KR20090097544A - 적외선 감지센서의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체로부터 방사된 적외선을 인가받아 물체의 존재를 감지하는 초전소자(101)와, 상기 초전소자(101)로부터 감지된 신호를 소정 레벨이상으로 증폭하는 증폭부(102)와, 상기 증폭부(102)에 의해 증폭된 신호의 잡음 성분을 제거하는 필터(103)와, 상기 필터(103)의 출력을 기준값(ref)과 비교하여 그 비교결과를 출력하는 비교부(104)와, 상기 비교부(104)의 출력에 의해 인에이블되어 소정시간 동안 동작하는 적외선 감지센서에 있어서, 상기 초전소자(101)의 전방에 위치하고 전기적 신호에 의해 투과율이 변하는 박막 엘씨디(110)와, 상기 박막 엘씨디(110)에 전원을 인가하도록 설정된 전원 제어부(120)로 구성토록 하되, 상기 박막 엘씨디(110)는 전원 인가시 적외선이 투과되고 전원 미인가시 적외선이 차단되도록 구성되는 적외선 감지센서의 구조를 제공하기 위한 것으로, 이처럼 본 발명은 광투과율이 우수한 박막 엘씨디를 초전소자의 전방에 형성하되, 상기 박막 엘씨디에 전원 제어부를 통해 0.2~1초 단위로 전원을 인가함으로써 초전소자의 표면에 지속적으로 전하를 발생시킬 수 있도록 하고, 이로 인해 정지상태에 있는 인체라 할지라도 지속적인 적외선 감지로 인해 감지효율을 극대화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

초전소자, 박막 엘씨디, 적외선, 감지

Description

적외선 감지센서의 구조{Infrared sensor}

본 발명은 적외선 감지센서의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적 신호에 의해 투과율이 변하는 박막 엘씨디(LCD)를 초전소자 위에 형성함으로써 지속적인 인체의 감지를 가능하도록 하는 적외선 감지센서의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자연계의 모든 물체는 각각 고유한 파장의 방사 에너지를 발산하게 되며, 인체도 마찬가지로 다른 물체와 대별되는 고유한 파장의 적외선을 발산하게 된다.

초전소자는 상기와 같은 적외선을 감지하기 위한 센서로 사용되며, 상기 초전소자에 적외선이 입사되어 초전소자의 온도가 변화할 때 초전소자의 표면에는 일정한 전하가 발생하게 되는 것을 이용하는 것으로, 발생된 전하에 의한 전류는 매우 작아 초전소자에 기가옴의 저항을 연결하여 신호를 수십마이크로 볼트로 상승시킨 후 증폭과 필터링을 통해 신호를 출력하여 사용된다.

이러한 초전소자는 엘리베이터 앞, 복도, 화장실, 창고, 계단 등과 같이 사 람이 언제 지나가거나 이용하게 될지 알 수 없는 장소에 설치함으로써 별도의 스위치조작 없이 이동하는 인체를 감지하여 자동으로 조명을 온·오프(ON/OFF)시키거나, 보안을 필요로 하는 특정한 공간에 경보장치 등으로 널리 사용되고 있다.

이처럼 초전소자를 사용하는 종래의 적외선 센서는 50cm/sec∼200cm/sec의 속력으로 이동중인 물체를 감지하는데 용이하나 정지한 물체를 감지하지는 못하게 된다. 즉, 초전소자(유전체) 표면에 발생된 전하는 적외선을 지속적으로 받는 경우 더 이상 전하를 발생시키지 못하므로 정지 상태의 피감지물은 감지되지 못하게 되는 것이다.

이러한 초전소자의 단점을 보완하기 위하여 근래에는 입력되는 적외선을 단속하기 위한 압전쵸퍼나 광 셔터 방식, 써모파일 방식을 이용한 적외선 감지센서가 연구 및 개발되고 있으나 그다지 효율적인 면에서 바람직하지 못하다.

즉 압전쵸퍼 방식을 이용하는 적외선 감지센서는 연속적인 감지는 가능하지만, 부가적인 기계장치 사용으로 센서모듈의 부피 증가로 인해 부가적인 비용상승 및 에너지 소비 등의 문제점이 있으며, 특히 압전쵸퍼의 장착에 따른 잡음 발생으로 인하여 오동작의 단점을 갖는 것이다.

또한 광 셔터 방식을 이용하는 적외선 감지센서는 적외선 센서 전방부에 접하여 있기 때문에 그 부피가 매우 작고 전기적으로 작동 주파수를 임의로 조절할 수 있는 장점이 있으나, 그 제조방법이 매우 까다로우며 적외선의 파장에 따라 그 단속정도가 달라 완전하게 적외선을 차단할 수 없는 단점을 갖는 것이다.

또 써모파일 방식을 이용하는 적외선 감지센서는 주변 온도에 따라 입사되는 적외선에 대한 출력이 감소하므로 주변온도를 보상해 주어야 한다는 단점을 갖는다. 즉 주변온도가 인체 표면의 온도인 35℃ 부근인 경우 인체에서 발생하는 적외선이 주변온도 때문에 상쇄되어 센서가 인체를 감지못하는 경우가 발생할 수 있어 그 사용이 제한되는 단점을 갖는다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 초전소자의 전방에 전기적 신호에 의해 투과율이 변하는 박막 엘씨디를 형성하고, 상기 박막 엘씨디에는 전원 제어부에 의해 설정된 짧은 시간 동안 반복적으로 전원을 인가 또는 차단함으로써 결국 초전소자의 표면에 지속적으로 전하를 발생시킬 수 있도록 하였고 이로 인해 인체 감지효율을 최대한으로 높인 적외선 감지센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이처럼 본 발명은 광투과율이 우수한 박막 엘씨디를 초전소자의 전방에 형성하되, 상기 박막 엘씨디에 전원 제어부를 통해 0.2~1초 단위로 전원을 인가함으로써 초전소자의 표면에 지속적으로 전하를 발생시킬 수 있도록 하고, 이로 인해 정 지상태에 있는 인체라 할지라도 지속적인 적외선 감지로 인해 감지효율을 극대화시킬 수 있도록 하였다.

또한 본 발명은 광투과율이 우수한 고분자 액정으로 박막 엘씨디를 형성함으로써 별도의 제어장치 없이 실시간 적외선 감지가 가능하므로 부피감소 및 비용절감, 에너지 소비를 절감하도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

[도 1]은 본 발명에 따른 적외선 감지센서의 구조를 도시한 것으로, 본 발명은 물체(인체)로부터 방사된 적외선을 인가받아 물체의 존재를 감지하는 초전소자(101)와, 상기 초전소자(101)로부터 감지된 신호를 소정 레벨이상으로 증폭하는 증폭부(102)와, 상기 증폭부(102)에 의해 증폭된 신호의 잡음 성분을 제거하는 필터(103)와, 상기 필터(103)의 출력을 기준값(ref)과 비교하여 그 비교결과를 출력하는 비교부(104)와, 상기 비교부(104)의 출력에 의해 인에이블되어 소정시간 동안 동작하는 적외선 감지센서에 있어서, 상기 초전소자(101)의 전방에 위치하고 전기적 신호에 의해 투과율이 변하는 박막 엘씨디(110)와, 상기 박막 엘씨디(110)에 전원을 인가하도록 설정된 전원 제어부(120)로 구성토록 하되, 상기 박막 엘씨디(110)는 전원 인가시 적외선이 투과되고 전원 미인가시 적외선이 차단되도록 구성되어 진다.

상기 초전소자(101)는 일반적으로 초전 효과를 나타내는 유전체를 사용하여 제조되는데, 이때 사용되는 유전체는 물체에서 방사되는 적외선을 인가받아 그 열에 의해 유전체 표면에 전하를 발생시키게 되며, 이로 인해 센서의 출력이 발생하는 것이다.

상기 초전소자(101)에서 출력이 발생하게 되면, 증폭부(102)는 이를 신호처리에 적당한 크기의 전압레벨로 충분히 증폭시킨 다음, 그 증폭된 신호를 필터(103)에 제공한다.

상기 필터(103)는 증폭부(102)에 의해 증폭된 신호에 포함된 잡음(noise) 성분을 제거하여 안정된 전압형태의 신호를 비교부(104)에 제공한다.

상기 비교부(104)는 필터(103)의 출력 및 기준값(ref)을 서로 비교하여 필터(103)의 출력이 기준값보다 큰 경우에만 출력을 발생하게 된다.

상기 박막 엘씨디(110)는 전기적 신호에 의해 투과율이 변하는 장치로, 상기 박막 엘씨디(110)는 초전소자(101)의 전방에 위치하면서 0.2~1초 단위로 전원을 인가하도록 설정된 전원 제어부(120)를 통해서 상기 박막 엘씨디(110)에 전원 인가 및 미인가를 반복하게 된다. 이때 상기 전원 제어부(120)는 공지의 타이머나 계전기 등을 사용할 수도 있다.

또 상기 전원 제어부(120)는 초전소자(101)의 센서감도가 가장 좋은 조건인 0.2~1초 단위로 박막 엘씨디(110)에 전원 인가 및 미인가를 반복하게 되는데, 이는 0.2초 미만의 경우에는 초전소자(101)의 센서감도가 현저히 떨어지고 1초 초과의 경우에는 불필요한 적외선 감지로 인하여 전력낭비가 발생하기 때문이다.

또한 상기 박막 엘씨디(110)는 영구쌍극자를 갖고 있어서 자발분극을 갖는 강유전성 및 반강유전성 액정과 고분자를 혼합하여 얻어지는 고분자 조합액정(PALC)을 의미하며, 상기 박막 엘씨디(110)에 전원이 인가되면 액정과 고분자의 굴절율이 일치하여 투명한 상태가 되어 적외선이 투과하게 되고, 전원이 미인가(차단)되면 액정과 고분자의 굴절율이 서로 불일치하여 광을 산란시키므로 적외선이 차단되어지는 것이다.

즉 전기의 인가와 차단에 의해 투과율이 변하는 박막 엘씨디(110)를 초전소자(101)의 전방에 위치하도록 형성함으로써 물체가 정지상태에 있을 때에도 적외선을 지속적으로 단락시켜 주므로 물체의 적외선을 계속 감지할 수 있어 초전소자(101)의 연속동작이 가능하게 되고 사람이 정지상태라 할지라도 센서는 지속적으로 작동가능하게 되는 것이다.

이처럼 상기 박막 엘씨디(110)는 초전소자(101)에 적외선이 반복적으로 조사되도록 함으로써 초전소자(101)의 유전체 표면에 발생된 전하가 포화상태가 되는 것을 방지하게 되고, 이로 인해 정지상태의 피감지물(인체)이라 할지라도 지속적인 감지가 가능하게 되는 것이다.

이때 상기 박막 엘씨디(110)는 광투과율이 60~70%인 경우에는 적외선 투과율이 현저히 떨어져 오동작의 위험이 있으므로, 광투과율이 80%이상으로 매우 우수한 고분자 조합액정을 사용하는 것이 바람직하며, 고분자가 60중량% 이상 함유된 액정을 사용함이 바람직하다.

이처럼 본 발명은 광투과율이 우수한 박막 엘씨디(110)를 초전소자(101)의 전방에 형성하되, 상기 박막 엘씨디(110)에 전원 제어부(120)를 통해 0.2~1초 단위로 전원을 인가함으로써 정지상태에 있는 인체라 할지라도 지속적인 감지가 가능하도록 하여 본 발명 적외선센서가 감지를 중단하는 일이 없도록 하기 위한 것이다.

상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

도 1 - 본 발명 적외선 감지센서의 구조를 도시한 블록도.

도 2 - 본 발명 적외선 감지센서의 구조를 도시한 참고도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101: 초전소자 102: 증폭부

103: 필터 104: 비교부

105: 램프 구동부 106: 램프

110: 박막 엘씨디 120: 전원 제어부

Claims (3)

1. 물체로부터 방사된 적외선을 인가받아 물체의 존재를 감지하는 초전소자(101)와, 상기 초전소자(101)로부터 감지된 신호를 소정 레벨이상으로 증폭하는 증폭부(102)와, 상기 증폭부(102)에 의해 증폭된 신호의 잡음 성분을 제거하는 필터(103)와, 상기 필터(103)의 출력을 기준값(ref)과 비교하여 그 비교결과를 출력하는 비교부(104)와, 상기 비교부(104)의 출력에 의해 인에이블되어 소정시간 동안 동작하는 적외선 감지센서에 있어서,

   상기 초전소자(101)의 전방에 위치하고 전기적 신호에 의해 투과율이 변하는 박막 엘씨디(110)와, 상기 박막 엘씨디(110)에 전원을 인가하도록 설정된 전원 제어부(120)로 구성토록 하되, 상기 박막 엘씨디(110)는 전원 인가시 적외선이 투과 되고 전원 미인가시 적외선이 차단되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 적외선 감지센서의 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 전원 제어부(120)는 박막 엘씨디(110)에 0.2~1초 단위로 전원을 인가하도록 구성되어짐을 특징으로 하는 적외선 감지센서의 구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막 엘씨디(110)는 고분자가 60중량% 이상 함유된 액정을 사용하고 광투과율이 80%이상인 고분자 조합액정을 사용함을 특징으로 하는 적외선 감지센서의 구조.

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