(57)【要約】      （修正有）【課題】光源の光量調節が可能であり、ホコリの大きさ別に区分検出が可能な光学式ホコリセンサーを提供する。【解決手段】発光素子を含む光源１００と、発光素子と電気的に連結され、パルス幅変調信号を用いて、光源の光量を調節する光量制御部２００と、光源から出力された光がホコリによって散乱された散乱光を受信するセンサーを備え、受信された散乱光の光学的信号を電気的信号である第１出力信号に変換して出力する受光部３００と、第１出力信号を受信して、第１出力信号が一定のレベルに保持されるか否かを判断し、パルス幅変調信号のデューティー比を調整するマイクロコントローラを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光素子を含む光源と、
前記発光素子と電気的に連結され、パルス幅変調信号を用いて、前記光源の光量を調節する光量制御部と、
前記光源から出力された光がホコリによって散乱された散乱光を受信するセンサーを備え、受信された前記散乱光の光学的信号を電気的信号である第１出力信号に変換して出力する受光部と、
前記第１出力信号を受信して、前記第１出力信号が一定のレベルに保持されるか否かを判断し、前記パルス幅変調信号のデューティー比を調整するマイクロコントローラと、
を含む光学式ホコリセンサー。
【請求項２】
前記光量制御部は、抵抗素子及び前記パルス幅変調信号が入力されるスイッチング素子を含むが、前記発光素子と電気的に連結される前記抵抗素子と前記スイッチング素子は、並列連結された請求項１に記載の光学式ホコリセンサー。
【請求項３】
前記受光部の第１出力信号を増幅して、前記ホコリを検出するための第２出力信号を生成する増幅部をさらに含み、
前記マイクロコントローラは、前記第２出力信号を受信して汚染度を出力するための信号を生成する請求項１に記載の光学式ホコリセンサー。
【請求項４】
前記増幅部は、前記受光部の第１出力信号を増幅して、相対的に大きな粒子のホコリを検出するための大きなホコリ検出出力信号を生成する第１増幅部と、
相対的に小さな粒子のホコリを検出するための小さなホコリ検出出力信号を生成する第２増幅部と、
を含む請求項３に記載の光学式ホコリセンサー。
【請求項５】
光源に対する受光部の出力信号レベルを一定に保持するために、前記光源の光量をパルス幅変調信号を用いて制御することによって、一定に保持することを特徴とする光学式ホコリセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホコリセンサーに係り、さらに詳細には、光学式ホコリセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホコリセンサーは、外部から流入されたホコリがヒーターの発熱による上昇気流に乗って測定領域を通れば、ＬＥＤのような発光素子から照射される光がホコリによって散乱され、その一部が光検出器から感知される原理で動作する。
【０００３】
従来の光学式ホコリセンサーは、ホコリ濃度が少ない場合、精密測定が難しいという問題点があり、高いホコリ濃度では飽和されて、測定が不可能な現象が発生する。また、光源である赤外線発光ダイオード（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ、ＩＲＬＥＤ）の寿命によって一定光量の放出が容易ではなく、ホコリ濃度の測定に誤差が発生するという問題点が発生する。
【０００４】
関連先行技術としては、大韓民国公開公報第２０１７００３３０５２号（２０１７年３月２４日公開、発明の名称：ホコリセンサー）がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記問題点を含んで多様な問題点を解決するためのものであって、光源の光量調節が可能であり、ホコリの大きさ別に区分検出が可能な光学式ホコリセンサーを提供することである。しかし、このような課題は、例示的なものであって、これにより、本発明の範囲が限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点による光学式ホコリセンサーを提供する。前記光学式ホコリセンサーは、少なくとも１つの発光素子を含む光源と、前記発光素子と電気的に連結され、パルス幅変調（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）信号を用いて、前記光源の光量を調節する光量制御部と、前記光源から出力された光がホコリによって散乱された散乱光を受信するセンサーを備え、受信された前記散乱光の光学的信号を電気的信号である第１出力信号に変換して出力する受光部と、前記第１出力信号を受信して、前記第１出力信号が一定のレベルに保持されるか否かを判断し、前記パルス幅変調信号のデューティー比を調整するマイクロコントローラと、を含む。
【０００７】
前記光学式ホコリセンサーで、前記光量制御部は、抵抗素子及び前記パルス幅変調信号が入力されるスイッチング素子を含むが、前記発光素子と電気的に連結される前記抵抗素子と前記スイッチング素子は、並列連結されうる。
【０００８】
前記光学式ホコリセンサーは、前記受光部の第１出力信号を増幅して、前記ホコリを検出するための第２出力信号を生成する増幅部をさらに含み、前記マイクロコントローラは、前記第２出力信号を受信して汚染度を出力するための信号を生成することができる。
【０００９】
前記光学式ホコリセンサーで、前記増幅部は、前記受光部の第１出力信号を増幅して、相対的に大きな粒子のホコリを検出するための大きなホコリ検出出力信号を生成する第１増幅部と、相対的に小さな粒子のホコリを検出するための小さなホコリ検出出力信号を生成する第２増幅部と、を含みうる。
【００１０】
本発明の他の観点による光学式ホコリセンサーを提供する。前記光学式ホコリセンサーは、光源に対する受光部の出力信号レベルを一定に保持するために、前記光源の光量をパルス幅変調信号を用いて制御することによって、一定に保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
前記のようになされた本発明の一実施形態によれば、光源の光量調節が可能であり、ホコリの大きさ別に区分検出が可能な光学式ホコリセンサーを具現することができる。もちろん、このような効果によって、本発明の範囲が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーの構成及び動作を図解するブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーの一部の回路構成図である。
【図３】本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーの概要図である。
【図４】本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーでホコリの大きさ別に区分検出を行う構成を図解する図面である。
【図５】パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式を図解する図面である。
【図６】パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式を図解する図面である。
【図７】本発明の比較例による光学式ホコリセンサーの一部の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明すれば、次の通りである。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態として具現可能なものであって、以下の実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。また、説明の便宜上、図面では、構成要素がその大きさが誇張または縮小されうる。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーの構成及び動作を図解するブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーの一部の回路構成図であり、図３は、本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーの概要図である。
【００１５】
図１ないし図３を参照すれば、本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサー１０は、少なくとも１つの発光素子（例えば、ＬＥＤ）を含む光源１００と、発光素子（ＬＥＤ）と電気的に連結され、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いて光源１００の光量を調節する光量制御部２００と、光源１００から出力された光がホコリ（Ｄ）によって散乱された散乱光を受信するセンサー（例えば、ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）を備え、受信された前記散乱光の光学的信号を電気的信号である第１出力信号に変換して出力する受光部３００と、前記第１出力信号を受信して、前記第１出力信号が一定のレベルに保持されるか否かを判断し、前記パルス幅変調信号のデューティー比を調整するマイクロコントローラ６００と、を含む。
【００１６】
本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサー１０は、外部から流入されたホコリ（Ｄ）がヒーター７００の発熱による上昇気流に乗って測定領域を通れば、ＬＥＤのような光源１００から照射される光がホコリ（Ｄ）によって散乱され、その一部がフォトダイオードのような受光部３００から感知される原理で動作する。
【００１７】
光源１００は、例えば、赤外線発光ダイオード（ＩＲＬＥＤ）であり、光量制御部２００の制御によって光量調節が可能に構成することができる。
【００１８】
光量制御部２００は、光源１００を構成する発光素子（ＬＥＤ）と電気的に連結され、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いて光源１００の光量を調節することができる。具体的に、光量制御部２００は、抵抗素子（Ｒ２）及びパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が入力されるスイッチング素子を含むが、発光素子（ＬＥＤ）と電気的に連結される前記抵抗素子（Ｒ２）と前記スイッチング素子は、並列連結されうる。
【００１９】
例えば、スイッチング素子は、図２に示されたように、エミッター、コレクター、ベース端子を備えるトランジスタであり得る。すなわち、矢印が表示された端子がエミッターであり、反対側の端子はコレクターであり、中間端子がベースであるトランジスタであり得る。矢印は、エミッター電流方向を表わすことができる。パルス幅変調（ＰＷＭ）信号は、ベース端子に入力されうる。
【００２０】
パルス幅変調（ＰＷＭ）信号がスイッチング素子に入力されるか否かによって、スイッチング素子のオン／オフが決定され、並列連結されるスイッチング素子と抵抗素子とに流れる電流によって、光源に流れる電流の大きさが変わる。
【００２１】
一方、本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサー１０は、受光部３００の第１出力信号を増幅して、ホコリ（Ｄ）の有無または濃度を検出するための第２出力信号を生成する増幅部４００、５００をさらに含む。マイクロコントローラ６００は、前記第２出力信号を受信して汚染度を出力するための信号を生成することができる。
【００２２】
具体例として、前記増幅部４００、５００は、受光部３００の第１出力信号を増幅して、相対的に大きな粒子のホコリを検出するための大きなホコリ検出出力信号を生成する第１増幅部４００、及び相対的に小さな粒子のホコリを検出するための小さなホコリ検出出力信号を生成する第２増幅部５００を含みうる。
【００２３】
図４は、本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーでホコリの大きさ別に区分検出を行う構成を図解する図面である。
【００２４】
図４を参照すれば、大きなホコリの検出のために１次増幅を行った後に、小さなホコリの検出のために２次増幅を行う。１次増幅後に検出レベル以上のＳ１、Ｓ３信号が大きなホコリ検出出力信号に該当し、これら信号を出力することができる。また、前記大きなホコリ検出出力信号をマイクロコントローラ６００を用いて除去した後、検出レベル以上のＳ２、Ｓ４、Ｓ５信号が小さなホコリ検出出力信号に該当して、これら信号を出力することができる。すなわち、受光部３００の出力信号を１次増幅した後、大きなホコリを検出し、２次増幅した後、小さなホコリを検出して汚染度を出力することによって、ホコリの大きさ別に区分検出が可能な光学式ホコリセンサーを具現することができる。
【００２５】
前述したように、本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサー１０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を利用した光源の光量調節が可能であり、ホコリの大きさ別に区分検出が可能であるという特徴を有している。すなわち、本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサー１０は、受光部の出力信号のレベルを一定に保持するために、光源の光量をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いて制御して一定に保持し、受光部の出力信号を１次増幅した後、大きなホコリを検出し、２次増幅した後、小さなホコリを検出して汚染度を出力する。
【００２６】
以下、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式を使用する本発明の実施形態とパルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式を使用しない本発明の比較例とを対比して説明する。
【００２７】
図５及び図６は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式を図解する図面である。
【００２８】
図５を説明すれば、パルス幅変調（ＰＷＭ）は、コンパレータ（電圧比較回路またはＯＰアンプ）の（＋）端子に、例えば、三角波または鋸歯波を入力し、（−）端子に制御信号を入力する。そうすると、コンパレータの出力には、入力信号のレベル変化によってパルス幅が異なる出力が表われるが、これがパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に該当する。本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサー１０で、このようなパルス幅変調（ＰＷＭ）信号は、トランジスタのようなスイッチング素子に入力されうる。
【００２９】
図６を説明すれば、パルス幅変調（ＰＷＭ）出力と制御入力信号との関係が分かる。入力信号が三角波（または、鋸歯波）信号よりも高い場合、コンパレータ出力でドライブされれば、トランジスタはオン（ＯＮ）になり、反対の場合は、オフ（ＯＦＦ）になる。また、三角波信号と入力信号の入力端子を逆にすれば、結果も逆になる。パルス幅変調（ＰＷＭ）信号は、周期が一定であり、入力信号（ＤＣレベル）の大きさによってパルス幅のデューティーサイクル（パルス幅の「Ｈ」と「Ｌ」との比）が変化することができる。入力信号の変化が傾斜を有する（ａ）の場合、下段グラフで前半部のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティーは、後半部のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティーよりも相対的に小さい。一方、入力信号が途中で一定のレベルを有する（ｂ）の場合、下段グラフで前半部のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティーは、後半部のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティーよりも相対的に大きい。
【００３０】
本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサー１０では、光量が減る場合、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティー比を調整して光量を増加させる方式を採択して、受光部の性能を一定に保持させることができる。すなわち、増幅以前の受光部の出力信号を一定のレベルに保持させるために、受光部の出力をマイクロコントローラで認識した後、光源の出力をパルス幅変調（ＰＷＭ）信号制御を通じて調節する。
【００３１】
図７は、本発明の比較例による光学式ホコリセンサーの一部の回路構成図である。
【００３２】
図７を参照すれば、図２に示された本発明の一実施形態による光学式ホコリセンサーとは異なって、光量制御部２１０にパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が入力されず、光量制御部２１０が複数個の抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３のみで並列連結されて構成される。この場合、光量が減る場合、３つの抵抗を順次にオンにする方式を採用するので、受光部の出力を定められた段階のみで調節可能であるという短所を有する。一方、本発明の実施形態は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティー比を調整することによって、光量を調節して受光部の出力を常に一定に保持させることができるという有利な効果を期待することができる。
【００３３】
本発明は、図面に示された一実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、光学式ホコリセンサー関連の分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：光学式ホコリセンサー
１００：光源
２００：光量制御部
３００：受光部
４００：第１増幅部
５００：第２増幅部
６００：マイクロコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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