KR20230030407A - 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치 - Google Patents

재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치 Download PDF

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Abstract

개별 가스 센서 유닛을 교정기에 의해 교정할 때 가스 센서 소자와 소켓으로 연동된 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에 해당 가스의 교정 값 외에 센서 고유 ID 및 일련번호, 센서의 수명 예측과 신뢰성에 영향을 주는 데이터를 기록, 예를 들면 교정 횟수, 횟수에 따른 교정 연월일, 교정시 표준가스의 압력, 단위시간당 교정 가스의 유량, 교정시 센서 주변 온도 및 습도가 기록된 센서 유닛, 특히 사용자의 필요에 따라 다양한 센서 유닛을 탈착하여 사용할 수 있는 데이터 로깅 기능과 근거리 통신 기능을 갖는 가스검출모듈을 제공하고, 상기 가스검출모듈을 장착하고 가스검출모듈로부터 측정한 센서 값을 사용자에게 제공하도록 함으로써, 상황과 용도에 맞는 가스 센서 유닛을 사용자가 자유롭게 취사선택하여 사용할 수 있도록 한 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치를 제공한다.

Description

재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치{Gas detection module equipped with reusable gas sensor unit and gas detection device using same}
본 발명은 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치에 관한 것으로, 개별 가스 센서 유닛을 교정기에 의해 교정할 때 가스 센서 소자와 소켓으로 연동된 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에 해당 가스의 교정 값 외에 센서 고유 ID 및 일련번호, 센서의 수명 예측과 신뢰성에 영향을 주는 데이터를 기록, 예를 들면 교정 횟수, 횟수에 따른 교정 연월일, 교정시 표준가스의 압력, 단위시간당 교정 가스의 유량, 교정시 센서 주변 온도 및 습도가 기록된 센서 유닛, 특히 사용자의 필요에 따라 다양한 센서 유닛을 탈착하여 사용할 수 있는 데이터 로깅 기능과 근거리 통신 기능을 갖는 가스검출모듈을 제공하고, 상기 가스검출모듈을 장착하고 가스검출모듈로부터 측정한 센서 값을 사용자에게 제공하도록 함으로써, 상황과 용도에 맞는 가스 센서 유닛을 사용자가 자유롭게 취사선택하여 사용할 수 있도록 한 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용하고 있는 센서 모니터링 장치들은 특정한 센서를 선택하고, 그 선택한 센서에 대해서만 센싱하고 디스플레이하거나 무선으로 센싱 데이터를 전송한다.
특히, 수명이 비교적 짧은 가스 센서의 경우에는 센서의 수명을 예측하기 어렵고, 더 성능이 좋은 새로운 센서로 교체하거나, 사용자가 임의로 다른 종류의 센서로 교체할 때, 센서 모니터링 장치에서 자동으로 보정할 수 없어 측정 오차가 커질 수밖에 없다.
특히, 고가의 가스 센서를 재교정하여 사용하는 경우에도 가스 센서 소자의 수명 예측이 더욱 어렵고, 오차 범위도 확대되며, 이러한 불편함은 사용할 가스 센서 종류가 많으면 많을수록 불편함은 가중된다.
따라서 수명이 짧은 가스 센서 소자를 교체할 수 있는 가스 센서 유닛과 복수의 가스 센서 유닛을 함께 장착하여 사용할 수 있으며, 장착된 가스 센서 유닛을 자동으로 인식하여 센서 데이터를 처리하여 전송하고, 처리된 데이터를 측정 시간별로 저장한 후 전송하고, 측정된 센서 데이터를 스마트 디바이스나 전용 계측기기에서 디스플레이하여 사용자가 인지할 수 있도록 하며, 사용자가 상황과 용도에 맞게 센서를 자유롭게 탈착하여 사용할 수 있도록 한 장치와 가스 센서 유닛과 가스 검출 모듈을 교정할 수 있는 교정장치의 개발이 요구되고 있다.
한편, 센서모듈을 탈착 형태로 사용할 수 있는 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 비콘 본체에 센서모듈이 착탈 고정되는 구성이 제공으로 BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 무선통신을 수행하는 비콘 단말기가 다양한 공간 조건에서도 간편하고 용이하게 설치되어 활용될 수 있도록 한다. 특히, 다양한 환경데이터를 송신하기 위해서 각각의 비콘을 구비하는 것이 아니라 추가로 구비된 센서모듈을 교체하여 결합하는 간단한 조작으로도 사용자에게 다양한 서비스를 제공한다.
이러한 종래기술은 센서모듈을 교체하여 사용할 수 있으나, 센서모듈에는 복수의 센서를 교체하여 사용하는 것이 아니고 단지 하나의 센서가 장착되는 방식이므로, 다수의 센서를 이용하고자 할 경우에는 작은 센서모듈의 교체에 따른 불편함이 있다.
대한민국 공개특허 10-2017-0082373(2017.07.14. 공개)(센서모듈의 탈착이 가능한 비콘)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 센서 모니터링 장치와 종래기술에서 발생하는 문제를 해결하고 사용자가 상황과 용도에 맞게 가스 센서 유닛을 자유롭게 탈착하여 사용할 수 있도록 한 장치의 개발 요구에 따라 제안된 것으로서, 개별 가스 센서 유닛을 교정기에 의해 교정할 때 가스 센서 소자와 소켓으로 연동된 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에 해당 가스의 교정 값 외에 센서 고유 ID 및 일련번호, 교정 연월일시, 교정 횟수, 교정시 표준가스의 압력, 단위시간당 교정 가스의 유량, 교정시 센서 주변 온도 및 습도 값을 기록해주는 가스 센서 교정기기, 사용자의 필요에 따라 다양한 센서 유닛을 탈착하여 사용할 수 있는 데이터 로깅 기능과 근거리 통신 기능을 갖는 가스검출모듈을 제공하고, 상기 가스검출모듈을 장착하고 가스검출모듈로부터 측정한 센서 값을 사용자에게 제공하도록 함으로써, 상황과 용도에 맞는 가스 센서 유닛을 사용자가 자유롭게 취사선택하여 사용할 수 있도록 한 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 가스검출모듈과 근거리 통신을 이용한 스마트 디바이스(스마트폰, 스마트 패드)를 이용하여 측정값을 실시간으로 확인할 수 있도록 한 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "재사용 가능한 가스 센서 유닛이 구비된 가스검출모듈"은,
가스 센서 소자가 탈착 가능하며, 상기 가스 센서 소자의 검출 신호를 인터페이스하며 재사용 가능한 가스 센서 유닛;
상기 가스 센서 유닛이 장착될 공간이 마련된 케이스;
상기 케이스의 일단에 구비되어 공기를 흡입하는 가스 흡입구;
상기 케이스의 내부에 흡입된 공기를 외부로 배출하는 가스 배출구;
상기 케이스의 내부 공간에 마련되며, 사용할 가스 센서 유닛을 탈착할 수 있는 복수의 센서 유닛 소켓;
상기 케이스의 임의 위치에 구비되어 상기 센서 유닛 소켓에 장착된 가스 센서 유닛에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 단자와, 상기 가스 센서 유닛과 데이터를 인터페이스하는 인터페이스 단자를 포함하는 커넥터; 및
상기 케이스의 임의 위치에 마련되며, 상기 커넥터를 통해 공급되는 전원으로 가스 센서 유닛을 구동하며, 측정할 가스 센서 유닛을 선택하거나 선택된 가스 센서 소자의 측정 데이터의 전송을 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가스 검출 모듈은,
상기 커넥터를 통해 입력되는 전원을 구동 전원으로 공급함과 동시에 내장된 배터리를 충전하는 배터리 충전회로;
상기 케이스의 일단에 장착되어 이동에 활용되는 손잡이;
데이터 로깅 동작을 조작하는 조작 스위치;
상기 데이터 로깅 상태를 시각적으로 표시해주는 상태 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가스 검출 모듈은,
상기 마이크로 컨트롤 유닛과 연동하며, 외부 기기와 근거리 무선 통신으로 연동하여 외부 기기로부터 제어 명령을 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛에 전송하거나, 상기 마이크로 컨트롤 유닛으로부터 출력되는 측정 데이터를 근거리 무선 통신으로 송출하는 근거리 무선 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 가스 센서 유닛은,
가스를 검출하는 가스 센서 소자;
상기 가스 센서 소자가 탈착 가능하며, 상기 가스 센서 소자의 검출 신호를 인터페이스하며 재사용 가능한 가스 센서 모듈을 포함하며,
상기 가스 센서 모듈은,
가스 측정을 제어하며, 측정 데이터의 전송을 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛;
상기 가스 센서 소자와 결합하며, 상기 마이크로 컨트롤 유닛에서 출력된 가스 측정 제어신호에 따라 가스 센서 소자를 구동하고, 상기 가스 센서 소자로부터 측정된 측정 데이터를 상기 마이크로 컨트롤 유닛에 전달하는 전기화학 센서 인터페이스; 및
상기 전기화학 센서 인터페이스 및 마이크로 컨트롤 유닛에 구동 전원을 공급해주는 전원 공급기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 가스 검출 모듈은,
상기 케이스에 탈착되며 상기 케이스에 구비된 커넥터와 결합하여 상기 가스 센서 유닛의 가스 흡입량을 조절하는 로거 어댑터를 포함하고,
상기 로거 어댑터는,
가스 검출 모듈로부터 구동 전원 및 유량 값을 수신하는 커넥터;
설정된 펌프 구동 제어 프로그램을 이용하여 상기 수신한 유량 값에 대응하게 공기 펌프 모터의 회전수(rpm)를 조절하는 마이크로 컨트롤 유닛;
상기 커넥터를 통해 공급받은 직류 전압을 소정의 직류 전압(DC 12V)으로 만들어 모터 구동 전압을 공급하는 직류/직류 컨버터; 및
상기 마이크로 컨트롤 유닛의 회전수 제어에 따라 상기 직류/직류 컨버터에서 공급해주는 전원으로 공기 펌프 모터를 구동시켜 상기 가스 검출 모듈의 가스 흡입 유량을 조절하는 모터 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치"는,
가스검출모듈을 탈착하기 위한 탈착부가 마련된 본체;
상기 탈착부에 장착되며, 복수의 가스 센서 유닛이 탈착 가능하도록 센서 유닛 소켓이 마련되고, 흡입된 외부의 공기를 측정한 후 측정 데이터를 출력하는 가스 검출 모듈;
상기 가스 검출 모듈에 공기를 흡입시키기 위한 모터 구동회로 및 공기 펌프 모터; 및
상기 모터 구동회로의 동작을 제어하며, 상기 가스 검출 모듈에서 출력되는 측정 데이터를 인터페이스하여 표시기를 통해 측정 데이터를 표출하고, 외부 장치와의 측정 데이터 인터페이스를 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치"는,
외부로부터 공급되는 상용 전원을 소정의 직류 전원으로 만들어 공급하는 전원 공급기(SMPS);
커넥터를 통해 외부로부터 공급되는 전원으로 내장된 배터리를 충전하는 배터리 충전회로; 및
상기 마이크로 컨트롤 유닛과 연동하며, 측정 데이터를 유선 인터페이스를 통해 외부장치에 전송하고, 외부장치로부터 전송된 데이터를 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛에 전달하는 RS-485 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치"는,
가스 센서 유닛에 장착된 가스 센서 소자를 표준가스로 교정하고, 교정된 가스 센서 소자 또는 사용중인 가스 센서 소자의 정확도를 검정하는 교정기를 더 포함하고,
상기 교정기는 교정용 표준가스를 공급해주는 가스 공급장치와 교정기 본체 사이에 개재되어, 상기 교정기 본체로부터 출력되는 밸브 구동신호에 따라 구동되어 상기 가스 공급장치에서 공급되는 교정용 표준가스 주입량을 조절하여 상기 교정기 본체에 공급하는 전자식 밸브 헤더;
교정용 프로그램을 이용하여 상기 전자식 밸브 헤더의 밸브 구동을 제어하며, 장착된 가스 검출 모듈에 구비된 가스 센서 소자를 교정하거나 정확도를 검정하는 교정기 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 교정기 본체는,
가스검출모듈을 탈착하기 위한 탈착부가 마련된 케이스;
상기 가스검출모듈을 통해 공급받은 직류 전압을 소정의 직류 전압(DC 12V)으로 만들어 모터 구동 전압을 공급하는 직류/직류 컨버터;
상기 가스검출모듈에 공기를 흡입시키기 위한 모터 구동회로 및 공기 펌프 모터;
상기 모터 구동회로의 동작을 제어하며, 상기 전자식 밸브 헤더의 밸브 구동을 제어하고, 상기 가스검출모듈에서 출력되는 측정 데이터를 인터페이스하여 표시기를 통해 측정 데이터를 표출하고, 외부 장치와의 측정 데이터 인터페이스를 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛; 및
상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 상기 전자식 밸브 헤더의 밸브를 구동하는 밸브 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교정기 본체는,
외부로부터 공급되는 상용 전원을 소정의 직류 전원으로 만들어 공급하는 전원 공급기(SMPS);
커넥터를 통해 외부로부터 공급되는 전원으로 내장된 배터리를 충전하는 배터리 충전회로;
상기 마이크로 컨트롤 유닛과 연동하며, 측정 데이터를 유선 인터페이스를 통해 외부장치에 전송하고, 외부장치로부터 전송된 데이터를 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛에 전달하는 RS-485 인터페이스; 및
상기 마이크로 컨트롤 유닛과 연동하며, 유량센서와 온도센서 및 습도센서 중 적어도 어느 하나 이상의 센서와 인터페이스를 하는 센서 인터페이스 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 사용자의 필요에 따라 다양한 가스 센서 소자를 복수로 탈착하여 사용할 수 있는 가스 검출 모듈을 제공해주어, 사용자가 가스 검출 모듈을 교체사용하는 불편함 없이 상황과 용도에 맞는 가스 센서 소자를 사용자가 자유롭게 취사선택하여 사용할 수 있도록 도모해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 복수의 가스 센서 소자가 장착된 가스 검출 모듈로부터 측정한 다양한 센서 값을 실시간으로 사용자에게 제공해줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 개별 가스 센서 유닛을 교정기에 의해 교정할 때 가스 센서 소자와 소켓으로 연동된 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에 해당 가스의 교정 값 외에 센서 고유 ID 및 일련번호, 교정 연월일시, 교정 횟수, 교정시 표준가스의 압력, 단위시간당 교정 가스의 유량, 교정시 센서 주변 온도 및 습도 값을 기록해주어, 가스 센서 교정에 정확성을 도모하고, 가스 센서 관리에 최적화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 가스 검출 모듈의 사시도 및 투시도,
도 2는 본 발명에 따른 가스 검출 모듈의 회로도,
도 3은 본 발명에 적용되는 가스 센서 유닛의 구조도,
도 4는 본 발명에 적용되는 가스 센서 유닛의 회로구성도,
도 5는 본 발명에 따른 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치의 회로도,
도 7은 본 발명에 적용되는 로거 어댑터의 사시도,
도 8은 도 7의 로거 어댑터의 회로구성도,
도 9는 본 발명에 따른 가스 검출 소자의 교정기 사시도,
도 10은 도 9의 교정기의 회로구성도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈 및 이를 이용한 가스검출장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 검출 모듈(100)의 사시도이고, 도 1b 및 도 1c는 가스 검출 모듈(100)을 좌측 및 우측에서 바라본 투시도이다.
본 발명에 따른 가스 검출 모듈(100)은 내부에 가스 센서 소자가 탈착 가능하며, 상기 가스 센서 소자의 검출 신호를 인터페이스하며 재사용 가능한 가스 센서 유닛(111 - 114)이 장착될 공간이 마련된 케이스(101)가 구비되고, 상기 케이스(101)의 일단에는 가스(공기)를 흡입하여 상기 케이스(101)의 내부로 유입시키는 가스 흡입구(102)가 구비된다.
아울러 상기 케이스(101)의 가스 흡입구(102)가 설치된 반대편에는 내부에 흡입된 가스(공기)를 외부로 배출하는 가스 배출구(103)가 구비되며, 상기 케이스(101)의 내부 공간에는 사용할 가스 센서 소자가 장착된 가스 센서 유닛을 탈착할 수 있는 복수의 센서 유닛 소켓(104 - 107)이 구비되어 있다. 여기서 본 발명은 센서 유닛 소켓이 4개 구현된 것으로 표시하고 있으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며 4개 미만 또는 4개 이상의 센서 유닛 소켓을 구현할 수 있음을 당해 분야의 통상의 지식을 가진 기술자라면 자명하다 할 것이다.
상기 복수의 센서 유닛 소켓(104 - 107)에는 가스 센서 유닛(111 - 114)이 탈착 가능하며, 가스 센서 유닛(111 - 114)에는 가스 센서 소자가 장착된다.
도 1b 및 도 1c는 가스 센서 소자가 장착된 가스 센서 유닛(111 - 114)이 센서 유닛 소켓(104 - 107)에 장착된 상태 도이다.
또한, 본 발명에 따른 가스 검출 모듈(100)은 상기 케이스(101)의 임의 위치에 구비되어 상기 센서 유닛 소켓(104 - 107)에 장착된 가스 센서 유닛(111 - 114)에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 단자와, 상기 가스 센서 유닛(111 - 114)과 데이터를 인터페이스하는 인터페이스 단자를 포함하는 커넥터(108)가 구비된다.
여기서 커넥터(108)는 4핀(pin) 커넥터를 이용할 수 있으며, 제1 및 제4핀은 전원 공급 단자로, 제2 및 제3핀은 데이터 인터페이스를 위한 통신 단자로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스 검출 모듈(100)은 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 케이스(101)의 임의 위치에는 상기 커넥터(108)를 통해 공급되는 전원으로 가스 센서 유닛(111 - 114)을 구동하며, 측정할 가스 센서 유닛(111 - 114)을 선택하거나 선택된 가스 센서 소자의 측정 데이터의 전송을 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(110)이 내장되어 있다.
이러한 마이크로 컨트롤 유닛(110)은 커넥터(108)를 통해 각 가스 센서 소자의 종류별 고유 장치 ID, 명령 종류, 명령 내용, CRC 코드로 구성된 패킷을 수신하여 장착된 가스 센서 소자를 식별하고 가스 센서 소자를 제어하며, 측정된 가스 센서 소자의 측정 데이터의 표시 및 출력을 제어하는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 가스 검출 모듈(100)은 상기 커넥터(108)를 통해 입력되는 전원을 구동 전원으로 공급함과 동시에 내장된 배터리(119)를 충전하는 배터리 충전회로(120)가 내장된다. 여기서 배터리(119)는 충전 및 방전할 수 있는 다양한 2차 전지를 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 리튬-이온(Li-Ion) 배터리를 이용하는 것을 실시 예로 설명한다.
아울러 상기 케이스(101)의 일단에는 가스 검출 모듈(100)의 이동에 편리함을 도모해주는 손잡이(109), 데이터 로깅 동작을 조작하는 조작 스위치(123), 상기 데이터 로깅 상태를 시각적으로 표시해주는 상태 표시기(124)가 구비된다. 여기서 상태 표시기(124)는 발광다이오드(LED)와 같은 표시장치를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스 검출 모듈(100)은 상기 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(110)과 연동하며, 외부 기기와 근거리 무선 통신으로 연동하여 외부 기기로부터 제어 명령을 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛(110)에 전송하거나, 상기 마이크로 컨트롤 유닛(110)으로부터 출력되는 측정 데이터를 근거리 무선 통신으로 송출하는 근거리 무선 통신모듈(121), 제어 프로그램과 측정 데이터를 저장하는 메모리(127), 상기 커넥터(108)과 접속되어 데이터를 인터페이스하는 RS485 인터페이스(122), 온도를 측정하는 온도 센서(125), 습도를 측정하는 습도 센서(126)를 포함할 수 있다.
상기 근거리 무선 통신으로는 다양한 근거리 무선 통신을 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 블루투스 5.2를 이용하는 것을 예시로 설명한다.
한편, 상기 가스 센서 유닛(111 - 114)은 장착되는 가스 센서 소자만 상이할 뿐, 구성 및 작용이 동일하므로, 이하 하나의 가스 센서 유닛(예를 들어, 111)에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 가스 센서 유닛(111)은 도 3에 도시한 바와 같이, 가스를 검출하는 가스 센서 소자(111a)와, 상기 가스 센서 소자(111a)가 탈착 가능하며, 상기 가스 센서 소자(111a)의 검출 신호를 인터페이스하며 재사용 가능한 가스 센서 모듈(111b)로 구현된다.
상기 가스 센서 모듈(111b)은 도 4에 도시한 바와 같이, 가스 측정을 제어하며, 측정 데이터의 전송을 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1), 상기 가스 센서 소자(111a)와 결합하며, 상기 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1)에서 출력된 가스 측정 제어신호에 따라 가스 센서 소자(111a)를 구동하고, 상기 가스 센서 소자(111a)로부터 측정된 측정 데이터를 상기 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1)에 전달하는 전기화학 센서 인터페이스(111b-2), 및 상기 전기화학 센서 인터페이스(111b-2) 및 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1)에 구동 전원을 공급해주는 전원 공급기(111b-3)를 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 검출 모듈(100)의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자는 사용하고자 하는 가스 센서 소자(111a)를 재사용 가능한 가스 센서 모듈(111b)에 장착한 가스 센서 유닛(111)을 케이스(101)의 내부에 구비된 센서 유닛 소켓(104)에 장착시킨다.
센서는 목적에 맞는 다양한 센서를 이용할 수 있다. 즉, 온도 센서, 온도/습도 센서, pH 센서, EC 센서, pH-EC 센서, 토양함수율 센서, 일사량 센서, 풍향 센서, 풍속 센서, 강우 센서, 이산화탄소(CO2) 센서, 암모니아(NH3) 센서, 황화수소(H2S) 센서, CH4 센서, O2 센서 등을 이용할 수 있다.
본 발명에서는 암모니아 센서(111), 황화수소 센서(112)를 장착한 것으로 가정한다.
여기서 가스 센서 모듈(111b)은 장착된 가스 센서 소자를 구동하고, 가스 센서 소자로부터 측정된 측정 데이터를 신호 처리하여 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1)에 전달하는 역할을 하는 것으로서, 재사용 가능하다. 단지 사용되는 가스 센서 소자만을 교체하여 상기 가스 센서 모듈(111b)에 장착하여 사용한다. 어떤 가스 센서 소자가 장착되어도 전기화학방식 가스 센서 소자이면 동일하게 구동시키고, 측정 데이터를 처리하여 인터페이스 할 수 있다.
가스 센서 모듈(111b)의 전원 공급기(111b-3)는 센서 유닛 소켓(104)에 장착되면, 센서 유닛 소켓(104)으로부터 구동 전원(예를 들어, DC 5V)을 공급받아, 소정의 정전압(예를 들어, 3.3V)으로 만들어, 상기 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1) 및 상기 전기화학 센서 인터페이스(111b-2)에 공급해준다.
센서 유닛 소켓(104 - 107)에 필요한 센서 유닛 센서를 장착한 후, 뚜껑(140)을 닫아 이물질이 케이스(101)의 내부로 유입되는 것을 차단한다.
한편, 커넥터(108)를 통해 구동용 전원을 공급하면, 배터리 충전회로(120)는 구동 전원을 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(210)에서 필요로 하는 전원(예를 들어, DC 3.3V)으로 만들어 공급하고, 잉여 전력으로 배터리(207)를 충전시킨다.
커넥터(108)를 통해 외부 전원이 공급되지 않을 경우에는 배터리(119)에 충전된 전원을 이용하여 가스 검출 모듈(100)을 구동시킨다. 이 경우, 정전이 발생한 상황에서도 배터리(119)의 충전 전원을 이용하여 가스 검출 모듈(100)을 지속적으로 구동시킬 수 있다.
이후, 외부 장치는 RS-485 인터페이스를 이용하여 장착된 가스 센서 소자의 정보 즉, 가스 센서 소자의 종류별 고유 장치 ID, 명령 종류, 명령 내용, 에러 체크를 위한 CRC 코드로 구성된 패킷을 전송한다.
가스 검출 모듈(100)의 RS-485 인터페이스(122)는 수신한 센서 정보 패킷을 마이크로 컨트롤 유닛(110)에 전달한다.
마이크로 컨트롤 유닛(110)은 RS-485 인터페이스(122)를 통해 수신한 센서 정보 패킷을 내부 메모리(127)에 저장하고, 센서 패킷 정보를 이용하여 장착된 센서를 식별하고 센서를 제어한다.
가스 검출 모듈(100)을 이용한 측정 시, 가스 유입구(102)를 통해 외부 공기가 케이스(101)의 내부로 유입되고, 장착된 가스 센서 유닛(111 - 114)에 의해 각각의 환경 정보가 측정되어 마이크로 컨트롤 유닛(110)에 전달된다. 아울러 케이스(101)의 내부로 유입된 공기(가스)는 가스 배출구(103)를 통해 외부로 배출된다.
여기서 본 발명은 가스 유입구(102) 및 가스 배출구(103)와 같은 물리적 결합 구조를 통해, 공기 중 가스 농도뿐 아니라 호스 등을 이용하여 가스통과 같은 가스 근원지와 집적 연결해서 사용자가 의도하는 수치만큼 가스를 살포 또는 배출하는 것도 가능하다.
한편, 마이크로 컨트롤 유닛(110)에서 해당 가스 센서 소자로 전달되는 센서 제어 신호는 가스 센서 유닛(111)으로 전달되고, 가스 센서 유닛(111) 내의 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1)의 제어에 따라 전기화학 센서 인터페이스(111b-2)를 통해 암모니아 가스 센서 소자(111a)로 전달되고, 암모니아 가스 센서 소자(111a)는 측정한 암모니아 측정 데이터를 상기 전기화학 센서 인터페이스(111b-2)를 통해 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1)에 전달된다. 이후, 마이크로 컨트롤 유닛(111b-1)은 연결된 통신 라인을 통해 측정 데이터를 가스 검출 모듈(100)의 마이크로 컨트롤 유닛(110)에 전달한다. 장착된 모든 가스 센서 유닛은 상기 암모니아 가스 센서 유닛과 동일하게 제어가 이루어진다.
여기서 전기화학 센서 인터페이스(111b-2) 회로는 전기화학센서와 신호를 인터페이스 하기 위해 당해 분야에 널리 알려진 공지의 인터페이스 회로이므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 마이크로 컨트롤 유닛(110)은 상기 암모니아 가스 센서 유닛(111)으로부터 전송된 측정 데이터를 수신하고, 수신한 디지털 측정 데이터를 메모리(127)에 저장한다.
아울러 저장한 암모니아 측정 데이터를 포함하는 다른 측정 데이터를 하나의 패킷으로 만들어, RS-485 인터페이스(122)를 통해 외부 기기로 전송한다.
여기서 측정 데이터를 전송하는 패킷에는 측정 센서를 식별하는 정보와 측정 데이터가 센서별로 매핑된 상태이다.
한편, 온도 센서(125)로부터 측정한 온도와 습도 센서(126)로부터 측정한 습도 즉, 가스 검출 모듈(100)의 온도 및 습도 측정 데이터도 상기 메모리(127)에 저장한다.
또한, 본 발명의 다른 특징으로서, 상기 가스 검출 모듈(100)은 사용자 단말 또는 외부 기기와 근거리 무선 통신을 통해 제어 명령을 수신하고, 측정한 데이터를 근거리 무선 통신으로 실시간 전송할 수 있다는 것이다.
예컨대, 근거리 무선 통신모듈(121)은 상기 마이크로 컨트롤 유닛(110)과 연동하며, 외부 기기와 근거리 무선 통신으로 연동하여 외부 기기 또는 사용자 단말(예를 들어, 스마트폰)로부터 제어 명령을 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛(110)에 전달한다. 아울러 상기 마이크로 컨트롤 유닛(110)으로부터 출력되는 측정 데이터를 설정된 근거리 무선 통신 포맷으로 변환하여 근거리 무선 통신 데이터를 페어링된 외부 기기 또는 사용자 단말에 실시간 전송한다.
이로써 외부 기기 또는 사용자 단말을 통해 실시간으로 편리하게 센서 측정 데이터를 모니터링할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 가스 검출 모듈(100)은 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 케이스(101)에 탈착되며 상기 케이스(101)에 구비된 커넥터(108)와 결합하여 상기 가스 센서 유닛(111 - 114)의 가스 흡입량을 조절하는 로거 어댑터(300)를 포함한다.
이러한 로거 어댑터(300)는 도 8에 도시한 바와 같이, 가스 검출 모듈(100)로부터 구동 전원 및 유량 값을 커넥터(301)를 통해 수신하여, 마이크로 컨트롤 유닛(302)에 제공한다.
아울러 직류/직류 컨버터(303)는 상기 커넥터(301)를 통해 공급받은 직류 전압을 소정의 직류 전압(DC 12V)으로 만들어 모터 구동 전압을 공급한다.
상기 마이크로 컨트롤 유닛(302)은 설정된 펌프 구동 제어 프로그램을 이용하여 상기 수신한 유량 값에 대응하게 공기 펌프 모터(305)의 회전수(rpm)를 조절하는 회전수 조절신호를 모터 구동회로(304)에 발생한다. 여기서 회전수 조절신호는 PWM 형태로 발생할 수 있다.
상기 모터 구동회로(304)는 상기 마이크로 컨트롤 유닛(302)의 회전수 제어에 따라 상기 직류/직류 컨버터(303)에서 공급해주는 전원으로 공기 펌프 모터(305)를 구동시켜 상기 가스 검출 모듈(100)의 가스 흡입 유량을 조절한다.
가스 검출 모듈(100)에 구비된 조작 스위치(123)로 로거를 설정하면, 상태 표시기(124)에는 1Hz 간격으로 점멸하면서 데이터 로깅을 시작한다.
도 5는 본 발명에 따른 "재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치(이하, "가스검출장치"라 약칭함)(200)"의 사시도로서, 도 1 내지 도 4와 같은 가스 검출 모듈(100)을 탈착하기 위한 탈착부(214)가 마련된 본체(201)가 구비된다.
이러한 본체(201)의 탈착부(214)에는 복수의 가스 센서 유닛이 탈착 가능하도록 센서 유닛 소켓이 마련되고, 흡입된 외부의 공기를 측정한 후 측정 데이터를 출력하는 가스 검출 모듈(100)이 장착 또는 분리된다.
여기서 가스 검출 모듈(100)은 전술한 도 1 내지 도 4의 가스 검출 모듈의 구조와 동일하고 작용 역시 동일하다.
가스검출장치(200)의 본체(201) 외면에는 측정 데이터를 실시간 표시해주기 위한 표시기(212)가 구비되고, 사용자가 장착된 가스 센서 유닛을 선택하거나 기타 사용자 조작을 통해 기능 선택 등을 수행하기 다수의 버튼으로 이루어진 조작부(213)가 설치되어 있다.
아울러 본체(201)의 임의 위치에는 가스 검출 모듈(100)을 통해 흡입한 공기를 필터링하여 정화된 공기를 외부에 배출하기 위한 에어 필터(202)가 설치될 수 있다.
여기서 에어 필터(202)의 일단에는 가스 검출 모듈(100)에 구비된 가스 배출구(103)와 관(호스)을 통해 연결되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 가스 검출 장치(200)의 구성도로서, 가스 검출 모듈(100)에 공기를 흡입시키기 위한 모터 구동회로(203) 및 공기 펌프 모터(204), 상기 모터 구동회로(203)의 동작을 제어하며, 상기 가스 검출 모듈(100)에서 출력되는 측정 데이터를 인터페이스하여 표시기(212)를 통해 측정 데이터를 표출하고, 외부 장치와의 측정 데이터 인터페이스를 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(210)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가스검출장치(200)는 커넥터를 통해 외부로부터 공급되는 전원으로 내장된 배터리(207)를 충전하는 배터리 충전회로(208), 상기 마이크로 컨트롤 유닛(210)과 연동하며, 측정 데이터를 유선 인터페이스를 통해 외부장치에 전송하고, 외부장치로부터 전송된 데이터를 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛(210)에 전달하는 RS-485 인터페이스(209), 외부로부터 공급되는 상용 전원(AC 220V)을 정류하고 필터링하여 직류 전원으로 만들고, 만들어진 직류 전원을 소정의 직류 전원으로 만들어 복수의 구동 전원을 공급하는 전원 공급기(SMPS)(206)가 더 구비될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스검출장치(200)의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자는 사용하고자 하는 가스 센서 소자를 가스 센서 유닛에 장착하고, 가스 센서 유닛을 가스 검출 모듈(100)의 케이스(101)의 내부에 구비된 센서 유닛 소켓(104 - 107)에 선택적으로 장착시킨다. 가스 센서 소자는 목적에 맞는 다양한 센서를 이용할 수 있다. 본 발명에서는 암모니아 센서(111), 황화수소 센서(112)를 장착한 것으로 가정한다.
센서 유닛 소켓(104 - 107)에 필요한 가스 센서 소자를 장착한 가스 센서 유닛을 장착한 후, 뚜껑(140)을 닫아 이물질이 케이스(101)의 내부로 유입되는 것을 차단한다.
이렇게 완성된 가스 검출 모듈(100)을 본체(201)에 구비된 탈착부(214)에 장착시킨다.
이어, 가슴 검출 모듈(100)과 가스검출장치(200)에 구비된 커넥터를 연결하여 RS-485 인터페이스를 통해 가스 검출 모듈(100)과 가스검출장치(200) 간의 제어 및 측정 데이터 인터페이스가 이루어지도록 한다.
커넥터(108)를 통해 구동용 전원을 공급하면, 배터리 충전회로(208)는 구동 전원을 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(210)에서 필요로 하는 전원(예를 들어, DC 3.3V)으로 만들어 공급하고, 잉여 전력으로 배터리(207)를 충전시킨다.
커넥터(108)를 통해 외부 전원이 공급되지 않을 경우에는 배터리(207)에 충전된 전원을 이용하여 가스 검출 모듈(100)을 구동시킨다. 이 경우, 정전이 발생한 상황에서도 배터리(207)의 충전 전원을 이용하여 가스 검출 모듈(100)을 지속적으로 구동시킬 수 있다.
이후, 가스 검출 모듈(100)의 RS-485 인터페이스는 수신한 센서 정보 패킷을 마이크로 컨트롤 유닛(110)에 전달한다. 마이크로 컨트롤 유닛(110)은 RS-485 인터페이스를 통해 수신한 센서 정보 패킷을 메모리에 저장하고, 센서 패킷 정보를 이용하여 장착된 가스 센서 유닛을 식별하고 가스 센서 소자를 제어한다.
가스 검출 모듈(100)을 이용한 측정 시, 가스검출장치(200)의 마이크로 컨트롤 유닛(210)은 모터구동회로(203)를 동작시켜 공기펌프 모터(204)를 가동시킨다. 여기서 모터는 BLDC 모터를 이용할 수 있으며, 이에 따라 모터 구동회로도 BLDC 모터 구동회로를 이용한다.
공기펌프의 구동에 따라 공기흡입 연결 튜브(205)를 통해 유입된 외부 공기가 가스 검출 모듈(100)의 가스 유입구(102)를 통해 케이스(101)의 내부로 유입되고, 장착된 가스 센서 유닛(111 - 114)에 의해 각각의 환경 정보가 측정되어 마이크로 컨트롤 유닛(110)에 전달된다. 아울러 케이스(101)의 내부로 유입된 공기(가스)는 가스 배출구(103)를 통해 외부로 배출된다. 이때 가스 배출구(103)와 에어 필터(202)를 호스로 연결하면, 배출되는 공기는 필터링이 이루어져 정화된 상태로 배출할 수 있다. 이러한 기능을 통해 가스검출장치를 이용하여 공기를 정화하는 기능도 수행할 수 있다.
한편, 마이크로 컨트롤 유닛(110)에서 해당 가스 센서 유닛(111)으로 전달되는 센서 제어 신호는 전기화학 센서 인터페이스를 통해 암모니아 가스 센서 소자(111a)로 전달되고, 암모니아 가스 센서 소자(111a)는 측정한 암모니아 측정 데이터를 상기 마이크로 컨트롤 유닛(110)에 전달한다. 장착된 모든 가스 센서 소자는 암모니아 가스 센서 소자와 동일하게 제어가 이루어지므로, 이하, 암모니아 가스 센서 소자의 제어에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 마이크로 컨트롤 유닛(110)은 상기 암모니아 가스 센서 유닛(111)으로부터 측정된 측정 신호를 아날로그/디지털 컨버터(ADC)를 통해 디지털 측정 데이터로 수신하고, 수신한 디지털 측정 데이터를 메모리에 저장한다.
아울러 저장한 암모니아 측정 데이터를 포함하는 다른 측정 데이터를 하나의 패킷으로 만들어, RS-485 인터페이스를 통해 가스검출장치(200)로 전송한다.
여기서 측정 데이터를 전송하는 패킷에는 측정 센서를 식별하는 정보와 측정 데이터가 센서별로 매핑된 상태이다.
가스검출장치(200)의 마이크로 컨트롤 유닛(210)은 가스 검출 모듈(100)로부터 측정된 측정 데이터를 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 측정 데이터를 표시기(212)를 통해 표출해주어 실시간으로 사용자가 공기 측정 결과를 확인하도록 한다.
아울러 가스검출장치(200)의 마이크로 컨트롤 유닛(210)은 측정 데이터를 RS-485 인터페이스(209)를 통해 외부 기기로 전송한다. 여기서 측정 데이터를 전송하는 패킷에는 측정 센서를 식별하는 정보와 측정 데이터가 센서별로 매핑된 상태이다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 상기 가스 검출 모듈(100)에 장착되는 가스 센서 소자를 최적으로 교정하고, 교정된 가스 센서 소자의 검정 또는 사용중인 가스 센서 소자의 정확도를 검정할 수 있다는 것이다.
이를 위해 본 발명은 도 9와 같은 교정기(400)를 이용한다.
교정기(400)는 가스 센서 유닛(111 - 114)에 개별적으로 장착된 각각의 가스 센서 소자를 표준가스로 교정하고, 교정된 가스 센서 소자 또는 사용중인 가스 센서 소자의 정확도를 검정하는 역할을 한다.
이러한 교정기(400)는 교정용 표준가스를 공급해주는 가스 공급장치(410)와 교정기 본체(430) 사이에 개재되어, 상기 교정기 본체(430)로부터 출력되는 밸브 구동신호에 따라 구동되어 상기 가스 공급장치(410)에서 공급되는 교정용 표준가스 주입량을 조절하여 상기 교정기 본체(430)에 공급하는 전자식 밸브 헤더(420), 교정용 프로그램을 이용하여 상기 전자식 밸브 헤더(420)의 밸브 구동을 제어하며, 장착된 가스 검출 모듈에 구비된 가스 센서 소자를 교정하거나 정확도를 검정하는 교정기 본체(430)를 포함한다.
아울러 교정기 본체(400)는 가스검출모듈(100)을 탈착하기 위한 탈착부(456)가 마련된 케이스(441)가 구비된다.
또한, 교정기 본체(400)는 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 가스검출모듈(100)을 통해 공급받은 직류 전압을 소정의 직류 전압(DC 12V)으로 만들어 모터 구동 전압을 공급하는 직류/직류 컨버터(442), 상기 가스검출모듈(100)에 공기를 흡입시키기 위한 모터 구동회로(443) 및 공기 펌프 모터(444), 상기 모터 구동회로(443)의 동작을 제어하며, 상기 전자식 밸브 헤더(420)의 밸브 구동을 제어하고, 상기 가스검출모듈(100)에서 출력되는 측정 데이터를 인터페이스하여 표시기(448)를 통해 측정 데이터를 표출하고, 외부 장치와의 측정 데이터 인터페이스를 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛(446), 및 상기 마이크로 컨트롤 유닛(446)의 제어에 따라 상기 전자식 밸브 헤더(420)의 밸브를 구동하는 밸브 구동회로(445)를 포함한다.
또한, 상기 교정기 본체(430)는 외부로부터 공급되는 상용 전원을 소정의 직류 전원으로 만들어 공급하는 전원 공급기(SMPS)(447), 커넥터를 통해 외부로부터 공급되는 전원으로 내장된 배터리(449)를 충전하는 배터리 충전회로(450), 상기 마이크로 컨트롤 유닛(446)과 연동하며, 측정 데이터를 유선 인터페이스를 통해 외부장치에 전송하고, 외부장치로부터 전송된 데이터를 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛(446)에 전달하는 RS-485 인터페이스(451), 및 상기 마이크로 컨트롤 유닛(446)과 연동하며, 유량센서(452)와 온도센서(453) 및 습도센서(454) 중 적어도 어느 하나 이상의 센서와 인터페이스를 하는 센서 인터페이스 회로(455)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 교정기(400)의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 가스 센서 소자를 표준 가스로 교정하거나, 교정된 가스 센서 소자 또는 이미 사용중인 가스 센서 소자의 정확도를 검정하기 위해서, 가스 센서 소자가 가스 센서 유닛에 장착되고 가스 검출 모듈(100)의 센서 유닛 소켓에 장착된 가스 검출 모듈(100)을 탈착부(456)에 장착한다.
즉, 암모니아 가스센서, 황화수고 가스센서, 이산화탄소 등의 가스 센서는 각각의 센서 소자별로 각각의 표준가수로 교정을 한 후 사용해야 정확성을 도모할 수 있다.
이를 위해, 개별 가스 센서 유닛을 교정기(400)에 의해 교정할 때, 마이크로 컨트롤 유닛(446)에서 밸브 구동회로(445)를 통해 전자식 밸브 헤더(420)를 동작시킨다. 여기서 교정하고자 하는 가스 센서가 암모니아 가스 센서일 경우, 교정용 암모니아 표준가스를 공급하는 전자식 밸브 헤더만을 구동시키는 것이 바람직하다.
동시에 4개의 가스 센서의 교정이 가능하다.
특정 가스 센서 소자의 교정 시, 가스 센서 소자와 소켓으로 연동된 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(446)에 해당 가스의 교정 값 외에 센서 고유 ID 및 일련번호, 교정 연월일시, 교정 횟수, 교정시 표준가스의 압력, 단위시간당 교정 가스의 유량, 교정시 센서 주변 온도 및 습도 값을 저장한다.
교정은 가스 센서 소자에 교정용 표준가스를 주입하고, 가스 센서 소자의 측정 결과를 저장 및 표시하며, 이를 교정자가 확인하면서 가스 센서 소자를 교정한다.
아울러 교정 후에는 실제 외부 공기를 주입하고, 외부 공기의 가스를 검출하고, 이를 저장 및 표시하는 과정을 통해 검정을 한다.
가스 센서 소자의 교정이나 사용중인 가스 센서 소자의 검정은 모두 동일한 방식으로 이루어진다.
이렇게 교정이 이루어진 가스 검출 모듈을 실제 사용시 가스검출장치에 장착하여 가스를 검출하며, 일정 주기 또는 필요에 따라 상기 교정기를 이용하여 가스 센서 소자를 교정하여, 항상 정확한 가스가 검출되도록 한다.
이상 상술한 본 발명에 따르면 사용자의 필요에 따라 다양한 가스 센서를 탈착하여 재사용할 수 있는 가스 센서 유닛을 제공해주어, 사용자가 자유롭게 상황 및 용도에 맞는 가스 센서 소자를 사용할 수 있도록 하며, 가스 센서의 교체 및 사용에 편의성을 도모해준다.
또한, 본 발명에 따르면 복수의 가스 센서가 장착된 가스 검출 모듈로부터 측정한 다양한 센서 값을 실시간으로 사용자에게 제공해줄 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 가스 검출 모듈
101: 케이스
102: 가스 유입구
103: 가스 배출구
104 - 107: 센서 유닛 소켓
108: 커넥터
109: 손잡이
110, 210: 마이크로 컨트롤 유닛
111 - 114: 가스 센서 유닛
111a: 가스 센서 유닛
111b: 가스 센서 모듈
120, 208: 배터리 충전회로
122, 209: RS-485 인터페이스
121: 근거리 무선 통신 모듈
123: 조작 스위치
124: 상태 표시기
200: 가스검출장치
203: 모터 구동회로
204: 공기펌프 모터
206: 전원 공급기(SMPS)
212: 표시기
214: 탈착부
300: 로거 어댑터
301: 커넥터
302: 마이크로 컨트롤 유닛
303: 직류/직류 컨버터
304: 모터구동회로
305: 공기펌프 모터
400: 교정기
410: 가스공급장치
420: 전자식 밸브 헤더
430: 교정기 본체
445: 밸브 구동회로
446: 마이크로 컨트롤 유닛

Claims (10)

  1. 가스 센서 소자가 탈착 가능하며, 상기 가스 센서 소자의 검출 신호를 인터페이스하며 재사용 가능한 가스 센서 유닛;
    상기 가스 센서 유닛이 장착될 공간이 마련된 케이스;
    상기 케이스의 일단에 구비되어 공기를 흡입하는 가스 흡입구;
    상기 케이스의 내부에 흡입된 공기를 외부로 배출하는 가스 배출구;
    상기 케이스의 내부 공간에 마련되며, 사용할 가스 센서 유닛을 탈착할 수 있는 복수의 센서 유닛 소켓;
    상기 케이스의 임의 위치에 구비되어 상기 센서 유닛 소켓에 장착된 가스 센서 유닛에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 단자와, 상기 가스 센서 유닛과 데이터를 인터페이스하는 인터페이스 단자를 포함하는 커넥터; 및
    상기 케이스의 임의 위치에 마련되며, 상기 커넥터를 통해 공급되는 전원으로 가스 센서 유닛을 구동하며, 측정할 가스 센서 유닛을 선택하거나 선택된 가스 센서 소자의 측정 데이터의 전송을 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스 센서 유닛이 구비된 가스검출모듈.
  2. 청구항 1에서, 상기 커넥터를 통해 입력되는 전원을 구동 전원으로 공급함과 동시에 내장된 배터리를 충전하는 배터리 충전회로;
    상기 케이스의 일단에 장착되어 이동에 활용되는 손잡이;
    데이터 로깅 동작을 조작하는 조작 스위치;
    상기 데이터 로깅 상태를 시각적으로 표시해주는 상태 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스 센서 유닛이 구비된 가스검출모듈.
  3. 청구항 1에서, 상기 마이크로 컨트롤 유닛과 연동하며, 외부 기기와 근거리 무선 통신으로 연동하여 외부 기기로부터 제어 명령을 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛에 전송하거나, 상기 마이크로 컨트롤 유닛으로부터 출력되는 측정 데이터를 근거리 무선 통신으로 송출하는 근거리 무선 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스 센서 유닛이 구비된 가스검출모듈.
  4. 청구항 1에서, 상기 가스 센서 유닛은,
    가스를 검출하는 가스 센서 소자; 및
    상기 가스 센서 소자가 탈착 가능하며, 상기 가스 센서 소자의 검출 신호를 인터페이스하며 재사용 가능한 가스 센서 모듈을 포함하며,
    상기 가스 센서 모듈은,
    가스 측정을 제어하며, 측정 데이터의 전송을 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛;
    상기 가스 센서 소자와 결합하며, 상기 마이크로 컨트롤 유닛에서 출력된 가스 측정 제어신호에 따라 가스 센서 소자를 구동하고, 상기 가스 센서 소자로부터 측정된 측정 데이터를 상기 마이크로 컨트롤 유닛에 전달하는 전기화학 센서 인터페이스; 및
    상기 전기화학 센서 인터페이스 및 마이크로 컨트롤 유닛에 구동 전원을 공급해주는 전원 공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스 센서 유닛이 구비된 가스검출모듈.
  5. 청구항 1에서, 상기 케이스에 탈착되며 상기 케이스에 구비된 커넥터와 결합하여 상기 가스 센서 유닛의 가스 흡입량을 조절하는 로거 어댑터를 포함하고,
    상기 로거 어댑터는,
    가스 검출 모듈로부터 구동 전원 및 유량 값을 수신하는 커넥터;
    설정된 펌프 구동 제어 프로그램을 이용하여 상기 수신한 유량 값에 대응하게 공기 펌프 모터의 회전수(rpm)를 조절하는 마이크로 컨트롤 유닛;
    상기 커넥터를 통해 공급받은 직류 전압을 소정의 직류 전압(DC 12V)으로 만들어 모터 구동 전압을 공급하는 직류/직류 컨버터; 및
    상기 마이크로 컨트롤 유닛의 회전수 제어에 따라 상기 직류/직류 컨버터에서 공급해주는 전원으로 공기 펌프 모터를 구동시켜 상기 가스 검출 모듈의 가스 흡입 유량을 조절하는 모터 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스 센서 유닛이 구비된 가스검출모듈.
  6. 가스검출모듈을 탈착하기 위한 탈착부가 마련된 본체;
    상기 탈착부에 장착되며, 복수의 가스 센서 유닛이 탈착 가능하도록 센서 유닛 소켓이 마련되고, 흡입된 외부의 공기를 측정한 후 측정 데이터를 출력하는 가스 검출 모듈;
    상기 가스 검출 모듈에 공기를 흡입시키기 위한 모터 구동회로 및 공기 펌프 모터; 및
    상기 모터 구동회로의 동작을 제어하며, 상기 가스 검출 모듈에서 출력되는 측정 데이터를 인터페이스하여 표시기를 통해 측정 데이터를 표출하고, 외부 장치와의 측정 데이터 인터페이스를 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치.
  7. 청구항 6에서, 외부로부터 공급되는 상용 전원을 소정의 직류 전원으로 만들어 공급하는 전원 공급기(SMPS);
    커넥터를 통해 외부로부터 공급되는 전원으로 내장된 배터리를 충전하는 배터리 충전회로; 및
    상기 마이크로 컨트롤 유닛과 연동하며, 측정 데이터를 유선 인터페이스를 통해 외부장치에 전송하고, 외부장치로부터 전송된 데이터를 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛에 전달하는 RS-485 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치.
  8. 청구항 6에서, 상기 가스 센서 유닛에 장착된 가스 센서 소자를 표준가스로 교정하고, 교정된 가스 센서 소자 또는 사용중인 가스 센서 소자의 정확도를 검정하는 교정기를 더 포함하고,
    상기 교정기는 교정용 표준가스를 공급해주는 가스 공급장치와 교정기 본체 사이에 개재되어, 상기 교정기 본체로부터 출력되는 밸브 구동신호에 따라 구동되어 상기 가스 공급장치에서 공급되는 교정용 표준가스 주입량을 조절하여 상기 교정기 본체에 공급하는 전자식 밸브 헤더; 및
    교정용 프로그램을 이용하여 상기 전자식 밸브 헤더의 밸브 구동을 제어하며, 장착된 가스 검출 모듈에 구비된 가스 센서 소자를 교정하거나 정확도를 검정하는 교정기 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치.
  9. 청구항 8에서, 상기 교정기 본체는,
    가스검출모듈을 탈착하기 위한 탈착부가 마련된 케이스;
    상기 가스검출모듈을 통해 공급받은 직류 전압을 소정의 직류 전압(DC 12V)으로 만들어 모터 구동 전압을 공급하는 직류/직류 컨버터;
    상기 가스검출모듈에 공기를 흡입시키기 위한 모터 구동회로 및 공기 펌프 모터;
    상기 모터 구동회로의 동작을 제어하며, 상기 전자식 밸브 헤더의 밸브 구동을 제어하고, 상기 가스검출모듈에서 출력되는 측정 데이터를 인터페이스하여 표시기를 통해 측정 데이터를 표출하고, 외부 장치와의 측정 데이터 인터페이스를 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛; 및
    상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 따라 상기 전자식 밸브 헤더의 밸브를 구동하는 밸브 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치.
  10. 청구항 9에서, 상기 교정기 본체는,
    외부로부터 공급되는 상용 전원을 소정의 직류 전원으로 만들어 공급하는 전원 공급기(SMPS);
    커넥터를 통해 외부로부터 공급되는 전원으로 내장된 배터리를 충전하는 배터리 충전회로;
    상기 마이크로 컨트롤 유닛과 연동하며, 측정 데이터를 유선 인터페이스를 통해 외부장치에 전송하고, 외부장치로부터 전송된 데이터를 수신하여 상기 마이크로 컨트롤 유닛에 전달하는 RS-485 인터페이스; 및
    상기 마이크로 컨트롤 유닛과 연동하며, 유량센서와 온도센서 및 습도센서 중 적어도 어느 하나 이상의 센서와 인터페이스를 하는 센서 인터페이스 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 가능한 가스센서유닛이 구비된 가스검출모듈을 이용한 가스검출장치.
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