KR20160109120A - Transmission-Type Optical Dust Detecting Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투과형 광학식 먼지 감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원의 광량 변화에 효과적으로 대응하는 것이 가능하고 전기적 환경에 의한 입사 광량의 변화를 감지하여 먼지를 측정하는 투과형 광학식 먼지 감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a transmission type optical dust sensing apparatus, and more particularly, to a transmission type optical dust sensing apparatus capable of effectively responding to a change in light quantity of a light source and measuring a change of an incident light quantity by an electric environment to measure dust .
일반적으로 미세먼지는 우리 눈에 보이지 않을 정도로 아주 가늘고 작은 직경 10㎛ 이하의 먼지 입자를 말한다. 미세먼지는 주로 아황산가스, 질소 산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등과 함께 수많은 대기오염물질을 포함하는 대기오염물질이며, 부유분진 또는 입자상물질 등으로도 불린다. 이러한 미세먼지는 우리가 숨을 쉴 때 우리의 호흡기관을 통해 들어가 폐속으로 침투해서 폐의 기능을 떨어뜨리고, 여러 가지 병을 막아내는 힘인 면역 기능을 떨어뜨리며 약하게 만든다.In general, fine dust is a very thin and small particle of dust less than 10 ㎛ in diameter that is invisible to our eyes. Fine dusts are mainly air pollutants, including sulfur dioxide, nitrogen oxides, lead, ozone, carbon monoxide, and many other air pollutants. They are also called floating dusts or particulate matter. These fine dusts penetrate through our respiratory organs when we breathe, and they infiltrate into the lungs, which weakens the function of the lungs and weakens and weakens the immune function that blocks various diseases.
최근 건강에 대한 관심이 높아져 실내 공기의 질에 대한 관리가 주요한 문제로 대두되고 있다. 또한 첨단 산업분야에서는 고품질의 제품을 생산하기 위하여 미세먼지가 없는 클린룸 시설을 필요로 하고 있다.Recently, concern about health has become a major concern for indoor air quality management. In high-tech industries, clean room facilities without fine dust are required to produce high-quality products.
이러한 미세먼지를 관리하기 위해서는 미세먼지를 감지하기 위한 감지장치가 필수적이다.In order to manage such fine dust, a sensing device for detecting fine dust is essential.
대한민국 등록특허공보 제10-1243645호, 제10-0539310호, 제10-0531798호, 공개특허공보 제10-2005-0060481호 등에는 미세먼지를 감지하기 위한 다양한 기술들이 공개되어 있다.Korean Patent Registration Nos. 10-1243645, 10-0539310, 10-0531798 and 10-2005-0060481 disclose various techniques for detecting fine dust.
종래 먼지 감지센서들은 광원으로부터 조사되는 빛을 매질(먼지)에 조사한 다음, 여기에서 발생되는 반사 또는 산란되는 빛을 센서를 이용하여 측정하는 방식으로 구성된다. 이러한 먼지 감지센서는 이론과 계산 그리고 실험을 근거로 한 전기적인 신호만으로 광량을 조사하도록 구성된다. 즉, 종래 먼지 감지센서는 광원에서 조사되는 빛의 조명영역에 먼지가 통과하게 되면, 먼지에 부딪혀 산란되는 빛을 수광부에서 측정하여 먼지의 양을 수학적으로 연산하여 먼지의 농도를 측정하는 방식으로 이루어진다.Conventionally, dust sensors are constructed by irradiating light (light) emitted from a light source onto a medium (dust), and then measuring reflected or scattered light generated by the light using a sensor. Such a dust sensor is configured to investigate the amount of light by an electrical signal based on theory, calculation and experiment. That is, in the conventional dust sensor, when the dust passes through the illuminated area of the light irradiated from the light source, the light is scattered by the dust, measured by the light receiving unit, and the amount of dust is mathematically calculated to measure the density of the dust .
종래 먼지 감지센서는 광원 자체의 수명에 의한 광량의 저하는 알아낼 수 없으며, 광원 불량으로 인한 광량 불균일한 조사 여부를 알아낼 수 없다. 즉, 환경 자체가 청정하여 반사 또는 산란된 빛이 측정되지 않는 것인지, 광원 수명에 의한 저하나 불량으로 인한 광의 조사가 이루어지지 않는 것인지 알 수 없다.Conventionally, the dust sensor can not detect a decrease in the light amount due to the life of the light source itself, and it is impossible to find out whether the light quantity unevenness due to the light source failure is investigated. That is, it can not be determined whether the environment itself is clean, reflected or scattered light is not measured, whether light is not irradiated due to low or bad due to the life of the light source.
또한 종래 먼지 감지센서는 먼지에 의해 반사 및 산란되는 빛만을 측정하므로, 입사되는 빛과의 대조가 이루어지지 않아 정밀도가 떨어지는 문제가 있다. 예를 들면, 먼지에 의해 빛이 반사 또는 산란되는 경우에, 반사 또는 산란되는 빛 중에서 수광부쪽으로 반사 또는 산란되는 빛만을 감지하므로, 실제 먼지가 있어도 빛의 반사 또는 산란이 수광부쪽으로 이루어지지 않거나 수광부쪽으로 검출강도 이하로 이루어지는 경우에는 불검출로 판단되는 경우가 발생한다.In addition, since the conventional dust sensor measures only the light reflected and scattered by the dust, there is a problem that the contrast with the incident light is not verified and the accuracy is lowered. For example, when light is reflected or scattered by dust, only light reflected or scattered toward the light receiving portion is reflected or scattered. Therefore, even if there is actual dust, reflection or scattering of light is not performed toward the light receiving portion, When the detection strength is equal to or lower than the detection strength, it may be determined as not detected.
본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 투과방식으로 먼지를 감지하도록 구성하고 입사광의 일부를 측정하여 입사 광량의 변화를 측정값에 반영하여 보다 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있는 투과형 광학식 먼지 감지장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a transmission type optical dust detection device capable of detecting dust by a transmission method and measuring a part of incident light to reflect a change in incident light amount on a measured value, Device, which has a purpose.
본 발명의 실시예에 따른 투과형 광학식 먼지 감지장치는 케이스와, 상기 케이스의 내부 한쪽에 설치되고 빛을 조사하는 발광부와, 상기 발광부와 간격을 두고 상기 케이스의 내부에 설치되며 상기 발광부에서 조사된 빛의 일부는 반사하고 나머지는 투과시키는 빔스플리터와, 상기 발광부와 각도를 갖고 상기 케이스의 내부에 설치되며 상기 빔스플리터에서 반사되는 빛을 감지하는 조절수광부와, 상기 케이스의 내부에 설치되며 상기 빔스플리터를 투과한 빛을 집광하는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈의 초점거리보다 더 먼 거리에 상기 발광부와 일직선상의 반대편에 상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 집광렌즈를 통과한 빛을 감지하는 측정수광부를 포함하여 이루어진다.A transmission type optical dust sensing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a case, a light emitting unit installed at one side of the case and irradiating light, and a light emitting unit installed in the case at a distance from the light emitting unit, A beam splitter for reflecting a part of the irradiated light and transmitting the remainder, an adjustable light receiving part installed inside the case at an angle to the light emitting part and sensing light reflected from the beam splitter, And a condensing lens for condensing the light transmitted through the beam splitter, wherein the condensing lens is installed inside the case at a position farther than the focal distance of the condensing lens, And a measurement light receiving unit for measuring the light quantity.
상기 측정수광부의 앞쪽에 설치되고 상기 집광렌즈에 의해 초점으로 수렴되었다가 다시 확산되는 빛을 상기 측정수광부쪽으로 집광하는 초점렌즈를 더 포함하는 것도 가능하다.And a focus lens disposed in front of the measurement light receiving unit and focusing the light converged to the focus by the condenser lens and diffused again toward the measurement light receiver.
상기 케이스의 상기 집광렌즈의 초점이 형성되는 부분에는 외부 공기가 자유롭게 이동할 수 있는 측정유로를 형성한다.A measurement channel through which external air can move freely is formed in a portion of the case where the focusing of the condensing lens is formed.
본 발명의 실시예에 따른 투과형 광학식 먼지 감지장치에 의하면, 상기 발광부에서 조사되는 빛을 조절수광부에서 감지하여 발광부에서 조사되는 광량의 변화를 측정하는 것이 가능하므로, 상기 발광부의 불량을 확인하는 것이 가능하다.According to the transmission type optical dust sensing apparatus according to the embodiment of the present invention, since the light irradiated from the light emitting portion can be sensed by the regulated light receiving portion and the change in the amount of light radiated from the light emitting portion can be measured, It is possible.
나아가 발광부의 광량 변화를 조절수광부에서 감지하므로, 측정수광부에서 감지하는 광량을 보정하는 것이 가능하여 항상 정밀한 측정 결과를 얻는 것이 가능하다.Furthermore, since the change in the amount of light of the light emitting portion is detected by the control light receiving portion, it is possible to correct the amount of light sensed by the measurement light receiving portion, so that it is possible to always obtain precise measurement results.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투과형 광학식 먼지 감지장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a transmission type optical dust sensing apparatus according to an embodiment of the present invention.
다음으로 본 발명에 따른 투과형 광학식 먼지 감지장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, preferred embodiments of a transmission type optical dust sensing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.The present invention can be embodied in various forms and is not limited to the embodiments described below.
이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like numerals refer to like elements throughout.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 투과형 광학식 먼지 감지장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 케이스(10)와, 발광부(20)와, 빔스플리터(30)와, 조절수광부(40)와, 집광렌즈(50)와, 측정수광부(70)를 포함하여 이루어진다.1, a transmission type optical dust sensing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
상기 발광부(20)는 상기 케이스(10)의 내부 한쪽에 설치되고 빛을 조사한다.The
상기 발광부(20)는 발광다이오드(LED) 등을 이용하여 구성한다.The
상기 빔스플리터(30)는 상기 발광부(20)와 간격을 두고 상기 케이스(10)의 내부에 설치된다.The
상기 빔스플리터(30)는 상기 발광부(20)에서 조사된 빛의 일부는 반사하고 나머지는 투과시킨다.The
예를 들면, 상기 빔스플리터(30)는 상기 발광부(20)에서 조사된 빛의 진행방향과 일정한 각도(30°, 45°, 60°, 90° 등)를 갖도록 배치되어 설치된다.For example, the
상기 조절수광부(40)는 상기 발광부(20)와 각도를 갖고 상기 케이스(10)의 내부에 설치된다.The adjustable
상기 조절수광부(40)는 상기 빔스플리터(30)에서 반사되는 빛을 감지하도록 구성한다.The control
상기 조절수광부(40)는 상기 빔스플리터(30)의 설치되는 각도에 대응하는 각도로 설정하여 설치한다.The adjustable
예를 들면, 상기 빔스플리터(30)를 45°의 각도로 설치하고, 상기 조절수광부(40)를 상기 발광부(20)와 90°의 각도를 이루도록 배치하여 설치한다.For example, the
상기와 같이 구성하면, 상기 빔스플리터(30)에서는 상기 발광부(20)에서 조사되는 빛의 반은 상기 조절수광부(40)쪽으로 반사시키고, 나머지 반은 투과시키게 된다.In the
상기 집광렌즈(50)는 상기 빔스플리터(30)와 간격을 두고 상기 케이스(10)의 내부에 설치된다.The
상기 집광렌즈(50)는 상기 빔스플리터(30)를 투과한 빛을 일정한 초점에 집광한다.The
상기 측정수광부(70)는 상기 집광렌즈(50)의 초점거리보다 더 먼 거리의 상기 케이스(10)의 내부에 설치된다.The measurement
상기 측정수광부(70)는 상기 발광부(20)와 일직선상의 반대편에 설치된다.The measurement
상기 측정수광부(70)에서는 상기 집광렌즈(50)를 통과한 빛을 감지한다.The measurement
그리고 상기 측정수광부(70)의 앞쪽에는 초점렌즈(60)를 설치한다.A
상기 초점렌즈(60)는 상기 집광렌즈(50)에 의해 초점으로 수렴되었다가 다시 확산되는 빛을 상기 측정수광부(70)쪽으로 집광한다.The
상기에서 케이스(10)의 상기 집광렌즈(50)의 초점이 형성되는 부분에는 외부 공기가 자유롭게 이동할 수 있는 측정유로(80)를 형성한다.A
상기 측정수광부(70)에는 측정된 광량의 변화를 이용하여 먼지의 검출여부를 출력하는 센서출력부(90)가 연결 설치된다.The measurement
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 투과형 광학식 먼지 감지장치에 의하면, 상기 측정유로(80)를 자유롭게 이동하는 외부 공기에 미세 먼지가 포함되어 있는 경우, 미세 먼지(2)가 상기 집광렌즈(50)의 초점부분에 위치하게 되면, 상기 빔스플리터(30)를 투과한 빛의 일부가 미세 먼지(2)에 의해 차단되고, 상기 측정수광부(70)에서 감지되는 빛의 광량이 감소하게 된다.According to the transmission type optical dust sensing apparatus of the present invention configured as described above, when fine dust is contained in the external air that freely moves through the
상기 센서출력부(80)에서는 상기 측정수광부(70)에서 감지되는 광량의 변화를 통하여 미세 먼지(2)의 존재 유무를 검출하고, 먼지의 양을 수학적으로 연산하여 먼지의 농도를 출력한다.The
상기에서 집광렌즈(50)에 의해 형성되는 초점의 크기가 대략 50㎛ 이하로 되도록 구성하면, 10㎛의 크기를 갖는 미세 먼지를 감지하는 것이 가능하다.When the focal length formed by the
예를 들면, 상기 측정수광부(70)에서는 집광렌즈(50)의 초점을 3~4% 차단하는 경우(상기 측정수광부(70)에서 감지되는 광량이 30% 감소하는 경우)에 먼지가 존재하는 것으로 판단하도록 구성하는 것도 가능하다.For example, when the focus of the
상기에서 측정수광부(70)에서는 먼지에 의해 빛이 차단되는지의 여부를 매우 정밀하게 감지하는 것이 가능하고, 종래 반사 또는 산란방식을 사용하는 경우에 비하여 먼지의 검출효율이 크게 증가한다.In this case, it is possible to detect very precisely whether or not the light is blocked by the dust in the measurement
그리고 상기 조절수광부(40)에서는 상기 발광부(20)에서 조사된 빛 중에서 상기 빔스플리터(30)에 의해 반사된 빛을 아무런 장애물 없이 항상 그대로 감지하고 있으므로, 상기 조절수광부(40)에서 감지되는 광량에 변화가 발생하는 여부를 확인하는 것으로 상기 발광부(20)에 불량이나 노후화 등의 문제가 있는지 여부를 확인하는 것이 가능하다.The control
상기 발광부(20)에서 조사되는 빛이 감소한 경우에, 상기 조절수광부(40)에서 수광되는 광량이 변화하게 된다.When the light emitted from the
상기와 같이 조절수광부(40)에서 상기 발광부(20)의 광량 변화를 상기 센서출력부(90)로 전송하면, 상기 센서출력부(90)에서는 상기 조절수광부(40)에서 변화된 광량에 준하여 상기 측정수광부(70)에서 감지된 광량의 보정을 행하는 것이 가능하다. 따라서, 항상 일정하게 정밀한 측정 결과를 얻는 것이 가능하다.When the control
상기에서는 본 발명에 따른 투과형 광학식 먼지 감지장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.Although the preferred embodiments of the transmission type optical dust sensing apparatus according to the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto. Are also within the scope of the present invention.
10 - 케이스, 20 - 발광부, 30 - 빔스플리터, 40 - 조절수광부
50 - 집광렌즈, 60 - 초점렌즈, 70 - 측정수광부, 80 - 측정유로
90 - 센서출력부10-case, 20-emitting portion, 30-beam splitter, 40-controlled light receiving portion
50 - focusing lens, 60 - focusing lens, 70 - measuring light receiving part, 80 - measuring flow
90 - Sensor output section
Claims (3)
상기 케이스의 내부 한쪽에 설치되고 빛을 조사하는 발광부와,
상기 발광부와 간격을 두고 상기 케이스의 내부에 설치되며 상기 발광부에서 조사된 빛의 일부는 반사하고 나머지는 투과시키는 빔스플리터와,
상기 발광부와 각도를 갖고 상기 케이스의 내부에 설치되며 상기 빔스플리터에서 반사되는 빛을 감지하는 조절수광부와,
상기 케이스의 내부에 설치되며 상기 빔스플리터를 투과한 빛을 집광하는 집광렌즈와,
상기 집광렌즈의 초점거리보다 더 먼 거리에 상기 발광부와 일직선상의 반대편에 상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 집광렌즈를 통과한 빛을 감지하는 측정수광부를 포함하는 투과형 광학식 먼지 감지장치.The case,
A light emitting part provided on one side of the case and irradiating light,
A beam splitter installed in the case at a distance from the light emitting unit, for reflecting part of the light emitted from the light emitting unit and transmitting the remaining light;
An adjustable light receiving unit installed in the case at an angle to the light emitting unit and sensing light reflected from the beam splitter,
A condenser lens installed in the case for condensing the light transmitted through the beam splitter,
And a measurement light receiving unit installed inside the case at a position farther than the focal distance of the condensing lens and on a side opposite to the light emitting unit and detecting light passing through the condensing lens.
상기 측정수광부의 앞쪽에 설치되고 상기 집광렌즈에 의해 초점으로 수렴되었다가 다시 확산되는 빛을 상기 측정수광부쪽으로 집광하는 초점렌즈를 더 포함하는 투과형 광학식 먼지 감지장치.The method according to claim 1,
And a focus lens disposed in front of the measurement light receiving unit and focusing the light converged to the focus by the condenser lens and diffused again toward the measurement light receiving unit.
상기 케이스의 상기 집광렌즈의 초점이 형성되는 부분에는 외부 공기가 자유롭게 이동할 수 있는 측정유로를 형성하는 투과형 광학식 먼지 감지장치.The method according to claim 1,
Wherein the focusing path of the condensing lens of the case is formed at a position where the focus of the condensing lens is formed.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106769738A (en) * | 2017-01-18 | 2017-05-31 | 西安科技大学 | A kind of reflection type optical fiber powder concentration measurement system |
| KR20190067466A (en) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 현대자동차주식회사 | Dust sensor for vehicle |
| RU2768513C1 (en) * | 2021-06-26 | 2022-03-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет», (ДГТУ) | Optical dust meter |
-
2015
- 2015-03-10 KR KR1020150032971A patent/KR20160109120A/en not_active Application Discontinuation
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| CN106769738A (en) * | 2017-01-18 | 2017-05-31 | 西安科技大学 | A kind of reflection type optical fiber powder concentration measurement system |
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| KR20190067466A (en) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 현대자동차주식회사 | Dust sensor for vehicle |
| RU2768513C1 (en) * | 2021-06-26 | 2022-03-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет», (ДГТУ) | Optical dust meter |
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