KR102113188B1 - 핀홀 현상을 이용한 이동방향 감지를 위한 지향성 적외선 감지 센서 - Google Patents

핀홀 현상을 이용한 이동방향 감지를 위한 지향성 적외선 감지 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핀홀 카메라(Pin Hole Camera)의 원리를 이용함으써, 콤팩트한 사이즈로 제작하면서도 적외선 감지 센서의 지향성을 높이면서 센싱 엘리먼트에 조사되는 광량이 증대되도록 하는 핀홀 현상을 이용한 지향성 적외선 감지 센서에 관한 것이다.
전술한 과제 해결을 위해 본 발명은 「전면에 제1,2센싱 엘리먼트가 수평으로 나란히 이격 배치된 본체; 전후방향으로 형성된 중공홀에 상기 본체가 삽입되어 상기 본체의 후면이 상기 중공홀의 후단을 마감하고, 상기 중공홀의 전단은 커버판으로 마감된 케이싱; 상기 케이싱의 커버판에 형성된 핀홀; 을 포함하여 구성되며, 상기 제1센싱 엘리먼트는 열발산체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하고, 상기 제2센싱 엘리먼트는 상기 제1센싱 엘리먼트와 반대되는 위상의 신호를 출력하고, 상기 본체에는 상기 제1,2센싱 엘리먼트의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내장된 것을 특징으로 하는 핀홀 현상을 이용한 지향성 적외선 감지 센서」를 제공한다.

Description

핀홀 현상을 이용한 이동방향 감지를 위한 지향성 적외선 감지 센서
본 발명은 핀홀 카메라(Pin Hole Camera)의 원리를 이용함으써, 콤팩트한 사이즈로 제작하면서도 적외선 감지 센서의 지향성을 높이고 센싱 엘리먼트에 조사되는 광량이 증대되도록 하는 핀홀 현상을 이용한 이동방향 감지를 위한 지향성 적외선 감지 센서에 관한 것이다.
적외선 감지 센서(Pyroelectric Infrared Sensor : PIR)는 적외선을 방사하는 물체가 일정 거리에서 움직이면 이를 감지하는 센서이다. 약 37℃의 체온을 갖는 인체는 대개 7.5~13.5㎛ 파장의 적외선을 방출하므로 적외선을 이용한 인체 감지 센서는 바로 이 대역의 파장을 감지하는 것이다.
[도 1]은 일반적인 적외선 감지 센서의 구성도로, 적외선 감지 센서(10)는 열발산체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 열발산체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 음 또는 양의 값으로 출력하는 제2센싱 엘리먼트(10b)와 제1센싱 엘리먼트(10a) 및 제2센싱 엘리먼트(10b)의 출력신호에 따라 감지신호를 출력하는 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor : FET)가 내부에 밀봉 장착된 본체(11)와 상기 본체(11)의 일측에 전계 효과 트랜지스터에 전원을 공급해주는 전원핀들(1,2)과 감지신호를 출력하는 출력핀(3)과 본체(11) 외측에는 열발산체로부터 방사되는 적외선을 난반사시켜 열발산체의 감지 영역의 폭을 넓게 해주고 감지 영역을 높여주는 확산필터(5)로 구성되어 열발산체의 존재 여부를 감지한다.
이와 같은 적외선 감지 센서는 실내 공간 내로 사람의 진입 유무에 따라 조명등의 점소등을 제어하는 자동 조명 제어장치에 사용하고 있다.
이러한 자동 조명 제어장치와 관련된 선행기술인 대한민국 공개특허 제1996-0016640호에는 실내공간 내에 사람이 입실하는 상태가 감지되면 실내등이 점등되도록 하여 하고 소정시간이 경과된 후에 사람의 움직임이 감지되지 않으면 자동으로 소등되도록 하는 인체감지에 따른 실내등 점멸제어장치가 개시되어 있다. 이러한 기술은 단지 적외선을 띈 열발산체의 유무를 판단할 수 있을 뿐, 열발산체의 수나 열발산체의 진입 및 진출 여부를 판단하지 못하는 문제점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2007-0013094호는 적외선 감지 센서로 구성된 네개의 센서릴레이에 의해 출입구에서 진입 및 진출을 판단하고, 열센서에 의해 인원수를 구분하도록 구성되어 있다. 그러나, 상기 센서릴레이들과 열센서는 넓은 지향성을 가지고 있으므로 감지능력은 좋으나, [도 2]에 도시된 바와 같이 감지 영역의 폭(SW)이 적어도 3m 내지 5m로 상당히 넓고, 두 개의 적외선 감지 센서(S1,S2)들에 의해 열발산체의 움직임이 동시에 감지되는 공통감지영역(CW)이 발생되므로, 각 적외선 감지 센서는 출입문이 위치한 영역 외에서의 열발산체의 움직임을 감지하고, 공통 감지영역(CW)에서의 진입 및 진출을 구분할 수 없는 감지신호를 출력하게 되므로 열발산체의 진입 및 진출을 정확하게 판단할 수 없으며, 감지 영역의 폭을 사용자가 임의로 조정할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
대한민국 등록특허 10-1664934호는 본 발명의 발명자가 개발한 것으로서, [도 3]에 도시된 바와 같이 적외선 감지 센서의 본체(11) 외측을 감싸며 적외선 감지 센서의 본체(11) 하측으로 길게 연장된 적외선 차단부(100)를 장착함으로써 상기 적외선 차단부(100)의 길이에 따라 열발산체의 감지 영역 폭을 좁게 조정하여 지향성을 갖고 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서에 관한 것이다. 이러한 기술은 적외선 감지 센서가 지향성을 갖도록 함으로써 인체의 진행 방향과 수를 정확히 판단할 수 있다.
다만, 대한민국 등록특허 10-1664934호의 적외선 감지 센서보다 더 높은 지향성을 갖도록 하면서 센싱 엘리먼트에는 조사되는 광량은 많아지도록 디포커싱을 할 필요가 있다. 아울러, 상기 적외선 차단부의 구성과 개구부의 크기에 의해 적외선 감지 센서를 컴팩트한 사이즈로 구성하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 대한민국 등록특허 10-1664934호를 개선하기 위한 것으로서, 대한민국 등록특허 10-1664934호는 적외선 감지 센서 본체를 감싸고 있는 적외선 차단부의 길이를 길게 구성할 수록 열발산체의 감지 영역 폭이 좁아지면서 지향성이 향상되도록 한 것인데, 적외선 차단부를 길게 구성하는 것이 실용상 문제점으로 지적되어 왔다. 본 발명은 핀홀(Pin Hole) 현상을 이용하여 대한민국 등록특허 10-1664934의 문제를 해결하면서, 핀홀의 직경에 따라 초점거리가 조정되는 점을 활용하고 약간의 디포커싱을 통해 좁은 감지 영역을 유지하면서 열발산체(인체)에서 조사되는 적외선의 초점을 센싱 엘리먼트 크기에 맞춰 크게 조정하고 적외선 감지센서가 최대한의 감지능력을 가질 수 있도록 유도함에 그 목적이 있다.
일반적인 적외선 감지센서의 센싱 엘리먼트는 45°각도로 설치되나, 본 발명에서는 제1,2센싱 엘리먼트를 수평으로 나란히 설치하여 열발산체의 이동방향을 감지할 수 있도록 구성하였다.
본 발명은 「전면에 제1,2센싱 엘리먼트가 수평으로 나란히 이격 배치된 본체; 전후방향으로 형성된 중공홀에 상기 본체가 삽입되어 상기 본체의 후면이 상기 중공홀의 후단을 마감하고, 상기 중공홀의 전단은 커버판으로 마감된 케이싱; 상기 케이싱의 커버판에 형성된 핀홀; 을 포함하여 구성되며, 상기 제1센싱 엘리먼트는 열발산체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하고, 상기 제2센싱 엘리먼트는 상기 제1센싱 엘리먼트와 반대되는 위상의 신호를 출력하고, 상기 본체에는 상기 제1,2센싱 엘리먼트의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내장된 것을 특징으로 하는 핀홀 현상을 이용한 지향성 적외선 감지 센서」를 제공한다.
또한, 본 발명은 「상기 제1,2센싱 엘리먼트는 세로방향으로 긴 직사각형이고, 상기 핀홀은 세로방향 장공 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 핀홀 현상을 이용한 지향성 적외선 감지 센서」를 함께 제공한다.
또한, 본 발명은 「상기 핀홀에서부터 상기 본체 전면까지의 거리인 초점거리(f)는 식 "f = H1×d1÷SW"에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 핀홀 현상을 이용한 지향성 적외선 감지 센서」를 함께 제공한다. 위 식에서, H1은 지면에서 상기 핀홀까지의 거리, d1은 제1,2엘리먼트의 세로 중심선 사이의 거리, SW는 열발산체로부터 감지되는 적외선 감지영역의 폭을 의미한다.
전술한 본 발명에 따르면,
1. 핀홀 특성으로 초점거리를 줄이고 디포커싱으로 센싱 엘리먼트에 적외선이 조사되는 면적을 늘리고, 센서 구성품의 전체적인 사이즈가 콤팩트하게 줄어 제품화 기획에 대한 제약이 줄어들게 된다.
2. 핀홀 현상을 유도하기 위해 폭넓은 개구부 대신 작은 핀홀을 형성시킴으로써 입사되는 광량이 줄어들지만, 초점거리가 짧아짐에 따라 입사 광량 손실이 보상되므로 적외선 센싱 능력이 저하되지 않는다.
3. 종래 대한민국 등록특허 10-1664934호는 적외선 차단부 전면에 형성된 개구부로 인해 외부 환경에 따른 센싱 엘리먼트의 오염 염려가 있었으나 본 발명에서는 커버판에 의해 센싱 엘리먼트의 외기 노출이 최소화된다.
4. 전술한 조건과 효과들로 인해 적외선 감지 지향성이 향상되고, 인체의 게이트 진출입에 관한 감지의 정확성이 향상된다.
[도 1]은 일반적인 적외선 감지 센서의 구성도이다.
[도 2]는 종래 기술(대한민국 공개특허 제10-2007-0013094호)의 두개의 적외선 감지 센서의 감지 영역을 나타낸 개략도이다.
[도 3]은 종래 기술(대한민국 등록특허 10-1664934호)에서 적외선 감지의 지향성 향상을 위한 구성을 나타낸 개략도이다.
[도 4]는 본 발명이 제공하는 핀홀 현상을 이용한 적외선 감지 센서의 일 실시예를 도시한 것이다.
[도 5]는 종래 기술(대한민국 등록특허 10-1664934호)과 본 발명의 원리를 비교하여 나타낸 것이다.
[도 6]은 핀홀의 형태에 따른 초점 형태를 나타낸 것이다.
[도 7]은 본 발명 센서의 열발산체(인체) 이동에 따른 적외선 센싱 작용을 나타낸 개념도이다.
[도 8]은 본 발명 센서를 이용한 카운트 장치의 구성도이다.
[도 9]는 [도 8]의 카운트 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 발명의 최선의 형태는,
「전면에 세로방향으로 긴 직사각형 제1,2센싱 엘리먼트가 수평으로 나란히 이격 배치된 본체;
전후방향으로 형성된 중공홀에 상기 본체가 삽입되어 상기 본체의 후면이 상기 중공홀의 후단을 마감하고, 상기 중공홀의 전단은 커버판으로 마감된 케이싱;
상기 케이싱의 커버판에 세로방향 장공 형태로 형성된 핀홀; 을 포함하여 구성되며,
상기 제1센싱 엘리먼트는 열발산체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하고,
상기 제2센싱 엘리먼트는 상기 제1센싱 엘리먼트와 반대되는 위상의 신호를 출력하고,
상기 본체에는 상기 제1,2센싱 엘리먼트의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내장된 것을 특징으로 하는 핀홀 현상을 이용한 적외선 감지 센서」이다.
발명의 실시를 위한 형태
이하에서는 첨부된 [도 4] 내지 [도 9]와 함께 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 「전면에 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)가 나란히 이격 배치된 본체(11); 전후방향으로 형성된 중공홀(301)에 상기 본체가 삽입되어 상기 본체의 후면이 상기 중공홀(301)의 후단을 마감하고, 상기 중공홀(301)의 전단은 커버판(202)으로 마감된 케이싱(300); 상기 케이싱(300)의 커버판(302)에 형성된 핀홀(303); 을 포함하여 구성되며, 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)는 열발산체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하고, 상기 제2센싱 엘리먼트(10b)는 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력하고, 상기 본체에는 상기 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내장된 것을 특징으로 하는 핀홀 현상을 이용한 적외선 감지 센서」를 제공한다.
[도 4]는 본 발명이 제공하는 핀홀 현상을 이용한 적외선 감지 센서(이하 '본 발명 센서') 일 실시예의 외관을 도시한 것이다. [도 4]에 도시된 바와 같이 상기 케이싱(300)은 박스형으로 구성할 수 있나 그 외형은 다양하게 변형할 수 있다.
상기 케이싱(300)에 내입된 본체(11)의 전면에는 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)가 수평으로 나란히 이격 배치되어 있다. 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)는 열발산체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하고, 상기 제2센싱 엘리먼트(10b)는 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력한다. 또한 상기 본체에는 상기 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내장되어 있다.
본 발명 센서는 핀홀 현상을 이용하여 극히 좁은 감지영역을 구현하여 적외선 감지의 지향성을 극대화시킨다. 다만 [도 5]와 함께 종래 기술(대한민국 등록특허 10-1664934호, [도 5]의 (a))과 비교해 보면, 핀홀을 통해 입사되는 광량은 줄어들지만 초점거리가 짧아져 광량의 손실이 보상되며, 결국 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)의 적외선 감지능력은 저하되지 않는다. 오히려, 핀홀의 형태를 세로방향 장공홀로 구성하여 세로방향의 디 포커싱이 이루어지도록 함으로써, 촛점의 형태가 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)의 형태에 맞추어 크게 조절하고 이에 따라 일반 원형 핀홀보다 많은 광량(적외선)이 입사되어 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)가 적외선 감지능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명 센서는 열발산체(인체)에서 발산된 적외선이 상기 핀홀(303)을 통하여 상기 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)에 도달토록 구성된 것이며, 상기 열발산체(인체)의 이동에 따라 적외선의 초점도 반전되어 수평이동을 한다. 예를 들어 상기 열발산체(인체)가 우측에서 좌측으로 이동을 한다면 적외선의 초점은 좌측에서 우측으로 이동하므로 제1센싱 엘리먼트(10a)가 먼저 적외선을 감지하고 이어서 제2센싱 엘리먼트(10b)가 적외선을 감지하게 되는 것이다. 이와 같은 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)의 적외선 감지 순서에 따라 열발산체(인체)의 이동 방향을 파악할 수 있다.
[도 5]는 종래 기술(대한민국 등록특허 10-1664934호)과 본 발명의 원리를 비교하여 나타낸 것이다.
종래 기술(대한민국 등록특허 제10-1664394호)는 [도 5]의 (a)에 도시된 바와 같이 적외선 차단부 길이(L)를 길게 할수록 감지영역이 좁아지며 적외선 감지 지향성이 향상되도록 한 것인데, 상기 적외선 차단부 길이(L)는 H×d/SW(H : 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이, d : 적외선 차단부 내부 직경, SW : 적외선 감지 영역의 폭)와 같은 수식으로 산출하였다. 다만, 위와 같은 식(L=H×d/SW)은 적외선 차단부 길이(L)를 대략 L1(적외선 차단부의 개구부와 적외선의 교차점까지의 거리)과 동일하다고 전제하여 비례식을 통해 도출한 것으로서, 실질적으로 tanθ=L1/(d/2)이지만, tanθ=L/(d/2) 식이 성립함을 가정한 것이기 때문에 적외선 차단부의 길이가 계산식으로 도출되는 길이보다 더 길게 구성되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명 센서는, 상기 적외선 차단부 대신 개구부가 없는 케이싱(300)을 구성하되, 상기 케이싱(300) 전면의 커버판(302)에 핀홀(303)을 형성시키고, 열발산체의 적외선이 상기 핀홀(303)을 통해 입사되도록 한 것이다. 상기 핀홀(303)의 위치는 곧 적외선의 교차점 위치가 되므로 상기 케이싱(300)의 길이는 종래 기술(대한민국 등록특허 제10-1664394호)의 적외선 차단부 길이와 비교하여 (L-L1)으로 나타낼 수 있다. 즉, 본 발명 센서의 케이싱(300)은 종래 기술의 적외선 차단부보다 L1 만큼 짧게 구성할 수 있는 것이다.
아울러, 상기 핀홀(203)에서부터 상기 본체(11) 전면까지의 거리인 초점거리(f)는 하기 [식 1]에 의해 정확히 산출할 수 있다.
[식 1] f = H1×d1÷SW
H1 : 지면에서 상기 핀홀까지의 거리
d1 : 제1,2엘리먼트의 세로 중심선 사이의 거리
SW : 열발산체로부터 감지되는 적외선 감지영역의 폭
[도 6]은 핀홀의 형태에 따른 초점 형태를 나타낸 것이다.
상기 핀홀(303)이 원형인 경우에는 적외선 초점 형태 역시 원형이 되나, 핀홀(303)이 세로방향의 장공형이면, 세로방향으로 디 포커싱되어 초점 적외선 초점 형태는 [도 6]의 (b)에 도시된 바와 같은 타원형이 된다.
따라서 상기 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)를 세로방향으로 긴 직사각형으로 구성하고, 상기 핀홀(203) 역시 세로방향 장공 형태로 구성함으로써, 상기 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)에 도달하는 광량을 증대시킬 수 있다.
[도 7]은 열발산체(인체)의 이동에 따른 적외선 센싱 작용을 나타낸 개념도이다. [도 7]에 도시된 바와 같이, 적외선 감지 센서(10)의 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)는 열발산체(M)의 움직임에 따라 각각 적외선의 초점이 이동하여 시간차를 두고 서로 역 위상을 출력한다. 예를 들어, 제1센싱 엘리먼트(10a)가 음 위상을 출력하고, 제2센싱 엘리먼트(10b)가 양 위상을 출력한다고 가정할 때, [도 9]의 T1 영역인 게이트(G)에 대해서 열발산체(M)가 대상 공간으로 진입하면, 열발산체(M)로부터의 적외선은 핀홀(203)을 통해 입사되어 제2센싱 엘리먼트(10b)의 동작 영역에서 양 위상신호가 출력되고, 이어서 열발산체(M)의 움직임에 의해 제1센싱 엘리먼트(10a)의 동작 영역에 들어오면, 음 위상신호를 갖는 감지신호(SEN)가 출력된다.
반대로, 게이트(G)에 대해서 열발산체(M)가 대상 공간으로부터 진출하면, [도 9]의 T2영역에 해당하는 것으로, 적외선 감지 센서(10)는 제1센싱 엘리먼트(10a)에 의해 음 위상신호를 출력한 후, 제2센싱 엘리먼트(10b)에 의해 양 위상신호를 갖는 감지신호(SEN)를 출력한다.
또한, [도 9]의 T3영역의 경우 열발산체(M)가 대상 공간으로 진입하다가 게이트(G) 중심 영역을 통과하기 전에 진출한 경우에 해당하는 것으로, 이 경우에는 열발산체(M)의 진입으로 제2센싱 엘리먼트(10b)에 의해 양 위상을 출력한 후, 제1센싱 엘리먼트(10a)가 열발산체(M)의 적외선을 감지하기 전에 진출이 이루어짐에 따라 재차 제2센싱 엘리먼트(10b)가 동작되어 재차 양 위상을 출력하게 되어 감지신호(SEN)는 두 번의 양 위상신호를 출력하게 된다. 따라서 이 경우는 오류로 판단하여 IN/OUT 출력단자에서는 신호를 출력하지 않는다.
본 발명 센서는 [도 8]에 도시된 바와 같이 구성된 증폭부(210), 제1비교부(220), 제2비교부(230), 논리합부(240), 진행방향 판단부(250) 및 카운터부(260) 를 포함하여 구성된 카운트 장치(200)와 연결시킬 수 있으며, 상기 카운트 장치(200)가 본 발명 센서의 본체(11)에 내장되도록 할 수도 있다.
상기 증폭부(210)는 열발산체의 진입 및 진출 여부에 따라 각 엘리먼트에 감지된 신호를 정현파의 파형을 달리하는 적외선 감지 센서의 출력인 감지신호(SEN)를 수신하여 이를 증폭시켜 증폭된 감지신호(AS)를 출력한다.
상기 제1비교부(220)는 증폭된 감지신호(AS)와 양의 전압을 갖는 제1기준전압(Vref1)을 비교하여 증폭된 감지신호(AS)가 제1기준전압(Vref1) 보다 크면 활성화된 제1비교신호(CP1)를 출력하고, 증폭된 감지신호(AS)가 제1기준전압(Vref1) 보다 작으면 비활성화된 제1비교신호(CP1)를 출력한다.
상기 제2비교부(230)는 증폭부(210)의 증폭된 감지신호(AS)와 음의 전압을 갖는 제2기준전압(Vref2)을 비교하여 증폭된 감지신호(AS)가 제2기준전압(Vref1) 보다 작으면 활성화된 제2비교신호(CP2)를 출력하고, 증폭된 감지신호(AS)가 제2기준전압(Vref2) 보다 크면 비활성화된 제2비교신호(CP2)를 출력한다.
상기 논리합부(240)는 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)를 논리합하여 기준신호(RS)를 출력한다.
상기 진행방향 판단부(250)는 기준신호(RS)가 활성화된 시점에서 사용자에 의해 정해준 기준시간(Tr)이 경과될 때마다, 즉 t1, t2, t3, t4, t5, t6 시점에서 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)의 활성화 순서 여부로 판단하여 게이트(G)에 대한 열발산체(M)의 진입이 있으면 활성화된 진입신호(IN)를 출력하고, 게이트에 대한 열발산체의 진출이 있으면 활성화된 진출신호(OUT)를 출력한다.
예를 들어, T1 영역인 진입 구간에서, 기준신호(RS)가 첫번째 활성화된 이후 기준시간(Tr)이 경과된 시점이 t1시점에서의 제1비교신호(CP1)는 활성화되고, 제2비교신호(CP2)는 비활성화되어 있으므로, 열발산체(M)는 대상 공간에 진입하고 있음을 알 수 있으며, 기준신호(RS)가 두번째 활성화된 이후 기준시간(Tr)이 경과된 시점인 t2시점에서 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)는 t1시점과 반대되는 신호값을 가지고 있으므로 진행방향 판단부(250)는 T1 구간에서 게이트(G)에 대한 열발산체(M)의 진입이 이루진 것을 판단하여 일정시간(예를 들어 대략 500ms) 동안 활성화되는 진입신호(IN)를 출력한다.
이와 반대로 T2 구간에서의 t3와 t4 시점에서의 각각 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)는 T1 구간과는 반대되는 신호를 출력하고 있으므로, 진행방향 판단부(250)는 T2 구간에서 게이트(G)에 대한 열발산체(M)의 진출이 이루진 것을 판단하여 500ms 동안 활성화되는 진출신호(OUT)를 출력한다.
또한, 진행방향 판단부(250)는 T3 구간에서의 t5시점에서 제1비교신호(CP1)는 활성화되고, 제2비교신호(CP2)는 비활성화되었으나, t6시점에서도 여전히 제2비교신호(CP2)는 비활성화되고, 제1비교신호(CP1)가 활성화되어 있으므로, 진행방향 판단부(250)는 열발산체(M)가 대상 공간에 진입하거나 진출한 것이 아닌 오류로 판단하여 진입신호(IN)와 진출신호(OUT)는 모두 비활성화값을 출력하게 된다.
이와 같이, 진행방향 판단부(250)는 기준신호(RS)을 기준으로, 기준신호(RS)가 활성화된 이후 기준시간(Tr)이 경과할 때 마다, 즉 t1, t2, t3, t4, t5, t6 시점에서 각각 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)의 활성화여부를 판단하여 진입 및 진출을 판단한다.
즉, t1시점에서 제1비교신호(CP1)가 활성화되고, 제2비교신호(CP2)가 비활성화되고, t2시점에서 제1비교신호(CP1)가 비활성화되고, 제2비교신호(CP2)가 활성화될때만 진행방향 판단부(250)는 진입으로 판단하여 활성화된 진입신호(IN)를 출력하고, 진입과 반대의 경우인 t3시점에서 제1비교신호(CP1)가 비활성화되고, 제2비교신호(CP2)는 활성화되고, t4시점에서 제1비교신호(CP1)가 활성화되고, 제2비교신호(CP2)가 비활성화될때만 진행방향 판단부(250)는 진출로 판단하여 활성화된 진출신호(OUT)를 출력한다.
진행방향 판단부(250)는 진입 및 진출이 아닌 경우에는 모두 오류로 판단하여 진입신호(IN) 또는 진출신호(OUT)를 출력하지 않는다.
진행방향 판단부(250)는 사용자에 의해 정해준 기준시간(Tr)을 짧게 설정하면 동물들도 감지할 수 있고, 기준시간(Tr)을 길게 설정하면 인체만을 감지할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 진행방향 판단부(250)는 하나의 적외선 감지 센서를 사용하고, 적외선 감지 센서에는 감지 영역의 폭(SW)을 축소시켜 지향성을 갖는 적외선 차단부(100)를 장착하므로, 감지 영역 폭(SW)의 축소로 하나의 적외선 감지 센서를 사용하더라도 정확하게 대상 공간으로의 진입 및 진출 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 다수의 열발산체(M)가 대상 공간으로의 진입 또는 진출이 발생한 경우에도 감지 영역의 폭을 작게 설정할 수 있으므로 정확하게 열발산체(M)의 수를 판단할 수 있다.
카운터부(260)는 진행방향 판단부(250)에서 출력되는 진입신호(IN)가 활성화되면 이전의 카운터값에 1씩 증가시키고, 진출신호(OUT)가 활성화되면 이전의 카운터값에 1씩 감소시켜 대상 공간 내부에 잔존하는 열발산체(M)의 인원수를 정확하게 산출할 수 있다.
또한, [도 9]에 도시된 바와 같이 마스크 신호(MASK)를 활용하여 상기 진행방향 판단부(250)가 열발산체의 진입/진출을 보다 정확히 판단토록 할 수 있다. 상기 마스크 신호(MASK)는 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b) 중 어디에서든지 일정 감도 이상으로 적외선 센싱이 이루어지는 경우 발생되도록 한다. 상기 마스크 신호(MASK)가 유지되는 동안 상기 진행방향 판단부(250)는 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)가 순차적으로 활성화되면 진입신호(IN)를 출력하고, 제2비교신호(CP2)와 제1비교신호(CP2)가 순차적으로 활성화되면 진출신호(OUT)를 출력한다. 상기 진행방향 판단부(250)는 상기 마스크 신호 유지시간(Wt, 예를 들어 0.5초) 동안 신호 파형을 분석하되, 상기 마스크 신호 유지시간(Wt) 내에 정상적인 진입신호(IN)나 진출신호(OUT) 패턴이 감지되지 않는 경우에는 오류 신호로 처리하는 것이다. 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)에서의 감지신호(AS)를 제1,2기준전압(Vref1, Vref2)과 비교, 증폭하는 등의 내용은 전술한 바와 같다.
이상에서 본 발명에 대하여 구체적인 실시예와 함께 상세하게 살펴보았다. 그러나 본 발명은 위의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 수정 및 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이와 같은 수정 및 변형을 포함한다.
본 발명에 따라 폭좁은 지향성을 갖는 적외선 감지 센서가 도출되며, 이러한 본 발명은 재실 인원을 파악하여 냉난방기, 조명 등을 제어하기 위한 카운트 센서 등으로 활용될 수 있다.

Claims (3)

  1. 전면에 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)가 수평으로 나란히 이격 배치된 본체(11);
    전후방향으로 형성된 중공홀(301)에 상기 본체가 삽입되어 상기 본체의 후면이 상기 중공홀(301)의 후단을 마감하고, 상기 중공홀(301)의 전단은 커버판(302)으로 마감된 케이싱(300);
    상기 케이싱(300)의 커버판(302)에 형성된 핀홀(303); 을 포함하여 구성되며,
    상기 제1센싱 엘리먼트(10a)는 열발산체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하고,
    상기 제2센싱 엘리먼트(10b)는 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력하고,
    상기 본체에는 상기 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내장되어 있으며,
    상기 제1,2센싱 엘리먼트(10a, 10b)는 세로방향으로 긴 직사각형이고,
    상기 핀홀(303)은 세로방향 장공 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 핀홀 현상을 이용한 이동방향 감지를 위한 지향성 적외선 감지 센서.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 핀홀(303)에서부터 상기 본체(11) 전면까지의 거리인 초점거리(f)는 하기 [식 1]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 핀홀 현상을 이용한 이동방향 감지를 위한 지향성 적외선 감지 센서.
    [식 1] f = H1×d1÷SW
    H1 : 지면에서 상기 핀홀까지의 거리
    d1 : 제1,2엘리먼트의 세로 중심선 사이의 거리
    SW : 열발산체로부터 감지되는 적외선 감지영역의 폭
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