KR20160000066A - 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치 - Google Patents

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김신근
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내 공기질 센서플랫폼에 새로운 플러그인 센서모듈을 장착하면, 자동으로 장착된 플러그인 센서모듈의 정보를 읽어 자동으로 인식하고, 가스 측정을 위한 기본 데이터가 설정되도록 플러그인 센서모듈의 메모리부에 미리 가스센서의 특성정보를 저장기록한다.

Description

플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치{APPARATUS FOR CHRACTERIZATION STORING OF PLUG-IN SENSOR MODULE MOUNTED}
본 발명은 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내 공기질 센서플랫폼에 새로운 플러그인 센서모듈을 장착하면, 자동으로 장착된 플러그인 센서모듈의 정보를 읽어 자동으로 인식하고, 가스 측정을 위한 기본 데이터가 설정되도록 플러그인 센서모듈의 메모리부에 미리 가스센서의 특성정보를 저장기록하는 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치에 관한 것이다.
오늘날 우리의 생활환경 속에는 대단히 많은 종류의 위험한 가스가 존재하고 있는데, 화학플랜트 등과 같은 산업현장뿐만 아니라 일반가정이나 업소 등에서도 유독가스의 위험성은 점자 커지고 있는 실정으로, 예를 들면 가연성 가스의 폭발에 따른 인적, 재산적 손실 및 각종 부산물 가스에 의한 환경오염 등의 많은 피해가 잇따라 발생하고 있다.
따라서, 위험한 가스의 누출 등을 사전에 감지하여 대처할 필요성이 절실히 요구되고 있는데, 인간의 감각기관만으로는 위험 가스의 농도를 정량화하거나 종류를 거의 판별할 수 없기 때문에 이에 대응하기 위한 다양한 가스센서가 개발되어 왔으며, 그 중 특히 반도체식 가스센서의 개발이 활발히 진행되어 왔다.
일반적으로, 반도체식 가스센서는 전기전도도가 크고 융점이 높아서 사용온도 영역에서 열적으로 안정한 성질을 가진다. 이에 따라, 반도체식 가스센서는 대부분 유독가스, 가연성 가스에 어떤 응답을 나타내어 감지할 수 있는 가스의 종류가 많고, 센서의 제작이 용이할 뿐만 아니라 검출 회로의 구성이 간단하다는 특징이 있다.
이러한 반도체식 가스센서는 그 종류가 다양하여 가스센서마다 측정하는 물질도 다르고, 가스센서마다 사용되는 입력 전원값과 가스센서의 측정범위 등도 모두 다르다.
이렇게 가스센서마다 특성들이 각각 다르기 때문에, 가스센서가 이용될 때는 각 가스센서에 대한 적합한 처리를 서로 다르게 해주어야 한다. 예를 들면, 가스센서에 전원을 공급할 때에도 다른 값의 전압을 넣어 주거나, 가스센서의 출력값과 물리적인 결과값의 관계가 비례할 수도 있지만, 반비례인 경우를 대비한 가스센서 출력값의 변환 처리도 필요하며, 이러한 관계가 비선형성인 경우가 많아서 물리적인 값으로 변환하는 처리도 반드시 필요하다.
한편, 가스센서의 수명은 대개의 경우 약 2년∼3년으로 영구적이지 않고, 따라서 가스센서가 사용될 때 주기적인 교체가 필요하므로 가스센서의 탈부착 기능이 필요한 경우가 많이 있다. 따라서, 가스센서를 사용하다가 고장시 타사 제품이나 다른 모델로 교체해도 용이하게 자동인식 및 설정이 가능한 센서모듈이 요구되고 있다.
국내등록특허 제10-1001196호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실내 공기질 센서플랫폼에 새로운 플러그인 센서모듈을 장착하면, 자동으로 장착된 플러그인 센서모듈의 정보를 읽어 자동으로 인식하고, 가스 측정을 위한 기본 데이터가 설정되도록 플러그인 센서모듈의 메모리부에 미리 가스센서의 특성정보를 저장기록하는 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 가스가 주입 및 배출될 수 있도록 가스 주입구와 가스 배출구가 각각 형성되며, 내측에 공간부가 형성되는 가스챔버; 가스농도를 측정하기 위한 가스센서와 상기 가스센서에 대한 정보들을 저장하는 메모리부가 구비되는 플러그인 센서모듈; 상기 가스챔버의 공간부 바닥면에 설치되고, 상기 플러그인 센서모듈이 플러그 접속방식으로 장착되는 테스트 인쇄회로기판; 및 상기 가스챔버의 공간부와 분리되어 상기 가스챔버의 하부에 장착되고, 상기 테스트 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되어, 상기 플러그인 센서모듈로부터 상기 가스챔버의 가스 주입구를 통해 주입된 가스농도에 따른 가스센서의 아날로그 출력 값을 제공받아 이를 디지털 값으로 변환하여 가스농도에 따른 가스센서의 특성을 데이터베이스(DB)화하여 저장하고, 이를 상기 테스트 인쇄회로기판에 장착된 플러그인 센서모듈의 메모리부에 저장기록되도록 제어하는 제어모듈을 포함하는 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 제어모듈은, 상기 테스트 인쇄회로기판에 장착된 플러그인 센서모듈의 메모리부에 가스센서의 생산자, 가스센서의 종류, 사용시간 및 가스농도에 따른 가스센서의 특성 데이터가 저장되도록 제어함이 바람직하다.
바람직하게, 상기 플러그인 센서모듈의 메모리부는, 메모리 내의 내용을 전기적으로 지우고 쓸 수 있는 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)으로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 제어모듈과 유선 또는 무선 통신으로 연결되며, 상기 테스트 인쇄회로기판에 장착된 플러그인 센서모듈의 가스센서를 테스트하기 위한 기본 정보를 제공하는 별도의 센서관리 단말기가 더 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치에 따르면, 실내 공기질 센서플랫폼에 새로운 플러그인 센서모듈을 장착하면, 자동으로 장착된 플러그인 센서모듈의 정보를 읽어 자동으로 인식하고, 가스 측정을 위한 기본 데이터가 설정되도록 플러그인 센서모듈의 메모리부에 미리 가스센서의 특성정보를 저장기록함으로써, 실내 공기질 센서플랫폼에서 플러그인 센서모듈을 사용하다가 고장시 타사 제품이나 다른 모델로 교체해도 용이하게 자동인식 및 설정이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치를 설명하기 위한 결합사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치를 설명하기 위한 분리사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록구성도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치를 설명하기 위한 결합사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치를 설명하기 위한 분리사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치는, 크게 가스챔버(100), 적어도 하나의 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N), 테스트 인쇄회로기판(300) 및 제어모듈(400) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, 가스챔버(100)는 전체적인 몸체를 이루는 하우징(110)으로 이루어지는 바, 하우징(110)의 내측에 상부 및 하부가 서로 분리되도록 칸막이(120)가 설치되어 있으며, 칸막이(120)를 통해 분리된 하우징(110)의 내측 상부에 상측이 개방된 공간부(130)가 형성된다.
그리고, 공간부(130)에 위치한 하우징(110)의 일측 및 타측면에 가스가 용이하게 주입 및 배출될 수 있도록 가스 주입구(140) 및 가스 배출구(150)가 각각 형성되어 있다.
또한, 하우징(110)의 개방된 상측에는 통상의 고정수단(예컨대, 나사 또는 접착제 등)(N)에 의해 상부덮개(160)를 고정 결합함으로써, 공간부(130)를 폐쇄시키게 된다. 그리고, 하우징(110)과 상부덮개(160) 사이의 결합부분에 가스켓 오링(O)을 설치하여 공간부(130)가 완전히 밀폐됨으로써, 가스 주입구(140)를 통해 공간부(130)에 주입된 가스가 외부로 새어나오지 않게 방지할 수 있다.
플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)은 플러그(plug) 접속방식으로 착탈 가능하게 테스트 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)(300)에 장착되는 바, 가스농도를 측정하기 위한 가스센서(210)와 가스센서(210)에 대한 정보들을 저장하는 메모리부(220)가 구비되어 있으며, 이러한 가스센서(210)와 메모리부(220)는 소정의 인쇄회로기판(230)에 탑재되어 있다.
또한, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)에 구비된 가스센서(210)는 예컨대, 유해가스인 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 휘발성 유기화합물(VOC) 등에 반응하여 개별 가스의 농도에 따라 변화되는 전압 값이 출력된다.
또한, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)에 구비된 메모리부(220)는 메모리 내의 내용을 전기적으로 지우고 쓸 수 있는 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)으로 구현됨이 바람직하다.
또한, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 메모리부(220)에 저장된 가스센서(210)에 대한 정보들은 예컨대, 가스센서의 생산자(생산자 ID), 가스센서의 종류(센서 ID), 사용시간 및 가스농도에 따른 가스센서의 특성 데이터 등으로 이루어짐이 바람직하다.
테스트 인쇄회로기판(300)은 가스챔버(100)의 공간부(130) 바닥면 즉, 칸막이(120)의 상면에 형성된 고정돌기(121)에 고정 설치되며, 그 상부에는 플러그(plug) 접속방식으로 착탈 가능하게 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)이 장착된다.
이러한 테스트 인쇄회로기판(300)에 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)을 장착하여, 가스센서(210)의 특성을 테스트(test)한다. 왜냐하면, 공장에서 제조된 가스센서(210)는 정해진 가스의 농도에 따라 정확한 출력이 나오는 것이 아니라 가스센서(210)마다 출력의 차이가 있기 때문이다.
즉, 테스트 인쇄회로기판(300)에 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)을 장착하면, 가스 주입구(140)를 통해 가스가 주입되고, 주입된 가스농도에 따라 가스센서(210)의 출력전압이 테스트 인쇄회로기판(300)으로부터 제어모듈(400)로 전달된다.
그리고, 칸막이(120)를 통해 분리된 하우징(110)의 내측 하부 즉, 칸막이(120)의 저면에 형성된 고정돌기(122)에 제어모듈(400)이 고정 설치되는 바, 칸막이(120) 상에 구비된 연결콘넥터(123)를 통해 테스트 인쇄회로기판(300)과 전기적으로 연결된다.
이러한 제어모듈(400)은 일정크기의 인쇄회로기판(410)으로 이루어지는 바, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)로부터 가스 주입구(140)를 통해 공간부(130)에 주입된 가스농도에 따른 가스센서(210)의 아날로그 출력 값(전압 값)을 제공받아 이를 디지털 값으로 변환하여 가스농도에 따른 가스센서(120)의 특성을 데이터베이스(DB)화하여 저장하고, 이를 테스트 인쇄회로기판(300)에 장착된 해당 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 메모리부(220)에 저장기록되도록 제어하는 기능을 수행한다.
추가적으로, 제어모듈(400)과 유선 또는 무선 통신으로 연결되며, 테스트 인쇄회로기판(300)에 장착된 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 가스센서(210)를 테스트하기 위한 기본 정보(예컨대, 가스센서의 생산자, 가스센서 종류, 가스센서의 입력에 따른 출력 DB 등)를 제공하는 별도의 센서관리 단말기(500)가 더 포함될 수 있다.
상기와 같이 구성된 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)은 실내 공기질 센서플랫폼(미도시)에 장착되는 데, 상기 실내 공기질 센서플랫폼은 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)에 구비된 가스센서(210)에 대한 정보들을 자동인식하여, 가스 측정을 위한 기본 데이터가 설정되도록 플러그 앤 플레이(plug & play) 기능을 수행한다.
즉, 상기 실내 공기질 센서플랫폼에 모듈화된 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)를 연결할 때, 자동으로 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 가스센서(210)의 종류 및 가스센서(210)의 특성 값을 인식하는 동시에 가스센서(210)의 출력을 위한 매핑(mapping) 처리가 자동으로 이루어질 수 있도록 플러그 앤 플레이 기능이 적용된다.
이러한 플러그 앤 플레이 기능이 가능하도록 미리 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)을 특성측정을 위한 가스챔버(100)에 장착하고, 가스를 흘려가면서 가스센서(210)의 데이터를 메모리부(220)에 기록 저장시킨다.
그리고, 상기 실내 공기질 센서플랫폼에서는 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)을 사용하다가 고장시 타사 제품이나 다른 모델로 교체해도 용이하게 자동인식 및 설정이 가능해야 한다. 즉, 상기 실내 공기질 센서플랫폼에서는 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 자동인식 및 설정이 가능하도록, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 메모리부(220)에 미리 가스센서의 종류(센서 ID), 모델(생산자 ID), 사용시간 및 가스농도에 따른 가스센서의 특성 데이터 등을 저장 기록시킨다.
또한, 상기 실내 공기질 센서플랫폼은 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)로부터 측정된 가스농도 데이터를 제공받아 실내 공기를 제어하는 별도의 제어장치(미도시)에 무선으로 전송함이 바람직하다.
즉, 상기 실내 공기질 센서플랫폼은 실내 공기질의 인지/제어를 위해 유해가스인 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 휘발성 유기화합물(VOC) 등을 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 신호를 이용하여 측정 및 분석하고, 그 결과를 무선으로 별도의 제어장치에 전송하며, 상기 제어장치는 실내 공기질 센서플랫폼의 신호를 제공받아 실내 공기를 제어하게 된다.
또한, 상기 실내 공기질 센서플랫폼은 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)에 구비된 가스센서(210)에 대한 정보들 중에서 가스센서(210)의 사용시간을 인식하고, 상기 인식된 가스센서(210)의 사용시간이 경과되었을 경우 사용자 알림이 발생되도록 제어함이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치의 주된 특징들을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 가스농도에 따른 가스센서(210)의 출력전압들이 제어모듈(400)의 AD 컨버터를 통해 디지털 변환값으로 바뀐 후, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 메모리부(220)에 저장된다.
또한, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 교체주기를 제조사에서 보증한 누적사용 시간을 기준으로 판단하여, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 메모리부(220)에 사용시간을 설정한다. 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)에 대해 정해진 사용시간이 경과하면, 상기 실내 공기질 센서플랫폼에서 이를 인식하여 사용자에게 알린다.
그리고, 상기 실내 공기질 센서플랫폼에서는 가스센서의 출력과 물리적인 값을 매핑(mapping)하는 데, 가스농도에 따른 가스센서의 출력전압은 AD 컨버터를 통해 디지털로 변환되어 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 메모리부(220)에 저장된다.
그런데, 가스챔버(100)에 주입되는 가스의 농도 변화에 따른 가스센서의 출력전압이 메모리부(220)에 저장된 후, 실제 현장에서 사용될 때에는 가스센서의 출력전압에 해당되는 가스의 농도를 환산하여 표시하는데 이를 매핑이라 한다.
한편, 데이터베이스(DB)에 저장되지 않은 가스센서의 출력전압은 이를 포함하는 최대전압과 최소전압 구간을 데이터베이스(DB)에서 찾은 후 균등분할하여 농도를 계산하여 가스농도를 표시한다.
그리고, 개별 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 기본 입/출력 데이터는 생산자 ID와 센서 ID를 기반으로 센서관리 단말기(500)를 통해 검색이 가능하다.
또한, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)을 상기 실내 공기질 센서플랫폼에 장착하면, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 메모리부(220)에 저장된 데이터들이 상기 실내 공기질 센서플랫폼에서 읽힌 후, 별도의 제어장치에 송신되어 액정표시장치(LCD)에 표시된다. 사용자는 초기 설정을 할 필요없이 그냥 사용하면 된다.
상기의 특징들이 가능하기 위해서는, 플러그인 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 메모리부(220)에는 가스센서의 생산자 ID, 가스센서의 종류(센서 ID), 사용시간, 가스농도에 따른 가스센서의 특성 데이터(DB) 등을 저장하게 된다.
전술한 본 발명에 따른 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 가스챔버,
200-1 내지 200-N : 플러그인 센서모듈,
300 : 테스트 인쇄회로기판,
400 : 제어모듈,
500 : 센서관리 단말기

Claims (4)

  1. 가스가 주입 및 배출될 수 있도록 가스 주입구와 가스 배출구가 각각 형성되며, 내측에 공간부가 형성되는 가스챔버;
    가스농도를 측정하기 위한 가스센서와 상기 가스센서에 대한 정보들을 저장하는 메모리부가 구비되는 플러그인 센서모듈;
    상기 가스챔버의 공간부 바닥면에 설치되고, 상기 플러그인 센서모듈이 플러그 접속방식으로 장착되는 테스트 인쇄회로기판; 및
    상기 가스챔버의 공간부와 분리되어 상기 가스챔버의 하부에 장착되고, 상기 테스트 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되어, 상기 플러그인 센서모듈로부터 상기 가스챔버의 가스 주입구를 통해 주입된 가스농도에 따른 가스센서의 아날로그 출력 값을 제공받아 이를 디지털 값으로 변환하여 가스농도에 따른 가스센서의 특성을 데이터베이스(DB)화하여 저장하고, 이를 상기 테스트 인쇄회로기판에 장착된 플러그인 센서모듈의 메모리부에 저장기록되도록 제어하는 제어모듈을 포함하는 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어모듈은, 상기 테스트 인쇄회로기판에 장착된 플러그인 센서모듈의 메모리부에 가스센서의 생산자, 가스센서의 종류, 사용시간 및 가스농도에 따른 가스센서의 특성 데이터가 저장되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 플러그인 센서모듈의 메모리부는, 메모리 내의 내용을 전기적으로 지우고 쓸 수 있는 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어모듈과 유선 또는 무선 통신으로 연결되며, 상기 테스트 인쇄회로기판에 장착된 플러그인 센서모듈의 가스센서를 테스트하기 위한 기본 정보를 제공하는 별도의 센서관리 단말기가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 플러그인 센서모듈의 특성저장기록 장치.
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