KR20030025736A - 이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈에 관한 것으로, 글래스의 표면 온도와 실내 온도 그리고 실내 습도를 동시에 검출하여 이때의 이슬점 온도를 계산함으로써, 수증기가 액상으로 상변화를 일으키는데 걸리는 시간(약 168초)에 공조 시스템을 작동시킬 수 있게 함으로써, 김이나 서리가 생기기 전에 이를 없앨 수 있게 한 것이다. 이를 실현하기 위한 본 발명은 전면 글래스 표면 온도를 검출하는 온도 센서와, 실내 온도 및 실내의 상대 습도를 검출하는 실내 온도 센서 및 상대 습도 센서와, 전면에 상기 온도 센서가 설치되고 후면에 실내 온도 센서 및 상대 습도 센서가 구비된 PCB 기판과, 관통구멍이 일정한 간격으로 형성되어 상기 PCB 기판의 전면과 배면에 각각 설치되는 덮개로 이루어지되, 상기 PCB 기판은 이들 센서로부터 검출된 값으로부터 습도 기준 온도에 의하여 이슬점 온도를 계산가능한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 PCB 기판은 이슬점 온도 이하에서 수증기가 액상으로 상변화를 일으키는 시간 동안에 김서림 방지 신호를 공조시스템에 제공하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 덮개는 반구형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈{Humidity sensing module for an automobile using dew point}

본 발명은 이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전면 글래스의 표면 온도와 차량의 실내 온도 및 상대 습도를 검출하여 이슬점 온도를 계산할 수 있게 하여 김이 생기기 전에 공조장치를 자동으로 제어할수 있도록 한 이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 온도와 습도 등 차량의 실내외의 환경을 검출하기 위한 여러가지 센서가 사용되고 있다.

특히, 차량의 실내 온도와 외부 온도의 차가 많이 나서 글래스의 표면에 김이 생기는 것을 검출하기 위한 센서가 많이 알려져 있으며, 이러한 센서들은 공조 시스템과 연계하여 김서림을 검출하여 공조시스템의 작동을 자동으로 제어할 수 있게 해 줌으로써 안전한 주행 시야를 확보할 수 있도록 해 주고 있다.

이러한 김서림을 검출하는 센서로는 적외선을 이용한 안개 센서와 축전지형 습기 탐지 센서를 많이 사용하고 있다.

적외선 안개 센서는 전외선의 투과성을 이용하여 안개를 측정하게 된다. 즉, 트랜스미터로부터 글래스면에 대해서 적외선을 발사하였을 경우 글래스면에 습기가 없는 경우 그냥 외부로 투과하게 되고, 반대로 습기가 있는 경우 산란과 반사로 리셉터에 되돌아 오게 된다. 이러한 적외선은 습기의 량에 따라 산란과 반사량이 달라지게 되는데, 이로서 습기량을 검출하게 된다.

이러한 적외선 안개 센서는 안개나 김서림등이 생성 여부에 따라 글래스의 표면상에 있는 미세한 수분 방울을 직접 감지할 수 있고 글래스의 바깥면에 형성되는 서리가 생기는 것을 감지할 수 있는 장점은 있으나 다음과 같은 단점이 있다.

1) 센서 자체의 크기가 너무 클 뿐만 아니라 특정한 좁은 범위에서 생성되는 안개밖에는 감지하지 못하게 된다.

2) 글래스의 표면에 이물질이 묻어 있는 경우 이를 미세한 수분 방울이나 서리로 오감지하는 경우가 많이 발생한다.

3) 가격이 비싸고 안개나 얼음이 생긴 다음 이를 감지하기 때문에 습기를 제고하기 위해서 공조시스템의 작동 시간이 길어지게 된다.

축전지형 습기 탐지 센서는 축전지의 용량이 주위 환경에 영향을 받는다는 점을 이용한 센서이다. 통상적으로 유전율은 유리 표면에 생기는 습기에 따라 변하게 되는데, 글래스의 표면 온도가 급속하게 떨어지면서 공기보다 높은 유전율을 갖는 수분이 안개화됨에 따라 급격하게 변하는 축전지 용량을 이용하게 된다.

그러나, 이러한 축전지형 습기 탐지 센서는 다음과 같은 단점이 발생하게 되었다.

1) 전면 유리의 국부적인 부분에서만 측정이 가능하며 실내 습도를 미리 정해둔 값 이하로 유지하는 기능을 할 수 없다.

2) 실질적으로 안개나 얼음이 생긴 후에 감지가 되기 때문에 수분을 제거하는데 많은 에너지를 소비하게 된다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 글래스의 표면 온도와 실내 온도 그리고 실내 습도를 동시에 검출하여 이때의 이슬점 온도를 계산함으로써, 수증기가 액상으로 상변화를 일으키는데 걸리는 시간(약 168초)에 공조 시스템을 작동시킬 수 있게 함으로써, 김이나 서리가 생기기 전에 이를 없앨 수 있게 한 이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 습도 감지 모듈을 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에서의 2-2선 사시도,

도 3은 도 1에서의 3-3선 사시도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 표면 온도 센서 20 : 실내 온도 센서

30 : 상대 습도 센서 40 : PCB 기판

41 : 덮개 42 : 관통구멍

이를 실현하기 위한 본 발명은 전면 글래스 표면 온도를 검출하는 온도 센서와, 실내 온도 및 실내의 상대 습도를 검출하는 실내 온도 센서 및 상대 습도 센서와, 전면에 상기 온도 센서가 설치되고 후면에 실내 온도 센서 및 상대 습도 센서가 구비된 PCB 기판과, 관통구멍이 일정한 간격으로 형성되어 상기 PCB 기판의 전면과 배면에 각각 설치되는 덮개로 이루어지되, 상기 PCB 기판은 이들 센서로부터 검출된 값으로부터 습도 기준 온도에 의하여 이슬점 온도를 계산가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 PCB 기판은 이슬점 온도 이하에서 수증기가 액상으로 상변화를 일으키는 시간 동안에 김서림 방지 신호를 공조시스템에 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 덮개는 반구형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따르는 습도 감지 모듈을 나타내는 사시도이다.

본 발명은 차량의 글래스 표면 온도와 실내 온도 그리고 실내의 습도를 검출하고 이들 검출값으로부터 이슬점 온도를 계산하여 상변화를 일으키는데 걸리는 시간동안 공조시스템을 구동시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 좀 더 상세하게 설명하면, 본 발명에 따르는 차량의 습도 감지 모듈은 전면 글래스의 표면 온도를 검출하는 표면 온도 센서(10)와, 차량의 실내 온도와상대 습도를 검출하는 실내 온도 센서(20) 및 상대 습도 센서(30)와, 이들 센서로부터 입력값을 받아 이슬점을 산출하는 PCB 기판(40)으로 구성되어 있다.

특히, 상기 표면 온도 센서(10)와 실내 온도 센서(20)는 마이크로 컨트롤러에 가장 적합한 온도 센서인 써미스터(thermistor)를 이용하여 유리 표면의 온도와 실내의 기준 온도를 측정하게 되며, 상기 표면 온도 센서(10)는 첨부도면 도 2에서 도시한 바와 같이, PCB 기판(40)의 전면에 장착하게 되고 실내 온도 센서(20)는 상기PCB 기판(40)의 배면에 장착하여 사용하게 된다.

또한, 상기 상대 습도 센서(30)는 축전지 타입의 센서로서 축전지에 수분이 흡수됨에 따라 축전지의 유전율이 변하는 성질을 이용한 것으로, 상기 실내 온도 센서(20)와 함께 첨부도면 도 3에서 도시한 바와 같이, PCB 기판(40)의 배면에 장착하여 사용하게 된다.

마지막으로 상기 PCB 기판(40)에는 양쪽면에 각각 반구형으로 이루어진 덮개(41)가 씌워지게 되며, 이 덮개(41)에는 다수개의 관통구멍(42)이 등간격으로 형성되어 실내의 공기 등이 각 센서에 잘 닿도록 형성되어 있다.

이와 같이 설치된 각종 센서들은 PCB 기판(40)에 입력신호를 입력시켜 주게 되며, 상기 PCB 기판(40)에서는 이들 값들을 통해 다음과 같이 이슬점 온도를 계산하게 된다. 이슬점 온도는 다음과 같이 계산하여 얻게 된다.

이슬점 온도 계산식

물은 액상과 얼음 상태에서 포화 압력이 다르기 때문에 습도 기준 온도에 의거하여 두개의 수학식을 유도하게 된다.

상기 수학식 1은 온도 분포가 -100 ∼ 0℃일때, 즉 얼음 상태에서 포화압력을 계산하기 위한 식이다.

상기 수학식 2는 온도 분포가 0 ∼ 200℃ 일대의 물의 포화 압력을 계산하기 위한 식이다.

이와 같이 얻어진 값으로부터 수학식 3을 통해 이슬점 온도를 검출하게 된다.

이렇게 검출된 이슬점 온도는 상기 PCB 기판(40)을 통해 공조 시스템을 제어하는데 사용하게 된다.

즉, 일반적으로 유리의 표면 온도가 이슬점 온도 이하로 내려가야 습기가 발생하는 것으로 알려져 있으나, 실제로는 잠열의 효과로 인해 수증기가 액상으로 상변화를 일으키는데 약간의 시간이 소요(약 168초)되는데, 본 발명에서는 상술한 방법으로 이슬점 온도에 도달함에 따라 상변화를 일으키는 시간 동안에 공조 시스템을 구동시킬 수 있도록 구동신호를 제공함으로써 습기가 발생하기 전에 미리 김 서림을 없앨 수 있게 한 것이다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 전면 글래스의 표면 온도와 차량의 실내 온도 그리고 상대 습도를 검출하고 이들 값으로부터 이슬점 온도를 계산하여 상변화가 이루어지는 동안에 공조 시스템을 제어할 수 있도록 구성함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

1) 전면 글래스의 온도를 직접 측정하여 김서림 조건을 감지하기 때문에 전면 유리 전체의 상태를 파악할 수 있게 된다.

2) 김서림 생성의 조건을 미리 예측하여 자동 공조 장치로 하여금 습기가 발생하는 것을 방지해 주기 때문에 항상 안전 운행을 할 수 있게 된다.

3) 써머미스터의 가격이 상대적으로 낮기 때문에 저렴하게 제작하여 사용할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 전면 글래스 표면 온도를 검출하는 온도 센서와, 실내 온도 및 실내의 상대 습도를 검출하는 실내 온도 센서 및 상대 습도 센서와, 전면에 상기 온도 센서가 설치되고 후면에 실내 온도 센서 및 상대 습도 센서가 구비된 PCB 기판과, 관통구멍이 일정한 간격으로 형성되어 상기 PCB 기판의 전면과 배면에 각각 설치되는 덮개로 이루어지되,

   상기 PCB 기판은 이들 센서로부터 검출된 값으로부터 습도 기준 온도에 의하여 이슬점 온도를 계산가능한 것을 특징으로 하는 이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 PCB 기판은 이슬점 온도 이하에서 수증기가 액상으로 상변화를 일으키는 시간 동안에 김서림 방지 신호를 공조시스템에 제공하는 것을 특징으로 하는 이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개는 반구형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이슬점을 이용한 차량의 습도 감지 모듈.