KR20180070106A - 입자상 물질 감지 센서 및 그 신호처리 회로 - Google Patents

입자상 물질 감지 센서 및 그 신호처리 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 DC 바이어스 전압을 인가하면서 동시에 정전용량을 측정할 수 있는 입자상 물질 감지 센서 및 그 신호처리 회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 입자상 물질 감지 센서는, 절연층(13)과, 상기 절연층(13)의 내부에 매립되는 제1 전극(11)과, 상기 제1 전극(11)의 상방에서 상기 절연층(13)의 표면에 설치되는 제2 전극(12)을 포함하고, 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12)은 상기 제1 전극(11)와 상기 제2 전극(12)을 통하여 전기장을 형성하는 직류전원(21)과, 상기 제2 전극(12)의 표면에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량을 증폭하여 외부로 출력하는 정전용량 변환 회로(30)에 연결되는 것을 특징으로 하고, 본 발명에 따른 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로는, 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)로부터 출력된 정전용량값을 전압으로 변환하는 변환부와, 상기 변환부로부터 출력된 신호를 외부로 출력하는 출력부(35)를 포함하고, 상기 입자상 물질 감지 센서(10A), 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)에 전기장을 형성하도록 전원을 공급하는 직류전원(21)과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

입자상 물질 감지 센서 및 그 신호처리 회로{SENSOR FOR DETECTING PARTICULATE MATTER AND CIRCUIT FOR PROCESSING OUTPUT SIGNAL OF THE SENSOR}
본 발명은 차량의 배기가스에 포함된 입자상 물질을 감지하는 센서 및 상기 센서의 신호를 처리하는 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DC 바이어스 전압을 인가하면서 동시에 정전용량을 측정할 수 있는 입자상 물질 감지 센서 및 그 신호처리 회로에 관한 것이다.
차량의 엔진으로부터 배출되는 배기가스에는 여러 가지 유해물질이 포함되어 있는데, 이를 저감시키려는 다양한 노력이 진행중이다.
배기가스에 포함된 유해물질을 저감하기 위해서는 연소를 제어하여 유해물질의 발생이 저감되도록 하거나, 엔진으로부터 배출된 유해물질을 후처리하는 방식이 적용되고 있다.
상기 유해물질 중에는 입자상 물질(Particulate Matter)이 있고, 상기 입자상 물질은 대기오염의 주요원인으로 지목되고 있다.
차량에서 상기 입자상 물질을 저감시키기 위해서는 현재 차량의 배기관을 통하여 외부로 배출되는 입자상 물질의 양을 측정하기 위한 입자상 물질 감지 센서가 구비되어야 한다.
상기 입자상 물질 감지 센서는 누적된 입자상 물질에 의한 정전용량 변화를 측정하는 방식으로 입자상 물질의 양을 측정할 수 있다. 이때, 수십 볼트의 전압으로 전기장을 형성하면, 입자상 물질이 빠르게 퇴적되는데, 상기 전기장의 형성을 위하여 추가적으로 전극을 입자상 물질의 양을 측정하기 위한 전극 주변에 추가로 설치해야 하는 문제점이 있고, 이로 인하여, 감도가 저감되고, 추가 전극 설치에 따라 제조원가가 높아지는 문제점이 있었다.
한편, 하기의 선행기술문헌 중 US 2011-0320171에는 수직방향으로 복수의 전극들을 배치한 예가 개시되어 있는데, 입자를 누적하기 위한 전극이 별도로 제공되고 있다. 입자를 누적하기 위한 집진 전극이 서로 분리된 상태에서 그 사이에 전극층이 추가되고, 측정면적이 감소하는 문제점이 있다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 각각 '배기 정화 필터의 고장 검지 장치'와 '입자상 물질 센서'에 관한 기술이 개시되어 있다.
US 2011-0320171 A1 KR 10-2012-0076797A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 입자상 물질이 퇴적될 수 있는 면적이 늘이면서, 입자상 물질의 퇴적을 촉진시키기 위해 전기장을 발생시키기 위한 별도의 전극을 통하여 형성되지 않도록 한 입자상 물질 감지 센서 및 그 신호처리 회로를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 입자상 물질 감지 센서는, 절연층과, 상기 절연층의 내부에 매립되는 제1 전극과, 상기 제1 전극의 상방에서 상기 절연층의 표면에 설치되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 제1 전극와 상기 제2 전극을 통하여 전기장을 형성하는 직류전원과 상기 제2 전극의 표면에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량을 증폭하여 외부로 출력하는 정전용량 변환 회로에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 상방에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전극의 면적은 상기 제1 전극의 면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 동일한 평면상에 위치하고, 상기 절연층은 상기 제1 전극을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극는 ㄷ자 형태로 형성되고, 상부는 상기 제2 전극과 동일한 평면에 위치하고, 하부는 상기 제2 전극의 하부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극의 하부의 면적은, 상기 제1 전극의 상부의 면적과 상기 제2 전극(12)의 면적의 합보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전극은 상기 절연층의 표면에 정해진 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전극은 상기 절연층의 표면에서 복수의 라인이 서로 평행하게 형성되고, 서로 연결되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전극은 상기 절연층의 표면에 격자형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전극은 상기 절연층의 표면에서 지그재그 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극은 정해진 면적을 갖는 판상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1전극은 양극이고, 상기 제2전극은 음극인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 직류전원과 전기적으로 연결되고, 상기 직류전원으로부터 공급된 전원에 의해 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전기장이 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로는, 상기 입자상 물질 감지 센서로부터 출력된 정전용량값을 전압으로 변환하는 변환부와, 상기 변환부로부터 출력된 신호를 외부로 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 입자상 물질 감지 센서, 상기 입자상 물질 감지 센서에 전기장을 형성하도록 전원을 공급하는 직류전원과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 변환부는, 상기 입자상 물질 감지 센서의 두 전극 중 어느 하나의 전극에 연결되는 OP앰프와, 상기 OP앰프와 병렬로 연결되는 CF 콘덴서를 포함하고, 상기 직류전원과 상기 OP앰프가 연결되고, 상기 입자상 물질 감지 센서로부터 출력되는 신호를 누적하는 것을 특징으로 한다.
상기 변환부는, 상기 입자상 물질 감지 센서의 두 전극 중 어느 하나의 전극으로부터 상기 출력부로 연결되는 라인에 연결되는 독립전원과, 상기 입자상 물질 감지 센서의 두 전극 중 어느 하나의 전극으로부터 상기 출력부로 연결되는 라인에 연결되면서, 상기 직류전원과 연결되는 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 출력부는 상기 변환부로부터 출력된 신호의 전압을 증폭하거나 디지털 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 입자상 물질 감지 센서 및 그 신호처리 회로에 따르면, 외부로 노출된 전극이 전기장을 형성하는 전극을 겸하여 수행하므로, 입자상 물질 감지 센서의 면적을 줄이고 구성을 간단히 하면서도 입자상 물질의 감지 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 통상적인 입자상 물질 감지 센서의 일 예를 도시한 개략도.
도 2는 통상적인입자상 물질 감지 센서의 다른 예를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 입자상 물질 감지 센서를 도시한 개략도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자상 물질 감지 센서에서 외부로 노출된 전극의 패턴의 예를 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자상 물질 감지 센서를 도시한 개략도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자상 물질 감지 센서를 도시한 개략도.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로를 도시한 회로도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로를 도시한 회로도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 입자상 물질 감지 센서 및 그 신호처리 회로에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
도 1에는 입자상 물질 감지 센서(110)의 일례가 도시되어 있다. 입자상 물질 감지 센서(110)는 하나의 전극, 예컨대 양극(111)은 절연층(113)의 내부에 설치되고, 나머지 전극, 예컨대 음극(112)은 상기 절연층(113)의 표면에 외부에 노출된 상태로 설치되며, 상기 입자 누적용 전극(114)이 상기 절연층(113) 내부에서 상기 양극과 이격된 상태로 설치된다. 상기 양극(111)과 상기 음극(112)은 입자상 물질의 퇴적에 따라 가변하는 정전용량을 측정하는 정전용량 변환 회로(130)에 각각 연결되어, 상기 입자상 물질 감지 센서(110)에 퇴적되는 입자상 물질의 양을 측정한다. 한편, 상기 음극(112)과 상기 입자 누적용 전극(114)에는 입자상 물질이 상기 입자상 물질 감지 센서(110)의 퇴적이 촉진되도록 전기장을 형성하기 위한 직류전원(121)이 공급된다.
한편, 도 2에는 다른 예에 따른 입자상 물질 감지 센서(210)가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 양극(211)와 음극(212), 그리고 입자 누적용 전극(214)이 모두 절연층(213)의 내부에 배치되도록 할 수도 있다.
그러나, 상기와 같은 입자상 물질 감지 센서(110)(210)는 상기 입자 누적용 전극(114)(214)이 양극(111)(211) 또는 음극(112)(212)과 별도로 설치되어야 하므로, 전극층이 추가되거나, 상기 입자 누적용 전극(114)(214)이 차지하는 면적으로 인하여 측정 면적이 감소하는 문제점이 있다. 즉, 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 입자 누적용 전극(114)(214)이 차지하는 면적만큼 상기 입자상 물질의 퇴적이 되지 않으므로, 그만큼 상기 입자상 물질 감지 센서(110)(210)의 크기를 크게 하거나, 크기를 크게 하지 않으면 상기 입자상 물질 감지 센서(110)(210)의 측정 성능이 저하될 수 밖에 없었다.
따라서, 도 3과 같은 입자상 물질 감지 센서(10A)가 제공된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 입자상 물질 감지 센서(10A)는, 2개의 전극(11)(12) 중에서 하나의 전극(11)은 절연층(13)의 내부에 위치하고, 나머지 하나의 전극(12)은 상기 절연층(13)의 표면에 위치하도록 구성된다.
상기 절연층(13)의 내부에 위치하는 제1 전극(11)은 정해진 면적을 갖는 도전체로 형성된다.
제2 전극(12)은 상기 절연층(13)의 표면에 위치하는데, 상기 제2 전극(12)은 상기 제1 전극(11)의 상방에 위치한다. 상기 제1 전극(11)은 양극이 되고, 상기 제2 전극(12)은 음극이 될 수 있다.
상기 제1 전극(11)은 상기 절연층(13)의 내부에 매립하고, 상기 제2 전극(12)은 상기 절연층(13)의 표면에 위치하여 노출되도록 하는 이유는, 두 전극이 모두 노출되면, 입자상 물질에 의해 두 전극이 이어져 정전용량 측정이 불가하고, 두 전극이 모두 매립되면, 두 전극 사이가 아닌 주변의 정전용량 변화만 측정하게 되므로 측정량이 줄어들게 되므로, 하나의 전극은 매립되고, 나머지 전극이 노출되도록 한다. 이렇게 함으로써, 두 전극이 서로 절연되도록 함과 더불어 입자상 물질의 측정량도 최대화시킬 수 있다.
여기서, 노출되는 상기 제2 전극(12)은 상기 제1 전극(11)의 면적보다 작게 형성된다. 상기 제2 전극(12)이 상기 제1 전극(11)의 면적보다 작기 때문에, 상기 입자상 물질(PM)이 퇴적되면서 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12) 사이의 유전율을 크게 변화시키면서, 상기 입자상 물질(PM)이 상기 제2 전극(12)과 이어지면서 상기 입자상 물질(PM)도 제2 전극(12)의 역할을 함으로써, 전극의 면적이 증가하는 효과가 있다.
한편, 상기 제1 전극(11)은 별도의 패턴이 형성되지 않는 판상(板狀)으로 형성되고, 상기 제2 전극(12)은 패턴을 갖도록 형성된다. 상기 제1 전극(11)은 별도의 패턴이 없지만, 상기 제2 전극(12)은 패턴이 형성되기 때문에 그 만큼 제2 전극(12)의 면적이 작게 형성된다. 아울러, 상기 제2 전극(12)에서 패턴이 형성되지 않는 부분은 상기 입자상 물질(PM)이 퇴적되면서 측정이 진행될수록 상기 제2 전극(12)이 면적이 증가하게 된다.
상기 제2 전극(12)의 패턴의 예로 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(13)의 표면에서 복수의 라인이 서로 평행하게 형성되고, 상기 라인의 일측이 서로 연결되는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극(12)은 도 5에 도시된 바와 같이, 격자 형태로 형성될 수도 있다.
아울러, 상기 제2 전극(12)은 지그재그 형태로 형성될 수도 있다(도 6 참조)
도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자상 물질 감지 센서(10B)가 도시되어 있다.
상기 입자상 물질 감지 센서(10B)는 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12)은 동일한 평면상에 위치하고, 상기 절연층(13)은 상기 제1 전극(11)을 덮도록 형성된다.
본 실시예에서는 전기장 형성에 유리하도록 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12)이 동일한 평면이 위치하도록 한다.
다만, 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12)이 절연층(13)으로 분리되지 않으면, 퇴적된 입자상물질(PM)에 의해 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12)이 전기적으로 연결되므로, 상기 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 중 어느 하나는 상기 절연층(13)에 덮히도록 형성된다. 도 7에는 제1 전극(11)이 상기 절연층(13)에 덮히도록 형성된 예가 도시되어 있다.
상기 입자상 물질 감지 센서(10B)에서도 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로, 상기 제1 전극(11)은 별도의 패턴이 형성되지 않는 판상(板狀)으로 형성되고, 상기 제2 전극(12)은 패턴을 갖도록 형성될 수 있다.
도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입자상 물질 감지 센서(10C)가 도시되어 있다.
본 실시예에서는 제1 전극(11)과 제2 전극(12)이 동일한 평면에 위치하면서도, 어느 하나의 전극은 나머지 전극의 하방에 위치하도록 한다.
즉, 제1 전극(11)은 ㄷ자 형태로 형성되고, 상부는 상기 제2 전극(12)과 동일한 평면에 위치하고, 하부는 상기 제2 전극(12)의 하부에 위치한다.
이때, 상기 제1 전극(11)의 하부의 면적은, 상기 제1 전극(11)의 상부의 면적과 상기 제2 전극(12)의 면적의 합보다 크게 형성된다.
본 실시예의 입자상 물질 감지 센서(10C)에서도 상기 제1 전극(11)은 별도의 패턴이 형성되지 않는 판상(板狀)으로 형성되고, 상기 제2 전극(12)은 패턴을 갖도록 형성될 수 있다.
도 9 및 도 10에는 앞서 살펴본 입자상 물질 감지 센서(10A, 10B, 10C)의 신호처리를 위한 회로가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로는, 입자상 물질 감지 센서(10A, 10B, 10C)와 DC 바이어스 전압을 인가하기 위한 직류전원(21)과 직렬로 연결되고, 내부에 상기 입자상 물질 감지 센서(10A, 10B, 10C)로부터 출력되는 정전용량값을 전압으로 변환하는 변환부와, 상기 변환부로부터 출력된 신호를 외부로 출력하는 출력부(35)를 포함한다.
도 9와 도 10에는 도 3의 입자상 물질 감지 센서(10A)가 적용된 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로에 대하여 도시되어 있으나, 도 7과 도 8의 입자상 물질 감지 센서(10B, 10C)도 적용될 수 있다.
실질적으로 캐패시터가 되는 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)의 두 전극 중, 한 전극에는 상기 직류전원(21)에 의해 수십 V의 큰 전압이 인가되므로 다른 한 전극을 통해 정전용량 변화를 전기적 신호인 전압으로 변환해 주어야 한다.
이를 위해, 정전용량 변환 회로(30)가 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)의 신호를 처리하는 회로가 된다.
상기 입자상 물질 감지 센서(10A)의 두 전극을 모두 상기 정전용량 변환 회로(30)에 연결하면, 한 노드의 DC전압을 바꿀 수 없으므로 사용이 불가하다. 일반적으로 정전용량 변환회로에서 수십 V의 전압 수용이 불가하므로 연결을 피해야 한다. DC 전압 크기와 무관하게 연결이 가능한 정전용량 변환 방법을 사용할 수 있는 회로 연결이 필수적이며, 그 일례가 도 9과 도 10에 도시된 정전용량 변환 회로(30)이다.
먼저 도 9에 도시된 정전용량 변환 회로(30), 즉 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로는 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)와 상기 직류전원(21)과 직렬로 연결되고, 내부에 변환부와 출력부(35)가 구비된다.
변환부는 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)의 두 전극 중 어느 하나의 전극에 연결되는 OP앰프(31)와, 상기 OP앰프(31)와 병렬로 연결되는 CF 콘덴서(32)를 포함한다. 또한, 상기 OP앰프(31)는 상기 직류전원(21)과도 전기적으로 연결된다.
상기 변환부는 전하 적분을 위한 회로로서, 입자상 물질 감지 센서(10A)로부터 출력되는 정전용량값을 누적하여 전압으로 변환하다. 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)의 정전용량 변화에 의한 전하량의 변화만 출력 전압에 전달되므로 CS의 한 노드에 인가되는 DC 전압 값과는 무관한 출력을 얻을 수 있다.
출력부(35)는 상기 변환부로부터 출력된 신호의 전압을 증폭하거나 디지털 변환하여 출력한다.
여기서, 상기 변환부로부터 출력되는 전압의 변화량과 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)의 정전용량 사이에는 'ΔVo = ΔCS/CF ×Vin' 관계가 성립된다(단, Vin은 변환부의 입력전압, Vo 는 변환부의 출력전압, CS는 입자상 물질 감지 센서의 정전용량, CF는 CF콘텐서의 정전 용량).
한편, 도 10에 도시된 정전용량 변환 회로(30)도 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)와 상기 직류전원(21)과 직렬로 연결되고, 내부에 변환부와 출력부(35)가 구비되고, 상기 정전용량 변환 회로(30)가 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)로부터 출력된 신호를 처리하는 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로가 된다.
여기서, 변환부는, 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)의 두 전극 중 어느 하나의 전극으로부터 상기 출력부(35)로 연결되는 라인에 연결되는 독립전원(33)과, 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)의 두 전극 중 어느 하나의 전극으로부터 상기 출력부(35)로 연결되는 라인에 연결되면서, 상기 직류전원(21)과 연결되는 저항(34)을 포함한다.
출력부(35)는 도 9의 출력부(35)와 마찬가지로, 상기 변환부로부터 출력된 신호의 전압을 증폭하거나 디지털 변환하여 출력한다.
도 10에서는 독립전원(33)으로부터 출력된 일정한 전류가 흐르는 라인에 연결된 상기 입자상 물질 감지 센서(10A)와 상기 저항(34)에 의해 시정수 값이 변하는 성질을 이용하여 출력전압이 결정된다.
10A, 10B, 10C : 입자상 물질 감지 센서
11 : 제1 전극 12 : 제2 전극
13 : 절연층 21 : 직류전원
30 : 정전용량 변환 회로 31 : OP앰프
32 : CF콘덴서 33 : 독립전원
34 : 저항 35 : 출력부
110 : 입자상 물질 감지 센서 111 : 양극
112 : 음극 113 : 절연층
114 : 입자 누적용 전극 121 : 직류전원
130 : 정전 용량 변환 회로 210 : 입자상 물질 감지 센서
211 : 양극 212 : 음극
213 : 절연층 214 : 입자 누적용 전극
221 : 직류전원 230 : 정전 용량 변환 회로

Claims (17)

  1. 절연층과,
    상기 절연층의 내부에 매립되는 제1 전극과,
    상기 절연층의 표면에 설치되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 제1 전극와 상기 제2 전극을 통하여 전기장을 형성하는 직류전원과, 상기 제2 전극의 표면에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량을 증폭하여 외부로 출력하는 정전용량 변환 회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 상방에 위치하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극의 면적은 상기 제1 전극의 면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 동일한 평면상에 위치하고, 상기 절연층은 상기 제1 전극을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극는 ㄷ자 형태로 형성되고, 상부는 상기 제2 전극과 동일한 평면에 위치하고, 하부는 상기 제2 전극의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전극의 하부의 면적은, 상기 제1 전극의 상부의 면적과 상기 제2 전극의 면적의 합보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 절연층의 표면에 정해진 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 절연층의 표면에서 복수의 라인이 서로 평행하게 형성되고, 서로 연결되게 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 절연층의 표면에 격자형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 절연층의 표면에서 지그재그 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 정해진 면적을 갖는 판상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은 양극이고, 상기 제2전극은 음극인 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 직류전원과 전기적으로 연결되고,
    상기 직류전원으로부터 공급된 전원에 의해 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전기장이 형성되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서.
  14. 청구항 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 입자상 물질 감지 센서로부터 출력된 정전용량값을 전압으로 변환하는 변환부와,
    상기 변환부로부터 출력된 신호를 외부로 출력하는 출력부를 포함하고,
    상기 입자상 물질 감지 센서, 상기 입자상 물질 감지 센서에 전기장을 형성하도록 전원을 공급하는 직류전원과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 변환부는,
    상기 입자상 물질 감지 센서의 두 전극 중 어느 하나의 전극에 연결되는 OP앰프와,
    상기 OP앰프와 병렬로 연결되는 CF 콘덴서를 포함하고,
    상기 직류전원과 상기 OP앰프가 연결되고,
    상기 입자상 물질 감지 센서로부터 출력되는 신호를 누적하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 변환부는,
    상기 입자상 물질 감지 센서의 두 전극 중 어느 하나의 전극으로부터 상기 출력부로 연결되는 라인에 연결되는 독립전원과,
    상기 입자상 물질 감지 센서의 두 전극 중 어느 하나의 전극으로부터 상기 출력부로 연결되는 라인에 연결되면서, 상기 직류전원과 연결되는 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 변환부로부터 출력된 신호의 전압을 증폭하거나 디지털 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 감지 센서의 신호처리 회로.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112924340A (zh) * 2021-02-09 2021-06-08 西安理工大学 一种大气气溶胶颗粒物分类检测系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090125114A (ko) * 2007-03-15 2009-12-03 니뽄 가이시 가부시키가이샤 입자상 물질 검출 장치 및 입자상 물질 검출 방법
US20110320171A1 (en) 2009-03-11 2011-12-29 Honda Motor Co.Ltd Failure detection device for exhaust gas purification filter
KR20120076797A (ko) 2010-12-30 2012-07-10 자동차부품연구원 입자상 물질 센서
KR101593669B1 (ko) * 2014-10-17 2016-02-17 주식회사 아모텍 입자상 물질 센서 및 이를 이용한 배기가스 정화 시스템
KR101593670B1 (ko) * 2014-10-17 2016-02-17 주식회사 아모텍 입자상 물질 센서 및 그를 이용한 배기가스 정화 시스템
JP2016148671A (ja) * 2011-05-26 2016-08-18 エミセンス テクノロジーズ エルエルシーＥｍｉｓｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｌｌｃ 粒子状物質測定用凝集及び電荷損失型センサ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090125114A (ko) * 2007-03-15 2009-12-03 니뽄 가이시 가부시키가이샤 입자상 물질 검출 장치 및 입자상 물질 검출 방법
US20110320171A1 (en) 2009-03-11 2011-12-29 Honda Motor Co.Ltd Failure detection device for exhaust gas purification filter
KR20120076797A (ko) 2010-12-30 2012-07-10 자동차부품연구원 입자상 물질 센서
JP2016148671A (ja) * 2011-05-26 2016-08-18 エミセンス テクノロジーズ エルエルシーＥｍｉｓｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｌｌｃ 粒子状物質測定用凝集及び電荷損失型センサ
KR101593669B1 (ko) * 2014-10-17 2016-02-17 주식회사 아모텍 입자상 물질 센서 및 이를 이용한 배기가스 정화 시스템
KR101593670B1 (ko) * 2014-10-17 2016-02-17 주식회사 아모텍 입자상 물질 센서 및 그를 이용한 배기가스 정화 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112924340A (zh) * 2021-02-09 2021-06-08 西安理工大学 一种大气气溶胶颗粒物分类检测系统
CN112924340B (zh) * 2021-02-09 2024-02-20 西安理工大学 一种大气气溶胶颗粒物分类检测系统

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