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PIR(Pyroelectric Infrared Ray) sensor

1. PIR Sensor의 정의

    PIR Sensor는 적외선을 받아들이는 Sensor라 할 수 있다.

    국내에서는 PIR Sensor를 인체감지 Sensor라 하는데 이것은 잘못된 표현이다.

    보다 정확히 말하면 일정한 적외선을 띤 물체가 움직이는 것을 감지하는 Sensor가 정확한 표현

    이고 외국에서는 Moving IR Detector라 표현하기도 한다.

2. PIR Sensor(Dual Type)의 구성요소 & 동작원리 및 특징

    인체의 온도는 36.5℃이다. 이 범위는 적외선범위이기 때문에 IR로 표기한다.

    그러나 인체의 온도는 일정하나 사람에 따라서는 방사되는 양에 많은 차이가 있기 때문에 실제로 IR

    Detector로 측정하면 보통 9.4～10.4 정도로 나타난다. 일정한 양의 적외선을 띈 물체가 움직이면 감

    지하여 출력을 내게된다. 그러므로 사람이 움직임이 없으면 출력은 나오지 않게 된다.

    Sensor표면에 Window가 있는데 상당히 중요한 역할을 한다. Window를 엄밀히 표현하면 편광

    Filter이다. 일정한 주파수 대역만 통과시키는 역할을 하므로 Sensor 성능을 가늠하는 중요한 역할을

    한다. 내부에는 아주 작은 Element가 있으며 신호를 증폭시키는 FET라는 소자가 있다.

    Sensor가 처음에는 정상으로 동작하다가 시간이 경과하면 오동작을 하는데 그 이유 중에는 Sensor는

    완전밀폐가 중요한데 Leak가 생겨서 경시 변화로 인한 진행성 불량이 많이 발생하고 또 Filter의 특성

    과 Element의 특성의 차이도 제품의 성능을 크게 좌우한다.

3. PIR Sensor의 종류

    (A) Single Element : Element가 하나로 구성되어 있으면 주로 비접촉 온도계, Gas 분석기에 응용되어

    사용된다.

    (B) Dual Element : Element가 두 개로 이루어진 Sensor를 말하며 일반적인 PIR을 말한다. 보편적으로

    가장 많이 사용되며 경보기, 조명분야에 주로 많이 사용된다. PIR Sensor중에서 가장 많이 응용되는

    Sensor이다.

    (C) Multi Element : Element가 여러개로 구성된 제품이며 아직 실용화되지 않고 있으나 현재로서는 실

    용성이 없다.

4. PIR Sensor 선정시 주의점

    모든 Sensor는 상당히 민감한 제품이므로 외부의 많은 영향을 받는다.

    특히 PIR Sensor는 다른 어떠한 Sensor보다 상당히 민감한 부품이다. PIR Sensor 

    는 기밀성이 상당히 중요하며 앞에서 열거한 것과 같이 Window(Filter)의 성능과 Element의 성능이 중

    요하지만 소비자의 선에서 확인하기는 상당히 어렵다. 그렇기 때 문에 오랜 기간 동안 많은 판매가 이

    루어진 Maker 와 Model을 선정하는 것이 가장 바람직한 선정 방법이다.

5. Fresnel의 역할

    아무리 최고급의 PIR Sensor를 사용하였다고 하여도 F-Lens를 제대로 선정하지 않았다면 제성능을

    발휘하지 못한다. F-Lens없이 PIR Sensor만 사용하여 동작시키려면 감지거리는 상당히 짧으며 감도

    또한 좋지 않게 된다. 그러므로 그러한 현상을 해결하기 위하여 F-Lens는 반드시 필요하다. F-Lens의

주요 역할은 감지거리의 확대와 감도를 극대화 하는데 있으며 외부의 바람의 영향을 막아주는 역할과

    외부의 잡 빛의 영향을 막는 역할을 한다. 선정시의 중요한 점은 필요한 감지거리 및 각도를 확인하여

    야 하며 용도와 맞추어 F-Lens의 형상을 정해야 한다. F-Lens선정시 Focus가 정확하고 정밀하게

    제작되었는지, 재질, 광택도를 보면 쉽게 좋은 제품을 선정할 수 있다.

6. 애완동물 감지

    애완 동물은 여러 동물이 있으나 사람과 대정을 나누는 동물을 뜻한다. 일반적인 애완동물은 강아지,

    고양이를 주로 표현하는데 그들의 체온은 인체의 체온과 거의 비슷하다.

    그렇기 때문에 PIR Sensor가 사람과 애완동물을 구별하지 못한다.

    전 세계의 많은 경보기, 조명업체에서 PIR Sensor를 이용하여 구별하는 제품을 개발 하고는 있으나 완

    벽하게 해결하지 못했다.

    기존의 PIR Sensor를 이용하여 구별하는 방법으로는

    (A) PIR Sensor를 여러개 사용하여 사람의 움직임과 동물의 움직임의 형상으로 구별하는 방법

    (B) PIR Sensor를 상하로 구성하는 방법.

        이와 같은 방식으로 하고 있으나 이 역시 완벽하게 구별하는 방법은 아니다.

7. 무선 신호에 의한 오동작

    RF 신호에 대한 오동작은 Sensor에 따라서 차이가 있으나 특성상 PIR Sensor가 상당히 작은 외부신호

   에도 동작을 하므로 가장 쉬운 해결책은 알고리즘으로 해결하는 것이 그나마 좋은 해결방법이다. 그렇

   지만 Micom IC를 사용하므로 생산단가가 상승하게 되는 단점이 있다. 다른 방법이 있다면 Sensor

    Module Case 내부에 전자파 방지 도료를 도포하는 것도 있으며 전자파 흡수 Pad를 사용할 수도 있으

   나 이 또한 단가가 많이 들어간다.

   그러므로 이 문제의 해결은 용도에 맞추어서 적정한 방법을 채택하는 것이 좋다.

8. 태양빛/플래시에 의한 오작동

    PIR Sensor는 직접 태양 빛을 받으면 어떠한 Sensor라도 오동작을 한다.

    태양 빛에는 PIR Sensor가 감지 가능한 대역의 빛이 있으며 그 빛은 움직임이 있기 때문에 오동작을

    하는 것이 당연한 것이다.

    그러므로 제품설치시에 PIR Sensor가 직접 태양 빛에 닿지 않도록 주의 점에 대해 명기하여 주어야 하

    며 F-Lens를 되도록 불투명한 것을 사용한다면 조금은 도움이 된다.

    그리고 이중으로 Lens를 사용하면 보다 더 효과가 있다.

9. 감도의 단계별 조정

    소비자가 감도를 임의로 조정할 수 있게 한다면 오히려 문제를 야기시킬수 있는 정도가 커질 것으로

    본다. 감도는 대상국가인 그 나라의 기후에 맞게 정하는 것이 좋다고 보며 굳이 필요가 있다면 감도

    조절을 VP&슬라이드식이 아닌 Step Type으로 하는 것이 좋을 것 같다.

    그래야 만이 소비자의 조작실수로 인한 불만을 줄일 수 있으리라 판단된다.

10. 설치 장소에 적합한 감지 영역설정

    감지영역은 정해져 있다고 볼 수 있다. 구조가 복잡한 넓은 영역을 하나의 Sensor로 감지할 수 있으나

    그것 또한 많은 문제점이 있다.

    예를 들면 Ultrasonic Sensor로서 한다면 어느 정도 복잡한 영역을 감지 할 수 있다.

    Ultrasonic Sensor는 공기의 흐름이나 바람의 영향을 상당히 많이 받으므로 이러한 방식의 경보기를

    설치하였다면 경보기 동작시 창문이나 외부의 바람이 유입되지 않아야 하는데 현실적으로 어려운 문

    제이다.

    일본의 많은 경보기 메이커에서 Ultrasonic Sensor을 사용하고 있으나 소비자들의 불만이 그리 많지

    않다. 그 이유는 선진국의 소비자는 Ultrasonic Sensor를 적용한 제품은 어느 정도 오동작을 하는 것에

    대해 인정하고 있기 때문에 우리나라하고는 상황이 다르다.

11. PIR Sensor

     PIR Sensor의 응용 범위는 상당히 광범위하며 현재 적용되는 제품 또한 많다.

     현재 모든 전자, 기계등의 제품은 실제적으로 성능에는 한계에 도달하였다. 그러면 그러한 제품에 적

     용하여 보다 편리성을 강조한 제품이 현재의 시장을 주도하고 있는 것 또한 사실이다

     현재 실용화된 제품을 보면, 가장 많이 응용되고 있는 분야는 조명과 경보기 분야이며 공기청정기,

     에어콘,정수기,TV, 자동차, 광고판, 전화기, 냉장고,전자렌지 등 가전제품에 응용되고 있다. 국내 가

     전업체에서도 점차 적용이 가속화 되고 있는 실정이다.