KR200490599Y1 - 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 와이파이 등 통신용 주파수 대역의 고주파 잡음 신호를 차단하여 인체감지 센서의 오동작을 방지하는, 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구에 관한 것으로서, AC전원을 공급받는 전원부; 조명등; 상기 조명등으로의 상기 전원부의 전원 공급을 제어하는 부하전원 스위칭부; 상기 전원부의 전원을 공급받아 동작 전원으로 변환하는 동작전원 공급부; 인체를 감지하는 인체감지 센서로서, 상기 동작전원 공급부로부터 동작 전원을 공급받는 전원 라인, 감지된 신호를 출력하는 출력라인, 및, 접지되는 접지 라인이 연결되는 인체감지 센서; 상기 접지 라인 상에 구비되는 제1 저항, 및, 상기 제1 저항의 후단과 상기 접지 라인 사이에 구비되는 제2 콘덴서로 구성되는 고주파 필터 회로; 상기 출력라인의 감지 신호를 증폭하는 증폭부; 및, 상기 증폭부의 증폭된 감지 신호를 수신하여, 상기 감지 신호에 따라 상기 부하전원 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 등기구에 의하여, 인체감지 센서에서 측정된 신호에서 직류 성분 및 초고주파 성분을 제거함으로써, 와이파이 등 통신용 주파수 대역의 고주파 잡음 신호의 인입을 차단하여 PIR 센서 등 인체감지 센서의 오동작을 방지할 수 있다.

Description

고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구 { A sensor light device for filtering high-frequency noises }

본 고안은 와이파이 등 통신용 주파수 대역의 고주파 잡음 신호를 차단하여 인체감지 센서의 오동작을 방지하는, 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구에 관한 것이다.

일반적으로, 아파트나 건물, 주택 등의 현관 출입구에는 주로 절전조명을 위해 사람이 출입할 때에만 점등되도록 하고 그 이외의 경우에는 소등상태로 유지되게 한 자동 센서등이 설치되고 있다.

이러한 센서등은 인체를 감지하는 센서 또는 등기구의 주위 밝기를 감지하는 CDS 센서(또는 조도 센서) 등을 이용한다. 예를 들어, 인체의 열을 감지하여 그것으로 출입자의 유무를 감지하는 초전도센서를 이용하게 된다.

종래의 센서등 점등회로를 보면, 인체감지센서로부터 그 센서의 감시영역 내에 출입자가 진입하면 그 순간에 인체감지신호 값을 제어장치에 내보내게 되는데, 이때 제어장치는 감지신호의 변화를 통하여 감시지역 내에 출입자가 진입한 것으로 판단하고 정해진 시간동안 조명등을 온(on) 상태로 제어한다.

또한, 주간시에 불필요한 자동 점등 기능의 수행을 방지하거나, 대기 도중 센서가 소등되는 문제 등을 해결하고자 하는 기술도 제시되고 있다[특허문헌 1,2]. 또한, 이들 선행기술들은 전기 스파이크 등 주변 노이즈를 제거하기 위한 회로 구성을 제시하고 있다.

그러나 최근 각 가정이나 사무실에 무선 공유기가 보급되면서, 와이파이 신호에 의한 잡음 신호가 많이 발생되고 있다. 즉, 사용자의 스마트폰이 무선 공유기와 연결하면서 발생되는 와이파이 신호가 센서 등기구의 센서에도 영향을 미치고 있다.

따라서 와이파이 등 통신용 고주파 잡음 신호를 필터링하여, 센서의 오동작을 방지하는 기술이 필요하다.

한국등록실용신안 제20-0216130호 (2001.03.15.공고) 한국공개특허 제2003-0038323호 (2003.05.16.공개)

본 고안의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인체감지 센서에서 측정된 신호에 대하여 입력받을 때 콘덴서를 구비하여, 직류 성분을 차단하고 교류 성분 중 초고주파 성분을 바이패스 시켜 제거하는, 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구에 관한 것으로서, AC전원을 공급받는 전원부; 조명등; 상기 조명등으로의 상기 전원부의 전원 공급을 제어하는 부하전원 스위칭부; 상기 전원부의 전원을 공급받아 동작 전원으로 변환하는 동작전원 공급부; 인체를 감지하는 인체감지 센서로서, 상기 동작전원 공급부로부터 동작 전원을 공급받는 전원 라인, 감지된 신호를 출력하는 출력라인, 및, 접지되는 접지 라인이 연결되는 인체감지 센서; 상기 접지 라인 상에 구비되는 제1 저항, 및, 상기 제1 저항의 후단과 상기 접지 라인 사이에 구비되는 제2 콘덴서로 구성되는 고주파 필터 회로; 상기 출력라인의 감지 신호를 증폭하는 증폭부; 및, 상기 증폭부의 증폭된 감지 신호를 수신하여, 상기 감지 신호에 따라 상기 부하전원 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특특징으로 한다.

또한, 본 고안은 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구에 있어서, 상기 고주파 필터 회로는 상기 제1 저항의 전단과 상기 전원 라인 사이에 제1 콘덴서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구에 있어서, 상기 인체감지 센서의 접지 라인과 병렬로 연결되는 조도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구에 있어서, 상기 인체감지 센서는 PIR 센서인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구에 의하면, 인체감지 센서에서 측정된 신호에서 직류 성분 및 초고주파 성분을 제거함으로써, 와이파이 등 통신용 주파수 대역의 고주파 잡음 신호의 인입을 차단하여 PIR 센서 등 인체감지 센서의 오동작을 방지는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구의 구성에 대한 블록도.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 센서 등기구의 전원부의 회로도.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 센서 등기구의 동작전원 공급부의 회로도.
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 센서 등기구의 센서부의 회로도.
도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 센서 등기구의 증폭부의 회로도.
도 6은 본 고안의 일실시예에 따른 센서 등기구의 제어부의 회로도.
도 7은 본 고안의 일실시예에 따른 센서 등기구의 부하전원 스위칭부의 회로도.

이하, 본 고안의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 고안을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

먼저, 본 고안의 일실시예에 따른 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 고안에 따른 센서 등기구(100)는 AC전원을 입력받는 전원부(10), 전원부(10)의 전원을 각 제어 회로에 공급하는 동작전원 공급부(20), 인체감지 센서 등 인체를 감지하는 센서로 구성되는 센서부(30), 센서부(30)의 출력 신호를 증폭시키는 증폭부(40), 증폭된 센서 신호에 따라 부하전원 스위칭부(60)에 제어신호를 출력하는 제어부(50), 전원부(10)의 전원을 조명등(70)으로 공급하는 부하전원 스위칭부(60), 및, 조명등(70)으로 구성된다.

먼저, 도 2에서 보는 바와 같이, 전원부(10)는 AC전원 또는 교류전원을 입력받는다. 전원부(10)의 전원은 동작전원 공급부(20) 또는 부하전원 스위칭부(60)로 공급된다.

다음으로, 동작전원 공급부(20)는 전원부(10)의 전원을 입력받아, 교류 전원을 정류하고, 정류된 직류 전원 VDD(또는 동작전원 VDD)를 각 제어 회로에 공급한다. 즉, 동작전원 VDD는 센서부(30), 증폭부(40), 및 제어부(50)로 공급된다.

도 3에서 보는 바와 같이, 동작전원 공급부(20)는 과전압, 서지 등을 제거하기 위한 보호 회로(퓨즈 F1, 배리스터 VC1, NTC 등), 직류로 정류하는 회로(저항 R13, 콘덴서 C11, 제너다이오드 ZD1, 다이오드 D1), 정류된 전압을 평활하기 위한 회로(콘덴서 C10, 코일 L4 등) 등으로 구성된다. 그리고 정류된 직류 전압을 동작 전원(VDD)으로 출력한다.

다음으로, 센서부(30)는 등기구의 주위 밝기를 감지하는 조도 센서(31), 인체를 감지하는 인체감지 센서(32), 및, 고주파 신호를 제거하기 위한 고주파 필터 회로(33)로 구성된다.

먼저, 조도 센서(31)는 CDS(Cadmiumsulfide) 센서로서, 등기구의 주위 밝기를 감지하는 센서이다. 특히, 조도 센서(31)는 주위가 밝으면 저항이 줄어들고 주위가 어두우면 저항이 커진다.

도 4에서 보는 바와 같이, 조도 센서(31)는 인체감지 센서(32)의 접지 라인(N)과 병렬로 연결된다. 따라서 조도 센서(31)의 저항이 커진 경우에만 접지 라인(N)이 접지 역할을 하여, 인체감지 센서(32)가 동작한다. 즉, 주위가 어두울 때에만 인체감지 센서(32)가 감지된 센싱값을 증폭부(40) 또는 제어부(50)로 전송한다.

다음으로, 인체감지 센서(32)는 인체를 감지하는 센서로서, 바람직하게는, PIR(Passive Infrated Sensor) 센서로 구성된다. 즉, PIR 센서는 적외선을 통해 사람의 움직임을 감지하는 센서로서, 사람의 몸에서 방출되는 적외선을 집광하여 적외선을 전압으로 출력시킨다.

또한, 인체감지 센서(32)는 동작전원 공급부(20)로부터 동작 전원(VDD)을 공급받는 전원 라인(VDD1), 감지된 신호를 출력하는 출력 라인(OP), 및, 접지 라인(N)이 연결된다.

다음으로, 고주파 필터 회로(33)는 인체감지 센서(32)의 전원 라인(VDD1), 출력 라인(OP), 및, 접지 라인(N) 상에 구현된다.

도 4와 같이, 고주파 필터 회로(33)는 접지 라인(VDD1) 상에 구비되는 제1 저항(R14), 제1 저항(R14)의 전단과 전원 라인(VDD1) 사이에 구비되는 제1 콘덴서(C12), 제1 저항(R14)의 후단과 접지 라인(N) 사이에 구비되는 제2 콘덴서(C13)로 구성된다.

즉, 접지 라인(VDD1) 상에 제1 저항(R14)이 구비된다. 제1 저항(R14)의 전단은 인체감지 센서(32) 측과 연결되고, 제1 저항(R14)의 후단은 동작 전원(VDD1)에 연결된다.

또한, 제1 저항(R14)의 전단과 전원 라인(VDD1) 사이에 제1 콘덴서(C12)를 구비하여 연결하고, 제1 저항(R14)의 후단과 접지 라인(N) 사이에 제2 콘덴서(C13)를 구비하여 연결한다.

바람직하게는, 제1 저항(R14)은 1kΩ(ohm)으로 구성하고, 제2 콘덴서(C13)는 1,000pF의 용량을 사용한다. 또한, 바람직하게는, 제2 콘덴서(C13)는 세라믹 콘덴서로 구성된다.

한편, 제1 저항(R14)와 제2 콘덴서(C13)는 RC회로를 구성하여, 저역통과필터(LPF, low pass filter) 역할을 수행한다. 즉, 제1 저항(R14)와 제2 콘덴서(C13)의 RC회로는 저역 주파수의 신호 및 직류 신호를 통과시키고, AC 성분인 고주파의 신호는 차단(필터링)시킨다.

인체감지 센서(32)의 감지 신호는 출력 라인(OP)를 통해 출력된다. 즉, 감지 신호는 출력 라인(OP) 상의 제1 저항(R14)를 통해 출력된다. 이때, 감지 신호에 포함된 저주파 신호, 직류 성분, 초고주파(AC 성분)도 함께 전송된다. 이때, 초고주파 성분은 제2 콘덴서(C13)의 세라믹 콘덴서에 의해 제거된다. 콘덴서의 특성상 직류 성분은 통과할 수 없다. 또한, AC 성분인 초고주파 신호는 제2 콘덴서(C13)에 의해 바이패스(by-pass) 되어 제거된다.

한편, 필터(filter)의 주파수 대역은 제2 콘덴서(C13)의 용량 값의 변화에 따라 선택될 수 있다.

또한, 제1 콘덴서(C12)는 유선으로 들어오는 고주파를 바이패스(by-pass) 시켜주는 소자이다. 즉, 유선으로 들어오는 고주파 잡음 신호는 전원 라인(VDD1)을 통해 들어올 수 있다. 따라서 유선으로 들어오는 고주파 신호는 제1 콘덴서(C12)에 의해 제거된다.

위와 같은 구성에 의해, 고주파 필터 회로(33)는 와이파이 주파수 대역인 고주파수의 인입을 차단시킬 수 있다. 이를 통해, PIR 센서 등 인체감지 센서(32)의 오작동을 방지할 수 있다.

다음으로, 증폭부(40)는 2단 증폭으로 구성되어, 센서부(30)의 출력 신호(OP)를 증폭시킨다. 그리고 증폭된 출력 신호(또는 증폭된 감지 신호)를 제어부(50)로 전송한다.

도 5에서 보는 바와 같이, 증폭부(40)는 제1 연산 증폭기(U1/A)와, 제2 연산 증폭기(U1/B)로 2단으로 구성된다.

제1 연산 증폭기(U1/A)에 의한 1단 증폭은 수십 μV의 작은 신호를 증폭시킨다. 이때, 제1 연산 증폭기(U1/A)는 증폭 정수 R2, R3, C3에 의해 증폭 배수가 결정된다. 예를 들여, 저항 R2의 용량이 커지면 증폭 배수도 커진다.

또한, 제2 연산 증폭기(U1/B)에 의한 2단 증폭은 교류 증폭을 시킨다. 즉, 전해 콘덴서 C5는 직류 성분을 흐르지 못하게 하고 교류 성분만 통과시킨다. 따라서 제2 연산 증폭기(U1/B)는 교류 증폭이 되고, 감지 신호로 인식할 만큼의 수 V의 변이가 일어나는 신호로 변환된다. 즉, 제어부(50)의 마이크로컨트롤러(MCU)의 동작 전압 이상으로 증폭된다.

또한, 연산 증폭기(op-amp) 특성상 2단 증폭보다 많은 다단 증폭일수록, 회로는 안정될 수 있다.

증폭부(40)는 2단으로 증폭된 감지신호(AN1)를 제어부(50)로 입력시킨다.

다음으로, 도 6에서 보는 바와 같이, 제어부(50)는 증폭부(40)로부터 증폭된 감지신호(AN1)를 입력받고, 감진신호(AN1)에 따라 조명등(70)을 온(on) 시키는 부하전원 스위칭부(60)에 제어신호(AN4,AN5)를 출력한다.

바람직하게는, 제어부(50)는 마이크로컨트롤러(MCU)로 구현된다.

다음으로, 부하전원 스위칭부(60)는 전원부(10)의 전원을 제어하여 조명등(70)에 공급한다.

도 7에서 보는 바와 같이, 부하전원 스위칭부(60)는 스위치(SW1)를 통해 조명등(70)의 전원 공급을 온/오프 시키거나, 트리악(Q1) 등을 제어하여 조명등(70)의 전원 공급을 제어한다.

이상, 본 고안자에 의해서 이루어진 고안을 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10 : 전원부 20 : 동작전원 공급부
30 : 센서부 31 : 조도 센서
32 : 인체감지 센서 33 : 고주파 필터 회로
40 : 증폭부 50 : 제어부
60 : 부하전원 스위칭부 70 : 조명등

Claims (4)

1. AC전원을 공급받는 전원부;
   조명등;
   상기 조명등으로의 상기 전원부의 전원 공급을 제어하는 부하전원 스위칭부;
   상기 전원부의 전원을 공급받아 동작 전원으로 변환하는 동작전원 공급부;
   인체를 감지하는 인체감지 센서로서, 상기 동작전원 공급부로부터 동작 전원을 공급받는 전원 라인, 감지된 신호를 출력하는 출력라인, 및, 접지되는 접지 라인이 연결되는 인체감지 센서;
   상기 접지 라인 상에 구비되는 제1 저항, 및, 상기 제1 저항의 후단과 상기 접지 라인 사이에 구비되는 제2 콘덴서로 구성되는 고주파 필터 회로;
   상기 출력라인의 감지 신호를 증폭하는 증폭부; 및,
   상기 증폭부의 증폭된 감지 신호를 수신하여, 상기 감지 신호에 따라 상기 부하전원 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하고,
   센서 등기구는,
   상기 인체감지 센서의 접지 라인과 병렬로 연결되는 조도 센서를 더 포함하고,
   상기 조도 센서는 주위가 밝으면 저항이 줄어들고 주위가 어두우면 저항이 커지는 센서이고, 상기 조도 센서의 저항이 커진 경우에만 접지 라인(N)이 접지 역할을 하여, 상기 인체감지 센서가 동작되도록 구성되고,
   상기 고주파 필터 회로는 상기 제1 저항의 전단과 상기 전원 라인 사이에 제1 콘덴서를 더 포함하고,
   상기 인체감지 센서는 PIR 센서이고,
   와이파이를 포함하는 통신용 주파수 대역의 고주파 잡음신호를 차단하기 위하여, 상기 제1 저항은 1kΩ(ohm)으로 구성되고 상기 제2 콘덴서는 1,000pF의 용량으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 잡음 신호를 필터링하는 센서 등기구.
   
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