KR100395618B1 - 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서 - Google Patents

온도보상기능을 갖는 써모파일 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선이 검지되면 표면온도가 상승하고 초전효과에 의해 표면전하가 발생하는 초전소자와, 이 초전소자에서 발생한 표면전하를 증폭하도록 된 제1증폭부와, 초전소자와 제1증폭부를 수용보호하도록 된 딥타입과 캔타입 중 어느 하나로 된 하우징과, 상기 하우징에 결합되어 입사되는 적외선 중 필요 적외선만 통과 시키는 광학필터를 포함하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서에 관한 것으로, 특히, 상기 초전소자를 항온조에 수용시키지 않고도 항상 일정한 온도가 유지될 수 있도록 온도를 제어하여 초전소자의 감도가 안정된 상태로 유지될 수 있도록 함과 동시에 써모모듈의 흡, 발열로 초전소자가 온도제어되는 동안에도 초전소자의 동작에 의한 자체 발열 등으로 발생되는 온도오차를 보상하여 감도를 향상시킬 수 있도록 하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서를 제공한다.

Description

온도보상기능을 갖는 써모파일 센서{Thermopile sensor having a temperature revision function}
본 발명은 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서에 관한 것으로, 특히, 써모파일 센서가 외부환경의 온도변화에 따라 영향을 받지 않도록 써모모듈(Thermoelectric Module)로써 온도를 제어함과 동시에 초전소자 자체의 온도변화에서 오는 출력신호의 변화를 기준온도와의 온도오차에 따라 보상하도록 하여 초전소자의 안정된 출력과 감도의 극대화를 꾀하고자 하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 써모파일 센서는 물체에서 방사되는 적외선을 검지함으로써 직접 접촉하지 않아도 물체 표면의 온도를 검지할 수 있는 비접촉식 온도측정장치로서, 인체 검지는 물론 회전하는 측정대상물이나 고온이어서 접촉이 사실상 불가능한 경우에도 사용되어 왔다.
이러한 써모파일 센서는 이종의 다른 물질을 한쪽은 접점(juction)을 만들고 다른 쪽은 떼어놓은(open)구조로 형성하여 이 접점부분과 개방된 부분에 온도차가생기면 이 온도차의 크기에 비례하여 기전력(thermoelectric power)이 발생한다는 제백효과(seebeck effect)를 이용함으로써 온도를 감지하는 센서를 말한다.
이 써모파일 센서는 직류방사에 대하여 안정된 응답특성을 나타내며 넓은 적외선 스펙트럼에 응답하고 바이어스 전압이나 바이어스 전류가 필요없는 장점을 가진다.
상기한 써모파일 센서의 동작원리는 "모든 물체는 절대온도의 4승에 비례하는 에너지를 표면으로부터 방사한다"고 하는 스테판-볼츠만의 법칙(Stefan-Boltzmann's law)에 근거를 두고 있다.
즉, 물체의 절대온도를 T, 물체에서 방사되는 에너지를 P, 방사율을 ε이라 하면 P∝εσT4과 같이 된다.
이때, σ는 스테판-볼츠만 상수(5.67×10-8Wm-2K-4)이다.
결국, 써모파일 센서는 T4에 비례하는 에너지를 검출하여 온도를 측정하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 초전소자(1)에 입사되는 에너지는 측정대상물(2)로부터 방사되는 에너지(A), 측정대상물(2) 주위의 온도에 의해 발생한 에너지가 측정대상물(2)에 반사되어 초전소자(1)로 입사되는 에너지(B), 센서 패키지(3) 주위의 온도에 의해 센서 패키지(3)의 캡에서 방사되어 초전소자(1)로 입사되는 에너지(C), 센서 패키지(3)를 통한 열전도(D), 그리고 초전소자(1) 자체에서 방사되는 에너지(E) 등이 있다.
따라서, 고온인 측정대상물(2)을 측정하는 경우, 초전소자(1)의 출력은 상기에 설명한 수식 P∝εσT4에 따라서 측정대상물(2) 온도(T)의 4승에 비례한 값이 얻어진다.
하지만, 저온인 측정대상물(2)을 측정하는 경우, 초전소자(1)의 출력은 수식 P∝εσT4에 따른 측정대상물(2)의 온도(T)값이 얻어지지 않는다.
그 이유는 스테판-볼츠만의 법칙에 의한 측정대상물(2)로부터 초전소자(1)에 입사되는 에너지(A) 뿐만 아니라 초전소자(1) 자신도 동일한 법칙에 의해 에너지(E)를 방사하기 때문이다.
이것을 수식으로 표현하면 P∝σ(εT4+ RTS 4- T0 4)과 같이 된다.
이때, T0는 초전소자 자체의 온도이고, TS는 측정대상물 주위의 온도이며, R은 반사율이다.
즉, 측정대상물(2)의 온도(T)가 초전소자 자체의 온도(T0)보다 매우 높은(T≫T0) 고온영역에서는 상기 수식에서 T0 4을 무시할 수 있으므로 측정대상물(2)의 온도를 측정할 수 있지만 측정대상물(2)의 저온영역에서는 T0 4을 무시할 수 없으므로 측정대상물(2)의 온도를 정확히 측정할 수 없다.
그러므로 이러한 T0 4와 같은 성분을 보상하기 위하여 종래에는 초전소자의 온도를 검출하여 회로적으로 보상하는 방법과 초전소자를 항온조와 같은 곳에 넣어서초전소자의 온도를 항상 일정하게 유지하는 방법을 사용하였다.
현재는 회로적으로 보상하는 방법을 널리 이용하고 있으며, 그 방법은 도2에 도시된 바와 같이 측정대상물의 온도를 검지하는 초전소자(21)와, 초전소자(21)의 출력신호를 증폭하는 센서증폭부(22)와, 측정대상물의 주위온도를 검출하는 온도보상 소자(23)과, 온도보상 소자(23)의 출력신호를 증폭하는 온도보상부(24)와, 센서증폭부(22)와 온도 보상부(24)의 출력신호들을 가산하여 출력하는 가산 출력부(25)와, 센서증폭부(22)와 온도 보상부(24) 및 가산 출력부(25)에 전원을 인가하는 정전압 전원부(26)으로 구성된다.
그러나, 이러한 회로적 보상방법은 온도 보상을 위한 회로 구성이 복잡하고 제조단가가 높으며, 써모파일 센서(초전소자)의 감도가 클 경우, 초전소자의 출력이 온도에 따라서 특성곡선이 다르게 나타나므로 이들 온도에 의한 변화를 원할하게 보상하기 위해서는 온도보상 소자와 비슷한 출력특성을 갖도록 써모파일 센서(초전소자)의 감도를 낮추어야 하는 불편함이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 초전소자를 항온조에 수용시키지 않은 상태에서도 초전소자가 일정한 온도를 유지할 수 있도록 하여 출력되는 신호가 안정되도록 하여 감도가 변하지 않도록 하며, 초전소자의 자체발열과 초전소자의 온도조정 시 시간적 지체에 의해 발생하는 초전소자의 미세한 온도 차까지도 보정하여 감도를 향상시킴으로써, 저렴한 가격에도 고도로 높은 감도의 써모파일 센서를 제조할 수 있도록 하여, 제품이 경쟁력을 갖추도록 하는 목적을 제공한다.
도1은 종래 기술에 따른 써모파일 센서의 개략적 구조 및 입사되는 에너지를 나타낸 도면이고,
도2는 종래 써모파일 센서의 온도 보상을 나타낸 블록도이며,
도3은 본 발명에 의한 써모파일 센서의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이며,
도4는 본 발명에 의한 써모파일 센서의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고,
도5는 본 발명에 따른 제1실시예를 도시한 도면이고,
도6은 본 발명에 따른 제2실시예에 따른 구성을 개략적으로 도시한 블록도이며,
도7은 본 발명에 따른 제2실시예의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고,
도8은 본 발명에 따른 온도(신호)보상전과 보상후의 출력상태를 도시한 도면이다.
-도면의 주요 부호에 대한 설명-
100 : 기판 101 : 하우징
102 : 써모모듈 103 : 초전소자
104 : 제1증폭부 105 : 광학필터
106 : 제2써미스터 107 : 제2증폭부
108 : 온도제어부 109 : 온도설정부
110 : 제1써미스터 111 : 제3증폭부
112 : 레벨설정부 113 : 차폐부
114 : 방열부재 115 : 보상부
상기한 목적은 적외선이 검지되면 표면온도가 상승하고 초전효과에 의해 표면전하가 발생하는 초전소자(103)와, 이 초전소자(103)에서 발생한 표면전하를 증폭하도록 된 제1증폭부(104)와, 온도를 검출하도록 된 제1써미스터(110)와, 제1써미스터(110)에서 검출된 신호를 증폭하도록 된 제2증폭부(107),제3증폭부(111)와, 온도제어부(108)를 수용보호하도록 된 딥타입과 캔타입 중 어느 하나로 된 하우징(101)과, 상기 하우징(101)에 결합되어 입사되는 적외선 중 필요 적외선만 통과 시키는 광학필터(105)를 포함하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서에 있어서, 상기 초전소자(103)가 증착되며 열전도율이 우수한 재질의 열전대로 이루어진 기판(100)과; 상기 기판(100)의 저부에 방열판(102a)과 냉열판(102b) 중 어느 하나가 설치되어 전류의 전환공급에 따라 방열판(102b)과 냉열판(102a)이 선택적으로 흡, 발열하여 기판(100)과 초전소자(103)의 온도를 조절하도록 된 써모모듈(102)과; 상기 기판(100)에 증착되며 초전소자(103)와 써모모듈(102)의 온도를 검출하도록 된 제1써미스터(110)와; 상기 제1써미스터(110)가 온도를 검출하여 발생시킨 신호를 소정크기의 신호로 증폭하도록 된 제2증폭부(107)와; 상기 제1써미스터(110)가 온도를 검출하여 발생시킨 신호를 소정크기의 신호로 증폭하도록 된 제3증폭부(111)와; 상기 제2증폭부(107)에서 증폭된 전압과 기 설정된 기준전압과의 비교값에 따라 써모모듈(102)로 공급되는 전류의 공급방향을 제어하여 냉열판(102a)이 흡열과 발열 중 어느 하나로 동작되도록 제어하는 온도제어부(108)와; 상기 제3증폭부(111)에서 증폭된 전압의 크기 만큼 제1증폭부(104)에서 증폭된 전압에서 가감하여 온도오차를 보상하도록 하는 보상부(115)를 포함하는 것을 특징으로 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서에 의해 달성된다.
그리고, 상기 온도제어부(108)에 연결되어 써모모듈(102)의 온도를 설정하도록 된 온도설정부(109)를 포함하며, 아울러, 상기 제3증폭부(111)에 연결되어 온도설정부(109)에서 설정된 온도범위에 따라 제1써미스터(110)의 증폭된 신호가 조절되도록 증폭레벨을 설정하는 레벨설정부(112)를 포함한다.
또한, 상기 써모모듈(102)의 방열판(102a)과 냉열판(102b)이 하우징(101) 내에서 차폐단열되도록 냉열판(102b)과 하우징(101)사이에 단열부재로 형성된 차폐부(113)를 포함하고, 상기 써모모듈(102)의 방열판(102a) 저부에 결합되며, 방열판(102a)의 흡, 발열효과를 증대시키도록 다수개의 날개부가 형성된 방열부재(114)를 포함한다.
그리고, 상기 초전소자로부터 소정거리 이격된 기판(100) 상부에 증착되어 검출된 기판(100)과 써모모듈(102)의 온도를 제2증폭부(107)로 인가하도록 된 제2써미스터(106)를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면 도3 내지 도8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 열전도율이 우수한 열전대재질로 이루어진 기판(100)의 상부에는 통상의 열감응소자인 초전소자(103)를 증착하는 바, 이 초전소자(103)는 검지되는 열감응에 따라 기전력을 발생시키며, 이때, 자체적으로 미소한 열이 발생하고 이를 검출하기 위하여 초전소자(103)와 근접한 위치에 제1써미스터(110)를 도4와 같이 설치한다.
그리고, 상기 기판(100)에는 초전소자(103)의 열감응에 의해 발생된 기전력을 신호처리에 적당한 크기의 전압레벨로 증폭하는 제1증폭부(104)가 장착되며, 이 제1증폭부(104)에서 증폭된 전압(신호)은 하술하게 될 기판(100)위에 회로구성되는 보상부(115)로 인가되어 초전소자(103)의 온도변화에 의해 발생되는 온도오차를 보상받게 된다.
한편, 상기 기판(100)의 저부에는 방열판(102a)과 냉열판(102b) 중 어느 하나가 장착되며, 전류의 전환공급에 따라 방열판(102a)과 냉열판(102b)이 선택적으로 흡, 발열되어 초전소자(103)의 온도를 낮추거나 높이도록 조절하는 써모모듈(102)이 장착되는 바, 이 써모모듈(102)은 냉열반도체라고도 하여 이미 주지된 관용의 기술이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 하며, 설명상의 편의를 위해 본 발명에서는 기판(100)의 저부에 배치되는 것을 냉열판(102b)이라 가칭하고 설명하기로 한다. 아울러 기판(100)에 회로 구성된 초전소자(103)와, 제1증폭부(104)와, 제2증폭부(107)와, 제3증폭부(111)와, 제1써미스터(110)와, 제2써미스터(106)와, 온도제어부(108)와, 보상부(115)는 써모모듈(102)의 냉열판(102b)에 직접 증착 실시하여도 무방하며, 본 발명은 다양하게 변형 실시 될 수 있고, 여러 가지의 형태를 취할 수 있으나 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다.그러므로, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 인정되어야 한다.
그리고, 상기 제1써미스터(110)에서 검출한 신호는 신호처리에 적당한 크기의 전압레벨로 증폭하는 제2증폭부(107)와 제3증폭부(111)로 인가되는 바, 상기한 제2증폭부(107)와 제3증폭부(111)는 기판(100)위에 회로구성되고, 여기서 제2증폭부(107)로 인가된 신호는 측정된 온도상태에 따라 냉열판(102b)을 흡열과 발열 중 어느 하나로 동작하기 위한 온도측정용 신호로서 증폭되며, 제3증폭부(111)로 인가되는 신호는 초전소자(103)의 신호를 증폭하는 제1증폭부(104)로부터의 출력신호와 차동되도록 하기 위한 것으로, 항온하고자 하는 온도와 초전소자(103)와의 온도오차에 따라 변화되는 신호의 크기 만큼을 증폭하게 된다.
예를들면, 상기 초전소자(103)가 항상 10℃에서 동작하도록 설정하고, 초전소자(103)의 감도를 안정화 시키기 위해서는 온도제어부(108)의 기준전압을 10℃에 부합되는 전압으로 설정하고, 이 설정된 전압과 제2증폭부(107)에서 증폭된 전압을 서로 비교하여 기준전압보다 1℃(임의로 설정한 값) 낮을 경우에는 써모모듈(102)의 냉열판(102b)이 발열하게 하고, 이에 따라 열전도율이 높은 기판(100)을 통해 열이 전도되어 초전소자(103)의 온도를 상승시키고, 제2증폭부(107)에서 증폭된 전압을 기 설정한 전압과 서로 비교하여 기준전압보다 1℃ 높을 경우에는 써모모듈(102)의 냉열판(102b)이 흡열하도록 하여 열전대판(100)과 초전소자(103)의 온도를 하강시켜 항상 10℃가 유지될 수 있도록 제어하는 것이다.
여기서, 본 발명에 의한 써모파일 센서의 사용 및 적용환경이 겨울철이나 여름철, 열대지방이나 한대지방의 경우 주위환경의 온도차가 발생하기 때문에 초전소자(103)가 주위환경과 대응되는 온도로 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 이에 따라, 본 발명에서는 도3에 도시된 바와 같이 기판(100)위에 회로구성된 온도제어부(108)에 온도설정부(109)를 연결하여 제2증폭부(107)에서 증폭된 전압과 비교하도록 하는 기준전압을 온도설정부(109)에서 사용환경에 따라 적절한 온도를 선택하여 조정할 수 있도록 하는 바, 상기 온도설정부(109)는 사용자가 적절한 온도로 선택조정하여야 하는 바, 통상적으로 하우징(101)외부로 노출되도록 설치 및 회로구성되며, 온도설정부(109)의 조정에 의하여 적용되는 환경의 온도와 기판(100)이나 초전소자(103)의 온도차로 하우징(101) 내에 응결수가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있게 한다.
아울러, 상기 하우징(101)내의 초전소자(103)가 사용환경에 적정한 온도를 유지할 수 있도록 함으로써, 온도제어부(108)의 잦은 동작과 써모모듈(102)의 동작을 최소화 시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 온도제어부(108)에서 써모모듈(102)에 공급되는 전류는 제1써미스터와 온도설정부 전위차인 온도제어폭의 높낮이에 따라 자동조절되어 공급되도록 함으로써 온도제어에 따르는 온도변화 감소와 에너지 효율을 상승시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 제1써미스터(110)가 초전소자(103)와 근접한 위치에 설치되어 있기 때문에 제1써미스터(110)에서 검출된 온도는 초전소자(103)의 온도도 검출된 것이라 할 수 있는 바, 제1써미스터(110)에서 발생한 신호가 제3증폭부(111)로 인가되면, 제3증폭부(111)는 신호처리가 가능한 정도의 전압으로 증폭하여 보상부(115)로 그 신호를 인가한다.
이때, 상기 제3증폭부(111)에서 증폭되는 신호는 기 설정된 크기나 하술하는 레벨설정부(112)에서 설정된 크기로 조절되어 도8(c)와 같은 신호가 보상부(115)로 인가되는 바, 상기 레벨설정부(112)도 온도설정부(109)와 마찬가지로 사용자에 의하여 조작되어지는 구성요소이므로, 하우징(101)외부로 노출되도록 설치 및 구성되어야 함은 물론이다.
여기서, 상기 제1증폭부(104)에서 증폭된 전압은 도8의 (a)에 도시된 바와 같이 써모모듈(102) 온도나 초전소자(103)의 온도변화가 없을 경우 제1증폭부(104)에서 출력되는 신호는 일정한 것이 가장 이상적이다.
그러나, 상기 초전소자(103)의 자체발열이나 써모모듈(102)의 온도제어와 초전소자(103)의 미세한 온도변화에 따라 제1증폭부(104)로부터 출력되는 신호는 도8(b)와 같이 변화하게 된다.
따라서, 상술한 바와 같이 제3증폭부(111)에서 증폭된 신호는 보상부(115)에 연결하여 입력되고, 제1증폭부(104)에서 증폭된 신호도 보상부(115)에 연결되어 온도변화에 따른 초전소자(103)의 신호와 제1써미스터(110)의 온도변화에 따른 신호가 설정된 값에 따라 조절되어 보상부(115)로 입력됨으로써, 입력된 신호는 보상부(115)에서 차동되어 그 출력이 도8(d)와 같이 써모모듈(102) 온도제어에 의한 온도변화 만큼 가감되어 신호가 일정하게 유지(즉, 측정대상물의 온도를 그대로 출력)하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 제3증폭부(111)에서 증폭되는 제1써미스터(110)의 신호는 온도설정부(109)에서 설정된 온도범위에 따라 그 오차도 미소한 차이가 발생하는 바, 이는 실험치에 의하여 얻을 수 있는 것으로, 이러한, 온도범위에 따라 발생하는 온도편차는 ±0.5℃이하로서, 온도범위에 따라 제1써미스터(110) 신호의 증폭레벨을 설정할 수 있도록 레벨설정부(112)를 제3증폭부(111)에 연결하여 변화하는 적용환경에 따라 적정한 증폭레벨을 조정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 제1실시예는, 상기 초전소자(103)는 비교적 낮은 온도에서 그 감도가 향상되기 때문에 써모파일이 항온상태를 유지하기 위해서는 외부온도변화에 따라 써모모듈(102)의 발열만으로 온도를 유지시키기 보다는 신속한 냉각으로 초전소자(103)의 온도를 유지시켜주는 것이 바람직하므로, 써모모듈(102)의 방열판(102a)저부에는 도5에 도시된 바와 같이 다수개의 날개부가 형성된 방열부재(114)를 장착하여 냉열판(102b)의 냉각효율을 상승시키는 것이 바람직하다.
또 한편으로는, 상기 써모모듈(102)을 방열판(102a)의 저부에서 적어도 하나 이상 적층함으로써 냉각능력 및 방열능력을 향상시키는 것도 바람직하다 할 수 있겠다. 또한, 방열능력을 향상시키기 위한 다른 방법으로 방열부재(114)날개부에 팬(FAN)을 설치하는 것도 무방하다.
그리고, 상기 하우징(101)내부에 설치된 써모모듈(102)의 냉열판(102b)과 방열판(102a)에서 동시에 흡, 발열하게 됨으로써 온도가 상쇄되는 것을 방지하기 위해서는 하우징(101)의 내부에서는 방열판(102a)과 냉열판(102b)이 차폐단열되도록 냉열판(102b)과 하우징(101)사이에 단열부재가 게재된 차폐부(113)를 도4, 도5와 같이 형성함으로써, 냉열판(102b)과 방열판(102a)에서 동시 흡, 발열이 이루어지더라도 하우징(101) 초전소자(103)에는 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 하우징(101) 내부온도의 미세한 변화에 의해서도 써모모듈(102)의 제어로 내부온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하여 초전소자(103)의 안정성 및 감도를 향상시키고, 초전소자(103)의 동작 시 발생되는 자체발열에 의한 미세한 오차를 보상부(115)에서 보정하여 감도를 더욱 더 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 제2실시예로는 도6과 도7에 도시된 바와 같이 제2써미스터(106)를 초전소자(103)의 자체발열로부터 영향을 받지 않도록 가능한 멀리 이격되도록 기판(100)위에 설치하여 써모모듈(102)의 온도를 검출하도록 하고, 검출된 신호가 제2증폭부(107)로 인가되도록 함으로써, 써모모듈(102)의 온도를 제어하도록 하는 바, 상기 제1써미스터(110)와 제2써미스터(106)가 각각 초전소자(103)와 써모모듈(102)의 온도를 독자적으로 검출함으로써, 더욱 정교한 온도제어와 온도보상을 이루도록 하여 초전소자(103)의 감도를 향상시키도록 한다.참고로, 본 발명은 다양하게 변형 실시될 수 있고, 여러 가지의 형태를 취할 수 있으나 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다.그러므로, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 인정되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.즉 써모 모듈 온도제어를 위해 콘트롤 전압을 공급하는데 있어 제어방식에 따라 아날로그 제어방식과 펄스제어 방식으로 구분 할 수 있으며, 아날로그 제어방식은 설정온도에 따라 D.C전압 크기를 제어하는 방식이고, 펄스제어 방식은 선택한 일정주기로 발생하는 펄스의 주기폭은 설정 온도와 온도설정용 써미스터 온도차 따른 주기폭으로 제어되며, 이 주기의 D.C전압 공급시간(주기폭)을 제어하는 방식으로 구분된다. 이는 또한 제어방법에 따라 디지털 제어방법과 프로세서 제어방법으로 써모 모듈 온도제어를 할 수 있으며, 일반적인 종래기술로 보아 상세한 설명을 하지 않았으며, 아날로그 제어방식, 펄스제어 방식, 디지털 제어방법, 프로세서 제어방법 모두 [도3],[도6]과 같은 블록도의 제어가 가능하기 때문에 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다.
상기한 바와 같이 본 발명은 초전소자를 항온조에 넣지 않고도 일정한 온도조건에서 온도검지할 수 있도록 함으로써 초전소자의 감도를 향상시킴과 동시에 주변의 환경변화에 대응되게 기준온도를 조정할 수 있도록 하여 환경에 따른 호환성을 향상시키고, 나아가서, 감도가 변하지 않도록 하는 안정적인 센싱은 물론, 하우징 내의 온도유지를 위한 써모모듈의 온/오프제어와 초전소자 동작 시의 자체발열에 따라 발생하는 미소한 온도의 차를 별도로 센싱하여 이 온도차에 따라 특성곡선이 다르게 나타나는 것을 보정함으로써 더욱 더 안정되고 정밀한 센싱을 이루어 낼 수 있도록 하는 효과를 가진다.

Claims (6)

  1. 적외선이 검지되면 표면온도가 상승하고 초전효과에 의해 표면전하가 발생하는 초전소자와, 이 초전소자에서 발생한 표면전하를 증폭하도록 된 제1증폭부와, 초전소자와 제1증폭부를 수용보호하도록 된 딥타입과 캔타입 중 어느 하나로 된 하우징과, 상기 하우징에 결합되어 입사되는 적외선 중 필요 적외선만 통과 시키는 광학필터를 포함하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서에 있어서,
    상기 초전소자가 증착되며 열전도율이 우수한 재질의 열전대로 이루어진 기판과,
    상기 기판의 저부에 방열판과 냉열판 중 어느 하나가 설치되어 전류의 전환공급에 따라 방열판과 냉열판이 선택적으로 흡, 발열하여 기판과 초전소자의 온도를 조절하도록 된 써모모듈과;
    상기 기판에 증착되며 초전소자와 써모모듈의 온도를 검출하도록 된 제1써미스터와,
    상기 제1써미스터가 온도를 검출하여 발생시킨 신호를 소정크기의 신호로 증폭하도록 된 제2증폭부와;
    상기 제1써미스터가 온도를 검출하여 발생시킨 신호를 소정크기의 신호로 증폭하도록 된 제3증폭부와;
    상기 제2증폭부에서 증폭된 전압과 기 설정된 기준전압과의 비교값에 따라 써모모듈로 공급되는 전류의 공급방향을 제어하여 냉열판이 흡열과 발열 중 어느하나로 동작되도록 제어하는 온도제어부와;
    상기 제3증폭부에서 증폭된 전압의 크기 만큼 제1증폭부에서 증폭된 전압에서 가감하여 온도오차를 보상하도록 하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어부에 연결되어 써모모듈의 온도를 설정하도록 된 온도설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3증폭부에 연결되어 온도설정부에서 설정된 온도범위에 따라 제1써미스터의 증폭된 신호가 조절되도록 증폭레벨을 설정하는 레벨설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 써모모듈의 방열판과 냉열판이 하우징 내에서 차폐단열되도록 냉열판과 하우징사이에 단열부재로 형성된 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 써모모듈의 방열판 저부에 결합되며, 방열판의 흡, 발열효과를 증대시키도록 다수개의 날개부가 형성된 방열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 초전소자로부터 소정거리 이격된 기판 상부에 증착되어 검출된 기판과 써모모듈의 온도를 제2증폭부로 인가하도록 된 제2써미스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도보상기능을 갖는 써모파일 센서.
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