KR20180067188A - Dust sensor - Google Patents

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KR20180067188A
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유재용
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주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아
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Abstract

A dust sensor according to the present invention comprises: a light emitting portion irradiating light on a passage through which an entering air passes while selectively irradiating light of two or more wavelengths; and a light receiving portion for receiving reflected light from dust passing through the passage, wherein the light emitting portion emits light of a first wavelength which is a longest wavelength when dust concentration is higher than a first value and the operation temperature is a first condition between a first temperature and a second temperature, and is able to emit light of a second wavelength which is shorter than the first wavelength when the operation temperature is not the first condition. In addition, the light emitting portion emits the light of the first wavelength with low power in the first condition, and emits the light of the second wavelength when a condition thereof is not the first condition. Therefore, precision in dust concentration measurement is improved and a life span of the dust sensor is extended such that a replacement cycle of the dust sensor can be extended.

Description

먼지 센서{Dust sensor}Dust sensor

본 발명은 광전식 먼지 센서에 관한 것이다.The present invention relates to 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 쉽고 동작 환경이 열악하여 발광부의 수명이 짧아, 먼지 센서를 일정 기간마다 주기적으로 교체할 필요가 있는데, 특히 자동차와 같이 거친 환경에서 동작하는 경우 더욱 그러하다.Since the dust sensor is directly exposed to the dust due to its own characteristics, it is easily contaminated and the operating environment is poor and the life time of the light emitting part is short. Therefore, it is necessary to periodically replace the dust sensor periodically. Especially, More so.

도 2는 종래 먼지 센서가 1파장 레이저 다이오드를 사용하는 예를 도시한 것이고, 도 3은 종래 먼지 센서가 레이저 다이오드를 고정 파워로 구동하고 하나의 기본 식만을 이용하여 먼지 농도를 계산하는 과정을 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates an example in which a conventional dust sensor uses a one-wavelength laser diode. FIG. 3 illustrates a process in which a conventional dust sensor drives a laser diode at a fixed power and calculates a dust concentration using only one fundamental equation It is.

종래 먼지 센서는, 도 2와 도 3에 도시한 것과 같이, 하나의 파장만을 발광하는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드(LD)를 파워를 고정한 상태로 구동하고, 기본 식(default equation)을 사용하여 먼지 농도를 계산하므로, 다양한 측정 환경을 제대로 반영하지 못해서, 매우 작은 입자만 있어서 먼지 농도가 매우 낮게 검출되는 환경이나 온도가 매우 높은 환경에서 측정 오차가 커지고, 발광 다이오드 수명이 짧아지는 문제가 있다.Conventionally, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, a conventional dust sensor drives a light emitting diode or a laser diode (LD) that emits only one wavelength in a fixed state, and uses a default equation to adjust the dust concentration The measurement error is increased in the environment where the dust concentration is detected to be very low due to only very small particles and the temperature is extremely high and the life of the light emitting diode is shortened.

본 발명은 이러한 상황을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은, 다양한 환경에서 측정 오차를 줄여 정밀하게 먼지 농도를 측정하는 먼지 센서를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a dust sensor which measures a dust concentration accurately by reducing a measurement error in various environments.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 동작 수명이 긴 먼지 센서를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a dust sensor having a long operating life.

본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 유입되는 공기가 통과하는 경로에 빛을 조사하되 둘 이상의 파장의 빛을 선택적으로 발광하는 발광부 및 경로를 통과하는 먼지로부터 반사광을 수광하는 수광부를 포함하여 구성되고, 발광부는 먼지 농도가 제1 값보다 높고 동작 온도가 제1 온도와 제2 온도 사이인 제1 조건일 때 파장이 가장 긴 제1 파장의 빛을 발광하고 제1 조건이 아닐 때 제1 파장보다 짧은 제2 파장의 빛을 발광하는 것을 특징으로 한다.The dust sensor according to an embodiment of the present invention includes a light emitting unit that emits light in a path through which air flows and selectively emits light of two or more wavelengths and a light receiving unit that receives reflected light from dust passing through the path And the light emitting portion emits light of the first wavelength having the longest wavelength when the dust concentration is higher than the first value and the operating temperature is between the first temperature and the second temperature, And emits light of a second wavelength shorter than one wavelength.

일 실시예에서, 발광부는 제1 조건일 때 제1 파장의 빛을 낮은 파워로 구동할 수 있다.In one embodiment, the light emitting portion can drive light of the first wavelength at a low power under the first condition.

일 실시예에서, 발광부는 제1 조건이 아닐 때 제2 파장의 빛을 높은 파워로 구동할 수 있다.In one embodiment, the light emitting portion can drive the light of the second wavelength at a high power when the first condition is not satisfied.

일 실시예에서, 제1 조건이 아닐 때 먼지 농도를 계산하기 위해 제1 조건일 때 먼지 농도를 계산할 때 사용하는 식과 다른 식을 이용할 수 있다.In one embodiment, an expression other than the expression used when calculating the dust concentration at the first condition can be used to calculate the dust concentration when the condition is not the first condition.

일 실시예에서, 발광부는 780nm의 빛을 발광하는 제1 광원과 650nm의 빛을 발광하는 제2 광원을 포함할 수 있다.In one embodiment, the light emitting portion may include a first light source that emits light of 780 nm and a second light source that emits light of 650 nm.

일 실시예에서, 발광부는 제1 광원과 제2 광원을 모두 포함하는 2 파장 레이저 다이오드일 수 있다.In one embodiment, the light emitting portion may be a two-wavelength laser diode including both the first light source and the second light source.

본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지 센서를 구동하는 방법은, 먼지 농도가 제1 값보다 높고 동작 온도가 제1 온도와 제2 온도 사이인 제1 조건일 때 파장이 가장 긴 제1 파장의 빛을 발광시키고 단계; 및 제1 조건이 아닐 때 제1 파장보다 짧은 제2 파장의 빛을 발광시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A method of driving a dust sensor according to another embodiment of the present invention is a method of driving a dust sensor having a first wavelength and a second wavelength at a first condition in which a dust concentration is higher than a first value and an operating temperature is between a first temperature and a second temperature ≪ / RTI > And emitting light of a second wavelength shorter than the first wavelength when the first condition is not satisfied.

일 실시예에서, 먼지 센서를 구동하는 방법은, 제1 조건일 때 제1 식을 이용하여 먼지 농도를 계산하는 단계; 및 제1 조건이 아닐 때 제1 식과 다른 제2 식을 이용하여 먼지 농도를 계산하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In one embodiment, a method of driving a dust sensor comprises: calculating a dust concentration using a first equation at a first condition; And calculating the dust concentration using the second equation different from the first equation when the first condition is not satisfied.

일 실시예에서, 제1 조건일 때 제1 파장의 빛을 낮은 파워로 발광시키고 제1 조건이 아닐 때 제2 파장의 빛을 높은 파워로 발광시킬 수 있다.In one embodiment, light of the first wavelength may be emitted at a low power under the first condition, and light of the second wavelength may be emitted at a higher power when the first condition is not satisfied.

따라서, 먼지 농도 측정 정밀도가 향상되고, 먼지 센서의 수명이 길어져 교체 주기를 길게 하는 효과가 있다.Therefore, the dust concentration measurement precision is improved, and the life of the dust sensor is lengthened, which has the effect of lengthening the replacement period.

도 1은 광전식 먼지 센서가 먼지를 센싱 하는 원리를 개념적으로 도시한 것이고,
도 2는 종래 먼지 센서가 1파장 레이저 다이오드를 사용하는 예를 도시한 것이고,
도 3은 종래 먼지 센서가 레이저 다이오드를 고정 파워로 구동하고 하나의 기본 식만을 이용하여 먼지 농도를 계산하는 과정을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 먼지 센서의 발광부가 2개의 파장을 발광하는 것을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 먼지 센서의 내부 구조를 도시한 것이고,
도 6은 먼지 센서의 광원에서 방사하는 광 펄스를 도시한 것이고,
도 7은 먼지 센서의 수광 소자가 출력하는 신호를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 2개 파장을 발광하는 발광부를 적용하는 먼지 센서가 먼지 농도를 측정하는 과정을 도시한 것이다.Fig. 1 conceptually shows the principle of the photoelectric dust sensor sensing dust,
FIG. 2 shows an example in which the conventional dust sensor uses a one-wavelength laser diode,
FIG. 3 illustrates a process in which a conventional dust sensor drives a laser diode at a fixed power and calculates dust concentration using only one basic equation,
4 is a view showing that the light emitting portion of the dust sensor according to the present invention emits two wavelengths,
5 shows an internal structure of a dust sensor according to the present invention,
Figure 6 shows the light pulse emitted by the light source of the dust sensor,
Fig. 7 shows a signal output from the light receiving element of the dust sensor,
FIG. 8 illustrates a process of measuring a dust concentration by a dust sensor using a light emitting unit emitting two wavelengths according to an embodiment of 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.

먼지 센서의 발광부를 설계할 때, 일반적인 수광부(Photo Diode), 즉 850nm 대역의 빛을 최대 감도 영역으로 하는 수광부의 감도 효율을 고려하여, 적외선 대역의 파장, 즉 780nm의 파장을 방사하는 디폴트 발광 다이오드를 사용하는 것이 유리하다. 하지만, 최근 중요도가 커지고 있는 미세 먼지(예를 들어, 1um 이하)를 검출하는 것을 고려할 때, 파장이 더 짧은 빛을 발광하는 다이오드, 예를 들어 650nm 레이저 다이오드를 높은 파워로 발광시켜 먼지를 측정하는 것이 더 유리하다.In designing the light emitting portion of the dust sensor, a light emitting diode (LED) that emits a wavelength in the infrared band, that is, a wavelength of 780 nm, in consideration of the sensitivity of a general light receiving portion (i.e., a light receiving portion having light of the 850 nm band as the maximum sensitivity region) . ≪ / RTI > However, when it is considered recently to detect fine dust (for example, 1um or less) that is becoming increasingly important, a diode that emits light having a shorter wavelength, for example, a 650nm laser diode, It is more advantageous.

따라서, 본 발명에서는, 780nm의 빛을 발광하는 기본 발광 다이오드 뿐만 아니라 이보다 파장이 더 짧은 대역의 빛을 발광하는 발광 다이오드를 추가로 사용하여 먼지 농도를 측정하되, 전체 먼지 농도 값에 미세 먼지의 분포가 큰 영향을 미치지 않는 고농도 및 상온의 조건에서는 긴 파장의 기본 발광 다이오드를 낮은 파워로 발광시키고, 제한적인 상황, 예를 들어 먼지 농도가 매우 낮은 농도이거나 온도가 고온 또는 저온인 경우에 기본 발광 다이오드보다 파장이 짧은 발광 다이오드를 높은 파워로 발광시킬 수 있다.Accordingly, in the present invention, a dust concentration is measured by using a basic light emitting diode that emits light of 780 nm, as well as a light emitting diode that emits light of a band shorter in wavelength than the light emitting diode, The basic light emitting diode having a long wavelength is emitted with a low power under a condition of high concentration and room temperature which does not have a large effect and when the temperature is high or low, The light emitting diode having a shorter wavelength can be emitted with high power.

도 4는 본 발명에 따른 먼지 센서의 발광부가 2개의 파장을 발광하는 것을 도시한 것으로, 도 4의 예에서, 780nm 대역의 빛을 발광하는 기본 레이저 다이오드(LD)와 650nm 대역의 빛을 발광하는 제2 레이저 다이오드(LD)를 먼지 센서의 발광부에 광원으로 사용할 수 있다. 기본 LD 광원과 제2 LD 광원을 별개로 발광부에 사용할 수 있고, 또는 2개 파장, 즉 780nm과 650nm 빛을 하나의 패키지가 선택적으로 발광하는 2파장 레이저 다이오드를 발광부의 광원으로 채용할 수도 있다.4 shows that the light emitting portion of the dust sensor according to the present invention emits two wavelengths. In the example of FIG. 4, a basic laser diode (LD) that emits light in the 780 nm band, And the second laser diode (LD) can be used as a light source in the light emitting portion of the dust sensor. The basic LD light source and the second LD light source may be used separately for the light emitting portion or a two-wavelength laser diode in which one package selectively emits light of two wavelengths, that is, 780 nm and 650 nm, may be employed as the light source of the light emitting portion .

도 5는 본 발명에 따른 먼지 센서의 내부 구조를 도시한 것이고, 도 6은 먼지 센서의 광원에서 방사하는 광 펄스를 도시한 것이고, 도 7은 먼지 센서의 수광 소자가 출력하는 신호를 도시한 것이다.FIG. 5 shows an internal structure of a dust sensor according to the present invention, FIG. 6 shows light pulses emitted from a light source of a dust sensor, and FIG. 7 shows signals output from a light receiving element of a dust sensor .

본 발명에 따른 먼지 센서는, 센서 내부 공기 통과 경로에 빛을 방사하되 조건에 따라 두 파장 이상의 빛을 선택적으로 발광하기 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 light emitting portion 10 for emitting light in a sensor air passage path and selectively emitting light of two wavelengths or more according to a condition, scattered by dust contained in air flowing through the air passage path, A light receiving unit 20 for condensing the light and a fan 30 for generating a suction force for allowing air to flow through the air passage. In the case where the air flows in from the outside, the fan 30 may be omitted.

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. 제어부는 먼지 센서가 출력하는 신호를 소정의 식에 적용하여 먼지 농도를 계산할 수 있다.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 light emitting unit 10, the light receiving unit 20 and the fan 30 from the control unit via the connector and transmits the output signal of the light receiving unit 20 to the control unit. The control unit can calculate the dust concentration by applying a signal output from the dust sensor to a predetermined formula.

발광부(10)는, 둘 이상의 파장의 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 light emitting unit 10 may include a light source 11 for emitting light having two or more wavelengths and a light emitting lens 12 for converting light emitted from the light source 11 into parallel light, The light source 11 may be a laser diode (LD) or an LED, and the lens 12 may be a collimator lens that converts divergent light into parallel light.

광원(11)은, 제1 파장을 방사하는 제1 다이오드와 제2 파장을 방사하는 제2 다이오드로 구성되거나, 제1 파장과 제2 파장을 하나의 패키지에서 선택적으로 방사하는 하나의 레이저 다이오드로 구성될 수 있다.The light source 11 is constituted by a first diode emitting a first wavelength and a second diode emitting a second wavelength or a laser diode selectively emitting a first wavelength and a second wavelength in one package Lt; / RTI >

발광부(10)는, 상대적으로 긴 제1 파장의 빛을 방사할 때 낮은 파워로 광원(11)을 구동하고, 상대적으로 짧은 제2 파장의 빛을 방사할 때 높은 파워로 광원(11)을 구동할 수 있다.The light emitting unit 10 drives the light source 11 with a low power when emitting light of a relatively long first wavelength and emits the light source 11 with a high power when emitting light of a relatively short second wavelength Can be driven.

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 light receiving unit 20 may include a light receiving element 11 for generating an electric signal proportional to the amount of incident light and a light receiving lens 22 for condensing the incident light to the light receiving element 11.

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 방향 또는 공기가 유입되는 방향을 향해 비스듬히 장착될 수 있다.The light emitting unit 10 emits light in the air passage and the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 are moved in the air flow direction so that light emitted from the light emitting unit 10 is not directly received by the light receiving unit 20. [ And are staggered at a predetermined angle. That is, the light emitting unit 10 and the light receiving unit 10 are disposed to face each other, and can be mounted diagonally toward the direction in which the air advances or the direction in which the air flows.

발광부(10)는, 도 6에 도시한 것과 같이, 주기적인 펄스 형태로 빛을 방사하고, 수광부(20)는, 도 7에 도시한 것과 같이, 수광 소자(21)에 입사되는 빛을 전기 신호로 변환하여 출력한다.6, the light emitting unit 10 emits light in the form of a periodic pulse, and the light receiving unit 20 is configured to emit light incident on the light receiving element 21, Signal and outputs it.

광전식 먼지 센서에서는, 공기 통과 경로에 먼지가 없더라도 발광부(10)로부터 방사되는 빛이 본체 내에서 난반사되어 소량의 빛이 수광부(20)에 수광되기 때문에, 도 7에서 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 7의 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 light emitting portion 10 is irregularly reflected in the main body, so that a small amount of light is received by the light receiving portion 20. Therefore, The level of the output signal of the light receiving element 21 has a constant value S1. The light receiving element 21 outputs a signal which changes in the form of a curve in Fig. 7 corresponding to the concentration of dust contained in the air passing through the air passage.

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 fan 30 is driven under the control of the control unit to generate a suction force such that air flows at a constant speed or pressure in the air passage. The fan 30 is disposed at the end of the air passage, that is, near the air outlet.

제어부는, 발광부(10)가 제1 파장의 빛을 발광시켜 수광부(20)가 전기 신호를 출력할 때 먼지 농도를 계산하기 위해 사용하는 농도 계산 식과, 발광부(10)가 제2 파장의 빛을 발광시켜 수광부(20)가 전기 신호를 출력할 때 먼지 농도를 계산하기 위해 사용하는 농도 계산 식을 다르게 사용할 수 있다.The control unit includes a concentration calculation formula used for calculating the dust concentration when the light emitting unit 10 emits light of the first wavelength and outputs the electric signal by the light receiving unit 20, The concentration calculation formula used to calculate the dust concentration when the light receiving unit 20 outputs an electric signal by emitting light can be used differently.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 2개 파장을 발광하는 발광부를 적용하는 먼지 센서가 먼지 농도를 측정하는 과정을 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates a process of measuring a dust concentration by a dust sensor using a light emitting unit emitting two wavelengths according to an embodiment of the present invention.

전원이 켜지면, 먼저 제어부는, 먼지 센서의 구동 조건이 보통인지 여부를 판단하는데, 먼지 농도가 보통이거나 높고(예를 들어 제1 값 이상) 온도가 상온에 해당하면(온도가 제1 온도와 제2 온도 사이, 예를 들어 0도 에서 50도 사이) 구동 조건이 보통이라고 판단하고, 그렇지 않으면 구동 조건이 제한된 상황이라고 판단한다.When the power is turned on, the controller first determines whether the driving condition of the dust sensor is normal. If the dust concentration is normal or high (for example, above the first value) and the temperature is the normal temperature The second temperature, for example, between 0 and 50 degrees), it is determined that the driving condition is normal, and otherwise, the driving condition is determined to be limited.

제어부는, 먼지 센서의 구동 조건이 보통인지 여부를 판단하기 위해, 외부 온도 센서로부터 주위 온도에 대한 데이터를 수신하고, 발광부(10)를 제어하여 상대적으로 긴 파장인 제1 파장(예를 들어 780nm)의 빛을 발광시키고 수광부(20)가 출력하는 신호를 이용하여 먼지 농도를 계산한다.The control unit receives the data of the ambient temperature from the external temperature sensor and controls the light emitting unit 10 to determine whether the driving condition of the dust sensor is normal or not by controlling the first wavelength (e.g., 780 nm) and calculates the dust concentration by using the signal output from the light-receiving unit 20.

제어부는, 먼지 센서의 구동 조건이 보통이라고 판단되면, 발광부(10)를 제어하여 상대적으로 긴 파장인 제1 파장의 빛을 발광시키되 파워를 낮은 상태로 발광시키고, 제1 파장보다 긴 제2 파장(예를 들어 650nm)의 레이저 다이오드를 오프 시키고, 수광부(20)가 출력하는 신호를 근거로 기본 계산 식(default equation)을 이용하여 먼지 농도를 계산하다.When it is determined that the driving condition of the dust sensor is normal, the control unit controls the light emitting unit 10 to emit light of a first wavelength having a relatively long wavelength and emit light with a low power, The laser diode of a wavelength (for example, 650 nm) is turned off and the dust concentration is calculated by using a basic equation based on the signal output from the light receiving unit 20. [

반면, 제어부는, 먼지 센서의 구동 조건이 보통이 아니라고 판단되면, 즉 먼지 농도가 제1 값 이하로 낮거나 또는 온도가 제1 온도보다 낮은 저온이거나 제2 온도보다 높은 고온일 때, 발광부(10)를 제어하여 상대적으로 긴 파장인 제1 파장의 레이저 다이오드를 오프 시키고 제1 파장보다 긴 제2 파장(예를 들어 650nm)의 빛을 발광시키되 파워를 높은 상태로 발광시키고, 수광부(20)가 출력하는 신호를 근거로 기본 계산 식과 다른 제2 계산식을 이용하여 먼지 농도를 계산하다.On the other hand, when it is determined that the driving condition of the dust sensor is not normal, that is, when the dust concentration is lower than the first value or the temperature is the low temperature lower than the first temperature or a high temperature higher than the second temperature, 10) to turn off the laser diode of the first wavelength having a relatively long wavelength and emit light of a second wavelength (for example, 650 nm) longer than the first wavelength, The dust concentration is calculated using the second calculation formula which is different from the basic calculation formula.

이와 같이, 먼지 센서의 구동 조건 또는 측정 환경에 최적화된 광원과 파워를 적용하여 먼지 농도를 측정하고 계산하여, 측정 값의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 하나의 레이저 다이오드를 지속적으로 사용하지 않고 2 파장의 레이저 다이오드를 선택적으로 구동함으로써 먼지 센서에서 문제가 되는 짧은 광원 수명을 해결하고 먼지 센서의 교체 주기를 길게 연장할 수 있다.As described above, the dust concentration can be measured and calculated by applying a light source and power optimized for the driving condition or the measuring environment of the dust sensor, thereby improving the accuracy of the measured value. In addition, by selectively driving the two-wavelength laser diode without using one laser diode continuously, it is possible to solve the problem of short light source life in the dust sensor and prolong the replacement period of 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 (9)

유입되는 공기가 통과하는 경로에 빛을 조사하되 둘 이상의 파장의 빛을 선택적으로 발광하는 발광부; 및
상기 경로를 통과하는 먼지로부터 반사광을 수광하는 수광부를 포함하여 구성되고,
상기 발광부는, 먼지 농도가 제1 값보다 높고 동작 온도가 제1 온도와 제2 온도 사이인 제1 조건일 때 파장이 가장 긴 제1 파장의 빛을 발광하고, 상기 제1 조건이 아닐 때 상기 제1 파장보다 짧은 제2 파장의 빛을 발광하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.A light emitting unit that irradiates light to a path through which air flows, and selectively emits light having two or more wavelengths; And
And a light receiving unit for receiving reflected light from dust passing through the path,
Wherein the light emitting unit emits light of a first wavelength having a longest wavelength when the dust concentration is higher than the first value and the operating temperature is a first condition between the first temperature and the second temperature, And emits light of a second wavelength shorter than the first wavelength. 상기 발광부는, 상기 제1 조건일 때 상기 제1 파장의 빛을 낮은 파워로 구동하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.Wherein the light emitting unit drives light of the first wavelength at a low power under the first condition. 제2 항에 있어서,
상기 발광부는, 상기 제1 조건이 아닐 때 상기 제2 파장의 빛을 높은 파워로 구동하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.3. The method of claim 2,
Wherein the light emitting unit drives the light of the second wavelength at a high power when the first condition is not satisfied. 제3 항에 있어서,
상기 제1 조건이 아닐 때 먼지 농도를 계산하기 위해 상기 제1 조건일 때 먼지 농도를 계산할 때 사용하는 식과 다른 식을 이용하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.The method of claim 3,
Wherein the second condition is a formula different from a formula used when calculating the dust concentration at the first condition to calculate the dust concentration when the first condition is not satisfied. 제1 항에 있어서,
상기 발광부는 780nm의 빛을 발광하는 제1 광원과 650nm의 빛을 발광하는 제2 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting unit includes a first light source that emits light having a wavelength of 780 nm and a second light source that emits light having a wavelength of 650 nm. 제5 항에 있어서,
상기 발광부는 상기 제1 광원과 제2 광원을 모두 포함하는 2 파장 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 먼지 센서.6. The method of claim 5,
Wherein the light emitting unit is a two-wavelength laser diode including both the first light source and the second light source. 먼지 농도가 제1 값보다 높고 동작 온도가 제1 온도와 제2 온도 사이인 제1 조건일 때 파장이 가장 긴 제1 파장의 빛을 발광시키고 단계; 및
상기 제1 조건이 아닐 때 상기 제1 파장보다 짧은 제2 파장의 빛을 발광시키는 단계를 포함하여 이루어지는 먼지 센서를 구동하는 방법.Emitting light of a first wavelength having a longest wavelength when the dust concentration is higher than the first value and the first temperature is between the first temperature and the second temperature; And
And emitting light of a second wavelength shorter than the first wavelength when the first condition is not satisfied. 제7 항에 있어서,
상기 제1 조건일 때 제1 식을 이용하여 먼지 농도를 계산하는 단계; 및
상기 제1 조건이 아닐 때 상기 제1 식과 다른 제2 식을 이용하여 먼지 농도를 계산하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 먼지 센서를 구동하는 방법.8. The method of claim 7,
Calculating a dust concentration using the first equation at the first condition; And
And calculating a dust concentration using the second equation different from the first equation when the first condition is not satisfied. 제7 항에 있어서,
상기 제1 조건일 때 상기 제1 파장의 빛을 낮은 파워로 발광시키고, 상기 제1 조건이 아닐 때 상기 제2 파장의 빛을 높은 파워로 발광시키는 것을 특징으로 하는 먼지 센서를 구동하는 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the light of the first wavelength is emitted at a low power when the first condition is satisfied and the light of the second wavelength is emitted at a high power when the first condition is not satisfied.
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KR20200033619A (en) * 2018-09-20 2020-03-30 현대자동차주식회사 Sensor assembly for particulate matter
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KR20230168518A (en) 2022-06-07 2023-12-14 (주)동일기연 Dust Measuring Apparatus Using Heat Source

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