KR100630507B1 - 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량이 써치 코일이 설치된 구역에 진입 - 정지 - 진출하는 상태를 정확하게 판단하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 코어 및 코일로 구성된 써치 코일과; 상기 써치 코일의 인덕턴스(L)를 포함하여 발진 신호를 출력하는 발진 회로와; 상기 발진 회로에서 출력되는 발진 신호의 주파수를 확인하여 차량의 진입 및 진출과 주차 중 상태를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치를 제공한다.

주차, 써치 코일, 발진 회로, 차량

Description

써치 코일을 이용한 주차 감지 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Detecting of Parking Using Search Coil}

도 1은 본 발명에 따른 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치에서 발진 회로를 설명하기 위한 회로도.

도 3은 종래 기술과 본 발명간의 동작 비교 설명을 위한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 써치 코일 20 : 발진 회로

22 : 발진 소자 32 : 증폭부

34 : 컨버터 36 : 제어부

38 : 출력부

본 발명은 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량이 써치 코일이 설치된 구역에 진입 - 정지 - 진출하는 상태 를 정확하게 판단하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금속으로 이루어진 차량의 주차를 감지하기 위하여 현재 사용하고 있는 주차 감지기 중 코일을 이용한 방식은 루프, 플럭스 게이트, 써치 코일 방식으로 분류할 수 있다.

상기 루프 방식의 경우에는 정해진 코일에 주파수와 전류를 흘려 코어에 감겨진 코일에 인덕턴스가 형성되도록 한 후 코일위로 차량이 통과하는 경우 차량과 코일 사이에는 자속의 변화가 발생한다. 이러한 자속변화로 차량에는 자속변화의 반대 방향의 자장이 형성되고 이 자장은 기존 자장과 결합하여 인덕턴스의 변화가 발생한다. 차량의 통과로 인덕턴스의 변화가 생기면 감지기에서 일어나는 주파수의 변화를 통하여 차량의 존재 유무를 판단한다.

그러나, 루프 코일의 크기로 인해 설치시 시공이나 유지 보수에 큰 어려움이 있다.

상기 플럭스 게이트 방식은 1차 코일에 교류 전류를 인가시켜 2차 코일에 유도되는 2차 고조파를 측정하여 차량이 통과할 때 자기장의 변화를 감지한다. 플럭스 게이트 방식은 루프 코일에 비해 설치시에 장점이 있지만 비교적 복잡한 회로가 사용되며, 차량에 따른 국부적인 자기 분포의 차이로 인해 오차가 심하다.

상기 써치 코일 방식에 사용되는 써치 코일은 자기 코어에 코일이 감겨진 것으로, 패러데이 전자기 유도 법칙에 의해서 시간에 따른 외부 자기장의 변화에 의해서 자성체 코어 내부에 유기되는 자속(Φ)의 변화에 따라 신호가 출력되는 것이 다.

따라서, 써치 코일로부터 신호를 출력시키기 위해서는 코어 내부의 자속 변화를 유발시켜야 한다.

이와 같은 서치 코일을 이용한 종래 기술 중 대표적인 것이 실용신안등록 제 314113호의 "물체 감지용 써치 코일"에 개시되어 있다.

상기 실용신안등록 제 314113호는 일반적인 고주파 발진형 근접 센서를 이용한 것으로, 주차 구역의 바닥에 써치 코일을 내장시키고, 차량의 진입 -> 주차 -> 진출 상황을 감지하는데, 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 차량이 주차 구역에 진입하면 즉, 써치 코일이 설치된 위치를 통과하는 순간에 차량(차량은 철과 같은 강자성체 소재가 많이 이용되므로 차량 전체를 강자성체라고 할 수 있다)에서 발생되는 자속이 써치 코일에 영향을 끼쳐 전압을 발생시킨다.

이는 써치 코일에 대하여 차량이 접근하면서 자속의 변화가 있으므로, 이로 인하여 전압이 발생되는 것이고, 차량이 주차 구역에 정지하면 자속의 변화가 없는 상태이므로 전압이 발생되지 않다가, 차량이 주차 구역으로부터 진출하면 다시 자속이 변하므로 전압이 발생된다.

도 3의 (A)를 참조하여 정리하면, 주차 구역에 차량이 진입할 때와 진출할 때에만 써치 코일로부터 전압이 출력되고, 주차 중에는 전압이 출력되지 않는다.

이렇게 동작하는 실용신안등록 제 314113호는 차량의 진입과 진출 순간에만 차량을 감지하고, 주차 중일 때에는 차량의 존재 여부를 감지하지 못한다.

따라서, 써치 코일별로 차량이 진입 진출에 따른 한쌍의 신호가 있어야만 정 상적으로 주차 관리를 할 수 있다.

그러나, 주차 관리 중에 주차 관리 시스템이 정전 등의 상황에 의하여 차량의 진입이나 진출을 감지하지 못하는 상태나, 진입 또는 진출 신호 중 어느 한 신호라도 손실된 상태에서는 차량의 주차 여부를 판단할 수 없는 문제점을 안고 있다.

또한, 상기와 같은 종래 기술은 출력 신호가 전압의 차로 나타나기 때문에 전압의 차이가 판독할 수 있는 기준치보다 작게 감지될 경우에는 에러가 발생하는 문제점도 안고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 써치 코일이 설치된 주차 구역에 차량이 진입하거나 진출하는 상황과 주차 중 상황을 정확하게 감지하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치에 있어서, 코어 및 코일로 구성된 써치 코일과; 상기 써치 코일의 인덕턴스(L)를 포함하여 발진 신호를 출력하는 발진 회로와; 상기 발진 회로에서 출력되는 발진 신호의 주파수를 확인하여 차량의 진입 및 진출과 주차 중 상태를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치를 제공한다.

상기 써치 코일의 코어는 일반식 Co_aFe_b(B-Si)_cM_d(상기 M은 C, P, Cr, Ni, Mn, Nb 중에서 선택된 적어도 어느 한 원소이며, 상기 a, b, c, d는 각각 25 < a < 75; 0 < b < 20; 15 < c < 30; 0 < d < 5이다)으로 조성되어, 300 ∼ 450℃의 온도에서 열처리된 것이다.

또한, 상기 써치 코일의 코어는 상기와 같은 Co계 비정질 합금(Amorphous alloy) 외에도 Nano Crystalline, Permalloy 등의 합금으로 이루어질 수 있다.

상기 발진 회로는 상기 써치 코일의 인덕턴스(L)와, 상기 써치 코일에 병렬 또는 직렬 연결되는 캐패시터(C)를 포함하는 LC 발진 회로로 구성된다.

상기 제어부는 상기 발진 회로에서 출력되는 발진 신호의 주파수가 차량이 없는 상태에서의 주파수를 기준 주파수로 설정하고, 상기 기준 주파수보다 높아지거나 낮아지는 주파수가 감지되는 순간을 주차 진입으로 판단하고, 상기 기준 주파수보다 높거나 낮은 주파수를 유지하는 시간을 주차 중으로 판단하고, 상기 기준 주파수보다 높거나 낮은 주파수를 유지하는 상태에서 상기 기준 주파수로 변하는 순간을 진출로 판단한다.

상기 제어부는 상기 발진 회로에서 출력되는 발진 신호를 증폭하기 위한 증폭부와, 주파수 카운트를 용이하게 하기 위해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 컨버터를 더 포함하여 구성된다.

그리고, 본 발명은 써치 코일을 이용한 물체 감지 방법에 있어서, 써치 코일의 인덕턴스를 포함하는 발진 회로를 구성하여, 상기 발진 회로에서 출력되는 발진 신호의 주파수가 차량이 없는 상태에서의 주파수를 기준 주파수로 설정하는 단계; 상기 기준 주파수보다 높아지거나 낮아지는 주파수가 감지되는 순간을 주차 진입으로 판단하고, 상기 기준 주파수보다 높거나 낮은 주파수를 유지하는 시간을 주차 중으로 판단하는 단계; 및 상기 기준 주파수보다 높거나 낮은 주파수를 유지하는 상태에서 상기 기준 주파수로 변하는 순간을 진출로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 방법을 제공한다.

(실시예)

본 발명에 따른 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 코어(12)에 코일(14)이 권선되어 미리 설정된 인덕턴스(L)를 가지는 써치 코일(10)과 연결되는 다수의 발진 소자(22)로 구성되는 발진 회로(20); 상기 발진 회로(20)에서 출력되는 미약한 발진 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부(32); 상기 증폭부(32)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터(34); 상기 컨버터(34)에 의하여 디지털 신호로 변환된 신호의 주파수를 측정하여 주차 상태를 판단하는 제어부(36); 상기 제어부(36)에 의하여 판단된 주차 상태를 출력하는 출력부(38)로 구성된다.

본 발명에 사용되는 상기 발진 회로(20)는 상기 써치 코일(10)을 발진기의 인덕턴스 성분으로 사용하여 구현되는 것이므로, 상기 써치 코일(10)의 인덕턴스(L)와 상기 써치 코일(10)에 병렬 또는 직렬 연결되는 캐패시터(C)를 포함 하여 구성되는 LC 발진 회로로 구현되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 발진 회로(20)의 바람직한 실시예를 도 2에 나타내었는데, 상기 써치 코일(10)에 병렬로 연결되는 캐패시터 C₁, 상기 써치 코일(10)과 캐패시터 C₁의 병렬 회로에 연결되어 발진 신호를 출력하기 위한 저항 R₁∼R₃, 캐패시터 C₂, 트랜지스터 Q₁으로 구성된다.

그러나, 도 2에 나타낸 발진 회로 외에도 상기 써치 코일(10)의 인덕턴스(L)를 이용하여 정현파를 출력할 수 있는 발진 회로는 어떤 방식이든 사용 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치는 다음과 같이 동작한다.

주차 구역에 써치 코일(10)이 설치된 상태에서 전원 전압(Vcc)이 발진 회로(20)에 공급되면, 상기 발진 회로(20)를 구성하는 써치 코일(10)의 인덕턴스 L과 캐패시터 C₁의 캐패시턴스 C에 의한 수학식 1의 주파수(f)를 가지는 발진 신호가 출력된다.

상기와 같은 대기 상태에서 주차 구역에 차량이 진입하면, 차량의 금속에 의하여 상기 써치 코일(10)의 인덕턴스(L)가 변화한다.

상기와 같이 써치 코일(10)에 금속이 접근하면 인덕턴스(L)가 변화하는 이유 는 다음과 같다.

상기 써치 코일(10)에 전원 전압(Vcc)이 공급되어 발진이 일어나는 상태에서 상기 써치 코일(10)에 차량 즉, 금속이 접근하면, 상기 써치 코일(10)에서 발생되는 자계가 금속에 유도되어 금속 내부에 와류를 형성하고, 이는 써치 코일(10)의 임피던스를 증가시키는 요인으로 작용하여 상기 발진 회로(20)의 주파수를 변화시킨다.

따라서, 상기 제어부(36)는 상기 발진 회로(20)에서 출력되는 발진 신호를 상기 증폭부(32) 및 컨버터(34)를 통하여 전달받아 그 주파수를 감시함으로써 해당 주차 구역에 대한 주차 진입 시각, 주차 시간, 진출 시각을 정확하게 판단할 수 있는 것이다.

즉, 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이, 써치 코일(10)이 설치된 어느 한 주차 구역이 주차를 대기하고 있는 상태에서는 상기 발진 회로(20)가 원래의 주파수로 즉, 제 1주파수로 발진하고 있다가, 주차 구역에 차량이 진입하는 순간 차량의 금속과 상기 써치 코일(10)간의 상호 간섭에 의하여 발진 회로(20)의 발진 주파수가 변화되어 제 2주파수가 출력된다.

제 2주파수가 출력되는 순간에 바로 제어부(36)에 의하여 감지되고, 제어부(36)는 해당 주차 구역에 대한 차량의 주차 시각을 확인하고, 제 2주파수로 출력되는 시간 동안 주차 시간으로 판단하며, 차량이 해당 주차 구역을 진출하여 제 1주파수로 변환되는 순간을 진출 시각으로 판단한다.

따라서, 상기 제어부(36)는 제 1주파수와 제 2주파수간의 변환되는 시점을 기준으로 하여 주차 시작 시각과 주차 시간, 주차 종료 시각을 정확하게 판단할 수 있는 것이다.

이와 같은 동작 상의 특징은, 주차 도중에 시스템의 작동 정지 등의 상황이 발생하여도 주차 시작 시각과 주차 시간의 데이터를 근거로 하여 정확한 주차 관리를 할 수 있는 것이다.

한편, 상기 써치 코일(10)에 사용되는 코어(12)는 아몰퍼스 합금으로 이루어진 코어를 사용하는데, 기존의 써치 코일에 사용되었던 페라이트, 규소, 니켈, 퍼머로이 등과 같은 코어보다 히스테리시스 특성과 투자율(μ_r) 면에서 월등히 우수하다.

상기와 같이 자기적 특성(특히, 투자율 특성)이 우수한 아몰퍼스 합금을 코어(12)로 사용하면 수학식 2와 같이 써치 코일(10) 내의 같은 코어 사이즈에 비하여 훨씬 큰 출력신호(V)를 나타낼수 있다.

본 발명에 사용된 아몰퍼스 합금은 일반식 Co_aFe_b(B-Si)_cM_d 으로 조성된다.

상기 a, b, c, d 는 원자%로 각각 25 < a < 75; 0 < b < 20; 15 < c < 30; 0 < d < 5이며, 상기 M은 C, P 등의 유리 형성 촉진 원소 또는 Cr, Ni, Mn, Nb과 같은 전이 금속 중 선택된 하나의 원소이다.

상기 코어(12)는 일반식 Co_aFe_b(B-Si)_cM_d으로 조성된 조성물을 0.025mm 정도 의 두께로 형성하여 300 ∼ 450℃의 온도에서 0.5∼2시간 정도 열처리하여 형성된다.

또한, 상기 실시예에서는 상기 써치 코일을 일반식 Co_aFe_b(B-Si)_cM_d으로 조성된 것을 예로 들어 설명하였지만, 경우에 따라서는 Nano Crystalline, Permalloy 등의 합금으로 이루어진 코어를 사용하는 써치 코일을 이용할 수도 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 첫째, 기존의 써치 코일 방식이 외부 자기장에 따른 내부 코어의 자속 변화량이 존재해야만 출력 신호가 나타나 차량이 정지해 있을때는 차량이 없는 것으로 판단하지만, 본 발명은 써치 코일에 주파수 발진 회로를 추가하여 써치 코일에 일정 주파수와 전류를 흘려서 코일에 인덕턴스를 형성시킨 후 주파수 출력을 통해 차량을 검지함으로써 차량이 정지해 있을 때도 주차 여부를 정확하게 검지해 낼 수 있다.

둘째, 본 발명은 차량이 주차를 위하여 진입, 주차, 진출하는 과정이 종래와 같이 전압 신호로 출력되는 것이 아니라 주파수로 변화되어 출력되기 때문에 신호 구별을 정확하게 처리할 수 있어서 오신호에 따른 에러가 발생하지 않는다.

셋째, 상기의 써치 코일의 일반식 Co_aFe_b(B-Si)_cM_d(25 < a < 75; 0 < b < 20; 15 < c < 30; 0 < d < 5, M은 C, P, Cr, Ni, Mn, Nb 중 하나)으로 이루어진 것을 사용함으로써 히스테리 특성과 투자율 특성을 극대화하여 큰 출력 신호를 얻을 수 있기 때문에 보다 정확한 신호 검출을 할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (6)

1. 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치에 있어서,

   코어 및 상기 코어에 권선된 코일로 구성되어 주차구역에 설치되며, 접근되는 차량에 의하여 인덕턴스가 변화되는 써치 코일과;

   상기 써치 코일의 인덕턴스(L)를 포함하여 접근되는 차량에 의해 발진 주파수가 변경되는 발진 신호를 출력하는 발진 회로와;

   상기 주차구역 내에 차량이 없는 상태에서 발진 회로에서 출력되는 발진 신호의 주파수를 기준 주파수로 설정하고, 상기 주차구역으로 차량이 진입함에 따라 인덕턴스가 변화하여 발진신호의 발진 주파수가 기준 주파수보다 높아지거나 낮아지는 주파수가 감지되는 순간을 주차 진입으로 판단하며, 상기 기준 주파수보다 높거나 낮은 주파수를 유지하는 시간을 주차 중으로 판단하고, 상기 기준 주파수보다 높거나 낮은 주파수를 유지하는 상태에서 차량이 주차구역을 진출함에 따라 상기 발진회로의 발진신호의 발진 주파수가 상기 기준 주파수로 변하는 순간을 진출로 판단하는 방식으로 차량의 진입, 주차상태 및 진출 상태를 판단하기 위한 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 발진 회로는 상기 써치 코일의 인덕턴스(L)와, 상기 써치 코일에 병렬 또는 직렬 연결되는 캐패시터(C)를 포함하는 LC 발진 회로로 구성된 것을 특징으로 하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 발진 회로에서 출력되는 발진 신호를 증폭하기 위한 증폭부와, 주파수 카운트를 용이하게 하기 위해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 컨버터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 장치.
6. 써치 코일을 이용한 주차 감지 방법에 있어서,

   주차구역에 설치된 써치 코일의 인덕턴스를 포함하여 접근되는 차량에 의하여 인덕턴스가 변화될 때 발진 주파수가 변경되는 LC 발진회로를 구성하는 단계;

   상기 주차구역 내에 차량이 없는 상태에서 발진 회로에서 출력되는 발진 신호의 주파수를 기준 주파수로 설정하는 단계;

   상기 주차구역으로 차량이 진입함에 따라 인덕턴스가 변화하여 발진신호의 발진 주파수가 기준 주파수보다 높아지거나 낮아지는 주파수가 감지되는 순간을 주차 진입으로 판단하며, 상기 기준 주파수보다 높거나 낮은 주파수를 유지하는 시간을 주차 중으로 판단하는 단계; 및

   상기 기준 주파수보다 높거나 낮은 주파수를 유지하는 상태에서 차량이 주차구역을 진출함에 따라 상기 발진회로의 발진신호의 발진 주파수가 상기 기준 주파수로 변하는 순간을 진출로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 써치 코일을 이용한 주차 감지 방법.

Images