KR20130116793A - 센서 모듈과 이의 작동 방법 - Google Patents

센서 모듈과 이의 작동 방법 Download PDF

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노어베르트 슈나이더
알렉스 그로쓰만
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우베 콘첼만
외르크 브뤽크너
볼프강 드레쓸러
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 상대 대기 습도를 측정하기 위한 습도 센서(110)를 포함하는 센서 모듈(100)을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이며, 습도 센서(110)에 의해 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제1 측정값이 측정(200)된다. 본 발명에 따라서, 온도 조절 장치(120)에 의해 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도가 변경(210)되고, 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도의 변경(210) 이후에 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제2 측정값이 습도 센서(110)에 의해 측정되며, 제1 측정값 및 제2 측정값에 따라 습도 센서(110)의 작동 상태 및/또는 적합한 작동이 추론된다.

Description

습도 센서용 검사 방법과 이를 위한 센서 모듈{TEST METHOD FOR A HUMIDITY SENSOR AND SENSOR MODULE THEREFOR}
본 발명은 상대 대기 습도를 측정하기 위한 습도 센서를 포함하는 센서 모듈을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이며, 습도 센서에 의해 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 측정값이 측정된다.
또한, 본 발명은 상응하는 센서 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 도입부에 언급한 유형의 방법 및 센서 모듈을, 작동 상태에 대한 정확한 정보가 확보될 수 있도록 개량하는 것에 있다.
상기 목적은, 최초에 언급한 유형의 방법의 경우 본 발명에 따라, 온도 조절 장치에 의해 습도 센서의 영역 내 주변 온도가 변경되고, 습도 센서의 영역 내 주변 온도의 변경 이후에 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제2 측정값이 습도 센서에 의해 측정되며, 제1 측정값 및 제2 측정값에 따라 습도 센서의 작동 상태 및/또는 적합한 작동이 추론됨으로써 달성된다.
본 발명에 따른 원리는 습도 센서의 실질적인 작동 조건, 즉 주변 온도의 목표하는 "디튜닝(detuning)"을 기반으로 한다. 본 출원인의 실험에 의하면, 주변 온도와 함께 습도 센서의 영역 내 상대 대기 습도도 당업자에게 공지된 열역학적 법칙에 따라 변경된다. 그럼으로써, 바람직하게는 주변 온도의 변경 이전 및 이후에 본 발명에 따른 방법의 범주에서 검출되는 상대 대기 습도에 대한 측정값들을 바탕으로, 습도 센서가 실제로도 온도 변경에 대응하는 상대 대기 습도의 변경을 표시하는지의 여부를 검사할 수 있다.
특히, 일 실시예에 따라서, 상대 대기 습도에 대한 제1 측정값 및 제2 측정값이 적어도 바람직하게는 온도 변경에 따라 선택되는 사전 설정 가능한 차이 값만큼 차이를 나타내지 않으면, 습도 센서에 에러가 있는 것으로 추론할 수 있다.
특히 바람직하게는, 추가의 실시예에 따라서, 제2 측정값이 측정되기 이전에 습도 센서의 영역 내 주변 온도가 온도 조절 장치에 의해 상승한다. 이는 예컨대 전기 저항 가열 장치 형태를 갖는 온도 조절 장치의 구현을 위해 특히 적은 구조상 비용을 필요로 한다. 이에 대체되거나 보충되는 방식으로 온도 조절 장치는 적합한 구성에서 예컨대 펠티어 소자를 이용하여 습도 센서의 영역 내 주변 온도를 낮출 수도 있다. 마찬가지로 양방향의 온도 변경을 이용하여 본 발명에 따른 방법을 수회 실행하는 점도 생각해볼 수 있다. 본원에서 습도 센서의 영역 내 주변 온도의 변경은 특히 습도 센서를 둘러싸는 매체, 예컨대 공기의 온도의 변경을 의미한다.
센서 모듈이 공기 질량 센서를 포함하는 본 발명의 특히 바람직한 추가 실시예에 따라, 바람직하게는 공기 질량 센서의 가열 소자가 습도 센서의 영역 내 주변 온도를 변경하기 위한 온도 조절 장치로서 이용될 수 있다. 이를 위해서는, 가열 소자에 의해 목표한 바대로 습도 센서의 주변 온도가 영향을 받을 수 있는 방식으로, 가열 소자와 습도 센서의 상호 간 상대적인 구조적 배치가 요구된다. 공기 질량 센서 또는 이 공기 질량 센서의 가열 소자도 나머지 센서 모듈 또는 습도 센서로부터 분리되어 구동되거나 전기 에너지를 공급받을 수 있는 점에 한해서, 바람직하게는 습도 센서의 영역 내 주변 온도를 변경하기 위해, 공기 질량 센서 또는 이 공기 질량 센서의 가열 소자를 선택적으로 활성화 및/또는 비활성화할 수 있다.
예컨대 열막 공기 질량 센서로서 형성되는 공기 질량 센서들은 통상적으로 공기 질량 센서의 추가의 구성 요소들을 공지된 방식으로 가열하도록 형성되는 가열 장치를 포함한다. 그에 따라, 본 발명에 따르는 방법의 범주에서 열막 공기 질량 센서의 비활성화를 통해서, 바람직하게 습도 센서의 주변에서, 온도가 상이할 때 상대 대기 습도에 대한 상이한 측정값의 비교를 통한 습도 센서의 기능 검사를 가능하게 하는 온도 변경, 즉 냉각을 실행할 수 있다.
본 발명의 목적의 추가의 해결 방법은 청구범위 제6항에 따르는 방법에 의해 제시된다. 상기 방법의 경우, 상대 대기 습도에 대한 상기 측정값 이외에, 습도 센서의 영역 내 온도 및 공기 압력이 측정된다. 온도 및 공기 압력에 따라서, 습도 센서의 영역 내 공기의 절대 수분 함량에 대해, 열역학적 법칙 때문에 초과될 수 없는 하나 이상의 한계 값이 결정된다. 마찬가지로 습도 센서의 영역 내 공기의 절대 수분 함량에 대한 상한값 및 하한값의 대체되는 결정도 생각해볼 수 있다. 상대 대기 습도에 대한 측정값과 공기의 절대 수분 함량에 대한 한계 값 또는 한계 값들에 따라서, 본 발명에 따라 재차 바람직하게는 습도 센서의 작동 상태 및/또는 적합한 작동에 대한 추론이 이루어질 수 있다. 다시 말하면, 예컨대 본 발명에 따라 온도 및 공기 압력으로부터 결정되는 절대 수분 함량의 이론상 한계 값과 모순되는 상대 대기 습도가 습도 센서에 의해 출력된다면, 바람직하게는 습도 센서 또는 추가의 관련된 센서들(공기 압력, 온도)에 에러가 있는 것으로 추론할 수 있다.
본 발명의 목적의 추가의 해결 방법으로서는 청구범위 제7항에 따르는 센서 모듈이 제시된다.
추가의 바람직한 구현예들은 종속 청구항들의 대상이다.
추가의 장점들, 특징들 및 상세 내용은 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 설명되어 있는 하기의 설명 내용으로부터 제시된다. 이 경우 특허청구범위 및 명세서에 언급된 특징들은 각각 그 자체 개별적으로, 또는 임의의 조합 구성으로 실질적인 발명을 형성할 수 있다.
도 1은 습도 센서를 포함하는 센서 모듈의 제1 실시예를 개략적으로 도시하는 단순화된 블록 회로도이다.
도 2는 도 1에 따르는 습도 센서의 작동 방법의 실시예를 나타내는 단순화된 흐름도이다.
도 3은 센서 모듈의 추가의 실시예를 개략적으로 도시하는 단순화된 블록 회로도이다.
도 4는 도 3에 따르는 센서 모듈의 작동 방법의 실시예를 나타내는 단순화된 흐름도이다.
도 1에는 예컨대 자동차 분야에서 상대 대기 습도를 측정하기 위해 이용되는 것과 같은 센서 모듈(100)이 개략적으로 도시되어 있다. 센서 모듈(100)은 습도 측정을 목적으로 기상 매체(104)가 통과하는 측정 채널(102)을 포함한다.
습도 센서(110)는 도 1에서 알 수 있듯이 측정 채널(102)의 영역에 배치되고, 측정 채널(102)을 통과하는 매체(104)의 상대 대기 습도를 검출하도록 형성된다.
센서 모듈(100)은 습도 센서(110) 이외에, 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도를 변경하도록, 예컨대 낮추고, 그리고/또는 높이도록 형성되는 온도 조절 장치(120)를 포함한다. 온도 조절 장치(120)는 측정할 매체(공기; 104)를 상응하게 가열하거나 냉각시킬 수도 있다.
도 2에는 센서 모듈(100)을 위한 작동 방법의 실시예가 단순화된 흐름도로 도시되어 있다. 제1 단계(200)에서 습도 센서(110)에 의해 공기(104)(도 1)의 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제1 측정값이 측정된다. 후속하는 단계(210)에서는 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도가 온도 조절 장치(120)에 의해 변경되는데, 예컨대 상승한다. 주변 온도의 상승을 통해 습도 센서(110)의 영역 내 기상 매체(104)는 기본적으로 더욱 많은 양의 수증기를 함유할 수 있지만, 측정 채널(102) 내, 특히 습도 센서(110)의 영역 내 매체(104)의 절대 수분 함량은 온도 조절 장치(120)에 의한 가열 때문에 변경되지 않는다. 그 결과로 상대 대기 습도는 열역학의 법칙에 따라 감소된다.
제3 단계(220)(도 2)에서는 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제2 측정값이 습도 센서(110)에 의해 측정된다. 후속하는 단계(230)에서는, 습도 센서(110)의 작동 상태나 적합한 작동 또는 에러를 추론할 목적으로, 상대 대기 습도에 대한 제1 측정값 및 제2 측정값의 평가가 이루어진다.
평가(230)는 예컨대 두 대기 습도 측정값들의 차이 계산을 대상으로 할 수 있으며, 상대 대기 습도에 대한 제1 측정값 및 제2 측정값이 적어도 사전 설정 가능한 차이만큼 서로 차이를 나타내지 않으면 습도 센서(110)에 에러가 있는 것으로 추론할 수 있다. 다시 말하면 이런 경우에 습도 센서(110)는 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도를 본 발명에 따라 변경(210)하는 것에도 불구하고 온도 변경에 대응하지 않는 상대 대기 습도의 변경을 신호화했을 것이다. 사전 설정 가능한 차이는 바람직하게는 온도 변경에 따라 선택된다.
상대 대기 습도에 대한 두 측정값의 차이이면서 단계(230)에서 고려되는 상기 차이가, 유효한 열역학적 연관성이 고려되면서, 본 발명에 따라 온도 조절 장치(120)에 의해 야기된 주변 온도의 변경에 충분히 양호하게 대응하는 점에 한해서는, 습도 센서(110)의 적합한 작동이 이루어지는 것으로 추론된다.
추가의 특히 바람직한 실시예에 따라, 센서 모듈(100)은 습도 센서(110) 외에 공기 질량 센서(120a)(도 1 참조)도 포함한다. 특히 공기 질량 센서들이 열막 공기 질량 센서로서 형성되는 경우, 공기 질량 센서(120a)는 통합된 가열 소자(120a')를 포함한다. 추가의 발명의 관점에 따라서, 바람직하게는 공기 질량 센서(120a)의 가열 소자(120a')는 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도의 변경을 야기하도록 하기 위해 이용될 수 있다. 이는 예컨대 공기 질량 센서(120a) 또는 이 공기 질량 센서의 가열 소자(120a')의 목표하는 활성화 또는 비활성화에 의해 실행될 수 있다.
그에 따라, 공기 질량 센서(120a)를 그에 상응하게 구성한 경우, 바람직하게는 센서 모듈(100) 내에 별도의 온도 조절 장치(120)를 제공하는 점을 배제할 수 있다.
도 1에 따르는 센서 모듈(100)이 설명한 것처럼 열막 공기 질량 센서(120a)를 포함하는 경우, 센서 모듈(100)은, 대기 습도가 습도 센서(110)에 의해 측정되고 공기 질량 유량은 공기 질량 센서(120a)에 의해 측정되는 정상 작동으로 작동될 수 있다. 이런 정상 작동에서 센서 모듈(100)의 진단 또는 이 센서 모듈의 습도 센서(110)의 진단은 개시되지 않는다. 그러나 본 발명에 따른 원리를 적용하면서 습도 센서(110)의 진단을 실행하기 위해서는, 정상 작동 동안 활성화된 공기 질량 센서(120a) 또는 이 공기 질량 센서의 가열 소자(120a')가 본 발명에 따른 진단 과정을 위해 비활성화될 수 있으며, 이런 점은 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도의 저하를 초래한다. 이처럼 주변 온도가 저하되는 동안, 앞서 도 2를 참조하여 설명한 방법에 따라서, 상대 대기 습도에 대한 제2 측정값이 습도 센서(110)에 의해 측정된다. 상기 제2 측정값은, 앞서서, 다시 말하면 공기 질량 센서(120)가 활성화되고 습도 센서(110)의 주변 온도가 이에 상응하게 상승하였을 때 측정된 상대 대기 습도에 대한 측정값들과 함께 평가된다(단계 230 참조).
경우에 따라 센서 모듈(100) 내에 포함되어 주변 온도를 높일 뿐 아니라 낮출 수도 있는 온도 조절 장치(120)가 제공되는 점에 한해서 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 추가의 주변 온도 범위에서도 적용될 수 있으며, 그럼으로써 습도 센서(110)의 작동 범위의 상세한 진단이 가능하게 된다.
또한, 온도 조절 과정(210)을 모니터링 하거나 조절하기 위해, 센서 모듈(100)은 온도 센서와, 상응하는 전자 센서 장치(미도시)도 포함할 수 있다.
도 3에는 측정 채널(102)을 통과하는 기상 매체(104)의 상대 대기 습도를 측정하기 위한 습도 센서(110)를 포함하는 센서 모듈(100a)의 추가의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
또한, 센서 모듈은 측정 채널(102) 내 공기 압력을 측정하기 위한 공기 압력 센서(130)뿐 아니라, 측정 채널(102)을 통과하는 매체(104)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(140)도 포함한다.
도 3에 따르는 센서 모듈(100a)의 경우, 이하에서 도 4에 따르는 흐름도를 참조하여 설명되는 진단 방법이 실행될 수 있다.
제1 단계(300)에서 상대 대기 습도에 대한 측정값이 습도 센서(110)에 의해 측정된다. 이와 동시에 공기 압력 센서(130)에 의해서는 측정 채널(102) 내 주변 공기(104)의 공기 압력이 측정되고 온도 센서(140)에 의해서는 측정 채널(102) 내 주변 공기(104)의 온도가 측정된다. 후속하는 단계(310)에서는 공지된 열역학적 연관성이 적용되는 조건에서 습도 센서(110)의 영역 내 기상 매체(104)의 절대 수분 함량에 대한 하나 이상의 한계 값이 예컨대 특성 필드에 의해 결정된다. 또한, 기상 매체(104)의 절대 수분 함량에 대한 상한값 및 하한값도 결정될 수 있다. 한계 값은 예컨대 특성 필드 등이 이용되는 조건에서도 결정될 수 있다.
단계(320)에서는 상대 대기 습도에 대한 측정값과 공기(104)의 절대 수분 함량에 대한 한계 값에 따라서 습도 센서(110)의 작동 상태 및/또는 적합한 작동 또는 에러에 대한 추론이 이루어진다. 다시 말하면, 습도 센서(110)로부터 공급되는 상대 대기 습도에 대한 값이 측정 채널(102) 내 온도 및 공기 압력에 따르고 단계(310)에서 결정된 절대 수분 함량과 모순되는 점에 한해서, 관련된 구성 요소들(110, 130, 140) 중에서 하나 이상의 구성 요소에 에러가 있는 것으로 추론할 수 있다.
앞서 도 1과 도 3을 참조하여 설명한 진단 원리는 바람직하게는 서로 조합될 수 있다. 이를 위해 도 3에 따르는 센서 모듈(100a)은 예컨대 온도 조절 장치(120)(도 1)만큼 보충될 수 있거나, 또는 온도 조절 장치(120)의 기능성을 구현하는 공기 질량 센서(120a)만큼 보충될 수 있다.

Claims (9)

  1. 상대 대기 습도를 측정하기 위한 습도 센서(110)를 포함하는 센서 모듈(100)을 작동시키기 위한 방법이며, 습도 센서(110)에 의해 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제1 측정값이 측정(200)되는, 센서 모듈의 작동 방법에 있어서,
    온도 조절 장치(120)에 의해 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도가 변경(210)되고, 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도의 변경(210) 이후에 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제2 측정값이 습도 센서(110)에 의해 측정되며, 제1 측정값 및 제2 측정값에 따라 습도 센서(110)의 작동 상태 및/또는 적합한 작동이 추론되는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상대 대기 습도에 대한 상기 제1 측정값 및 제2 측정값이 적어도 사전 설정 가능한 차이 값만큼 차이를 나타내지 않으면, 습도 센서(110)에 에러가 있는 것으로 추론되는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 측정값이 측정되기 이전에, 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도는 온도 조절 장치(120)에 의해 상승하는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈의 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따르는 센서 모듈의 작동 방법이며, 센서 모듈(100)은 공기 질량 센서(120a)를 포함하는, 센서 모듈의 작동 방법에 있어서,
    공기 질량 센서(120a)의 가열 소자(120a')가 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도를 변경(210)하기 위한 온도 조절 장치로서 이용되는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈의 작동 방법.
  5. 제4항에 있어서, 공기 질량 센서(120a) 또는 공기 질량 센서의 가열 소자(120a')는 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도를 변경(210)하기 위해 활성화 및/또는 비활성화되는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈의 작동 방법.
  6. 상대 대기 습도를 측정하기 위한 습도 센서(110)를 포함하는 센서 모듈(100)을 작동시키기 위한 방법이며, 습도 센서(110)에 의해 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 측정값이 측정(200)되는, 센서 모듈의 작동 방법에 있어서,
    상대 대기 습도에 대한 상기 측정값 이외에 습도 센서(110)의 영역 내 온도 및 공기 압력이 측정되어, 상기 온도 및 공기 압력에 따라서 습도 센서(110)의 영역 내 공기의 절대 수분 함량에 대한 하나 이상의 한계 값이 결정되며, 상기 상대 대기 습도에 대한 측정값과 상기 절대 수분 함량에 대한 한계 값에 따라서 습도 센서(110)의 작동 상태 및/또는 적합한 작동이 추론되는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈의 작동 방법.
  7. 상대 대기 습도를 측정하기 위한 습도 센서(110)를 포함하는 센서 모듈(100)에 있어서,
    센서 모듈(100)은 습도 센서(110)를 이용하여 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제1 측정값을 측정하고, 온도 조절 장치(120)를 이용하여 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도를 변경(210)하고, 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도의 변경(210) 이후에는 습도 센서(110)를 이용하여 상대 대기 습도에 대한 하나 이상의 제2 측정값을 측정하며, 상기 제1 측정값 및 제2 측정값에 따라 습도 센서(110)의 작동 상태 및/또는 적합한 작동이 추론되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈(100).
  8. 제7항에 있어서, 센서 모듈(100)은 공기 질량 센서(120a)를 포함하고, 공기 질량 센서(120a)의 가열 소자(120a')는 습도 센서(110)의 영역 내 주변 온도를 변경(210)하기 위한 온도 조절 장치로서 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈(100).
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 상대 대기 습도에 대한 측정값 이외에, 습도 센서(110)의 영역 내 온도 및 공기 압력이 측정될 수 있고, 센서 모듈(100)은 상기 온도 및 공기 압력에 따라서 습도 센서(110)의 영역 내 공기의 절대 수분 함량에 대한 하나 이상의 한계 값을 결정하고, 상기 상대 대기 습도에 대한 측정값과 상기 절대 수분 함량에 대한 한계 값에 따라서 습도 센서(110)의 작동 상태 및/또는 적합한 작동이 추론되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 센서 모듈(100).
KR1020127033366A 2010-06-22 2011-05-19 센서 모듈과 이의 작동 방법 KR20130116793A (ko)

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