KR102521942B1 - 레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기 - Google Patents

레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기 Download PDF

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Abstract

레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기가 개시된다. 본 발명은 전원부; 전원부로부터 공급되는 구동전류를 이용하여 레이저를 발신하는 레이저 다이오드; 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류를 제한하기 위한 제1저항 및 제2저항; 스위칭 동작에 기초하여, 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류를 도통 또는 단속하는 스위치를 포함하고, 제2저항은 제1저항과 동일 저항치를 갖는 리던던시 저항인 레이저 다이오드 구동회로를 개시한다.

Description

레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기{EMITTING LIGTH DRIVE CURCUIT OF LASER DIODE AND DRIVING METHOD THEREOF, A ROBOT CLEANER COMPRISING THE EMITTING LIGTH DRIVE CURCUIT}
본 발명은 레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기에 관한 것이다.
청소기는 먼지와 이물질을 흡입하거나 걸레질을 통하여 청소 기능을 수행하는 장치이다. 일반적으로 청소기는 바닥에 대한 청소 기능을 수행하게 되며, 청소기는 이동을 위한 휠을 포함한다. 일반적으로 휠은 청소기 본체에 가해지는 외력에 의해 굴림되어 청소기 본체를 바닥에 대하여 이동시키도록 이루어진다.
최근에는 사용자의 조작 없이 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기에 관한 연구가 활발해졌다. 이러한 로봇 청소기는 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지할 수 있도록, 외측에 적외선 레이저 광원을 장착할 수 있다. 이러한 적외선 레이저 광원은 레이저 다이오드 구동회로를 포함한다.
한편, 레이저 다이오드 구동 회로는, 안전규격상 사용자의 눈의 안전성을 보장하도록 설계되어야한다.
대한민국 특허공보 1991-0002238 (공개일 1987.4.6)
본 발명의 일 목적은, 쇼트 발생시에도 국제 안전규격을 만족하도록 구동회로를 설계함으로써 사용자 눈의 안정성이 보장된 레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 쇼트 발생시 사용자 눈의 안정성을 확실하게 보장하면서 부품 교체 필요 없이 계속 사용이 가능하도록 구현된 레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 쇼트 발생시 사용자 눈의 안정성 보장과 부품 교체 없이도 계속 사용이 가능한 회로가 저비용 및 소형화 제작으로 가능한 레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기는, 전원부; 상기 전원부로부터 공급되는 구동전류를 이용하여 레이저를 발신하는 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류를 제한하기 위한 제1저항 및 제2저항; 및 스위칭 동작에 기초하여, 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류를 도통 또는 단속하는 스위치를 포함하고, 상기 제2저항은 상기 제1저항과 동일 저항치를 갖는 리던던시 저항인 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제1저항과 상기 제2저항은 상기 스위치의 양 측에 각각 배치되고 서로 직렬 방식으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 구동전류에 대응되는 전압을 일정하게 제어하기 위한 션트 레귤레이터를 더 포함하고, 상기 션트 레귤레이터는 상기 제1저항 또는 상기 제2저항과 병렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 마이컴을 더 포함하고, 상기 마이컴은 상기 제1저항과 상기 제2저항이 정해진 범위내의 저항정수치를 갖도록 상기 레이저 다이오드의 레이저 파워 레벨을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제1저항은 상기 스위치의 일단과 그라운드 사이에 배치되고, 상기 제2저항은 상기 스위치의 타단과 상기 레이저 다이오드 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 제1저항은 상기 스위치의 일단과 그라운드 사이에 배치되고, 상기 제2저항은 상기 레이저 다이오드와 상기 전원부 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 레이저 다이오드 구동회로는, 상기 제1저항, 상기 제2저항, 또는 상기 스위치의 쇼트시, 나머지 하나의 저항에 의해 상기 구동전류가 정해진 규격범위 이내로 상승하도록 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 레이저 다이오드 구동회로는, 상기 제1저항, 상기 제2저항, 또는 상기 스위치의 쇼트시, 나머지 하나의 저항에 의해 상기 레이저 다이오드의 발신 광 파워가 정해진 규격범위 이내로만 상승하도록 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 정해진 규격범위의 광 파워가 최대 0.79 mW 광량인 경우, 상기 나머지 하나의 저항에 의한 상기 레이저 다이오드의 발신 광 파워의 최대치는 0.48 mW 광량을 만족하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로는, 전원부; 상기 전원부로부터 공급되는 구동전류를 이용하여 레이저를 발신하는 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류를 제한하기 위한 제1저항 및 제2저항; 및 스위칭 동작에 기초하여, 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류를 도통 또는 단속하는 스위치를 포함하고, 상기 제2저항은 상기 제1저항과 동일 저항치를 갖는 리던던시 저항인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로의 동작방법은, 전원으로부터 공급되는 구동전류를 이용하여 레이저를 발신하는 단계; 제1저항 및 제2저항을 함께 사용하여 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류를 제한하는 단계; 쇼트 발생시, 상기 제1저항 또는 상기 제2저항을 통해 상기 레이저 다이오드의 발신 광 파워가 정해진 규격범위 이내로 상승하도록 보상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기에 의하면, 쇼트 발생시에도 국제 안전규격, 특히 AEL(Accessible Emission Limit) 규격을 만족하도록 레이저 광이 출력되어, 사용자 눈의 안정성이 보장된다. 또, 하나의 저항이 쇼트되더라도 다른 하나의 저항에 의해 구동회로의 동작이 계속 수행되므로, 부품 교체 없이 장애물 감지를 위한 본연의 기능을 계속 수행할 수 있다. 나아가, 회로 구현이 간단하여 소형화 및 비용 절감의 효과를 더 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기의 일 예를 보인 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로의 서로 다른 구현 예들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로에서 쇼트 발생시 레이저 다이오드의 광량의 변화와, 국제 안전규격에 따른 레이저 다이오드의 광량의 비교를 보인 도표들이다.
도 5a 및 도 5b는 기존의 쇼트 발생시 레이저 다이오드의 광량 변화와 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로에서 쇼트 발생시 레이저 다이오드의 광량 변화를 보여주는 그래프들이다.
이하, 본 발명에 관련된 자율주행 청소기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기의 일 예를 보인 도면이다.
본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기(100)는 자율 주행을 수행하는 청소기를 의미한다. 이를 위해, 로봇 청소기(100)는 휠 유닛(122b)를 통해 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
또한, 로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태의 흡입 노즐(120)를 구비할 수 있다. 흡입 노즐(120)을 통해 흡입된 먼지 등은 분리되어 본체(110)의 먼지통(140)에 집진된다. 먼지통(140)은 덮개(150)를 포함하여 형성될 수 있고, 본체(110)로부터 탈착가능하다.
도 1에서, 흡입 노즐(120)의 후단부 양측은 청소기 본체(110)로부터 좌우 양측으로 각각 돌출 형성될 수 있다. 이러한 경우, 청소기 본체(110)와 흡입 노즐(120) 사이에 빈 공간, 즉 틈이 형성될 수 있다. 이러한 빈 공간에 장애물이 끼이는 경우 로봇 청소기(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제를 방지하기 위해, 상기 빈 공간의 일부를 덮도록 커버부재(129)가 형성될 수 있다.
한편, 로봇 청소기(100)의 외측에는 장애물을 감지하기 위한 센싱 유닛(130)이 구비될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 흡입 노즐(120)의 상부에 배치되어, 흡입 노즐(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다. 센싱 유닛(130)은 카메라와 장애물 센서를 포함할 수 있다.
이 중 장애물 센서는 예를 들어 로봇 청소기(100)의 측면 외주면을 따라 일정 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 장애물 센서는, 복수의 장애물들을 향해 광을 발신하고, 상기 복수의 장애물로부터 반사되는 광을 수신하여 장애물의 위치와 거리를 파악한다. 도 1에서, 장애물 센서가 청소기 본체(110)의 전방에만 배치된 경우에는, 장애물 감지를 위한 광각범위(10)가 청소기 본체(110)의 전방에만 형성될 수 있다. 그러나, 장애물 센서가 청소기 본체(110)의 측면 외주면을 따라 일정 간격으로 배치된 경우이면, 360도 전방향에 광각범위가 형성되어, 뒤/옆에 있는 장애물도 감지할 수 있다.
이와 같은 장애물 센서의 광 발신을 위해, 상기 로봇 청소기(100)를 레이저 다이오드 구동회로가 내측에 배치된다.
로봇 청소기(100)는 평소에는 레이저 다이오드 구동회로의 구동에 따라 장애물 센서로부터 발신되는 광량을 조절할 수 있다. 광량이 밝으면 장애물 감지 성능은 향상될 것이나, 사람 또는 동물의 안구의 안정성은 보장되는 수준은 유지되어야한다.
한편, 로봇 청소기(100)에 내장된 레이저 다이오드 구동회로의 일부 부품이 파손, 충격, 이물질 유입, 열화 등에 의해 쇼트가 발생하거나 또는 오픈(open)된 경우, 발신되는 광량의 파워가 피크값으로 증가하게 된다. 이러한 경우, 사람 또는 동물의 안구에 영향을 줄 수 있다. 이를 해결하기 위해, 쇼트시 또는 오픈시 전류차단을 위해 부품을 의도적을 소손시키면, 안정성은 확보되나 장애물 센서의 사용도 중단되어 버린다.
이에, 본 발명에서는 평소 구동시에는 물론이고 일부 부품이 파손, 충격, 이물질 유입, 열화 등에 의하여 쇼트 또는 오픈시에도 EN60825-1에 따른 유럽 레이저 안전 규정을 만족하는 레이저 다이오드 구동회로와, 이를 포함하는 로봇 청소기를 구현하였다.
EN60825-1 에서는 안전 규정을 만족하는 AEL(Accessible Emission Limit)을 제시한다. 규정되는 안전정도에 따라 크게 4 개의 클래스(class)로 구분되는데, 예를 들어 클래스 1의 경우가 가장 엄격한 안전 요건을 요한다. 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)에 내장된 레이저 다이오드 구동회로는 AEL(Accessible Emission Limit)의 클래스 1 안전 요건을 만족하도록 설계되었다. 즉, 쇼트 또는 오픈시에도 출력되는 레이저 발광량이 허용 제한량을 초과하지 않는다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로의 구현 예시이다.
도 2를 참조하면, 제1실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로는 전원부(10), 레이저 다이오드(20), 제1저항(30), 스위치(50), 제2저항(60) 및 그라운드(GND)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전원부(10)는 예를 들어 5V의 구동전류를 레이저 다이오드(20)에 공급할 수 있다. 또, 상기 전원부(10)는 로봇 청소기(100)에 내장된 충전된 배터리를 의미할 수 있다. 이러한 경우, 배터리 회로의 커패시터에 충전된 전원이 구동전류로 공급될 수 있다.
도 2의 실시 예에서, 전원부(10)는 레이저 다이오드(20)와 접속될 수 있다. 이를 위해, 전원부(10) 출력단이, 레이저 다이오드(20)의 애노드(미도시)에 부착되고, 레이저 다이오드 캐소드(미도시)에는 제1저항(30)이 부착될 수 있다.
레이저 다이오드(20)는 전원부(10)와 상호접속되어, 구동전류를 이용하여 레이저 광을 발신한다. 이때, 상기 구동전류의 전류치는 제1저항(30)과 제2저항(60)를 통해 제한된다. 그리하여, 레이저 다이오드(20)를 통해 출력되는 레이저 광의 파워가 조절된다.
레이저 다이오드(20)는 반도체로 만들어진 레이저로, 소자 자체가 매우 소형이여서 비교적 작은 구동전류에 의해 레이저 광을 직접 변조할 수 있다.
스위치(50)는 상암과 하암을 포함하는 트랜지스터로 형성될 수 있으며, 온/오프 스위칭 동작에 따라 레이저 다이오드(20)에 흐르는 구동전류를 도통 또는 단속시킨다.
구체적으로, 스위치(50)가 온(on) 상태에서는 레이저 다이오드(20)에 구동전류가 도통되어, 레이저 광이 출력된다. 스위치(50)가 오프(off) 상태에서는 레이저 다이오드(20)에 흐르는 구동전류가 단속되어, 레이저 광의 출력이 제한된다. 또, 스위치(50)의 온/오프 스위칭 동작에 따라, 레이저 광의 발광 주기가 조절될 수 있다.
상기 제1저항(30)과 상기 제2저항(60)은 서로 동일한 저항치를 가지며, 어느 하나가 다른 하나의 리던던시(redundancy) 저항일 수 있다. 리던던시(redundancy) 저항이란, 다른 하나의 저항과 동일한 저항 정수치를 갖고 다른 하나의 저항과 크기 등의 사양이 동일한 예비 저항을 의미할 수 있다.
한편, 제1 실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로에서, 제1저항(30)과 제2저항(60)은 스위치(50)의 일단과 타단에 각각 배치될 수 있다. 또한, 제1저항(30), 제2저항(60), 및 스위치(50)는 직렬 방식으로 연결된다.
또, 제1 실시 예에서, 하나의 저항(600)은 스위치(50)의 일단과 그라운드(GND) 사이에 배치되고, 다른 하나의 저항(30)은 스위치(50)의 타단과 레이저 다이오드(20), 즉 레이저 다이오드(20)의 캐소드 사이에 배치될 수 잇다.
한편, 비록 도시되지는 않았지만, 적어도 하나의 커패시터가 레이저 다이오드(20)에 병렬로 연결될 수도 있다. 이러한 경우, 구동전류의 일부를 커패시터에 공급하기 위한 추가 스위치/트라이악이 구비될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1저항(30)과 제2저항(60)은 직렬 방식으로 연결되므로, 총 저항값은 제1저항(30)의 저항 정수치와 제2저항(60)의 저항 정수치를 합산하여 산출된다.
제1저항(30)과 제2저항(60)은 동일한 저항 정수치를 갖도록 구현하였으므로, 상기 총 저항값은 둘 중 하나의 저항 정수치의 두 배가 될 것이다.
이때에, 상기 총 저항값은 장애물 센서의 기능을 제대로 수행할 수 있는 정도로만 구동전류를 제한해야할 것이다. 이는, 총 저항값의 '최대 임계값'으로 표현될 수 있다. 또, 상기 총 저항값은 어느 하나의 저항이 파손 등으로 인해 나머지 하나에 의해서만 구동전류가 제한되더라도 AEL(Accessible Emission Limit) 안전 조건을 만족할 수 있도록, 상기 나머지 하나의 저항 정수치가 가변되어, 구동전류를 제한해야할 것이다. 이는, 총 저항값의 '최소 임계값'으로 표현될 수 있다.
마이컴(40)은 스위치(50)의 온/오프 스위칭 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 스위치(50)로 전달한다. 이에 의하여, 레이저 다이오드(20)의 발광 동작 및 발광 주기가 제어된다.
일 실시 예에서, 마이컴(40)에 의하여, 상기 제1저항(30)과 상기 제2저항(60)이 정해진 범위내의 저항 정수치를 갖도록 조절됨으로써, 레이저 다이오드(20)의 레이저 파워 레벨이 조절된다.
마이컴(40)에 의해, 상기 제1저항(30)과 상기 제2저항(60)의 저항 정수치가 감소되면, 구동전류의 크기가 증가하여, 레이저 다이오드(20)의 레이저 파워 레벨도 증가한다. 이러한 경우, 레이저 다이오드(20)의 레이저 파워 레벨은 청소기 본체(110)의 메모리(미도시)에 미리 저장된 최소 임계값에 대응되는 저항 정수치는 넘도록 조절된다.
마이컴(40)에 의해, 상기 제1저항(30)과 상기 제2저항(60)의 저항 정수치가 증가하게 되면, 구동전류의 크기는 감소되어, 레이저 다이오드(20)의 레이저 파워 레벨도 감소된다. 이러한 경우, 레이저 다이오드(20)의 레이저 파워 레벨은 청소기 본체(110)의 메모리(미도시)에 미리 저장된 최대 임계값에 대응되는 저항 정수치를 초과하지 않도록 조절된다. 그리하여 장애물 센서의 기능을 제대로 수행할 수 있다.
또, 일 실시 예에서는, 레이저 다이오드(20)에 공급되는 구동전류에 대응되는 전압을 일정하게 제어하기 위한 션트 레귤레이터(70)가 레이저 다이오드 구동회로에 추가될 수 있다. 이러한 경우, 션트 레귤레이터(70)는 제1저항(30)과 병렬 연결되거나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 제2저항(60)과 병렬 연결될 수 있다.
이와 같이 전압이 일정하게 제어되면, 레이저 다이오드(20)에 공급되는 구동전류와 상기 제1저항(30)과 상기 제2저항(60)에 의한 전류 제한이 안정적으로 조절될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로의 동작과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 로봇 청소기의 구동에 따라 장애물 센서가 활성화되면, 전원(예, 배터리)으로부터 공급된 구동전류가 회로 내 레이저 다이오드로 공급되어 레이저 광이 발신된다.
정상 상태에서는 회로 내 복수의 저항들, 즉 제1저항과 제2저항 모두에 의해 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류치가 제한된다. 그리하여, AEL(Accessible Emission Limit) 안전 조건이 만족되면서, 광 발신에 의해 장애물 센서의 기능은 발휘된다. 이때에는, 동일한 정수 저항치를 제1저항과 제2저항의 총 저항값이 장애물 센서의 기능 발휘를 저해하지 않도록, 전술한 최대 임계값을 넘지 않도록 제어된다.
한편, 쇼트 발생시에는 제1저항 또는 제2저항을 통해 레이저 다이오드의 발신 광 파워가 정해진 규격범위 이내로만 상승하도록 보상한다. 여기에서, 쇼트 발생은 비정상 상태로 명명될 수 있다. 상기 보상 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
스위치(50)나 제1저항(30) 또는 제2저항(60) 중 적어도 하나가 파손된 비정상 상태에서는, 제1저항(30)과 제2저항(60) 중 어느 하나에 의해서만 전류치 제한이 수행된다. 이러한 경우, 마이컴(40)은 전류치 제한의 감소로 인해 증가된 레이저 광의 광량이 AEL(Accessible Emission Limit) 안전 조건을 준수하게끔, 남은 하나의 저항의 정수 저항치를 정수 증가시킨다. 즉, 이때에는 제1저항 또는 제2저항의 값이 최소 임계값을 초과하도록 제어된다.
따라서, 정상 상태에서는 복수의 저항들의 정수 저항치를 최대 임계값 이하로 제한하고, 비정상 상태에서는 남은 하나의 저항의 정수 저항치가 최소 임계값을 초과하도록 조절한다. 그리하여, 어느 경우에나 레이저 광의 광량이 AEL(Accessible Emission Limit) 안전 조건은 만족하면서 장애물 센서 본연의 기능을 계속 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로의 구현 예시이다.
도 3을 참조하면, 제2실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로는 전원부(10), 제1저항(30'), 레이저 다이오드(20), 스위치(50), 제2저항(60) 및 그라운드(GND)를 포함하여 이루어진다.
여기에서는 어느 하나의 저항(60)은 스위치(50)의 일단과 그라운드(GND) 사이에 배치되나, 다른 하나의 저항(30')은 제1 실시 예와 달리 레이저 다이오드(20)와 전원부(10) 사이에 배치되었다.
리던던시 저항(30')은 전원부(10)와 상호접속되어, 전원부(10)로부터 공급되는 전원의 전류치를 감소시켜, 레이저 다이오드(20)의 애노드에 전달한다. 레이저 다이오드(20)의 애노드에서 캐소드로 흐르는 전류는 직류로 변환되며, 다른 저항(60)에 의해 전류치가 추가로 제어된다.
이와 같이 리던던시 저항(30')이 전원부(10)와 레이저 다이오드(20)의 사이에 배치된 경우에도 제1 실시 예와 유사하게 회로가 구동된다.
구체적으로, 정상 상태에서는 복수의 저항들(30', 60) 모두에 의해 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류치가 제한된다. 그리하여, AEL(Accessible Emission Limit) 안전 조건이 만족되면서, 광 발신에 의해 장애물 센서의 기능은 발휘된다.
한편, 비정상 상태에서는 복수의 저항들(30', 60) 중 어느 하나에 의해서만 전류치 제한이 수행된다. 이러한 경우, 마이컴(40)은 전류치 제한의 감소로 인해 증가된 레이저 광의 광량이 AEL(Accessible Emission Limit) 안전 조건을 준수하게끔, 남은 하나의 저항의 정수 저항치를 정수 증가시킨다.
다음, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로가 쇼트 시에도 AEL(Accessible Emission Limit) 안전 조건을 만족하는 것을 증명하는 실험 결과이다.
본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로의 레이저 다이오드(20)는 라인형 레이저(line laser)가 적용되므로, 2개 채널에 대한 AEL(Accessible Emission Limit) 조건을 만족하는 레이저 다이오드의 발신 파워 레벨의 설정값이 메모리 등에 미리 저장될 수 있다. 여기에서, 상기 2개의 채널은, 각각 Q1의 C-E 쇼트-서킷 채널과 Q2의 C-E 쇼트-서킷 채널을 의미한다. 또, 상기 2개의 채널은, 각각 854nm(C4=2.03)와 855nm(C4=2.04) 의 파장길이를 갖는 것으로 전제하였다.
도 4a를 참조하면, 라인형 레이저(line laser)의 경우 레이저 광량의 피크 파워(401)가 정상 상태(410)(normal condition)에서는 복수의 채널들 각각이 0.303mW와 0.317mW로 측정되었다. 이는, 복수의 저항들에 의해 레이저 다이오드에 흐르는 구동전류를 제한한 결과 각각 0.303mW와 0.317mW로 레이저 광량의 피크값이 조절된 것을 보여준다.
한편, 라인형 레이저(line laser)의 비정상 상태(420)(fault condition)에서는 복수의 채널들 각각이 0.460mW와 0.485mW로 측정되었다. 이는, 복수의 저항들 중 하나가 쇼트되어 나머지 하나의 저항에 의해 레이저 다이오드에 흐르는 구동전류를 제한한 결과 각각 0.460mW와 0.485mW로 레이저 광량의 피크값이 출력된 것을 보여준다.
도 4b에 도시된 클래스 1에서의 AEL(Accessible Emission Limit)(402) 안전 조건을 참조하면, 100s 동안 광을 출력했을 때 채널 1의 경우 약 0.792mW의 광량이 임계값이고 채널 2의 경우 약 0.796mW의 광량이 임계값이다. 이를 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 구동회로에서는 쇼트시와 비교하면(430), 채널 1과 채널 2에서 각각 0.460mW와 0.485mW로 레이저 광량의 피크 파워가 측정되었으므로, AEL(Accessible Emission Limit) 안전 조건을 만족한다고 말할 수 있다.
다음, 도 5a 및 도 5b는 기존의 쇼트 발생시 레이저 다이오드의 광량 변화와 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로에서 쇼트 발생시 레이저 다이오드의 광량 변화의 비교한 것이다.
본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로에서, 제1저항, 제2저항, 또는 회로 내 스위치의 쇼트시, 회로 배치 구조에 따라, 복수의 저항들 중 적어도 하나가 쇼트된다. 이러한 경우, 나머지 하나의 저항에 의해, 레이저 다이오드에 흐르는 구동전류가 정해진 규격범위 이내로 상승하도록 회로 구동된다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로에서, 상기 레이저 다이오드 구동회로는, 제1저항, 제2저항, 또는 회로 내 스위치의 쇼트시, 나머지 하나의 저항에 의해 상기 레이저 다이오드의 발신 광량의 파워가 정해진 규격범위 이내로만 상승하도록 회로 구동된다. 이하의 결과는 레이저 다이오드의 발신 광량을 기준으로 측정되었으나, 구동전류를 측정하는 경우에도 동일한 패턴의 유사 결과치가 도출된다.
예를 들어, 도 4a, 4b를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, AEL 안전 규격 범위의 광 파워가 최대 0.79 mW 광량인 경우, 남은 하나의 저항에 의해 전류치가 제한된 레이저 다이오드의 발신 광 파워의 최대치는 0.48 mW 광량을 만족하도록 구현된다.
이에, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기존에는 단일의 저항을 사용함에 따라, 쇼트 발생시(Tfault) 이후부터는, 광량이 증가되어, 안전 규격 광량(501)을 초과하는 레이저 광 파워를 갖는 광량(510)이 출력된다.
그러나, 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로에 의하면, 쇼트 발생시(Tfault) 이후, 광량이 증가하는 패턴은 동일할지라도, 안전 규격 광량(501)을 넘지 않는 범위내로 전류치가 제한된 레이저 광 파워를 갖는 광량(520)이 출력된다. 이를 위해, 본 발명에서는, 정상 상태에는 복수의 저항들이 각각 제1정수 저항치를 갖도록 (제한시켜서) 제어되고, 비정상 상태에서는 단일의 저항이 제1정수 저항치 보다 큰 제2정수 저항치를 갖도록 (증가시켜서) 제어된다. 이때, 제2정수 저항치는 제1정수 저항치의 2배수를 초과하지 않는다.
한편, 본 명세서에서는 전술한 레이저 다이오드 구동회로가 로봇 청소기(100)에 구현된 장애물 센서에 적용된 것을 예시로 하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 따른 레이저 다이오드 구동회로가 로봇 청소기(100)의 장애물 센서로 한정하여 적용되는 것은 아니며, 레이저 광 센서가 적용되는 광 마우스, 로봇, 3D 센서, 광 스캐너 등에 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 다이오드 구동회로 및 그것의 동작방법과, 이를 포함하는 로봇 청소기에 의하면, 쇼트 발생시에도 국제 안전규격, 특히 AEL(Accessible Emission Limit) 규격을 만족하도록 레이저 광이 출력되어, 사용자 눈의 안정성이 보장된다. 또, 하나의 저항이 쇼트되더라도 다른 하나의 저항에 의해 구동회로의 동작이 계속 수행되므로, 부품 교체 없이 장애물 감지를 위한 본연의 기능을 계속 수행할 수 있다. 나아가, 회로 구현이 간단하여 소형화 및 비용 절감의 효과를 더 제공한다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 마이컴(40)을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (12)

  1. 전원부;
    상기 전원부로부터 공급되는 구동전류를 이용하여 레이저를 발신하는 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류를 제한하기 위한 제1저항 및 제2저항; 및
    스위칭 동작에 기초하여, 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류를 도통 또는 단속하는 스위치를 포함하고,
    상기 제2저항은 상기 제1저항과 동일 저항치를 갖는 리던던시 저항인 레이저 다이오드 구동회로를 포함하고,
    상기 레이저 다이오드 구동회로는,
    상기 제1저항, 상기 제2저항, 또는 상기 스위치의 쇼트시, 나머지 하나의 저항에 의해 상기 구동전류가 정해진 규격범위 이내로 상승하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1저항과 상기 제2저항은 상기 스위치의 양 측에 각각 배치되고 서로 직렬 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동전류에 대응되는 전압을 일정하게 제어하기 위한 션트 레귤레이터를 더 포함하고, 상기 션트 레귤레이터는 상기 제1저항 또는 상기 제2저항과 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 마이컴을 더 포함하고,
    상기 마이컴은 상기 제1저항과 상기 제2저항이 정해진 범위내의 저항정수치를 갖도록 조절하여 상기 레이저 다이오드의 레이저 파워 레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기.
  5. 제1항에 있어서
    상기 제1저항은 상기 스위치의 일단과 그라운드 사이에 배치되고, 상기 제2저항은 상기 스위치의 타단과 상기 레이저 다이오드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1저항은 상기 스위치의 일단과 그라운드 사이에 배치되고, 상기 제2저항은 상기 레이저 다이오드와 상기 전원부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기.
  7. 삭제
  8. 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기로서,
    전원부;
    상기 전원부로부터 공급되는 구동전류를 이용하여 레이저를 발신하는 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류를 제한하기 위한 제1저항 및 제2저항; 및
    스위칭 동작에 기초하여, 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류를 도통 또는 단속하는 스위치를 포함하고,
    상기 제2저항은 상기 제1저항과 동일 저항치를 갖는 리던던시 저항인 레이저 다이오드 구동회로를 포함하고,
    상기 레이저 다이오드 구동회로는,
    상기 제1저항, 상기 제2저항, 또는 상기 스위치의 쇼트시, 나머지 하나의 저항에 의해 상기 레이저 다이오드의 발신 광 파워가 정해진 규격범위 이내로만 상승하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정해진 규격범위의 광 파워가 최대 0.79 mW 광량인 경우, 상기 나머지 하나의 저항에 의한 상기 레이저 다이오드의 발신 광 파워의 최대치는 0.48 mW 광량을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로를 포함하는 로봇 청소기.
  10. 삭제
  11. 전원으로부터 공급되는 구동전류를 레이저 다이오드에 공급하여 레이저 광을 발신하는 단계;
    제1저항 및 제2저항을 함께 사용하여 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류를 제한하는 단계; 및
    쇼트 발생시, 상기 제1저항 또는 상기 제2저항을 통해 상기 레이저 다이오드의 레이저 광 파워가 정해진 규격범위 이내로만 상승하도록 보상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로의 동작방법.
  12. 전원으로부터 공급되는 구동전류를 레이저 다이오드에 공급하여 레이저 광을 발신하는 단계;
    제1저항 및 제2저항을 함께 사용하여 상기 레이저 다이오드를 통해 흐르는 구동전류의 전류를 제한하는 단계; 및
    쇼트 발생시, 상기 제1저항 또는 상기 제2저항을 통해 상기 구동전류가 정해진 규격범위 이내로 상승하도록 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 구동회로의 동작방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006004839A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Sanyo Electric Co Ltd Ｌｅｄ照明装置
JP2010103391A (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄ点灯装置および照明装置
JP2012156458A (ja) * 2011-01-28 2012-08-16 Yokogawa Electric Corp レーザダイオード駆動回路および光時間領域反射測定器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2017063A4 (es) 1988-10-05 1991-01-01 Josef Wolf Audio-Visuals Instrumento y procedimiento para la transformacion de imagenes o reproducciones en señales de video.
KR101305035B1 (ko) * 2012-01-09 2013-09-24 유니로드(주) 단락전류 차단기능이 구비된 엘이디 조명용 컨버터의 정전류 회로
KR101450569B1 (ko) * 2013-03-05 2014-10-14 엘지전자 주식회사 로봇 청소기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006004839A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Sanyo Electric Co Ltd Ｌｅｄ照明装置
JP2010103391A (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄ点灯装置および照明装置
JP2012156458A (ja) * 2011-01-28 2012-08-16 Yokogawa Electric Corp レーザダイオード駆動回路および光時間領域反射測定器

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