KR100295235B1 - Circuit for controlling saturating the element at signal-transceining system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신호송수신시스템의 포화방지제어회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호송수신시스템으로 이용되는 적외선감지부가 외래광에 의해 포화되어 오동작 하는 것이 방지될 수 있도록 하는 신호송수신시스템의 포화방지제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to a saturation prevention control circuit of a signal transmission and reception system, and more particularly, to an saturation prevention control circuit of a signal transmission and reception system that prevents an infrared sensing unit used as a signal transmission and reception system from being saturated with foreign light and malfunctioning. It is about.
주지된 바와 같이, 센서는 여러상태의 물리량을 측정하고 이것을 전기량으로 변환하여 출력하는 장치이다. 센서는 인간으로 말하자면 감각기관이고, 자동차의 모든 조건하에서의 물리량을 신속하고 정확히 검출하여 제어 연산회로에 입력하는 것이다. 따라서 센서는 제어 시스템의 좋고 나쁨을 결정하는 "키"를 쥐고 있다고 해도 과언이 아니다. 자동차의 제어에서 필요로 하는 물리량으로서는 온도, 압력, 변위, 각속도, 회전수, 가속도, 유량 등이 있다. 센서의 역할로 보아 운행기기의 온도, 충격, 진동, 침수, 유지류, 노이즈 등의 가장 어려운 조건하에서 장기간 작동하지 않으면 안된다.As is well known, a sensor is a device that measures physical quantities in various states and converts them into electrical quantities for output. A sensor is a sense organ in human terms, and detects the physical quantity under all conditions of the vehicle quickly and accurately and inputs it to the control computing circuit. Therefore, it is no exaggeration to say that the sensor holds a "key" that determines the good and bad of the control system. Physical quantities required for controlling the vehicle include temperature, pressure, displacement, angular velocity, rotational speed, acceleration, and flow rate. As a sensor, it must operate for a long time under the most difficult conditions such as temperature, shock, vibration, immersion, oil, and noise.
적외선은 가시광보다도 파장이 긴 전자파로서 그 파장은 0.72∼1000μm의 범위에 있다. 적외선센서는 이들 파장의 빛을 검지하는 광센서이며, 양자형과 열형으로 대별된다. 최근 열형에 속하는 고성능의 초전형(焦電形) 적외선센서를 염가로 입수할 수 있게 되어 우리들의 주변에서 활발히 사용되기 시작했다. 침입자 경보장치, 자동문, 화재감지기, 전자레인지 등의 민생시장에서의 이용이나 비접촉온도측정, 필름의 두께측정이나 물체검지 등의 생산공정의 제어나 자동화 등에 쓰이고 잇다.Infrared rays are electromagnetic waves with a longer wavelength than visible light, and their wavelength is in the range of 0.72 to 1000 µm. Infrared sensors are optical sensors that detect light at these wavelengths, and are classified into quantum and thermal types. Recently, high-performance pyroelectric infrared sensors belonging to the thermal type have become available at low cost, and they have been actively used around us. It is used in public markets such as intruder alarm system, automatic door, fire detector, microwave oven, non-contact temperature measurement, film thickness measurement and object control and automation of production process.
상기한 적외선센서는 발광소자와 검지소자(예컨대, 포토다이오드)로 이루어져 있는 바, 검지소자는 자발분극을 가지고 있어서 소자 양단에서 +와 -로 분극되고 있는 데 그 분극의 크기는 온도에 의존하여 결정된다. 통상 이 소자표면의 전하는 이온 흡착에 의하여 중화되고 있어 겉으로 보기에 나타나지 않는다. 창을 통하여 검지소자에 적외선이 닿으면 적외선의 흡수에 의하여 소자 표면의 온도가 변화한다. 이 변화에 대응하여 자발분극의 크기가 변화하기 때문에 이온흡착에 의한 표면전하의 중화도 일어나지만 자발분극의 변화가 더 빠르므로 온도변화에 대응한 전하변화를 순간적으로 도출할 수 있다.The infrared sensor consists of a light emitting element and a detection element (for example, a photodiode). The detection element has a spontaneous polarization and is polarized to + and-at both ends of the device. The magnitude of the polarization is determined depending on the temperature. do. Normally, the charge on the surface of the device is neutralized by ion adsorption and is not apparent. When infrared rays reach the detection element through the window, the temperature of the element surface changes due to absorption of infrared rays. Since the magnitude of the spontaneous polarization changes in response to this change, neutralization of the surface charges due to the adsorption of ions also occurs, but since the change of the spontaneous polarization is faster, the change in charge corresponding to the temperature change can be instantaneously derived.
도 1은 종래의 적외선신호 송수신시스템의 회로구성을 도시한 도면으로, 소정 전원(B+)으로부터 인가되는 전원을 발광다이오드(2)가 인가받아 그로인해 적외선광을 발광하면 그 적외선광을 포토다이오드(4)가 흡수에 의해 소자표면의 온도가 상승되고 그로인해 자발분극의 크기가 변화하여 순간적으로 전하의 변화가 도출되도록 구성된다.1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a conventional infrared signal transmission / reception system. When the
그리고, 제 1저항(10)은 상기 포토다이오드(4)와 병렬로 구성되어 제 1트랜지스터(6)의 베이스단으로 인가되는 전압을 그 제 1트랜지스터(6)가 도통될 수 있도록 하는 전압으로 변압시킬 수 있도록 상시 스탠바이상태로 구성되며, 상기 포토다이오드(4)에서 적외선광을 수광하면서 발생되는 전압은 상기 제 1트랜지스터(6)의 에미터단으로 인가되어 상기 제 1트랜지스터(6)가 도통될 수 있도록 한다.The
또한, 상기 전원(B+)이 에미터단으로 인가되고 있는 제 2트랜지스터(8)는 그 베이스단에 상기 포토다이오드(4)가 포화되어 도통되는 상기 제 1트랜지스터(6)의 도통으로 인해 그 트랜지스터(6)의 컬렉터단으로부터 인가되는 전압을 상기 제 2저항(12)을 통과시켜 상기 제 2트랜지스터(8)가 도통될 수 있는 전압으로 변압시켜 그 트랜지스터(8)의 베이스단으로 인가시키고, 제 3저항(14)로 인하여 분압되어 후단의 제어단으로 입력된다.In addition, the second transistor 8 to which the power source B + is applied to the emitter stage has its transistor (B) due to the conduction of the first transistor 6 to which the photodiode 4 is saturated and conducting at its base end. The voltage applied from the collector stage of 6) is passed through the
그러나, 상기 적외선센서에 따르면, 창을 통하여 검지소자에 적외선외의 외래광이 조사되어도 그 광의 흡수에 의하여 소자표면의 온도가 상승하게 되고 자발분극현상이 발생되어 순간적인 전하의 변화가 도출되므로 오동작을 일으킬 소지가 많다는 문제점이 있다.However, according to the infrared sensor, even if extraneous light other than infrared is irradiated to the detection device through the window, the temperature of the device surface increases due to absorption of the light, and spontaneous polarization occurs, resulting in a change in the instantaneous charge. There is a lot of problems to cause.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 신호의 송수신용으로 이용되는 적외선감지부가 외래광에 의해 포화되는 것을 방지하도록 포토다이오드측에 포화방지회로를 구성하여 신호의 송수신시 오동작이 발생되는 것을 방지하도록 한 신호송수신시스템의 포화방지제어회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and a saturation prevention circuit is formed on the photodiode side to prevent the infrared sensing unit used for transmitting and receiving signals from being saturated by extraneous light. It is an object of the present invention to provide a saturation control circuit of a signal transmission / reception system which prevents a signal from being lost.
상기한 목적을 실행하기 위한 본 발명의 일실시예를 따르면, 신호송수신시스템의 포화방지제어회로에 관한 것으로, 펄스신호발생부과 발광다이오드구동부에 의해 발광다이오드가 적외선광을 발광할 수 있도록 된 신호발생수단과, 그 신호발생수단에서 발생되는 광을 수신하여 신호처리된 전압레벨을 필터링하고 증폭하는 필터회로과 증폭부를 갖는 신호수신수단으로 구성된 신호송수신회로에 있어서, 소정 전원단(Vcc)으로부터 접지단사이에 직렬접속된 제 5및 제 6저항(22,24)사이에 제 1커패시터(26)가 접속되고, 상기 제 6저항(24)과 접지단 간에 전원단(Vcc)측에 대해 역바이어스되도록 포토다이오드(21)가 역방향접속되며, 상기 제 6저항(24)과 포토다이오드(21)단 사이에 제 2커패시터(28)가 접속구비되어 상기 발광다이오드(2)의 온동작에 따라 소정 광이 수광되면 일정 전압레벨값을 반전단자(-)로 인가받는 한편, 상기 반전단자(-)에 인가된 전압레벨값과 차동연산하여 정상적인 펄스가 출력될 수 있도록 비반전단자(+)에는 기준전압레벨이 인가되도록 그 반전단자(-)에 인가전압(Vcc)을 분압하는 제 8,9저항(36,38)이 접지단에 직렬접속되고, 그 제 8,9저항(36,38)사이와 상기 비반전단자(+) 상호간에 제 3커패시터(34)가 병렬접속되는 비교기(30)가 포함되어 구성되는 신호송수신시신호송수신시스템의 포화방지제어회로를 제공한다.According to an embodiment of the present invention for carrying out the above object, the present invention relates to a saturation prevention control circuit of a signal transmission and reception system, wherein a signal generation is made such that a light emitting diode can emit infrared light by a pulse signal generator and a light emitting diode driver. A signal transmitting and receiving circuit comprising a means, a filter circuit for receiving and receiving light generated by the signal generating means and filtering and amplifying a signal processed voltage level, and a signal receiving means having an amplifying portion, between a predetermined power supply terminal Vcc and a ground terminal. The
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 신호의 송수신에 사용되는 적외선감지부의 포토다이오드에 포화방지회로를 구성하여 조사되는 외래광에 의해 포화되어 오동작하는 것을 방지할 수 있도록 한다.According to the present invention having the above-described configuration, a saturation prevention circuit is formed on the photodiode of the infrared sensing unit used for transmitting and receiving a signal so as to prevent saturation and malfunction by the irradiated extraneous light.
도 1은 종래의 적외선신호 송수신시스템의 회로구성을 도시한 도면,1 is a view showing the circuit configuration of a conventional infrared signal transmission and reception system,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신호송수신시스템의 포화방지제어회로의 구성을 나타내는 회로구성도이다.2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a saturation control circuit of a signal transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
2:발광다이오드, 16:펄스신호발생부,2: light emitting diode, 16: pulse signal generator,
18:발광다이오드구동부, 20:제 4저항,18: light emitting diode driver, 20: fourth resistor,
22:제 5저항, 24:제 6저항,22: fifth resistor, 24: sixth resistor,
26:제 1커패시터, 28:제 2커패시터,26: the first capacitor, 28: the second capacitor,
30:비교기, 32:제 7저항,30: comparator, 32: seventh resistance,
34:제 3커패시터, 36:제 8저항,34: third capacitor, 36: eighth resistor,
38:제 9저항, 40:필터회로,38: ninth resistor, 40: filter circuit,
42:증폭부.42: amplification part.
이하, 첨부되어진 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신호송수신시스템의 포화방지제어회로의 구성을 나타내는 블럭구성도로서, 참조부호 16은 원하는 파형의 전압 또는 전류펄스를 발생하는 장치 또는 회로, 레이더 등에서 마이크로파 반송파를 펄스 변조하는 장치인 펄스신호발생부를 나타낸다.2 is a block diagram showing the configuration of a saturation control circuit of a signal transmission and reception system according to an embodiment of the present invention, and
또한, 참조부호 18은 상기 발광다이오드(2)를 구동시키기 위해 소정의 구동소자를 갖추어 구성된 발광다이오드구동부를 나타내며, 소정 전원(Vcc)이 상기 발광다이오드(2)로 인가되어 적외선광을 발광시키기에 적합한 전압으로 분압시키는제 4저항(20)이 구성되고, 상기 발광다이오드(2)에서 발광되는 적외선광이 포토다이오드(21)에서 수광됨에 있어 역바이어스될 수 있도록 포토다이오드(21)를 구성한다.In addition,
즉, 소정 전원(Vcc)이 제 5저항(22)을 통과하면서 제 1커패시터(26)와 제 6저항(24)에 각각 분압되고 상기 제 1커패시터(26)를 충전시킴으로 상기 제 6저항(24)을 통과한 전류는 상기 포토다이오드(21)가 역바이어스로 구성되어 있으므로 적외선광을 수광하기 전의 포토다이오드(21)는 포화가 일어나지 않은 상태이므로 단로상태와 유사한 과대 임피던스를 갖도록 되어 제 2커패시터(28)측으로만 전류의 흐름이 형성되며 제 2커패시터(28)를 통과한 전류는 커패시터 특성상 교류성분만이 검출되도록 구성된다.That is, a predetermined power supply Vcc passes through the
하지만, 그에 반하여 상기 포토다이오드(21)가 상기 발광다이오드(2)에서 조사한 적외선광을 수광하게 되면 상기 포토다이오드(21)에 증착되어 있는 이온들이 소자의 온도 상승으로 포화되어 자발분극으로 인해 순간적으로 전하의 변화를 도출해 내어 전류의 통로를 형성하며 그로인해 상기 제 2커패시터(28)에 유입되는 전류량은 상기 포토다이오드(21)가 포화되기 전보다 적은 전류가 유입된다.On the other hand, when the
상기한 바와 같은 전류의 유입으로 비교기(30)의 반전단자(-)에 인가되는 전압이 상기 포토다이오드(21)가 적외선광을 수광했을 때에는 수광하지 않을 때 보다 더 적은 전압이 인가되므로 상기 비교기(30)의 비반전단자(+)에 유기되는 기준전압과 비교할 때 포토다이오드(21)가 적외선광을 수광했을 때만 상기 비교기(30)의 차동연산에 의해 정상의 펄스가 출력될 수 있도록 구성된다.Since the voltage applied to the inverting terminal (-) of the
여기서, 상기 비교기(30)에 형성되는 제 3커패시터(34)와 제 8저항(36), 제 9저항(38)이 인가전압(Vcc)을 분압하여 비교시 기준이 될 수 있는 전압레벨이 상기 비교기(30)의 비반전단자(+)에 인가될 수 있도록 구성되어 있다.Here, the
그리고, 상기 비교기(30)에서 연산되어 출력되는 전압신호는 필터회로(40)을 거치게 되고 증폭부(42)를 거쳐 증폭될 수 있도록 설계되어 있는 데 예컨대, 상기 필터회로(40)는 그 용도에 따라 커트온필터나 밴드패스필터 등의 것을 사용하도록 구성한다.In addition, the voltage signal calculated and output by the
즉, 상기 비교기(30)는 상기 적외선광을 수광했을 때 반전단자(-)에 인가되는 전압레벨과, 상기 비반전단자(+)에 인가되는 기준전압레벨을 차동연산동작에 의하여 상호 비교하여 정상펄스가 출력되도록 구성된다.That is, the
이하, 상기한 구성의 본 발명에 따른 신호송수신시스템의 포화방지제어회로의 작용에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the saturation prevention control circuit of the signal transmission and reception system according to the present invention having the above-described configuration will be described in detail.
먼저, 상기 포화방지회로(100)측은 인가되는 전압(Vcc)에 의한 전류는 제 7저항(32)을 거치며 상기 제 1커패시터(26)와 상기 제 6저항(24)를 통하며 상기 제 1커패시터(26)를 충전시키고, 상기 포토다이오드(21)가 역바이어스로 구성되어 있으므로 상기 포토다이오드(21)측의 임피던스가 과대하여 상기 제 6저항(24)을 거쳐 유입되는 전류는 대부분 상기 제 2커패시터(28)로 인가된다.First, the
이때, 상기 발광다이오드(2)가 구동되어 적외선광을 발광하면 그 발광에 따르는 소정의 펄스신호를 상기 포토다이오드(21)가 수광하면서 그 내부소자의 온도가 상승하므로 소자에 증착되어 있는 이온들이 분극되는 자발분극현상이 발생되어순간 전하의 변화를 도출시켜 상기 포토다이오드(21)가 도통상태로 되며 그로인해 상기 제 6저항(24)에 인가되는 전류는 상기 포토다이오드(21)측과 상기 비교기(30)측으로 분류되어 유입된다.At this time, when the
그로인해, 상기 제 2커패시터(28)에 형성되는 전압은 상기 포토다이오드(21)가 포화되기 이전에 유입되는 전류보다 작은 값이 인가되므로 저전압이 형성되어 결국 상기 비교기(30)의 반전단자(-)에 유입되는 전압도 상기 포토다이오드(21)가 포화되기 이전보다 저전압이 인가된다.Therefore, since the voltage formed on the
이때, 상기 비교기(30)는 차동반전비교기로서 그 내부에 구성되는 반전단자(-)의 전압이 비반전단자(+)의 전압레벨보다 하이(HIGE)일 때 정상의 펄스신호를 발생하고 로우(LOW)일 때는 역상의 펄스를 발생시켜 출력하게 되는 바, 상기 발광다이오드(2)가 구동되지 않아 그 발광다이오드(2)로부터 신호가 발생되지 않는 경우에는 전원(Vcc)를 통해 포토다이오드(21)가 역바이어스되어 그 포화회로방지부(100)는 물리적으로 포화가 방지되고 있으며, 또한 발광다이오드(2)의 온 구동에 따라 적외선광이 포토다이오드(21)에 전달되는 경우에는 그 포토다이오드(21)의 광기전력 효과에 의해 내부 임피던스가 변화되어 제 1커패시터(26)의 전압도 연동하여 변하게 된다.At this time, the
이와같이 발광다이오드(2)와 동기하여 변화된 전압성분은 제 2커패시터(28)를 통해 교류성분만이 검출되어 비교기(30)의 반전단자(-)에 인가되고, 이와 아울러 그 인가되는 교류성분과 비교대상이 되는 상기 기준전압레벨이 상기 비교기(30)의 비반전단자(+)에 인가되면, 그 비교기(30)는 정상의 펄스신호를 발생시키게 되고 필터회로(40) 및 증폭부(42)에서 원하는 주파수만 선택적으로 증폭될 수 있도록 순차적으로 인가된다.In this way, the voltage component changed in synchronization with the
이때, 상기 적외선광이 아닌 외래광, 예컨대 태양빛이나 백열등이 상기 포토다이오드(21)에 조사되어도 제 5저항(22) 및 제 6저항(24)에 의하여 포화가 방지되기 때문에 안정된 동작을 보상받을 수가 있게 된다.At this time, even when the external light, for example, sunlight or incandescent light, is irradiated on the
한편, 상기한 본 발명에 따른 신호송수신시스템의 포화방지제어회로는 그 기술적 사상과 요지의 일탈함이 없이 각종의 기기에 채용되는 감지부의 신호송수신시 발생되는 소자의 포화에 의한 오동작을 방지하는 회로와 노이즈 등의 외란으로 인해 포화되는 것을 방지하는 회로 등에 적용 가능하다.On the other hand, the saturation prevention control circuit of the signal transmission and reception system according to the present invention described above is a circuit for preventing malfunction due to saturation of the elements generated during signal transmission and reception of the sensing unit employed in various devices without departing from the spirit and spirit of the invention. Applicable to a circuit for preventing saturation due to disturbances such as and noise.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르는 신호송수신시스템의 포화방지제어회로에 의하면, 신호의 송수신에 사용되는 적외선감지부의 포토다이오드에 포화방지회로를 구성하여 조사되는 외래광에 의해 포화되어 오동작하는 것을 방지할 수 있도록하여 기기의 견실한 제어가 가능하도록 함에 그 이점이 있다.As described above, according to the saturation prevention control circuit of the signal transmission / reception system according to the present invention, a saturation prevention circuit is formed on the photodiode of the infrared sensing unit used for transmitting and receiving signals to prevent saturation and malfunction due to external light irradiated. The advantage is that it enables reliable control of the device.
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