KR100511367B1 - System and Method for Measuring Transmittances of Special Coating Film According to Wavelength - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산업체 및 가정용, 차량용으로 많이 사용되는 자외선 및 태양 광선 차단 필름의 실제 투과율 및 차단률을 측정할 수 있는 휴대가 가능한 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wavelength-specific transmittance measurement system and a method of a portable coating film that can measure the actual transmittance and blocking rate of ultraviolet and sunscreen films widely used for industrial, home, and vehicle.
본 발명 시스템은 가시광선 발광부(11)와 수광부(14), 적외선 발광부(12)와 수광부(15), 자외선 발광부(13)와 수광부(16), 상기 수광부(14-16)로부터 검출된 아날로그 신호를 2단 증폭 및 고주파를 필터링하기 위한 가시광선 증폭기(17), 적외선 증폭기(18) 및 자외선 증폭기(19), 필터링된 아날로그 검출신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 제1 내지 제3 A/D 변환기(20-22), 상기 ADC(20-22)의 디지털 측정 입력을 받아 신호처리하여 각 파장별로 코팅 필름의 디지털 투과율 값을 출력함과 동시에 시스템 전체에 대한 제어를 수행하는 마이컴(23), 상기 디지털 투과율을 디스플레이시켜 주는 LCD로 이루어진 디스플레이부(8) 및 측정기 시스템의 동작을 기동시키기 위한 전원장치(9)를 턴온/턴오프시키는 전원 스위치(3)를 포함하고 있다.The present system detects from the visible light emitting unit 11 and the light receiving unit 14, the infrared light emitting unit 12 and the light receiving unit 15, the ultraviolet light emitting unit 13 and the light receiving unit 16, and the light receiving unit 14-16. First to third A for converting the filtered analog signal into a digital signal, the visible light amplifier 17, the infrared amplifier 18 and the ultraviolet amplifier 19, and the filtered analog detection signal for two-stage amplification and high frequency filtering. Microcomputer (23) for receiving the digital measurement input of the / D converter (20-22), the ADC (20-22) signal processing to output the digital transmittance value of the coating film for each wavelength and to control the entire system at the same time (23) ), A display unit 8 consisting of an LCD for displaying the digital transmittance, and a power switch 3 for turning on / off the power supply 9 for activating the operation of the measuring system.
Description
본 발명은 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빛의 파장을 크게 자외선, 적외선 및 가시광선의 세분류로 분류하여 각 파장별로 특수 코팅 필름의 투과율을 측정하여 각각의 파장에 대한 투과율을 디지털 값으로 표시할 수 있는 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transmission system for measuring the wavelength of a special coating film and a method thereof. More specifically, the wavelength of light is classified into subdivisions of ultraviolet rays, infrared rays, and visible light. The present invention relates to a wavelength-specific transmittance measurement system and a method of displaying a special coating film having a transmittance with respect to a wavelength.
일반적으로 건물의 창문 유리창 또는 차량의 유리창에 부착되어 여름철에 뜨거운 햇빛이 실내로 입사하는 것을 차단하거나 또는 실내가 외부로 노출되는 것을 방지하기 위하여 입사광선의 일부 또는 전부를 차단하는 각종 특수 코팅 필름이 사용되고 있다. 상기 코팅 필름을 차량에 부착하여 사용하고자 하는 경우는 도로교통법 제48조에 규정된 사항(즉, 10m 앞에서 차량 안이 확인되지 않을 경우 불법선팅으로 간주됨)을 준수하기 위해서는 정확한 필름의 투과율을 측정하는 것이 요구된다.Generally, various special coating films are attached to the window glass of a building or the window of a vehicle to block hot sunlight from entering the room during summer, or block some or all of the incident light to prevent the interior from being exposed to the outside. It is used. If the coating film is to be attached to the vehicle and used, it is necessary to measure the transmittance of the correct film in order to comply with the provisions of Article 48 of the Road Traffic Act (that is, it is regarded as illegal setting if the inside of the vehicle is not confirmed before 10m) Required.
그런데 상기 목적을 위해 차량에 부착되는 선팅 필름은 고투명 폴리에스터 필름에 자외선 차단 코팅, 스크래치(흠집) 방지, 적외선 흡수 코팅, 열차단을 위한 금속(알루미늄, 니켈, 크롬, 티타늄 등)피막 삽입, 색상 부여 점착제를 코팅, 복합접착 등 여러 가지 기술이 적용되어 제작이 이루어지게 된다.However, the sunt film attached to the vehicle for the above purpose is a high-transparent polyester film, UV protection coating, scratch prevention, infrared absorption coating, metal (aluminum, nickel, chromium, titanium, etc.) film insert for thermal insulation, color The production is made by applying various techniques such as coating, complex bonding, and imparting adhesive.
따라서, 제조회사별로 다양한 종류와 기능을 갖고 있는 코팅 필름이 제조 판매되고 있으나, 코팅 필름의 외견상 색상만으로는 인체 피부에 해로운 자외선이나 피부를 검게 태우는 적외선의 차단 정도, 즉 투과율을 정확하게 알 수 없다. Therefore, although coating films having various types and functions are manufactured and sold by manufacturers, only the apparent color of the coating film does not accurately determine the degree of blocking of ultraviolet rays harmful to human skin or infrared rays that burns the skin, that is, transmittance.
따라서, 차량 등에 선팅을 시공하는 시공업체 또는 코팅 필름 제조회사에서는 사용자와의 거래시에 제품의 품질을 정확하게 설명하기 위해서는 거래대상 코팅 필름에 대하여 자외선, 적외선 및 가시광선의 투과율을 각 파장별로 측정하여 각각의 파장에 대한 투과율을 한번의 측정으로 동시에 표시해줄 필요성이 있다.Therefore, in order to accurately describe the quality of the product during the transaction with the user, the contractor or the coating film manufacturing company constructing the sun, etc., measure the transmittance of ultraviolet, infrared and visible light for each wavelength by measuring each wavelength It is necessary to simultaneously display the transmittance for the wavelength of in a single measurement.
그런데 종래의 코팅 필름 측정기는 예를들어, 20-261763호 또는 20-187968호 등에 개시된 바와 같이 단색의 가시광선만을 측정하거나 또는 측정기의 구성이 발광부와 수광부가 별개로 분리된 구조를 갖기 때문에 측정기 전체가 콤팩트한 구조를 갖고 있지 못하였다. 그러나, 상기한 종래기술은 모두 차량의 유리에 대한 투과율을 측정하기 위한 용도로 개발된 구조이므로 코팅 필름의 측정기로는 측정의 정밀도가 떨어지며, 제품의 사이즈가 큰 문제가 있다.By the way, the conventional coating film measuring device, for example, as described in the 20-261763 or 20-187968 or the like measuring only the visible light of a single color or because the configuration of the measuring device has a structure in which the light emitting part and the light receiving part are separated separately The whole did not have a compact structure. However, the above-described conventional techniques are all developed for the purpose of measuring the transmittance of the glass of the vehicle, so that the measurement accuracy of the coating film is poor, and the size of the product has a big problem.
또한, 상기 종래의 가시광선 투과율 측정장치는 투과율 측정치의 정확도를 기하기 위한 초기 캘리브레이션(calibration) 기능이 구비되어 있지 못하며, 측정시간도 3초 정도로 느릴 뿐 아니라 사용방법에 따라 측정치에 오차가 발생할 수 있는 구조적인 단점이 있다.In addition, the conventional visible light transmittance measuring device is not equipped with the initial calibration (calibration) function for measuring the accuracy of the transmittance measurement, the measurement time is not only slow to about 3 seconds, the error may occur in the measured value depending on the usage method There is a structural drawback.
종래에는 코팅 필름에 대하여 자외선, 적외선 및 가시광선의 투과율을 각 파장별로 측정하여 각각의 파장에 대한 투과율을 한번의 측정으로 동시에 표시해주는 장치가 제안되어 있지 않았다.Conventionally, a device for simultaneously displaying the transmittance for each wavelength by measuring the transmittance of ultraviolet, infrared and visible light for each wavelength has not been proposed for the coating film.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 좀 더 정확하고 다양한 필름의 특성을 파악하기 위해서 여러대의 기기를 조작해야 하는 불편을 제거하고, 한 번에 3가지 파장 즉, 자외선, 적외선 및 가시광선 모두에 대한 투과율을 동시에 디지털 값으로 표시할 수 있는 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object is to remove the inconvenience of having to operate a plurality of devices to grasp the characteristics of the film more accurate and various, once The present invention provides a wavelength-specific transmittance measurement system and a method of coating a special coating film capable of simultaneously displaying digital transmittance of three wavelengths, that is, ultraviolet rays, infrared rays, and visible light.
본 발명의 다른 목적은 여러 기기를 동시에 휴대하기가 불편하고, 또한 파장대별 개별 투과율 측정 시스템의 크기도 커서 휴대용으로 사용하기에는 불편함이 따르는 문제점을 해결하여, 하나의 기기로 3가지 파장에 대한 투과율을 동시에 디지털 값으로 표시할 수 있는 초소형 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to solve the problem that it is inconvenient to carry several devices at the same time, and also because the size of the individual transmittance measurement system for each wavelength band is large, it is inconvenient to use portable, the transmittance for three wavelengths in one device To provide a wavelength-specific transmittance measurement system of a very small special coating film that can simultaneously display a digital value.
본 발명의 또 다른 목적은 크기를 최소로 하여 최적의 크기로 휴대성을 강화하고, 건전기와 어댑터를 동시에 사용할 수 있고 투과율 측정시에만 시스템을 가동시키는 방식으로 전원을 세이빙하여 밧데리를 절약할 수 있는 전원장치를 구비한 초소형 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to minimize the size to enhance the portability to the optimal size, and to save the battery by saving the power in such a way that you can use the battery and the adapter at the same time, and operate the system only when measuring the transmittance To provide a wavelength-specific transmittance measurement system of a very small special coating film having a power supply.
본 발명의 다른 목적은 측정치의 화면 표시와 측정방법을 단순화하여 사용상의 편의성을 높인 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템을 제공하는 데 있다Another object of the present invention is to provide a system for measuring the transmittance of each wavelength of a special coating film, which improves the convenience of use by simplifying the screen display and the measuring method of measured values.
본 발명의 또 다른 목적은 자외선, 적외선 및 가시광선 센서 상호간에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 광 가이드 블록을 채용한 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a system for measuring transmittance of wavelengths of a special coating film using a light guide block which can minimize the influence between ultraviolet, infrared and visible light sensors.
본 발명의 다른 목적은 마이컴에 실시간 클럭(RTC)과 플래시 메모리(FRAM)를 구비하고 기준 필름을 지정하여 데이터 베이스를 구축함에 의해 같은 종류의 필름인 경우 미리 측정한 필름의 기준 데이터값과 오차범위를 벗어나는 경우 오류 메시지 출력 기능을 갖는 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a real-time clock (RTC) and a flash memory (FRAM) in the microcomputer and designate a reference film to establish a database, so that the reference data values and error ranges of the previously measured film in the same type of film. To provide a transmission system for measuring the wavelength of a special coating film having an error message output function when out of the.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템에 있어서, 가시광선 파장대의 빛을 발생하는 가시광선 발광부와, 적외선 파장대의 빛을 발생하는 적외선 발광부와, 근자외선 파장대의 빛을 발생하는 자외선 발광부와, 상기 가시광선 발광부에 대향하여 소정거리를 두고 배치되어 가시광선 파장대의 빛을 수광하는 가시광선 수광부와, 상기 적외선 발광부에 대향하여 소정거리를 두고 배치되어 적외선 파장대의 빛을 수광하는 적외선 수광부와, 상기 자외선 발광부에 대향하여 소정거리를 두고 배치되어 자외선 파장대의 빛을 수광하는 자외선 수광부와, 각각 상기 가시광선 수광부, 적외선 수광부 및 자외선 수광부로부터 검출된 아날로그 가시광선, 적외선 및 자외선 측정신호를 증폭 및 고주파 잡음을 필터링하기 위한 제1 내지 제3 증폭기와, 각각 상기 필터링된 아날로그 가시광선, 적외선 및 자외선 측정신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 제1 내지 제3 A/D 변환기와, 상기 제1 내지 제3 A/D 변환기의 디지털 측정값을 순차적으로 받아 신호처리하여 각 파장별로 코팅 필름의 디지털 투과율 값을 출력함과 동시에 시스템 전체에 대한 제어를 수행하는 제어수단과, 상기 각 파장별 디지털 투과율 값을 디스플레이시켜 주는 디스플레이부와, 상기 측정 시스템의 소자들을 내부에 수용하여 지지하며, 일측면에 상기 코팅 필름을 서로 대향하여 배치된 가시광선 발광부, 적외선 발광부 및 자외선 발광부와, 가시광선 수광부, 적외선 수광부 및 자외선 수광부 사이를 통과하도록 필름삽입홈이 형성된 하우징과, 상기 가시광선, 적외선 및 자외선이 직진하여 상호간에 영향을 미치지 않고 각각 대응하는 가시광선 수광부, 적외선 수광부 및 자외선 수광부로만 입사하도록 안내하며 가시광선 발광부, 적외선 발광부 및 자외선 발광부와, 가시광선 수광부, 적외선 수광부 및 자외선 수광부를 분리 수용함과 동시에 발광부와 수광부 사이에 상기 필름삽입홈이 형성된 광 가이드 수단과, 상기 측정 시스템의 동작전원을 공급하기 위한 전원장치를 턴온/턴오프시키는 메인 전원 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a wavelength-specific transmittance measurement system of a special coating film, visible light emitting unit for generating light in the visible wavelength band, infrared light emitting unit for generating light in the infrared wavelength band, and An ultraviolet light emitting portion for generating light in the ultraviolet wavelength band, a visible light receiving portion arranged at a predetermined distance to face the visible light emitting portion, and a predetermined distance facing the infrared light emitting portion, An infrared light receiving portion arranged to receive light in the infrared wavelength band, an ultraviolet light receiving portion arranged at a predetermined distance to face the ultraviolet light emitting portion, and detected from the visible light receiving portion, the infrared light receiving portion, and the ultraviolet light receiving portion, respectively; Analog Visible, Infrared and UV Measurements Amplify Signals and Filter High Frequency Noise First to third amplifiers, first to third A / D converters for converting the filtered analog visible light, infrared and ultraviolet measurement signals into digital signals, and the first to third A / D. Control means for receiving the digital measurement value of the transducer in sequence to output the digital transmittance value of the coating film for each wavelength, and to control the entire system, and to display the digital transmittance value for each wavelength And a visible light emitting unit, an infrared light emitting unit and an ultraviolet light emitting unit, and a visible light receiving unit, an infrared light receiving unit, and an ultraviolet light unit, which accommodates and supports the elements of the measuring system therein and is disposed to face the coating film on one side. A housing having a film insertion groove formed therethrough so as to pass between the light receiving sections, and the visible light, infrared light, and ultraviolet light go straight to each other. It is guided to enter only the corresponding visible light receiving unit, infrared light receiving unit and ultraviolet light receiving unit, respectively, and the visible light emitting unit, the infrared light emitting unit and the ultraviolet light emitting unit, and the visible light receiving unit, the infrared light receiving unit and the ultraviolet light receiving unit are separately accommodated and emitted simultaneously. And a light guide means having the film insertion groove formed between the unit and the light receiving unit, and a main power switch for turning on / off a power supply for supplying the operating power of the measurement system. Provide a measurement system.
상기 광 가이드 수단은 인쇄회로기판(PCB)에 밀착 고정되며, 상기 가시광선 발광부, 적외선 발광부 및 자외선 발광부 각각을 분리 수용하기 위한 제1광 가이드 블록과, 가시광선 수광부, 적외선 수광부 및 자외선 수광부를 분리 수용하기 위한 제2광 가이드 블록으로 구성되고, 상기 제1광 가이드 블록은 2개의 발광부를 수용하기 위한 2개의 종방향 관통구멍과 그의 중간에 하방향으로 개방되어 나머지 하나의 발광부를 수용하기 위한 수용홈이 형성된 몸체와, 상기 몸체와 일체로 형성되며 발광부와 수광부 사이에 코팅 필름이 삽입되는 필름삽입홈을 형성하도록 "ㄷ" 형상을 가지며 각각 관통구멍과 수용홈과 대응하여 연통하는 제1 내지 제3 발산구멍과 이에 대응하는 제1 내지 제3 수광구멍이 형성된 필름삽입 가이드로 구성되며, 상기 제2광 가이드 블록은 하방향으로 개방된 3개의 수용홈이 형성된 구조를 이룬다.The light guide means is fixed in close contact with a printed circuit board (PCB), the first light guide block for separately receiving each of the visible light emitting unit, infrared light emitting unit and ultraviolet light emitting unit, visible light receiving unit, infrared light receiving unit and ultraviolet light And a second light guide block for separately accommodating the light receiving part, the first light guide block having two longitudinal through-holes for accommodating two light emitting parts, and being opened downward in the middle thereof to receive the other light emitting part. A body having an accommodating groove formed therein, and having a “c” shape formed integrally with the body to form a film insertion groove into which a coating film is inserted between the light emitting portion and the light receiving portion, respectively communicating with the through hole and the accommodating groove. And a film insertion guide having first to third diverging holes and corresponding first to third light receiving holes, wherein the second light guide block To form the receiving structure 3 groove is formed open in the direction.
상기 발광부 사이에는 가장 파장이 큰 적외선 발광부와 가시광선 발광부 사이에 가장 파장이 작은 자외선 발광부를 배치하고, 가장 파장이 큰 적외선 수광부와 가시광선 수광부 사이에 가장 파장이 작은 자외선 수광부를 배치하여 센서들 상호간의 간섭을 최소화시키는 것이 바람직하다.Between the light emitting unit is disposed between the infrared light emitting unit having the largest wavelength and the visible light emitting unit has the smallest ultraviolet light emitting unit, and the ultraviolet light receiving unit having the smallest wavelength between the infrared light receiving unit having the largest wavelength and the visible light receiving unit It is desirable to minimize the interference between the sensors.
더욱이, 상기 제어수단은 순차적으로 상기 각 파장별 디지털 측정값을 다수회 받아들여 평균값을 구하고, 구해진 평균 측정값을 0~100의 입력 레인지에 맞도록 각 파장별로 기설정된 값으로 나눈 후, 입력 레인지 변환된 16진수 평균 측정값을 10진수로 변환하여 투과율 값을 구한다.Furthermore, the control means sequentially receives the digital measurement values for each wavelength a plurality of times, obtains an average value, divides the obtained average measurement value by a predetermined value for each wavelength so as to fit the input range of 0 to 100, and then input range. The transmissive hexadecimal average measured value is converted to decimal to find the transmittance value.
본 발명 시스템은 각각 상기 제1 내지 제3 증폭기의 후단에 설치되어 코팅 필름을 필름삽입홈에 삽입하지 않은 초기상태일 때 각 파장별 투과율이 100%로 설정하도록 해당 파장의 전압 출력값을 조정하기 위한 제1 내지 제3 캘리브레이션 저항을 더 포함하여 캘리브레이션 기능을 갖고 있다.The system of the present invention is installed at the rear end of each of the first to third amplifiers to adjust the voltage output value of the corresponding wavelength to set the transmittance of each wavelength to 100% when the initial state is not inserted into the film insertion groove. It further has a calibration function by further including first to third calibration resistors.
또한, 상기 제1 내지 제3 증폭기는 각각 2단의 제1 및 제2 연산증폭기로 구성되며, 상기 제2연산증폭기에 구비되어 가시광선, 적외선 및 자외선 수광부 각각의 감도 차이를 보정하여 전체적으로 균일한 전압 출력값을 출력하도록 각 단마다 이득을 조정하기 위한 제1 내지 제3 이득 조정용 가변저항과, 상기 제1연산증폭기와 함께 저주파의 수광부 출력에 포함된 고주파 노이즈 성분(fluctuation)을 제거하여 제어수단에 안정적인 신호를 인가시키기 위한 능동 제1 내지 제3 저역통과필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.The first to third amplifiers each include two stages of first and second operational amplifiers, and are provided in the second operational amplifier to compensate for differences in sensitivity of visible light, infrared light, and ultraviolet light receivers, thereby providing a general uniformity. A variable resistor for first to third gain adjustment for adjusting gain for each stage to output a voltage output value, and a high frequency noise component included in the output of the low frequency light receiver along with the first operational amplifier to remove the high frequency noise. It is preferable to further include an active first to third low pass filter for applying a stable signal.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 측정방법에 있어서, 상기 투과율 측정 시스템의 전원스위치를 누르는 것에 응답하여 동작전원(Vcc)과 부동작전원(-Vcc)을 측정 시스템의 각 부분에 인가하여 시스템 제어 프로그램의 시스템 초기화처리루틴에 따라 초기화처리를 수행하고 인터럽트 구동방식으로 시스템을 구동하는 단계와, 상기 피측정 코팅 필름이 필름삽입홈에 삽입된 경우 코팅 필름의 일측에 배열된 제1 내지 제3 발광다이오드로부터 발생된 가시광선, 적외선 및 자외선을 상기 제1 내지 제3 발광다이오드에 대향하여 코팅 필름의 타측에 배치된 제1 내지 제3 포토 다이오드로 각각 가시광선, 적외선 및 자외선이 수광될 때 수광량에 비례하는 제1 내지 제3 전류를 발생하는 단계와, 상기 제1 내지 제3 측정 전류값을 각각 제1연산증폭기 및 제2연산증폭기에서 전류-전압 증폭과 전압 증폭의 2단 증폭에 의해 미세한 측정신호를 증폭한 후 상기 제1 내지 제3 캘리브레이션 저항을 통하여 증폭기의 출력을 제1 내지 제3 A/D 변환기로 전달하는 단계와, 상기 제1 내지 제3 A/D 변환기로부터 아날로그 검출신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와, 상기 제1 내지 제3 A/D 변환기의 상태 레지스터를 통해 A/D 변환이 이루어졌는 지를 주기적으로 체크하여, 측정값에 대한 A/D 변환이 이루어진 경우 이를 반복하여 다수회의 A/D 변환이 이루어지면 다수회의 A/D 변환된 값을 평균하여 평균 측정값을 구하는 단계와, 상기 디지털 평균 측정값을 0~100의 범위에 들도록 입력 레인지에 맞춰서 설정된 값으로 나눔에 의해 입력 레인지 변환을 수행하는 단계와, 상기 입력 레인지 변환된 16진수 측정값을 10진수로 변환하는 단계와, 상기 10진수로 변환된 측정값을 BCD(binary-coded decimal)/7-세그먼트 변환하여 얻어진 7-세그먼트 변환값을 LCD 드라이버로 인가하여 LCD 디스플레이에 가시광선, 적외선 및 자외선 투과율을 순차적으로 표시하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 측정방법을 제공한다.According to another feature of the invention, the present invention is a method for measuring the transmittance measurement system for each wavelength of the coating film, in response to pressing the power switch of the transmittance measurement system operating power source (Vcc) and non-operating power source (-Vcc) Is applied to each part of the measurement system to perform an initialization process according to the system initialization processing routine of the system control program and to drive the system in an interrupt drive method; when the coating film to be measured is inserted into the film insertion groove, the coating film Visible light, infrared rays and ultraviolet rays generated from the first to third light emitting diodes arranged on one side of the visible light are respectively visible to the first to third photodiodes disposed on the other side of the coating film to face the first to third light emitting diodes. Generating first to third currents proportional to the amount of light received when light, infrared rays and ultraviolet light are received, and the first to third sides After the constant current value is amplified by the two-stage amplification of the current-voltage amplification and the voltage amplification in the first operational amplifier and the second operational amplifier, respectively, the output of the amplifier is output through the first to third calibration resistors. Transferring to a first to third A / D converter, converting an analog detection signal from the first to third A / D converter into a digital signal, and a status register of the first to third A / D converter. Periodically check whether the A / D conversion has been done through the A / D conversion, and if the A / D conversion is performed on the measured value, repeat this process and if the A / D conversion is made a plurality of times, average the average of the A / D converted values. Obtaining a measured value, performing input range conversion by dividing the digital average measured value by a value set according to an input range so as to fall within a range of 0 to 100, and converting the input range Converting the hexadecimal measurement value into a decimal number, and applying the 7-segment conversion value obtained by converting the binary-valued measured value into binary-coded decimal (BCD) / 7-segment conversion to the LCD driver. It provides a method for measuring the transmittance measurement system for each wavelength of the coating film, characterized in that consisting of the steps of sequentially displaying the visible light, infrared light and ultraviolet light transmittance.
상기 입력 레인지 변환단계에서 가시광선 및 적외선 측정값은 A/D 변환된 값을 4로 나누고, 자외선 측정값은 전체적인 범위를 가시광선, 적외선과 맞추기 위해서 A/D 변환된 값을 3으로 나눈다.In the input range conversion step, the visible and infrared measurement values are divided by the A / D converted values by 4, and the ultraviolet measurement values are divided by the A / D converted values by 3 to match the overall range with the visible and infrared rays.
또한, 본 발명은 상기 가시광선, 적외선, 자외선 각각은 특성에 따라 제2연산증폭기의 오프셋이 다르기 때문에 오프셋 조정을 위해 각각의 측정값을 조정하는 단계를 더 포함한다.In addition, the present invention further includes adjusting each measured value for offset adjustment because each of the visible light, the infrared light, and the ultraviolet light has a different offset of the second operational amplifier according to characteristics.
더욱이, 본 발명은 상기 피측정 코팅 필름을 측정 시스템의 필름삽입홈에 삽입시키지 않은 상태에서 각 파장별 투과율을 측정하여 LCD 디스플레이에 가시광선, 적외선 및 자외선 투과율을 표시하는 단계와, 상기 초기 상태에서 투과율 측정값이 100%인 지를 판단하여, 상기 판단결과 어떤 파장의 투과율이 100% 미만인 경우는 해당하는 캘리브레이션 저항을 회전시켜 저항값을 높이고, 투과율이 100%를 초과하는 경우는 해당하는 캘리브레이션 저항을 회전시켜 저항값을 낮추어 투과율을 100%로 조정하는 단계를 더 포함한다.Furthermore, the present invention is to measure the transmittance for each wavelength in the state that the coating film to be measured is not inserted into the film insertion groove of the measurement system to display the visible light, infrared ray and ultraviolet ray transmittance on the LCD display, in the initial state If the transmittance measurement value is determined to be 100%, and the result of the determination indicates that the transmittance of any wavelength is less than 100%, the corresponding calibration resistance is rotated to increase the resistance value, and if the transmittance exceeds 100%, the corresponding calibration resistance is Rotating to lower the resistance value to further adjust the transmittance to 100%.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템 및 방법에 의하면, 용도가 다양하고, 종류마다 실제 투과율이 다른 필름의 투과율과 차단율을 손쉽게 알 수 있으며, 디지털 방식을 적용하여, 누구나 인식 가능하고, 저가의 제품을 구현하여 그 사용 용도를 다양하게 하는 효과가 있다.As described above, according to the wavelength and transmittance measurement system and method of the special coating film according to the present invention, it is possible to easily know the transmittance and blocking rate of the film having various uses, and the actual transmittance is different for each type, by applying a digital method, Anyone can recognize and implement a low-cost product has the effect of diversifying its use.
또한, 전원을 어댑터와 배터리를 동시에 사용 가능하도록 설계하여 기존의 시스템에서는 없는 휴대성을 향상시켰고, 저전력 시스템으로 구현하고, 크기 및 무게를 줄여 휴대성을 높이는 효과가 있다.In addition, by designing the power supply to use the adapter and the battery at the same time, improved portability that is not available in the existing system, implemented as a low-power system, it has the effect of increasing the portability by reducing the size and weight.
(실시예)(Example)
이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 외관을 나타내는 사시도, 저면도 및 정면도, 도 2는 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 측정회로를 나타내는 개략 블록도이다.1A to 1C are a perspective view, a bottom view and a front view of a wavelength-specific transmittance measurement system of a special coating film according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a wavelength-specific transmittance measurement system of a special coating film A schematic block diagram showing a measuring circuit of.
먼저 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템(1)은 크게 가시광선 발광부(11)와 수광부(14), 적외선 발광부(12)와 수광부(15), 자외선 발광부(13)와 수광부(16), 상기 수광부(14-16)로부터 검출된 아날로그 신호를 2단 증폭 및 고주파를 필터링하기 위한 가시광선 증폭기(VLT AMP)(17), 적외선 증폭기(IR AMP)(18) 및 자외선 증폭기(UV AMP)(19), 필터링된 아날로그 검출신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 제1 내지 제3 A/D 변환기(ADC1-ADC3)(20-22), 상기 ADC(20-22)의 디지털 측정 입력을 받아 신호처리하여 각 파장별로 코팅 필름의 디지털 투과율 값을 출력함과 동시에 시스템 전체에 대한 제어를 수행하는 마이컴(23), 상기 디지털 투과율을 디스플레이시켜 주는 LCD로 이루어진 디스플레이부(8) 및 측정기 시스템의 동작을 기동시키기 위한 전원장치(9)를 턴온/턴오프시키는 전원 스위치(3)를 포함하고 있다.First, referring to FIG. 2, the transmittance measuring system 1 for each wavelength of the special coating film according to the present invention is largely visible light emitting part 11 and light receiving part 14, infrared light emitting part 12 and light receiving part 15, Ultraviolet light emitting unit 13 and light receiving unit 16, visible light amplifier (VLT AMP) 17, infrared ray amplifier (IR AMP) for two-stage amplification and high frequency filtering of analog signal detected by light receiving unit 14-16 18 and a UV amplifier 19, a first to third A / D converters (ADC1-ADC3) 20-22 for converting the filtered analog detection signal into a digital signal, and the ADC ( 20-22) receives a digital measurement input signal processing to output the digital transmittance value of the coating film for each wavelength, and at the same time control the entire system, and a microcomputer (23) consisting of the LCD to display the digital transmittance Power source for starting the operation of the display unit 8 and the meter system And a power switch 3 for turning on / off values (9).
상기 가시광선(VLT) 발광부(11)는 가시광선 전 파장(400~700nm)에 걸쳐서 고루 빛을 내도록 설계되어 있고, 적외선(IR) 발광부(12)는 근적외선에서 원적외선 파장대까지의 빛을 내도록 설계되어 있으며, 자외선(UV) 발광부(13)는 원자외선의 경우 대부분 대기층에서 흡수되므로 근자외선 파장대(280~400nm)의 빛을 내도록 설계되어 있다.The visible light (VLT) light emitting unit 11 is designed to emit light evenly over the entire visible light wavelength (400 ~ 700nm), the infrared light (IR) light emitting unit 12 to emit light from the near infrared to the far infrared wavelength band The ultraviolet light (UV) light emitting unit 13 is designed to emit light in the near ultraviolet wavelength range (280 to 400 nm) because most ultraviolet rays are absorbed in the atmospheric layer.
또한, 가시광선(VLT) 수광부(14)는 가시광선 전 파장(400~700nm)에 걸쳐서 고루 빛을 받고 감도도 가시광선 파장대에 대해 일정하도록 설계되어 있어서 감도에 따른 오차를 최소화하도록 설계되어 있고, 적외선(IR) 수광부(15)는 근적외선에서 원적외선 파장대까지의 빛을 받도록 설계되어 있으며, 자외선(UV) 수광부(16)는 원자외선의 경우 대부분 대기층에서 흡수되므로 근자외선 파장대(280~400nm)의 빛을 받도록 설계되어 있으며, 또한, 적외선 및 자외선 수광부(15,16)도 파장대에 따른 감도를 일정하게 하여 오차를 최소로 하였다.In addition, the visible light (VLT) light receiving unit 14 is designed to receive light evenly over the entire wavelength of visible light (400 to 700 nm) and the sensitivity is also constant for the visible light wavelength band, thereby minimizing an error due to sensitivity. The infrared light receiving unit 15 is designed to receive light from the near infrared to the far infrared wavelength band, and the ultraviolet light receiving unit 16 is absorbed from the atmospheric layer in the case of far infrared rays, so light of the near ultraviolet wavelength band (280 to 400 nm) In addition, the infrared and ultraviolet light-receiving units 15 and 16 also have a constant sensitivity according to the wavelength band to minimize the error.
상기 가시광선 증폭기(VLT AMP)(17), 적외선 증폭기(IR AMP)(18) 및 자외선 증폭기(UV AMP)(19)는 수광부(14-16) 각각의 감도 차이를 보정하도록 각 단마다 이득을 조정하여 전체적으로 고른 출력을 내도록 설계하였고, 또한 증폭기에 포함된 필터를 통해서 고주파 잡음을 줄이고 진폭의 요동을 줄여서 오차를 최소화하였다.The visible light amplifier (VLT AMP) 17, the infrared amplifier (IR AMP) 18, and the ultraviolet amplifier (UV AMP) 19 obtain a gain for each stage to correct the difference in sensitivity of each of the light receivers 14-16. It is designed to produce an even output through adjustment, and the filter included in the amplifier minimizes the error by reducing the high frequency noise and the amplitude fluctuation.
또한, 제1 내지 제3 A/D 변환기(ADC1-ADC3)(20-22)는 10비트 이상의 것을 이용하여 5mV 이하의 해상도를 갖도록 설계하여 정밀도를 높였다. In addition, the first to third A / D converters (ADC1-ADC3) 20-22 are designed to have a resolution of 5 mV or less by using 10 bits or more to increase accuracy.
한편, 마이컴(23)은 칩 내부에 도 5에 도시된 바와 같은 시스템 제어 프로그램이 기억되어 있는 시스템 제어용 제1메모리(ROM)(23a)와 신호처리 중에 있는 데이터를 일시적으로 기억시키기 위한 제2메모리(RAM)(23b)를 일체로 구비한 마이크로프로세서(CPU)(23c)로 구성되어 있다. 필요에 따라 마이컴(23)은 제1메모리(ROM)(23a)와 제2메모리(RAM)(23b) 대신에 전원이 차단되는 경우에도 기억된 데이터가 지워지지 않는 플래시 메모리(FRAM)를 채용하여 구성될 수 있다.On the other hand, the microcomputer 23 has a system control first memory (ROM) 23a in which a system control program as shown in Fig. 5 is stored in a chip, and a second memory for temporarily storing data in signal processing. It consists of a microprocessor (CPU) 23c which is provided with (RAM) 23b integrally. If necessary, the microcomputer 23 employs a flash memory (FRAM) that does not erase stored data even when power is cut off instead of the first memory (ROM) 23a and the second memory (RAM) 23b. Can be.
상기 마이컴(23)은 본 발명 측정 시스템의 핵심적인 역할을 수행하는 것으로, 가장 큰 부분은 A/D 변환기(20-22)에서 입력되는 신호를 받아서 처리하는 것으로, 측정값을 다수회 A/D 변환 후 평균화를 통해서 측정 오차를 줄이고, A/D 변환에 있어서 선형성을 높이기 위한 보정도 수행한다. The microcomputer 23 plays a key role of the measurement system of the present invention, and the largest part receives and processes a signal input from the A / D converter 20-22, and measures the measured value a plurality of times. After conversion, averaging is used to reduce measurement errors and to improve linearity in A / D conversion.
또한, LCD 디스플레이(8)에 맞도록 디스플레이되는 값을 7-세그먼트(Segment) 이진부호화 십진수로 바꿔서 마이컴(23)에 내장된 LCD 드라이버(24)를 통해서 파장별로 코팅 필름의 디지털 투과율 값을 표현한다. 더욱이, 마이컴(23)은 동작 중 항상 시스템을 감시하여 동작 중 오류를 방지하도록 워치독타이머 기능을 사용하고, 입력 상황을 검사하여 오류가 있는 지를 검사하는 기능을 수행한다.In addition, the value displayed for the LCD display 8 is converted into a 7-segment binary coded decimal number to express the digital transmittance value of the coating film for each wavelength through the LCD driver 24 embedded in the microcomputer 23. . In addition, the microcomputer 23 monitors the system at all times during operation, uses a watchdog timer function to prevent errors during operation, and performs a function of checking whether there is an error by checking an input situation.
상기 마이컴(23)은 도시되지 않은 실시간 클럭(RTC)를 내장하고, 플래시 메모리(FRAM)를 구비한 경우 측정한 데이터를 실시간 클럭(RTC)을 통해서 측정시간과 함께 저장하고, RS-232, USB 등의 외부기기와의 통신기능수단을 구비하여 측정 데이터를 외부로 출력하는 것도 가능하다.The microcomputer 23 includes a real time clock (RTC), not shown, and stores the measured data with the measurement time through the real time clock (RTC) when the flash memory (FRAM) is provided, and RS-232, USB It is also possible to provide a communication function means with an external device such as to output the measurement data to the outside.
또한, 기준 필름(reference film)을 지정하여 데이터 베이스를 구축함에 의해 같은 종류의 필름인 경우 미리 측정한 필름의 기준 데이터값과 오차범위를 벗어나는 경우 오류 메시지를 출력하는 기능을 갖는다.In addition, by establishing a database by designating a reference film (reference film) has the function of outputting an error message in the case of deviation from the reference data value and the error range of the previously measured film in the same type of film.
본 발명의 실시예에서는 마이컴(23)으로서 삼성전자(주)에서 생산하는 8비트 마이컴, 모델번호 S3C8249-QFP를 채택하여 2바이트를 이용해 이들의 측정 결과를 처리할 수 있어 저렴한 원가로 구현이 가능하다. 그러나, 필요에 따라 8비트 이상의 마이컴을 사용하는 경우 A/D 변환의 해상도 및 신호처리 속도의 향상에 따라 측정의 정밀도와 측정시간의 단축이 가능하게 된다.In the embodiment of the present invention, by adopting an 8-bit microcomputer, model number S3C8249-QFP produced by Samsung Electronics Co., Ltd. as the microcomputer 23, the measurement results can be processed using two bytes, thereby realizing a low cost. Do. However, when 8-bit or more microcomputers are used as necessary, the measurement accuracy and the measurement time can be shortened by the improvement of the resolution of the A / D conversion and the signal processing speed.
또한, LCD 디스플레이(8)는 글라스타입의 LCD로 마이컴(23)에 내장된 LCD 드라이버(24)를 이용하여 제어한다. 숫자의 표시는 7-세그먼트의 형태로 구성되어 있으므로 LCD 드라이버(24)를 통해 하나하나를 제어해야 하는 불편함이 있지만 대량생산시 원가절감을 기할 수 있다.In addition, the LCD display 8 is a glass-type LCD and is controlled using the LCD driver 24 built in the microcomputer 23. Since the display of the number is configured in the form of a seven-segment, there is an inconvenience to control one by one through the LCD driver 24, but can reduce the cost during mass production.
도 1a 내지 도 1c를 참고하면 본 발명에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템(1)는 전원스위치(SW)(3)로 a 접점형 푸시버튼 스위치를 적용하여 전원스위치(3)를 손으로 누르는 동안만 턴온상태가 되어 시스템에 전원이 인가되고, 손을 놓으면 접점이 복귀되어 시스템에 전원이 차단되도록 설계되어 있어, 항상 켜져 있을 때 생길 수 있는 발광부(11-13)와 수광부(14-16)의 노화를 최소로 하고, 포터블로 사용시에 생길 수 있는 배터리 문제를 최소로 하는 장점을 가진다. 1A to 1C, the wavelength-specific transmittance measurement system 1 of the special coating film according to the present invention is a power switch (SW) 3 by applying a contact type pushbutton switch to the power switch 3. Power is supplied to the system when it is turned on only while pressed, and when the hands are released, the contact is returned and the power is cut off to the system. Therefore, the light emitting part 11-13 and the light receiving part 14 which may occur when the lamp is always turned on Minimize aging of -16 and minimize battery problems that can occur when using portable.
또한, 실내에서 사용시에는 교류(AC)를 직류(DC)로 정류하여 DC 전원을 공급하는 어댑터를 이용하여 사용 가능하도록 어댑터 잭(4)을 하우징(1a)에 장착하였고, 실외에서는 배터리를 사용할 수 있도록 전원장치(9)를 구비하였다. 또한, 어댑터를 사용할 때 자동으로 배터리와의 연결이 끊겨져서 내장된 배터리를 보호하도록 하여 최대한 사용자 편의를 제공하도록 하였다.In addition, the adapter jack 4 is mounted in the housing 1a to be used by an adapter that rectifies AC to DC and supplies DC power when used indoors, and the battery can be used outdoors. The power supply unit 9 was provided. In addition, when the adapter is used, the connection with the battery is automatically disconnected to protect the built-in battery to provide maximum user convenience.
한편, 가시광선(VLT), 적외선(IR), 자외선(UV) 발광부(11-13)는 도 3과 같이 각각 해당 파장의 빛을 발생하는 발광다이오드(LED1-LED3)를 사용하여 구성되며 및 가시광선, 적외선, 자외선 발광부(14-16)는 각각 상기 가시광선, 적외선, 자외선 발광부(11-13)의 해당 파장의 빛을 수광하기 위한 포토 다이오드(PD1-PD3)로 구성된다.On the other hand, visible light (VLT), infrared (IR), ultraviolet (UV) light emitting unit (11-13) is configured using a light emitting diode (LED1-LED3) for generating light of the corresponding wavelength, respectively, as shown in FIG. The visible, infrared, and ultraviolet light emitting units 14-16 are each configured with photodiodes PD1-PD3 for receiving light of a corresponding wavelength of the visible, infrared, and ultraviolet light emitting units 11-13.
이 경우 가시광선 발광부(11)와 수광부(14), 적외선 발광부(12)와 수광부(15), 자외선 발광부(13)와 수광부(16)는 각각 가시광선(VLT) 센서(31a), 적외선(IR) 센서(31b) 및 자외선(UV) 센서(31c)를 이루며, 이들은 피측정 코팅 필름(10)이 삽입되는 하우징(1a)의 필름삽입홈(2)의 서로 대향한 위치에 각각 배치되어 있으며, 상기 발광다이오드(LED1-LED3)와 포토 다이오드(PD1-PD3)는 각각 한 라인에 배치되어 있다.In this case, the visible light emitting unit 11 and the light receiving unit 14, the infrared light emitting unit 12 and the light receiving unit 15, the ultraviolet light emitting unit 13 and the light receiving unit 16 are respectively a visible light (VLT) sensor 31a, It consists of an infrared (IR) sensor 31b and an ultraviolet (UV) sensor 31c, which are respectively disposed at opposite positions of the film insertion grooves 2 of the housing 1a into which the coating film 10 to be measured is inserted. The light emitting diodes LED1-LED3 and the photodiodes PD1-PD3 are arranged on one line, respectively.
상기 가시광선 센서(31a), 적외선 센서(31b) 및 자외선 센서(31c)는 모두 자신의 파장대만 빛을 출력하는 것이 아니라 인접 파장대의 빛도 출력하게 된다. 따라서, 본원발명에서는 도 7a 및 도 7b에 도시된 제1 및 제2 광 가이드 블록(51,52)을 사용하여 3 센서(31a-31c)를 분리하여 상호 영향이 없도록 하였다.The visible light sensor 31a, the infrared sensor 31b, and the ultraviolet sensor 31c all output light not only in their own wavelength band but also in adjacent wavelength bands. Therefore, in the present invention, the first and second light guide blocks 51 and 52 shown in FIGS. 7A and 7B are used to separate the three sensors 31a to 31c so that there is no mutual influence.
상기 광 가이드 블록(51,52)은 기밀성을 유지하도록 밀착성이 우수한 재질, 바람직하게는 고무재질로 이루어지며 도 2에 도시된 본원발명의 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 측정회로에 대한 각종 부품들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB)(50) 위에 접착제를 사용하여 고정된다. The light guide blocks 51 and 52 are made of a material having excellent adhesion, preferably a rubber material so as to maintain airtightness, and various components of the measurement circuit of the wavelength-permeability transmission system of the coating film of the present invention shown in FIG. 2. Are fixed using an adhesive on a printed circuit board (PCB) 50 on which they are mounted.
또한, 광 가이드 블록(51,52)은 상기 발광다이오드(LED1-LED3) 각각을 분리 수용하기 위한 제1광 가이드 블록(51)과 포토 다이오드(PD1-PD3)를 분리 수용하기 위한 제2광 가이드 블록(52)으로 이루어진다. 상기 제1광 가이드 블록(51)은 발광다이오드(LED1-LED3)를 수용하기 위한 2개의 종방향 관통구멍(53a,53c)과 그의 중간에 하방향으로 개방된 수용홈(53b)이 형성된 몸체(51a)와, 발광다이오드(LED1-LED3)와 포토 다이오드(PD1-PD3) 사이에 코팅 필름(10)이 삽입되는 필름삽입홈(2)을 형성하도록 "ㄷ" 형상을 가지며 각각 관통구멍(53a,53c)과 수용홈(53b)과 대응하여 연통하는 발산구멍(54a-54c)과 이에 대응하는 수광구멍(55a-55c)이 형성된 필름삽입 가이드(51b)로 구성되며 일체로 성형된다.In addition, the light guide blocks 51 and 52 may separate the first light guide block 51 and the second light guide for separately accommodating the light emitting diodes LED1 to LED3. Block 52. The first light guide block 51 has a body having two longitudinal through holes 53a and 53c for accommodating the light emitting diodes LED1 to LED3 and a receiving groove 53b open downward in the middle thereof. 51a and a "c" shape so as to form a film insertion groove 2 into which the coating film 10 is inserted between the light emitting diodes LED1-LED3 and the photodiode PD1-PD3. The film insertion guide 51b is formed integrally with the diverging holes 54a-54c and the light receiving holes 55a-55c corresponding to the 53c and the receiving groove 53b.
상기 제2광 가이드 블록(52)은 도 7b 및 도 7c와 같이 하방향으로 개방된 3개의 수용홈(56a-56c)이 형성된 구조를 이루고 있으며, 수용홈(56a-56c)의 후방에는 각각 포토 다이오드(PD1-PD3)가 분리 수용된다. 이 경우 상기 제1 및 제2 광 가이드 블록(51,52)은 별개로 성형된 후 접착제로 접촉면을 고정시키거나 또는 일체로 성형될 수 있다.The second light guide block 52 has a structure in which three receiving grooves 56a-56c are opened downward as shown in FIGS. 7B and 7C, and a photo is formed at the rear of the receiving grooves 56a-56c, respectively. Diodes PD1-PD3 are separately housed. In this case, the first and second light guide blocks 51 and 52 may be separately formed and then fixed to a contact surface with an adhesive or may be integrally formed.
따라서, 상기한 제1 및 제2 광 가이드 블록(51,52)을 이용하여 발광다이오드(LED1-LED3)와 포토 다이오드(PD1-PD3)를 분리시키는 경우 각 센서 사이의 상호 간섭을 줄일 수 있게 된다.Therefore, when the light emitting diodes LED1-LED3 and the photodiodes PD1-PD3 are separated by using the first and second light guide blocks 51 and 52, mutual interference between the sensors may be reduced. .
더욱이, 3 센서(31a-31c)의 배치를 파장대를 고려하여 가장 파장이 큰 적외선 센서(31c)와 가시광선 센서(31a) 사이에 가장 파장이 작은 자외선 센서(53b)를 배치함에 의해 센서들 상호간의 간섭을 최대한도로 줄이도록 하였다. 이러한 배치에서는 자외선(UV)과 적외선(UV)은 파장대가 서로 멀리 떨어져 있으므로 영향을 최소로 할 수 있고, 적외선(UV)과 가시광선(VLT)은 인접한 파장대이지만 적외선(UV)이 원적외선 파장대에 최대값을 가지므로 서로간의 영향을 최소로 할 수 있게 된다.Furthermore, considering the arrangement of the three sensors 31a to 31c, the smallest wavelength ultraviolet ray sensor 53b is disposed between the infrared ray sensor 31c and the visible light sensor 31a having the largest wavelength, so that the sensors are mutually separated. To minimize interference. In such an arrangement, ultraviolet (UV) and infrared (UV) wavelengths can be minimized because the wavelength bands are far from each other. Infrared (UV) and visible light (VLT) are adjacent wavelength bands, but infrared rays (UV) are maximum in the far infrared wavelength band. Values can minimize the effects of each other.
또한, 상기 발광다이오드(LED1-LED3)로부터 발생된 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV)은 하우징(1a)의 필름삽입홈(2) 내벽에 마련된 해당 발산구멍(54a-54c)을 통하여 대응하는 수광구멍(55a-55c)으로만 입사하여 대응하는 포토 다이오드(PD1-PD3)에 수광된다.In addition, visible light (VLT), infrared (IR) and ultraviolet (UV) generated from the light emitting diodes (LED1-LED3) are corresponding diverging holes 54a-54c provided in the inner wall of the film insertion groove 2 of the housing 1a. ) Is incident only through the corresponding light receiving holes 55a-55c and received by the corresponding photodiodes PD1-PD3.
또한 본 발명에서는 A/D 변환기(20-22)와 LCD 드라이버(24), ROM, RAM 및 CPU(23a-23c)가 1칩 형태로 마이컴 내부에 내장되어 있어, 측정 시스템의 크기를 최소화할 수 있게 되었고 또한 A/D 변환 성능도 우수하게 된다.In addition, in the present invention, the A / D converter 20-22, the LCD driver 24, the ROM, the RAM, and the CPU 23a-23c are embedded in the microcomputer in the form of a single chip, thereby minimizing the size of the measurement system. In addition, A / D conversion performance is excellent.
도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 센서모듈과 증폭기가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 증폭기에 대한 구체 회로도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, there is shown a sensor module and an amplifier according to the invention, and FIG. 4 shows a specific circuit diagram for the amplifier of FIG. 3.
도시된 바와 같이 센서모듈(31)에서는 각각의 발광다이오드(LED1-LED3)가 전류제한용 저항(R1-R3)을 통하여 동작전원(Vcc)에 연결되어 전원스위치(3)의 누름에 따라 전원이 인가되어 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV)을 발생한다.As shown in the figure, each of the light emitting diodes LED1-LED3 is connected to the operating power source Vcc through the current limiting resistors R1-R3 so that the power source is pressed when the power switch 3 is pressed. It is applied to generate visible light (VLT), infrared light (IR) and ultraviolet light (UV).
상기 발광다이오드(LED1-LED3)에 대향하여 배치된 포토 다이오드(PD1-PD3)는 각각 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV)이 수광될 때 수광량에 비례하는 전류를 발생하여 해당 가시광선 증폭기(VLT AMP)(17), 적외선 증폭기(IR AMP)(18) 및 자외선 증폭기(UV AMP)(19)에 인가한다.The photodiodes PD1-PD3 disposed to face the light emitting diodes LED1-LED3 generate a current proportional to the amount of received light when the visible light VLT, infrared light IR and ultraviolet light UV are received. To a visible light amplifier (VLT AMP) 17, an infrared amplifier (IR AMP) 18, and an ultraviolet amplifier (UV AMP) 19.
상기 가시광선 증폭기(VLT AMP)(17), 적외선 증폭기(IR AMP)(18) 및 자외선 증폭기(UV AMP)(19) 각각은 동일한 회로 구조로 이루어져 있으며, 각 증폭기의 출력은 일단이 접지된 제1 내지 제3 캘리브레이션 저항(R4-R6)에 연결되어 있다.Each of the visible light amplifier (VLT AMP) 17, the infrared amplifier (IR AMP) 18 and the ultraviolet amplifier (UV AMP) 19 has the same circuit structure, and the output of each amplifier is grounded at one end. It is connected to the 1st to 3rd calibration resistors R4-R6.
상기 제1 내지 제3 캘리브레이션 저항(5-7)은 각각 회전형 가변저항으로 구성되어, 피측정 코팅 필름(10)이 필름삽입홈(2b)에 삽입되어 있지 않은 초기상태일 때 증폭기의 출력(SVLT,SIR,SUV)이 미리 설정된 전압값을 갖도록 증폭기의 출력전압의 범위를 설정하는데 이용된다.Each of the first to third calibration resistors 5-7 is configured as a rotational variable resistor, so that the output of the amplifier when the coating film 10 to be measured is not inserted into the film insertion groove 2b. S VLT , S IR , S UV ) is used to set the range of the output voltage of the amplifier so that it has a preset voltage value.
이러한 초기 캘리브레이션 과정을 거치지 않으면 피측정 코팅 필름(10)이 필름삽입홈(2b)에 삽입되어 있지 않은 초기상태일 때 필름의 투과율이 100%를 넘거나 100% 미만으로 표시되며, 이러한 상태에서 코팅 필름을 삽입하여 측정하면 측정값이 정확하지 못하게 된다.If the initial calibration process is not performed, the transmittance of the film is greater than or equal to 100% or less than 100% when the coated film 10 to be measured is not inserted into the film insertion groove 2b. Measurements with the film inserted will result in inaccurate readings.
상기한 수동저항을 제1 내지 제3 캘리브레이션 저항(5-7)으로 채용한 경우는 초기 캘리브레이션 과정에서 사용자가 캘리브레이션 저항(5-7)을 회전시켜 투과율이 100%가 되도록 조정하는 것이 필요하다. 그러나, 본 발명에서는 수동형 제1 내지 제3 캘리브레이션 저항(5-7) 대신에 디지털 저항으로 대체하고 이에 대한 조정은 마이컴(23)에서 실시하는 것도 가능하다.When the passive resistor is used as the first to third calibration resistors 5-7, it is necessary to adjust the transmittance to 100% by rotating the calibration resistors 5-7 in the initial calibration process. However, in the present invention, it is also possible to replace the passive first to third calibration resistors 5-7 with digital resistors and adjust them in the microcomputer 23.
예를들어, 증폭기 각각의 신호에 대하여 100으로 인식하는 전압값이 2V라고 하면 초기입력이 2V 이상이면 저항값을 낮추고 2V 이하이면 저항값을 높이는 피드백 루프 제어방식으로, 마이컴(23)의 입력값이 사전에 설정된 100% 값 범위에 들어오도록 저항값을 마이컴에서 자동으로 캘리브레이션을 수행하는 것도 가능하다.For example, if the voltage value recognized as 100 for each signal of the amplifier is 2V, the feedback loop control method of lowering the resistance value when the initial input is 2V or more and increasing the resistance value by 2V or less, the input value of the microcomputer 23 It is also possible for the microcomputer to automatically calibrate the resistance to fall within this preset 100% range.
본 발명의 가시광선 증폭기(VLT AMP)(17), 적외선 증폭기(IR AMP)(18) 및 자외선 증폭기(UV AMP)(19)는 각각 도 4와 같이 포토 다이오드(PD1-PD3)를 통하여 검출된 각 센서의 출력을 2단 증폭시킨다.The visible light amplifier (VLT AMP) 17, the infrared amplifier (IR AMP) 18 and the ultraviolet amplifier (UV AMP) 19 of the present invention are respectively detected through the photodiode PD1-PD3 as shown in FIG. Amplify the output of each sensor by two stages.
본 발명에서 채용한 2단 증폭기는 센서의 출력이 반전입력단자(-)에 입력되고 비반전입력단자(+)가 접지되어 있는 제1연산증폭기(OP1)와, 상기 제1연산증폭기(OP1)의 반전입력단자와 출력단자 사이에 병렬접속된 저항(R4)과 캐패시터(C1)로 이루어지며 상기 제1연산증폭기(OP1)와 함께 저주파의 센서 출력에 포함된 고주파 노이즈 성분(fluctuation)을 제거하여 마이컴(23)에 안정적인 신호를 인가시키기 위한 능동 저역통과필터(41)와, 상기 제1연산증폭기(OP1)의 출력이 저항(R6)을 통하여 반전입력단자(-)에 접속되고 비반전입력단자(+)에 오프셋 전압평형회로(43)가 접속되며, 반전입력단자와 출력단자 사이에 직렬 접속된 저항(R7)과 가변저항(R8)이 접속된 제2연산증폭기(OP2)로 구성되어 있다.The two stage amplifier employed in the present invention includes a first operational amplifier OP1 having an output of a sensor input to an inverting input terminal (-) and a non-inverting input terminal (+) grounded, and the first operational amplifier OP1. It consists of a resistor (R4) and a capacitor (C1) connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the high frequency noise component (fluctuation) included in the low frequency sensor output together with the first operational amplifier (OP1) An active low pass filter 41 for applying a stable signal to the microcomputer 23, and an output of the first operational amplifier OP1 are connected to an inverting input terminal (−) through a resistor R6 and to a non-inverting input terminal. An offset voltage balance circuit 43 is connected to the positive electrode, and is composed of a second operational amplifier OP2 having a resistor R7 and a variable resistor R8 connected in series between the inverting input terminal and the output terminal. .
먼저 제1연산증폭기(OP1)로 구성되는 제1단에서는 증폭기 전체가 1단으로 구성되어 한번에 너무 큰 증폭을 하면 신호가 안정이 되지 않으므로 2단 증폭을 통해 안정적인 신호를 가지게 한다. 여기서 제1연산증폭기(OP1)의 이득은 저항(R4)에 의해 결정되며, 센서의 전류가 uA 단위이므로 보통 수백 Kohm에서 수 Mohm까지 이용될 수 있고, 제1연산증폭기의 출력전압은 Vout = Isensor x R4의 값을 가진다. 여기서, 병렬 캐패시터(C1)는 신호의 AC 성분을 제거하기 위해 사용되었다.First, in the first stage composed of the first operational amplifier (OP1), the entire amplifier is composed of one stage, and if the amplification is too large at one time, the signal is not stabilized and thus has a stable signal through two stage amplification. In this case, the gain of the first operational amplifier OP1 is determined by the resistor R4, and since the current of the sensor is in uA, it can be usually used from several hundred Kohm to several Mohm, and the output voltage of the first operational amplifier is Vout = Isensor. x has the value of R4. Here, parallel capacitor C1 was used to remove the AC component of the signal.
상기 제2연산증폭기(OP2)는 반전증폭회로로서 저항(R7 및 R8)에 따라 이득이 달라지게 되고, 이득(A) = -(R7+R8)/R6의 공식을 통해서 대략적으로 8~10배의 증폭율을 가지게 된다. The second operational amplifier OP2 is an inverted amplifier circuit, the gain of which is varied according to the resistors R7 and R8, and is approximately 8 to 10 times through a formula of gain A =-(R7 + R8) / R6. Will have an amplification factor of.
또한, 제2연산증폭기(OP2)의 오프셋 전압평형회로(43)는 제2연산증폭기의 비반전입력단자(+)에 인가되는 전압을 조절할 수 있도록 가변저항(R9)의 양 단부에 +5V의 +동작전원(Vcc)과 -5V의 -동작전원(-Vcc)을 인가하고 그의 중간으로부터 입력전압을 얻는 가상 접지(virtual ground) 개념을 이용하여 구성하였다. 따라서, 가변저항(R9)을 통하여 V+의 전압을 결정하게 되어서 결과적으로 전체 회로의 오프셋을 조절하도록 되어 있다. 이와 같은 회로를 통해서 오프셋을 이용하여 전체적인 레벨의 높낮이를 조정하고 가변저항(R8)을 통해서 입출력 곡선의 기울기를 조정하여 증폭기의 최종 출력이 A/D 변환에 적합하도록 설계하였다.In addition, the offset voltage balance circuit 43 of the second operational amplifier OP2 has a voltage of +5 V at both ends of the variable resistor R9 so as to adjust a voltage applied to the non-inverting input terminal (+) of the second operational amplifier OP2. It was constructed using the concept of virtual ground, which applied + operating power supply (Vcc) and -5V -operating power supply (-Vcc) and obtained the input voltage from the middle. Therefore, the voltage of V + is determined through the variable resistor R9, and as a result, the offset of the entire circuit is adjusted. Through this circuit, the height of the overall level is adjusted by using the offset and the slope of the input / output curve is adjusted through the variable resistor (R8) so that the final output of the amplifier is suitable for A / D conversion.
한편, 상기 저역통과필터(41)의 경우 센서의 측정신호 자체는 저주파이고 신호의 노이즈 성분(fluctuation)은 고주파의 형태를 가지므로 이를 R4+C1 병렬회로에 의해 제거하여 마이컴에서 안정적인 신호를 가지게 하도록 하드웨어적으로 보정을 하는 것이다. 이는 소프트웨어적으로 최적의 구간(대략 5~10 샘플구간)을 설정하여 그 구간에서의 값을 계속적으로 평균하여 측정값을 구함에 의해 측정값의 변동을 최대한으로 줄여서 안정적인 신호를 구하는 무빙 평균(moving average)을 통해 해결할 수도 있다.On the other hand, in the case of the low pass filter 41, since the measurement signal of the sensor itself is low-frequency and the noise component of the signal has a form of high frequency, it is removed by the R4 + C1 parallel circuit to have a stable signal in the microcomputer. This is a hardware correction. This software sets the optimum interval (approximately 5 to 10 sample intervals) by software and continuously averages the values in the interval to obtain the measured value. This can be solved through average.
더욱이 제1 및 제2 연산증폭기(OP1,OP2) 사이에 삽입되어 있는 저항(R5)과 캐패시터(C2)로 이루어진 RC 병렬회로(43)는 저역패스필터로서 제1연산증폭기(OP1)에 의해서 증폭된 신호에서 고주파 리플성분을 제거하는 데 사용된다. Furthermore, the RC parallel circuit 43 composed of a resistor R5 and a capacitor C2 inserted between the first and second operational amplifiers OP1 and OP2 is a low pass filter and amplified by the first operational amplifier OP1. It is used to remove high frequency ripple from the signal.
이하에, 본 발명에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 동작을 도 5, 도 6a 및 도 6b를 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the transmittance measurement system for each wavelength of the special coating film according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5, 6A and 6B.
도 5 내지 도 6b는 각각 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 동작을 설명하는 전체 처리 흐름도 및 각 파장별 투과율 측정/표시에 대한 상세 처리루틴을 보여주는 흐름도이다.5 to 6b are flow charts showing the entire processing flow chart for explaining the operation of the transmittance measurement system for each wavelength of the special coating film according to the preferred embodiment of the present invention and the detailed processing routine for the transmittance measurement / display for each wavelength. .
먼저 도 5를 참고하여 전체적인 흐름을 살펴보면 먼저 사용자가 투과율 측정 시스템(1)의 전원스위치(3)를 누르면(S10), 밧데리 또는 어댑터 잭(4)을 통하여 외부로부터 DC 7-9V의 전원이 시스템의 전원장치(9)에 인가되어 이로부터 안정된 5V의 동작전원(Vcc)이 얻어지고, DC/DC 컨버터(9a)로부터 부동작전원(-Vcc)이 얻어진다.First, referring to FIG. 5, first, when a user presses the power switch 3 of the transmittance measurement system 1 (S10), DC 7-9V power is supplied from the outside through the battery or the adapter jack 4. Is applied to the power supply device 9, and a stable 5V operating power supply Vcc is obtained therefrom, and a negative operating power supply -Vcc is obtained from the DC / DC converter 9a.
이에 따라 마이컴(23)을 포함하여 측정회로 각 부분에 동작전원(Vcc,-Vcc)이 인가되면 마이컴(23)의 CPU(23c)는 ROM(23a)에 기억되어 있는 시스템 제어 프로그램의 시스템 초기화처리루틴에 따라 초기화처리를 수행한다(S11).Accordingly, when the operating power supply (Vcc, -Vcc) is applied to each part of the measurement circuit including the microcomputer 23, the CPU 23c of the microcomputer 23 performs system initialization processing of the system control program stored in the ROM 23a. Initialization processing is performed according to the routine (S11).
시스템 초기화처리에서는 인터럽트 설정, 클럭 설정, 타이머 설정, 외부 입출력 포트 설정, ADC 설정, 워치독타이머 설정, LCD용 포트 설정, 레지스터 초기화 및 타이머 설정을 통한 ADC 인터럽트 설정 등을 통해 시스템을 초기화하고, 그 다음에 인터럽트 구동 방식으로 시스템을 구동한다. In the system initialization processing, the system is initialized through interrupt setting, clock setting, timer setting, external I / O port setting, ADC setting, watchdog timer setting, LCD port setting, ADC interrupt setting through register initialization and timer setting, and the like. Next, the system is driven by the interrupt driving method.
시스템의 구동은 도 6a 및 도 6b에 도시된 상세 처리루틴에 따라 측정하고자 하는 피측정 코팅 필름(10)을 측정 시스템(1)의 필름삽입홈(2b)에 삽입시키지 않은 상태에서 이루어진다. 이에 따라 측정 시스템은 각 파장별 투과율을 측정하여 LCD 디스플레이(8)에 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV) 투과율을 표시한다. 각 파장별 투과율 측정에 대한 상세한 동작 설명은 이후에 설명한다.The system is driven in a state in which the coating film 10 to be measured is not inserted into the film insertion groove 2b of the measurement system 1 according to the detailed processing routine shown in FIGS. 6A and 6B. Accordingly, the measurement system measures transmittance for each wavelength and displays visible light (VLT), infrared (IR), and ultraviolet (UV) transmittances on the LCD display 8. Detailed operation descriptions of the transmittance measurement for each wavelength will be described later.
코팅 필름(10)을 측정 시스템(1)의 필름삽입홈(2b)에 삽입시키지 않은 상태에서 투과율 측정이 이루어지면 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV) 투과율 각각은 모두 100%로 측정/표시되어야 한다. 만약 각 파장의 투과율이 100%인 지를 판단하여(S13), 100%인 경우는 피측정 코팅 필름(10)을 측정 시스템(1)의 필름삽입홈(2b)에 삽입시킨다(S16).When the transmittance measurement is performed without the coating film 10 being inserted into the film insertion groove 2b of the measuring system 1, the visible light (VLT), infrared (IR) and ultraviolet (UV) transmittances are all 100%. Should be measured / marked as If it is determined whether the transmittance of each wavelength is 100% (S13), and if it is 100%, the coating film 10 to be measured is inserted into the film insertion groove 2b of the measurement system 1 (S16).
그러나, 상기 판단결과 어떤 파장의 투과율이 100% 미만인 경우는 해당하는 캘리브레이션 저항(5,6,7)을 회전시켜 저항값을 높이고(S14), 투과율이 100%를 초과하는 경우는 해당하는 캘리브레이션 저항(5,6,7)을 회전시켜 저항값을 낮추는 것(S15)에 의해 증폭기로부터 출력되는 출력(SVLT,SIR,SUV)이 미리 설정된 전압값을 갖도록 증폭기의 출력전압의 범위를 설정하여, 초기상태에서 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV) 투과율이 각각 모두 100%로 측정/표시되도록 한다.However, as a result of the determination, when the transmittance of a certain wavelength is less than 100%, the corresponding calibration resistors (5, 6, 7) are rotated to increase the resistance value (S14), and when the transmittance exceeds 100%, the corresponding calibration resistance The range of the output voltage of the amplifier is set such that the output (S VLT , S IR , S UV ) output from the amplifier has a preset voltage value by rotating (5, 6, 7) to lower the resistance value (S15). In the initial state, the visible (VLT), infrared (IR) and ultraviolet (UV) transmittances are all measured and displayed at 100%.
한편, 자외선의 경우 투과율과 차단율 이렇게 2가지를 다 사용할 수 있다. 즉, 투과율로 사용할 경우는 자외선 캘리브레이션 저항(7)의 조정에 의해 출력(SUV)을 가변시켜 투과율을 100%로 설정하고 차단율의 경우 같은 방식으로 조정하여 0%가 되도록 설정한다. 그러나, 자외선인 경우 초기 제품 설정시 통상적으로 차단율을 기준으로 하기 때문에 0%를 기준값으로 설정한다.Meanwhile, in the case of ultraviolet light, both transmittance and blocking rate may be used. That is, in the case of using the transmittance, the output S UV is varied by adjusting the ultraviolet calibration resistance 7 so that the transmittance is set to 100%, and in the case of the blocking rate, it is set to 0%. However, in the case of ultraviolet rays, 0% is set as the reference value because the cutoff rate is usually based on the initial product setting.
상기 초기상태의 캘리브레이션이 완료된 경우 피측정 코팅 필름(10)을 필름삽입홈(2b)에 삽입시킨다(S16).When the calibration of the initial state is completed, the coating film 10 to be measured is inserted into the film insertion groove 2b (S16).
상기 피측정 코팅 필름(10)이 필름삽입홈(2b)에 삽입된 경우 도 6a 및 도 6b와 같이 이미 전원스위치(3)가 턴온되어 있으므로 마이컴(23)을 포함하여 측정회로 각 부분에 동작전원(Vcc,-Vcc)이 인가되어 있다(S21). 따라서, 발광다이오드(LED1-LED3)가 작동되어 해당 파장의 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV)을 발생하며(S22), 상기 발광다이오드(LED1-LED3)에 대향하여 배치된 포토 다이오드(PD1-PD3)는 각각 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV)이 수광될 때 수광량에 비례하는 전류를 발생하여(S23), 해당 가시광선 증폭기(VLT AMP)(17), 적외선 증폭기(IR AMP)(18) 및 자외선 증폭기(UV AMP)(19)에 인가한다. When the coating film 10 to be measured is inserted into the film insertion groove 2b, the power switch 3 is already turned on as shown in FIGS. 6A and 6B. (Vcc, -Vcc) is applied (S21). Therefore, the light emitting diodes LED1-LED3 are operated to generate visible light (VLT), infrared (IR), and ultraviolet (UV) light of the corresponding wavelengths (S22), and are disposed to face the light emitting diodes (LED1-LED3). The photodiodes PD1-PD3 respectively generate a current proportional to the amount of received light when the visible light VLT, the infrared light IR and the ultraviolet light UV are received (S23), and the corresponding visible light amplifier VLT AMP 17 ), An infrared amplifier (IR AMP) 18 and an ultraviolet amplifier (UV AMP) 19.
상기 가시광선 증폭기(VLT AMP)(17), 적외선 증폭기(IR AMP)(18) 및 자외선 증폭기(UV AMP)(19) 각각은 제1연산증폭기(OP1) 및 제2연산증폭기(OP2)에서 전류-전압 증폭과 전압 증폭의 2단 증폭에 의해 기설정된 증폭율로 미세한 측정신호를 증폭한 후 상기 제1 내지 제3 캘리브레이션 저항(5-7)을 통하여 증폭기의 출력(SVLT,SIR,SUV)을 제1 내지 제3 A/D 변환기(20-22)로 전달함과 동시에 능동 저역통과필터(41)에 의해 저주파의 센서 출력에 포함된 고주파 노이즈 성분을 제거하여 마이컴(23)에 안정적인 신호를 인가시키도록 필터링한다.Each of the visible light amplifier (VLT AMP) 17, the infrared amplifier (IR AMP) 18, and the ultraviolet amplifier (UV AMP) 19 is a current in the first operational amplifier OP1 and the second operational amplifier OP2. After amplifying the minute measurement signal at a predetermined amplification rate by the voltage amplification and the two-stage amplification of the voltage amplification, the outputs of the amplifiers S VLT , S IR , S through the first to third calibration resistors 5-7. UV ) is transmitted to the first to third A / D converters 20-22 and the high frequency noise component included in the low frequency sensor output is removed by the active low pass filter 41 so as to be stable to the microcomputer 23. Filter to apply the signal.
상기 제1 내지 제3 A/D 변환기(20-22)에 필터링된 아날로그 검출신호가 인가되어 있을 때 CPU(23c)는 설정된 타이머 인터럽트 루틴에 따라 주기적으로 가시광선(VLT), 적외선(IR) 및 자외선(UV)의 순서로 제1 내지 제3 A/D 변환기(20-22)를 제어하여 입력되는 아날로그 검출신호를 디지털 신호로 변환 처리한다(S25). 이 경우 A/D 변환은 아날로그 검출신호를 샘플링한 후 10비트로 변환되므로 따라서 5V 범위를 10비트로 변환하면 1LSB당 5mV에 해당하는 해상도를 갖게 된다.When the filtered analog detection signal is applied to the first to third A / D converters 20-22, the CPU 23c periodically displays visible light (VLT), infrared (IR), and the like according to a set timer interrupt routine. The first to third A / D converters 20 to 22 are controlled in the order of ultraviolet rays to convert the input analog detection signal into a digital signal (S25). In this case, the A / D conversion is converted into 10 bits after sampling the analog detection signal. Therefore, if the 5V range is converted to 10 bits, the resolution corresponds to 5 mV per 1 LSB.
CPU(23c)는 제1 내지 제3 A/D 변환기(20-22) 중 먼저 제1 A/D 변환기(20)의 상태 레지스터를 통해 A/D 변환이 이루어졌는 지를 주기적으로 체크하여 센서 입력 여부를 판단하고(S26), 가시광선(VLT) 측정값에 대한 A/D 변환이 이루어진 경우 가시광선 처리루틴(S27,S28)에 따라 이를 반복하여 10번의 A/D 변환이 이루어지면 10번의 A/D 변환된 값을 평균하여 평균값을 구한다.The CPU 23c periodically checks whether the A / D conversion has been performed through the status register of the first A / D converter 20 among the first to third A / D converters 20-22 to check whether or not the sensor is input. (S26), if A / D conversion is performed on the visible light (VLT) measurement value, the A / D conversion is repeated 10 times according to the visible light processing routines (S27 and S28). D The mean value is obtained by averaging the converted values.
상기 평균 디지털 측정값은 0에서 1023의 범위를 가지므로 이를 0~100의 범위에 들게 하기 위해 입력 레인지에 맞춰서 값을 낮춘다. 이를 위해 가시광선, 적외선의 경우 A/D 변환된 값을 4로 나누고, 자외선의 경우 출력이 상대적으로 작기 때문에 전체적인 범위를 가시광선, 적외선과 맞추기 위해서 A/D 변환된 값을 3으로 나눈다. 또한, 가시광선, 적외선, 자외선 각각은 특성에 따라 오프셋이 다르기 때문에 오프셋 조정을 위해 각각을 적절한 값을 더하거나 빼주는 과정을 거친다. Since the average digital measurement has a range of 0 to 1023, the value is lowered in accordance with the input range in order to be in the range of 0 to 100. For this purpose, the A / D converted value is divided by 4 in the case of visible light and infrared light, and the A / D converted value is divided by 3 in order to match the overall range with visible light and infrared light because the output is relatively small in the case of ultraviolet light. In addition, since visible light, infrared light, and ultraviolet light have different offsets according to their characteristics, each of the visible light, infrared light, and ultraviolet light is added or subtracted with an appropriate value to adjust the offset.
이어서, 입력 레인지 변환이 이루어져서 0~100의 범위에 있는 16진수 측정값을 10진수로 변환한다. 그후 10진수로 변환된 측정값을 BCD(binary-coded decimal)/7-세그먼트(segment) 변환하여 얻어진 7-세그먼트 변환값을 LCD 드라이버(24)로 인가함에 의해 LCD 디스플레이(8)에 가시광선(VLT) 투과율을 표시한다(S29).An input range conversion is then made to convert the hexadecimal measurements in the range of 0 to 100 to decimal. Then, the 7-segment conversion value obtained by converting the measured value converted into decimal number to binary-coded decimal (BCD) / 7-segment conversion is applied to the LCD driver 24 so that the visible light ( VLT) transmittance is displayed (S29).
이어서, 상기 가시광선의 입력여부 판단, 가시광선 처리루틴 및 VLT 투과율 디스플레이 단계(S27-S29)와 유사하게 순차적으로 적외선의 입력여부 판단, 적외선 처리루틴 및 IR 투과율 디스플레이 단계(S30-S32)와, 자외선의 입력여부 판단, 자외선 처리루틴 및 UV 투과율 디스플레이 단계(S33-S35)를 진행하여 IR 투과율과 UV 투과율을 표시한다.Subsequently, similar to the determination of whether the visible light is input, the visible light processing routine and the VLT transmittance display step (S27-S29), sequentially determine whether the infrared input, the infrared processing routine and the IR transmittance display step (S30-S32), and ultraviolet light Judging whether the input, the UV treatment routine and the UV transmittance display step (S33-S35) proceeds to display the IR transmittance and UV transmittance.
이러한 과정을 수행하고 나서 루프는 다시 센서 입력 대기루틴(S36)으로 가서 센서로부터 값이 입력되었는지를 검사한다.After this process, the loop goes back to the sensor input wait routine (S36) and checks whether a value has been input from the sensor.
전체적인 과정은 주기적으로 계속 수행되고 그 사이에 워치독 타이머기능을 이용하여 시스템이 정상적으로 동작되는지를 파악하고 오류인 경우 다시 시스템을 리부팅하여 안정적인 동작이 수행되도록 처리한다.The whole process continues periodically, and the watchdog timer function is used to determine whether the system is operating normally. In case of an error, the system is rebooted to ensure stable operation.
상기와 같이 코팅 필름(10)에 대한 투과율의 측정/표시가 완료된 경우 끝으로 사용자가 전원스위치(3)에서 손을 놓게 되면 동작전원(Vcc)의 공급이 차단되어 시스템은 동작을 멈추게 된다(S18).When the measurement / display of the transmittance for the coating film 10 is completed as described above, when the user releases his hand from the power switch 3, the supply of the operating power Vcc is cut off and the system stops the operation (S18). ).
본 발명의 투과율 측정 시스템은 적절한 센서와 회로소자들의 선택 및 이들의 효과적인 배치, 하우징의 최적설계 및 센서모듈에 대한 광 가이드 블록의 최적설계를 통하여 14.5×8.5×2.5mm 크기의 콤팩트한 제품 사이즈를 구현하여 휴대성이 우수하다.The transmittance measurement system of the present invention provides a compact product size of 14.5 × 8.5 × 2.5mm through selection of appropriate sensors and circuit elements, their effective placement, optimal design of the housing, and optimal design of the light guide block for the sensor module. Excellent portability by implementation.
또한, 본 발명 측정 시스템은 투과율 측정시에 단지 전원스위치를 누른 상태에서 필름삽입홈에 피측정 코팅플름을 삽입하면 LCD 디스플레이에 투과율이 표시되므로 사용방법이 매우 간단하여 누구나 쉽게 사용할 수 있고, 동시에 그리고 빠르게 가시광선(VLT), 적외선(IR), 자외선(UV)의 투과율을 측정하는 것이 가능하여 사용의 편의성이 높다. 더욱이, 가시광선(VLT), 적외선(IR), 자외선(UV)의 차단율은 (100-투과율)의 값으로 쉽게 구할 수 있다. In addition, the measurement system of the present invention shows that the transmittance is displayed on the LCD display when the measurement target is inserted into the film insertion groove while only pressing the power switch. It is possible to measure the transmittance of visible light (VLT), infrared light (IR), and ultraviolet light (UV) quickly, thereby increasing the convenience of use. Moreover, the blocking rate of visible light (VLT), infrared light (IR) and ultraviolet light (UV) can be easily obtained with a value of (100-transmittance).
이상의 설명은 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 하드웨어 구성과 동작 상태를 설명한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예 동작에 한정되지 않고 다양하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 상기 실시예에서는 8비트 마이컴을 채용한 예한 것을 예시하였으나, 16비트 마이컴을 사용하는 경우 A/D 변환의 해상도 및 신호처리 속도의 향상에 따라 측정의 정밀도와 측정시간의 단축이 가능하게 된다.The above description describes the hardware configuration and operating state of the wavelength-specific transmittance measurement system of the special coating film, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously changed. For example, in the above embodiment, an example in which 8-bit microcomputers are used is illustrated. However, when 16-bit microcomputers are used, the measurement accuracy and the measurement time can be shortened according to the improvement of the resolution of the A / D conversion and the signal processing speed. Done.
또한 상기 실시예에서는 코팅 필름의 가시광선(VLT), 적외선(IR), 자외선(UV)을 동시에 측정하여 표시하는 구조를 제시하였으나, 이들 중 어느 하나 또는 두가지의 투과율을 표시하는 것 또한 당업자가 용이하게 변형 가능한 것이다.In addition, in the above embodiment, a structure for simultaneously measuring and displaying visible light (VLT), infrared light (IR), and ultraviolet light (UV) of the coating film is presented, but it is also easy for those skilled in the art to display any one or two of these. It can be transformed.
더욱이, 상기 본 발명 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있을 것이다.Moreover, the shape and structure of each component specifically shown in the embodiments of the present invention may be modified.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템 및 방법에 의하면, 용도가 다양하고, 종류마다 실제 투과율이 다른 필름의 투과율과 차단율을 손쉽게 알 수 있으며, 디지털 방식을 적용하여, 누구나 인식 가능하고, 저가의 제품을 구현하여 그 사용 용도를 다양하게 하는 효과가 있다.As described above, according to the wavelength and transmittance measurement system and method of the special coating film according to the present invention, it is possible to easily know the transmittance and blocking rate of the film having various uses, and the actual transmittance of each type is different, Therefore, anyone can recognize and implement a low-cost product, which has the effect of diversifying its use.
또한, 전원을 어댑터와 배터리를 동시에 사용 가능하도록 설계하여 기존의 시스템에서는 없는 휴대성을 향상시켰고, 저전력 시스템으로 구현하고, 크기 및 무게를 줄여 휴대성을 높이는 효과가 있다.In addition, by designing the power to use the adapter and the battery at the same time, improved portability that is not available in the existing system, implemented as a low-power system, it is effective to increase the portability by reducing the size and weight.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible by those who have the same.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 외관을 나타내는 사시도, 저면도 및 정면도,1a to 1c is a perspective view, a bottom view and a front view showing the appearance of the transmittance measurement system for each wavelength of the special coating film according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 측정회로를 나타내는 개략 블록도,Figure 2 is a schematic block diagram showing a measuring circuit of the transmittance measurement system for each wavelength of the special coating film according to an embodiment of the present invention,
도 3은 도 2에서 센서모듈과 증폭회로에 대한 상세 회로도,3 is a detailed circuit diagram of the sensor module and the amplification circuit in FIG.
도 4는 도 3의 증폭회로에 대한 구체 회로도,4 is a detailed circuit diagram of the amplifier circuit of FIG.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 전체 처리 흐름도,5 is a flow chart of the overall processing of the transmittance measurement system for each wavelength of the special coating film according to an embodiment of the present invention,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 특수 코팅 필름의 파장별 투과율 측정 시스템의 각 파장별 투과율 측정/표시에 대한 상세 처리루틴을 보여주는 흐름도,6A and 6B are flowcharts showing detailed processing routines for transmittance measurement / display for each wavelength of the transmittance measurement system for each wavelength of the special coating film according to the preferred embodiment of the present invention;
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 센서를 기밀 수용하기 위한 가이드 블록의 구조를 나타내는 평면도, 배면도 및 제2가이드 블록의 사시도이다.7A to 7C are a plan view, a rear view, and a perspective view of a second guide block illustrating a structure of a guide block for hermetically receiving a sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *
1 ; 투과율 측정 시스템 1a ; 하우징One ; Transmittance measuring system 1a; housing
2 ; 필름삽입홈 3 ; 전원스위치2 ; Film insertion groove 3; Power switch
4 ; 어댑터 잭 5-7 ; 캘리브레이션 저항4 ; Adapter jack 5-7; Calibration resistor
8 ; 디스플레이부 9 ; 전원장치8 ; Display unit 9; Power supply
10 ; 코팅 필름 11-13 ; 발광부10; Coating film 11-13; Light emitting part
14-16 ; 수광부 17-19 ; 증폭기14-16; Light-receiving unit 17-19; amplifier
20-22 ; A/D 변환기 23 ; 마이컴20-22; A / D converter 23; Micom
23a ; ROM 23b ; RAM23a; ROM 23b; RAM
23c ; CPU 24 ; LCD 드라이버23c; CPU 24; LCD driver
31 ; 센서 모듈 31a-31c ; 센서31; Sensor modules 31a-31c; sensor
41 ; 능동 저역통과필터 42 ; 오프셋 전압평형회로41; Active lowpass filter 42; Offset Voltage Balanced Circuit
51,52 ; 광 가이드 블록 51a ; 몸체51,52; Light guide block 51a; Body
51b ; 필름삽입 가이드 53a,53c ; 관통구멍51b; Film insertion guides 53a, 53c; Through hole
53b,56a-56c ; 수용홈 54a-54c ; 발산구멍53b, 56a-56c; Receiving groove 54a-54c; Diverging hole
55a -55c ; 수광구멍 50 ; PCB55a-55c; Light-receiving hole 50; PCB
LED1-LED3 ; 발광다이오드 PD1-PD3 ; 포토 다이오드LED1-LED3; Light emitting diodes PD1-PD3; Photodiode
OP1,OP2 ; 연산증폭기OP1, OP2; Operational Amplifier
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