KR0121726Y1 - 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템 - Google Patents

에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템 Download PDF

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KR0121726Y1 KR2019950030033U KR19950030033U KR0121726Y1 KR 0121726 Y1 KR0121726 Y1 KR 0121726Y1 KR 2019950030033 U KR2019950030033 U KR 2019950030033U KR 19950030033 U KR19950030033 U KR 19950030033U KR 0121726 Y1 KR0121726 Y1 KR 0121726Y1
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Abstract

본 고안은 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템에 관하여 개시한 것으로서 본 고안에 따른 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템의 특징에 의하면 인쇄회로기판 위에 서로 일정한 간격을 유지한채 나란하게 배치되는 4개의 반구형 프레즈넬렌즈 사이에 차광수단을 구비하여 실질적으로 9개의 신호검출영역을 가지는 수광부를 포함하며, 이 수광부를 통하여 입력된 신호를 실제 실내에 있는 사람의 수와 위치 및 이동에 따른 활동량 등에 관한 정보로 구분하여 신호 출력함으로써, 그 출력신호에 따라 에어컨디셔너의 작동을 지령하여 상황에 따른 최적상태의 에어컨디셔너 출력가동을 가능하도록 구성한 것이다.

Description

에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템
제1도는 종래 기술에 의한 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템을 나타내 보인 개략적 구성도,
제2도는 본 고안에 의한 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템을 나타내 보인 개략적 구성도,
제3도는 제3도의 본 고안 센서 시스템에 있어서의 프레즈넬 렌즈를 발췌하여 도시한 개략적 평면구성도,
제4도는 제3도에 도시된 프레즈넬 렌즈의 X-X단면에 따른 수광 영역을 나타내 보이기 이한 설명도,
제5도는 제3도에 도시된 프레즈넬 렌즈의 Y-Y단면에 따른 수광 영역을 나타내 보이기 위한 설명도,
제6도는 본 고안에 의한 적외선 센서 시스템의 검출영역을 나타내 보이기 위한 설명도,
제7도는 본 고안에 의한 적외선 센서 시스템에 있어서 논리회로부의 입출력 인터페이스도,
제8도는 본 고안에 의한 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템의 검출영역의 거리에 대한 판별 신호파형을 나타내 보인 것으로서,
(a)는 거리의 기준값 설정범위를 나타내 보인 그래프,
(b)는 전압레벨을 나타내 보인 그래프,
(c)는 출력 펄스 유형도이다.
제9도는 본 고안에 의한 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템에 마련되는 LED 디스플레이의 회로도,
제10도는 본 고안에 의한 적외선 센서 시스템의 LED 디스플레이의 회로도,
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20:수광부 21:PCB기판
22a,22b,24c,24d:프레즈넬 렌즈 23:차광수단
24a,24b,24c,24d:초전검출소자 25:증폭기
26:윈도우 비교기 30:신초처리회로부
40:논리회로부 50:마이컴
201:LED
본 고안은 적외선 센서 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어컨디셔너에 장착되어 감지대상인 사람의 수나 위치 및 활동량 등에 관한 정보를 검출할 수 있는 영역을 복수영역으로 구분하여 각 영역에 따라 검출된 정보에 따라 에어컨디셔너의 출력을 최적상태로 조절 가능하게 하는 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템에 관한 것이다.
최근, 룸에어콘(RAC)이나 패키지 에어콘(PAC)은 소비전력의 절약화나 제품조작의 원터치화, 그리고 실내공간의 상태에 따른 출력의 최적화 등과 같은 다양한 소비자의 요구에 부응하기 위하여 인공지능이나 퍼지등과 같은 상품명을 가지고 여러 기능들이 부가된 형태의 제품으로 출시되고 있다.
이와 같은 형태의 기능을 가진 에어컨디셔너의 일예를 들면 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같은 적외선 센스 시스템을 내장함으로써, 이를 통해 실내에 있는 사람의 위치와 이동방향에 대한 정보를 검출하여 그 정보에 따라 냉방 상태가 적절하게 이루어질 수 있도록 출력상태를 조절하는 역할을 수행을 가능토록 하는 것이 있다.
먼저, 상기 제1도를 참조하여 종래 기술에 의한 에어컨디셔너용 적외선 센스 시스템에 관하여 살펴보면 다음과 같다.
종래의 적외선 센서 시스템 수광부는 소정 공간부가 형성되도록 인쇄회로기판(PCB:11)의 일면에 커버부재(12)가 마련되어 있고, 그 내부 공간상의 인쇄회로기판(11)에 1쌍의 박막형 초전검출소자(13)(13')가 상호 일정한 간격을 유지한 상태로 나란하게 배치되어 있다. 그리고, 상기 각 초전검출소자(13)(13')와 대응하는 위치의 상기 커버부재(12)에는 광의 입사를 허용하는 개구부(14)(14')가 형성되어 있고, 상기1쌍의 초전검출소자(13)(13') 사이에 일정한 간격이 형성되어 있는 위치와 대응하는 위치의 상기 커버부재(12)에는 차단판(15)이 마련되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 구조의 수광부에 있어서 상기 각 초전검출소자(13)(13')에서 증폭기(16)(16')와 윈도우 비교기(17)(17') 및 타이머(18)(18')가 각각 순차 연결되어 신호처리회로를 형성하여 된 구조의 적외선 센서 시스템을 이루고 있다.
이와 같은 구조를 가지는 종래 기술에 의한 에어컨디셔너용 적외선센서 시스템은 실내에서 삼의 이동방향이 제1도에 예시된 바와 같이 시야A에서 시야B로 이동하게 되면, 시간차를 두고 초전검출소자(13)(13')에 분극이 발생되어 임피던스 변환소자의 출력신호가 나온다. 이 출력신호는 증폭기(16)(16')를 통과하면서 증폭되고, 증폭된 신호는 윈도우 비교기(17)(17')를 통과하여 저레벨과 고레벨의 기준 전압에 의해 구형파로 변환된다. 이때, 주위 환경의 변화에 무관하도록 하기 위해 설치한 타이머(18)(18')에 의해 먼저 검지된 신호 의해 나중 신호를 일정 시간 무시함으로써 오동작을 방지할 수 있도록 되어 있다.
그러나, 상기한 종래의 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템은 상술한 바와 같이 실내 공간에서 사람의 이동방향에 대한 정보만을 검출할 수 있으므로, 실제 적용에 있어서 실내 공간에 존재하는 사람의 수나 위치 및 활동상태 등과 같은 종합적인 정보를 감지할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 이러한 경우에 대하여서는 에어컨디셔너의 출력을 최적상태로 조절하기가 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 적외선 센서 시스템이 가지는 문제점을 감안하여 이를 개선코자 창출된 것으로서, 본 고안의 목적은 실내에 있는 사람의 수와 위치 및 활동상태 등에 관한 정보를 검출할 수 있는 영역을 복수영역으로 구분하여 각 영역에 따라 검출된 정보에 의해 에어컨디셔너의 출력을 최적상태로 조절할 수 있도록된 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템은, 다수의 렌즈가 중첩되어 일체형으로 형성되고, 각 렌즈 사이에 차광수단이 마련되어 형성된 프레즈넬 렌즈와, 상기 다수의 렌즈와 대응하여 연결되도록 배열되는 초전검출소자를 인쇄회로기판에 구비하여 다수의 신호검출영역을 가지도록 된 수광부, 상기 초전검출소자에 순차적으로 연결되는 증폭기와, 윈도우 비교기 및 윈도우 비교기에 연결되는 논리회로부를 포함하여 이루어지며, 상기수광부를 통해 검출된 신호를 상기 다수의 신호검출영역에 따른 신호파형으로 분류하여 출력하도록 된 신호처리회로부, 상기 신호처리회로부로부터 출력된 신호파형을 입력받아 에어컨디셔너의 동작을 제어하기 위한 지령신호를 출력한 마이컴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 본 고안에 따른 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템의 특징에 의하면, 상기 프레즈넬 렌즈는 광입사측이 반구형으로 형성된 4개의 렌즈가 일체로 형성된 것이 바람직하다. 그리고, 각 렌즈 사이에 마련되는 상기 차광수단은 차광테이프 또는 부분적으로 마스킹을 형성한 것 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 상기 논리회로부는 AND.NOT 게이트로 형성되어 4개의 신호처리에서 출력되는 신호를 9개의 신호검출영역에 따른 신호파형으로 분류하여 출력하도록 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 마이컴은 상기 논리회로부로부터 출력되는 신호파형에 따라 에어컨디셔너의 작동을 위한 팬 알피엠(RPM) 제어지령신호, 루버제어지령신호를 출력할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 상기 수광부는 프레즈넬렌즈가 배치된 인쇄회로기판 상에 커버부재가 결합되고, 이 커버부재의 하방에는 다수의 LED디스플레이가 복수개의 군을 형성하도록 마련되어, 상기 각 신호검출영역에 따른 에어컨디셔너의 동작지령신호 판단에 대한 정보를 디스플레이할 수 있도록 되어 있으며, 상기 LED디스플레이는 9개씩 3개군으로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 에어컨디셔너용 인체 정보 검출 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제2도는 본 고안에 따른 적외선 센서 시스템을 나타내 보인 개략적 구성도로서, 이를 참조하면 본 고안에 따른 에어컨디션너용 인체정보 검출장치는 크게 수광부(20)와 신호처리회로부(30), 논리회로부(40) 및 마이컴(50)으로 이루어진다.
상기 신호검출입력부(20)는 일정한 광입사각을 가지도록 광입사측 형상이 반구형으로 형성된 4개의 렌즈(22a)(22b)(22c)(22d) 사이에 차광수단(23)으로서 부분적 마스킹이나 차광테이프(23)를 부착하여 일체로 형성한 프레즈넬 렌즈(22)를 인쇄회로기판(21)의 일면에 마련하고, 상기 프레즈넬 렌즈(22)에 각각 초전검출소자(24a)(24b)(24c)(24d)가 대응하여 연결되도록 구성된 칩을 실장하여 형성한 구조를 이루고 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 일체형 프레즈넬 렌즈(22)는 제3도에 예시되어 있는 평면구성도로부터 알 수 있는 바와 같이 광입사측 형상이 반구형으로 형성되어 있기 때문에 일정한 광입사각을 가진다. 그러므로, 제4도에 도시된 프레즈넬 렌즈의 X-X단면에 따른 수광(검출)영역과, 제5도에 도시된 프레즈넬 렌즈의 Y-Y단면에 따른 수광(검출)영역을 가진다. 따라서, 실질적으로 제6도에 도시된 바와 같은 검출영역을 가지게 된다. 그리고, 상기 신호처리회로부(30)는 상기 각 초전검출소자(24a)(24b)(24c)(24d)에 각각 증폭기(25)와 윈도우 비교기(26)가 순차 연결되고, 상기 각 윈도우 비교기(26)는 마이컴(50)과 연결되어 있는 하나의 논리회로부(40)에 연결된 상태로 신호처리회로를 이루고 있다.
제7도는 본 고안에 의한 적외선 센서 시스템에 있어서 논리회로부의 입출력 인터페이스를 나타내 보인 것이고, 제8도는 본 고안에 의한 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템의 검출영역의 거리에 대한 판별신호파형을 나타내 보인 것으로서, (a)는 거리의 기준값 설정범위를 나타내 보인 그래프, (b)는 전압레벨을 나타내 보인 그래프, 그리고 (c)는 출력 펄스 유형도이다. 제7도 및 제8도를 참조하면 상기 논리회로부(27)는 AND.NOT 게이트로 형성되어 있어서 4개의 회로에서 출력되는 신호를 각 검출영역에 해당하는 펄스로 분류하여 각 검출영역에서 나오는 출력파형을 마이컴에 입력할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 상기 마이컴(50)은 출력파형에 따른 에어컨디셔너의 동작을 위한 지령신호, 예를 들면 팬이나 루버 등의 제어를 위한 지령신호로 활용할 수 있는 신호를 출력할 수 있도록 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템에 있어서, 검출영역 내의 임의의 한 영역에 사람이 존재하고 있는 경우에 해당영역의 초전검출소자에서 전하가 발생하게 되고, 임피던스 변환소자의 게이트에 전압이 형성되어 출력전압이 증폭된다. 이 신호는 증폭기(25)를 지나면서 설정된 주파수 대역을 제외한 신호는 필터링되고, 해당 주파수 대역 내의 신호만 증폭되어 윈도우 비교기(26)에 입력된다.
상기 윈도우 비교기(26)에 입력된 신호는 주어진 기준전압 이상에서 신호를출력하여 아날로그파형에서 디지털 파형으로 변환된 밴드폭을 가진 구형파로 출력되어 논리회로부(40)에 입력된다. 그런 다음, 논리회로부(40)에서는 입력된 신호파형을 로직 IC를 통하여 어느 검출영역에서 발생된 것인지를 구분하여 마이컴(50)으로 출력시킨다.
그리고, 상기 마이컴(50)에서는 입력된 신호를 연산하여 사람 수가 얼마나 되는지를 결정하게 되며, 이 정보에 따라 에어컨디셔너의 수직루버 및 수평루버를 조절하고, 또한 팬의 회전수를 설정하여 사람수나 위치 및 활동량에 따라 에어컨디셔너의 최적출력을 제어할 수 있게 된다.
제9도는 본 고안에 따른 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템에 있어서의 하나의 변형된 실시예로서, 수광부 LED(201)를 마련하여 검출된 정보를 시각적으로 나타내 보이기 위한 디스플레이로 활용한 실시예이다. 이 실시예의 경우, 9개의 LED(201)가 3개의 군을 형성하며 제10도에 예시한 바와 같은 디스플레이 회로를 가진다. 따라서, LED디스플레이는 상술한 본 고안에 의한 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템에 의해 사람수, 위치, 이동 등의 활동량에 따라 검출된 에어컨디셔너의 동작지령신호 판단에 대한 정보를 시각적으로 나타낸다. 예를 들면, 상기 적외선 센서 시스템의 출력정보 해석으로 사람의 위치가 규명되면 3개의 LED군으로 구분된 LED군 중 1개군이나 2개군 또는 3개군의 LED(201)가 온(ON)된다. 여기서, 사람의 수나 위치 및 이동에 따른 사람의 활동량에 대한 구분을 미리 구분하여 설정해 두면, 이에 대한 정보를 LED가 온(ON)되는 상태로 판단할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 에어컨디셔너용 적외선센서 시스템은 인쇄회로기판 위에 서로 일정한 간격을 유지한채 나란하게 배치되는 4개의 반구형 프레즈넬렌즈 사이에 차광수단을 구비하여 실질적으로 9개의 신호검출영역을 가지는 수광부를 포함하며, 이 수광부를 통하여 입력된 신호를 실제 실내에 있는 사람의 수와 위치 및 이동에 따른 활동량 등에 관한 정보로 구분하여 신호를 출력함으로써 그 출력신호에 따라 에어컨디셔너의 작동을 지령하여 상황에 따른 최적상태의 에어컨디셔너 출력가동을 가능하게 한다.

Claims (7)

  1. 다수의 렌즈가 중첩되어 일체형으로 형성되고, 각 렌즈 사이에 차광수단이 마련되어 형성 된 프레즈넬 렌즈와, 상기 다수의 렌즈와 대응하여 연결되도록 배열되는 초전검출소자를 인쇄회로기판에 구비하여 다수의 신호검출영역을 가지도록 된 수광부, 상기 초전검출소자에 순차적으로 연결되는 증폭기와, 윈도우 비교기 및 윈도우 비교기에 연결되는 논리회로부를 포함하여 이루어지며, 상기 수광부를 통해 검출된 신호를 상기 다수의 신호검출영역에 따른 신호파형으로 분류하여 출력하도록 된 신호처리회로부, 상기 신호처리회로부로부터 출력된 신호파형을 입력받아 에어컨디셔너의 동작을 제어하기 위한 지령신호를 출력하는 마이컴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프레즈넬 렌즈는 광입사측이 반구형으로 형성된 4개의 렌즈가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 차광수단은 차광테이프 또는 부분적으로 마스킹을 형성한 것 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 논리회로부는 AND.NOT 게이트로 형성되어 4개의 신호처리회로에서 출력되는 신호를 9개의 신호검출영역에 따른 신호파형으로 분류하여 출력하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 마이컴은 상기 논리회로부로부터 출력되는 신호파형에 따라 에어컨디셔너의 작동을 위한 팬 알피엠(RPM) 제어지령신호, 루버제어지령신호를 출력할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 에어컨디셔너용 적외선 센서 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수광부는 프레즈넬렌즈가 배치된 인쇄회로기판 상에 커버부재가 결합되고, 이 커버부재의 하방에는 다수의 LED디스플레이가 복수개의 군을 형성하도록 마련되어, 상기 각 신호검촐영역에 따른 에어컨디셔너의 동작지령신호 판단에 대한 정보를 디스플레이할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 LED디스플레이는 9개씩 3개군으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101022273B1 (ko) * 2008-12-15 2011-03-21 한국광기술원 마이크로 렌즈를 채용한 적외선 센서 어레이

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