KR102376040B1 - Receiver of Laser Sensor with Reducing Equiphase Noise and False Report of Sun's Ray and Method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기는 레이저 감지기의 송신기에서 송출한 레이저 펄스 신호에서 특정한 파장 대역의 레이저 신호만 수신할 수 있도록 작용하고 수신된 특정한 파장 대역의 레이저 신호를 전기적 에너지로 변환하는 광 필터 및 포토다이오드와, 광 필터 및 포토다이오드로부터 수신된 레이저 신호 중에서 특정한 주파수 대역 펄스만 통과시켜 증폭부로 전송하는 대역통과필터와, 대역통과필터로부터 수신되는 두 개의 입력단자 사이의 차동 입력 신호를 증폭하고, 증폭된 신호에 대하여 위상을 반전시켜 출력하고 상기 출력 신호에 대하여 다시 위상을 반전시켜 출력하는 증폭부와, 증폭부의 최종 출력 신호 중에서 0.57V의 기준 전압과 비교하여 그 이상의 전압 신호만 펄스 형태로 출력하는 비교기(출력기)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.The laser detector receiver having a function of reducing solar misinformation and in-phase noise of the present invention acts to receive only a laser signal of a specific wavelength band from the laser pulse signal transmitted from the transmitter of the laser detector, and the received laser signal of a specific wavelength band An optical filter and a photodiode that converts , into electrical energy, a bandpass filter that passes only a specific frequency band pulse among the laser signals received from the optical filter and the photodiode and transmits it to the amplifier, and two input terminals received from the bandpass filter An amplifying unit that amplifies the differential input signal between It is characterized in that it is composed of a comparator (output device) that outputs only a voltage signal higher than that in the form of a pulse.

Description

태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기 및 이를 이용한 레이저 감지기 레이저 신호 수신 방법{Receiver of Laser Sensor with Reducing Equiphase Noise and False Report of Sun's Ray and Method thereof} Receiver of Laser Sensor with Reducing Equiphase Noise and False Report of Sun's Ray and Method thereof

현재의 적외선 감지기는 침입보안 외곽 감지기로 널리 사용되고 있으며 상기와 같이 사용되는 적외선 감지기는 송신기에서 송출하는 적외선 신호 세기보다 태양광에서 나오는 동일 파장 및 인접 파장의 광 에너지가 훨씬 더 높기 때문에 태양광에 의한 오보가 자주 발생하는 문제점이 있는 것이다. 즉 높은 태양광 에너지가 적외선 감지기의 포토다이오드에 수신되면 증폭을 위한 트랜지스터의 정상 동작 범위를 넘어서므로 오작동을 일으키게 되는 것이다.The current infrared detector is widely used as an intrusion security perimeter detector, and the infrared detector used as above has much higher light energy of the same wavelength and adjacent wavelength from the sunlight than the infrared signal intensity transmitted from the transmitter. There is a problem with frequent misinformation. That is, when high solar energy is received by the photodiode of the infrared sensor, it exceeds the normal operating range of the transistor for amplification, causing a malfunction.

본 발명과 관련된 종래 기술은 대한민국 등록특허 제10-1611883호(2016. 04. 26. 공고)에 게시되어 있는 것이다. 도 1은 상기 종래의 사물 감지 장치 구성도이다. 상기도 1에서 종래의 사물 감지 장치는 적외선을 발생하는 발광부(10)와, 적외선의 반사광을 수신하는 수광부(20), 및 발광부(10) 과 수광부(20)를 제어하는 제어부(30)를 구비한다. 상기 종래 사물감지 장치는 도면에 도시된 바와 같이, 전방에 위치한 사물(반사체. 도면부호 40)을 향해 발광부(10)가 적외선을 조사하면, 반사체(40)에 의해 반사된 광을 수광부(20)가 수신하고, 수신한 광으로부터 제어부(30)가 전방에 사물의 존재나 사물의 변경여부를 감지하여 출력한다. 상기 발광부(10)는 적외선 광원(11), 적외선 광원(11)을 구동하는 광원 구동부(12)를 포함한다. 적외선 광원(11)은 적외선 광을 방출하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 레이저 다이오드(LD), LED 등이 사용될 수 있다. 광원 구동부(12)는 제어부(30)의 제어신호에 따라 적외선 광원(11)을 발광시킨다. 또한, 광원 구동부(12)는 적외선 광원(11)을 소정의 주파수로 점멸시켜 발광시키는데, 이를 통해 폐쇄된 문의 개방시 내부공간으로 투사되는 자연광과 구별할 수 있게 된다. 적외선 광원(11)의 점멸 주파수는 수십 ㎑, 예를들어 10㎑~90㎑로 설정될 수 있다. 출사된 적외선 광원(11)은 반사체(40)에 의해 반사되는데, 반사체의 재질에 따라 특정파장대의 적외선 광의 반사율에 차이가 있고, 이러한 반사율의 차이에 따라 반사체가 동일한 사물인지 아닌지를 판별할 수 있게 된다. 따라서, 수신되는 반사광의 차이에 의한 폐쇄된 문의 개폐여부나 반사광이 문에 의한 것인지 아니면 사람에 의한 것인지를 판단할 수 있게 된다. 또한, 수광부(20)는 수신부(21), 대역통과 필터부(22), 적분기(23), 및 비교기(24)를 포함한다. 수신부(21)는 포토다이오드 또는 포토트랜지스터와 같은 광소자가 사용되어 적외선의 반사광을 수신하여 전기신호로 변환시킨다. 수신부(21)에 수신된 신호가 미약한 경우 증폭기가 사용될 수 있다. 대역통과 필터부(22)는 수신부(21)로부터 수신된 전기신호 중 점멸 주파수 대역을 갖는 전기신호를 통과시켜 외부광으로부터 간섭신호를 차단한다. 적분기(23)는 필터링된 전기신호에 대해 적분동작을 수행하는데, 적분기(23)의 발산을 막기 적분하는 시간의 주기를 가지도록 할 수 있다. 위하여 적분기(23)를 통과한 신호는 비교기(24)에 입력된다. 비교기(24)는 입력된 전기신호를 설정된 기준치와 비교하여 출력하는데, 출력신호는 하이레벨 또는 로우 레벨을 가지는 일종의 펄스 파형이 된다. 한편, 적외선 광원(11)과 반사체(40)와의 거리를 측정하도록 반사체정보 저장부(50)를 더 구 The prior art related to the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1611883 (announced on April 26, 2016). 1 is a block diagram of the conventional object sensing device. 1, the conventional object sensing device includes a light emitting unit 10 that emits infrared rays, a light receiving unit 20 that receives reflected light of infrared rays, and a controller 30 that controls the light emitting unit 10 and the light receiving unit 20 to provide As shown in the drawing, in the conventional object sensing device, when the light emitting unit 10 irradiates infrared rays toward an object (reflector 40) located in front, the light receiving unit 20 receives the light reflected by the reflector 40 ) is received, and from the received light, the control unit 30 detects the presence of an object in front or whether the object is changed and outputs it. The light emitting unit 10 includes an infrared light source 11 and a light source driver 12 for driving the infrared light source 11 . The infrared light source 11 serves to emit infrared light, and for example, a laser diode (LD), an LED, or the like may be used. The light source driver 12 emits the infrared light source 11 according to the control signal of the controller 30 . In addition, the light source driving unit 12 emits light by flashing the infrared light source 11 at a predetermined frequency, so that it can be distinguished from natural light projected into the interior space when the closed door is opened. The blinking frequency of the infrared light source 11 may be set to several tens of kHz, for example, 10 kHz to 90 kHz. The emitted infrared light source 11 is reflected by the reflector 40. Depending on the material of the reflector, there is a difference in reflectance of infrared light in a specific wavelength band, and depending on the difference in reflectivity, it can be determined whether the reflector is the same object or not. do. Accordingly, it is possible to determine whether the closed door is opened or closed due to the difference in the received reflected light or whether the reflected light is caused by the door or by a person. In addition, the light receiving unit 20 includes a receiving unit 21 , a bandpass filter unit 22 , an integrator 23 , and a comparator 24 . The receiving unit 21 uses an optical device such as a photodiode or a phototransistor to receive infrared reflected light and convert it into an electrical signal. When the signal received by the receiver 21 is weak, an amplifier may be used. The band-pass filter unit 22 blocks an interference signal from external light by passing an electric signal having a flickering frequency band among the electric signals received from the receiving unit 21 . The integrator 23 performs an integration operation on the filtered electrical signal, and the integrator 23 may have a period of integration time to prevent divergence. For this purpose, the signal passing through the integrator 23 is input to the comparator 24 . The comparator 24 compares the input electrical signal with a set reference value and outputs the output signal, which is a kind of pulse waveform having a high level or a low level. On the other hand, the reflector information storage unit 50 is further constructed to measure the distance between the infrared light source 11 and the reflector 40 .

비할 수 있다. 반사체정보 저장부(50)는 반사체 종류(51)와, 반사체 종류(51)마다 적외선에 의해 정상펄스신호가 생성되는 거리정보(52)와, 정상펄스신호를 생성시키는 적외선 구동전류값(53)이 저장된다. 반사체 종류(51)는 적외선이 표면에 조사될 시, 표면 반사율에 따른 구분한 정보로서 금속, 거울, 종이와 같이 재질 명칭으로 분류될 수도 있고, 반사율 등급에 따라 카테고리화 해서 구분될 수도 있다. 상기 정상펄스신호라 함은 반사체에 의해 적외선이 거의 대부분 반사되어 수광부(20)의 적분주기에 의해 양호하게 출력되는 펄스신호를 의미하는 것으로서, 발광부의 구동전류값을 소정의 값으로 저장한다. 거리정보(52)는 표면에 적외선 광원(11)이 조사되어 수광부(20)에 의해 장상펄스신호가 수신되는 경우, 반사체(40)와 광원(11)과의 거리이고, 적외선 구동전류값(53)은 정상펄스신호 출력시 적외선 광원(11)을 구동하는 전류 최소값을 의미한다. 그리고 보다 먼 거리를 측정하기 위한 거리정보(52)는 정상펄스신호가 아닌 정상펄스 신호 주기 동안 나타나는 적외선 구동전류값(53)에 따른 임펄스 신호의 임펄스신호 폭과 임펄스신호 사이의 간격을 의미한다. 제어부(30)는 저장된 반사체정보 저장부(50)를 이용하여 적외선 광원(11)과 반사체(40)와의 거리를 측정한다. 제어부(30)는 출사되는 적외선의 크기를 변화시켜 수광부(20)에 의해 정상펄스신호가 출력되게 하고, 정상펄스 신호 출력시 측정된 구동전류값과 적외선이 반사되는 반사체 종류(51)를 입력받아 반사체정보 저장부(50)를 독출하여 적외선을 반사하는 반사체(40)가 위치한 거리정보를 출력한다. 상술한 구성요소들(수신부(21), 대역통과필터부(22), 적분기(23), 비교기(24), 제어부(30), 반사체정보 저장부(50)는 집적회로로 구현될 수도 있는 것이다. can rain The reflector information storage unit 50 includes a reflector type 51, distance information 52 for generating a normal pulse signal by infrared rays for each type of reflector 51, and an infrared driving current value 53 for generating a normal pulse signal. this is saved When infrared rays are irradiated to the surface, the type of reflector 51 is information classified according to the surface reflectance, and may be classified by material name such as metal, mirror, or paper, or may be classified according to the reflectance class. The normal pulse signal refers to a pulse signal in which most of infrared rays are reflected by the reflector and is output satisfactorily according to the integration period of the light receiving unit 20, and the driving current value of the light emitting unit is stored as a predetermined value. The distance information 52 is the distance between the reflector 40 and the light source 11 when the surface is irradiated with the infrared light source 11 and a long-phase pulse signal is received by the light receiving unit 20, and the infrared driving current value 53 ) means the minimum current for driving the infrared light source 11 when the normal pulse signal is output. And the distance information 52 for measuring a longer distance means the interval between the impulse signal width and the impulse signal of the impulse signal according to the infrared driving current value 53 that appears during the normal pulse signal period, not the normal pulse signal. The controller 30 measures the distance between the infrared light source 11 and the reflector 40 using the stored reflector information storage unit 50 . The control unit 30 changes the size of the emitted infrared rays so that a normal pulse signal is output by the light receiving unit 20, and the driving current value measured when the normal pulse signal is output and the type of the reflector that reflects the infrared rays 51 are input The reflector information storage unit 50 is read and distance information where the reflector 40 that reflects infrared rays is located is output. The above-described components (receiver 21, band-pass filter unit 22, integrator 23, comparator 24, control unit 30, and reflector information storage unit 50 may be implemented as integrated circuits) .

상기와 같이 구성된 종래 기술은 공간 모니터링을 위해 카메라와 같이 복잡하고 값비싼 영상장치를 구비하지 않고도, 간단한 광원소자를 이용하여 정적인 상태에서 사람 또는 사물의 존재에 변경이 일어나는 경우 이를 감지할 수 있으며, 특히 닫힌 공간에 사람이나 물체의 출입여부는 물론 공간진입시 어느 정도 거리에 있는지 등의 정보를 손쉽게 획득할 수 있는 것이나, 수신기의 포토다이오드에 태양광이 수신되는 경우 오동작 가능성이 큰 문제점이 있으며, 또한, 노이즈에 약한 문제점이 있는 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 태양광이 레이저 감지기의 수신기에 수신되는 경우에도 태양광에 의하여 야기되는 오보를 저감하기 위한 것이고, 펄스 노이즈에도 강한 레이저 감지기를 제공하기 위한 것이다. The prior art configured as described above can detect a change in the existence of a person or thing in a static state using a simple light source element without having a complicated and expensive imaging device such as a camera for spatial monitoring. , in particular, it is possible to easily obtain information such as whether a person or an object enters a closed space as well as how far away it is when entering the space. In addition, there is a problem that the noise is weak. Accordingly, it is an object of the present invention to reduce misinformation caused by sunlight even when sunlight is received by a receiver of the laser detector, and to provide a laser detector that is strong against pulse noise.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기는 레이저 감지기의 송신기에서 송출한 레이저 펄스 신호에서 특정한 파장 대역의 레이저 신호만 수신할 수 있도록 작용하고 수신된 특정한 파장 대역의 레이저 신호를 전기적 에너지로 변환하는 광 필터 및 포토다이오드와, 광 필터 및 포토다이오드로부터 수신된 레이저 신호 중에서 특정한 주파수 대역 펄스만 통과시켜 증폭부로 전송하는 대역통과필터와, 대역통과필터로부터 수신되는 두 개의 입력단자 사이의 차동 입력 신호를 증폭하고, 증폭된 신호에 대하여 위상을 반전시켜 출력하고 상기 출력 신호에 대하여 다시 위상을 반전시켜 출력하는 증폭부와, 증폭부의 최종 출력 신호 중에서 0.57V의 기준 전압과 비교하여 그 이상의 전압 신호만 펄스 형태로 출력하는 비교기(출력기)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.The laser detector receiver having the function of reducing solar misinformation and in-phase noise of the present invention for the above purpose acts to receive only the laser signal of a specific wavelength band from the laser pulse signal transmitted from the transmitter of the laser detector, and the received An optical filter and a photodiode that converts a laser signal of a specific wavelength band into electrical energy, a bandpass filter that passes only a specific frequency band pulse among the laser signals received from the optical filter and the photodiode and transmits it to an amplification unit, and the bandpass filter an amplifying unit amplifying the differential input signal between the two received input terminals, inverting the phase of the amplified signal, and outputting the output signal by inverting the phase again, and 0.57V of the final output signal of the amplifying unit It is characterized in that it is composed of a comparator (output device) that outputs only a voltage signal higher than the reference voltage in a pulse form.

상기와 같이 구성된 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기는 적외선 레이저 감지기에서 태양광 에너지의 유입으로 인한 오보를 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 효과는 포토다이오드로 재인가될 수 있는 동일 또는 인접 위상을 갖는 펄스 노이즈들의 간섭 영향을 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 효과는 저비용으로 태양광에 의한 오보를 줄일 수 있는 효과가 있는 것이고, 또한, 본 발명은 고출력 송신기에 의한 펄스 노이즈에 의하여 송수신 일체형 레이저 감지기 제조가 어려웠던 것을 펄스 노이즈를 저감시킴으로 송수신 일체형 레이저 감지기를 제조하여 공사비를 절감시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.The laser detector receiver having a function of reducing solar false information and reducing in-phase noise according to the present invention configured as described above has an effect of reducing false information due to the inflow of solar energy in the infrared laser sensor. In addition, another effect of the present invention is to reduce the interference effect of pulse noises having the same or adjacent phase that can be re-applied to the photodiode. In addition, another effect of the present invention is that there is an effect of reducing misinformation caused by sunlight at low cost, and, in addition, the present invention reduces the pulse noise that it was difficult to manufacture the transceiver integrated laser sensor due to the pulse noise by the high-power transmitter. It has the effect of reducing the construction cost by manufacturing a transceiver integrated laser detector.

도 1은 종래의 사물 감지 장치 구성도,
도 2는 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기 구성도,
도 3은 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기 상세 구성도,
도 4는 본 발명 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신방법에 대한 제어 흐름도,
도 5는 본 발명에 적용되는 시간 영역과 주파수 영역에서의 레이저 펄스 신호 그래프,
도 6은 본 발명에 적용되는 삽입 손실에서의 대역폭을 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명에 적용되는 각 구성의 출력 신호를 나타내는 그래프이다.1 is a configuration diagram of a conventional object detection device;
2 is a configuration diagram of a laser detector receiver having a function of reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention;
3 is a detailed configuration diagram of a laser detector receiver having a function of reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention;
4 is a control flowchart for a method of receiving a laser signal of a laser detector for reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention;
5 is a graph of a laser pulse signal in a time domain and a frequency domain applied to the present invention;
6 is a graph showing the bandwidth at insertion loss applied to the present invention;
7 is a graph showing an output signal of each configuration applied to the present invention.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기를 도 2 내지 도 7을 기초로 하여 설명하면 다음과 같다.A laser sensor receiver having a function of reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention having the above object will be described with reference to FIGS. 2 to 7 as follows.

도 2는 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기 구성도이다. 상기도 2에서 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기(500)는 레이저 감지기의 송신기에서 송출한 레이저 펄스 신호에서 특정한 파장 대역의 레이저 신호만 수신할 수 있도록 작용하고 수신된 특정한 파장 대역의 레이저 신호를 전기적 에너지로 변환하는 광 필터 및 포토다이오드(100)와, 광 필터 및 포토다이오드로부터 수신된 레이저 신호 중에서 특정한 주파수 대역 펄스만 통과시켜 증폭부로 전송하는 대역통과필터(200)와, 대역통과필터(200)로부터 수신되는 두 개의 입력단자 사이의 차동 입력 신호를 증폭하고, 증폭된 신호에 대하여 위상을 반전시켜 출력하고 상기 출력 신호에 대하여 다시 위상을 반전시켜 출력하는 증폭부(300)와, 증폭부의 최종 출력 신호 중에서 0.57V의 기준 전압과 비교하여 그 이상의 전압 신호만 펄스 형태로 출력하는 비교기(출력기)(400)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 증폭부(300)는 생성된 펄스 노이즈가 포토다이오도로 재인가되는 것을 방지하도록 할 수 있는 차동 증폭기를 포함하는 것이다.2 is a configuration diagram of a laser detector receiver having a function of reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention. In FIG. 2, the laser detector receiver 500 having the function of reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention operates to receive only the laser signal of a specific wavelength band from the laser pulse signal transmitted from the transmitter of the laser detector. An optical filter and photodiode 100 that converts a laser signal of a specific wavelength band into electrical energy, and a bandpass filter 200 that passes only a specific frequency band pulse among the laser signals received from the optical filter and photodiode and transmits it to the amplifier ) and a differential input signal between the two input terminals received from the bandpass filter 200, inverting the phase to the amplified signal, and outputting the amplified signal, and inverting the phase to the output signal and outputting it again (300) and a comparator (output device) 400 for outputting only a voltage signal higher than the reference voltage of 0.57V among the final output signals of the amplifier in a pulse form. In the above, the amplifying unit 300 includes a differential amplifier capable of preventing the generated pulse noise from being re-applied to the photodiode.

도 3은 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기 상세 구성도이다. 상기도 3에서 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기(500)는 태양광 에너지 중에서 특정한 파장 대역의 레이저 신호만을 수신하도록 하는 광필터와 광필터를 통과한 레이저 신호를 전기적 신호로 변환시켜주는 포토다이오드로 구성된 광필터 및 포트다이오드(100)와, 포트다이오드가 수신한 레이저 신호 중에서 특정한 주파수 대역(300Hz ~ 300KHz)의 신호 만을 통과시키도록 필터링하는 대역통과필터(200)와, 대역통과필터에서 수신되는 두 개의 입력단자 사이의 차동 입력 신호를 증폭하는 1단 증폭기(310)와, 1단 증폭기에서 출력하여 입력되는 신호의 위상을 반전하여 출력하는 2단 비반전 증폭기(320)와, 2단 비반전 증폭기에서 출력하여 입력되는 신호의 위상을 다시 반전시켜 출력하는 3단 비반전 증폭기(330)와, 3단 비반전 증폭기(330)의 출력 단자로 출력되는 전압 신호 중에서 기준 전압 0.57V 이상의 전압 신호만을 펄스 형태로 출력하는 비교기(출력기)(400)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 상기에서 증폭부(300)는 아날로그 펄스 신호를 한번에 크게 증폭하는 경우 DC노이즈 성분도 매우 크게 증가하기 때문에 점진적으로 신호를 증폭하고 노이즈를 제거하기 위하여 3단으로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 상기 증폭부의 회로부에서 생성되는 펄스가 접지를 통하여 포토다이오드로 재인가되어 펄스 노이즈로 작용하는 것을 제거하기 위하여 동상모드 제거비 특성이 우수한 차동 증폭기를 1단 증폭기로 구성하였으며, 3단 비반전 증폭기(330)에서는 DC 노이즈의 증폭을 제거하기 위하여 OP-Amp의 입력단에 캐패시터(c)를 적용한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 상기에서 대역통과필터(200)의 주파수 대역을 300Hz ~ 300KHz로 범위로 한 것은 100 us 펄스 폭과 펄스 주기 2ms(500Hz)를 갖는 레이저 펄스 신호를 수신하는 레이저 감지기 수신기를 설계하기 위한 것으로 이것을 하나의 일례이다.3 is a detailed configuration diagram of a laser detector receiver having a function of reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention. In FIG. 3, the laser detector receiver 500 having a function of reducing solar misinformation and reducing in-phase noise includes an optical filter that receives only a laser signal of a specific wavelength band among solar energy and a laser signal passing through the optical filter as an electrical signal. An optical filter and port diode 100 composed of a photodiode that converts into A first-stage amplifier 310 amplifying a differential input signal between two input terminals received from the band-pass filter, and a two-stage non-inverting amplifier 320 that is output from the first-stage amplifier and inverts the phase of the input signal And, the three-stage non-inverting amplifier 330 that is output from the two-stage non-inverting amplifier and inverts the phase of the input signal again and outputs the reference voltage among the voltage signals output to the output terminal of the three-stage non-inverting amplifier 330 and the three-stage non-inverting amplifier 330 It is characterized in that it is composed of a comparator (output device) 400 that outputs only a voltage signal of 0.57V or more in the form of a pulse. In the above, the amplification unit 300 is characterized in that it is composed of three stages in order to gradually amplify the signal and remove the noise because the DC noise component also greatly increases when the analog pulse signal is greatly amplified at once. In addition, in order to remove the pulse generated in the circuit part of the amplification unit being re-applied to the photodiode through the ground and acting as pulse noise, a differential amplifier having excellent common mode rejection ratio characteristics was configured as a 1-stage amplifier, and a 3-stage non-inverting amplifier In (330), it is characterized in that the capacitor (c) is applied to the input terminal of the OP-Amp in order to remove the amplification of the DC noise. In addition, the frequency band of the band pass filter 200 in the range of 300 Hz to 300 KHz in the above is to design a laser detector receiver that receives a laser pulse signal having a 100 us pulse width and a pulse period of 2 ms (500 Hz). One example.

도 4는 본 발명 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신 방법에 대한 제어 흐름도이다. 상기도 4에서 본 발명 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신방법은 레이저 감지기 송신기에서 레이저 펄스 신호를 방사하는 단계(S11)와, 레이저 감지기 수신기의 광필터 및 포토다이오드가 특정한 파장 대역의 레이저 신호만을 수신하고 수신된 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하는 단계(S12)와, 상기 변환된 전기적 신호를 차동 증폭기로 입력시켜 증폭하여 출력하는 단계(S13)와, 차동 증폭기 출력 신호를 비반전 증폭기를 이용하여 위상을 1차로 반전시켜 출력하는 단계(S14)와, 상기 위상이 반전된 신호를 비반전 증폭기를 사용하여 2차로 위상을 반전시켜 출력하는 단계(S15)와, 2차로 위상이 반전된 출력 신호에 대하여 기준 전압 이상의 출력 신호를 레이저 감지기 수신기의 수신 신호로 출력하는 단계(S16)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.4 is a control flowchart for a method of receiving a laser signal of a laser detector for reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention. In FIG. 4, the method of receiving a laser signal of a laser detector for reducing solar misinformation and in-phase noise according to the present invention includes the steps of emitting a laser pulse signal from a laser detector transmitter (S11), and an optical filter and photodiode of the laser detector receiver A step of receiving only a laser signal of a specific wavelength band and converting the received laser signal into an electrical signal (S12), inputting the converted electrical signal to a differential amplifier, amplifying and outputting (S13); A step of first inverting and outputting a signal using a non-inverting amplifier (S14), and a step of secondarily inverting and outputting the phase-inverted signal using a non-inverting amplifier (S15), 2 It is characterized by comprising the step (S16) of outputting an output signal equal to or higher than the reference voltage as a received signal of the laser detector receiver with respect to the output signal whose phase is inverted by difference.

도 5는 본 발명에 적용되는 시간 영역과 주파수 영역에서의 레이저 펄스 신호 그래프이다. 상기도 5에서 본 발명에 적용되는 시간 영역과 주파수 영역에서의 레이저 펄스 신호는 태양광과 레이저 감지기의 송신 펄스 신호가 레이저 감지기 수신기로 입사하게 되면 협대역 파장만 통과시키는 광필터를 통과하여 포토다이오드로 입사하게 되고, 포토다이오드로 입사된 광 에너지 중에서 캐리어 펄스에 실려있는 레이저 에너지만 유효한 신호이며 상기 유효한 펄스 신호는 대부분 10KHz 이내에 존재하는 것이다. 상기도 4에서 시간 영역에서의 펄스 신호는 주파수 영역에서의 sinc 함수로 표현할 수 있으며, 본 발명에서 τ=100us를 사용했기 때문에 대부분의 주파수 에너지는 10KHz(=1/100us) 이내의 주파수에 존재하게 되는 것이다. 따라서 지속적으로 포토다이오드에 입사되는 태양광 신호의 DC 성분을 없애고 통과시키는 펄스 신호의 손실을 최소화하기 위하여 실제 태양광의 주파수 측정을 기반으로 대역통과 영역을 300Hz ~ 300KHz(삽입손실 1dB 이내의 대역폭)로 설정한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 본 발명에서 레이저 감지기 수신기의 수신 신호 증폭기의 제1단을 동위상 펄스 노이즈에 강한 차동신호 증폭기(예, 500배 증폭)로 설계하여 회로 내부에서 증폭된 펄스 신호가 노이즈 형태로 접지를 통해 포토다이오드로 유기되더라도 그 영향을 최소로 한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 본 발명은 Passive 대역통과필터를 예로 들었지만 이득을 갖는 Active 대역통과필터에도 적용할 수 있는 것이다.5 is a graph of a laser pulse signal in a time domain and a frequency domain applied to the present invention. In FIG. 5, the laser pulse signal in the time domain and the frequency domain applied to the present invention passes through an optical filter that passes only a narrow band wavelength when the transmission pulse signal of the sunlight and the laser detector is incident on the laser sensor receiver to pass through the photodiode. Among the light energy incident on the photodiode, only the laser energy carried on the carrier pulse is an effective signal, and most of the effective pulse signal exists within 10 KHz. In FIG. 4, the pulse signal in the time domain can be expressed as a sinc function in the frequency domain, and since τ=100us is used in the present invention, most of the frequency energy is present at a frequency within 10KHz (=1/100us). will become Therefore, in order to eliminate the DC component of the sunlight signal continuously incident on the photodiode and to minimize the loss of the pulse signal passing through, the band pass region is set to 300Hz ~ 300KHz (bandwidth within 1dB of insertion loss) based on the actual sunlight frequency measurement. It is characterized in that it is set. In addition, in the present invention, the first stage of the receiving signal amplifier of the laser detector receiver is designed as a differential signal amplifier (eg, amplified by 500 times) that is strong against in-phase pulse noise so that the pulse signal amplified inside the circuit is transmitted through the ground in the form of noise. Even if it is induced by a photodiode, it is characterized in that the effect is minimized. In addition, although the present invention is a passive bandpass filter as an example, it can be applied to an active bandpass filter having a gain.

도 6은 본 발명에 적용되는 삽입 손실에서의 대역폭을 나타내는 그래프이다, 상기도 6에서 본 발명은 포토다이오드에 입사되는 태양광 신호의 DC 성분을 없애고 통과시키는 펄스 신호의 손실을 최소화하기 위하여 실제 태양광의 주파수 측정을 기반으로 대역통과 영역을 300Hz ~ 300KHz(삽입손실 1dB 이내의 대역폭)로 설정한 것임을 나타내고 있는 것이다. 또한, 상기도 5는 본 발명에 적용되는 대역통과필터의 주파수 응답 특성을 나타내고 있으며, XA와 XB는 대역통과필터의 1dB 삽입손실 기준 차단 주파수이고, XA(1dB 삽입손실 기준의 낮은 대역 차단 주파수)는 약 300Hz 이고, XB(1dB 삽입손실 기준의 높은 대역차단 주파수)는 약 300kHz이고, DX는 1dB 삽입 손실 기준 주파수 대역폭을 나타내는 것이다.6 is a graph showing the bandwidth in insertion loss applied to the present invention. In FIG. 6, the present invention eliminates the DC component of the solar signal incident on the photodiode and minimizes the loss of the pulse signal passing through This indicates that the bandpass region is set to 300Hz ~ 300KHz (bandwidth within 1dB of insertion loss) based on the measurement of the frequency of light. 5 shows the frequency response characteristics of the bandpass filter applied to the present invention, where XA and XB are cutoff frequencies based on 1dB insertion loss of the bandpass filter, and XA (low band cutoff frequency based on 1dB insertion loss) is about 300 Hz, XB (a high band-cut frequency based on 1 dB insertion loss) is about 300 kHz, and DX is a frequency bandwidth based on 1 dB insertion loss.

도 7은 본 발명에 적용되는 각 구성의 출력 신호를 나타내는 그래프이다. 상기도 7에서 (a) 신호는 펄스 크기 1uV 및 펄스 폭 100us를 갖는 레이저 펄스가 대역통과필터를 통과하였을 때의 신호(피크 전압 1uV)이고, (b)신호는 1단 차동 증폭기를 통과한 신호(피크 전압 240uV)이고, (c)신호는 2단 비반전 증폭기를 통과한 신호(피그 전압 35mV)이고, (d)신호는 3단 비반전 증폭기를 통과한 신호(피크 전압 1.7V)이고, (e)신호는 비교기의 기준 전압 0.57V와 비교하여 그 이상의 신호만 펄스 형태로 출력된 최종 신호를 나타내고 있는 것이다. 7 is a graph showing an output signal of each configuration applied to the present invention. In FIG. 7, (a) is a signal (peak voltage 1uV) when a laser pulse having a pulse size of 1uV and a pulse width of 100us passes through a bandpass filter, (b) is a signal that passes through a single-stage differential amplifier (peak voltage 240uV), (c) signal is a signal (pig voltage 35mV) passing through a two-stage non-inverting amplifier, (d) signal is a signal passing through a three-stage non-inverting amplifier (peak voltage 1.7V), (e) The signal indicates the final signal output in the form of a pulse compared to the reference voltage of the comparator of 0.57V.

100 : 광필터 및 포토다이오드, 200 : 대역통과필터,
310 : 1단 증폭기, 320 : 2단 비반전 증폭기,
330 : 3단 비반전 증폭기, 400 : 비교기(출력기),
500 : 레이저 감지기 수신기100: optical filter and photodiode, 200: band pass filter,
310: 1-stage amplifier, 320: 2-stage non-inverting amplifier,
330: 3-stage non-inverting amplifier, 400: comparator (output device),
500: laser detector receiver

Claims (12)

태양광에 의한 오보를 방지하기 위한 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기에 있어서,
상기 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기(500)는,
레이저 감지기의 송신기에서 송출한 레이저 펄스 신호에서 특정한 파장 대역의 레이저 신호만 수신할 수 있도록 작용하고 수신된 특정한 파장 대역의 레이저 신호를 전기적 에너지로 변환하는 광 필터 및 포토다이오드(100)와;
광 필터 및 포토다이오드로부터 수신된 레이저 신호 중에서 특정한 주파수 대역 펄스만 통과시켜 증폭부로 전송하는 대역통과필터(200)와;
대역통과필터(200)로부터 수신되는 두 개의 입력단자 사이의 차동 입력 신호를 증폭하고, 증폭된 차동 입력 신호에 대하여 증폭하고 위상을 반전시켜 출력하고 상기 출력 신호에 대하여 다시 증폭하고 위상을 반전시켜 출력하는 증폭부(300);
및 증폭부의 최종 출력 신호 중에서 기준 전압과 비교하여 그 이상의 전압 신호만 펄스 형태로 출력하는 비교기(출력기)(400)로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
In the laser sensor receiver having a function of reducing false information and in-phase noise to prevent false information caused by sunlight,
The laser detector receiver 500 having the function of reducing the solar misinformation and reducing the in-phase noise,
an optical filter and a photodiode 100 that acts to receive only a laser signal of a specific wavelength band from the laser pulse signal transmitted from the transmitter of the laser detector and converts the received laser signal of a specific wavelength band into electrical energy;
a band-pass filter 200 for passing only a specific frequency band pulse among the laser signals received from the optical filter and the photodiode and transmitting it to the amplifier;
Amplifies the differential input signal between the two input terminals received from the band pass filter 200, amplifies the amplified differential input signal, inverts the phase, and outputs the output signal, amplifies the output signal again and inverts the phase to output to the amplification unit 300;
and a comparator (output device) 400 that outputs only a voltage signal higher than the reference voltage among the final output signals of the amplification unit in the form of a pulse. .
 제1항에 있어서,
상기 증폭부는,
3단 증폭기로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
According to claim 1,
The amplification unit,
A laser detector receiver with a function of reducing solar misinformation and in-phase noise, characterized in that it consists of a three-stage amplifier.
 제1항에 있어서,
기준 전압은,
0.57V인 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
According to claim 1,
The reference voltage is
A laser detector receiver with a function of reducing solar misinformation and in-phase noise, characterized in that 0.57V.
 제1항에 있어서,
상기 대역통과필터의 대역폭은,
태양광의 주파수 측정을 기반으로 300Hz ~ 300KHz로 설정한 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
According to claim 1,
The bandwidth of the bandpass filter is,
A laser detector receiver with solar misinformation reduction and in-phase noise reduction, characterized in that it is set to 300Hz ~ 300KHz based on the frequency measurement of sunlight.
 제2항에 있어서,
상기 3단 증폭기는,
1단은 차동 증폭기, 2단 및 3단은 비반전 증폭기로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
3. The method of claim 2,
The three-stage amplifier is
1st stage is a differential amplifier, 2nd and 3rd stage is a laser detector receiver having a function of reducing solar misinformation and in-phase noise, characterized in that it consists of a non-inverting amplifier.
 제5항에 있어서,
상기 3단 비반전 증폭기는,
DC 노이즈의 증폭을 제거하기 위하여 Op-Amp의 입력단에 캐패시터를 적용한 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
6. The method of claim 5,
The three-stage non-inverting amplifier,
A laser detector receiver with solar misinformation reduction and in-phase noise reduction, characterized in that a capacitor is applied to the input terminal of the Op-Amp in order to remove the amplification of DC noise.
 제4항에 있어서,
상기 대역통과필터의 대역폭 300Hz ~ 300KHz은,
삽입손실 1dB 이내의 대역폭으로 설정된 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
5. The method of claim 4,
The bandwidth of the bandpass filter is 300Hz ~ 300KHz,
A laser detector receiver having a function of reducing solar misinformation and reducing in-phase noise, characterized in that the bandwidth is set within 1dB of insertion loss.
 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 감지기 수신기는,
송수신기 일체형의 레이저 감지기인 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The laser detector receiver,
A laser detector receiver having a function of reducing solar misinformation and reducing in-phase noise, characterized in that it is a transceiver-integrated laser detector.
 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 감지기 수신기의 대역통과필터는,
Passive 대역통과필터 또는 Active 대역통과필터가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감 기능을 갖는 레이저 감지기 수신기.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The band pass filter of the laser detector receiver,
A laser detector receiver having a function of reducing solar false information and reducing in-phase noise, characterized in that a passive bandpass filter or an active bandpass filter can be used.
 태양광에 의한 오보를 방지하기 위한 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신 방법에 있어서,
상기 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신 방법은
레이저 감지기 송신기에서 레이저 펄스 신호를 방사하는 단계(S11)와;
레이저 감지기 수신기가 특정한 파장 대역의 레이저 신호만을 수신하고 수신된 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하는 단계(S12)와;
상기 변환된 전기적 신호를 차동 증폭하여 출력하는 단계(S13)와;
차동 증폭기 출력 신호를 비반전 증폭기를 이용하여 위상을 1차로 반전시켜 출력하는 단계(S14)와;
상기 위상이 반전된 신호를 비반전 증폭기를 사용하여 2차로 위상을 반전시켜 출력하는 단계(S15);
및 2차로 위상이 반전된 출력 신호에 대하여 기준 전압 이상의 출력 신호를 레이저 감지기 수신기의 수신 신호로 출력하는 단계(S16)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신 방법.
In the method of receiving a laser signal of a laser detector for reducing misinformation by sunlight and reducing in-phase noise for preventing misinformation by sunlight,
The method of receiving a laser signal of a laser detector for reducing the solar misinformation and reducing in-phase noise is
Radiating a laser pulse signal from the laser detector transmitter (S11) and;
a step (S12) of a laser detector receiver receiving only a laser signal of a specific wavelength band and converting the received laser signal into an electrical signal;
differentially amplifying and outputting the converted electrical signal (S13);
outputting the differential amplifier output signal by first inverting the phase using a non-inverting amplifier (S14);
outputting the phase-inverted signal by secondly inverting the phase using a non-inverting amplifier (S15);
and outputting an output signal equal to or higher than the reference voltage as a received signal of a laser detector receiver with respect to the secondly phase-inverted output signal (S16). How the detector receives the laser signal.
 제10항에 있어서,
상기 변환된 전기적 신호를 차동 증폭하여 출력하는 단계(S13)는,
수신기 회로 내에서 접지를 통해 포토다이오드로 재인가될 수 있는 펄스 노이즈를 제거하기 위한 것인 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신 방법.
11. The method of claim 10,
The step of differentially amplifying and outputting the converted electrical signal (S13),
A method of receiving a laser signal of a laser detector for reducing false information and in-phase noise, characterized in that it is for removing pulse noise that can be re-applied to the photodiode through the ground in the receiver circuit.
 제10항에 있어서,
태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신 방법은,
송수신기 일체형 레이저 감지기에 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 오보 저감 및 동위상 노이즈 저감을 위한 레이저 감지기의 레이저 신호 수신 방법.
11. The method of claim 10,
A method of receiving a laser signal of a laser detector for reducing solar misinformation and in-phase noise,
A method of receiving a laser signal of a laser detector for reducing solar misinformation and in-phase noise, characterized in that it can be applied to a transceiver-integrated laser detector.
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