KR20060109622A

KR20060109622A - 연기 및 산소농도 자동센서를 이용한 차량용 환기시스템

Info

Publication number: KR20060109622A
Application number: KR1020050031810A
Authority: KR
Inventors: 방주석
Original assignee: 방주석; 김희철; 안우근
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-10-23

Abstract

본 발명은 연기 및 산소농도 자동센서를 이용한 차량용 환기시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 외측에 설치되며, 창문개방 단계를 선택할 수 있도록 하는 셀렉터 스위치(11)와, 상기 본체(10)의 내부에 설치되며, 공기 중의 오염정도를 측정할 수 있는 오염감지센서(20)와, 상기 본체 (10)의 내부에 설치되며, 상기 오염감지센서(20)와 연결되어 연기가 감지되는 신호를 입력받게 되는 경우, 상기 셀렉터스위치(11)의 입력 선택에 따라 단계적으로 창문개방 출력 제어 신호를 발생시키고, 상기 오염감지센서(20)에서 감지되는 오염농도가 일정농도이하가 되는 경우 창문폐쇄 출력제어 신호를 발생시키는 메인 콘트롤러(30)와, 상기 메인 콘트롤러(30)에 전원을 공급하는 전원부(31)와, 상기 메인 콘트롤러(30)에서 출력된 제어 신호에 따라 창문 개폐모터(40)를 구동하는 전류신호를 제어하는 창문 개폐제어 드라이브(41)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템 에 관한 것이다.

이와 같이 본 발명은 차량운행도중 차량 내에서 흡연을 하는 경우 자동적으로 센서가 연기를 감지하여 셀렉터 스위치로 미리 설정한 정도에 따라 일정시간 차량의 창문이나 선루프를 자동적으로 개방하여 환기가 가능하도록 하며, 센서는 담배를 태우는 시간을 계산하여 개방된 창문이나 썬루프를 다시 닫아주게 되어 차량내의 공기를 신선하게 유지할 수 있다는 효과가 있다. 또한 운전자가 피로나 숙취 등으로 인하여 히터 또는 에어컨을 가동시킨 상태에서 차량에서 잠이 든 경우 차량 내의 산소농도를 센서가 감지하여 창문을 개방할 수 있도록 하여 귀중한 생명을 지킬 수 있다는 효과가 있다.

오염감지센서, 연기, 산소농도, 환기장치, 차량

Description

연기 및 산소농도 자동센서를 이용한 차량용 환기시스템{Ventilation System for Vehicle using Smoke and Oxygen auto Sensor}

도1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 환기시스템의 외관도

도2 : 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 환기시스템의 분해사시도

도3 : 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 환기시스템의 블럭다이어그램

<도면의 주요부에 사용된 기호의 설명>

10: 본체 11: 셀렉터 스위치

12: 개폐스위치 20: 오염감지센서

30: 메인 콘트롤러 31: 전원부

40: 창문 개폐모터 41: 창문 개폐제어 드라이브

50: 충격감지 센서 51: 부저

기존의 차량용 환기방법으로는 외부의 공기를 차량내의 조절레버를 이용하여 차량의 송풍구를 통하여 일정한 양의 공기의 흐름이 계속 차량내로 유입되게 하거나, 운전자가 직접 스위치를 조작하여 차량의 창문이나 썬루프를 개폐하여 차량내의 공기를 순환시키는 방법이 있었다. 그러나 이러한 기존의 방법으로는 일정한 양의 공기가 계속 순환·공급되도록 할 수 밖에 없고, 차량 내에서 담배를 피우거나 하는 경우와 같이 순간적으로 차량내의 연기 등 오염물질의 농도가 높아지는 경우 그에 대응하여 자동적으로 공기의 순환~공급량을 증가시키는 것이 불가능하다는 문제점 이 있었다. 또한 이러한 경우 공기의 순환·공급량을 증가시키기 위해서는 운전자가 다시 송풍기의 조절레버를 조절하거나 창문을 개방해야 하는 등의 불편함이 있었다.

또한 운전자가 피로나 숙취 등으로 인하여 히터 또는 에어컨을 가동시킨 상태에서 차량에서 잠이 든 경우 운전자의 의식이 없는 상태에서는 차량내의 공기 순환·공급을 조절할 수 없게 되어 산소부족으로 인한 사망 등 운전자에게 치명적인 사고가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연기 및 산소농도의 측정이 가능한 센서를 이용하여 차량내의 연기농도 또는 산소농도를 측정하고, 이 측정 신호를 메인 콘트롤러에 입력하여 미리 설정된 농도 이상의 오염이 감지되는 경우 자동적으로 차량의 창문이나 썬루프를 개방하도록 하여 차량내의 공기가 순환·공급되도록 하며, 일정시간이 지나거나 미리 설정한 농도이하로 공기의 오염이 감소되는 경우 다시 자동적으로 창문이나 썬루프를 닫도록 하여 차량운전자의 안전과 편의를 추구하는 자동 공기순환이 가능한 차량용 환기시스템를 제공하는 것을 주목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 본체(10); 상기 본체(10)의 내부에 설치되며, 공기 중의 오염정도를 측정할 수 있는 오염감지센서(20); 상기 본체 (10)의 내부에 설치되며, 상기 오염감지센서(20)와 연결되어 오염이 감지되는 신호를 입력받게 되는 경우, 창문개방 출력 제어 신호를 발생시키는 메인 콘트롤러(30); 상기 메인 콘트롤러(30)에 전원을 공급하는 전원부(31); 상기 메인 콘트롤러(30)에서 출력된 제어 신호에 따라 창문 개폐모터(40)를 구동하는 전류신호를 제어하는 창문 개폐제어 드라이브(41)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체(10)의 외측에 설치되며, 창문개방의 시간 또는 정도를 선택하는 셀렉터 스위치(11)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 콘트롤러(30)는 상기 본체(10)의 외부에 설치된 개폐스위치(12)에 의해 입력되는 신호에 의해 창문의 수동 개폐신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 콘트롤러(30)는 창문개방 후 미리 프로그래밍된 일정시간 경과 후 창문폐쇄 출력제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체 (10)의 내부에는 외부의 충격을 전기적신호로 변환시키는 충격감지 센서(50)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체(10)에는 오염이 기준치 이상 감지되거나 외부로부터 물리적충격이 감지되는 경우 경보음을 울리는 경보장치가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 콘트롤러(30)에서 출력된 제어 신호에 따라 선루프 개폐모 터를 구동하는 전류신호를 제어하는 선루프 개폐제어 드라이브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 콘트롤러(30)는 차량내의 오염이 기준치 이상 감지되거나 차량에 외부로부터 물리적충격이 감지되는 경우 비상등을 점멸하는 신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 환기시스템를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 도2에 도시된 바와 같이 본체(10) ,오염감지센서(20), 메인 콘트롤러(30), 창문개폐용 모터(40) 및 창문개폐 제어 드라이브(41)로 구성된다.

먼저 본체(10)에 대해 설명하기로 한다. 상기 본체는 도면1에 도시된 바와 같이 차량내의 공기가 상기 본체(10)의 내부로 순환될 수 있도록 구멍 또는 슬릿이 뚫려 있으며, 전면부에는 후술할 셀렉터 스위치(11)가 부착되어 있다. 상기 본체(10)의 내부에는 도2에 도시된 바와 같이 후술할 오염감지 센서(20)와 메인 컨트롤러(30), 전원부(31)와 창문 개폐제어 드라이브(41)가 설치되게 된다. 또한, 썬루프가 옵션으로 채택된 차량을 위하여 선루프 개폐제어 드라이브(미도시)가 포함될 수 있다. 한편 상기 본체(10)의 외부에는 창문의 수동 조작을 위한 개폐 스위치(12)가 부착되는 것이 바람직하다. 또한, 충격감지에 의한 경보기능을 함께하도록 하는 경우 상기 본체(10)의 내부에 후술할 충격감지센서(50)와 부저(51)가 함께 설치되 도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로 셀렉터 스위치(11)에 관하여 설명하고자 한다. 상기 셀렉터 스위치(11)는 도1에 도시된 바와 같이 전술한 본체(10)의 외부 전면에 설치되어 있으며, 상기 셀렉터 스위치(11)의 선택 조작에 따라 후술할 메인 컨트롤러(30)에서 창문을 개방하는 정도와 개방시간을 선택하도록 하는 역할을 한다. 한편 상기 셀렉터 스위치(11)는 스위치 내부에 발광소자 등이 내장되어 어떤 스위치가 선택되어 눌러졌는지를 표시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로 개폐스위치(12)에 관하여 설명하고자 한다. 상기 개폐 스위치(12)는 자동적으로 차량내의 오염을 감지하여 창문의 개폐를 하는 것 이외에 운전자의 의도에 따라 창문의 개폐를 수동으로 하고자 할 경우 상기 메인 콘트롤러(30)에 창문의 개폐신호를 입력하기 위한 것으로 도1에 도시된 바와 같이 상기 본체(10)의 외부에 부착되어 있다.

다음으로 오염감지 센서(20)에 관하여 설명하고자 한다. 상기 오염감지센서(20)는 담배연기, 연료용 가스, 유기용제 등 오염공기를 감지하는 센서로서, 센서 내부의 감지물 표면을 특정 온도로 가열하면 대기중의 산소를 흡착하여, 반도체 표면부 사이의 전자수수가 일어나 표면의 전기저항이 커지게 되며, 산소와 반응할 수 있는 환원성 가스와 접촉하게 되면 산소와 가스가 반응하면서 전자를 감지물에 되돌려 주어 전기저항이 작아져 전도도가 증가하게 되는 원리를 이용한 것으로, 이러 한 원리에 의해 오염물질의 농도나 산소의 농도 등을 전기적 신호로 변환하여 감지할 수 있는 센서이다.

다음으로 메인 콘트롤러(30)에 관하여 설명하고자 한다. 상기 메인 콘트롤러는 도3의 블록 다이어그램에 도시된 바와 같은 내부 구조를 가지며, 상기 메인 콘트롤러를 구동시키는 프로그램의 저장을 위한 플래쉬 메모리, A/D 컨버터, 타이머 모듈 등으로 구성되어 있다. 상기 메인 콘트롤러(30)는 상기 오염감지 센서(20)에서 측정된 전기 신호를 A/D 컨버터를 통하여 입력 받은 후, 그 오염 정도를 판단하여 상기 셀렉터 스위치(11)에 의하여 미리 입력된 창문 개방 단계(약간 개방, 중간 정도 개방, 완전개방)에 맞추어 개방할 수 있는 출력 신호를 후술할 창문개폐제어 드라이브(41) 또는 썬루프개폐제어드라이브(미도시)로 출력하는 역할을 한다. 이 경우 상기 오염 감지센서(20)에서 측정되는 오염의 농도가 일정농도 이하로 떨어지는 경우 다시 창문 또는 썬루프가 닫히게 할 수도 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 차량의 운전자 뿐만 아니라 같은 도로를 주행하고 있는 다른 운행차량의 운전자의 안전도 중요하므로, 차량내의 오염도가 증가하게 되면 비상등을 점멸시켜 타 운행자의 안전을 고려하는 것이 좋다. 따라서 차량의 내의 오염도가 증가되면 상기 메인 콘트롤러(30)는 비상등의 점멸신호를 출력하게 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 메인 콘트롤러(30)는 창문을 개방하였다 다시 닫는데 까지 걸리는 시간을 평균적인 흡연시간(약 2분 가량)으로 미리 세팅하여 프로그래밍할 수도 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편 앞에서 언급한 바와 같이 운전자의 의사에 의해 수동으로 창문을 개폐 하고자 하는 경우, 상기 개폐 스위치(12)의 입력에 따라 창문을 개방하거나 닫는 출력 신호를 후술할 창문개폐제어 드라이브(41)로 출력하는 역할 역시 수행 한다. 또한 충격감지에 의한 경보기능을 겸하고자 하는 경우 후술할 충격감지센서(50)에서 입력받은 신호가 일정 수준 이상인 경우, 후술할 경보용 부저(51)에 신호를 출력하는 기능을 갖는다. 이러한 메인 컨트롤러(30)를 구성하고 프로그래밍하는 기술은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하고자 한다. 상기 메인 콘트롤러(30)는 상기한 기능이 하나의 소자 안에서 가능하도록 하는 SOC(System on Chip)에 의해 제작되는 1 chip CPU 형식으로 제작하여 소비전력과 부피 및 발열 등을 줄일 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다.

다음으로 전원부(31)에 관하여 설명하고자 한다. 상기 전원부(31)는 상기 메인 콘트롤러(30)나 창문개폐제어 드라이브(41)의 동작에 필요한 전원을 공급하는 기능을 가지며, 차량용 직류 12v 전원으로부터 전원을 공급 받아 디지털 회로의 구동에 필요한 직류 5V 전원과 후술할 창문 개폐모터(40)의 구동에 필요한 직류12V 전원을 안정적으로 공급하는 기능을 갖는다.

다음으로 창문개폐모터(40)에 관하여 설명하고자 한다. 상기 창문 개폐모터(40)는 후술할 창문개폐제어 드라이브(41)의 출력에 따라 차량의 창문을 개폐하는 역할은 수행한다. 일반적으로 대부분의 차량의 창문개폐에 전동모터가 사용되는 요즈음의 추세라면, 기존의 차량에 장착된 창문 개폐모터(40)에 후술할 창문개폐제어 드라이버(41)의 출력을 연결하는 것으로도 충분할 것이다.

다음으로 창문개폐제어 드라이브(41)에 관하여 설명하고자 한다. 상기 창문 개폐제어 드라이버(41)는 상기 메인 콘트롤러(30)에서 출력된 개폐신호에 따라 상기 창문 개폐모터(40)를 구동하는데 충분한 출력전류를 출력하는 기능을 가진다. 일반적으로 H-Bridge회로를 이용하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

도면에 도시되지는 아니하였으나, 썬루프가 채택된 차량의 경우에 사용되는 썬루프개폐모터와 썬루프개폐제어 드라이브가 본체(10)에 포함될 것이다. 썬루프개폐모터와 썬루프개폐제어 드라이브의 구성 및 기능은 상기 창문개폐모터(40)와 창문개폐제어 드라이브(41)에 준한다고 할 것이다.

다음으로 충격감지 센서(50)에 관하여 설명하고자 한다. 상기 충격감지 센서(50)는 외부에서 가해지는 충격을 전기적인 신호로 바꾸어 주는 역할을 한다. 차량 절도시도 등에 의해 외부에서 충격이 가해지는 경우 이러한 신호는 상기한 메인 콘트롤러(30)로 전달이 되며, 상기 메인 콘트롤러(30)에서는 이러한 충격신호가 입력된 경우 경보용 부저(51)로 경보음을 출력하여 경보음이 울리도록 한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 연기 및 산소농도 자동센서를 이용한 차량용 환기시스템의 작용에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 차량 내에서 흡연을 하여 오염물질의 농도가 증가하거나 산소농도가 감소하는 경우, 오염감지센서에서 측정된 이러한 신호가 메인 콘트롤러로 전달되게 된다. 이 경우 메인 콘트롤러는 셀렉터 스위치를 통하여 미리 설정된 단계만큼 창문을 개방하는 신호를 창문개폐제어 드라이버로 출력하며, 창문개폐제어 드라이브는 이 신호를 입력받아 창문 개폐모터를 구동하여 창문을 개방하여 차량내로 신선 한 외부의 공기가 순환·공급되게 되도록 한다. 이 때, 특히 차량내의 오염도가 증가하는 경우에는 경보음의 송출과 함께, 비상등을 점멸시켜 외부의 타 운전자에게 경고하게 할 수 있다.

그후 미리 프로그램된 일정한 시간이 경과하거나 차량내의 오염물질의 농도가 감소하거나 산소농도가 일정 수준이상으로 회복되는 경우, 메인 콘트롤러는 창문을 닫게 하는 신호를 개폐제어 드라이버로 출력하며, 개폐제어 드라이브는 이 신호를 입력받아 창문 개폐모터를 구동하여 창문을 닫게 된다.

이상과 같은 과정을 통해 본 발명은 언제나 자동적으로 차량내의 공기를 일정한 오염농도 이하의 수준으로 유지하고, 산소농도를 일정한 수준 이상으로 유지할 수 있도록 하여 차량 탑승자의 편의와 안전을 도모하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하는 경우 운전자의 별도의 조작 없이도 차량내의 공기를 신선하게 유지할 수 있다는 장점이 있다. 또한 운전자가 피로나 숙취 등으로 인하여 히터 또는 에어컨을 가동시킨 상태에서 차량에서 잠이 든 경우 차량내의 산소농도를 센서가 감지하여 창문을 개방할 수 있도록 하여 귀중한 생명을 지킬 수 있다는 점에서 큰 장점을 가진다.

Claims

본체(10);

상기 본체(10)의 내부에 설치되며, 공기 중의 오염정도를 측정할 수 있는 오염감지센서(20);

상기 본체 (10)의 내부에 설치되며, 상기 오염감지센서(20)와 연결되어 오염이 감지되는 신호를 입력받게 되는 경우, 창문개방 출력 제어 신호를 발생시키는 메인 콘트롤러(30);

상기 메인 콘트롤러(30)에 전원을 공급하는 전원부(31);

상기 메인 콘트롤러(30)에서 출력된 제어 신호에 따라 창문 개폐모터(40)를 구동하는 전류신호를 제어하는 창문 개폐제어 드라이브(41)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.
청구항 1 에 있어서,

상기 본체(10)의 외측에 설치되며, 창문개방의 시간 또는 정도를 선택하는 셀렉터 스위치(11)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.
청구항 1 에 있어서,

상기 메인 콘트롤러(30)는 상기 본체(10)의 외부에 설치된 개폐스위치(12)에 의해 입력되는 신호에 의해 창문의 수동 개폐신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.
청구항 1또는 청구항 2 에 있어서

상기 메인 콘트롤러(30)는 창문개방 후 미리 프로그래밍된 일정시간 경과 후 창문폐쇄 출력제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.
청구항 4에 있어서

상기 본체 (10)의 내부에는 외부의 충격을 전기적신호로 변환시키는 충격감지 센서(50)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.
청구항 1 또는 5에 있어서,

상기 본체(10)에는 오염이 기준치 이상 감지되거나 외부로부터 물리적충격이 감지되는 경우 경보음을 울리는 경보장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 메인 콘트롤러(30)에서 출력된 제어 신호에 따라 선루프 개폐모터를 구동하는 전류신호를 제어하는 선루프 개폐제어 드라이브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.
청구항 1 또는 5에 있어서,

상기 메인 콘트롤러(30)는 차량내의 오염이 기준치 이상 감지되거나 차량에 외부로부터 물리적충격이 감지되는 경우 비상등을 점멸하는 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 오염감지센서(20)는 차량내의 산소압을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량용 환기시스템.