WO2020067598A1 - Optical sensing device for noise reduction and explosives-detection system comprising same - Google Patents

Optical sensing device for noise reduction and explosives-detection system comprising same Download PDF

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WO2020067598A1
WO2020067598A1 PCT/KR2018/011849 KR2018011849W WO2020067598A1 WO 2020067598 A1 WO2020067598 A1 WO 2020067598A1 KR 2018011849 W KR2018011849 W KR 2018011849W WO 2020067598 A1 WO2020067598 A1 WO 2020067598A1
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light
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supply module
response
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PCT/KR2018/011849
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박인창
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아이센테크 주식회사
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    • G01V5/20
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44Electric circuits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V5/00Prospecting or detecting by the use of nuclear radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers

Definitions

  • the present invention relates to explosives detection, and more particularly, to an optical sensing device for detecting explosives and an explosives detection system including the optical sensing device.
  • Typical compounds used as explosives include nitro aromatic chemicals such as trinitrotoluene (TNT) or dinitrotoluene (DNT), and various methods for detecting such chemicals have been developed.
  • TNT trinitrotoluene
  • DNT dinitrotoluene
  • Methods for detecting chemicals contained in explosives using ion mobility spectroscopy or neutron detectors have been researched and developed, but there are disadvantages in that detection time is relatively long and expensive, compared to biosensors. .
  • Recently, many sensors using nanoparticles absorbing or changing fluorescence have been developed. This can be easily implemented as a measuring device, and the reaction time is short, so it is highly applicable as a real-time explosive sensor.
  • TNT and DNT are representative chemicals present in explosives, and the explosive detection device (sensor) mainly functions to detect these two substances.
  • the explosive detection device sensor
  • TNT and DNT exist as a solid and the vapor pressure is very low, the development of a receptor with a high sensitivity and selectivity and a stable structure in the gas phase is required to detect TNT and DNT present in the air while being vaporized in a solid explosive state. It can be the core of explosive detection sensor development.
  • One object of the present invention is to provide an optical sensing device capable of improving explosive detection performance by reducing electrical noise.
  • Another object of the present invention is to provide an explosives detection system that can improve explosives detection performance by including the optical sensing device.
  • the optical sensing device includes a light source supply module, a seating unit, a light source measurement module, a light source control and signal processing module, a first constant voltage supply module, a second constant voltage supply module, It includes a third constant voltage supply module, a first battery and a second battery.
  • the light source supply module irradiates the first light in response to the light source control signal and controls the intensity of the first light.
  • the seating portion includes a light emitting material that emits second light in response to the first light.
  • the light source measurement module receives the second light and generates a light sensing signal in response to the second light.
  • the light source control and signal processing module generates the light source control signal to control the operation of the light source supply module, and generates a detection signal to detect whether explosive particles are present in the air in response to the light sensing signal.
  • the first constant voltage supply module supplies a first driving voltage to the light source supply module in response to the first power voltage.
  • the second constant voltage supply module supplies a second driving voltage to the light source measurement module in response to the first power voltage.
  • the third constant voltage supply module supplies a third driving voltage to the light source control and signal processing module in response to a second power voltage different from the first power voltage.
  • the first battery supplies the first power voltage to the first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module.
  • the second battery supplies the second power voltage to the third constant voltage supply module, and is completely electrically separated from the first battery.
  • the optical sensing device may further include a first digital insulation module and a second digital insulation module.
  • the first digital insulation module is disposed between the light source supply module and the light source control and signal processing module, a first circuit electrically connected to the light source control and signal processing module to receive the light source control signal electrically, and It may include a second circuit electrically connected to the light source supply module and providing a first control signal corresponding to the light source control signal to the light source supply module and electrically insulated from the first circuit.
  • the second digital insulation module is disposed between the light source measurement module and the light source control and signal processing module, a third circuit electrically connected to the light source measurement module to electrically receive the light sensing signal, and the light source control And a fourth circuit electrically connected to the signal processing module and providing a first sensing signal corresponding to the light sensing signal to the light source control and signal processing module and electrically insulated from the third circuit. .
  • the first circuit of the first digital insulation module operates in response to the third driving voltage generated from the third constant voltage supply module
  • the second circuit of the first digital insulation module is the It may operate in response to the first driving voltage generated from the first constant voltage supply module.
  • the first ground connected to the first circuit of the first digital insulation module and the second ground connected to the second circuit of the first digital insulation module may be completely electrically separated.
  • the third circuit of the second digital insulation module operates in response to the second driving voltage generated from the second constant voltage supply module
  • the fourth circuit of the second digital insulation module is the It may operate in response to the third driving voltage generated from the third constant voltage supply module.
  • a third ground connected to the third circuit of the second digital insulation module and a fourth ground connected to the fourth circuit of the second digital insulation module may be completely electrically separated.
  • the first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module are linear regulators
  • the third constant voltage supply module may be a nonlinear regulator or a nonlinear regulator.
  • the explosives detection system includes a suction nozzle, a discharge nozzle, a light sensing device, a first guide tube, a suction force generator, a second guide tube and a controller.
  • the suction nozzle is formed with an inlet through which air containing explosive particles is introduced at one end.
  • the discharge nozzle is formed with an outlet through which the air is discharged at one end.
  • the light sensing device detects the explosive particles in the air using light and generates a detection signal.
  • the first guide tube is connected to the other end of the suction nozzle, and guides the air flowing through the suction nozzle to the optical sensing device.
  • the suction force generating unit is formed at the other end of the discharge nozzle and is connected to the discharge nozzle, and provides suction power for sucking air in the light sensing device and discharging it to the discharge port while allowing the air to be sucked through the suction port.
  • the second guide tube is formed between the light sensing device and the suction force generator to discharge air introduced into the light sensing device by the suction force generated by the suction force generator to the outlet of the discharge nozzle.
  • the controller determines whether the explosive particles are present in the air using the detection signal.
  • the light sensing device includes a light source supply module, a seating unit, a light source measurement module, a light source control and signal processing module, a first constant voltage supply module, a second constant voltage supply module, a third constant voltage supply module, a first battery and a second battery do.
  • the light source supply module irradiates the first light in response to the light source control signal and controls the intensity of the first light.
  • the seating portion includes a light emitting material that emits second light in response to the first light.
  • the light source measurement module receives the second light and generates a light sensing signal in response to the second light.
  • the light source control and signal processing module generates the light source control signal to control the operation of the light source supply module, and generates the detection signal in response to the light sensing signal.
  • the first constant voltage supply module supplies a first driving voltage to the light source supply module in response to the first power voltage.
  • the second constant voltage supply module supplies a second driving voltage to the light source measurement module in response to the first power voltage.
  • the third constant voltage supply module supplies a third driving voltage to the light source control and signal processing module in response to a second power voltage different from the first power voltage.
  • the first battery supplies the first power voltage to the first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module.
  • the second battery supplies the second power voltage to the third constant voltage supply module, and is completely electrically separated from the first battery.
  • the first battery for supplying power to the light source supply module and the light source measurement module and the second battery for supplying power to the light source control and signal processing module are separately configured, together with the light source supply module and the light source measurement module and the light source control and By configuring the signal processing module to be completely electrically isolated / independent, it is possible to secure the power supply stability of the light source supply module and the light source measurement module and reduce noise to improve the detection accuracy of explosive particles.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an explosives detection system according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an optical sensing device according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 3 and 4 are block diagrams showing examples of first and second digital isolation modules included in the optical sensing device according to the embodiments of the present invention.
  • 5 to 9 are circuit diagrams showing an example of concretely implementing an optical sensing device according to embodiments of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • first component may be referred to as the second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an explosives detection system according to embodiments of the present invention.
  • the explosive detection system includes a suction nozzle 100, a first guide tube 106, a second guide tube 110, a suction force generating unit 114, a discharge nozzle 116, a controller 130 and It includes a light sensing device 200.
  • the explosives detection system includes a speed sensor 102, a temperature and humidity sensor 104, a connecting nozzle 112, a first connecting tube 118, a second connecting tube 120, a first light blocking unit 150, and A second light blocking unit 160 may be further included.
  • the suction nozzle 100 is formed with an inlet 10 through which air containing explosive particles flows at one end.
  • the first guide tube 106 may be connected to the other end of the suction nozzle 100.
  • the discharge nozzle 116 has an outlet 20 through which the air is discharged at one end.
  • a suction force generating unit 114 may be connected to the other end of the discharge nozzle 116.
  • the suction nozzle 100 sucks the air by the suction force generated by the suction force generator 114 installed on the discharge nozzle 116.
  • a fan can be used to generate the suction force.
  • the air sucked in this way may be discharged to the first guide tube 106 connected to the other end of the suction nozzle 100.
  • the first guide tube 106 has one end connected to the suction nozzle 100 and the other end connected to one side of the first connector 118 connected to the light sensing device 200 of the sensor unit 108. .
  • the diameter of the other end of the first guide tube 106 may be formed smaller than the diameter of one end. The air introduced through this may be accelerated through the first guide tube 106 to be introduced into the optical sensing device 200 through the first connection tube 118.
  • the first guide tube 106 may be arranged in a zigzag shape to have a width greater than the height of the light sensing device 200 to be connected to the first connector 118. Through the structure of the first guide tube 106, light introduced from the outside by the first guide tube 106 may be blocked from entering the optical sensing device 200.
  • the first light blocking unit 150 may be disposed between the suction nozzle 100 and the light sensing device 200 and block light flowing from the outside.
  • the first guide tube 106 is formed through the first light blocking portion 150 and may have a zigzag shape.
  • the first guide tube 106 having a zigzag shape can not only prevent the air introduced into the light sensing device 200 from exiting toward the suction nozzle 100, but also the air introduced into the first guide tube 106. It can be compressed to remove moisture in the air.
  • the light sensing device 200 detects the explosive particles in the air using light and generates a detection signal.
  • One side of the optical sensing device 200 may be connected to the first connector 118, and the other side may be connected to the second connector 120. The detailed structure and operation of the optical sensing device 200 will be described later in detail with reference to FIG. 2 and the like.
  • One side of the second connector 120 may be connected to the light sensing device 200, and the other side may be connected to the second guide tube 110.
  • the second guide tube 110 may have one side connected to the second connection pipe 120 and the other side connected to the end of the connection nozzle 112 connected to the suction force generating unit 114.
  • the air introduced into the optical sensing device 200 by the suction force generated by the suction force generator 114 is connected to the nozzle 112 through the second connector 120 and the second guide tube 110 ), And the air guided by the connecting nozzle 112 may be discharged to the outside through the outlet 20 formed at the end of the discharge nozzle 116.
  • a diameter of a portion of the second guide tube 110 that is, a portion connected to the second connection pipe 120 may be formed smaller than a diameter of a portion connected to the other side, that is, a connection nozzle 112. . Accordingly, the air flowing into the optical sensing device 200 may be discharged through the outlet 20 due to a slow flow rate.
  • the second guide tube 110 may be arranged in a zigzag shape to have a width greater than the height of the light sensing device 200 to be connected to the second connector 120. Through the structure of the second guide tube 110, light flowing from the outside by the second guide tube 110 may be prevented from entering the light sensing device 200.
  • the second light blocking unit 160 may be disposed between the light sensing device 200 and the suction force generating unit 114, and block external light flowing through the suction force generating unit 114 and the outlet 20.
  • the second guide tube 110 is formed through the second light blocking portion 160 and may have a zigzag shape.
  • the suction force generator 114 may operate under the control of the controller 130 to generate the suction force to allow the air to be sucked through the suction port 10.
  • the suction force generating unit 114 may include a fan.
  • a speed sensor 102 for measuring the speed of the air and a temperature and humidity sensor 104 for measuring the temperature and humidity of the air may be installed on the suction nozzle 100.
  • the speed measurement signal sensed by the speed sensor 102 and the temperature and humidity measurement signal sensed by the temperature and humidity sensor 104 may be input to the controller 130.
  • the controller 130 determines whether the explosive particles are present in the air using the detection signal generated by the light sensing device 200.
  • the controller 130 is a central processing unit for controlling the overall function of the explosives detection system, and may control the operating states of the light sensing device 200 and the suction force generating unit 114. The details are as follows.
  • the controller 130 may control the suction force of the air flowing through the suction force generating unit 114 and the suction port 10 based on the signal measured from the speed sensor 102. Specifically, the controller 130 obtains the flow rate information of the air flowing through the intake port 10 based on the speed measurement signal sensed by the speed sensor 102, and then the obtained flow rate is a preset threshold value In the following case, the suction force generated by the suction force generator 114 may be increased. For example, when the suction force generating unit 114 includes a fan, the suction force may be increased by increasing the operation speed of the fan.
  • the controller 130 obtains the humidity information in the air based on the temperature and humidity measurement signal sensed by the temperature and humidity sensor 104, and based on the acquired humidity information, the suction power generation unit 114 It is possible to control the suction force generated by. Specifically, when the humidity of the air flowing into the suction nozzle 100 through the suction port 10 is greater than or equal to a predetermined threshold, the controller 130 controls the suction force generating unit 114 to lower the flow rate of the air. You can. For example, when the suction force generator 114 includes a fan, the suction force may be reduced by reducing the operation speed of the fan.
  • the explosives detection system may further include a power supply for supplying power to the suction power generating unit 114, the controller 130, the optical sensing device 200, and the like.
  • a power supply for supplying power to the suction power generating unit 114, the controller 130, the optical sensing device 200, and the like.
  • batteries included in the optical sensing device 200 eg, 280 and 290 of FIG. 2 may correspond to the power supply unit.
  • the controller 130 may control the suction force generating unit 114 to generate a predetermined suction force.
  • the suction force generated accordingly is the connection nozzle 112, the second guide tube 110, the second connector 120, the light sensing device 200, the first connector 118 and the first guide tube 106 It is provided to the suction nozzle 100 through, and the suction nozzle 100 inhales air containing explosive particles through the suction port 10 according to the suction force and flows into the first guide tube 106.
  • the first guide pipe 106 provides the introduced air to the first connecting pipe 118, wherein the air introduced through the suction nozzle 100 due to the zigzag shape may be compressed to some extent. Through this compression, the air introduced into the first guide tube 106 is removed to some extent, and then the flow rate is increased by the outlet having a smaller diameter than the inlet of the first guide tube 106, so that the first connecting tube 118 Through it may be discharged to the optical sensing device 200.
  • the air introduced into the light sensing device 200 will stay to some extent by the shape of the second guide tube 110. Specifically, the zigzag shape of the second guide tube 110 and the flow rate of air flowing into the second guide tube 110 is reduced by the inlet of the narrowed second guide tube 110, so that the light sensing device 200 The air introduced in the air is slowly introduced into the connection nozzle 112 through the second guide tube 110 connected to the second connection tube 120 after staying for a certain period of time, and then the discharge port 20 of the discharge nozzle 116 It can be discharged through.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an optical sensing device according to embodiments of the present invention.
  • the light sensing device 200 includes a light source supply module 210, a seating unit 220, a light source measurement module 230, a light source control and signal processing module 240, a first constant voltage supply module 250 ), A second constant voltage supply module 260, a third constant voltage supply module 270, a first battery 280 and a second battery 290.
  • the optical sensing device 200 may further include a third connector 201, a first digital insulation module 310 and a second digital insulation module 320.
  • the third connector 201 may connect the first connector 118 and the second connector 120.
  • the air introduced into the optical sensing device 200 through the first connector 118 may be discharged through the second connector 120 after staying in the third connector 201 for a certain time.
  • the diameter of the third connector 201 may be formed to be smaller than the diameter of the first connector 118 and the second connector 120. In other embodiments, although not illustrated, the diameters of the third connection pipe 201 may be larger than the diameters of the first connection pipe 118 and the second connection pipe 120.
  • the light source supply module 210 irradiates the first light LS1 in response to the light source control signal CS (eg, in response to the first control signal CS 'corresponding to the light source control signal CS). And controls the intensity of the first light LS1.
  • the light source supply module 210 may include a light source that generates the first light LS1, such as a light emitting diode.
  • the first light LS1 may be ultraviolet light.
  • the seating unit 220 includes a light emitting material that emits the second light LS2 in response to the first light LS1.
  • the seating portion 220 may be disposed in the third connector 201.
  • the seating portion 220 is made of a material for detection that can be combined with explosives particles, for example, nitro aromatic explosives (particles), to cause fluorescence changes, for example, luminescence and extinction state changes (Quartz). It may include.
  • the luminescent material or the substance for detection maintains a fluorescence (light emission) state by the first light LS1 and then changes from the light emission state to the extinction state by the first light LS1 as the explosive particles are settled. Can be changed. In other words, when the luminescent material reacts with the explosive particles, the intensity of the second light LS2 may be changed (eg, reduced).
  • the luminescent material or detection material emits light of a first wavelength by the first light LS1 and then differs from the first wavelength by the first light LS1 as the explosive particles are settled. It can emit light of a second wavelength. In other words, when the luminescent material reacts with the explosive particles, the wavelength of the second light LS2 may be changed.
  • the luminescent material or detection material is 1,1-disubstituted 4,5,8,9-bis (trypsin, represented by [Formula 1] below) that can react with nitro aromatic explosive particles ) It may include an organic semiconductor compound made of a metal lafloorene compound.
  • M is Si or Ge
  • R1 and R2 are H, C1 ⁇ C18 alkyl group, C2 ⁇ C18 alkenyl group, C2 ⁇ C18 alkynyl group, C5 ⁇ C14 substituted or aromatic ring C3 ⁇ C10 containing a compound, a hetero atom (-NH-, -S-, -O-) or an aromatic cyclic compound or a halogen atom, the substituents of R1 and R2 are each the same or not the same You can.
  • a predetermined adhesive coating material may be coated on the upper portion of the seating portion 220 so that explosive particles in the air flowing in the third connector 201 can be easily adhered.
  • the light sensing device 200 may include two or more seating portions, and in particular, have different lengths (eg, sequentially in height). May be lowered).
  • the light source measurement module 230 receives the second light LS2 and generates a light sensing signal SS in response to the second light LS2.
  • the light source measurement module 230 may include a light receiving unit that receives the second light LS2, such as a photodiode.
  • the light source control and signal processing module 240 generates the light source control signal CS to control the operation of the light source supply module 210 and responds to the light sensing signal SS (eg, the light sensing signal SS ) In response to a first sensing signal (SS ') corresponding to) generates a detection signal DS that detects the presence of explosive particles in the air.
  • the light source control and signal processing module 240 and the controller 130 may be implemented by integrating them into a single module, and the light source control and signal processing module 240 and the controller 130 are two separate modules. It may be implemented as.
  • the first constant voltage supply module 250 supplies the first driving voltage VD1 to the light source supply module 210 in response to the first power voltage PWR1.
  • the second constant voltage supply module 260 supplies the second driving voltage VD2 to the light source measurement module 230 in response to the first power voltage PWR1.
  • the third constant voltage supply module 270 supplies the third driving voltage VD3 to the light source control and signal processing module 240 in response to the second power voltage PWR2 different from the first power voltage PWR1.
  • the first constant voltage supply module 250 and the second constant voltage supply module 260 may each be linear regulators. By configuring each linear regulator with very little current and no self-oscillation, stable power can be supplied to the light source supply module 210 and the light source measurement module 230.
  • the third constant voltage supply module 270 may be a nonlinear or switching regulator.
  • the first battery 280 supplies the first power voltage PWR1 to the first constant voltage supply module 250 and the second constant voltage supply module 260.
  • the second battery 290 supplies the second power voltage PWR2 to the third constant voltage supply module 270. Since the first battery 280 and the second battery 290 are completely electrically separated and driven independently, noise can be effectively reduced.
  • the light sensing device 200 may further include a shutter for blocking the incidence of light, and a shutter sensor for sensing the operating state of the shutter.
  • the optical sensing device 200 sucks air and identifies explosive particles in the air using the energy of the light source and a very fine photodiode current signal, so that electrical noise detects explosive particles Has a great effect on Accordingly, power stability of the light source supply module 210 and the light source measurement module 230 is very important, and separate constant voltage supply modules 250 and 260 are provided for each of the light source supply module 210 and the light source measurement module 230. Constructed and electrically isolated / independently used, one battery 280 is used.
  • the light source control and signal processing module 240 controls ON / OFF and intensity of the light source in the light source supply module 210, and collects signals that electronically amplify changes in light sensed by the light source measurement module 230, Various information necessary for the detection environment, such as a temperature and humidity sensor, is sensed. In addition, the light source control and signal processing module 240 processes the collected various information into a digital signal and transmits it to the controller 130 for analysis based on an explosive recognition algorithm.
  • the light source control and signal processing module 240 performing such a function includes various circuits for high frequency signal processing, and has a more fluctuating power state than the light source supply module 210 and the light source measurement module 230.
  • a separate constant voltage supply module 270 is configured for the light source control and signal processing module 240, and the second battery 290 completely separated / independently electrically from the first battery 280 is used.
  • the second battery 290 may supply power for driving the controller 130 and the suction force generator 114, and although not shown, various configurations that may be included in the explosives detection system according to embodiments of the present invention
  • Elements for example, GPS for obtaining location information, communication module for accessing a WIFI network, various types of operating systems (e.g., Android, etc.) and memory and processor for storing and driving applications, explosives detection system
  • the display for displaying status information, detection result information, control information, etc., the main board, a camera for shooting external images, a distance sensor, an antenna for receiving an RFID key for recognizing a specific RFID, and an explosives detection system.
  • a status check unit capable of controlling a plurality of LED elements and buttons for displaying a status, and a fan control for controlling the operation of the fan It is possible to supply power for driving the unit.
  • the seating unit 220 responds to the first light LS1 To emit the second light LS2.
  • the light source measurement module 230 receives the second light LS2 according to the light emission of the seating unit 220 and then generates a light sensing signal SS corresponding to the light source control and signal processing module 240 ) Generates and outputs a detection signal DS indicating that no explosive particles are present in response to the light sensing signal SS.
  • the explosive particles are seated on a predetermined portion of the seating portion 220. Accordingly, at least one of the intensity and wavelength of the second light LS2 emitted from the seating portion 220 is changed by the first light LS1.
  • the light source measurement module 230 receives the second light LS2 in which at least one of the intensity and wavelength is changed, and then generates a light sensing signal SS corresponding thereto, and the light source control and signal processing module 240 has light sensing In response to the signal SS, a detection signal DS indicating that an explosive particle is present is generated and output.
  • the light source supply module 210 and the light source measurement module 230 and the light source control and signal processing module 240 are electrically based on the first digital insulation module 310 and the second digital insulation module 320. Can be separated more completely.
  • the first digital insulation module 310 is disposed between the light source supply module 210 and the light source control and signal processing module 240, and receives the light source control signal CS and corresponds to the first control signal CS ' Can output
  • the second digital insulation module 320 is disposed between the light source measurement module 230 and the light source control and signal processing module 240, and receives the light sensing signal SS and corresponds to the first sensing signal SS ' Can output
  • the first digital isolation module 310 and the second digital isolation module 320 ensure signal transmission and reception, but may be implemented based on digital isolation technology designed by separating line connections and separating power grounds. It will be described later with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 and 4 are block diagrams showing examples of first and second digital isolation modules included in the optical sensing device according to the embodiments of the present invention.
  • the first digital isolation module 310 may include a first circuit 312 and a second circuit 314.
  • the first circuit 312 is electrically connected to the light source control and signal processing module 240 to electrically receive the light source control signal CS.
  • the first circuit 312 may operate in response to the third driving voltage VD3 generated from the third constant voltage supply module 270.
  • the second circuit 314 may be electrically connected to the light source supply module 210 and electrically provide the first control signal CS 'corresponding to the light source control signal CS to the light source supply module 210.
  • the second circuit 314 may operate in response to the first driving voltage VD1 generated from the first constant voltage supply module 250.
  • the first circuit 312 and the second circuit 314 may be completely electrically isolated and isolated. Specifically, the first ground GD1 connected to the first circuit 312 and the second ground GD2 connected to the second circuit 314 may be completely electrically separated. Further, the output pad 312a included in the first circuit 312 and outputs a signal corresponding to the light source control signal CS and the second control circuit 314 and output pad 312a corresponding to the first control signal CS ' Signal transmission between the input pads 314a for receiving signals is not an electrical signal transmission, and may be implemented in any way to implement electrical separation while ensuring transmission and reception of signals, such as optical transmission and ultrasonic transmission.
  • the second digital isolation module 320 may include a third circuit 322 and a fourth circuit 324.
  • the second digital isolation module 320 may have a structure substantially the same as the first digital isolation module 310.
  • the third circuit 322 may be electrically connected to the light source measurement module 230 to electrically receive the light sensing signal SS.
  • the third circuit 322 may operate in response to the second driving voltage VD2 generated from the second constant voltage supply module 260.
  • the fourth circuit 324 is electrically connected to the light source control and signal processing module 240, and the first sensing signal SS 'corresponding to the light sensing signal SS is electrically connected to the light source control and signal processing module 240. Can be provided.
  • the fourth circuit 324 may operate in response to the third driving voltage VD3 generated from the third constant voltage supply module 270.
  • the third circuit 322 and the fourth circuit 324 may be completely electrically isolated and isolated. Specifically, the third ground GD3 connected to the third circuit 322 and the fourth ground GD4 connected to the fourth circuit 324 may be completely electrically separated.
  • the third ground GD3 may be the same as or different from the second ground GD2 of FIG. 3.
  • the fourth ground GD4 may be the same as the first ground GD1 of FIG. 3.
  • an output pad 322a included in the third circuit 312 and outputting a signal corresponding to the light sensing signal SS and a fourth circuit 324 and corresponding to the first sensing signal SS ' Signal transmission between the input pads 324a for receiving signals is not an electrical signal transmission, and may be implemented in any way to implement electrical separation while ensuring transmission and reception of signals, such as optical transmission and ultrasonic transmission.
  • the light source supply module 210 and the light source control and signal processing module 240 are completely electronically separated by the first digital insulation module 310, and the light source measurement module is determined by the second digital insulation module 320.
  • the light source control and signal processing module 240 By separating the 230 and the light source control and signal processing module 240 completely electronically and designing based on digital insulation technology so as not to affect the power line, signal line, and ground, electrical noise that is essentially generated in digital signal processing It can be designed so that it does not affect the measurement of changes in the amount of microscopic light, that is, it excludes electrical interference.
  • 5 to 9 are circuit diagrams showing an example of concretely implementing an optical sensing device according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 5 an example of the second constant voltage supply module 260 of FIG. 2 is illustrated.
  • Some of the components of Figure 5 (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, Q1, L1, DP1, D1, D2, R1, R2) (C7, C8, C9, C10, C11, C12, D1, D2, R1, R2) may correspond to the second constant voltage supply module 260.
  • the component Q1 of FIG. 5 is a “NCP1117LPST50T3G” device including GND, VOUT, and VIN terminals, and the component DP1 includes “DUAL POWER1 including -Vin, + Vin, -Vo, Com, + Vo terminals. TSM0505D "device.
  • FIG. 6 an example of the light source supply module 210, the first constant voltage supply module 250, and the first digital insulation module 310 of FIG. 2 is illustrated.
  • Components of Figure 6 (C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, Q2, L2, U1, U2, U3, R2 ', Among the Q3A, R3, R4, R5, Q4, LED), some components (C13, C14, C15, C16, C17, Q2, L2) correspond to the first constant voltage supply module 250, and some other components (C18, C19, C20, C23, C24, C25, C26, C27, U3, R2 ', Q3A, R3, R4, R5, Q4, LED) correspond to the light source supply module 210, and components (U1 , U2) may correspond to the first digital isolation module 310.
  • the component Q2 in FIG. 6 is a “MIC5201-5.0YS” element including IN, OUT, and GND terminals, and the components U1 and U2 are VDD1, V-IA, V-IB, GND1, and GND2, respectively.
  • "ADUM1200BRZ” element including V-OB, V-OA, VDD2 terminals
  • component U3 is "MCP4822-E” including VCC, CS, SCK, SDI, LDAC, / SHON, GND, VOUT terminals / SN "device
  • the components Q3A and Q4 may be” MCP6071-E / OT “and” MMBT3904 "devices, respectively.
  • the component LED may be a light emitting diode included in the light source supply module 210.
  • FIGS. 7A and 7B examples of the light source measurement module 230 and the second digital isolation module 320 of FIG. 2 are illustrated.
  • Components of FIGS. 7A and 7B (C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41, C42, C43, C44, C45, C46, C47, C48, R6 , R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, PD, Q6A, Q7A, REFA, U4, U5, U6A)
  • Some components (C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41, C42, C43, C44, C45, C46, R6, R7, R8, R9, R10
  • the components Q6A and Q7A of FIG. 7A are “LTC6240HVCS5 # TRMPBF” and “LT6200CS6-5 # TRMPBF” devices, respectively, and the component REFA of FIG. 7B includes Vbias, GND, EN, VCC, and Vref terminals.
  • the component U6A is a "MCP3301-BI / SN” element including Vref, IN +, IN-, GND, / CS, Dout, CLK, and VDD terminals
  • the components U4, U5) may be a “ADUM1201CRZ” device including VDD1, V-OA, V-IB, GND1, GND2, V-OB, V-IA, and VDD2 terminals, respectively.
  • the component PD may be a photodiode included in the light source measurement module 230.
  • FIG. 8 an example of the third constant voltage supply module 270 of FIG. 2 is illustrated.
  • Components of Figure 8 (C52, C53, C54, C55, C56, C57, C58, C59, R51, R52, R53, R54, R55, R56, R57, R58, R59, D56, ZD51, U51, Q51, Q52 ) May correspond to the third constant voltage supply module 270.
  • the component ZD51 of FIG. 8 is a “MMBZ5229BLT1G” device, and the component U51 may be a “LMZ14203HTZX” device including VIN, RON, EN, GND, SS, FB, VOUT, and PAD terminals. It can operate in response to "PowerSW” and "VCC2Enable” signals.
  • FIG. 9 an example of the light source control and signal processing module 240 of FIG. 2 is illustrated.
  • the components (C60, C61, C62, C63, C64, C65, C66, C67, C70, R60, R61, R62, R63, U55) of FIG. 9 may all correspond to the light source control and signal processing module 240 .
  • the circuits of FIGS. 8 and 9 may be connected to each other through a node ND2.
  • the component U55 of FIG. 9 includes various signals 304MCLR, AdcMAINbat, AdcLDPDbat, STemp, SHumid, SDistance, KeySW, EnLDPDpower, EnLDPDbat, EncoINT, EncoDATA, EncoSW, LED21, LED22, LED23, PwrSW_Pushed, SCK1, SDI1, SDO1 , SS1, SCK2, SDI2, SDO2, SS2, 304PGEC1, 304PGED1, DetectSW, OFFsignal, FSPctrl, Power_RFID, SCL1_EEPROM, SDA1_EEPROM, WPC_EEPROM, FANenable) receiving terminals (VCC, / MCLR RA5, ADC0 / RA1, ADC0 / RA0, ADC1 , ADC6 / RC0, ADC10 / RB14, ADC12 / RB12, ADC14 / RA3, ADC15 / RB4, RA7 ENPoLDPD,
  • the voltage VCC corresponds to the first driving voltage VD1
  • the voltages + V1 and -V1 correspond to the second driving voltage VD2
  • the voltage VCC2 is the third
  • the driving voltage VD3 may correspond to the signals SCK1, SDO1, and SS1 corresponding to the light source control signal CS
  • the signals SCK2, SDI2, and SS2 may correspond to the first sensing signal SS '. have.
  • the grounds illustrated in FIGS. 5, 6, 7a, and 7b correspond to the ground, the second ground (GD2), and the third ground (GD3) of the first battery 280
  • the grounds illustrated in FIGS. 8 and 9 are
  • the second battery 290 may correspond to the ground, the first ground GD1, and the fourth ground GD4.
  • the capacitance, inductance and resistance values of the passive elements can be set appropriately.
  • Embodiments of the present invention can be useful in explosives detection systems and various electronic devices and systems operating in conjunction therewith.
  • embodiments of the present invention include a mobile phone, a smart phone, a tablet personal computer (PC), a laptop computer, a personal digital assistant (PDA), Portable multimedia player (PMP), digital camera, portable game console, navigation device, wearable device, internet of things (IoT) device, It can be usefully used in connection with various electronic devices such as an Internet of everything (IoE) device, a virtual reality (VR) device, and an augmented reality (AR) device.
  • IoE Internet of everything
  • VR virtual reality
  • AR augmented reality
  • suction nozzle 100: suction nozzle, 106: first guide tube, 110: second guide tube, 114: suction force generating unit
  • 210 light source supply module
  • 220 seating portion
  • 230 light source measurement module

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Abstract

An optical sensing device comprises a light source supply module, a mounting portion, a light source measurement module, a light source controlling and signal processing module, first, second and third constant voltage supply modules and first and second batteries. The light source supply module irradiates first light in response to a light source control signal. The mounting portion comprises a light-emitting material which emits second light in response to the first light. The light source measurement module generates an optical sensing signal in response to the second light. The light source controlling and signal processing module generates a light source control signal and generates a detection signal for detecting whether or not explosive particles are present in the air, in response to the optical sensing signal. The first constant voltage supply module supplies a first driving voltage to the light source supply module in response to a first power supply voltage. The second constant voltage supply module supplies a second driving voltage to the light source measurement module in response to the first power supply voltage. The third constant voltage supply module supplies a third driving voltage to the light source controlling and signal processing module in response to a second power supply voltage. The first battery supplies the first power supply voltage. The second battery supplies the second power supply voltage and is completely electrically separated from the first battery.

Description

노이즈 감소를 위한 광 센싱 장치 및 이를 포함하는 폭발물 탐지 시스템Optical sensing device for noise reduction and explosives detection system including the same
본 발명은 폭발물 탐지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폭발물 탐지를 위한 광 센싱 장치 및 상기 광 센싱 장치를 포함하는 폭발물 탐지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to explosives detection, and more particularly, to an optical sensing device for detecting explosives and an explosives detection system including the optical sensing device.
폭발물로 사용되는 대표적인 화합물은 트라이나이트로톨루엔(trinitrotoluene, TNT)이나 다이나이트로톨루엔(dinitrotoluene, DNT)와 같은 나이트로 방향족 화학물질을 포함하고 있어, 이와 같은 화학물질을 검출하는 다양한 방법이 개발되고 있다. 이온 이동성 분광측정기(ion mobility spectroscopy)나 중성자 탐지기를 이용하여 폭발물에 함유된 화학물질을 검출하는 방법들이 연구 개발되고 있으나, 바이오센서에 비해 검출시간이 상대적으로 길고, 고가의 비용이 드는 단점이 있다. 최근에는 나노입자의 흡광이나 형광변화를 이용하는 센서가 많이 개발되고 있다. 이는 측정 장치를 간단하게 구현할 수 있고, 반응 시간이 짧아 실시간 폭발물 센서로 응용 가능성이 높다.Typical compounds used as explosives include nitro aromatic chemicals such as trinitrotoluene (TNT) or dinitrotoluene (DNT), and various methods for detecting such chemicals have been developed. have. Methods for detecting chemicals contained in explosives using ion mobility spectroscopy or neutron detectors have been researched and developed, but there are disadvantages in that detection time is relatively long and expensive, compared to biosensors. . Recently, many sensors using nanoparticles absorbing or changing fluorescence have been developed. This can be easily implemented as a measuring device, and the reaction time is short, so it is highly applicable as a real-time explosive sensor.
한편, TNT의 합성과정 또는 TNT의 분해과정을 보면 DNT도 일부 폭발물에 존재하는 것을 알 수 있다. 따라서, TNT와 DNT는 폭발물에 존재하는 대표적인 화학물로서 폭발물 검출 장치(센서)는 주로 이들 두 물질을 검출하는 것을 주기능으로 한다. 그런데 TNT와 DNT는 고체로 존재하며 증기압이 매우 낮으므로, 고체 폭발물 상태에서 기화되면서 공기 중에 존재하는 TNT와 DNT를 검출하기 위하여 고감도의 선택성을 가지며 기체 상에서 안정적인 구조를 갖는 수용체(receptor)의 개발이 폭발물 감지 센서 개발의 핵심이 될 수 있다.On the other hand, looking at the synthesis process of TNT or the decomposition process of TNT, it can be seen that DNT is also present in some explosives. Therefore, TNT and DNT are representative chemicals present in explosives, and the explosive detection device (sensor) mainly functions to detect these two substances. However, since TNT and DNT exist as a solid and the vapor pressure is very low, the development of a receptor with a high sensitivity and selectivity and a stable structure in the gas phase is required to detect TNT and DNT present in the air while being vaporized in a solid explosive state. It can be the core of explosive detection sensor development.
최근, TNT 및 DNT에 고감도로 선택적으로 결합할 수 있는 수용체에 대한 연구는 꾸준히 진행되고 있는데 반해, 이를 활용하여 효과적으로 검출할 수 있는 검출 장치는 아직 미비한 상태이다.Recently, studies on receptors capable of selectively binding to TNT and DNT with high sensitivity have been conducted steadily, whereas detection devices capable of effectively utilizing them are still incomplete.
본 발명의 일 목적은 전기적 노이즈를 감소시켜 폭발물 탐지 성능을 향상시킬 수 있는 광 센싱 장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an optical sensing device capable of improving explosive detection performance by reducing electrical noise.
본 발명의 다른 목적은 상기 광 센싱 장치를 포함하여 폭발물 탐지 성능을 향상시킬 수 있는 폭발물 탐지 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an explosives detection system that can improve explosives detection performance by including the optical sensing device.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치는 광원 공급 모듈, 안착부, 광원 측정 모듈, 광원 제어 및 신호 처리 모듈, 제1 정전압 공급 모듈, 제2 정전압 공급 모듈, 제3 정전압 공급 모듈, 제1 배터리 및 제2 배터리를 포함한다. 상기 광원 공급 모듈은 광원 제어 신호에 응답하여 제1 광을 조사하고 상기 제1 광의 세기를 제어한다. 상기 안착부는 상기 제1 광에 응답하여 제2 광을 발광하는 발광 물질을 포함한다. 상기 광원 측정 모듈은 상기 제2 광을 수광하고, 상기 제2 광에 응답하여 광 센싱 신호를 발생한다. 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈은 상기 광원 제어 신호를 발생하여 상기 광원 공급 모듈의 동작을 제어하고, 상기 광 센싱 신호에 응답하여 공기 중에 폭발물 입자가 존재하는지 탐지하는 탐지 신호를 발생한다. 상기 제1 정전압 공급 모듈은 제1 전원 전압에 응답하여 상기 광원 공급 모듈에 제1 구동 전압을 공급한다. 상기 제2 정전압 공급 모듈은 상기 제1 전원 전압에 응답하여 상기 광원 측정 모듈에 제2 구동 전압을 공급한다. 상기 제3 정전압 공급 모듈은 상기 제1 전원 전압과 다른 제2 전원 전압에 응답하여 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 제3 구동 전압을 공급한다. 상기 제1 배터리는 상기 제1 정전압 공급 모듈 및 상기 제2 정전압 공급 모듈에 상기 제1 전원 전압을 공급한다. 상기 제2 배터리는 상기 제3 정전압 공급 모듈에 상기 제2 전원 전압을 공급하고, 상기 제1 배터리와 전기적으로 완전히 분리된다.In order to achieve the above object, the optical sensing device according to embodiments of the present invention includes a light source supply module, a seating unit, a light source measurement module, a light source control and signal processing module, a first constant voltage supply module, a second constant voltage supply module, It includes a third constant voltage supply module, a first battery and a second battery. The light source supply module irradiates the first light in response to the light source control signal and controls the intensity of the first light. The seating portion includes a light emitting material that emits second light in response to the first light. The light source measurement module receives the second light and generates a light sensing signal in response to the second light. The light source control and signal processing module generates the light source control signal to control the operation of the light source supply module, and generates a detection signal to detect whether explosive particles are present in the air in response to the light sensing signal. The first constant voltage supply module supplies a first driving voltage to the light source supply module in response to the first power voltage. The second constant voltage supply module supplies a second driving voltage to the light source measurement module in response to the first power voltage. The third constant voltage supply module supplies a third driving voltage to the light source control and signal processing module in response to a second power voltage different from the first power voltage. The first battery supplies the first power voltage to the first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module. The second battery supplies the second power voltage to the third constant voltage supply module, and is completely electrically separated from the first battery.
일 실시예에서, 상기 광 센싱 장치는 제1 디지털 절연 모듈 및 제2 디지털 절연 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 디지털 절연 모듈은 상기 광원 공급 모듈과 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈 사이에 배치되고, 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 광원 제어 신호를 전기적으로 수신하는 제1 회로, 및 상기 광원 공급 모듈에 전기적으로 연결되고 상기 광원 제어 신호에 대응하는 제1 제어 신호를 상기 광원 공급 모듈에 전기적으로 제공하며 상기 제1 회로와 전기적으로 절연된 제2 회로를 포함할 수 있다. 상기 제2 디지털 절연 모듈은 상기 광원 측정 모듈과 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈 사이에 배치되고, 상기 광원 측정 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 광 센싱 신호를 전기적으로 수신하는 제3 회로, 및 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 전기적으로 연결되고 상기 광 센싱 신호에 대응하는 제1 센싱 신호를 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 전기적으로 제공하며 상기 제3 회로와 전기적으로 절연된 제4 회로를 포함할 수 있다.In one embodiment, the optical sensing device may further include a first digital insulation module and a second digital insulation module. The first digital insulation module is disposed between the light source supply module and the light source control and signal processing module, a first circuit electrically connected to the light source control and signal processing module to receive the light source control signal electrically, and It may include a second circuit electrically connected to the light source supply module and providing a first control signal corresponding to the light source control signal to the light source supply module and electrically insulated from the first circuit. The second digital insulation module is disposed between the light source measurement module and the light source control and signal processing module, a third circuit electrically connected to the light source measurement module to electrically receive the light sensing signal, and the light source control And a fourth circuit electrically connected to the signal processing module and providing a first sensing signal corresponding to the light sensing signal to the light source control and signal processing module and electrically insulated from the third circuit. .
일 실시예에서, 상기 제1 디지털 절연 모듈의 상기 제1 회로는 상기 제3 정전압 공급 모듈로부터 발생되는 상기 제3 구동 전압에 응답하여 동작하고, 상기 제1 디지털 절연 모듈의 상기 제2 회로는 상기 제1 정전압 공급 모듈로부터 발생되는 상기 제1 구동 전압에 응답하여 동작할 수 있다.In one embodiment, the first circuit of the first digital insulation module operates in response to the third driving voltage generated from the third constant voltage supply module, and the second circuit of the first digital insulation module is the It may operate in response to the first driving voltage generated from the first constant voltage supply module.
일 실시예에서, 상기 제1 디지털 절연 모듈의 상기 제1 회로에 연결되는 제1 접지와 상기 제1 디지털 절연 모듈의 상기 제2 회로에 연결되는 제2 접지는 전기적으로 완전히 분리될 수 있다.In one embodiment, the first ground connected to the first circuit of the first digital insulation module and the second ground connected to the second circuit of the first digital insulation module may be completely electrically separated.
일 실시예에서, 상기 제2 디지털 절연 모듈의 상기 제3 회로는 상기 제2 정전압 공급 모듈로부터 발생되는 상기 제2 구동 전압에 응답하여 동작하고, 상기 제2 디지털 절연 모듈의 상기 제4 회로는 상기 제3 정전압 공급 모듈로부터 발생되는 상기 제3 구동 전압에 응답하여 동작할 수 있다.In one embodiment, the third circuit of the second digital insulation module operates in response to the second driving voltage generated from the second constant voltage supply module, and the fourth circuit of the second digital insulation module is the It may operate in response to the third driving voltage generated from the third constant voltage supply module.
일 실시예에서, 상기 제2 디지털 절연 모듈의 상기 제3 회로에 연결되는 제3 접지와 상기 제2 디지털 절연 모듈의 상기 제4 회로에 연결되는 제4 접지는 전기적으로 완전히 분리될 수 있다.In one embodiment, a third ground connected to the third circuit of the second digital insulation module and a fourth ground connected to the fourth circuit of the second digital insulation module may be completely electrically separated.
일 실시예에서, 상기 제1 정전압 공급 모듈, 상기 제2 정전압 공급 모듈은 선형 레귤레이터이고, 상기 제3 정전압 공급 모듈은 비선형 레귤레이터 또는 비선형 레귤레이터 일 수 있다.In one embodiment, the first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module are linear regulators, and the third constant voltage supply module may be a nonlinear regulator or a nonlinear regulator.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 폭발물 탐지 시스템은 흡입 노즐, 배출 노즐, 광 센싱 장치, 제1 안내관, 흡입력 발생부, 제2 안내관 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 흡입 노즐은 일측 끝단에 폭발물 입자를 포함하는 공기가 유입되는 흡입구가 형성된다. 상기 배출 노즐은 일측 끝단에 상기 공기가 배출되는 배출구가 형성된다. 상기 광 센싱 장치는 광을 이용하여 상기 공기 중에 상기 폭발물 입자를 탐지하여 탐지 신호를 발생한다. 상기 제1 안내관은 상기 흡입 노즐의 타측 끝단에 연결되고, 상기 흡입 노즐을 통해 유입되는 상기 공기를 상기 광 센싱 장치에 안내한다. 상기 흡입력 발생부는 상기 배출 노즐의 타측 끝단에 형성되어 상기 배출 노즐과 연결되고, 상기 공기가 상기 흡입구를 통해 흡입되도록 하면서 상기 광 센싱 장치 내의 공기를 흡입하여 상기 배출구로 배출시키기 위한 흡입력을 제공한다. 상기 제2 안내관은 상기 광 센싱 장치와 상기 흡입력 발생부 사이에 형성되어 상기 흡입력 발생부에서 발생된 상기 흡입력에 의해 상기 광 센싱 장치에 유입된 공기를 상기 배출 노즐의 배출구로 배출시킨다. 상기 컨트롤러는 상기 탐지 신호를 이용하여 상기 공기 중에 상기 폭발물 입자가 존재하는지 판단한다. 상기 광 센싱 장치는 광원 공급 모듈, 안착부, 광원 측정 모듈, 광원 제어 및 신호 처리 모듈, 제1 정전압 공급 모듈, 제2 정전압 공급 모듈, 제3 정전압 공급 모듈, 제1 배터리 및 제2 배터리를 포함한다. 상기 광원 공급 모듈은 광원 제어 신호에 응답하여 제1 광을 조사하고 상기 제1 광의 세기를 제어한다. 상기 안착부는 상기 제1 광에 응답하여 제2 광을 발광하는 발광 물질을 포함한다. 상기 광원 측정 모듈은 상기 제2 광을 수광하고, 상기 제2 광에 응답하여 광 센싱 신호를 발생한다. 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈은 상기 광원 제어 신호를 발생하여 상기 광원 공급 모듈의 동작을 제어하고, 상기 광 센싱 신호에 응답하여 상기 탐지 신호를 발생한다. 상기 제1 정전압 공급 모듈은 제1 전원 전압에 응답하여 상기 광원 공급 모듈에 제1 구동 전압을 공급한다. 상기 제2 정전압 공급 모듈은 상기 제1 전원 전압에 응답하여 상기 광원 측정 모듈에 제2 구동 전압을 공급한다. 상기 제3 정전압 공급 모듈은 상기 제1 전원 전압과 다른 제2 전원 전압에 응답하여 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 제3 구동 전압을 공급한다. 상기 제1 배터리는 상기 제1 정전압 공급 모듈 및 상기 제2 정전압 공급 모듈에 상기 제1 전원 전압을 공급한다. 상기 제2 배터리는 상기 제3 정전압 공급 모듈에 상기 제2 전원 전압을 공급하고, 상기 제1 배터리와 전기적으로 완전히 분리된다.To achieve the other object, the explosives detection system according to embodiments of the present invention includes a suction nozzle, a discharge nozzle, a light sensing device, a first guide tube, a suction force generator, a second guide tube and a controller. The suction nozzle is formed with an inlet through which air containing explosive particles is introduced at one end. The discharge nozzle is formed with an outlet through which the air is discharged at one end. The light sensing device detects the explosive particles in the air using light and generates a detection signal. The first guide tube is connected to the other end of the suction nozzle, and guides the air flowing through the suction nozzle to the optical sensing device. The suction force generating unit is formed at the other end of the discharge nozzle and is connected to the discharge nozzle, and provides suction power for sucking air in the light sensing device and discharging it to the discharge port while allowing the air to be sucked through the suction port. The second guide tube is formed between the light sensing device and the suction force generator to discharge air introduced into the light sensing device by the suction force generated by the suction force generator to the outlet of the discharge nozzle. The controller determines whether the explosive particles are present in the air using the detection signal. The light sensing device includes a light source supply module, a seating unit, a light source measurement module, a light source control and signal processing module, a first constant voltage supply module, a second constant voltage supply module, a third constant voltage supply module, a first battery and a second battery do. The light source supply module irradiates the first light in response to the light source control signal and controls the intensity of the first light. The seating portion includes a light emitting material that emits second light in response to the first light. The light source measurement module receives the second light and generates a light sensing signal in response to the second light. The light source control and signal processing module generates the light source control signal to control the operation of the light source supply module, and generates the detection signal in response to the light sensing signal. The first constant voltage supply module supplies a first driving voltage to the light source supply module in response to the first power voltage. The second constant voltage supply module supplies a second driving voltage to the light source measurement module in response to the first power voltage. The third constant voltage supply module supplies a third driving voltage to the light source control and signal processing module in response to a second power voltage different from the first power voltage. The first battery supplies the first power voltage to the first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module. The second battery supplies the second power voltage to the third constant voltage supply module, and is completely electrically separated from the first battery.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치 및 이를 포함하는 폭발물 탐지 시스템에서는, 폭발물 입자가 안착되는 경우에 발광되는 광의 세기 및 파장 중 적어도 하나가 변화되는 발광 물질을 이용함으로써, 폭발물 입자를 효과적으로 검출할 수 있다.In the light sensing device and the explosives detection system including the same according to the embodiments of the present invention as described above, by using a light emitting material that changes at least one of the intensity and wavelength of the light emitted when the explosive particles are seated, explosive particles Can be effectively detected.
또한, 광원 공급 모듈 및 광원 측정 모듈에 전원을 공급하는 제1 배터리와 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 전원을 공급하는 제2 배터리를 별도로 구성하고, 이와 함께 광원 공급 모듈 및 광원 측정 모듈과 광원 제어 및 신호 처리 모듈을 전기적으로 완전히 분리/독립되도록 구성함으로써, 광원 공급 모듈 및 광원 측정 모듈의 전원 안정성을 확보하고 노이즈를 감소시켜 폭발물 입자의 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, the first battery for supplying power to the light source supply module and the light source measurement module and the second battery for supplying power to the light source control and signal processing module are separately configured, together with the light source supply module and the light source measurement module and the light source control and By configuring the signal processing module to be completely electrically isolated / independent, it is possible to secure the power supply stability of the light source supply module and the light source measurement module and reduce noise to improve the detection accuracy of explosive particles.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 폭발물 탐지 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an explosives detection system according to embodiments of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating an optical sensing device according to embodiments of the present invention.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치에 포함되는 제1 및 제2 디지털 절연 모듈들의 예를 나타내는 블록도들이다.3 and 4 are block diagrams showing examples of first and second digital isolation modules included in the optical sensing device according to the embodiments of the present invention.
도 5 내지 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치를 구체적으로 구현한 예를 나타내는 회로도들이다.5 to 9 are circuit diagrams showing an example of concretely implementing an optical sensing device according to embodiments of the present invention.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural or functional descriptions are exemplified only for the purpose of illustrating the embodiments of the present invention, and the embodiments of the present invention can be implemented in various forms and the text It should not be construed as being limited to the embodiments described in.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously changed and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as the second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. Other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "adjacent to" and "directly neighboring to," should be interpreted similarly.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described is present, and one or more other features or numbers. It should be understood that it does not preclude the presence or addition possibilities of, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. .
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.On the other hand, when an embodiment can be implemented differently, functions or operations specified in a specific block may occur differently from the order specified in the flowchart. For example, two consecutive blocks may actually be executed substantially simultaneously, or the blocks may be performed upside down depending on the related function or operation.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for the same components are omitted.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 폭발물 탐지 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an explosives detection system according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 폭발물 탐지 시스템은 흡입 노즐(100), 제1 안내관(106), 제2 안내관(110), 흡입력 발생부(114), 배출 노즐(116), 컨트롤러(130) 및 광 센싱 장치(200)를 포함한다. 상기 폭발물 탐지 시스템은 속도 센서(102), 온도 및 습도 센서(104), 연결 노즐(112), 제1 연결관(118), 제2 연결관(120), 제1 차광부(150) 및 제2 차광부(160)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the explosive detection system includes a suction nozzle 100, a first guide tube 106, a second guide tube 110, a suction force generating unit 114, a discharge nozzle 116, a controller 130 and It includes a light sensing device 200. The explosives detection system includes a speed sensor 102, a temperature and humidity sensor 104, a connecting nozzle 112, a first connecting tube 118, a second connecting tube 120, a first light blocking unit 150, and A second light blocking unit 160 may be further included.
흡입 노즐(100)은 일측 끝단에 폭발물 입자를 포함하는 공기가 유입되는 흡입구(10)가 형성된다. 흡입 노즐(100)의 타측 끝단에는 제1 안내관(106)이 연결될 수 있다.The suction nozzle 100 is formed with an inlet 10 through which air containing explosive particles flows at one end. The first guide tube 106 may be connected to the other end of the suction nozzle 100.
배출 노즐(116)은 일측 끝단에 상기 공기가 배출되는 배출구(20)가 형성된다. 배출 노즐(116)의 타측 끝단에는 흡입력 발생부(114)가 연결될 수 있다.The discharge nozzle 116 has an outlet 20 through which the air is discharged at one end. A suction force generating unit 114 may be connected to the other end of the discharge nozzle 116.
흡입 노즐(100)은 배출 노즐(116) 상에 설치된 흡입력 발생부(114)에 의해 발생된 흡입력에 의해 상기 공기를 흡입한다. 예를 들어, 상기 흡입력을 발생하기 위해 팬(fan)을 사용할 수 있다. 이렇게 흡입된 상기 공기는 흡입 노즐(100)의 타측 끝단에 연결된 제1 안내관(106)으로 배출될 수 있다.The suction nozzle 100 sucks the air by the suction force generated by the suction force generator 114 installed on the discharge nozzle 116. For example, a fan can be used to generate the suction force. The air sucked in this way may be discharged to the first guide tube 106 connected to the other end of the suction nozzle 100.
제1 안내관(106)은 일측 끝단이 흡입 노즐(100)과 연결되며, 타측 끝단이 센서부(108)의 광 센싱 장치(200)와 연결된 제1 연결관(118)의 일측과 연결될 수 있다.The first guide tube 106 has one end connected to the suction nozzle 100 and the other end connected to one side of the first connector 118 connected to the light sensing device 200 of the sensor unit 108. .
일 실시예에서, 제1 안내관(106)의 타측 끝단의 직경은 일측 끝단의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해 유입된 공기가 제1 안내관(106)을 통해 가속되어 제1 연결관(118)을 통해 광 센싱 장치(200)에 유입될 수 있다.In one embodiment, the diameter of the other end of the first guide tube 106 may be formed smaller than the diameter of one end. The air introduced through this may be accelerated through the first guide tube 106 to be introduced into the optical sensing device 200 through the first connection tube 118.
일 실시예에서, 제1 안내관(106)은 광 센싱 장치(200)의 높이보다 큰 폭을 갖도록 지그재그 형상으로 배치되어 제1 연결관(118)에 연결될 수 있다. 이러한 제1 안내관(106)의 구조를 통해 제1 안내관(106)에 의해 외부로부터 유입되는 빛이 광 센싱 장치(200)로 유입되는 것을 차단시킬 수 있다.In one embodiment, the first guide tube 106 may be arranged in a zigzag shape to have a width greater than the height of the light sensing device 200 to be connected to the first connector 118. Through the structure of the first guide tube 106, light introduced from the outside by the first guide tube 106 may be blocked from entering the optical sensing device 200.
제1 차광부(150)는 흡입 노즐(100)과 광 센싱 장치(200) 사이에 배치되고 외부로부터 유입되는 빛을 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 안내관(106)은 제1 차광부(150)를 관통하여 형성되며, 지그재그 형상을 가질 수 있다. 지그재그 형상을 갖는 제1 안내관(106)은 광 센싱 장치(200)에 유입된 공기가 흡입 노즐(100) 쪽으로 나가는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 안내관(106)에 유입된 공기를 압축시켜 공기 내 습기를 제거할 수 있다.The first light blocking unit 150 may be disposed between the suction nozzle 100 and the light sensing device 200 and block light flowing from the outside. For example, the first guide tube 106 is formed through the first light blocking portion 150 and may have a zigzag shape. The first guide tube 106 having a zigzag shape can not only prevent the air introduced into the light sensing device 200 from exiting toward the suction nozzle 100, but also the air introduced into the first guide tube 106. It can be compressed to remove moisture in the air.
광 센싱 장치(200)는 광을 이용하여 상기 공기 중에 상기 폭발물 입자를 탐지하여 탐지 신호를 발생한다. 광 센싱 장치(200)의 일측은 제1 연결관(118)과 연결되고, 타측은 제2 연결관(120)과 연결될 수 있다. 광 센싱 장치(200)의 구체적인 구조 및 동작에 대해서는 도 2 등을 참조하여 상세하게 후술하도록 한다.The light sensing device 200 detects the explosive particles in the air using light and generates a detection signal. One side of the optical sensing device 200 may be connected to the first connector 118, and the other side may be connected to the second connector 120. The detailed structure and operation of the optical sensing device 200 will be described later in detail with reference to FIG. 2 and the like.
제2 연결관(120)의 일측은 광 센싱 장치(200)와 연결되고, 타측은 제2 안내관(110)에 연결될 수 있다.One side of the second connector 120 may be connected to the light sensing device 200, and the other side may be connected to the second guide tube 110.
제2 안내관(110)은 일측이 제2 연결관(120)과 연결되고, 타측이 흡입력 발생부(114)에 연결된 연결 노즐(112)의 끝단에 연결될 수 있다.The second guide tube 110 may have one side connected to the second connection pipe 120 and the other side connected to the end of the connection nozzle 112 connected to the suction force generating unit 114.
이러한 구조를 통해, 흡입력 발생부(114)에 의해 발생한 상기 흡입력에 의해 광 센싱 장치(200) 내 유입된 공기는 제2 연결관(120) 및 제2 안내관(110)을 통해 연결 노즐(112)에 안내되며, 연결 노즐(112)에 안내된 공기는 배출 노즐(116)의 끝단에 형성된 배출구(20)를 통해 외부로 배출될 수 있다.Through this structure, the air introduced into the optical sensing device 200 by the suction force generated by the suction force generator 114 is connected to the nozzle 112 through the second connector 120 and the second guide tube 110 ), And the air guided by the connecting nozzle 112 may be discharged to the outside through the outlet 20 formed at the end of the discharge nozzle 116.
일 실시예에서, 제2 안내관(110)의 일측, 즉 제2 연결관(120)과 연결되는 부분의 직경은 타측, 즉 연결 노즐(112)과 연결되는 부분의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 광 센싱 장치(200)에 유입된 공기는 유속이 느려져 배출구(20)를 통해 배출될 수 있다.In one embodiment, a diameter of a portion of the second guide tube 110, that is, a portion connected to the second connection pipe 120 may be formed smaller than a diameter of a portion connected to the other side, that is, a connection nozzle 112. . Accordingly, the air flowing into the optical sensing device 200 may be discharged through the outlet 20 due to a slow flow rate.
일 실시예에서, 제2 안내관(110)은 광 센싱 장치(200)의 높이보다 큰 폭을 갖도록 지그재그 형상으로 배치되어 제2 연결관(120)에 연결될 수 있다. 이러한 제2 안내관(110)의 구조를 통해 제2 안내관(110)에 의해 외부로부터 유입되는 빛이 광 센싱 장치(200)로 유입되는 것을 차단시킬 수 있다.In one embodiment, the second guide tube 110 may be arranged in a zigzag shape to have a width greater than the height of the light sensing device 200 to be connected to the second connector 120. Through the structure of the second guide tube 110, light flowing from the outside by the second guide tube 110 may be prevented from entering the light sensing device 200.
제2 차광부(160)는 광 센싱 장치(200)와 흡입력 발생부(114) 사이에 배치되고, 흡입력 발생부(114) 및 배출구(20)를 통해 유입되는 외부의 빛을 차단할 수 있다. 이 경우, 제2 안내관(110)은 제2 차광부(160)를 관통하여 형성되며, 지그재그 형상을 가질 수 있다.The second light blocking unit 160 may be disposed between the light sensing device 200 and the suction force generating unit 114, and block external light flowing through the suction force generating unit 114 and the outlet 20. In this case, the second guide tube 110 is formed through the second light blocking portion 160 and may have a zigzag shape.
흡입력 발생부(114)는 컨트롤러(130)의 제어에 따라 동작하여 상기 공기가 흡입구(10)를 통해 흡입되도록 하기 위한 상기 흡입력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 흡입력 발생부(114)는 팬을 포함할 수 있다.The suction force generator 114 may operate under the control of the controller 130 to generate the suction force to allow the air to be sucked through the suction port 10. For example, the suction force generating unit 114 may include a fan.
흡입 노즐(100) 상에는 상기 공기의 속도를 측정하기 위한 속도 센서(102)와, 공기의 온도 및 습도를 측정하기 위한 온도 및 습도 센서(104)가 설치될 수 있다. 속도 센서(102)에 의해 센싱된 속도 측정 신호와 온도 및 습도 센서(104)에 의해 센싱된 온도 및 습도 측정 신호는 컨트롤러(130)에 입력될 수 있다.A speed sensor 102 for measuring the speed of the air and a temperature and humidity sensor 104 for measuring the temperature and humidity of the air may be installed on the suction nozzle 100. The speed measurement signal sensed by the speed sensor 102 and the temperature and humidity measurement signal sensed by the temperature and humidity sensor 104 may be input to the controller 130.
컨트롤러(130)는 광 센싱 장치(200)에서 발생되는 상기 탐지 신호를 이용하여 상기 공기 중에 상기 폭발물 입자가 존재하는지 판단한다. 컨트롤러(130)는 상기 폭발물 탐지 시스템의 전반적인 기능을 제어하기 위한 중앙 처리 장치로서, 광 센싱 장치(200) 및 흡입력 발생부(114)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 이에 대해 상세히 설명하면 아래와 같다.The controller 130 determines whether the explosive particles are present in the air using the detection signal generated by the light sensing device 200. The controller 130 is a central processing unit for controlling the overall function of the explosives detection system, and may control the operating states of the light sensing device 200 and the suction force generating unit 114. The details are as follows.
먼저, 컨트롤러(130)는 속도 센서(102)로부터 측정된 신호에 기초하여 흡입력 발생부(114) 및 흡입구(10)를 통해 유입되는 공기의 흡입력을 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(130)는 속도 센서(102)에서 센싱된 상기 속도 측정 신호에 기초하여 흡입구(10)를 통해 유입되는 상기 공기의 유속 정보를 획득한 후, 상기 획득한 유속이 기 설정된 임계값 이하일 경우, 흡입력 발생부(114)에 의해 발생되는 상기 흡입력을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 흡입력 발생부(114)가 팬을 포함하는 경우에, 상기 팬의 동작 속도를 증가시켜 상기 흡입력을 증가시킬 수 있다.First, the controller 130 may control the suction force of the air flowing through the suction force generating unit 114 and the suction port 10 based on the signal measured from the speed sensor 102. Specifically, the controller 130 obtains the flow rate information of the air flowing through the intake port 10 based on the speed measurement signal sensed by the speed sensor 102, and then the obtained flow rate is a preset threshold value In the following case, the suction force generated by the suction force generator 114 may be increased. For example, when the suction force generating unit 114 includes a fan, the suction force may be increased by increasing the operation speed of the fan.
또한, 컨트롤러(130)는 온도 및 습도 센서(104)에서 센싱된 상기 온도 및 습도 측정 신호에 기초하여 상기 공기 내 습도 정보를 획득하고, 상기 획득한 습도 정보에 기초하여 흡입력 발생부(114)에 의해 발생되는 상기 흡입력을 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(130)는 흡입구(10)를 통해 흡입 노즐(100)에 유입되는 상기 공기의 습도가 기 설정된 임계 값 이상일 경우, 상기 공기의 유속을 낮추기 위해 흡입력 발생부(114)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 흡입력 발생부(114)가 팬을 포함하는 경우에, 상기 팬의 동작 속도를 감소시켜 상기 흡입력을 감소시킬 수 있다.In addition, the controller 130 obtains the humidity information in the air based on the temperature and humidity measurement signal sensed by the temperature and humidity sensor 104, and based on the acquired humidity information, the suction power generation unit 114 It is possible to control the suction force generated by. Specifically, when the humidity of the air flowing into the suction nozzle 100 through the suction port 10 is greater than or equal to a predetermined threshold, the controller 130 controls the suction force generating unit 114 to lower the flow rate of the air. You can. For example, when the suction force generator 114 includes a fan, the suction force may be reduced by reducing the operation speed of the fan.
한편, 도시하지는 않았으나, 상기 폭발물 탐지 시스템은 흡입력 발생부(114), 컨트롤러(130), 광 센싱 장치(200) 등에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 센싱 장치(200)에 포함되는 배터리들(예를 들어, 도 2의 280 및 290)이 상기 전원부에 대응할 수 있다.On the other hand, although not shown, the explosives detection system may further include a power supply for supplying power to the suction power generating unit 114, the controller 130, the optical sensing device 200, and the like. For example, batteries included in the optical sensing device 200 (eg, 280 and 290 of FIG. 2) may correspond to the power supply unit.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 폭발물 탐지 시스템이 동작하는 과정을 설명하면 아래와 같다.The process of operating the explosives detection system according to the embodiments of the present invention described above is as follows.
먼저, 컨트롤러(130)는 소정의 흡입력을 발생하도록 흡입력 발생부(114)를 제어할 수 있다.First, the controller 130 may control the suction force generating unit 114 to generate a predetermined suction force.
이에 따라 발생된 흡입력은 연결 노즐(112), 제2 안내관(110), 제2 연결관(120), 광 센싱 장치(200), 제1 연결관(118) 및 제1 안내관(106)을 통해 흡입 노즐(100)에 제공되며, 흡입 노즐(100)은 상기 흡입력에 따라 흡입구(10)을 통해 폭발물 입자가 포함된 공기를 흡입하여 제1 안내관(106)에 유입시킨다.The suction force generated accordingly is the connection nozzle 112, the second guide tube 110, the second connector 120, the light sensing device 200, the first connector 118 and the first guide tube 106 It is provided to the suction nozzle 100 through, and the suction nozzle 100 inhales air containing explosive particles through the suction port 10 according to the suction force and flows into the first guide tube 106.
제1 안내관(106)은 유입된 공기를 제1 연결관(118)에 제공하는데, 이때 지그재그 형상으로 인해 흡입 노즐(100)을 통해 유입된 공기는 어느 정도 압축될 수 있다. 이러한 압축을 통해 제1 안내관(106)에 유입된 공기는 수분이 어느 정도 제거된 후 제1 안내관(106)의 유입구보다 직경이 작은 배출구에 의해 유속이 증가되어 제1 연결관(118)을 통해 광 센싱 장치(200)에 배출될 수 있다.The first guide pipe 106 provides the introduced air to the first connecting pipe 118, wherein the air introduced through the suction nozzle 100 due to the zigzag shape may be compressed to some extent. Through this compression, the air introduced into the first guide tube 106 is removed to some extent, and then the flow rate is increased by the outlet having a smaller diameter than the inlet of the first guide tube 106, so that the first connecting tube 118 Through it may be discharged to the optical sensing device 200.
광 센싱 장치(200) 내 유입된 공기는 제2 안내관(110)의 형상의 의해 어느 정도 체류하게 된다. 구체적으로, 제2 안내관(110)의 지그재그 형상과 좁아진 제2 안내관(110)의 유입구에 의해 제2 안내관(110)으로 유입되는 공기의 유속이 줄어들기 때문에, 광 센싱 장치(200) 내 유입된 공기는 어느 정도의 시간 동안 체류한 후 제2 연결관(120)에 연결된 제2 안내관(110)을 통해 연결 노즐(112)에 천천히 유입되어 배출 노즐(116)의 배출구(20)를 통해 외부로 배출될 수 있다.The air introduced into the light sensing device 200 will stay to some extent by the shape of the second guide tube 110. Specifically, the zigzag shape of the second guide tube 110 and the flow rate of air flowing into the second guide tube 110 is reduced by the inlet of the narrowed second guide tube 110, so that the light sensing device 200 The air introduced in the air is slowly introduced into the connection nozzle 112 through the second guide tube 110 connected to the second connection tube 120 after staying for a certain period of time, and then the discharge port 20 of the discharge nozzle 116 It can be discharged through.
한편, 광 센싱 장치(200)에 유입된 공기 내 폭발물 입자는 광 센싱 장치(200)에 의해 탐지되며, 이에 대해서는 후술하도록 한다.On the other hand, explosive particles in the air introduced into the light sensing device 200 are detected by the light sensing device 200, which will be described later.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating an optical sensing device according to embodiments of the present invention.
도 2를 참조하면, 광 센싱 장치(200)는 광원 공급 모듈(210), 안착부(220), 광원 측정 모듈(230), 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240), 제1 정전압 공급 모듈(250), 제2 정전압 공급 모듈(260), 제3 정전압 공급 모듈(270), 제1 배터리(280) 및 제2 배터리(290)를 포함한다. 광 센싱 장치(200)는 제3 연결관(201), 제1 디지털 절연 모듈(310) 및 제2 디지털 절연 모듈(320)을 더 포함할 수 있다.2, the light sensing device 200 includes a light source supply module 210, a seating unit 220, a light source measurement module 230, a light source control and signal processing module 240, a first constant voltage supply module 250 ), A second constant voltage supply module 260, a third constant voltage supply module 270, a first battery 280 and a second battery 290. The optical sensing device 200 may further include a third connector 201, a first digital insulation module 310 and a second digital insulation module 320.
제3 연결관(201)은 제1 연결관(118)과 제2 연결관(120)을 연결할 수 있다. 제1 연결관(118)을 통해 광 센싱 장치(200) 내 유입된 공기는 제3 연결관(201)에 어느 정도의 시간 동안 체류한 후 제2 연결관(120)을 통해 배출될 수 있다.The third connector 201 may connect the first connector 118 and the second connector 120. The air introduced into the optical sensing device 200 through the first connector 118 may be discharged through the second connector 120 after staying in the third connector 201 for a certain time.
일 실시예에서, 도 2에 도시된 것처럼 제3 연결관(201)의 직경은 제1 연결관(118) 및 제2 연결관(120)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 도시하지는 않았으나 제3 연결관(201)의 직경은 제1 연결관(118) 및 제2 연결관(120)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.In one embodiment, as shown in Figure 2, the diameter of the third connector 201 may be formed to be smaller than the diameter of the first connector 118 and the second connector 120. In other embodiments, although not illustrated, the diameters of the third connection pipe 201 may be larger than the diameters of the first connection pipe 118 and the second connection pipe 120.
광원 공급 모듈(210)은 광원 제어 신호(CS)에 응답하여(예를 들어, 광원 제어 신호(CS)에 대응하는 제1 제어 신호(CS')에 응답하여) 제1 광(LS1)을 조사하고 제1 광(LS1)의 세기를 제어한다. 예를 들어, 광원 공급 모듈(210)은 발광 다이오드와 같이 제1 광(LS1)을 발생하는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광(LS1)은 자외선 광일 수 있다.The light source supply module 210 irradiates the first light LS1 in response to the light source control signal CS (eg, in response to the first control signal CS 'corresponding to the light source control signal CS). And controls the intensity of the first light LS1. For example, the light source supply module 210 may include a light source that generates the first light LS1, such as a light emitting diode. For example, the first light LS1 may be ultraviolet light.
안착부(220)는 제1 광(LS1)에 응답하여 제2 광(LS2)을 발광하는 발광 물질을 포함한다. 안착부(220)는 제3 연결관(201) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 안착부(220)는 폭발물 입자, 예를 들어 니트로 방향족 폭발 물질(입자)과 결합되어 형광 변화, 예를 들어 발광 및 소광 상태 변화가 일어날 수 있는 탐지용 물질로 이루어진 수정(Quartz)을 포함할 수 있다.The seating unit 220 includes a light emitting material that emits the second light LS2 in response to the first light LS1. The seating portion 220 may be disposed in the third connector 201. For example, the seating portion 220 is made of a material for detection that can be combined with explosives particles, for example, nitro aromatic explosives (particles), to cause fluorescence changes, for example, luminescence and extinction state changes (Quartz). It may include.
일 실시예에서, 상기 발광 물질 또는 탐지용 물질은 제1 광(LS1)에 의해 형광(발광) 상태를 유지하다가 상기 폭발물 입자가 안착됨에 따라 제1 광(LS1)에 의해 발광 상태에서 소광 상태로 변화될 수 있다. 다시 말하면, 상기 발광 물질이 상기 폭발물 입자와 반응하는 경우에 제2 광(LS2)의 세기가 변화(예를 들어, 감소)될 수 있다.In one embodiment, the luminescent material or the substance for detection maintains a fluorescence (light emission) state by the first light LS1 and then changes from the light emission state to the extinction state by the first light LS1 as the explosive particles are settled. Can be changed. In other words, when the luminescent material reacts with the explosive particles, the intensity of the second light LS2 may be changed (eg, reduced).
다른 실시예에서, 상기 발광 물질 또는 탐지용 물질은 제1 광(LS1)에 의해 제1 파장의 광을 발광하다가 상기 폭발물 입자가 안착됨에 따라 제1 광(LS1)에 의해 상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 발광할 수 있다. 다시 말하면, 상기 발광 물질이 상기 폭발물 입자와 반응하는 경우에 제2 광(LS2)의 파장이 변화될 수 있다.In another embodiment, the luminescent material or detection material emits light of a first wavelength by the first light LS1 and then differs from the first wavelength by the first light LS1 as the explosive particles are settled. It can emit light of a second wavelength. In other words, when the luminescent material reacts with the explosive particles, the wavelength of the second light LS2 may be changed.
일 실시예에서, 상기 발광 물질 또는 탐지용 물질은 니트로 방향족 폭발물 입자와 반응할 수 있는 아래의 [화학식 1]로 표시되는 1,1-이중치환된 4,5,8,9-비스(트립티신) 메탈라플로오렌 화합물로 이루어진 유기 반도체 화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the luminescent material or detection material is 1,1-disubstituted 4,5,8,9-bis (trypsin, represented by [Formula 1] below) that can react with nitro aromatic explosive particles ) It may include an organic semiconductor compound made of a metal lafloorene compound.
[화학식 1][Formula 1]
Figure PCTKR2018011849-appb-I000001
Figure PCTKR2018011849-appb-I000001
상기의 [화학식 1]에서, M은 Si 또는 Ge이고, R1 및 R2는 H, C1~C18의 알킬기, C2~C18의 알케닐기, C2~C18의 알키닐기, C5~C14의 치환족 또는 방향족 고리화합물, 헤테로원자(-NH-, -S-,-O-)를 포함하는 C3~C10의 치환족 또는 방향족 고리화합물 또는 할로겐원자에서 선택되며, 상기 R1 및 R2의 치환기는 각각 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.In the above [Formula 1], M is Si or Ge, R1 and R2 are H, C1 ~ C18 alkyl group, C2 ~ C18 alkenyl group, C2 ~ C18 alkynyl group, C5 ~ C14 substituted or aromatic ring C3 ~ C10 containing a compound, a hetero atom (-NH-, -S-, -O-) or an aromatic cyclic compound or a halogen atom, the substituents of R1 and R2 are each the same or not the same You can.
일 실시예에서, 안착부(220)의 상부에는 제3 연결관(201) 내에서 흐르는 공기 내 폭발물 입자가 쉽게 접착될 수 있도록 하기 위한 소정의 접착성 코팅 물질이 코팅되어 있을 수 있다.In one embodiment, a predetermined adhesive coating material may be coated on the upper portion of the seating portion 220 so that explosive particles in the air flowing in the third connector 201 can be easily adhered.
도 2에서는 하나의 안착부(220)만을 도시하였으나, 실시예에 따라서 광 센싱 장치(200)는 두 개 이상의 안착부들을 포함할 수 있으며, 특히 서로 다른 길이를 가지는(예를 들어, 순차적으로 높이가 낮아지는) 복수의 안착부들을 포함할 수 있다.Although only one seating portion 220 is illustrated in FIG. 2, according to an embodiment, the light sensing device 200 may include two or more seating portions, and in particular, have different lengths (eg, sequentially in height). May be lowered).
광원 측정 모듈(230)은 제2 광(LS2)을 수광하고, 제2 광(LS2)에 응답하여 광 센싱 신호(SS)를 발생한다. 예를 들어, 광원 측정 모듈(230)은 포토 다이오드와 같이 제2 광(LS2)을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다.The light source measurement module 230 receives the second light LS2 and generates a light sensing signal SS in response to the second light LS2. For example, the light source measurement module 230 may include a light receiving unit that receives the second light LS2, such as a photodiode.
광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)은 광원 제어 신호(CS)를 발생하여 광원 공급 모듈(210)의 동작을 제어하고, 광 센싱 신호(SS)에 응답하여(예를 들어, 광 센싱 신호(SS)에 대응하는 제1 센싱 신호(SS')에 응답하여) 공기 중에 폭발물 입자가 존재하는지 탐지하는 탐지 신호(DS)를 발생한다. 실시예에 따라서, 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)과 컨트롤러(130)는 단일 모듈로 통합하여 구현될 수도 있고, 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)과 컨트롤러(130)는 분리된 두 개의 모듈들로 구현될 수도 있다.The light source control and signal processing module 240 generates the light source control signal CS to control the operation of the light source supply module 210 and responds to the light sensing signal SS (eg, the light sensing signal SS ) In response to a first sensing signal (SS ') corresponding to) generates a detection signal DS that detects the presence of explosive particles in the air. Depending on the embodiment, the light source control and signal processing module 240 and the controller 130 may be implemented by integrating them into a single module, and the light source control and signal processing module 240 and the controller 130 are two separate modules. It may be implemented as.
제1 정전압 공급 모듈(250)은 제1 전원 전압(PWR1)에 응답하여 광원 공급 모듈(210)에 제1 구동 전압(VD1)을 공급한다. 제2 정전압 공급 모듈(260)은 제1 전원 전압(PWR1)에 응답하여 광원 측정 모듈(230)에 제2 구동 전압(VD2)을 공급한다. 제3 정전압 공급 모듈(270)은 제1 전원 전압(PWR1)과 다른 제2 전원 전압(PWR2)에 응답하여 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)에 제3 구동 전압(VD3)을 공급한다.The first constant voltage supply module 250 supplies the first driving voltage VD1 to the light source supply module 210 in response to the first power voltage PWR1. The second constant voltage supply module 260 supplies the second driving voltage VD2 to the light source measurement module 230 in response to the first power voltage PWR1. The third constant voltage supply module 270 supplies the third driving voltage VD3 to the light source control and signal processing module 240 in response to the second power voltage PWR2 different from the first power voltage PWR1.
일 실시예에서, 제1 정전압 공급 모듈(250) 및 제2 정전압 공급 모듈(260)은 각각 선형(linear) 레귤레이터일 수 있다. 사용 전류가 매우 적고 자체 발진이 없는 선형 레귤레이터를 각각 별도로 구성함으로써, 광원 공급 모듈(210) 및 광원 측정 모듈(230)에 안정된 전원을 공급할 수 있다.In one embodiment, the first constant voltage supply module 250 and the second constant voltage supply module 260 may each be linear regulators. By configuring each linear regulator with very little current and no self-oscillation, stable power can be supplied to the light source supply module 210 and the light source measurement module 230.
일 실시예에서, 제3 정전압 공급 모듈(270)은 비선형 또는 스위칭 레귤레이터일 수 있다.In one embodiment, the third constant voltage supply module 270 may be a nonlinear or switching regulator.
제1 배터리(280)는 제1 정전압 공급 모듈(250) 및 제2 정전압 공급 모듈(260)에 제1 전원 전압(PWR1)을 공급한다. 제2 배터리(290)는 제3 정전압 공급 모듈(270)에 제2 전원 전압(PWR2)을 공급한다. 제1 배터리(280)와 제2 배터리(290)가 전기적으로 완전히 분리되어 독립적으로 구동함으로써, 노이즈를 효과적으로 감소시킬 수 있다.The first battery 280 supplies the first power voltage PWR1 to the first constant voltage supply module 250 and the second constant voltage supply module 260. The second battery 290 supplies the second power voltage PWR2 to the third constant voltage supply module 270. Since the first battery 280 and the second battery 290 are completely electrically separated and driven independently, noise can be effectively reduced.
도시하지는 않았으나, 광 센싱 장치(200)는 광의 입사를 차단시키기 위한 셔터, 및 상기 셔터의 동작 상태를 센싱하는 셔터 센서를 더 포함할 수 있다.Although not illustrated, the light sensing device 200 may further include a shutter for blocking the incidence of light, and a shutter sensor for sensing the operating state of the shutter.
본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치(200)는 공기를 흡입하고 광원의 에너지와 극미세 포토다이오드 전류 신호를 이용하여 공기 중의 폭발물 입자를 식별하며, 따라서 전기적인 노이즈가 폭발물 입자의 탐지 성능에 큰 영향을 미친다. 따라서, 광원 공급 모듈(210) 및 광원 측정 모듈(230)의 전원 안정성은 매우 중요하며, 광원 공급 모듈(210) 및 광원 측정 모듈(230) 각각에 대하여 별도의 정전압 공급 모듈(250, 260)을 구성하고 전기적으로 완전히 분리/독립된 하나의 배터리(280)를 사용한다.The optical sensing device 200 according to embodiments of the present invention sucks air and identifies explosive particles in the air using the energy of the light source and a very fine photodiode current signal, so that electrical noise detects explosive particles Has a great effect on Accordingly, power stability of the light source supply module 210 and the light source measurement module 230 is very important, and separate constant voltage supply modules 250 and 260 are provided for each of the light source supply module 210 and the light source measurement module 230. Constructed and electrically isolated / independently used, one battery 280 is used.
광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)은 광원 공급 모듈(210) 내의 광원의 ON/OFF 및 세기를 제어하고, 광원 측정 모듈(230)에 의해 센싱된 광의 변화를 전자적으로 증폭한 신호를 수집하며, 온습도 센서 등 탐지 환경에 필요한 다양한 정보를 센싱한다. 또한, 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)은 수집한 각종정보를 디지털 신호로 가공하고 폭발물 인지 알고리즘에 기초하여 분석할 수 있도록 컨트롤러(130)로 전송한다. 이러한 기능을 수행하는 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)은 높은 주파수의 신호 처리를 위한 다양한 회로를 포함하고 광원 공급 모듈(210) 및 광원 측정 모듈(230)에 비하여 변동이 심한 전원 상태를 갖게 되므로, 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)에 대하여 별도의 정전압 공급 모듈(270)을 구성하고 제1 배터리(280)와 전기적으로 완전히 분리/독립된 제2 배터리(290)를 사용한다.The light source control and signal processing module 240 controls ON / OFF and intensity of the light source in the light source supply module 210, and collects signals that electronically amplify changes in light sensed by the light source measurement module 230, Various information necessary for the detection environment, such as a temperature and humidity sensor, is sensed. In addition, the light source control and signal processing module 240 processes the collected various information into a digital signal and transmits it to the controller 130 for analysis based on an explosive recognition algorithm. The light source control and signal processing module 240 performing such a function includes various circuits for high frequency signal processing, and has a more fluctuating power state than the light source supply module 210 and the light source measurement module 230. , A separate constant voltage supply module 270 is configured for the light source control and signal processing module 240, and the second battery 290 completely separated / independently electrically from the first battery 280 is used.
한편, 제2 배터리(290)는 컨트롤러(130) 및 흡입력 발생부(114)를 구동하기 위한 전원을 공급할 수 있으며, 도시하지는 않았으나 본 발명의 실시예들에 따른 폭발물 탐지 시스템에 포함될 수 있는 다양한 구성요소들, 예를 들어 위치 정보를 획득하기 위한 GPS, WIFI망에 접속하기 위한 통신 모듈, 다양한 형태의 운영체제(예를 들어, 안드로이드 등) 및 어플리케이션을 저장 및 구동하기 위한 메모리 및 프로세서, 폭발물 탐지 시스템의 상태 정보, 탐지 결과 정보, 제어 정보 등을 표시하기 위한 디스플레이, 메인 보드, 외부의 영상을 촬영하기 위한 카메라, 거리 센서, 특정 RFID를 인식하기 위한 RFID키를 수신하기 위한 안테나, 폭발물 탐지 시스템의 상태를 표시하기 위한 복수의 LED 소자 및 버튼을 제어할 수 있는 상태 체크부, 팬의 동작을 제어하기 위한 팬 제어부 등을 구동하기 위한 전원을 공급할 수 있다.Meanwhile, the second battery 290 may supply power for driving the controller 130 and the suction force generator 114, and although not shown, various configurations that may be included in the explosives detection system according to embodiments of the present invention Elements, for example, GPS for obtaining location information, communication module for accessing a WIFI network, various types of operating systems (e.g., Android, etc.) and memory and processor for storing and driving applications, explosives detection system The display for displaying status information, detection result information, control information, etc., the main board, a camera for shooting external images, a distance sensor, an antenna for receiving an RFID key for recognizing a specific RFID, and an explosives detection system. A status check unit capable of controlling a plurality of LED elements and buttons for displaying a status, and a fan control for controlling the operation of the fan It is possible to supply power for driving the unit.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치(200)가 폭발물 입자를 검출하는 과정을 설명하면 아래와 같다.The process of detecting the explosive particles by the light sensing device 200 according to the above-described embodiments of the present invention will be described below.
먼저, 공기가 광 센싱 장치(200)에 유입되지 않는 상태 또는 폭발물 입자가 포함되지 않은 공기가 광 센싱 장치(200)에 유입된 상태에서, 안착부(220)는 제1 광(LS1)에 응답하여 제2 광(LS2)을 발광한다.First, in a state in which air does not flow into the light sensing device 200 or in a state in which air containing no explosive particles enters the light sensing device 200, the seating unit 220 responds to the first light LS1 To emit the second light LS2.
이 경우, 광원 측정 모듈(230)은 안착부(220)의 발광에 따라 제2 광(LS2)을 수광한 후 이에 대응하는 광 센싱 신호(SS)를 발생하며, 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)은 광 센싱 신호(SS)에 응답하여 폭발물 입자가 존재하지 않음을 나타내는 탐지 신호(DS)를 발생하여 출력한다.In this case, the light source measurement module 230 receives the second light LS2 according to the light emission of the seating unit 220 and then generates a light sensing signal SS corresponding to the light source control and signal processing module 240 ) Generates and outputs a detection signal DS indicating that no explosive particles are present in response to the light sensing signal SS.
이후, 폭발물 입자가 포함된 공기가 광 센싱 장치(200)에 유입되면, 폭발물 입자는 안착부(220)의 소정 부분에 안착하게 된다. 이에 따라, 제1 광(LS1)에 의해 안착부(220)에서 발광되는 제2 광(LS2)의 세기 및 파장 중 적어도 하나가 변화된다.Then, when the air containing the explosive particles flows into the light sensing device 200, the explosive particles are seated on a predetermined portion of the seating portion 220. Accordingly, at least one of the intensity and wavelength of the second light LS2 emitted from the seating portion 220 is changed by the first light LS1.
광원 측정 모듈(230)은 세기 및 파장 중 적어도 하나가 변화된 제2 광(LS2)을 수광한 후 이에 대응하는 광 센싱 신호(SS)를 발생하며, 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)은 광 센싱 신호(SS)에 응답하여 폭발물 입자가 존재함을 나타내는 탐지 신호(DS)를 발생하여 출력한다.The light source measurement module 230 receives the second light LS2 in which at least one of the intensity and wavelength is changed, and then generates a light sensing signal SS corresponding thereto, and the light source control and signal processing module 240 has light sensing In response to the signal SS, a detection signal DS indicating that an explosive particle is present is generated and output.
일 실시예에서, 제1 디지털 절연 모듈(310) 및 제2 디지털 절연 모듈(320)에 기초하여 광원 공급 모듈(210) 및 광원 측정 모듈(230)과 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)이 전기적으로 보다 완전하게 분리될 수 있다.In one embodiment, the light source supply module 210 and the light source measurement module 230 and the light source control and signal processing module 240 are electrically based on the first digital insulation module 310 and the second digital insulation module 320. Can be separated more completely.
제1 디지털 절연 모듈(310)은 광원 공급 모듈(210)과 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240) 사이에 배치되고, 광원 제어 신호(CS)를 수신하여 이에 대응하는 제1 제어 신호(CS')를 출력할 수 있다. 제2 디지털 절연 모듈(320)은 광원 측정 모듈(230)과 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240) 사이에 배치되고, 광 센싱 신호(SS)를 수신하여 이에 대응하는 제1 센싱 신호(SS')를 출력할 수 있다.The first digital insulation module 310 is disposed between the light source supply module 210 and the light source control and signal processing module 240, and receives the light source control signal CS and corresponds to the first control signal CS ' Can output The second digital insulation module 320 is disposed between the light source measurement module 230 and the light source control and signal processing module 240, and receives the light sensing signal SS and corresponds to the first sensing signal SS ' Can output
제1 디지털 절연 모듈(310) 및 제2 디지털 절연 모듈(320)은 신호의 송수신은 보장하나 회선 연결을 분리하고 전원의 그라운드를 분리하여 설계하는 디지털 절연 기술에 기초하여 구현될 수 있으며, 이에 대해서는 도 3 및 4를 참조하여 후술하도록 한다.The first digital isolation module 310 and the second digital isolation module 320 ensure signal transmission and reception, but may be implemented based on digital isolation technology designed by separating line connections and separating power grounds. It will be described later with reference to FIGS. 3 and 4.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치에 포함되는 제1 및 제2 디지털 절연 모듈들의 예를 나타내는 블록도들이다.3 and 4 are block diagrams showing examples of first and second digital isolation modules included in the optical sensing device according to the embodiments of the present invention.
도 2 및 3을 참조하면, 제1 디지털 절연 모듈(310)은 제1 회로(312) 및 제2 회로(314)를 포함할 수 있다.2 and 3, the first digital isolation module 310 may include a first circuit 312 and a second circuit 314.
제1 회로(312)는 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)에 전기적으로 연결되어 광원 제어 신호(CS)를 전기적으로 수신할 수 있다. 제1 회로(312)는 제3 정전압 공급 모듈(270)로부터 발생되는 제3 구동 전압(VD3)에 응답하여 동작할 수 있다.The first circuit 312 is electrically connected to the light source control and signal processing module 240 to electrically receive the light source control signal CS. The first circuit 312 may operate in response to the third driving voltage VD3 generated from the third constant voltage supply module 270.
제2 회로(314)는 광원 공급 모듈(210)에 전기적으로 연결되고 광원 제어 신호(CS)에 대응하는 제1 제어 신호(CS')를 광원 공급 모듈(210)에 전기적으로 제공할 수 있다. 제2 회로(314)는 제1 정전압 공급 모듈(250)로부터 발생되는 제1 구동 전압(VD1)에 응답하여 동작할 수 있다.The second circuit 314 may be electrically connected to the light source supply module 210 and electrically provide the first control signal CS 'corresponding to the light source control signal CS to the light source supply module 210. The second circuit 314 may operate in response to the first driving voltage VD1 generated from the first constant voltage supply module 250.
일 실시예에서, 제1 회로(312)와 제2 회로(314)는 전기적으로 완전히 분리 및 절연될 수 있다. 구체적으로, 제1 회로(312)에 연결되는 제1 접지(GD1)와 제2 회로(314)에 연결되는 제2 접지(GD2)는 전기적으로 완전히 분리될 수 있다. 또한, 제1 회로(312)에 포함되고 광원 제어 신호(CS)에 대응하는 신호를 출력하는 출력 패드(312a)와 제2 회로(314)에 포함되고 제1 제어 신호(CS')에 대응하는 신호를 수신하는 입력 패드(314a) 사이의 신호 전송은, 전기적 신호 전송이 아니며 예를 들어 광 전송, 초음파 전송 등 신호의 송수신을 보장하면서 전기적 분리를 구현하기 위한 임의의 방식으로 구현될 수 있다.In one embodiment, the first circuit 312 and the second circuit 314 may be completely electrically isolated and isolated. Specifically, the first ground GD1 connected to the first circuit 312 and the second ground GD2 connected to the second circuit 314 may be completely electrically separated. Further, the output pad 312a included in the first circuit 312 and outputs a signal corresponding to the light source control signal CS and the second control circuit 314 and output pad 312a corresponding to the first control signal CS ' Signal transmission between the input pads 314a for receiving signals is not an electrical signal transmission, and may be implemented in any way to implement electrical separation while ensuring transmission and reception of signals, such as optical transmission and ultrasonic transmission.
도 2 및 4를 참조하면, 제2 디지털 절연 모듈(320)은 제3 회로(322) 및 제4 회로(324)를 포함할 수 있다. 제2 디지털 절연 모듈(320)은 제1 디지털 절연 모듈(310)과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다.2 and 4, the second digital isolation module 320 may include a third circuit 322 and a fourth circuit 324. The second digital isolation module 320 may have a structure substantially the same as the first digital isolation module 310.
제3 회로(322)는 광원 측정 모듈(230)에 전기적으로 연결되어 광 센싱 신호(SS)를 전기적으로 수신할 수 있다. 제3 회로(322)는 제2 정전압 공급 모듈(260)로부터 발생되는 제2 구동 전압(VD2)에 응답하여 동작할 수 있다.The third circuit 322 may be electrically connected to the light source measurement module 230 to electrically receive the light sensing signal SS. The third circuit 322 may operate in response to the second driving voltage VD2 generated from the second constant voltage supply module 260.
제4 회로(324)는 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)에 전기적으로 연결되고 광 센싱 신호(SS)에 대응하는 제1 센싱 신호(SS')를 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)에 전기적으로 제공할 수 있다. 제4 회로(324)는 제3 정전압 공급 모듈(270)로부터 발생되는 제3 구동 전압(VD3)에 응답하여 동작할 수 있다.The fourth circuit 324 is electrically connected to the light source control and signal processing module 240, and the first sensing signal SS 'corresponding to the light sensing signal SS is electrically connected to the light source control and signal processing module 240. Can be provided. The fourth circuit 324 may operate in response to the third driving voltage VD3 generated from the third constant voltage supply module 270.
일 실시예에서, 제3 회로(322)와 제4 회로(324)는 전기적으로 완전히 분리 및 절연될 수 있다. 구체적으로, 제3 회로(322)에 연결되는 제3 접지(GD3)와 제4 회로(324)에 연결되는 제4 접지(GD4)는 전기적으로 완전히 분리될 수 있다. 제3 접지(GD3)는 도 3의 제2 접지(GD2)와 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 제4 접지(GD4)는 도 3의 제1 접지(GD1)와 동일할 수 있다. 또한, 제3 회로(312)에 포함되고 광 센싱 신호(SS)에 대응하는 신호를 출력하는 출력 패드(322a)와 제4 회로(324)에 포함되고 제1 센싱 신호(SS')에 대응하는 신호를 수신하는 입력 패드(324a) 사이의 신호 전송은, 전기적 신호 전송이 아니며 예를 들어 광 전송, 초음파 전송 등 신호의 송수신을 보장하면서 전기적 분리를 구현하기 위한 임의의 방식으로 구현될 수 있다.In one embodiment, the third circuit 322 and the fourth circuit 324 may be completely electrically isolated and isolated. Specifically, the third ground GD3 connected to the third circuit 322 and the fourth ground GD4 connected to the fourth circuit 324 may be completely electrically separated. The third ground GD3 may be the same as or different from the second ground GD2 of FIG. 3. The fourth ground GD4 may be the same as the first ground GD1 of FIG. 3. Also, an output pad 322a included in the third circuit 312 and outputting a signal corresponding to the light sensing signal SS and a fourth circuit 324 and corresponding to the first sensing signal SS ' Signal transmission between the input pads 324a for receiving signals is not an electrical signal transmission, and may be implemented in any way to implement electrical separation while ensuring transmission and reception of signals, such as optical transmission and ultrasonic transmission.
상술한 것처럼, 제1 디지털 절연 모듈(310)에 의해 광원 공급 모듈(210)과 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)을 전자적으로 완전히 분리하고, 제2 디지털 절연 모듈(320)에 의해 광원 측정 모듈(230)과 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)을 전자적으로 완전히 분리하며, 전원선과 신호선 그리고 그라운드에 영향을 미치지 않도록 디지털 절연기술에 기초하여 설계함으로써, 디지털 신호 처리에서 필수적으로 발생하는 전기적인 노이즈가 극미세 광량 변화를 측정하는데 영향이 없도록, 즉 전기적인 간섭을 배제하도록 설계할 수 있다.As described above, the light source supply module 210 and the light source control and signal processing module 240 are completely electronically separated by the first digital insulation module 310, and the light source measurement module is determined by the second digital insulation module 320. By separating the 230 and the light source control and signal processing module 240 completely electronically and designing based on digital insulation technology so as not to affect the power line, signal line, and ground, electrical noise that is essentially generated in digital signal processing It can be designed so that it does not affect the measurement of changes in the amount of microscopic light, that is, it excludes electrical interference.
도 5 내지 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 센싱 장치를 구체적으로 구현한 예를 나타내는 회로도들이다.5 to 9 are circuit diagrams showing an example of concretely implementing an optical sensing device according to embodiments of the present invention.
도 5를 참조하면, 도 2의 제2 정전압 공급 모듈(260)의 일 예를 도시하고 있다. 도 5의 구성요소들(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, Q1, L1, DP1, D1, D2, R1, R2) 중에서 일부 구성요소들(C7, C8, C9, C10, C11, C12, D1, D2, R1, R2)이 제2 정전압 공급 모듈(260)에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 5, an example of the second constant voltage supply module 260 of FIG. 2 is illustrated. Some of the components of Figure 5 (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, Q1, L1, DP1, D1, D2, R1, R2) (C7, C8, C9, C10, C11, C12, D1, D2, R1, R2) may correspond to the second constant voltage supply module 260.
도 5의 구성요소(Q1)는 GND, VOUT, VIN 단자들을 포함하는 "NCP1117LPST50T3G" 소자이고, 구성요소(DP1)는 -Vin, +Vin, -Vo, Com, +Vo 단자들을 포함하는 "DUAL POWER1 TSM0505D" 소자일 수 있다.The component Q1 of FIG. 5 is a “NCP1117LPST50T3G” device including GND, VOUT, and VIN terminals, and the component DP1 includes “DUAL POWER1 including -Vin, + Vin, -Vo, Com, + Vo terminals. TSM0505D "device.
도 6을 참조하면, 도 2의 광원 공급 모듈(210), 제1 정전압 공급 모듈(250) 및 제1 디지털 절연 모듈(310)의 일 예를 도시하고 있다. 도 6의 구성요소들(C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, Q2, L2, U1, U2, U3, R2', Q3A, R3, R4, R5, Q4, LED) 중에서 일부 구성요소들(C13, C14, C15, C16, C17, Q2, L2)이 제1 정전압 공급 모듈(250)에 대응하고, 다른 일부 구성요소들(C18, C19, C20, C23, C24, C25, C26, C27, U3, R2', Q3A, R3, R4, R5, Q4, LED)이 광원 공급 모듈(210)에 대응하며, 구성요소들(U1, U2)이 제1 디지털 절연 모듈(310)에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 6, an example of the light source supply module 210, the first constant voltage supply module 250, and the first digital insulation module 310 of FIG. 2 is illustrated. Components of Figure 6 (C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, Q2, L2, U1, U2, U3, R2 ', Among the Q3A, R3, R4, R5, Q4, LED), some components (C13, C14, C15, C16, C17, Q2, L2) correspond to the first constant voltage supply module 250, and some other components (C18, C19, C20, C23, C24, C25, C26, C27, U3, R2 ', Q3A, R3, R4, R5, Q4, LED) correspond to the light source supply module 210, and components (U1 , U2) may correspond to the first digital isolation module 310.
도 6의 구성요소(Q2)는 IN, OUT, GND 단자들을 포함하는 "MIC5201-5.0YS" 소자이고, 구성요소들(U1, U2)은 각각 VDD1, V-IA, V-IB, GND1, GND2, V-OB, V-OA, VDD2 단자들을 포함하는 "ADUM1200BRZ" 소자이고, 구성요소(U3)는 VCC, CS, SCK, SDI, LDAC, /SHON, GND, VOUT 단자들을 포함하는 "MCP4822-E/SN" 소자이며, 구성요소들(Q3A, Q4)은 각각 "MCP6071-E/OT" 및 "MMBT3904" 소자일 수 있다. 구성요소(LED)는 광원 공급 모듈(210)에 포함되는 발광 다이오드일 수 있다.The component Q2 in FIG. 6 is a “MIC5201-5.0YS” element including IN, OUT, and GND terminals, and the components U1 and U2 are VDD1, V-IA, V-IB, GND1, and GND2, respectively. , "ADUM1200BRZ" element including V-OB, V-OA, VDD2 terminals, component U3 is "MCP4822-E" including VCC, CS, SCK, SDI, LDAC, / SHON, GND, VOUT terminals / SN "device, and the components Q3A and Q4 may be" MCP6071-E / OT "and" MMBT3904 "devices, respectively. The component LED may be a light emitting diode included in the light source supply module 210.
도 7a 및 7b를 참조하면, 도 2의 광원 측정 모듈(230) 및 제2 디지털 절연 모듈(320)의 일 예를 도시하고 있다. 도 7a 및 7b의 구성요소들(C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41, C42, C43, C44, C45, C46, C47, C48, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, PD, Q6A, Q7A, REFA, U4, U5, U6A) 중에서 일부 구성요소들(C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41, C42, C43, C44, C45, C46, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, PD, Q6A, Q7A, REFA, U6A)이 광원 측정 모듈(230)에 대응하고, 다른 일부 구성요소들(U4, U5)이 제2 디지털 절연 모듈(320)에 대응할 수 있다. 도 7a 및 7b의 회로들은 노드(NO1)를 통해 서로 연결될 수 있다.7A and 7B, examples of the light source measurement module 230 and the second digital isolation module 320 of FIG. 2 are illustrated. Components of FIGS. 7A and 7B (C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41, C42, C43, C44, C45, C46, C47, C48, R6 , R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, PD, Q6A, Q7A, REFA, U4, U5, U6A) Some components (C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41, C42, C43, C44, C45, C46, R6, R7, R8, R9, R10 , R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R22, R23, PD, Q6A, Q7A, REFA, U6A) correspond to the light source measurement module 230, some other The components U4 and U5 may correspond to the second digital isolation module 320. The circuits of FIGS. 7A and 7B may be connected to each other through a node NO1.
도 7a의 구성요소들(Q6A, Q7A)은 각각 "LTC6240HVCS5#TRMPBF" 및 "LT6200CS6-5#TRMPBF" 소자이고, 도 7b의 구성요소(REFA)는 Vbias, GND, EN, VCC, Vref 단자들을 포함하는 "REF2041AIDDCT" 소자이고, 구성요소(U6A)는 Vref, IN+, IN-, GND, /CS, Dout, CLK, VDD 단자들을 포함하는 "MCP3301-BI/SN" 소자이며, 구성요소들(U4, U5)은 각각 VDD1, V-OA, V-IB, GND1, GND2, V-OB, V-IA, VDD2 단자들을 포함하는 "ADUM1201CRZ" 소자일 수 있다. 구성요소(PD)는 광원 측정 모듈(230)에 포함되는 포토 다이오드일 수 있다.The components Q6A and Q7A of FIG. 7A are “LTC6240HVCS5 # TRMPBF” and “LT6200CS6-5 # TRMPBF” devices, respectively, and the component REFA of FIG. 7B includes Vbias, GND, EN, VCC, and Vref terminals. Is a "REF2041AIDDCT" element, and the component U6A is a "MCP3301-BI / SN" element including Vref, IN +, IN-, GND, / CS, Dout, CLK, and VDD terminals, and the components U4, U5) may be a “ADUM1201CRZ” device including VDD1, V-OA, V-IB, GND1, GND2, V-OB, V-IA, and VDD2 terminals, respectively. The component PD may be a photodiode included in the light source measurement module 230.
도 8을 참조하면, 도 2의 제3 정전압 공급 모듈(270)의 일 예를 도시하고 있다. 도 8의 구성요소들(C52, C53, C54, C55, C56, C57, C58, C59, R51, R52, R53, R54, R55, R56, R57, R58, R59, D56, ZD51, U51, Q51, Q52)은 모두 제3 정전압 공급 모듈(270)에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 8, an example of the third constant voltage supply module 270 of FIG. 2 is illustrated. Components of Figure 8 (C52, C53, C54, C55, C56, C57, C58, C59, R51, R52, R53, R54, R55, R56, R57, R58, R59, D56, ZD51, U51, Q51, Q52 ) May correspond to the third constant voltage supply module 270.
도 8의 구성요소(ZD51)는 "MMBZ5229BLT1G" 소자이며, 구성요소(U51)는 VIN, RON, EN, GND, SS, FB, VOUT, PAD 단자들을 포함하는 " LMZ14203HTZX" 소자일 수 있다. "PowerSW" 및 "VCC2Enable" 신호에 응답하여 동작할 수 있다.The component ZD51 of FIG. 8 is a “MMBZ5229BLT1G” device, and the component U51 may be a “LMZ14203HTZX” device including VIN, RON, EN, GND, SS, FB, VOUT, and PAD terminals. It can operate in response to "PowerSW" and "VCC2Enable" signals.
도 9를 참조하면, 도 2의 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)의 일 예를 도시하고 있다. 도 9의 구성요소들(C60, C61, C62, C63, C64, C65, C66, C67, C70, R60, R61, R62, R63, U55)은 모두 광원 제어 및 신호 처리 모듈(240)에 대응할 수 있다. 도 8 및 9의 회로들은 노드(ND2)를 통해 서로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 9, an example of the light source control and signal processing module 240 of FIG. 2 is illustrated. The components (C60, C61, C62, C63, C64, C65, C66, C67, C70, R60, R61, R62, R63, U55) of FIG. 9 may all correspond to the light source control and signal processing module 240 . The circuits of FIGS. 8 and 9 may be connected to each other through a node ND2.
도 9의 구성요소(U55)는 다양한 신호들(304MCLR, AdcMAINbat, AdcLDPDbat, STemp, SHumid, SDistance, KeySW, EnLDPDpower, EnLDPDbat, EncoINT, EncoDATA, EncoSW, LED21, LED22, LED23, PwrSW_Pushed, SCK1, SDI1, SDO1, SS1, SCK2, SDI2, SDO2, SS2, 304PGEC1, 304PGED1, DetectSW, OFFsignal, FSPctrl, Power_RFID, SCL1_EEPROM, SDA1_EEPROM, WPC_EEPROM, FANenable)을 수신하는 단자들(VCC, /MCLR RA5, ADC0/RA0, ADC1/RA1, ADC6/RC0, ADC10/RB14, ADC12/RB12, ADC14/RA3, ADC15/RB4, RA7 ENPoLDPD, RA4 ENADCPower, RB7/PWM1/INT0, RB5 Encoder Data, RB6 Encoder SW, RA11, RC1, RC2, RA1, RB11/SCK1, RB10/SDI1, RB13SDO1, RB15/SS1, RC5/SCK2, RC3/SDI2, RC4/SDO2, RA9/SS2, RC6/RX1, RC7/TX1, RB1/RX2, RB0/TX2, RC9, RA8, RC8/PWM2, RA10/PWM3, RB8/I2C/SCL1, RB9/SDA1, RB3/I2C/SCL2, RB2/SDA2, GND, Vcap)을 포함하는 "PIC24FV32KA304-I/PT" 소자일 수 있다.The component U55 of FIG. 9 includes various signals 304MCLR, AdcMAINbat, AdcLDPDbat, STemp, SHumid, SDistance, KeySW, EnLDPDpower, EnLDPDbat, EncoINT, EncoDATA, EncoSW, LED21, LED22, LED23, PwrSW_Pushed, SCK1, SDI1, SDO1 , SS1, SCK2, SDI2, SDO2, SS2, 304PGEC1, 304PGED1, DetectSW, OFFsignal, FSPctrl, Power_RFID, SCL1_EEPROM, SDA1_EEPROM, WPC_EEPROM, FANenable) receiving terminals (VCC, / MCLR RA5, ADC0 / RA1, ADC0 / RA0, ADC1 , ADC6 / RC0, ADC10 / RB14, ADC12 / RB12, ADC14 / RA3, ADC15 / RB4, RA7 ENPoLDPD, RA4 ENADCPower, RB7 / PWM1 / INT0, RB5 Encoder Data, RB6 Encoder SW, RA11, RC1, RC2, RA1, RB11 / SCK1, RB10 / SDI1, RB13SDO1, RB15 / SS1, RC5 / SCK2, RC3 / SDI2, RC4 / SDO2, RA9 / SS2, RC6 / RX1, RC7 / TX1, RB1 / RX2, RB0 / TX2, RC9, RA8, RC8 / PWM2, RA10 / PWM3, RB8 / I2C / SCL1, RB9 / SDA1, RB3 / I2C / SCL2, RB2 / SDA2, GND, Vcap) may be "PIC24FV32KA304-I / PT" devices.
도 5 내지 9에서, 전압(VCC)이 제1 구동 전압(VD1)에 대응하고, 전압들(+V1, -V1)이 제2 구동 전압(VD2)에 대응하고, 전압(VCC2)이 제3 구동 전압(VD3)에 대응하고, 신호들(SCK1, SDO1, SS1)이 광원 제어 신호(CS)에 대응하며, 신호들(SCK2, SDI2, SS2)이 제1 센싱 신호(SS')에 대응할 수 있다. 또한, 도 5, 6, 7a 및 7b에 도시된 접지들은 제1 배터리(280)의 접지, 제2 접지(GD2) 및 제3 접지(GD3)에 대응하며, 도 8 및 9에 도시된 접지들은 제2 배터리(290)의 접지, 제1 접지(GD1) 및 제4 접지(GD4)에 대응할 수 있다. 수동 소자들의 커패시턴스, 인덕턴스 및 저항값들은 적절하게 설정될 수 있다.5 to 9, the voltage VCC corresponds to the first driving voltage VD1, the voltages + V1 and -V1 correspond to the second driving voltage VD2, and the voltage VCC2 is the third The driving voltage VD3 may correspond to the signals SCK1, SDO1, and SS1 corresponding to the light source control signal CS, and the signals SCK2, SDI2, and SS2 may correspond to the first sensing signal SS '. have. In addition, the grounds illustrated in FIGS. 5, 6, 7a, and 7b correspond to the ground, the second ground (GD2), and the third ground (GD3) of the first battery 280, and the grounds illustrated in FIGS. 8 and 9 are The second battery 290 may correspond to the ground, the first ground GD1, and the fourth ground GD4. The capacitance, inductance and resistance values of the passive elements can be set appropriately.
본 발명의 실시예들은 폭발물 탐지 시스템 및 이와 연동하여 동작하는 다양한 전자 장치 및 시스템에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 휴대폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC(personal computer), 노트북(laptop computer), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(digital camera), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 네비게이션(navigation) 기기, 웨어러블(wearable) 기기, 사물 인터넷(internet of things; IoT) 기기, 만물 인터넷(internet of everything; IoE) 기기, 가상 현실(virtual reality; VR) 기기, 증강 현실(augmented reality; AR) 기기 등과 같은 다양한 전자 기기와 연동하여 유용하게 이용될 수 있다.Embodiments of the present invention can be useful in explosives detection systems and various electronic devices and systems operating in conjunction therewith. For example, embodiments of the present invention include a mobile phone, a smart phone, a tablet personal computer (PC), a laptop computer, a personal digital assistant (PDA), Portable multimedia player (PMP), digital camera, portable game console, navigation device, wearable device, internet of things (IoT) device, It can be usefully used in connection with various electronic devices such as an Internet of everything (IoE) device, a virtual reality (VR) device, and an augmented reality (AR) device.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.
<부호의 설명><Description of code>
100: 흡입 노즐, 106: 제1 안내관, 110: 제2 안내관, 114: 흡입력 발생부100: suction nozzle, 106: first guide tube, 110: second guide tube, 114: suction force generating unit
116: 배출 노즐, 130: 컨트롤러, 200: 광 센싱 장치116: discharge nozzle, 130: controller, 200: light sensing device
210: 광원 공급 모듈, 220: 안착부, 230: 광원 측정 모듈,210: light source supply module, 220: seating portion, 230: light source measurement module,
240: 광원 제어 및 신호 처리 모듈, 250: 제1 정전압 공급 모듈,240: light source control and signal processing module, 250: the first constant voltage supply module,
260: 제2 정전압 공급 모듈, 270: 제3 정전압 공급 모듈, 260: second constant voltage supply module, 270: third constant voltage supply module,
280: 제1 배터리, 290: 제2 배터리280: first battery, 290: second battery

Claims (8)

  1. 광원 제어 신호에 응답하여 제1 광을 조사하고 상기 제1 광의 세기를 제어하는 광원 공급 모듈;A light source supply module that irradiates a first light in response to a light source control signal and controls the intensity of the first light;
    상기 제1 광에 응답하여 제2 광을 발광하는 발광 물질을 포함하는 안착부;A seating portion including a light emitting material emitting a second light in response to the first light;
    상기 제2 광을 수광하고, 상기 제2 광에 응답하여 광 센싱 신호를 발생하는 광원 측정 모듈;A light source measurement module that receives the second light and generates a light sensing signal in response to the second light;
    상기 광원 제어 신호를 발생하여 상기 광원 공급 모듈의 동작을 제어하고, 상기 광 센싱 신호에 응답하여 공기 중에 폭발물 입자가 존재하는지 탐지하는 탐지 신호를 발생하는 광원 제어 및 신호 처리 모듈;A light source control and signal processing module that generates the light source control signal to control the operation of the light source supply module, and generates a detection signal to detect whether explosive particles are present in the air in response to the light sensing signal;
    제1 전원 전압에 응답하여 상기 광원 공급 모듈에 제1 구동 전압을 공급하는 제1 정전압 공급 모듈;A first constant voltage supply module supplying a first driving voltage to the light source supply module in response to a first power supply voltage;
    상기 제1 전원 전압에 응답하여 상기 광원 측정 모듈에 제2 구동 전압을 공급하는 제2 정전압 공급 모듈;A second constant voltage supply module supplying a second driving voltage to the light source measurement module in response to the first power supply voltage;
    상기 제1 전원 전압과 다른 제2 전원 전압에 응답하여 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 제3 구동 전압을 공급하는 제3 정전압 공급 모듈;A third constant voltage supply module supplying a third driving voltage to the light source control and signal processing module in response to a second power voltage different from the first power voltage;
    상기 제1 정전압 공급 모듈 및 상기 제2 정전압 공급 모듈에 상기 제1 전원 전압을 공급하는 제1 배터리; 및A first battery supplying the first power voltage to the first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module; And
    상기 제3 정전압 공급 모듈에 상기 제2 전원 전압을 공급하고, 상기 제1 배터리와 전기적으로 완전히 분리되는 제2 배터리를 포함하는 광 센싱 장치.And a second battery that supplies the second power voltage to the third constant voltage supply module and is electrically completely separated from the first battery.
  2. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 광원 공급 모듈과 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈 사이에 배치되고, 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 광원 제어 신호를 전기적으로 수신하는 제1 회로, 및 상기 광원 공급 모듈에 전기적으로 연결되고 상기 광원 제어 신호에 대응하는 제1 제어 신호를 상기 광원 공급 모듈에 전기적으로 제공하며 상기 제1 회로와 전기적으로 절연된 제2 회로를 포함하는 제1 디지털 절연 모듈; 및A first circuit disposed between the light source supply module and the light source control and signal processing module, and electrically connected to the light source control and signal processing module to receive the light source control signal electrically, and electrically to the light source supply module A first digital isolation module comprising a second circuit connected and electrically providing a first control signal corresponding to the light source control signal to the light source supply module and electrically insulated from the first circuit; And
    상기 광원 측정 모듈과 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈 사이에 배치되고, 상기 광원 측정 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 광 센싱 신호를 전기적으로 수신하는 제3 회로, 및 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 전기적으로 연결되고 상기 광 센싱 신호에 대응하는 제1 센싱 신호를 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 전기적으로 제공하며 상기 제3 회로와 전기적으로 절연된 제4 회로를 포함하는 제2 디지털 절연 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센싱 장치.A third circuit is disposed between the light source measurement module and the light source control and signal processing module, and is electrically connected to the light source measurement module to electrically receive the light sensing signal, and electrically to the light source control and signal processing module. A second digital isolation module further comprising a fourth circuit connected and electrically providing a first sensing signal corresponding to the optical sensing signal to the light source control and signal processing module and including a fourth circuit electrically isolated from the third circuit. Optical sensing device, characterized in that.
  3. 제 2 항에 있어서,According to claim 2,
    상기 제1 디지털 절연 모듈의 상기 제1 회로는 상기 제3 정전압 공급 모듈로부터 발생되는 상기 제3 구동 전압에 응답하여 동작하고,The first circuit of the first digital isolation module operates in response to the third driving voltage generated from the third constant voltage supply module,
    상기 제1 디지털 절연 모듈의 상기 제2 회로는 상기 제1 정전압 공급 모듈로부터 발생되는 상기 제1 구동 전압에 응답하여 동작하는 것을 특징으로 하는 광 센싱 장치.And the second circuit of the first digital insulation module operates in response to the first driving voltage generated from the first constant voltage supply module.
  4. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 제1 디지털 절연 모듈의 상기 제1 회로에 연결되는 제1 접지와 상기 제1 디지털 절연 모듈의 상기 제2 회로에 연결되는 제2 접지는 전기적으로 완전히 분리되는 것을 특징으로 하는 광 센싱 장치.And a first ground connected to the first circuit of the first digital insulation module and a second ground connected to the second circuit of the first digital insulation module.
  5. 제 2 항에 있어서,According to claim 2,
    상기 제2 디지털 절연 모듈의 상기 제3 회로는 상기 제2 정전압 공급 모듈로부터 발생되는 상기 제2 구동 전압에 응답하여 동작하고,The third circuit of the second digital isolation module operates in response to the second driving voltage generated from the second constant voltage supply module,
    상기 제2 디지털 절연 모듈의 상기 제4 회로는 상기 제3 정전압 공급 모듈로부터 발생되는 상기 제3 구동 전압에 응답하여 동작하는 것을 특징으로 하는 광 센싱 장치.And the fourth circuit of the second digital isolation module operates in response to the third driving voltage generated from the third constant voltage supply module.
  6. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제2 디지털 절연 모듈의 상기 제3 회로에 연결되는 제3 접지와 상기 제2 디지털 절연 모듈의 상기 제4 회로에 연결되는 제4 접지는 전기적으로 완전히 분리되는 것을 특징으로 하는 광 센싱 장치.And a third ground connected to the third circuit of the second digital insulation module and a fourth ground connected to the fourth circuit of the second digital insulation module are completely electrically separated.
  7. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 정전압 공급 모듈 및 상기 제2 정전압 공급 모듈은 선형 레귤레이터이고, 상기 제 3 정전압 공급 모듈은 비선형 또는 스위칭 레귤레이터인 것을 특징으로 하는 광 센싱 장치.The first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module is a linear regulator, and the third constant voltage supply module is a non-linear or switching regulator.
  8. 일측 끝단에 폭발물 입자를 포함하는 공기가 유입되는 흡입구가 형성되는 흡입 노즐;A suction nozzle at one end of which a suction port through which air containing explosive particles flows is formed;
    일측 끝단에 상기 공기가 배출되는 배출구가 형성되는 배출 노즐;A discharge nozzle at one end of which an outlet through which the air is discharged is formed;
    광을 이용하여 상기 공기 중에 상기 폭발물 입자를 탐지하여 탐지 신호를 발생하는 광 센싱 장치;An optical sensing device that detects the explosive particles in the air using light and generates a detection signal;
    상기 흡입 노즐의 타측 끝단에 연결되고, 상기 흡입 노즐을 통해 유입되는 상기 공기를 상기 광 센싱 장치에 안내하는 제1 안내관;A first guide tube connected to the other end of the suction nozzle and guiding the air flowing through the suction nozzle to the optical sensing device;
    상기 배출 노즐의 타측 끝단에 형성되어 상기 배출 노즐과 연결되고, 상기 공기가 상기 흡입구를 통해 흡입되도록 하면서 상기 광 센싱 장치 내의 공기를 흡입하여 상기 배출구로 배출시키기 위한 흡입력을 제공하는 흡입력 발생부;A suction force generation unit formed at the other end of the discharge nozzle to be connected to the discharge nozzle, and to provide suction power to suck air in the light sensing device and discharge it to the discharge port while allowing the air to be sucked through the suction port;
    상기 광 센싱 장치와 상기 흡입력 발생부 사이에 형성되어 상기 흡입력 발생부에서 발생된 상기 흡입력에 의해 상기 광 센싱 장치에 유입된 공기를 상기 배출 노즐의 배출구로 배출시키는 제2 안내관; 및A second guide tube formed between the light sensing device and the suction force generating part to discharge air introduced into the light sensing device by the suction force generated by the suction force generating part to an outlet of the discharge nozzle; And
    상기 탐지 신호를 이용하여 상기 공기 중에 상기 폭발물 입자가 존재하는지 판단하는 컨트롤러를 포함하고,And a controller that determines whether the explosive particles are present in the air using the detection signal.
    상기 광 센싱 장치는,The optical sensing device,
    광원 제어 신호에 응답하여 제1 광을 조사하고 상기 제1 광의 세기를 제어하는 광원 공급 모듈;A light source supply module that irradiates a first light in response to a light source control signal and controls the intensity of the first light;
    상기 제1 광에 응답하여 제2 광을 발광하는 발광 물질을 포함하는 안착부;A seating portion including a light emitting material emitting a second light in response to the first light;
    상기 제2 광을 수광하고, 상기 제2 광에 응답하여 광 센싱 신호를 발생하는 광원 측정 모듈;A light source measurement module that receives the second light and generates a light sensing signal in response to the second light;
    상기 광원 제어 신호를 발생하여 상기 광원 공급 모듈의 동작을 제어하고, 상기 광 센싱 신호에 응답하여 상기 탐지 신호를 발생하는 광원 제어 및 신호 처리 모듈;A light source control and signal processing module generating the light source control signal to control the operation of the light source supply module, and generating the detection signal in response to the light sensing signal;
    제1 전원 전압에 응답하여 상기 광원 공급 모듈에 제1 구동 전압을 공급하는 제1 정전압 공급 모듈;A first constant voltage supply module supplying a first driving voltage to the light source supply module in response to a first power supply voltage;
    상기 제1 전원 전압에 응답하여 상기 광원 측정 모듈에 제2 구동 전압을 공급하는 제2 정전압 공급 모듈;A second constant voltage supply module supplying a second driving voltage to the light source measurement module in response to the first power supply voltage;
    상기 제1 전원 전압과 다른 제2 전원 전압에 응답하여 상기 광원 제어 및 신호 처리 모듈에 제3 구동 전압을 공급하는 제3 정전압 공급 모듈;A third constant voltage supply module supplying a third driving voltage to the light source control and signal processing module in response to a second power voltage different from the first power voltage;
    상기 제1 정전압 공급 모듈 및 상기 제2 정전압 공급 모듈에 상기 제1 전원 전압을 공급하는 제1 배터리; 및A first battery supplying the first power voltage to the first constant voltage supply module and the second constant voltage supply module; And
    상기 제3 정전압 공급 모듈에 상기 제2 전원 전압을 공급하고, 상기 제1 배터리와 전기적으로 완전히 분리되는 제2 배터리를 포함하는 폭발물 탐지 시스템.An explosives detection system including a second battery that supplies the second power voltage to the third constant voltage supply module and is electrically completely separated from the first battery.
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