KR0175760B1 - 전파방식의 근접거리 경보장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전파방식의 근접거리 경보장치에 관한 것으로, 특히 지속파(Continuous Wave) 방식의 전파를 송신하고, 물체에 의해 반사되는 전파를 수신하여, 물체와의 거리가 접근함에 따른 도플러 효과를 이용하여 물체와의 근접거리를 감지하는 거리 경보장치에 대한 것이다.

본 발명은, 송수신 안테나 기능 및 동조회로의 인덕터 기능을 가지는 인덕터; 상기 인덕터의 일단에 그 베이스가 연결된 트랜지스터; 상기 트랜지스터의 베이스와 이미터 사이에 연결된 커패시터; 상기 트랜지스터의 이미터와 그라운드 사이에 직렬로 연결되며, 소정의 발진조건하에서 용량성으로 동작하여 커패시터와 등가용량을 갖도록 형성된 인덕터와 저항기;를 포함하여 구성되는 발진회로부; 전원을 상기 발진회로부의 트랜지스터에 바이어스하기 위한 전원 바이어스 회로부; 상기 발진회로부로부터의 발진출력의 도플러 파형신호를 판별하기 위한 도플러 판별회로; 상기 도플러 판별회로로부터의 제어신호에 따라 경보음을 발생시키는 경보음 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전파방식의 근접거리 경보장치를 제공함으로서, 종래의 근접거리 경보장치에 비하여 그 감지범위가 확대되는 효과와, 근접거리의 변화율 등을 판별할 수 있게 하는 효과를 제공한다.

Description

전파방식의 근접거리 경보장치

본 발명은 전파방식의 근접거리 경보장치에 관한 것으로, 특히 지속파(Continuous Wave) 방식의 전파를 송신하고, 물체에 의해 반사되는 전파를 수신하여, 물체와의 거리가 접근함에 따른 도플러 효과를 이용하여 물체와의 근접거리를 감지하는 거리 경보장치에 대한 것이다.

본 발명의 근접거리 경보장치는 물체와 본 장치와의 거리가 근접함에 따라서 사용자에게 경보를 제공하는 장치를 말한다.

본 장치의 일 사용예로서, 본 장치는 자동차 등의 후방에 설치되는 자동차의 후진시 자동차와 그 후방의 물체와의 거리가 일정한도 이내로 근접하면, 자동차 운전자에게 그 근접거리를 경보하기 위한 용도로서도 사용가능하다.

종래 기술의 상기 근접거리 경보장치는 통상적으로 적외선 투사방식의 근접거리 탐지장치가 사용되고 있다. 이러한 적외선 투사방식은 장치에서 적외선을 방사하고, 물체에서 반사되어 수신되는 적외선의 양을 감지하여 물체와의 접근거리를 감지하는 방식을 말한다.

상술한 종래 기술의 근접거리 경보장치에서는 그 감지장치에서의 적외선의 방사패턴이 좁음으로 인해, 근접거리를 감지할 수 있는 영역이 한정되는 문제점을 가지고 있다. 또한 넓은 감지영역을 감지하게 하기 위해서는 상기 적외선 감지기를 다수개 배열하여야 하는 등으로 인한 비용상승의 문제가 있다.

한편, 종래 기술의 근접거리 경보장치에서는 물체의 접근에 따른 경보음의 소리변화가 없으므로, 그 감지거리에 따른 상황의 정도에 비례하여 대처하게 할 수 없고, 극단적인 상황이 되어야만 그 경보장치가 작동하는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결한 근접거리 감지장치로서, 물체의 접근에 따라 비례하여 그 경보음의 크기가 변화하며, 또한 근접거리의 감지범위가 넓은 근접거리 감지장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

재1도는 본 발명 전파방식의 근접거리 경보장치의 블럭구성도.

제2도는 본 발명 전파방식의 근접거리 경보장치의 발진회로부 및 그 바이어스부의 일 실시예를 보인 회로도.

제3도는 제2도의 발진회로부의 동작설명을 위한 등가 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 근접거리 감지회로 200 : 송수신 안테나

300 : 도플러 판별회로 400 : 경보음 발생회로

L1,L2,L3 : 인덕터 Q1 : 트랜지스터

C1,C2,C3,C4 : 커패시터 R1,R2,R3,R4 : 저항기

D1 : 다이오드

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 송수신 안테나 기능 및 동조회로의 인덕터 기능을 가지는 인덕터; 상기 인덕터의 일단에 그 베이스가 연결된 트랜지스터; 상기 트랜지스터의 베이스와 이미터 사이에 연결된 커패시터; 상기 트랜지스터의 이미터와 그라운드 사이에 직렬로 연결되며, 소정의 발진조건하에서 용량성으로 동작하여 커패시터와 등가용량을 갖도록 형성된 인덕터와 저항기;를 포함하여 구성되는 발진회로부; 전원을 상기 발진회로부의 트랜지스터에 바이어스하기 위한 전원 바이어스 회로부; 상기 발진회로부로부터의 발진출력의 도플러 파형신호를 판별하기 위한 도플러 판별회로; 상기 도플러 판별회로로부터의 제어신호에 따라 경보음을 발생시키는 경보음 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전파방식의 근접거리 경보장치를 제공한다.

[실시예]

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 주파수 변조방식을 사용한 근접거리 경보장치의 개략적인 회로구성도이다.

본 장치의 구성은 크게 보아 근접거리 감지회로(100), 송수신 안테나(200), 도플러 판별회로(300), 및 경보음 발생회로(400)로 구분된다.

제2도는 본 발명에 따른 근접거리 경보장치의 근접거리 감지회로(100)의 회로구성도이다. 이하, 근접거리 감지회로(100)의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 근접거리 경보장치의 근접거리 감지회로(100)는 바이어스 회로, 안테나(L2), 및 발진회로를 포함하여 구성된다.

본 발명의 상기 근접거리 감지회로(100)의 상세한 동작을 설명하면 다음과 같다.

바이어스 회로는 전지전압(Vs)을 기타 회로의 각부에 공급하는 역할을 수행한다. 바이어스 회로는 저항기(R1,R3)와 다이오드(D1) 및 커패시터(C1)로 구성된다.

이때, 발진회로의 교류성분을 등가회로로 보면, 다이오드(D1)은 쇼트상태로 되고, 바이패스 커패시터(C1,C4)들 또한 등가적으로 쇼트상태로 된다.

또한 인덕터(L3)와 저항기(R2)는 본 발명의 후술하는 사용 주파수 대역에서 용량성으로 동작하고, 상기 트랜지스터(Q1)의 이미터와 그라운드간의 커패시터(C3)와 등가로 동작한다.

본 발명의 발진기 회로는 그 발진상태에서의 등가회로는 제3도와 같다. 이 회로는 통상 콜핏츠 발진회로라고도 한다.

제3도에서 인덕터(L12)와 두 개의 커패시터(C12,C13)는 콜핏츠 공진회로를 구성한다. 이 공진회로는 트랜지스터(Q11)의 콜렉터와 베이스 사이에 각각 커패시터가 직렬로 접속되고 이 두 개의 커패시터의 접속점을 에미터에 접속한다. 이와 같이 출력동조신호의 일부를 입력측에 귀환시키는 방식을 콜핏츠 발진회로라 한다.

여기서 이 발진회로가 지속적으로 발진하기 위해서는 귀환전류가 충분히 커야 한다. 따라서 상기 트랜지스터(Q11)의 전류증폭률 hfe는 충분히 큰 것을 사용하여야 한다. 이때의 트랜지스터(Q11)의 전류증폭률 hfe와 커패시터 사이의 수식을 다음식으로 표현할 때를 본 발진회로의 발진조건이라 한다.

C13/C12.

여기서 커패시터(C13)는 동조회로의 콜렉터-이미터간의 커패시터, 커패시터(C12)는 베이스-이미터간의 커패시터이다.

여기서 상기 동조회로의 정전용량을 보면 상기 커패시터(C13)와 커패시터(C12)가 직렬로 접속되어 있으므로, 합성 정전용량 C는, C=C13×C12/(C13+C12)으로 결정된다.

따라서 상기 회로의 발진주파수는 다음식으로 결정된다.

f = 1/(2π√(L×C13×(C12+Cπ)/(C13+C12+Cπ))).

여기서 Cπ는 상기 트랜지스터(Q11)의 베이스-에미터간의 정전용량을 말한다.

본 발명에서 사용하는 상기 발진주파수의 대역은 안테나(200)와의 매칭을 고려하여 결정하여야 하며, 그 발진주파수가 높을수록 소형의 안테나(200)로도 좋은 임피던스 매칭을 이루어 보다 효율 좋은 송수신장치가 구성될 수 있다.

상기 발진주파수는 수백 MHz대의 주파수가 적당하며, 바람직한 일실시예로서 상기 주파수는 약 350MHz의 주파수가 바람직하다.

이하 본 장치에서 송신된 전파가 그 안테나(200) 주변의 물체에 의해 반사되어 이를 수신하여 그 거리를 감지하는 작용에 대해 설명한다.

안테나(200) 주변의 물체에서 반사되어 수신되는 전파는 송신전류에 비례하여 전압이 유기되는 한편, 송신전류의 위상은 변하지 않는다. 따라서 주변 물체에 의해 반사되어 수신되는 전압은 안테나(200)의 임피던스의 변화를 초래하며, 이러한 관계를 수식으로 나타내면 아래와 같다.

Z = e/I.

여기에서, I는 안테나(200)의 송신전류, e는 반사에너지로 인한 전압성분을 말한다.

본 발명 근접거리 탐지장치와 안테나 주변의 물체와의 거리가 가까워짐에 따라 다음 두 개의 현상이 일어난다. 그 첫째는 반사신호가 강해짐에 따라, e의 크기가 증가하는 현상이며, 그 둘째는 본 장치와 주변물체와의 거리가 송신전파의 파장에 비하여 1/4 파장 변화할 때마다 e와 I사이의 위상이 180˚씩 변화하는 현상이다.

따라서, 본 장치의 안테나가 그 주변물체에 접근함에 따라 송수신 안테나(200)의 임피던스 페이저는 나선을 그리며 축소된다. 따라서 안테나(200)의 총 임피던스는 주변물체와 안테나의 거리가 반파장 단축될때마다 한 사이클을 그리면서 주기적으로 작아지거나 커진다. 본 장치의 안테나와 목표물과의 거리가 멀어지면, 상기 임피던스 페이저는 나선을 그리면서 점차로 확대된다. 이러한 효과를 도플러 효과라 한다.

상기 작용을 통해 그 수신전파의 도플러 파형은 본 발명의 도플러 판별회로(300)에 입력된다.

본 발명의 도플러 판별회로(300)는 상기 근접거리 감지회로(100)에서 수신된 도플러 파형에 의해 물체와의 접근거리를 판별하여 후술하는 경보음 발생회로(400)에 입력하는 기능을 수행한다.

본 발명의 상기 도플러 판별회로(300)의 일 실시예로서 포락선 검파회로에 의하여 그 판별회로를 구성할 수 있다. 본 발명의 송수신 안테나(200)와 물체와의 거리가 가까워질수록 이 포락선 검파파형의 진폭은 상승한다. 따라서, 도플러 판별회로(300)는 상기 검파신호의 진폭을 감지하고, 이에 비례하여 경보음 발생회로(400)의 제어신호를 발생할 수 있다.

본 발명의 경보음 발생회로(400)는 통상의 스피커를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 도플러 판별회로(300)에서의 제어신호에 따라 그 출력음량이 조절되는 회로로 구성된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 구성과 그 작용에 따르면, 본 발명 전파방식의 근접거리 경보장치는 종래의 근접거리 경보장치에 비하여 그 감지 영역이 넓으므로, 감지범위가 확대되는 효과를 제공한다.

본 발명의 근접거리 경보장치는 물체와의 거리가 근접할수록 이에 비례하여 그 경보음의 크기가 변화하므로, 사용자에게 청각적 변화에 따른 근접거리의 변화율 등을 판별할 수 있게 하는 효과를 또한 제공한다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (2)

1. 송수신 안테나 기능 및 동조회로의 인덕터 기능을 가지는 인덕터(L2); 상기 인덕터(L2)의 일단에 그 베이스가 연결된 트랜지스터(Q1); 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스와 이미터 사이에 연결된 커패시터(C2); 상기 트랜지스터(Q1)의 이미터와 그라운드 사이에 직렬로 연결되며, 소정의 발진조건하에서 용량성으로 동작하여 커패시터(C3)와 등가용량을 갖도록 형성된 인덕터(L3)와 저항기(R2);를 포함하여 구성되는 발진회로부; 전원(Vs)을 상기 발진회로부의 트랜지스터(Q1)에 바이어스하기 위한 전원 바이어스 회로부; 상기 발진회로부로부터의 발진출력의 도플러 파형신호를 판별하기 위한 도플러 판별회로(300); 상기 도플러 판별회로(300)로부터의 제어신호에 따라 경보음을 발생시키는 경보음 발생부(400)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전파방식의 근접거리 경보장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 도플러 판별회로(300)는 포락선 검파회로를 포함하여 형성되는 도플러 판별회로(300)인 것을 특징으로 하는 전파방식의 근접거리 경보장치.