KR20210040655A - 외란광 차단을 위한 광 소멸기구를 포함하는 소형 광학식 미세 먼지 센서 - Google Patents

외란광 차단을 위한 광 소멸기구를 포함하는 소형 광학식 미세 먼지 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20210040655A
KR20210040655A KR1020190123173A KR20190123173A KR20210040655A KR 20210040655 A KR20210040655 A KR 20210040655A KR 1020190123173 A KR1020190123173 A KR 1020190123173A KR 20190123173 A KR20190123173 A KR 20190123173A KR 20210040655 A KR20210040655 A KR 20210040655A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
dust
unit
measurement area
inlet
Prior art date
Application number
KR1020190123173A
Other languages
English (en)
Inventor
박화진
Original Assignee
주식회사 에이유이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에이유이 filed Critical 주식회사 에이유이
Priority to KR1020190123173A priority Critical patent/KR20210040655A/ko
Publication of KR20210040655A publication Critical patent/KR20210040655A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0096Investigating consistence of powders, dustability, dustiness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0211Investigating a scatter or diffraction pattern
    • G01N2015/0222Investigating a scatter or diffraction pattern from dynamic light scattering, e.g. photon correlation spectroscopy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 정확한 미세 먼지량의 측정을 위한 미세 먼지 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외란광 차단부를 가지는 미세 먼지 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 먼지 센서는 먼지 센서용 하우징 본체; 상기 하우징의 내부에 위치하고, 적어도 일부에 먼지 측정 영역을 포함하는 먼지 유로; 상기 하우징 내부에서 먼지 유로의 일측에 위치하여 상기 먼지 측정 영역에 광을 다중 슬릿을 통해 조광하는 발광부와; 상기 하우징 내부에서 상기 발광부에서 발광되어 상기 먼지 측정 영역을 통과한 광을 소거시키는 광소멸부와; 상기 하우징 내부에서 상기 먼지 측정 영역에서 먼지에 의해서 반사된 광을 수광하는 수광부; 및 상기 수광부에서 출력된 신호를 이용하여 먼지량을 측정하는 가공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

외란광 차단을 위한 광 소멸기구를 포함하는 소형 광학식 미세 먼지 센서{Compact optical fine dust sensor with light extinction mechanism for blocking extraneous light}
본 발명은 정확한 미세 먼지의 측정을 위한 미세 먼지 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외란광 차단성기 개선된 미세 먼지 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.
생활 속 대기중에 부유하는 미세먼지를 검출하고 농도를 측정하는 미세먼지 측정하기 위해서 광학식 미세먼지 측정장치가 사용된다. 광학식 미세먼지 측정 장치는 일측에 다이오드를 이용한 발광부를 형성하고, 먼지가 이동하는 경로에 광을 조사한 후, 먼지에 반사된 산란광이 수광부, 예를 들어, 포도다이오드로 입사되도록 하는 방식을 사용한다. 수광부로 입사되는 광량은 먼지 량에 비례하며, 출력되는 전류량은 입사된 광량에 비례하므로, 수광부에서 발생하는 전류량을 측정하면 먼지량을 측정할 수 있게 된다. 포토다이오드에서 발생되는 전류량은 매우 미세하므로 발생된 전류신호는 전압 신호로 변환하고 증폭하여 이를 측정에 사용한다.
하지만, 이러한 광학식 미세 먼지센서는 몇 가지 요인으로 측정 에러가 발생하게 되는데, 하나의 먼지가 다른 먼지를 차폐하는 것에 의해서 발생 되는 측정에러이며, 다른 하나는 외란 광에 의해서 발생하는 측정에러이다.
먼지 차폐에 의한 측정 에러는 본 발명자에 의해서 발명되고 주식회사 에이유이에 허여된 대한민국 특허 제2017257에 의해서 해소될 수 있다. 하지만, 외란광에 의한 측정 에러는 여전히 해결되지 않고 남아 있다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 과제는 외란광에 의한 측정 에러를 해소할 수 있는 새로운 먼지 센서를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은
먼지 센서용 하우징 본체;
상기 하우징의 내부에 위치하고, 적어도 일부에 먼지 측정 영역을 포함하는 먼지 유로;
상기 하우징 내부에서 먼지 유로의 일측에 위치하여 상기 먼지 측정 영역에 광을 다중 슬릿을 통해 조광하는 발광부와;
상기 하우징 내부에서 상기 발광부에서 발광되어 상기 먼지 측정 영역을 통과한 광을 소거시키는 광소멸부와;
상기 하우징 내부에서 상기 먼지 측정 영역에서 먼지에 의해서 반사된 광을 수광하는 수광부; 및
상기 수광부에서 출력된 신호를 이용하여 먼지량을 측정하는 가공부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서를 제공한다.
이론적으로 한정된 것은 아니지만, 광학식 미세먼지 센서에 사용되는 수광소자로는 Photo Diode, Photo Transistor, Photo IC 등이 있으며, 반도체의 특성에 따라 수 나노에서 수백 마이크로 암페어의 암전류 특성을 갖게 되며, 이러한 암전류는 미세한 반사 및 확산광에 의해서 영향을 받게 되고, 결국 오측정을 일으키게 된다. 이에 따라, 미세먼지센서 내부에서 먼지에 반사되는 산란광을 제외한 외란광, 즉, 발광부에서 발광된 후 내부 벽면에서 반사되거나 확산에 의해서 수광부로 직접 입사되는 광을 효과적으로 감소시킬 수 있는 광 소멸부와 슬릿을 통한 발광 구조를 도입함으로써, 이로 인한 측정 오차를 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 발광부는 발광 소자를 둘러싸는 발광 격실과, 발광 격실에 장착되는 발광소자와, 상기 발광 소자에서 방출된 광을 슬릿에 집광시키는 집광 렌즈와, 상기 집광렌즈에서 집광된 광을 일부 영역을 통해서 방출시키는 하나 이상의 슬릿을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 집광렌즈는 발광 소자에서 발광되는 광을 포인트 광원, 즉, 점광원으로 변환시키기 위해서 사용된다. 본 발명에 있어서, 상기 점광원은 소정 직경의 영역안에 광량의 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상의 광량이 집광되는 광을 의미한다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 점광원은 직경 1 mm 이하의 영역, 예를 들어, 0.9 mm 이하, 0.8 mm 이하, 0.7 mm 이하, 0.6 mm 이하, 0.5 mm의 원형 조광영역을 형성하는 점광원일 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 슬릿은 일 영역에 광이 통과할 수 있는 천공 홀이 형성된 천공 격벽일 있으며, 바람직하게는 중심이 천공된 2 이상의 천공 격벽이 광의 진행 경로를 따라서 소정 간격으로 이격하여 설치된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 발광 격실은 바닥면에 발광용 엘이디 칩이 실장되거나 또는 엘이디 칩이 실장된 전구가 장착된 우물형 격실일 수 있으며, 상기 우물의 입구는 공기 흐름 관로의 먼지 측정 영역과 연통되고, 상기 우물 입구측으로 집광 렌즈, 제1 천공 격벽, 및 제2 천공 격벽이 설치되고, 엘이디 칩과, 집광 렌즈의 중심축과 제1 천공 격벽에 형성된 천공과, 제2 천공 격벽에 형성된 천공은 일렬로 정렬될 수 있다.
본 발명에 있어서, 광 소멸부는 발광부에서 입사된 광이 유입되는 광입구가 형성된 소멸홈을 가진다. 상기 소멸홈은 광입구로 유입되는 광량에 비해서 유출되는 광량이 적으며, 바람직하게는 유출되는 광량은 유입되는 광량의 50% 이하, 일 예로, 40% 이하, 30% 이하, 20%이하, 10 %이하, 5%이하, 가장 바람직하게는 1%이하일 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 광소멸부는 먼지 측정 영역을 통과한 광이 입사되는 광 입구와, 내부에 입구를 통해서 입사된 광을 광입구와 다른 방향으로 반사시키는 벽면을 가지는 오목홈 일 수 있다. 일 실시에 있어서, 상기 오목홈은 입구나 내부보다 좁은 항아리형 오목홈일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 광소멸부는 발광 격실의 입구에 대향하여 먼지 유로의 타측에 위치하는 광유입구와, 유입구로 유입된 광이 입구로 다시 반사되지 못하도록 유입된 광을 경사지게 반사하는 경사벽과, 상기 경사벽면에서 반사된 광이 유입되도록 오목홈의 벽면에 형성된 벽면홀로 이루어질 수 있다. 상기 광소멸홈의 내부에 형성된 반사 벽면은 유입된 광이 산란되도록 계단식으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 수광부는 슬릿을 통해서 방출된 광이 확산에 의해서 직접 입사되는 것을 방지하고, 먼지에 부딪혀 산란된 광이 입사될 수 있도록 광의 진행 방향에서 빗겨나서 위치한다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 수광부는 소정 면적으로 수광 칩일 수 있으며, 바람직하게는 발광부에서 광소멸부로 이어지는 광 경로에 수직하게 실장될 수 있으며, 보다 바람직하게는 하우징의 두께가 줄일 수 있도록 먼지 유로의 일 측면에 수직하게 실장되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 먼지센서는 측정 오차를 줄일 수 있도록 발광부와 수광부와 광소멸부로 이루어진 2 이상의 측정 유닛을 포함할 수 있으며, 각 측정 유닛에서 측정된 신호를 가공부를 통해서 평균하여 출력할 수 있다.
본 발명은 일 측면에서,
먼지 유로를 포함하는 하우징과
상기 먼지 유로의 일측에 2 이상의 우물형 격실들이 평행하게 형성된 발광부, 여기서 상기 우물형 격실들에는 각각 발광 소자, 집광 렌즈, 제1 천공 격벽, 및 제2 천공 격벽이 각각 설치되며;
상기 먼지 유로의 타측에 2 이상의 광소멸 홈들이 각각 우물형 격실들에 대향하여 평행하게 형성된 수광부, 여기서 상기 광소멸 홈들은 먼지 측정 영역을 통과한 광이 입사되는 광 입구와, 내부에 입구를 통해서 입사된 광을 광입구와 다른 방향으로 반사시키는 경사 벽면을 가지며; 및
상기 우물형 격실에서 광소멸홈으로 이어지는 광경로에 각각 광경로와 먼지 유로에 수직하게 배치된 수광칩;을 포함하는 다중 먼지 센서를 제공한다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 먼지센서는 우물형 격실에서 광소멸홈으로 이어지는 2개의 광경로를 형성할 수 있으며, 상기 제1 광소멸홈과 제2 광소멸홈은 경사벽면이 서로 대항하게 배치되고, 벽면홀이 서로 연통될 수 있다. 이로 인해, 제1 광소멸홈의 입구로 유입된 광은 제1 경사 벽면에서 반사되어 제2 광소멸홈에 연통되는 제1 벽면홀로 유도되어 완전히 소멸될 수 있으며, 제2 광소멸홈의 입구로 유입된 광은 제2 경사벽면에서 반사되어 제1 광소멸 홈으로 연통되는 제2 벽면홀로 유도되어 완전히 소멸될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 하우징은 발광 소자, 수광 소자, 및 제어 소자들이 실장되는 PCB와, PCB에 실장되어 먼지 유로, 발광 격실, 광소멸을 형성하는 사출물로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 먼지 센서는 먼지 유로에 공기 흐름을 유도하는 펜을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 일 측면에서, 발광소자에서 발광된 광을 다중 슬릿을 통과시켜 포인트 광원으로 변경시키는 단계;
상기 포인트 광원을 먼지 측정 영역에 조광시키는 단계;
상기 먼지 측정 영역을 통과하는 광을 소거시키는 단계; 및
상기 먼지 측정 영역에서 반사된 광을 수광하여 먼지량을 측정하는 단계
를 포함하는 외란광을 제거한 먼지량 측정 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 미세 먼지 센서는 외란광, 즉, 미세먼지센서 내부에서 먼지에 반사되는 산란광을 제외한 광들을 효과적으로 제거함으로써, 측정 에러를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 먼지센서의 직육면체의 평면을 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 먼지센서의 직육면체의 측면을 보여주는 측면도이다.
도 3은 상기 도 2의 AA'선분에 따른 먼지센서의 단면도이다.
도 4는 상기 도 1의 BB'선분에 따른 먼지센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 먼지 센서의 실물을 보여주는 사진으로서, 내부를 볼 수 있도록 커버 일부를 절개한 상태이다.
도 6은 본 발명에 따른 먼지 센서를 측정 프로세스를 도식화한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 먼지 센서에서 사용되는 포인트 광원의 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 먼지 센서를 이용한 광시뮬레이션을 보여주는 도면이다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명을 단지 예시하는 것이며, 발명을 한정하기 위한 것은 아님을 유의하여야 한다.
도 1 내지 도 5에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 먼지 센서(1)는 직사각형 형태의 PCB 기판(11)과 상기 PCB 기판(11)에 실장되는 직육면체 형태의 플라스틱 사출물(12)이 결합된 납작한 직육면체 형태의 하우징(10)을 가진다.
상기 하우징(10)은 긴변의 제1 측면에 공기가 유입되는 유입구(310)가 형성되고 대향하는 타측면에 공기가 유출되는 유출구(320)를 가지며, 상기 유입구(310)와 유출구(320)는 상기 하우징(10)의 내부를 통해서 서로 연통되어, 먼지 유로(300)를 형성한다. 상기 먼지 유로(300)를 통해서 공기의 흐름을 유도할 수 있도록, 먼지 유로(300)의 출구에 측에 흐름 유도용 회전 팬(330)이 설치되며, 회전 팬(330)의 회전에 따라서, 먼지 유로(300) 내부로 먼지를 포함하는 공기가 흐르게 된다.
상기 먼지 유로(300)는 직사각형 단면의 관로로 이루어지며, 유입구(310)와 유출구(320)로부터 외란광이 유입되는 것을 차단할 수 있도록, 유입구(310)에서부터 소정거리를 직진하여 측정 영역(A)를 관통할 때까지는 직관부를 형성하고, 측정 영역(A)를 통과한 후에는 소정 각도 꺾여서 경사지게 연장되어 유출구(320)에서 유입구(310)가 보이지 않도록 연장된다.
상기 먼지 유로(300)의 일측에는 상기 측정 영역(A)에 광을 조사할 수 있도록, 발광부(100)가 형성된다. 상기 발광부(100)는 2개의 직사각형 단면의 우물형 격실(110)들과, 각각의 우물형 격실(110)에 바닥에서부터 차례로 설치되는 발광 다이오드 칩(120)과, 집광 렌즈(130)와, 제1 천공 격벽(140)과 제2 천공 격벽(150)을 포함한다.
상기 발광 다이오드 칩(120)은 광의 직진성을 높일 수 있도록 우물형 격실의 아래쪽에 PCB 기판에 수직하게 실장되며, 우물형 격실(110)의 입구 방향으로 광을 방출한다.
상기 집광 렌즈(130)는 발광 다이오드 칩(120)에서 발광된 광을 집광하여 제1 천공 격벽(140)과 제2 천공 격벽(150)을 통과한 후, 점 광원 형태로 측정 영역(A)을 조광함으로써, 확산에 의한 외란광을 방지하기 위해서 설치된다. 상기 집광렌즈는 광축이 제1 천공 격벽(140)과 제2 천공 격벽(150)의 천공구와 동축에 정렬되고, 양면이 볼록인 구면 렌즈를 사용할 수 있다.
상기 제1 천공 격벽(140)은 집광 렌즈(130)를 통해서 집광된 광이 측정 영역에 도달하는 경로에서 확산되어 외란광을 유발하는 것을 방지할 수 있도록, 집광 렌즈(130)와 측정 영역 사이의 광로에 형성되며, 중심부에 형성된 확산되지 않은 광을 투과시키는 제1 천공구(141)를 형성한다.
상기 제2 천공 격벽(150)은 제1 천공 격벽(140)의 제1 천공구(141)를 관통한 광이 측정 영역에 도달하는 경로에서 확산되어 외란광을 유발하는 것을 방지할 수 있도록, 제1 천공 격벽(140)과 측정 영역(A) 사이의 광로에 위치하며, 중심부에 제2 천공구(151)가 형성된다.
상기 측정 영역(A)을 중심으로 상기 발광부(100)에 대향하여 측정 영역(A)의 타측에는 광소멸부(200)가 형성된다. 광소멸부(200)는 발광부(100)를 이루는 2개의 우물형 격실(110)들에 대향하여 나란하게 입구가 형성된 2개의 광소멸용 오목홈(201) 으로 이루어진다.
상기 2개의 광소멸용 오목홈(201)은 먼지 측정 영역(A)을 통과한 광이 입사되는 광 입구(210)와, 상기 입사되는 광 경로와 45°각도를 이루는 경사 벽면(220)과, 상기 경사벽면(220)에서 반사된 광이 반사되어 유입되도록 오목홈(201)의 벽면에 형성된 벽면홀(230)을 가진다.
상기 2개의 광소멸용 오목홈(201)은 오목홈의 내부에 형성된 2개의 경사벽면(220)이 서로 대향하도록 배치되고, 벽면홀(230)들이 서로 연통되도록 함으로서, 하나의 광소멸용 오목홈(201)로 유입된 광은 내부에서 경사 벽면(220)에서 반사된 후, 벽면 홀(230)을 통과하여, 나머지 하나의 광소멸용 홈(201)의 내부로 유도됨으로써, 완전히 소멸되고, 벽면에 반사된 광이 외란광으로 작동하는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 측정 영역(A)의 바닥면을 이루는 PCB 기판에는 두 개의 직사각형 형태의 포토 다이오드(410)이 실장된다. 포토 다이오드(410)는 발광부(100)에서 대향하는 광소멸용 오목홈(201)로 연장되는 광 경로에서 먼지에 의해서 산란된 광을 측정한다. 포토 다이오드(410)에 입사된 산란광은 광량에 비례하는 전류 신호로 출력되고, 출력된 전류 신호는 전압으로 변환 및 증폭된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 소형 광학시 미세먼지 센서의 검출 프로세스는 다음과 같이, 본 발명의 미세 먼지 센서의 내부로 인입된 먼지가 FAN의 기류에 따라 흐르게 되고, 다음 Emitter 발광부(100)가 발산한 평행 광을 먼지의 이동로에 조사되고, 평행광은 먼지에 반사되어 산란되는 광과 직진 광으로 나누어지게 된다. 여기서 산란광은 detecter 수광부에 입사되어 작은 전류신호로 바뀌게 되고 이를 증폭하고, 비교하게 되는데, 이때, 산란광이 아닌 직진광의 경우 먼지의 농도와 상관없는 광으로 센서의 오 측정값을 야기하기 때문에 광 소멸 기구를 통해 직진광을 소멸 시켜 외란광의 영향을 최소화한다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 다이오드에서 발생되는 직진광의 경우, 집광렌즈에 의해서 1mm 직경의 점광원을 형성하게 되며, 점광원은 거리에 따라 점광원이 중심의 비확산부와 주변의 확산부로 퍼지게 되는데, 주변의 확산부는 외란광으로 작용하게 되어 오측정을 야기하게 된다. 이를 방지하기 위해 포인트 광원의 피크 광 출력 부분만 통과할 수 있도록, 지름 1mm 이하로 구성하였다.
도 8에서 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(120)에서 발생된 광은 집광 렌즈(130)를 거친 후, 중심부에 직경 1mm의 천공을 가지는 제1 천공 격벽(140)과 중심부에 직경 1mm의 천공을 가지는 제2 천공 격벽(150)을 거쳐서, 먼지에 방사되며, 먼지에 반사되어 산란된 광은 수광부(410)으로 입사되고, 먼지에 반사되지 않은 광은 측정 영역을 통과하여 소거된다. 집광 렌즈(130)를 거친 광은 확산되면서 직진하여 주변의 확산부는 제1 천공 격벽(140)에서 제거되고, 중심의 비확산부는 통과하게 된다. 동일하게 제1 천공 격벽(140)을 통과한 광은 주변부의 확산부는 제2 천공 격벽(150)에 걸려서 제거되고, 중심부의 비확산부는 통과하여, 측정 영역(A)를 비추게 된다. 측정 영역(A)에서 먼지에 부딪쳐 산란된 광은 진행 방향의 바닥면에 위치하는 수광부(410)으로 입사되고, 전류 신호로 변환되어 출력된다. 측정 영역(A)에서 먼지에 부딪치지 않은 광은 측정 영역(A)를 통과한 후, 광소멸부로 입사되어 소멸된다. 이로 인해, 먼지에 부딪히지 않고 측정 영역(A)을 통고한 광이 광의 진행 방향에 위치한 벽면에 부딪혀 반사된 후, 수광부(410)로 입사되어 암전류로 작동하는 것을 방지하게 된다.
실시예 2
광 소멸부와 슬릿에 의해서 암전류가 감소하는 것을 측정하기 위해서, 발광다이오드와 감지영역(A) 사이에, 도 8과 같이, 2개의 슬릿을 장착하고, 감지 영역의 반대편에 광소멸부가 설치된 먼지 감지 센서에서 발광 후 암전류를 측정하였다.
이때 발광 다이오드의 출력은 수십 mW 수준이며, 다이오드 칩에서 볼록 렌즈까지의 거리는 약 3mm이다. 1차 천공 격벽에서 천공구의 지름 크기는 1mm이며, 다이오드에서 1차 천공 격벽의 천공구까지의 거리는 3mm, 1차 천공격벽에서 2차 천공격벽까지의 거리는 2mm 이격되도록 설치되었으며, 2차 천공구의 지름도 1mm이었다.
먼지가 없이 필터링된 공기를 흘려보내면서, 다이오드를 발광시켜 포토다이오드의 암전류를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
비교실시예
실시 예 2의 먼지센서 광 소멸부의 홈을 메운 후 동일한 조건으로 다이오드를 발광시켜 포토다이오드의 암전류를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
항목 암전류(Dark Current) A
실시예 2 1.26 E-09
비교실시예 4.30 E-09
먼지가 없는 상태에서 발생하는 포토다이오드의 암전류가 약 1/3 이하로 감소하였다.
1: 먼지센서
10: 하우징
100: 발광부
200: 광소멸부
300: 먼지유로

Claims (12)

  1. 먼지 센서용 하우징 본체;
    상기 하우징의 내부에 위치하고, 적어도 일부에 먼지 측정 영역을 포함하는 먼지 유로;
    상기 하우징 내부에서 먼지 유로의 일측에 위치하여 상기 먼지 측정 영역에 광을 다중 슬릿을 통해 조광하는 발광부와;
    상기 하우징 내부에서 상기 발광부에서 발광되어 상기 먼지 측정 영역을 통과한 광을 소거시키는 광소멸부와;
    상기 하우징 내부에서 상기 먼지 측정 영역에서 먼지에 의해서 반사된 광을 수광하는 수광부; 및
    상기 수광부에서 출력된 신호를 이용하여 먼지량을 측정하는 가공부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광부는 발광 소자를 둘러싸는 발광 격실과, 발광 격실에 장착되는 발광소자와, 상기 발광 소자에서 방출된 광을 슬릿에 집광시키는 집광 렌즈와, 상기 집광렌즈에서 집광된 광을 일부 영역을 통해서 방출시키는 하나 이상의 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬릿은 일 영역에 광이 통과할 수 있는 천공 홀이 형성된 천공 격벽인 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 천공 격벽은 2 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 소멸부는 발광부에서 입사된 광이 유입되는 광입구를 가지는 오목형 홈이며, 상기 광입구로 유입되는 광량에 비해서 상기 광입구로 유출되는 광량이 적은 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광소멸부는 입사된 광을 광입구와 다른 방향으로 반사시키는 벽면을 가지는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광소멸부는 발광 격실의 입구에 대향하여 먼지 유로의 타측에 위치하는 광유입구와, 광유입구로 유입된 광이 입구로 다시 반사되지 못하도록 유입된 광을 경사지게 반사하는 경사벽과, 상기 경사벽면에서 반사된 광이 유입되도록 오목홈의 벽면에 형성된 벽면홀로 이루어진 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반사 벽멱은 계단식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수광부는 소정 면적으로 수광 칩이며,
    발광부에서 광소멸부로 이어지는 광 경로 및 먼지 유로에 수직하게 실장되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
  10. 먼지 유로를 포함하는 하우징과
    상기 먼지 유로의 일측에 2 이상의 우물형 격실들이 평행하게 형성된 발광부, 여기서 상기 우물형 격실들에는 각각 엘이디 칩, 집광 렌즈, 제1 천공 격벽, 및 제2 천공 격벽이 각각 설치되며;
    상기 먼지 유로의 타측에 2 이상의 광소멸 홈들이 각각 우물형 격실들에 대향하여 평행하게 형성된 수광부, 여기서 상기 광소멸 홈들은 먼지 측정 영역을 통과한 광이 입사되는 광 입구와, 내부에 입구를 통해서 입사된 광을 광입구와 다른 방향으로 반사시키는 경사 벽면과, 상기 경사벽면에서 반사된 광이 유입되도록 오목홈의 벽면에 형성된 벽면홀을 가지며; 및
    상기 우물형 격실에서 광소멸홈으로 이어지는 광경로에 각각 광경로와 먼지 유로에 수직하게 배치된 수광칩;을 포함하는 다중 먼지 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 먼지센서는 우물형 격실에서 광소멸홈으로 이어지는 2개의 광경로를 형성하고, 상기 제1 광소멸홈과 제2 광소멸홈은 경사벽면이 서로 대항하게 배치되고, 벽면홀이 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 다중 먼지 센서.
  12. 발광소자에서 발광된 광을 다중 슬릿을 통과시켜 포인트 광원으로 변경시키는 단계;
    상기 포인트 광원을 먼지 측정 영역에 조광시키는 단계;
    상기 먼지 측정 영역을 통과하는 광을 소거시키는 단계; 및
    상기 먼지 측정 영역에서 반사된 광을 수광하여 먼지량을 측정하는 단계
    를 포함하는 외란광을 제거한 먼지량 측정 방법.

KR1020190123173A 2019-10-04 2019-10-04 외란광 차단을 위한 광 소멸기구를 포함하는 소형 광학식 미세 먼지 센서 KR20210040655A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190123173A KR20210040655A (ko) 2019-10-04 2019-10-04 외란광 차단을 위한 광 소멸기구를 포함하는 소형 광학식 미세 먼지 센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190123173A KR20210040655A (ko) 2019-10-04 2019-10-04 외란광 차단을 위한 광 소멸기구를 포함하는 소형 광학식 미세 먼지 센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210040655A true KR20210040655A (ko) 2021-04-14

Family

ID=75477542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190123173A KR20210040655A (ko) 2019-10-04 2019-10-04 외란광 차단을 위한 광 소멸기구를 포함하는 소형 광학식 미세 먼지 센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210040655A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220147427A (ko) * 2021-04-27 2022-11-03 주식회사 나인 먼지 감지기
CN116519656A (zh) * 2023-06-25 2023-08-01 广州盛安医学检验有限公司 一种荧光扫描装置
KR20230161222A (ko) 2022-05-18 2023-11-27 암페놀센싱코리아 유한회사 Uv 살균기능을 구비한 미세먼지 센서

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220147427A (ko) * 2021-04-27 2022-11-03 주식회사 나인 먼지 감지기
KR20230161222A (ko) 2022-05-18 2023-11-27 암페놀센싱코리아 유한회사 Uv 살균기능을 구비한 미세먼지 센서
CN116519656A (zh) * 2023-06-25 2023-08-01 广州盛安医学检验有限公司 一种荧光扫描装置
CN116519656B (zh) * 2023-06-25 2023-09-12 广州盛安医学检验有限公司 一种荧光扫描装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210040655A (ko) 외란광 차단을 위한 광 소멸기구를 포함하는 소형 광학식 미세 먼지 센서
CN101300476B (zh) 测量液体的浊度、荧光度、磷光度和/或吸收系数的光度方法和设备
US9625372B2 (en) Ultraviolet-based ozone sensor
CN102192898B (zh) 感烟探测器
US10119908B2 (en) Particle sensor
EP3761008B1 (en) Micro object detection apparatus
WO2017060105A1 (en) Particle sensor for particle detection
US9846111B2 (en) Optical detection system for particles
JP6455470B2 (ja) 粒子センサ、及びそれを備えた電子機器
US20050259261A1 (en) Sample analyzer
KR102644216B1 (ko) 입자 센싱 장치
JP2017026545A (ja) 粒子検出センサ
JP3720799B2 (ja) 花粉センサ
WO2017090134A1 (ja) 粒子センサ
US20140291548A1 (en) Fluorescence gas and liquid sensor
CN112334755A (zh) 粒子检测装置
WO2017060164A1 (en) Optical sensor for particle detection
KR20160103287A (ko) 미세 먼지 및 미생물 검출 장치
JP2008039735A (ja) 粒子計測装置
KR20160103285A (ko) 미세 먼지 및 미생물 검출 장치
JP2005283217A (ja) Led発光測定装置
KR101108544B1 (ko) 비분산 적외선 가스 측정 장치
KR102568945B1 (ko) 입자 센싱 장치
JP3193670B2 (ja) 煙感知装置
US6534778B1 (en) Apparatus for detecting balls carried in tube

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application