JP2017531158A - 物理値の入力により動作基準を設定可能なセンサモジュール及びそのセンサモジュールの制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、物理値の入力により動作基準を設定可能なセンサモジュール及びそのセンサモジュールの制御方法に関するものであり、本発明によれば、専門的なプログラミング知識やハードウェア操作技術がない一般のユーザーでも、ユーザー本人の意志に基づいて実際の物理値を入力して動作基準を簡単に設定し得るので、センサを活用するすべての装置が設けられる環境やユーザーの好みに応じて動作基準を正確に設定することができる【選択図】図１

Description

本発明は、センサモジュールに係り、より具体的には、専門的なプログラミング知識やハードウェア操作技術がなくても、単純な操作のみで動作基準を再設定することができる技術に関する。

センサとは、温度、距離、音圧、光量などの各種物理的状態や周辺の環境的要素を測定し、測定されたものを電気信号として出力する装置である。このようなセンサは、物理的状態自体を測定するための用途にも用いられるが、 測定された値に応じて特定の動作が行われるように、他の装置やシステムと連携して用いられることが一般的である。
例えば、温度センサにより室内温度を測定して空調システムを動作させたり、距離センサにより物体を感知した後、車両後進時に警告音を発生させたり、照度センサにより明るさを測定した後、照明システムを動作させたりする。
このように、センサを用いて特定の動作が行われるようにしたすべての装置は、センサで測定した値を予め設定しておいた基準値と比較することにより、その後の動作が行われるようにする。すなわち、基準温度を２６度に設定しておき、温度センサにより測定した室内温度が２６度を超えると冷房装置を動作させ、または距離センサにより感知した物体が１ｍ以内に近づいてくると車両の警告音を鳴らせる。
ところが、センサで測定した値と比較するための基準情報は、一般的に製品が発売されるときに予め設定された値として固定されている。このため、動作基準を変更するためには、プログラミング自体を変更するか可変抵抗を調整するなどの専門知識を必要とするので、一般のユーザーが動作基準を再設定することは難しい。
もちろん、別途の設定ボタンが備えられてユーザーが任意に動作基準を変更することもできるが、ユーザーが実際に所望する動作基準がどのような状態であるか自ら認知しないまま推定によって設定作業を行わなければならないし、さらに微細な調整が不可能なので正確な設定が不可能であるという問題がある。
一方、動作基準を再設定する技術に対する従来の技術としては下記特許文献１などがある。

大韓民国公開特許第１０−２００２−００２２９５９号

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、物理値を入力して動作基準を設定できるようにすることで、専門的な知識がない一般ユーザーであっても、ユーザー本人の意志を反映して簡単に且つ正確に装置やシステムの動作基準を変更できるようにするセンサモジュールを提供することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るセンサモジュールは、物理値を測定するセンサ部、ユーザーの命令を入力される基準入力スイッチ、基準情報を格納するメモリ、及び、前記センサ部で測定された物理値と前記メモリに格納された基準情報とを比較して制御信号を出力する制御部、を含み、前記基準入力スイッチが活性化されると、前記制御部は、前記センサ部で測定された物理値を前記メモリに格納して前記基準情報を更新する。
ここで、前記センサ部は、距離センサ、照度センサ、圧力センサ、音圧センサ、温度センサ、湿度センサ、ガス感知センサ、勾配センサ、速度センサ及び加速度センサのうちいずれか一つ以上のセンサを含むことができる。
一方、上記目的を達成するためのセンサモジュールの制御方法は、制御部において基準入力スイッチが活性化されているか否かを確認するステップ、前記制御部において前記基準入力スイッチが非活性化されていることを確認すると、センサ部で測定された物理値をメモリに既に格納されている基準情報と比較して制御信号を出力するステップ、及び、前記制御部において前記基準入力スイッチが活性化されていることを確認すると、前記センサ部で測定された物理値をメモリに格納して基準情報を更新するステップ、を含む。

本発明によれば、専門的なプログラミング知識やハードウェア操作技術がない一般のユーザーであっても、ユーザー本人の意志に基づいて実際の物理値を入力して動作基準を簡単に設定し得るので、センサを活用するすべての装置において、設置環境やユーザーの好みに応じて動作基準を正確に設定することができる。

本発明の実施例に係るセンサモジュールを説明するためのブロック図である。 図１に示すセンサモジュールの一例示であり、距離センサが適用されたセンサモジュールの回路図である。 本発明の実施例に係るセンサモジュールの制御方法を説明するための流れ図である。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面を参照して説明する。但し発明の要旨とは無関係な一部の構成は省略又は圧縮するが、たとえ省略された構成であるとしても必ずしも本発明において不要な構成であるとは限らず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって結合されて使用可能である。

図１は、本発明の実施例に係るセンサモジュールを説明するためのブロック図である。図１に示すように、本発明の実施例に係るセンサモジュール１は、センサ部１１、基準入力スイッチ１２、動作設定スイッチ１３、制御部１４及びメモリ１８を含む。
センサ部１１は、物理値を測定し、測定された物理値を電気信号（電圧）に変換して出力する構成である。このようなセンサ部１１は、本実施例に係るセンサモジュール１が適用される装置やシステムの用途に応じて様々なセンサを含むことができる。例えば、センサ部１１は、距離センサ、照度センサ、圧力センサ、音圧センサ、温度センサ、湿度センサ、ガス感知センサ、勾配センサ、速度センサ又は加速度センサのうちいずれか一つを含むか、又は２つ以上のセンサを含むすることができる。
基準入力スイッチ１２は、ユーザーが動作基準、すなわち基準情報を再設定するための命令を入力するためのスイッチである。
動作設定スイッチ１３は、設定された基準情報に基づいて制御信号が出力される方式をユーザーが直接選択できるようにユーザーの命令を入力されるために設けられる。例えば、基準情報が特定値であれば、その後の測定された値が基準情報よりも大きいとき又は小さいときに行われる動作のための制御信号が出力されるように選択することができる。また、基準情報が特定の範囲にあれば、その後の測定された値が基準情報の範囲内でまたは範囲外で行われる動作のための制御信号が出力されるように選択することができる。
制御部１４は、基準入力スイッチ１２が活性化された状態で、センサ部１１で測定された入力値をメモリ１８に基準情報として格納し、基準入力スイッチ１２が非活性化された状態では、センサ部１１で測定された測定値を基準情報と比較した後、動作設定スイッチ１３の設定に応じて制御信号が出力されるようにする。このような制御部１４は、ＡＤ変換部１５、マイコン１６及びコネクタ１７を含む。
ＡＤ変換部１５は、センサ部１１において物理値を測定した後、これに対応して所定の電圧を出力すると、それをデジタル変換するために設けられる。
マイコン１６は、基準入力スイッチ１２の活性化状態及び動作設定スイッチ１３の設定状態を確認し、基準入力スイッチ１２が活性化状態であれば、センサ部１１により測定されてＡＤ変換部１５でデジタル変換された情報を基準情報としてメモリ１８に格納し、一方、基準入力スイッチ１２が非活性化状態であれば、センサ部１１により測定されてＡＤ変換部１５でデジタル変換された測定情報をメモリ１８に格納されている基準情報と比較し、その後、動作設定スイッチ１３の設定状態に応じて制御信号を出力する。
コネクタ１７は、他の装置と接続するための構成である。
メモリ１８は、マイコン１６の制御により基準情報を格納するために設けられる。基準入力スイッチ１２の活性化による基準情報設定過程がない場合は、メモリ１８には製品出荷時に設定された基準情報が格納された状態が維持される。

図２は図１に示すセンサモジュール１の一例示であり、距離センサが適用されたセンサモジュール１の回路図である。すなわち、図２のセンサモジュール１におけるセンサ部１１は、投光部のＤ２と受光部のＱ２とからなる。すなわち、Ｄ２から光（赤外線）が発生した後、物体に反射して受光部のＱ２に入ってくると、受光された光量に応じて所定の電圧が出力され、これは、制御部１４のＵ１に入力されてデジタル変換された後、内蔵されているメモリ１８に格納されるか、又は制御信号出力のための比較対象値として用いられる。
一方、ＳＷ１は基準入力スイッチ１２であり、ＳＷ４は動作設定スイッチ１３であり、Ｊ２はコネクタ１７である。コネクタ１７に活用すると、２本の線を用いた同期通信、ＧＰＩＯによるＬｏｗ／Ｈｉｇｈ、ＵＡＲＴなどの様々な接続方法を実現することができる。

図１及び図２に示すセンサモジュール１の機能的な特徴については、以下、図３を参照して説明するセンサモジュールの制御方法により、さらに具体化されるであろう。
図３は、本発明の実施例に係るセンサモジュールの制御方法を説明するための流れ図である。説明に先立ち、先ず、以下で説明される一部の用語について定義する。
「物理値」とは、センサ部１１を介して入力される実際の物理的状態の情報を意味する。例えば、光量、圧力、音量、温度、湿度、ガス濃度、勾配、速度、加速度などの状態である。
「入力値」と「測定値」は、センサ部１１において物理的な状態を測定して電気信号として出力された所定の電圧値を意味する。センサ部１１で測定して出力された所定の電圧値であるという点は同じであるが、「入力値」は、基準入力スイッチ１２が活性化された状態でセンサ部１１により測定されたものを意味し、「測定値」とは、基準入力スイッチ１２が非活性化された状態でセンサ部１１により測定されたものを意味する。
「基準情報」とは、入力値がＡＤ変換部１５によりデジタル変換されてメモリ１８に格納される情報を意味する。
「測定情報」とは、測定値がＡＤ変換部１５によりデジタル変換された情報を意味する。このような測定情報は、記録の作成又はモニタリングのためにメモリ１８や別途の格納装置に格納されることもできるが、本実施例では、基準情報と比較するためにリアルタイムで算出された後に捨てられる使い捨て情報とみなす。
「制御信号」とは、マイコン１６において測定情報と基準情報を比較して、動作設定スイッチ１３の設定状態に応じて出力する信号を意味する。このような制御信号は、マイコン１６自体から出力され、特定の装置やシステムを駆動させるようにしても良く、コネクタ１７を介して他の装置やシステムを駆動させるようにしても良い。

図３に示す本発明の実施例に係るセンサモジュール１の制御方法を説明するために、図１に示すセンサモジュール１を一緒に参照すると、制御部１４のマイコン１６は、基準入力スイッチ１２が活性化状態であるか否かを確認（Ｓ３０５）する。万が一、基準入力スイッチ１２が非活性化状態であれば（Ｓ３１０）、センサ部１１により測定された測定値をＡＤ変換部１５でデジタル変換して測定情報を抽出（Ｓ３２５）する。ここで、センサ部１１は、リアルタイムで又は事前に設定された時間間隔で物理値を測定して測定値を出力する。その後、マイコン１６は、ＡＤ変換部１５でデジタル変換された測定情報をメモリ１８に格納されている基準情報と比較し、動作設定スイッチ１３の設定状態に応じて特定の動作を引き起こす制御信号を出力（Ｓ３３０）する。
ここで、メモリ１８に格納されている基準情報は、ユーザーの設定意志に基づいて随時更新される情報であるが、万が一、センサモジュール１を用いながら基準入力スイッチ１２を活性化して基準情報を更新する作業を一回も行わなかったら、メモリ１８に格納されている基準情報は、製品出荷時に最初に設定されて持続的に維持されている情報であろう。
一方、基準入力スイッチ１２が活性化状態であることが確認（Ｓ３１０）されたら、センサ部１１で測定された入力値がＡＤ変換部１５でデジタル変換されて基準情報が抽出（Ｓ３１５）され、マイコン１６は、この基準情報をメモリ１８に格納（Ｓ３２０）する。このとき、メモリ１８に格納されている既存の基準情報は削除され、新しい基準情報が更新される。また、センサ部１１において物理値を測定する過程が一定の時間間隔でセットされている場合でも、基準入力スイッチ１２が活性化されると、セットされた時間間隔に拘らず、すぐに物理値を測定する作業が行われる。
基準入力スイッチ１２が活性化（Ｓ３０５）されてセンサ部１１で測定された入力値がＡＤ変換（Ｓ３１５）された後、メモリ１８に基準情報が格納（Ｓ３２０）される更新過程が終了されると、センサモジュール１は、再び通常の測定過程を行う。すなわち、リアルタイムで又は一定の時間間隔でセンサ部１１により物理値を測定し、測定値がＡＤ変換部１５でＡＤ変換されて測定情報が抽出（Ｓ３２５）されると、マイコン１６において測定情報とメモリ１８に格納されている基準情報とを比較し、動作設定スイッチ１３の設定状態に応じて特定の動作を引き起こす制御信号を出力（Ｓ３３０）する。

センサモジュール１がどのような装置やシステムに適用されるかによる様々な例示を説明すると、図３に図示された過程はより明確になるであろう。
万が一、図１に示すセンサモジュール１を車両後進時に物体が近くにあるかどうかを判断して警告音を発生させる用途に適用すると、センサモジュール１のセンサ部１１は、距離センサを含むことができる。すなわち、車両の出荷時にセンサモジュール１のメモリ１８に１ｍという基準情報が格納（もちろん１ｍに対応するデジタル値が格納）されている状態において車両の変速機を後進状態にすると、センサ部１１（距離センサ）は、リアルタイムで後方から感知される物体の距離を測定し、その後、測定された物体の距離がメモリ１８に格納されている基準情報である１ｍ以内であることをマイコン１６が確認したら、警告音出力のための制御信号を出力する。この制御信号は別途の警告音発生装置に伝達されて警告音が発生する。ここで、警告音は、物体の距離に応じて多段階に発生できるように実現してもよい。つまり、物体への距離が３０ｃｍから１ｍの間であれば、１次警告音が発生できるように制御信号を出力し、３０ｃｍ以内であれば、２次警告音が発生できるように制御信号を出力する。
しかしながら、運転に慣れている車の持ち主であれば、１ｍの距離にある物体はあまり気にしないであろうし、意図せず鳴ってしまう警告音が不快である可能性もある。したがって、この場合、動作基準（基準情報）を変更する必要性を感じるであろう。万が一、従来のセンサモジュールが適用された車両であれば、車の持ち主は動作基準（基準情報）を再設定するためにワークショップに行かなければならないが、本発明の実施例に係るセンサモジュール１を適用すると、車両内に設けられた基準入力スイッチ１２を押したまま（活性化した状態）で警告音の発生を必要とする距離に物体を持っておくことにより、簡単に動作基準（基準情報）を再設定することができる。例えば、１次警告音は物体が５０ｃｍ以内にあるときに発生できるように設定し、２次警告音は２０ｃｍ以内にあるときに発生できるようにする。

他の例として、図１に示すセンサモジュール１を周辺が暗くなったときに自動的に車両のランプが動作できるようにした用途に適用すると、センサモジュール１のセンサ部１１は、照度センサを含むことができる。すなわち、車両の出荷時にセンサモジュール１のメモリ１８に５００ルクスという基準情報が格納（５００ルクスに対応するデジタル値が格納）されている状態において、走行中のセンサ部１１（照度センサ）における測定値が５００ルクス以下であれば自動的にランプが点灯できるように、マイコン１６から制御信号が出力される。しかし、ユーザーにとっては、５００ルクス状態でランプが動作すると、あまりにも明るい状態でさらに明かりが明るくなると感じられる可能性がある。
この場合、実際に自動車を運転するユーザーが、走行する間にだんだん闇が押し寄せてきてランプを点灯しなければならない時点であると感じたとき、基準入力スイッチ１２を活性化すると、その時点で測定されたセンサ部１１の入力値が基準情報として再設定されてメモリ１８に格納される。例えば、３５０ルクスという基準情報がメモリ１８に格納されることができる。その後では、車両の走行中に３５０ルクス以内でランプが自動的に点灯することにより、ユーザーの満足度を高めることができる。
このとき、ユーザーは、基準情報を再設定するための所望の照度値（３５０ルクス）を把握する必要がない。すなわち、運転者本人がランプの動作が必要な暗さであると感じたら、その暗さに対する照度値を把握することなくその周辺環境に対する物理値をそのまま入力すれば良い。したがって、別途の操作スイッチにより基準情報を設定するよりも、ユーザーの意志をより正確に反映することができる。

また他の例として、図１に示すセンサモジュール１を、室内温度を測定した後に暖房又は冷房が動作できるようにした空調システムに適用すると、センサモジュール１のセンサ部１１は、温度センサを含むことができる。すなわち、一定の温度以下であれば加熱装置が動作できるようにし、一定の温度以上であれば冷房装置が動作できるようにする。この場合にも、暖房又は冷房装置の動作時点を決定するために、特定の温度が基準情報としてメモリ１８に格納される。ほとんどの空調システムにおいてはユーザーが別途の操作部により所望の温度を設定できるようにしているが、この場合、ユーザーは任意で所望の温度を設定するだけであって、実際に寒さ又は暑さを感じる温度を正確に把握して操作することではない。
したがって、本実施例に係るセンサモジュール１が適用された空調システムであれば、ユーザーは、夏に暑さを感じる時点で（その時点の温度をユーザーが把握する必要はない）別途の操作部に設けられた基準入力スイッチ１２を押すことにより、該当室内の温度、例えば２５．４度を基準情報としてメモリ１８に格納することができる。その後、空調システムは、室内の温度が２５．４度以上に上がると冷房システムを動作させ、以下になると冷房システムの動作を停止させる。つまり、ユーザーが暑さを感じる温度であるかどうかも分からないまま任意に特定の温度を設定するのではなく、実際に暑さを感じる時点の室内温度を基準情報として格納するので、空調システムをより効率的に動作させることができる。さらに、従来の空調システムでは、１度単位の設定は可能であったが、２５．４度のような精密な設定は不可能であった。

以上、センサ部１１の例として、距離センサ、照度センサ及び温度センサの適用について説明したが、実施することに応じて圧力センサ、音圧センサ、湿度センサ、ガス感知センサ、勾配センサ、速度センサ又は加速度センサを適用した装置やシステムへの応用も十分可能である。また、センサモジュール１の動作設定スイッチ１３の設定により、センサ部１１で測定されてデジタル変換された測定情報が基準情報よりも小さい場合に特定動作の制御信号が出力できるようにするか、それとも基準情報よりも大きい場合に特定動作の制御信号が出力できるようにするかを選択することも可能である。
また、デジタル値として格納されている基準情報として、必ずしもある一つの特定値を格納する必要はない。
例えば、基準入力スイッチ１２が極めて短い時間（例えば０．２秒）の間だけ活性化された場合では、その短い時間中には物理的状態の変化が大きくないので、ある一つの特定値として格納されることはできる。すなわち、２５．４度の温度が基準情報として格納されることができる。
ところが、基準入力スイッチ１２が所定時間の間長く（例えば２秒以上）入力された場合では、その時間中に物理的状態の変化があり得るので、実施することに応じてさまざまな方法で動作基準を設定することができる。
例えば、基準入力スイッチ１２が活性化されている時間の間における開始値及び終了値のいずれか一方の入力値を基準情報として設定するか、または開始値及び終了値の両方をすべて基準情報として設定することができる。すなわち、距離センサにおいて開始値が７０ｃｍであり、終了値が２０ｃｍであれば、両方を格納した後、１次警告音の基準及び２次警告音の基準として用いることができる。
また、基準入力スイッチ１２が活性化されている時間の間に測定された入力値の最低値又は最大値のいずれか一方を基準情報として設定するか、または最小値及び最大値の両方をすべて基準情報として設定することができる。すなわち、温度センサにおいて最小値を暖房動作のための基準値として用い、最大値を冷房動作のための基準値として用いることができる。
他の例を挙げると、基準入力スイッチ１２が活性化されている時間の間に測定された入力値の最低値から最大値を動作基準範囲として設定し、その後、センサ部１１で測定される測定値が基準情報として設定された動作基準範囲内にあれば、制御信号を出力し、動作基準範囲外にあれば、制御信号が出力できないようにすることもできる。もちろん、実施することに応じて、基準情報として設定された動作基準範囲外にあれば、制御信号が出力できるようにし、動作基準の範囲内にあれば、制御信号の出力を遮断する設計も可能である。
また、基準入力スイッチ１２が活性化されている時間の間に測定された最小値と最大値の算術平均値又は中間値を基準情報として設定することもできる。
また、基準入力スイッチ１２が活性化される初期の測定値は捨て、最後に入力された値又は最後に入力された値の平均を基準情報として設定することもできる。例えば、音圧センサにより直接音の大きさを入力することにより、オーディオシステムの出力音の大きさが入力された音の大きさと同一になるように設定する場合、入力音の大きさが初期には不明であり後期には所望の大きさであり得る。この場合では、後期の音の大きさを活用する。
また、基準入力スイッチ１２が活性化されている時間の間に測定された値のうち最も長い時間維持された値をユーザーの明確な意志であると判断し、この最も長い時間維持された値を基本情報として設定することもできる。
また、基準入力スイッチ１２が活性化されている時間の間に測定された値のパターン自体を基準情報として設定することもできる。例えば、勾配センサにより特定のパターンの勾配の変化が発生することが確認されると、そのパターンがそのまま発生する場合にのみ衝撃発生として認知し、後続措置のための制御信号が出力できるように活用する。

以上で詳細に説明したように、本発明によれば、専門的なプログラミングの知識やハードウェアの操作技術がない一般のユーザーであっても、ユーザー本人の意志に基づいて実際の物理値を入力して動作基準を簡単に設定し得るので、センサを活用するすべての装置において、設置環境やユーザーの好みに応じて動作基準を正確に設定することができる。
上記した本発明の好ましい実施例は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば、本発明の思想及び範囲内で様々な修正、変更及び付加が可能であり、このような修正、変更及び付加は本発明の特許請求の範囲に属するものであるとみなければならならない。

１ センサモジュール
１１ センサ部
１２ 基準入力スイッチ
１３ 動作設定スイッチ
１４ 制御部
１５ ＡＤ変換部
１６ マイコン
１７ コネクタ
１８ メモリ

Claims (3)

1. 物理値を測定するセンサ部、
   ユーザーの命令を入力される基準入力スイッチ、
   基準情報を格納するメモリ、及び、
   前記センサ部で測定された物理値と前記メモリに格納された基準情報とを比較して制御信号を出力する制御部、を含み、
   前記基準入力スイッチが活性化されると、前記制御部は、前記センサ部で測定された物理値を前記メモリに格納して前記基準情報を更新することを特徴とする、
   センサモジュール。
2. 前記センサ部は、距離センサ、照度センサ、圧力センサ、音圧センサ、温度センサ、湿度センサ、ガス感知センサ、勾配センサ、速度センサ及び加速度センサのうちいずれか一つ以上のセンサを含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサモジュール。
3. 制御部において基準入力スイッチが活性化されているか否かを確認するステップ、
   前記制御部において前記基準入力スイッチが非活性化されていることを確認すると、センサ部で測定された物理値をメモリに既に格納されている基準情報と比較して制御信号を出力するステップ、及び、
   前記制御部において前記基準入力スイッチが活性化されていることを確認すると、前記センサ部で測定された物理値をメモリに格納して基準情報を更新するステップ、を含むことを特徴とする、
   センサモジュールの制御方法。

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