KR970000584B1 - 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치

제1도는 종래 진공청소기에서 광센서를 이용한 먼지 검출의 원리도.

제2도는 종래 진공청소기의 먼지 검출회로도.

제3도는 종래 먼지 검출회로도 각단의 입출력 파형도.

제4도는 본 발명에 따른 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출회로도.

제5도는 본 발명에 따른 제어부의 출력과 펄스듀티의 관계도.

제6도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 진공청소기 먼지 검출회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 파이프 2 : 발광부

3 : 수광부 4 : 광센서

6 : 인버터부 7 : 신호보정부

8 : 제어부 9 : 광량조절부

10 : 평활회로 11 : D/A변환기

본 발명은 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치에 관한 것으로서, 특히 광센서의 수광부 감도가 항상 일정범위 이내에 있도록 발광부의 광량이 자동 조절되도록 하여 주위 여건 변화에 따른 광센서의 특성변화를 방지토록 하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 진공청소기에서 먼지 검출장치는 청소도중 실내의 먼지량을 육안으로 확인할 수 있도록 한 것으로서, 발광부와 수광부를 갖는 광센서를 갖는 광센서를 사용하고 있다. 즉 제1도는 종래 진공청소기에서 광센서를 이용한 먼지 검출 원리도로서, 먼지가 통과하는 파이프(1)(1')의 소정위치에 서로 대응되도록 광센서(4)의 수광부(3)와 발광부(2)를 설치하여 청소기를 동작시키면 먼지(5)가 유입되어 발광부(2)의 빛이 수광부(3)로 도달하는 것을 방해하게 되어 유입되는 먼지의 양이 많을 경우 발광부(2)의 빛이 수광부(3)로 도달하는 양이 감소되며, 유입되는 먼지의 양이 적을 경우에는 발광부(2)의 빛이 수광부(3)로 도달하는 양이 증가되는 원리를 이용한 것이다. 따라서 이러한 광센서(4)를 이용한 종래 진공청소기의 먼지 검출장치는, 제2도에 도시된 바와 같이 일정량의 빛을 발광하는 발광부(2), 상기 발광부(2)의 빛을 수신하는 수광부(3)로 이루어진 광센서(4)를 구비하고, 상기 수광부(3)의 발광량을 조절하는 가변저항(VR), 상기 수광부(3)의 일축에 연결되어 전압신호에 포함된 DC성분을 제거하기 위한 콘덴서(C1), 상기 콘덴서(C1)의 미약한 AC출력 신호를 증폭시키는 인버터부(5), 상기 인버터부(5)의 신호를 정형하는 신호보정부(7)로 구성되어 있다.

이와 같이 이루어진 종래 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치는, 파이프(1)(1') 내부로 유입되는 먼지가 존재하지 않을 경우 발광부(2)로부터 방출되는 빛이 전량 수광부(3)로 공급됨에 따라 포토트랜지스터(PTR)를 턴온시켜 수광부(3)의 콜렉터 전압을 로우 레벨로 낮추게 되나, 파이프(1)(1')내부에 먼지가 유입될 경우 먼지 유입으로 인해 발광부(2)의 빛이 일부 차단됨으로서 수광부(3)의 포토트랜지스터(PTR)를 오프시키게 되어 콜렉터 전압이 제3도의 (a)와 같이 하이 레벨로 상승하게 된다.

이러한 광센서(4)의 출력전압은 콘덴서(C1)에 의해 제3도의 (b)와 같이 DC 성분을 제거한 후 인버터부(6)를 경유함에 따라 제3도의 (c)와 같이 반전 및 증폭시키게 되며, 이의 인버터부(6) 출력신호는 신호보정부(7)를 거침으로서 제3도의 (d)와 같은 구형파를 발생하여 제어부(8)로 전송함으로서 먼저 유입상태를 신호보정부(7)의 출력펄스 유무로 알 수 있으며, 단위시간 당 펄스가 많을수록 먼지의 수가 많음을, 그리고 펄스폭의 길이가 길수록 먼지의 크기가 크다는 점을 나타내고 있다.

이와 같은 종래 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치는, 수광부 콜렉터 전압이 1-2V 사이가 되도록 세팅되어야 하나 광센서에 먼지가 누적되거나 광센서의 특성변화 또는 외부 환경변화에 의해 광량이 적정조건의 해당 범위를 벗어나면 먼지 검출 센서로서의 기능은 약화됨으로서 먼지의 검출이 정밀하게 이루어지지 않게 되어 진공청소기의 신뢰성 저하를 가져오게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제어부에서 광센서인 수광부의 콜렉터 전압을 읽어들여 그 결과에 따라 광량조절부를 통해 발광부의 광량을 자동 제어하여 먼지를 감지하는 광센서의 감도조절이 자동적으로 일정하게 유지되도록 하여 광센서의 특성변화 및 먼지로 인한 오염 그리고 주위 환경변화 등의 상황에서도 항상 최적의 감도상태를 유지함으로써 광센서의 기능을 최적 상태로 유지시켜 진공청소기의 신뢰성 향상을 높일 수 있는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 발광부(2)와 수광부(3)를 갖고 먼지의 유입을 검지하는 광센서(5), 이 광센서(5)의 출력신호를 반전 증폭시키는 인버터부(6)를 포함한 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지검출 장치에 있어서, 상기 광센서(5)의 출력신호를 읽어들여 먼지의 유입량을 검출하고, 이의 검출 결과에 따라 발광부의 광량을 조절할 수 있도록 펄스듀티를 변환하여 출력하는 제어부(8), 상기 제어부(8)의 출력신호에 의해 광센서(5)인 발광부(2)의 광량을 조절하는 광량조절부(9)를 구비하여 먼지의 유입량에 따라 광센서의 감도조절이 자동적으로 이루어지도록 한 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 제4도는 본 발명에 따른 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출회로도로서, 일정량의 빛을 발광하는 발광부(2), 상기 발광부(2)의 빛을 수신하는 수광부(3)로 이루어진 광센서(4)를 구비하고, 상기 수광부(3)의 일측에 연결되어 전압신호에 포함된 DC성분을 제거하기 위한 콘덴서(C1), 상기 콘덴서(C1)의 미약한 AC출력 신호를 반전 증폭시키는 인버터부(5), 상기 인버터부(5)의 출력신호를 정형하는 신호부정부(7)를 포함하고 있으며, 상기 광센서(5)인 수광부(3)의 일측에는 상기 광센서(5)의 출력신호를 읽어들여 먼지의 유입량을 검출하고, 이의 검출 결과에 따라 소정신호를 출력하는 제어부(8)가 연결되며, 상기 제어부(8) 및 발광부(2)의 출력측에는 광량조절부(9)가 접속되어 있다.

또한 상기 광량조절부(9)는, 트랜지스터(TR)의 베이스단에 저항과 콘덴서로 이루어진 평활회로(10)와 5V의 전원을 분압하는 분압저항(R3)(R4)이 병렬 연결되어 있다. 제5도는 본 발명에 따른 제어부의 출력에 의한 펄스듀티의 관계도이다.

이와 같이 이루어진 본 발명은, 먼지 진공청소기에 전원이 공급되어 동작을 시작하면 제어부(8)에서는 초기동작으로 제2포트(b)를 통해 하이 (100% duty) 레벨의 펄스를 출력시키며, 이의 신호는 광량제어부(9)의 평활회로(10)에 의헤 제어부(8)의 출력펄스를 안정화 시킨 후 트랜지스터(TR)를 턴온시킴으로서 발광부(4)는 최대의 광량을 출력하게 되며, 이때 수광부(3)에는 최대 전류가 흘러 포토트랜지스터(PTR)의 콜렉터 전압은 최소를 유지하게 되고, 반대로 제어부(8)의 출력펄스가 로우레벨일 경우 발광부(2)의 광량은 0이며, 따라서 수광부(3)의 포토트랜지스터(PTR)의 콜렉터 전압은 5V의 최대 전압을 유지하게 된다.

여기서 본 발명의 설명을 용이하게 서술하기 위하여 제어부(8)의 제2포트(b)에서 출력되는 펄스듀티가 6/8(75% high)인 상태에서 최초의 수광부(3)인 포토트랜지스터(PTR)의 콜렉터 전압이 1.6V가 되도록 저항(R1)(R2)의 값을 세팅된 것으로 가정한다.

이후 청소가 시작되고 먼지를 검출하는 광센서(4)가 동작하게 되면 제어부(8)는 제1포트(a)를 통해 수광부(3)의 출력전압을 1초에 1번씩 읽어 들임과 동시에 읽어들인 전압을 저항(R1)(R2)에 의해 세팅된 1.6V와 비교한다.

이때 제1도에 도시된 바와 같이 파이프(1)(1´)내부로 유입되는 먼지가 존재하지 않을 경우 발광부(2)로부터 방출되는 비치 전량 수광부(3)로 공급됨에 따라 포토트랜지스터(PTR)를 턴온시켜 수광부(3)의 콜렉터 전압은 낮아지게 되나, 파이프(1)(1´)내부에 먼지가 유입될 경우에는 먼지 유입으로 인해 발광부(2)의 빛이 일부 차단됨으로서 수광부(3)의 트랜지스터를 오프시키게 되어 콜렉터 전압이 상승하게 된다.

따라서 제어부(8)의 제1포토(a)로 입력되는 수광부(3)의 출력 전압값이 1.6이상일 경우 발광부(3)의 광량이 적은 것으로 판단하여 광량을 늘리기 위해 제어부(8)의 제2포트(b)를 통해 펄스듀티를 증가시키며, 반대로 제어부(8)의 제1포트(a)로 입력되는 수광부(3)의 출력 전압값이 1.6V 이하일 경우에는 발광부(3)의 광량이 너무 큰 것으로 판단하여 광량을 줄이기 위해 제어부(8)의 제2포트(b)를 통해 펄스듀티를 감소시키는 작용을 반복하게 된다.

즉 제어부(8)의 제2포트(b)로부터 펄스듀티를 가변시킴으로써 수광부(2)의 감도를 일정하게 원하는 값으로 맞출 수 있게 되는 것이며, 이때 펄스의 폭은 평활회로(10)에서 평활이 용이하도록 작은 것이 좋으며, 제어부(8)의 내부 프로그램에 따라 펄스폭을 보다 세분화하여 가변시키는 것이 가능하나, 제5도에 도시된 제어부의 출력과 펄스듀티의 관계도와 같이 최초에 수광부(3)의 포토트랜지스터(PTR)의 출력 전압이 원하는 제어부(8)의 세팅전압(1.6V)에서 크게 벗어나지 않도록 하여야 펄스듀티에 따른 제어가 용이하고 정확하게 이루어진다.

한편 광센서(4)의 출력전압은 콘덴서(C1)에 의해 DC성분을 제거한 후 인버터부(6)를 경유함에 따라 반전 및 증폭시키게 되며, 인버터부(6) 출력신호는 신호보정부(7)를 거침으로써 구형파를 발생하게 됨에 따라 먼지의 유입상태는 신호보정부(7)의 출력펄스 유무로 알 수 있으며, 이는 제어부(8)로 입력되어 표시램프 및 모터 등을 제어하기 위한 판단자료가 되는 것이다.

또한 제6도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 진공청소기의 먼지 검출회로도로서, 제4도에 도시된 광량조절부(9)의 평활회로(10) 대용으로 D/A 변환기(11)를 사용한 것으로, 이러한 방식은 제어부(8)에서 D/A변환기(11)로 데이터를 연속적으로 전송하면 D/A변환기(11)에서 DC 전압을 출력하게 되어 8비트 D/A 변환기를 사용할 경우2⁸=256단계의 레벨설정이 가능하므로 광센서(4)의 감도조절을 매우 정밀하게 제어할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 제어부에서 광센서인 발광부의 광량 데이터를 읽어들여 그 결과에 따라 광량조절부를 통해 발광부의 광량을 자도 제어하여 먼지를 감지하는 광센서의 감도조절이 자동적으로 일정하게 유지되도록 하여 광센서의 특성변화 및 먼지로 인한 오염 그리고 주위 환경변화 등의 상황에서도 항상 최적의 감도상태를 유지함으로써 광센서의 기능을 최적 상태로 유지시켜 진공청소기의 신뢰성 향상에 기열할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 발광부(2)와 수광부(3)를 갖고 먼지의 유입을 검지하는 광센서(5), 이 광센서(5)의 출력신호를 반전증폭시키는 인버터부(6)를 포함한 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치에 있어서, 상기 광센서(5)의 출력신호를 읽어들여 먼지의 유입량을 검출하고, 수광부의 콜렉터전압에 따라 발광부의 광량을 조절할 수 있도록 펄스듀티를 변환하여 출력하는 제어부(8), 상기 제어부(8)의 출력신호에 의해 광센서(5)인 발광부(2)의 광량을 조절하는 광량조절부(9)를 구비하여 먼지의 유입량에 따라 광센서의 감도 조절이 자동적으로 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치.
2. 제1항에 있어서 상기 광량조절부(9)는, 상기트랜지스터(TR)의 베이스단에 병렬 연결되어 제어부(8)의 출력 펄스를 평활시키는 평활회로(10), 상기 트랜지스터(TR)의 베이스단에 병렬 연결되어 전원을 분압하는 분압저항(R3)(R4)이 병렬 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 평활회로(10) 대용으로 D/A 변환기(11)를 사용하여 발광부(2)의 광량을 정밀 제어토록 한 것을 특징으로 하는 광센서를 이용한 진공청소기의 먼지 검출장치.