KR20120136272A - 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서 - Google Patents

온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20120136272A
KR20120136272A KR1020110138355A KR20110138355A KR20120136272A KR 20120136272 A KR20120136272 A KR 20120136272A KR 1020110138355 A KR1020110138355 A KR 1020110138355A KR 20110138355 A KR20110138355 A KR 20110138355A KR 20120136272 A KR20120136272 A KR 20120136272A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
smoke
sensor
temperature
output
signal
Prior art date
Application number
KR1020110138355A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101774299B1 (ko
Inventor
김현탁
김봉준
박종찬
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US13/824,956 priority Critical patent/US9092959B2/en
Priority to PCT/KR2012/004500 priority patent/WO2012169802A2/ko
Publication of KR20120136272A publication Critical patent/KR20120136272A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101774299B1 publication Critical patent/KR101774299B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/06—Electric actuation of the alarm, e.g. using a thermally-operated switch
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)

Abstract

본 발명은 안전성 및 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 온도 연기 복합 경보장치는, 제 1 및 제 2 전극들 간에 배치된 온도 감응형 연기 감지 부분을 포함하는 제 1 및 제 2센서들을 이용하여 연기를 감지하기 위해 구성된 연기 감지부와, 상기 제 1 및 제 2 센서들로부터 출력되는 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들간의 차이를 설정 기준 신호와 비교하여 연기 레벨 측정 신호를 생성하는 연기 레벨 측정부와, 상기 연기 레벨 측정 신호를 수신하여 화재 발생 조건에 해당될 때에 화재 경보 신호를 생성하는 감지 제어부를 포함한다.

Description

온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서{apparatus for firing alarm and smoke sensor using the same}
본 발명은 경보장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 화재의 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서에 관한 것이다.
화재를 감지하는 방법은 실온보다 높은 온도를 감지하는 것과 연기를 감지하는 것이 있다. 널리 알려진 바와 같이, 온도감지기는 온도의 변화를 감지하는 차동 방식과 임의의 특정온도를 감지하는 정온 방식으로 설계될 수 있다. 연기 감지기는 연기를 이온화하여 감지하는 이온 방식과, 빛 입자와 연기가 충돌하여 산란광을 감지하는 광학 방식이 있다.
도 1a는 이온방식 연기감지기(100)를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 1b는 도 1a의 연기감지기(100)에서 출력되는 전압차를 나타낸 그래프들이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 이온방식 연기 감지기(100)는 연기 입자들(1)에 노출되는 외부 이온실(2)과, 외부로부터 독립된 공간을 제공하는 내부 이온실(3)을 포함할 수 있다. 외부 이온실(2)과 내부 이온실(3)에는 방사선원들(4)이 배치될 수 있다. 방사선원들(4)은 연기 입자들(1)을 이온화시키는 방사선을 방출하는 아메리슘(Am) 241 또는 라듐(Ra) 등과 같은 방사능 물질들을 포함할 수 있다. 스위치(5)는 외부 이온실(2)과 내부 이온실(3)에 인가되는 전압들을 다양한 방법으로 단속할 수 있다. 외부 이온실(2)에 연기 입자들(1)이 없을 때, 내부 전압(Vin)과, 외부 전압(Vout)은 동일하게 대칭될 수 있다. 반면, 외부 전압(Vout)의 차(ΔV)는 외부 이온실(2)에 연기 입자들(1)이 존재할 때 발생될 수 있다. 이때, 외부 전압(Vout)은 내부 전압(Vin)보다 낮아질 수 있다. 하지만, 종래의 이온방식 연기감지기는 인체에 유해한 방사능 물질을 이용한 연기의 이온화 과정이 필수적으로 요구되기 때문에 안전성이 떨어지는 단점이 있었다.
도 2는 종래의 광학식 연기감지기(200)를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 광학식 연기감지기(200)는 광원(6)으로부터 조사되는 입사광(7)이 연기 입자들(1)에 의해 산란되는 산란광(8)을 감지하는 광 센서(9)를 포함할 수 있다. 광 센서(9)는 외부로부터 독립된 공간을 갖도록 밀폐된 장소에 설치될 수 있다. 그러나, 화제의 발생시 광 센서(9)가 설치되는 독립된 공간의 확보에 따른 설치 비용이 상승될 수 있다. 또한, 종래의 광학식 연기 감지기(200)는 산란광(8)을 감지하는 고성능의 광 센서(9)를 구비해야 하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 안전성을 증대 또는 극대화할 수 있는 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는, 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 화재연기 속의 온도를 감지하는 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온도 연기 복합 경보장치는, 제 1 및 제 2 전극들 간에 배치된 온도 감응형 연기 감지 부분을 포함하는 제 1 및 제 2센서들을 이용하여 화재연기 속의 온도변화를 감지하여 연기를 감지하도록 구성된 연기 감지부; 상기 제 1 및 제 2 센서들로부터 출력되는 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들간의 차이를 설정 기준 신호와 비교하여 연기 레벨 측정 신호를 생성하는 연기 레벨 측정부; 및 상기 연기 레벨 측정 신호를 수신하여 화재 발생 조건에 해당될 때에 화재 경보 신호를 생성하는 감지 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 감응형 연기 감지 부분은 Tc 이하와 같이 온도 증가에 따라 저항이 지수함수적으로 줄어드는 금속-절연체 전이 물질과 콜렉터-에미터를 갖는 NPN 혹은 PNP 바이폴라 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 금속-절연체 전이 물질은 산화바나듐을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 센서는 상기 온도 감응형 연기 감지 부분을 지지하는 기판과, 상기 기판 및 상기 온도 감응 연기 감지 물질 부분 사이의 버퍼 부분을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 센서는 상기 온도 감응형 연기 감응 물질을 상기 연기에 노출시키는 개방구를 갖는 캔 타입 패키지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 센서는 상기 온도 감응형 연기 감응 물질을 밀봉시키는 몰드 타입 패키지를 포함할 수 있다. 상기 몰드 타입 패키지는 상기 온도 감응형 연기 감지 부분과 화학 반응되지 않는 클리어 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 연기 레벨 측정부는 상기 제 1 및 제 2 연기 감지신호의 차이를 증폭시키는 차동 증폭기를 포함 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차동 증폭기는 커런트 미러 타입 또는 크로스 커플드 타입을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 연기 복합 경보장치는, 제 1 및 제 2 전극들 간에 배치된 온도 감응형 연기 감지 부분을 구비한 센서를 포함하는 연기 감지부; 및 상기 연기 감지부의 상기 센서에서 출력되는 연기 감지 신호로부터 화재 경보 신호를 생성하여 외부로 출력하는 마이크로 제어부를 포함한다.
본 발명이 일 실시예에 따르면, 상기 연기 감지 부분은 Tc 이하와 같이 온도 증가에 따라 저항이 지수함수적으로 줄어드는 금속-절연체 전이 물질과 콜렉터-에미터를 갖는 NPN 혹은 PNP 중 하나의 바이폴라 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 센서는 상기 온도 감응형 연기 감응 부분을 노출시키는 개방구를 갖는 캔 타입 패키지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센서는 상기 온도 감응형 연기 감응 부분을 밀봉시키는 몰드 타입 패키지를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 몰드 타입 패키지는 상기 온도 감응형 연기 감지 부분과 화학 반응되지 않는 클리어 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부와 상기 마이크로 제어부에 전원 전압을 공급하는 전원전압 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부와 상기 마이크로 제어부 사이에 연결된 인풋/아웃풋 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부는 상기 센서의 출력을 이용하여 센서 입력 바이어스로 연결된 전압강하 출력단의 감지 출력 레벨을 변화시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부는 상기 센서 입력 바이어스와 상기 전압강하 출력단 사이에 연결된 저항을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부는 상기 전압강하 출력단과 상기 센서의 출력단 사이에 연결된 제 1 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부는 상기 센서의 출력 레벨이 감지 출력 레벨에 대응 되고, 상기 센서의 출력 레벨이 상기 인풋/아웃풋 인터페이스의 입력에 응답하여 조절되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부는 상기 센서의 출력단과 접지단 사이에 연결되고, 상기 인풋 아웃풋 인터페이스의 입력에 의해 제어되는 제 2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부는 센서 입력 바이어스에 연결되는 전압 강하 출력단의 감지 출력 레벨이 상기 센서의 감지 동작 민감도에 의존하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전원 전압 공급부는 상기 마이크로 제어부의 요구 전압으로 줄이는 제너 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전원 전압 공급부는 브릿지 다이오드 회로들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전원전압 공급부는 상기 마이크로 제어부에 의해 제어되는 전류의 지속을 유지하는 사이리스트 또는 사이리스트의 등가회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 상기 마이크로 제어부는 상기 화재 경보 신호를 외부에 송수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 통신부는 기지국, 중계기, 라우터 중 적어도 하나에 통신을 하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 통신부는 교신하는 휴대용 단말기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부는 적외선의 전자파를 감지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 연기 감지부는 전력 시스템의 파워 소자의 온도를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마이크로 제어부는 상기 파워 소자의 발열을 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 본 개발의 시스템은 화재 연기와 달리 열이 나는 시스템에 동일하게 적용 될 수 있디. 특히 열이 나는 파워 트랜지스터의 발열제어에도 응용이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 산화 바나듐과 같은 급격한 금속-절연체 물질의 온도 감응형 연기 감지 부분을 활성 부분으로 사용하기 때문에 안전성을 증대 또는 극대화할 수 있다. 또한, 저가의 온도 감응형 연기 감지 부분을 포함하는 연기 센서는 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 이온방식 연기감지기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1b는 도 1a의 연기감지기에서 출력되는 전압차를 나타낸 그래프들이다.
도 2는 종래의 광학식 연기감지기(200)를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도 연기 복합 경보장치를 개략적으로 나타낸 블록 다이아 그램이다.
도 4는 도 3의 연기 센서(10)와 기준 센서(20)의 스택 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 산화 바나듐의 온도 변화에 따른 저항 값을 나타낸 그래프이다.
도 6은 산화 바나듐의 압력 변화에 따른 전기전도도를 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8는 도 3의 연기 센서와, 기준 센서를 각각 나타낸 단면도들이다.
도 9 및 도 10은 도 3의 연기 감지부 및 연기 레벨 측정부를 나타내는 회로도들이다.
도 11은 연기 센서에 연결된 제 1 비교기의 출력 전압을 나타내는 그래프이다,
도 12는 연기 센서 및 기준 센서에 연결된 제 1 비교기의 출력전압을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보 장치를 나타내는 블록 다이아 그램이다.
도 14는 본 발명의 다른 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보장치를 나타내는 블록 다이아 그램이다.
도 15 내지 도 17은 연기 감지부를 나타내는 도면들이다.
도 18은 도 14의 회로도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도 연기 복합 경보장치를 개략적으로 나타낸 블록 다이아 그램이다. 도 4는 도 3의 연기 센서(10)와 기준 센서(20)의 스택 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 온도 연기 복합 경보장치는, 서로 이격하는 제 1 및 제 2 전극들(16, 18) 사이에 형성된 온도 감응형 연기 감지 부분(22)을 구비한 연기 센서(10)와 기준 센서(20)를 포함할 수 있다. 온도 감응형 연기 감지 부분(22)은 기판(12) 또는 버퍼 부분(14) 상에 배치될 수 있다. 온도 감응형 연기 감지 부분(22)은 설정된 온도에서 저항이 가변되는 금속-절연체 전이 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속-절연체 전이 물질은 산화 바나듐을 포함할 수 있다. 산화 바나듐은 상온에서 온도가 변화될 때, 저항이 급격하게 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 온도 연기 복합 경보장치는 안전성과 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
밀폐된 공간에서 화재가 발생되면 가열된 주위의 공기가 상승하여 대류 현상이 일어난다. 또한, 주위의 물건들이 타면서 생성되는 이산화 탄소 및 수증기를 포함한 고온의 연기가 발생된다. 또한, 화재 시 밀폐된 공간 내에서 공기의 가열에 의한 부피 팽창으로 압력이 상승될 수 있다. 금속-절연체 전이 물질은 임계온도 이하에서 전기를 통하지 않는 절연체와 같은 부도체가 되고, 임계온도 이상에서 전기를 흘리는 금속과 같은 도체가 될 수 있다. 또한, 금속-절연체 전이 물질은 압력의 증가에 따라 저항이 감소되고 전기전도도가 증가될 수 있다.
도 5는 산화 바나듐의 온도 변화에 따른 저항 값을 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 산화 바나듐은 온도에 따라 저항이 지수 함수적으로 감소될 수 있다. 여기서, 가로축은 온도의 변화를 나타내고, 세로축은 저항 값을 나타낸다. 예를 들어, 산화 바나듐은 약 65℃(338K)정도에서 저항이 지수 함수적으로 감소될 수 있다.
도 6은 산화 바나듐의 압력 변화에 따른 전기전도도를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 산화 바나듐은 압력의 증가에 따라 전기 전도도가 증가될 수 있다. 여기서, 가로축은 바이어스 에너지에 대응되는 전자기파의 주파수(w)이고, 세로축은 전기 전도도를 나타낸다. 산화 바나듐은 0.2GPa, 2.0GPa, 4.6GPa, 5.9GPa, 8.4GPa, 10.1GPa, 11.9GPa, 13.9GPa 순차적으로 증가되는 압력에 따라 약 0에서 약 200Ω-1㎝- 1정도까지 점진적으로 증가되는 전기 전도도를 가질 수 있다. 또한, 전기 전도도는 전자기파의 주파수에 비례하여 증가될 수 있다. 따라서, 온도 감응형 연기 감지 부분(22)은 온도 및 압력에 따라 저항이 감소되고 전기 전도도가 증가되는 산화 바나듐을 포함할 수 있다.
금속-절연체 전이 물질은 저농도의 정공이 첨가된 p형 Si, Ge, Al, As, Sb, B, N, Ga, P, In, Te, Ag, Cd, Zn, Pb, S, Bi, K, H, Be, O 또는 C의 개별 원소 혹은 상기 원소들로 구성된 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 그리고 저농도의 정공이 첨가된 p형 산화물 반도체인 Y, Pr, Ba, Cu, La, Sr, Ti, V, Ca, Fe, W, Mo, Nb, Al, Hf, Ta, Zr, La, Pd, O 원소 혹은 상기 원소들로 구성된 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 또한 저 농도의 정공이 첨가된 Fe, S, Sm, Se, Te, Eu, Si, Mn, Co, B, H, Li, Ca, Y, Ru, Os, P, As, P, Ir,Ti, Zr, Hf, Mo, Te, Tc, Re, Rh, Pt, Yb, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, 뗘, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu, O 혹은 C 원소, 전이, 희토류 및 란탄계 원소 혹은 상기 원소들로 구성된 반도체를 포함할 수 있다. 기판(12)은 실리콘 단결정, 또는 사파이어를 포함할 수 있다. 실리콘 단결정의 기판(12)과 금속-절연체 전이 물질의 온도 감응형 연기 감지 부분(22)사이에 버퍼 부분(14)이 배치될 수 있다. 버퍼 부분(14)은 산화실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN), 산질화 실리콘(SiON)을 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8는 도 3의 연기 센서(10)와, 기준 센서(20)를 각각 나타낸 단면도들이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 연기 센서(10)는 연기 입자들이 접촉되는 온도 감응형 연기 감지 부분(22)이 외부로 노출되는 개방구(23)를 갖는 캔 타입 패키지(24)를 포함할 수 있다. 캔 타입 패키지(24)는, 제 1 및 제 2 전극들(16, 18)에 연결되고 개방구(23)에 대향되는 방향으로 인출되는 리드들(17)을 인출시킬 수 있다. 캔 타입 패키지(24)는 충진 재(15)에 의해 제 1 및 제 2 전극들(16, 18)과 리드들(17)로부터 절연될 수 있다. 캔 타입 패키지(24)는 기판(12) 및 버퍼 부분(14)을 밀봉시킬 수 있다. 연기 센서(10)는 연기 박스(19) 내에 배치될 수 있다.
기준 센서(20)는 온도 감응형 연기 감지 부분(22)을 밀폐시키는 몰드 타입 패키지(26)를 포함할 수 있다. 몰드 타입 패키지(26)는 기준 센서(20)의 온도 감응형 연기 감지 부분(22)을 밀봉시킬 수 있다. 이때, 몰드 타입 패키지(26)는 온도 감응형 연기 감지 부분(22)에 접촉될 수 있다. 몰드 타입 패키지(26)는 온도 감응형 연기 감지 부분(22)과 화학반응되지 않는 고분자 또는 베리어 부분의 클리어 화합물을 포함할 수 있다. 리드들(17)은 몰드 타입 패키지(26) 내부에서 제 1 및 제 2 전극들(16, 18)에 연결될 수 있다. 또한, 리드들(17)은 상기 몰드 타입 패키지(26)의 내부로 외부로 인출될 수 있다. 기준 센서(20)는 연기 센서(10)와 동일한 공간 내에 배치될 경우, 연기 센서(10)와의 온도 차에 대응되는 전압 차를 보상할 수 있다. 연기 센서(10)과 기준 센서(20)는 연기 감지부(30)가 될 수 있다.
도 9 및 도 10은 도 3의 연기 레벨 측정부의 제 1 비교기를 나타내는 회로도들이다.
도 3 및 도 9를 참조하면, 연기 레벨 측정부(40)는 연기 감지부(30)의 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들(IN1, IN2)를 입력받아 제 1 및 제 2 연기 레벨 측정 신호들(M1, M2)을 생성할 수 있다. 연기 레벨 측정부(40)는 제 1 비교기(42)와, 제 2 비교기(44)를 포함할 수 있다. 제 1 비교기(42)는 연기 센서(10) 및 기준 센서(20)의 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들(IN1, IN2)의 차이에 대응되는 전압 차를 획득할 수 있다. 제 1 비교기(42)는 연기 센서(10)에서 연기의 존재 유무를 제 2 비교기(44) 또는 감지 제어부(50)에 제공할 수 있다. 제 1 비교기(42)는 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 차동 증폭기는 전류 미러 타입 또는 크로스 커플드 타입을 가질 수 있다.
전류 미러 타입 차동 증폭기(도 9 참조)는 제 1 및 제 2 바이폴라 트랜지스터들(Q1, Q2)과, 제 1 및 제 2 저항들(R1, R2)을 포함할 수 있다. 연기 센서(10)는 제 1 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결될 수 있다. 기준 센서(20)는 제 2 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 바이폴라 트랜지스터들(Q1, Q2)의 콜렉터들은 접지되고, 이미터들은 제 1 및 제 2 노드들(N1, N2)에 각각 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 노드들(N1, N2)은 제 1 및 제 2 저항들(R1, R2)에 각각 연결되고, 제 1 및 제 2 출력단(Vout1, Vout2)이 될 수 있다. 제 2 저항(R2)은 제 1 저항(R1)의 저항값과 동일하거나 다른 저항값으로 설정되는 가변저항이 될 수 있다. 제 1 저항(R2)은 연기 센서(10)의 초기 세팅 시에 상기 연기 센서(10)와 기준 센서(20)의 저항값들의 차이를 보상시킬 수 있다. 제 1 출력단(out1)은 제 1 노드(N2)에 연결되고, 제 2 출력단(out2)은 제 2 노드(N2)에 연결될 수 있다. 제 1 출력단(out1)은 연기 센서(10)의 제 1 연기 감지 신호(IN1)에 응답하여 제 1 출력 전압(Vout1)을 출력한다. 제 2 출력단(out2)은 기준 센서(20)의 제 2 연기 감지 신호(IN2)에 응답하여 제 2 전압(Vout2)을 출력한다. 제 1 비교기(42)는 제 1 출력 전압(Vout1)과 제 2 출력 전압(Vout2)의 차에 대응되는 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 제 2 비교기(44)에 출력할 수 있다.
연기 센서(10) 및 기준 센서(20)에서 유사한 레벨의 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들(IN1, IN2)가 출력되면, 제 1 비교기(42)는 0V정도의 제 1 연기 레벨 측전 신호(M1)를 제 2 비교기(44)에 출력할 수 있다. 반면, 연기 센서(10)에서 연기가 감지되어 연기 센서(10)와 기준 센서(20) 서로 다른 레벨의 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들(IN1, IN2)이 출력되면, 제 1 비교기(42)는 0V 보다 높은 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 제 2 비교기(44)에 출력할 수 있다.
따라서, 전류 미러 타입의 차동 증폭기는 제 1 출력단(out1), 또는 제 2 출력단(out2)으로 출력되는 제 1 출력 전압(Vout1)과 제 2 출력 전압(Vout2)의 차이에 대응되는 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 제 2 비교기(44)에 제공할 수 있다.
표 1은 20cm정도의 길이를 갖는 관(tube)으로 이루어진 연기 박스(19)에 담배 연기를 주입한 후 약 30초 정도에 계측된 제 1 출력단(out1)의 전류를 나타낸다.
연기센서(10) 연기 주입전 연기주입후 30초경과 변화값
전류(mA) 온도(℃) 전류(mA) 온도(℃) 전류(mA) 온도(℃)
소자 1 4.62 22 4.85 26 +0.23 +4
소자 2 15.1 22 15.87 25 +0.77 +3
소자 3 3.2 23 3.25 25 +0.05 +2
소자 4 7.7 23 7.94 25 +0.24 +2
여기서, 연기 센서(10)는 온도 감응형 연기 감지 부분(22)의 종류에 따라 감지능이 서로 다른 소자 1 내지 소자 4를 포함할 수 있다. 제 1 출력단(out1)은 소자 1 내지 소자 4에서 연기를 감지할 때, 그 전의 스탠바이 상태보다 약 .05mA 내지 약 0.77mA정도 높은 전류를 출력할 수 있다. 이때, 소자 1 내지 소자 4는 연기를 감지하면 약 2도 내지 3도 정도의 온도가 상승될 수 있다. 연기 박스(19)는 연기에 독립적으로 노출되도록 기준 센서(20)와 분리된 별도의 공간이 될 수 있다.
표 2는 35cm정도의 길이를 갖는 관으로 이루어진 연기 박스(19)에 모기향 연기를 주입하기 전과, 주입 후의 30초 및 1분 후에 제 1 출력단(out1)으로 출력되는 제 1 출력 전압(Vout1)을 나타낸다.
연기센서
(10) 		제 2 저항(R2) 기준 센서(20)의 저항 연기 주입전 연기 주입 후
스탠바이 상태의 제 1 출력전압(mV) 30초 후
제 1 출력전압 (mV) 		1분 후
출력전압(V)
소자 1 9.8 MW 765KW 2 86 2.96
소자 2 1.8 MW 765KW 10 2500 (2.5V) 3.60
여기서, 소자 1의 연기 센서(10)는 제 2 저항(R2)이 9.8 MW정도의 저항 값을 갖고, 기준 센서(20)가 약 765KW 정도의 저항을 가질 수 있다. 또한, 소자 2의 연기 소자(10)는 제 2 저항(R2)이 1.8 MW정도의 저항을 갖고, 기준 센서(20)가 약 765KW 정도의 저항을 가질 수 있다. 제 1 비교기(42)는 소자 1의 연기 센서(10)에서 모기향 연기의 감지 전인 스탠바이 상태에 제 1 출력단(out1)으로 약 2mV정도의 제 1 출력 전압(Vout1)을 출력할 수 있다. 모기향 연기 주입 약 30 초 후에 약 86mV 정도의 제 1 출력 전압(Vout1)을 출력하고, 1분 후에 약 2.96V정도의 제 1 출력 전압(Vout1)을 출력할 수 있다. 이때, 제 2 출력 전압(Vout1)은 약 2mV정도일 수 있다. 제 1 출력 전압(Vout1)은 연기가 감지된 후부터 제 2 출력 전압(Vout1)에 비해 과도하게 증가되기 때문에 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)에 대응될 있다.
또한, 제 1 비교기(42)는 소자 2의 연기 센서(10)의 스탠바이 상태에서 제 1 출력단(out1)으로 약 10mV 정도의 제 1 출력전압(Vout1)을 출력할 수 있다. 제 1 비교기(42)는 모기향 연기 주입 약 30 초 후에 제 1 출력단(out1)으로 약 2.5V정도의 제 1 출력 전압(Vout1)을 출력하고, 1분 후에 약 3.6V정도의 제 1 출력 전압(Vout1)을 출력할 수 있다. 따라서, 온도 감응형 연기 감지 부분(22)을 포함하는 연기 센서(10)는 연기를 감지할 수 있다. 또한, 제 1 비교기(42)는 연기 센서(10)의 제 1 연기 감지 신호(IN1)로부터 생성된 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 제 2 비교기(44)에 출력할 수 있다.
도 11은 연기 센서(10)에 연결된 제 1 비교기(42)의 출력 전압을 나타내는 그래프이다,
도 9 및 도 11을 참조하면, 제 1 비교기(42)는 연기 센서(10)에서 연기의 농도에 비례하여 불규칙적으로 강하되는 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 제 1 비교기(42)에 출력할 수 있다. 여기서, 제 1 비교기(42)는 기준 센서(20), 제 2 저항(R2), 및 제 2 바이폴라 트랜지스터(Q2)가 생략된 증폭기가 될 수 있다. 즉, 제 1 비교기(42)는 연기 센서(10)에 베이스가 연결된 제 1 바이폴라 트랜지스터(Q1)와, 상기 제 1 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 연결된 제 1 저항(R1)만을 포함할 수 있다. 그래프의 좌측 세로 축은 전압 강하를 나타내고, 우측 세로축은 연기의 온도 및 농도를 나타내고, 가로 축은 연기의 온도 및 농도를 증가시키면서 수행된 실험의 횟수를 나타낸다. 약 39℃ 및 약 40℃ 정도의 연기 박스(19) 내에 약 2% 내지 32% 정도의 연기가 연기 박스(19)에 주입되면, 제 1 비교기(42)는 제 1 출력단(out1)으로 약 4.75V에서 약 4.65V정도로 감소되는 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 출력할 수 있다. 이때, 연기의 농도가 2%에서 5%로 증가되면, 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)는 4.75V에서 4.68V까지 급격하게 감소될 수 있다. 반면, 연기의 농도가 15%에서 32%까지 증가될 때, 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)는 4.6V에서 4. 5V까지 완만하게 감소될 수 있다. 제 1 비교기(42)는 연기의 농도의 변화에 따라 불규칙적인 기울기로 감소되는 전압의 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 출력할 수 있다. 또한, 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)는 연기 센서(10)로부터 생성된 제 1 연기 감지 신호(IN1)에 매칭되지 않을 수 있다. 이는 제 1 연기 레벨 측정 신호(IN1)가 연기 센서(10)의 온도 변화에 따른 노이즈를 포함할 수 있기 때문이다.
도 12는 연기 센서(10) 및 기준 센서(20)에 연결된 제 1 비교기(42)의 출력전압을 나타낸 그래프이다.
도 9 및 도 12를 참조하면, 제 1 비교기(42)는 연기 센서(10)에서 감지되는 연기의 농도에 따라 규칙적으로 반비례하는 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 출력할 수 있다. 여기서, 좌측 세로 축은 전압 강하를 나타내고, 우측 세로축은 연기의 온도 및 농도를 나타내고, 가로 축은 연기의 온도 및 농도를 증가시키면서 수행된 실험의 횟수를 나타낸다. 또한, 연기 센서(10)와 기준 센서(20)의 온도는 동일하게 증감될 수 있다. 제 1 비교기(42)는 기준 센서(20)에서 입력되는 제 2 연기 감지 신호(IN2)로부터 연기의 온도에 따른 노이즈가 제거될 수 있다. 예를 들어, 연기 박스(19) 내에 약 2% 내지 35%정도의 연기가 주입되면 제 1 비교기(42)는 9mV에서 3mV까지 순차적으로 감소되는 전압의 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)를 출력할 수 있다. 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)는 약 0.25정도의 기울기를 가질 수 있다. 따라서, 연기 감지부(20)는 연기 센서(10)의 온도 변화에 대응되는 노이즈를 제거하기 위해 상기 연기 센서(10)과 동일한 온도 감응형 연기 감지 부분(22)을 갖는 기준 센서(20)를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 10을 참조하면, 크로스 커플드 타입의 차동 증폭기는 대칭적으로 연결된 제 1 및 제 2 바이폴라 트랜지스터들(Q1, Q2)과, 제 1 및 제 2 PMOS들(PM1, PM2)과, 제 1 및 제 2 저항들(R1, R2)을 포함할 수 있다. 연기 센서(10)는 제 1 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결될 수 있다. 제 1 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 접지되고, 제 1 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 이미터는 제 3 노드(N3)에 연결될 수 있다. 제 3 노드(N3)에는 제 1 PMOS(PM1)의 드레인과 제 2 PMOS(PM2)의 게이트와, 제 3 출력단(out3)이 연결될 수 있다. 제 1 PMOS(PM1)의 게이트는 제 2 PMOS(PM2)의 드레인과 제 2 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 이미터 사이의 제 4 노드(N4)에 연결될 수 있다. 제 1 PMOS(PM1)의 소스는 제 1 저항(R1)을 통해 전원전압(Vcc)을 인가 받을 수 있다. 마찬가지로, 기준 센서(20)는 제 2 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결될 수 있다. 제 2 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 콜렉터는 접지되고, 이미터는 제 4 노드(N4)에 연결될 수 있다. 제 4 노드(N4)에는 제 1 PMOS(PM1)의 게이트와, 제 2 PMOS(PM2)의 드레인과, 제 4 출력단(out4)이 연결될 수 있다. 스탠바이 상태에서는 제 3 출력단(out3) 및 제 4 출력단(out4)으로 동일 레벨의 전압이 출력될 수 있다. 연기 센서(10)에서 연기가 감지되면 제 3 출력단(out3) 및 제 4 출력단(out4)에 서로 다른 레벨의 전압이 출력될 수 있다. 연기 센서(10)에 연기가 감지되어 제 1 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스의 전압이 증가될 수 있다. 제 1 PMOS(PM1)가 오프 상태에서 제 1 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 콜렉터와 이미터간의 전류가 증가함으로서 제 3 출력단(out3)으로 낮은 전압이 출력될 수 있다. 또한, 제 3 출력단(out3)과 연동되어 제 2 PMOS(PM2)가 턴온되고, 제 4 출력단(out4)으로 제 3 출력단(out3)보다 상대적으로 높은 전압이 출력될 수 있다. 제 3 출력단(out3) 및 제 4 출력단(out4)으로 출력되는 전압의 차이는 제 1 연기 레벨 측정 신호가 될 수 있다.
제 2 비교기(44)는 제 1 연기 레벨 측정 신호(M1)와 기준 신호를 비교하여 제 2 연기 레벨 측정 신호(M2)를 생성할 수 있다. 제 2 비교기(44)는 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 제 2 연기 레벨 측정 신호(M2)는 감지 제어부(50)에 연기의 농도에 대한 정보를 제공할 수 있다.
감지 제어부(50)는 제 2 연기 레벨 측정 신호(M2)를 이용하여 화재 발생을 판단하고 화재 경보 신호를 생성할 수 있다. 감지 제어부(50)는 제 2 비교기(44)에서 입력되는 제 2 연기 레벨 측정 신호(M2)로부터 연기의 농도를 판단할 수 있다. 통신부(60)는 감지 제어부(50)으로부터 출력되는 화재 경보 신호를 유무선으로 알람 장치 또는 휴대 단말기에 출력할 수 있다. 감지 제어부(50) 및 통신부(60)는 퍼스널 컴퓨터를 포함할 수 있다. 특히, 통신부(60)는 기지국, 중계기, 라우터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 사용자로 하여금 화재 상태를 인지시키기 위해 통신부(60)는 중계기를 통해 스마트 폰과 같은 휴대용 단말기에 화재 경보 신호를 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 온도 연기 복합 경보 장치는 연기 감지기보다 높은 안전성을 갖고 저렴하기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보 장치를 나타내는 블록 다이아 그램이다.
도 13 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보장치는, 연기 감지부(30)의 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들(IN1, IN2)를 입력받아 연기 발생의 유무를 판별하고, 외부 장치(80)에 화재 경보 신호를 출력하는 마이크로 제어부(MICOM or microcontroller, 70)를 포함할 수 있다. 연기 감지부(30)는 연기 센서(10) 및 기준 센서(20)를 포함할 수 있다. 연기 센서(10) 및 기준 센서(20)들은 온도 감응형 연기 감지 부분(22)을 포함할 수 있다.
마이크로 제어부(70)는 A/D 컨버터(Analog to Digital converter, 72)와, 연산 처리부(mirco processing unit, 74), 및 통신부(60)를 포함할 수 있다. A/D 컨버터(72)는 연기 센서(10) 및 기준 센서(20)에서 출력되는 아날로그 신호의 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들(IN1, IN2)을 디지털 신호들로 변환하여 연산 처리부(74)에 전송할 수 있다. A/D 컨버터(72)는 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들(IN1, IN2)의 노이즈를 줄일 수 있다. A/D 컨버터(72)는 연기 센서(10) 및 기준 센서(20)으로부터 일정 시간을 주기로 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들(IN1, IN2)을 샘플링할 수 있다.
연산 처리부(74)는 연기 센서(10) 및 기준 센서(20)의 제 1 및 제 2 연기 감지신호들(IN1, IN2)을 비교 분석하고, 화재 경보 신호를 생성할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 연산 처리부(74)는 레스터, 연산 회로, 및 제어 회로를 갖는 마이크로 중앙 처리 장치(CPU)를 포함할 수 있다. 통신부(60)는 연산 처리부(64)로부터 출력되는 화재 경보 신호를 유무선으로 외부 장치(80)에 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보장치는 마이크로 제어부(60)을 포함하기 때문에 초소형화될 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보장치를 나타내는 블록 다이아 그램이다. 도 15 내지 도 17은 연기 감지부를 나타내는 도면들이다. 도 18은 도 14의 회로도면이다.
도 4와, 도 14 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보장치는, 서로 이격하는 제 1 및 제 2 전극들(16, 18) 사이에 형성된 온도 감응형 연기 감지 부분(22)을 구비한 하나의 연기 센서(10)를 포함할 수 있다. 온도 감응형 연기 감지 부분(22)은 설정된 온도에서 저항이 가변되는 금속-절연체 전이 물질을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 연기 센서(10)는 제 1 및 제 2 전극들(16, 18)에 대응되는 콜렉터와 이미터를 갖는 PNP 또는 NPN 중 어느 하나의 바이폴라 트랜지스터를 포함할 수 있다. 연기 감지부(30)는 연기뿐만 아니라, 전력 시스템의 파워 소자의 온도를 감지할 수 있다. 파워 소자는 파워 트랜지스터 또는 파워 LED를 포함할 수 있다. 또한, 마이크로 제어부(70)는 파워 소자의 발열을 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 하나의 연기 센서(10)로 구성된 연기 감지부(30)는 다음과 같이 설명될 수 있다.
도 15을 참조하면, 상기 연기 감지부(30)는 센서(10)의 출력을 이용하여 센서 입력 바이어스(IN1)로 연결된 전압강하 출력단(OU1)의 감지 출력 레벨을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 연기 감지부(30)는 연기 센서(10)에 병렬로 연결되는 제 3 저항(R3)과 상기 연기 센서(10)의 연기 감지 신호를 증폭 시키는 제 3 바이폴라 트랜지스터(T3)을 포함할 수 있다. 제 3 저항(R3)은 센서 입력 바이어스(IN1)와 상기 전압강하 출력단(OU1) 사이에 연결될 수 있다. 연기 센서(10)는 제 3 바이폴라 트랜지스터(T3)의 베이스에 연결될 수 있다. 연기 센서(10)와 제 3 저항(R3)은 I/O 인터페이스와 A/D 컨버터(72) 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 제 3 트랜지스터(T3)의 이미터는 상기 전압강하 출력단(OU1)에 연결되고, 콜렉터는 접지단에 연결되고, 베이스는 상기 연기 센서(10)의 출력단(CON1) 연결될 수 있다. 제 3 저항(R3)은 제 3 바이폴라 트랜지스터(T3)의 이미터에 대한 부하일 수 있다. 연기 센서(10)에서 연기 감지 신호가 발생되면, 제 3 바이폴라 트랜지스터(T3)의 콜렉터에서 이미터로 증폭된 전류가 흐를 수 있다.
도 16을 참조하면, 연기 센서(10)는 I/O 인터페이스와 A/D 컨버터(72) 사이에 직접 연결될 수 있다. 이때, 연기 센서(10)의 출력 레벨은 감지 출력 레벨에 대응될 수 있다. 또한, 연기 센서(10)의 출력 레벨은 다른 I/O 인터페이스의 입력 신호에 응답하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 연기 감지부(30)는 상기 연기 센서(10)의 출력단(OU2)과 접지단 사이에 이미터와 콜렉터가 연결되고, I/O 인터페이스에 베이스가 연결된 제 4 바이폴라 트랜지스터(T4)를 포함할 수 있다.
도 17을 참조하면, 상기 연기 감지부(30)는 상기 연기 센서(10) 입력 바이어스에 연결되는 전압 강하 출력단(OU3)의 감지 출력 레벨이 상기 연기 센서(10)의 감지 동작 민감도에 의존하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 연기 감지부(30)는 전원전압 공급부(90)에서부터 연결된 I/O인터페이스와, 접지단 사이에 직렬로 연결된 제 5 저항(R5)과, 연기 센서(10)를 포함할 수 있다. 제 4 저항(R4)은 연기 센서(10)의 부하 단으로서, 대기 전류를 최소화시킬 수 있다. 연기 센서(10)는 제 5 저항(R5)의 일정한 저항값에 대해 가변되는 가변 저항으로서 동작될 수 있다. A/D 컨버터(72)는 제 5 저항(R5)과, 연기 센서(10) 사이에 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보장치는, 하나의 연기 센서(10)로 구성된 연기 감지부(30)를 포함할 수 있다.
도 14 및 도 18을 참조하면, 마이크로 제어부(70)는 대기 상태(wait state)의 연기 센서(10)에서 출력되는 연기 감지 신호로부터 기준 신호를 생성할 수 있다. 연기 센서(10)에서 출력되는 연기 감지 신호는, 일반적인(nomal) 대기 상태와, 연기의 발생 상태에 따라 서로 다른 레벨의 피크들을 가질 수 있다. 마이크로 제어부(70)는 연기 센서(10)의 대기 상태의 연기 감지 신호를 기준 신호로 인식할 수 있다. 마이크로 제어부(70)는 연기 센서(10)로부터 대기 상태보다 높은 레벨을 갖는 연기 감지 신호가 입력되면, 신부(60)를 통해 연기 발생 신호를 외부 장치(80)에 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보장치는 실시예의 기준 센서(20)가 생략된 하나의 연기 센서(10)로 이루어진 연기 감지부(30)을 포함할 수 있다.
전원전압 공급부(90)는 마이크로 제어부(70)와, 연기 감지부(30)에 전원전압을 공급할 수 있다. 전원전압 공급부(90)는 직류 성분의 정전압을 제공하기 위한 제 1 다이오드(D1)와, 제 1 및 제 2 커패시터들(C1, C2)과, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 하는 브릿지 다이오드 회로(96)를 포함할 수 있다. 브릿지 다이오드 회로(96)는 제 2 제너 다이오드(D2)와, 제 3 내지 제 4 다이오드들(D3, D4, D5, D6)를 포함할 수 있다. 제 2 제너 다이오드(D2)는 외부의 공급 전압이 마이크로 제어부의 요구 전압보다 클 때, 상기 공급 전압을 감압시킬 수 있다. 도시되지는 않았지만, 전원전압 공급부(90)는 전압을 승압 또는 가변압기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원전압 공급부(90)는 외부로부터 약 24V의 입력 전압을 입력받아 마이크로 제어부(70)에 약 3V의 출력전압을 공급할 수 있다.
마이크로 제어부(70)와 연기 센서(10)는 I/O 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. 마이크로 제어부(70)는 전원전압 공급부(90)로부터 전원전압을 입력 받을 수 있다. I/O 인터페이스는 마이크로 제어부(70)와 연기 감지부(30)사이에 연결될 수 있다. 마이크로 제어부(70)는 I/O 인터페이스를 통해 연기 감지부(30)에 전달할 수 있다.
도 4 및 도 17을 참조하면, 마이크로 제어부(70)와 전원전압 공급부(90)사이에서 전원전압을 스위칭하는 전원전압 단속부(92)가 배치될 수 있다. 전원전압 단속부(92)는 적정 온도 이상에서 전원전압을 턴온 시키는 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 금속-절연체 전이 물질을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 금속-절연체 전이 물질은 제 1 전극(16)과 제 2 전극(18) 사이에 배치될 수 있다. 금속-절연체 전이 물질은 일정 온도 이상에서 제 1 전극(16)과, 제 2 전극(18) 사이의 전원전압을 턴온 시킬 수 있다. 때문에, 전원전압 단속부(92)는 대기 전력의 소모를 제거할 수 있다.
정전압 및 잡음 제거 회로(98)는 전원전압 단속부(92)와 마이크로 제어부(70) 사이에 배치될 수 있다. 정전압 및 잡음 제거 회로(98)은 제 7 바이폴라 트랜지스터(T7)와, 제 7 저항(R7), 제 7 제너 다이오드(D7), 및 제 8 저항(R8)을 포함할 수 있다. 제 7 바이폴라 트랜지스터(T7)의 이미터는 전원전압 단속부(92)에 연결되고, 콜렉터는 접지단으로 연결될 수 있다.
전원 전압 공급부(90)는 전원 전압의 공급 상태를 표시하는 표시부(94)를 포함할 수 있다. 표시부(94)는 전원전압 단속부(92)의 턴온 또는 턴오프와 같은 동작 상태를 표시할 수 있다. 표시부(94)는 제 4 및 제 5 트랜지스터(T4, T5)와, 제 5 저항(R5)과, 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 제 4 및 제 5 트랜지스터(T4, T5)는 마이크로 제어부(70)에 의해 제어될 때, 전류를 지속시키는 사이리스트 또는 사이리스트 등가 회로를 포함할 수 있다. 발광 다이오드(LED)는 전원 단속부(92)의 턴온 시에 발광될 수 있다. 통신부(60)는 외부 장치(80)들과 유 무선 통신이 가능하며, 특히, 스마트 폰(smart phone), 또는 아이 폰(i-phone)등과 같은 휴대용 모바일 폰들과 통신될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 응용예에 따른 온도 연기 복합 경보장치는 안전성과 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 연기 센서 20: 기준 센서
30: 연기 감지부 40: 연기 레벨 측정부
50: 감지 제어부 60: 통신부
70: 마이크로 제어부 80: 외부 장치
90: 전원전압 공급부

Claims (30)

  1. 제 1 및 제 2 전극들 간에 배치된 온도 감응형 연기 감지 부분을 포함하는 제 1 및 제 2센서들을 이용하여 연기를 감지하기 위해 구성된 연기 감지부;
    상기 제 1 및 제 2 센서들로부터 출력되는 제 1 및 제 2 연기 감지 신호들간의 차이를 설정 기준 신호와 비교하여 연기 레벨 측정 신호를 생성하는 연기 레벨 측정부; 및
    상기 연기 레벨 측정 신호를 수신하여 화재 발생 조건에 해당될 때에 화재 경보 신호를 생성하는 감지 제어부를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 감응형 연기 감지 부분은 금속-절연체 전이 물질을 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 상기 온도 감응형 연기 감응 물질을 상기 연기에 노출시키는 개방구를 갖는 캔 타입 패키지를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 센서는 상기 온도 감응형 연기 감응 물질을 밀봉시키는 몰드 타입 패키지를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연기 레벨 측정부는 상기 제 1 및 제 2 연기 감지신호의 차이를 증폭시키는 차동 증폭기를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 차동 증폭기는 커런트 미러 타입 또는 크로스 커플드 타입을 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  7. 제 1 및 제 2 전극들 간에 배치된 온도 감응형 연기 감지부분을 구비한 센서를 포함하는 연기 감지부; 및
    상기 연기 감지부의 상기 센서에서 출력되는 연기 감지 신호로부터 화재 경보 신호를 생성하여 외부로 출력하는 마이크로 제어부를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연기 감지 부분은 온도 증가에 따라 저항이 감소하는 금속-절연체 전이 물질을 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속-절연체 전이 물질은 산화바나듐을 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 제 1 전극과 제 2 전극에 대응되는 콜렉터 및 이미터를 갖는 NPN 혹은 PNP중 어느 하나의 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 온도 연기 복합 경보 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 온도 감응형 연기 감응 부분을 노출시키는 개방구를 갖는 캔 타입 패키지를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 온도 감응형 연기 감응 부분을 밀봉시키는 몰드 타입 패키지를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 몰드 타입 패키지는 상기 온도 감응형 연기 감지 부분과 화학 반응되지 않는 클리어 화합물을 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 연기 감지부와 상기 마이크로 제어부에 전원 전압을 공급하는 전원전압 공급부를 더 포함하는 온도 연기 복합 경보 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연기 감지부와 상기 마이크로 제어부 사이에 연결된 인풋/아웃풋 인터페이스를 더 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 연기 감지부는 상기 센서의 출력을 이용하여 센서 입력 바이어스로 연결된 전압강하 출력단의 감지 출력 레벨을 변화시키도록 구성됨을 특징으로 하는 온도연기 복합 경보장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연기 감지부는 상기 센서 입력 바이어스와 상기 전압강하 출력단 사이에 연결된 저항을 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 연기 감지부는 상기 전압강하 출력단과 상기 센서의 출력단 사이에 연결된 제 1 트랜지스터를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 연기 감지부는 상기 센서의 출력 레벨이 감지 출력 레벨에 대응 되고, 상기 센서의 출력 레벨이 상기 인풋/아웃풋 인터페이스의 입력에 응답하여 조절되도록 구성됨을 특징으로 하는 온도 연기 복합 경보장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 연기 감지부는 상기 센서의 출력단과 접지단 사이에 연결되고, 상기 인풋 아웃풋 인터페이스의 입력에 의해 제어되는 제 2 트랜지스터를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 연기 감지부는 센서 입력 바이어스에 연결되는 전압 강하 출력단의 감지 출력 레벨이 상기 센서의 감지 동작 민감도에 의존하도록 구성되는 온도 연기 복합 경보장치.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 전원 전압 공급부는 상기 마이크로 제어부의 요구 전압으로 줄이는 제너 다이오드를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 전원 전압 공급부는 브릿지 다이오드 회로들을 더 포함하는 온도 연기 복합 경보 장치.
  24. 제 14 항에 있어서,
    상기 전원전압 공급부는 상기 마이크로 제어부에 의해 제어되는 전류의 지속을 유지하는 사이리스트 또는 사이리스트의 등가회로 중 적어도 하나를 포함하는 온도 연기 복합 경보 장치.
  25. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로 제어부는 상기 화재 경보 신호를 외부에 송수신하는 통신부를 더 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 통신부는 기지국, 중계기, 라우터 중 적어도 하나를 포함하는 온도 연기 복합 경보장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 통신부는 교신하는 휴대용 단말기를 더 포함하는 온도 연기 복합 시스템.
  28. 제 7 항에 있어서,
    상기 연기 감지부는 적외선의 전자파를 감지하는 온도 연기 감지 경보장치.
  29. 제 7 항에 있어서,
    상기 연기 감지부는 전력 시스템의 파워 소자의 온도를 감지하는 온도 연기 감지 경보 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 마이크로 제어부는 상기 파워 소자의 발열을 제어하는 제어 신호를 출력하는 온도 연기 경보 장치.
KR1020110138355A 2011-06-08 2011-12-20 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서 KR101774299B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/824,956 US9092959B2 (en) 2011-06-08 2012-06-07 Composite temperature and smoke alarm device and equipped smoke sensor therein
PCT/KR2012/004500 WO2012169802A2 (ko) 2011-06-08 2012-06-07 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110055312 2011-06-08
KR20110055312 2011-06-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120136272A true KR20120136272A (ko) 2012-12-18
KR101774299B1 KR101774299B1 (ko) 2017-09-06

Family

ID=47903783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110138355A KR101774299B1 (ko) 2011-06-08 2011-12-20 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9092959B2 (ko)
KR (1) KR101774299B1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10921367B2 (en) * 2019-03-06 2021-02-16 Analog Devices, Inc. Stable measurement of sensors methods and systems
US11195391B2 (en) * 2020-03-13 2021-12-07 Designer Karolina Adolfsson Wearable distress device
US11232690B2 (en) * 2020-03-15 2022-01-25 Michael Shepard Multipurpose alert system for smoke, fire, natural gas, and/or carbon monoxide
US11959857B2 (en) 2020-09-25 2024-04-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for measuring Raman scattering, and apparatus and method for determining true fire using the apparatus
US11747270B2 (en) 2020-11-23 2023-09-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Fire detection and feature extraction apparatus and method based on dual optical wavelength
KR20230076597A (ko) 2021-11-24 2023-05-31 한국전자통신연구원 화염 감지 시스템 및 방법
CN115294719B (zh) * 2022-09-30 2022-12-02 山西诺达科技股份有限公司 一种楼宇安防监控系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0644109Y2 (ja) 1988-09-05 1994-11-14 富士通株式会社 Ｉｃパッケージ
US6426703B1 (en) * 1997-08-07 2002-07-30 Brk Brands, Inc. Carbon monoxide and smoke detection apparatus
DE19845553C2 (de) * 1998-10-02 2003-10-16 Bosch Gmbh Robert Brandmelder
JP4394224B2 (ja) 1998-11-18 2010-01-06 ホーチキ株式会社 煙センサ及び煙熱複合センサ
KR100744551B1 (ko) 2005-10-12 2007-08-01 한국전자통신연구원 급격한 ｍｉｔ 소자를 이용한 온도센서 및 그 센서를포함한 경보기
KR100825760B1 (ko) 2006-06-02 2008-04-29 한국전자통신연구원 급격한 ｍｉｔ 소자, 그 소자를 이용한 ｍｉｔ 센서 및 그ｍｉｔ 센서를 포함한 경보기 및 이차전지 폭발 방지 회로
KR100825762B1 (ko) 2006-08-07 2008-04-29 한국전자통신연구원 금속-절연체 전이(ｍｉｔ) 소자의 불연속 ｍｉｔ를연속적으로 측정하는 회로 및 그 회로를 이용한 ｍｉｔ센서
AU2011208318B2 (en) 2010-01-21 2014-05-15 Hochiki Corporation Detector

Also Published As

Publication number Publication date
US20140111343A1 (en) 2014-04-24
US9092959B2 (en) 2015-07-28
KR101774299B1 (ko) 2017-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101774299B1 (ko) 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서
Kousalya et al. IOT based smart security and smart home automation
AU2005234374B2 (en) Transconductance circuit for piezoelectric transducer
CN114355027B (zh) 一种检测电路及芯片
US20140118034A1 (en) Methods and circuits for providing stable current and voltage references based on currents flowing through ultra-thin dielectric layer components
WO2009005612A1 (en) Rf detector amd temperature sensor
JP3211007U (ja) 人体検知装置
WO2012169802A2 (ko) 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서
WO2014057797A1 (ja) 光センサおよび電子機器
CN111366259B (zh) 一种可重构的全数字温度传感器及测温方法
JPH03148861A (ja) パワーｉｃの過熱検出回路とその構造
JPH0244378B2 (ko)
JP5728427B2 (ja) 温度検知装置および温度検知装置の異常判定方法
JP2015099052A (ja) 電流測定装置、および、イオン電流測定システム
US20070075339A1 (en) Gas-sensitive field effect transistor for detecting chlorine
US20210172899A1 (en) Systems and methods for using a plurality of solid electrolyte sensors for a selective, low resolution formaldehyde detector
KR20130028822A (ko) 단결정 재료를 사용한 초전형 적외선 센서
US9063013B2 (en) Infrared detector
KR102494137B1 (ko) 저전력 소모형 화재감지기의 전원공급장치
JPS5940708Y2 (ja) 侵入者および炎検知装置
JPS583189Y2 (ja) カサイカンチキ
TW480642B (en) Semiconductor wafer with sensors for detecting radiance on the semiconductor wafer
DK2509336T3 (en) Sensor device for reporting the presence of gas
EP1935090A1 (en) Electronic device with an amplifier output stage and an over-current detection means
JP6501220B2 (ja) 火災感知器および火災検知システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right