WO2018106082A1 - 전자 장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

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이정은
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    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/004—CO or CO2

Definitions

  • the present disclosure relates to an electronic device and a method of controlling the same, and more particularly, to an electronic device and a control method thereof for determining a type of gas using a plurality of gas sensors.
  • the gas sensor is a device for measuring the concentration of a specific gas, and is provided in a device such as an air purifier, and used to measure pollutants such as volatile organic compounds (VOCs).
  • pollutants such as volatile organic compounds (VOCs).
  • Gas sensors include semiconductor gas sensors, catalytic combustion sensors, and electrochemical sensors according to the measuring principle.
  • the semiconductor gas sensor measures the amount of gas using the degree to which the resistance value changes as the measurement target adsorbed on the surface is oxidized or reduced.
  • the semiconductor gas sensor since most gases except inert gases have oxidation / reduction tendencies, in the semiconductor gas sensor, not only the target gas to be measured but also other gases present therewith are detected. Therefore, the gas sensor can only measure the concentration of the gas, there is a problem that can not distinguish what kind of gas contained in the detected gas.
  • the present disclosure is to solve the above-described problem, an object of the present disclosure to provide an electronic device and a control method thereof for determining the type of gas using a plurality of gas sensors.
  • An electronic device for achieving the above object, a plurality of different types of gas sensors for outputting a sensing value when a gas is detected and a plurality of sensing output from each of the plurality of gas sensors And a processor for determining a gas type corresponding to the value.
  • the electronic device further includes a storage unit which stores a plurality of pieces of reference information corresponding to each of a plurality of different types of gases, wherein each of the plurality of pieces of reference information corresponds to the plurality of pieces of reference gas.
  • Information about the ratio of the plurality of sensing values output from the gas sensor wherein the processor detects reference information corresponding to the output plurality of sensing values from the stored plurality of reference information, and detects the detected reference information.
  • the type of gas corresponding to may be determined to be the type of the detected gas.
  • the plurality of gas sensors may include a semiconductor layer reacting with gas.
  • the semiconductor layers of each of the plurality of gas sensors may differ from each other in at least one of a constituent material, a ratio, and a thickness of the constituent material.
  • the processor may measure the concentration of the detected gas based on at least one magnitude of the output sensing values.
  • the processor may estimate the concentration of carbon dioxide based on the measured concentration.
  • VOC volatile organic compound
  • the electronic device further includes a filter unit for filtering air and a fan for providing external air to the filter unit, wherein the processor controls the rotation speed of the fan according to the determined type of gas. can do.
  • the processor controls the fan not to rotate or controls the fan to rotate at a preset speed if the determined kind of gas is harmless to a human body, and if the determined kind of gas is harmful to a human body,
  • the fan may be controlled to rotate at a speed faster than a preset speed.
  • the electronic device further includes a communication unit communicating with another electronic device, wherein the processor is configured to display a control command corresponding to the determined type of gas, a warning device, an automatic window opening and closing device, and The communication unit may be controlled to transmit to at least one other electronic device selected from the ventilation devices.
  • the processor may control the communication unit to transmit a control command for displaying a UI screen including information on the determined type of gas on the display device.
  • the electronic device may further include at least one of a temperature sensor, a humidity sensor, and a dust sensor.
  • the plurality of gas sensors and the processor may be configured as one chip.
  • a control method of an electronic device including a plurality of gas sensors of different types may include outputting a sensing value by each of the plurality of gas sensors when a gas is detected and the plurality of gas sensors. And determining a gas type corresponding to a plurality of sensing values output from each gas sensor.
  • the electronic device stores a plurality of pieces of reference information corresponding to each of a plurality of different types of gases, and each of the plurality of pieces of reference information is outputted from the plurality of gas sensors in response to detecting the same gas.
  • Information regarding a ratio between sensing values, and the determining includes detecting reference information corresponding to the output plurality of sensing values from the stored plurality of reference information, and selecting a type of gas corresponding to the detected reference information. It can be determined that is the kind of the sensed gas.
  • control method of the electronic device may further include measuring the concentration of the sensed gas based on at least one magnitude of the output plurality of sensing values.
  • control method of the electronic device may further include estimating the concentration of carbon dioxide based on the measured concentration when the sensed gas is a volatile organic compound (VOC). Can be.
  • VOC volatile organic compound
  • the electronic device may further include a filter unit for filtering air and a fan for providing external air to the filter unit.
  • the control method of the electronic device may include a rotation speed of the fan according to the determined type of gas.
  • the method may further include controlling.
  • the controlling may include controlling the fan not to rotate or controlling the fan to rotate at a predetermined speed if the type of the determined gas is harmless to the human body, and if the type of the determined gas is harmful to the human body.
  • the fan may be controlled to rotate at a speed faster than the preset speed.
  • the control method of an electronic device may include transmitting a control command corresponding to the determined type of gas to at least one other electronic device selected from a display device, a danger alarm device, an automatic window opener, and a ventilation device. It may further include.
  • a computer-readable recording medium including a program for executing a control method of an electronic device including a plurality of gas sensors of different types according to an embodiment of the present disclosure
  • the control method gas is And when the plurality of gas sensors output a sensing value, determining a gas type corresponding to the plurality of sensing values output from each of the plurality of gas sensors as the detected gas type.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a diagram illustrating sensing values of a plurality of semiconductor gas sensors of different types for various gases
  • 3 is a view comparing sensing values of a plurality of semiconductor gas sensors of different types with respect to different gases having the same concentration
  • FIG. 4 is a diagram comparing sensing values of a plurality of semiconductor gas sensors of different types when concentrations of the same type of gas are different from each other;
  • FIG. 6 is a diagram illustrating communication between an electronic device and other electronic devices according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a UI screen that can be displayed on a display device that receives a control command from an electronic device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 8 is a diagram for describing a home network system according to one embodiment of the present disclosure.
  • 9A to 9B are diagrams for describing a UI for providing a user with information about air quality detected by an electronic device, according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10A to 10C illustrate a UI that can be provided in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure
  • 11 to 12 are diagrams for describing various examples of a UI that may be provided according to the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating control of a peripheral home appliance through a user terminal device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a control method of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure
  • 15 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic device according to another embodiment of the present disclosure.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic device according to another embodiment of the present disclosure.
  • 17 is a diagram for describing a method of detecting gas reference information according to an embodiment of the present disclosure.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
  • the module or unit performs at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
  • the plurality of modules or the units may be integrated into at least one module except for the modules or units, which need to be implemented with specific hardware, and be implemented as at least one processor.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 100 includes a plurality of gas sensors 110-1 to 110-n and a processor 120.
  • the electronic device 100 may be implemented in various types of devices.
  • the electronic device 100 may be implemented in the form of home appliances such as an air purifier, a dehumidifier, an air conditioner, a refrigerator, a washing machine, a kimchi refrigerator, a cleaner, or the like, and may also be implemented as an electronic product such as a smartphone or a tablet PC. It may be implemented in a wearable form such as smart watches, patches, gloves, bands, necklaces, bracelets, rings, headbands, earphones, earrings, clothing, and the like.
  • the gas sensing device itself may be implemented.
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n may be configured to output a sensing value corresponding to the concentration of the gas.
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n may be semiconductor gas sensors, but any sensor capable of detecting the concentration of gas in the air may be included in the present disclosure.
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n may be a total volatile organic compound (TVOC) sensor.
  • TVOC total volatile organic compound
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n may be different types of gas sensors, and different types may mean that gas sensing methods are different.
  • a gas sensing method may include a contact combustion method, an electrochemical method (eg, a solution conduction method, an electrostatic potential electrolysis method, a diaphragm electrode method), a thermal conductivity method, an optical method (eg, an infrared absorption method, a visible absorption method, Optical interference method), electrical method (eg, hydrogen ionization method, thermal conductivity method, catalytic combustion method, semiconductor method), reaction coloring method, solution conductivity method, solid electrolyte method, gas chromatography method and the like.
  • an electrochemical method eg, a solution conduction method, an electrostatic potential electrolysis method, a diaphragm electrode method
  • a thermal conductivity method eg, an optical method (eg, an infrared absorption method, a visible absorption method, Optical interference method), electrical method (eg, hydrogen ionization method, thermal conductivity method, catalytic combustion method, semiconductor method), reaction coloring method, solution conductivity method, solid electrolyte method, gas
  • the semiconductor method uses a phenomenon in which the conductivity is increased when the reducing gas is adsorbed onto the semiconductor (N-type center) of the metal oxide, and the contact combustion method uses a catalyst such as platinum to combust the combustible gas to increase the temperature. In this case, this temperature rise is confirmed by an increase in the electrical resistance of the platinum wire to measure the concentration of the reaction gas.
  • an electrode is installed in an electrolyte (for example, Conc-H 2 SO 4 ), and the voltage between the electrodes is Is a method of measuring the concentration of gas by measuring the current flowing at this time by applying anodic oxidation of the gas, and the thermal conductivity method measures the concentration of gas by measuring resistance values of platinum wires and thermistors using the thermal conductivity determined as the surrounding gas.
  • the concentration of the gas is measured using an interference fringe caused by a difference in refractive index between air and the target gas.
  • the reaction coloring method is a method in which a gas is reacted with a liquid or a solid to develop a color, the degree of coloring is measured optically, and the concentration of the gas is measured.
  • the concentration of the gas is measured by measuring the change, and the solid electrolyte method is to measure the concentration of gas using the electromotive force generated by the partial pressure difference when a difference in oxygen partial pressures on both sides occurs through an oxygen ion conductive solid electrolyte. That's the way.
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n may be different from each other, but the gas sensing method may be the same (for example, the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n may be identical to each other).
  • the thermal conductivity method it may mean that there is a difference in the manufacturing process of the gas sensor.
  • the difference in the manufacturing process of the sensor includes, for example, a shape of the sensor, a constituent material constituting the sensor, a different manufacturer of the sensor, a different manufacturing date, a version, etc., even if the same manufacturer is used. can do. Even if the sensor for detecting the gas in the same manner can be output different sensing results in the same environment if the manufacturing process is different, this advantage is used in the present disclosure.
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n will be described as being semiconductor gas sensors.
  • the present invention is not limited thereto, and any sensor capable of measuring the concentration of the gas may be used in the present disclosure.
  • the semiconductor gas sensor is a sensor using a property in which electrical conductivity changes depending on the type of gas or a semiconductor when gas reaches a sensor maintained at a high temperature, and various types of semiconductor gas sensors may be used in the present disclosure.
  • the semiconductor gas sensor may be classified into a bulk type, a thick film type, a thin film type, or the like according to the structure of the sensor attached, and may be classified into a cylindrical type, a thick film type, a disk type, etc. according to the shape.
  • the composition it can be divided into ceramic gas sensor, integrated ultra-fine particle gas sensor, CFT gas sensor, MOSFET type, diode type and the like.
  • the semiconductor gas sensor may include a semiconductor layer that reacts with the gas, a heater that heats the semiconductor layer to an appropriate temperature, and an electrode that sends out an electrical conductivity change in the semiconductor layer to the outside as an electrical signal.
  • the concentration of the gas can be determined using the change in resistance accordingly.
  • Electrodes of semiconductor gas sensors vary depending on the structure, size, and material of the electrodes. Tungsten, silver, platinum, gold and the like can be used as the electrode material, for example.
  • the type of electrode may be classified into a measuring electrode, a dual electrode electrode, and the like, and the electrode may be, for example, a transparent electrode.
  • the heater of the semiconductor gas sensor for example, platinum heater, graphene heater (transparent), chemical coating type, etc. may be used, and the heater voltage is a kind of electrode included in the semiconductor gas sensor, a semiconductor layer material, and a gas to be measured. And the like, and may be adjusted to a heater voltage of 5V, a heater current of 160mA, or a heater voltage of 2.5V, a heater current of 200mA, and the like.
  • the sensing value described as output by the semiconductor gas sensor in the present specification is at least one of various information such as resistance value, current value, relative change amount, resistance value for each semiconductor layer component, resistance value change by heater voltage and heater current, and the like. It may include.
  • different types of semiconductor gas sensors may be manufactured by changing the properties of the semiconductor layers included in the semiconductor gas sensors.
  • Elements that can vary the nature of the semiconductor layer may include a component, the ratio of the component, the thickness, and the like.
  • Substances that can form the semiconductor layer included in the semiconductor gas sensor include SnO 2 , ZnO, WO 3 , TiO 2 , In 2 O 3 , Pd, Fe 2 O 3 , ThO 2 , AIN, ZrO 2 , CoO, LaAlO 3 , Co 3 O 4 , NiO, CuO, and the like, each of the semiconductor layers included in the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n may include any one or two or more of the above materials. Each semiconductor layer differs in at least one of a constituent material, a ratio and a thickness of the constituent material.
  • the semiconductor layer of the first gas sensor 110-1 has a ratio of SnO 2 , PdCl 2 , and NGO in a ratio of 98: 1: 1 (% unit).
  • the semiconductor layer of the second gas sensor 110-2 may have a TiO 2 and ZnO ratio of 98: 2 (% unit).
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n having semiconductor layers having different properties may have different reactivity with respect to the same gas. Therefore, different sensing values can be output in the same environment.
  • 2A to 2D show some examples related to this.
  • the constituent material constituting the semiconductor layer of each of the plurality of semiconductor gas sensors, the kind of constituent materials, the ratio and thickness of the constituent materials are the same, the difference in the uniformity of the constituent materials constituting the semiconductor layer or the difference in temperature and humidity
  • the sensitivity (%) may vary.
  • the measured reactivity eg, resistance change rate, current change rate, etc.
  • the measured reactivity may be changed to a preset value, and a sensing value may be output based on the changed reactivity.
  • FIGS. 2A to 2D are diagrams illustrating sensing values of a plurality of semiconductor gas sensors of different types according to various embodiments of the present disclosure with respect to acetone, benzene, cyclohexane, ethanol, and methanol.
  • FIG. 2A illustrates an example using two different types of semiconductor gas sensors.
  • each of two line segments extending outward from the center corresponds to two different types of semiconductor gas sensors.
  • Sensing values in each semiconductor gas sensor are indicated by thick lines on each line segment. It can be seen that the ratio of sensing values of two semiconductor gas sensors is different for each gas.
  • each of the three line segments extending outward from the center in the circular diagram represents three different types of semiconductor gas sensors.
  • the sensing value in each semiconductor sensor was displayed on each line segment, and then they were displayed in bold lines next to each other. It can be seen that the ratio of the sensing values of the three semiconductor gas sensors varies by gas.
  • FIG. 2C is for four different types of semiconductor gas sensors
  • FIG. 2D is for five different types of semiconductor gas sensors.
  • the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors have a unique pattern for each gas. In this disclosure, this can be used to determine the type of gas.
  • 2A to 2D have described examples of using two to five gas sensors, the present invention is not limited thereto, and six or more gas sensors may configure the electronic device 100 according to the present disclosure.
  • 3 is a diagram showing that different kinds of gases exhibit different patterns even at the same concentration.
  • patterns of sensing values displayed by eight semiconductor gas sensors are different according to different gas types even at the same concentration.
  • the type of gas may be known based on the sensing value pattern.
  • Figure 4 shows the results of experiments with different concentrations of the same type of gas.
  • the processor 120 is a component that can control the overall operation of the electronic device 100.
  • the processor 120 may include at least one CPU (or DSP, MPU, etc.), RAM, ROM, and a system bus.
  • the processor 120 may be implemented as a MICOM (MICRO COMPUTER), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like.
  • the processor 120 may determine a gas type corresponding to a sensing value output from each of the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n.
  • the electronic device 100 may include a storage unit (not shown), and the storage unit may store a plurality of pieces of reference information corresponding to each of a plurality of gases of different types.
  • Each of the plurality of pieces of reference information is information on a ratio or correlation between the plurality of sensing values output from each of the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n in response to the same gas detection.
  • the first reference information among the plurality of reference information is based on the ratio of the plurality of sensing values output from each of the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n when the first gas having a specific concentration is detected.
  • the second reference information is information on a ratio between the plurality of sensing values output from each of the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n when a second gas having a specific concentration is detected.
  • the third reference information may be information about a ratio between the plurality of sensing values output from each of the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n when the third gas having a specific concentration is detected.
  • the reference information may be referred to as information on a pattern formed by a plurality of sensing values. That is, the reference information may include information about the pattern of each gas as described in FIGS. 2A to 2D.
  • the storage unit may store reference information corresponding to each of the gases that the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n can sense. Volatile organics such as xylene, formaldehyde (HCHO), ethylbenzene, benzene (C 6 H 6 ), toluene (C 6 H 5 CH 3 ), acetone (C 3 H 6 O), cyclohexane, ethanol, methanol Reference information corresponding to each of the compound (VOC) gases may be stored.
  • VOC vanatile organics
  • the storage unit may store the information to be provided to the user when detecting the gas as described above, specifically, the gas generation source and the information on the human impact may be stored.
  • xylene causes sick house syndrome and arises from the materials of newly built houses.
  • Formaldehyde causes eye irritation, tearing and upper airways at concentrations of 0.1 to 5, and concentrations of 10 to 20.
  • benzene causes sick house syndrome
  • benzene is caused by vehicle cooling, cooking, disposable containers, gas stations (petrol)
  • leukemia anemia
  • toluene is methylbenzene
  • methanol Information may be stored in storage about irritation, drowsiness, dizziness, damage to the fetus or fertility, and damage to the digestive and central nervous system.
  • contaminants generated in the environment such as fine dust, pollen, mold, bacteria, viruses, smoke (CO), etc. may be the detection target of the present disclosure.
  • results of lifestyle habits such as nicotine, tobacco smoke (CO), dandruff, smoke (cooking), carbon dioxide (CO 2 ) can also be detected, and may occur in disaster situations such as gas and gas leaks caused by fire. Gas may also be detected, and information corresponding thereto may be stored in the storage unit.
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n of the present disclosure can also be a detection object. It is possible to determine the user's health status by analyzing the components in the exhalation. For example, acetaldehyde, ethanol, acetone, IPA, 2-Methyl-1,3-butadiene, DMS, 1-propanol, 2-methyl-2-pro Phenal (2-Methyl-2-propenal), MEK, 2-propene-1-thiol, acetic acid, ethyl acetate, 3-methyl butanal ( 3-Methyl butanal, Isovaleraldehyde, 1,3,5-trioxane, 1,3,5-Trioxane, Valeraldehyde, Allyl methyl sulfide, Acetion ), 3- (methylthio) -1-propene (3- (methylthio) -1-propene), isobutyl mercaptan, 1- (methylthio) -1-propane
  • the information on the disease corresponding to each gas included in the exhalation as described above may also be stored in the storage unit.
  • carbon monoxide, pentane and ethane are associated with asthma
  • ethanol and aldehydes are associated with hangovers
  • carbon monoxide is associated with smoking
  • carbon dioxide is associated with breathing
  • acetone and ketones are associated with diabetes
  • alkanes are associated with heart disease.
  • Information may be stored in storage that hydrogen is associated with glucose uptake impairment
  • carbon monoxide, oxygen and nitrogen dioxide are associated with anesthesia
  • ammonia is associated with kidney disease
  • carbon monoxide is associated with air pollution.
  • the above information may be transmitted to another electronic device and provided to the user, or may be provided to the user through a display provided by the electronic device 100 itself. Meanwhile, the above information may be provided from an external server instead of being stored in the electronic device 100.
  • the processor 120 may detect reference information corresponding to a plurality of sensing values output from each of the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n from the plurality of reference information stored in the storage.
  • the processor 120 may use an analysis method such as pattern recognition, a Principal component analysis (PCA), a linear discriminant analysis (LDA), or various algorithms using a neural network.
  • PCA Principal component analysis
  • LDA linear discriminant analysis
  • the processor 120 may determine that the type of gas corresponding to the detected reference information is the type of gas detected by the plurality of gas sensors 110-1 through 110-n.
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n may include a first gas sensor, a second gas sensor, and a third gas sensor.
  • the storage unit of the electronic device 100 may include, for example, acetone.
  • reference information information that a reference value of the first gas sensor is a, a reference value of the second gas sensor is b, and a reference value of the third gas sensor is c is stored.
  • FIG. 17 is a diagram of data for clarity. Each line segment 1, 2, or 3 corresponds to a first gas sensor, a second gas sensor, and a third gas sensor, and reference values a, b, and c. Is shown above each segment.
  • the dotted lines indicate x, y, and z, which are sensing values of the first gas sensor, the second gas sensor, and the third gas sensor for the unknown gas.
  • a process of calculating a ratio with reference information is performed.
  • the unknown gas is unknown. May be determined to be acetone.
  • the unknown gas may be determined to be acetone.
  • the similar reference information is 2 or more within a predetermined error range with the sensing value of the unknown gas.
  • the similarity is further increased based on the area of the pattern.
  • High reference information is determined as final reference information.
  • the area of the pattern may refer to the area of a triangle represented by a solid line or the area of a triangle represented by a dotted line, as described with reference to FIG. 17 (in the case of benzene, the area may be calculated in the same manner).
  • the unknown gas will be finally determined to be benzene.
  • previously stored reference information may be updated through machine learning, or reference information corresponding to a new gas may be added.
  • the storage unit storing the plurality of pieces of reference information may be implemented as a nonvolatile memory, a volatile memory, a flash-memory, a hard disk drive (HDD), or a solid state drive (SSD).
  • the storage unit may be implemented not only as a storage medium in the electronic device 100 but also as an external storage medium, for example, a micro SD card or a USB memory.
  • the plurality of reference information described above may be stored in an external server, and the electronic device 100 outputs the plurality of gas sensors 110-1 through 110-n to the external server.
  • the sensor transmits a sensing value of the sensor, and the external server detects reference information corresponding to the plurality of sensing values and provides the electronic device 100 with information about a gas type.
  • the external server may provide the gas type information to the user terminal device (for example, a smartphone) instead of providing the gas type information to the electronic device 100.
  • the processor 120 may not only determine the type of gas but also measure the concentration of the gas. In detail, the processor 120 may measure the concentration of the detected gas based on the size of at least one of the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 through 110-n.
  • the processor 120 may correct the concentration based on at least two or more sensing values output from the gas sensors 110-1 to 110-n. Therefore, more accurate concentration measurement is possible than when using one sensing value.
  • the electronic device 100 may further include a temperature sensor, a humidity sensor, and the like, and is based on a sensing value in a sensor such as a temperature sensor, a humidity sensor, a pressure sensor, or the like.
  • the plurality of sensing values output from the gas sensors 110-1 to 110-n may be corrected. Since temperature, humidity, and pressure are factors influencing the state of the gas, the state of the gas may be determined through a temperature sensor, a humidity sensor, or a pressure sensor to obtain a more reliable sensing value of the gas sensor.
  • the electronic device 100 may receive peripheral information such as area information, temperature information, humidity information, and pressure information about a location where the electronic device 100 is located at the time of sensing from an external server, and correct the sensing value based on this. You may. For example, when the season of the region where the sensing value is derived is winter and is dry and in a different environment from the general measuring environment, the sensing value may be corrected by applying humidity correction and temperature correction. Sensing value correction index (coefficient) can be set differently according to season, temperature, humidity, etc., and then reflected in the result sensing value through a correction process such as multiplying or adding to the sensing value.
  • This may be generalized to a correction method applicable to an electronic device equipped with a sensor such as a temperature sensor, a humidity sensor, a pressure sensor, and the like, in addition to receiving the corresponding information from an external server.
  • a sensor such as a temperature sensor, a humidity sensor, a pressure sensor, and the like
  • information on characteristics of each of the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n for example, information about a shape and a structure of the sensor, and a ratio of constituent materials of the semiconductor layer and an open area when the sensor is a semiconductor gas sensor.
  • Information such as the area of the gas permeable area), the current, the voltage, the resistance, and the like are stored in the storage of the electronic device 100, and the sensing value may be corrected based on the information.
  • the electronic device 100 may further include a dust sensor to determine a comprehensive atmospheric state.
  • the electronic device 100 may further include a nondispersive infrared sensor (NDIR) sensor for measuring carbon dioxide (CO 2 ) concentration.
  • NDIR nondispersive infrared sensor
  • CO 2 carbon dioxide
  • the present disclosure it is possible to measure the carbon dioxide concentration without using such an expensive sensor.
  • the present disclosure takes advantage of the fact that carbon dioxide increases or decreases similar to the trend of volatile organic compounds (VOCs).
  • VOCs volatile organic compounds
  • FIG. 5 Referring to FIG. 5, as the VOC increases in the same space, the CO 2 also increases, and when the VOC decreases, the CO 2 also decreases.
  • the processor 120 may be based on the size of at least one of the plurality of sensing values as described above.
  • the concentration of the compound can be measured and the concentration of carbon dioxide can be estimated based on the measured concentration of the volatile organic compound.
  • the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n and the processor 120 may be configured as one chip.
  • the electronic device 100 may be implemented as an air cleaner.
  • the air purifier may operate in a plurality of modes, and the processor may operate in a mode corresponding to the type of gas determined based on the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 through 110-n. Can be controlled.
  • the plurality of modes may include a low power mode, a normal mode, and a high power mode, and the processor 120 may control to operate in the low power mode or the normal mode if the type of the determined gas is harmless to the human body.
  • the electronic device 100 implemented as an air cleaner may further include a filter unit for filtering air and a fan for providing external air to the filter unit.
  • the filter unit is configured to filter the air to provide clean air, and may include one or more types of filters, wherein the filters are electrostatic precipitating and photocatalysts. HEPA and the like.
  • the fan is configured to allow the outside air to flow into the air cleaner and pass through the filter unit to be discharged again to the outside.
  • the processor 120 may control the air inflow rate into the air cleaner according to the type of gas determined based on the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n.
  • the processor 120 may maximize the cleanability by controlling the rotation speed of the fan according to the type of gas determined based on the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n. have.
  • the processor 120 controls the fan not to rotate or controls the fan to rotate at a preset speed if the type of the determined gas is harmless to the human body, and if the type of the determined gas is harmful to the human body.
  • the fan can be controlled to rotate faster than the preset speed.
  • the processor 120 controls the number or type of fans to be driven according to the type of gas determined based on the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n. Inflow rate can be controlled. Conventionally, even when a harmless gas (food smell, etc.) occurs to the human body, the air purifier is operated unnecessarily and consumes a lot of power. However, according to the above-described embodiments, it is not necessary to perform an unnecessary operation by grasping the type of gas. There is an advantage to reduce.
  • the plurality of modes may be a plurality of modes for filtering different kinds of gases.
  • various filters for various types of gases are provided in the electronic device 100 implemented as the air cleaner, and the processor 120 may control only the filters corresponding to the determined types of gases to operate.
  • the processor 120 may remove the specific harmful gas by controlling the air cleaner passage so that air only flows into the filter corresponding to the determined gas type. According to the present embodiment, since only the filter suitable for the removal target can be operated, the operating life of the filter can be extended, and there is an economical advantage in terms of maintenance and repair.
  • the processor 120 may control the air inflow direction to the air cleaner according to the type of gas determined based on the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n.
  • the processor 120 may control the air inflow direction of the air cleaner so that air is introduced from the floor.
  • FIG. 6 is a diagram for describing communication between the electronic device 100 ′ and other electronic devices according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 100 ′ is implemented as an air cleaner, the electronic device 100 ′ is not limited thereto and may be implemented as another device.
  • the electronic device 100 ′ further includes a communication unit capable of communicating with other electronic devices in addition to the gas sensors 110-1 through 110-n and the processor 120 described above.
  • the communication unit is configured to communicate with various external devices, and is connected to an external device through a local area network (LAN) and an internet network, as well as wireless communication (for example, Z-wave, 4LoWPAN, RFID, LTE D2D, BLE, GPRS, Weightless, ZigBee, Edge Zigbee, ANT +, NFC, IrDA, DECT, WLAN, Bluetooth, Wi-Fi, Wi-Fi Direct, GSM, UMTS, LTE, WiBRO, Cellular (3 / Wireless communication such as 4 / 5G), ultrasonic waves, or the like).
  • the communication unit may include various communication chips such as a Wi-Fi chip, a Bluetooth chip, and a wireless communication chip.
  • the processor 120 controls the communication unit to transmit a control command corresponding to the type of gas determined based on the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n to at least one other electronic device. can do.
  • the processor 120 may select a control command corresponding to the determined type of gas from a device such as the display device 10, 20, the danger warning device 30, the window automatic opening / closing device 40, and the ventilation device 50.
  • the communication unit may be controlled to transmit to at least one other electronic device.
  • the processor 120 may transmit a control command to the display apparatuses 10 and 20 to display a UI screen for notifying the determined type of gas.
  • a UI screen including a description of a gas and information about an action that a user should take (eg, opening a window or operating a fan) may be displayed on the display apparatus 10 or 20.
  • the processor 120 may transmit a control command for outputting an alarm light or an alarm sound to the danger alarm device 30.
  • the processor 120 may transmit a control command to open the window to the window automatic opening and closing device 40, and transmit a control command to perform the ventilation operation. 50 can be sent.
  • the electronic device 100 ′ transmits only the sensing values to another device, analyzes the sensing values received from the other device, determines the type and / or concentration of the gas, and performs an operation corresponding thereto. It can be implemented.
  • devices that can communicate with the electronic device 100 ′ may be various in addition to those shown in FIG. 6, and thus are not limited to the above-described examples.
  • FIG. 7 illustrates an example of a UI screen that may be displayed on a display device that receives a control command from the electronic device 100 ′.
  • the display device 10 may be implemented as a smart phone as shown in FIG. 7, but is not limited thereto and may be implemented in various devices such as a notebook computer, a PDA, and a TV.
  • the display device 10 that receives the control command from the electronic device 100 ′ may display a UI screen 700 corresponding to the control command.
  • the UI screen 700 includes information on the type of gas determined by the electronic device 100 ′. For example, as illustrated in FIG. 7, a brief description 710 of gas, a UI element 720 for inducing air purifier control, and a UI element 730 for inducing entry into a detailed description of the gas may be included. In addition, a polygonal UI 740 showing the characteristics of the sensed gas may be displayed. The polygon UI 740 will be described in more detail with reference to FIGS. 9A to 9B.
  • the display apparatus 10 may transmit a control command to the electronic device 100 ′ to operate in a mode corresponding to the type of gas. For example, when a user operation for changing to the ultra-clean mode is input from the display device 10, and a control command corresponding to the electronic device 100 ′ is transmitted, the electronic device 100 ′ has a filtering capability among a plurality of modes. It can operate in this super clean mode.
  • a web page describing the description of the gas may be displayed on the display apparatus 10.
  • the electronic device 100 ′ includes the display unit, the above-described UI may be displayed on the electronic device 100 ′.
  • the electronic device 100 is implemented as an air purifier, but may also be implemented as various devices such as an air conditioner, a cleaner, a front door, a wearable device, and other sensors.
  • the electronic device 100 ′ when the electronic device 100 ′ is implemented as an air conditioner or a cleaner, information about the degree of contamination of the filter inside the air conditioner or the cleaner according to the results detected by the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n is displayed. May be sent to device 10. This allows the user to be notified of the filter change.
  • the electronic device 100 ′ may be disposed near the front door and may transmit information on the degree of air pollution detected at the front door to the display device 10. In this case, when the user enters the house, the user may know how polluted by any harmful gas from the outside.
  • the electronic device 100 ′ disposed near the front door may transmit a control command to start the air cleaning operation to the air cleaner. Meanwhile, the electronic device 100 ′ itself may be implemented as a front door.
  • the electronic device 100 ′ may be implemented as a wearable device such as a smart watch or a patch worn by a user, and provide information on the air quality where the user is present.
  • the user may provide information about the degree of pollution of the environment to which the user is exposed while exercising.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a home network system, according to an exemplary embodiment.
  • various devices may be controlled around the user terminal device 200.
  • the electronic device 100 ′′ is a device including the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n, the processor 120, and the communication unit as described above.
  • the electronic device 100 ′′ may provide the user terminal device 200 with information about the type of gas determined based on the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 through 110-n. ) Can be sent.
  • the electronic device 100 ′′ transmits a plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors 110-1 to 110-n to the user terminal device 200, and the user terminal. It is also possible for the gas type to be determined in the apparatus 200.
  • the user terminal device 200 is a device capable of displaying various UIs based on the determined gas type, and may be a smartphone.
  • the user terminal device 200 may display the UI 700 as described with reference to FIG. 7.
  • the user terminal device 200 may be configured according to the type of gas detected by the air cleaner 60.
  • a control command may be sent to operate in the corresponding mode.
  • the user terminal device 200 may display a UI for controlling the kitchen ventilator 70 based on the information received from the electronic device 100 ′′. In this way, the user terminal device 200 may transmit a control command for controlling the ventilation operation to the kitchen ventilator 70.
  • the device that the user terminal device 200 can control based on the information received from the electronic device 100 ′′ is not only illustrated in FIG. 8 but also the user terminal device ( 200 may control various other devices.
  • the user terminal device 200 may transmit a ventilation control command to an automatic window opening and closing device, and clean it with a cleaner or a robot cleaner.
  • the start control command may be transmitted, and the control command for the air cleaning operation according to the pollution degree may be transmitted to the air cleaner.
  • the user terminal device 200 may transmit a temperature control command to the air conditioner, and may transmit a humidity control command to the humidifier.
  • the electronic device 100 ′′ may be disposed not only inside the house but also outside, for example, may be disposed outside the front door to perform a sensing operation on the outside gas and provide information on the type and concentration of the detected gas.
  • the data may be transmitted to the user terminal device 200.
  • the user can grasp the outside air quality without going outside.
  • the user terminal device 200 may control the air cleaner in the house to perform the air cleaning operation or the cleaner to operate according to the outside air quality and the outside fine dust concentration.
  • FIG. 9A is a diagram for describing a UI for providing a user with information about air quality detected by the electronic device 100, 100 ′, 100 ′′, which may be provided according to an embodiment of the present disclosure.
  • the form of the UI is shown.
  • the electronic device 100, 100 ′, 100 ′′ may transmit a control command to display the UI to another electronic device.
  • the electronic devices 100, 100 ′, 100 ′′ transmit only the sensing values to other electronic devices, and the UI configuration is performed by another electronic device that receives the sensing values, or the electronic devices 100, 100 ′, 100 ′′.
  • '') Directly configures the UI and transfers it to other electronic devices.
  • information about gas may be provided through the polygon UI 900.
  • the polygon UI 900 may be divided into four areas A to D as indicated by a dotted line. .
  • the area A is for the substance that is not odor as it goes to the right, and the higher risk
  • the area B is for the substance that is odor as it goes to the left, and the higher risk toward the upper
  • the area C is odor as it goes to the left. It is the area for substances that are severe and goes down downward, and the area is low, and the area D is where the smell is less severe when going to the right, and where it is less dangerous.
  • Each vertex may correspond to a specific material.
  • the first vertex is a volatile organic compound of the first type
  • the second vertex is a volatile organic compound of the second type
  • the third vertex is a Particle Material (PM)
  • the fourth vertex is carbon monoxide
  • the fifth vertex is It may correspond to carbon dioxide.
  • the volatile organic compound of the first type may correspond to a substance harmful to the human body
  • the volatile organic compound of the second type may correspond to a substance not harmful to the human body.
  • the center area 6 of the polygonal UI 900 may be an area for temperature and humidity.
  • FIG. 9B Various forms of the polygonal UI 900 to which this example is applied are illustrated in FIG. 9B. In describing FIG. 9B, FIG. 9A is referred to together.
  • FIG. 9B (a) is a diagram illustrating various examples of display states of the first to fifth vertices and the center region 6 described with reference to FIG. 9 in the case of sensing various materials described above.
  • the polygonal UI 910 illustrated in (a) of FIG. 9B includes an indicator marked in bold in the center corresponding to an area for temperature and humidity. This indicator expresses that temperature and humidity are in an appropriate range, and may indicate that temperature and humidity correspond to "Good.”
  • the size of the indicator in the polygonal UI 920 shown in (b) of FIG. 9B is smaller than that of (a) of FIG. 9B, which means that the temperature and / or humidity is lower than the reference of "Good". can do.
  • the larger the size of the indicator may mean that the temperature or humidity is higher, and the smaller the size of the indicator may mean, the lower the temperature or humidity is.
  • the smaller the size of the indicator the more appropriate the temperature and humidity, and if the temperature and humidity are out of the appropriate range and greatly affect the reactivity, the indicator may be displayed larger. There is no.
  • the polygonal UI 930 illustrated in (c) of FIG. 9B includes an indicator occupying a B area and a C area corresponding to a smelly substance. However, the ratio of occupying areas B and A corresponding to high risk areas is not so high. Thus, polygonal UI 930 indicates that there is a smelly but not dangerous material.
  • the indicator since the indicator is biased toward the second and fourth vertices, it indicates the presence of the second volatile organic compound and carbon monoxide, which are not harmful to the human body. This would be the case when cooking food. The user will see that the kitchen ventilator should be operated.
  • the polygonal UI 940 illustrated in (d) of FIG. 9B includes an indicator occupying a C area and a D area corresponding to a low risk area. Therefore, it can be seen that the current air is not harmful to the human body. And since the indicator is biased toward the fourth and fifth vertices, it indicates the presence of carbon monoxide and carbon dioxide. In addition, since the indicator occupies a relatively large area in the polygonal UI 940, it can be seen that carbon monoxide and carbon dioxide concentrations are relatively high. Therefore, the user may see this and know that the air should be opened by opening a window.
  • the polygonal UI 950 illustrated in (e) of FIG. 9B includes an indicator occupying area A and area B corresponding to a high risk area.
  • the indicator occupies a relatively large area in the polygonal UI 940, it can be seen that the concentration of volatile organic compounds harmful to the human body is high. Therefore, the user will see that the window should be opened to ventilate the air, and more preferably, to operate the air cleaner that can filter out harmful substances.
  • the indicator of the polygonal UI 960 shown in FIG. 9B (f) is biased toward the third vertex, it indicates the presence of a particulate material (PM).
  • the area occupied by the indicator in the polygon UI 960 is relatively large, it can be seen that there is a lot of fine dust at present. Therefore, the user will see this and know that the air cleaner must be operated for fine dust filtering. Or you may find that you need to open a window.
  • the shape of the polygon UI of the above-described example, the material assigned to each vertex, etc. may be appropriately changed according to the purpose.
  • the shape of the polygonal UI may be triangular, quadrilateral, or circular, rather than pentagon, as described with reference to FIGS. 9A to 9B.
  • This UI gives the user comprehensive information about the quality of the air and also provides information on what actions to take: whether to operate the air purifier, to operate the fan, to open the window, to open the hood of the cooking compartment. It may be helpful to determine whether it should be operated, or whether heating should be operated to release harmful gases.
  • not only the concentration of the gas but also the type of the gas may be distinguished, and thus, information about a more specific gas may be transmitted to the user.
  • a UI may be provided to grasp the distribution of the actual VOC value at a glance.
  • 10A-10C illustrate various examples of such a UI.
  • the electronic device 100, 100 ′, 100 ′′ may transmit a control command to display the UI to another electronic device.
  • the electronic devices 100, 100 ′, 100 ′′ transmit only the sensing values to other electronic devices, and the UI configuration is performed by another electronic device that receives the sensing values, or the electronic devices 100, 100 ′, 100 ′′.
  • '' Directly configures the UI and transfers it to other electronic devices.
  • FIG. 10A illustrates an example of a UI in which a concentration distribution of a plurality of preset gases is formed in a radial graph form.
  • FIG. 10A a line segment having a length corresponding to the concentration of each gas may be displayed on the radial graph.
  • each line segment may have a different shape or color to indicate one of 'danger', 'caution' or 'safety'.
  • FIG. 10B illustrates a UI showing a distribution of VOCs in the form of a polygon, and according to the distribution of the detected type of VOC, the shape of the polygon may be changed. And the higher the risk, the larger the polygon size. For example, based on the detected type and concentration of VOC, any one of three polygons corresponding to the three risks shown in FIG. 10B may be displayed. The degree of danger may also be expressed by varying the line thickness of the polygon.
  • FIG. 10C illustrates yet another form of UI.
  • a circular UI element corresponding to a gas may be displayed in different colors according to materials and different sizes according to concentrations within a quadrant.
  • the corresponding UI element may be displayed on the upper portion of the quadrant, and as the smell of the detected gas is severe, the corresponding UI element may be displayed on the right side of the quadrant.
  • a UI including health information may be provided as a result of analyzing the gas generated from the user.
  • a UI including health information may be provided as a result of analyzing the gas generated from the user.
  • the gas in the user's exhalation diabetes, heart disease (myocardial infarction), lung disease (asthma, COPD), liver disease (hepatitis), kidney disease, thyroid disease, cancer (colon cancer, pancreatic cancer, lung cancer, stomach cancer)
  • Information about diseases such as biliary tract cancer, ovarian cancer, breast cancer, prostate cancer, etc., and information such as allergies, immunity, fatigue / stress, alcohol (including hangovers), nutritional status, vitamin deficiency, etc. Can be.
  • information on the possibility of causing sick house syndrome, information on smoking, information on fine dust, and the like may be provided.
  • a UI including information on a disaster situation such as a fire may be provided.
  • 11 to 12 are diagrams for describing various examples of a UI that may be provided according to the present disclosure, and the electronic device 100, 100 ′, 100 ′′ may control a user command to display such a UI. To the device.
  • the user terminal device 1100 may display information on gas, and specifically, the user terminal device 1100 may display information 1110 on gas concentration.
  • the user terminal device 1100 may display UI elements 1120, 1130, 1140, and 1150 corresponding to each action to be taken by the user, and control another electronic device through selection of at least one of the UI elements. can do.
  • the user terminal device 1100 may transmit an operation command to the boiler, and the boiler may perform a heating operation accordingly.
  • the harmful gas emitted from the flooring, wallpaper, etc. of the newly built house may be better discharged through heating, and thus, after the heating, the harmful gas may be more effectively removed.
  • the cause-identifying UI element 1160 when the cause-identifying UI element 1160 is selected, information on the cause of the detected gas may be displayed.
  • the harmful encyclopedia UI 1170 when the harmful encyclopedia UI 1170 is selected, more detailed information about the detected gas may be displayed. May be displayed.
  • Such information may be stored in a storage unit of the user terminal device 1100 or may be provided from an external server.
  • the user terminal device 1200 may display information on gas, and specifically, gas detection may be performed.
  • the history information may be displayed as a UI element 1210 in the form of a bar graph for each date.
  • information 1220 about the gas and information 1230 about the action to be taken by the user may also be displayed.
  • FIG. 13 is a diagram for describing control of a peripheral home appliance through a user terminal device based on information collected by an electronic device including a plurality of gas sensors and other electronic devices according to the present disclosure.
  • FIG. 13 illustrates a case in which an electronic device including a plurality of gas sensors according to the present disclosure is implemented as a wearable device (patch or smart watch).
  • the wearable device may display information on the detected gas through a display unit having a self, and the corresponding information may be displayed on the user terminal device 1300 in cooperation with the user terminal device 1300.
  • the user terminal device 1300 may also display the information on the location of the source of the measured gas.
  • the location information of the base station connected to the wearable device information about the location of the gas generation source may be provided. In this case, such information may be displayed in the form of a map.
  • the information about the gas detected by the wearable device may be displayed on a map according to the location path of the user wearing the wearable device.
  • the user terminal device 1300 may provide information on a sensing target based on information collected through a peripheral device such as a camera. For example, information about a causative agent (disposable lunch box) that emits the corresponding gas may be displayed through image analysis photographed when a noxious gas is detected through the wearable device.
  • a causative agent dispenser lunch box
  • the electronic device having a plurality of gas sensors according to the present disclosure may be provided at various places, and for example, may be disposed near a cooking utensil (cooktop) or inside a refrigerator to prevent food corruption in a gas or a refrigerator generated during cooking. Information about the generated gas may be provided to the user terminal device 1300.
  • the user terminal device 1300 may control household appliances such as an air cleaner, a robot cleaner, a refrigerator, and the like based on the information on the gas collected through the various devices as described above.
  • the control of the home appliances as described above may be performed through manual control or automatic control by the user's selection through the user terminal device 1300.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a control method of an electronic device including a plurality of gas sensors of different types according to an embodiment of the present disclosure.
  • each of the plurality of gas sensors outputs a sensing value (S1410).
  • Each of the plurality of gas sensors may be a semiconductor gas sensor.
  • the semiconductor layer included in the semiconductor gas sensor mainly consists of a metal oxide.
  • tin oxide SnO 2
  • Tin oxide is a non-stoichiometric material with oxygen vacancies. It is an n-type semiconductor in which electrons of oxygen vacancies move and conduct when conducting thermal energy.
  • oxygen in the air is adsorbed on the surface of the tin oxide, free electrons are trapped in the O- form by oxygen gas on the particle surface, and the potential barrier on the contact surface of the SnO 2 particles is higher than before the adsorption of oxygen.
  • Reducible gases such as carbon monoxide (CO) and combustible gases such as LNG react with oxygen to desorb the adsorbed oxygen. At this time, electrons trapped in the oxygen return to the SnO 2 particles, which lowers the potential barrier, thereby increasing electrical conductivity. By using this principle, the resistance change is measured to detect the gas concentration.
  • CO carbon monoxide
  • LNG combustible gases
  • a noble metal catalyst may be added to the semiconductor layer. Such catalysts can increase selectivity for specific gases as well as improved sensitivity and reaction rates.
  • an oxide may be added to adjust the resistance of the semiconductor layer or to improve selectivity and stability.
  • gas types corresponding to the plurality of sensing values output from the plurality of gas sensors are determined.
  • the electronic device stores information about patterns of sensing values of a plurality of gas sensors for each gas, and performs pattern recognition on the stored information and the currently output sensing values, so as to recognize the currently detected gas. You can decide the type.
  • the electronic device when it is determined that there is no pattern corresponding to the currently output sensing values among the stored patterns, the electronic device generates a new pattern by combining two or more of the stored patterns, and performs pattern recognition again on the newly generated patterns. Can be done. In this manner, the types of the two or more kinds of gases present in the air can also be distinguished.
  • the gas type is determined by the electronic device.
  • the external server may perform the gas type determination operation.
  • the electronic device transmits the sensing values output from the plurality of gas sensors to the external server.
  • the electronic device also transmits information about the plurality of gas sensors to the external server.
  • Information about the plurality of gas sensors may include a model name of the gas sensor.
  • the external server may determine a database to perform pattern recognition based on the received information on the plurality of gas sensors, and detect a pattern corresponding to the plurality of sensing values in the database to determine the type of gas. have. Information on the determined gas type may be transmitted to the electronic device or may be transmitted to another electronic device, for example, a user terminal device.
  • the plurality of sensing values are used not only to determine the type of gas, but also to determine the concentration of the gas.
  • the electronic device may store a reference table between the sensing value and the concentration. The reference table is provided for each gas sensor.
  • the electronic device may select at least one of the measured sensing values and determine the concentration of the gas based on the reference table of the gas sensor that outputs the selected sensing values. In this case, the electronic device may select one of the plurality of sensing values having a large value as a sensing value for concentration determination. This is because using a sensing value output from a gas sensor having high reactivity with gas among a plurality of gas sensors may be advantageous for more accurate concentration measurement. On the other hand, two or more sensing values may be used for concentration measurement.
  • the electronic device may estimate the concentration of carbon dioxide based on the measured concentration. This is based on a similar trend of increasing / decreasing concentrations of volatile organic compounds and concentrations of carbon dioxide.
  • the electronic device described above can be used in any field if it is necessary to determine the type of gas in the air.
  • the present disclosure not only merely providing information on the type of gas, but also allowing a proper control operation corresponding to the type of gas to be performed.
  • FIG. 15 is a diagram for describing a configuration of an electronic device 1500 according to another exemplary embodiment.
  • the electronic device 1500 includes a plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n, a temperature and humidity sensor 1521, a pressure sensor 1522, a dust sensor 1523, and amplification calculation.
  • the data preprocessor 1530, the processor 1540, the controller 1550, the storage unit 15560, the power supply unit 1570, the communication unit 1580, and the display unit 1590 are included.
  • the amplification operation / data preprocessor 1530 senses collected through a plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n, a temperature / humidity sensor 1521, a pressure sensor 1522, and a dust sensor 1523. Amplification operation / data preprocessing for values.
  • the preprocessed data is transferred to the processor 1540, and the processor 1540 stores sensing values collected through the plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n and information stored in the storage 1560.
  • the type and concentration of the gas can be determined based on.
  • the plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n may be sensors capable of measuring a gas concentration through at least one of various sensing methods, for example, a contact combustion method and an electrochemical method.
  • various sensing methods for example, a contact combustion method and an electrochemical method.
  • the catalytic combustion method, the semiconductor method), the reaction coloring method, the solution conductivity method, the solid electrolyte method, the gas chromatography method, etc. can measure the concentration of the gas.
  • the semiconductor method uses a phenomenon in which the conductivity is increased when the reducing gas is adsorbed onto the semiconductor (N-type center) of the metal oxide, and the contact combustion method uses a catalyst such as platinum to combust the combustible gas to increase the temperature.
  • a catalyst such as platinum to combust the combustible gas to increase the temperature.
  • this temperature rise is confirmed by an increase in the electrical resistance of the platinum wire to measure the concentration of the reaction gas
  • the electrochemical method is to install an electrode in an electrolyte solution (for example, Conc-H 2 SO 4 ), and the voltage between the electrodes.
  • the thermal conductivity method measures the concentration of gas by measuring resistance values of platinum wires and thermistors using the thermal conductivity determined as the surrounding gas.
  • the concentration of gas is measured using an interference fringe caused by a difference in refractive index between air and a target gas.
  • the reaction coloring method is a method in which a gas is reacted with a liquid or a solid to develop a color, the degree of coloring is measured optically, and the concentration of the gas is measured.
  • the concentration of the gas is measured by measuring the change, and the solid electrolyte method is to measure the concentration of gas using the electromotive force generated by the partial pressure difference when a difference in oxygen partial pressures on both sides occurs through an oxygen ion conductive solid electrolyte. That's the way.
  • the storage unit 1560 stores a library of patterns corresponding to sensing values of the plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n by gas type and concentration, and stores a log of measured data. Can be.
  • the storage unit 1560 may store information on a plurality of elements for determining a pattern for each of the plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n.
  • the plurality of factors for determining the pattern may include a magnitude of a sensing value for each sensor, a threshold for determining whether the sensor responds to each sensor, a time required to reach a specific sensing value for each sensor, an average value for multiple measurements, and a maximum value. , May contain a minimum value.
  • various types of patterns may be stored for each gas in the storage unit 1560, for example, a cumulative pattern up to a specified reaction time and a response difference value pattern between sensors may be stored.
  • the storage unit 1560 may store information on the area of the pattern for determining the concentration of the gas, and specifically, the relative area, the change area with respect to time, the cumulative change area, and the area change value without considering time. Information about may be stored.
  • the processor 1540 may determine the type and concentration of gas corresponding to the plurality of sensing values measured by the plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n based on the library stored in the storage 1560. Can be.
  • the processor 1540 may compare the data stored in the storage unit 1560 with the sensing values measured by the plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n. %) And the type and concentration of gas can be determined through the comparison result.
  • the sensing values measured by the temperature and humidity sensor 1521 and the pressure sensor 1522 may be used to correct the sensing values measured by the plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n.
  • the controller 1550 may generate a control command corresponding to the type and concentration of the gas determined by the processor 1540.
  • the control command may be a command for controlling the electronic device 1500 or a command for controlling another electronic device.
  • the control unit 1550 transmits a control command for controlling various devices such as an automatic window opening device, a robot cleaner, an air cleaner, an air conditioner, a humidifier, etc. to each device through the communication unit 1580 according to the determined type and concentration of gas. Can be.
  • the display unit 1590 may include an LED whose color changes according to the type and concentration of gas detected by the plurality of gas sensors 1510-1, 1510-2, and 1510-n.
  • the LED can change color depending on the degree of danger of the detected gas.
  • the display unit 1590 may include its own display window.
  • the display unit 1590 may be implemented as, for example, a liquid crystal display (LCD), and in some cases, a cathode-ray tube (CRT), a plasma display panel (PDP), organic light emitting diodes (OLED), and a transparent OLED (TOLED). And the like.
  • the display unit 1590 may be implemented in the form of a touch screen that can detect a user's touch manipulation.
  • Various information about the gas detected through the display unit 1590 may be displayed. For example, information on the source of the detected gas and the human effects of the gas may be displayed. If ammonia is detected, the source is food decay, irritating the eyes, nose and respiratory system with a small inhalation, and spasticity with a large inhalation. Information on death may be indicated by coughing, shortness of breath, and when ozone is detected, the source of radiation is a copying machine, household goods, and information on human exposure may cause coughing, headaches, asthma and allergic diseases. When carbon monoxide is detected, information indicating that headache, agility, and cardiopulmonary dysfunction may be exacerbated when exposed to the human body may be displayed. Such information may be stored in the storage 1560 or may be provided from the outside through the communication unit 1590.
  • the communication unit 1590 is configured to communicate with various types of external devices according to various types of communication methods.
  • the communication unit 1590 may include various communication chips such as a Wi-Fi chip, a Bluetooth chip, an NFC chip, a wireless communication chip, and the like.
  • Information about the gas detected through the communication unit 1590 may be transmitted to various devices (TV, smartphone, etc.).
  • the power supply unit 1570 may supply power to internal processes and circuits.
  • the power supply 1570 may be implemented as an external battery, an adapter, or the like.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic device including a plurality of gas sensors according to an embodiment of the present disclosure.
  • output values of a plurality of gas sensors are sensed (S1610). And quantitative and qualitative analysis of the sensing value is performed. In qualitative analysis, the presence or absence of a gas is determined based on a previously stored detection limit (S1630). In the quantitative analysis, a quantification operation through machine learning is performed based on the pre-stored library (S1640). In this case, in detail, pattern recognition may be performed in which a pattern corresponding to output values of the plurality of gas sensors is compared with a pre-stored library, or an analysis method such as a principal component analysis (PCA), a linear discriminant analysis (LDA), or the like may be performed. Various algorithms using a neural network may be used. The type of gas is determined by the above analysis, and the concentration is calculated (S1650).
  • PCA principal component analysis
  • LDA linear discriminant analysis
  • the measurement information related to the type and the concentration of the gas is transmitted to the display unit or another display device provided in the electronic device and displayed.
  • the display unit may be displayed on the display unit provided in the electronic device, or a notification message may be transmitted to the user's mobile device such as a smartphone or a wearable device (S1670).
  • information about a fire, smoking, harmful gas, gas generated by cooking, sick house syndrome, or disease may be displayed through a display unit of an electronic device or may be notified by a mobile device.
  • information about a pollution level or harmful gas due to fire or building materials may be displayed through a display unit of an electronic device or may be notified by a mobile device.
  • information about a work environment (toxic gas, dust, etc.) or environmental change related to antibacterial, deodorant, sterilization, etc. may be displayed through a display unit of an electronic device or may be notified by a mobile device.
  • the information about the harmful gas, fire or displayed through a display of the electronic device may be notified by the mobile device.
  • information on harmful gas in the vehicle for example, benzene detected from the car air conditioner may be displayed to induce vehicle ventilation through the display unit of the electronic device or the mobile device.
  • information related to the degree of contamination of the furniture, bedding, and air cleanliness may be displayed through the display of the electronic device or may be notified by a mobile device.
  • the information may be displayed on the display unit of the electronic device or notified to the mobile device.
  • the electronic device itself may include a GPS chip or the like, or may be linked with a device having a GPS function, such as a smartphone, to determine the location of the electronic device.
  • a device having a GPS function such as a smartphone
  • information on the presence or absence of an allergen may be displayed on the display of the electronic device or notified by the mobile device.
  • the electronic device controls the function of the home appliance related to the air quality care according to the type and concentration of the gas.
  • the electronic device may be disposed near a children's room or furniture in a home to sense harmful gases and measure concentrations of allergens. Based on this, the electronic device may operate an air cleaner or operate a hood, a fan, or the like to automatically ventilate.
  • the electronic device may control a device such as a smartphone so that the information about the type and concentration of the gas measured by the electronic device is displayed. Accordingly, the corresponding information may be displayed on a device such as a smartphone.
  • the device may automatically control an operation of an air cleaner, an air conditioner, a humidifier, a window, a robot cleaner, or the like based on the information received from the electronic device, or display a UI screen for controlling such devices.
  • the various embodiments described above may be implemented in a recording medium readable by a computer or a similar device by using software, hardware, or a combination thereof.
  • the embodiments described in the present disclosure may include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and field programmable gate arrays (FPGAs). ), Processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing other functions.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • Processors controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing other functions.
  • embodiments such as the procedures and functions described herein may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein.
  • control method of the electronic device may be stored in a non-transitory readable medium.
  • Such non-transitory readable media can be mounted and used in a variety of devices.
  • the non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and is readable by a device, not a medium storing data for a short time such as a register, a cache, a memory, and the like.
  • programs for performing the above-described various methods may be stored and provided in a non-transitory readable medium such as a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, a memory card, or a ROM.

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Abstract

전자 장치가 개시된다. 본 전자 장치는 가스가 감지되면 센싱 값을 출력하는 서로 다른 종류의 복수의 가스 센서 및 복수의 가스 센서 각각에서 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 가스 종류를 결정하는 프로세서를 포함한다.

Description

전자 장치 및 그의 제어방법
본 개시는 전자 장치 및 그의 제어방법 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 가스 센서를 이용하여 가스의 종류를 결정하는 전자 장치 및 그의 제어방법에 대한 것이다.
가스센서는 특정 가스의 농도를 측정하는 장치로서, 예컨대 공기청정기와 같은 장치에 구비되어 휘발성 유기화합물(VOC, Volatile Organic Compounds) 등의 오염물질을 측정하는데 이용되었다.
가스센서는 측정 원리에 따라 반도체식 가스센서, 접촉 연소식 센서, 전기화학 센서 등이 있다. 이 중에서 반도체식 가스센서는 표면에 흡착된 측정 대상 물질이 산화 또는 환원됨에 따라 저항값이 변화되는 정도를 이용하여 가스의 양을 측정한다.
그런데 불활성 가스를 제외한 대부분의 가스가 산화/환원 경향을 가지고 있기 때문에 반도체식 가스센서에선, 측정하고자 하는 대상 가스뿐만 아니라 그것과 함께 존재하는 다른 가스 또한 함께 감지된다. 따라서, 이러한 가스센서를 통해선 가스의 농도만 측정할 수 있을 뿐, 감지된 가스에 어떤 종류의 가스가 포함되어 있는지 구분할 수 없는 문제가 있었다.
본 개시는 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 개시의 목적은 복수의 가스 센서를 이용하여 가스의 종류를 결정하는 전자 장치 및 그의 제어방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 가스가 감지되면 센싱 값을 출력하는 서로 다른 종류의 복수의 가스 센서 및 상기 복수의 가스 센서 각각에서 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 가스 종류를 결정하는 프로세서를 포함한다.
이 경우, 본 개시에 따른 전자 장치는 서로 다른 종류의 복수의 가스 각각에 대응되는 복수의 기준 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 복수의 기준 정보 각각은, 동일 가스 감지에 대응하여 상기 복수의 가스 센서에서 출력되는 복수의 센싱 값의 상호 간 비율에 대한 정보이며, 상기 프로세서는, 상기 저장된 복수의 기준 정보 중에서 상기 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 기준 정보를 검출하고, 검출된 기준 정보에 대응하는 가스의 종류가 상기 감지된 가스의 종류인 것으로 결정할 수 있다.
한편, 상기 복수의 가스 센서는, 가스와 반응하는 반도체층을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 가스 센서 각각의 반도체층은, 구성 물질, 구성 물질의 비율 및 두께 중 적어도 하나에 있어서 서로 다를 수 있다.
한편, 상기 프로세서는, 상기 출력된 복수의 센싱 값 중 적어도 하나의 크기에 기초하여 상기 감지된 가스의 농도를 측정할 수 있다.
이 경우, 상기 프로세서는, 상기 감지된 가스가 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)인 경우, 상기 측정된 농도에 기초하여, 이산화탄소의 농도를 추정할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 전자 장치는, 공기를 필터링하는 필터부 및 상기 필터부에 외부 공기를 제공하는 팬을 더 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 결정된 가스의 종류에 따라 상기 팬의 회전 속도를 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 프로세서는, 상기 결정된 가스의 종류가 인체에 무해한 것이면, 상기 팬이 회전하지 않도록 제어하거나 상기 팬이 기 설정된 속도로 회전하도록 제어하며, 상기 결정된 가스의 종류가 인체에 유해한 것이면, 상기 기 설정된 속도보다 빠른 속도로 회전하도록 상기 팬을 제어할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 전자 장치는, 타 전자 장치와 통신하는 통신부;를 더 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 결정된 가스의 종류에 대응하는 제어 명령을 디스플레이 장치, 위험 경보 장치, 창문 자동 개폐 장치 및 환기 장치 중에서 선택된 적어도 하나의 타 전자 장치에 전송하도록 상기 통신부를 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 프로세서는, 상기 결정된 가스의 종류에 대한 정보를 포함한 UI 화면이 상기 디스플레이 장치에서 표시되도록 하는 제어명령을 전송하도록 상기 통신부를 제어할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 전자 장치는, 온도 센서, 습도 센서 및 먼지 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 복수의 가스 센서 및 상기 프로세서는 하나의 칩으로 구성될 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 서로 다른 종류의 복수의 가스 센서를 포함하는 전자 장치의 제어방법은, 가스가 감지되면 상기 복수의 가스 센서 각각이 센싱 값을 출력하는 단계 및 상기 복수의 가스 센서 각각에서 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 가스 종류를 결정하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 전자 장치는 서로 다른 종류의 복수의 가스 각각에 대응되는 복수의 기준 정보를 저장하고, 상기 복수의 기준 정보 각각은, 동일 가스 감지에 대응하여 상기 복수의 가스 센서에서 출력되는 복수의 센싱 값의 상호 간 비율에 대한 정보이며, 상기 결정하는 단계는, 상기 저장된 복수의 기준 정보 중에서 상기 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 기준 정보를 검출하고, 검출된 기준 정보에 대응하는 가스의 종류가 상기 감지된 가스의 종류인 것으로 결정할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 전자 장치의 제어방법은, 상기 출력된 복수의 센싱 값 중 적어도 하나의 크기에 기초하여 상기 감지된 가스의 농도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 본 개시에 따른 전자 장치의 제어방법은, 상기 감지된 가스가 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)인 경우, 상기 측정된 농도에 기초하여 이산화탄소의 농도를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 전자 장치는, 공기를 필터링하는 필터부 및 상기 필터부에 외부 공기를 제공하는 팬을 더 포함하며, 상기 전자 장치의 제어방법은, 상기 결정된 가스의 종류에 따라 상기 팬의 회전 속도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제어하는 단계는, 상기 결정된 가스의 종류가 인체에 무해한 것이면, 상기 팬이 회전하지 않도록 제어하거나 상기 팬이 기 설정된 속도로 회전하도록 제어하며, 상기 결정된 가스의 종류가 인체에 유해한 것이면, 상기 기 설정된 속도보다 빠른 속도로 회전하도록 상기 팬을 제어할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 전자 장치의 제어방법은, 상기 결정된 가스의 종류에 대응하는 제어 명령을 디스플레이 장치, 위험 경보 장치, 창문 자동 개폐 장치 및 환기 장치 중에서 선택된 적어도 하나의 타 전자 장치에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 서로 다른 종류의 복수의 가스 센서를 포함하는 전자 장치의 제어방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서, 상기 제어방법은, 가스가 감지되면 상기 복수의 가스 센서 각각이 센싱 값을 출력하는 단계 및 상기 복수의 가스 센서 각각에서 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 가스 종류를 상기 감지된 가스의 종류로 결정하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 다양한 가스에 대하여 서로 다른 종류의 복수의 반도체 가스 센서의 센싱 값을 나타낸 도표들,
도 3은 동일 농도의 서로 다른 가스에 대하여 서로 다른 종류의 복수의 반도체 가스 센서의 센싱 값을 비교한 도면,
도 4는 동일 종류의 가스를 농도를 다르게 한 경우의, 서로 다른 종류의 복수의 반도체 가스 센서의 센싱 값을 비교한 도면,
도 5는 VOC와 CO2의 증가, 감소 추세의 관계를 보여주는 그래프,
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치와 타 전자 장치들 간의 통신을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치로부터 제어 명령을 수신한 디스플레이 장치에서 표시될 수 있는 UI 화면의 일 예를 도시한 도면,
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 홈 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 9a 내지 도 9b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치에서 감지된 공기의 질에 대한 정보를 사용자에게 제공하기 위한 UI를 설명하기 위한 도면,
도 10a 내지 도 10c는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치에서 제공 가능한 UI를 도시한 도면,
도 11 내지 도 12는 본 개시에 따라 제공될 수 있는 UI의 다양한 예를 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 사용자 단말 장치를 통한 주변 가전 기기의 제어를 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 15는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도,
도 16은 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 전자 장치를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고
도 17은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가스 기준 정보를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관계 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예에 있어서 ‘모듈’ 혹은 ‘부’는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의’모듈’ 혹은 복수의 ‘부’는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 ‘모듈’ 혹은 ‘부’를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1을 참고하면, 전자 장치(100)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 및 프로세서(120)를 포함한다.
전자 장치(100)는 다양한 형태의 장치로 구현될 수 있다. 예컨대, 전자 장치(100)는 공기 청정기, 제습기, 에어컨, 냉장고, 세탁기, 김치냉장고, 청소기 등과 같은 가전 제품 형태로 구현될 수 있으며, 또한 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 전자 제품으로 구현될 수 있으며, 스마트 워치, 패치, 장갑, 밴드, 목걸이, 팔찌, 반지, 헤드 밴드, 이어폰, 귀걸이, 의류 등과 같은 웨어러블 가능한 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 가스 센싱 장치 자체로도 구현될 수 있다.
복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)는 가스의 농도에 대응하는 센싱 값을 출력할 수 있는 구성이다.
구체적인 예로, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)는 반도체 가스 센서(semiconductor gas sensor)일 수 있으나, 공기 중의 가스의 농도를 감지할 수 있는 어떠한 센서라도 본 개시에 포함될 수 있다.
예컨대 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)는 TVOC(Total Volatile Organic Compound) 센서일 수 있다.
본 개시에선, 가스의 농도를 감지하는 가스 센서를 복수 개 이용하여, 그 가스의 종류까지도 알 수 있다. 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)는 서로 다른 종류의 가스 센서로서, 여기서 종류가 다르다 함은, 가스를 센싱하는 방법이 다름을 의미할 수 있다. 예컨대, 가스를 센싱하는 방법에는 접촉 연소식 방법, 전기 화학적 방법(예컨대, 용액 도전 방식, 정전위 전해 방식, 격막 전극법), 열 전도율 방법, 광학적 방법(예컨대, 적외선 흡수법, 가시부 흡수법, 광간섭법), 전기적 방법(예컨대, 수소 이온화법, 열전도법, 접촉 연소법, 반도체 방식), 반응 착색 방법, 용액도 전율 방법, 고체 전해질 방법, 가스 크로마토그래피법 등이 있다.
여기서 반도체 방식은 금속 산화물의 반도체(N형이 중심)에 환원성 가스가 흡착하면 그 전도도가 증가하는 현상을 이용하는 방식이고, 접촉 연소 방식은, 가연성 가스가 백금 등의 촉매에 의해서 연소하여 온도가 상승하는 경우, 이 온도 상승을 백금선의 전기 저항의 증가로 확인하여 반응 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 전기 화학 방식은 전해액(예컨대, Conc-H2SO4) 중에 전극을 설치하고, 전극 간의 전압을 인가하여 가스를 양극 산화시켜 이때 흐르는 전류를 측정함으로써 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 열전도율 방식은, 주위의 가스로 결정된 열 전도율을 이용하여 백금선, 서미스터의 저항값을 측정하여 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 광 간섭 방식은, 공기/대상 가스 간의 굴절률의 차이에 의한 간섭무늬를 이용하여 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 반응 착색 방식은, 가스를 액체 또는 고체에 반응시켜 발색시키고 착색 정도를 광학적으로 측정하여 가스의 농도를 측정하는 방식이며, 용액도전율 방식은 측정 가스를 적당한 용액에 흡수시켜 용액의 도전율 변화를 측정하여 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 고체 전해질 방식은, 산소 이온 도전성의 고체 전해질을 통하여 양측의 산소 분압의 차가 생길 경우, 이 분압차에 의해 생긴 기전력 이용하여 가스의 농도를 측정하는 방식이다.
또 다른 예로 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)가 서로 다른 종류라 함은, 가스를 센싱하는 방법은 동일하지만(예컨대 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)가 동일하게 열전도율 방식을 이용하지만), 가스센서의 제조 과정에서 차이가 있는 경우를 의미할 수 있다. 센서의 제조 과정에서 차이가 있는 경우란, 예컨대 센서의 형상이 다르거나, 센서를 이루는 구성 물질이 다르거나, 센서의 제조처가 다르거나, 같은 제조처이더라도 제조 날짜, 버전 등이 다른 경우 등을 포함할 수 있다. 같은 방식으로 가스를 감지하는 센서라도 제조 과정이 다르다면 동일 환경에서 다른 센싱 결과를 출력할 수 있는바, 본 개시에서 이점을 이용한다.
이하에선 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)가 반도체 가스 센서인 것으로 설명하도록 한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 가스의 농도를 측정할 수 있는 센서 어느 것이라도 본 개시에서 이용될 수 있다.
반도체 가스 센서는 고온으로 유지된 센서에 가스가 닿으면 가스나 반도체의 종류에 따라 전기전도도가 변화하는 성질을 이용한 센서로서, 본 개시에선 다양한 종류의 반도체 가스 센서가 이용될 수 있다.
예컨대, 반도체 가스 센서는, 센서 부착 구조에 따라 벌크(bulk) 형, 후막(thick film)형, 박막(thin film)형 등으로 구분될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 후막형, 디스크형 등으로 구분될 수 있고, 구성물에 따라 세라믹 가스센서, 집적화 초미립자 가스센서, CFT 가스센서, MOSFET 형, 다이오드 형 등으로 구분될 수 있다. 반도체 가스 센서는 가스와 반응하는 반도체층과, 반도체층을 적절한 온도까지 가열하는 히터 및 반도체층에서의 전기 전도도 변화를 전기적 신호로서 외부로 송출하는 전극을 포함할 수 있고, 반도체층에서의 반응에 따른 저항 변화를 이용하여 가스의 농도가 결정될 수 있다.
반도체 가스 센서의 전극은 전극의 구조, 크기, 물질에 따라 다양하다. 전극 물질로서 예컨대 텅스텐, 은, 백금, 금 등이 사용될 수 있다. 전극의 종류는 측정 전극, 히터겸용 전극 등으로 구분될 수 있고, 전극의 형태에는 예컨대 투명형 전극이 있다.
반도체 가스 센서의 히터는 예컨대, 백금히터, 그래핀 히터(투명), 화학물질 코팅형 등이 사용될 수 있고, 히터전압은 반도체 가스 센서에 포함되는 전극의 종류, 반도체층 구성 물질, 측정하려는 가스 종류 등에 의해 조절 가능하며 그 중 히터전압 5V, 히터 전류 160mA로 조절하거나, 히터전압 2.5V, 히터 전류 200mA로 조정하는 것 등이 예가 될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 반도체 가스 센서가 출력하는 것으로 설명되는 센싱 값은 저항값, 전류 값, 상대적 변화량, 반도체층 성분별 저항값, 히터전압과 히터전류에 의한 저항 값 변화 등과 같은 다양한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 반도체 가스 센서에 포함된 반도체층의 성질을 다르게 함으로써 서로 다른 종류의 반도체 가스 센서를 제작할 수 있다. 반도체층의 성질을 다르게 할 수 있는 요소에는, 구성 성분, 구성 성분의 비율, 두께 등이 있을 수 있다.
반도체 가스 센서에 포함되는 반도체층을 구성할 수 있는 물질에는 SnO2, ZnO, WO3, TiO2, In2O3, Pd, Fe2O3, ThO2, AIN, ZrO2, CoO, LaAlO3, Co3O4, NiO, CuO등이 있고, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에 포함된 반도체층 각각은 상술한 물질들 중 어느 하나를 포함하거나, 2종 이상 포함할 수 있고, 각각의 반도체층은 구성 물질, 구성 물질의 비율 및 두께 중 적어도 하나에 있어서 서로 다르다. 일 예로, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 중 제1 가스 센서(110-1)의 반도체층은 SnO2, PdCl2, NGO가 98:1:1의 비율(%단위)로 구성되고, 제2 가스 센서(110-2)의 반도체층은 TiO2,ZnO가 98:2의 비율(%단위)로 구성될 수 있다.
성질이 서로 다른 반도체층을 갖는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)는 동일 가스에 대한 반응도가 다를 수 있다. 따라서, 동일한 환경에서도 저마다 다른 센싱 값을 출력할 수 있다. 도 2a 내지 도 2d에 이와 관련된 몇몇 예를 도시하였다.
한편, 복수의 반도체 가스 센서 각각의 반도체층을 구성하는 구성 물질, 구성 물질의 종류, 구성 물질의 비율 및 두께가 동일하더라도, 반도체층을 구성하는 구성물질의 균일성의 차이 또는 온도, 습도의 차이 때문에, 반응도(sensitivity, %)가 달라질 수 있다. 이러한 경우를 대비하여, 측정된 반응도(예컨대 저항 변화율, 전류 변화율 등)가 기 설정된 임계 값 이하인 경우, 측정된 반응도를 기 설정된 값으로 변경하고, 변경된 반응도에 기초하여 센싱 값을 출력할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 아세톤, 벤젠, 시클로헥산, 에탄올, 메탄올에 대하여, 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 서로 다른 종류의 복수의 반도체 가스 센서의 센싱 값을 도표로 나타낸 것이다.
도 2a는 두 개의 서로 다른 종류의 반도체 가스 센서를 이용한 예에 관한 것으로서, 도 2a를 참고하면, 중심으로부터 바깥쪽으로 뻗어진 2개의 선분들 각각은 2개의 서로 다른 종류의 반도체 가스 센서에 대응되고, 각 반도체 가스 센서에서의 센싱 값을 각 선분 위에 굵은 선으로 표시하였다. 두 개의 반도체 가스 센서의 센싱 값의 비율은 가스 별로 다름을 알 수 있다.
그리고 도 2b는 세 개의 서로 다른 종류의 반도체 가스 센서를 이용한 예에 관한 것으로서, 도 2b를 참고하면, 원형의 도표에서 중심으로부터 바깥쪽으로 뻗어진 3개의 선분들 각각은 3개의 서로 다른 종류의 반도체 가스 센서에 대응되고, 각 반도체 센서에서의 센싱 값을 각 선분 위에 표시한 뒤, 그것들을 서로 이어 굵은 선으로 표시하였다. 세 개의 반도체 가스 센서의 센싱 값의 비율은 가스별로 다름을 알 수 있다.
도 2c는 4개의 서로 다른 종류의 반도체 가스 센서에 대한 것이고, 도 2d는 5개의 서로 다른 종류의 반도체 가스 센서에 대한 것이다.
이처럼, 복수의 가스 센서들에서 출력되는 복수의 센싱 값들은 가스별로 고유의 패턴을 가진다는 것을 알 수 있다. 본 개시에선 이 점을 이용하여 가스의 종류를 판단할 수 있다.
한편, 도 2a 내지 도 2d에선 2개 내지 5개의 가스 센서들을 이용하는 예를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 6개 이상의 가스 센서들이 본 개시에 따른 전자 장치(100)를 구성할 수 있다.
도 3은 서로 다른 종류의 가스들이, 동일 농도임에도 서로 상이한 패턴을 나타낸다는 것을 보여주는 도면이다.
도 3을 참고하면, 8개의 서로 다른 반도체 가스 센서가 사용되었다. 암모니아(NH3), 수소(H2), 일산화탄소(CO) 가스가 모두 동일하게 1ppm의 경우로 실험되었고, 8개의 서로 다른 반도체 가스 센서 각각의 센싱 값이 원형의 도표에 표시되었다.
도 3을 통해 알 수 있듯이, 동일한 농도라도 가스 종류가 다름에 따라 8개의 반도체 가스 센서가 보여주는 센싱 값의 패턴은 서로 다르다. 이처럼 복수의 서로 다른 가스 센서를 이용하면 센싱 값 패턴에 기초하여 가스의 종류를 알 수 있게 된다.
도 4는 동일 종류의 가스를 농도를 다르게 하여 실험한 결과를 도시한 것이다.
도 4를 참고하면, 메르캅탄(Mercaptan)이 100ppb, 200ppb, 300ppb로 존재할 때, 8개의 서로 다른 반도체 가스 센서에서 출력된 센싱 값이 도시되어 있다.
도 4를 통해 알 수 있듯이, 가스 종류가 동일한 경우엔, 농도가 다르더라도 패턴의 모양은 유지되므로, 특정 가스의 기본 패턴을 알고 있다면, 그 가스가 다른 농도로 존재하더라도 가스의 종류를 파악할 수 있게 되는 것이다.
프로세서(120)는 전자 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있는 구성이다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 적어도 하나의 CPU(또는 DSP, MPU 등), RAM, ROM, 시스템 버스를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는 MICOM(MICRO COMPUTER), ASIC(application specific integrated circuit) 등으로 구현될 수 있다.
특히, 프로세서(120)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 각각에서 출력된 센싱 값에 대응하는 가스 종류를 결정할 수 있다.
전자 장치(100)는 저장부(미도시)를 포함할 수 있고, 저장부는 서로 다른 종류의 복수의 가스 각각에 대응되는 복수의 기준 정보를 저장할 수 있다.
복수의 기준 정보 각각은, 동일 가스 감지에 대응하여 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 각각에서 출력되는 복수의 센싱 값의 상호 간 비율 또는 상관관계에 대한 정보이다.
구체적으로, 복수의 기준 정보 중 제1 기준 정보는, 특정 농도의 제1 가스가 감지되었을 때 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 각각에서 출력되는 복수의 센싱 값의 상호 간 비율에 대한 정보이고, 제2 기준 정보는, 특정 농도의 제2 가스가 감지되었을 때 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 각각에서 출력되는 복수의 센싱 값의 상호 간 비율에 대한 정보이고, 제3 기준 정보는 특정 농도의 제3 가스가 감지되었을 때 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 각각에서 출력되는 복수의 센싱 값의 상호 간 비율에 대한 정보일 수 있다. 이러한 기준 정보는, 다른 말로, 복수의 센싱 값이 이루는 패턴에 대한 정보라고 할 수도 있다. 즉, 기준 정보는 도 2a 내지 도 2d에서 설명한 것과 같은 각각의 가스의 패턴에 대한 정보를 포함할 수 있다.
저장부에는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)가 센싱 가능한 가스 각각에 대응하는 기준 정보가 저장될 수 있다. 예컨대 자일렌, 포름알데히드(HCHO), 에틸벤젠, 벤젠(C6H6), 톨루엔(C6H5CH3), 아세톤(C3H6O), 사이클로헥산, 에탄올, 메탄올 등과 같은 휘발성 유기 화합물(VOC) 가스 각각에 대응하는 기준 정보가 저장되어 있을 수 있다.
또한, 저장부에는 상기와 같은 가스 감지 시 사용자에게 제공할 정보가 저장되어 있을 수 있고, 구체적으로, 가스별 발생원과, 인체 영향에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 예컨대, 자일렌은 새집 증후군을 유발하며 새로 지은 집의 자재로부터 발생하고, 포름알데히드는 농도가 0.1~5인 경우 눈의 자극, 최루성, 상부기도의 자극을 준다는 점, 농도가 10 내지 20인 경우 기침, 머리 무거움, 심장 박동이 빨라지며, 에틸벤젠은 새집 증후군을 유발하며, 벤젠은 차량 냉방, 요리, 일회용 용기, 주유소(휘발유)에 의해 발생하며 백혈병, 빈혈을 유발하며, 톨루엔은 메틸벤젠, 휘발유, 코팅제, 페인트, 접착제, 잉크, 청소용제, 음료수 병, 폴리우레탄, 나일론, 염색약, 매니큐어 원료로서 사용되고 호흡기, 피부 접촉을 통해 인체 노출시 200ppm 이상의 고농도의 경우 중추신경계 뇌장애, 두통, 우울증, 피로, 균형감각 상실, 일시적 건망증, 반응시간 저하를 일으키며, 임산부가 흡입한 경우 태아장애 발생, 400ppm 이상에서는 안구자극, 눈물, 환각, 600ppm에서는 피로, 환각, 오심, 800ppm에서는 금속상 맛, 안구와 상기도 자극, 콧물, 졸림, 운동장애, 어지러움 더 심한 경우 소뇌 기능장애, 인식력 저하의 원인이 되며, 메탄올은 눈과 호흡기에 자극, 졸음 유발, 현기증, 태아 또는 생식능력 손상, 소화기계와 중추신경계 손상시킨다는 점 등에 대한 정보가 저장부에 저장되어 있을 수 있다.
상기와 같은 휘발성 유기 화합물뿐만 아니라, 미세먼지, 꽃가루, 곰팡이, 박테리아, 바이러스, 스모크(CO) 등과 같이 환경에서 발생하는 오염물질도 본 개시의 검출 대상이 될 수 있다. 또한, 니코틴, 담배연기(CO), 비듬, 스모크(요리), 이산화탄소(CO2) 등과 같이 생활 습관의 결과물도 검출대상이 될 수 있고, 화재에 의한 가스, 가스 누출 등과 같이 재난 상황에서 발생하는 가스도 검출대상이 될 수 있고, 이에 해당되는 정보가 저장부에 저장될 수 있다.
또한, 본 개시의 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)는 날숨 내 성분도 검출 대상으로 할 수 있다. 날숨 내 성분 분석을 통하여 사용자의 건강 상태 판단이 가능하다. 예컨대, 아세트알데히드, 에탄올, 아세톤, IPA, 2-메틸-1,3-부타디엔(2-Methyl-1,3-Butadiene), DMS, 1-프로판올(1-Propanol), 2-메틸-2-프로페날(2-Methyl-2-propenal), MEK, 2-프로펜-1-싸이올(2-Propen-1-thiol), 아세트산(Acetic acid), 에틸아세테이트(Ethylacetate), 3-메틸 부타날(3-Methyl butanal), 이소발렐알데히드(Isovaleraldehyde), 1,3,5-트리옥산(1,3,5-Trioxane), 발렐알데히드(Valeraldehyde), 알릴 메틸 설파이드(Allyl methyl sulfide), 아세티온(Acetoin), 3-(메틸싸이오)-1-프로판(3-(methylthio)-1-propene), 이소부틸 메르캅탄(Isobutyl mercaptan), 1-(메틸싸이오)-1-프로펜(1-(methylthio)-1-propene), 이소부틸릭산(Isobutyric acid), 3-메틸-2-부테날(3-Methyl-2-butenal), DMDS, 톨루엔(Toluene), 헥사날(Hexanal), 이소-발레릭산(iso-Valeric acid), 2-메틸 부타오닉 산(2-Methyl butanoic acid), 2,4-헥사디에날(2,4-Hexadienal), 1-메톡시-2-프로필 아세테이트(1-Methoxy-2-propyl acetate), 디알릴 설파이드(Diallyl sulfide), 에틸벤젠(Ethylbenzene), m,p-자일렌(m,p-Xylene), 헵타날(Heptanal), o-자일렌(o-Xylene), 3-메틸-2-헵타논(3-Methyl- 2-heptanone), 2-헵타날(2-Heptenal), 벤즈알데하이드(Benzaldehyde), 알파-피넨(alpha-Pinene), 6-메틸-5-헵탄-2-원(6-Methyl-5-hepten-2-one), 사비넨(Sabinene), 옥타날(Octanal), 인돌(Indole), 베타 마이크렌(beta-Myrcene), l-리모넨(l-Limonene), 디설파이드(Disulfide), 디-2-프로페닐(di-2-propenyl), 감마 터 피넨(gamma-Terpinene), 노나날(Nonanal), 디알릴테트라설파이드(Diallyl tetrasulphide), 데카날(Decanal), 일산화 질소, 펜탄, 에탄, 알데히드, 일산화탄소, 이산화탄소, 케톤, 알칸, 수소, 산소, 이산화 질소, 암모니아 등의 가스가 날숨 내에 포함될 수 있고, 이들 가스에 대응하는 기준 정보가 저장부에 저장될 수 있다.
또한, 상기와 같이 날숨 내 포함된 가스 각각에 대응하는 질환에 대한 정보도 저장부에 저장될 수 있다. 예컨대, 일산화탄소, 펜탄, 에탄의 경우 천식과 연관되고, 에탄올, 알데히드는 숙취와 연관되고, 일산화탄소는 흡연과 연관되고, 이산화탄소는 호흡 여부와 연관되고, 아세톤, 케톤은 당뇨와 연관되며, 알칸은 심장병과 연관되고, 수소는 포도당 흡수 장애와 연관되며, 일산화탄소, 산소, 이산화질소는 마취 정도와 연관되고 암모니아는 신장병과 연관되며 일산화탄소는 공기 오염과 연관되었다는 정보가 저장부에 저장될 수 있다. 상술한 정보는 해당 가스가 감지된 경우 타 전자 장치로 전송되어 사용자에게 제공되거나, 전자 장치(100) 자체적으로 구비한 디스플레이를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 한편, 상기와 같은 정보는 전자 장치(100)에 저장되는 대신 외부 서버로부터 제공될 수도 있다.
프로세서(120)는 저장부에 저장된 복수의 기준 정보 중에서 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 각각에서 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 기준 정보를 검출할 수 있다. 이 경우 프로세서(120)는 패턴 인식, PCA(Principal component analysis), LDA(Linear discriminant analysis) 등의 분석 방식 또는 뉴럴 네트워크를 이용한 다양한 알고리즘 등을 사용할 수 있다.
그리고 프로세서(120)는 검출된 기준 정보에 대응하는 가스의 종류가, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 감지된 가스의 종류인 것으로 결정할 수 있다.
기준 정보를 검출하는 방법의 예시를 도 17을 참고하여 설명하도록 한다.
도 17을 참고하면, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)가 제1 가스 센서, 제2 가스 센서, 제3 가스 센서를 포함하고, 전자 장치(100)의 저장부에는 예컨대 아세톤의 기준 정보로서, 제1 가스 센서의 기준 값은 a, 제2 가스 센서의 기준 값은 b, 제3 가스 센서의 기준 값은 c라는 정보가 저장되어 있다. 도 17은 이해를 돕기 위해 데이터를 도식화한 것으로서, 1, 2, 3으로 지칭된 선분들 각각이 제1 가스 센서, 제2 가스 센서, 제3 가스 센서에 해당하고, 기준 값 a, b, c를 각 선분 위에 표시한 것이다. 그리고 점선으로 표시된 것은 미지의 가스에 대한 제1 가스 센서, 제2 가스 센서, 제3 가스 센서 각각의 센싱 값인 x, y, z를 나타낸다. 상기 미지의 가스가 어떤 종류의 가스인지를 판단하기 위해, 기준 정보와의 비율을 산출하는 과정이 수행된다.
구체적으로, 'a:x의 비율', 'b:y의 비율', 'c:z의 비율'을 각각 산출하여 3가지 비율 값을 비교하여 기 설정된 오차 범위 이내로 유사한 것으로 판정되면, 미지의 가스는 아세톤인 것으로 판단될 수 있다.
또 다른 예로, 'a:b의 비율'과 'x:y의 비율'을 비교하고, 'a:c의 비율'과 'x:z의 비율'을 비교하고, 'b:c의 비율'과 'y:z의 비율'을 비교하여, 각각의 비교 결과가 기 설정된 오차 범위 이내로 유사한 것으로 판정되면, 미지의 가스는 아세톤인 것으로 판단될 수 있다.
한편, 미지의 가스의 센싱 값과 기 설정된 오차 범위 이내로 유사한 기준 정보가 2 이상인 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, 상술한 것과 같은 방식으로 비율을 산출한 결과, 미지의 가스에 대응하는 기준 정보로서 아세톤의 기준 정보뿐만 아니라 벤젠의 기준정보도 검출된 경우에, 패턴의 면적에 기초해서 유사도가 더 높은 기준 정보를 최종 기준 정보로서 결정한다. 여기서 패턴의 면적이란 도 17을 참고하여 설명하자면 실선으로 표현된 삼각형의 면적 또는 점선으로 표현된 삼각형의 면적을 의미할 수 있다(벤젠의 경우는 도시하지 않았지만 같은 방식으로 면적을 산출할 수 있다). 패턴 면적도 고려한 결과 미지의 가스의 센싱 값과 벤젠의 기준 정보 간의 유사도가 미지의 가스의 센싱 값과 아세톤의 기준 정보 간의 유사도보다 더 높았다면 미지의 가스는 최종적으로 벤젠인 것으로 결정될 것이다.
한편, 기계 학습(Machine Learning)을 통해 기 저장된 기준 정보가 업데이트되거나, 새로운 가스에 해당하는 기준 정보가 추가될 수도 있다.
상술한 복수의 기준 정보를 저장하고 있는 저장부는 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등으로 구현될 수 있다. 한편, 저장부는 전자 장치(100) 내의 저장 매체뿐만 아니라, 외부 저장 매체, 예를 들어, micro SD 카드, USB 메모리로 구현될 수도 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상술한 복수의 기준 정보는 외부 서버에 저장되어 있을 수 있고, 전자 장치(100)는 이러한 외부 서버에 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력되는 복수의 센싱 값을 전달하고, 외부 서버는 복수의 센싱 값에 대응하는 기준 정보를 검출하여, 전자 장치(100)로 가스 종류에 대한 정보를 제공할 수 있다. 또는, 외부 서버는 전자 장치(100)로 가스 종류에 대한 정보를 제공하는 대신, 사용자 단말 장치(예컨대 스마트폰)로 가스 종류에 대한 정보를 제공할 수도 있다.
이상에선 하나의 가스에 대응되는 하나의 기준 정보가 있는 것으로 설명하였으나, 하나의 가스의 서로 다른 복수의 농도에 대응되는 복수의 기준 정보가 있을 수도 있다.
프로세서(120)는 가스의 종류를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 그 가스의 농도도 측정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(120)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력된 복수의 센싱 값 중 적어도 하나의 크기에 기초하여 감지된 가스의 농도를 측정할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력된 적어도 2 이상의 센싱 값에 기초하여 농도 보정을 할 수 있다. 따라서, 한 개의 센싱 값을 이용하는 경우보다 더 정확한 농도 측정이 가능하다.
본 개시의 또 다른 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 온도 센서, 습도 센서 등을 더 포함할 수 있고, 온도 센서 및 습도 센서, 압력 센서 등과 같은 센서에서의 센싱 값에 기초하여, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력되는 복수의 센싱 값을 보정할 수 있다. 온도, 습도, 압력은 가스의 상태에 영향을 미치는 인자이므로, 온도 센서, 습도 센서 혹은 압력 센서를 통해 가스의 상태를 파악하여, 보다 신뢰성 있는 가스 센서의 센싱 값을 얻을 수 있다.
또는, 전자 장치(100)는 센싱 시 전자 장치(100)가 위치한 곳에 대한 지역 정보, 온도 정보, 습도 정보, 압력 정보 등의 주변 정보를 외부 서버로부터 수신할 수 있고, 이에 기초하여 센싱 값을 보정할 수도 있다. 예를 들어, 센싱 값이 도출된 지역의 계절이 겨울이고, 건조하여 일반적인 측정 환경과 다른 환경에 있는 경우, 습도 보정 및 온도 보정을 적용하여 센싱 값을 보정할 수 있다. 계절이나 온도, 습도 등에 따라 센싱 값 보정지수(coefficient)를 다르게 설정하여 센싱 값에 곱하거나 더하는 등의 보정 과정을 거쳐 결과 센싱 값에 반영할 수 있다.
이는 외부 서버로부터 해당 정보를 수신한 경우 이외에도, 앞서 설명한 실시예의 온도 센서, 습도 센서, 압력 센서 등의 센서가 함께 탑재된 전자장치의 경우에도 적용 가능한 보정 방법으로 일반화될 수 있다.
한편, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 각각의 특성에 대한 정보, 예컨대, 센서의 형태, 구조 등에 대한 정보, 센서가 반도체 가스 센서인 경우 반도체층의 구성 물질 비율, 오픈 면적(가스를 투과시키는 영역의 면적), 전류, 전압, 저항 등과 같은 정보가 전자 장치(100)의 저장부에 저장되어 있고, 이에 기초하여 센싱 값을 보정할 수도 있다. 상기와 같은 센서들 이외에도 전자 장치(100)는 먼지 센서 등을 더 포함하여 종합적인 대기 상태를 파악할 수 있다.
한편, 전자 장치(100)에는 이산화탄소(CO2) 농도 측정을 위한 NDIR(Nondispersive infrared sensor) 센서가 더 포함될 수 있다. 다만, 이 센서는 고가여서 전자 장치(100) 제조 비용과 시스템 크기를 높이는 요인이 된다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 이러한 고가의 센서를 사용하지 않고도 이산화탄소 농도 측정이 가능하다. 본 개시는 이산화탄소가 휘발성 유기 화합물(VOC)의 추세와 유사하게 증가하거나 감소하는 점을 이용한다. 이와 관련해선 도 5를 참고할 수 있다. 도 5를 참고하면, 같은 공간에서 VOC가 증가할수록 CO2도 증가하며, VOC가 감소하면 CO2도 감소함을 알 수 있다.
프로세서(120)는 상술한 것과 같이 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 감지된 가스가 휘발성 유기 화합물인 경우, 상술한 것처럼 복수의 센싱 값 중 적어도 하나의 크기에 기초하여 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정하고, 측정된 휘발성 유기 화합물의 농도에 기초하여, 이산화탄소의 농도를 추정할 수 있다.
본 개시에 따르면, 고가의 이산화탄소용 센서 없이도, 이산화탄소의 농도 측정이 가능하므로, 제조 비용을 절감하거나 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
상술한 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n) 및 프로세서(120)는 하나의 칩으로 구성될 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 전자 장치(100)는 공기 청정기로 구현될 수 있다. 이 경우, 공기 청정기는 복수의 모드로 동작 가능하고, 프로세서는, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력되는 복수의 센싱 값에 기초하여 결정된 가스의 종류에 대응하는 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 복수의 모드는 저전력 모드, 일반 모드와 고 전력 모드를 포함할 수 있고, 프로세서(120)는 결정된 가스의 종류가 인체에 무해한 것이면, 저전력 모드 혹은 일반 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
공기 청정기로 구현된 전자 장치(100)는 공기를 필터링하는 필터부와, 필터부에 외부 공기를 제공하는 팬을 더 포함할 수 있다.
필터부는 공기를 걸러 깨끗한 공기를 제공하기 위한 구성으로, 다양한 종류의 필터를 하나 이상 포함할 수 있으며 이때 필터는 전기집진, 광촉매. HEPA 등을 포함할 수 있다.
그리고 팬은 외부 공기가 공기 청정기 내부로 유입하여 필터부를 통과하여 다시 외부로 배출되게 하기 위한 구성이다.
프로세서(120)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력되는 복수의 센싱 값에 기초하여 결정된 가스의 종류에 따라 공기 청정기 내부로의 공기 유입 속도를 제어할 수 있다.
일 예로, 프로세서(120)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력되는 복수의 센싱 값에 기초하여 결정된 가스의 종류에 따라 팬의 회전 속도를 제어하여 청정 능력을 극대화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 결정된 가스의 종류가 인체에 무해한 것이면, 팬이 회전하지 않도록 제어하거나 팬이 기 설정된 속도로 회전하도록 제어하며, 결정된 가스의 종류가 인체에 유해한 것이면, 상기 기 설정된 속도보다 빠른 속도로 회전하도록 팬을 제어할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(120)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력되는 복수의 센싱 값에 기초하여 결정된 가스의 종류에 따라 구동될 팬의 개수 또는 종류를 제어함으로써 공기의 유입 속도를 제어할 수 있다. 종래엔 인체에 무해한 가스(음식 냄새 등)가 발생한 경우에도 공기 청정기가 불필요하게 동작되어 전력 소비가 심하였지만, 상술한 실시 예들에 따르면 가스의 종류를 파악하여 불필요한 동작을 하지 않아도 되므로, 전력 소비를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또 다른 예로, 복수의 모드는 서로 다른 종류의 가스를 필터링하기 위한 복수의 모드일 수 있다. 구체적으로, 공기 청정기로 구현된 전자 장치(100) 내부엔 다양한 가스 종류에 맞는 다양한 필터가 구비되고, 프로세서(120)는 결정된 가스의 종류에 대응되는 필터만 동작하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 프로세서(120)는 결정된 가스 종류에 대응되는 필터에만 공기가 유입되도록 공기 청정기 유로를 제어하여 특정 유해가스를 제거할 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 제거 대상에 맞는 필터만 동작시킬 수 있으므로, 필터의 동작 수명이 늘어날 수 있으며, 유지와 보수 측면에서 경제적인 장점이 있다.
또 다른 예로, 프로세서(120)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력되는 복수의 센싱 값에 기초하여 결정된 가스의 종류에 따라 공기 청정기로의 공기 유입 방향을 제어할 수 있다. 예컨대, 결정된 가스의 종류가 포름알데히드와 같이 새로 지은 아파트의 바닥재 등에서 나오는 유해 가스인 경우, 프로세서(120)는 바닥으로부터 공기가 유입되도록 공기 청정기의 공기 유입 방향을 제어할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치(100')와 타 전자 장치들 간의 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에선 전자 장치(100')가 공기 청정기로 구현된 형태를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 장치로 구현되는 것도 가능하다.
전자 장치(100')는 상술한 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n), 프로세서(120) 이외에도 타 전자 장치들과 통신을 수행할 수 있는 통신부를 더 포함한다.
통신부는 다양한 외부 장치와 통신을 수행하기 위한 구성으로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network) 및 인터넷망을 통해 외부 기기에 접속되는 형태뿐만 아니라, 무선 통신(예를 들어, Z-wave, 4LoWPAN, RFID, LTE D2D, BLE, GPRS, Weightless, ZigBee, Edge Zigbee, ANT+, NFC, IrDA, DECT, WLAN, 블루투스, 와이파이(WiFi), Wi-Fi Direct, GSM, UMTS, LTE, WiBRO, Cellular (3/4/5G), 초음파, 등의 무선 통신) 방식에 의해서 외부 기기에 접속될 수 있다. 통신부는 와이파이칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩 등 다양한 통신칩을 포함할 수 있다.
프로세서(120)는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력되는 복수의 센싱 값에 기초하여 결정된 가스의 종류에 대응되는 제어 명령을 적어도 하나의 타 전자 장치로 전송하도록 통신부를 제어할 수 있다.
예컨대, 프로세서(120)는 결정된 가스의 종류에 대응하는 제어 명령을 디스플레이 장치(10, 20), 위험 경보 장치(30), 창문 자동 개폐 장치(40) 및 환기 장치(50) 등과 같은 장치에서 선택된 적어도 하나의 타 전자 장치에 전송하도록 통신부를 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(120)는 결정된 가스의 종류에 대해 알리기 위한 UI 화면이 표시되도록 하는 제어명령을 디스플레이 장치(10, 20)로 전송할 수 있다. 예컨대, 가스에 대한 설명 및 사용자가 취해야 하는 행동(예컨대 창문 열기 또는 환풍기 가동시키기)에 대한 정보를 포함한 UI 화면이 디스플레이 장치(10, 20)에서 표시될 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 결정된 가스의 종류가 인체에 유해한 것이면 알람 불빛 혹은 알람 소리를 출력하기 위한 제어 명령을 위험 경보 장치(30)로 전송할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 결정된 가스의 종류가 환기가 필요한 것에 해당되면, 창문을 열도록 하는 제어 명령을 창문 자동 개폐 장치(40)로 전송할 수 있고, 환기 동작을 수행하도록 하는 제어 명령을 환기 장치(50)로 전송할 수 있다.
한편, 전자 장치(100')는 타 장치로 센싱 값들만을 전달하고, 타 장치에서 수신된 센싱 값들을 분석하여 가스의 종류 및/또는 농도를 결정하고, 그에 대응하는 동작을 수행하는 형태로도 구현 가능하다.
한편, 전자 장치(100')와 통신 가능한 장치들은 도 6에 도시된 것 이외에도 다양할 수 있으므로, 상술한 예들에 제한되는 것은 아니다.
도 7은 전자 장치(100')로부터 제어 명령을 수신한 디스플레이 장치에서 표시될 수 있는 UI 화면의 일 예를 도시한 것이다.
디스플레이 장치(10)는 도 7에 도시된 것처럼 스마트폰으로 구현될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 노트북, PDA, TV 등 다양한 장치로 구현될 수 있다.
전자 장치(100')로부터 제어 명령을 수신한 디스플레이 장치(10)는 제어 명령에 대응하는 UI 화면(700)을 표시할 수 있다.
UI 화면(700)은 전자 장치(100')에서 결정된 가스의 종류에 대한 정보를 포함한다. 예컨대, 도 7에 도시된 것처럼 가스에 대한 간략 설명(710), 공기 청정기 제어를 유도하는 UI 요소(720), 가스에 대한 상세 설명으로 진입을 유도하는 UI 요소(730)를 포함할 수 있다. 그리고 센싱된 가스의 특성을 도식화하여 나타낸 다각형 UI(740)가 표시될 수 있다. 다각형 UI(740)에 대해선 도 9a 내지 도 9b를 참고하여 좀 더 설명하도록 한다.
공기 청정기 제어를 유도하는 UI 요소(720)가 선택되면, 디스플레이 장치(10)는, 가스 종류에 대응되는 모드로 동작하도록 하는 제어 명령을 전자 장치(100')로 전송할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 장치(10)에서 초청정 모드로 변경을 위한 사용자 조작이 입력되어, 전자 장치(100')로 그에 대응하는 제어 명령이 전송되면, 전자 장치(100')는 복수의 모드 중 필터링 능력이 가장 뛰어난 초청정 모드로 동작할 수 있다.
가스에 대한 상세 설명으로 진입을 유도하는 UI 요소(730)가 선택되면, 해당 가스에 대한 설명을 기재하는 웹페이지가 디스플레이 장치(10)에서 디스플레이될 수 있다.
한편, 전자 장치(100')가 디스플레이부를 포함한 경우, 상술한 UI는 전자 장치(100')에서 표시될 수도 있다.
도 6 내지 도 7에선 전자 장치(100')가 공기청정기로 구현된 것을 설명하였으나, 이뿐만 아니라, 에어컨, 청소기, 현관문, 웨어러블 디바이스, 타 센서 등 다양한 장치로 구현될 수 있다.
예컨대, 전자 장치(100')가 에어컨 또는 청소기로 구현된 경우, 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 센싱된 결과에 따른 에어컨 또는 청소기 내부의 필터의 오염 정도에 대한 정보가 디스플레이 장치(10)로 전송될 수 있다. 이로써 사용자는 필터 교환 알림을 받을 수 있게 된다. 또한, 전자 장치(100')는 현관문 근처에 배치되어, 현관문에서 감지된 공기 오염 정도에 대한 정보를 디스플레이 장치(10)로 전송할 수 있다. 이 경우, 사용자는 집안으로 들어올 때, 자신이 바깥에서 어떤 유해 가스에 어느 정도 오염되었는지를 알 수 있다. 또는 현관문 근처에 배치된 전자 장치(100')는 공기 청정기로 공기 청정 동작을 개시하도록 하는 제어 명령을 전송할 수도 있다. 한편, 전자 장치(100')자체가 현관문으로 구현되는 것도 가능하다.
또한, 전자 장치(100')는 사용자가 착용하는 스마트워치 또는 패치와 같은 웨어러블 디바이스로 구현되어, 사용자가 존재하는 곳의 공기 질에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 사용자가 운동하는 동안 사용자가 노출된 환경의 오염 정도에 대한 정보를 제공할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 홈 네트워크 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 홈 네트워크 시스템(1000)은 사용자 단말 장치(200)를 중심으로, 여러 장치가 제어될 수 있다.
특히, 여기서 전자 장치(100'')는 상술한 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n), 프로세서(120) 및 통신부를 포함하는 장치로서, 가스 센싱 장치로 구현된 경우를 나타낸 것이다.
구체적으로, 전자 장치(100'')는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력된 복수의 센싱 값을 기초로 결정된 가스의 종류에 대한 정보를 통신부를 통해 사용자 단말 장치(200)로 전송할 수 있다.
한편, 또 다른 실시 예에 따르면, 전자 장치(100'')는 복수의 가스 센서(110-1 ~ 110-n)에서 출력된 복수의 센싱 값을 사용자 단말 장치(200)로 전송하고, 사용자 단말 장치(200)에서 가스 종류가 결정되는 것도 가능하다.
사용자 단말 장치(200)는 결정된 가스 종류에 기초하여 다양한 UI를 표시할 수 있는 장치로, 스마트폰일 수 있다.
일 예로, 사용자 단말 장치(200)는 도 7에서 설명한 것과 같은 UI(700)를 표시할 수 있다. 사용자 단말 장치(200)에 표시된 도 7의 UI(700)에서 공기 청정기 제어를 유도하는 UI 요소(720)가 선택되면, 사용자 단말 장치(200)는 공기 청정기(60)로 감지된 가스의 종류에 대응하는 모드로 동작하도록 하는 제어 명령을 전송할 수 있다.
또 다른 예로, 사용자 단말 장치(200)는 전자 장치(100'')로부터 수신한 정보에 기초하여, 주방용 환풍기(70)를 제어하기 위한 UI를 표시할 수도 있다. 이를 통해, 사용자 단말 장치(200)는 환풍 동작을 제어하기 위한 제어 명령을 주방용 환풍기(70)로 전송할 수 있다.
도 8에 도시한 것은 예시일 뿐이므로, 사용자 단말 장치(200)가 전자 장치(100'')에서 수신된 정보를 기초로 제어할 수 있는 장치는 도 8에 도시한 것뿐만 아니라 사용자 단말 장치(200)는 다양한 타 기기를 제어할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(100'')에서 알레르기성 질환, 폐질환을 일으키는 가스가 감지된 경우, 사용자 단말 장치(200)는 자동 창문 개폐 장치로 환기 제어명령을 전송할 수 있고, 청소기 또는 로봇 청소기로 청소 개시 제어명령을 전송할 수 있고, 공기 청정기로 오염도에 따른 공기청정 동작을 위한 제어 명령을 전송할 수 있다. 또한, 사용자 단말 장치(200)는 에어컨으로 온도 제어 명령을 전송할 수 있고, 가습기로 습도 제어 명령을 전송할 수 있다.
한편, 전자 장치(100'')는 집안뿐만 아니라 외부에도 배치될 수 있고, 예컨대 현관문밖에 배치되어 바깥의 가스에 대한 감지 동작을 수행할 수 있고, 감지된 가스의 종류 및 농도에 대한 정보를 사용자 단말 장치(200)로 전송할 수 있다. 이 경우, 사용자는 바깥에 나가보지 않아도 바깥의 공기 질을 파악할 수 있게 된다. 그리고 사용자 단말 장치(200)는 바깥의 공기 질 및 바깥 미세먼지 농도에 따라 집안 내의 공기 청정기가 공기 청정 동작을 수행하도록 제어하거나 청소기가 동작하도록 제어할 수도 있다
도 9a는 전자 장치(100, 100', 100'')에서 감지된 공기의 질에 대한 정보를 사용자에게 제공하기 위한 UI를 설명하기 위한 도면으로서, 본 개시의 일 실시 예에 따라 제공될 수 있는 UI의 형태가 도시되어 있다. 전자 장치(100, 100', 100'')는 이러한 UI를 표시하도록 하는 제어 명령을 타 전자 장치에 전송할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(100, 100', 100'')는 센싱 값들만 타 전자 장치로 전달하고, UI 구성은 센싱 값들을 수신한 타 전자 장치에서 이루어지거나, 전자 장치(100, 100', 100'')가 직접 UI를 구성하여 타 전자 장치에 전달하는 형태도 가능하다.
도 9a를 참고하면, 다각형 UI(900)를 통해 가스에 대한 정보가 제공될 수 있는데, 구체적으로, 다각형 UI(900)는 점선으로 표시된 것과 같이 4개의 영역(A 내지 D)으로 나뉘어질 수 있다.
A 영역은 오른쪽으로 갈수록 냄새가 심하지 않고 위쪽으로 갈수록 위험도가 높은 물질에 대한 영역이고, B 영역은 왼쪽으로 갈수록 냄새가 심하고 위쪽으로 갈수록 위험도가 높은 물질에 대한 영역이고, C 영역은 왼쪽으로 갈수록 냄새가 심하고 아래쪽으로 갈수록 위험도가 낮은 물질에 대한 영역이고, D 영역은 오른쪽으로 갈수록 냄새가 심하지 않고 아래쪽으로 갈수록 위험도가 낮은 물질에 대한 영역이다.
그리고 각 꼭짓점들은 각각 특정 물질에 대응되는 것일 수 있다. 일 예로, 제1 꼭지점은 제1 타입의 휘발성 유기화합물, 제2 꼭지점은 제2 타입의 휘발성 유기화합물, 제3 꼭지점은 먼지 물질(Partical Material, PM), 제4 꼭지점은 일산화탄소, 제5 꼭지점은 이산화탄소에 대응되는 것일 수 있다. 여기서 제1 타입의 휘발성 유기 화합물은 인체에 유해한 물질에 해당될 수 있고, 제2 타입의 휘발성 유기 화합물은 인체에 별로 유해하지 않은 물질에 해당될 수 있다. 그리고 다각형 UI(900)의 중심 영역(6)은 온도, 습도에 대한 영역일 수 있다. 본 예시가 적용된 다각형 UI(900)의 다양한 형태는 도 9b에 도시되어 있다. 도 9b를 설명함에 있어서 도 9a가 함께 참고된다.
도 9b의 (a)는 앞서 설명한 다양한 물질의 감지 경우에 대하여, 도 9에서 설명한 제1 내지 제5 꼭지점 및 중심 영역(6)의 표시 상태의 다양한 예시를 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 9b의 (a)에 도시된 다각형 UI(910)는 온도, 습도에 대한 영역에 해당하는 중심부에 진하게 표시된 인디케이터를 포함한다. 이 인디케이터는 온도, 습도가 적정 범위에 있음을 표현하는 것으로 온도, 습도가 "Good"에 해당함을 나타낼 수 있다. 이와 비교하여, 도 9b의 (b)에 도시된 다각형 UI(920)에는 인디케이터의 크기가 도 9b의 (a)의 것보다 작은데, 이는 "Good"의 기준보다는 온도 및/또는 습도가 낮은 것을 의미할 수 있다. 즉, 인디케이터의 크기가 클수록 온도 또는 습도가 높은 것을 의미하고, 인디케이터의 크기가 작을수록 온도 또는 습도가 낮을 것을 의미할 수 있다. 더 나아가 반대의 다른 실시 예로, 인디케이터의 크기가 작을수록 온도, 습도가 적절한 상태이며, 온도, 습도가 적정 범위를 벗어나 반응도에 영향을 크게 줄 경우 인디케이터는 더 크게 표시될 수 있는 등 인디케이터 표시에 제한은 없다.
도 9b의 (c)에 도시된 다각형 UI(930)는 냄새가 있는 물질에 해당되는 B 영역과 C 영역을 차지하는 인디케이터를 포함한다. 다만, 위험도가 높은 곳에 해당되는 B 영역과 A 영역을 차지하는 비율은 그리 높지 않다. 따라서, 다각형 UI(930)는 냄새는 나지만 위험하진 않은 물질이 있음을 나타낸다. 또한, 인디케이터는 제2 꼭지점과 제4 꼭지점 쪽으로 치우쳐져 있으므로, 인체에 별로 유해하지 않은 제2 휘발성 유기 화합물과 일산화탄소의 존재를 암시하고 있다. 이 경우는 음식을 조리하는 경우에 해당될 것이다. 사용자는 이를 보고 주방용 환풍기를 동작시켜야 함을 알 수 있을 것이다.
도 9b의 (d)에 도시된 다각형 UI(940)는 위험도가 낮은 곳에 해당하는 C 영역과 D 영역을 차지하는 인디케이터를 포함한다. 따라서 이것을 통해, 현재 공기가 인체에 유해하지 않음을 알 수 있다. 그리고 인디케이터는 제4 꼭지점과 제5 꼭지점 쪽으로 치우쳐져 있으므로, 일산화탄소와 이산화탄소의 존재를 암시하고 있다. 그리고 인디케이터가 다각형 UI(940)에서 차지하는 면적이 비교적 넓으므로, 현재 일산화탄소 및 이산화탄소 농도가 비교적 높다는 것을 알 수 있다. 따라서 사용자는 이를 보고, 창문을 열어 공기를 환기시켜야 함을 알 수 있을 것이다.
도 9b의 (e)에 도시된 다각형 UI(950)는 위험도가 높은 곳에 해당하는 A 영역과 B 영역을 차지하는 인디케이터를 포함한다. 그리고 인디케이터가 다각형 UI(940)에서 차지하는 면적이 비교적 넓으므로, 현재 인체에 유해한 휘발성 유기 화합물의 농도가 높다는 것을 알 수 있다. 따라서 사용자는 이를 보고 창문을 열어 공기를 환기시켜야 함은 물론, 더 바람직하게는 유해 물질을 필터링할 수 있는 공기청정기를 동작시켜야 함을 알 수 있을 것이다.
도 9b의 (f)에 도시된 다각형 UI(960)의 인디케이터는 제3 꼭지점 쪽으로 치우쳐져 있으므로, 먼지 물질(Partical Material, PM)의 존재를 암시하고 있다. 그리고 인디케이터가 다각형 UI(960)에서 차지하는 면적이 비교적 넓으므로, 현재 미세먼지가 많다는 것을 알 수 있다. 따라서 사용자는 이를 보고, 미세 먼지 필터링을 위해 공기청정기를 동작시켜야 함을 알 수 있을 것이다. 또는 창문을 열어야 함을 알 수 있을 것이다.
한편, 상술한 예의 다각형 UI의 형태와, 각 꼭지점에 할당된 물질 등은 목적에 맞게 적절히 변경될 수 있다. 예컨대, 다각형 UI의 형태는 도 9a 내지 도 9b에서 설명한 것처럼 5각형이 아닌, 3각형, 4각형일 수 있고, 원형일 수도 있다.
사용자는 이와 같은 UI를 통해 공기 질에 대한 종합적인 정보를 알 수 있으며, 또한, 어떠한 행동을 취해야 하는지, 즉 공기 청정기를 동작시켜야 할지, 환풍기를 동작시켜야 할지, 창문을 열어야 할지, 조리실의 후드를 동작시켜야 하는지, 유해 가스 방출을 위해 난방을 가동해야 하는지 등을 결정하는데 도움받을 수 있다.
상술한 다양한 실시 예에 따르면, 가스의 농도뿐만 아니라, 가스의 종류까지 구분할 수 있으므로, 더욱 구체적인 가스에 대한 정보를 사용자에게 전달할 수 있다는 효과가 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 실제 VOC 값의 분포를 한눈에 파악할 수 있도록 하는 UI가 제공될 수 있다. 도 10a 내지 도 10c는 그러한 UI의 다양한 예들을 도시한 것이다. 전자 장치(100, 100', 100'')는 이와 같은 UI를 표시하도록 하는 제어 명령을 타 전자 장치에 전송할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(100, 100', 100'')는 센싱 값들만 타 전자 장치로 전달하고, UI 구성은 센싱 값들을 수신한 타 전자 장치에서 이루어지거나, 전자 장치(100, 100', 100'')가 직접 UI를 구성하여 타 전자 장치에 전달하는 형태도 가능하다.
도 10a는 기 설정된 복수의 가스에 대한 농도 분포를 방사형 그래프 형태로 나타낸 UI의 일 예를 도시한 것이다.
도 10a를 참고하면, 각 가스의 농도에 대응되는 길이의 선분이 방사형 그래프 상에 표시될 수 있다. 그리고 각 선분의 형태 또는 색상을 달리하여 '위험', '주의'또는 '안전' 중 어느 하나를 나타낼 수 있다. 도 10b는 다각형 형태로 VOC의 분포를 나타낸 UI를 도시한 것으로서, 감지된 VOC의 종류의 분포에 따라, 다각형의 형태가 변경될 수 있다. 그리고 위험 정도가 높아질수록 다각형의 크기가 커질 수 있다. 예컨대, 감지된 VOC의 종류 및 농도에 기초하여, 도 10b에 도시된 3가지 위험도에 대응하는 3개의 다각형 중 어느 하나가 표시될 수 있다. 또한, 위험 정도는 다각형의 선분 굵기를 달리함으로써 표현될 수도 있다.
도 10c는 또 다른 형태의 UI를 도시한 것으로서, 도 10c를 참고하면, 4분면 내에서 물질에 따라 다른 색상으로, 농도에 따라 다른 크기로 가스에 대응하는 원형 UI 요소가 표시될 수 있다. 감지된 가스가 유해도가 높은 것일수록 4분면 상의 위쪽에 해당 UI 요소가 표시되며, 감지된 가스의 냄새가 심할수록 4분면 상의 오른쪽에 해당 UI 요소가 표시될 수 있다.
한편, 상술한 실시 예 이외에도, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 사용자로부터 발생된 가스를 분석한 결과로서, 건강 정보를 포함한 UI가 제공될 수 있다. 예컨대, 사용자의 날숨 내 가스를 분석하여, 당뇨, 심 질환(심근경색), 폐 질환(천식, COPD), 간 질환 (간염), 신장 질환, 갑상선 질환, 암(대장암, 췌장암, 폐암, 위암, 담도 암, 난소 암, 유방암, 전립선 암) 등과 같은 질병에 대한 정보가 제공될 수 있고, 알레르기, 면역, 피로도/스트레스, 알코올(숙취 포함), 영양상태, 비타민 부족도 등과 같은 정보가 제공될 수 있다.
뿐만 아니라, 본 개시의 또 다른 실시 예에 따르면, 주변 대기 가스를 분석한 결과로서, 새집증후군 유발 가능성에 대한 정보, 흡연에 대한 정보, 미세 먼지에 대한 정보 등이 제공될 수 있으며, 가스 누출, 화재 등과 같은 재난 상황에 대한 정보를 포함한 UI가 제공될 수 있다.
도 11 내지 도 12는 본 개시에 따라 제공될 수 있는 UI의 다양한 예를 설명하기 위한 도면으로서, 전자 장치(100, 100', 100'')는 이와 같은 UI를 표시하도록 하는 제어 명령을 사용자 단말 장치에 전송할 수 있다.
도 11을 참고하면, 사용자 단말 장치(1100)는 가스에 대한 정보를 표시할 수 있고, 구체적으로, 사용자 단말 장치(1100)는 가스 농도에 대한 정보(1110)를 표시할 수 있다. 그리고 사용자 단말 장치(1100)는 사용자가 취해야 할 행동 각각에 대응하는 UI 요소들(1120, 1130, 1140, 1150)를 표시할 수 있고, UI 요소들 중 적어도 하나의 선택을 통해 타 전자 장치를 제어할 수 있다.
예컨대, 발열 UI 요소(1120)가 선택되면, 사용자 단말 장치(1100)는 보일러로 동작 명령을 전송할 수 있고, 보일러는 이에 따라 난방 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 새로 지은 집의 바닥재, 벽지 등으로부터 배출되는 유해 가스는 난방을 통해 더욱 잘 배출될 수 있으므로, 난방 이후 환기를 하게 되면 유해 가스를 좀 더 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
또 다른 예로, 원인 알기 UI 요소(1160)가 선택되면, 감지된 가스가 발생된 원인에 대한 정보가 표시될 수 있으며, 유해 백과 UI(1170)가 선택되면, 감지된 가스에 대한 좀 더 자세한 정보가 표시될 수 있다. 이러한 정보는 사용자 단말 장치(1100) 내의 저장부에 저장되어 있거나, 외부 서버로부터 제공받을 수 있다.
도 12는 본 개시에 따라 제공될 수 있는 또 다른 UI를 설명하기 위한 것으로서, 도 12를 참고하면, 사용자 단말 장치(1200)는 가스에 대한 정보를 표시할 수 있고, 구체적으로, 가스 감지에 대한 히스토리 정보를 날짜 별로 막대그래프 형태의 UI 요소(1210)로 표시할 수 있다. 또한, 가스에 대한 정보(1220) 및 사용자가 취해야 할 행동에 대한 정보(1230)도 함께 표시될 수 있다.
도 13은 본 개시에 따른 복수의 가스 센서를 포함한 전자 장치 및 타 전자 장치에서 수집된 정보에 기초하여 사용자 단말 장치를 통한 주변 가전 기기의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 13에선 본 개시에 다른 복수의 가스 센서를 포함한 전자 장치가 웨어러블 디바이스(패치 또는 스마트 워치)로 구현된 경우를 도시한 것이다.
웨어러블 디바이스는 감지한 가스에 대한 정보를 자체적으로 구비한 디스플레이부를 통해 표시할 수 있으며, 사용자 단말 장치(1300)와 연동하여, 사용자 단말 장치(1300)에서 해당 정보가 표시될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자 단말 장치(1300)는 웨어러블 디바이스를 통해 측정된 가스의 종류 및 농도에 대한 정보를 표시할 때, 측정된 가스의 발생원의 위치에 대한 정보도 함께 표시할 수 있다. 구체적인 예로, 웨어러블 디바이스와 연결된 기지국의 위치 정보에 기초하여, 가스 발생원의 위치에 대한 정보가 제공될 수 있다. 이 경우, 지도의 형태로 그와 같은 정보가 표시될 수 있다.
그리고 웨어러블 장치에서 감지된 가스에 대한 정보는 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자가 이동한 위치 경로에 따라 지도 상에서 표시될 수 있다.
또한, 사용자 단말 장치(1300)는 카메라 등과 같은 주변 기기를 통해 수집된 정보에 기초하여 감지 대상에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 웨어러블 디바이스를 통해 유해 가스가 감지된 시점에 촬영된 영상 분석을 통해, 해당 가스를 방출하는 원인 물질(일회용 도시락)에 대한 정보가 표시될 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 복수의 가스 센서를 구비한 전자 장치는 다양한 장소에 마련될 수 있고, 예컨대, 조리 기구(쿡탑) 근처 또는 냉장고 내부에 배치되어 조리시 발생하는 가스 혹은 냉장고 내에서 음식물 부패에 따라 발생하는 가스에 대한 정보를 사용자 단말 장치(1300)로 제공할 수 있다.
그리고 사용자 단말 장치(1300)는 상기와 같이 다양한 장치들을 통해 수집된 가스에 대한 정보에 기초하여, 공기 청정기, 로봇 청소기, 냉장고 등과 같은 가전제품을 제어할 수 있다. 이 경우, 상기와 같은 가전제품들의 제어는 사용자 단말 장치(1300)를 통한 사용자의 선택에 의한 수동 제어 혹은 자동 제어를 통해 이루어질 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 서로 다른 종류의 복수의 가스 센서를 포함하는 전자 장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14를 참고하면, 먼저, 가스가 감지되면 상기 복수의 가스 센서 각각이 센싱 값을 출력한다(S1410).
복수의 가스 센서 각각은 반도체 가스 센서일 수 있다. 반도체 가스 센서에 포함된 반도체층은 주로 금속 산화물로 구성된다. 일 예로, 산화 주석(SnO2)이 이용될 수 있다. 산화주석은 산소 공공(oxygen vacancy)을 가지는 비화학양론적 물질(non-stoichiometricmaterial)로서 열에너지가 주어지면 산소 공공의 전자가 전도대로 이동하여 전도되는 n-형 반도체이다. 산화주석의 표면에 공기 중의 산소가 흡착하면 자유 전자는 입자 표면의 산소 기체에 O-형태로 포획되고 SnO2 입자들의 접촉면에 전위 장벽이 산소의 흡착전보다 높아진다.
일산화탄소(CO)와 같은 환원성 기체나 LNG와 같은 가연성 가스는 산소를 흡착산소와 반응하여 탈착시키는데, 이때 산소에 포획되었던 전자들이 SnO2 입자 내로 돌아가 전위 장벽이 낮아져 전기 전도도는 커지게 된다. 이러한 원리를 이용하여 저항변화를 측정함으로써 가스의 농도를 감지하게 된다.
SnO2이외에도, ZnO, WO3, TiO2, In2O3 등 많은 물질들이 반도체 가스 센서에 이용될 수 있다. 또한, 반도체층에는 귀금속 촉매제가 첨가될 수 있다. 이러한 촉매제는 감도 및 반응 속도의 향상뿐 아니라 특정 가스에 대한 선택성을 높여줄 수 있다. 그 외에도 반도체층의 저항을 조절하거나 선택성, 안정성 등의 향상을 위하여 산화물이 첨가될 수도 있다.
그리고 복수의 가스 센서 각각에서 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 가스 종류를 결정한다(S1420).
구체적으로, 전자 장치에는 가스별로, 복수의 가스 센서의 센싱 값들의 패턴에 대한 정보가 저장되어 있고, 이와 같이 저장된 정보와, 현재 출력된 센싱 값들에 대한 패턴 인식을 수행하여, 현재 감지된 가스의 종류를 결정할 수 있다.
한편, 전자 장치는 저장된 패턴들 중에서 현재 출력된 센싱 값들과 대응되는 패턴이 없다고 판단된 경우, 저장된 패턴들 중 2 이상을 조합하여 새로운 패턴을 생성하고, 새롭게 생성된 패턴들에 대하여 다시 패턴 인식을 수행할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 공기 중에 존재하는 2종 이상의 가스 각각의 종류도 구분할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예에선 가스 종류가 전자 장치에서 결정되는 것으로 설명하였으나, 외부 서버가 가스 종류 결정 동작을 수행할 수도 있다. 구체적으로, 전자 장치는 복수의 가스 센서에서 출력된 센싱 값을 외부 서버로 전달한다. 이 경우, 전자 장치는 복수의 가스 센서에 대한 정보도 함께 외부 서버로 전달한다. 복수의 가스 센서에 대한 정보에는 가스 센서의 모델명 등이 포함되어 있을 수 있다.
외부 서버에선, 수신된 복수의 가스 센서에 대한 정보에 기초하여, 패턴 인식을 수행할 데이터베이스를 결정하고, 해당 데이터 베이스에서, 복수의 센싱 값에 대응하는 패턴을 검출하여, 가스의 종류를 결정할 수 있다. 결정된 가스 종류에 대한 정보는 전자 장치로 전송되거나, 타 전자 장치, 예컨대 사용자 단말 장치 등에 전달될 수 있다.
한편, 복수의 센싱 값은 가스 종류를 결정하는데 사용될 뿐만 아니라, 가스의 농도를 결정하는데도 사용된다. 구체적으로, 전자 장치에는 센싱 값과 농도 간의 기준 테이블이 저장되어 있을 수 있다. 기준 테이블은 복수의 가스 센서별로 마련되어 있다.
전자 장치는 측정된 복수의 센싱 값 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 센싱 값을 출력한 가스 센서의 기준 테이블에 기초하여 가스의 농도를 결정할 수 있다. 이 경우, 전자 장치는 복수의 센싱 값 중에서 값이 큰 것을 농도 결정을 위한 센싱 값으로 선택할 수 있다. 이는, 복수의 가스 센서 중 가스와의 반응성이 큰 가스 센서로부터 출력된 센싱 값을 이용하는 것이 더욱 정확한 농도 측정에 유리할 수 있기 때문이다. 한편, 2 이상의 센싱 값이 농도 측정을 위해 사용될 수도 있다.
한편, 복수의 가스 센서가 TVOC 센서인 경우, 전자 장치는 측정된 농도에 기초하여 이산화탄소의 농도를 추정할 수 있다. 이는, 휘발성 유기 화합물의 농도와 이산화탄소의 농도의 증/감 추세가 유사한 것에 기초한 것이다.
상술한 전자 장치는 공기 중의 가스의 종류를 결정하는 것이 필요하다면 어떤 분야에도 사용 가능하다. 또한, 본 개시에선, 단순히 가스의 종류에 대한 정보를 제공하는 것에 그치지 않고, 가스 종류에 대응하는 적절한 제어 동작이 수행될 수 있게 한다.
도 15는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 전자 장치(1500)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참고하면, 전자 장치(1500)는 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n), 온습도 센서(1521), 압력 센서(1522), 먼지 센서(1523), 증폭연산/데이터 전처리부(1530), 프로세서(1540), 제어부(1550), 저장부(15560), 전원부(1570), 통신부(1580), 표시부(1590)를 포함한다.
증폭연산/데이터 전처리부(1530)는 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n), 온습도 센서(1521), 압력 센서(1522) 및 먼지 센서(1523)를 통해 수집된 센싱 값에 대한 증폭연산/데이터 전처리를 수행하는 구성이다. 그리고 전처리된 데이터는 프로세서(1540)로 전달되고, 프로세서(1540)는 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n)를 통해 수집된 센싱 값과 저장부(1560)에 저장된 정보에 기초하여 가스의 종류 및 농도를 결정할 수 있다.
복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n)는 다양한 센싱 방법 중 적어도 하나의 방법을 통해 가스 농도를 측정할 수 있는 센서일 수 있고, 예컨대, 접촉 연소식 방법, 전기 화학적 방법(예컨대, 용액 도전 방식, 정전위 전해 방식, 격막 전극법), 열 전도율 방법, 광학적 방법(예컨대, 적외선 흡수법, 가시부 흡수법, 광간섭법), 전기적 방법(예컨대, 수소 이온화법, 열전도법, 접촉 연소법, 반도체 방식), 반응 착색 방법, 용액도 전율 방법, 고체 전해질 방법, 가스 크로마토그래피법 등을 통해 가스의 농도를 측정할 수 있다.
여기서 반도체 방식은 금속 산화물의 반도체(N형이 중심)에 환원성 가스가 흡착하면 그 전도도가 증가하는 현상을 이용하는 방식이고, 접촉 연소 방식은, 가연성 가스가 백금 등의 촉매에 의해서 연소하여 온도가 상승하는 경우, 이 온도 상승을 백금선의 전기 저항의 증가로 확인하여 반응 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 전기 화학 방식은 전해액(예컨대, Conc-H2SO4)중에 전극을 설치하고, 전극 간의 전압을 인가하여 가스를 양극 산화시켜 이때 흐르는 전류를 측정함으로써 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 열전도율 방식은, 주위의 가스로 결정된 열 전도율을 이용하여 백금선, 서미스터의 저항값을 측정하여 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 광 간섭 방식은, 공기/대상 가스 간의 굴절률의 차이에 의한 간섭무늬를 이용하여 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 반응 착색 방식은, 가스를 액체 또는 고체에 반응시켜 발색시키고 착색 정도를 광학적으로 측정하여 가스의 농도를 측정하는 방식이며, 용액도전율 방식은 측정 가스를 적당한 용액에 흡수시켜 용액의 도전율 변화를 측정하여 가스의 농도를 측정하는 방식이고, 고체 전해질 방식은, 산소 이온 도전성의 고체 전해질을 통하여 양측의 산소 분압의 차가 생길 경우, 이 분압차에 의해 생긴 기전력 이용하여 가스의 농도를 측정하는 방식이다.
저장부(1560)는 가스 종류별, 그리고 농도별로 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n)의 센싱 값들에 해당하는 패턴에 대한 라이브러리를 저장하고 있으며, 측정 데이터의 로그를 저장할 수 있다.
저장부(1560)에는 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n)별로, 패턴을 결정하는 복수의 요소에 대한 정보가 저장될 수 있다. 구체적으로, 패턴을 결정하는 복수의 요소는, 센서별 센싱 값의 크기, 센서별 반응 여부 판단을 위한 임계치, 센서별 특정 센싱 값에 도달하기까지의 소요시간, 여러 번 측정 시의 평균값, 최대값, 최소값을 포함할 수 있다.
또한, 저장부(1560)에는 가스별로 다양한 종류의 패턴이 저장될 수 있고, 예컨대, 지정된 반응시간까지의 누적 패턴 및 센서 간 반응 차이 값 패턴이 저장될 수 있다.
또한, 저장부(1560)에는 가스의 농도 결정을 위한 패턴의 면적에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있고, 구체적으로, 상대 면적, 시간 대비 변화 면적, 누적 변화 면적, 시간을 고려하지 않은 면적 변화 값에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다.
프로세서(1540)는 저장부(1560)에 저장된 라이브러리에 기초하여 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n)에서 측정된 복수의 센싱 값에 대응하는 가스의 종류 및 농도를 결정할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(1540)는 저장부(1560)에 저장된 데이터와 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n)에서 측정된 센싱 값을 값 상관도(covariance) 또는 패턴 유사도(%)에 기초하여 비교하고, 비교 결과를 통해 가스의 종류 및 농도를 결정할 수 있다. 이 경우, 온습도 센서(1521), 압력 센서(1522)를 통해 측정된 센싱 값이 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n)에서 측정된 센싱 값을 보정하는데 사용될 수 있다.
제어부(1550)는 프로세서(1540)에서 결정된 가스의 종류 및 농도에 대응하는 제어 명령을 생성할 수 있다. 이 경우, 제어 명령은 전자 장치(1500)를 제어하기 위한 명령이거나 타 전자 장치를 제어하기 위한 명령일 수 있다. 예컨대, 제어부(1550)는 결정된 가스의 종류 및 농도에 따라 자동 창문 개폐 장치, 로봇 청소기, 공기 청정기, 에어컨, 가습기 등과 같은 다양한 장치를 제어하기 위한 제어 명령을 통신부(1580)를 통해 각 장치로 전송할 수 있다.
표시부(1590)는 복수의 가스 센서(1510-1, 1510-2, 1510-n)를 통해 감지된 가스의 종류 및 농도에 따라 색상이 변화하는 LED를 포함할 수 있다. 이 경우, LED 는 감지된 가스의 위험 정도에 따라 색상을 변경할 수 있다.
또한, 표시부(1590)는 자체적인 디스플레이 창을 포함할 수 있다. 표시부(1590)는 예컨대, LCD(Liquid Crystal Display)로 구현될 수 있으며, 경우에 따라 CRT(cathode-ray tube), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diodes), TOLED(transparent OLED) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 표시부(1590)는 사용자의 터치 조작을 감지할 수 있는 터치스크린 형태로 구현될 수도 있다.
표시부(1590)를 통해 감지된 가스에 대한 다양한 정보가 표시될 수 있다. 예컨대, 감지된 가스의 배출원 및 해당 가스에 의한 인체 영향에 대한 정보가 표시될 수 있는데, 암모니아가 감지된 경우, 배출원은 음식물 부패이고, 소량 흡입시 눈, 코, 호흡기를 자극하고 다량 흡입 시 경련성 기침, 호흡곤란으로 사망할 수 있다는 정보가 표시될 수 있으며, 오존이 감지된 경우, 배출원은 복사기기, 생활 용품이고, 인체 노출 시 기침, 두통, 천식, 알레르기성 질환이 유발될 수 있다는 정보가 표시될 수 있으며, 일산화탄소가 감지된 경우, 인체에 노출시 두통, 민첩성 감소, 심폐기능 장애가 악화될 수 있다는 정보 등이 표시될 수 있다. 이와 같은 정보는 저장부(1560)에 저장되어 있거나, 통신부(1590)를 통해 외부로부터 제공받을 수 있다.
통신부(1590)는 다양한 유형의 통신방식에 따라 다양한 유형의 외부 기기와 통신을 수행하는 구성이다. 통신부(1590)는 와이파이칩, 블루투스 칩, NFC칩, 무선 통신 칩 등과 같은 다양한 통신 칩을 포함할 수 있다. 통신부(1590)를 통해 감지된 가스에 대한 정보가 다양한 장치(TV, 스마트폰 등)로 전송될 수 있다.
전원부(1570)는 내부 프로세스 및 회로에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(1570)는 외부 배터리, 어댑터 등으로 구현될 수 있다. 도 16은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 가스 센서를 포함한 전자 장치를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16을 참고하면, 먼저, 복수의 가스 센서들의 출력 값을 센싱한다(S1610). 그리고 센싱 값에 대한 정량 분석 및 정성 분석을 수행한다. 정성 분석에선 기 저장된 검출 한계를 기준으로 하여 가스의 존재 유무를 판단한다(S1630). 그리고 정량 분석에선, 기저장된 라이브러리를 기준으로 기계 학습을 통한 정량화 연산을 수행한다(S1640). 이 경우, 구체적으로, 복수의 가스 센서들의 출력 값들에 대응하는 패턴을 기저장된 라이브러리와 비교하는 패턴 인식이 이루어질 수 있고, 또는 PCA(Principal component analysis), LDA(Linear discriminant analysis) 등의 분석 방식 또는 뉴럴 네트워크를 이용한 다양한 알고리즘 등이 이용될 수 있다. 상기의 분석에 의해 가스 별 종류를 결정하고, 농도를 산출한다(S1650).
그리고 가스의 종류 및 농도와 관련된 측정 정보를 전자 장치에 구비된 표시부 또는 타 디스플레이 장치로 전송하여 표시하여 사용자에게 제공한다(S1660). 그리고 상기 분석을 통해 유해 가스가 감지된 것으로 판단된 경우엔, 전자 장치에 구비된 표시부를 통해 이를 표시하거나, 스마트폰, 웨어러블 디바이스 등과 같은 사용자의 모바일 장치로 알림 메시지를 전송한다(S1670).
예컨대, 가정환경에선 화재, 흡연, 유해가스, 요리에 의해 발생하는 가스, 새집증후군, 질병 등에 대한 정보가 전자 장치의 디스플레이부를 통해 표시되거나, 모바일 장치로 알림될 수 있다. 또는 사무실, 빌딩 등의 환경에선 화재, 또는 건축자재로 인한 오염도, 유해가스에 대한 정보가 전자 장치의 디스플레이부를 통해 표시되거나, 모바일 장치로 알림될 수 있다. 또는, 공사장 등의 작업장 환경에선 작업 환경(유독가스, 먼지 등)에 대한 정보 혹은 항균, 방취, 살균 등과 관련한 환경 변화에 대한 정보가 전자 장치의 디스플레이부를 통해 표시되거나, 모바일 장치로 알림될 수 있고, 리테일(몰) 환경에선 인구 밀집도(CO2), 유해가스, 화재 등에 대한 정보가 전자 장치의 디스플레이부를 통해 표시되거나, 모바일 장치로 알림될 수 있다. 또한, 자동차 내에서 유해가스에 대한 정보, 예컨대 자동차 에어컨으로부터 방출되는 벤젠을 감지하여 전자 장치의 디스플레이부 또는 모바일 장치를 통해 자동차 환기를 유도하는 정보 등이 표시될 수 있다.
또한, 호텔과 같은 환경에선 가구, 침구의 오염도 및 공기 청정도 등에 관련한 정보가 전자 장치의 디스플레이부를 통해 표시되거나, 모바일 장치로 알림될 수 있으며, 학교와 같은 환경에선 세균, 바이러스, 공기 오염도 등에 관한 정보가 전자 장치의 디스플레이부를 통해 표시되거나, 모바일 장치로 알림될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 전자 장치 자체적으로 GPS 칩 등을 포함하거나, 스마트폰과 같이 GPS 기능을 가진 장치와 연동되어 전자 장치의 위치가 파악될 수 있고, 이 경우, 전자 장치를 가지고 외국과 같이 낯선 환경을 여행하는 경우 알레르기 유발 물질의 존재 여부에 대한 정보가 전자 장치의 디스플레이부를 통해 표시되거나, 모바일 장치로 알림 될 수 있다.
그리고 전자 장치는 가스의 종류 및 농도에 따라 공기질 케어와 관련된 가전 제품의 기능을 제어한다(S1680). 예컨대, 전자 장치는 가정 내에서 어린이방, 가구 근처에 배치되어 유해 가스를 센싱할 수 있으며, 알레르기 유발물질 종류별 농도를 측정할 수 있다. 이에 기초하여 전자 장치는 공기 청정기를 작동시키거나 후드, 팬 등을 작동시켜 자동으로 환기가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
또한, 전자 장치에서 측정된 가스의 종류 및 농도에 대한 정보가 표시되도록 전자 장치는 스마트폰 등과 같은 장치를 제어할 수 있고, 이에 따라 스마트폰과 같은 장치에서 해당 정보가 표시될 수 있으며, 스마트폰과 같은 장치는, 상기 전자 장치로부터 수신한 정보에 기초하여 공기 청정기, 에어컨, 가습기, 창문, 로봇 청소기 등의 동작을 자동으로 제어하거나, 이러한 장치들을 제어하기 위한 UI 화면을 표시할 수도 있다.
한편, 이상에서 설명된 다양한 실시 예들은 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware) 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터(computer) 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록 매체 내에서 구현될 수 있다. 하드웨어적인 구현에 의하면, 본 개시에서 설명되는 실시 예들은 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛(unit) 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 제어방법은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory readable medium) 에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 판독 가능 매체는 다양한 장치에 탑재되어 사용될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 방법을 수행하기 위한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    가스가 감지되면 센싱 값을 출력하는 서로 다른 종류의 복수의 가스 센서; 및
    상기 복수의 가스 센서 각각에서 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 가스 종류를 결정하는 프로세서;를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    서로 다른 종류의 복수의 가스 각각에 대응되는 복수의 기준 정보를 저장하는 저장부;를 더 포함하고,
    상기 복수의 기준 정보 각각은,
    동일 가스 감지에 대응하여 상기 복수의 가스 센서에서 출력되는 복수의 센싱 값의 상호 간 비율에 대한 정보이며,
    상기 프로세서는,
    상기 저장된 복수의 기준 정보 중에서 상기 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 기준 정보를 검출하고, 검출된 기준 정보에 대응하는 가스의 종류가 상기 감지된 가스의 종류인 것으로 결정하는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 센서는,
    가스와 반응하는 반도체층을 포함하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 가스 센서 각각의 반도체층은,
    구성 물질, 구성 물질의 비율 및 두께 중 적어도 하나에 있어서 서로 다른, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 출력된 복수의 센싱 값 중 적어도 하나의 크기에 기초하여 상기 감지된 가스의 농도를 측정하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 감지된 가스가 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)인 경우, 상기 측정된 농도에 기초하여, 이산화탄소의 농도를 추정하는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    공기를 필터링하는 필터부; 및
    상기 필터부에 외부 공기를 제공하는 팬;을 더 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 결정된 가스의 종류에 따라 상기 팬의 회전 속도를 제어하는 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 결정된 가스의 종류가 인체에 무해한 것이면, 상기 팬이 회전하지 않도록 제어하거나 상기 팬이 기 설정된 속도로 회전하도록 제어하며,
    상기 결정된 가스의 종류가 인체에 유해한 것이면, 상기 기 설정된 속도보다 빠른 속도로 회전하도록 상기 팬을 제어하는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    타 전자 장치와 통신하는 통신부;를 더 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 결정된 가스의 종류에 대응하는 제어 명령을 디스플레이 장치, 위험 경보 장치, 창문 자동 개폐 장치 및 환기 장치 중에서 선택된 적어도 하나의 타 전자 장치에 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 결정된 가스의 종류에 대한 정보를 포함한 UI 화면이 상기 디스플레이 장치에서 표시되도록 하는 제어명령을 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    온도 센서, 습도 센서 및 먼지 센서 중 적어도 하나를 더 포함하는 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가스 센서 및 상기 프로세서는 하나의 칩으로 구성되는 전자 장치.
  13. 서로 다른 종류의 복수의 가스 센서를 포함하는 전자 장치의 제어방법에 있어서,
    가스가 감지되면 상기 복수의 가스 센서 각각이 센싱 값을 출력하는 단계; 및
    상기 복수의 가스 센서 각각에서 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 가스 종류를 결정하는 단계;를 포함하는 전자 장치의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전자 장치는 서로 다른 종류의 복수의 가스 각각에 대응되는 복수의 기준 정보를 저장하고,
    상기 복수의 기준 정보 각각은,
    동일 가스 감지에 대응하여 상기 복수의 가스 센서에서 출력되는 복수의 센싱 값의 상호 간 비율에 대한 정보이며,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 저장된 복수의 기준 정보 중에서 상기 출력된 복수의 센싱 값에 대응되는 기준 정보를 검출하고, 검출된 기준 정보에 대응하는 가스의 종류가 상기 감지된 가스의 종류인 것으로 결정하는 전자 장치의 제어방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 출력된 복수의 센싱 값 중 적어도 하나의 크기에 기초하여 상기 감지된 가스의 농도를 측정하는 단계;를 더 포함하는 전자 장치의 제어방법.
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