열전대열 적외선 센서를 적용한 인체 감지 거리 확장 모듈 설계

Abstract

일반적인 자동제어 기계 장치 등에 사용되고 있는 적외선 인체 감지 센서 모듈은 초전형 적외선 (pyroelectric infrared) 센서, 증폭기, 그리고 비교기로 구성되어 있으며 인체와 물체의 구분 용도로 사용되고 있다. 특히, 초전형 적외선 센서는 정지된인체로부터 적외선 감지를 못하고, 가시광선의 흔들림과 굴절된 빛에 오동작 감지 신호가 발생하는 문제가 있다. 최근의 열전대열 적외선 (thermopile infrared) 센서는 실리콘 필터를 통해 6um∼13um 적외선 파장 대역 신호를 감지할 수 있어서 가시광선 영향이 최소화되고, 정지된 인체로부터도 적외선을 감지할 수 있다. 그러나, 열전대열 적외선 센서에서는 초전형 적외선 센서와 비교하여 인체 감지 거리가 상대적으로 짧고, 주변 온도 감지 출력이 적외선 감지 신호에 가중되어 출력되는 문제가 있다. 본 논문은 인체 감지 거리가 확장된 열전대열 적외선 센서 모듈 회로를 제안한다. 제안된 감지 거리 확장 모듈은 고 이득증폭기와 온도 보상 회로의 2단으로 구성되어 있다. 제안 모듈은 시제품 보드로 제작 및 실험되었고, 최근의 상업용 열전대열적외선 센서 모듈과 비교해도 감지 거리가 약 3 배 확장되어 3.0m 거리에서도 안정적인 인체 감지 성능을 보였다Infrared body detection sensor modules, consisting of pyroelectric infrared sensors, amplifiers, and comparators, have been used to classify the body from objects in automatic machines. Among them, pyroelectric infrared (PIR) sensors has some problems such as difficulty in detecting a standing body and generation of wrong signals from the refracted visible ray. However, the recently introduced thermopile infrared (TIR) sensor, detecting signals of wave-length 6um∼13um through a silicon filter in it, can be utilized to detect non-moving as well as moving human bodies without generating unwanted infrared signals from the refracted visible ray. But, its detection range is shorter than that of PIR and can be affected by the environmental temperature. This paper proposes a thermopile infrared sensor module with extended human-body detection distance by employing the extended amplifier and the temperature compensated circuit. Also, a prototype board made is tested to verify the extended distance in detecting the human body. Consequently, it is verified that the human-body detection distance can be increased up to 3.0 meters, about 3 times than commercial modules.