KR101775487B1 - 센서등 오동작 방지회로 - Google Patents

센서등 오동작 방지회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선감지센서(RE)와 증폭기로 구성된 인체감시 센서등의 오동작 방지회로에 있어서, 상기 적외선감지센서(RE)는 프레넬 렌즈, 편광필터, 초전센서로 구성되고, 입력단이 직렬로 연결되는 저항(R1)과 전해콘덴서(C3)를 연결하는 선에 연결되고, 저항(R1)은 전원에 연결되고 전해콘덴서(C3)는 접지에 연결되고; 상기 적외선감지센서(RE)의 출력단에 연결되는 저항(R3)과, 적외선감지센서(RE)의 입력단과 출력단과 저항(R3)을 연결하는 선에 구성되는 콘덴서(C2)와, 저항(R3)의 출력과 접지 사이에 구성되는 콘덴서(C4)로 구성되는 오동작 방지부에 연결되고; 상기 저항(R3)의 출력에 연결되고 접지되는 저항(R5)과, 저항(R5)의 후방에 저항(R5)과 병렬로 구성되고 접지되는 콘덴서(C5)로 구성되고; 저항(R3)의 출력에 연결되는 비반전 증폭기(LM)와 궤환 저항(R2), 궤환 콘덴서(C1), 입력 저항(R4) 및 입력 전해콘덴서(C6)가 구성되어; 콘덴서(C2)가 유해전자파를 바이패스시키고 저항(R3)이 남은 잔류 유해전자파 신호를 감쇠시키고 콘덴서(C4)가 최종 남은 유해전자파 신호를 접지로 바이패스하고, 센서등이 오동작이 되지 않는 등의 효과가 있다.

Description

센서등 오동작 방지회로 {Circuit for preventing mal-function of sensor light}
본 발명은 센서등 오동작 방지회로에 관한 것으로서, 구체적으로는 인체감지센서를 통하여 유입되는 유해전자파 신호를 제거하는 오동작 방지부를 구성하고 필요한 신호만을 증폭하게 하여 센서등의 오동작을 방지하는 센서등 오동작 방지회로에 관한 것이다.
상기 센서등의 감지 원리는 실내의 온도가 인간 또는 동물의 몸체의 온도와 3° 이상 차이가 나는 물체가 초속 30cm 이상으로 움직이게 되면 감지권 내로 들오는 원리를 이용한 것이다.
실제 상황으로 표현하면, 온도가 25°인 실내에 34°의 체온을 가진 사람이 입실하는 경우 센서가 순간적으로 이때의 온도차이를 감지하면서 센서등의 전원이 일정시간동안 자동으로 켜지고 그 이후 사람이 퇴실하거나 움직임이 없을 경우에는 온도 차이가 없어지기 때문에 일정시간이 경과한 후 자동으로 센서등이 소등되어 불필요한 전력의 낭비를 막게 하는 제품이다.
상기 센서등의 오동작 방지회로의 종래기술을 살펴보면,
대한민국 공개실용신안공보 실1998-024907호 인체감지센서의 오동작 방지회로(1998년 07월 25일)은 인체감지센서에 감지증폭장치와 출력장치 및 스피커를 연결한 것에 있어서, 감지증폭장치에 콘덴서(C1)(C2)(C3)와 전기파 및 전자파 흡수코일을 연결한 흡수증폭회로와 순간지연타이머를 순차 연결하고 이에 접지 및 출력장치와 연결되는 감지차단 트랜지스터를 연결하여 구성되어 핸드폰이나 무선호출기 또는 외부의 번개, 전기용접기에서 발산하는 각종 전자파나 전기파는 콘덴서(C1)(C2)(C3)에 충전되고, 흡수코일에서 순간적으로 흡수하여 흡수증폭회로에서 증폭지연된 후 순간지연타이머를 거치는 과정에서 이들의 파장이 차단용지연파형으로 변형되고 그 신호로서 감지차단 트랜지스터를 잠시 차단하므로서 인체감지신호외의 다른 전자파나 전기파로서 오동작이 발생되는 것을 방지하는 구성이다.
상기 종래기술은 전자파 또는 전기파를 흡수코일에서 흡수하는 구성이나 흡수코일은 부피가 커서 센서 회로가 전체적으로 크게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 종래기술은, 흡수코일은 주파수 높을수록 즉, 고주파로 갈수록 저항성분이 커져서 신호를 잘 전달해 주지 못하여 휴대폰의 사용 주파수인 2GHz의 고주파를 흡수하지 못하여 신호를 용이하게 전달하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 상기 종래기술은 흡수된 전자파나 전기파를 흡수증폭회로에서 증폭한 후 감지차단 트랜지스터를 잠시 차단하는 것으로서 불필요한 전자파나 전기파를 증폭하는 문제점과 이로 인하여 전류가 소모되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 적외선감지센서(RE)의 출력단에 연결되는 저항(R3)과, 적외선감지센서(RE)의 입력단에 궤환시키는 콘덴서(C2)와, 저항(R3)과 접지되는 콘덴서(C4)로 구성되는 오동작 방지부를 구성하여 콘덴서(C2)가 유해전자파 신호를 적외선감지센서(RE)의 출력에서 바이패스시키고 저항(R3)이 남은 잔류 유해전자파 신호를 감쇠시키고 콘덴서(C4)가 최종 남은 유해전자파 신호를 접지로 바이패스하여 필요한 신호만을 증폭하게 하여 센서등의 오동작을 방지하는 센서등 오동작 방지회로를 제공함에 있다.
본 발명은 적외선감지센서(RE)와 증폭기로 구성된 인체감시 센서등의 오동작 방지회로에 있어서, 상기 적외선감지센서(RE)의 입력단은 직렬로 연결되는 저항(R1)과 전해콘덴서(C3)를 연결하는 선에 연결되고, 저항(R1)은 전원에 연결되고 전해콘덴서(C3)는 접지에 연결되고; 상기 적외선감지센서(RE)의 출력단은 오동작 방지부에 연결된다.
또한, 본 발명은, 상기 오동작 방지부는 적외선감지센서(RE)의 출력단에 연결되는 저항(R3)과; 상기 적외선감지센서(RE)의 입력단과 출력단과 저항(R3)을 연결하는 선에 구성되는 콘덴서(C2)와; 상기 저항(R3)의 출력과 접지 사이에 구성되는 콘덴서(C4)로 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 저항(R3)의 출력에 연결되는 안정부가 구성되되; 상기 안정부는 접지되는 저항(R5)과, 저항(R5)의 후방에 저항(R5)과 병렬로 구성되고 접지되는 콘덴서(C5)로 구성된다.
또한, 본 발명은, 상기 안정부의 출력에 비반전(+) 단자가 연결되는 비반전 증폭기(LM)가 구성되고 비반전 증폭기(LM)의 반전(-) 단자와 출력단 사이에 저항(R2)과 콘덴서(C1)가 병렬 구성되고 비반전 증폭기(LM)의 반전(-) 단자와 접지 사이에는 직렬로 순차 구성되는 저항(R4)과 전해콘덴서(C6)가 구성되고 전해콘덴서(C6)가 접지되는 증폭부가 구성된다.
본 발명은 오동작 방지부의 콘덴서(C2)가 유해전자파를 적외선감지센서(RE)의 출력에서 바이패스시키고 저항(R3)이 남은 잔류 유해전자파 신호를 감쇠시키고 콘덴서(C4)가 최종 남은 유해전자파 신호를 접지로 바이패스하여 필요한 신호만을 증폭하는 효과와 이로 인하여 센서등이 오동작이 되지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 증폭부로 인가되는 전류가 병렬로 구성되고 접지된 저항(R5)과 콘덴서(C5)에 의하여 정류되고 평탄화되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 초전센서가 듀얼(Dual)로 구성되어 적외선의 감지 감도를 좋고 정확한 인체 감지를 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 비반전 증폭기(LM)가 입력 저항 즉, 저항(R4)의 값에 따라 입력 임피던스를 높게 할 수 있으므로 안정부에서 인가되는 미약한 신호도 증폭할 수 있다.
도 1: 본 발명의 회로도.
인간과 동물의 몸체에서 방사되는 적외선은 9.4um의 파장에서 제일 강하므로 이러한 적외선을 감지하기 위해서 일반적으로 센서등에는 초전센서(12: PIR sensor)가 내장된다. 일반적으로 센서등은 건물의 복도, 현관문의 천장 등에 부착되어 사람이나 동물과 같은 움직임이 감지되면 조명등을 켜지고 끄는 등으로서 사람 또는 동물의 감지 후 출력 즉, 점등 종료 지연 시간은 약 8초로서 지연 시간은 조절 가능하다.
본 발명은 입력센서부(1)는 적외선감지센서(RE: pyrcelectric sensor)가 구성되고 적외선감지센서(RE)의 입력단에 저항(R1) 및 전해콘덴서(C3)가 구성된다. 상기 저항(R1)은 전원(Vcc)에 연결되고 저항(R1)과 전해콘덴서(C3)는 직렬로 구성되고 전해콘덴서(C3)는 접지된다.
상기 저항(R1)은 전원(Vcc) 전류 중에서 적외선감지센서(RE)를 작동하는 적정 전류를 통과시키고 전해전해콘덴서(C3)는 저항(R1)를 통과한 전류를 평활화한다. 상기 전원(Vcc)의 적정 전류가 저항(R1)에 통과되어 전해콘덴서(C3)에 의해 평활화되어 평활화된 적정 전류가 적외선감지센서(RE)에 인가된다. 상기 전해콘덴서(C3)는 전원(Vcc)의 전압에 남아 있는 맥류를 제거하고 전기를 충진하여 방전하고 평활화하며 소형 대용량의 콘덴서이다.
상기 적외선감지센서(RE)는 입력단이 저항(R1)과 전해콘덴서(C3)를 연결하는 선에 연결되고 출력단이 오동작 방지부(2)에 연결되고 접지단이 접지에 연결되어 인간 또는 동물이 적정 거리 내에 접근하면 인간 또는 동물의 몸체에서 나오는 적외선을 감지하여 일정 시간에 일정 거리를 이동하는 인간 또는 동물의 몸체를 인식하여 인가된 전원(Vcc)을 오동작 방지부(2)로 인계한다.
상기 적외선감지센서(RE)는 집광렌즈인 프레넬 렌즈(13: Fresnel lens)와 적외선을 모아 주는 편광필터(11)와 적외선감지센서가 감지하는 주파수 범위만을 통과시키는 초전센서(12)로 구성된다.
상기 적외선감지센서(RE)의 전면은 반축구공 모양 또는 반구 형상으로 되고 집광렌즈인 프레넬 렌즈(13)가 구성된다. 상기 프레넬 렌즈(13)는 몸체로부터 발생되는 적외선을 통과시켜 초전센서(12) 표면에 위치한 편광필터(11)에 적외선을 모아 주는 역할과 감지거리의 확대와 감도를 극대화시키고 외부환경요소로부터 초전센서(12)를 보호하는 역할을 한다.
상기 편광필터(11)는 초전센서(12) 표면에 직사각형 형상으로 된 작은 창(Window)로서 일정한 주파수 대역의 적외선만을 통과 즉, 적외선감지센서(RE)가 감지하는 주파수 범위만을 통과시켜 초전센서(12)가 작동되게 한다.
상기 초전센서(12)는 적외선감지센서(RE)의 감지부 내부 구성되고 편광필터(11)와 이격되고, 초전센서(12)의 수량은 적외선의 감지 감도를 좋게 하고 정확한 인체 감지를 위하여 2개가 직렬로 연결된 듀얼형(Dual)으로 구성된다. 2개가 직렬로 연결된 초전센서(12)의 양극은 스위치에 연결되고 음극은 접지에 연결된다.
상기 초전센서(12)는 거리 0.2~5m, 좌우각 138°, 상하각 125°의 감지권 내에 서 적외선의 변화가 있을 시에 High(1) 신호를 없을 시에 Low(0) 신호를 출력하며 센서값이 High(1)일 때 센서등이 점등되게 한다.
상기 초전센서(12)는 감지권 내에 적외선을 방사하는 물체의 온도가 실내 온도와 3° 이상 차이가 나면서 물체가 초속 30cm 이상으로 움직이게 되면 물체의 적외선을 감지하여 High(1) 신호를 출력한다.
상기 초전센서(12)는 몸체에서 방사되는 적외선을 전압의 형태로 변환시켜 광검출이 가능하게 하나 미세한 적외선을 감지하므로 주변의 열이나 특히 전파에 취약하여 오동작을 일으키는 원인이 되고 있다.
상기 스위치는 입력단이 저항(R1)과 전해콘덴서(C3)를 연결하는 선에 연결되고 출력단이 오동작 방지부(2)에 연결되어 인체에서 방사되는 적외선이 감지되면 스위치가 접점(ON)되어 전원(Vcc)을 오동작 방지부(2)에 인계한다.
상기 적외선감지센서(RE)는 미세한 적외선을 감지하므로 주변의 열이나 특히 전파에 취약하여 오동작을 일으키는 주 원인이 되고 있다. 즉, 상기 미세한 적외선 또는 전파 등에 의하여 스위치가 접점(ON)되어 전원(Vcc)이 적외선감지센서(RE)의 이후에 구성된 회로에 인계되어 인계된 전원이 증폭되어 엘이디 조명등이 점등되는 현상이 발생한다,
특히, 실내 휴대폰 중계기의 급속한 보급으로 중계기 부근의 센서등은 거의 대부분 오동작을 일으키는 문제가 되고 있고, 휴대폰이 3G에서 LTE로 변경된 후 이러한 문제가 더욱 커졌으며 4G로 변경된 후에는 센서등의 오동작이 더욱 심해지는 양상을 나타내고 있다.
상기 휴대폰 사용 주파수가 7~800MHz에서 2GHz 대역으로 변경되면서 센서등이 오동작하는 빈도가 급격히 증가하여 기구적인 전자파 차폐를 하거나 중계기와 센서등을 일정거리 이상 이격시키는 편법으로 오동작의 문제점을 해결하고 있는 실정이다. 휴대폰 중계기의 급증과 여러 통신사의 중계기가 밀집 설치되는 사례가 늘어나고 있으므로 근본적인 해결방법으로서 본 발명은 센서등에서 이러한 오동작이 발생하지 아니하도록 오동작 방지부(2)를 구성하였다.
상기 오동작 방지부(2)는 적외선감지센서(RE)의 출력단에 연결되는 저항(R3)과, 적외선감지센서(RE)의 입력단과 출력단과 저항(R3)을 연결하는 선에 구성되는 콘덴서(C2)와, 저항(R3)의 출력과 접지 사이에 구성되는 콘덴서(C4)로 구성된다.
상기 콘덴서(C2)는 적외선감지센서(RE)에서 출력되는 유해전자파 신호를 적외선감지센서(RE)의 출력부분에서 먼저 전원(Vcc)으로 바이패스시키고 저항(R3)은 남은 잔류 유해전자파 신호를 감쇠시키고 콘덴서(C4)은 최종 남은 유해전자파 신호를 접지로 바이패스하여 필요한 신호만을 증폭하는 효과가 있다.
상기 오동작 방지부(2)는 적외선감지센서(RE)로 유입되어 출력되는 각종 유해전자파를 제거하여 인간 또는 동물의 몸체에서 나오는 적외선에 의한 신호만을 안정부(3) 및 증폭부(4)로 순차 도통되게 하여 필요한 신호만으로 센서등이 작동되게 하고 유해전자파가 뒷단의 증폭기에 인입되지 않도록 차단하는 필터의 작용을 하여 센서등의 오동작을 방지한다.
상기 안정부(3)는 오동작 방지부(2)의 출력에 연결 상세하게는 저항(R3)의 출력에 연결되고 접지되는 저항(R5)과, 저항(R5)의 후방에 구성되고 전원선 즉, 저항(R5)과 병렬로 구성되고 접지되는 콘덴서(C5)로 구성된다. 상기 오동작 방지부(2)에서 인가되는 전압에 포함된 노이즈를 저항(R5)과 콘덴서(C5)가 제거하여 증폭부(4)로 인가하며 저항(R5)과 콘덴서(C5)에 의하여 증폭부로 인가되는 전류를 정류하고 평탄화한다.
상기 저항(R5)은 저항(R3)에서 인가되는 적정전압 이상의 고전압을 접지로 바이패스(By-Pass)하여 저항(R5) 이후의 회로를 보호하고, 콘덴서(C5)는 저항(R3)에서 인가되는 저 전압 전류를 충전 및 방전하여 적정전압을 증폭부(4)로 인가한다. 이러한 동작은 콘덴서(C5)의 충전용량에 따라 그 적정한 턴온(Turn-On) 전압을 조절할 수 있으면서 저 전압으로 인한 이상 동작을 억제할 수 있다.
상기 증폭부(4)는 안정부(3)의 출력에 연결되는 비반전 증폭기(LM)가 구성되되 비반전 증폭기(LM)는 입력신호가 비반전(+) 입력에 가해지는 비반전 증폭기(LM: non-inverting amplifier)로서 저항으로 이루어진 입력소자와 궤환소자가 출력전압의 일부를 비반전 증폭기(LM)의 입력단자로 즉, 반전(-) 단자로 궤환시킨다. 상기 비반전 증폭기 회로는 부귀환이 사용되어 전압이득을 저항만으로 안정화시키고 입력 임피던스를 증가시키며 출력 임피던스를 감소시키는 회로이다.
상기 증폭부(4)는 안정부(3)의 출력에 비반전(+) 단자가 연결되는 비반전 증폭기(LM)가 구성되고, 비반전 증폭기(LM)의 반전(-) 단자와 출력단 사이에 저항(R2)과 콘덴서(C1)가 병렬 구성되고, 비반전 증폭기(LM)의 반전(-) 단자와 접지 사이에는 직렬로 순차 구성되는 저항(R4)과 전해콘덴서(C6)가 구성되며, 전해콘덴서(C6)는 접지되고, 증폭부(4)에서 증폭된 전류는 센서등의 동작회로(미도시)에 인가된다.
상기 증폭부(4)에 입력된 인체 및 동물 감지신호는 비반전 비반전 증폭기(LM)에서 저항(R2, R4)의 비에 따라 비반전 증폭되어 출력되며, 증폭부(4)는 출력 전압이 귀환요소인 저항(R2)를 통해 반전 단자(-)로 귀환되고, 비반전 증폭기(LM)는 입력 저항 즉, 저항(R4)의 값에 따라 입력 임피던스를 높게 할 수 있으므로 안정부에서 인가되는 미약한 신호도 증폭할 수 있다.
상기 증폭부(4)의 비반전 증폭기(LM)의 전압 이득은 Av= Vo/Vi = [(입력소자+궤환소자)/입력소자] = 1+(궤환소자/입력소자) 와 같으므로 Vout = [(R4+R2)/R4]Vin = [1+(R2/R4]Vin 이 되며 콘덴서의 경우는 R = 1/sC이므로 Vout = [1+(C6/C1]Vin 으로 되고, 비반전 증폭기(LM)는 항상 1 이상의 전압이득을 갖고 파형이 원래 파형과 같은 위상의 파형을 얻게 된다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않으며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 발명의 구성은 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되고 본 발명의 출원 시점에 있어서 변형 예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이고 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 입력 센서부 2: 오동작 방지부
3: 안정부 4: 증폭부
11: 편광필터 12: 초전센서
13: 프레넬 렌즈

Claims (4)

  1. 적외선감지센서(RE)와 증폭기로 구성된 인체감시 센서등의 오동작 방지회로에 있어서,
    전원에 연결되는 저항(R1)과, 저항(R1)에 직렬로 연결되고 접지에 연결되는 전해콘덴서(C3)와, 입력단이 저항(R1)과 전해콘덴서(C3)를 연결하는 선에 연결되고, 반구 형상의 집광렌즈인 프레넬 렌즈(Fresnel lens)와 프레넬 렌즈에서 통과된 일정한 주파수 대역의 적외선만을 통과시키는 편광필터와 편광필터를 통과한 적외선의 변화가 있을 때 High 신호를 출력하는 초전센서로 구성되는 적외선감지센서(RE)가 구성된 입력센서부와;
    상기 적외선감지센서(RE)의 출력단에 연결되는 저항(R3)과, 적외선감지센서(RE)의 입력단을 연결하는 선과 출력단과 저항(R3)을 연결하는 선에 구성되는 콘덴서(C2)와, 저항(R3)의 출력과 접지 사이에 구성되는 콘덴서(C4)로 구성되는 오동작 방지부로 구성되어;
    상기 콘덴서(C2)는 적외선감지센서(RE)에서 출력되는 유해전자파 신호를 적외선감지센서(RE)의 출력부분에서 먼저 전원(Vcc)으로 바이패스시켜 센서등의 오동작이 방지되는 것을 특징으로 하는 센서등 오동작 방지회로.
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