KR20230121289A - 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치 및 그 근접센서 캘리브레이션 방법 - Google Patents

근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치 및 그 근접센서 캘리브레이션 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 특히 근접센서 캘리브레이션 기능을 가지며, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단해서 히팅 동작을 제어할 수 있는 에어로졸 발생장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치는 에어로졸 발생장치에 있어서, 궐련의 삽입 또는 액상 카트리지의 장착을 감지하는 근접센서와; 궐련 또는 액상 카트리지에 저장된 액상을 가열하는 히터와; 히터에 전력을 공급하는 배터리와; 이들 중 적어도 어느 하나를 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하고, 마이크로컨트롤러는 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착의 경우 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위를 설정하고, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착의 경우 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위를 설정해서 궐련의 삽입 여부 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단한다.

Description

근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치 및 그 근접센서 캘리브레이션 방법{AEROSOL GENERATOR HAVING A PROXIMITY SENSOR CALIBRATION FUNCTION AND A PROXIMITY SENSOR CALIBRATION METHOD THEREOF}
본 발명은 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 특히 근접센서 캘리브레이션 기능을 가지며, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단해서 히팅 동작을 제어할 수 있는 에어로졸 발생장치에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 궐련이나 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 사람이 흡입하는 경우가 있다.
종래 기술로서 대한민국 공개특허공보 10-2019-0143146호에는 사용자의 흡입 행위에 의해 미세 입자가 흡입될 수 있도록 미세 입자를 발생시키는 미세 입자 발생 장치에 있어서, 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터; 히터에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 배터리; 궐련의 색 정보를 감지하는 컬러 센서; 궐련의 정보를 색상으로 나타내는 표시수단; 전원을 온오프하는 전원부 및 이들 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하고 컬러 센서에서 출력하는 RGB값과 RGB값을 이용해 산출한 HSL값을 분석하여 궐련의 색 정보를 판별하는 제어장치를 포함하고 제어장치는 궐련이 삽입된 것으로 판단하면 전원부를 제어하여 전원을 온시키는 내용이 개시되어 있다.
또한, 종래기술로서 종래 기술로서 대한민국 공개특허공보 10-2020-0127892호에는 궐련 형태 에어로졸 형성기재가 삽입될 수 있는 공동과; 공동 부근에 설치되는 자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서와; 자기장 센서 및/또는 캐패시턴스 센서와 전기적으로 연결되는 센싱 모듈과; 센싱 모듈로부터 입력되는 신호 및 데이터에 따라 궐련 형태 에어로졸 형성기재 감지 여부를 판단하는 MCU;를 포함하는 휴대용 에어로졸 발생장치에 대해 개시되어 있다.
상술한 종래 기술에서는 궐련의 삽입을 감지하는 센서의 감지 오류를 방지할 수 있는 캘리브레이션 기능에 대해서는 개시되어 있지 않다. 예를 들어 장기간 에어로졸 발생장치를 사용할 경우 센서 또는 에어로졸 발생장치에 이물질이 부착되거나 센서의 형상이 마모되거나, 센서 부근의 형상 변경 등에 의해 센서의 감지값의 편차가 발생하여 감지 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2019-0143146호 대한민국 공개특허공보 10-2020-0127892호
본 발명은 궐련의 삽입 또는 액상 카트리지의 장착을 감지하는 근접센서를 구비하고, 아울러 근접센서 캘리브레이션 기능을 가지며, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단해서 히팅 동작을 제어할 수 있는 에어로졸 발생장치 및 그 근접센서 캘리브레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치는 에어로졸 발생장치에 있어서, 궐련의 삽입 또는 액상 카트리지의 장착을 감지하는 근접센서와; 궐련 또는 액상 카트리지에 저장된 액상을 가열하는 히터와; 히터에 전력을 공급하는 배터리와; 이들 중 적어도 어느 하나를 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하고, 마이크로컨트롤러는 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착의 경우 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위를 설정하고, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착의 경우 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위를 설정한다.
또한, 실시예에 따라 마이크로컨트롤러는 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련의 삽입 여부 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단하여, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착으로 판단하면, 배터리로부터 히터에 전력을 공급하도록 제어한다.
또한, 실시예에 따라 마이크로컨트롤러는 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착으로 판단하여, 배터리로부터 히터에 전력을 공급하도록 제어하다가 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련의 삽입 여부 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단하여, 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착으로 판단하면, 배터리로부터 히터에 공급되는 전력을 차단하도록 제어한다.
또한, 실시예에 따라 궐련 또는 액상 카트리지는 전용 궐련 또는 전용 액상 카트리지로 제공되고, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착시 근접 센서와 마주보게 되는 궐련 부위 또는 액상 카트리지 부위에는 특정 반사율을 갖는 물질을 구비한다.
또한, 실시예에 따라 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착시 근접 센서와 마주보게 되는 궐련 부위 또는 액상 카트리지 부위에 구비되는 특정 반사율을 갖는 물질은 레진 또는 테이프 형태로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 근접센서 캘리브레이션 방법은 (가) 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착시 초기값 측정 단계와; (나) 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 설정 단계와; (다) 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착시 감지값 측정 단계와; (라) 상기 초기값과 감지값의 편차 산출 단계와; (마) 상기 편차를 적용한 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위 설정 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면 궐련의 삽입 또는 액상 카트리지의 장착을 감지하는 근접센서를 구비하고, 근접센서 캘리브레이션 기능을 포함하는 에어로졸 발생장치 및 그 근접센서 캘리브레이션 방법을 제공해서, 근접센서 감지 오류를 방지할 수 있는 에어로졸 발생장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 근접센서 캘리브레이션 기능을 적용하여 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단해서 히팅 동작을 제어할 수 있는 에어로졸 발생장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치를 개념적으로 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치를 설명하기 위한 블럭도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치를 개념적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 근접센서 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 순서도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치를 개념적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치(100)는 궐련(20)의 삽입 또는 액상 카트리지(30)의 장착을 감지하는 근접센서(11)와, 궐련(20) 또는 액상 카트리지(30)에 저장된 액상을 가열하는 히터(13)와, 히터(13)에 전력을 공급하는 배터리(14)와, 이들 중 적어도 어느 하나를 제어하는 마이크로컨트롤러(15)를 포함한다. 도 1의 (가)를 참조하면, 궐련(20)은 에어로졸 발생장치(100)의 하우징(10)에 구비된 공동(12)에 삽입되며, 공동(12) 내부 또는 공동(12) 외주에는 궐련(20)을 가열하는 히터(13)가 설치될 수 있다. 근접센서(11)는 하우징(10) 내에서 궐련(20)이 삽입되는 부근에 설치되어 궐련(20) 삽입 여부를 감지한다. 배터리(14)와 마이크로컨트롤러(15)는 도시된 바와 같이 하우징(10) 내에 구비된다. 도 1의 (나)를 참조하면, 액상 카트리지(30)는 에어로졸 발생장치(100)에 장착되어 사용될 수 있으며, 액상 카트리지(30)에는 에어로졸 발생용 액상이 저장된다. 액상 카트리지(30)에 저장된 액상을 가열하는 미도시된 히터(13)는 예를 들어 하우징(10) 내에 구비될 수도 있고, 액상 카트리지(30)에 구비되어 액상 카트리지가 하우징(10)에 장착되면 단자에 의해 하우징(10) 내부에 구비된 배터리(14)와 마이크로컨트롤러(15)에 전기적으로 연결될 수 있다. 근접센서(11)는 하우징(10) 내에서 액상 카트리지(30)가 장착되는 부근에 설치되어 액상 카트리지(30) 장착 여부를 감지한다. 근접센서(11)는 예를 들어 물질로부터 반사계수를 감지하는 센서를 적용할 수 있다.
마이크로컨트롤러(15)는 궐련(20)이 미삽입되거나 액상 카트리지(30)가 미장착된 경우 근접센서(11)로부터 입력되는 신호에 따라 궐련(20) 미삽입 또는 액상 카트리지(30) 미장착 감지 범위를 설정하고, 궐련(20) 삽입되거나 액상 카트리지(30)가 장착된 경우 근접센서(11)로부터 입력되는 신호에 따라 궐련(20) 삽입 또는 액상 카트리지(30) 장착 감지 범위를 설정해서 근접센서(11) 캘리브레이션을 수행하는데 본 발명에 따른 구체적인 근접센서(20) 캘리브레션 방법은 도 4를 참조하여 후술한다. 상술한 근접센서(11) 캘리브레이션을 수행한 후 마이크로컨트롤러(15)는 근접센서(11)로부터 입력되는 신호에 따라 궐련(20)의 삽입 여부 또는 액상 카트리지(30) 장착 여부를 판단하여, 궐련(20)이 삽입되거나 액상 카트리지(30)가 장착된 것으로 판단하면, 배터리(14)로부터 히터(13)에 전력을 공급하도록 제어하여 예들 들어 히터(13)가 예열되도록 한다. 또한, 마이크로컨트롤러(15)는 궐련(20)이 삽입되거나 액상 카트리지(30)가 장착된 것으로 판단하여, 배터리(14)로부터 히터(13)에 전력을 공급하도록 제어하다가 근접센서(11)로부터 입력되는 신호에 따라 궐련(20)의 삽입 여부 또는 액상 카트리지(30) 장착 여부를 판단하여, 궐련(20) 미삽입되거나 액상 카트리지(30)가 미장착된 것으로 판단하면, 배터리(14)로부터 히터(13)에 공급되는 전력을 차단하도록 제어하여 히터(13)가 과열되는 것을 방지한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치를 개념적으로 보여주는 도면이다. 도 3의 (가)와 (나)를 참조하면, 궐련(20) 또는 액상 카트리지(30)는 전용 궐련 또는 전용 액상 카트리지로 제공되고, 에어로졸 발생장치(100)에 궐련(20) 삽입 또는 액상 카트리지(30) 장착시 근접 센서(11)와 마주보게 되는 궐련(20) 부위 또는 액상 카트리지(30) 부위에는 특정 반사율을 갖는 물질(31)을 구비한다. 예을 들어 특정 반사율을 갖는 물질(31)은 레진으로 이루어지거나 테이프 형태로 이루어진다. 마이크로컨트롤러(15)로는 근접센서(11) 캘리브레이션을 수행하여 설정한 특정 반사율을 갖는 물질을 구비하는 전용 궐련(20) 삽입 또는 전용 액상 카트리지(30) 장착 감지 범위에 해당하는 감지값이 근접센서(11)로부터 입력되는 경우에만 전용 궐련(20)이 삽입되거나 전용 액상 카트리지(30)가 장착된 것으로 판단한다.
도 4는 본 발명에 따른 근접센서 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 근접센서 캘리브레이션 방법은 (가) 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착시 초기값 측정 단계와; (나) 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 설정 단계와; (다) 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착시 감지값 측정 단계와; (라) 상기 초기값과 감지값의 편차 산출 단계와; (마) 상기 편차를 적용한 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위 설정 단계;를 포함한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, (가) 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착시 초기값 측정 단계에서 마이크로컨트롤러(15)는 에어로졸 발생장치(100)에 궐련(20)이 미삽입되거나 액상 카트리지(30)가 미장착된 경우 근접센서로부터 입력되는 신호에 따른 감지값으로서 초기값(α)을 측정하고, (나) 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 설정 단계에서 초기값(α)에 기설정한 상위 임계값(TH)을 합산하여 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 상한값을 설정하고, 초기값(α)에 기설정한 하위 임계값(TL)을 합산하여 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 하한값을 설정한다. (다) 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착시 감지값 측정 단계에서 마이크로컨트롤러(15)는 에어로졸 발생장치(100)에 궐련(20)이 삽입되거나 액상 카트리지(30)가 장착된 경우 근접센서(11)로부터 입력되는 신호에 따른 감지값(β)을 측정하고, (라) 상기 초기값과 감지값의 편차 산출 단계에서 초기값(α)와 감지값(β)의 차이에 의해 편차(Δ)를 산출하고, (마) 상기 편차를 적용한 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위 설정 단계에서 상기 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 상한값과 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 하한값에 각각 편차(Δ)를 합산하여 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위 상한값과 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위 하한값을 각각 설정한다. 이후 마이크로컨트롤러(15)는 근접센서(11)로부터 입력되는 신호에 따른 감지값이 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 하한값 내지 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 상한값의 범위에 있는 경우는 에어로졸 발생장치(100)에 궐련(20)이 미삽입되거나 액상 카트리지(30)가 미장착된 것으로 판단하며, 근접센서(11)로부터 입력되는 신호에 따른 감지값이 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위 하한값 내지 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위 상한값의 범위에 있는 경우는 에어로졸 발생장치(100)에 궐련(20)이 삽입되거나 액상 카트리지(30)가 장착된 것으로 판단한다.
따라서, 근접센서(11)에 이물이 부착되거나, 근접센서(11)가 마모되거나, 근접센서(11) 부근의 형상이 변경되거나 액상 카트리지(30)가 장착되는 근접센서(11) 부근의 각도 변경 등에 의해 근접센서(11)의 감지값(β)이 달라져도 초기값(α)과 감지값(β)의 편차(Δ)를 산출하여 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위를 보정함으로써 감지 오류를 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (6)

  1. 에어로졸 발생장치에 있어서,
    궐련의 삽입 또는 액상 카트리지의 장착을 감지하는 근접센서와;
    궐련 또는 액상 카트리지에 저장된 액상을 가열하는 히터와;
    히터에 전력을 공급하는 배터리와;
    이들 중 적어도 어느 하나를 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하고,
    마이크로컨트롤러는 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착의 경우 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위를 설정하고, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착의 경우 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    마이크로컨트롤러는 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련의 삽입 여부 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단하여, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착으로 판단하면, 배터리로부터 히터에 전력을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    마이크로컨트롤러는 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착으로 판단하여, 배터리로부터 히터에 전력을 공급하도록 제어하다가 근접센서로부터 입력되는 신호에 따라 궐련의 삽입 여부 또는 액상 카트리지 장착 여부를 판단하여, 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착으로 판단하면, 배터리로부터 히터에 공급되는 전력을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    궐련 또는 액상 카트리지는 전용 궐련 또는 전용 액상 카트리지로 제공되고, 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착시 근접 센서와 마주보게 되는 궐련 부위 또는 액상 카트리지 부위에는 특정 반사율을 갖는 물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치.
  5. 제4항에 있어서,
    궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착시 근접 센서와 마주보게 되는 궐련 부위 또는 액상 카트리지 부위에 구비되는 특정 반사율을 갖는 물질은 레진 또는 테이프형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근접센서 캘리브레이션 기능을 갖는 에어로졸 발생장치.
  6. (가) 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착시 초기값 측정 단계와;
    (나) 궐련 미삽입 또는 액상 카트리지 미장착 감지 범위 설정 단계와;
    (다) 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착시 감지값 측정 단계와;
    (라) 상기 초기값과 감지값의 편차 산출 단계와;
    (마) 상기 편차를 적용한 궐련 삽입 또는 액상 카트리지 장착 감지 범위 설정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 근접센서 캘리브레이션 방법.


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