KR20010036292A - Apparatus and method for determining a temperature using a Bolometer type Ifrared Rays sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 볼로미터(Bolometer)형 적외선 센서를 이용한 온도 측정에 관한 것으로, 특히 주위 온도에 영향을 받지 않고 정확하게 적외선을 측정할 수 있는 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to temperature measurement using a bolometer-type infrared sensor, and more particularly, to a temperature measuring device and a measurement method using a bolometer-type infrared sensor capable of accurately measuring infrared rays without being affected by ambient temperature.
사회가 복잡해지고 과학이 발전함에 따라, 환경 및 주위의 변화를 감지하여 자동으로 경보해주고 감지된 결과에 따라 자동 제어하는 시스템들이 널리 사용되고 있다. 이와 같은 시스템들이 대표적인 것들이 화재 경보기, 침입경보기, 조리기의 온도 측정기, 인동 위성용 및 의료 진단용 추적 장치, 또는 적외선 현미경 등이다.As society becomes more complex and science develops, systems that automatically detect and alert to changes in the environment and surroundings and automatically control based on the detected results are widely used. Examples of such systems are fire alarms, intrusion alarms, cooker temperature meters, satellite and medical diagnostic tracking devices, or infrared microscopes.
이와 같은 시스템에서 주위 환경 및 온도 등의 변화를 센싱하기 위한 소자로 사용되는 것들이 적외선 센서(Infrared Rays Sensor)이다.Infrared Rays Sensor is used as a device for sensing changes in the environment and temperature in such a system.
상기 적외선 센서는 크게 써모파일형 센서(Thermopile type sensor)와 볼로미터형 센서(Bolometer type sensor)로 구분할 수 있다.The infrared sensor can be broadly classified into a thermopile type sensor and a bolometer type sensor.
상기 써모파일형 센서와 볼로미터형 센서는 구성 면에서 거의 유사하지만, 써모파일형 센서는 적외선 입사 시 전압을 가변하고, 볼로미터형 센서는 적외선 입사시 저항값이 가변된다.The thermopile type sensor and the bolometer type sensor are almost similar in terms of configuration, but the thermopile type sensor varies the voltage upon incidence of infrared rays, and the resistance value is changed on the bolometer type sensor.
이와 같은 종래의 볼로미터형 센서를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the conventional bolometer-type sensor with reference to the accompanying drawings as follows.
도 1은 일반적인 볼로미터형 적외선 센서의 구성 단면도이고, 도 2은 종래의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 회로적 구성도이다.1 is a configuration sectional view of a general bolometer-type infrared sensor, Figure 2 is a circuit diagram of a temperature measuring apparatus using a conventional bolometer-type infrared sensor.
일반적인 볼로미터형 적외선 센서의 구성은, 도 1과 같이, 기판(1)위에 보상 센서(2)와 감지 센서(3)가 각각 형성되고, 상기 보상 센서(2)와 감지 센서(3) 사이의 기판(1)에 열 차폐층(4)이 형성되어 있으며, 상기 감지 센서(3)위에 흑체(5)가 형성되고, 상기 보상 센서(2)에는 적외선에 입사되지 않고 감지 센서(3)에만 적외선이 입사되도록 하기 위하여 감지 센서(3) 상측에 적외선 입사 원도우(6)를 갖고 상기 센서(2, 3) 및 흑체(5)를 감싸도록 기판(1)위에 패캐지(7)가 형성된다. 그리고 기판(1) 하측에 상기 보상 센서(2) 및 감지 센서(3)의 리드(8)가 형성된다.In the configuration of a general bolometer-type infrared sensor, as shown in FIG. 1, a compensation sensor 2 and a detection sensor 3 are formed on a substrate 1, respectively, and a substrate between the compensation sensor 2 and the detection sensor 3 is provided. The heat shield layer 4 is formed at (1), and a black body 5 is formed on the detection sensor 3, and the compensation sensor 2 is not incident on infrared rays and only infrared rays are detected on the detection sensor 3 only. A package 7 is formed on the substrate 1 so as to surround the sensors 2, 3 and the black body 5 with an infrared incident window 6 above the sensor 3 in order to be incident. The lead 8 of the compensation sensor 2 and the detection sensor 3 is formed below the substrate 1.
이와 같은 구조를 갖는 종래의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 회로적 구성을 설명하면 다음과 같다.The circuit configuration of a temperature measuring device using a conventional bolometer-type infrared sensor having such a structure is as follows.
즉, 도 2와 같이, 종래의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치는 정전압단(Vcc)과 접지단(GND) 사이에 직렬 연결되어 적외선 량을 감지하여 제 1 분압 전압(V1)을 출력하는 보상센서(2) 및 감지 센서(3)와, 상기 정전압단(Vcc)과 접지단(GND) 사이에 상기 보상 센서(2) 및 감지 센서(3)에 병렬 연결되어 제 2 분압 전압(V2)을 출력하는 제 1, 제 2 저항(R1, R2)과, 상기 제 1, 제 2 분압 전압(V1, V2)을 차동 증폭하여 출력하는 차동 증폭기(6)를 구비하여 구성된다.That is, as shown in FIG. 2, a temperature measuring apparatus using a conventional bolometer-type infrared sensor is connected in series between a constant voltage terminal Vcc and a ground terminal GND to detect an infrared ray amount and output a first divided voltage V1. The second divided voltage V2 is connected in parallel to the compensation sensor 2 and the detection sensor 3 between the compensation sensor 2 and the detection sensor 3, and between the constant voltage terminal Vcc and the ground terminal GND. And a differential amplifier (6) for differentially amplifying and outputting the first and second resistors (R1, R2) for outputting the first and second divided voltages (V1, V2).
여기서, 감지 센서(3)는 적외선 량을 감지하여 적외선의 양에 따라 저항 값이 가변되고, 상기 보상 센서(2)는 상기 감지 센서(3)와 동일한 구성은 갖고 적외선이 조사되지 않은 상태에서 주위 온도를 보상하기 위한 것이다.Here, the sensing sensor 3 senses the amount of infrared rays and the resistance value is variable according to the amount of infrared rays, and the compensation sensor 2 has the same configuration as the sensing sensor 3 and the surroundings are not irradiated with infrared rays. To compensate for the temperature.
따라서, 적외선이 상기 감지 센서(3)에만 조사되고 상기 보상 센서(2)에는 조사되지 않도록 되어 있다.Therefore, infrared rays are irradiated only to the detection sensor 3 and not to the compensation sensor 2.
이와 같이 구성된 종래의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 동작은 다음과 같다.The operation of the temperature measuring device using the conventional bolometer-type infrared sensor configured as described above is as follows.
먼저, 도 2에서 각 분압 전압(V1,V2) 및 차동 증폭기(6)의 출력 전압(V0)은 다음과 같다.First, in FIG. 2, the divided voltages V1 and V2 and the output voltage V0 of the differential amplifier 6 are as follows.
, ,
그리고 And
V0 = A(V1 - V2)이다.V0 = A (V1-V2).
여기서, A는 차동 증폭기의 증폭 이득이고, Rc는 보상 센서(2)의 저항값이며, Rb는 감지 센서(3)의 저항값이다.Here, A is the amplification gain of the differential amplifier, Rc is the resistance value of the compensation sensor 2, Rb is the resistance value of the sensing sensor (3).
따라서, 적외선이 상기 감지 센서에 조사되면, 적외선 조사 양에 따라 감지 센서(Rb)의 저항값이 증가되므로 V1의 전압도 증가하게 된다. 하지만, 증가되는 양이 아주 미세하므로 상기 차동 증폭기(6)가 상기 두 전압 차를 증폭하여 출력한다.Therefore, when infrared rays are irradiated to the detection sensor, the resistance value of the detection sensor Rb increases according to the amount of infrared irradiation, so that the voltage of V1 also increases. However, the amount of increase is so minute that the differential amplifier 6 amplifies and outputs the two voltage differences.
따라서, 상기 차동 증폭기에서 출력되는 전압에 의해 적외선을 감지하게 된다.Therefore, infrared rays are detected by the voltage output from the differential amplifier.
그러나 이와 같은 종래의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다However, in the conventional temperature measuring apparatus using a bolometer-type infrared sensor, there are the following problems.
종래의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치는 2개의 저항을 이용하여 차동증폭기의 기준 전압으로 이용하였고, 감지된 적외선 량에 따른 전압 변화가 미세하므로 증폭기를 사용하였다.The conventional temperature measuring device using a bolometer-type infrared sensor was used as a reference voltage of a differential amplifier using two resistors, and an amplifier was used because the voltage change according to the detected amount of infrared rays was minute.
그러나 상기 저항의 편차가 발생하게 되며, 증폭기의 offset이 발생하기 때문에 정확한 적외선 량을 검출하기 어려웠다.However, since the deviation of the resistance occurs and the offset of the amplifier occurs, it is difficult to detect the exact amount of infrared rays.
즉, 상기 저항(R1, R2)으로 상온에서 1kΩ의 저항 값을 갖는 저항을 사용한다고 가정하면, 1kΩ의 저항이다 하더라도 제조 회사마다 편차가 발생하고 동일 제조회사에서 제조된 저항이라 할지라도 저항마다 편차를 갖게된다. 이러한 미세한 편차에도 적외선 감지 시 큰 편차를 갖게된다.That is, assuming that a resistor having a resistance value of 1 kΩ at room temperature is used as the resistors R1 and R2, a variation occurs for each manufacturer even if the resistance is 1 kΩ, and a variation for each resistance even if the resistance is manufactured by the same manufacturer. Will have Even with such minute deviations, there is a large deviation in infrared detection.
또한, 증폭기마다 신호 입력단에 오프 셋(Off set) 전압이 있으므로, 상기의 차동 전압과 더불어 오프 셋 전압도 증폭되므로 정확한 적외선 량을 감지할 수 없다.In addition, since each amplifier has an offset voltage at a signal input terminal, the offset voltage is amplified in addition to the differential voltage, and thus an accurate amount of infrared rays cannot be detected.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 저항의 편차 및 증폭기의 오프 셋 전압에도 무관하게 온도를 적확하게 측정할 수 있는 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a temperature measuring device and a measuring method using a bolometer-type infrared sensor that can accurately measure the temperature irrespective of the resistance variation and the offset voltage of the amplifier. There is a purpose.
도 1은 일반적인 볼로미터형 적외선 센서의 구성 단면도1 is a cross-sectional view of a typical bolometer-type infrared sensor
도 2는 종래의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 구성도2 is a configuration diagram of a temperature measuring apparatus using a conventional bolometer-type infrared sensor
도 3은 본 발명 제 1 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치 구성도3 is a configuration diagram of a temperature measuring apparatus using the bolometer-type infrared sensor of the first embodiment of the present invention
도 4는 본 발명 제 1 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 방법을 나타낸 동작 순서도4 is an operation flowchart showing a temperature measuring method using the bolometer-type infrared sensor of the first embodiment of the present invention
도 5는 본 발명 제 2 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치 구성도5 is a configuration diagram of a temperature measuring apparatus using the bolometer-type infrared sensor of the second embodiment of the present invention
도 6은 본 발명 제 2 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 방법을 나타낸 동작 순서도6 is an operation flowchart showing a temperature measuring method using the bolometer-type infrared sensor of the second embodiment of the present invention
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
2 : 보상 센서 3 : 감지 센서2: compensation sensor 3: detection sensor
6 : 증폭기 7 : 마이콤6: amplifier 7: micom
8 : 평활부 9 : 구동부8: smoothing part 9: driving part
10 : 온도판 11 : 비교기10: temperature plate 11: comparator
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치는 적외선 량을 감지하여 분압 전압을 출력하는 보상 센서 및 감지 센서와, 기준 전압과 상기 분압 전압 차를 증폭하여 출력하는 증폭기와, 일정 온도를 유지하는 온도판과, 상기 증폭기에 기준 전압 펄스 신호를 가변 출력하고 상기 온도판을 상기 감지 센서의 정면에 위치시켜 상기 증폭기의 출력이 설정된 값이 되도록 상기 펄스 신호의 폭을 제어하여 상기 증폭기의 출력이 설정된 값을 출력할 때의 펄스 신호를 기준신호로 설정하여 물체의 적외선 량 감지 시에 상기 증폭기에서 출력되는 전압에 따라 물체의 온도를 측정하는 마이콤과, 상기 마이콤에서 출력되는 펄스 신호를 평활하여 상기 증폭기의 기준 전압으로 공급하는 평활부를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.Temperature measuring apparatus using the bolometer-type infrared sensor of the present invention for achieving the above object is a compensation sensor and a sensing sensor for outputting the divided voltage by detecting the amount of infrared rays, an amplifier for amplifying and outputting the difference between the reference voltage and the divided voltage And a temperature plate for maintaining a constant temperature, and variably outputting a reference voltage pulse signal to the amplifier, and positioning the temperature plate in front of the sensing sensor to control the width of the pulse signal so that the output of the amplifier is a set value. By setting the pulse signal when the output of the amplifier outputs a set value as a reference signal to measure the temperature of the object according to the voltage output from the amplifier when detecting the amount of infrared light of the object, and the output from the micom It comprises a smoothing unit for supplying the reference voltage of the amplifier by smoothing the pulse signal It is characterized.
또한, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 다른 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치는 적외선 량을 감지하여 분압 전압을 출력하는 보상 센서 및 감지 센서와, 기준 전압과 상기 분압 전압을 비교하여 출력하는 비교기와, 일정 온도를 유지하는 온도판과, 상기 비교기에 기준 전압 펄스 신호를 가변 출력하고 상기 온도판을 상기 감지 센서의 정면에 위치시켜 상기 비교기의 출력이 토글될 때의 펄스 신호의 폭을 기준으로 하고, 외부의 적외선 량 감지 시 상기 비교기의 출력이 토글될 때의 펄스 신호 폭과 상기 기준 펄스 신호 폭을 비교하여 폭 차에 따라 적외선 량 및 온도를 센싱하는 마이콤과, 상기 마이콤에서 출력되는 펄스 신호를 평활하여 상기 비교기의 기준 전압으로 공급하는 평활부를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.In addition, the temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is a compensation sensor and a sensing sensor for outputting the divided voltage by detecting the amount of infrared rays, by comparing the reference voltage and the divided voltage A comparator for outputting, a temperature plate for maintaining a constant temperature, and a variable voltage of a reference voltage pulse signal for the comparator, and the width of the pulse signal when the output of the comparator is toggled by placing the temperature plate in front of the sensing sensor. A micom that senses the amount of infrared rays and the temperature according to the width difference by comparing the pulse signal width when the output of the comparator is toggled when the output of the comparator is toggled when the amount of external infrared rays is detected, and the output from the micom It characterized by including a smoothing unit for smoothing the pulse signal to be supplied to the reference voltage of the comparator have.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 온도 측정 방법은, 온도판, 감지 센서 및 감지 센서를 출력과 기준 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기를 구비한 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 온도 측정 방법에 있어서, 증폭기의 출력에 따른 적외선 량 및 상기 온도판에 따른 증폭기의 출력값을 저장하는 제 1 단계와, 상기 증폭기의 기준 신호로 펄스 신호를 가변 출력하고, 상기 감지 센서 및 증폭기를 통해 상기 온도판을 센싱하여 증폭기의 출력이 온도판에 따른 설정된 값을 출력할 때의 펄스 신호를 셋팅하는 제 2 단계와, 상기 셋팅된 펄스 신호를 기준 신호로 증폭기에 출력하고 물체의 적외선 량을 감지하여 상기 증폭기의 출력값을 테이블과 비교하여 온도를 측정하는 제 3 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.The temperature measuring method of the temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the present invention for achieving the above object, the bolometer-type infrared ray having a temperature plate, a sensor and an amplifier for amplifying and outputting the reference signal and the output signal; A temperature measuring method of a temperature measuring device using a sensor, comprising: a first step of storing an infrared ray amount according to an output of an amplifier and an output value of an amplifier according to the temperature plate, and variably outputting a pulse signal as a reference signal of the amplifier, Sensing the temperature plate through the sensing sensor and the amplifier and setting a pulse signal when the output of the amplifier outputs a set value according to the temperature plate; and outputting the set pulse signal to the amplifier as a reference signal. And measuring the temperature by comparing the output value of the amplifier with a table by sensing the amount of infrared rays of the object. There are characterized by the yirueojim included.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 다른 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 적외선 센싱 방법은, 온도판, 감지 센서 및 감지 센서를 출력과 기준 신호를 비교하여 출력하는 비교기를 구비한 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 온도 측정 방법에 있어서, 기준 펄스 신호와 적외선 감지 시의 펄스 신호 차이에 따라 적외선 량을 테이블화하여 저장하는 제 1 단계와, 상기 비교기의 기준 신호로 펄스 신호를 가변 출력하고, 상기 감지 센서 및 증폭기를 통해 상기 온도판을 센싱하여 비교기의 출력이 토글될 때의 펄스 신호를 기준 신호로 설정하는 제 2 단계와, 펄스 신호를 가변하고 물체의 적외선 량을 감지하여 상기 비교기의 출력이 토글될 때의 펄스 신호를 검출하는 제 3 단계와, 상기 제 2 단계에서 설정된 펄스 신호와 상기 제 3 단계에서 검출된 펄스 신호의 폭 차이를 산출하고 산출된 값을 테이블과 비교하여 온도를 측정하는 제 4 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.In addition, the infrared sensing method of the temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, a comparator for comparing the output and the reference signal and outputs a temperature plate, a sensor and a sensor A temperature measuring method of a temperature measuring device using a bolometer-type infrared sensor provided, the first step of storing the amount of infrared rays according to the difference between the reference pulse signal and the pulse signal at the time of infrared detection, and storing the infrared amount as a reference signal of the comparator A second step of varying the pulse signal, sensing the temperature plate through the sensing sensor and the amplifier, and setting the pulse signal when the output of the comparator is toggled as a reference signal; Detecting a pulse signal when the output of the comparator is toggled and detecting the pulse signal in the second step. The set pulse signal and to yirueojim a fourth step of the first measures the temperature by calculating the difference between the width of the pulse signal is detected in step 3 and compares the calculated value and the table has its features.
상기와 같은 본 발명의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치 및 온도 측정 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The temperature measuring device and the temperature measuring method using the bolometer-type infrared sensor of the present invention as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3는 본 발명 제 1 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the first embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명 제 1 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치는, 도 3과 같이, 정전압단(Vcc)과 접지단(GND) 사이에 직렬 연결되어 적외선량을 감지하여 분압 전압(V1)을 출력하는 보상 센서(2) 및 감지 센서(3)와, 기준 전압과 상기 분압 전압(V1)을 차동 증폭하여 출력하는 증폭기(6)와, 상기 증폭기(6)의 기준 신호인 펄스 신호의 폭을 가변하여 출력하고, 일정 온도를 유지하는 온도판을 제어하여 온도판의 적외선 량을 상기 감지 센서(3) 및 증폭기(6)를 통해 인식하여 그때의 펄스 신호를 기준 신호로 인식한 다음, 상기 기준 펄스 신호를 증폭기(6)에 인가하여 물체의 적외선 량을 상기 감지 센서(3) 및 증폭기(6)를 통해 인식한 다음 증폭기(6)의 출력신호에 따라 온도를 측정하는 마이콤(7)과, 상기 마이콤(7)에서 출력되는 펄스 신호를 평활하여 DC 전압을 상기 증폭기(6)의 기준 전압으로 공급하는 평활부(8)와, 상기 마이콤의 제어에 의해 일정 온도로 히팅되는 온도판(10)과, 상기 마이콤(7)의 제어에 의해 상기 온도판(10)을 구동하는 구동부(9)를 포함하여 구성된다.First, the temperature measuring apparatus using the bolometer-type infrared sensor of the first embodiment of the present invention, as shown in Fig. 3, is connected in series between the constant voltage terminal (Vcc) and the ground terminal (GND) to detect the amount of infrared rays to divide the divided voltage (V1) A compensation sensor 2 and a detection sensor 3 for outputting a signal, an amplifier 6 for differentially amplifying a reference voltage and the divided voltage V1, and a width of a pulse signal as a reference signal of the amplifier 6. Variable output and control the temperature plate to maintain a constant temperature to recognize the infrared amount of the temperature plate through the sensor 3 and the amplifier 6 to recognize the pulse signal at that time as a reference signal, The microcomputer 7 which applies a reference pulse signal to the amplifier 6 to recognize the infrared amount of the object through the sensing sensor 3 and the amplifier 6 and then measures the temperature according to the output signal of the amplifier 6; D and smoothing the pulse signal output from the microcomputer (7) The smoothing part 8 which supplies C voltage to the reference voltage of the said amplifier 6, the temperature plate 10 heated at a constant temperature by the control of the said microcomputer, and the said temperature by the control of the microcomputer 7 The drive unit 9 for driving the plate 10 is configured.
이와 같이 구성된 본 발명 제 1 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 온도 측정 방법은 다음과 같다.The temperature measuring method of the temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the first embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
도 4는 본 발명 제 1 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 온도 측정 방법을 나타낸 동작 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of measuring a temperature of a temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the first embodiment of the present invention.
먼저, 시뮬레이션 결과에 의해 적외선 감지 량에 상응하는 입력값(증폭기의 출력 전압)을 테이블화하여 마이콤(7)에 저장하고, 또한 온도판(10)의 온도에 상응하는 입력값(증폭기의 출력값)을 마이콤(7)에 저장한다(S1).First, the input value (output voltage of the amplifier) corresponding to the infrared sensing amount is tabled and stored in the microcomputer 7 according to the simulation result, and also the input value (output value of the amplifier) corresponding to the temperature of the temperature plate 10. Is stored in the microcomputer 7 (S1).
상기 마이콤(7)은 소정의 폭을 갖는 펄스 신호를 출력하고, 출력된 펄스 신호를 평활부(8)가 평활하여 직류 전압을 증폭기(6)의 기준 전압단(반전단자)에 인가한다(S2).The microcomputer 7 outputs a pulse signal having a predetermined width, and the smoothing unit 8 smoothes the output pulse signal to apply a DC voltage to the reference voltage terminal (inverting terminal) of the amplifier 6 (S2). ).
그리고, 적외선 량을 감지하기 전에 마이콤(7)은 온도판(10)을 제어하여 일정 온도를 유지하도록 한 다음, 구동부(9)를 제어하여 상기 감지 센서(3)가 감지할 수 있도록 상기 온도판(10)을 감지 센서(3)의 정면에 위치시킨다(S3).Then, before detecting the amount of infrared rays, the microcomputer 7 controls the temperature plate 10 to maintain a constant temperature, and then controls the driving unit 9 to control the temperature plate so that the sensing sensor 3 can detect it. Place (10) in front of the sensor 3 (S3).
상기 감지 센서(3)와 증폭기(6)를 통해 온도판(10)의 온도에 상응하는 적외선 량을 센싱한다(S4).The amount of infrared rays corresponding to the temperature of the temperature plate 10 is sensed through the sensing sensor 3 and the amplifier 6 (S4).
이와 같이 온도판(10)으로부터 적외선 량을 센싱하여 그 센싱 값(T1)과 상기 온도판(10)의 온도에 상응한 설정값(T0)을 비교하여 그 결과에 따라 마이콤(7)은 펄스 신호의 폭을 조절한다(S5, S6).As described above, the amount of infrared rays is sensed from the temperature plate 10, and the sensing value T1 is compared with the set value T0 corresponding to the temperature of the temperature plate 10. As a result, the microcomputer 7 generates a pulse signal. Adjust the width of (S5, S6).
즉, 설정된 값(T0)보다 센싱된 값(T1)이 크면 펄스 폭을 증가하고(S7), 설정된 입력값(T0)보다 센싱된 값(T1)이 작으면 펄스 폭을 감소시킨다(S8).That is, if the value T1 is greater than the set value T0, the pulse width is increased (S7). If the value T1 is smaller than the set value T0, the pulse width is decreased (S8).
이와 같은 방법으로 펄스 폭을 조절하여 설정된 값(T0)과 센싱된 값(T1)이 같도록하여, 그 때의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 셋팅한다(S9).In this way, the pulse width is adjusted so that the set value T0 and the sensed value T1 are equal, and a pulse signal having the pulse width at that time is set (S9).
이와 같이 펄스 신호가 셋팅되면 증폭기의 오프셋에 의한 적외선 량 감지 오차가 보상 된다.When the pulse signal is set in this way, the infrared amount detection error due to the offset of the amplifier is compensated.
상기 온도판(10)을 감지 센서(3)로부터 제거하고(S10), 상기 셋팅된 펄스 신호를 출력하여 적외선 량 검출 시의 기준 신호로 이용한다(S11).The temperature plate 10 is removed from the sensing sensor 3 (S10), and the set pulse signal is output and used as a reference signal for detecting an infrared ray amount (S11).
이와 같이 셋팅된 펄스 신호를 출력하여 외부의 적외선 량을 센싱하고(S12), 그 때의 증폭기(6)에서 출력되는 전압을 기 저장된 테이블과 비교하여 적외선 량을 정확하게 센싱한다(S13).The pulse signal set as described above is output to sense the amount of external infrared rays (S12), and the amount of infrared rays is accurately sensed by comparing the voltage output from the amplifier 6 at that time with a previously stored table (S13).
이와 같은 방법을 이용하므로 증폭기의 오프 셋에 무관하게 기준 전압을 정확하게 공급할 수 있으므로 적외선 량이 정확해 진다.Using this method, the amount of infrared rays is accurate because the reference voltage can be supplied accurately regardless of the offset of the amplifier.
이와 같이 펄스 신호의 펄스 폭을 셋팅하는 기간은 조리기의 메인 전원이 온 될 때마다 할 수 있으며, 일정 기간마다 할 수 있다.As described above, the period for setting the pulse width of the pulse signal can be performed every time the main power of the cooker is turned on, or every fixed period.
한편, 본 발명 제 2 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치는 다음과 같다.On the other hand, the temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the second embodiment of the present invention is as follows.
도 5는 본 발명 제 2 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the second embodiment of the present invention.
본 발명 제 2 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치는 제 1 실시예에서 증폭기 대신에 비교기를 사용하고, 마이콤은 온도판을 읽을 때 비교기의 출력이 토글(toggle)되는 시점의 펄스 폭으로 초기화한 후, 적외선 량을 센싱할 때 비교기의 출력이 토글되는 시점의 펄스 신호의 펄스 폭과 초기화된 펄스 폭의 차이를 이용하여 적외선 량을 센싱할 수 있도록 한 것이다.The temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the second embodiment of the present invention uses a comparator instead of an amplifier in the first embodiment, and the microcomputer uses a pulse width at the time when the output of the comparator is toggled when reading the temperature plate. After the initialization, the infrared amount is sensed by using the difference between the pulse width of the pulse signal and the initialized pulse width when the output of the comparator is toggled.
즉, 정전압단(Vcc)과 접지단(GND) 사이에 직렬 연결되어 적외선 량을 감지하여 분압 전압(V1)을 출력하는 보상 센서(2) 및 감지 센서(3)와, 기준 전압과 상기 분압 전압(V1)을 비교하여 출력하는 비교기(11)와, 일정 온도를 유지하는 온도판을 이동시켜 온도판를 감지 센서(3) 및 상기 비교기(11)를 통해 리드하여 비교기(11)의 출력이 토글(toggle)되는 시점에 출력되는 펄스 신호를 기준 신호로 인식하여 저항 및 비교기(11)의 옵셋(offset)을 보정한 다음, 펄스 신호의 폭을 가변하여 물체의 적외선 측정시 토글되는 시점의 현재 펄스 폭과 현재의 펄스 폭 차이를 이용하여 물체의 적외선 량 및 온도를 측정하는 마이콤(7)과, 상기 마이콤(7)에서 출력되는 펄스 신호를 평활하여 DC 전압으로 변환하고 변환된 직류 전압을 상기 비교기(11)의 기준 전압으로 공급하는 평활부(8)와, 상기 마이콤의 제어에 의해 일정 온도로 히팅되는 온도판(10)과, 상기 마이콤(7)의 제어에 의해 상기 온도판(10)을 구동하는 구동부(9)를 포함하여 구성된다.That is, a compensation sensor 2 and a detection sensor 3 connected in series between the constant voltage terminal Vcc and the ground terminal GND to detect the amount of infrared rays and output the divided voltage V1, the reference voltage and the divided voltage. The comparator 11 comparing and outputting V1 and the temperature plate maintaining a constant temperature are moved, and the temperature plate is read through the sensing sensor 3 and the comparator 11 so that the output of the comparator 11 is toggled. Recognizes the pulse signal output at the point of time to be converted as a reference signal, corrects the offset of the resistance and the comparator 11, and then varies the width of the pulse signal to change the current pulse width at the point of time toggled when measuring the infrared ray And a microcomputer 7 for measuring an infrared ray amount and temperature of the object by using a current pulse width difference, and converting the pulse signal output from the microcomputer 7 into a DC voltage and converting the converted DC voltage into the comparator ( Smoothing part 8 which supplies with reference voltage of 11) And a temperature plate 10 that is heated to a constant temperature by the control of the microcomputer, and a drive unit 9 that drives the temperature plate 10 by the control of the microcomputer 7.
이와 같이 구성된 본 발명 제 2 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 온도 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.The temperature measuring method of the temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the second embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
도 6는 본 발명 제 2 실시예의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치의 온도 측정 방법을 나타낸 동작 순서도이다.6 is an operation flowchart showing a temperature measuring method of the temperature measuring device using the bolometer-type infrared sensor of the second embodiment of the present invention.
먼저, 시뮬레이션에 의해 기준 펄스 신호와 검출된 펄스 신호의 폭 차이에 상응하는 적외선 량을 테이블화하여 저장한다(S1).First, the amount of infrared rays corresponding to the width difference between the reference pulse signal and the detected pulse signal by the simulation is stored in a table (S1).
그리고, 소정 폭을 갖는 펄스 신호를 출력하여 평활부(8)에 의해 직류 전압이 비교기(11)의 기준 전압단자에 인가되도록 한다(S2).Then, a pulse signal having a predetermined width is output so that the DC voltage is applied to the reference voltage terminal of the comparator 11 by the smoothing unit 8 (S2).
일정 온도를 유지하고 있는 온도판(10)을 감지 센서(3)의 정면에 위치시켜(S3), 감지 센서(3)와 비교기(11)를 통해 온도판(10)의 적외선 량을 읽어낸다(S4).The temperature plate 10 maintaining a constant temperature is placed in front of the sensing sensor 3 (S3), and the infrared amount of the temperature plate 10 is read out through the sensing sensor 3 and the comparator 11 ( S4).
이 때, 상기 비교기(11)의 출력이 ″하이(H)″이면(S5) 펄스 신호의 폭을 증가시키고(S6), 상기 비교기(11)의 출력이 ″로우(L)이면(S7) 펄스 신호의 폭을 감소시켜(S8), 비교기(11)의 출력이 토글되도록 하여(S9) 토글 시점에 출력된 펄스 신호의 폭을 기준 신호로 인식한다(S10).At this time, if the output of the comparator 11 is ″ high (H) ″ (S5), the width of the pulse signal is increased (S6), and if the output of the comparator 11 is ″ low (L) (S7) pulse The width of the signal is reduced (S8), the output of the comparator 11 is toggled (S9), and the width of the pulse signal output at the time of the toggle is recognized as the reference signal (S10).
이와 같이, 온도판(11)에 의해 검출된 펄스 신호의 펄스 폭을 기준 신호로 하여 온도판(11)을 감지 센서로부터 제거하고 실제 적외선 량을 감지한다(S11).As described above, the temperature plate 11 is removed from the sensor by using the pulse width of the pulse signal detected by the temperature plate 11 as a reference signal (S11).
실제 적외선 량을 감지하는 방법은, 펄스 신호의 폭을 가변 출력하여 비교기(11)이 출력이 토글되도록 한다(S12). 이 때 토글시키는 방법은 상기 단계(S5∼S8)와 같다.In the method of detecting the actual amount of infrared rays, the width of the pulse signal is variably output so that the comparator 11 toggles the output (S12). At this time, the method of toggling is the same as the above steps (S5 to S8).
이와 같이 상기 비교기(11)의 출력이 토글되면(S13), 토글된 시점의 펄스 신호 폭을 검출하고(S14) 검출된 펄스 신호의 폭과 상기 기준 펄스 신호의 폭을 비교하여 그 차이를 구하여 테이블화 된 데이터와 비교하여 적외선 량 및 온도를 판단한다(S15).When the output of the comparator 11 is toggled as described above (S13), the pulse signal width at the time of the toggle is detected (S14), the width of the detected pulse signal is compared with the width of the reference pulse signal, and the difference is calculated. The amount and temperature of infrared rays are determined by comparison with the converted data (S15).
여기서, 상기 온도판(10)에 의해 초기 기준 펄스 신호를 셋팅하는 시간은 메인 전원이 온 될 때마다 실행할 수 있으며 , 일정 기간 간격으로 실행할 수 있다.Here, the time for setting the initial reference pulse signal by the temperature plate 10 may be executed every time the main power is turned on, and may be executed at regular intervals.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 볼로미터형 적외선 센서를 이용한 온도 측정 장치 및 온도 측정 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.The temperature measuring device and the temperature measuring method using the bolometer-type infrared sensor of the present invention as described above have the following effects.
첫째, 저항을 이용하지 않고 마이콤에서 펄스 신호를 가변 출력하여 적외선량 및 온도를 감지하므로 온도 특성에 따른 저항의 편차 및 증폭기의 오프셋에 의한 적외선 량 감지 에러를 방지할 수 있으므로 정확한 온도를 측정할 수 있다.First, it can detect the amount of infrared rays and temperature by variably outputting pulse signal from the microcomputer without using resistance, so it is possible to prevent the deviation of resistance according to the temperature characteristic and the amount of infrared ray detection error due to the offset of the amplifier. have.
둘째, 적외선 감지 초기에 기준 펄스 신호를 설정한 후 물체의 적외선을 감지하므로 장기간 사용에 의한 저항 및 증폭기의 특성 변화에도 영향으로 받지 않고 정확한 온도를 감지할 수 있다.Second, since the infrared ray of the object is detected after the reference pulse signal is set at the early stage of infrared detection, accurate temperature can be detected without being influenced by resistance and characteristic change of the amplifier due to long-term use.
Claims (6)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019990043246A KR20010036292A (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Apparatus and method for determining a temperature using a Bolometer type Ifrared Rays sensor |
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|---|---|---|---|
| KR1019990043246A KR20010036292A (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Apparatus and method for determining a temperature using a Bolometer type Ifrared Rays sensor |
Publications (1)
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| KR20010036292A true KR20010036292A (en) | 2001-05-07 |
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| KR1019990043246A KR20010036292A (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Apparatus and method for determining a temperature using a Bolometer type Ifrared Rays sensor |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101400395B1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-05-27 | 주식회사 실리콘핸즈 | Readout IC circuit for uncooled infrared sensor |
-
1999
- 1999-10-07 KR KR1019990043246A patent/KR20010036292A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101400395B1 (en) * | 2012-07-27 | 2014-05-27 | 주식회사 실리콘핸즈 | Readout IC circuit for uncooled infrared sensor |
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