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KR0151302B1 - 위치판별 적외선센서와 이를 이용한 센싱방법 - Google Patents

위치판별 적외선센서와 이를 이용한 센싱방법 Download PDF

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KR0151302B1
KR0151302B1 KR1019950020672A KR19950020672A KR0151302B1 KR 0151302 B1 KR0151302 B1 KR 0151302B1 KR 1019950020672 A KR1019950020672 A KR 1019950020672A KR 19950020672 A KR19950020672 A KR 19950020672A KR 0151302 B1 KR0151302 B1 KR 0151302B1
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infrared rays
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김학수
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구자홍
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Abstract

본 발명은 적외선센서에 관한 것으로 특히 3개의 초전형 적외선센서로 간단하고, 저렴하게 구현하여 인체의 유·무 및 활동량 뿐만아니라 인체의 위치 및 이동방향을 감지할 수 있도록 한 위치판별 적외선센서와 이를 이용한 센싱방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위치판별 적외선센서는 인체로부터 방사되는 적외선을 집속하는 집광수단과, 실내를 복수개의 방향으로 분할하여 각 방향별로 복수개의 적외선이 입사되도록 인도하는 가이드수단과, 상기 집광수단과 가이드수단에 의해 입사된 적외선이 분산되지 않도록 상기 가이드수단과 집광수단을 둘러싸는 케이스수단과, 상기 가이드수단과 케이스수단에 의해 인도된 특정방향의 적외선을 감지하거나 또는 복수개의 방향에서 동시에 입사된 적외선을 감지하는 적외선센서수단과, 상기 적외선센서수단의 출력을 증폭하고, 디지털화 및 비교분석하는 출력수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위차판별 적외선센서를 이용한 센싱방법은 공간을 복수개의 방향으로 분할하여 각 방향별로 복수개의 적외선이 입사되도록 한 적외선센서를 이용한 센싱방법에 있어서, 분할된 복수개의 방향과 근(近)거리에서 입사되는 적외선을 차례로 검출하여 검출신호에 대한 카운터를 증가시키는 제1단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향 변수에 대한 카운터값의 높낮이에 따라서 인체의 움직임 정도를 판단하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 검출된 근(近)변수에 대한 카운터값이 높낮이에 인체가 어느 정도 멀게 또는 가깝게 있는지를 판단하는 제3단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향변수에 대한 카운터값이 높낮이에 따라 어느 방향에 인체가 존재하는지를 판단하는 제4단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향과 근거리 변수를 모두 초기화시, 설정값을 정하여, 제1단계로 돌아가 반복수행하는 제5단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

위치판별 적외선센서와 이를 이용한 센싱방법
제1도는 종래의 적외선센서의 구조도.
제2도는 일반적인 적외선센서의 분극량에 대한 온도 특성그래프.
제3도는 종래의 적외선센서에 대한 등가회로도.
제4도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 관한 구성도.
제5도는 본 발명의 적외선센서수단에 관한 구성도.
제6도는 본 발명의 적외선감지수단의 배치구성도.
제7도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 대한 수평 단면 구조도.
제8도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 대한 수직 단면 구조도.
제9도는 본 발명의 위치판별 적외선센서의 감지영역을 나타낸 수평분포도.
제10도는 본 발명의 위치판별 적외선센서의 감지영역을 나타낸 수직분포도.
제11도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 관한 블록구성도.
제12도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 관한 상세회로도.
제13도는 본 발명의 위치판별 적외선센서를 이용한 센싱 방법에 대한 플로우챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 프레넬렌즈 12 : 가이드수단
12a : 수직가이드 12b : 수평가이드
13 : 가이드 케이스 14 : 적외선센서수단
15 : 출력수단 16 : 적외선필터
17 : 적외선감지수단 17a,17b : 수평 및 원거리 감지소자
17c : 근거리 감지소자 18 : 금속지지대
19 : 금속패키지 20 : 임피던스 변환부
21 : 좌신호증폭부 22 : 우신호증폭부
23 : 근(近)신호증폭부 24 : 제1A/D변환부
25 : 제2A/D변환부 26 : 제3A/D변환부
27 : 비교부 X1: 제1설정값
C1: 제2설정값 C2: 제3설정값
C3: 제4설정값 C4: 제5설정값
C5: 제6설정값
본 발명은 적외선센서에 관한 것으로 특히 3개의 초전형 적외선센서로 간단하고, 저렴하게 구현하여 인체의 유·무 및 활동량 뿐만아니라 인체의 위치 및 이동방향을 감지할 수 있도록 한 위치판별 적외선센서와 이를 이용한 센싱방법에 관한 것이다.
일반적으로 적외선센서는 초전형과 양자형 적외선센서로 구분되는데, 초전형 센서는 양자형에 비해 감도는 떨어지지만 값이 싸고 제조가 용이하며 또한 상온에서 구동이 가능한 비냉각형으로 장치가 간단하기 때문에 방범, 방재, 공조기기등에 널리 이용되고 있다.
그리고 초전형 센서는 인체와 같은 열원으로부터 방사되는 적외선이 초전체에 들어오면 초전체에 온도변화가 발생하고, 이에 대응한 초전체의 분극량 변화에 따른 초전전류가 발생하기 때문에 이것으로부터 열원을 감지할 수가 있다.
최근 초전체의 재료로는 강유전체인 PbTiO3, PZT와 같은 세라믹이나 LiTaO3같은 단결정 또는 PVDF 폴리머등이 널리 사용되고 있으며, 강유전체를 박막화한 것도 이용되고 있는 추세에 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 적외선센서를 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 적외선센서의 구조도이고, 제2도는 일반적인 강유전체의 온도변화에 대한 분극량 변화를 나타낸 그래프이고, 제3도는 종래의 적외선센서에 대한 등가회로도이다.
종래의 적외선센서는 제1도와 같이 적외선 감지소자인 초전체(강유전체)칩(1)을 양쪽으로 한 지지대(upperter)(2)를 이용하여 공중에 띄운 구조로 만들고, 초전체칩(1) 하부의 기판(3)상에 게이트 저항(4)과 전계효과 트랜지스터(FET)(5)를 형성하고, 초전체 상부에 적외선필터(6)가 형성되도록 한 금속패키지(7)에 넣어 밀봉한 구조로 구성된다.
여기서 일반적으로 강유전체인 적외선센서의 동작은 제2도와 같이 온도가 증가할수록 분극량이 점차적으로 감소하는 특징을 가진다.
즉, T1온도의 환경에서는 초전체에 P1만큼의 분극(polarization)이 발생하여 그 분극량에 대응하는,전하를 갖는 쌍극자(dipole)가 존재하게 된다.
이때, T2온도의 환경으로 온도를 높이면 초전체의 분극(polarization)량이 P2로 감소하고, P2분극량만큼 쌍극자(dipole)의 수도 감소하여 P1-P2분극량(△P:감소분)만큼의 쌍극자(dipole)수에 해당하는,전하가 도선을 통해서 빠져나간다.
이렇게 빠져나간,전하가 초전전류의 흐름을 형성하고, 그 전류의 변화로 온도를 민감하게 감지한다.
종래의 적외선센서에 대한 동작은 제3도에 도시한 등가회로도와 같이 강유전체인 초전체칩(1)이 T1온도에서 T2온도로 높이면 분극량이 P1에서 P2로 감소하고, 그에 따라 쌍극자(dipole)의 수도 감소하여 감소된 쌍극자(dipole)의 수만큼,전하가 생성된다.
이렇게 생성된 초전전류는 게이트 저항(4)에 의해 임피던스 변환되어 전계효과 트랜지스터(5)의 게이트에 입력되고, 게이트에 입력된 전압에 의해 전계효과 트랜지스터(5)가 민감하게 반응하여 센서 감지신호를 발생시킨다.
상기와 같은 종래의 적외선센서는 인체의 유·무 및 인체의 움직임 정도에 대한 온도를 감지할 수 있으나, 인체가 어느 방향의 위치에 존재하는지 즉, 인체의 방향 및 원(遠), 근(近)과 인체에 이동방향에 대한 정보를 얻을 수 없는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 세 개의 초전형 적외선 감지소자로 간단하고, 저렴하게 구현하여 인체의 유·무 및 활동량 뿐만아니라 인체의 위치 및 이동방향을 감지할 수 있도록 한 위치판별 적외선센서와 이를 이용한 센싱방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위치판별 적외선센서는 인체로부터 방사되는 적외선을 집속하는 집광수단과, 실내를 복수개의 방향으로 분할하여 각 방향별로 복수개의 적외선이 입사되도록 인도하는 가이드수단과, 상기 집광수단과 가이드수단에 의해 입사된 적외선이 분산되지 않도록 상기 가이드수단과 집광수단을 둘러싸는 케이스수단과, 상기 가이드수단과 케이스수단에 의해 입사된 특정방향의 적외선을 감지하거나 또는 복수개의 방향에서 동시에 입사된 적외선을 감지하는 적외선센서수단과, 상기 적외선센서수단의 출력을 증폭하고, 디지탈화 및 비교분석하는 출력수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위치판별 적외선센서를 이용한 센싱방법은 공간을 복수개의 방향으로 분할하여 각 방향별로 복수개의 적외선이 입사되도록한 적외선센서를 이용한 센싱방법에 있어서, 분할된 복수개의 방향과 근(近)거리에서 입사되는 적외선을 차례로 검출하여 검출신호에 대한 카운터를 증가시키는 제1단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향 변수에 대한 카운터값의 높낮이에 따라서 인체의 움직임 정도를 판단하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 검출된 근(近)변수에 대한 카운터값이 높낮이에 따라서 인체가 어느 정도 멀게 또는 가깝게 있는지를 판단하는 제3단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향변수에 대한 카운터값이 높낮이에 따라 어느 방향에 인체가 존재하는지를 판단하는 제4단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향과 근거리 변수를 모두 초기화시, 설정값을 정하여, 제1단계로 돌아가 반복수행하는 제5단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 위치판별 적외선센서를 설명하면 다음과 같다.
제4도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 관한 구성도이고, 제5도는 본 발명의 적외선센서 수단에 관한 구성도이고, 제6도는 본 발명의 적외선 감지수단의 배치 구성도이고, 제7도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 대한 수평 단면 구조도이고, 제8도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 대한 수직 단면구조도이다.
본 발명의 위치판별 적외선센서는 제4도와 같이 인체로부터 방사되는 적외선을 집속하는 프레넬렌즈(11)와 수평가이드(12b), 수직가이드(12a)로 구분되어 상기 프레넬렌즈(11)에서 집속되는 적외선을 위치별로 분리된 특정 적외선(IR)을 감지소자 쪽으로 가이드하는 가이드수단(12)과, 상기 프레넬렌즈(11)와 상기 가이드수단(12)을 통과한 적외선(IR)이 분산되지 않도록 가이드수단(12)을 둘러싸는 가이드 케이스(13)와, 상기 가이드수단(12)과 상기 가이드 케이스(13)에 의해 인도된 적외선을 감지하는 적외선센서수단(14)과, 상기 적외선센서수단(14)에서 발생한 신호를 증폭하고 A/D변환 및 비교하는 출력수단(15)으로 이루어진다.
상기 적외선센서수단은 제5도와 같이 적외선만을 선택적으로 투과시키는 적외선필터(16)와, 상기 적외선필터(16)에 투과된 적외선을 감지하여 초전전류를 출력하는 적외선 감지수단(17)과, 상기 적외선 감지수단(17)과 임피던스 변환부(20)를 올려놓는 패키지의 금속지지대(stem)(18)와, 상기 적외선필터(16), 적외선 감지수단(17), 임피던스 변환부(20)를 내장하여 밀봉되도록 하는 패키지의 금속캡(19)으로 이루어진다.
상기 적외선 감지수단은 제6도 같이 전계효과 트랜지스터(FET)와 게이트 저항을 동일한 기판상에 형성하는 임피던스 변환부(20)와, 상기 임피던스 변환부(20)내에 좌·중·우방향 및 원(遠), 거리를 감지할 수 있도록 상부의 좌·우에 배치된 2개의 수평 및 원(遠), 거리를 감지할 수 있도록 상부의 좌·우에 배치된 2개의 수평 및 원(遠)거리 감지소자(17a,17b)와, 근(近)거리를 감지할 수 있도록 하부에 배치된 근(近)거리 감지소자(17c)로 이루어진다.
특히 좌·중·우를 구분하기 위한 감지소자의 위치는 제7도와 같이 좌·우 2개의 수평 및 원(遠)거리 감지소자(17a,17b)가 2개의 수직가이드(12a)에 의해 세영역으로 나누어지게 설치하여 중앙영역에 인체가 나타나면, 수직가이드(12a)로 나누어진 수평 및 원(遠)거리 감지소자(17a,17b)의 부분중 중앙영역에 위치한 적외선소자 부분에 의해 감지되어 2개의 수평 및 원(遠)거리 감지소자(17a,17b)에서 모두 반응 출력이 나타나도록 구성하고, 원(遠), 근(近)구분을 위하여 좌·중·우방향의 근거리만을 감지하는 근거리 감지소자(17c)를 상기 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)의 하단에 설치한다.
또한, 제8도와 같이 적외선 입사시, 원·근거리간의 상호 간접을 배제하기 위하여 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)와 근거리 감지소자(17c)사이에 수평가이드(12b)를 설치한다.
상기와 같은 본 발명의 위치판별 적외선센서에 대한 동작은 인체에서 방사되는 적외선(IR)은 프레넬렌즈(11)에서 집속되어 적외선 감지수단(17)에 포커싱(focusing)되는데, 가이드수단(12)에 의해 방향별로(좌측, 우측, 중간, 원, 근) 구분되어 해당하는 영역으로부터 들어오는 적외선(IR)이 해당영역에 위치한 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b) 또는 근거리 감지소자(17c)로 모아지게 된다.
상기와 같이 각 영역별로 감지된 적외선(IR)은 적외선 감지수단(17)의 임피던스 변환부(20)를 거쳐 센서감지신호를 발생시킨다.
따라서 인체의 출현이나 움직임이 있을 경우 그 영역에 해당되는 적외선 감지소자로부터 출력이 발생하여 인체 위치 및 이동방향 활동량을 감지할 수 있도록 한다.
이때, 인체의 이동시 이동방향과 속도에 따른 각 적외선 감지소자의 순차적 반응으로 이동방향을 알 수 있으며, 인체의 이동빈도에 의한 적외선 감지소자의 반응 빈도로부터 인체의 활동량을 감지할 수 있도록 한다.
좀더 상세히 설명하면, 제7도, 제8도에 도시한 바와같이 좌·우·중방향에 대한 감지각이 발생되는데, 수직가이드(12a)에 의해 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)가 좌측, 중앙측, 우측방향의 세영역으로 나누어진다.
입사각 A는 각 방향에서 들어오는 적외선이 해당되는 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)쪽으로 입사됨을 나타내고, 입사각 B는 중앙부 또는 좌·우에서 최대한 얼마까지 기울어진 적외선이 중앙에 위치한 적외선 감지소자에 입사되는가를 나타내며, 입사각 C는 입사된 적외선이 해당영역의 적외선 감지소자가 아닌 이웃한 적외선 감지소자로 입사되는 적외선의 방향을 나타낸 것이다.
상기와 같이 입사된 적외선에 따라서 감지각의 범위가 결정되는데, 중앙부의 감지각 a1은 도면상의 H1, f1, I1, h1, w1, g1에에 의해 결정되고, 좌측의 감지각 a2는 프레넬렌즈(11)의 시야각과 도면상의 H1, f1, I1, h1, g1, s1, l1에 의해 결정된다.
또한 본 발명의 위치판별 적외선센서는 좌·우 대칭이기 때문에 우측의 감지각은 좌측과 동일한 원리로 설명된다.
여기서 H1은 수직가이드(12a) 상단높이, f1은 프레넬렌즈(11)의 초점거리, i1은 수직가이드(12a) 설치각, h1은 수직가이드(12a) 하단높이, w1은 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)의 너비, g1은 수직가이드(12a)의 간격, l1은 적외선필터(16) 창(window)의 너비, s1는 2g1-w1.
이때, 다른 영역에서 입사된 적외선에 의한 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)의 오동작은 프레넬렌즈(11)의 초점거리 f1보다 더 길게 경사지게 입사되는 적외선에 의해 발생할 수 있는데, 이 현상은 적외선 입사강도가 약하기 때문에 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)에서 나오는 출력을 출력수단(15)에서 기준 전압과 비교하여 무시하는 방식으로 센서의 오동작을 방지한다.
그리고, 원·근방향의 감지각은 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)와 근거리 감지소자(17c)사이에 수평가이드(12b)를 설치하여 적외선을 방사하는 인체위치의 원·근을 효과적으로 구분할 수 있도록 한다.
즉 하부의 근거리 감지각 b1은 f1, j1, g1, c1, d1, h1에 의해 결정되고, 상부의 원거리 감지각 b2는 f1, j1, p1, c1, d1, h1에 의해 결정된다.
여기서, j1은 수평가이드(12b)의 설치각, c1은 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)와 근거리 감지소자(17c)사이의 d1은 2×w1(소자의 너비)-c1, e1은 적외선필터(16)창의 너비, p1은 프레넬렌즈(11) 하부의 세로 너비, g1은 프레넬렌즈(11) 상부의 세로 너비.
제9도는 본 발명의 위치판별 적외선센서의 감지영역을 나타낸 수평 분포도이고, 제10도는 본 발명의 위치판별 적외선센서의 감지영역을 나타낸 수직 분포도이다.
상기와 같은 위치판결 적외선센서를 블록 구성도로 나타내면 다음과 같다.
제11도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 관한 블록구성도이고, 제12도는 본 발명의 위치판별 적외선센서에 관한 예시회로도이다.
본 발명의 위치판별 적외선센서에 관한 블록 구성은 제11도와 같이 각 영역의 적외선을 감지하여 좌측 신호, 우측 신호, 근거리 신호를 출력하는 적외선감지부(14)와, 상기 적외선 감지수단(17)의 좌측 신호를 받아 증폭하는 좌신호증폭부(21)와, 상기 적외선 감지수단(17)의 우측 신호를 받아 증폭하는 우신호증폭부(22)와, 상기 적외선 감지수단(17)의 근거리 신호를 받아 증폭하는 근신호증폭부(23)와, 상기 좌신호증폭부(21), 우신호증폭부(22), 근신호증폭부(23)의 각 출력신호를 받아 변환하는 제1, 제2, 제3A/D변환부(24,25,26)와 상기 제1, 제2A/D변환부(24,25)의 좌·우측 신호를 받아 비교, 연산하여 중간신호를 출력하는 비교부(27)를 포함하여 구성된 출력수단(15)으로 이루어진다.
그리고 좀더 상세하게 설명하면 제12도에 도시한 바와같이 직류전압을 공급하는 인가전원(Vcc)과 그라운드(Ground), 전원단의 노이즈를 제어하기 위해 인가전원(Vcc)과 그라운드사이에 병렬로 연결하는 콘덴서 C12와 C13, 상기 인가전원에 의해서 구동되며 좌측 신호, 우측 신호, 근신호를 출력하는 적외선 감지수단(17)을 포함하여 구성된 적외선 감지부(14)와, 비반전 증폭기와 반전 증폭기로 구성되며 각 증폭기의 증폭도는 증폭기에 연결된 저항과 콘덴서와의 관계에 의해 형성되어 상기 각 신호를 증폭하는 좌신호, 우신호, 근신호증폭부(21,22,23)와 비교기를 사용해서 상기 각 증폭부의 증폭된 신호를 디지탈신호로 변환하는 제1,제2,제3A/D변환부(24,25,26)와 비교게이트를 사용하여 상기 좌신호와 우신호를 비교, 처리하는 비교부(27)를 포함하여 구성된 출력수단(15)으로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 위치판별 적외선센서에 대한 동작은 좌측에 인체가 출현하면 좌측영역, 우측영역, 중앙측영역으로 나누는 수직가이드(12a)에 의해 입사된 적외선이 적외선 감지수단(17)의 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)중의 좌측 감지소자에 입사된다.
수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)중의 좌측 감지소자에 입사된 적외선에 의해 좌신호가 발생하여 그 신호가 좌신호증폭부(21)의 비반전 증폭기와 반전증폭기를 거쳐 증폭되고, 증폭된 신호를 제1A/D변환부(24)에서 디지탈 신호로 변환하여 좌측에 인체가 있음을 나타내는 신호를 발생한다.
이때 센서가 인체를 감지하면 출력신호가 '하이'상태에서 '로우'상태로 떨어지게 되고, 일반적으로 적외선 감지소자에 입사된 적외선에 세기에 따라서 '로우'신호의 폭이 달라진다.
즉, 인체가 가까이 있을 때 적외선의 세기가 강해져 '로우'신호의 폭이 넓어지고 인체가 멀리 있을 경우 적외선의 세기가 약해져 '로우'신호의 폭이 짧아진다.
또한, 우신호와 근신호도 상기와 같은 동작으로 진행된다.
한편 수직가이드(12a)에 의해 인도된 적외선이 중간측 영역으로 입사되면 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)등의 중앙부위 즉 좌·우측 감지소자와 전기적으로 연결된 좌·우측 부위에 입사되어 좌신호와 우신호가 동시에 발생하며 그 신호들이 각 좌·우신호증폭부(21)의 비반전증폭기와 반전증폭기를 거쳐 증폭되고 증폭된 신호들을 각각 제1,제2A/D변환부(24,25)에서 디지탈 신호로 변환한다.
디지탈로 변환된 두신호는 비교부(27)에서 비교하여 두신호가 모두 '로우' 신호일 경우 인체가 중앙측에 있음을 나타내는 신호를 발생한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 위치판별 적외선센서를 이용한 센싱방법을 설명하면 다음과 같다.
제13도는 본 발명의 위치판별 적외선센서와 예시회로도를 이용한 센싱방법에 대한 플로우챠트이다.
본 발명의 위치판별 적외선센서를 이용한 센싱방법은 제13도와 같이 위치판별 적외선센서 전방에 인체가 나타나면 각각의 좌·중간·우·근신호를 검사하는 단계를 수행하는데 먼저 중간신호가 '로우'인지를 검사하여(101) '로우'이면 중간신호에 대한 변수를 증가시키고(102), '하이'이면 다음 신호인 우신호가 '로우'인지를 검사하여(103) '로우'이면 우측 신호에 대한 변수를 증가시키고(104), '하이'이면 다음신호인 좌신호가 '로우'인지를 검사하여(105) '로우'이면 좌측 신호에 대한 변수를 증가시키고(106) '하이'이면 다음 신호인 근신호가 '로우'인지를 검사하여(107), '로우'이면 근신호에 대한 변수를 증가하고(108), '하이'이면 다음단계로 넘어간다.
상기 단계후 좌·중간·우변수값중에서 하나라도 제1설정값(X1) 이상이면 인체의 움직임이 많다는 것이므로 곧바로 다음단계로 넘어가고(109) 좌·중간·우변수 모두가 제1설정값(X1) 이하이면 일정시간(T1)이 경과했는지를 검사하여 일정시간(T1)이 경과했으면 다음단계로 넘어가고 일정시간(T1)이 경과하지 않았으면 초기단계(101)로 돌아간다(110).
상기 단계후 근변수 값이 제2설정값(C1) 이하인지를 검사하여(111) 제2설정값(C1) 이하이면 인체가 멀리 떨어져 있다는 것이므로, 원·근 판단은 원으로 설정하고(112) 근변수값이 제2설정값(C1) 이상이면 다음 단계로 제3설정값(C2) 이상인지를 검사하여(113) 제3설정값(C2) 이상이면 인체가 가깝다는 것이므로 원·근 판단은 근으로 설정하고(114) 근변수가 제2설정값(C1) 이상이고 제3설정값(C2) 이하이면 원·근 판단은 중간으로 설정한 후 다음 단계를 수행한다(115).
상기 단계후, 좌·중간·우변수값이 제4설정값(C3) 이하이면(116) 위치판단을 무시하고 변수 초기화 부분으로 넘어가며(17) 좌·중간·우변수값중에서 하나라도 제4설정값(C3) 이상이면 중간변수 제5설정값(C4) 이상인지를 판단하고(118) 제5설정값(C4) 이상이면 좌변수와 우변수가 같은지를 검사하여(119) 같으면 중간신호로 설정한 후 초기화 부분으로 넘어간다(120).
좌변수와 우변수가 같지 않으면 우변수와 중간변수가 같은가를 검사하여(121) 같으면 좌·중간신호로 설정하고 변수초기화 부분으로 넘어가며(122) 같지 않을 경우 좌변수와 중간변수가 같은가를 검사하여(123) 같으면, 우·중간신호로 설정하고 변수초기화 부분으로 넘어가며(124) 다를 경우 좌·중간·우의 전방향 신호로 설정하고 변수초기화 부분으로 넘어간다(125).
한편, 상기 중간변수가 제5설정값(C4) 이상인지를 판단하는 부분에서(118) 제5설정값(C4) 이하이면 우변수가 제6설정값(C5) 이하인지를 검사하여(126) 제6설정값(C5) 이하이면 좌신호를 설정하고 변수 초기화 부분으로 넘어가며(127) 우변수가 제6설정값(C5) 이상이면 좌변수가 제6설정값(C5) 이하인지를 검사하여(128) 좌변수가 제6설정값(C5) 이하이면 우신호로 설정하고 변수 초기화 부분으로 넘어가며(129) 좌변수가 제6설정값(C5) 이상일 경우는 좌·우신호를 설정하고 변수 초기부분(101)으로 넘어간다(130).
상기 단계후 모든 변수를 초기화시키고(131) 설정된 값으로 출력을 보내고, 플로우챠트 초기 부분으로 되돌아간다(132).
한편 근신호 측정부분(제11도와 제12도에서 근신호증폭부(23), 제3A/D변환부(26)와 제13도의 알고리즘에서 원·근 판단단계(111∼115))을 없앨 경우 수평 및 원거리 감지소자(17a,17b)에 입사된 좌·중간·우측 적외선의 세기만으로 원·근을 판단할 수 있는데, 즉 인체가 멀리 있을 경우 적외선의 세기가 약해지므로 인해 '로우' 신호의 폭이 짧아져 좌·중간·우변수의 '로우'에 대한 카운터(counter)값이 작아지고 인체가 가까이 있을 경우 카운터값이 크게 된다.
그러면 좌·중간·우측 신호의 카운터가 큰수(X2) 이상이면 근(近)이고, 카운터가 작은수(X3) 이하이면 원(遠)이며, 큰수(X2) 이하이고, 작은수(X3) 이상이면 중간거리로 설정하는 알고리즘을 첨가하여 응용할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 위치판별 적외선센서와 이를 이용한 센싱방법은 인체의 유·무뿐만아니라 위치 및 이동방향을 감지할 수 있기 때문에 에어콘과 같은 공조기기에 이용하였을 경우 인체가 위치한 곳으로 바람을 보내어주는 자동 풍량 조절 및 쾌적도 향상과 그로 인한 에너지 절감효과를 높일 수 있다.
또한 센서의 방향감지를 광학적으로 설계한 프레넬렌즈, 가이드, 적외선 감지소자에 의해서만 구현하였기 때문에 그 구조가 간단하여 소형, 경량화하였으며 저렴한 가격으로 제작이 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 인체로부터 방사되는 적외선을 집속하는 집광수단과, 실내를 복수개의 방향으로 분할하여 각 방향별로 복수개의 적외선이 입사되도록 인도하는 가이드수단과, 상기 집광수단과 가이드수단에 의해 입사된 적외선이 분산되지 않도록 상기 가이드수단과 집광수단을 둘러싸는 케이스수단과, 상기 가이드수단과 케이스수단에 의해 인도된 특정방향의 적외선을 감지하거나 또는 복수개의 방향에서 동시에 입사된 적외선을 감지하는 적외선센서수단과, 상기 적외선센서수단의 출력을 증폭하고 디지털화 및 비교분석하는 출력수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서.
  2. 제1항에 있어서, 가이드수단은 수직가이드와 수평가이드가 서로 교차되도록 형성하고, 부채꽃 모양을 가짐을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가이드수단은 원·근·좌·우측·중간으로 분할함을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서.
  4. 제1항에 있어서, 적외선센서수단은 적외선만을 투과시키는 적외선필터와, 투과된 적외선을 감지하여 초전전류를 출력하는 적외선감지수단과, 금속지지대와 금속패키지등으로 구성된 칩임을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서.
  5. 제1항에 있어서, 출력수단은 좌신호, 우신호, 근신호증폭부와, 상기 각 증폭부의 신호를 받아 디지탈신호로 변환하는 제1A/D변환부와, 상기 좌신호와 우신호를 비교하는 비교부로 이루어짐을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서.
  6. 제5항에 있어서, 적외선감지수단은 가이드수단에 의해서 분할된 각각의 영역에서 대응하는 복수개의 적외선 감지소자가 각 방향별로 분리되어 동일 평면의 임피던스 변환부위에 형성됨을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서.
  7. 공간을 복수개의 방향으로 분할하여 각 방향별로 복수개의 적외선이 입사되도록 한 적외선센서를 이용한 센싱방법에 있어서, 분할된 복수개의 방향과 근(近)거리에서 입사되는 적외선을 차례로 검출하여 검출신호에 대한 카운터를 증가시키는 제1단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향 변수에 대한 카운터값의 높낮이에 따라서 인체의 움직임 정도를 판단하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 검출된 근(近)변수에 대한 카운터값이 높낮이에 따라서 인체가 어느 정도 멀게 또는 가깝게 있는지를 판단하는 제3단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향변수에 대한 카운터값이 높낮이에 따라 어느 방향에 인체가 존재하는지를 판단하는 제4단계와, 상기 제1단계에서 검출된 복수개의 방향과 근거리 변수를 모두 초기화시, 설정값을 정하여, 제1단계로 돌아가 반복수행하는 제5단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서를 이용한 센싱방법.
  8. 제7항에 있어서, 제3단계는 좌·중간·우측 적외선의 세기만으로 원·근을 판단할 수 있도록 대체함을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서를 이용한 센싱방법.
  9. 제7항에 있어서, 카운터값은 적외선 세기의 강·약에 따라 발생하는 길거나 짧은 '로우'신호의 폭을 마이컴에서 시간카운터로 나타냄을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서를 이용한 센싱방법.
  10. 제7항에 있어서, 제1단계는 복수개의 방향변수에 대한 카운터값의 높낮이에 따라서 인체의 존재유무를 판단함을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위치판별 적외선센서를 이용한 센싱방법.
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