아날로그 및 디지털회로설계실습- 실습1(초전형(Pyroelectric) 적외선 센서) 결과보고서

요약 : 초전형 적외선 센서, LED, Op-Amp 의 원리를 이해하고, 센서가 인체의 움직임을 감지하였을 때 발생하는 전압의 변화를 검출할 수 있는 초전형 센서 회로를 설계한다. 설계한 회로에 HPF 회로를 추가하여 필터의 동작 특성과 효과를 확인한다.

- 초전형 적외선 센서에서 발생한 입력전압을 HPF – Amp – HPF – Amp 의 형식의 회로로 설계하여 필터링 한 뒤 증폭시켜 1-stage 왿� 2-stage 에서의 출력전압을 각각 오실로스코프로 확인하였다.

- 이 결과, 손을 가져다 대면 LED가 켜지고 떼면 LED가 꺼지는 회로가 정상적으로 동작하였다. 또한, 1-stage 왿� 2-stage의 파형을 분석한 결과, 2-stage 가 HPF를 두 번 거쳐서 파형이 더욱 깔끔했으며, Amp를 두 번 거쳐서 출력 전압 역시 더 컸음을 확인할 수 있었다.

- 2-stage 에 100nF 커패시터를 병렬로 연결하여 first order LPF amp로 기능을 추가하여 앞선 실험을 반복하였다. 파형을 분석한 결과 LPF 기능을 추가한 파형이 추가하지 않은 파형보다 더 깔끔하게 나왔음을 확인할 수 있었다. transfer function 의 식을 이용하여 cutoff frequency를 계산한 결과 5Hz 가 나왔음을 확인하였다.

1. 서론

적외선 센서는 침입자 경보기, 도어 센서 등 여러 분야에서 활용되는 센서이다. 초전형 적외선 센서로 인체의 움직임을 감지하면 LED에 불이 켜지는 회로를 설계한다. 초전형 적외선 센서로 입력되는 전압의 크기는 매우 작으므로, 증폭기를 이용하여 신호를 증폭한다. 이때, 노이즈 성분 역시 증폭되므로, 추가적으로 HPF를 연결하여 노이즈를 줄이는 회로를 설계한다.

초전형 적외선 센서를 설계하는 실험을 통해 초전형 적외선 센서, 증폭기, LPF 의 동작 원리왿� 그 특성에 대해서 알아볼 수 있다. 증폭 stage 마다 오실로스코프로 전압을 측정하여 그 양상을 비교하여 필터의 효과에 대해 이해한다.