KR100787081B1 - Optical sensor module remove the sun lighting and around light - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 통상적인 차량 검출 장치의 센서부를 나타낸다. 1 shows a sensor unit of a conventional vehicle detection apparatus.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 포화 방지 회로를 포함하는 광센서모듈을 나타낸다. 2 shows an optical sensor module including a saturation prevention circuit according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 광 신호를 검출하기 위한 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광이나 주변광의 간섭에도 강한 광센서 모듈의 포화 방지회로에 관한 것이다. The present invention relates to a detection device for detecting an optical signal, and more particularly, to a saturation prevention circuit of an optical sensor module resistant to interference of sunlight or ambient light.
광센서 모듈은 빛을 이용하여 대상물을 파악하고 검출하는 장치이다. 광센서 모듈은 외부로부터 수신되는 빛을 감지하여 대상을 파악하거나 빛을 주사하여 반사되어 오는 빛을 수신하여 대상을 파악한다. 또한, 광센서 모듈은 빛을 주사하는 발광부와 수광부를 각각 구비하고 발광부에서 주사하는 빛을 수광부가 빛의 유무를 파악하여 대상물을 파악 한다. 광센서 모듈은 실내 또는 옥외의 검출하고자 하는 대상 물체를 검출하는 목적으로 사용되고 있다. The optical sensor module is a device that detects and detects an object using light. The optical sensor module detects light received from the outside to identify the object or scans the light to receive the reflected light to identify the object. In addition, the optical sensor module is provided with a light emitting unit for scanning the light and a light receiving unit, respectively, the light receiving unit to scan the light to detect the presence or absence of light to identify the object. The optical sensor module is used for the purpose of detecting an object to be detected indoors or outdoors.
도 1은 통상적인 차량 검출장치의 센서부를 나타낸다. 1 shows a sensor unit of a conventional vehicle detection apparatus.
센서부는 발광부(10)와 수광부(20)로 구성되며, 서로 대응되게 배치된다. 상기 발광부(10)는 다수의 발광센서를 구비하고 수광부(20)는 다수의 수광센서로 이루어진다. 상기 다수의 발광센서 및 수광센서는 각각 한 축을 중심으로 수직으로 배열된 형태를 가진다. 센서부는 발광부(10)의 발광센서들이 주사한 발광신호를 수광부(20)의 수광센서들이 감지하는 방식이다. 이때, 차량이 상기 발광부(10)와 수광부(20) 사이에 유입되면 발광부(10)에서 주사한 발광신호가 차량에 의해 일부 차단된다. 수광부(20)는 상기 발광부(10)로부터 수신되는 발광신호의 유무를 감지하여 차량의 유무 및 차종을 분류하게 된다. The sensor unit includes the
하지만, 상기 수광부(20)는 발광부(10)에서 주사되는 발광신호가 아닌, 외부에서 반사되어 들어오는 주변광, 직사로 들어오는 태양광 및 날씨 변화로 인한 안개와 우천 시 흙탕물에도 반응하여 차량의 유무 및 차종 분리를 수행하므로써, 문제점이 있었다.However, the
특히, 상기 수광부(20)는 반사에 의한 주변광이나 태양광을 막기 위해 수광부(20) 상단에 차광막을 설치하기도 하지만, 아침이나 또는 저녁에는 낮은 고도에서 입사되는 직사에 의해 수광부(20)의 수광소자가 오동작하는 문제점이 있었다. In particular, the
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 태양광 및 주변광 등의 간섭을 강한 광 센서 모듈을 제공하는 것이다. 또한, 낮은 고도에 의해 수신되는 직사에 반응하여 오동작을 방지하는 광센서 모듈을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical sensor module that is strong against interference such as sunlight and ambient light. In addition, to provide an optical sensor module that prevents malfunction in response to direct sunlight received by a low altitude.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 광센서 모듈은 포토다이오드, 제 1트랜지스터, 포화방지회로를 포함한다. An optical sensor module according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem includes a photodiode, a first transistor, a saturation prevention circuit.
상기 포토다이오드는 발광신호, 태양과 및 주변광을 수신하고, 수신된 신호를 전류로 변환하여 출력한다. 상기 제 1트랜지스터는 상기 포토다이오드의 출력을 증폭하여 출력한다. 상기 포화방지회로는 상기 포토다이오드의 출력에 응답하여 동작하는 상기 제 1트랜지스터의 출력을 피드백하여 상기 제 1트랜지스터의 포화를 방지하는 것을 특징으로 한다. The photodiode receives the light emission signal, the sun and the ambient light, and converts the received signal into a current to output. The first transistor amplifies and outputs the output of the photodiode. The saturation prevention circuit may feed back the output of the first transistor that operates in response to the output of the photodiode to prevent saturation of the first transistor.
상기 포화방지회로는 인덕터, 제 2트랜지스터 및 적분회로를 포함한다. The saturation prevention circuit includes an inductor, a second transistor, and an integrating circuit.
상기 제 2트랜지스터의 컬렉터는 상기 포토다이오드의 에노드에 접속되고 에미터는 상기 인덕터에 접속되며, 베이스는 상기 제 1트랜지스터의 에미터에 접속되어 상기 제 1트랜지스터의 에미터 전압에 응답하여 턴온/턴오프된다. 상기 적분회로는 상기 제 2트랜지스터의 동작을 소정시간 지연시키는 것을 특징으로 한다. The collector of the second transistor is connected to the anode of the photodiode, the emitter is connected to the inductor, and the base is connected to the emitter of the first transistor to turn on / turn in response to the emitter voltage of the first transistor. Is off. The integrating circuit may delay the operation of the second transistor for a predetermined time.
상기 적분회로는 상기 적분회로는 제 1노드, 제 1저항, 제 2저항 및 캐패시터를 포함한다. 상기 제 1저항은 제 1트랜지스터의 에미터 및 상기 제 1노드 사이에 접속된다. 상기 제 2저항은 상기 제 1노드와 상기 제 2트랜지스터의 베이스 사이에 접속된다. 상기 캐패시터는 상기 제 1노드와 접지사이에 접속되는 것을 특징으로 한다.The integrating circuit may include a first node, a first resistor, a second resistor, and a capacitor. The first resistor is connected between the emitter of the first transistor and the first node. The second resistor is connected between the first node and the base of the second transistor. The capacitor is connected between the first node and ground.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시 예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings that illustrate embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 포화방지 회로(22)를 포함하는 광센서 모듈(25)을 나타낸다. 2 shows an
도 2을 참조하면, 광센서 모듈(25)은 수광회로(12), 포화방지회로(22) 및 증폭회로(26)로 이루어진다. Referring to FIG. 2, the
상기 수광회로(12)는 제 1저항 내지 제 4저항(R1,..R4), 제 1캐패시터(capacitor; C1), 포토다이오드(Photo Diode: PD) 및 제 1트랜지스터(Q1)로 이루어진다. The
상기 포토다이오드(PD)의 캐소드(cathode)는 제 1저항(R1)을 통해 전원전압(VCC)과 접속된다. 상기 포토다이오드(PD)의 에노드(anode)는 상기 제1트랜지스터(Q1)의 베이스(base)에 접속된다. 상기 제 1캐패시터(C1)는 상기 포토다이오드(PD)의 캐소드(cathode) 및 접지(ground)사이에 접속된다. 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 컬렉터(collector)는 제2저항(R2)을 통해 상기 포토 다이오드(PD)의 캐소드에 접속된다. 상기 제 3저항(R3)은 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 에미터(emitter)와 접지사이에 접속된다. 상기 제 4저항(R4)은 상기 포토다이오드(PD)의 캐소드 및 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스 사이에 접속된다. The cathode of the photodiode PD is connected to the power supply voltage VCC through the first resistor R1. An anode of the photodiode PD is connected to a base of the first transistor Q1. The first capacitor C1 is connected between a cathode of the photodiode PD and a ground. The collector of the first transistor Q1 is connected to the cathode of the photodiode PD through a second resistor R2. The third resistor R3 is connected between the emitter and the ground of the first transistor Q1. The fourth resistor R4 is connected between the cathode of the photodiode PD and the base of the first transistor Q1.
상기 제 1저항(R1) 및 제 1캐패시터(C1)는 전원전압(VCC)으로부터 들어오는 잡음(noise)을 제거하는 잡음 제거용 적분회로이다. 상기 포토다이오드(PD)는 외부로부터 광신호를 수신하여 전기신호로 바꾸는 역할을 한다. The first resistor R1 and the first capacitor C1 are noise elimination integrated circuits for removing noise from the power supply voltage VCC. The photodiode PD receives an optical signal from the outside and converts the optical signal into an electrical signal.
즉, 발광부(10)에서 주사되는 발광신호, 태양광, 및 주변광을 수신하고, 상기 광신호의 세기에 상응하는 전류 신호를 출력한다. That is, the
상기 제1트랜지스터(Q1)는 베이스를 통해 상기 전류 신호를 수신하므로써 턴 온(turn on)된다. 상기 제 1트랜지스터(Q1)가 턴 온 됨에 따라 전원전압(VCC)이 상기 제 2저항(R2) 및 제 3저항(R3)을 통해 접지로 흐르게 된다. 즉, 상기 제 2저항(R2) 및 제 3저항(R3)에 전압강하가 발생한다. The first transistor Q1 is turned on by receiving the current signal through a base. As the first transistor Q1 is turned on, the power supply voltage VCC flows to the ground through the second resistor R2 and the third resistor R3. That is, a voltage drop occurs in the second resistor R2 and the third resistor R3.
상기 제 4저항(R4)은 상기 포토다이오드(PD)로 들어오는 잡음을 제거하는 잡음 제거용 저항이다. The fourth resistor R4 is a noise removing resistor for removing noise coming into the photodiode PD.
상기 발광부(10)에 주사하는 발광신호는 마이크로 크기의 신호로서 매우 작은 신호이다. 상기 수광회로(12)의 포토다이오드(PD)는 상기 발광부(10)에 주사하는 발광신호을 감지 및 상기 발광신호의 크기에 상응하는 전류로 변환하여 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 출력노드(OUT)를 통해 증폭회로(26)로 출력한다. The light emission signal scanned to the
포화방지 회로(22)는 제 1노드(NO1), 제 2트랜지스터(Q2), 제 5저항(R5), 제 6저항(R6), 제2 캐패시터(C2) 및 인덕터(inductor; L1)로 이루어진다. The
상기 제 5저항(R5)은 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 에미터와 상기 제 1노드(NO1) 사이에 접속된다. 상기 제 6저항(R6)은 상기 제 1노드(NO1)와 제2트랜지스터(Q2)의 베이스 사이에 접속된다. 상기 제 2캐패시터(C2)는 상기 제 1노드(NO1)와 접지사이에 접속된다. 상기 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터는 상기 포토다이오드(PD) 의 에노드와 접속되고, 에미터는 상기 인덕터(L1)를 통해 접지에 접속되며, 베이스는 상기 제 6저항(R6)과 접속된다. The fifth resistor R5 is connected between the emitter of the first transistor Q1 and the first node NO1. The sixth resistor R6 is connected between the first node NO1 and the base of the second transistor Q2. The second capacitor C2 is connected between the first node NO1 and ground. The collector of the second transistor Q2 is connected to the anode of the photodiode PD, the emitter is connected to ground through the inductor L1, and the base is connected to the sixth resistor R6.
상기 포토다이오드(PD)로 수신되는 광신호의 크기가 주변광이나 또는 태양광 같은 강한 직사가 입사하면, 상기 제 1트랜지스터(Q1)는 포화(saturation)가 일어난다. 즉, 상기 제 1트랜지스터(Q1)는 더 이상 광신호를 감지하지 못하게 되어 오작동을 한다. 이때, 상기 포화방지 회로(22)는 상기 포토다이오드(PD)에서 주변광이나 태양광에 의해 발생된 전류를 수신하여 접지로 출력함으로써, 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 포화를 방지한다. When the magnitude of the optical signal received by the photodiode PD is a strong direct ray such as ambient light or sunlight, the first transistor Q1 is saturated. That is, the first transistor Q1 no longer detects an optical signal and malfunctions. In this case, the
즉, 상기 포화방지회로(22)는 상기 포토다이오드(PD)로 입사되는 입사광(태양광 또는 주변광)이 강해지고, 이에 상응하여 상기 제 1트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류가 증가하게 되어 상기 제1 트랜지스터(Q1)가 포화되었을 때 동작하는 회로이다. That is, in the
직사나 주변광에 의해 상기 포토다이오드(PD)의 광전류가 증가하면 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 에미터 전압이 상승하게 되고, 이 전압은 약 0.7V 이상이 되면 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 베이스에 전류가 흘러 상기 제 2트랜지스터(Q2)의 컬렉터와 에미터 사이의 임피던스(impedance)가 낮아진다. 이때, 상기 포토다이오드(PD)의 광전류는 상기 제 2트랜지스터(Q2)와 인덕터(L1)로 흐르게 되어 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스에 흐르는 광전류가 감소되어 상기 제 1트랜지스터(Q1)의 포화를 방지하고 항상 활성 상태(active state)를 유지한다. When the photocurrent of the photodiode PD is increased by direct sunlight or ambient light, the emitter voltage of the first transistor Q1 is increased, and when the voltage is about 0.7V or more, the second transistor Q2 Current flows through the base to lower the impedance between the collector and emitter of the second transistor Q2. At this time, the photocurrent of the photodiode PD flows to the second transistor Q2 and the inductor L1, so that the photocurrent flowing to the base of the first transistor Q1 is reduced, thereby saturating the first transistor Q1. Prevent and maintain an active state at all times.
따라서, 상기 제 2트랜지스터(Q2)는 상기 포토 다이오드(PD)로 발광신호, 태 양광 및 주변광이 함께 입력되면 발광신호만으로 상기 제 1트랜지스터(Q1)가 동작하게 하므로써 광센서 모듈의 신뢰성을 높일 수 있다.Therefore, when the light emitting signal, the solar light, and the ambient light are input together to the photodiode PD, the second transistor Q2 operates the first transistor Q1 by using only the light emitting signal to increase the reliability of the optical sensor module. Can be.
상기 제 5저항(R5), 6저항(R6) 및 제 2캐패시터(C2)는 T형 적분회로를 형성하여 교류성분에 의한 피드백(feedback)을 방지한다. 또한 상기 T형 적분회로는 상기 제 2트랜지스터(Q2)로 입력되는 전류를 소정시간 지연시킨다. 본실시 예에서는 상기 제 2트랜지스터(Q2)에 흐르는 전류가 고주파를 사용하여 상기 인덕터(L1)를 사용하였으나, 저주파를 사용할 경우에는 저항(R)소자를 사용할 수도 있다. The fifth resistor R5, the sixth resistor R6, and the second capacitor C2 form a T-type integrated circuit to prevent feedback due to an AC component. In addition, the T-type integrating circuit delays the current input to the second transistor Q2 for a predetermined time. In the present embodiment, although the inductor L1 uses the high frequency current flowing through the second transistor Q2, the resistor R element may be used when the low frequency is used.
증폭회로(26)는 제3캐패시터(C3),제 4캐패시터(C4), 제 1다이오드(D1), 제 2다이오드(D2), 제 7저항(R7), 제 2노드(NO2) 및 제 3노드(NO3)로 이루어진다. The
상기 제 3캐패시터(C3)는 출력노드(OUT)와 상기 제 2노드(NO2) 사이에 접속된다. 상기 제 1다이오드(D1), 제 2다이오드(D2) 및 제 7저항(R7)은 상기 제 2노드(NO2)와 상기 제 3노드(NO3) 사이에 병렬(parallel)로 접속된다. 상기 제 4캐패시터(C4)는 상기 제 3노드(NO3)와 접지(ground)사이에 접속된다. The third capacitor C3 is connected between the output node OUT and the second node NO2. The first diode D1, the second diode D2, and the seventh resistor R7 are connected in parallel between the second node NO2 and the third node NO3. The fourth capacitor C4 is connected between the third node NO3 and ground.
상기 제 3캐패시터(C3)는 상기 출력노드(OUT)의 전압을 일시적으로 저장한다. 상기 제 1및 제 2다이오드(D1,D2)는 소정의 기준전압(Vref)까지 상기 출력노드(OUT)의 전압을 증폭하며, 또한 상기 제 1및 제 2다이오드(D1,D2)는 기준전압(Vref) 이상의 전압이 흐르는 것을 막아 회로를 보호한다. 상기 제 7저항(R7) 및 제 4캐패시터(C4)는 Vout 출력을 소정시간 지연시켜 안정된 출력을 수행한다. The third capacitor C3 temporarily stores the voltage of the output node OUT. The first and second diodes D1 and D2 amplify the voltage of the output node OUT to a predetermined reference voltage Vref, and the first and second diodes D1 and D2 are referred to as reference voltages. It protects the circuit by preventing the voltage over Vref). The seventh resistor R7 and the fourth capacitor C4 delay the Vout output for a predetermined time to perform stable output.
상기 증폭회로(26)는 사용자가 증폭 및 출력하고자 하는 방법에 따라 다양하게 설계 될 수 있으므로, 이에 한정하지 않는다. The
본실시예는 광센서 모듈을 차량검출장치의 수광부에 설치되어 동작하는 것에 대해서 설명하였으나, 광센서 모듈이 들어가는 모든 장치에도 사용될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. Although the present embodiment has been described in that the optical sensor module is installed and operated in the light receiving unit of the vehicle detecting apparatus, the optical sensor module may be used in any device into which the optical sensor module is inserted, but is not limited thereto.
본 발명은 도면에 도시 된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광센서모듈에 포화 방지회로를 구현함으로써, 태양광, 주변광에 의한 직사에 의해 광센서 모듈이 포화 되었을 때 오동작하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. By implementing the saturation prevention circuit in the optical sensor module according to the present invention as described above, there is an effect that can prevent the malfunction when the optical sensor module is saturated by direct sunlight due to sunlight, ambient light.
또한, 광센서 모듈은 발광신호, 태양광 및 주변광이 함께 입력되면 발광신호만으로 동작하게 하므로써 광센서 모듈의 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, the light sensor module can increase the reliability of the light sensor module by operating only the light emission signal when the light signal, sunlight and ambient light are input together.
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- 2006-08-04 KR KR1020060073855A patent/KR100787081B1/en active IP Right Grant
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