모든 물체는 절대온도(-273도) 보다 높은 경우 그 온도에 해당하는 복사선을 방출하게 되며, 이중에서도 체온과 같이 낮은 것에서는 원적외선이 방사됩니다.

온도가 높은 물체는 낮은 물체보다 더 많이 적외선을 방사하며, 복사되는 에너지는 <그림 1>과 같이 온도가 높을수록 단파장측, 가시광 영역에 접근해 갑니다.

인체의 표면 온도는 입는 옷이나 주위의 기온에 따라 달라 지지만 일반적으로 20~35도 정도이며, 방사되는 적외선 파장 분포는 대략 10um 부근에서 절정값을 이루게 됩니다. 이러한 적외선 변화량을 이용하여 인체의 존재 유무를 감지하는 것이 적외선 인체감지 센서입니다.

                                                             <그림 1 온도와 파장간의 관계> 

초전효과(Pyroelectric effect)와 PIR 센서 구동원리

초전소자에 온도 변화를 주면 이 변화에 대응하는 초전소자 면에서 전자가 유기되는 현상을 말합니다.

보통 초전소자는 PZT(지르코산 티산산연)계와, LiTaO3(탄탈산 리튬)계가 사용되는데, 이런 소자는 <그림 2>의 좌측과 같이 기본적으로 자발적 분극(Spontaneous polarization) 현상을 갖게되어 항상 표면에 마주보며 전하가 대전하고 있어 외부 열적 변화가 없을 경우 공기중의 이온과 중화되어 출력이 나오지 않습니다.

여기에 적외선이 초전소자에 입사되면 소자 표면에 온도상승이 발생하고, 결국 평형이 깨지게 되는데 이런 비평형분의 전하를 전압 변화로 이용하는 것이 PIR 센서 동작 방식입니다.

PIR 센서 종류

자사에서 공급하고 있는 PIR 센서는 크게 아날로그 센서와 디지탈 센서로 구분됩니다.

아날로그 센서는 <그림 3> 과 같은 내부 형태를 갖고 있으며, 특징과 장점은 다음과 같습니다.

특징 :

* FET로 부터 직접적인 전압 출력

* EMI에 민감

장점 :

* 고객이 직접 자신의 환경에 맞게 커스터마이징이 자유롭다.

* 디지털 센서보다 상대적으로 저렴하다.

단점 :  * 하드웨어 구현(Bandpass filter, Amplication, ADC) 등을 직접 설계해야 한다. * EMI 이 슈를 해결하기 위한 전문적인 회로 설계가 필요하다.

디지털 센서는 <그림 4> 과 같은 내부 형태를 갖고 있으며, 특징과 장점은 다음과 같습니다.

특징 :

* 디지털 출력

* Direct Link를통해 2개의 출력을 얻음(ADC, Ambient Temperatrue)

장점 :

* 아날로그 센서와 비교했을 때 EMI 우수

* 고객은 digital bandpass filter(0.4 ~10Hz)를 구현하기만 하면 되며,

별도의 하드웨어 구현이 필요없어 회로가 단순해 진다.

단점 :

* 아날로그 센서보다 상대적으로 비싸다.

Fresnel Lens

PIR 센서의 탐지각과 거리( FOV:Field of View)를 확장하기 위해서 Fresnel 렌즈를 사용합니다.

아래 <그림5>와 같이 생겼으며, 원하시는 탐지각과 거리에 따라 다양한 형태의 렌즈를 사용할 있습니다.

Fresnel 렌즈는 플라스틱 재질로 만들어지는데, 일반적으로 8~10um 범위의 파장를 투과할 수 있는 특징을 갖고 있으며 가볍고 저렴해서 많이 이용하고 있습니다. <그림6> 은 당사에서 공급하고 있는 9912라는 렌즈의 TOP View와 SIDE View 정보인데요. 보시는 것 처럼 좌우, 상하로 각각 86.5도와 75.6도의 탐지각과 탐지 영역을 갖으며, 탐지거리는 대략 8~9미터 정도 갖고 있는 렌즈입니다.

보다 궁금하신 사항이 계시면 아래 메일로 연락 바랍니다.

camster@bnbopto.co.kr