Pseudo BJT Optical Sensor System 의 mobile platform 구현

Abstract

근래에 들어 수질 검사 시스템은 많은 주목을 받고 있다. 특히 오늘날 깨끗한 물을 얻으려는 수요가 많은 동시에, 수질자원의 오염상태를 육안으로 판별하는 것이 쉽지 않기 때문에 복잡한 수질 검사 시스템을 운영하고 있다. 광학적인 방법을 사용하여 수질자원을 검사하였는데, 이는 실시간으로 측정이 가능하며 검사 이후에도 수자원이 오염되지 않아 바로 사용할 수 있기 때문에 검사장비를 통해 실시간으로 측정이 가능하다. 하지만 이러한 광학장비는 매우 많은 비용과 시간이 요구 하기 때문에 일반 가정에서 진행하는 데에는 문제가 있다. 그러나 이러한 장비를 mobile platform으로 제작할 경우 이러한 비용, 공간적인 문제를 해결 할 수 있다. 이 점을 고려하여 연구실 내에서는 Light Emitting Diode[LED]와 Photo Diode[PD]를 사용하여 제작 가격과 크기를 낮추었으며, 효율을 높이기 위해서 PBOS system을 사용하였다. PBOS system은 Pseudo BJT Optical Sensor의 약자이며, P-N 접합된 상태인 LED와 PD를 BJT의 동작과 유사하게 제작하여 그 효율을 높이는 기술을 말한다. 특히 이 기술은 연구소 내에서 이론적/실험적으로 이득이 크다고 입증된 상태이다. 또한 이것은 BJT에서 base-emitter 간의 전류 흐름을 통해 collector-emitter의 전류가 증폭된다.는 아이디어에서 착안하였으며 LED에 흐르는 전류를 통해 PD에서 흐르는 전류를 증폭하는 효과를 사용한 형태라고 할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 PBOS System을 mobile platform으로 제작하는 ii 것을 목표로 삼았으며 이 목표를 맞게 센서의 특성과 회로적인 구현방법에 대하여 연구하였다. 특히 Portable system이기 때문에 일반 개인이 휴대할 수 있는 크기로 제작하는 동시에 회로의 가격을 저렴하게 하여 제작하였다. 완성된 크기는 portable system 으로서 휴대가 가능한 크기(110x50x50mm) 의 mobile 환경에서 사용 가능한 크기로 제작하고 battery를 장착하여 별도의 전원장치 없이 휴대 할 수 있도록 제작하였다. 또한 개인이 사용하는 경우, 육안으로 구별 할 수 있는 가시광 계열의 빛이 아닌 확인 불가능한 UV 영역의 파장에서 측정하여 개인이 눈으로 확인할 수 없는 상태에서 오염물질을 측정하게 하는 장비를 제작하였다.