KR102301125B1

KR102301125B1 - 오염 자가진단 불꽃감지기

Info

Publication number: KR102301125B1
Application number: KR1020200175374A
Authority: KR
Inventors: 이의용; 이원일
Original assignee: 주식회사 창성에이스산업
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-09-10

Abstract

본 발명은 감시창의 오염여부를 확인하여 불꽃을 정확하게 감지할 수 있는지를 판단하고, 감지된 불꽃의 종류를 판별할 수 있는 오염 자가진단 불꽃감지기에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 오염 자가진단 불꽃감지기는 내부에 수용공간이 형성되어 일면에 투명한 감시창이 설치된 케이스부; 케이스부의 내부에 위치하며 감시창을 통해 불꽃에서 발생하는 제1적외선파장을 감지하는 제1불꽃감지센서와 제2적외선파장을 감지하는 제2불꽃감지센서를 포함하는 감지부; 케이스의 내부에 위치하며 감시창을 향하여 파장을 출력하는 발광모듈과 감시창에 의해 반사되는 파장을 감지하면, 전류를 출력하는 수광모듈을 포함하는 오염판별부; 케이스의 내부에 위치하여 불꽃감지부와 연결되어, 불꽃감지부의 제1불꽃감지센서로부터 출력되는 제1전기적신호가 인가되면 제1불꽃감지센서로부터 인가되는 제1전기적신호에 대응해 제1저항변경신호를 출력하고, 불꽃감지부의 제2불꽃감지센서로부터 출력되는 제2전기적신호가 인가되면 제2불꽃감지센서로부터 인가되는 제2전기적신호에 대응해 제2저항변경신호를 출력하고, 기 설정된 기준전류를 포함하여 수광모듈에서 전류가 인가되면, 기준전류와 인가전류를 비교하여, 인가전류가 기준전류 이상이 되면 오염신호를 발생시키고, 전류가 기준전류 미만이 되면 비오염신호를 발생시키는 제어부를 포함한다.

Description

오염 자가진단 불꽃감지기 {Flame Detector For Self-Diagnosis Of Contamination}

본 발명은 감시창의 오염여부를 확인할 수 있는 불꽃감지기와 관련된 기술이다.

화재에 대한 사고가 많이 일어나게 되면서, 화재를 신속하게 감지하는 기술에 대한 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 기술 개발에 발 맞춰 불꽃의 열 또는 화재의 연기를 감지하는 감지기 그리고 화염으로부터 불꽃에서 방사되는 적외선 또는 자외선을 감지하는 감지기 등이 활발하게 개발되고 있다.

열 또는 연기를 감지하는 감지기는 구조적으로 간단하고, 설치가 용이하며 설치 비용이 저렴한 장점을 가지는 반면, 외부 공기 등 기류의 영향으로 열의 온도와 연기의 농도가 점차 엷어 지게 되어 조기에 화재를 감지하지 못하는 문제가 있다.

반면, 불꽃에서 방사되는 적외선 또는 자외선을 감지하는 감지기는 전술 한 감지기에 비해 상대적으로 구조가 복잡 하나, 외부 공기 등 기류의 영향을 받지 않고 화재를 감시할 수 있다는 장점을 가진다.

이에, 현재의 감지기의 소비 시장에서는 불꽃의 열 또는 화재의 연기를 감지하는 감지기 보다는 불꽃에서 방사되는 적외선 또는 자외선을 감지하는 감지기에 대한 선호가 커지고 있다.

그러나, 이와 같은 적외선 또는 자외선을 감지하는 감지기 또한 감시창에 먼지 등이 붙을 경우, 불꽃에서 방사되는 적외선 또는 자외선을 원활하게 감지할 수 없게 되면서, 그 효용성이 낮아지는 문제를 가진다.

또한, 이러한 불꽃감지기는 불꽃에서 방사되는 적외선 또는 자외선을 감지하더라도 이를 화재에 의한 불꽃인지 또는 일상생활에서 발생되는 불꽃인지를 정확하게 판별할 수 없는 문제를 가진다.

대한민국 등록특허 제10-0920062호(공고일: 2009년 10월 07일)

본 발명은 감지기의 감시창에 먼지가 붙어, 불꽃의 자외선 또는 적외선을 정확하게 감지할 수 없어 발생되는 문제를 해결하고자 한다.

아울러, 본 발명은 감지된 불꽃의 종류를 판별하며 화재에 의한 불꽃인지 작업에 의해 발생된 불꽃인지 또는 일상생활에서 발생되는 불꽃인지를 판별할 수 없는 문제를 해결하고자 한다.

이와 같이 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 오염 자가진단 불꽃감지기는, 내부에 수용공간이 형성되어 일면에 투명한 감시창이 설치된 케이스부, 복수 개의 알림장치 및 복수 개의 디스플레이를 포함하여, 제1디지털신호와 제2디지털신호를 수신하여 작동하는 알림부, 케이스의 내부에 위치하며 감시창을 향하여 파장을 출력하는 발광모듈과, 감시창에 의해 반사되는 파장을 감지하면 전류를 출력하는 수광모듈을 포함하고, 발광모듈의 일단에 연결되어 발광모듈에 전류가 인가될 수 있도록 하는 제1저항과 수광모듈의 알단에 연결되어 수광모듈에 전류가 인가될 수 있도록 하는 제2저항 그리고 수광모듈의 일단과 타단에 연결되어, 수광모듈에서 출력되는 전류로 충전되는 커패시터를 포함하고, 커패시터를 통해 수광모듈에서 출력되는 전류를 충전한 후, 일정한 크기로 전류를 출력하는 오염판별부를 포함한다.
여기서, 케이스부의 내부에 위치하며 감시창을 통해 불꽃에서 발생하는 제1적외선파장을 감지하는 제1불꽃감지센서와, 제2적외선파장을 감지하는 제2불꽃감지센서와, 제3불꽃에서 발생하는 제3적외선파장을 감지하는 제3불꽃감지센서와, 제4불꽃에서 발생하는 제4적외선파장을 감지하는 제4불꽃감지센서를 포함하는 불꽃감지부를 포함한다.
케이스의 내부에 위치하여 불꽃감지부와 연결되어, 불꽃감지부의 제1불꽃감지센서로부터 출력되는 제1전기적신호가 인가되면 제1불꽃감지센서로부터 인가되는 제1전기적신호에 대응해 제1저항변경신호를 출력하고, 불꽃감지부의 제2불꽃감지센서로부터 출력되는 제2전기적신호가 인가되면 제2불꽃감지센서로부터 인가되는 제2전기적신호에 대응해 제2저항변경신호를 출력하고,
불꽃감지부의 제3불꽃감지센서로부터 출력되는 제3전기적신호가 인가되면 제3불꽃감지센서로부터 인가되는 제3전기적신호에 대응해 제3저항변경신호를 출력하고, 불꽃감지부의 제4불꽃감지센서로부터 출력되는 제4전기적신호가 인가되면 제4불꽃감지센서로부터 인가되는 제4전기적신호에 대응해 제4저항변경신호를 출력하며 기준전류과 기준파형이 저장된 저장모듈, 기준파형과 증폭부에서 출력되는 증폭전압파형을 연산하거나 기준전류와 인가전류를 비교 연산하는 연산모듈을 포함한다.
저장모듈에 불꽃소스파형이 저장되어 제1불꽃감지센서로부터 출력되는 제1전기적신호가 입력되어 증폭부에서 출력되는 증폭전압파형과 불꽃소스파형을 매칭시켜 매칭값이 기준매칭값 이상 일 때, 불꽃화원의 제1디지털신호를 출력해 알림부에 인가할 수 있다. 오염판별부에 포함된 커패시터에서 전류가 인가되면 기준전류와 인가전류를 비교하여 인가전류가 기준전류 이상이 되면 오염신호를 발생시키고, 전류가 기준전류 미만이 되면 비오염신호를 발생시키는 제어부를 포함할 수 있다.
입력되는 제1저항변경신호 내지 제4저항변경신호에 대응해 저항값이 변동되는 저항값변동모듈을 포함하여 제1저항변경신호가 수신되면 제1변경전압을 출력하고, 제2저항변경신호가 수신되면 제2변경전압을 출력하고, 제3저항변경신호가 수신되면 제3변경전압을 출력하고, 제4저항변경신호가 수신되면 제4변경전압을 출력하는 디지털전위차계부;
제1입력단자에 제1불꽃감지센서로부터 전기적신호를 입력 받고, 제2입력단자에 디지털전위차계부로부터 제1변경전압을 인가 받는 제1증폭모듈과, 제1입력단자에 제2불꽃감지센서로부터 전기적신호를 입력 받고, 제2입력단자에 디지털전위차계부로부터 제2변경전압을 인가 받는 제2증폭모듈과, 제1입력단자에 제3불꽃감지센서로부터 전기적신호를 입력 받고, 제2입력단자에 디지털전위차계부로부터 제3변경전압을 인가 받는 제3증폭모듈과, 제1입력단자에 제4불꽃감지센서로부터 전기적신호를 입력 받고, 제2입력단자에 디지털전위차계부로부터 제4변경전압을 인가 받는 제4증폭모듈을 포함하여, 제1입력단자에 불꽃감지부와 연결되고 제2입력단자에 디지털전위차계부가 연결되어 제1변경전압 또는 제2변경전압 또는 제3변경전압 또는 제4변경전압이 인가되어 기준전압에 대응되는 크기로 증폭전압파형을 출력하는 증폭부를 포함한다.

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본 발명의 오염 자가진단 불꽃감지기는 불꽃감지기의 내부에서 특정 파장을 감시창을 향해 발생시키고 반사되는 파장을 인식하여 감시창의 오염여부를 확인하여, 불꽃을 정확하게 감지할 수 있는 상태 인지를 확인할 수 있도록 한다.

또한, 불꽃감지기의 감시창 오염여부를 감지하여, 감시창이 오염된 경우 라면 경고신호를 발생시키거나 불꽃감지기의 관리자 등에게 경고신호를 보내 감시창이 청소될 수 있도록 한다.

아울러, 본 발명의 오염 자가진단 불꽃감지기는 화재에 의한 불꽃인지 또는 일상생활에서 발생되는 불꽃인지를 정확하게 판별하며 화재신호 또는 비화재신호를 발생시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기를 A-A’선으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 불꽃감지부, 제어부, 디지털전위차계부, 증폭부 및 알림부 간 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기의 오염판별부의 회로도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기가 감시창의 오염상태를 판별하는 상태를 나타내는 작동도이다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기가 감지하는 불꽃의 종류를 판별하는 상태를 나타내는 작동도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기의 알림부가 작동하는 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.

본 명세서는 설명이 간결하고 명확해질 수 있도록 도 1 및 도 2를 참조하여, 오염 자가진단 불꽃감지기에 대해 개괄적으로 설명한다. 이후, 설명된 내용과 도 3을 참조하여 오염 자가진단 불꽃감지기에 포함되는 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기를 A-A'선으로 절단한 단면도이다.

오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 천장 및 외벽 등에 설치되어 넓은 각도로 주변을 관찰하며 주변에서 발생된 불꽃(F)을 감지할 수 있다. 이러한 오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 불꽃감지기의 내부에서 특정 파장을 감시창(70)을 향해 발생시키고 반사되는 파장을 인식하여 감시창의 오염여부를 확인하여 불꽃을 정확하게 감지할 수 있는 상태 인지를 확인할 수 있도록 한다. 또한, 불꽃감지기의 감시창 오염여부를 감지하여, 감시창(70)이 오염된 경우라면 알림부(50)를 통해 경고신호를 발생시키거나 불꽃감지기의 관리자 등에게 경고신호를 보내 관리자가 감시창(70)을 청소할 수 있도록 한다.

특히, 오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 먼 거리에서 혹은 가까운 곳에서 감지된 불꽃의 적외선 파장을 기준파형의 크기만큼 증폭하거나 감소시켜 감지된 불꽃을 데이터로 생성한다. 그리고 생성된 데이터를 저장된 기준화재데이터와 대비시켜 가면서 불꽃의 감지 여부 및 불꽃의 종류를 판별해 낸다.

아울러, 오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 불꽃감지부(10)에서 감지된 파형을 증폭시키는 증폭부(40)와 디지털전위차계부(30)를 통해 기준전압의 크기로 증폭시키고, 증폭된 파형을 제어부(20)의 저장모듈(210)에 저장된 기준파형과 대비하여 기준파형과 대비된 증폭된 파형이 화재인지 여부를 판별한다. 그리고 출력된 데이터로 알림부(50)를 작동시켜 화재를 알린다. 이를 통해, 오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 먼 거리의 불꽃에서 감지된 적외선 파형이 화재에 의한 것 인지를 높은 신뢰성에 기초하여 검출할 수 있다. 그리고 검출된 신호를 알림부(50)에 전송하며 알림부(50)가 정확하게 작동될 수 있도록 한다.

이와 같은, 오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 알림부의 작동에 신뢰도를 높여 알림부(50)가 오작동에 의해 작업자들이 대비하는 상황이 발생되지 않도록 한다.

이러한 특징을 갖는 오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 케이스부(5), 불꽃감지부(10), 오염판별부(60) 및 제어부(20)를 구성요소로 포함한다. 아울러, 오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 디지털전위차계부(30), 증폭부(40) 및 알림부(50)를 구성요소로 더 포함할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 오염 자가진단 불꽃감지기의 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지부, 제어부, 디지털전위차계부, 증폭부 및 알림부 간 관계를 나타낸 도면이다.

케이스부(5)는 내부에 수용공간이 형성되어 천장 및 외벽 등에 설치되는 프레임이 된다. 이러한 케이스부(5)의 일면에는 투명한 감시창(70)이 설치되고, 내부에는 불꽃감지부(10), 오염판별부(60) 및 제어부(20) 등이 설치된다.

불꽃감지부(10)는 케이스부의 내부에 위치하며 감시창(70)을 통해 불꽃에서 발생하는 적외선파장을 감시한다. 이러한 불꽃감지부(10)는 제1불꽃에서 발생하는 제1적외선파장을 감지하는 제1불꽃감지센서(101)와 제1불꽃과 다른 불꽃인 제2불꽃에서 발생하는 제2적외선파장을 감지하는 제2불꽃감지센서(102)를 포함한다. 아울러, 불꽃감지부(10)는 제2불꽃과 다른 불꽃인 제3불꽃에서 발생하는 제3적외선파장을 감지하는 제3불꽃감지센서(103)를 포함하고, 제4불꽃에서 발생하는 제4적외선파장을 감지하는 제4불꽃감지센서(104)를 포함한다. 여기서, 제1불꽃감지센서(101) 내지 제4불꽃감지센서(104)는 설치된 위치에서 일정영역을 감지하며 불꽃을 감지한다. 이러한 제1불꽃감지센서는 화재가 발생하면 불꽃에서 발생하는 자외선파장, 적외선파장 및 펄럭임(Flickering)등의 광학적 특성을 적어도 하나 감지할 수 있다.

여기서, 제1불꽃감지센서(101) 내지 제4불꽃감지센서(104)는 도 4에 도시된 바와 같이 서로 다른 파장의 적외선을 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1불꽃감지센서(101)는 제1적외선파장인 3.95μm파장을 감지하는 센서가 되고, 제2불꽃감지센서(102)는 제2적외선파장인 4.26μm파장을 감지하는 센서가 되고, 제3불꽃감지센서(103)는 제3적외선파장인 4.66μm파장을 감지하는 센서가 되고, 제4불꽃감지센서(104)는 제4적외선파장인 5.30μm파장을 감지하는 센서가 된다.

이와 같이 불꽃감지부(10)는 서로 다른 파장을 감지하는 제1불꽃감지센서(101), 제2불꽃감지센서(102), 제3불꽃감지센서(103) 및 제4불꽃감지센서(104)를 포함하여 특정 위치에 설치되어 화재로부터 서로 다른 파장의 적외선을 감지하는 할 수 있다.

또한, 불꽃감지부(10)는 감지된 파장 및 펄럭임에 대응해 4 ~ 20mA 전류를 출력할 수 있다. 일례로, 불꽃감지부(10)는 제1적외선파장이 감지되면 5mA 전류를 출력할 수 있고, 제2적외선파장이 감지되면 10mA 전류를 출력할 수 있고, 제3적외선파장이 11mA 전류를 출력할 수 있고, 제4적외선파장이 감지되면 7mA 전류를 출력할 수 있다. 이와 같이 불꽃감지부(10)는 감지된 파장 및 펄럭임에 대응해 4 ~ 20mA를 출력할 수 있다. 이와 같은 불꽃감지부(10)는 출력된 전류를 제어부(20) 및 증폭부(40)에 인가할 수 있다.

이와 같은 제1불꽃감지센서(101) 내지 제4불꽃감지센서(104)를 포함하는 불꽃감지부(10)는 지능형 ICT(Information and Communication Technologies)기반 빅데이터 분석을 하는 제어부(20)와 연결될 수 있다. 여기서, 제어부(20)는 오염판별부(60)와 연결되어 오염판별부(60)에서 전송되는 신호를 분석할 수 있다.

오염판별부(60)는 감시창(70)에 빛을 조사한 후, 감시창(70)에서 반사되는 빛을 수신하여 감시창(70)의 오염정도에 대한 데이터를 생성한다. 그리고 이렇게 생성된 데이터를 제어부(20)에 전송하여 감시창(70)의 오염 정도를 판별할 수 있도록 한다. 이와 같은 오염판별부(60)는 케이스의 내부에 위치하며 감시창(70)을 향하여 파장을 출력하는 발광모듈(610)과 감시창에 의해 반사되는 파장을 감지하면 전류를 출력하는 수광모듈(620)을 포함한다.

여기서, 발광모듈(610)은 제어부(20)에서 인가되는 전원에 의해 항시 작동되어 적외선 단파장 일례로, 935nm 빛을 감시창(70)에 출력한다. 그리고 수광모듈(620)은 포토디텍터(PhotoDetectors)가 되어 감시창(70)에서 반사된 935nm 빛을 수광 할 수 있다. 수광모듈(620)은 감시창(70)에 붙은 먼지(B, 도 7참조)가 적을 때, 발광모듈(610)에서 출력되는 빛이 감시창(70)을 투과하여 적은 빛을 수신하게 되고, 감시창(70)에 붙은 먼지(B)가 많을 때, 발광모듈(610)에서 출력되는 빛이 감시창(70)에 의해 반사되어 많은 빛을 수신하게 된다.

이와 같은, 오염판별부(60)는 도 5에 도시된 바와 같이 발광모듈(610), 발광모듈(610)의 일단에 연결되어 발광모듈에 전류가 인가될 수 있도록 하는 제1저항(R1) 그리고 수광모듈(620) 및 수광모듈(620)의 알단에 연결되어 수광모듈(620)에 전류가 인가될 수 있도록 하는 제2저항(R2)을 포함한다. 그리고 수광모듈(620)의 일단과 타단에 연결되어, 수광모듈(620)에서 출력되는 전류로 충전되는 커패시터(C1)을 구성요소로 더 포함한다.

오염판별부(60)는 커패시터(C1)를 통해 수광모듈(620)에서 출력되는 전류를 충전한 후, 다시 일정한 크기로 전류를 출력하여 제어부(20)에 인가하며 제어부(20)에 정확한 인가전류 즉 데이터를 제공한다.

제어부(20)는 케이스의 내부에 위치하여 불꽃감지부(10) 및 오염판별부(60) 등과 연결되어 각 부에서 전송되는 파형 및 전류를 저장모듈(220)에 기 저장된 기준전류와 기준파형과 대비하여, 연산하여 화재를 감지 신호 및 감시창의 오염신호를 발생시킨다.

이와 같은 제어부(20)는 저장모듈(210)과 연산모듈(220)을 포함한다. 여기서, 저장모듈(210)은 기준전류과 기준파형(S.D)에 대한 데이터를 가지고 있고, 연산모듈(220)은 기 저장된 기준파형(S.D)과 증폭부(40)에서 출력되는 증폭전압파형(O.S)을 연산한다.

제어부(20)는 불꽃감지부(10)의 내부에 설치되어 복수 개의 불꽃감지센서(101~104)로부터 불꽃을 감지하여 전기적신호를 출력하면, 전기적신호를 수신하여 전기적신호에 대응되는 저항변경신호를 출력한다. 아울러, 제어부(20)는 제1불꽃감지센서(101) 내지 제4불꽃감지센서(104)에서 전기적신호를 정상적으로 출력하는지 그리고 전기적신호를 수신하여 저항변경신호를 정상적으로 출력하는지를 자체적으로 진단할 수 있다. 이때, 제어부(20)는 불꽃감지부(10)와 연결되어, 불꽃감지부(10)의 제1불꽃감지센서(101)로부터 출력되는 제1전기적신호가 인가되면 제1불꽃감지센서(101)로부터 인가되는 제1전기적신호에 대응해 제1저항변경신호를 출력하고, 불꽃감지부(10)의 제2불꽃감지센서(102)로부터 출력되는 제2전기적신호가 인가되면 제2불꽃감지센서(102)로부터 인가되는 제2전기적신호에 대응해 제2저항변경신호를 출력한다.

제어부(20)는 기준파형(S.D)과 증폭전압파형(O.S)을 매칭시켜 매칭값이 기준매칭값 이상 일 때, 제1디지털신호을 출력하고, 매칭값이 기준매칭값 미만이면 제2디지털신호를 출력한다. 그리고, 제어부(20)는 저장모듈(220)에 저장된 기준전류와 수광모듈(620)에서 인가되는 인가전류를 비교 연산한다. 이때, 제어부(20)는 기 설정된 기준전류를 포함하여 수광모듈(620)에서 전류가 인가되면, 기준전류와 인가전류를 비교하여 인가전류가 기준전류 이상이 되면 오염신호를 발생시키고, 전류가 기준전류 미만이 되면 비오염신호를 발생시킨다.

더욱이, 제어부(20)는 연속적인 아날로그 신호를 부호 화된 디지털신호로 변환한다. 이러한 제어부(20)는 저장모듈(210)과 연산모듈(220)을 포함해 저장모듈(210)에 저장된 기준파형(S.D)을 연산모듈(220)에서 기준파형(S.D)과 후술되는 증폭전압파형을 대비 또는 매칭시켜 매칭 값이 기준매칭값 이상 일 때, 제1디지털신호를 출력하고 매칭값이 기준매칭값 미만이면 제2디지털신호를 출력한다. 이와 같은 제어부(20)는 데이터를 연산하여 출력하는 컴퓨터가 될 수 있다. 일례로, 제어부(20)는 8ch A/D를 출력하는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit)으로 형성될 수 있다.

제어부(20)는 감지부(10)와 연결되어 불꽃감지부(10)의 제2불꽃감지센서(102), 제3불꽃감지센서(103)로부터 출력되는 전기적신호 즉, 출력된 전류가 저항에 의한 전압이 인가되면 제2불꽃감지센서(102), 제3불꽃감지센서(103)로부터 인가되는 전기적신호에 대응해 저항변경신호를 출력한다. 출력된 저항변경신호를 디지털전위차계부(30)에 전송한다.

일례로, 제어부(20)는 제1적외선파장이 감지되면 5mA 전류를 출력하여 제1전기적신호가 인가되면 제1저항변경신호를 출력하고, 제2적외선파장이 감지되면 10mA 전류를 출력하여 제2전기적신호가 인가되면 제2저항변경신호를 출력하고, 제3적외선파장이 감지되면 11mA 전류를 출력하여 제3저항변경신호를 출력하고 제4적외선파장이 감지되면 7mA 전류를 출력하여 제4저항변경신호를 출력할 수 있다. 그리고 이와 같이 출력된 제1저항변경신호 내지 제4저항변경신호를 디지털전위차계부(30)에 전송한다.

디지털전위차계부(30)는 제1저항변경신호 내지 제4저항변경신호에 대응해 저항값이 변동되는 저항값변동모듈(310)을 포함한다. 이와 같은 디지털전위차계부(30)는 디지털 가변저항이 된다. 여기서, 디지털전위차계부(30)의 저항값은 제어부(20)에서 인가되는 저항변경신호에 대응해 저항값이 커지거나 작아질 수 있다.

디지털전위차계부(30)는 제어부(20)에서 인가되는 제1저항변경신호 내지 제4저항변경신호에 대응해 디지털전위차계부(30)의 입력단에 인가되는 전압과 출력단에서 출력되는 전압의 크기를 서로 다르게 할 수 있다. 또한, 디지털전위차계부(30)는 서로 다른 크기의 전압을 인가받아 각 증폭모듈에 서로 다른 크기의 변경전압을 인가시킨다.

일례로, 제1증폭모듈(401)에는 제1변경전압이 인가되고, 제2증폭모듈(402)에는 제2변경전압이 인가되고, 제3증폭모듈(403)에는 제3변경전압이 인가되고, 제4증폭모듈(404)에는 제4변경전압이 인가된다. 이때, 디지털전위차계부(30)는 증폭부(40)에서 출력되는 전압의 크기가‘2.5V’를 초과하지 않도록 증폭부의 제2입력단자에 인가되는 변경전압을 출력한다. 증폭부(40)는 복수 개의 증폭모듈(401~404)을 포함하여 복수 개의 불꽃감지센서(101~104) 그리고 디지털전위차계부(30)와 연결되어 불꽃감지센서(101~104)와 디지털전위차계부(30)에서 입력되는 값을 증폭한다. 이러한 증폭부(40)에 포함되는 복수 개의 증폭모듈(401~404)은 Op Amp(Operational Amplifier)로 형성되어 +입력단자와 -입력단자 즉, 제1입력단자와 제2입력단자간 전압차를 증폭시킬 수 있다. 여기서, 각각의 증폭모듈(401~404)은 제1입력단자에 저항 그리고 전선을 통해 각각의 불꽃감지센서(101~104) 즉, 감지부(10)와 연결될 수 있어 불꽃감지센서(101~104)에서 출력되는 전류를 수신할 수 있다. 그리고, 제2입력단자에 전선을 통해 디지털전위차계부(30)가 연결되어 디지털전위차계부(30)에서 출력된 제1변경전압 내지 제4변경전압을 수신할 수 있다. 이와 같은 증폭모듈(401~404)은 불꽃감지센서(101~103)와 디지털전위차계부(30)에서 입력되는 전압차를 기준전압에 대응되는 크기로 증폭시켜 증폭전압파형을 출력할 수 있다. 일례로, 증폭부(40)는 제1입력단자와 제2입력단자를 포함하는 제1증폭모듈(401), 제2증폭모듈(402), 제3증폭모듈(403), 제4증폭모듈(404)을 포함할 수 있다.

알림부(50)는 사람이 볼 수 있거나 들을 수 있는 신호를 발생시키는 장치가 된다. 이러한 알림부(50)는 복수 개의 알림장치 및 복수 개의 디스플레이를 포함한다. 이와 같은 알림부(50)는 제어부(20)와 연결되어 감지부(10)에서 입력되는 전기적신호와 기준파형을 비교하여 출력되는 제1디지털신호‘1’또는 제2디지털신호‘0’을 수신한다.

그리고, 오염판별부(60)의 수광모듈(620)을 통해 인가되는 전류와 기준전류를 비교하여 인가전류가 기준전류 보다 크면 출력되는 제3디지털신호‘1’또는 인가전류가 기준전류 보다 작으면 출력되는 제4디지털신호‘0’을 수신할 수 있다. 이때, 알림부(50)는 제1디지털신호 또는 제3디지털신호‘1’이 인가되면 설정된 시간 동안 사이렌 소리를 출력한다. 통신부(80)는 알림부(50)와 함께 작동하며 통신부(80)와 데이터 통신 가능하게 연결된 단말기(A)에 화재가 발생하였다는 정보 또는 감시창(70)에 먼지가 많이 붙어 있다는 정보를 전송한다. 여기서, 단말기(A)는 오염 자가진단 불꽃감지기를 관리하는 관리자가 소지한 단말기가 된다. 관리자는 단말기를 통해 오염 자가진단 불꽃감지기를 원격으로 모니터링한다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 오염 자가진단 불꽃감지기가 감시창에 조사하는 적외선 단파장의 투과율을 통해 감시창의 오염상태를 판단하는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기가 감시창의 오염상태를 판별하는 상태를 나타내는 작동도이다.

오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 도 6에 도시된 바와 같이 불꽃감지부(10)를 통해 원거리 일례로, 70m이내의 거리에 있는 불꽃에서 발생되는 적외선을 감지하고, 제어부(20) 및 오염판별부(60)를 통해 감시창(70)에 적외선 단파장을 조사한다. 아울러, 오염 자가진단 불꽃감지기(1)는 도 7에 도시된 바와 같이 감시창(70)에 분진이나 먼지 등이 붙어, 오염판별부(60)에서 출력되는 적외선 단파장의 일부 또는 전부를 다시 수광 할 수 있게 된다.

이때, 오염 자자진단 불꽃감지기(1)는 수광하는 빛의 세기에 대응하는 전류를 출력하며 제어부(20)로 전송하고, 제어부(20)는 수신되는 전류를 인가전류로 하여, 기 설정된 기준전류와 대비 연산한다. 여기서, 제어부(20)는 인가전류가 기준전류 이상이 되면 오염신호를 발생시켜 알림부(50)에 전송하고, 전류가 기준전류 미만이 되면 비오염신호를 발생시켜 알림부(50)에 전송한다. 그리고, 오염신호가 발생되면 통신부()가 활성화되어 오염신호를 단말기(A)에 전송할 수 있다.

이하, 도 8 내지 도 16을 참조하여 오염 자가진단 불꽃감지기가 불꽃화원의 종류를 판별하는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.

도 8 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 작동을 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 자가진단 불꽃감지기의 알림부가 작동하는 상태를 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1불꽃감지센서(101)는 3.95μm파장 및 그에 대한 펄럭임에 대응해 전류를 출력할 수 있다. 이때, 출력된 전류는 제어부의 제1채널입력단에 입력되고, 저항을 통해 제1증폭모듈(401)의 제1입력단자에는 제1전압(I.S1)이 인가될 수 있다.

제어부(20)는 디지털전위차계부(30)에 저항변경신호를 인가하여 디지털전위차계부(30)에서 제1증폭모듈(401)의 제2입력단자로 인가되는 전압이 출력되도록 한다. 이를 통해, 제1증폭모듈(401)은 제1증폭전압파형(O.S1)을 출력해 제어부(20)의 제5채널입력단에 인가될 수 있도록 한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제2불꽃감지센서(102)는 4.26μm파장 및 그에 대한 펄럭임에 대응해 전류를 출력할 수 있다. 이때, 출력된 전류는 제어부의 제2채널입력단에 입력되고, 저항을 통해 제2증폭모듈(402)의 제1입력단자에는 제2전압(I.S2)이 인가될 수 있다.

제어부(20)는 디지털전위차계부(30)에 제어신호를 인가하여 디지털전위차계부(30)에서 제2증폭모듈(402)의 제2입력단자로 인가되는 전압이 출력되도록 한다. 이를 통해, 제2증폭모듈(402)은 제2증폭전압파형(O.S2)을 출력해 제어부(20)의 제6채널입력단에 인가될 수 있도록 한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제3불꽃감지센서(103)는 4.66μm파장 및 그에 대한 펄럭임에 대응해 전류를 출력할 수 있다. 이때, 출력된 전류는 제어부의 제3채널입력단에 입력되고, 저항을 통해 제3증폭모듈(403)의 제1입력단자에는 제3전압(I.S3)이 인가될 수 있다. 제어부(20)는 디지털전위차계부(30)에 제어신호를 인가하여 디지털전위차계부(30)에서 제3증폭모듈(403)의 제2입력단자로 인가되는 전압이 출력되도록 한다.

이를 통해, 제3증폭모듈(403)은 제3증폭전압파형(O.S3)을 출력해 제어부(20)의 제7채널입력단에 인가될 수 있도록 한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제4불꽃감지센서(104)는 5.30μm파장 및 그에 대한 펄럭임에 대응해 전류를 출력할 수 있다. 이때, 출력된 전류는 제어부의 제4채널입력단에 입력되고, 저항을 통해 제4증폭모듈(404)의 제1입력단자에는 제4전압(I.S4)이 인가될 수 있다.

제어부(20)는 디지털전위차계부(30)에 제어변경신호를 인가하여 디지털전위차계부(30)에서 제4증폭모듈(404)의 제2입력단자로 인가되는 전압이 출력되도록 한다. 이를 통해, 제4증폭모듈(404)은 제4증폭전압파형(O.S4)을 출력해 제어부(20)의 제8채널입력단에 인가될 수 있도록 한다. 여기서, 디지털전위차계부(30) 및 복수 개의 증폭모듈(401~404)과 연결된 제어부(20)는 각 증폭모듈(401~404)에서 출력되는 전압이‘2.5V’이하로 출력되도록 디지털전위차계부(30)에서 출력되는 전압을 제어한다.

제어부(20)는 도 12에 도시된 바와 같이, 기준파형(S.D)에 제1증폭전압파형(O.S1)을 대비시켜, 진동의 형상, 진동에서 골과 산의 크기 및 진폭의 유사도를 계산한다. 그리고 계산된 유사도가 기준매칭값 이상 일 때, 제1디지털신호‘1’을 출력한다. 반면, 계산된 유사도가 기준매칭값 미만 일 때, 제2디지털신호‘0’을 출력한다.

제어부(20)는 디지털신호를 출력할 때, 저장모듈(210)에 저장된 파형패턴과 입력되는 증폭전압파형을 비교하며 입력되는 증폭전압파형의 불꽃의 원인이 어떠한 것인지를 알림부(50)에 전송한다.

보다 구체적으로, 제어부(20)는 도 12에 도시된 바와 같이, 저장모듈(210)에 불꽃소스파형(B1)을 저장하고 있어 제1불꽃감지센서(101)로부터 입력되어 증폭부(40)에서 출력되는 증폭전압파형(O.S1)과 불꽃소스파형(B1)을 매칭시켜 매칭값이 기준매칭값 이상 일 때, 불꽃화원(Flame Source)의 데이터(B2)를 출력하여 알림부(50)에 전송할 수 있다. 일례로, 제어부(20)는 도시된 된 바와 같이 불꽃의 원인이 용접에 의한 것이라는 불꽃화원의 이미지(B2)를 알림부(50)에 전송할 수 있다. 또한, 제어부(20)는 도 13에 도시된 바와 같이 기준파형(S.D)에 제2증폭전압파형(O.S2)을 대비시켜, 진동의 형상, 진동에서 골과 산의 크기 및 진폭의 유사도를 계산한다. 그리고 계산된 유사도가 기준매칭값 이상 일 때, 제1디지털신호‘1’을 출력한다.

제어부(20)는 디지털신호를 출력할 때, 저장모듈(210)에 저장된 파형패턴과 입력되는 증폭전압파형을 비교하며 도시된 바와 같이 불꽃의 원인이 화재에 의한 것이라는 신호를 알림부(50)에 전송할 수 있다. 제어부(20)는 디지털신호 출력할 때, 저장모듈(210)에 저장된 파형패턴과 입력되는 증폭전압파형을 비교하며 도시된 바와 같이 불꽃의 원인이 화재에 의한 것이라는 신호(B2)를 알림부(50)에 전송할 수 있다.

또한, 제어부(20)는 도 14에 도시된 바와 같이, 기준파형(S.D)에 제3증폭전압파형(O.S3)을 대비시켜, 진동의 형상, 진동에서 골과 산의 크기 및 진폭의 유사도를 계산한다. 그리고 계산된 유사도가 기준매칭값 이상 일 때, 제1디지털신호‘1’을 출력한다. 제어부(20)는 디지털신호를 출력할 때, 저장모듈(210)에 저장된 파형패턴과 입력되는 증폭전압파형을 비교하며 도시된 바와 같이 불꽃의 원인이 화재에 의한 것이라는 신호(B2) 및 이미지를 알림부(50)에 전송할 수 있다.

제어부(20)는 제어부(20)는 도 15에 도시된 바와 같이, 기준파형(S.D)에 제4증폭전압파형(O.S4)을 대비시켜, 진동의 형상, 진동에서 골과 산의 크기 및 진폭의 유사도를 계산한다. 그리고 계산된 유사도가 기준매칭값 이상 일 때, 제1디지털신호‘1’을 출력한다. 제어부(20)는 디지털신호를 출력할 때, 저장모듈(210)에 저장된 파형패턴과 입력되는 증폭전압파형을 비교하며 도시된 바와 같이 불꽃의 원인이 할로겐 등에 의한 것이라는 신호를 알림부(50)에 전송할 수 있다.

알림부(50)는 도 16에 도시된 바와 같이, 제어부(20)에서 출력되는 제1디지털신호‘1’을 수신하면 사이렌 소리를 출력할 수 있다. 오염 자가진단 불꽃감지기(1)은 앞서 기술한 바와 같이 화재를 정확히 검출하고 검출된 화재를 검증하며 화재 여부를 정확히 판별하고, 알림부(50)가 정상적으로 작동될 수 있도록 한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예 시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

1: 오염 자가진단 불꽃감지기
5: 케이스부
10: 감지부
101: 제1불꽃감지센서 102: 제2불꽃감지센서
103: 제3불꽃감지센서 104: 제4불꽃감지센서
20: 제어부
210: 연산모듈 220: 저장모듈
30: 디지털전위차계부 310: 저항값변동모듈
40: 증폭부
401: 제1증폭모듈 402: 제2증폭모듈
403: 제3증폭모듈 404: 제4증폭모듈
50: 알림부
60: 오염판별부
610: 발광모듈 620: 수광모듈
70: 감시창 F: 불꽃
A: 단말기

Claims

내부에 수용공간이 형성되어 일면에 투명한 감시창(70)이 설치된 케이스부(5);
복수 개의 알림장치 및 복수 개의 디스플레이를 포함하여, 제1디지털신호와 제2디지털신호를 수신하여 작동하는 알림부(50);
케이스의 내부에 위치하며 감시창(70)을 향하여 파장을 출력하는 발광모듈(610)과, 감시창에 의해 반사되는 파장을 감지하면 전류를 출력하는 수광모듈(620)을 포함하고, 발광모듈(610)의 일단에 연결되어 발광모듈에 전류가 인가될 수 있도록 하는 제1저항(R1)과 수광모듈(620)의 알단에 연결되어 수광모듈(620)에 전류가 인가될 수 있도록 하는 제2저항(R2) 그리고 수광모듈(620)의 일단과 타단에 연결되어, 수광모듈(620)에서 출력되는 전류로 충전되는 커패시터(C1)를 포함하고, 커패시터(C1)를 통해 수광모듈(620)에서 출력되는 전류를 충전한 후, 일정한 크기로 전류를 출력하는 오염판별부(60);
케이스부의 내부에 위치하며 감시창(70)을 통해 불꽃에서 발생하는 제1적외선파장을 감지하는 제1불꽃감지센서(101)와, 제2적외선파장을 감지하는 제2불꽃감지센서(102)와, 제3불꽃에서 발생하는 제3적외선파장을 감지하는 제3불꽃감지센서(103)와, 제4불꽃에서 발생하는 제4적외선파장을 감지하는 제4불꽃감지센서(104)를 포함하는 불꽃감지부(10);
케이스의 내부에 위치하여 불꽃감지부(10)와 연결되어,
불꽃감지부(10)의 제1불꽃감지센서(101)로부터 출력되는 제1전기적신호가 인가되면 제1불꽃감지센서(101)로부터 인가되는 제1전기적신호에 대응해 제1저항변경신호를 출력하고,
불꽃감지부(10)의 제2불꽃감지센서(102)로부터 출력되는 제2전기적신호가 인가되면 제2불꽃감지센서(102)로부터 인가되는 제2전기적신호에 대응해 제2저항변경신호를 출력하고,
불꽃감지부(10)의 제3불꽃감지센서(103)로부터 출력되는 제3전기적신호가 인가되면 제3불꽃감지센서(103)로부터 인가되는 제3전기적신호에 대응해 제3저항변경신호를 출력하고,
불꽃감지부(10)의 제4불꽃감지센서(104)로부터 출력되는 제4전기적신호가 인가되면 제4불꽃감지센서(104)로부터 인가되는 제4전기적신호에 대응해 제4저항변경신호를 출력하며 기준전류과 기준파형(S.D)이 저장된 저장모듈(210), 기준파형(S.D)과 증폭부(40)에서 출력되는 증폭전압파형(O.S)을 연산하거나 기준전류와 인가전류를 비교 연산하는 연산모듈(220)을 포함하여,
저장모듈(210)에 불꽃소스파형(B1, B2)이 저장되어 제1불꽃감지센서(101)로부터 출력되는 제1전기적신호가 입력되어 증폭부(40)에서 출력되는 증폭전압파형(O.S)과 불꽃소스파형(B1, B2)을 매칭시켜 매칭값이 기준매칭값 이상 일 때, 불꽃화원(Flame Source)의 제1디지털신호를 출력해 알림부(50)에 인가하고,
오염판별부(60)에 포함된 커패시터(C1)에서 전류가 인가되면 기준전류와 인가전류를 비교하여 인가전류가 기준전류 이상이 되면 오염신호를 발생시키고, 전류가 기준전류 미만이 되면 비오염신호를 발생시키는 제어부(20)를 포함하고,
입력되는 제1저항변경신호 내지 제4저항변경신호에 대응해 저항값이 변동되는 저항값변동모듈(310)을 포함하여 제1저항변경신호가 수신되면 제1변경전압을 출력하고, 제2저항변경신호가 수신되면 제2변경전압을 출력하고,
제3저항변경신호가 수신되면 제3변경전압을 출력하고, 제4저항변경신호가 수신되면 제4변경전압을 출력하는 디지털전위차계부(30);
제1입력단자에 제1불꽃감지센서(101)로부터 전기적신호를 입력 받고, 제2입력단자에 디지털전위차계부(30)로부터 제1변경전압을 인가 받는 제1증폭모듈(401)과,
제1입력단자에 제2불꽃감지센서(102)로부터 전기적신호를 입력 받고, 제2입력단자에 디지털전위차계부(30)로부터 제2변경전압을 인가 받는 제2증폭모듈(402)과,
제1입력단자에 제3불꽃감지센서(103)로부터 전기적신호를 입력 받고, 제2입력단자에 디지털전위차계부(30)로부터 제3변경전압을 인가 받는 제3증폭모듈(403)과,
제1입력단자에 제4불꽃감지센서(104)로부터 전기적신호를 입력 받고, 제2입력단자에 디지털전위차계부(30)로부터 제4변경전압을 인가 받는 제4증폭모듈(404)을 포함하여, 제1입력단자에 불꽃감지부(10)와 연결되고 제2입력단자에 디지털전위차계부(30)가 연결되어 제1변경전압 또는 제2변경전압 또는 제3변경전압 또는 제4변경전압이 인가되어 기준전압에 대응되는 크기로 증폭전압파형(O.S)을 출력하는 증폭부(40)를 포함하는, 오염 자가진단 불꽃감지기.
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