KR100483456B1

KR100483456B1 - 자기저항 센서를 이용한 경보 시스템

Info

Publication number: KR100483456B1
Application number: KR10-2002-0057928A
Authority: KR
Inventors: 이우영; 박병직; 한혁; 이보화
Original assignee: 학교법인 동원육영회; 이우영; 박병직; 한혁; 이보화
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2005-04-15
Also published as: KR20040026459A

Abstract

본 발명은 문(200)과 문틀(100)의 어느 일측에 장착된 영구자석(1), 문(200)과 문틀(100)의 다른 일측에 장착되고, 문(200)의 개폐에 따라 자기저항의 변화를 일으키는 자기저항 물질을 구비한 자기저항 센서(2), 상기 센서(2)에 유선으로 연결되는 전력공급장치(3), 상기 센서(2)와 전력공급장치(3)에 유선으로 연결되는 슈미트 트리거(4) 및 상기 슈미트 트리거(4)에 유선으로 연결되는 알람(5)으로 구성된다. 본 발명에 의해 작동신호 범위를 조절할 수 있으므로 오작동의 야기로 인한 문제점을 해결하고, 문의 개폐의 범위가 민감하게 작용하는 곳에서는 아주 미세한 신호로도 경보를 울릴 수 있고 또는 어느 정도의 틈을 무시할 수 있도록 하여 결국 민감성이 조절되도록 할 수 있으므로 사용범위가 넓다. 또한 외부의 과자장을 인식할 수 있어 외부에서의 통제를 방지할 수 있으므로 안정성이 높다. 또한 생산공정의 과정이 단순하여 원가절감에도 큰 효과가 있다.

Description

자기저항 센서를 이용한 경보 시스템{ALARM SYSTEM USING MAGNETRORESISTANCE SENSOR}

본 발명은 자기저항 센서를 이용한 경보 시스템에 관한 것이다.

전류란 전하를 띈 알갱이의 흐름이다. 전하 q 를 띈 알갱이가 속도 v 로 운동할 때 자기마당 B 를 가하면 알갱이는 로렌츠 힘 qv×B 에 의해서 전류에 수직방향으로 치우친다. 따라서 전류가 흐르는 도체에 자기마당을 전류에 수직으로 가하면 전류에 기여하는 전하 수송체의 수가 줄어들어 전기저항이 증가한다. 그러나 물질에 따라서는 자기마당을 가할 때 전기저항이 감소하는 것도 있다. 이 같이 자기마당 B 에 따른 전기저항의 변화량 △R = R(B) - R(0) 을 자기저항(magnetoresistance)이라고 한다.

보통 자기저항을 나타내는 것으로 망간계 산화물이 이용되는데 이는 강자성-상자성 전이 온도가 통상적으로 영하 50℃로 너무 낮기 때문에 상온에서는 자기저항 성질이 거의 나타나지 않는다. 따라서 상온조건에서 적용되기가 곤란했다.

그런데 A₂FeMoO₆는 결정학적으로 단순 페로브스카이트 ABO₃ 구조의 B-site에 서로 다른 두 종류의 전이금속 이온(B, B^')이 반반씩 위치하고 있는 A₂BB^'O ₆ 구조를 가지는 더블 페로브스카이트(Double perovskite)로, 일반적으로 B-site 이온이 서로 교대로 정렬되어 있는 B-O-B^' 결합형태를 띠고 있으며 자기저항 특성을 가진다. 특히 A₂FeMoO₆에서 A-site의 원자를 주기율표상에서 이온 반경 순서대로 치환한 것 중 상온에서 이용가능하고 높은 자기저항 비율을 가진 것에 대한 연구가 수행되어져 왔다.

한편 종래에 일측에 자석, 다른 일측에는 접점 스위치를 장착해서 사용하는 경보 시스템의 경우에 출입문의 개폐 상태를 감지하기 위한 장치로서 한쪽에는 마그네틱을 다른 한쪽에는 가변 접점 스위치의 변화에 의하여 발생하는 온/오프 신호를 통해 도어의 개폐 상태를 알 수 있도록 하는 도어센서를 이용하였다.

그러나 상기 종래의 도어센서는 마그네틱과 스위치 사이의 빈공간에 얇은 마그네틱을 설치하면 출입문의 개폐상태신호를 외부인이 통제할 수 있다는 문제점 및 신호의 민감성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명자는 자기저항 물질을 적용하여 자기장의 변화를 감지하는 방식을 사용하되 상기한 더블 페로브스카이트 구조를 가진 것 중에서 상온에서 특히 높은 비율의 자기저항 특성을 지닌 것을 센서에 적용하여 더욱 민감하고 안정적인 경보 시스템을 구현하고자 예의 연구하여 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 상온에서 높은 비율의 자기저항 특성을 가진 물질을 적용하여 자기장의 변화를 감지함으로써 더욱 안정적이고 민감한 자기저항 센서(2)를 이용한 경보 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 문(200)과 문틀(100)의 어느 일측에 장착된 영구자석(1), 문(200)과 문틀(100)의 다른 일측에 장착되고, 문(200)의 개폐에 따라 자기저항의 변화를 일으키는 자기저항 물질을 구비한 자기저항 센서(2), 상기 센서(2)에 유선으로 연결되는 전력공급장치(3), 상기 센서(2)와 전력공급장치(3)에 유선으로 연결되는 슈미트 트리거(4) 및 상기 슈미트 트리거(4)에 유선으로 연결되는 알람(5)으로 구성되는 자기저항 센서(2)를 이용한 경보 시스템을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 자기저항 센서(2)를 이용한 경보 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자기저항 센서(2)를 이용한 경보 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.

문(200)이나 문틀(100)의 일측에 영구자석(1)이 장착되고, 다른 일측에는 자기저항물질을 구비한 자기저항 센서(2)가 장착되어, 문(200)의 개폐의 정도에 따라 자기저항물질의 저항이 변하면서 출력전압이 변화하며 이 변화에 따른 신호를 유선으로 연결된 슈미트 트리거(4)로 내보낸다. 슈미트 트리거(4)는 정해진 신호의 상한 이상이나 정해진 신호의 하한 이하의 신호가 받아들여지면 유선으로 연결된 알람이 작동하도록 한다.

자기저항 센서(2)는 양극(10), 음극(20) 및 그라운드(30)의 3개의 로드와 자기저항 물질을 담지하는 센서본체(40)로 구성된다. 도 2는 본 발명에 따른 자기저항 센서(2)의 구성을 나타내는 개략도이다. 자기저항 센서(2)는 자기장이 크면 저항이 낮아져서 낮은 전압이 흐른다. 그러나 자기장이 줄어들면 즉, 가까이 두었던 자석이 멀어질수록 저항이 커져서 전압이 높아지게 된다. 자기저항 센서(2)는 단지 스위치의 변화에 의한 불린(boolen) 신호만을 내보내는게 아니라 자기장의 변화에 의한 신호를 증폭시키는 과정을 통하여 5V정도의 범위내에서의 민감한 신호를 감지할 수 있고, 이 범위를 넘으면 불린 스위치 역할을 하여 외부인의 출입을 통제할 수 있다.

본 발명에 있어서, 자기저항 물질은 큐빅 구조를 가지는 Ba₂FeMoO₆ 나 테트라고널(tetragonal) 전이를 보이는 Sr₂FeMoO₆ 시료를 사용한다. Ba₂FeMoO ₆ 나 Sr₂FeMoO₆는 강자성-상자성 자기 전이 온도가 상온 이상이므로(영상 40℃ ~ 140℃)상온에서는 강자성 성질을 가지게 되고, 높은 자기저항 비율을 나타내며, 또한 온도에 따른 저항변화가 영하 13℃로부터 영상 30℃ 까지 2% 미만이어서 오작동을 유발할 염려도 없다.

이하 첨부한 도면을 참조하여, 본 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있으며, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.

[실시예1]

본 실시예에 따른 자기저항 센서(2)를 이용한 경보 시스템에서 영구자석(1)은 문틀(100)의 상부에 작은 홈을 개설하여 장착하고, 자기저항 센서(2)는 문(200)을 닫았을 때 영구자석(1)과 접지되도록 문(200)의 상부에 홈을 개설하여 장착한다. 도 4는 본 실시예에 따른 영구자석과 자기저항 센서를 장착한 문틀(100)과 문(200)을 나타내는 개략도이다.

자기저항 센서(2)의 자기저항 물질로 Ba₂FeMoO₆를 사용한다. 도 3은 Ba₂FeMoO₆의 상온에서 임의의 자기장 세기에 따른 자화를 나타낸 그래프로, 상온에서 높은 자기저항 비율을 보임을 알 수 있다.

전력공급장치(3)는 항상 직류 15V를 걸어주는 장치를 사용한다. 전력공급장치(3)는 슈미트 트리거(4)의 양단에 +15V ~ -15V를 걸어주고, 디비젼된 8V의 전압이 자기저항 센서(2)에 공급된다. 문(200)이 닫혀 있을 경우에 항상 4V의 전압이 생성된다. 그리고 문(200)을 열었을때 6V의 전압이 생성되게 된다. 자기저항 센서(2)의 출력 전압 4 ~ 6V는 슈미트 트리거(4)내의 311칩의 단자에 공급된다.

311칩의 또 다른 단자에서는 자기저항 센서(2)의 값이 5V이하 입력되면, 0V값이 항상 진행되어서 오프상태를 이루며, 5V이상이 입력되면 5V값이 생산되어 온상태가 된다.

자기저항 센서(2)가 작동되지 않을 때에 항상 오프상태이며 이에 따라 0V의 전압이 유지되기 때문에 비상벨 장치는 작동하지 않는다. 반대로 자기저항 센서(2)가 작동이 되면 5V의 전압이 들어오게 되고 이에 따라 그 전압을 이용하여 비상벨을 울리게 된다.

[실시예2]

본 실시예에 따른 자기저항 센서(2)를 이용한 경보 시스템에서 영구자석(1)은 문틀(100)의 상부에 작은 홈을 개설하여 부착하고, 자기저항 센서(2)는 문(200)을 닫았을 때 영구자석(1)과 접지되도록 문(200)의 상부에 부착한다. 도 4는 본 실시예에 따른 영구자석과 자기저항 센서를 장착한 문틀(100)과 문(200)을 나타내는 개략도이다.

자기저항 센서(2)의 자기저항 물질로 Sr₂FeMoO₆ 을 사용한다.

본 발명에 따라 작동신호 범위를 조절할 수 있으므로 오작동의 야기로 인한 문제점을 해결하고, 문(200)의 개폐의 범위가 민감하게 작용하는 곳에서는 아주 미세한 신호로도 경보를 울릴 수 있고 또는 어느 정도의 틈을 무시할 수 있도록 하여 결국 민감성이 조절되도록 할 수 있으므로 사용범위가 넓다. 또한 외부의 과자장을 인식할 수 있어 외부에서의 통제를 방지할 수 있으므로 안정성이 높다. 또한 생산공정의 과정이 단순하여 원가절감에도 큰 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자기저항 센서를 이용한 경보 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 자기저항 센서의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 3은 Ba₂FeMoO₆ 의 상온에서 임의의 자기장 세기에 따른 자화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 실시예에 따른 영구자석과 자기저항 센서를 장착한 문틀과 문을 나타내는 개략도이다.

<주요 도면 부호에 관한 간단한 설명>

1:영구자석, 2:자기저항 센서,

3:전력공급장치, 4:슈미트 트리거,

5:알람, 10:양극,

20:음극, 30:그라운드,

40:자기저항 센서 본체, 100:문틀,

200:문.

Claims

문(200)과 문틀(100)의 어느 일측에 장착된 영구자석(1); 문(200)과 문틀(100)의 다른 일측에 장착되고, 문(200)의 개폐에 따라 자기저항의 변화를 일으키는 자기저항 물질을 구비한 자기저항 센서(2); 상기 센서(2)에 유선으로 연결되는 전력공급장치(3); 상기 센서(2)와 상기 전력공급장치(3)에 유선으로 연결되는 슈미트 트리거(4); 및 상기 슈미트 트리거(4)에 유선으로 연결되는 알람(5)으로 구성되는 자기저항 센서를 이용한 경보 시스템에 있어서,

상기 자기저항 물질은 Ba₂FeMoO₆ 또는 Sr₂FeMoO₆인 것을 특징으로 하는 자기저항 센서를 이용한 경보 시스템.
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