투입되어, 예를 들어 열가소성 수지로 사출 성형된다. 그 전 혹은 후에 습도 센서(180)의 마감 슬리브(186)(도 3 참조)의 대응되는 카운터 유닛(188)을 수용하도록 형성되는 나사 부분(187)이 상기 베이스 몸체(110)의 단부에 더 형성될 수 있다.
즉, 마찬가지로 도 1을 다시 참조하면, 상기 측정 센서(100)는 상기 베이스 몸체(110)를 둘러싸는 하우징(170)을 포함할 수 있다. 상기 하우징은 측정 센서(100) 전체를 마감하고 특히 습도 센서(180)의 가열 가능한 습도 챔버(184) 및 전자 장치(130)를 모두 수용한다. 이에 대응하여 상기 하우징(170)은 합성물질 사출 성형 부재를 포함할 수 있다.
예를 들어 상기 하우징(170)은 두 부분으로 구성될 수 있다. 제1의 모노리식 부분은 도 2C에 예시적으로 도시된 바와 같이 상기 베이스 몸체(110)를 완전히 둘러싸고, 제2의 모노리식 부분은 마감 슬리브(186)에 의해 형성된다. 상기 마감 슬리브(186)도 마찬가지로 합성물질 사출 성형 부재로서 제작될 수 있다.
도면에 도시된 측정 센서(100)는 가능한 한 정확한 습도가 검출되는 것이 중요한 여러 다양한 분야에서 사용되도록 형성될 수 있다.
예를 들어 상기 측정 센서(100)는 자동차의 에어컨 장치와 같이 에어컨 장치에 고정 설치되도록 형성될 수 있다. 또다른 적용 분야로는 제약 및 식품 산업이 있으며, 예를 들어 버섯 농장, 습도 보관 시설, 인공기후실(climate chamber), 시험 챔버, 숙성 챔버, 기상학 및 도자기 건조, 목재 건조, 시멘트 건조 및/또는 폴리에스터 건조 등의 물체의 건조 분야에서 사용될 수 있다.
상기 측정 센서(100)는 예를 들어 전체 길이가 약 250 mm 이며, 중앙 직경은 약 24 mm 이고, 베이스 몸체(110)의 전체 길이는 인터페이스(120) 및 마감 슬리브(186)를 기준으로 측정 센서(100)의 전체 길이보다 예를 들어 50 mm 적다.
상기한 측정 센서(100)의 구성은 여러 가지 장점을 제공한다: 우선 온도 센서(150)와 습도 센서(180)가 동일한 베이스 몸체(110)에 결합됨에 따라 서로 분리되어 위치할 필요가 없다. 그럼에도 불구하고 온도 센서(150)의 열적 디커플링이 가열 가능한 습도 센서(180)에 의해 보장되는데, 예를 들어 제2 리세스(114)를 포함하는 디커플링 구조에 의해 보장된다. 주변온도 측정 감지소자(151)가 제1 리세스(113) 이내에 배치됨에 따라 상기 주변온도 측정 감지소자가 외부의 영향으로부터 기계적으로 보호된다. 또한, 상기한 제안에 따른 상기 온도 센서(150) 및 습도 센서(180)의 배치 구조를 통해 측정 센서(100)의 바람직한 보정(calibration)이 가능하다. 예를 들어 측정 센서(100)의 보정 시 상기 마감 슬리브(186)에 의해 형성되는 측정 센서(100)의 원위 단부(112)가 습도 보정 반응 장치에 삽입됨으로써 습도 센서(180)가 별도로 보정될 수 있다. 이와 별도로 온도 센서(150)가 보정될 수 있다. 또한, 상기에서 설명한 주변온도 측정 감지소자(151)를 둘러싸는 제1 리세스(113)의 치수는, 상기 주변온도 측정 감지소자(151)의 팁(1511)이, 예를 들어 근위 단부(111)에 위치하고 마찬가지로 적어도 약간의 열을 방출할 가능성이 있는 전자 장치(130)로부터 충분히 먼 거리로 이격되도록 치수가 정해질 수 있고, 예를 들어 적어도 5 mm 만큼 이격되도록 정해질 수 있다. 또한, 상기한 구성에 따르면, 현장 투입 중 또는 이후 측정 센서(100)를 쉽게 세척할 수 있다.
상기 인터페이스(120)에 의해 출력되는 데이터 신호는 특히 측정 센서(100)의 주변환경의 상대 습도를 나타낼 수 있다. 또한 상기 전자 장치(130)는 온도 센서(150)의 측정 신호를 또다른 별개의 데이터 신호로서 인터페이스(120)를 통해 출력하도록 구성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 온도 측정값을 직접 검출하는 온도 센서(150) 및 습도 측정값을 직접 검출하는 습도 센서(180)를 포함하는 측정 센서(100)로서,
    종방향으로 측정 센서(100)의 근위 단부(111)와 원위 단부(112) 사이에서 신장하는 베이스 몸체(110);
    상기 근위 단부(111)에 배치되고, 습도를 나타내는 데이터 신호를 출력하고 습도 센서(180)를 가열하는 공급 신호를 수신하도록 형성되는 인터페이스(120); 및
    상기 베이스 몸체(110)에 배치되고 상기 인터페이스(120)의 하류에 배치되며, 상기 온도 센서(150) 및 습도 센서(180)에 결합되는 전자 장치(130)로서, 온도 측정값 및 습도 측정값에 따라 데이터 신호를 제공하도록 형성되는 전자 장치(130)
    를 포함하고,
    상기 습도 센서(180)는 원위 단부(112)에 배치되고, 그리고
    상기 온도 센서(150)는 베이스 몸체(110)의 일부분에 의해 상기 습도 센서(180)로부터 이격되고 상기 근위 단부(111)와 원위 단부(112) 사이에 배치되는 주변온도 측정 감지소자(151)를 포함하는,
    측정 센서(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주변온도 측정 감지소자(151)는 상기 근위 단부(111) 쪽을 향하는 팁(1511)을 포함하는,
    측정 센서(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 몸체(110)는 상기 주변온도 측정 감지소자(151)를 둘러싸는 제1 리세스(113)을 포함하는,
    측정 센서(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    주변온도 측정 감지소자(151)는 또한 베이스 몸체(110)의 또다른 부분에 의해 전자 장치(130)로부터 이격되는,
    측정 센서(100).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 몸체(110)는 습도 센서(180)와 온도 센서(150) 사이에 배치되는 디커플링 구조를 포함하는,
    측정 센서(100).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디커플링 구조는 국부적으로 감소하는 열전도율을 가지는,
    측정 센서(100).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 디커플링 구조는 베이스 몸체의 제2 리세스(114)를 포함하는,
    측정 센서(100).
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 리세스(114)는 베이스 몸체(110)의 폭의 적어도 40%인 폭을 가지는,
    측정 센서(100).
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 습도 센서(180)는, 마찬가지로 원위 단부(112)에 배치되는 가열 장치(183)를 포함하는,
    측정 센서(100).
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 장치(130)는 습도 센서(180)의 온도를 조절하도록 형성되는,
    측정 센서(100).
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 습도 센서(180)는 습도 측정 감지소자(181) 및 온도 측정 감지소자(182)를 포함하는,
    측정 센서(100).
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 몸체(110)를 둘러싸고 습도 센서(180)의 가열 가능한 습도 챔버(184) 및 전자 장치(130)를 둘 다 수용하는 하우징(170)을 더 포함하는,
    측정 센서(100).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 하우징(170)은 합성물질 사출 성형 부재를 포함하는,
    측정 센서(100).
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 센서(100)는 에어컨 장치에 고정 설치되도록 형성되는,
    측정 센서(100).
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