KR0138622B1 - 차량용 후방 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파센서를 이용한 차량용 후방 감지장치에 관한 것으로, 특히 초음파신호를 교류신호로 변화하여 송출함으로서 송수신 감도를 높이고, 초음파센서에 의해 감지된 물체의 측정거리와 실제거리의 오차를 줄여 물체감지의 정확성을 증대시킬 수 있도록 하는 차량용 후방 감지장치에 관한 것이다.

이를 위하여 차량의 후방에 위치하여 차량의 후방으로 근접하는 장애물을 감지하는 차량용 후방 감지장치에 있어서, 초음파 송신기와 초음파 수신기가 일체로 구성된 후방 감지센서와, 상기 후방 감지센서로부터 신호를 입력받아 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와, 상기 마이크로컴퓨터에서 입력된 직류신호를 변환시켜 상기 후방 감지센서에 교류의 정현파신호를 출력하는 초음파 신호발생기와, 상기 후방 감지센서에 의하여 감지된 신호를 증폭하는 1차 증폭기와, 상기 1차 증폭기에서 출력된 신호를 마이크로컴퓨터의 제어에 의해 스위칭하는 아날로그스위치와, 상기 아날로그스위치에서 입력된 신호를 증폭하는 2차 증폭기와, 상기 2차 증폭기에서 입력된 신호를 증폭하는 3차 증폭기와, 상기 3차 증폭기에서 출력된 신호중 일정대역의 성분만을 전달하는 대역필터와, 상기 대역필터에서 출력된 신호에 비례하는 전압신호를 발생하는 검파기와, 근접거리에 위치한 장애물의 검출이 용이한 완만하게 하강하는 기준신호를 발생하는 기준신호발생기와, 상기 검파기에서 출력하는 전압신호와 상기 기준신호발생기의 출력신호를 비교하여 전기적인 신호를 출력하는 비교기와, 상기 마이크로컴퓨터의 제어신호에 의하여 경보신호를 발생하는 경보신호발생부와, 외부전원을 인가 받아 장치내의 구동전원을 공급하는 전원부를 구비하는 것이다.

Description

차량용 후방 감지장치

제1도의 (가)(나)는 종래의 차량용 후방 감지장치의 감지영역을 나타낸 예시도.

제2도는 본 발명에 따른 차량용 후방 감지장치의 제어블럭도.

제3도의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 차량 후방 감지장치 부분 상세회로도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로컴퓨터2 : 초음파구동신호발생기

3 : 후방 감지센서4 : 1차 증폭기

5 : 아날로그스위치6 : 2차 증폭기

7 : 3차 증폭기8 : 대역필터

9 : 검파기10 : 비교기

11 : 기준신호발생기12 : 경보신호발생부

13 : 전원부

본 발명은 초음파센서를 이용한 차량용 후방 감지장치에 관한 것으로, 특히 정현파의 교류신호를 이용하여 초음파신호를 송출함으로써 송수신 감도를 높이고, 초음파센서인 후방 감지센서에 의해 검지된 물체의 측정거리와 실제거리의 오차를 줄여 물체감지의 정확성을 증대시킬 수 있도록 하는 차량용 후방 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 후방 감지장치는, 차량의 후진 방향전환 또는 주차시 운전이 미숙한 운전자나 백밀러로 관측할 수 없는 사각지대에 근접해 존재하는 타차량이나 물체를 감지하여 운전자에게 사전에 알려줌으로서 교통사고의 요인을 예방할 수 있도록 하는 장치이다.

따라서 이러한 종래 차량용 물체 감지장치(국내 공개번호 92-18435호 : 공개일자 1992년 10월 22일)는 제1도의 (가) 및 (나)에 도시된 바와 같이, 차량의 후미에 각각 별도로 설치되고 서로 일정간격 떨어지도록 배치된 초음파 송신기(Tx)와 초음파 수신기(Rx)를 포함하는데, 차량이 후방으로 주행할 때 초음파 송신기(Tx)는 초음파를 후방으로 방출하고, 그 방출된 초음파가 후방에 위치되는 물체에 반사되어 상기 초음파 수신기(Rx)에 포착되는 초음파의 왕복 수신시간을 측정하여 거리를 판별하고 설정거리에 도달되었을 때 운전자에게 경보하게 되는 동작을 수행하도록 되어 있다.

이러한 종래 차량 물체 감지장치에서는 제1도 (가)에서 보는 바와 같이 후방의 물체를 감지하는 초음파 센서가 초음파 송신기(Tx)와 초음파 수신기(Rx)로 분리되어 구성됨으로서 초음파 송, 수신기(Tx), (Rx)를 기준으로 하여 약 60˚범위에 존재하는 후방의 물체만을 감지하게 되어 그 이외의 영역에 존재하는 물체에 대하여는 감지가 불가능하게 된다.

또한 제1도 (나)와 같이 차량을 기준으로 하여 사선으로 위치한 물체에 대한 감지에 있어서는 측정거리와 실제거리는 많은 오차가 발생하게 된다.

즉 사선으로 위치한 물체를 A라 하고, 차량을 B라 하며, 차량과 물체간에 거리가 넓은 부분을 1이라하고, 차량과 물체간의 거리가 좁은 부분을 1'라고 하여, 1의 길이가 50㎝, 후방으로 진행시에 실제의 위험길이인 1'의 길이가 20㎝라고 한다면, 차량의 후방으로 진행할 때 초음파 송신기(Tx)와 초음파 수신기(Rx)가 각기 분리됨으로 인하여 후방 감지장치에서 감지되는 거리는 30㎝(1)가 되어 실제 위험거리(1')의 20㎝와는 10㎝의 오차가 발생되는 것이 불가피하여 운전자에게 혼란을 가중시킴으로써 차량용 물제 감지장치의 신뢰성이 낮아지는 단점이 있었다.

또한, 종래에는 초음파 송신기(Tx)와 초음파 수신기(Rx)가 서로 분리되어 있기 때문에, 회로가 복잡해지고 이에 따라 가격이 상승되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 송신부와 수신부가 일체로 구성된 하나이상의 초음파센서를 후방 감지센서로서 차량의 뒤범퍼에 소정간격을 두고 설치하여 불감지 영역을 최소화하고, 또한 마이크로컴퓨터로부터 인가된 발진 주파수에 대응하는 정현파의 교류신호를 이용하여 초음파센서를 구동시킴으로써, 초음파신호의 송수신 감도를 높이고, 송시된 초음파가 먼저 반송되는 위치에 장애물의 존재유무를 우선적으로 인지토록 하여 초음파센서에 의해 감지된 물체의 측정거리와 실제거리의 오차를 줄여 물체감지의 정확성을 증대시킬 수 있도록 하는 차량용 후방 감지장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명의 차량용 후방 감지센서에서는 경보신호발생부를 구동하고, 비교기의 출력신호에 따라 장애물과의 거리를 계산하며, 발진주파수신호 및 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와 ; 그 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 발진주파수신호에 의하여 작동되어, 교류의 정현파신호를 출력하는 초음파구동신호발생기와 ; 그 초음파구동신호발생기로부터 출력된 정현파신호에 의하여 각각 구동되어 초음파를 송수신하고, 초음파 송신기와 초음파 수신기가 일체로 구성되며, 차량의 뒤범퍼에 소정간격을 두고 설치는 후방 감지센서와 ; 그 후방 감지센서에 의하여 감지된 신호를 각각 증폭하는 1차 증폭기와 ; 그 1차 증폭기에서 출력된 신호를 마이크로컴퓨터로부터 출력된 제어신호에 따라 스위칭하는 아날로그스위치와 ; 그 아날로그스위치로부터 인가된 신호를 순차적으로 증폭하는 2차 및 3차 증폭기와 ; 그 3차 증폭기의 출력신호중에서 소정대역의 신호만을 검출하여 검파기에 인가하는 대역필터와 ; 근접거리에 위치한 장애물의 검출이 용이한 완만하게 하강하는 기준신호를 비교기에 공급하는 기준신호발생기 ; 를 구비함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차량용 후방 감지장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 뒤범퍼에 적정 간격으로 위치하여 차량의 후방으로 장애불(16)을 감지하는 초음파 송신기와 초음파 수신기가 일체형으로 이루어진 후방 감지센서(3a)(3b), 상기 후방 감지센서(3a)(3b)에서 감지된 후방에 위치한 장애물(16)의 접근거리를 검출하고 이에 따른 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(1), 마이크로컴퓨터(1)에서 발생되는 발진 주파수신호(P1), (P1')에 대응하는 정현파신호(T1), (T1')를 상기 후방 감지센서(3a)(3b)로 출력하는 초음파구동신호발생기(2), 상기 후방 감지센서(3a)(3b)에 의하여 감지된 신호(P2), (P2')를 순차적으로 증폭하는 1차 증폭기(4)와 2차 증폭기(6) 및 3차 증폭기(7), 상기 1차 증폭기(4)의 출력신호를 상기 마이크로컴퓨터(1)로부터 인가된 제어신호(P3)에 따라 스위칭하는 아날로그스위치(5), 상기 3차 증폭기(7)에서 증폭된 신호(P4)중 일정대역의 성분을 전달하는 대역필터(8), 상기 대역필터(8)로부터 전달된 신호를 검출하여 전압신호를 발생하는 검파기(9), 검파기(9)에서 출력되는 전압신호를 비교하여 장애물이 감지되면 상이한 전기적인 신호를 출력함으로서 후방의 장애물이 감지되었음을 상기 마이크로컴퓨터(1)에 출력하는 비교기(10), 비교기(10)의 일측에 접속되어 감지된 신호와 비교되는 기준신호를 발생하는 기준신호발생기(11), 상기 마이크로컴퓨터(1)의 제어에 의하여 후방의 물체가 설정된 접근거리에 도달하였을때 경보신호를 발생하는 경보신호발생부(12) 및 외부전원을 인가받아 장치내의 구동전원을 공급하는 전원부(13)로 구성되어 있다.

또한, 상기 마이크로컴퓨터(1)에 구비된 클럭발생기(1a)는 상기 마이크로컴퓨터(1)에 기본 클럭신호를 공급한다.

제3도의 (가)는 제2도의 초음파구동신호발생기(2)에 대한 상세회로도이며, (나)는 AC/DC 콘버터회로도이다.

제3도의 (가)를 참조하면, 초음파구동신호발생기(2)는 마이크로컴퓨터(1)로부터 출력되어 저항(R1), (R2)를 통하여 공급되는 발진주파수신호(P1)에 의하여 구동되는 트랜지스터(TR1)와, 그 트랜지스터(TR1)의 컬렉터와 일측이 연결되고 타측으로 12V의 전원전압을 공급받는 코일(L1)과, 상기 트랜지스터(TR1)의 컬렉터와 연결되는 콘덴서(C1) 및 저항(R3)과, 그 콘덴서(C1) 및 저항(R3)와 연결된 다이오드(D1), (D2)와, 그 다이오드(D1), (D2)와 연결된 코일(L2), (L3)과, 일측이 상기 코일(L2) 및 상기 후방 감지센서(3a)와 연결되고 타측은 접지된 저항(R4)을 포함한다.

또한, 제3도의 (가)와 동일하게 구성되고, 상기 발진 주파수신호(P1')에 대응하여, 정현파신호(T1')를 상기 후방 감지센서(3b)로 출력하는 회로가 상기 초음파구동신호발생기(2)에 포함된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 차량용 후방 감지장치에서는 제2도에서 보는 바와 같이 운전자가 후방으로 진행하고자 후진기어를 동작하면, 초음파(Ta), (Tb), (Tc)를 외부로 전파하는 송신부와 장애물(16)에 반사된 초음파(Ta'), (Tb'), (Tc')를 수신하는 수신부가 일체로 구성된 후방 감지센서(3a), (3b)의 물체감지에 정확성을 증대시키기 위하여 마이크로컴퓨터(1)는 클럭발생기(1a)로부터 클럭을 입력받아 내부 타이밍펄스에 의하여 40㎑의 구형파인 발진주파수신호(P1), (P1')를 발생시킨다.

초음파구동신호발생기(2)는 마이크로컴퓨터(1)로부터 인가된 발진주파수신호(P1), (P1')를 정현파신호(T1), (T1')로 변환하여 후방 감지센서(3a), (3b)로 출력한다. 이에 따라 후방 감지센서(3a), (3b)는 초음파(Ta), (Tb), (Tc)를 외부로 전파하고, 장애물(16)에 의하여 반사된 초음파(Ta'), (Tb'), (Tc')를 감지하여 그 감지신호(P2), (P2')를 1차 증폭기(4)로 출력한다.

여기서, 마이크로컴퓨터(1)는 발진주파수신호(P1)를 초음파구동신호발생기(2)로 출력하여 일정시간이 경과된 후 발진주파수신호(P1')를 초음파구동신호발생기(2)로 출력한다.

제3도의 (가)를 참조하면, 초음파구동신호발생기(2)는 마이크로컴퓨터(1)로부터 구형파인 발진주파수신호(P1)를 인가받아, 트랜지스터(TR1)을 온/오프하는 동작을 반복하여 트랜지스터(TR1)이 컬렉터와 연결된 코일(L1)의 일측에서 피크파형태의 역기전류가 발생되도록 한다.

즉, 마이크로컴퓨터(1)로부터 인가된 발진주파수신호(P1)가 하이레벨일 때 턴온된 후 발진주파수신호(P1)가 로우레벨로 천이됨에 따라 턴오프될 때, 트랜지스터(TR1)의 컬렉터측에서 역기전류가 발생된다.

이와 같이 발생된 역기전류는 콘덴서(C1) 및 코일(L2, L3)을 통과시켜 정현파형태의 정확한 교류신호로 변환되어 후방 감지센서(3a)에 인가됨으로써, 후방 감지센서(3 a)가 초음파(Ta), (Tb), (Tc)를 차량의 후방으로 전파하는 동작을 하게 된다.

후방 감지센서(3a)로부터 전파된 초음파(Ta), (Tb), (Tc)는 차량의 후방에 위치하는 물체에 반사되어 후방 감지센서(3a)에서 전파된 신호와 반대방향의 초음파신호(Ta'), (Tb'), (Tc')가 후방 감지센서(3a)에 의하여 수신된다. 이와 같이 수신된 신호는 감지신호(P2)로서 제3도와 같이 1차 증폭기(4)에 의하여 증폭된다.

한편, 마이크로컴퓨터(1)가 발진주파수신호(P1')를 출력할 경우에도, 상기와 동일한 동작에 따라 후방 감지센서(3b)가 구동되어 감지신호(P2')가 1차 증폭기(4)에 의하여 증폭된다.

제3도를 참조하면, 1차 증폭기(4)에 의하여 증폭된 신호는 아날로그스위치(5)에 의하여 스위칭되어 제2차 증폭기(6)에 공급되는데, 아날로그스위치(5)는 마이크로컴퓨터(1)로부터 출력된 신호(P3)에 의하여 제어된다. 즉, 마이크로컴퓨터(1)는 발진주파수신호(P1)를 출력한 후, 감지신호(P2)의 증폭신호가 선택되도록 아날로그스위치(5)를 제어하고, 이와 반대로 발진주파수신호(P1')를 출력할 경우 감지신호(P2')의 증폭신호가 선택되도록 아날로그스위치(5)를 제어한다.

2차 증폭기(6) 및 3차 증폭기(7)는 아날로그스위치(5)로부터 인가된 신호를 순차적으로 증폭하여 그 증폭된 신호(P4)를 대역필터(8)에 인가한다. 대역필터(8)는 인가된 신호(P4)중에서 40㎑ 대역신호를 검출하여 검파기(9)를 통하여 비교기(10)로 출력한다.

비교기(10)는 기준신호발생기(11)와 연결되는데, 기준신호발생기(11)는 근접거리에서도 물체의 감지가 용이하도록 급격히 하강하는 신호 레벨대신 내장된 저항(R)과 콘덴서(C)의 시정수에 따라 완만하게 하강하는 신호레벨을 발생하는 기준신호를 비교기(10)에 공급한다. 비교기(10)는 기준신호발생기(10)로부터 제공되는 기준신호와 상기 검파기(9)로부터 제공되는 비교신호를 비교하여 차량의 장애물이 감지된 상태와 감지되지 않은 상태에 따라 마이크로컴퓨터(1)에 전압레벨을 다르게 출력한다.

마이크로컴퓨터(1)는 발진주파수신호(P1), (P1')를 출력한 후 비교기(10)로부터 소정레벨의 전압신호가 입력될 때까지의 시간을 카운트함으로써, 감지된 장애물의 거리를 계산하여 후방에 위치한 장애물이 위험지역내에 있는 경우에는 경보발생부(12)에 신호를 출력하여 경보를 발생하는 동작을 한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 후방 감지장치에서는 초음파 송신부와 초음파 수신부를 일체화하여 차량의 뒤범퍼에 소정간격을 두고 설치함으로써, 장애물에 대한 불감지 영역을 최소화할 수 있고, 차량용 후방 감지장치의 회로를 간단히 구성하여 제작비용을 경감하였으며, 정현파신호를 이용하여 후방 감지센서를 구동함으로써 초음파의 송수신감도를 보다 증가시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 차량의 후방에 위치하여 차량의 후방으로 근접하는 장애물이 감지될 때 구동되는 경보신호발생부(12)와, 압력신호에 비교하는 전압신호를 출력하는 검파기(9)와, 그 검파기(9)의 출력신호를 기준신호와 비교하는 비교기(10)를 포함하는 차량용 후방 감지장치에 있어서, 상기 경보신호발생부(12)를 구동하고, 상기 비교기(10)의 출력신호에 따라 장애물과의 거리를 계산하며, 발진주파수신호(P1), (P1') 및 제어신호(P3)를 출력하는 마이크로컴퓨터(1)와 ; 그 마이크로컴퓨터(1)로부터 출력되는 발진주파수신호(P1), (P1')에 의하여 작동되어, 교류의 정현파신호(T1), (T1')를 출력하는 초음파구동신호발생기(2)와 ; 그 초음파구동신호발생기(2)로부터 출력된 정현파신호(T1), (T1')에 의하여 각각 구동되어 초음파를 송수신하고, 초음파 송신기와, 초음파 수신기가 일체로 구성되며, 차량의 뒤범퍼에 소정간격을 두고 설치하는 후방 감지센서(3a), (3b)와 ; 그 후방 감지센서(3a), (3b)에 의하여 감지된 신호(P2), (P2')를 각각 증폭하는 1차 증폭기(4)와 ; 그 1차 증폭기(4)에서 출력된 신호를 마이크로컴퓨터(1)로부터 출력된 제어신호(P3)에 따라 스위칭하는 아날로그스위치(5)와 ; 그 아날로그스위치(5)로부터 인가된 신호를 순차적으로 증폭하는 2차 및 3차 증폭기(6), (7)와 ; 그 3차 증폭기(7)의 출력신호(P4)중에서 소정대역의 신호만을 검출하여 상기 검파기(9)에 인가하는 대역필터(8)와 ; 근접거리에 위치한 장애물의 검출이 용이하도록 완만하게 하강하는 기준신호를 상기 비교기(10)에 공급하는 기준신호발생기(11) ; 를 구비하고, 상기 초음파구동신호발생기(2)는 상기 마이크로컴퓨터(1)로부터 공급되는 발진주파수신호(P1), (P')에 의하여 구동되는 트랜지스터(TR1)와 ; 그 트랜지스터(TR1)의 컬렉터와 연결되는 코일(L1)과 ; 상기 트랜지스터(TR1)의 컬렉터와 연결되는 콘덴서(C1)와 연결된 다이오드(D1), (D2)와 ; 그 다이오드(D1), (D2)와 연결된 코일(L2), (L3)과 ; 일측이 상기 코일(L2) 및 상기 후방 감지센서(3a), (3b)와 연결되고 타측은 접지된 저항(R4) ; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 감지장치.