KR20040021875A - 광소자를 이용한 비접촉식 센서 - Google Patents

Abstract

광소자를 이용한 비접촉식 센서가 개시된다. 개시된 광소자를 이용한 비접촉식 센서는, 항상 일정량의 빛을 발산하도록 설치된 발광소자와; 상기 발광소자에서 발산하는 빛의 양을 조절하고, 상기 발광소자의 좌우에서 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치된 광도 조정판과; 상기 광도 조정판의 후면에 각각 설치되고, 상기 발광소자에서 발산된 빛을 수광하며, 수광하여 입력되는 빛의 양의 변화로 상기 광도 조정판의 회전각을 산출하는 수광소자;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 센서의 오작동 가능성을 최대한 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

광소자를 이용한 비접촉식 센서{NONCONTACT SENSOR USING AN OPTICAL ELEMENT}

본 발명은 광소자를 이용한 비접촉식 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동이나 마찰에 의한 소자 재료의 변형을 막을 수 있는 광소자를 이용한 비접촉식 센서에 관한 것이다.

예컨대, 차량에 장착되는 스로틀 포지션 센서(Throttle Position Sensor), 엑셀 포지션 센서(Accelerator Position Sensor)와 같은 포텐셔미터 (potentiometer) 방식의 센서들은 브러시(brush)와 저항을 이용하여 진동에 민감하고 저항이 변형되었을 경우 센서값의 오차를 일으키기 쉽다.

그리고 프린트(print) 저항의 재료는 각종 금속 또는 비금속 물질의 화합물이고, 어느 정도의 경도를 갖기는 하지만 금속인 브러시가 경도가 훨씬 강하여 저항에 물질적, 화학적 변형을 가져오기 쉽고 브러시가 탄성을 가지고 있기는 하지만 내구가 진행되거나 심한 충격을 받을 경우 순간적인 단락현상이 언제든지 발생할 수 있는 단점을 가지고 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 브러시(12)는 기판(10)의 중심을 기준으로 하여 회전운동을 한다. 이 회전운동의 각이 센서의 측정 목적이 되고, 그 회전각은 브러시(12) 사이의 저항값에 의한 전압값과 매칭이 된다. 그리고 상기 기판(10)은 절연체이고, 그 위에 얇게 저항체(11)가 프린트되어 있다.

그러나, 필드(field) 상에서 상기 저항체(11)가 브러시(12)에 긁히거나 또는 다른 이유들로 예컨대, 진동이나 마찰에 의해 손상되는 경우가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 진동이나 마찰에 의한 소자 재료의 변형을 방지할 수 있도록 한 광소자를 이용한 비접촉식 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래의 기술에 따른 센서의 구성을 개략적으로 나타내 보인 평면도.

도 1b는 도 1a에서 A-A 선을 따라 절개하여 나타내 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 광소자를 이용한 비접촉식 센서의 구성을 개략적으로 나타내 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 광소자를 이용한 비접촉식 센서의 개략적인 회로도.

도 4는 본 발명의 응용 원리를 개략적으로 나타내 보인 응용 원리도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20. 발광소자

30. 광도 조정판

40. 수광소자

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광소자를 이용한 비접촉식 센서는, 항상 일정량의 빛을 발산하도록 설치된 발광소자와; 상기 발광소자에서 발산하는 빛의 양을 조절하고, 상기 발광소자의 좌우에서 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치된 광도 조정판과; 상기 광도 조정판의 후면에 각각 설치되고, 상기 발광소자에서 발산된 빛을 수광하며, 수광하여 입력되는 빛의 양의 변화로 상기 광도 조정판의 회전각을 산출하는 수광소자;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 광소자를 이용한 비접촉식 센서를 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광소자를 이용한 비접촉식 센서는, 항상 일정량의 빛을 발산하도록 설치된 발광소자(20)와, 이 발광소자(20)에서 발산하는 빛의 양을 조절하고, 상기 발광소자(20)의 좌우에서 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치된 광도 조정판(30)과, 이 광도 조정판(30)의 후면에 각각 설치되고, 상기 발광소자(20)에서 발산된 빛을 수광하며, 수광하여 입력되는 빛의 양의 변화로 광도 조정판(30)의 회전각을 산출하는 수광소자(40)를 포함하여 구성된다.

특히 상기 발광소자(20)는 전기를 빛으로 변환하여 빛을 발산하고, 상기 수광소자(40)는 수광한 빛은 전기로 변환한다.

그리고 상기 광도 조정판(30)은 반원으로 이루어진다. 따라서 빛이 통과되는 양은 상기 광도 조정판(30)이 회전되면서 조절되어 발광소자(20)에서 나오는 빛의 양은 일정하지만 수광소자(40)에 도달하는 빛의 양은 광도 조정판(30)의 궤적에 따라 그 양을 달리하게된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 광소자를 이용한 비접촉식 센서의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3에는 본 발명에 따른 광소자를 이용한 비접촉식 센서의 회로도가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 수광소자(40)에서 빛을 받으면 전자가 활성화되어 가전자대로 이동하게 되고 이 전자는 기전력을 발생시켜 수광소자(40) 양단에는 각 빛의 양에 따른 전압 차이가 발생하게된다. 이 값은 AMP(41)에 의해 증폭되고 컨트롤러(42)에 입력된다. 상기 컨트롤러(42)는 예컨대, 차량의 ECU에 해당된다.

그리고 도 4에는 본 발명의 응용 원리를 설명한 응용 원리도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 평소에는 베일런스 밴드(valence band)에 머물러 있던 전자들이 광에너지를 받으면서 전도대로 이동하게 된다. 이때, 이동하게 되는 전자의 수는 받아들여지는 빛의 세기에 의해 조정된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광소자를 이용한 비접촉식 센서와 종래의 광센서를 비교하면 다음과 같다.

종래의 광센서는 디지털 신호에서 온/오프(ON/OFF) 신호로 많이 이용되었다. 즉, 기존의 스위칭 역할을 많이 대신하고 있다.

이에 반해 본 발명의 광센서는 빛의 존재유무로 스위칭하는 방식이 아닌 빛의 양을 조절함으로써 예컨대, 차량의 스로틀 개도량을 측정한다.

그리고 종래의 광센서는 스위칭 역할 이외에도 고속 통신망에서는 빛의 유무로 1,0을 판별하여 데이터를 전송하는 방식을 많이 사용하고 있다.

이에 반해 본 발명의 광센서는 수광소자(40)의 빛에 대한 감응도가 향상되고 이 감응도를 충분히 컨트롤러(42)에서 인식할 수 있을 만큼 증폭시킬 수 있는 AMP(41) 개발에 따라 실현 가능하다.

또한 종래의 광센서의 방식은 투과형, 반사형, 투과형과 반사형을 모두 사용한 경우 등이 있다.

이에 반해 본 발명의 광센서는 회전판의 회전각에 따라 서로 다른 빛의 양이 투과되게 함으로써 예컨대, 차량의 스로틀 개도를 측정한다. 따라서 기존의 시스템을 유지하면서 센서의 신뢰성 향상시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광소자를 이용한 비접촉식 센서는 다음과 같은 효과를 갖는다.

종래의 센서 예컨대, 스로틀 포지션 센서, 엑셀 포지션 센서와 같은 포텐셔미터 방식의 센서들은 브러시와 저항을 이용함으로써 진동에 민감하고 저항이 변형되었을 경우 센서값의 오차를 일으키기 쉬운 반면에 본 발명의 센서는 발광소자와 수광소자를 이용하여 비접촉 방식을 사용하므로써 진동이나 마찰에 의한 소자 재료의 변형을 막을 수 있다.

따라서 센서의 오작동 가능성을 최대한 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 항상 일정량의 빛을 발산하도록 설치된 발광소자와;

   상기 발광소자에서 발산하는 빛의 양을 조절하고, 상기 발광소자의 좌우에서 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치된 광도 조정판과;

   상기 광도 조정판의 후면에 각각 설치되고, 상기 발광소자에서 발산된 빛을 수광하며, 수광하여 입력되는 빛의 양의 변화로 상기 광도 조정판의 회전각을 산출하는 수광소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자를 이용한 비접촉식 센서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광도 조절판은 반원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광소자를 이용한 비접촉식 센서.