KR20010045011A - Module of pyroelectric type infrared sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연속 감지가 가능한 초전형(Pyroelectric Type)적외선 센서 모듈에 관한 것으로, 특히 초전형 적외선 센서에 외부에서 펄스파 또는 구형파등 외부 전계를 직접 인가하여, 입사되는 적외선을 연속적으로 감지할 수 있는 초전형 적외선 센서 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a pyroelectric type infrared sensor module capable of continuous sensing, and in particular, by directly applying an external electric field such as a pulse wave or a square wave to the pyroelectric infrared sensor from the outside, the incident infrared ray can be continuously detected. It relates to a pyroelectric infrared sensor module.
일반적으로 초전형 적외선 센서는 초전 재료의 초전성을 이용하는 것으로 흑체 방사를 근거로 한 적외선(또는 열선)의 방사에너지 흡수에 의한 온도 변화를 이용하는 소자이다. 초전형 적외선 센서는 사람의 몸에서 복사되는 적외선을 감지할 수 있으므로 인체 감지에 가장 많이 이용되고 있으며, 자동 조명등, 출입문의 자동 개폐, 자동 급수 장치, 침입 경보기등에 활용되고 있다. 또한, 적외선 흡수를 이용한 각종 가스 검지기 및 유독 가스 경보기, 화재 경보기등에도 응용되고 있다.In general, a pyroelectric infrared sensor uses a pyroelectric material of the pyroelectric material and is a device that uses a temperature change by absorbing radiation energy of infrared rays (or hot wires) based on black body radiation. Pyroelectric infrared sensors are most commonly used to detect the human body because they can detect infrared radiation radiated from the human body, and are used for automatic lighting, automatic opening and closing of doors, automatic water supply devices, and intrusion alarms. It is also applied to various gas detectors, toxic gas alarms and fire alarms using infrared absorption.
초전형 적외선 센서는 전압 출력형과 전류 출력형이 있다. 센서의 적외선 검출부인 초전 재료는 스스로 신호를 발생시키지만, 내부 임피던스가 대단히 높기 때문에 대부분의 경우에 출력 신호를 읽기 위해서 별도의 부가적인 전자 회로를 필요로 한다. 전압 출력형의 경우에는 초전 재료, 부하 저항, FET등을 사용하여 전압 부가 회로를 구성한다. 전류 출력형의 경우에는 초전 재료, 전류 궤환 저항, OP-AMP등을 이용하여 전류 모드 증폭 회로를 구성한다.Pyroelectric infrared sensors have a voltage output type and a current output type. The pyroelectric material, the infrared detector of the sensor, generates its own signal, but because of its very high internal impedance, in most cases a separate additional electronic circuit is required to read the output signal. In the case of the voltage output type, a voltage adding circuit is composed of pyroelectric material, a load resistor, and a FET. In the case of the current output type, a current mode amplifier circuit is constructed using pyroelectric material, current feedback resistor, and OP-AMP.
초전 재료는 자발 분극(Spontaneous Polarization)을 가지고 있고, 그 표면은 공기중의 부유 전하(Free Charge)를 포획하여 전기적으로 중성을 유지하고 있다. 이 초전 재료에 적외선이 입사되면 적외선의 열 효과에 의하여 초전 온도가 상승하게 되며, 이 온도 변화에 의해서서 내부 쌍극자의 변화가 발생하고, 이에 대응하여 외부 표면 전하(Bound Charge)의 변화가 유도된다. 이 전하 변화(초전 전류의 흐름)는 통상 0.1∼10GΩ 정도의 높은 부하 저항에 의해 전압 신호로 변환된다. 이 전압에 의해 FET의 게이트 단자와 소스 단자 간은 역방향 바이어스(bias)가 인가되는 상태가 되므로 FET의 공핍층 형성에 따른 채널 폭의 변화가 발생하며, 이에 상응하여 드레인에 인가한 전압이 소스 단자를 통하여 출력된다. 이때에 소스 단자와 접지 간에는 적절한 소스 저항을 연결한다.The pyroelectric material has spontaneous polarization, and its surface captures free charge in the air to maintain electrical neutrality. When the infrared ray is incident on the pyroelectric material, the pyroelectric temperature rises due to the thermal effect of the infrared ray, and the change of the internal dipole occurs due to this temperature change, and correspondingly, the change of the external surface charge is induced. . This charge change (flow of pyroelectric current) is converted into a voltage signal by a high load resistance, usually about 0.1 to 10 G mA. Because of this voltage, a reverse bias is applied between the gate terminal and the source terminal of the FET, so a change in the channel width occurs due to the formation of a depletion layer of the FET. Accordingly, the voltage applied to the drain is applied to the source terminal. Output through At this time, connect a proper source resistor between the source terminal and ground.
이와 같이 초전형 적외선 센서는 과도적인 온도 변화를 검출하기 때문에 초전 재료의 온도가 변한 후 안정 상태로 되면 출력은 더 이상 검출되지 않는다. 즉 적외선이 입사되는 최초 1회만 출력 신호가 발생하며, 적외선 또는 열원이 계속 존재하고 있더라도 더 이상의 출력 신호는 발생하기 않는다. 또한 열원이 천천히 움직일 경우에도 입사 적외선을 감지할 수 없는데, 이는 초전 재료가 안정화되는데 필요한 충분한 시간을 제공하기 때문이다.As such, since the pyroelectric infrared sensor detects a transient temperature change, when the temperature of the pyroelectric material changes to a stable state, the output is no longer detected. That is, the output signal is generated only once the infrared ray is incident, and no further output signal is generated even though the infrared or heat source is still present. In addition, even when the heat source is moving slowly, incident infrared rays cannot be detected because it provides enough time for the pyroelectric material to stabilize.
이러한 점 때문에 초전형 적외선 센서는 현재 그 응용에 있어서 결정적인 문제점들을 안고 있다. 예를 들면 절전을 위하여 화장실, 아파트 현관, 지하 계단 등에 초전형 적외선 센서를 장착한 자동 조명등이 많이 설치되어 있는데, 이 조명등은 사람이 나타나면 일단 등에 불이 들어오지만 일정 시간(대개 30초 미만)이 경과하면 사람이 있는데도 등이 꺼진다. 또한 적외선 센서를 이용한 출입문의 자동 개폐 시스템에서도 사람이 나타나면 문이 열리게 되지만 일정 시간이 경과한 후 닫히게 되어 있어 사람이 통과중인데도 문이 닫히는 문제점을 안고 있다. 초전형 적외선 센서의 이러한 문제점을 해결하려면 입사 적외선을 일정 주기로 단속시켜 초전 재료에 연속적인 온도 변화를 부여해야만 한다.이렇게 하면 열원이 존재하는 동안 혹은 열원이 천천히 움직이더라도 열원의 존재를 알리는 출력 신호가 계속적으로 발생하게 된다. 종래에는 풍차 날개와 같이 부분적으로 잘려진 금속 원반을 모터로 회전시켜 기계적으로 입사 적외선의 단속을 행하였다. 그러나 이와 같은 모터 구동 회전판 방식은 모터를 사용함으로서 용적이 크고, 소비 전력이 크며, 초핑(Choppins) 주파수의 제어가 어렵고, 신뢰성이나 정밀도에 문제가 있었다.Because of this, pyroelectric infrared sensors currently present critical problems in their applications. For example, in order to save power, there are many automatic lights equipped with pyroelectric infrared sensors in bathrooms, apartment vestibules, and underground staircases. When it passes, the light goes out even though there is a person. In addition, in the automatic opening and closing system of the door using the infrared sensor, the door is opened when a person appears, but it is closed after a certain time has a problem that the door is closed even though the person is passing. To solve this problem of pyroelectric infrared sensors, the incident infrared light must be interrupted at regular intervals to impart a continuous temperature change to the pyroelectric material, which produces an output signal that indicates the presence of the heat source while it is present or moving slowly. It happens continuously. In the related art, a partially cut metal disk such as a windmill blade is rotated by a motor to mechanically interrupt incident infrared rays. However, such a motor-driven rotating plate method has a large volume, high power consumption, difficulty in controlling the chopping frequency by using a motor, and problems in reliability and precision.
미합중국 특허 제 4,485,305에는 압전바이몰프 (Piezoelectric Bimorph)진동자와 금속 슬릿(Slit)을 사용하여 광단속 기구를 고체화하고 적외선 검출부 전단에 설치하여 적외선 센서와 일체화한 내용을 개시하였다. 또한 미합중국 특허 제 5,739,532에는 1개 또는 2개의 차단막이 연결된 압전바이몰프를 적외선 센서 전단에 여러 형태로 부착하는 방식을 개시하였다. 상기 특허들은 교류 전기를 인가하면 일정 왕복 변위를 일으키는 압전바이몰프의 기능을 적외선 단속에 이용하였다는 점에서 그 공통점이 있다. 이 방법은 비교적 부피가 작고, 저소비전력을 가지며 초핑 주파수의 제어가 용이하다.US Pat. No. 4,485,305 discloses the use of a piezoelectric bimorph vibrator and a metal slit to solidify an optical interruption mechanism and install it in front of the infrared detector to integrate it with an infrared sensor. In addition, U.S. Patent No. 5,739,532 discloses a method of attaching piezoelectric bimorphs connected to one or two blocking films in front of an infrared sensor in various forms. The above patents have a common point in that the application of the piezoelectric bimorphs to the IR interruption causes a constant reciprocal displacement when AC electricity is applied. This method is relatively small in volume, has low power consumption and facilitates control of the chopping frequency.
그러나 두 장의 압전세라믹스(Piezoelectric Ceramics)를 금속 박판을 사이에 두고 접착하여 만든 압전바이몰프는 인가 전압에 따른 발생 변위의 재현상과 세라믹스의 특성 퇴화에 따른 동작 신뢰성에 문제가 있으며, 압전바이몰프 끝단에 연결된 슬릿 또는 차단막의 왕복 운동에 의한 공기의 흐름으로 노이즈가 발생하는 문제, 그리고 제조 단가가 높고 양산이 어려운 점 등으로 인하여 보편적으로 실용화되지 못하고 있는 실정이다.However, piezoelectric bimorphs made by bonding two sheets of piezoelectric ceramics with a thin metal plate between them have problems in reproducing the displacement caused by the applied voltage and operating reliability due to deterioration of the characteristics of the ceramics. Due to the problem of noise generated by the flow of air due to the reciprocating motion of the slit or the blocking film, and the high production cost and difficulty in mass production, it is not commonly used.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 적외선 센서에 내장되어 있는 FET의 드레인 단자에 구형파를 인가하는 방법, 게이트 단자와 드레인 단자에 서로 다른 위상의 펄스파를 인가하는 방법, 드레인 단자에 정전압을 인가하며 동시에 게이트 단자에 펄스파를 인가하는 방법으로, 센서 내부의 초전 재료를 주기적으로 분극에 준하는 상태로 초기화시켜 센서에 적외선이 입사되는 한 출력 신호가 계속 발생하는 초전형 적외선 센서 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, a method of applying a square wave to the drain terminal of the FET embedded in the infrared sensor, a method of applying a pulse wave of a different phase to the gate terminal and the drain terminal, drain terminal By applying a constant voltage to the gate terminal and simultaneously applying a pulse wave to the gate terminal, the pyroelectric material inside the sensor is periodically initialized to a state corresponding to polarization, and the pyroelectric infrared sensor module generates an output signal as long as infrared light is incident on the sensor. The purpose is to provide.
도 1은 본 발명에 따른 초전형 적외선 센서 모듈을 보여주기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram for showing a pyroelectric infrared sensor module according to the present invention.
도 2는 도 l에서 센서의 드레인 단자에 인가되는 전압의 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram of a voltage applied to the drain terminal of the sensor in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전형 적외선 센서 모듈을 보여주기 위한 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a pyroelectric infrared sensor module according to another embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에서 센서의 드레인과 게이트 단자에 인가되는 전압의 파형도이다.4 is a waveform diagram of voltages applied to a drain and a gate terminal of the sensor in FIG. 3.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
100 : 적외선 센서 110 : 초전 재료100: infrared sensor 110: pyroelectric material
120 : FET 130 : 부하저항120: FET 130: load resistance
140 : 소스 저항 150 : 다이오드140: source resistance 150: diode
121 : FET의 게이트 단자 122 : FET의 드레인 단자121: gate terminal of the FET 122: drain terminal of the FET
123 : FET의 소스 단자 124 : 접지123: source terminal of the FET 124: ground
200 : 전원 공급 장치200: power supply
210 :드레인 인가 스위치 220 : 게이트 인가 스위치210: drain authorization switch 220: gate authorization switch
310 :드레인 인가 전압 파형 320 : 게이트 인가 전압 파형310: drain applied voltage waveform 320: gate applied voltage waveform
상기의 목적을 수행하기 위한 본 발명은,The present invention for performing the above object,
초전 재료의 일측에 FET가 접속되어 구성된 초전형 적외선 센서에 있어서, 적외선 센서내의 FET의 소스 단자와 접지간에는 적절한 소스 저항을 연결하고, FET의 드레인 단자에 일정 범위의 구형파 전원를 인가하는 전원공급장치를 포함하여 구성된다.In the pyroelectric infrared sensor configured by connecting the FET to one side of the pyroelectric material, a power supply device is connected between the source terminal of the FET in the infrared sensor and the ground, and a square wave power supply is applied to the drain terminal of the FET. It is configured to include.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 초전 재료의 일측에 FET가 접속되어 구성된 적외선 센서에 있어서,In addition, according to another embodiment of the present invention, in the infrared sensor configured by connecting the FET to one side of the pyroelectric material,
적외선 센서내의 FET의 소스 단자와 접지간에는 적절한 소스 저항을 연결하고, FET의 게이트 단자와 초전재료사이 및 드레인 단자의 후단에 각각 전원 인가 스윗치를 연결하여 구성하여, FET의 드레인과 게이트단자에 서로 다른 위상을 가지는 펄스파 전원을 인가하는 전원공급장치를 포함하여 구성된다.An appropriate source resistor is connected between the source terminal and the ground of the FET in the infrared sensor, and a power supply switch is connected between the gate terminal and the pyroelectric material of the FET and the rear terminal of the FET, respectively, so that the drain and gate terminals of the FET are different from each other. And a power supply for applying a pulse wave power having a phase.
그리고, 본 발명은 초전 재료의 일측에 FET가 접속되어 구성된 적외선 센서에 있어서,In addition, the present invention is an infrared sensor comprising a FET connected to one side of the pyroelectric material,
적외선 센서내의 FET의 드레인단자를 통하여 초전재료에 일정 범위내의 정전압을 인가하며, 동시에 FET의 게이트단자를 통하여 초전 재료에 일정한 펄스파를 인가하는 전원공급장치를 포함하여 구성된다.And a power supply for applying a constant voltage within a predetermined range to the pyroelectric material through the drain terminal of the FET in the infrared sensor, and at the same time applying a constant pulse wave to the pyroelectric material through the gate terminal of the FET.
본 발명에 따르면, 초전형 적외선 센서 모듈은 입사 적외선이 존재하는 한 계속적으로 출력 신호가 발생하므로 조명등, 자동문, 급수 장치, 방범 경보기 등을 효과적으로 동작시킬 수 있다.According to the present invention, since the pyroelectric infrared sensor module continuously generates an output signal as long as incident infrared rays exist, the pyroelectric infrared sensor module can effectively operate a lighting lamp, an automatic door, a water supply device, a security alarm, and the like.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면중 도 1은 본 발명에 따른 초전형 적외선 센서 모듈을 보여주기 위한 개략도이고, 도 2는 도 l에서 센서의 드레인 단자에 인가되는 전압의 파형도이다.Figure 1 of the accompanying drawings is a schematic diagram showing a pyroelectric infrared sensor module according to the present invention, Figure 2 is a waveform diagram of the voltage applied to the drain terminal of the sensor in FIG.
또한, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전형 적외선 센서 모듈을 보여주기 위한 개략도이고, 도 4는 도 3에서 센서의 드레인과 게이트 단자에 인가되는 전압의 파형도이다.3 is a schematic diagram illustrating a pyroelectric infrared sensor module according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a waveform diagram of voltages applied to the drain and gate terminals of the sensor in FIG. 3.
일반적으로 초전 재료의 자발 분극 크기는 온도가 증가함에 따라 감소한다. 초전형 적외선 센서는 이러한 효과를 이용한 것이다. 초전 재료에 적외선이 입사되면 재료의 온도가 상승하고 내부의 자발 분극율이 감소함으로서 재료 표면에 전하의 변화가 발생하여 이것으로부터 출력 신호를 얻는다. 표면 전하의 유기된 후, 초전 재료의 분극 상태는 주어진 온도에서 매우 짧은 시간에 안정화되어 버린다. 그러므로 또 다시 출력 신호를 얻을려면 초전 재료에 급격한 온도 변화를 주어 자발 분극의 변화를 야기시켜야 한다. 초전 재료는 강유전체(Ferroelectrics)의 범주에 속하는 재료이므로 분극 상태는 인가 전계에 따라서 변한다.In general, the spontaneous polarization size of pyroelectric materials decreases with increasing temperature. Pyroelectric infrared sensors use this effect. When infrared light enters the pyroelectric material, the temperature of the material rises and the spontaneous polarization rate inside decreases, thereby causing a change in electric charge on the surface of the material, thereby obtaining an output signal. After the surface charge is induced, the polarization state of the pyroelectric material is stabilized in a very short time at a given temperature. Therefore, to obtain the output signal again, the pyroelectric material must be subjected to a sharp temperature change, causing a change in spontaneous polarization. Since the pyroelectric material belongs to the category of ferroelectrics, the polarization state changes according to the applied electric field.
본 발명에서는 주어진 온도에서 이미 안정화된 분극 상태를 가지는 적외선 센서의 초전 재료에 온도 변화 대신에 외부 전계를 인가하여 초전 재료의 분극 상태를 입사 적외선을 감지할 수 있는 상태로 주기적으로 초기화하는 데 있다. 즉, 도 1 및 도 3에서 보는 바와 같이, 일반적인 초전형 적외선 센서(100)는 초전 재료(110)의 일측에 FET(120)의 게이트 단자(121)가 접속되고, FET(120)의 게이트 단자(121)와 초전재료(110)의 타측은 부하 저항(130)이 접속되도록 구성된다. 이 초전형 적외선 센서(100)에 있어서, FET(120)의 소스 단자(123)와 접지(124)간에는 적절한 소스 저항(140)을 연결하고, 드레인 단자(122), 게이트 단자(121)에 일정 범위의 구형파(도 2) 또는 펄스파(도 4) 전원을 인가하는 전원 공급 장치(200)를 포함하여 구성된다.In the present invention, the polarization state of the pyroelectric material is periodically initialized to a state capable of detecting incident infrared rays by applying an external electric field to the pyroelectric material of the infrared sensor having a polarization state that is already stabilized at a given temperature. That is, as shown in FIGS. 1 and 3, in the general pyroelectric infrared sensor 100, the gate terminal 121 of the FET 120 is connected to one side of the pyroelectric material 110, and the gate terminal of the FET 120 is connected. The other side of the 121 and the pyroelectric material 110 is configured such that the load resistor 130 is connected. In this pyroelectric infrared sensor 100, an appropriate source resistor 140 is connected between the source terminal 123 and the ground 124 of the FET 120, and fixed to the drain terminal 122 and the gate terminal 121. It comprises a power supply 200 for applying a square wave (FIG. 2) or pulse wave (FIG. 4) power of the range.
실시예 1Example 1
본 발명의 제 1 실시예는 도 l에 도시된 바와 같이, 일반적인 적외선 센서(100)내의 FET(120)의 소스 단자(123)와 접지(124)간에는 적절한 소스 저항(140)을 연결하고, 소스단자의 후단에 다이오드(150)를 연결하여 구성된다. 그리고, 도 2에서 보는 바와 같이, 드레인 단자(122)에 -100∼+100 Volt, 0.02 ∼ 10 ㎐, 바람직하게는 -50∼+15 Volt, 0.05∼2Hz범위의 구형파가 인가되도록 전원공급장치(200)를 연결한다.As shown in FIG. 1, the first embodiment of the present invention connects an appropriate source resistor 140 between the source terminal 123 and the ground 124 of the FET 120 in the general infrared sensor 100. It is configured by connecting the diode 150 to the rear end of the terminal. As shown in FIG. 2, a power supply device is applied such that a square wave in the range of -100 to +100 Volt, 0.02 to 10 Hz, preferably -50 to +15 Volt, 0.05 to 2 Hz is applied to the drain terminal 122. 200).
여기서, 적외선 센서(100)의 FET(120)에 인가되는 드레인 전압이 양극성일 경우는 FET(l20)의 기능에 의하여 출력 신호가 발생한다. 즉, 초전 재료(110)에 적외선이 입사되면 적외선의 열 효과에 의하여 초전재료(110)의 온도가 상승하게 되며, 이 온도 변화에 의해서 초전재료(110)내부에서는 쌍극자의 변화가 발생하고, 이에 대응하여 외부 표면 전하의 변화가 유도된다. 이 전하 변화(초전 전류의 흐름)는 통상 1GΩ 정도의 부하 저항(130)에 의해 전압 신호로 변환되어 FET(120)의 게이트 단자(121)와 소스 단자(123) 간에 역방향 바이어스를 인가하는 상태가 되므로 FET(120)의 공핍충 형성에 의해서 채널 폭의 변화가 발생하며, 이에 상응하여 변화된 드레인 전압이 소스 단자(123)를 통하여 출력된다.Here, when the drain voltage applied to the FET 120 of the infrared sensor 100 is bipolar, an output signal is generated by the function of the FET l20. That is, when an infrared ray is incident on the pyroelectric material 110, the temperature of the pyroelectric material 110 is increased due to the thermal effect of the infrared light, and the change of the dipole occurs inside the pyroelectric material 110 due to this temperature change. Correspondingly, a change in the external surface charge is induced. This change in charge (flow of pyroelectric current) is converted into a voltage signal by a load resistor 130 of about 1 GΩ, so that a reverse bias is applied between the gate terminal 121 and the source terminal 123 of the FET 120. Therefore, the channel width is changed by the depletion of the FET 120, and the corresponding drain voltage is output through the source terminal 123.
적외선 센서(100)의 FET(120)에 인가되는 드레인 전압이 음극성일 경우는 FET(120)를 원래 기능 대신에 다이오드(Diode)로 활용하는 경우이며, 드레인 단자(122)에서 게이트 단자(121)로 통과한 음극성 전압이 초전 재료(110)에 인가되므로서, 초전 재료(110)내부의 안정화된 전기 쌍극자(Dipole)에 변화가 발생하여 적외선을 감지할 수 있는 분극 상태로 초기화가 일어난다. 즉, 입사 적외선에 의해 이미 안정화된 분극상태를 유지하는 초전 재료(110)에 외부에서 인위적으로 전계를 인가하여 안정화된 분극상태에 변화를 유도함으로서 입사 적외선에 대하여 자발 분극의 변화가 다시 일어날 수 있도록 하는 것이다. 드레인 단자(122)에 인가되는 음극성 전압이 FET(120)의 공핍층에 영향을 받아 소스 단자(123)에 출력되므로, 소스 단자(123)의 후단에 다이오드(150)를 연결하여 음극성 전압을 제거한다.When the drain voltage applied to the FET 120 of the infrared sensor 100 is negative, the FET 120 is used as a diode instead of the original function, and the drain terminal 122 has the gate terminal 121 at the gate terminal 121. Since the negative voltage passing through the PPO is applied to the pyroelectric material 110, a change occurs in the stabilized electric dipole inside the pyroelectric material 110, and initialization occurs to a polarization state capable of detecting infrared rays. That is, by applying an electric field to the pyroelectric material 110 that maintains the polarization state stabilized by the incident infrared rays from the outside, the change in the stabilized polarization state is induced so that the change of the spontaneous polarization can occur again with respect to the incident infrared rays. It is. Since the negative voltage applied to the drain terminal 122 is output to the source terminal 123 under the influence of the depletion layer of the FET 120, the negative voltage is connected by connecting the diode 150 to the rear end of the source terminal 123. Remove it.
실시예 2Example 2
또한, 본 발명에 따른 초전형 적외선 센서모듈의 제 2 실시예는 도 3에 개시한 일반적인 적외선 센서(100)내의 FET(120)의 소스 단자(123)와 접지(124)간에는 적절한 소스 저항(140)을 연결하고, FET(120)의 게이트 단자(121)와 초전재료(110)사이 및 드레인 단자(122)의 후단에 각각 전원 인가 스윗치(210)(220)를 연결하여 구성할 수 있다. 그리고, 적외선 센서(l00)에 내장되는 FET(120)의 드레인(122)과 게이트(121)단자에 서로 다른 위상을 가지는 +5∼+100 Volt, 0.02∼10 Hz,바람직하게는 +5∼+50 Volt, 0.05∼2Hz범위의 펄스파가 인가되도록 전원공급장치(200)를 연결한다.In addition, the second embodiment of the pyroelectric infrared sensor module according to the present invention is a suitable source resistance 140 between the source terminal 123 and the ground 124 of the FET 120 in the general infrared sensor 100 shown in FIG. ) And power supply switches 210 and 220 between the gate terminal 121 and the pyroelectric material 110 of the FET 120 and the rear end of the drain terminal 122, respectively. Then, +5 to +100 Volt, 0.02 to 10 Hz, preferably +5 to + +, having different phases at the drain 122 and the gate 121 terminal of the FET 120 embedded in the infrared sensor 110. The power supply device 200 is connected to apply a pulse wave in a range of 50 Volt and 0.05 to 2 Hz.
그리고, 전원공급장치(200)에서 드레인 단자(122) 및 게이트 단자(120)에 인가되는 전원은 드레인 전원 인가 스위치(210)와 게이트 전원 인가 스위치(220)를 통하여 서로 다른 위상을 가지도록 스윗칭시킨다. 예를 들면, 도 4에 개시한 바와 같이 드레인 전원 인가 스위치(210)가 on상태일 때는 게이트 전원 인가 스위치(220)는 off상태를 유지하도록 동작 되고, 드레인 전원 인가 스위치(210)가 off상태일 때는 게이트 전원 인가 스위치(220)가 on상태가 된다. 드레인에 전압이 인가될 경우는 입사 적외선에 의한 출력 신호를 얻고, 게이트에 전압이 인가될 경우는 초전 재료에 직접 전계가 인가되어 안정화된 초전 재료의 분극 상채를 입사 적외선을 감지할 수 있는 분극 상태로 초기화하게 된다.In addition, the power applied to the drain terminal 122 and the gate terminal 120 in the power supply 200 is switched so as to have a different phase through the drain power applying switch 210 and the gate power applying switch 220. Let's do it. For example, as shown in FIG. 4, when the drain power supply switch 210 is in the on state, the gate power supply switch 220 is operated to maintain the off state, and the drain power supply switch 210 is in the off state. At this time, the gate power supply switch 220 is turned on. When voltage is applied to the drain, an output signal is generated by incident infrared rays, and when voltage is applied to the gate, an electric field is directly applied to the pyroelectric material to detect incident infrared light on the polarized image of the stabilized pyroelectric material. Will be initialized to
실시예 3Example 3
그리고, 본 발명에 따른 초전형 적외선 센서모듈은 초전형 적외선 센서(l00)의 드레인단자(122)에 +5∼+25 Volt,바람직하게는 +8∼+15 Volt의 정전압을 인가하며, 동시에 게이트단자(121)를 통하여 초전 재료에 직접 +5∼+100 Volt, 0.02∼10 Hz, 바람직하게는 +5∼+50 Volt, 0.05∼2 Hz 범위의 펄스파를 인가하여, 게이트 단자(121)에 인가되는 전압이 O 일 경우에 적외선 감지에 의한 출력 신호를 얻고, 게이트 단자(121)에 전압이 인가될 경우는 안정화된 초전 재료의 분극 상태를 입사 적외선을 감지할 수 있는 분극 상태로 초기화하게 된다.In addition, the pyroelectric infrared sensor module according to the present invention applies a constant voltage of +5 to +25 Volt, preferably +8 to +15 Volt to the drain terminal 122 of the pyroelectric infrared sensor l00, and simultaneously gates A pulse wave in the range of +5 to +100 Volt, 0.02 to 10 Hz, preferably +5 to +50 Volt, 0.05 to 2 Hz is applied directly to the pyroelectric material through the terminal 121 to the gate terminal 121. When the applied voltage is 0, an output signal obtained by infrared sensing is obtained, and when a voltage is applied to the gate terminal 121, the polarization state of the stabilized pyroelectric material is initialized to a polarization state capable of detecting incident infrared rays. .
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 초전형 적외선 센서모듈은 입사 적외선이 존재하는 한 출력 신호가 주기적으로 계속 발생하므로, 열원 또는 인체의 유무를 계속적으로 감지할 수 있어 조명등, 자동문, 급수 장치, 방범 경보기 등을 보다 효과적이고 신뢰성있게 구동할 수 있다.As described above, the pyroelectric infrared sensor module according to the present invention continuously generates an output signal as long as there is an incident infrared light, and thus can continuously detect the presence or absence of a heat source or a human body, such as a lamp, an automatic door, a water supply device, and an alarm alarm. The back can be driven more effectively and reliably.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
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1999
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|---|---|---|---|---|
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