KR20160070856A - 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치 - Google Patents

감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서(10)는 동체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력하는 제2센싱 엘리먼트(10b)와, 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내부에 장착된 본체(11)와, 본체(11)의 외측을 감싸고, 본체(11)의 하측으로 길게 연장된 중공부(110)가 형성된 적외선 차단부(100)를 구비하여, 적외선 차단부(100)의 외측으로는 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되지 않고, 중공부(110)를 통해서만 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 적외선 차단부가 장착된 적외선 감지 센서는 적외선 차단부의 길이를 조정하여 동체로 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭을 좁게 설정하여 지향성을 갖도록 하고 적외선 차단부가 장착된 적외선 감지 센서를 사용한 카운터 장치의 경우 대상 공간 내의 동체의 진입 및 진출을 정확하게 판단할 수 있고, 진입 또는 진출하는 동체의 수를 정확하게 카운터할 수 있다.

Description

감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치{Pyroelectric Infrared Sensor with adjusting sensing area and counter}
본 발명은 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치에 관한 것으로, 특히 적외선 감지 센서의 본체 외측을 감싸며 적외선 감지 센서의 본체 하측으로 길게 연장된 적외선 차단부를 구비하여, 적외선 차단부의 길이에 따라 동체의 감지 영역의 폭을 좁게 조정하여 지향성을 갖는 적외선 감지 센서를 제공하고, 감지 영역의 폭이 좁아진 하나의 적외선 감지 센서로 게이트에 진입 또는 진출하는 동체의 수를 정확히 판단하여 게이트 내부 공간에 존재하는 동체의 수를 정확히 카운트하여 조명등의 점소등을 제어하도록 하여 에너지를 절감할 수 있는 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 적외선 감지 센서(Pyroelectric Infrared Sensor : PIR)는 적외선을 방사하는 물체가 일정 거리에서 움직이면 이를 감지하는 센서로서, 인체의 온도인 36.5도를 기준으로 약 7.5 ∼ 13.5㎛의 파장 대역을 감지한다.
도 1은 일반적인 적외선 감지 센서의 구성도로, 적외선 감지 센서(10)는 동체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 동체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 음 또는 양의 값으로 출력하는 제2센싱 엘리먼트(10b)와 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)의 출력신호에 따라 감지신호를 출력하는 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor : FET)가 내부에 밀봉 장착된 본체(11)와 본체(11)의 일측에 전계 효과 트랜지스터에 전원을 공급해주는 전원핀들(1,2)과 감지신호를 출력하는 출력핀(3)과 본체(11) 외측에는 동체로부터 방사되는 적외선을 난반사시켜 동체의 감지 영역의 폭을 넓게 해주고 감지 감도를 높여주는 확산필터(5)로 구성되어 동체의 존재 여부를 감지한다.
이와 같은 적외선 감지 센서를 사용하여 에너지 절감을 위해 실내 공간 내로 사람의 진입 유무에 따라 조명등의 점소등을 제어하는 자동 조명 제어장치에 사용하고 있다.
이러한 자동 조명 제어장치와 관련된 선행기술인 대한민국 공개특허 제1996-0016640호에는 실내공간 내에 사람이 입실하는 상태가 감지되면 실내등이 점등되도록 하여 하여 소정시간이 경과된 후에 사람의 입실상태가 감지되지 않으면 점등된 실내등이 자동으로 소등되도록 하는 인체감지에 따른 실내등 점멸제어장치가 개시되어 있다.
상기 종래 기술은 단지 적외선을 띈 동체의 유무를 판단할 수 있을 뿐, 동체의 수나 동체의 진입 및 진출 여부를 판단하지 못하는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 한 종래의 선행기술인 대한민국 공개특허 제10-2007-0013094호는 출입구의 문을 기준으로 실내 바깥쪽에 설치되는 센서릴레이1, 센서릴레이2, 실내 안쪽에 설치되는 센서릴레이3, 센서릴레이4와, 센서릴레이1,2와 센서릴레이3,4를 각각 설정시간 동안만 동작시키는 타이머1,2와, 센서릴레이2와 센서릴레이3에 연결되어 출입 인원수대로 카운터의 숫자를 올리고 내리기 위한 감지신호를 출력하는 열센서를 포함하는 센서부와, 센서부내의 타이머1,2와 연결된 릴레이1, 릴레이2를 통하여 출력되는 감지신호에 따라 출입하는 사람의 수를 카운트하기 위한 카운터와, 카운터의 카운트값에 따라 램프를 점,소등 시키는 카운터 릴레이를 포함하는 카운터부와, 카운터의 카운트값에 따라 점,소등되는 조명 램프와, 조명 램프를 설정시간 동안만 동작시키는 타이머와, 출입구의 열림과 닫힘을 표시하여 실내에 사람의 출입을 표시하여 타이머의 작동을 하도록 하는 자석식 출입구 스위치 및 수동으로 센서등 시스템을 작동할 수 있는 수동 스위치를 포함하는 램프부로 구성된 카운터를 이용한 센서등이 개시되어 있다.
상기 종래의 기술인 카운터를 이용한 센서등은 적외선 감지 센서로 구성된 네개의 센서릴레이1,2,3,4에 의해 출입구의 진입 및 진출을 판단하고, 열센서에 인원수를 구분하도록 구성되어 있다.
그러나, 종래의 기술인 카운터를 이용한 센서등의 경우 적외선 감지 센서로 구성된 센서릴레이들과 열센서는 넓은 지향성을 가지고 있으므로 감지능력은 좋으나, 도 2에 도시된 바와 같이 감지 영역의 폭(SW)이 적어도 3m 내지 5m로 상당히 넓고, 두 개의 적외선 감지 센서(S1,S2)들에 의해 동체의 움직임이 동시에 감지되는 공통감지영역(CW)이 발생되므로, 각 적외선 감지 센서는 출입문이 위치한 영역 외에서의 동체의 움직임을 감지하고, 공통감지영역(CW)에서의 진입 및 진출을 구분할 수 없는 감지신호를 출력하게 되므로 동체의 진입 및 진출을 정확하게 판단할 수 없으며, 감지 영역의 폭을 사용자가 임의로 조정할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
또한, 종래의 카운터를 이용한 센서등은 다수의 센서들에 의해 센서등이 제어되므로, 많은 부품들이 필요하고, 센서등을 제어하기 위한 제어부가 복잡하여 제품이 고가인 문제점을 가지고 있다.
또한, 종래의 카운터를 이용한 센서등의 경우 감지 영역의 폭(SW)이 크고, 이로 인해 도 2에 도시된 바와 같이 확산필터(5)가 장착된 두 개의 적외선 감지센서들(S1, S2)인 센서릴레이2와 센서릴레이3가 동시에 감지되는 공통감지영역(CW)의 폭이 크므로, 센서릴레이2와 센서릴레이3에 의해 동시에 두 사람 이상이 진입 및 진출이 있을 경우 이를 감지하지 못하므로 열센서를 사용하여 인원수를 구분하도록 구성되어 있으나, 지향성이 넓은 열센서에 의해 출입문이 위치한 영역 외에서 존재하는 물체에 의해 영향을 받을 수 있고, 출입문으로 동시에 수인 이상이 진입 및 진출할 경우 공통감지영역(CW)에 의해 열센서를 사용하더라도 동시에 진입 및 진출에 따른 정확한 인원수를 판단할 수 없으며, 이로 인해 게이트 내부의 대상 공간에 존재하는 동체에 대한 카운터 정보에 오류가 발생되는 문제점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허 제1996-0016640호 "인체감지에 따른 실내등 점멸제어장치"(공개일자 : 1996.05.22) 대한민국 공개특허 제10-2007-0013094호 "카운터를 이용한 센서등"(공개일자 : 2007.01.30)
본 발명의 목적은 적외선 감지 센서의 본체 외측을 감싸며 적외선 감지 센서의 본체 하측으로 길게 연장된 적외선 차단부를 장착하여 사용자가 적외선 차단부의 길이를 조정하여 적외선 차단부의 길이에 따라 동체의 감지 영역의 폭을 좁게 조정하여 지향성을 갖는 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 적외선 차단부가 장착된 한 개의 적외선 감지 센서를 사용하여 게이트에 진입 및 진출하는 동체의 진행 방향과 동체의 수를 정확히 판단할 수 있고, 게이트 내부 공간에 존재하는 동체의 수를 정확히 카운트하여 게이트 내부 공간에 설치된 실내등의 점소등을 제어하도록 하여 에너지를 절감할 수 있는 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 이용한 카운트 장치에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서는 동체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트와, 상기 제1센싱 엘리먼트와 반대되는 위상의 신호를 출력하는 제2센싱 엘리먼트와 상기 제1센싱 엘리먼트와 제2센싱 엘리먼트의 출력신호에 따라 감지신호를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내부에 장착된 본체로 구성되어 동체의 존재를 감지하는 적외선 감지센서에 있어서, 상기 본체의 외측을 감싸고, 상기 본체의 하측으로 길게 연장된 중공부가 형성된 적외선 차단부를 구비하여, 상기 적외선 차단부의 외측으로는 상기 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되지 않고, 중공부를 통해서만 상기 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 이용한 카운트 장치는, 게이트를 통과하는 동체의 적외선 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트와, 상기 제1센싱 엘리먼트와 반대되는 위상의 신호를 출력하는 제2센싱 엘리먼트와 상기 제1센싱 엘리먼트와 제2센싱 엘리먼트의 출력신호에 따라 감지신호를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내부에 장착된 본체로 구성되어 동체의 존재를 감지하는 적외선 감지센서; 상기 본체의 외측을 감싸고, 상기 본체의 하측으로 길게 연장된 중공부가 형성된 몸체부를 가지며, 상기 몸체부의 외측으로는 상기 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되지 않고, 중공부를 통해서만 상기 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되며, 상기 동체로부터 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭에 따라 사용자에 의해 길이가 조정되는 적외선 차단부; 상기 적외선 감지센서의 감지신호를 수신하여 수신된 감지신호를 증폭하여 증폭된 감지신호를 출력하는 증폭부; 상기 증폭부의 증폭된 감지신호와 양의 전압을 갖는 제1기준전압을 비교하여 증폭된 감지신호가 제1기준전압 보다 크면 활성화된 제1비교신호를 출력하고, 증폭된 감지신호가 제1기준전압 보다 작으면 비활성화된 제1비교신호를 출력하는 제1비교부; 상기 증폭부의 증폭된 감지신호와 음의 전압을 갖는 제2기준전압을 비교하여 증폭된 감지신호가 제2기준전압 보다 작으면 활성화된 제2비교신호를 출력하고, 증폭된 감지신호가 제2기준전압 보다 크면 비활성화된 제2비교신호를 출력하는 제2비교부; 상기 제1비교신호와 제2비교신호를 수신하여 상기 제1비교신호와 제2비교신호를 논리합하여 기준신호를 출력하는 논리합부; 상기 기준신호가 활성화된 시점에서 사용자에 의해 정해준 기준시간이 경과될 때마다 상기 제1비교신호와 제2비교신호의 활성화 여부를 판단하여 게이트에 대한 동체의 진입이 있으면 활성화된 진입신호를 출력하고, 게이트에 대한 동체의 진출이 있으면 활성화된 진출신호를 출력하는 진행방향 판단부; 상기 진행방향 판단부에서 상기 진입신호가 활성화되면 1씩 증가시키고, 상기 진출신호가 활성화되면 1씩 감소시켜 대상 공간 내의 동체의 수를 카운트하는 카운터부; 및 상기 카운터부에 의하여 대상 공간 내의 동체의 수가 1인 이상이면 대상 공간 내의 실내등을 점등시키고, 대상 공간 내의 동체의 수가 없으면 실내등을 소등시키는 등제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치는 사용자가 적외선 차단부의 길이를 조정하여 적외선 차단부의 길이에 따라 동체의 감지 영역의 폭을 좁게 조정하여 지향성을 높일 수 있고, 적외선 차단부가 장착된 한 개의 적외선 감지 센서를 사용하여 감지 영역의 폭이 축소되어 게이트에 진입 및 진출하는 동체의 진행 방향과 동체의 수를 정확히 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치는 진행방향 판단부에서 출력되는 진입신호와 진출신호를 카운트하는 카운터에 의해 대상공간 내의 동체의 수를 정확히 판단할 수 있다.
도 1은 일반적인 적외선 감지 센서의 구성도,
도 2는 종래의 두 개의 적외선 감지 센서의 감지 영역을 나타낸 개략도
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 적외선 차단부가 장착된 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서의 사시도 및 분해사시도,
도 4는 본 발명의 적외선 차단부가 장착된 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서의 구성도,
도 5는 본 발명의 적외선 차단부가 장착된 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서의 감지 영역을 나타낸 개략도,
도 6은 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 이용한 카운트 장치의 구성도,
도 7은 도 6의 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 이용한 카운트 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치를 상세히 설명하고자 한다.
도 3a 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서(10)는 동체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력하는 제2센싱 엘리먼트(10b)와, 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor:FET)가 내부에 장착된 본체(11)와, 본체(11)의 외측을 감싸고, 본체(11)의 하측으로 길게 연장된 중공부(110)가 형성된 적외선 차단부(100)를 구비하여, 적외선 차단부(100)의 외측으로는 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되지 않고, 중공부(110)를 통해서만 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되도록 구성된다.
또한, 적외선 차단부(100)의 길이(L)는 동체로부터 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭(SW)에 따라 조정되도록 구성된다.
적외선 차단부(100)의 길이(L)는, L=H×d÷SW 수식에 의해 산출되며, 여기서, L은 적외선 차단부의 길이이고, H는 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이이고, d는 중공의 적외선 차단부의 내부 직경이고, SW는 동체로부터 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭을 의미한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 이용한 카운트 장치는, 게이트를 통과하는 동체의 적외선 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력하는 제2센싱 엘리먼트(10b)와, 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내부에 장착된 본체(11)로 구성되어 동체의 존재를 감지하는 적외선 감지센서(10)와, 본체(11)의 외측을 감싸고, 본체(11)의 하측으로 길게 연장된 중공부(110)가 형성된 몸체부(120)를 가지며, 몸체부(120)의 외측으로는 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되지 않고, 중공부(110)를 통해서만 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되며, 동체로부터 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭에 따라 사용자에 의해 길이(L)가 조정되는 적외선 차단부(100)와, 적외선 감지센서의 감지신호(SEN)를 수신하여 수신된 감지신호(SEN)를 증폭하여 증폭된 감지신호(AS)를 출력하는 증폭부(210)와, 증폭부(210)의 증폭된 감지신호(AS)와 양의 전압을 갖는 제1기준전압(Vref1)을 비교하여 증폭된 감지신호(AS)가 제1기준전압(Vref1) 보다 크면 활성화된 제1비교신호(CP1)를 출력하고, 증폭된 감지신호(AS)가 제1기준전압(Vref1) 보다 작으면 비활성화된 제1비교신호(CP1)를 출력하는 제1비교부(220)와, 증폭부(210)의 증폭된 감지신호(AS)와 음의 전압을 갖는 제2기준전압(Vref2)을 비교하여 증폭된 감지신호(AS)가 제2기준전압(Vref1) 보다 작으면 활성화된 제2비교신호(CP2)를 출력하고, 증폭된 감지신호(AS)가 제2기준전압(Vref2) 보다 크면 비활성화된 제2비교신호(CP2)를 출력하는 제2비교부(230)와, 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)를 수신하여 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)를 논리합하여 기준신호(RS)를 출력하는 논리합부(240)와, 기준신호(RS)가 활성화된 시점에서 사용자에 의해 정해준 기준시간(Tr)이 경과될 때마다 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)의 활성화 여부를 판단하여 게이트에 대한 동체의 진입이 있으면 활성화된 진입신호(IN)를 출력하고, 게이트에 대한 동체의 진출이 있으면 활성화된 진출신호(OUT)를 출력하는 진행방향 판단부(250)와, 진행방향 판단부(250)에서 진입신호(IN)가 활성화되면 1씩 증가시키고, 진출신호(OUT)가 활성화되면 1씩 감소시켜 대상 공간 내의 동체의 수를 카운트하는 카운터부(260)와, 카운터부(260)에 의하여 대상 공간 내의 동체의 수가 1인 이상이면 대상 공간 내의 실내등을 점등시키고, 대상 공간 내의 동체의 수가 없으면 실내등을 소등시키는 등제어부(270)로 구성된다.
상기의 구성에 따른 본 발명인 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서 및 이를 이용한 카운트 장치의 동작은 다음과 같다.
도 3a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서는 일반적인 적외선 감지 센서(10)의 본체(11)의 외측을 감싸고 본체(11)의 하측 방향으로 길게 연장되어 중공부(110)가 형성된 원통형의 적외선 차단부(100)로 구성된다.
본체(11) 내부에는 동체(M)로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력하는 제2센싱 엘리먼트(10b)와, 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor:FET)가 장착된다.
적외선 차단부(100)는 불투명한 합성수지재로 형성되어, 동체(M)의 움직임이 감지되더라도, 적외선 차단부(100)의 몸체부(120) 외측에서 내측으로는 동체(M)로부터 방사되는 적외선이 입사되지 않고, 적외선 차단부(100)의 중공부(110)만을 통해 동체(M)로부터 방사되는 적외선이 입사되어 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 제2센싱 엘리먼트(10b)는 동체(M)로부터의 적외선을 감지하게 된다.
또한, 본 발명의 적외선 차단부(100)가 장착된 적외선 감지 센서는 사용자에 의해 적외선 차단부(100)의 길이를 조정하여 적외선의 감지 영역의 폭(SW)을 좁게 설정할 수 있으므로, 종래와 달리 정확한 감지능력을 가지며, 적외선 차단부(100)의 입구측에 프레즈넬 렌즈를 장착하여 감지 능력을 향상시킬 수도 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 적외선 차단부(100)가 장착된 적외선 감지 센서는 게이트(G)의 상측에 설치되어 게이트(G)의 수직 하부의 동체(M)의 움직임을 감지하며, 적외선 차단부(100)의 길이(L)에 따라 적외선 감지 센서가 감지하는 적외선의 감지 영역의 폭(SW)도 가변된다.
동체(M)가 게이트를 통과하여 대상 공간 내부로 진출한다고 가정하면, 동체(M)의 움직임에 따른 동체(M)로부터의 적외선은 적외선 차단부(100)의 중공부(110)를 통해 입사되므로, 적외선 감지 센서(10)의 제2센싱 엘리먼트(10b)가 먼저 동작을 하고, 동체(M)의 움직임이 계속됨에 따라 제1센싱 엘리먼트(10b)가 동작된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 적외선 감지 센서가 감지하는 적외선 감지 영역의 폭이 SW이고, 적외선 차단부(100)의 길이는 L이고, 중공의 적외선 차단부의 내부 직경이 d이고, 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이는 H이고, 동체(M)로부터의 적외선이 적외선 차단부(100)의 중공부(110)를 통해 제2센싱 엘리먼트(10b)로 입사되는 적외선의 입사 각도는 θ이고, 적외선 차단부(100)의 길이(L)는 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이(H)에 비해 상당히 작은 값을 갖는다고 가정한다.
tanθ=H÷(SW/2)이고, 또한 tanθ=L1÷(d/2) 이고, 적외선 차단부(100)의 길이(L)는 수mm로, 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이(H)에 비해 상당히 작은 값으로, 적외선 차단부(100)의 길이(L)는 대략 L1과 동일하다고 하면, tanθ=L÷(d/2)이다.
따라서, tanθ=H÷(SW/2)=L÷(d/2)이므로, L=H×d÷SW 이다.
적외선 차단부의 내부 직경(d)과, 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이(H)가 고정된 값이라 가정하면, 적외선 감지 영역의 폭(SW)은 적외선 차단부(100)의 길이(L)에 반비례하므로, 적외선 차단부(100)의 길이(L)를 사용자가 조정하여 적외선 감지 영역의 폭(SW)을 조정할 수 있다.
예를 들어, 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이(H)가 2m이고, 중공의 적외선 차단부(100)의 내부 직경(d)은 적외선 감지 센서(10)의 본체(11)의 외경과 동일한 8mm이고, 적외선 감지 영역의 폭(SW)을 1m로 설정하고자 하는 경우, tanθ=H÷(SW/2)이므로, 대략 적외선이 적외선 차단부(100)의 중공부(110)를 통해 제2센싱 엘리먼트(10b)로 입사되는 적외선의 입사 각도(θ)는 대략 76°이고, 적외선 차단부(100)의 길이(L), 보다 정확하게는 L1은 16mm이다. 적외선 감지 센서(10)의 본체(11)의 길이 3mm를 고려하면, 적외선 차단부(100)의 길이(L)는 대략 19mm 이다.
이와 같이, 사용자에 의해 적외선 차단부(100)의 길이(L)를 가변시켜 주어 적외선 감지 영역의 폭(SW)을 더 좁게 설정할 수 있어, 지향성을 높일 수 있고, 이로 인해, 후술하는 적외선 차단부가 장착된 한 개의 적외선 감지 센서를 사용하더라도 본 발명의 카운터 장치는 동체의 수를 카운터할 경우 정확하게 동체의 수를 카운터할 수 있어 오동작을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 이용한 카운터 장치의 동작은 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 적외선 감지 센서(10)의 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)는 동체(M)의 움직임이 감지되면 시간차를 두고 서로 역 위상을 출력한다. 예를 들어, 제1센싱 엘리먼트(10a)가 음 위상을 출력하고, 제2센싱 엘리먼트(10b)가 양 위상을 출력한다고 가정하면, 도 7의 T1 영역인 게이트(G)에 대해서 동체(M)가 대상 공간으로 진입하면, 동체(M)로부터의 적외선은 적외선 차단부(100)의 내측 중공부(110)를 통해 입사되어 제2센싱 엘리먼트(10b)의 동작 영역에서 양 위상신호가 출력되고, 이어서 동체(M)의 움직임에 의해 제1센싱 엘리먼트(10a)의 동작 영역에 들어오면, 음 위상신호를 갖는 감지신호(SEN)가 출력된다.
반대로, 게이트(G)에 대해서 동체(M)가 대상 공간으로부터 진출하면, 도 7의 T2영역에 해당하는 것으로, 적외선 감지 센서(10)는 제1센싱 엘리먼트(10a)에 의해 음 위상신호를 출력한 후, 제2센싱 엘리먼트(10b)에 의해 양 위상신호를 갖는 감지신호(SEN)를 출력한다.
또한, 도 7의 T3영역의 경우 동체(M)가 대상 공간으로 진입하다가 게이트(G) 중심 영역을 통과하기 전에 진출한 경우에 해당하는 것으로, 이 경우에는 동체(M)의 진입에 의해 제2센싱 엘리먼트(10b)에 의해 양 위상을 출력한 후, 제1센싱 엘리먼트(10a)가 동체(M)의 적외선을 감지하기 전에 진출이 이루어짐에 따라 재차 제2센싱 엘리먼트(10b)가 동작되어 재차 양 위상을 출력하게 되어 감지신호(SEN)는 두 번의 양 위상신호를 출력하게 된다.
증폭부(210)는 상기와 같이 진입 및 진출 여부에 따라 정현파의 파형의 변화값을 달리하는 적외선 감지 센서의 출력인 감지신호(SEN)를 수신하여 이를 증폭시켜 증폭된 감지신호(AS)를 출력한다.
제1비교부(220)는 증폭된 감지신호(AS)와 양의 전압을 갖는 제1기준전압(Vref1)을 비교하여 증폭된 감지신호(AS)가 제1기준전압(Vref1) 보다 크면 활성화된 제1비교신호(CP1)를 출력하고, 증폭된 감지신호(AS)가 제1기준전압(Vref1) 보다 작으면 비활성화된 제1비교신호(CP1)를 출력한다.
제2비교부(230)는 증폭부(210)의 증폭된 감지신호(AS)와 음의 전압을 갖는 제2기준전압(Vref2)을 비교하여 증폭된 감지신호(AS)가 제2기준전압(Vref1) 보다 작으면 활성화된 제2비교신호(CP2)를 출력하고, 증폭된 감지신호(AS)가 제2기준전압(Vref2) 보다 크면 비활성화된 제2비교신호(CP2)를 출력한다.
논리합부(240)는 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)를 논리합하여 기준신호(RS)를 출력한다.
진행방향 판단부(250)는 기준신호(RS)가 활성화된 시점에서 사용자에 의해 정해준 기준시간(Tr)이 경과될 때마다, 즉 t1, t2, t3, t4, t5, t6 시점에서 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)의 활성화 여부를 판단하여 게이트(G)에 대한 동체(M)의 진입이 있으면 활성화된 진입신호(IN)를 출력하고, 게이트에 대한 동체의 진출이 있으면 활성화된 진출신호(OUT)를 출력한다.
예를 들어, T1 영역인 진입 구간에서, 기준신호(RS)가 첫번째 활성화된 이후 기준시간(Tr)이 경과된 시점이 t1시점에서의 제1비교신호(CP1)는 활성화되고, 제2비교신호(CP2)는 비활성화되어 있으므로, 동체(M)는 대상 공간에 진입하고 있음을 알 수 있으며, 기준신호(RS)가 두번째 활성화된 이후 기준시간(Tr)이 경과된 시점인 t2시점에서 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)는 t1시점과 반대되는 신호값을 가지고 있으므로 진행방향 판단부(250)는 T1 구간에서 게이트(G)에 대한 동체(M)의 진입이 이루진 것을 판단하여 일정시간, 대략 100ms 동안 활성화되는 진입신호(IN)를 출력한다.
이와 반대로 T2 구간에서의 t3와 t4 시점에서의 각각 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)는 T1 구간과는 반대되는 신호를 출력하고 있으므로, 진행방향 판단부(250)는 T2 구간에서 게이트(G)에 대한 동체(M)의 진출이 이루진 것을 판단하여 100ms 동안 활성화되는 진출신호(OUT)를 출력한다.
또한, 진행방향 판단부(250)는 T3 구간에서의 t5시점에서 제1비교신호(CP1)는 활성화되고, 제2비교신호(CP2)는 비활성화되었으나, t6시점에서 제2비교신호(CP2)는 비활성화되고, 제1비교신호(CP1)가 활성화되어 있으므로, 진행방향 판단부(250)는 동체(M)는 대상 공간에 진입하려다가 다시 진출한 것으로 판단하여 진입 및 진출이 이루어진 것이 아니므로, 오류로 판단하여 진입신호(IN)와 진출신호(OUT)는 모두 비활성화값을 출력하게 된다.
이와 같이, 진행방향 판단부(250)는 기준신호(RS)을 기준으로, 기준신호(RS)가 활성화된 이후 기준시간(Tr)이 경과할 때 마다, 즉 t1, t2, t3, t4, t5, t6 시점에서 각각 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)의 활성화여부를 판단하여 진입 및 진출을 판단한다.
즉, t1시점에서 제1비교신호(CP1)가 활성화되고, 제2비교신호(CP2)가 비활성화되고, t2시점에서 제1비교신호(CP1)가 비활성화되고, 제2비교신호(CP2)가 활성화될때만 진행방향 판단부(250)는 진입으로 판단하여 활성화된 진입신호(IN)를 출력하고, 진입과 반대의 경우인 t3시점에서 제1비교신호(CP1)가 비활성화되고, 제2비교신호(CP2)는 활성화되고, t4시점에서 제1비교신호(CP1)가 활성화되고, 제2비교신호(CP2)가 비활성화될때만 진행방향 판단부(250)는 진출로 판단하여 활성화된 진출신호(OUT)를 출력한다.
진행방향 판단부(250)는 진입 및 진출이 아닌경우에는 모두 오류로 판단하여 비활성화된 진입신호(IN)와 진출신호(OUT)를 출력한다.
진행방향 판단부(250)는 사용자에 의해 정해준 기준시간(Tr)을 짧게 설정하면 동물들도 감지할 수 있고, 기준시간(Tr)을 길게 설정하면 인체만을 감지할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 진행방향 판단부(250)는 하나의 적외선 감지 센서를 사용하고, 적외선 감지 센서에는 감지 영역의 폭(SW)을 축소시켜 지향성을 갖는 적외선 차단부(100)를 장착하므로, 감지 영역 폭(SW)의 축소로 하나의 적외선 감지 센서를 사용하더라도 정확하게 대상 공간으로의 진입 및 진출 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 수인의 동체(M)가 대상 공간으로의 진입 또는 진출이 발생한 경우에도 감지 영역의 폭을 작게 설정할 수 있으므로 정확하게 동체(M)의 수를 판단할 수 있다.
카운터부(260)는 진행방향 판단부(250)에서 출력되는 진입신호(IN)가 활성화되면 이전의 카운터값에 1씩 증가시키고, 진출신호(OUT)가 활성화되면 이전의 카운터값에 1씩 감소시켜 대상 공간 내부에 잔존하는 동체(M)의 인원수를 정확하게 산출할 수 있다.
등제어부(270)는 카운터부(260)에 의하여 대상 공간 내의 동체(M)의 인원수에 따라, 동체(M)의 수가 1인 이상이면 대상 공간 내의 실내등을 점등시키고, 대상 공간 내의 동체(M)의 수가 없으면 실내등을 소등시켜 에너지를 절감할 수 있다.
10 : 적외선 감지 센서 10a : 제1센싱 엘리먼트
10b : 제2센싱 엘리먼트 110 : 적외선 차단부
210 : 증폭부 220 : 제1비교부
230 : 제2비교부 240 : 논리합부
250 : 진행방향 판단부 260 : 카운터부
260 : 등제어부

Claims (5)

  1. 동체로부터 감지되는 적외선의 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력하는 제2센싱 엘리먼트(10b)와 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내부에 장착된 본체(11)로 구성되어 동체의 존재를 감지하는 적외선 감지센서에 있어서,
    상기 본체(11)의 외측을 감싸고, 상기 본체(11)의 하측으로 길게 연장된 중공부(110)가 형성된 적외선 차단부(100)를 구비하여, 상기 적외선 차단부(100)의 외측으로는 상기 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되지 않고, 중공부(110)를 통해서만 상기 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되는 것을 특징으로 하는 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 차단부(100)의 길이(L)는 상기 동체로부터 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭(SW)에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 적외선 차단부(100)의 길이(L)는 아래의 수식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서.
    L=H×d÷SW
    여기서, L은 적외선 차단부의 길이이고, H는 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이이고, d는 중공의 적외선 차단부의 내부 직경이고, SW는 동체로부터 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭을 의미한다.
  4. 게이트를 통과하는 동체의 적외선 파장 값을 양 또는 음의 값으로 출력하는 제1센싱 엘리먼트(10a)와, 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)와 반대되는 위상의 신호를 출력하는 제2센싱 엘리먼트(10b)와 상기 제1센싱 엘리먼트(10a)와 제2센싱 엘리먼트(10b)의 출력신호에 따라 감지신호(SEN)를 출력하는 전계 효과 트랜지스터가 내부에 장착된 본체(11)로 구성되어 동체의 존재를 감지하는 적외선 감지센서(10);
    상기 본체(11)의 외측을 감싸고, 상기 본체(11)의 하측으로 길게 연장된 중공부(110)가 형성된 몸체부(120)를 가지며, 상기 몸체부(120)의 외측으로는 상기 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되지 않고, 중공부(110)를 통해서만 상기 동체로부터 방사되는 적외선이 입사되며, 상기 동체로부터 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭에 따라 사용자에 의해 길이(L)가 조정되는 적외선 차단부(100);
    상기 적외선 감지센서의 감지신호(SEN)를 수신하여 수신된 감지신호(SEN)를 증폭하여 증폭된 감지신호(AS)를 출력하는 증폭부(210);
    상기 증폭부(210)의 증폭된 감지신호(AS)와 양의 전압을 갖는 제1기준전압(Vref1)을 비교하여 증폭된 감지신호(AS)가 제1기준전압(Vref1) 보다 크면 활성화된 제1비교신호(CP1)를 출력하고, 증폭된 감지신호(AS)가 제1기준전압(Vref1) 보다 작으면 비활성화된 제1비교신호(CP1)를 출력하는 제1비교부(220);
    상기 증폭부(210)의 증폭된 감지신호(AS)와 음의 전압을 갖는 제2기준전압(Vref2)을 비교하여 증폭된 감지신호(AS)가 제2기준전압(Vref1) 보다 작으면 활성화된 제2비교신호(CP2)를 출력하고, 증폭된 감지신호(AS)가 제2기준전압(Vref2) 보다 크면 비활성화된 제2비교신호(CP2)를 출력하는 제2비교부(230);
    상기 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)를 수신하여 상기 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)를 논리합하여 기준신호(RS)를 출력하는 논리합부(240);
    상기 기준신호(RS)가 활성화된 시점에서 사용자에 의해 정해준 기준시간(Tr)이 경과될 때마다 상기 제1비교신호(CP1)와 제2비교신호(CP2)의 활성화 여부를 판단하여 게이트에 대한 동체의 진입이 있으면 활성화된 진입신호(IN)를 출력하고, 게이트에 대한 동체의 진출이 있으면 활성화된 진출신호(OUT)를 출력하는 진행방향 판단부(250);
    상기 진행방향 판단부(250)에서 상기 진입신호(IN)가 활성화되면 1씩 증가시키고, 상기 진출신호(OUT)가 활성화되면 1씩 감소시켜 대상 공간 내의 동체의 수를 카운트하는 카운터부(260); 및
    상기 카운터부(260)에 의하여 대상 공간 내의 동체의 수가 1인 이상이면 대상 공간 내의 실내등을 점등시키고, 대상 공간 내의 동체의 수가 없으면 실내등을 소등시키는 등제어부(270)를 구비한 것을 특징으로 하는 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 이용한 카운트 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 적외선 차단부(100)의 길이(L)는 아래의 수식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 감지 영역 조정이 가능한 적외선 감지 센서를 이용한 카운트 장치.
    L=H×d÷SW
    여기서, L은 적외선 차단부의 길이이고, H는 지면에서 적외선 감지 센서가 설치된 위치까지의 높이이고, d는 중공의 적외선 차단부의 내부 직경이고, SW는 동체로부터 감지되는 적외선의 감지 영역의 폭을 의미한다.
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