KR20200029370A - 이온화기 모니터링 시스템 및 이온 센서 - Google Patents

Abstract

회로 보드 어셈블리, 및 상기 회로 보드 어셈블리에 연결된 코어 어셈블리를 포함하는 이온 감지용 센서로서, 상기 코어는 제1 전기 도전체 및 제2 전기 도전체를 포함한다.

Description

이온화기 모니터링 시스템 및 이온 센서{IONIZER MONITORING SYSTEM AND ION SENSOR}

(관련 출원에 대한 상호 참조)

이 출원은 참조에 의해 본원에 통합된 2018년 4월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제15/954,041호의 일부 계속 출원으로서 35 U.S.C.§120 하에서 출원되었다.

(기술분야)

본 발명은 이온화기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서 및 적어도 하나의 이온화기를 사용하여 공기 중의 이온을 모니터링 및 조절하는 제어기를 갖는 이온화기 시스템에 관한 것이다.

공기 이온화기는 정전기에 민감한 전자 부품을 포함하는 작업이 수행되는 장소에서 종종 사용되어, 정전기 방지뿐만 아니라 비도전체에 정전기가 축적되는 것을 제거한다. 이러한 요소는 전기에 매우 민감하므로, 빠른 방전으로 인해 회로가 파괴되므로 그것들을 접지할 수 없다. 일반적으로 이 작업은 매우 느린 방전이 가능하고 이온화기의 공기 통풍구 아래에 있는 특수 소산 테이블 매트를 통해 수행된다. 예를 들어, 비싸고 민감한 기계를 갖는 클린룸은 종종 그 안의 정전기 전하를 중화시키기 위해 이온화기를 필요로 한다. 다른 예에서, 이온화기는 폭발성 가스 또는 분말을 함유하는 환경에서 사용될 수 있다.

역사적으로, 정전기 방지 이온화기의 효과는 대전판 모니터(CPM)를 사용하여 검증되었다. 모니터는 공기에 노출된 금속판으로 구성되어 있으며, 이는 상당한 전압(일반적으로 +1000V 또는 -1000V 정도)으로 대전된다. 비접촉 또는 기타 매우 높은 임피던스의 전압계는 방전될 때 플레이트의 전압을 측정한다. 공기 중 반대 전하의 이온은 대전된 플레이트로 끌어 당겨져서, 그것들이 플레이트와 접촉할 때 전하가 중화된다. 플레이트의 방전 시간은 이온화 시스템의 효과를 측정하는 데 사용된다. 이 시스템의 몇 가지 단점은 다음과 같다: 지속적인 모니터링 부족; 노출된 고압 플레이트의 잠재적인 안전 위험; 대전된 플레이트 근처에서 이온의 고갈로 시험이 진행 중일 때 이온화 보호의 효과 감소; 및 비교적 큰 플레이트 면적. 또한, CPM은 일반적으로 한 번에 둘 다가 아니라 양이온 또는 음이온만을 감지할 수 있다. 또는, 하나는 양이온을 검출하고 다른 하나는 음이온을 검출하고, 각각 고유의 전원을 필요로하는 2개의 개별 CPM이 사용될 수 있다.

따라서, 이온 전류로 인해 방전될 때 플레이트의 전압을 간접적으로 측정하는 대신 이온 전류의 연속적인 측정을 수행함으로써 전통적인 CPM의 한계를 극복하는 센서가 오랫동안 요구되고 있다. 또한, 공기 중의 이온균형을 유지하기 위해 이온생성을 자동으로 조정하도록 센서 및 하나 이상의 이온화기와 통신하는 이온화 모니터링 시스템이 오랫동안 요구되어왔다.

본 명세서에 예시된 양태에 따르면, 회로 보드 어셈블리, 상기 회로 보드 어셈블리에 연결된 코어 어셈블리를 포함하는 이온을 감지하기 위한 센서가 제공되고, 상기 코어는 제1 전기 도전체 및 제2 전기 도전체를 포함한다.

본 명세서에 예시된 양태에 따르면, 회로 보드 어셈블리, 상기 회로 보드 어셈블리에 연결된 코어 어셈블리를 포함하는 이온을 감지하기 위한 센서로서, 상기 코어는 제1 로드, 제2 로드, 상기 제1 로드에 연결된 제1 플레이트, 상기 제2 로드에 연결된 제2 플레이트, 및 상기 코어 어셈블리를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 회로 보드 어셈블리에 전기적으로 연결된 케이지를 포함한다.

본 명세서에 예시된 양태에 따르면, 회로 보드 어셈블리, 코어, 상기 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 케이지, 상기 코어 주위를 감싸고 상기 회로 보드 어셈블리에 연결된 제1 와이어, 상기 코어를 감싸고 상기 회로 보드 어셈블리에 연결된 제2 와이어, 및 상기 케이지를 상기 회로 보드 어셈블리에 연결하는 제3 와이어를 포함하는 이온 감지용 센서가 제공된다.

본 명세서에 예시된 양태에 따르면, 제어기, 상기 제어기에 연결된 적어도 하나의 센서로서, 제1 회로 보드 어셈블리, 코어, 적어도 부분적으로 상기 코어를 둘러싸는 케이지, 상기 코어를 감싸고 상기 제1 회로 보드 어셈블리에 연결된 제1 와이어, 상기 코어를 감싸고 상기 제1 회로 보드 어셈블리에 연결된 제2 와이어, 및 상기 케이지를 상기 제1 회로 보드 어셈블리에 연결하는 제3 와이어를 구비하는 상기 적어도 하나의 센서; 및 상기 제어기에 연결된 적어도 하나의 이온화기를 포함하는 이온화기 시스템이 제공된다.

본 명세서에 예시된 양태에 따르면, 이온화 시스템을 모니터링하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 수용 불가능한 이온 비율/양의 적어도 하나의 센서로부터의 제1 세트의 데이터를 수신하는 단계, 상기 제1 세트의 데이터에 기초하여, 더 많은 이온 또는 더 적은 이온이 필요한지의 여부를 제1 판정하는 단계, 상기 제1 판정에 기초하여 더 많은 이온 또는 더 적은 이온을 생성하기 위한 제1 신호를 적어도 하나의 이온화기로 전송하는 단계, 상기 제1 판정 및 상기 제1 신호에 관한 제1 통신을 원격 컴퓨팅 장치로 전송하는 단계, 수용 가능한 이온 비율/양의 상기 적어도 하나의 센서로부터의 제2 세트의 데이터를 수신하는 단계, 상기 제2 세트의 데이터에 기초하여, 더 이상의 이온 또는 더 적은 이온이 필요하지 않다는 제2 판정을 하는 단계, 상기 제2 판정에 기초하여 동일한 비율의 이온을 생성하기 위해 제2 신호를 상기 적어도 하나의 이온화기에 전송하는 단계, 상기 제2 판정 및 제2 신호에 관한 제2 통신을 상기 원격 컴퓨팅 장치에 전송하는 단계, 이온 불균형의 적어도 하나의 센서로부터 제3 세트의 데이터를 수신하는 단계, 상기 제3 세트의 데이터에 기초하여 양이온 또는 음이온이 필요한지에 대해 제3 판정을 하는 단계, 상기 제3 판정에 기초하여, 상기 양이온 또는 음이온을 생성하기 위해 적어도 하나의 이온화기로 제3 신호를 전송하는 단계, 상기 제3 판정 및 상기 제3 신호에 관한 제3 통신을 원격 컴퓨팅 장치로 전송하는 단계, 이온 균형의 적어도 하나의 센서로부터 제4 세트의 데이터를 수신하는 단계, 상기 제4 세트의 데이터에 기초하여, 양이온 또는 음이온이 필요하지 않다는 제4 판정을 하는 단계, 상기 제4 판정에 기초하여 양이온 및 음이온의 생성을 중지하기 위해 제4 신호를 상기 적어도 하나의 이온화기로 전송하는 단계, 및 상기 제4 판정 및 제4 신호에 관한 제4 통신을 상기 원격 컴퓨팅 장치로 전송하는 단계를 포함한다.

본 명세서에 예시된 양태에 따르면, 이온화 시스템을 모니터링하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 이온 불균형의 적어도 하나의 센서로부터 제1 세트의 데이터를 수신하는 단계, 상기 제1 세트의 데이터를 기초로 하여 양이온 또는 음이온이 필요한 지를 제1 판정하는 단계, 상기 제1 판정에 기초하여 상기 양이온 또는 음이온을 생성하기 위해 제1 신호를 적어도 하나의 이온화기로 전송하는 단계, 상기 제1 판정 및 제1 신호에 관한 제1 통신을 원격 컴퓨팅 장치로 전송하는 단계, 이온 균형의 적어도 하나의 센서로부터 제2 세트의 데이터를 수신하는 단계, 상기 제2 세트의 데이터에 기초하여 양이온 또는 음이온이 필요하지 않다는 제2 판정을 하는 단계, 상기 제2 판정에 기초하여 양이온 및 음이온 생성을 중지하기 위해 적어도 하나의 이온화기로 제2 신호를 전송하는 단계, 상기 제2 판정 및 제2 신호에 관한 제2 통신을 상기 원격 컴퓨팅 장치로 전송하는 단계를 포함한다.

본 명세서에 예시된 양태에 따르면, 이온화 시스템을 모니터링하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 수용될 수 없는 이온 비율/양의 적어도 하나의 센서로부터의 제1 세트의 데이터를 수신하는 단계, 더 많은 이온 또는 더 적은 이온이 필요한지 여부를 상기 제1 세트의 데이터에 기초하여 제1 판정하는 단계, 상기 제1 판정에 기초하여 더 많은 이온 또는 더 적은 이온을 생성하기 위해 제1 신호를 적어도 하나의 이온화기로 전송하는 단계, 상기 제1 판정 및 제1 신호에 관한 제1 통신을 원격 컴퓨팅 장치로 전송하는 단계, 수용 가능한 이온 비율/양의 적어도 하나의 센서로부터의 제2 세트의 데이터를 수신하는 단계, 상기 제2 세트의 데이터에 기초하여, 더 많은 이온 또는 더 적은 이온이 필요하지 않다는 제2 판정을 하는 단계, 상기 제2 판정에 기초하여 동일한 비율의 이온을 생성하기 위해 상기 적어도 하나의 이온화기에 제2 신호를 전송하는 단계, 상기 제2 판정 및 상기 제2 신호에 관한 제2 통신을 상기 원격 컴퓨팅 장치에 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 센서는 이온 전류로 인해 방전될 때 플레이트의 전압을 간접적으로 측정하기보다는 이온 전류의 연속적인 측정을 수행함으로써 전통적인 CPM의 한계를 극복한다. 전류의 측정은 "트랜스 임피던스 증폭기"로서 구성된 매우 낮은 누설, 고 임피던스 증폭기에 의해 가능하다. 이 구성은 전류를 전압으로 변환하고 긴 광섬유 케이블의 단부에서 광학 데이터를 감지하는 것과 같이 광 다이오드에서 작은 전류를 감지하는 데 주로 사용된다. 이 구성은 극도로 낮은 전류 레벨인 피코 앰프 정도의 측정을 가능하게 한다. 비교를 위해, 1Amp의 전류는 휴대폰을 충전하는 데 필요한 전류의 크기와 유사하게 초당 6.25 x 10¹⁸의 전자와 등가이다. 1 피코 앰프는 초당 6,250,000 전자이며, 1 피코 앰프의 전류 측정은 초당 센서 엘리먼트와 충돌하는 약 6 백만 개의 이온을 나타낸다.

일부 실시 예에서, 센서 자체는 공기 흐름을 허용하기 위한 구멍을 갖는 금속(도전성) 쉴드로 둘러싸인 공통 코어 엘리먼트 주위에 감겨진 2개의 인터리브된 와이어 나선으로 구성된다. 상기 쉴드는 센서 나선을 측정 및 그에 따른 판독에 영향을 미치는 전기장으로부터 보호한다. 도전성 금속 쉴드는 센서 회로 보드의 전기 접지면에 연결된다. 또한 회로 보드는 기본적으로 민감한 회로 주변에 패러데이 케이지를 형성하면서 도전성 금속 차폐로 둘러싸여 간섭을 방지한다. 일부 실시 예에서, 공통 코어 엘리먼트는 교번하는 극성을 갖는 인접한 줄무늬와 함께 길이를 따라서 있는 평행한 줄무늬를 포함한다. 일부 실시 예에서, 공통 코어 엘리먼트는 복수의 직선 평행 와이어를 포함한다. 일부 실시 예에서, 공통 코어 엘리먼트는 복수의 나선형 배열 와이어를 포함한다.

2개의 나선은 각각 약 +35V 및 -35V의 전압으로 충전되지만, 정확한 전압은 감도 조정, 캘리브레이션 또는 고객의 특정 요구 사항을 수용하는 것을 포함하여 다양한 이유로 조절될 수 있다. 양전하를 갖는 나선은 음이온에 의해 영향을 받을 때 전자를 얻고, 트랜스 임피던스 증폭기는 이 이온 전류를 전압으로 변환한다. 유사하게, 양이온에 의해 영향을 받을 때, 음으로 대전된 나선은 전자를 잃고 트랜스 임피던스 증폭기는 이 전류를 또한 전압으로 변환한다. 이러한 전압은 ADC(Analog to Digital Converter)에 의해 필터링, 증폭, 컨디셔닝 및 궁극적으로 디지털화된다. 결과인 디지털화된 값은 독점 알고리즘을 통해 처리되어 CPM으로 측정된 방전 시간과 동일한 결과를 생성한다. 측정은 이온화 시스템의 직류(DC) 밸런스를 판정하기 위해 다른 독점 알고리즘을 통해 처리된다. 충전되지 않은 CPM이 이온화 스트림에 배치되는 경우, 이상적으로 플레이트는 접지와 관련하여 0V로 유지되지만, 많은 이온화기는 이온 스트림에 약간의 불균형을 일으켜 CPM이 작은 양전하 또는 음전하를 수신하도록 한다. 본 발명의 센서는 또한 본질적으로 양 및 음의 나선 전류의 결과를 비교함으로써 이 DC 오프셋을 측정할 수 있다.

디지털화된 데이터 세트는 직렬 메시지 포맷으로 변환되고 RS-485(또는 다른 통신 물리 계층)를 통해 제어기로 전송된다. 이온화 수준과 DC 밸런스는 제어기에서 이온화기로 제어 메시지를 전송하는 데 사용되어 전하 축적에 대한 최적의 보호를 보장하도록 그것을 조정한다. 제어기는 일부 데이터를 단기적으로 저장하고 네트워크 프로토콜(예를 들어, Wi-Fi, 이더넷 또는 임의의 다른 적절한 방법을 통해)을 통해 측정 값의 장기 저장(예를 들어, 컴퓨팅 장치)을 처리하는 데이터 수집기(aggregator)에 정보를 공급한다. 최초에, 컴퓨터, 태블릿 또는 모바일 장치의 웹 브라우저인 사용자 인터페이스는 측정, 그래프 및 경고를 사용자에게 제공한다. 클라우드 연결도 전사적 모니터링을 가능하게 하는 옵션이다. 다른 프로세스 자동화 소프트웨어 및 하드웨어에 연결하면 개선된 프로세스 제어 및 제품 제조 모니터링을 허용하여, 특정 품목을 각 제조 단계로 추적할 수 있으며 정전기 방지 조치가 얼마나 효과적이었는지를 로그를 추적할 수 있다.

제어기는 이온화기 DC 밸런스의 자동 실시간 조정, 측정된 이온화기 성능의 데이터 로깅, 및 Wi-Fi/무선/유선 네트워크, 로컬 제어, 중앙 데이터 집계(aggregation), 클라우드 연결, 사용자 알림/이메일/페이징/디스플레이, 웹 인터페이스 및 모바일 앱 액세스 및 제어를 가능하게 하는 원격 분산 시스템을 제공한다. 또한 제어기는 확장 가능한 시스템을 제공하여 향후 새로운 센서, 표시기, 이온화기 및 기타 구성 요소를 추가하도록 할 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 이점은 도면 및 첨부된 청구 범위를 고려하여, 본 발명의 하기 상세한 설명을 검토하면 쉽게 명백해질 것이다.

대응하는 참조 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시에 의해서만 다양한 실시 예가 개시된다:
도 1은 이온화기 시스템의 정면 사시도이다;
도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 센서의 상부 사시도이다;
도 3은 도 2에 도시된 센서의 분해 사시도이다;
도 4는 도 3에 도시된 회로 보드 어셈블리의 사시도이다;
도 5는 도 1에 도시된 바와 같은 제어기의 사시도이다;
도 6은 도 5에 도시된 제어기의 평면도이다;
도 7은 도 5에 도시된 제어기의 정면도이다;
도 8은 도 5에 도시된 제어기의 배면도이다;
도 9는 제어기의 개략도이다;
도 10은 도 1의 이온화기 시스템을 제어하는 방법의 흐름도이다;
도 11은 센서의 정면도이다;
도 12는 도 11의 라인 12-12를 따라 취한 센서의 단면도이다;
도 13은 도 11에 도시된 센서의 분해 사시도이다;
도 14a는 도 13에 도시된 바와 같은 코어 어셈블리의 사시도이다;
도 14b는 도 14a에 도시된 코어 어셈블리의 측면도이다;
도 14c는 도 14a에 도시된 코어 어셈블리의 정면도이다.

처음에, 상이한 도면에서 유사한 도면 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 구조적 엘리먼트를 식별한다는 것을 이해해야 한다. 청구 범위는 개시된 양태로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 개시는 설명된 특정 방법론, 재료 및 변형에 제한되지 않으며 물론 변경될 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 양태만을 설명하기 위한 것이며 청구 범위의 범위를 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기술된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법, 장치 또는 재료가 예시적인 실시 예의 실시 또는 시험에 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

"실질적으로"라는 용어는 "근접", "매우 근접", "약", "대략", "주변", "주위", "근접하여", "기본적으로", "이웃하여", "인접하여", 등과 같은 용어와 동의어이고, 이러한 용어는 명세서 및 청구 범위에 나타난 바와 같이 상호 교환적으로 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. "근접한"이라는 용어는 "근접", "근접하여", "인접한", "이웃하는", "바로", "접하여" 등과 같은 용어와 동의어이며, 이러한 용어는 명세서 및 청구 범위에서 나타난 바와 같이 상호 교환적으로 사용될 수 있음을 이해해야 한다. "대략"이라는 용어는 지정된 값의 10% 이내의 값을 의미한다.

이제 도면을 참조하면, 도 1은 이온화기 시스템(10)의 정면 사시도이다. 이온화기 시스템은 일반적으로 센서(50), 제어기(110) 및 적어도 하나의 이온화기를 포함한다. 일부 실시 예에서, 이온화기 시스템은 전실 이온화기(20), 개별 이온화기(30), 센서(50) 및 제어기(110)를 포함한다. 전실 이온화기(20), 개별 이온화기(30) 및 센서(50)는 전기 도관(12)을 통해 제어기(110)에 연결된다. 전실 이온화기(20), 개별 이온화기(30) 및 센서(50)는 또한 전기 도관(12)을 통해 전력을 제공 받는다. 그러나, 전실 이온화기(20), 개별 이온화기(30) 및 센서(50)는 예를 들어 Wi-Fi, Bluetooth 기술, ZigBee, 적외선(IR), 라디오 또는 기타 적절한 무선 통신 방법과 같은 무선 통신을 통해 제어기(110)에 연결될 수 있음을 이해해야 한다. 무선 실시 예에서, 전실 이온화기(20), 개별 이온화기(30) 및 센서(50)는 각각 적절한 전원, 예를 들어 AC 메인 또는 배터리를 가질 것이다. 제어기(110)는 원격 컴퓨팅 장치(40)와 무선으로 통신할 수 있다. 컴퓨팅 장치(40)는 제어기(110)로부터 정보를 수신하기 위한 수신기(42) 및 제어기(110)로 정보를 전송하기 위한 송신기(44)를 포함한다. 컴퓨팅 장치(40)는 또한 디지털 사용자 인터페이스를 가질 수 있다.

전실 이온화기(20)는 고전압을 사용하여 공기 분자를 이온화(전기적으로 대전)하는 장치이다. 전실 이온화기(20)는 하나 이상의 여분의 전자를 갖는 입자인 음의 이온 또는 음이온을 발생시킬 수 있으며, 이는 입자에 순 음전하를 부여한다. 전실 이온화기(20)는 또한 하나 이상의 전자가 결여되어 결과적으로 순 양전하가 되는 이온인 양의 이온 또는 양이온을 생성할 수 있다. 전실 이온화기(20)는 물리적으로 내장된 팬을 포함할 수 있다. 이온이 생성되면, 팬은 실내 또는 공간에 이온을 분배한다. 전실 이온화기(20)는 전기 도관(12)을 통해 제어기(110)에 연결된다. 전실 이온화기(20)는 일반적으로 센서(50)와 통신한다. 구체적으로, 전실 이온화기(20)는 공간 또는 실내 전체에 더 많은 음이온 및/또는 양이온을 분배하도록 하는 제어기(110)로부터의 명령을 수신한다. 일부 실시 예들에서, 전실 이온화기(20)는 수신기(22)를 포함하고, 그들 사이의 물리적 전기 연결을 요구하지 않고 무선 전송을 통해 제어기(110)로부터 명령을 수신한다. 이온화기 시스템(10)은 환경에 적절한 이온화를 제공하기 위해 임의의 수의 전실 이온화기를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 이온화기 시스템(10)은 그 위에 배열된 하나 이상의 전실 이온화기를 가질 수 있다.

개별 이온화기(30)는 고전압을 사용하여 공기 분자를 이온화(전기적으로 대전)하는 장치이다. 개별 이온화기(30)는 하나 이상의 여분의 전자를 갖는 입자인 음의 이온 또는 음이온을 발생시킬 수 있으며, 이는 입자에 순 음전하를 부여한다. 개별 이온화기(30)는 또한 하나 이상의 전자가 결여되어 순 양전하를 가져오는 이온인 양의 이온 또는 양이온을 생성할 수 있다. 개별 이온화기(30)는 바람직하게는 기계(2) 상에 배열되거나 또는 기계(2)에 근접하여 배열된다. 개별 이온화기(30)는 기계(2) 주위에 직접 더 높은 농도의 이온을 제공하는 반면, 전실 이온화기(20)는 일반적으로 전체 공간 또는 실내에 이온을 분배한다. 개별 이온화기(30)는 전실 이온화기(20)에서와 같이 팬이 아니라 압축된 공기를 사용하여 이온을 분배할 수 있다. 예를 들어, 이온이 생성됨에 따라 압축된 공기는 이온을 기계(2)의 바로 주위에 분배한다. 일부 실시 예에서, 개별 이온화기(30)는 압축 공기를 제공하는 압축기에 연결된다. 개별 이온화기(30)는 이온을 분배하기 위해 팬을 사용할 수 있고, 전실 이온화기(20)는 압축된 공기를 사용하여 이온을 분배할 수 있음을 이해해야 한다. 개별 이온화기(30)는 전기 도관(12)을 통해 제어기(110)에 연결된다. 개별 이온화기(30)는 일반적으로 센서(50)와 통신한다. 구체적으로, 개별 이온화기(30)는 제어기(110)로부터 명령을 수신하여 더 많은 음이온 및/또는 양이온을 기계(2) 전체 및 주변에 분배한다. 일부 실시 예들에서, 개별 이온화기(30)는 수신기(32)를 포함하고 그들 사이의 물리적 전기 연결을 필요로 하지 않은면서 무선 전송을 통해 제어기(110)로부터 명령을 수신한다. 이온화기 시스템(10)은 환경에 적절한 이온화를 제공하기 위해 임의의 수의 개별 이온화기를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 모든 기계에는 하나 이상의 개별 이온화기가 배치될 수 있다.

도 2는 센서(50)의 상면 사시도이다. 도 3은 센서(50)의 분해도이다. 도 4는 회로 보드 어셈블리(96)의 사시도이다. 센서(50)는 일반적으로 하우징(52), 이온 센서(80) 및 회로 보드 어셈블리(96)를 포함한다. 센서(50)는 공간 또는 실내에서 양이온과 음이온을 비교하고 그 정보를 제어기(110)에 전송한다. 다음의 설명은 도 2-4를 참조하여 판독되어야 한다.

하우징(52)은 일반적으로 원통형이며 단부(54) 및 단부(56)를 포함한다. 하우징(52)은 그 내부에 하우징된 회로 보드 어셈블리(96) 주위에 패러데이 쉴드를 적어도 부분적으로 형성하는 도전성 금속 쉴드인 것이 바람직하다. 패러데이 쉴드 또는 패러데이 케이지(하기에 개시된 바와 같이)는 전자기장을 차단하는 데 사용되는 인클로저이다. 패러데이 쉴드는 도전성 재료를 연속적으로 덮거나 패러데이 케이지의 경우 그러한 재료의 메시에 의해 형성될 수 있다. 이와 같이, 하우징(52)은 회로 보드 어셈블리(96)의 민감한 회로와의 간섭을 방지한다. 일부 실시 예에서, 하우징(52)은 스테인레스 스틸을 포함한다. 일부 실시 예에서, 하우징(52)은 금속으로 내부 코팅된 플라스틱 쉘을 포함한다. 단부(54)는 포트(58)를 포함한다. 센서(50)는 전기 도관(12)을 통해 포트(58)를 통해 제어기(110)에 연결된다. 일부 실시 예에서, 포트(58)는 RJ 45 커넥터이다. 그러나, 포트(58)는 센서(50)와 제어기(110) 사이의 인터페이스를 제공하기에 적합한 임의의 커넥터를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 센서(50)는 송신기(51)를 통해 제어기(110)와 통신한다.

이온 센서(80)는 하우징(52)으로부터 연장된다. 이온 센서(80)는 모두 단부(82) 사이에서 연장되고 단부(56)에 연결된 케이지(86) 및 코어(88) 및 단부(84)를 포함한다. 일부 실시 예에서, 이온 센서(80)는 케이지(86)를 포함하지 않는다. 단부(82 및 84)는 도전성 재료를 포함할 수 있거나, 또는 구리 호일과 같은 도전성 재료로 코팅되거나 랩핑된 플라스틱 또는 다른 비도전성 재료를 포함할 수 있다. 단부(82 및 84)의 재료는 후술하는 바와 같이 패러데이 케이지를 생성하는 데 도움이 되도록 한다. 코어(88)는 그 주위를 감싸는 2개의 인터리브된 와이어 나선을 포함하는 비도전성 코어이다. 도면에 도시된 바와 같이, 와이어(92 및 94)는 회로 보드 어셈블리(96)에 연결된 코어(88) 주위에 교대로 랩핑된다. 구체적으로, 와이어(92)는 임의의 적절한 방법, 예를 들어 납땜에 의해 회로 보드(74)에 연결된다. 와이어(94)는 임의의 적절한 방법, 예를 들어 납땜을 통해 회로 보드(60)에 연결된다. 와이어(92 및 94) 중 하나는 약 +35V의 전압으로 대전되고, 와이어(92 및 94) 중 다른 것은 약 -35V의 전압으로 대전된다. 그러나 정확한 전압은 감도 조정, 교정 또는 사용자의 특정 요구 사항을 수용하는 것을 포함하여 다양한 이유로 조정될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 와이어(92)는 양전하를 포함하고, 음이온에 의해 충격을 받을 때 전자를 얻는다. 와이어(92)는 이 이온 전류를 전압으로 변환하는 트랜스임피던스 증폭기를 포함하는 회로 보드(74)에 연결된다. 유사하게, 와이어(94)는 음전하를 포함하고, 양이온에 의해 충격을 받을 때 전자를 잃는다. 와이어(94)는 이 전류를 전압으로 변환하는 트랜스임피던스 증폭기를 포함하는 회로 보드(60)에 연결된다. 일부 실시 예들에서, 와이어(92)는 음전하를 포함할 수 있고 와이어(94)는 양전하를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 전압은 ADC에 의해 필터링, 증폭, 컨디셔닝되고 및 궁극적으로 디지털화된다. 결과 디지털화된 값은 독점 알고리즘을 통해 처리되어 CPM으로 측정된 방전 시간과 동일한 결과를 생성한다. 측정은 이온화 시스템의 DC 균형을 판정하기 위해 상이한 독점 알고리즘을 통해 처리된다. 충전되지 않은 CPM이 이온화 스트림에 배치되는 경우, 이상적으로 플레이트는 접지와 관련하여 0V로 유지되지만 다수의 이온화기는 이온 스트림에 약간의 불균형을 만들어서 충전된 플레이트 모니터가 작은 양 또는 음전하를 수신하도록 한다. 이 센서 기술은 본질적으로 양극 및 음극 나선 전류의 결과를 비교하여 이 DC 오프셋을 측정할 수도 있다. 일부 실시 예에서, 와이어(92 및 94)는 비절연 저 부식 금도금 와이어이다. 이중 나선 센서 설계는 이온 전류의 실시간, 직접 측정 및 저노이즈/누설을 제공한다.

케이지(86)는 코어(88)로의 공기 흐름을 허용하기 위해 구멍(87)을 갖는 금속(도전성) 쉴드이다. 케이지(86)는 판독에 영향을 미치는 전기장으로부터 와이어(92 및 94)를 보호하는 패러데이 케이지를 형성한다. 케이지(86)는 와이어(90)를 통해 센서 회로 보드의 전기 접지면, 예를 들어 회로 보드(74) 내의 전기 접지면(도시되지 않음)에 연결된다. 케이지(86)는 와이어(90)를 통해 회로 보드(60)에 위치된 전기 접지 면에 연결될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 회로 보드(74)의 전기 접지면 및 회로 보드(60)의 전기 접지면은 핀(73A 및 73B)으로 도시된 하나 이상의 도전성 핀을 통해 연결된다. 핀(73A 및 73B)은 회로 보드(60)에서 회로 보드(74)로 연장되어 회로 보드(60) 및 회로 보드(74)에 배열된 접지면을 전기적으로 연결한다. 회로 보드(60 및 74)의 접지면은 회로 보드 어셈블리(96)의 회로를 방해하는 외부 노이즈 소스의 영향을 감소시키는 것을 돕는다. 회로 보드의 접지면은 민감한 아날로그 회로가 저노이즈 성능으로 작동하도록 유지한다. 회로에 영향을 미치는 외부 노이즈를 감소시키기 위해 접지면을 연결하기에 적합한 임의의 수의 핀이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 케이지(86)는 외부 전자기파가 와이어(92 및 94)에 의해 형성된 이중 나선에 도달하기 전에 외부 전자기파를 감쇠시키면서 이온이 그를 통해 흐르도록 하는 메시 쉴드로서 배치된다. 구멍(87)은 정사각형, 육각형, 원형 또는 불규칙 다각형 형상, 또는 임의의 다른 적절한 형상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 케이지(86)는 비 접지된 상태로 유지되며 이온 스트림의 오프셋 전압을 측정하는 데 사용된다. 일부 실시 예에서, 이온 센서(80)는 케이지(86)를 포함하지 않고 오히려 코어 어셈블리(88)만을 포함한다.

회로 보드 어셈블리(96)는 일반적으로 회로 보드(60), 회로 보드(74) 및 회로 보드(66)를 포함하며, 이들은 모두 포트(58)에 연결된다. 회로 보드(60, 74 및 66)는 인쇄 회로 보드(PCB)일 수 있다. 전력 인덕터(68)는 회로 보드(66)와 회로 보드(74) 사이에 배열된다. 그러나, 전력 인덕터(68)는 회로 보드(66 및 74)에 대해 임의의 적절한 위치에 배열될 수 있다. 회로 보드(66) 및 전력 인덕터(68)는 센서에 공급되는 전력을 조절하도록 배열된다. 회로 보드(60)는 특히 제어 릴레이(62), 이득 제어 저항(64), 필터 커패시터(63) 및 트랜스 임피던스 증폭기를 포함하고, 와이어(94)에 연결된다. 회로 보드(60)는 와이어(94)의 전류를 전압으로 변환하고, 그에 후속하여 그 전압을 필터링, 증폭, 컨디셔닝 및 디지털화한다. 유사하게, 회로 보드(74)는 특히 제어 릴레이(76), 이득 제어 저항(78), 필터 커패시터(75) 및 트랜스 임피던스 증폭기를 포함하고, 와이어(92)에 연결된다. 회로 보드(74)는 와이어(92)의 전류를 전압으로 변환하도록 배열되고, 그에 후속하여 그 전압을 필터링, 증폭, 컨디셔닝 및 디지털화한다. 회로 보드(60 및/또는 74)에 의해 생성된 데이터의 디지털화된 세트는 이어서 직렬 메시지 포맷으로 변환되고 RS-485(또는 다른 통신 수단)를 통해 제어기(110)로 전송된다. 센서(50)에 의해 판정된 DC 밸런스의 레벨이 제어기(110)에 의해 사용되어 정보를 이온화기에 전송하고, 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 전하 축적에 대해 최적의 보호를 보장하도록 조정할 것이다.

도 5는 관찰 목적으로 하우징(112)의 상부가 제거된 제어기(110)의 사시도이다. 도 6은 제어기(110)의 상면도이다. 도 7은 제어기(110)의 정면도이다. 도 8은 관찰 목적으로 하우징(112)이 완전히 제거된 제어기(110)의 배면도이다. 다음 설명은 도 5-8을 참조하여 판독되어야 한다.

제어기(110)는 일반적으로 회로 보드(114) 및 데이터 수집기(138)를 보호하여 둘러싸는 하우징(112)을 포함한다. 하우징(112)은 하부 부분(112A) 및 상부 부분(112B)(도시되지 않음)을 포함한다. 일부 실시 예에서, 데이터 수집기(138)는 중앙 처리 장치(CPU)를 포함한다.

회로 보드(114)는 이벤트 검출기 포트(116), 이온화기 포트(118), 센서 포트(120), 옵션 포트(122), 모드 버튼(124), 표시 등(126 및 128), 안테나 포트(130), 전원 포트(132), 및 선택적 통신 또는 트리거 포트(134)를 포함한다. 제어기(110)는 전력 포트(132)를 통해 전력이 공급된다. 모드 버튼(124)은 사용자가 제어기(110)와 상호 작용할 수 있게 한다. 포트(116, 118, 120 및 122)는 동등하고 상호 교환 가능하며, 또한 주변 장치에 전력을 제공한다는 것을 이해해야 한다. 주변 장치는 그것들이 플러그인 될 때의 상태를 제어기(110)에 공지한다. 예를 들어, 센서(50)가 포트(118)에 플러그 되면, 주변 장치는 포트(118)를 센서 포트로 전환하도록 제어기(110)에 지시한다. 각 포트에 동일한 감지 수단이 포함되어 있다. 제어기(110)는 임의의 적절한 수의 포트를 가질 수 있으며, 본 발명은 도면에 도시된 포트의 수에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.

이벤트 검출기 포트(116)는 이온화기 시스템(10)이 정상적으로 동작하지 않음을 나타내는 신호 또는 신호들을 원격 위치로 전송하도록 배열된다. 제어기(110), 센서(50), 전실 이온화기(20) 또는 개별 이온화기(30)에 오류가 발생하면, 제어기(110)는 이를 나타내는(예를 들어, 이온화기 또는 센서가 손상된 경우) 신호를 전송한다. 제어기(110)는 또한 이벤트 검출기 포트(116)를 통해 이온화기 시스템(10)이 정상적으로 작동하고 있음을 나타내는 신호를 원격 위치로 전송할 수 있다. 유사하게, 표시 등(126 및 128)은 시스템 상태의 시각적 표시를 위해 배열된다. 일부 실시 예에서, 표시 등(126)은 적색이고 표시 등(128)은 녹색이다. 이온화기 시스템(10)이 정상적으로 작동할 때, 표시 등(128)은 켜져 있고 표시 등(126)은 꺼져있다. 이온화기 시스템(10)에서 오류가 발생하면, 상술한 바와 같이, 표시 등(126)이 켜지고 표시 등(128)이 꺼진다. 표시 등(126 및 128)은 바람직하게는 발광 다이오드(LED)이고; 그러나, 표시 등(126 및 128)은 임의의 다른 적절한 광원이고 이온화기 시스템(10)의 상태를 표시하기에 적합한 임의의 색상일 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 표시 등(126 및 128)은 적색/녹색/청색 LED이며 가시 스펙트럼의 색상을 나타낼 수 있다. 일부 실시 예들에서, 제어기(110)는 스피커를 포함하고, 알람 또는 다른 적절한 잡음(예를 들어, 사이렌)을 통해 이온화 시스템(10)에서 오류가 발생했음을 표시한다. 일부 실시 예들에서, 표시 등(126 및 128)에 의해 지시된 컬러들은 이온 균형에 따라 앞뒤로 변할 수 있다. 일부 실시 예에서, 표시 등(126 및 128)에 의해 지시된 색상은 온도계 형 디스플레이에서 이온 강도를 나타낼 수 있다.

이온화기 포트(118)는 하나 이상의 이온화기를 제어기(110)에 물리적으로 연결하도록 배치된다. 예를 들어, 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)는 이온화기 포트(118)를 통해 제어기(110)에 연결된다. 제어기(110)는 하나 이상의 이온화기 포트를 가지며, 도시된 실시 예는 단지 하나의 이온화기 포트로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 제어기(110)는 이온화기 시스템(10)에서 각각의 이온화기에 대한 별도의 이온화기 포트를 포함한다. 제어기(110)는 이온화기 시스템(10)의 모든 이온화기를 함께 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)가 이온화기 시스템(10)이 더 많은 양이온을 필요로 한다는 신호를 센서(50)로부터 수신하면, 제어기(110)는 보다 많은 양이온을 생성하기 위해 모든 이온화기에 신호를 전송한다. 제어기(110)는 이온화기 시스템(10)에서 각각의 이온화기를 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)가 기계(2)가 더 많은 양이온을 필요로 한다는 신호를 센서(50)로부터 수신하면, 제어기(110)는 더 많은 양이온을 생성하기 위해 전실 이온화기(20)가 아닌 개별 이온화기(30)에만 신호를 보낸다.

센서 포트(120)는 하나 이상의 센서를 제어기(110)에 물리적으로 연결하도록 배열된다. 예를 들어, 센서(50)는 센서 포트(120)를 통해 제어기(110)에 연결된다. 제어기(110)는 하나 이상의 센서 포트를 가질 수 있고, 도시된 실시 예는 단지 하나의 센서 포트로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 제어기(110)는 이온화기 시스템(10)에서 각각의 센서에 대한 개별 센서 포트를 포함한다. 제어기(110)는 이온화기 시스템(10)의 모든 센서로부터 정보를 함께 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)가 이온화 시스템(10)이 보다 많은 양이온을 필요로 한다는 신호를 하나의 센서로부터 수신하면, 제어기(110)는 보다 많은 양이온을 생성하기 위해 모든 이온화기로 신호를 전송한다. 제어기(110)는 이온화기 시스템(10)의 각각의 센서로부터 개별적으로 그리고 위치적으로 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)가 기계(2)가 더 많은 양이온을 필요로 한다는 신호를 센서(50)로부터 수신하면, 제어기(110)는 더 많은 양이온을 생성하기 위해 전실 이온화기(20)가 아닌 개별 이온화기(30)에만 신호를 보낸다. 일부 실시 예에서, 센서 포트(120)는 제어기(110), 특히 회로 보드(114)를 프로그래밍하기 위한 내장 부트 로더를 포함한다.

안테나 포트(130)는 제어기(110)의 변환기를 외부 송신기 또는 안테나, 또는 안테나를 갖는 외부 송신기에 직접 또는 연장 케이블을 통해 물리적으로 연결하도록 구성된다. 구체적으로, 안테나 포트(130)는 전송 장치 또는 안테나 또는 안테나를 갖는 전송 장치에 연결되어 컴퓨팅 장치(40)의 수신기(42)에 무선으로 정보를 전송하도록 구성된다. 일부 실시 예에서, 하기에 논의되는 바와 같이 전송 장치는 제어기(110)에 직접 내장될 수 있다. 그러나, 안테나 포트(130)는 예를 들어 제어기(110)가 위치한 패러데이 케이지의 외부에 있는 전송 장치로의 연결을 허용한다.

수집기(138)는 프로그래밍 포트(136), 범용 직렬 버스(USB) 포트(140), 오디오/복합 비디오 포트(142), 고화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 포트(144) 및 마이크로 범용 직렬 버스(USB) 포트(146)를 포함한다. 수집기(138)는 상호 연결되거나 상호 연결되지 않은 인터섹션에서 실시간 인터섹션 및 트래픽 캐비닛 데이터를 추출하도록 설계된 하드웨어 장치에 배치된다. 일부 실시 예에서, 수집기(138)는 CPU를 갖는 제어기(110)의 서브 어셈블리이며 선택적 제어기로서 사용된다.

제어기(110)는 일부 데이터를 단기적으로(즉, 수집기(138)를 통해) 저장하고, 네트워크 프로토콜(예를 들어, Wi-Fi, 이더넷, 또는 임의의 다른 적절한 수단)을 통해 정보를 측정의 장기 저장을 핸들링하는 컴퓨팅 장치(40)에 공급한다. 처음에 컴퓨터, 태블릿 또는 모바일 장치의 웹 브라우저인 사용자 인터페이스는 측정, 그래프 및 경고를 사용자에게 제공한다. 클라우드 연결도 전사적 모니터링을 가능하게 하는 옵션이다. 다른 프로세스 자동화 소프트웨어 및 하드웨어에 연결하면 개선된 프로세스 제어 및 제품 제조 모니터링을 통해 특정 품목의 각 제조 단계로 역 추적할 수 있고 정전기 방지 조치가 얼마나 효과적이었는지의 로그를 추적할 수 있다.

제어기(110)는 예를 들어 양이온 및 음이온의 불균형이 존재한다는 정보를 센서(50)로부터 수신한다. 제어기(110)는 필요에 따라 양이온 또는 음이온을 생성하기 위해 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)에 신호를 전송한다. 센서(50)는 양이온 및 음이온의 균형이 존재할 때 신호를 제어기(110)로 전송한다. 제어기(110)는 전실 이온화기(20) 및 개별 이온화기(30)에 신호를 전송하여 이온 생성을 중지하거나 현재 비율을 유지한다. 제어기(110)는 데이터를 로그하도록 구성된 정보를 컴퓨팅 장치(40)로 전송한다. 예를 들어, 공간 또는 방에서 이온의 균형을 맞추기 위해 이온화기가 작동하는 시간의 길이에 관한 데이터가 수집될 수 있다. 이온화기가 음이온을 생성하는 동안 45분 동안 작동해야 하지만 양이온을 생성하는 동안 10분 동안만 작동해야 하는 경우, 이는 이온화기가 원하는 만큼 효율적으로 음이온을 생성하지 않음을 나타낼 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 이것은 공간 또는 방(예를 들어, 기계) 내의 무언가가 양이온에 대한 음이온의 상당한 불균형을 야기하여, 훨씬 더 많은 음이온이 필요하다는 결과의 표시일 수 있다. 특히 센서(50)의 사용을 통한 이온화기 시스템(10)의 실시간 모니터링 및 데이터 로깅 기능은 이온화기의 효율이 신속하고 효과적으로 판정될 수 있게 하며, 기계의 결함 또는 환경의 이상이 검출될 수 있게 한다.

도 9는 제어기(210)의 개략도이다. 제어기(210)는 일반적으로 회로 보드(214), 데이터 수집기(238), 수신기(250) 및 송신기(252)를 보호하여 둘러싸는 하우징(212)을 포함한다. 하우징(212)은 하부 부분(212A) 및 상부 부분(212B)(도시되지 않음)을 포함한다. 수신기(250)는 원격 위치, 예를 들어 컴퓨팅 장치(40)로부터 무선으로 정보를 수신한다. 수신기(250)는 제어기(210)가 무선 및 원격으로 프로그래밍될 수 있게 한다. 송신기(252)는 제어기(210)가 원격 위치, 예를 들어 컴퓨팅 장치(40)에 무선으로 정보를 전송할 수 있게 한다. 송신기(252)는 안테나 포트(230)를 대체하거나 그에 대한 추가 구성 요소일 수 있다.

회로 보드(214)는 이벤트 검출기 포트(216), 이온화기 포트(218), 센서 포트(220), 옵션 포트(222), 모드 버튼(224), 표시 등(226 및 228), 안테나 포트(230), 전원 포트(232), 및 선택적 통신 또는 트리거 포트(234)를 포함한다. 제어기(210)는 전력 포트(232)를 통해 전력이 공급된다. 모드 버튼(224)은 사용자가 제어기(210)와 상호 작용할 수 있게 한다. 다양한 포트는 상호 교환 가능하고 특정 위치 전용이 아니라는 것을 이해해야 한다. 또한, 다양한 용도로 제공할 수 있도록 다양한 포트를 다시 작성할 수 있다.

이벤트 검출기 포트(216)는 이온화기 시스템(10)이 정상적으로 동작하지 않음을 나타내는 신호 또는 신호들을 원격 위치로 전송하도록 구성된다. 제어기(210), 센서(50), 전실 이온화기(20) 또는 개별 이온화기(30)에 오류가 발생하면, 제어기(210)는 이를 나타내는(예를 들어, 이온화기 또는 센서가 손상된 경우) 신호를 전송한다. 제어기(210)는 또한 이벤트 검출기 포트(216)를 통해 이온화기 시스템(10)이 정상적으로 작동하고 있음을 나타내는 신호를 원격 위치로 전송할 수 있다. 유사하게, 표시 등(226 및 228)은 시스템 상태의 시각적 표시를 위해 배열된다. 일부 실시 예에서, 표시 등(226)은 적색이고 표시 등(228)이다. 이온화기 시스템(10)이 정상적으로 작동할 때, 표시 등(228)은 켜져 있고 표시 등(226)은 꺼져있다. 이온화기 시스템(10)에서 오류가 발생하면, 상술한 바와 같이, 표시 등(226)이 켜지고 표시 등(228)이 꺼진다. 표시 등(226 및 228)은 바람직하게는 발광 다이오드(LED)이고; 그러나, 표시 등(226 및 228)은 이온화기 시스템(10)의 상태를 표시하기에 적합한 임의의 다른 적절한 광원 및 임의의 색상일 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 제어기(210)는 스피커를 포함하고 이온화 시스템(10)에서 오류가 발생했음을 경보 또는 다른 적절한 소음을 통해서 표시한다.

이온화기 포트(218)는 하나 이상의 이온화기를 제어기(210)에 물리적으로 연결하도록 배열된다. 예를 들어, 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)는 이온화기 포트(218)를 통해 제어기(210)에 연결된다. 제어기(210)는 하나 이상의 이온화기 포트를 가지며, 도시된 실시 예는 단지 하나의 이온화기 포트로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 제어기(210)는 이온화기 시스템(10)에서 각각의 이온화기에 대한 별도의 이온화기 포트를 포함한다. 제어기(210)는 이온화기 시스템(10)의 모든 이온화기를 함께 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(210)가 이온화기 시스템(10)이 더 많은 양이온을 필요로 한다는 신호를 센서(50)로부터 수신하면, 제어기(210)는 더 많은 양이온을 생성하기 위해 모든 이온화 장치에 신호를 전송한다. 제어기(210)는 이온화기 시스템(10)에서 각각의 이온화기를 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(210)가 기계(2)가 더 많은 양이온을 필요로 한다는 신호를 센서(50)로부터 수신하면, 제어기(210)는 더 많은 양이온을 생성하기 위해 전실 이온화기(20)가 아닌 개별 이온화기(30)에만 신호를 보낸다.

센서 포트(220)는 하나 이상의 센서를 제어기(210)에 물리적으로 연결하도록 배열된다. 예를 들어, 센서(50)는 센서 포트(220)를 통해 제어기(210)에 연결된다. 제어기(210)는 하나 이상의 센서 포트를 가질 수 있고, 도시된 실시 예는 단지 하나의 센서 포트로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 제어기(210)는 이온화기 시스템(10)에서 각각의 센서에 대한 별도의 센서 포트를 포함한다. 제어기(210)는 이온화기 시스템(10)의 모든 센서로부터 정보를 함께 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어기(210)가 이온화기 시스템(10)이 더 많은 양이온을 필요로 한다는 신호를 하나의 센서로부터 수신하면, 제어기(210)는 더 많은 양이온을 생성하기 위해 모든 이온화기에 신호를 전송한다. 제어기(210)는 이온화기 시스템(10)의 각각의 센서로부터 개별적으로 그리고 위치적으로 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어기(210)가 기계(2)가 더 많은 양이온을 필요로 한다는 신호를 센서(50)로부터 수신하면, 제어기(210)는 더 많은 양이온을 생성하기 위해 전실 이온화기(20)가 아닌 개별 이온화기(30)에만 신호를 보낸다. 일부 실시 예에서, 센서 포트(220)는 제어기(210), 특히 회로 보드(214)를 프로그래밍하기 위한 내장 부트 로더를 포함한다.

안테나 포트(230)는 제어기(210)를 송신기에 물리적으로 연결하도록 구성된다. 구체적으로, 안테나 포트(230)는 컴퓨팅 장치(40)의 수신기(42)에 무선으로 정보를 전송하기 위해 전송 장치에 연결되도록 배열된다. 일부 실시 예에서, 전송 장치는 후술하는 바와 같이 제어기(210)에 직접 내장될 수 있다. 그러나, 안테나 포트(230)는 예를 들어 제어기(210)가 위치하는 패러데이 케이지 외부에 있는 전송 장치로의 연결을 허용한다. 일부 실시 예에서, 수신기(250) 및 송신기(252)는 모두 안테나 포트(230)에 연결되고, 안테나 포트는 송신기 또는 안테나, 또는 안테나를 갖는 송신기에 직접 또는 연장 케이블을 통해 연결된다.

수집기(238)는 프로그래밍 포트(236), 범용 직렬 버스(USB) 포트(240), 오디오/복합 비디오 포트(242), 고화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 포트(244) 및 마이크로 범용 직렬 버스(USB) 포트(246)를 포함한다. 상호 연결되거나 상호 연결되지 않은 인터섹션에서 실시간 인터섹션 및 트래픽 캐비닛 데이터를 추출하도록 설계된 하드웨어 장치에 수집기(238)가 배치된다.

제어기(210)는 일부 데이터를 단기적으로(즉, 수집기(238)를 통해) 저장하고, 네트워크 프로토콜(예를 들어, Wi-Fi, 이더넷, 또는 임의의 다른 적절한 수단)을 통해 정보를 측정치의 장기 저장을 핸들링하는 컴퓨팅 장치(40)에 공급한다. 처음에 컴퓨터, 태블릿 또는 모바일 장치의 웹 브라우저인 사용자 인터페이스는 측정, 그래프 및 경고를 사용자에게 제공한다. 클라우드 연결도 전사적 모니터링을 가능하게 하는 옵션이다. 다른 프로세스 자동화 소프트웨어 및 하드웨어에 연결하면 개선된 프로세스 제어 및 제품 제조 모니터링을 통해 특정 품목을 각 제조 단계로 추적할 수 있으며 정전기 방지 조치가 얼마나 효과적이었는 지의 로그를 추적할 수 있다.

제어기(210)는 예를 들어 양이온 및 음이온의 불균형이 존재한다는 정보를 센서(50)로부터 수신한다. 제어기(210)는 필요에 따라 양이온 또는 음이온을 생성하기 위해 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)에 신호를 전송한다. 센서(50)는 양이온 및 음이온의 균형이 있을 때 신호를 제어기(210)로 전송한다. 제어기(210)는 전실 이온화기(20) 및 개별 이온화기(30)에 신호를 보내서 이온 생성을 중지시킨다. 제어기(210)는 데이터를 로그하도록 구성된 컴퓨팅 장치(40)에 정보를 전송한다. 예를 들어, 공간 또는 방에서 이온의 균형을 맞추기 위해 이온화기가 작동하는 시간의 길이에 관한 데이터가 수집될 수 있다. 이온화기는 음이온을 생성하는 동안 45분 동안 작동하지만 양이온을 생성하는 동안 10분 동안 만 작동해야 하는 경우, 이는 이온화기가 원하는 만큼 효율적으로 음이온을 생성하지 않음을 나타낼 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 이것은 공간 또는 방(예를 들어, 기계) 내의 무언가가 양이온에 대한 음이온의 상당한 불균형을 야기하여, 그 결과 훨씬 더 많은 음이온이 필요하다는 표시일 수 있다. 특히 센서(50)의 사용을 통한 이온화기 시스템(10)의 실시간 모니터링 및 데이터 로깅 기능은 이온화기의 효율이 신속하고 효과적으로 판정될 수 있게 하고 기계의 결함이 검출될 수 있게한다.

도 10은 이온화기 시스템(10)을 제어하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도(300)를 도시한다. 흐름도(300)는 임의의 이온화기 시스템과 함께 이용될 수 있으며, 본 개시는 이온화기 시스템(10)과의 사용으로 제한되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 이 방법은 전실 이온화기(20), 개별 이온화기(30), 센서(50) 및 원격 컴퓨팅 장치(40)와 통신하는 제어기(110)에 의해 수행된다.

단계(302)에서, 제어기(50)는 센서(50)로부터 데이터 세트를 수신한다. 데이터는 전기 도관(12)(즉, 유선 연결)을 통해 또는 송신기(51)에 의해 전송된 무선 전송(즉, 무선 연결)을 통해 수신될 수 있다.

단계(304)에서, 제어기(50)는 공간 또는 방에서의 이온의 현재 비율 및/또는 이온의 양이 수용 가능한지 여부를 판정한다. 구체적으로, 이온의 양은 공간 부피당 이온의 수로서 측정될 수 있다. 이온 비율은 단위 시간당 이온화기에 의해 생성되는 이온의 양으로 측정될 수 있다.

이온의 현재 비율 및/또는 이온의 양이 수용 가능하지 않으면, 단계(306)에서, 제어기(50)는 더 많은 이온이 필요한지 여부를 판정한다. 더 많은 이온이 필요한 경우, 단계(308)에서, 제어기(50)는 더 많은 이온을 생성하기 위해 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)에 신호를 전송한다. 더 많은 이온이 필요하지 않으면, 단계(310)에서, 제어기(50)는 더 적은 수의 이온이 필요한지 여부를 판정한다. 더 적은 수의 이온이 필요한 경우, 단계(312)에서, 제어기(50)는 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)에 신호를 전송하여 더 적은 수의 이온을 생성한다. 제어기(50)가 이온이 현재 비율 및/또는 이온의 양이 수용 가능하지 않고, 더 많은 이온이 필요하지 않고, 더 적은 이온이 필요하지 않다고 판정하면, 단계(314)에서 제어기(50)는 이온화기 시스템(10에서의 에러가 발생했다는 신호를 전송한다. 제어기(50)는 예를 들어, 이벤트 검출기 포트(116)를 통해 원격 위치로 신호를 전송하거나 및/또는 표시 등(126/128)을 통해 시스템 에러를 표시할 수 있다.

더 많은 이온이 필요하지 않으면, 단계(316)에서, 제어기(50)는 공간 또는 공간에 이온 불균형이 있는지를 판정한다. 구체적으로, 제어기(50)는 현재의 이온 밸런스가 수용 가능한지 여부를 판정한다. 예를 들어, 양이온 레벨이 음이온 레벨과 같으면 이온 불균형이 없다. 양이온 수준이 음이온 수준과 같지 않으면 이온 불균형이 있다. 알파 이온화기는 본질적으로 균형이 잡혀 있기 때문에 알파 이온화기는 일반적으로 공간 또는 공간에서 균형 잡힌 레벨의 이온을 생성한다는 것을 이해해야 한다. 이와 같이, 일부 실시 예들에서, 이온화기 시스템(10)의 이온 불균형을 제한하기 위해 알파 이온화기가 사용될 수 있다.

현재의 이온 밸런스가 수용 가능하다면(즉, 이온 불균형이 없는 경우), 단계(328)에서, 제어기(50)는 원격 컴퓨팅 장치(40)에 통신을 전송한다. 컴퓨팅 장치(40)는 이 통신을 기록한다(즉, 특정 순간에 시간에 이온 불균형이 없었다는). 또한, 이온 불균형이 없는 경우, 제어기(50)는 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)에 신호를 보내 균형 잡힌 양의 양이온 및 음이온을 생성할 수 있다. 단계(328)에서, 제어기(50)는 원격 컴퓨팅 장치(40)와 통신하고 로깅 및 다른 목적(예를 들어, 분석)을 위해 데이터를 원격 컴퓨팅 장치(40)에 전달한다는 것을 이해해야 한다. 부가적으로 단계(328)에서, 제어기(50)는 예를 들어 시스템에 대한 업데이트를 수신하는 흐름도(300)의 다음 루프에 대한 결정을 돕는 정보를 수신할 수 있다.

현재의 이온 밸런스가 수용 가능하지 않은 경우(즉, 이온 불균형이 존재하는 경우), 단계(318)에서, 제어기(50)는 더 많은 양이온이 필요한지 여부를 판정한다. 양이온의 수준이 음이온의 수준보다 작으면, 보다 많은 양의 이온이 필요하다. 양이온의 수준이 음이온의 수준보다 크거나 같으면, 더 많은 양의 이온이 필요하지 않다.

더 많은 양이온이 필요한 경우, 단계(320)에서, 제어기(50)는 양이온을 생성하거나 이온 생성의 균형을 보다 양이온으로 전환시키기 위해 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)에 신호를 전송한다.

더 많은 양이온이 필요하지 않으면, 단계(322)에서, 제어기(50)는 더 많은 음이온이 필요한지 여부를 판정한다. 음이온 수준이 양이온 수준보다 작으면, 보다 많은 음이온이 필요하다. 음이온의 수준이 양이온의 수준보다 크거나 같으면, 더 많은 음이온이 필요하지 않다. 만약 제어기(50)가 단계(316)에서 이온 불균형이 있다고 판정하고, 단계(318)에서 더 많은 양의 이온이 필요하지 않다고 판정하면, 논리에 의해 더 많은 음이온이 필요하기 때문에(시스템에 오류가없는 한) 이 단계는 방법으로부터 제거될 수 있음을 이해해야 한다.

더 많은 음이온이 필요한 경우, 단계(324)에서, 제어기(50)는 음이온을 생성하거나 이온 생성의 균형을 보다 음이온으로 전환하기 위해 전실 이온화기(20) 및/또는 개별 이온화기(30)에 신호를 전송한다.

더 많은 음이온이 필요하지 않으면, 단계(326)에서, 제어기(50)는 이온화기 시스템(10)에서 에러가 발생했다는 신호를 전송한다. 제어기(50)는 예를 들어, 이벤트 검출기 포트(116)를 통해 원격 위치로 신호를 전송하거나 및/또는 표시 등(126/128)을 통해 시스템 에러를 표시할 수 있다.

제어기(50)가 단계(308), 단계(312), 단계(314), 단계(320), 단계(324) 또는 단계(326)에서 신호를 전송한 후, 제어기(50)는 컴퓨팅 장치(40)에 통신을 전송한다(단계(228)와 관련하여 앞서 논의된 것과 유사함). 컴퓨팅 장치(40)는 통신을 기록한다. 컴퓨팅 장치(40)에 의해 기록된 데이터는 이온화기의 효율, 센서의 교정 및 공간 또는 방에서 과도한 전하를 생성하는 시스템의 결함(예를 들어, 결함있는 기계)을 결정하기 위해 분석 및 컴파일될 수 있다.

음이온에 대한 양이온의 수준을 증가시키고 또한 양이온에 대한 음이온의 수준을 증가시키는 다양한 방법이 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 더 많은 음이온이 필요한 경우, 제어기(50)는 양이온 생성을 중지하고 음이온 생성을 계속하고, 양이온 생성을 감소시키고 음이온 생성을 계속하고, 양이온 생성을 중지하고 음이온 생성을 증가시키고, 또는 양이온 생성을 감소시키고 음이온 생성을 증가시킨다. 더 많은 양이온이 필요한 경우, 제어기(50)는 음이온 생성을 중지하고 양이온 생성을 계속하고, 음이온 생성을 감소시키고, 양이온 생성을 계속하고, 음이온 생성을 중지하고, 양이온 생성을 증가시킬 수 있으며, 또는 음이온 생성을 줄이고 양이온 생성을 증가시킨다.

도 11은 센서(450)의 정면도이다. 도 12는 일반적으로 도 11의 라인 12-12를 따라 취한 센서(450)의 단면도이다. 도 13은 센서(450)의 분해 사시도이다. 도 14a는 코어 어셈블리(488)의 사시도이다. 도 14b는 코어 어셈블리(488)의 측면도이다. 도 14c는 코어 어셈블리(480)의 정면도이다. 센서(450)는 일반적으로 하우징(452), 이온 센서(480) 및 회로 보드 어셈블리(496)를 포함한다. 센서(450)는 센서(50) 대신 또는 센서(50)와 함께 이온화기 시스템(10)에 사용될 수 있다. 센서(450)는 센서(50)와 실질적으로 동일한 기능을 수행하고 센서 대신 또는 센서에 부가하여 도 1에 도시된 이온화기 시스템(10)에서 구현될 수 있다 센서(450)는 공간 또는 방에서 양이온과 음이온을 비교하고 그 정보를 제어기(110)에 전송한다. 다음 설명은 도 12-14c를 참조하여 판독해야 한다.

하우징(452)은 전체적으로 원통형이며 단부(454) 및 단부(456)를 포함한다. 하우징(452)은 그 내부에 수용된 회로 보드 어셈블리(496) 주위에 패러데이 쉴드를 적어도 부분적으로 형성하는 도전성 금속 쉴드인 것이 바람직하다. 패러데이 쉴드 또는 패러데이 케이지(아래 설명 참조)는 전자기장을 차단하는 데 사용되는 인클로저이다. 패러데이 쉴드는 도전성 물질을 연속적으로 덮음으로써 또는 패러데이 케이지의 경우 그러한 물질의 메쉬에 의해 형성될 수 있다. 이와 같이, 하우징(452)은 회로 보드 어셈블리(496)의 민감한 회로와의 간섭을 방지한다. 일부 실시 예에서, 하우징(452)은 스테인레스 스틸을 포함한다. 일부 실시 예에서, 하우징(452)은 금속으로 내부 코팅된 플라스틱 쉘을 포함한다. 단부(454)는 포트(458)를 포함한다. 센서(450)는 전기 도관(12)을 통해 포트(458)를 통해 제어기(110)에 연결된다. 일부 실시 예에서, 포트(458)는 RJ 45 커넥터이다. 그러나, 포트(458)는 센서(450)와 제어기(110) 사이의 인터페이스를 제공하기에 적합한 임의의 커넥터를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 센서(450)는 송신기(51)를 통해 제어기(110)와 통신한다. 센서(450)는 단부(454)에 착탈 가능하게 연결된 캡(510)을 더 포함할 수 있다. 캡(510)은 포트(458)에 전기적 연결을 허용하는 개구(512)를 포함한다. 일부 실시 예에서, 캡(510)은 하나 이상의 홀(520)에 결합된 하나 이상의 고정 나사(522)를 통해 단부(450)에 연결된다. 일부 실시 예에서, 캡(510)은 간섭 또는 마찰 끼워 맞춤을 통해 단부(450)에 연결된다. 센서(450)는 스레딩(457) 근위 단부(456)를 더 포함할 수 있다.

이온 센서(480)는 하우징(452)으로부터 연장된다. 이온 센서(480)는 케이지(486) 및 코어 어셈블리(488)를 포함한다. 케이지(486)는 예를 들어 너트(500)를 통해 단부(456)에 연결된다. 케이지(486)는 플랜지(483) 및 단부(484)를 포함하는 단부(482)를 구비한다. 일부 실시 예에서, 이온 센서(480)는 케이지(486)를 포함하지 않는다. 너트(500)는 나사산(502) 및 플랜지(504)를 포함한다. 플랜지(483)는 단부(456) 또는 플레이트(560)에 맞닿도록 배치된다. 너트(500)는 그런 다음 하우징(452)에 고정된다. 즉, 나사산(502)은 나사산(457)과 맞물리고 플랜지(504)는 단부(456) 및/또는 플레이트(560)에 대해 플랜지(483)를 클램핑한다. 케이지(486)를 하우징(456)에 고정하기 위한 임의의 적절한 방법, 예를 들어 고정 나사, 접착제, 납땜, 용접, 볼트 등이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 케이지(486)의 재료는 후술하는 바와 같이 패러데이 케이지를 생성하는 데 도움이 되도록 한다.

코어 어셈블리(488)는 하나 이상의 플레이트 및 복수의 로드를 포함한다. 구체적으로, 코어 어셈블리는 플레이트(530A-D) 및 로드(550, 552, 554 및 556)를 포함한다. 그러나, 코어 어셈블리(488)는 이온 전하를 측정하기에 적합한 임의의 개수의 플레이트 및 로드를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 플레이트(530A-D)는 서로 인접하여 배치되고 실질적으로 동일하다. 플레이트(530A)는 홀(531A, 532A, 533A, 534A, 535A 및 536A)을 포함한다. 플레이트(530B)는 홀(531B, 532B, 533B, 534B, 535B 및 536B)을 포함한다. 플레이트(530C)는 홀(531C, 532C, 533C, 534C, 535C 및 536C)을 포함한다. 플레이트(530D)는 홀(531D, 532D, 533D, 534D, 535D 및 536D)을 포함한다. 도 14c에 도시된 바와 같이, 홀(531D, 532D 및 533D)은 홀(534D, 535D 및 536D)보다 크다. 플레이트(530A-C)는 그들의 각각의 홀에 대해 이와 동일한 배열을 포함한다. 더 작은 홀들(534D, 535D, 536D)은 각각의 로드에 연결되도록 배열되는 반면, 더 큰 홀들(531D, 532D 및 533D)은 각각의 로드가 통과할 수 있고 플레이트/로드에서의 전하가 통과 로드/플레이트로 누설되지 않도록 충분히 커야 한다. 구체적으로, 로드(554)는 단부(554A 및 554B)를 포함한다. 로드(554)는 단부(554A, 554B) 사이의 지점에서 플레이트(530A)에 연결되고, 플레이트(530B)의 더 큰 홀(533B)을 통과하고, 단부(554B)에서 플레이트(530C)에 연결된다. 로드(554)는 납땜, 용접, 접착제, 간섭 또는 마찰 끼워 맞춤 등과 같은 임의의 적절한 방법을 통해 플레이트(530A 및 530C)에 연결될 수 있다. 더 큰 홀(533B)에 의해 형성된 로드(554)와 플레이트(530B) 사이의 간극은 그들 사이의 전하의 상당한 전달을 방지한다. 로드(556)는 단부(556A 및 556B)를 포함한다. 로드(556)는 플레이트(530A)의 더 큰 홀(533A)을 통과하고, 단부(556A 및 556B) 사이의 지점에서 플레이트(530B)에 연결되고, 플레이트(530C)의 큰 홀(532C)을 통과하며, 단부(556B)에서 플레이트(530D)에 연결된다. 로드(556)는 납땜, 용접, 접착제, 간섭 또는 마찰 끼워 맞춤 등과 같은 임의의 적절한 방법을 통해 플레이트(530B 및 530D)에 연결될 수 있다. 로드(556)와 더 큰 홀(533A)에 의해 형성된 플레이트(530A) 사이 및 로드(556)와 홀(532C)에 의해 형성된 플레이트(530C) 사이의 간극은 그들 사이의 전하의 상당한 전달을 방지한다. 로드(550)는 단부(550A 및 550B)를 포함한다. 로드(550)는 단부(550A)에서 플레이트(530B)에 연결되고, 플레이트(530C)에서 더 큰 홀(531C)을 통과하고, 단부(550B)에서 플레이트(530D)에 연결된다. 로드(550)는 납땜, 용접, 접착제, 간섭 또는 마찰 끼워 맞춤 등과 같은 임의의 적절한 방법을 통해 플레이트(530B 및 530D)에 연결될 수 있다. 로드(550)와 더 큰 홀(531C)에 의해 형성된 플레이트(530C) 사이의 간극은 그들 사이의 전하의 상당한 전달을 방지한다. 로드(552)는 단부(552A 및 552B)를 포함한다. 로드(552)는 단부(552A)에서 플레이트(530A)에 연결되고, 플레이트(530B)에서 더 큰 홀(531B)을 통과하고, 단부(552B)에서 플레이트(530C)에 연결된다. 로드(552)는 납땜, 용접, 접착제, 간섭 또는 마찰 끼워 맞춤 등과 같은 임의의 적절한 방법을 통해 플레이트(530A 및 530C)에 연결될 수 있다. 로드(552) 및더 큰 홀(531B)에 의해 형성된 플레이트(530B) 사이의 간극은 그들 사이의 전하의 상당한 전달을 방지한다. 로드들(554 및 556)은 강성 바일 필요는 없지만, 대신에 임의의 적절한 전기 도전체, 예를 들어 와이어일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시 예에서, 코어 어셈블리(488)는 임의의 플레이트를 포함하지 않고, 대신로드 또는 전기 도전체(554) 및 로드 또는 전기 도전체(556)를 포함한다. 일부 실시 예에서, 코어 어셈블리(488)는 하나 이상의 플레이트를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시 예에서 코어 어셈블리(488)는 서로 인접하여 배열된 16개의 플레이트를 포함한다. 이 예시적인 실시 예에서, 도 14b의 배열에서와 같이 오른쪽에서 왼쪽으로(플레이트(530A-P)로서 시각화될 수 있음), 제1, 제3, 제5, 제7, 제9, 제11, 제13 및 제15 플레이트는 로드(554)와 로드(552)에 연결된다. 제2, 제4, 제6, 제8, 제10, 제12, 제14 및 제16 플레이트는 로드(556) 및 로드(550)에 연결된다.

각각 연결된 로드 및 플레이트에는 전압으로 대전된다. 예를 들어, 로드(554),로드(552), 플레이트(530A) 및 플레이트(530C)는 전기적으로 연결되어 제1 라인을 형성한다. 로드(556), 로드(550), 플레이트(530B) 및 플레이트(530D)는 전기적으로 연결되어 제2 라인을 형성한다. 제1 및 제2 라인 중 하나(예를 들어, 제1 라인: 로드(554), 로드(552), 플레이트(530A) 및 플레이트(530C))는 약 +35V의 전압으로 충전되고, 상기 제1 및 제2 라인들 중 다른 하나(예를 들어, 제2 라인: 로드(556), 로드(550), 플레이트(530B) 및 플레이트(530D))는 약 -35V의 전압으로 충전된다. 그러나, 정확한 전압은 감도 조정, 교정 또는 사용자의 특정 요구 사항을 수용하는 것을 포함하여 다양한 이유로 조정될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 제1 라인(즉, 로드(554), 로드(552), 플레이트(530A) 및 플레이트(530C))은 양전하를 포함하고, 음이온에 의해 영향을 받을 때 전자를 얻는다. 제1 라인, 구체적으로, 로드(554)는 이 이온 전류를 전압으로 변환하는 트랜스 임피던스 증폭기를 포함하는 회로 보드(474)에 연결된다. 유사하게, 제2 라인(즉, 로드(556), 로드(550), 플레이트(530B) 및 플레이트(530D))은 음전하를 포함하고, 양이온에 의해 영향을 받을 때 전자를 잃는다. 제2 라인, 구체적으로, 로드(556)는 이 전류를 전압으로 변환하는 트랜스 임피던스 증폭기를 포함하는 회로 보드(460)에 연결된다. 이는 일부 실시 예에서, 제1 라인(즉, 로드(554), 로드(552), 플레이트(530A) 및 플레이트 530C))이 음전하를 포함하고, 제2 라인(즉, 로드(556), 로드(550), 플레이트(530B), 플레이트(530D))은 양전하를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 전압은 ADC에 의해 필터링, 증폭, 조정되고 및 궁극적으로 디지털화된다. 결과인 디지털화된 값은 독점 알고리즘을 통해 처리되어 CPM으로 측정된 방전 시간과 동일한 결과를 생성한다. 측정은 이온화 시스템의 DC 균형을 판정하기 위해 다른 독점 알고리즘을 통해 처리된다. 충전되지 않은 CPM이 이온화 스트림에 배치되는 경우, 이상적으로 플레이트는 접지와 관련하여 0V로 유지되지만 많은 이온화기는 이온 스트림에 약간의 불균형을 만들어서 충전된 플레이트 모니터가 작은 양전하 또는 음전하를 수신하도록 한다. 이 센서 기술은 본질적으로 양극 및 음극 나선 전류의 결과를 비교하여 이 DC 오프셋을 측정할 수도 있다. 일부 실시 예에서, 로드(554)는 플레이트(560), 구체적으로 홀(562)과 맞물리고, 예를 들어 와이어(492)(도시되지 않음)를 통해 회로 보드(474)에 전기적으로 연결된다. 로드(556)는 플레이트(560), 구체적으로 홀(564)과 맞물리고, 예를 들어 와이어(494)(도시되지 않음)를 통해 회로 보드(460)에 전기적으로 연결된다. 로드들(554 및 556)은 임의의 적절한 수단을 통해 회로 보드들(474 및 460)에 각각 전기적으로 연결될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 와이어(492 및 494)는 비절연 저 부식 금도금 와이어이다. 와이어(492)는 임의의 적절한 방법, 예를 들어 납땜을 통해 회로 보드(474)에 연결된다. 와이어(494)는 임의의 적절한 방법, 예를 들어 납땜을 통해 회로 보드(460)에 연결된다. 본 발명의 코어 어셈블리 이온 센서 설계는 이온 전류의 실시간, 직접 측정 및 저소음/누설을 제공하는 기능을 한다.

케이지(486)는 코어 어셈블리(488)로의 공기 흐름을 허용하기 위해 구멍(487)을 갖는 금속(도전성) 쉴드이다. 케이지(486)는 로드(550), 로드(552), 로드(554), 로드(556) 및 플레이트(530A-D)를 그렇지 않으면 판독 값에 영향을 주는 전기장으로부터 보호하는 패러데이 케이지를 형성한다. 케이지(486)는, 센서 회로 보드의 전기 접지면, 예를 들어 와이어(490A)를 통해 회로 보드(474) 내의 전기 접지면(도시되지 않은) 및/또는 와이어(490B)를 통해 회로 보드(460) 내의 전기 접지면(도시되지 않은)에 연결된다. 도시된 바와 같이, 와이어(490A)의 제1 단부가 케이지(486)의 플랜지(483) 및 플레이트(560) 사이에 배치되어(예를 들어, 사이에 클램핑된), 플레이트(560)의 홀(566)을 통해 연장하고, 와이어(490A)의 제2 단부는 회로 보드(474)의 전기 접지면에 연결된다. 유사하게, 와이어(490B)의 제1 단부는 케이지(486)의 플랜지(483)와 플레이트(560) 사이에 배치되어(예를 들어, 사이에 클램핑된), 플레이트(560)의 홀(568)을 통해 연장하고, 와이어(490B)의 제2 단부가 회로 보드(460)의 전기 접지면에 연결된다. 또한, 회로 보드(474)의 전기 접지면 및 회로 보드(460)의 전기 접지면은 핀(473A 및 473B)으로 도시된 하나 이상의 도전성 핀을 통해 연결된다. 핀(473A 및 473B)은 회로 보드(460) 및 회로 보드(474)에 배치된 접지면에 전기적으로 연결하기 위해 회로 보드(460)로부터 회로 보드(474)로 연장된다. 회로 보드(460 및 474)의 접지면은 외부 잡음 소스들의 영향이 회로 보드 어셈블리(496)의 회로를 인터럽트하는 것을 감소시키도록 돕는다. 회로 보드의 접지면은 민감한 아날로그 회로가 저잡음 성능으로 작동하도록 유지한다. 회로에 영향을 미치는 외부 노이즈를 감소시키기 위해 접지면을 연결하기에 적절한 임의의 수의 핀이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시 예에서, 케이지(486)는 외부 전자기파가 코어 어셈블리(488)에 도달하기 전에 외부 전자기파를 감쇠시키면서 이온이 통과하도록 하는 메시 쉴드로서 배치된다. 구멍(487)은 정사각형, 육각형, 원형 또는 불규칙 다각형 형상, 또는 임의의 다른 적절한 형상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 케이지(486)는 비접지 상태로 유지되며 이온 스트림의 오프셋 전압을 측정하는 데 사용된다. 일부 실시 예에서, 이온 센서(480)는 케이지(486)를 포함하지 않고 오히려 코어 어셈블리(488)만을 포함한다.

회로 보드 어셈블리(496)는 일반적으로 회로 보드(460), 회로 보드(474) 및 회로 보드(466)를 포함하며, 이들은 모두 포트(458)에 연결된다. 회로 보드(460, 474 및 466)는 인쇄 회로 보드(PCB)일 수 있다. 전력 인덕터(468)는 회로 보드(466)와 회로 보드(474) 사이에 배치된다. 그러나, 전력 인덕터(468)는 회로 보드(466 및 474)에 대해 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 회로 보드(466) 및 전력 인덕터(468)는 센서에 공급되는 전력을 조절하도록 배치된다. 회로 보드(460)는 특히 제어 릴레이(462), 이득 제어 저항(464), 필터 커패시터(463) 및 트랜스 임피던스 증폭기를 포함하고, 와이어(490B) 및 로드(556)에 연결된다. 회로 보드(460)는 로드(556)의 전류를 전압으로 변환하도록 배치되고, 그런 다음 그 전압을 필터링, 증폭, 조정 및 디지털화한다. 유사하게, 회로 보드(474)는 특히 제어 릴레이(476), 이득 제어 저항(478), 필터 커패시터(475) 및 트랜스 임피던스 증폭기를 포함하고, 와이어(490A) 및 로드(554)에 연결된다. 회로 보드(474)는 로드(554)의 전류를 전압으로 변환하도록 배치되고, 그런 다음 그 전압을 필터링, 증폭, 조정 및 디지털화한다. 회로 보드(460 및/또는 474)에 의해 생성된 디지털화된 데이터 세트는 그런 다음 직렬 메시지 포맷으로 변환되고 RS-485(또는 다른 통신 수단)를 통해 제어기(110)로 전송된다. 센서(450)에 의해 판정된 DC 밸런스의 레벨이 제어기(110)에 의해 사용되어 정보를 이온화기에 전송하고, 상술한 바와 같이 전하 축적에 대해 최적의 보호를 보장하도록 조정할 것이다. 센서(450)는 하드 와이어를 통해 제어기(110)와 상호 작용하거나 송신기(51)는 센서(50)와 실질적으로 동일한 방식으로 이해되어야 한다.

상기 개시의 다양한 양태들 및 다른 특징들 및 기능들, 또는 그 대안들이 바람직하게는 많은 다른 상이한 시스템들 또는 애플리케이션들로 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 현재 예상되지 않거나 예상치 못한 다양한 대안, 수정, 변형 또는 개선이 후속하는 청구 범위에 의해 포함되도록 의도된 당업자에 의해 후속하여 이루어질 수 있다.

2 기계 10 이온화기 시스템
12 전기 도관 20 전실 이온화기
22 수신기 30 개별 이온화기
32 수신기 40 컴퓨팅 장치
42 수신기 44 송신기
50 센서 송신기
52 하우징 54 단부
56 단부 58 포트
60 회로 보드 62 제어 릴레이
63 필터 커패시터 64 이득 제어 저항
66 회로 보드 68 전력 인덕터
70 커패시터 72 커패시터
73A 핀 73B 핀
74 회로 보드 75 필터 커패시터
76 제어 릴레이 78 이득 제어 저항
80 이온 센서 82 단부
84 단부 86 케이지
87 구멍 88 코어
90 와이어 92 와이어
94 와이어 96 회로 보드 어셈블리
110 제어기 112 하우징
112A 바닥 부분 112B 상부 부분(표시되지 않음)
114 회로 보드 116 이벤트 감지기 포트
118 이온화기 포트 120 센서 포트
122 옵션 포트 124 모드 버튼
126 표시 등 128 표시 등
130 안테나 포트 132 전원 포트
134 옵션 통신 포트 136 프로그래밍 포트
138 데이터 수집기 140 USB(범용 직렬 버스) 포트
142 오디오/복합 비디오 포트
144 HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 포트
146 Micro 범용 직렬 버스(USB) 포트
210 제어기 212 하우징
212A 바닥 부분 212B 상부 부분
214 회로 보드 216 이벤트 감지기 포트
218 이온화기 포트 220 센서 포트
222 옵션 포트 224 모드 버튼
226 표시 등 228 표시 등
230 안테나 포트 232 전원 포트
234 옵션 통신 포트 236 프로그래밍 포트
238 데이터 수집기 240 범용 직렬 버스(USB) 포트
242 오디오/복합 비디오 포트
244 HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 포트
246 Micro 범용 직렬 버스(USB) 포트
250 수신기 252 송신기
300 순서도 302 단계
304 단계 306 단계
308 단계 310 단계
312 단계 314 단계
316 단계 318 단계
320 단계 322 단계
324 단계 326 단계
328 단계 450 센서
451 송신기(미도시) 452 하우징
454 단부 456 단부
557 스레딩 458 포트
460 회로 보드 462 제어 릴레이
463 필터 커패시터 464 이득 제어 저항
466 회로 보드 468 전력 인덕터
470 커패시터 472 커패시터
473A 핀 473B 핀
474 회로 보드 475 필터 커패시터
476 제어 릴레이 478 게인 제어 저항
480 이온 센서 482 단부
483 플랜지 484 단부
486 케이지 487 구멍
488 코어 어셈블리 490A 와이어
490B 와이어 492 와이어(표시되지 않음)
494 와이어(표시되지 않음) 496 회로 보드 어셈블리
500 너트 502 스레딩
504 플랜지 510 캡
512 구멍 520 홀(들)
522 나사(들) 530A 플레이트
531A 홀 532A 홀
533A 홀 534A 홀
535A 홀 536A 홀
530B 플레이트 531B 홀
532B 홀 533B 홀
534B 홀 535B 홀
536B 홀 530C 플레이트
531C 홀 532C 홀
533C 홀 534C 홀
535C 홀 536C 홀
530D 플레이트 531D 홀
532D 홀 533D 홀
534D 홀 535D 홀
536D 홀 550 로드
550A 단부 550B 단부
552 로드 552A 단부
552B 단부 554 로드
554A 단부 554B 단부
556 로드 556A 단부
556B 단부 560 플레이트
562 홀 564 홀
566 홀 568 홀

Claims (20)

1. 이온 감지용 센서로서,
   회로 보드 어셈블리; 및,
   상기 회로 보드 어셈블리에 연결되는 코어 어셈블리로서, 상기 코어는 제1 전기 도전체 및 제2 전기 도전체를 구비하는 상기 코어 어셈블리;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
2. 제1 항에 있어서, 상기 회로 보드 어셈블리를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 제1 단부 및 제2 단부를 구비하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
3. 제2 항에 있어서, 상기 회로 보드 어셈블리에 연결되고 상기 제1 단부에 근접하여 배치된 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
4. 제1 항에 있어서, 상기 코어 어셈블리를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 회로 보드 어셈블리에 전기적으로 연결된 케이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
5. 제4 항에 있어서, 상기 회로 보드 어셈블리는:
   상기 제1 전기 도전체에 연결된 제1 회로 보드; 및
   상기 제2 전기 도전체에 연결된 제2 회로 보드;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
6. 제5 항에 있어서, 상기 회로 보드 어셈블리는 제3 회로 보드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
7. 제5 항에 있어서, 상기 케이지는 상기 제1 회로 보드 및 상기 제2 회로 보드 중 적어도 하나의 접지면에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
8. 제5 항에 있어서, 상기 코어 어셈블리는 상기 제1 전기 도전체 및/또는 상기 제2 전기 도전체에 연결된 적어도 하나의 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
9. 제8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 플레이트는 적어도 상기 제1 전기 도전체에 연결된 제1 플레이트 및 상기 제2 전기 도전체에 연결된 제2 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
10. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전기 도전체는 양의 전압으로 대전되고, 음이온을 수집하도록 동작가능하게 배열되고; 및
    상기 제2 전기 도전체는 음의 전압으로 대전되고, 양이온을 수집하도록 동작가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
11. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전기 도전체는 로드인 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
12. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전기 도전체는 와이어인 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
13. 제4 항에 있어서, 상기 케이지는 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
14. 이온 감지용 센서로서,
    회로 보드 어셈블리;
    상기 회로 보드 어셈블리에 연결되는 코어 어셈블리로서, 상기 코어는:
    제1 로드,
    제2 로드,
    상기 제1 로드에 연결된 제1 플레이트, 및
    상기 제2 로드에 연결된 제2 플레이트,
    를 구비하는 상기 코어 어셈블리; 및
    상기 코어 어셈블리를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 회로 보드 어셈블리에 전기적으로 연결된 케이지;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
15. 제14 항에 있어서, 상기 회로 보드 어셈블리를 적어도 부분적으로 둘러싸고, 제1 단부 및 제2 단부를 구비하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
16. 제15 항에 있어서, 상기 회로 보드 어셈블리에 연결되고 상기 제1 단부에 근접하여 배치된 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
17. 제14 항에 있어서, 상기 회로 보드 어셈블리는:
    상기 제1 로드에 연결된 제1 회로 보드; 및
    상기 제2 로드에 연결된 제2 회로 보드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
18. 제17 항에 있어서, 상기 케이지는 상기 제1 회로 보드 및 상기 제2 회로 보드 중 적어도 하나의 접지면에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 전기 도전체는 양의 전압으로 대전되고, 음이온을 수집하도록 동작가능하게 배열되고;
    상기 제2 전기 도전체는 음의 전압으로 대전되고 양이온을 수집하도록 동작가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.
20. 제19 항에 있어서, 상기 코어 어셈블리는:
    상기 제1 로드에 연결된 제3 플레이트; 및,
    상기 제2 로드에 연결된 제4 플레이트;
    를 더 포함하고,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 플레이트는 서로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 이온 감지용 센서.

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