KR0172087B1 - 충격감지시스템 - Google Patents

Abstract

충격감지시스템은 무게질량이 그 내부에 코일을 구비하며, 질량외부로 돌출하여 이 코일의 상단에 이동루프가 형성되어 강자성체코어의 외부에서 이동되면서 변화되는 인덕턴스를 발생시키고, 이 인덕턴스변화부에 따른 발진 및 진폭주파수를 엔벨로프 검파하고, 이렇게 전파된 신호에서 직류성분을 제거하여 증폭한 다음 저레벨 및 고레벨 지역필터에 동시에 인가하며, 이들 저역필터로 부터의 신호에 대하여 소정의 시정수를 갖는 반파정류된 타이밍펄스를 발생시키도록 하므로 경고장치가 작동되게 한다.

Description

충격감지시스템

제1도는 본 발명의 원리에 따라 축조한 센서의 구성 및 설치를 나타낸 도면으로서,

제1a도는 본 발명의 충격감지시스템의 외장하우징내에 설치된 프린트기판과 센서를 나타내는 상면도.

제1b도는 상부 하우징을 갖도록 한 제1도에서 선A-A의 길이방향 단면도.

제1c도는 제1b도의 선B-B의 단면도.

제2도는 본 발명의 원리에 따른 충격감지시스템의 구체적인 전체회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 엔벨로우프검출부 12 : 증폭부

13,14 : 제1 및 제2저역필터부 17 : 구동부

15,16 : 제1 및 제2타이밍펄스발생부 18 : 전원부

201 : 하부하우징 202 : 상부하우징

203 : 프린트회로기판 210 : 센서

본 발명은 자동차, 그의 도난경보기 및 가정용 보안장치에 설치되어 차량의 가속이동되거나 방범등의 충격을 감지하는 감지기에 관한 것으로, 발진진폭이 충격에 대하여 진폭변화되는 신호를 검출하는 충격감지시스템에 관한 것이다.

일반적으로 충격감지센서는 2개의 접촉부사이에 볼스프링을 삽입한 구조로써 되는 볼스프링 접촉방식, 자석과 코일을 사용한 자기유도방식, 포토커플러 또는 레이저빔을 이용하여 반사되는 빔의 세기에 따라 충격을 감지하는 포토센서방식등 여러가지가 사용되었다. 이중 상업적으로 구득될 수 있는 것으로는 자기유도방식의 제품이 80%이상의 시장을 점유하고 있다.

이 자기유도방식은 대표적인 것으로 미국특허번호 제4,584,569호가 있다. 이 특허는 질량체로써 사용되는 자석이 지지베이스로 되는 양탄성코드의 중심에 픽업코일과 마주 대하도록 현가된다. 이 자석이 움직이게 되면 코일에 의하여 여기된 신호가 발생되며, 이 신호는 시간지연회로와 비교기의 결합구성에 의하여 처리되어 출력신호를 발생시키는데, 이 출력신호는 탄성코드가 설치된 소자의 가속을 측정한 것으로 이용되거나, 다른 한편으로는 갑작스런 움직임이거나 충격으로 이용된다. 즉, 자석의 가속에 의하여 코일에 여기된 신호는 먼저 신호제한회로에 의하여 검출되고 비교기를 경유하여 소정전압을 갖도록 한다. 이후 이 신호는 소정 지연시간을 갖는 제1의 지연회로에 인가되고, 다시 자체기준신호를 갖는 비교기에 인가된다. 이 비교기출력은 제2의 지연회로에 인가되고 소정지연시간을 갖는 전압신호로써 비교기에 인가된다. 여기서 비교기는 가청주파수발진기로부터의 신호에 따라 발진되며 이를 경보기구동회로에 인가하여 경보를 발하게 되는 구성으로 되어 있다.

이 특허의 특징은 직렬로 배열된 제1 및 제2지연회로에 의하여 자석이 단기간 진동이라도 소정시간작동이 지속되도록 한다. 그러므로 미약한 충격의 방범에 대하여도 민감하게 작동되고 도난 방지를 보장하도록 한다.

그러나, 이 장치는 자석에 의한 코일에 자기유도를 시키므로써 여자기전류를 발생시킨다는 점에서 시트즌밴드 송신기 및 고속 순찰등에 사용되는 출력이 높은 무전기등에 의하여 오동작하게 된다. 더 나아가서는 번개, 천둥의 자연현상이거나 잡음등에 의하여서도 오동작될 수 있다.

이러한 점을 감안하여 본 발명은 검출기능을 제고하고 외부영항을 최소화하여 시스템의 신뢰성을 제고하도록 안출된 것이다.

본 발명은 자동차가속, 자동차 도난경보기 및 가정용 보안장치에 설치되어서 발진진폭이 충격에 대하여 그의 진폭변화를 정밀하게 검출하여 경보를 발하도옥 하는 충격감지시스템을 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명은 LC발진부가 코어에 대하여 코일루프가 이동되도록 구성되어 LC발진되어서는 그의 진폭변화가 2가지 펄스폭으로 강,약을 나타내도록 한 충격감지시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은 LC발진에 따른 진폭이 엔벨로우프 검파되고, 이 검파신호가 저레벨 저역필터 또는 고레벨 저역필터를 경유하고 각기 소정진폭을 갖도록 한 반파정류회로로 이루어진 타이밍펄스발생부를 경유하도록 하므로 외부의 신호에 대하여 영향을 받지 않도록 한 충격감지시스템을 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.

이에 따라 본 발명은 프린트기판상에 소정높이로 되는 두 개의 비인상에 상하이동으로 가속이 가능하게 현가된 질량, 이동질량 내에 설치되는데, 하나의 코일이 루프로 형성되어 외부로 돌출되게한 코일, 상기 루프가 그의 외부에서 질량의 이동에 따라 이동가능하게 하여 이동시 그와 함께 인덕턴스를 증감시키는 코어들로 구성되는 발진부와; 상기 센서로부터의 신호를 엔벨로우프 검파하는 검파부와; 이 검파부의 검파신호를 증폭하는 증폭부와, 이 증폭신호를 필터링하는 하나이상의 저역필터와, 이 저역필터에 개별적으로 접속되어 소정진폭을 가지는 펄스를 발생시키는 반파정류회로로 이루어진 타이밍펄스발생부를 구비한 충격감지시스템으로 구성된다.

이 충격감지시스템은 센서가 충격을 받게 되면 강자성코어내를 상하이동하는 루프에 의하여 코일의 인덕턴스 값을 급격히 변화시키게 되고, 이 인덕턴스에 의하여 LC공조되는 발진주파수 및 진폭이 변화되도록 하므로, 외부환경에 의하여 코일 자체가 여기되지 않도록 하고 있다.

또한 하나이상의 저역필터에 의하여 외부충격의 크기를 결정하고 이 크기에 따라 저레벨신호와 고레벨신호를 반파정류회로에 인가되게 한다. 그러므로 적으 SCNDRUR을 감지할 뿐만 아니라 높은 충격에 대하여 제한을 가하므로, 외부로부터의 강신호에 대한 영향을 줄여 시스템의 오작동을 하지 않도록 한다.

본 발명은 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 충격감지시스템(100)은 프린트회로기판(202)과 센서(210)내에 구비한다. 하우징(200)은 프린트회로기판(203)이 고정되는 하부하우징(201)위에 적당히 고정되는 상부하우징(202)으로 이루어진다. 또 하부하우징(202)는 그의 양측면으로 연장하여 있는 동체고정부(206)를 구비한다.

프린트회로기판(203)은 충격감지시스템의 모든 전자부품들이 실장되어 있으며, 특히 센서(210)가 고정되어 있다. 또한 이 프린트회로기판(203)은 하부하우징(201)의 양측면에서 일체로 소정높이 돌출한 비임(204)들에 끼워맞춤되어 지지된다. 이 비임(204)들은 소정거리 이격되어 있다. 센서(210)는 외부충격 및 차량가속에 의하여 진동되는 무게질량(207)을 구비하는데, 이 질량체(207)의 고무재이거나 비절연재로써 소정의 무게를 갖는 것이면 이용될 수 있다. 이 질량(207)이 일측면이 개방되고 타측면들은 밀봉되는 구조로 되며 그 내부에는 소정번수 코일이 삽입되어 있으며 코일상부에서는 외부로 연장하여 일회 루프(208)가 형성되어 있다.

또 질량(207)은 코일 양측면으로 연장하여 최외각단부가 비임(204)들에 고정되는 탄성을 가진 양 날개부(207')를 구비한다.

이 양 날개부(207')는 충격시 질량(207)이 상하이동되도록 비임(204)들에 일단부가 고정되어 현가되도록 한다.

또한, 센서(210)는 프린트기판(203)에 질량(207)을 대향하여 고정된 강자성 코어(209)를 더 구비한다. 이 코어(209)는 실패형상으로 되며 이동루프(208)가 최초에 그의 상단에 위치되고 질량(207)의 상하진동에 따라 그의 동체 상하로 이동되도록 한다. 그러므로 센서(210)는 질량(210)의 상하진동에 따라 이동루프(208)가 코어(209)내에서 이동이 가변되어 인덕턴스를 가변시키도록 한다.

그다음 하부하우징(201)에 프린트기판(203)이 설치되면, 상부하우징(202)이 밀봉되는데, 이 상부하우징(202)에는 구멍이 형성되어 기판(203)에 실장된 이후 상세히 기술되는 발광다이오드(142)가 외부표시를 하도록 한다. 또 상부하우징(202)은 하부하우징(201)과 결합시 비임(204)들과 일치하는 위치에 하부로 돌출한 돌기(211)가 형성되어 있으며, 이 돌기(204)들에는 나사구멍이 관통될 수 있다.

따라서 상부하우징(202)의 하부하우징(201)위에 놓여서 나사등으로 상호결합될 수 있다.

한편, 프린트회로기판(203)상에는 제2도에 도시와 같이 상세회로도로 구성하는 부품들이 실장되어 있다. 즉, 충격감지시스템(18)은 다음과 같이 구성된다.

엘벨루우프검출부(11)는 센서(210)를 구비하며, 도면에는 이동루프(208)와 이에 관련된 코일(107)이 도시되어 있다. 이 코일(107)은 연산증폭기(105A)의 출력단에 접속되고 캐패시터(106)에 의하여 반전단자에 접속된다. 동시에 이 반전단자에는 저항(104) 및 캐패시터(103)가 연결되어 있으며, 이들 소자에 의하여 약 40KHz의 주파수발진을 하게 한다(). 또한 연산증폭기(105A)는 그의 비반전단자에 저항(101) 및 (102)들에 의하여 바이어스된 기준전원(Vcc)이 입력된다. 여기서 저항(104)는 출력단에 궤환되어 있어 발진을 안정화시킨다.

이와 같이 구성시킨 발진단에서의 신호는 이후 다이오드(109), 개패시터(110)와 저항(111)으로 구성되는 엔벨로프검파회로에 인가되어 검파된다.

이 검출부(11)는 충격시 이동루프(208)가 가속됨에 따라 코일과 루프의 결합계수에 따라 연산증폭기(105A)와 주변회로에 의하여 발진되고, 이 발진주파수에 따른 진폭이 급격하게 변화하게 되고, 동시에 검파회로에 의하여 엔벨로우프검파된다. 이 엔벨로우프검파는 발진주파수신호가 저항(111)과 캐패시터(110)의 시정수에 따른 진폭을 갖도록 한다.

이렇게 검파된 신호는 증폭부(12)에 인가된다. 증폭부는 연산증폭기(105C)를 구비하며, 직렬연결된 직류저지캐패시터(112), 가변저항(113), 캐패시터(114)와 저항(115) 및 접지캐패시터(116)들이 그이 비반전단자에 접속되며, 동시에 저항(117)이 궤환접속되어 있다. 이 반전단자에는 접지다이오드(113)와 전원저항(119)이 병력접속되어 있다.

그러므로 연산증폭기(105C)는 캐패시터(112)에 의하여 직류성분이 제거되고, 가변저항(113)에 의하여 강, 약 조정되며, 저항(115) 및 캐패시터(116)에 의하여 필터링된 신호를 그의 비반전단자로 수신하게 되고, 다이오드(118)와 저항(119)에 의하여 결정되는 증폭도에 따라 검파신호를 증폭하여 제1 및 제2저역필터부(13) 및 (14)들에 인가한다.

제1의 저역필터부(13)는 저항(120) 및 캐패시터(121)로 구성된다. 제2의 저역필터부(14)는 저항(12) 및 캐패시터(129)가 직렬연결되고 계속하여 저항(130)이 병렬 접속되어 있다. 그러므로 증폭부(12)로부터 신호는 제1 및 제2필터부(12) 및 (13)에 의하여 두가지신호로 분리된다. 즉, 충격이 약한 신호(저레벨)와 충격이 강한신호(고레벨)로 분리되며 각각의 차단주파수는 F_CL=1/(2π(120×121)), F_CH=1/(2π(128×129))로 나타낸다.

이들 제1 및 제2저역필터부(13) 및 (14)들을 경유한 신호는 각기 제1 및 제2타이밍펄스발생부(15) 및 (17)에 인가된다. 이들 타이밍펄스발생부(15) 및 (16)들은 각기 연산증폭기(105B) 및 (105D)를 구비한다. 연산증폭기(105B)는 그의 출력단에서 비반전단자로 궤환되는 검출다이오드(127)와 그의 출력단에서 궤환되어 직렬연결된 저항(126)과 검출다이오드(125)가 반전단자에 연결되는 동시에, 소정시정수를 갖도록 한 저항(122)과 캐패시터(123)가 반전단자에 연결되어 있다(시정수 T_L=122×123). 이에 따라 연산증폭기(105B)에 의하여 반파정류회로로 이루어지는 제1의 다이밍펄스발생부(15)가 구성된다.

마찬가지로 연산증폭기(105D)는 그의 출력단에서 비반전단자로 궤환되는 검출다이오드(136)와 그의 출력단에서 궤환되어 직렬연결되는 저항(133) 및 검출다이오드(135)들이 반전단자에 연결되는 동시에, 소정시정수를 갖도록 한 저항(131)과 캐패시터(132)가 반전단자에 연결되어 있다(시정수 T_H=122×123). 이에 따라 연산증폭기(105D)에 의하여 이루어지는 제2의 타이밍펄스발생부(16)가 구성된다.

또한 캐패시터(125)는 직렬연결된 저항 및 다이오드(126)와 병렬연결되고, 캐패시터(134)는 직렬연결된 저항(13) 및 다이오드(135)와 병렬연결된다. 여기서 캐패시터(125) 및 (134)들은 다이오드들 양단에 직류전압이 유기되어 바이어스전압에 대한 변동으로 충격오동작을 일으키지 않도록 무선주파수(RF)신호를 바이패스시켜 오동작을 방지한다.

그러므로 저레벨신호는 연산증폭기(105B)의 비반전단자에 인가되어 반파정류되며, 고레벨신호는 연산증폭기(105D)의 비반전단자에 인가되어 반파정류된다.

이와같이 제1 및 제2타이밍펄스발생부(15) 및 (16)로부터 정류되어 소정시정수를 갖는 타이밍펄스출력들은 저항(137) 및 (138)을 경유하여 외부장치 구동부(17)에 인가된다. 이 구동부(17)는 트랜지스터(139)를 구비하며, 그의 베이스는 저항(137) 및 (138)의 접속점에 연결되고, 에미터는 접지되며, 콜렉터는 다이오드(140)와 저항(141)에 의하여 출력단(W3)에 연결되며, 동시에 발광다이오드(142)와 저항(143)에 의하여 전원부에 연결되어 있다. 여기서 외부장치라 함은 경고부저이거나 다른 경고장치일 수 있다.

전원부(18)는 차량등의 전원에 연결되며, 전원안정기로써 구성되어 있다. 전원입력단에는 다이오드(144)가 연결되고, 이 다이오드(144)를 경우하여 인가되는 전원은 병렬접속된 제너다이오드(146), 충전캐패시터(146) 및 캐패시터(148)로 이루어지는 정전압회로에 의하여 안정전압(Vcc)을 갖으며, 이 안정전압(Vcc)이 시스템에 공급된다.

한편, 제1 및 제2타이밍펄스발생기(15) 및 (16)에서, 외부충격이 본 시스템에 일어나지 않았을 경우 연산증폭기(105B) 및 (105D)에는 그들의 각 반전단자에 저항(122) 및 (133)과 다이오드(135)에 의한 바이어스전압이 인가된다. 그러므로 이들 연산증폭기(105B) 및 (105D)들은 저레벨신호를 출력하여 트랜지스터(139)를 구동시키지 못하게 된다.

반면에, 시스템에 충격이 있게 되는 경우 연산증폭기(105B) 및 (105D)의 출력은 저레벨저역필터부(18)를 경유한 신호와 고레벨저역필터부(14)를 경유한 신호펄스의 전입레벨이 상이하게 된다.

즉 연산증폭기(105B) 및 (105D)를 트리거 가능한 비반전단자 입력레벨을 각각 VLT, VHT 라 하면 다음의 식이 성립된다.

한편, 시스템이 충격을 받은 경우 제1 및 제2지역필터부(13) 및 (14)들에 입력되는 신호를 V_in이라고 할 경우 다음 경우에 제1 및 제2타이밍펄스발생부(15) 및 (16)들은 소정진폭을 가지는 출력을 발생시킨다.

즉 V_HTV_inV_LT가 되는 경우 제1의 타이밍펄스발생부(15)만이 소정시간 VL의 진폭을 가지는 펄스를 발생시키게 되고, V_inV_HTV_LT가 되는 경우 제1의 타이밍펄스발생부(15)는 소정시간 T_L의 진폭을 가지는 펄스를 발생시켜, 각기 저항(137) 및 (138)을 경유하여 트랜지스터(139)에 인가한다.

이때 트랜지스터(139)는 소정펄스열의 주기에 따라 턴온/오프되고 발광다이오드(142)를 점멸시키는 동시에 출력단(W3)에 의하여 외부장치, 즉 경보장치(도시않됨)를 구동시키므로, 경보를 울리거나 다른 방식으로 사용자에 경고를 하게 된다.

이때 본원은 차량보안장치로 이용될 수 있으며, 차량의 충격에 따른 이동루프의 정도를 감지하므로 속도감지에 따른 충격경고를 할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 외부충격에 대하여 두가지 레벨의 출력을 얻으므로써, 약한 충격도 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 외부의 강신호에 대한 영향을 줄여서 제품의 신뢰성을 제고하였다.

Claims (4)

1. 충격감지시스템에 있어서, 충격을 받거나 가속을 감지하는 센서부와; 상기 센서부로부터 신호를 엔벨로우프 검파하는 검파부와; 검파부에 연결되고 그로부터 신호의 직류성분을 제거하여 증폭하는 증폭부와; 증폭부의 신호를 동시에 수신하도록 연결되고 그로부터의 저 및 고레벨신호를 선택적으로 필터링하는 하나이상의 저역필터부와; 상기 저역필터부에 개별적으로 접속되어 저레벨 및 고레벨의 신호에 대하여 소정진폭을 갖는 타이밍펄스 발생시키도록 한 하나이상의 타이밍펄스부와; 상기 타이밍펄스부들로부터 펄스신호를 수신하면 외부경보장치를 구동시키는 구동부와; 상기 부분들에 안정전원을 공급하는 전원부를 구성시킨 충격감지시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 센서부가 프린트기판상에 설치되는 동시에 프린트기판을 지지하는 소정간격을 둔 돌기들에 의하여 현가되는 무게질량, 무게질량내에 고정되고, 상기 질량의 최상단을 돌출하여 루프를 형성한 코일과, 상기 코일이동루프를 그의 동체를 둘러싸고 상하이동하므로 인덕턴스를 발생시키는 당자성체코어들로 구성시킨 충격감지시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 타이밍펄스발생부가 소정시정수를 갖는 반파정류회로로 구성되게 한 충격감지시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 증폭부로부터 신호가 고레벨 및 저레벨의 저역필터를 경유하게 하므로 충격의 강약을 2가지 펄스폭으로 구분할 수 있게한 충격감지시스템.