用于检测颗粒物质的设备和方法技术

本发明专利技术公开一种用于检测颗粒物质(PM)的设备，其在检测颗粒物质时，根据吸引颗粒物质来测量电容的变化。所述设备包括：供电单元，其施加用于吸引PM的偏置电压；检测单元，其通过使用从偏置电压施加的检测电压来形成磁场并且通过将PM吸引到磁场来由PM产生PM电阻；以及测量单元，其包括串联的第一电容器和第二电容器并且通过将任意一个电容器并联地连接到检测单元来测量根据PM电阻的变化的第一电容器和第二电容器的变化的电容。本发明专利技术还公开一种用于检测颗粒物质的方法，其包括：施加偏置电压；产生PM电阻；以及通过使用该设备来测量根据PM电阻的变化的变化的电容。

Equipment and methods used to detect particulate matter

The invention discloses a device for detecting particulate matter (PM), which measures the change of capacitance according to the attracting particulate matter when detecting particulate matter. The apparatus includes: a power supply unit applied to a bias voltage for attracting PM; a detection unit that forms a magnetic field by using a detection voltage applied from a bias voltage and generates a PM resistance by PM by attracting the PM to a magnetic field; and a measuring unit, which includes a first capacitor and a second capacitor in series, and pass through. Any capacitor is connected in parallel to the detection unit to measure the change capacitance of the first capacitor and the second capacitor according to the variation of the PM resistance. The present invention also discloses a method for detecting particulate matter, which includes: applying a bias voltage, producing a PM resistance, and measuring a capacitance that varies according to the change of the PM resistance by using the device.

【技术实现步骤摘要】
用于检测颗粒物质的设备和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年1月12日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2017-0004877的韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用而整体并入本文。
本公开涉及一种用于检测颗粒物质的设备和方法。
技术介绍
通常，由于排放条例被进一步收紧，因此对用于净化废气的后处理设备的关注越来越高，并且特别地，柴油汽车中的颗粒物质(PM)被更严格地管制。为了减少这种颗粒物质的排放量，柴油颗粒过滤器(DPF)被安装在发动机的后端，以燃烧和过滤颗粒物质。然而，当柴油颗粒过滤器在安装后变得陈旧或有缺陷时，过滤效率会降低。因此，自1989年以来，在汽车中需要构建用于检测柴油颗粒过滤器是否正常操作的车载诊断(OBD)系统。注册号为10-2016-0032908的韩国专利(用于检测废气中的微粒物质的传感器电路以及使用其的设备及其驱动方法)公开一种用于检测废气中的颗粒物质的传感器电路和设备及其驱动方法。本部分的公开是提供本专利技术的
技术介绍
。申请人注意到本部分可能包含本申请之前可用的信息。然而，通过提供本部分，申请人不承认本部分中包含的任何信息均构成现有技术。
技术实现思路
一方面提供一种用于检测颗粒物质的设备和方法，并且特别地，涉及一种可以在不使用开关的情况下施加偏置电压的同时测量电容变化的传感器结构。本专利技术的实施例提供一种用于检测颗粒物质(PM)的设备，其根据吸引颗粒物质来测量电容的变化，该设备包括：供电单元，其施加用于吸引PM的偏置电压；检测单元，其通过使用从偏置电压施加的检测电压来形成磁场并且通过将PM吸引到磁场来由PM产生PM电阻；以及测量单元，其包括串联的第一电容器和第二电容器并且通过将任意一个电容器并联地连接到检测单元来测量根据PM电阻的变化的第一电容器和第二电容器的变化的电容。优选地，供电单元可以进一步包括串联地连接到施加了偏置电压的端子的偏置电阻，并且通过控制偏置电阻来控制从偏置电压施加的检测电压。优选地，偏置电阻可以采用基于兆欧(MΩ)的电阻，并且被设置成在施加偏置电压之前最小地输出电容。优选地，检测单元可以进一步包括接收检测的电压的连接端子，并且连接端子可以被间隔地安装以形成用于吸引PM的磁场。优选地，当PM电阻减小并且因此发生短路时，检测单元可以通过切断在第一电容器和第二电容器之间并联地连接的任意一个电容器来将测量单元的电容增加到最大值。优选地，供电单元和测量单元彼此电分离以在没有切换操作的情况下施加偏置电压，并且在施加偏置电压的同时测量电容。本专利技术的另一个实施例提供一种用于检测颗粒物质的方法，该方法包括：由供电单元施加用于吸引PM的偏置电压；由检测单元通过使用从偏置电压施加的检测电压来形成磁场并且通过将PM吸引到磁场来由PM产生PM电阻；以及由包括被串联的第一电容器和第二电容器并且将任意一个电容器并联地连接到检测单元的测量单元根据PM电阻的变化来测量第一电容器和第二电容器的变化的电容。优选地，施加电压可以包括通过控制串联地连接到施加了偏置电压的端子的偏置电阻来控制检测单元的检测电压。优选地，产生PM电阻可以包括通过吸引PM来减小PM电阻，通过减小PM电阻来使检测单元短路，并且切断在第一电容器和第二电容器之间并联地连接的任意一个电容器。优选地，测量电容可以包括通过将任意一个电容器切断来将由测量单元测量的电容增加到最大值。根据本专利技术的实施例，施加偏置电压的供电单元和测量电容的测量单元彼此分离以在执行测量的同时形成电场。由于可以通过使用小电阻来收集PM以形成电极，因此具有经济优势。附图说明图1示出了用于检测颗粒物质的设备的电路图。图2示出根据本专利技术的实施例的用于检测颗粒物质的设备的电路图。图3示出根据本专利技术的实施例的通过PM在检测单元中形成电阻的情况。图4示出了根据本专利技术另一实施例的偏置电阻被附加地安装的电路图。图5是根据本专利技术实施例的通过对检测单元的PM电阻建模而示出根据输出电压值的电容的曲线图。图6示出根据本专利技术实施例的用于检测颗粒物质的方法的流程图。具体实施方式在下文中，将参照附图中公开的内容详细地描述本专利技术的实施例。然而，本专利技术不受实施例的约束或限制。在每个附图中呈现的相同的附图标记指代执行大体相同的功能的相同的元件。本专利技术的方面和效果可以通过以下描述被自然地理解或更清楚，并且本专利技术的方面和效果不受以下公开的限制。进一步地，在以下描述中，可以省略与本专利技术相关联的已知技术的详细说明以避免不必要地模糊本专利技术的主题。在用于车辆的PM传感器中，PM被积聚在传感器的测量电极上，并且通过测量由于积聚的PM所引起的电学性质的变化程度来测量生成的PM的数量。在该情况下，为了提高灵敏度，PM需要正常地积聚在传感器的表面上。为此，使用通过将(+)和(-)DC偏置电压施加到电极的两端而形成电场的方法，并且与不存在偏置电压的情况相比，该方法使用PM具有电荷的性质，并且积聚性质可以显著增强。典型的PM传感器可以包括：充电/放电单元，其用于并行地执行与传感器单元相关的充电操作和放电操作；供电单元，其将电力供给到充电/放电单元；电源控制单元，其控制被供给到充电/放电单元的电力；电压变化量比较单元，其将在充电/放电单元放电时测量的电压变化量和预定参考变化量进行比较；以及吸附程度确定单元，其根据比较结果来确定被检测的废气颗粒物的吸附程度。然而，当DC偏置电压在测量电容时被施加到测量电容的节点时，所有电荷都被偏置电压固定，并且因此，无法测量电容的变化。因此，分开使用偏置电压施加模式和偏置电压测量模式。为了断开偏置电压，开关被使用。在该情况下，可以使用10V或更高并且具有高的断开(OFF)状态的电阻的开关，并且需要使用相对昂贵的电源开关或电阻器。图1示出了用于检测颗粒物质的设备1的电路图。参照图1，由于用于测量的节点和用于施加偏置电压的节点需要被共同地定位，因此特别需要用于分离两种功能的开关，并且在包括GND(接地)的所有DC节点中，并联增加的电容器需要开关。进一步地，由于在使用的开关处于断开状态时电荷的移动需要接近于0，仅当断开状态的电阻需要大到若干兆欧或更大时才可以使用开关，并且满足断开状态的电阻条件的开关比较昂贵，因此传感器的价格上涨。图2示出根据本专利技术的实施例的用于检测颗粒物质的设备1的电路图。参照图2，用于检测颗粒物质的设备1可以包括供电单元10、检测单元30和测量单元50。供电单元10可以施加用于感应颗粒物质(PM)的偏置电压。供电单元10可以进一步包括串联地连接到被施加偏置电压的端子的偏置电阻101，并且通过控制偏置电阻101来控制从偏置电压施加的感测电压。供电单元10可以被供给成连接到VH端子和VL端子并且施加电力以在检测单元30中形成磁场或电场。供电单元10可以通过连接供电单元10和检测单元30之间的偏置电阻101降低偏置电阻101的耗电来将电力供给到检测单元30。在本专利技术的实施例中，将在下文描述偏置电阻101被连接到VH，但是偏置电阻101甚至可以连接到VL。检测单元30可以通过使用从偏置电压施加的检测电压形成磁场，并且通过将PM吸引(induce)到磁场来由PM产生PM电阻305。检测单元30需要通过利用强电场收集PM来增加积聚量，并且测量单元50需要能够读取所产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测颗粒物质，即PM的设备，所述设备根据吸引所述颗粒物质来测量电容的变化，所述设备包括：供电单元，所述供电单元施加用于吸引PM的偏置电压；检测单元，所述检测单元通过使用从所述偏置电压施加的检测电压来形成磁场并且通过将PM吸引到所述磁场来由PM产生PM电阻；以及测量单元，所述测量单元包括串联的第一电容器和第二电容器并且通过将任意一个电容器并联地连接到所述检测单元来测量根据所述PM电阻的变化的所述第一电容器和所述第二电容器的变化的电容。

【技术特征摘要】
2017.01.12 KR 10-2017-00048771.一种用于检测颗粒物质，即PM的设备，所述设备根据吸引所述颗粒物质来测量电容的变化，所述设备包括：供电单元，所述供电单元施加用于吸引PM的偏置电压；检测单元，所述检测单元通过使用从所述偏置电压施加的检测电压来形成磁场并且通过将PM吸引到所述磁场来由PM产生PM电阻；以及测量单元，所述测量单元包括串联的第一电容器和第二电容器并且通过将任意一个电容器并联地连接到所述检测单元来测量根据所述PM电阻的变化的所述第一电容器和所述第二电容器的变化的电容。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述供电单元进一步包括串联地连接到端子的偏置电阻，所述偏置电压被施加到所述端子，并且通过控制所述偏置电阻来控制从所述偏置电压施加的所述检测电压。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述偏置电阻采用基于兆欧的电阻，即基于MΩ的电阻，并且被设置成在施加所述偏置电压之前最小地输出所述电容。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述检测单元进一步包括接收所检测的电压的连接端子，并且所述连接端子被间隔地安装以形成用于吸引PM的所述磁场。5.根据权利要求1所述的设备，其中当所述PM电阻减小并且因此发生短路时...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁尚爀，金东求，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR