KR102641207B1 - 센서 모듈 - Google Patents

센서 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR102641207B1
KR102641207B1 KR1020190034371A KR20190034371A KR102641207B1 KR 102641207 B1 KR102641207 B1 KR 102641207B1 KR 1020190034371 A KR1020190034371 A KR 1020190034371A KR 20190034371 A KR20190034371 A KR 20190034371A KR 102641207 B1 KR102641207 B1 KR 102641207B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
change
sensor
electrical conductivity
load resistance
resistance value
Prior art date
Application number
KR1020190034371A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200113742A (ko
Inventor
김진호
황인성
배성원
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020190034371A priority Critical patent/KR102641207B1/ko
Priority to PCT/KR2019/014214 priority patent/WO2020197020A1/en
Priority to EP19920770.5A priority patent/EP3948245A4/en
Priority to CN201980094365.6A priority patent/CN113614522B/zh
Priority to US16/669,060 priority patent/US11609200B2/en
Publication of KR20200113742A publication Critical patent/KR20200113742A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102641207B1 publication Critical patent/KR102641207B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/045—Circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid

Abstract

본 발명의 센서 모듈의 산포를 개선하기 위한 것으로, 공기 중의 가스를 감지하는 센서의 내부 저항과 센서와 병렬 연결되는 부하 저항에 기초하여 공기 중의 가스 농도를 산출하며, 부하 저항의 저항값을 센서의 전기전도도 변화량에 기초하여 조절함으로써 감도에 따른 센서의 가스 농도 산포를 감소시킬 수 있다.

Description

센서 모듈{A sensor module}
본 발명은 센서 모듈에 관한 것이다.
가스 센서(gas sensor)는 기체 중에 함유된 특정 화학물질을 검지하여 그 농도를 측정하여 출력하는 장치로, 그 종류로는 반도체식 센서, 연소식 센서, 전기화학 센서 등이 있다.
반도체식 센서는 세라믹 반도체 표면에 가스가 접촉했을 때 일어나는 전기전도도의 변화를 이용하는 방식으로, 이하에서 도 1을 참고하여 반도체식 센서의 동작 원리를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반도체식 센서는 기판(substrate, 2)과 기판(2)의 일면에 부착되는 감지재(3)와, 기판(2)의 타면에 부착되는 히터(4)를 포함할 수 있다. 기판(2)에는 한 쌍의 전극(5)이 형성될 수 있고, 한 쌍의 전극(5)은 기판(2)과 감지재(3) 사이에 배치될 수 있다.
한 쌍의 전극(5) 사이를 흐르는 전류는 감지재(3)의 내부 저항에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 감지재(3)의 내부 저항이 작을수록 한 쌍의 전극(5) 사이를 흐르는 전류가 증가하고, 감지재(3)의 내부 저항이 클수록 한 쌍의 전극(5) 사이에 흐르는 전류가 감소할 수 있다.
구체적인 예로, 도 1(a)를 참고하면, 공기가 깨끗한 상태일 때에는 감지재(3) 내부의 전자(electron)가 감지재(3) 표면에 흡착된 산소와 결합할 수 있고, 이 경우 감지재(3) 내부의 저항이 증가하여 기판(2)에 흐르는 전류가 작을 수 있다.
한편, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 공기 중에 가스(예를 들어, CO(carbon monoxide))가 발생할 경우에는 감지재(3) 표면에 흡착되어 있던 산소가 공기 중의 가스와 결합하면서 감지재(3) 표면에서 환원 반응이 발생하고, 이에 따라 감지재(3)에 전자를 줄 수 있다. 도 1(c)에 도시된 바와 같이 감지재(3)에 자유 전자가 증가하면, 감지재(3)의 내부 저항이 감소하고, 이에 따라 기판(2)에 흐르는 전류가 증가할 수 있다.
이와 같이, 반도체식 센서는 감지재(3)에서의 산화/환원 반응에 의해 발생하는 내부 저항의 변화를 측정함으로써 공기 중의 가스 농도의 변화를 측정할 수 있다. 즉, 반도체식 센서는 청정 공기에서 센싱한 감지재(3)의 내부 저항(R0)과 대상 공기에서 센싱한 감지재(3)의 내부 저항(RS)의 비(RS/R0)에 기초하여 공기 상의 가스 농도를 측정할 수 있다.
여기서, R0는 청정 공기 상에서 센싱한 감지재(3)의 내부 저항을 나타내고, RS는 측정 대상이 되는 공기 상에서 센싱한 감지재(3)의 내부 저항을 나타낼 수 있다.
그러나, 반도체식 센서는 공정 과정에서의 오차 발생, 사용 과정에서의 오염 등을 이유로 감도(sensitivity)가 다를 수 있다. 감도가 다를 경우 동일한 공간에서 동일한 모델의 반도체식 센서가 가스 농도를 측정하더라도 가스 농도를 상이하게 산출하는 문제가 있다.
도 2는 감도에 따른 반도체식 센서의 가스 농도 산포를 나타내는 그래프이다. 즉, 도 2에 도시된 그래프들은 동일 모델이나 감도가 각각 상이한 반도체식 센서 여러 개를 이용하여 산출한 가스 농도를 나타내는 예시 도면이다. 도 2의 예시를 참고하면, 감지재(3)의 내부 저항(R0)과 대상 공기에서 센싱한 감지재(3)의 내부 저항(RS)의 비(RS/R0)가 0.6일 때 감도가 다른 반도체식 센서는 가스 농도를 각각 8ppm, 10ppm, 20ppm 및 30ppm 등과 같이 같이 상이하게 출력할 수 있고, 이는 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.
따라서, 감도에 따른 반도체식 센서의 가스 농도 산포를 저하시키는 방안이 요구될 수 있다.
본 발명은 감도에 따른 센서의 가스 농도 산포를 감소시킨 센서 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명은 센서의 감도를 예측하고, 센서의 감도에 따라 부하 저항값을 조절 가능한 센서 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈은 공기 중의 가스를 감지하는 센서의 내부 저항과 센서와 병렬 연결되는 부하 저항에 기초하여 공기 중의 가스 농도를 산출하며, 부하 저항의 저항값을 센서의 전기전도도 변화량에 기초하여 조절함으로써 감도에 따른 센서의 가스 농도 산포를 감소시킬 수 있다.
센서 모듈은 센서가 제1 조건에서 측정한 제1 출력값과, 센서가 제2 조건에서 측정한 제2 출력값의 차에 기초하여 전기전도도 변화량을 산출함으로써 센서의 감도를 예측할 수 있다.
제1 조건은 내부 공기의 가스 농도가 기 설정된 청정 범위에 속하도록 형성된 공간에 배치된 상태이고, 제2 조건은 내부 공기의 가스 농도가 청정 범위 보다 높게 설정된 오염 범위에 속하도록 형성된 공간에 배치된 상태일 수 있다.
센서 모듈은 전기전도도 변화량이 클수록 부하 저항값을 작게 조절할 수 있다.
센서 모듈은 전기전도도 변화량 각각에 대한 부하 저항값을 맵핑한 가변 저항 정보를 저장하고 있을 수 있고, 가변 저항 정보에 기초하여 전기전도도 변화량에 대응하는 부하 저항값을 획득할 수 있다.
센서 모듈은 전기전도도 변화량이 평균 변화량에 속하는 경우 부하 저항값을 기 설정된 표준 저항값으로 조절하고, 전기전도도 변화량이 평균 변화량 보다 큰 경우 부하 저항값을 표준 저항값 보다 소정 비율 작게 조절하고, 전기전도도 변화량이 평균 변화량 보다 작은 경우 부하 저항값을 표준 저항값 보다 소정 비율 크게 조절하며, 소정 비율은 전기전도도 변화량과 평균 변화량의 차의 절대값에 해당할 수 있다.
센서 모듈의 부하 저항은 저항체와, 저항체의 길이 및 단면적 중 적어도 하나를 결정하는 접촉자를 포함하고, 프로세서가 접촉자와 연결되며, 전기전도도 변화량에 따라 접촉자를 이동시킬 수 있다.
센서 모듈의 센서는 기판과, 기판의 일면에 형성되는 감지재와, 기판의 타면에 형성되는 히터를 포함하고, 프로세서가 감지재의 내부 저항의 변화량을 통해 전기전도도 변화량을 획득할 수 있다.
센서 모듈은 감지재의 내부 저항이 상이한 경우 부하 저항의 부하 저항값을 조절함으로써 동일한 공기 조건에서 가스 농도를 동일하게 산출할 수 있다.
프로세서는 부하 저항값을 조절한 후 센서의 사용 시간이 설정 시간을 초과하면 센서의 전기전도도 변화량을 재획득한 후 부하 저항값을 변경할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 센서 모듈의 가스 농도 산출 산포를 개선할 수 있다. 이에 따라, 센서 모듈의 가스 농도 산출시 오차를 줄이고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 센서의 제조 공정에서 발생하는 감도 차이뿐만 아니라, 센서의 사용 과정에서 발생하는 감도 차이를 개선 가능한 이점이 있다.
도 1은 반도체식 센서의 동작 원리를 보여주는 예시 도면이다.
도 2는 감도에 따른 반도체식 센서의 가스 농도 산포를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈이 도시된 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 센서 모듈에 구비된 저항의 연결 관계를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈의 제어 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈의 산포 변화를 보여주기 위한 예시 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈이 도시된 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 센서 모듈에 구비된 저항의 연결 관계를 도시한 회로도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈(100)은 센서(110)와, 부하 저항(160)과, 프로세서(170)를 포함할 수 있다.
프로세서(170)는 센서(110)의 내부 저항과 부하 저항(160)에 기초하여 공기 중의 가스 농도를 산출할 수 있다.
센서(110)는 공기 중의 가스를 감지하는 것으로, 반도체식 가스 센서일 수 있다. 센서(110)는 기판(2)과, 감지재(3)와, 히터(4)를 포함하고, 동작 원리는 도 1을 통해 설명한 것과 동일하다.
부하 저항(160)은 센서(110)에 연결될 수 있다. 부하 저항(160)은 히터 저항(RH)과 병렬 연결될 수 있다. 히터 저항(RH)은 히터(4)의 저항을 의미할 수 있다.
센서(110)와 부하 저항(160)은 센서 모듈(100)의 가스 감지부를 구성할 수 있다. 가스 감지부는 공기의 오염정도에 따라 저항값이 변경되는 센서(110)의 저항(RS)과 부하 저항(RL)에 의한 분배 전압(VRL)이 프로세서(170)에 인가하고, 프로세서(170)는 인가되는 전압에 기초하여 공기 중의 가스 농도를 산출할 수 있다. 즉, 프로세서(170)는 회로 전압(VC)과 센서(110)의 저항(RS)의 곱을 센서(110)의 저항(RS)과 부하 저항(RL)의 합으로 나누는 연산을 통해 가스 농도를 산출할 수 있다.
센서(110)의 저항(RS)은 감지재(3)의 내부 저항을 의미할 수 있다. 특히, 센서(110)의 저항(RS)은 센서 모듈(100)이 산출하고자 하는 대상 공기 상에서 센서(110)가 센싱한 감지재(3)의 내부 저항일 수 있다.
센서(110)의 저항(RS)은 센서(110)에 인가되는 회로 전압(VC)을 기판(2)의 전극(5) 사이를 흐르는 전류로 나눈 값으로 산출될 수 있다.
부하 저항(160)은 가변 저항일 수 있다. 부하 저항(160)은 프로세서(170)에 전달되는 신호에 의해 그 저항값이 변경될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(170)는 센서(110)의 전기전도도 변화량에 기초하여 부하 저항(160)의 부하 저항값을 조절할 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 6을 참조하여, 프로세서(170)가 부하 저항(160)의 부하 저항값을 조절하는 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈의 제어 블록도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
센서 모듈(110)은 센서(110)와, 부하 저항(160)과, 프로세서(170)와, 메모리(150) 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
도 5에서 본 발명에 따른 센서 모듈의 동작 방법을 설명하는데 필요한 구성 일부만을 도시하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하고, 센서 모듈(110)은 도 5에 도시된 구성 외에 다른 구성을 더 포함하거나, 일부를 생략할 수도 있다.
부하 저항(160)은 가변 저항일 수 있다. 가변 저항의 구성 및 동작 방법은 다양할 수 있고, 도 5에 도시된 가변 저항은 일 예에 불과하므로, 본 발명의 실시 예에 따른 부하 저항(160)은 도 5에 도시된 가변 저항에 제한되지 않는다.
프로세서(170)는 센서(110)가 제1 조건에서 측정한 제1 출력값(σ0)을 획득할 수 있다(S11).
제1 조건은 내부 공기의 가스 농도가 기 설정된 청정 범위에 속하도록 형성된 공간에 센서(110)가 배치된 상태일 수 있다. 따라서, 제1 출력값(σ0)은 센서(110)가 가스 농도가 기 설정된 청정 범위에 속하는 공기에서 출력한 센싱값일 수 있다. 즉, 제1 출력값(σ0)은 청정 공기에서 센서(110)의 출력값일 수 있다.
프로세서(170)는 센서(110)가 제2 조건에서 측정한 제2 출력값(σS)을 획득할 수 있다(S13).
제2 조건은 내부 공기의 가스 농도가 기 설정된 오염 범위에 속하도록 형성된 공간에 센서(110)가 배치된 상태일 수 있다. 따라서, 제2 출력값(σS)은 센서(110)가 가스 농도가 기 설정된 오염 범위에 속하는 공기에서 출력한 센싱값일 수 있다. 즉, 제2 출력값(σS)은 오염 공기에서 센서(110)의 출력값일 수 있다.
오염 범위는 청정 범위 보다 높을 수 있다. 예를 들어, 청정 범위는 가스의 농도가 제1 기준값(1ppm) 이하인 범위를 의미하고, 오염 범위는 가스의 농도가 제2 기준값(500ppm) 이상인 범위를 의미할 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로, 이에 제한되지 않는다. 제1 및 제2 기준값은 센서(110)가 측정하고자 하는 대상 가스에 따라 달라질 수 있다.
프로세서(170)는 제1 출력값(σ0)과 제2 출력값(σS)의 차에 기초하는 전기전도도 변화량을 산출할 수 있다(S15).
프로세서(170)는 센서(110)가 제1 조건에서 측정한 제1 출력값(σ0)과, 센서(110)가 제2 조건에서 측정한 제2 출력값(σS)의 차에 기초하여 전기전도도 변화량을 산출할 수 있다.
제1 출력값(σ0)과 제2 출력값(σS)의 차는 센서(110)의 전기전도도 변화량을 의미할 수 있다. 즉, 프로세서(170)는 센서(110)의 감지재의 내부 저항의 변화량을 통해 전기전도도 변화량을 획득할 수 있다.
프로세서(170)는 전기전도도 변화량에 기초하여 부하 저항(RL)의 부하 저항값을 설정할 수 있다(S17).
구체적으로, 프로세서(170)는 전기전도도 변화량이 클수록 부하 저항값(RL)을 작게 조절할 수 있다. 프로세서(170)는 전기전도도 변화량이 큰 경우 센서(110)의 감도가 높은 것으로 인식할 수 있고, 이 경우 부하 저항값(RL)을 작게 조절할 수 있다. 프로세서(170)는 전기전도도 변화량이 작은 경우 센서(110)의 감도가 낮은 것으로 인식할 수 있고, 이 경우 부하 저항값(RL)을 크게 조절할 수 있다.
이를 통해, 센서(110)의 저항(RS)에서의 전기전도도(σ)를 조절할 수 있다.
센서(110)의 저항(RS)에서의 전기전도도(σ)는 아래와 같은 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 1]
그리고, 부하 저항값(RL)이 가변되는 센서 모듈(100)의 경우 전기전도도(σ)는 아래 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 2]
RL *은 변경된 부하 저항값을 의미하고, σ*는 부하 저항값(RL) 변경에 따른 변경 전기전도도를 의미할 수 있다.
따라서, 부하 저항값(RL)을 작게 조절할 경우, 전기전도도(σ)도 감소한다. 즉, 전기전도도(σ)의 크기는 부하 저항(160)의 부하 저항값(RL)과 비례하게 감소될 수 있다.
한편, 부하 저항값(RL)을 크게 조절할 경우, 전기전도도(σ)도 증가한다. 즉, 전기전도도(σ)의 크기는 부하 저항(160)의 부하 저항값(RL)과 비례하게 증가될 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 부하 저항(160)의 부하 저항값(RL)을 조절함으로써 센서(110)의 전기전도도(σ)를 소정 범위로 수렴시킬 수 있고, 이에 따라 센서(110)의 가스 농도 산포가 줄어드는 효과가 있다.
일 실시 예에 따르면, 메모리(150)는 전기전도도 변화량 각각에 대한 부하 저항값을 맵핑한 가변 저항 정보를 저장하고 있을 수 있고, 프로세서(170)는 가변 저항 정보에 기초하여 전기전도도 변화량에 대응하는 부하 저항값을 획득할 수 있다.
예를 들어, 가변 저항 정보는, 전기전도도 변화량 100과 부하 저항값 13.5k 를 맵핑한 데이터와, 전기전도도 변화량 90과 부하 저항값 15k를 맵핑한 데이터와, 전기전도도 변화량 80과 부하 저항값 16.5k를 맵핑한 데이터 등을 포함할 수 있다. 프로세서(170)는 전기전도도 변화량에 대응하는 부하 저항값을 가변 저항 정보에서 추출함으로써 부하 저항값을 획득할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 프로세서(170)는 전기전도도 변화량이 평균 변화량에 속하는 경우 부하 저항값을 기 설정된 표준 저항값으로 조절하고, 전기전도도 변화량이 평균 변화량 보다 큰 경우 부하 저항값을 표준 저항값 보다 전기전도도 변화량과 평균 변화량의 차에 해당하는 비율만큼 작게 조절하고, 전기전도도 변화량이 평균 변화량 보다 작은 경우 부하 저항값을 표준 저항값 보다 평균 변화량과 전기전도도 변화량의 차에 해당하는 비율만큼 크게 조절할 수 있다.
예를 들어, 평균 변화량은 90이고, 표준 저항값은 15k일 수 있고, 프로세서(170)는 전기전도도 변화량이 100인 경우 부하 저항값을 15k 보다 10% 작은 13.5k로 설정하고, 전기전도도 변화량이 80인 경우 부하 저항값을 15k 보다 10% 큰 16.5k로 설정할 수 있다.
위 예시에서 든 수치는 설명의 편의를 위해 예시로 든 것에 불과하므로, 이에 제한되지 않는다.
프로세서(170)는 전기전도도 변화량에 기초하여 획득한 부하 저항값에 기초하여 부하 저항(160)을 조절할 수 있다.
부하 저항(160)은 저항체(161)와, 저항체(161)의 길이 및 단면적 중 적어도 하나를 결정하는 접촉자(163)를 포함할 수 있다.
프로세서(170)는 접촉자(163)에 연결되며, 전기전도도 변화량에 따라 접촉자(163)를 이동시킬 수 있다. 즉, 프로세서(170)는 부하 저항(160)의 부하 저항값(RL)이 전기전도도 변화량에 따라 획득된 부하 저항값에 해당하도록 접촉자(163)를 제어할 수 있다.
이와 같이, 프로세서(170)는 센서(110)의 감지재의 내부 저항이 상이한 경우 부하 저항(160)의 부하 저항값을 조절함으로써 동일한 공기 조건에서 가스 농도가 비교적 동일하게 산출되도록 제어함으로써, 센서(110)의 가스 농도 산포를 줄일 수 있다.
한편, 프로세서(170)는 부하 저항값을 조절한 후 센서(110)의 사용 시간이 설정 시간을 초과하면 센서(110)의 전기전도도 변화량을 재획득한 후 부하 저항값(RL)을 변경할 수 있다.
즉, 센서(110)가 설정 시간 이상 사용된 경우 공기 중 오염 물질 등에 의해 전기전도도(σ)가 변경될 수 있다. 따라서, 프로세서(170)는 센서(110)의 사용 시간이 설정 시간을 초과하면 센서(110)의 전기전도도 변화량을 재획득하고, 재획득한 전기전도도 변화량에 따라 부하 저항값(RL)을 재조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 모듈의 산포 변화를 보여주기 위한 예시 도면이다.
구체적으로, 도 7(a)는 감도가 각각 상이한 센서(110)를 구비한 4개의 센서 모듈의 전기전도도 변화량(σS -σ0)에 따른 가스 농도가 도시된 그래프이다. 도 7(b)는 도 7(a)에서의 4개의 센서 모듈이 도 6의 순서도에 따라 부하 저항값(RL)을 조절한 후 전기전도도 변화량(σS -σ0)에 따른 가스 농도가 도시된 그래프이다.
즉, 도 7(a) 및 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 부하 저항값(RL)을 조절할 경우 센서 모듈의 가스 농도 산포가 개선되는 것을 확인할 수 있고, 이는 동일 모델의 센서 모듈이 동일 조건의 공기에서 가스를 센싱할 경우 출력값들의 갭(Gap)이 적음을 의미할 수 있다. 즉, 센서 모듈(100)이 부하 저항값(RL)이 가변되는 부하 저항(160)을 포함하고, 전기전도도 변화량(σS -σ0)에 따라 부하 저항값(RL)을 조절함으로써, 제품의 신뢰성을 높일 수 있다,
본 발명의 경우 부하 저항(160)을 통해 센서(110)의 산포를 소프트에어가 아닌 하드웨어적으로 조절이 가능하고, 이에 따라 센서 모듈(100)의 소프트웨어를 일일이 튜닝할 필요가 없다.
또한, 본 발명의 경우, 센서 모듈(100)이 출하된 이후 사용 과정에서 센서(110)의 물성이 변하여 센서(110)의 감도가 달라지는 경우에도 부하 저항(160)의 부하 저항값(RL) 조절을 통해 센서(110)의 산포를 개선 가능한 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 센서 모듈 110: 센서
150: 메모리 160: 부하 저항
170: 프로세서

Claims (10)

  1. 공기 중의 가스를 감지하는 센서;
    상기 센서와 연결되는 부하 저항;
    전기전도도 변화량 각각에 대한 상기 부하 저항의 부하 저항값을 맵핑한 가변 저항 정보를 저장하는 메모리; 및
    상기 센서의 내부 저항과 상기 부하 저항에 기초하여 공기 중의 가스 농도를 산출하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 센서의 전기전도도 변화량을 획득하고, 상기 메모리에 저장된 상기 가변 저항 정보에 기초하여 상기 전기전도도 변화량에 대응하는 부하 저항값을 획득하고, 획득한 상기 부하 저항값에 기초하여 상기 부하 저항의 부하 저항값을 조절하는
    센서 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 센서가 제1 조건에서 측정한 제1 출력값과, 상기 센서가 제2 조건에서 측정한 제2 출력값의 차에 기초하여 상기 전기전도도 변화량을 산출하는
    센서 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 조건은
    내부 공기의 가스 농도가 기 설정된 청정 범위에 속하도록 형성된 공간에 배치된 상태이고,
    상기 제2 조건은
    상기 내부 공기의 가스 농도가 상기 청정 범위 보다 높게 설정된 오염 범위에 속하도록 형성된 공간에 배치된 상태인
    센서 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 전기전도도 변화량이 클수록 상기 부하 저항값을 작게 조절하는
    센서 모듈.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 전기전도도 변화량이 평균 변화량에 속하는 경우 상기 부하 저항값을 기 설정된 표준 저항값으로 조절하고,
    상기 전기전도도 변화량이 상기 평균 변화량 보다 큰 경우 상기 부하 저항값을 상기 표준 저항값 보다 상기 전기전도도 변화량과 상기 평균 변화량의 차에 해당하는 비율만큼 작게 조절하고,
    상기 전기전도도 변화량이 상기 평균 변화량 보다 작은 경우 상기 부하 저항값을 상기 표준 저항값 보다 상기 평균 변화량과 상기 전기전도도 변화량의 차에 해당하는 비율만큼 크게 조절하는
    센서 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부하 저항은
    저항체와,
    상기 저항체의 길이 및 단면적 중 적어도 하나를 결정하는 접촉자를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 접촉자와 연결되며, 상기 전기전도도 변화량에 따라 상기 접촉자를 이동시키는
    센서 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서는
    기판과,
    상기 기판의 일면에 형성되는 감지재와,
    상기 기판의 타면에 형성되는 히터를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 감지재의 내부 저항의 변화량을 통해 상기 전기전도도 변화량을 획득하는
    센서 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 감지재의 내부 저항이 상이한 경우 상기 부하 저항의 부하 저항값을 조절함으로써 동일한 공기 조건에서 가스 농도를 동일하게 산출하는
    센서 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 부하 저항값을 조절한 후 상기 센서의 사용 시간이 설정 시간을 초과하면 상기 센서의 전기전도도 변화량을 재획득한 후 상기 부하 저항값을 변경하는
    센서 모듈.
KR1020190034371A 2019-03-26 2019-03-26 센서 모듈 KR102641207B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190034371A KR102641207B1 (ko) 2019-03-26 2019-03-26 센서 모듈
PCT/KR2019/014214 WO2020197020A1 (en) 2019-03-26 2019-10-25 Sensor module
EP19920770.5A EP3948245A4 (en) 2019-03-26 2019-10-25 SENSOR MODULE
CN201980094365.6A CN113614522B (zh) 2019-03-26 2019-10-25 传感器模块
US16/669,060 US11609200B2 (en) 2019-03-26 2019-10-30 Sensor module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190034371A KR102641207B1 (ko) 2019-03-26 2019-03-26 센서 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200113742A KR20200113742A (ko) 2020-10-07
KR102641207B1 true KR102641207B1 (ko) 2024-02-28

Family

ID=72604129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190034371A KR102641207B1 (ko) 2019-03-26 2019-03-26 센서 모듈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11609200B2 (ko)
EP (1) EP3948245A4 (ko)
KR (1) KR102641207B1 (ko)
CN (1) CN113614522B (ko)
WO (1) WO2020197020A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100831589B1 (ko) 2007-02-02 2008-05-23 주식회사 과학기술분석센타 가스센서의 출력 특성 추출방법과 이를 이용한 가스농도측정장치 및 그 방법
JP2015200626A (ja) * 2014-03-31 2015-11-12 新コスモス電機株式会社 ガスセンサ

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2578624B2 (ja) * 1987-12-08 1997-02-05 フィガロ技研株式会社 センサ抵抗の対数変換方法
CA1332208C (en) * 1988-11-23 1994-10-04 Franco Consadori Gas sensor
KR960031987A (ko) * 1995-02-24 1996-09-17 구자홍 가스(gas) 센싱소자의 구조 및 제조방법
CN1077687C (zh) * 1996-08-07 2002-01-09 Lg电子株式会社 烃气传感器及其制造方法和利用烃气传感器检测烃的方法
KR100363576B1 (ko) * 1998-07-06 2003-04-08 주식회사 써니텍 가스감지방법및이를이용한가스감지장치
US6096186A (en) * 1998-08-18 2000-08-01 Industrial Scientific Corporation Method for determining exhaustion of an electrochemical gas sensor
JP5647188B2 (ja) * 2011-07-21 2014-12-24 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
CN102881120B (zh) * 2012-10-09 2014-07-23 宁波宇宏电气有限公司 一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制方法
CN103558260B (zh) * 2013-11-18 2016-01-06 武汉理工大学 提高半导体电阻式气敏元件动态检测灵敏度的方法及系统
CN105318832B (zh) * 2015-11-03 2018-08-07 北汽福田汽车股份有限公司 接触式油门踏板位置传感器、油门控制系统以及车辆
US11385195B2 (en) * 2017-01-12 2022-07-12 Figaro Engineering Inc. Gas detector and gas detection method
CN106645310B (zh) * 2017-02-05 2024-03-08 复旦大学 一种半导体气体传感器动态检测系统
CN107449809B (zh) * 2017-09-28 2019-03-12 艾欧史密斯(中国)热水器有限公司 气体浓度测量方法、装置及空气净化器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100831589B1 (ko) 2007-02-02 2008-05-23 주식회사 과학기술분석센타 가스센서의 출력 특성 추출방법과 이를 이용한 가스농도측정장치 및 그 방법
JP2015200626A (ja) * 2014-03-31 2015-11-12 新コスモス電機株式会社 ガスセンサ

Also Published As

Publication number Publication date
US20200309723A1 (en) 2020-10-01
KR20200113742A (ko) 2020-10-07
EP3948245A4 (en) 2022-12-14
CN113614522A (zh) 2021-11-05
CN113614522B (zh) 2023-12-12
US11609200B2 (en) 2023-03-21
EP3948245A1 (en) 2022-02-09
WO2020197020A1 (en) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5448706B2 (ja) 電流検出装置及び電流検出方法
US4541988A (en) Constant temperature catalytic gas detection instrument
US20140208828A1 (en) Gas sensor with temperature control
US20130180854A1 (en) Correction coefficient setting method of gas concentration detection apparatus, gas concentration detection apparatus and gas sensor
JP5586781B2 (ja) ラムダセンサのタイプを検出する方法
US6478940B1 (en) Gas concentration sensing apparatus capable of suppressing sensor voltage oscillation
US3879985A (en) Detection and analysis of gases or vapours
KR102641207B1 (ko) 센서 모듈
JP5247780B2 (ja) ガスセンサの校正方法
KR102223882B1 (ko) 미량가스 탐지가 용이한 미세누출감지 가스탐지장치
JPH0125419B2 (ko)
US9304098B2 (en) Capacitive humidity sensor with hysteresis compensation
JP5107558B2 (ja) 温度補償型蒸気センサ
CN116953013A (zh) 电池故障的分层气体监测
CN113189272A (zh) 气体传感器监测数据的修正方法和烹饪设备
US20160299094A1 (en) Fluid state detection apparatus
KR101927733B1 (ko) 수분 및 온도 통합 센서, 이를 이용한 측정장치
CN214175265U (zh) 湿度报警电路及装置
JP3809897B2 (ja) 可燃性ガス濃度測定装置
CN220419227U (zh) 一种气体浓度检测系统
CN112229379B (zh) 电解液扇柱体形变倾角测试仪
JP4171803B2 (ja) 酸化物半導体を使った酸素センサ
CN114167140B (zh) 直流系统绝缘对地电阻的检测方法和系统
KR101849635B1 (ko) 서로 다른 크로스 센시티비티를 가지는 Cl2 센서를 이용한 고농도 F2 가스의 측정방법
JP6772096B2 (ja) ガス濃度検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right