KR20180060307A - Dust sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광전식 먼지 센서의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to the structure of a photoelectric dust sensor.
인구가 밀집되고 차량이 늘어남에 따라 대기 오염이 심해지면서, 먼지에 대한 관심이 커지고 있고, 공기 청정기 수요도 늘고 있다. 능동적인 공기 청정을 위해서, 공기 청정기는 공기의 오염 정도 즉, 공기 중 먼지 농도를 측정하기 위한 먼지 센서를 필요로 한다.As the population grows and the number of vehicles grows, air pollution becomes worse, so there is a growing interest in dust and the demand for air purifiers is increasing. For active air cleaning, the air purifier requires a dust sensor to measure the degree of contamination of the air, that is, the concentration of dust in the air.
외부에서 실내로 공기가 유입되는 자동차도 AQS(Air Quality control System)에 먼지 센서를 필요로 하는데, AQS는 외기 모드 때 먼지 센서를 이용하여 차량의 외부로부터 들어오는 공기의 오염도를 측정해서 오염도가 일정 수준 이상이 되면, 인테이크 도어(intake door)를 제어하여 외부로부터 흡입되는 공기를 차단하고 내기 순환 모드로 동작하도록 한다.AQS (Air Quality Control System) requires a dust sensor in the case of an automobile in which air enters from the outside to the inside. AQS measures the pollution degree of the air coming from the outside of the vehicle by using a dust sensor in the outside air mode, If the abnormality occurs, the intake door is controlled to shut off the air sucked from the outside and operate in the admission cycle mode.
먼지 센서로는 주로 광전식 먼지 센서가 사용되고 있고, 도 1은 광전식 먼지 센서가 먼지를 센싱 하는 원리를 개념적으로 도시한 것이다.A photoelectric dust sensor is mainly used as the dust sensor, and FIG. 1 conceptually shows the principle of the photoelectric dust sensor sensing the dust.
광전식 먼지 센서는, 하우징에 공기 유입구와 유출구를 형성하고, 유입구로부터 유입되는 공기를 공기 통과 경로를 지나가게 한 후 유출구를 통해 배출시키고, 공기 통과 경로에 배치된 발광부가 빛을 먼지 통과 경로에 방출하고 공기 통과 경로에 배치된 수광부가 발광부가 방사되어 먼지에 의해 산란된 빛을 집광하고, 수광부의 전기 신호를 이용하여 공기에 포함된 먼지의 농도를 측정한다.In the photoelectric type dust sensor, an air inlet and an outlet are formed in the housing, air introduced from an inlet passes through an air passage, and then discharged through an outlet. The light emitting portion disposed in the air passage passes light through a dust passage And the light receiving portion disposed in the air passage passes the light emitting portion to condense the light scattered by the dust, and measures the concentration of the dust contained in the air using the electric signal of the light receiving portion.
공기 통과 경로를 통과하는 공기에 먼지나 연기가 없으면 발광부로부터 방사되는 거의 모든 빛이 먼지 통과 경로를 통과해서 수광부가 배치되지 않은 차광 영역에 도달하기 때문에, 수광부의 수광량이 매우 작아진다. 반면, 공기 통과 경로를 통과하는 공기에 먼지나 연기가 있으면 발광부로부터 방사되는 빛의 일부가 먼지 통과 경로의 먼지나 연기에 의해 반사되어 수광부에 입사하여, 수광부의 수광량이 상승한다.If there is no dust or smoke in the air passing through the air passage, almost all the light emitted from the light emitting portion reaches the light shielding region where the light receiving portion is not disposed through the dust passing path, so that the light receiving amount of the light receiving portion becomes very small. On the other hand, if there is dust or smoke in the air passing through the air passage, a part of the light emitted from the light emitting portion is reflected by the dust or smoke in the dust passage and enters the light receiving portion to increase the amount of light received by the light receiving portion.
이에, 수광부에 포함된 수광 소자의 출력 변동에 기초하여 공기 통과 경로를 통과하는 먼지나 연기의 존재/부존재를 검출할 수 있고, 또한 수광 소자의 출력 레벨에 기초하여 공기 통과 경로를 통과하는 먼지나 연기의 농도를 검출할 수 있다.Therefore, it is possible to detect the presence / absence of dust or smoke passing through the air passage based on the output fluctuation of the light receiving element included in the light receiving section, and to detect the presence or absence of dust or smoke passing through the air passage The concentration of smoke can be detected.
먼지 센서는 자체 특성상 먼지에 직접적으로 노출되어 있어 오염되기 쉬어 일정 기간마다 주기적으로 교체할 필요가 있는데, 특히 자동차와 같이 거친 환경에서 동작하는 경우 더욱 그러하다.Dust sensors are directly exposed to dust due to their nature, and they are contaminated and need to be periodically replaced at regular intervals, especially when operating in harsh environments such as automobiles.
도 2에 도시한 것과 같이, 공기 통과 경로를 지나는 먼지가 광 부품 주위에 쌓이고 뭉쳐서 먼지 뭉치가 되기 쉽고, 쌓인 먼지 양이 너무 많게 되면 발광부에서 방사되는 빛의 일부가 먼지 뭉치에 의해 난반사되어 수광부에 입사될 수도 있다. 이와 같이, 먼지 센서 내부에 먼지가 많이 쌓여 오염되면 광 효율이 저하되어 먼지 센서의 검출 성능이 떨어지게 된다.As shown in FIG. 2, the dust passing through the air passage is piled up around the optical part, which tends to form a bundle of dust. When the accumulated amount of dust becomes too large, a part of the light emitted from the light emitting part is irregularly reflected by the dust bundle, Lt; / RTI > As described above, when a large amount of dust is accumulated in the dust sensor, the light efficiency is lowered and the detection performance of the dust sensor is deteriorated.
본 발명은 이러한 상황을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 내부 경로를 통과하는 공기에 포함된 먼지가 경로를 오염시키는 것을 최소화하도록 하는 먼지 센서 구조를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a dust sensor structure which minimizes dust contamination in the air passing through an internal path.
본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 유입되는 공기가 통과하는 경로에 빛을 조사하는 발광부; 및 경로를 통과하는 먼지로부터 반사광을 수광하는 하나 이상의 수광부를 포함하여 구성되고, 발광부과 수광부는 서로 마주하도록 배치되되 공기가 진행하여 유출되는 방향을 향해 비스듬히 장착되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a dust sensor including: a light emitting unit that emits light to a path through which air enters; And at least one light receiving unit for receiving reflected light from the dust passing through the path, wherein the light emitting unit and the light receiving unit are arranged to face each other and obliquely mounted toward the direction in which air flows out.
일 실시예에서, 먼지 센서는 공기가 경로로 유입되도록 흡입력을 발생시키는 팬을 더 포함하여 구성될 수 있다.In one embodiment, the dust sensor may further comprise a fan that generates a suction force to allow air to enter the path.
일 실시예에서, 발광부는 빛을 방사하는 광원 및 광원에서 방사되는 빛을 평행광으로 변환하기 위한 발광 렌즈를 포함하여 구성되고, 수광부는 입사되는 빛의 양에 비례하는 전기 신호를 생성하는 수광 소자 및 입사되는 빛을 집광하기 위한 수광 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.In one embodiment, the light emitting unit includes a light source that emits light and a light emission lens that converts light emitted from the light source into parallel light, and the light receiving unit includes a light receiving element that generates an electric signal proportional to the amount of incident light And a light receiving lens for condensing the incident light.
일 실시예에서, 먼지 센서는 먼지 센서의 동작을 제어하기 위한 제어부와 연결하기 위한 커넥터를 더 포함하여 구성될 수 있다.In one embodiment, the dust sensor may further comprise a connector for connecting with a control for controlling the operation of the dust sensor.
따라서, 내부에 먼지가 쌓이는 시간을 늦추게 되어 먼지 센서의 검출 성능을 저하를 막고, 검출 성능을 오래도록 일정하게 유지할 수 있게 되고, 또한 먼지 센서의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to delay the accumulation of dust inside, thereby preventing deterioration of the detection performance of the dust sensor, maintaining the detection performance constant for a long time, and extending the life of the dust sensor.
도 1은 광전식 먼지 센서가 먼지를 센싱 하는 원리를 개념적으로 도시한 것이고,
도 2는 종래 먼지 센서에서 내부에 먼지가 많이 쌓이는 것을 개념적으로 도시한 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 먼지 센서 구조에 따라 센서 내부에 먼지가 덜 쌓이는 것을 개념적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 먼지 센서를 도시한 것이고,
도 5는 먼지 센서의 광원에서 방사하는 광 펄스를 도시한 것이고,
도 6는 먼지 센서의 수광 소자가 출력하는 신호를 도시한 것이고,
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 먼지 센서의 내부를 지나가는 공기의 진행 경로를 시뮬레이션 한 결과를 도시한 것이다.Fig. 1 conceptually shows the principle of the photoelectric dust sensor sensing dust,
FIG. 2 conceptually shows that a lot of dust is accumulated in the conventional dust sensor,
FIG. 3 conceptually shows that dust is accumulated in the sensor according to the dust sensor structure according to the present invention,
4 shows a dust sensor according to the present invention,
5 shows a light pulse emitted from the light source of the dust sensor,
Fig. 6 shows signals output from the light receiving element of the dust sensor,
FIGS. 7 and 8 illustrate simulation results of the path of air passing through the inside of the dust sensor according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical components. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
광전식 먼지 센서는 공기 중에 포함된 먼지와 같은 미세 입자에서 산란되어 발생하는 산란광을 수광 소자가 수광하고 이를 전기적 신호로 출력하여 먼지에 대한 밀집도를 측정하는 장치이다.The photoelectric dust sensor is a device that receives the scattered light generated by scattering from fine particles such as dust contained in the air, and outputs the electrical signal to measure the density of dust.
도 2의 종래 먼지 센서는, 공기가 진행하는 방향과 광학 부품이 배치되는 방향을 고려할 때, 광학 부품이 소정 각도로 공기의 진행 방향에 직접 노출되어 광학 부품 주변에 먼지가 쌓이기 쉬운 구조여서, 광 효율이 떨어지고 쌓이는 먼지 뭉치에 의해 검출 성능이 저하된다.The conventional dust sensor of FIG. 2 has a structure in which the optical component is directly exposed to the traveling direction of the air at a predetermined angle, and dust is easily accumulated around the optical component, considering the direction in which the air travels and the direction in which the optical component is disposed, The efficiency deteriorates and the detection performance is deteriorated by the accumulation of dust.
먼지 센서 특성 상 사용하면서 먼지가 쌓이는 것은 자연스러운 일이다. 유속에 의해 공기가 진행하는 방향으로 힘이 가해지기 것을 고려하여, 본 발명에서는, 공기의 흐름에 따라 힘이 가해지는 방향과 반대 방향으로 각 부품을 배치하여 먼지 센서의 내부 구조를 설계하면, 상대적으로 먼지가 쌓이는 속도를 늦출 수 있고 먼지 센서의 수명을 좀더 연장시킬 수 있다.It is natural for dust to accumulate while using the characteristics of the dust sensor. Considering that a force is applied in the direction in which the air advances due to the flow velocity, in the present invention, by designing the internal structure of the dust sensor by disposing each component in a direction opposite to the direction in which the force is applied in accordance with the flow of air, It is possible to slow down the accumulation of dust and extend the life of the dust sensor.
도 3은 본 발명에 따른 먼지 센서 구조에 따라 센서 내부에 먼지가 덜 쌓이는 것을 개념적으로 도시한 것이다.FIG. 3 conceptually shows that dust is accumulated less inside the sensor according to the dust sensor structure according to the present invention.
도 2의 종래 먼지 센서의 내부 구조에서, 광원부(광원과 광원 렌즈)와 수광부(수광 소자와 수광 렌즈)가 배치되는 방향을 공기가 진행하는 제1 방향 성분과 제1 방향과 수직인 제2 방향 성분으로 나눌 때, 제1 방향을 기준으로 광원부와 수광부는 공기가 유입되는 방향을 바라보도록, 즉 공기가 유입되는 방향과 반대 방향으로 배치되고, 제2 방향을 기준으로 광원부와 수광부는 마주보도록 서로 반대 방향으로 배치된다. 이에, 진행하는 공기 일부가 유입 방향에 노출된 광원부와 수광부에 유입되어 먼지가 쌓이기 쉽다.In the internal structure of the conventional dust sensor of Fig. 2, the direction in which the light source unit (light source and light source lens) and the light receiving unit (light receiving element and light receiving lens) are arranged is referred to as a first direction component, The light source unit and the light receiving unit are arranged in a direction opposite to the direction in which the air is introduced, that is, in a direction opposite to the direction in which the air is introduced, and the light source unit and the light receiving unit face each other with respect to the second direction Direction. Accordingly, a part of the traveling air flows into the light source unit and the light receiving unit exposed in the inflow direction, and dust easily accumulates.
본 발명에서는, 도 3과 같이, 제1 방향을 기준으로 광원부와 수광부는 공기가 유입되는 방향과 같은 방향으로 배치되고, 제2 방향을 기준으로 광원부와 수광부는 마주보도록 서로 반대 방향으로 배치된다.In the present invention, as shown in FIG. 3, the light source unit and the light receiving unit are arranged in the same direction as the direction in which air is introduced, with the light source unit and the light receiving unit facing each other with respect to the second direction.
즉, 공기가 진행하는 제1 방향과 수직인 제2 방향을 기준으로 광원부와 수광부를 서로 마주보도록 반대 방향으로 배치하고, 공기가 진행하는 제1 방향을 기준으로 공기가 유입되는 방향을 따라 배치할 수 있다. 이에, 광원부와 수광부가 공기 유입 방향에 직접 노출되지 않고 먼지가 덜 쌓이게 된다.That is, the light source unit and the light receiving unit are arranged in opposite directions to face each other with respect to a second direction perpendicular to the first direction in which the air travels, and are arranged along the direction in which the air flows in the first direction in which the air travels . Thus, the light source unit and the light receiving unit are not directly exposed to the air inflow direction, and dust is accumulated less.
도 4는 본 발명에 따른 먼지 센서를 도시한 것이고, 도 5는 먼지 센서의 광원에서 방사하는 광 펄스를 도시한 것이고, 도 6는 먼지 센서의 수광 소자가 출력하는 신호를 도시한 것이고,FIG. 4 shows a dust sensor according to the present invention, FIG. 5 shows a light pulse emitted from a light source of a dust sensor, FIG. 6 shows a signal outputted from a light receiving element of a dust sensor,
본 발명에 따른 먼지 센서는, 센서 내부 공기 통과 경로에 빛을 방사하기 위한 발광부(10), 공기 통과 경로를 흐르는 공기에 포함된 먼지에 의해 산란된 빛을 집광하기 위한 수광부(20) 및 공기 통과 경로로 공기가 유입되도록 흡입력을 생성하기 위한 팬(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 외부에서 압력으로 공기가 유입되는 경우, 팬(30)이 생략될 수도 있다.The dust sensor according to the present invention includes a
먼지 센서는 먼지 센서의 동작을 제어하기 위한 제어부와 연결하기 위한 커넥터(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 먼지 센서는, 커넥터를 통해, 제어부로부터 발광부(10), 수광부(20), 팬(30)을 구동하기 위한 제어 신호를 수신하고, 수광부(20)의 출력 신호를 제어부에 전송한다.The dust sensor may further include a connector (not shown) for connecting to a control unit for controlling the operation of the dust sensor. The dust sensor receives a control signal for driving the
발광부(10)는 소정 대역의 빛을 방사하기 위한 광원(11)과 광원(11)에서 방사되는 빛을 평행광으로 변환하기 위한 발광 렌즈(12)를 포함하여 구성될 수 있는데, 광원(11)은 레이저 다이오드(LD)나 LED가 될 수 있고, 렌즈(12)는 발산광을 평행광으로 변환하는 콜리메이트 렌즈가 될 수 있다.The
수광부(20)는 입사되는 빛의 양에 비례하는 전기 신호를 생성하는 수광 소자(11)와 입사되는 빛을 수광 소자(11)에 집광하기 위한 수광 렌즈(22)를 포함하여 구성될 수 있다.The
발광부(10)는 공기 통과 경로에 빛을 방사하는데, 발광부(10)에서 방사되는 빛이 수광부(20)에 직접 빛이 수신되지 않도록 발광부(10)와 수광부(20)가 공기의 진행 방향과 소정 각도로 엇갈린 상태로 장착된다. 즉, 발광부(10)과 수광부(10)는 서로 마주하도록 배치되되, 서로 공기가 진행하여 유출되는 방향을 향해 비스듬히 장착될 수 있다.The
달리 표현하면, 발광부(10)과 수광부(10)의 배치와 관련하여 공기가 진행하는 방향을 제1 방향이라 하고, 제1 방향과 수직인 방향을 제2 방향이라 할 때, 발광부(10)과 수광부(10)의 제1 방향 성분이 공기가 진행하는 방향을 향하도록 발광부(10)과 수광부(10)를 배치하여 발광부(10)과 수광부(10)에 먼지가 덜 쌓이도록 한다.In other words, when the direction in which the air advances with respect to the arrangement of the
발광부(10)는, 도 5에 도시한 것과 같이, 주기적인 펄스 형태로 빛을 방사하고, 수광부(20)는, 도 6에 도시한 것과 같이, 수광 소자(21)에 입사되는 빛을 전기 신호로 변환하여 출력한다.5, the
광전식 먼지 센서에서는, 공기 통과 경로에 먼지가 없더라도 발광부(10)로부터 방사되는 빛이 본체 내에서 난반사되어 소량의 빛이 수광부(20)에 수광되기 때문에, 도 6에서 도시된 바와 같이, 먼지가 없더라도 수광 소자(21)의 출력 신호의 레벨이 일정한 값(S1)을 갖게 된다. 수광 소자(21)는 공기 통과 경로를 통과하는 공기에 포함된 먼지의 농도에 대응하여 도 6의 곡선 형태로 변하는 신호를 출력한다.In the photoelectric dust sensor, even if there is no dust in the air passage, the light emitted from the
팬(30)은, 제어부의 제어에 따라 구동되어, 공기 통과 경로에 일정한 속도 또는 압력으로 공기가 흐르도록 흡입력을 발생시키는데, 공기 통과 경로의 끝, 즉 공기 배출구 부근에 배치된다.The
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 먼지 센서의 내부를 지나가는 공기의 진행 경로를 시뮬레이션 한 결과를 도시한 것으로, 먼지 센서의 내부로 유입되는 공기가 출구를 향해 진행하면서 발광부와 수광부 부근에서 약간의 경로 변경이 있지만, 발광부와 수광부 부근에 쌓이지 않고 정체 없이 출구로 빠져나가게 된다. 이와 같이, 발광부와 수광부를 공기 통과 경로에서 공기가 진행하는 방향을 향해 비스듬히 배치하여 먼지 센서 내부에 먼지가 덜 쌓이게 된다.7 and 8 illustrate the results of simulating the traveling path of the air passing through the inside of the dust sensor according to the present invention. As air flowing into the inside of the dust sensor advances toward the outlet, The light is not accumulated in the vicinity of the light emitting portion and the light receiving portion but is allowed to escape to the exit without congestion. As described above, the light emitting portion and the light receiving portion are arranged obliquely toward the direction in which the air travels in the air passage so that dust is less accumulated inside the dust sensor.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
10: 발광부
11: 광원
12: 발광 렌즈
20: 수광부
21: 수광 소자
22: 수광 렌즈
30: 팬10: light emitting portion 11: light source
12: luminous lens 20:
21: receiving element 22: receiving lens
30: Fans
Claims (5)
상기 경로를 통과하는 먼지로부터 반사광을 수광하는 하나 이상의 수광부를 포함하여 구성되고,
상기 발광부과 수광부는, 서로 마주하도록 배치되되, 공기가 진행하여 유출되는 방향을 향해 비스듬히 장착되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.A light emitting unit for irradiating light on a path through which air flows; And
And one or more light receiving portions for receiving reflected light from dust passing through the path,
Wherein the light emitting unit and the light receiving unit are disposed to face each other, and are mounted obliquely toward a direction in which air flows out.
공기가 상기 경로로 유입되도록 흡입력을 발생시키는 팬을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.The method according to claim 1,
Further comprising a fan for generating a suction force for allowing air to flow into the path.
상기 발광부는 상기 빛을 방사하는 광원 및 상기 광원에서 방사되는 빛을 평행광으로 변환하기 위한 발광 렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting unit includes a light source that emits the light and a light emission lens that converts light emitted from the light source into parallel light.
상기 수광부는 입사되는 빛의 양에 비례하는 전기 신호를 생성하는 수광 소자 및 입사되는 빛을 집광하기 위한 수광 렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.The method of claim 3,
Wherein the light receiving unit comprises a light receiving element for generating an electric signal proportional to an amount of incident light and a light receiving lens for condensing the incident light.
상기 먼지 센서의 동작을 제어하기 위한 제어부와 연결하기 위한 커넥터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.The method according to claim 1,
And a connector for connecting the controller to the controller for controlling the operation of the dust sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160159660A KR20180060307A (en) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Dust sensor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160159660A KR20180060307A (en) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Dust sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20180060307A true KR20180060307A (en) | 2018-06-07 |
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ID=62621569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020160159660A KR20180060307A (en) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Dust sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180060307A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021187953A1 (en) * | 2020-03-20 | 2021-09-23 | 주식회사 파이퀀트 | Hazardous material measurement apparatus and hazardous material analysis system using same |
-
2016
- 2016-11-28 KR KR1020160159660A patent/KR20180060307A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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