CN108827917A - 光学灰尘感应器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学灰尘感应器，其特征在于，利用脉宽调制(pulse width modulation)信号控制所述光源的光量以使相对于光源的受光部的输出信号维持一定的水平。

Description

光学灰尘感应器
技术领域
本发明涉及一种灰尘感应器，更具体地，涉及一种光学灰尘感应器。
背景技术
灰尘感应器的工作原理如下，当从外部流入的灰尘依附在基于加热器加热的上升气流上并通过测试区域时，由如LED的发光元件照射出来的光由于灰尘而发生漫射，其中部分被光检出仪感知。
现有的光学灰尘感应器在灰尘浓度低的情况下存在很难进行测试的问题，在高测试浓度中由于饱和发生不能进行测试的现象。而且，随着作为光源的紫外线发光二极管(infrared light emitting diode，IRLED)的寿命，很难发射稳定的光量，因此出现灰尘浓度测试存在误差的问题。
相关先行技术包括韩国公开公报第20170033052号(2017年3月24日公开，发明名称：灰尘感应器)。
发明内容
本发明为了解决包括如上所述的问题在内的诸多问题，提供了可调节光源光量的、可按照灰尘的大小进行区分测试出的光学灰尘感应器。但是，该技术问题是用于举例说明，并非用于限制本发明的范围。
根据本发明一方面，提供一种光学灰尘感应器。所述光学灰尘感应器包括：光源，其包括至少一个发光元件；光量控制部，其与所述发光元件电连接，且利用脉宽调制(pulsewidth modulation)信号能够调节所述光源的光量；受光部，其具有用于接收所述光源输出的光基于灰尘而发生漫射的漫射光的感应器，并且将接收的所述漫射光的光学信号变换为作为电信号的第一输出信号并输出；以及微控制器，其接收所述第一输出信号并判断所述第一输出信号是否维持一定水平，且能够调节所述脉宽调制信号的占空比。
所述光学灰尘感应器中，所述光量控制部包括电阻元件及用于输入所述脉宽调制信号的开关元件，而且与所述发光元件电连接的所述电阻元件和所述开关元件并列连接。
所述光学灰尘感应器中还包括增幅部，所述增幅部对所述受光部的第一输出信号进行增幅并生成用于检出所述灰尘的第二输出信号，所述微控制器接收所述第二输出信号，并其可生成用于输出污染度的信号。
所述光学灰尘感应器中，所述增幅部包括第一增幅部和第二增幅部，所述第一增幅部对所述受光部的第一输出信号进行增幅并生成用于检出较大颗粒灰尘的大灰尘检出输出信号；所述第二增幅部生成用于检出较小颗粒灰尘的小灰尘检出输出信号。
根据本发明另一方面，提供一种光学灰尘感应器。所述光学灰尘感应器，其特征在于，利用脉宽调制(pulse width modulation)信号控制所述光源的光量以使相对于光源的受光部的输出信号维持一定的水平。
根据如上所述的本发明一实施例，可实现一种光学灰尘感应器，该光学灰尘感应器可调节光源的光量、可按照灰尘的大小区分并检出。当然，所述效果并非用于限制本发明的范围。
附图说明
图1是图示本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器的构成及流程的方框图。
图2是本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器的部分电路结构图。
图3是本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器的概要图。
图4是图示本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器中按照灰尘大小进行区分检出的构成图。
图5和图6是图示脉宽调制(PWM)控制方式的图。
图7是本发明比较例涉及的光学灰尘感应器一部分的电路结构图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明实施例进行详细说明如下。但是本发明不是用于限制以下公开的实施例，而是用于以不同的各种形态实现，以下的实施例可使本发明的公开更加完全，为了使发明的范畴更加完全而向本技术领域具有一般技术知识的技术人员提供。而且，为了便于说明，附图中构成要素的尺寸可能会被放大或者缩小。
图1是图示本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器的构成及流程的方框图，图2是本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器的部分电路结构图，图3是本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器的概要图。
参照至图3，本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器10包括光源100，其包括至少一个发光元件(例如，LED)；光量控制部200，其与所述发光元件(LED)电连接，且利用脉宽调制(pulse width modulation，PWM)信号能够调节所述光源100的光量；受光部300，其具有用于接收所述光源100输出的光基于灰尘D而发生漫射的漫射光的感应器(例如，光电二极管)，且将接收的所述漫射光的光学信号变换为作为电信号的第一输出信号并输出；以及微控制器600，其接收所述第一输出信号并判断所述第一输出信号是否维持一定水平，并且能够调节所述脉宽调制信号的占空比。
本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器10的工作原理如下，如果当外部流入的灰尘D依附在基于加热器700加热而上升的气流上并通过测试区域，则由如LED的光源100照射的光由于灰尘D发生漫射，其中部分被如光电二极管的受光部300感知。
光源100例如可以是紫外线发光二极管(IRLED)，可以是基于光量控制部200的控制调节光量的构成。
光量控制部200与构成光源100的发光元件(LED)电接连，并利用脉宽调制(pulsewidth modulation，PWM)信号可调节光源100的光量。具体来言，光量控制部200包括电阻元件R2及输入脉宽调制(PWM)信号的开关元件，与发光元件(LED)电连接的所述电阻元件R2和所述开关元件可并列连接。
例如，开关元件如图2所示，可以是具有发射器、采集器及基极引出端的晶体管。即，标注箭头的端子为发射器，反侧的端子为采集器，中间的端子为基极的晶体管。箭头可表示发射器的电流方向。脉宽调制(PWM)信号可向基极引出端输入。
基于脉宽调制(PWM)信号是否输入开关元件，决定开关元件的开关，根据并联的开关元件和电阻元件中流动的电流，光源中流动的电流的大小将会有所不同。
另外，本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器10还包括增幅部400、500，其通过增幅受光部300的第一输出信号，并生成用于检出灰尘D的有无或者浓度的第二输出信号。微控制器600接收所述第二输出信号，并生成用于输出污染度的信号。
作为具体例子，所述增幅部400、500可包括第一增幅部400和第二增幅部500，所述第一增幅部400通过增幅受光部300的第一输出信号，并生成用于检出较大颗粒灰尘的大灰尘检出输出信号，所述第二增幅部500生成用于检出较小颗粒灰尘的小灰尘检出输出信号。
图4是图示本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器中按照灰尘的大小进行区分检出的构成图。
参照图4，为了检出大灰尘进行第一次增幅后，为了检出小灰尘进行第二次2增幅。第一次增幅后检出水平以上的S1，S3信号相当于大灰尘检出输出信号，并可输出这些信号。而且，可利用微控制器600去除所述大灰尘检出输出信号后，检出水平以上的S2、S4及S5信号相当于小灰尘检出输出信号，并可输出这些信号。即，受光部300的输出信号经第一次增幅后用于检出大灰尘，经第二次增幅后用于检出小灰尘，从而实现一种可输出污染度并可按照灰尘的大小进行区分并检出的光学灰尘感应器。
目前为止，如上所述，本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器10可调节利用脉宽调制(PWM)信号的光源的光量，具有可按照灰尘的大小进行区分和检出的特性。即，本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器10利用脉宽调制(PWM)信号控制光源的光量以使受光部的输出信号保持一定水平，受光部的输出信号经第一次增幅后用于检出大灰尘，经第二次增幅后用于检出小灰尘，并输出污染度。
以下对使用控制脉宽调制(PWM)方式的本发明实施例和不使用控制脉宽调制(PWM)方式的本发明比较例进行比较并进行说明。
图5和图6是图示脉宽调制(PWM)控制方式的图。
参照图5，脉宽调制(PWM)在比较器(电压比较电路或者OP放大器)的(+)端子上例如，输入三角波或者锯齿波，在(-)端子上输入控制信号。从而，在比较器的输出端根据输入信号的水平变化显示出具有不同脉冲幅度的输出，这相当于是脉宽调制(PWM)信号。本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器10中这种脉宽调制(PWM)信号可输入如晶体管的开关元件中。
参照图6可知，脉宽调制(PWM)输出和控制输入信号间的关系。输入信号高于三角波(或者锯齿波)信号时，如果流向比较器的输出，则晶体管被开启(ON)，相反时，则被关闭(OFF)。而且，如果使三角波信号和输入信号的输入端子相反，则其结果也相反。脉宽调制(PWM)信号当周期一定，根据输入信号(DC水平)的大小脉冲幅度的占空比(脉冲幅度的“H”和“L”的比率)可发生变化。对于输入信号的变化出现倾斜的(a)情况，下端曲线图中开始部分的脉宽调制(PWM)信号的占空相对小于后半段的脉宽调制(PWM)信号的占空。另外，对于输入信号在中间保持一定水平的(b)情况，下端曲线图中开始部分的脉宽调制(PWM)信号的占空相对大于后半段的脉宽调制(PWM)信号的占空。
本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器10中采用了当光量减少时通过调节脉宽调制(PWM)信号的占空比增加光量的方式，从而可稳定地维持受光部的性能。即，为了使增幅之前的受光部的输出信号维持一定的水平，受光部的输出经微控制器识别后，通过控制脉宽调制(PWM)信号，调节光源的输出。
图7是本发明比较例涉及的光学灰尘感应器一部分的电路结构图。
参照图7，不同于图2中图示的本发明一实施例涉及的光学灰尘感应器，光量控制部210中不输入脉宽调制(PWM)信号，光量控制部210只由多个电阻R21、R22及R23并列连接构成。这种情况下，当光量减少时，采用依次开启三个电阻的方式，从而存在只能通过指定的步骤调节受光部的输出的缺点。与其相反，本发明实施例通过调节脉宽调制(PWM)信号的占空比以调节光量，可期待实现能够一直保持受光部的输出的有益效果。
本发明虽参照附图中图示的一实施例进行了说明，但这仅仅是用于举例说明，仅此而已。对于本技术领域具有一般技术知识的技术人员而言，应该明白还可存在各种变形及等同的其他实施例。因此本发明的真正的保护范围由专利权利要求书中记载的技术思想而定。
【附图标识的说明】
10：光学灰尘感应器
100：光源
200：光量控制部
300：受光部
400：第一增幅部
500：第二增幅部
600：微控制器

Claims (5)

1.一种光学灰尘感应器，其特征在于，所述光学灰尘感应器包括：
光源，其包括至少一个发光元件；光量控制部，其与所述发光元件电连接，且利用脉宽调制(pulse width modulation)信号能够调节所述光源的光量；受光部，其具有用于接收所述光源输出的光基于灰尘而发生漫射的漫射光的感应器，且将接收的所述漫射光的光学信号变换为作为电信号的第一输出信号并输出；以及微控制器，其接收所述第一输出信号并判断所述第一输出信号是否维持一定水平，并且能够调节所述脉宽调制信号的占空比。
2.如权利要求1所述的光学灰尘感应器，其特征在于，
所述光量控制部包括电阻元件及用于输入所述脉宽调制信号的开关元件，而且与所述发光元件电连接的所述电阻元件和所述开关元件并列连接。
3.如权利要求1所述的光学灰尘感应器，其特征在于，
还包括增幅部，所述增幅部对所述受光部的第一输出信号进行增幅并生成用于检出所述灰尘的第二输出信号，所述微控制器接收所述第二输出信号，并生成用于输出污染度的信号。
4.如权利要求3所述的光学灰尘感应器，其特征在于，
所述增幅部包括第一增幅部和第二增幅部，所述第一增幅部对所述受光部的第一输出信号进行增幅并生成用于检出较大颗粒灰尘的大灰尘检出输出信号；所述第二增幅部生成用于检出较小颗粒灰尘的小灰尘检出输出信号。
5.一种光学灰尘感应器，其特征在于，利用脉宽调制(pulse width modulation)信号控制所述光源的光量以使相对于光源的受光部的输出信号维持一定的水平。
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