KR102043818B1 - Measuring device for fog density - Google Patents

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KR102043818B1
KR102043818B1 KR1020190041690A KR20190041690A KR102043818B1 KR 102043818 B1 KR102043818 B1 KR 102043818B1 KR 1020190041690 A KR1020190041690 A KR 1020190041690A KR 20190041690 A KR20190041690 A KR 20190041690A KR 102043818 B1 KR102043818 B1 KR 102043818B1
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light
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이일수
임병조
조현호
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주식회사 엠에이티
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Abstract

The present invention relates to a device for measuring fog density, and more specifically, to a device for measuring fog density which detects a signal by irradiating infrared light to fog particles to be reflected, and calculates the distance of the fog particles according to the detection position of the reflected infrared light to accurately measure the position and density of fog particles. According to the present invention, accurate density and visibility can be measured regardless of color, temperature, and reflectance of fog particles, and accurate fog density can be measured without the influence of an external light source such as a car or a street light.

Description

안개 밀도 측정장치{MEASURING DEVICE FOR FOG DENSITY}Fog Density Measurement Device {MEASURING DEVICE FOR FOG DENSITY}

본 발명은 안개 밀도 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안개입자에 적외선을 조사하여 반사되는 신호를 감지하고, 반사된 적외선의 감지 위치에 따라 안개입자의 거리를 계산하여 정확한 안개입자의 위치 및 밀도를 측정할 수 있도록 하는 안개 밀도 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fog density measuring apparatus, and more specifically, to detect the reflected signal by irradiating the infrared light to the fog particles, and calculate the distance of the fog particles according to the detection position of the reflected infrared light to accurately position and The present invention relates to a fog density measuring apparatus for measuring density.

우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있고 호수 및 강이 많아 안개의 발생이 빈번하게 일어난다. 특히, 연안이나 호수나 강이 근처에 있는 도로에 안개가 국지적(局地的)으로 발생하는 경우 교통사고를 유발하는 요인이 된다.In Korea, three sides are surrounded by the sea and many lakes and rivers generate fog. In particular, fog occurs locally on roads near coasts, lakes, or rivers, causing traffic accidents.

안개는 지표면 부근에서 발생하고, 또한 미립자(微粒子) 형태로 대기중에 존재하는 시간이 길고 수분량이 적기 때문에 안개의 감지가 그리 간단하지 않다. 그럼에도 불구하고 안개를 감지하기 위하여 다양한 기술이 시도되어 왔다.The detection of fog is not so simple because fog occurs near the earth's surface, and the long time and small amount of moisture in the air in the form of fine particles. Nevertheless, various techniques have been tried to detect fog.

통상적으로 안개센서는 수분의 접촉으로 발생되는 저항값의 변화로 안개를 감지하기 때문에 안개가 눈이나 비 등과 같이 습기를 동반하는 경우 시각적인 분석이 아닌 촉각적인 분석으로 인하여 오류발생 빈도가 상대적으로 높아지는 단점이 있다.In general, the fog sensor detects the fog by changing the resistance value caused by the contact of moisture, so when the fog is accompanied by moisture such as snow or rain, the error frequency is relatively increased due to tactile analysis rather than visual analysis. There are disadvantages.

이를 보완하고 안개뿐만 아니라 빗방울, 우박, 눈 등의 기상상황을 파악하기 위한 센서가 개발되고 있다.Sensors are being developed to compensate for this and to detect weather conditions such as rain, hail and snow as well as fog.

도 1은 종래기술에 따른 다중경로 광 수신 차를 이용한 레인센서의 구조를 나타낸 구성도이며, 도 2는 도 1의 레인센서의 동작을 설명하는 구성도이다.1 is a block diagram showing the structure of a rain sensor using a multi-path light reception difference according to the prior art, Figure 2 is a block diagram illustrating the operation of the rain sensor of FIG.

종래기술의 레인센서(100)는 글래스(200)의 표면(S')의 습기 상태를 감지하기 위한 것으로서, 다수의 발광부(110,120)와 수광부(130)를 포함할 수 있다.The rain sensor 100 of the prior art is for detecting the moisture state of the surface (S ') of the glass 200, may include a plurality of light emitting parts (110, 120) and the light receiving part (130).

발광부(110,120)는 다수로 이루어져서 글래스(200)에 광을 조사하도록 설치되는데, 본 실시예에서는 2개로 이루어짐을 나타내나, 이에 한하지 않고 3개 이상으로 이루어질 수도 있다. 발광부(110,120)는 예컨대 적외선을 조사하는 적외선 LED로 이루어질 수 있고, 적외선 이외의 광을 조사하는 다양한 방식의 발광소자가 사용될 수 있으며, 단일의 수광부(130)에 대하여 다중 경로의 적외선을 조사하도록 각각 설치될 수 있다.The light emitting units 110 and 120 are provided in a plurality so as to irradiate light onto the glass 200. In the present embodiment, the light emitting units 110 and 120 may be provided in two, but the light emitting units 110 and 120 may be three or more. The light emitting units 110 and 120 may be made of, for example, infrared LEDs for irradiating infrared rays, and various types of light emitting devices for irradiating light other than infrared rays may be used. Each can be installed.

수광부(130)는 발광부(110,120)로부터 조사되어 글래스(200)의 계면(I')에서 반사되는 빛을 수신한다. 글래스(200)로 입사하는 빛은 글래스(200)의 표면(S')에 존재하는 빗물 등과 같은 물방울(R)에 의해 일부가 투과하거나 산란된다. 따라서 글래스(200)의 표면(S')에 물방울 유무에 의해 수광부로 입사하는 빛의 양은 차이가 생기게 된다.The light receiver 130 receives light reflected from the light emitters 110 and 120 and reflected at the interface I ′ of the glass 200. Light incident on the glass 200 is partially transmitted or scattered by water droplets R such as rain water present on the surface S ′ of the glass 200. Therefore, the amount of light incident on the light receiving part due to the presence or absence of water droplets on the surface S 'of the glass 200 is different.

다수의 발광부(110,120)에 의해 좁은 면적에서 다중 광경로를 형성함으로써 각 경로를 통해서 수신 및 변환되는 광 신호 차이의 변화를 이용할 수 있도록 한다. 즉 수광부(130)는 발광부(110,120) 각각으로부터 다중 경로를 통해 순차적으로 수신되는 광량의 차이 변화를 이용하여, 글래스(200)의 표면(S')의 상태를 파악할 수 있도록 한다. 또한 수광부(130)는 일례로 광에너지를 전기에너지로 변환하는 포토다이오드(Photo diode)가 사용될 수 있다.By forming multiple optical paths in a small area by the plurality of light emitting units 110 and 120, it is possible to take advantage of the change in the optical signal difference received and converted through each path. That is, the light receiving unit 130 may determine the state of the surface S ′ of the glass 200 by using a change in the difference in the amount of light sequentially received from each of the light emitting units 110 and 120 through multiple paths. In addition, the light receiving unit 130 may be a photo diode (Photo diode) for converting the light energy into electrical energy, for example.

발광부(110,120)와 수광부(130)는 예컨대 차량 전면의 글래스(200) 측으로 광이 투과될 수 있는 재질 또는 구조를 가지는 본체(150)에 설치될 수 있는데, 나아가서, 이러한 본체(150) 내에 설치되는 인쇄회로기판(151)에 설치되어 모듈로 이루어질 수 있다. 여기서 본체(150)는 접착성분을 가지는 접합부(152)에 의해 글래스(200)의 내측면에 부착될 수 있다.The light emitting units 110 and 120 and the light receiving unit 130 may be installed in a body 150 having a material or a structure that allows light to pass through the glass 200 on the front surface of the vehicle. Further, the light emitting units 110 and 120 may be installed in the body 150. Installed on the printed circuit board 151 may be made of a module. The body 150 may be attached to the inner surface of the glass 200 by the bonding portion 152 having an adhesive component.

수광부(130)로부터 전기신호를 수신받아 광량의 차이 변화를 산출하기 위한 제어부(140)를 더 포함할 수 있다.The controller 140 may further include a controller 140 for receiving an electric signal from the light receiver 130 and calculating a change in the difference in the amount of light.

제어부(140)는 수광부(130)로부터 수신된 광의 세기에 상응하는 전기신호를 수신받게 되고, 이러한 전기신호, 예컨대 전류값이나 전압값을 통해서 발광부(110,120) 각각으로부터 순차적으로 수광부(130)에 수신되는 광량의 차이 변화를 산출하도록 한다. 제어부(140)는 상기한 광량의 차이 변화에 대한 순간 절대 변화량과 시간에 따른 누적 변화량 중에서 어느 하나 또는 모두를 산출하도록 할 수 있다. 여기서, 순간 절대 변화량은 정적 변화량에 해당될 수 있고, 기설정된 시간에 대한 누적 변화량은 동적 변화량에 해당될 수 있다.The control unit 140 receives an electric signal corresponding to the intensity of light received from the light receiving unit 130, and sequentially receives the light receiving unit 130 from each of the light emitting units 110 and 120 through the electric signal, for example, a current value or a voltage value. The difference in the amount of light received is calculated. The controller 140 may calculate any one or both of the instantaneous absolute change amount and the cumulative change amount with respect to the difference in the amount of light. Here, the instantaneous absolute change amount may correspond to the static change amount, and the cumulative change amount for a predetermined time may correspond to the dynamic change amount.

글래스 표면의 습기 감지방법은 다수의 발광부(110,120)로부터 조사되어 글래스(200)의 계면(I)에서 반사되는 광이 수광부(130)에 수신되도록 하는 단계(S11)와, 발광부(110,120) 각각으로부터 다중 경로를 통해서 수광부(130)에 순차적으로 수신되는 광량의 차이 변화를 산출하는 단계(S12)를 포함할 수 있다.The method of detecting the moisture on the glass surface may include receiving the light reflected from the plurality of light emitting units 110 and 120 at the interface I of the glass 200 at the light receiving unit 130 (S11), and the light emitting units 110 and 120. Computing a difference change in the amount of light sequentially received by the light receiving unit 130 through each of the multiple paths (S12).

광량의 차이 변화를 산출하는 단계(S12)는 광량의 차이에 대한 순간 절대 변화량과 시간에 따른 누적 변화량 중에서, 어느 하나 또는 모두를 병행하여 산출하도록 할 수 있고, 이러한 과정을 제어부(140)에 의해 수행할 수 있다.In the calculating of the difference change in the amount of light (S12), one or both of the instantaneous absolute change amount and the cumulative change amount over time with respect to the difference in light amount may be calculated in parallel, and the process may be performed by the controller 140. Can be done.

그런데, 이러한 방식의 센서는 안개 또는 수분입자의 존재와 밀도를 측정할 수는 있지만, 측정장치로부터의 거리를 확인할 수 없어서 도로나 지표면의 상태를 정확하게 확인하는데 한계가 있었다.By the way, the sensor of this type can measure the presence and density of the fog or water particles, but could not determine the distance from the measuring device, there was a limit to accurately confirm the state of the road or the ground surface.

KRKR 10-125841110-1258411 B1B1 KRKR 10-2013-007825210-2013-0078252 AA

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 안개입자에 적외선을 조사하고, 안개입자에 반사되어 들어온 적외선의 위치를 확인하여 안개입자까지의 거리 및 안개의 밀도를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 안개 밀도 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention for solving the above-mentioned problems is a fog density measuring apparatus for irradiating infrared rays to the fog particles, by checking the position of the infrared rays reflected by the fog particles to accurately measure the distance to the fog particles and the density of the fog The purpose is to provide.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 적외선의 수신 위치를 감지하여 안개의 밀도를 측정하는 측정장치로서, 와이어나 밴드에 의해 외부 시설물에 고정되는 본체(102)와; 상기 본체(102)의 일측에 결합되며, 외부의 가시광선이나 적외선이 상기 본체(102)의 내부로 유입되지 않도록 차단하는 외부가림막(104)과; 상기 본체(102)의 내부에 설치되어 적외선의 발광과 수신, 신호의 강도를 계산하는 피씨비(108)와; 상기 피씨비(108)에 설치되어 적외선을 상기 외부가림막(104)의 외측으로 조사하는 발광부(110)와; 상기 발광부(110)가 조사하여 안개입자(50)에 반사되어 들어온 적외선을 감지하는 수광센서(120)를 구비한 수광부(112)와; 상기 수광센서(120)에 입력된 적외선의 출력에 따라 상기 안개입자(50)의 밀도 및 위치를 계산하는 연산회로부(134);를 포함한다.The present invention devised to solve the above problems is a measuring device for measuring the density of the fog by detecting the receiving position of the infrared, the main body 102 is fixed to the external facility by a wire or band; An outer shielding film 104 coupled to one side of the main body 102 to block external visible light or infrared rays from being introduced into the main body 102; A PCB 108 installed inside the main body 102 for calculating light emission, reception, and signal strength of infrared rays; A light emitting unit 110 installed at the PC 108 to irradiate infrared rays to the outside of the outer screen 104; A light receiving unit 112 having a light receiving sensor 120 for detecting infrared rays reflected by the light emitting unit 110 and reflected by the fog particles 50; And a calculation circuit unit 134 for calculating the density and position of the fog particles 50 according to the output of infrared rays inputted to the light receiving sensor 120.

상기 발광부(110)가 조사하는 적외선을 발생시키는 엘이디구동회로부(131)와; 상기 수광부(112)의 수광센서(120)로부터 출력되는 전류신호를 전압신호로 변환하는 변환회로부(132);를 더 포함한다.An LED driving circuit unit 131 for generating infrared light emitted from the light emitting unit 110; And a conversion circuit unit 132 for converting a current signal output from the light receiving sensor 120 of the light receiving unit 112 into a voltage signal.

상기 수광센서(120)는 발광부(110)와 수광부(112)의 중심을 연결하는 가상의 직선상에 일렬로 배치되는 복수의 단위센서로 구성되며, 상기 발광부(110)로부터 상기 단위센서까지의 거리는 상기 단위센서에 적외선이 입력될 때의 출력전압의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 한다.The light receiving sensor 120 is composed of a plurality of unit sensors arranged in a line on an imaginary straight line connecting the center of the light emitting unit 110 and the light receiving unit 112, from the light emitting unit 110 to the unit sensor The distance of is characterized in that inversely proportional to the magnitude of the output voltage when the infrared ray is input to the unit sensor.

본 발명에 따르면 안개입자의 색이나 온도, 반사율에 관계없이 정확한 밀토 및 시정거리를 측정할 수 있으며, 자동차나 가로등의 불빛과 같은 외부 광원의 영향없이 정확한 안개의 밀도 측정이 가능해지는 효과가 있다.According to the present invention, regardless of the color, temperature, and reflectance of the fog particles, it is possible to accurately measure the mito and visibility distance, it is possible to accurately measure the density of the fog without the influence of an external light source such as a car or a street light.

도 1은 종래기술에 따른 다중경로 광 수신 차를 이용한 레인센서의 구조를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 레인센서의 동작을 설명하는 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정장치의 외형 구조를 나타낸 사시도.
도 4는 가림막을 본체와 분리한 상태를 나타낸 분해사시도.
도 5는 피씨비에 설치된 발광부와 수광부의 구조를 나타낸 분해사시도.
도 6은 발광부와 수광부의 내부 구조를 나타낸 단면도.
도 7은 발광소자와 수광센서의 내부 구조를 나타낸 단면도.
도 8과 9는 안개입자의 거리에 따른 수광 위치의 변화를 나타낸 개념도.
도 10은 수광 위치의 거리에 따른 출력전압의 관계를 나타낸 그래프.
도 11은 안개입자의 위치와 밀도를 계산하기 위한 구성을 나타낸 회로도.
도 12와 13은 고밀도와 저밀도일 때의 안개입자의 위치와 감지상태를 나타낸 개념도.1 is a block diagram showing the structure of a rain sensor using a multi-path light receiving difference according to the prior art.
2 is a configuration diagram illustrating the operation of the rain sensor of FIG.
Figure 3 is a perspective view showing the external structure of the measuring device according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view showing a state in which the screen is separated from the main body.
Figure 5 is an exploded perspective view showing the structure of the light emitting portion and the light receiving portion installed in the PC.
6 is a cross-sectional view showing the internal structure of the light emitting unit and the light receiving unit.
7 is a cross-sectional view showing the internal structure of a light emitting element and a light receiving sensor.
8 and 9 is a conceptual diagram showing a change in the light receiving position according to the distance of the fog particles.
10 is a graph showing the relationship of the output voltage according to the distance of the light receiving position.
11 is a circuit diagram showing a configuration for calculating the position and density of fog particles.
12 and 13 are conceptual views showing the position and detection state of the fog particles at high and low density.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "안개 밀도 측정장치"(이하, '측정장치'라 함)를 설명한다.Hereinafter, a "fog density measuring apparatus" (hereinafter referred to as "measuring apparatus") according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정장치의 외형 구조를 나타낸 사시도이며, 도 4는 가림막을 본체와 분리한 상태를 나타낸 분해사시도, 도 5는 피씨비에 설치된 발광부와 수광부의 구조를 나타낸 분해사시도, 도 6은 발광부와 수광부의 내부 구조를 나타낸 단면도, 도 7은 발광소자와 수광센서의 내부 구조를 나타낸 단면도, 도 8과 9는 안개입자의 거리에 따른 수광 위치의 변화를 나타낸 개념도, 도 10은 수광 위치의 거리에 따른 출력전압의 관계를 나타낸 그래프, 도 11은 안개입자의 위치와 밀도를 계산하기 위한 구성을 나타낸 회로도, 도 12와 13은 고밀도와 저밀도일 때의 안개입자의 위치와 감지상태를 나타낸 개념도이다.Figure 3 is a perspective view showing the external structure of the measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view showing a state in which the screen is separated from the main body, Figure 5 is an exploded view showing the structure of the light emitting portion and the light receiving portion installed in the PC 6 is a cross-sectional view showing the internal structure of the light emitting unit and the light receiving unit, FIG. 7 is a cross-sectional view showing the internal structure of the light emitting element and the light receiving sensor, FIGS. 8 and 9 are conceptual views showing a change in the light receiving position according to the distance of the fog particles; 10 is a graph showing the relationship of the output voltage according to the distance of the light receiving position, Figure 11 is a circuit diagram showing the configuration for calculating the position and density of the fog particles, Figures 12 and 13 are the positions of the fog particles at high density and low density And conceptual diagram showing the detection status.

본 발명의 측정장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전신주나 가로등, 신호등, 기타 설치용 기둥 등에 와이어 또는 밴드 등으로 결합되어 고정된다. 측정장치(100)의 동작을 위한 전원은 자체적으로 설치되는 배터리를 사용할 수 있으며, 전신주나 가로등 등과 같은 전원공급장치가 구비된 시설물로부터 전원을 공급받을 수 있도록 시설물을 설치할 수도 있다. 이외에도 태양광이나 풍력 등 자체적인 전원 생산장치를 설치하여 장시간 전원공급이 없어도 정상적인 동작상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the measuring device 100 of the present invention is fixed to a telephone pole, a street lamp, a traffic light, or other installation pillar by a wire or band. The power source for the operation of the measuring device 100 may use a battery installed by itself, and may be installed to receive power from a facility equipped with a power supply device such as a telephone pole or a street lamp. In addition, it is desirable to install its own power production apparatus such as solar or wind power so that it can maintain a normal operating state even if there is no power supply for a long time.

본 발명의 측정장치(100)는 내부에 회로기판이나 센서 등을 내장하는 본체(102)와, 본체(102)의 일측으로 개방되어 비나 눈, 먼지 등이 측정장치(100)의 내부로 유입되는 것을 막아주는 외부가림막(104)에 의해 외형이 구성된다. 또한 외부가림막(104)은 안개의 측정에 필요한 적외선 외에 다른 가시광선이나 적외선 등이 측정장치(100)에 유입되는 것을 방지한다. 이를 위해 본체(102)의 아래쪽으로 개방된 부분이 형성되며, 외부가림막(104)은 본체(102)의 아래쪽에 결합된다. 또한 외부가림막(104)의 아래쪽으로는 개구부(106)가 형성되어 아래쪽에서 반사된 적외선이 본체(102)의 내부로 들어갈 수 있다.Measuring device 100 of the present invention is a main body 102, a circuit board or a sensor embedded therein, and open to one side of the main body 102 is rain, snow, dust, etc. are introduced into the measuring device 100 The outer appearance is constituted by the outer screen 104 that prevents this from happening. In addition, the outer screen 104 prevents inflow of visible light, infrared light, and the like into the measuring device 100 in addition to the infrared rays necessary for measuring the fog. To this end, an open portion is formed below the main body 102, and the outer screen 104 is coupled to the lower side of the main body 102. In addition, an opening 106 may be formed below the outer shielding film 104 such that infrared rays reflected from the bottom may enter the body 102.

외부가림막(104)은 상하방향으로 개방된 통로가 형성되며, 본체(102) 내부의 피씨비(108)를 덮을 수 있도록 결합된다. 피씨비(108)의 표면에는 발광부(110)와 수광부(112)가 설치된다.The outer shielding film 104 is formed with an open passage in the vertical direction, and is coupled to cover the PC 108 inside the body 102. The light emitting unit 110 and the light receiving unit 112 are provided on the surface of the PC 108.

피씨비(108)에는 적외선의 발광과 수신, 신호의 강도에 따라 안개밀도를 계산하기 위한 프로세서 등이 설치된다.The PC 108 is provided with a processor for calculating the fog density according to the light emission and reception of the infrared ray, and the signal intensity.

본체(102)의 내부에 설치된 피씨비(108)의 표면에는 발광부(110)와 수광부(112)가 설치된다. 본 발명에서는 전신주 등에 설치된 측정장치(100)의 아래쪽으로 적외선이 조사되고, 안개입자에 반사되어 다시 위쪽으로 들어간 적외선을 수신하는 구조를 갖는다. 따라서 발광부(110)와 수광부(112)는 피씨비(108)의 아래쪽 면에 설치하는 것이 바람직하다.The light emitting part 110 and the light receiving part 112 are provided on the surface of the PC 108 provided inside the main body 102. In the present invention, the infrared ray is irradiated to the lower side of the measuring device 100 installed in the telephone pole, etc., and has a structure for receiving infrared rays reflected back to the fog particles. Therefore, the light emitting unit 110 and the light receiving unit 112 is preferably provided on the lower surface of the PC 108.

발광부(110)와 수광부(112)는 독립적으로 분리되며, 안개입자에 반사되어 입력될 때의 각도 차이를 감지할 수 있도록 일측으로 이격된 상태로 설치된다.The light emitting unit 110 and the light receiving unit 112 are independently separated, and are installed in a state in which they are spaced apart from one side so as to detect an angle difference when the light is reflected by the fog particles.

피씨비(108)에서 수광부(112)가 설치된 곳에는 내부가림막(114)이 더 설치된다. 내부가림막(114)은 안개입자에 반사된 적외선이 분산되지 않고 정해진 각도에 따라 정해진 위치에 도달하도록 한다. 내부가림막(114)의 내부에도 개방된 통로가 형성되어 적외선이 통로를 통과하여 수광부(112)에 도달할 수 있다. 내부가림막(114)의 측벽은 적외선의 유출입이 생기지 않도록 불투명한 몸체로 이루어진다. 발광부(110)와 수광부(112)에 모두 내부가림막(114)을 설치할 수도 있지만, 햇빛 차단 효과를 극대화하기 위해 수광부(112)에만 내부가림막(114)을 설치하는 것이 바람직하다.Where the light receiver 112 is installed in the PC 108, the inner screen 114 is further installed. The inner screen 114 allows infrared rays reflected by the fog particles to reach a predetermined position according to a predetermined angle without being dispersed. An open passage may be formed inside the inner shielding layer 114 so that infrared rays may pass through the passage to reach the light receiving unit 112. The side wall of the inner shielding film 114 is formed of an opaque body so that infrared rays do not flow in or out. Although the inner screen 114 may be installed at both the light emitting unit 110 and the light receiving unit 112, it is preferable to install the inner screen 114 only at the light receiving unit 112 in order to maximize the sun blocking effect.

발광부(110)와 수광부(112)의 위쪽에는 각각 발광렌즈(118)와 수광렌즈(122)가 설치된다. 발광렌즈(118)와 수광렌즈(122)는 비교적 가까운 상태로 설치되는 발광부(110)와 수광부(112) 사이에서 적외선이 큰 각도로 굴절되면서 위치의 차이가 발생하도록 적외선을 굴절시킨다.The light emitting lens 118 and the light receiving lens 122 are disposed above the light emitting unit 110 and the light receiving unit 112, respectively. The light emitting lens 118 and the light receiving lens 122 refract the infrared light so that a difference in position occurs while the infrared light is refracted at a large angle between the light emitting part 110 and the light receiving part 112 which are installed in a relatively close state.

발광렌즈(118)와 수광렌즈(122)의 아래쪽에는 각각 발광소자(116)와 수광센서(120)가 설치된다. 발광소자(116)는 안개입자의 측정을 위한 적외선을 발생시키며, 수광센서(120)는 안개입자에 반사되어 돌아온 적외선을 감지한다. 수광센서(120)는 복수의 단위센서로 구성되는데, 피씨비(108) 상에서 일직선상으로 연속적으로 설치된다. 바람직하게는 발광부(110)와 수광부(112)의 중심을 연결하는 가상의 직선상에 배치된다. 이로 인해 발광부(110)로부터 멀어지는 방향으로 복수의 단위센서가 일렬로 배치될 수 있다.The light emitting element 116 and the light receiving sensor 120 are installed under the light emitting lens 118 and the light receiving lens 122, respectively. The light emitting device 116 generates infrared rays for measuring the fog particles, and the light receiving sensor 120 detects the infrared rays reflected by the fog particles. The light receiving sensor 120 is composed of a plurality of unit sensors, which are continuously installed in a straight line on the PCB 108. Preferably, the light emitting unit 110 is disposed on an imaginary straight line connecting the centers of the light emitting unit 110 and the light receiving unit 112. As a result, a plurality of unit sensors may be arranged in a line away from the light emitting unit 110.

도 8에 도시된 바와 같이, 안개입자(50)의 위치에 따라 반사된 적외선의 수신 위치가 달라진다. 즉, 발광부(110)에서 조사된 적외선은 안개입자(50)에 부딪치면서 굴절되거나 산란하게 된다. 일부는 안개입자(50)에 반사된 후 다시 측정장치(100)로 돌아온다. 그런데 상대적으로 측정장치(100)에 가까운 거리(R1)만큼 떨어진 안개입자(50)에서 반사된 적외선의 수신위치(S1)와, 상대적으로 먼 거리(R2)만큼 떨어진 곳에서 반사된 적외선의 수신위치(S2)는 서로 동일하지 않다. 상대적으로 가까운 곳에서 반사된 적외선은 일렬로 배치된 수광센서(120) 내부에서 발광부(110)로부터 먼 곳에 있는 단위센서에 수신된다. 또한 상대적으로 먼 곳에서 반사된 적외선은 원래 적외선의 송신경로로부터 벌어지는 각도가 작아지기 때문에 상대적으로 가까운 곳에 있는 단위센서에 수신된다. 본 발명의 단위센서는 독립적인 소자로 구성되며, 적외선의 수신 여부에 따라 어느 곳에 수신되었는지를 구분할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서 수광부(112)에서 적외선이 수신되는 위치를 적외선 신호의 출력전압으로 확인하면 발광부(110)로부터의 거리를 확인할 수 있다. 이를 통해 얻어진 거리와 적외선의 수신각도를 이용하면 삼각측량법에 의해 안개입자(50)까지의 거리를 구할 수 있다.As shown in FIG. 8, the reception position of the reflected infrared ray varies according to the position of the fog particle 50. That is, the infrared rays emitted from the light emitting unit 110 are refracted or scattered while hitting the fog particles 50. Some are reflected back to the fog particles 50 and back to the measuring device 100. However, the infrared rays reflected from the receiving position (S 1 ) of the infrared rays reflected from the mist particles 50 separated by the distance (R 1 ) relatively close to the measuring device 100, and the infrared rays reflected from the far distance (R 2 ) The receiving position of S 2 is not the same as each other. The infrared rays reflected from a relatively close area are received by the unit sensor located far from the light emitting unit 110 inside the light receiving sensor 120 arranged in a line. In addition, the infrared rays reflected from a relatively distant place are received by a unit sensor located relatively close to each other because the angle from the original infrared transmission path becomes smaller. The unit sensor of the present invention is configured as an independent element, and has a structure that can distinguish where it is received according to the reception of infrared rays. Therefore, when the position at which the infrared light is received at the light receiving unit 112 is confirmed as the output voltage of the infrared signal, the distance from the light emitting unit 110 may be confirmed. By using the distance and the infrared reception angle obtained through this can be obtained by the triangulation method to the distance to the fog particles (50).

본 발명의 측정장치(100)를 사용하면 안개입자(50)의 밀도를 확인할 수 있지만, 이외에도 온도나 기상, 조도에 관계없이 안개입자(50)의 위치(측정장치로부터의 거리)도 정확하게 측정할 수 있다.Using the measuring device 100 of the present invention, the density of the fog particles 50 can be confirmed, but in addition, the position (distance from the measuring device) of the fog particles 50 can be accurately measured regardless of temperature, weather, and illuminance. Can be.

수광센서(120)는 피씨비(108) 위에서 일렬로 배치된 단위센서를 사용하는데, 각각의 단위센서에서 출력되는 전압은 연속적으로 변하게 된다. 통상적으로는 발광부(110)로부터 멀어지는 방향으로 출력전압의 크기가 줄어들도록 구성하는데, 발광부(110)로부터의 거리는 각각의 단위센서의 출력전압과 반비례하는 관계를 형성한다. 이러한 위치별 출력전압에 대한 데이터를 조절함으로써 정확한 측정값을 도출할 수 있다.The light receiving sensor 120 uses unit sensors arranged in a line on the PCB 108, and the voltage output from each unit sensor is continuously changed. Typically, the magnitude of the output voltage is reduced in a direction away from the light emitting unit 110, the distance from the light emitting unit 110 forms a relationship inversely proportional to the output voltage of each unit sensor. By adjusting the data on the output voltage for each position, accurate measurement values can be derived.

한편, 피씨비(108)에는 안개밀도와 위치 등을 계산하기 위한 수단이 구비되는데, 이러한 구성은 도 11에 도시된다.On the other hand, the PCB 108 is provided with means for calculating the fog density and the position, such a configuration is shown in FIG.

발광부(110)에 포함된 엘이디구동회로부(131)는 제어부(도면 미도시)의 제어에 따라 발광하면서 적외선이 발광부(110)에서 조사되도록 한다. 이러한 발광작용에 필요한 전원은 배터리와 연결된 정전압회로부(135)가 공급한다.The LED driving circuit unit 131 included in the light emitting unit 110 emits light under the control of a controller (not shown) and emits infrared light from the light emitting unit 110. Power required for the light emitting action is supplied by the constant voltage circuit unit 135 connected to the battery.

변환회로부(132)와 신호증폭부(133), 연산회로부(134)는 수광부(112)에 포함된다.The conversion circuit unit 132, the signal amplifier 133, and the operation circuit unit 134 are included in the light receiving unit 112.

수광부(112)의 수광센서(120)에 적외선이 입력되면 변환회로부(132)는 수광센서로부터 출력되는 전류신호를 전압신호로 변환시켜 출력한다. 신호증폭부(133)는 전압신호를 증폭시켜 연산회로부(134)에 전달한다. 연산회로부(134)는 출력되는 전압신호의 크기에 따라 적외선의 위치를 계산한다. 전술한 바와 같이, 적외선의 수신에 따라 출력되는 신호의 크기에 반비례하는 위치에 적외선이 수신되었음을 확인한다.When infrared light is input to the light receiving sensor 120 of the light receiving unit 112, the conversion circuit unit 132 converts the current signal output from the light receiving sensor into a voltage signal and outputs the converted voltage signal. The signal amplifier 133 amplifies the voltage signal and transfers it to the calculation circuit unit 134. The calculation circuit unit 134 calculates the position of the infrared ray according to the magnitude of the output voltage signal. As described above, it is confirmed that the infrared light is received at a position inversely proportional to the magnitude of the output signal according to the reception of the infrared light.

동기화제어부(136)는 변환회로부(132)와 신호증폭부(133), 연산회로부(134)에 입출력되는 신호를 동기화시켜 연산값의 산출에 오류가 생기지 않도록 한다.The synchronization controller 136 synchronizes the signals input and output to the conversion circuit unit 132, the signal amplifier 133, and the operation circuit unit 134 so that an error does not occur in the calculation of the calculation value.

한편, 도 12와 13에는 안개입자(50)의 밀도 차이에 따른 감지방식의 차이가 도시되어 있다.On the other hand, Figure 12 and 13 shows the difference in the detection method according to the density difference of the mist particles (50).

일반적으로 안개입자(50)는 바람의 흐름에 따라 이동하게 된다. 도 12와 13에서는 설명의 편의를 위해 안개입자(50)가 우측에서 좌측으로 이동하는 동안, 측정장치(100)가 안개의 밀도를 측정하는 것으로 설정한다.In general, the fog particles 50 are moved in accordance with the flow of the wind. In FIGS. 12 and 13, the measurement device 100 measures the density of the fog while the fog particles 50 move from the right to the left for convenience of description.

본 발명의 측정장치(100)는 안개를 측정하기 위해 적외선을 발광하는 주기에 따라 측정치의 정밀도를 높이거나 낮출 수 있다. 본 발명에서는 초당 26회의 주기로 안개를 측정하는 것으로 설정하여 설명한다. 이 경우 개별 측정신호 사이의 시간이 38㎳ 정도가 된다. 도 12와 13은 380㎳의 시간 동안 모두 10회의 안개측정이 이루어지는 것을 가정하여 도시한 도면이다.The measuring device 100 of the present invention may increase or decrease the precision of the measured value according to a period of emitting infrared rays to measure the fog. In the present invention, a description will be made by setting the fog to be measured at 26 cycles per second. In this case, the time between individual measurement signals is about 38 ms. 12 and 13 are views assuming that 10 fog measurements are performed for a time of 380 ㎳.

측정장치(100)는 연속적으로 안개의 밀도를 측정하며, 특정한 시간대에 있어서는 정해진 시간만큼 밀도를 측정한 후, 초당 또는 분당 밀도의 평균값을 구하여 해당 시간대의 안개밀도로 정할 수 있다.The measuring device 100 continuously measures the density of the fog, and after measuring the density by a predetermined time in a specific time period, the average value of the density per second or per minute can be determined as the fog density of the corresponding time zone.

발광부(110)는 항상 켜져있는 상태에서 적외선을 계속해서 발신한다. 수광부(112)는 정해진 주기마다 켜지면서 반사된 적외선을 감지하도록 설정된다. 수광부(112)가 켜지는 주기를 변화시키면서 안개입자(50)의 감지 상태를 변화시킬 수 있다.The light emitting unit 110 continuously transmits infrared rays while being always turned on. The light receiver 112 is set to detect the reflected infrared light while being turned on at a predetermined cycle. The sensing state of the fog particles 50 may be changed while changing the period in which the light receiver 112 is turned on.

안개의 밀도가 높은 경우(도 12)에는 안개입자(50)가 이동하면서 위치와 측정주기에 따라서 측정장치(100)에 감지될 수 있다. 도 12에서는 1회부터 10회까지 모든 측정주기마다 안개입자(50)가 감지되었다.(흰색 원이 감지된 안개입자) 나머지 안개입자(50)는 측정주기와 맞지 않거나, 앞쪽에 있는 안개입자(50)에 가려져서 측정이 되지 않았다.(검정색 원이 감지되지 않은 안개입자)When the density of the fog is high (FIG. 12), the fog particles 50 may be detected by the measuring device 100 according to the position and the measuring period. In FIG. 12, the mist particles 50 were detected at every measurement cycle from 1 to 10 times (fog particles in which a white circle is detected). The remaining mist particles 50 do not match the measurement cycle or are located in front of the fog particles ( It was covered by 50) and no measurement was made (fog particles with no black circle detected).

그런데 안개의 밀도가 낮은 경우(도 13)에는 1회와 3회, 4회, 6회, 10회 측정주기에서만 안개입자(50)가 감지되었으며, 나머지 안개입자(50)는 흘러가면서 감지되지 않았다.However, when the fog density is low (FIG. 13), the fog particles 50 were detected only once, three times, four times, six times, and ten measurement cycles, and the remaining mist particles 50 were not detected while flowing. .

이 경우 도 12에서 측정된 결과값은 10이 되고, 13에서 측정된 결과값은 5가 되므로 안개의 밀도는 2대1이 될 것이다. 각 주기별 안개입자(50)의 감지 횟수와, 측정장치(100)가 설치된 지역의 연중 평균 안개 발생상태 등에 대한 정보를 바탕으로 적절한 수치를 환산하면 그 시점에서의 안개밀도를 정확하게 계산할 수 있다.In this case, the result value measured in FIG. 12 becomes 10, and the result value measured in 13 becomes 5, so the density of the fog will be 2: 1. If the appropriate value is converted based on the number of detection of the mist particles 50 for each cycle and the average annual fog occurrence state of the region in which the measuring device 100 is installed, it is possible to accurately calculate the fog density at that time.

이와 같은 방식으로 단위시간당 안개입자(50)의 밀도를 구할 수 있으며, 각 측정시간에서의 안개밀도의 변화량도 계산할 수 있게 된다.In this manner, the density of the fog particles 50 per unit time can be obtained, and the amount of change in the fog density at each measurement time can be calculated.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the above-described technical configuration of the present invention may be embodied by those skilled in the art to which the present invention pertains without changing its technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that the present invention may be practiced as. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100 : 측정장치 102 : 본체
104 : 외부가림막 106 : 개구부
108 : 피씨비 110 : 발광부
112 : 수광부 114 : 내부가림막
116 : 발광소자 118 : 발광렌즈
120 : 수광센서 122 : 수광렌즈
131 : 엘이디구동회로부 132 : 변환회로부
133 : 신호증폭부 134 : 연산회로부
135 : 정전압회로부 136 : 동기화제어부100: measuring device 102: main body
104: outer screen 106: opening
108: pcs 110: light emitting unit
112: light receiving portion 114: internal mask
116 light emitting element 118 light emitting lens
120: light receiving sensor 122: light receiving lens
131: LED driving circuit portion 132: conversion circuit portion
133: signal amplifier 134: arithmetic circuit
135: constant voltage circuit unit 136: synchronization control unit

Claims (3)

적외선의 수신 위치를 감지하여 안개의 밀도를 측정하는 측정장치로서,
와이어나 밴드에 의해 외부 시설물에 고정되는 본체(102)와;
상기 본체(102)의 일측에 결합되며, 외부의 가시광선이나 적외선이 상기 본체(102)의 내부로 유입되지 않도록 차단하는 외부가림막(104)과;
상기 본체(102)의 내부에 설치되어 적외선의 발광과 수신, 신호의 강도를 계산하는 피씨비(108)와;
상기 피씨비(108)에 항상 켜져있는 상태로 설치되어 적외선을 상기 외부가림막(104)의 외측으로 계속해서 조사하는 발광부(110)와;
상기 발광부(110)가 조사하여 안개입자(50)에 반사되어 들어온 적외선을 정해진 주기마다 켜지면서 감지하는 수광센서(120)를 구비한 수광부(112)와;
상기 발광부(110)가 조사하는 적외선을 발생시키는 엘이디구동회로부(131)와;
상기 수광부(112)의 수광센서(120)로부터 출력되는 전류신호를 전압신호로 변환하는 변환회로부(132)와;
상기 수광센서(120)에 입력된 적외선의 출력에 따라 상기 안개입자(50)의 밀도 및 위치를 계산하는 연산회로부(134);를 포함하며,
상기 수광부(112)는 상기 피씨비(108)에 설치된 프로세서에 의해 켜지는 주기가 변화되도록 설정되며,
상기 수광센서(120)는 발광부(110)와 수광부(112)의 중심을 연결하는 가상의 직선상에 일렬로 배치되는 복수의 단위센서로 구성되며, 상기 발광부(110)로부터 상기 단위센서까지의 거리는 상기 단위센서에 적외선이 입력될 때의 출력전압의 크기에 반비례하며,
상기 연산회로부(134)는 동일한 회수의 측정주기 동안 상기 수광부(112)에 감지되는 적외선의 횟수에 비례하여 단위시간당 안개입자(50)의 밀도를 계산하는 것을 특징으로 하는, 안개 밀도 측정장치.Measuring device for measuring the density of fog by detecting the location of infrared rays,
A main body 102 fixed to an external facility by a wire or a band;
An outer shielding film 104 coupled to one side of the main body 102 to block external visible light or infrared rays from being introduced into the main body 102;
A PCB 108 installed inside the main body 102 for calculating light emission, reception, and signal strength of infrared rays;
A light emitting unit 110 installed in the PC 108 in a state of being always turned on and continuously irradiating infrared rays to the outside of the outer screen 104;
A light receiving unit 112 including a light receiving sensor 120 that detects the light emitted by the light emitting unit 110 and turns on and reflects infrared rays reflected by the fog particles 50 at predetermined cycles;
An LED driving circuit unit 131 for generating infrared light emitted from the light emitting unit 110;
A conversion circuit unit 132 for converting a current signal output from the light receiving sensor 120 of the light receiving unit 112 into a voltage signal;
And a calculation circuit unit 134 for calculating the density and position of the fog particles 50 according to the output of infrared rays inputted to the light receiving sensor 120.
The light receiving unit 112 is set to change the cycle of turning on by the processor installed in the PC 108,
The light receiving sensor 120 is composed of a plurality of unit sensors arranged in a line on a virtual straight line connecting the center of the light emitting unit 110 and the light receiving unit 112, from the light emitting unit 110 to the unit sensor The distance of is in inverse proportion to the magnitude of the output voltage when the infrared ray is input to the unit sensor,
The calculation circuit unit 134 calculates the density of fog particles per unit time in proportion to the number of infrared rays detected by the light receiving unit 112 during the same number of measurement cycles, fog density measuring apparatus. 삭제delete 삭제delete
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