KR100966163B1 - 자전거 브레이크 센서 모듈 및 상기 센서 모듈을 구비하는 자전거 브레이크 장치 - Google Patents

자전거 브레이크 센서 모듈 및 상기 센서 모듈을 구비하는 자전거 브레이크 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자전거 브레이크 센서 모듈 및 상기 센서 모듈을 구비하는 자전거 브레이크 장치에 관한 것으로서, 특히 가속도 센서, 기울기 센서, 자이로 센서 등의 운동 감지 센서를 이용하여 자동적으로 자전거의 가속 및 감속 상태를 파악하고 브레이크등을 점멸할 수 있는 자전거 브레이크 센서 모듈 및 상기 센서 모듈을 구비하는 자전거 브레이크 장치에 관한 것이다.
운동 감지 센서, 센서 모듈, 브레이크등, 자전거

Description

자전거 브레이크 센서 모듈 및 상기 센서 모듈을 구비하는 자전거 브레이크 장치 {Brake sensor module for a bicycle and the braking appratus for a bicycle using the sensor module}
본 발명은 자전거 브레이크 센서 모듈 및 상기 센서 모듈을 구비하는 자전거 브레이크 장치에 관한 것으로서, 특히 가속도 센서, 기울기 센서, 자이로 센서 등의 운동 감지 센서를 이용하여 자동적으로 자전거의 가속 및 감속 상태를 파악하고 브레이크 등을 점멸할 수 있는 자전거 브레이크 센서 모듈 및 상기 센서 모듈을 구비하는 자전거 브레이크 장치에 관한 것이다.
자전거는 오랫동안 대중교통수단 및 레저수단의 일부로 널리 이용되어 왔으며, 최근 환경보호를 위한 전 세계적 공감대의 형성에 의해 환경친화적 교통수단의 대명사로 인식되고 있다.
근래에는 도로 상에 자전거 이용자가 많아짐에 따라 충돌이나 추돌 사고 등이 빈번하게 되고, 이를 방지하기 위해 자전거에 브레이크등이나 방향지시등을 구비한 자전거에 대한 필요성이 제기되고 있다.
먼저, 자전거에 방향지시등을 구비한 종래의 자전거는 대체로 자전거의 핸들 주변에 장착된 방향지시용 스위치를 사용자가 직접 조작함에 의해 방향지시등을 점등하는 방식이었으며, 따라서, 자전거 주행시 사용자가 방향지시용 스위치를 조작하는데 주의를 기울이다 보면 안전운전에 필요한 주의력이 분산되어 오히려 사고로 이어질 수 있는 위험이 있을 뿐 아니라, 주행시 위험한 상황이 발생하여 급작스럽게 좌 또는 우회전으로 하는 경우에는 방향지시용 스위치를 조작할 여유가 없게 되어 돌발상황 발생시에는 방향지시등이 무용지물이 될 수밖에 없는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하고자 본 출원인은 2009년 10월 26일자로 "자전거 방향 지시용 센서 모듈 및 상기 센서 모듈을 구비한 자전거 방향 지시 장치"를 출원한 바 있다.
한편, 자전거에 방향지시등을 구비한 종래의 자전거의 경우 대체로 브레이크 레버에 접점 스위치를 부착하여 운전자가 브레이크 레버를 통해 기계적으로 브레이크를 잡을 때 상기 접점 스위치와 전기적으로 연결된 브레이크 등을 점등하는 방식이었다. 따라서, 종래의 자전거는 브레이크 레버의 접점 스위치의 접촉 여부로 브레이크 등을 온오프 시키는 구조이므로 브레이크 레버의 조작 불량, 접점 스위치의 동작 불량 등의 경우 브레이크등을 원활히 동작할 수 없을 뿐 아니라, 브레이크등을 통해 자전거의 가속, 감속 상태나 제동 상태를 파악할 수 있는 방법이 없었다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 자전거의 가속 및 감속 상태, 제동 상태를 후방 자전거 운전자가 알 수 있도록 브레이크등을 점멸할 수 있는 자전거 브레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 자전거 운전자의 의도적 조작 없이도 자전거의 가속, 감속 상태에 맞추어 브레이크등을 점멸할 수 있도록 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 운동 감지 센서를 이용하여 브레이크 등을 점멸함으로써 사용자의 개입이나 조작 없이도 자전거의 운동상황을 시각적으로 확인할 수 있도록 해 주는 자전거 브레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 자전거의 속도 변화를 자동으로 감지하여 제동 상태 및 제동 상태의 변화를 브레이크등을 통해 지시할 수 있는, 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 자전거의 내리막 또는 오르막 경사면 주행 상태를 감안하여 브레이크등을 통해 점멸할 수 있는, 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자전거 브레이크 장치는, 자전거의 가속과 감속에 따른 주행방향으로의 속도 변화를 측정하기 위해 상기 자전거의 주행방향(F축)으로 배치된 수평 가속도 센서 및 상기 수평 가속도 센서에 직각인 수직축(Z축) 방향으로 설치되며 경사변화를 측정하는 수직 가속도 센서를 포함하는 센서부와, 상기 센서로부터의 신호에 따라 브레이크등을 제어하는 제어부와, 상기 센서부와 제어부에 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하여 구성되는 자전거 브레이크 장치로서,
상기 수평 가속도 센서의 출력은 하기 (1)식
Figure 112010022740718-pat00013
..... (1)
으로 결정되고,
상기 수직 가속도 센서의 출력은 하기 (2)식
Figure 112010022740718-pat00014
..... (2)
으로 결정되며,
상기 θ는 평지에 대한 오르막 기울기를 나타내는 각도이며, 상기 Vf,offset과 VZ,offsset는 각각 평지 주행시의 출력값이며, 상기 S는 가속도 센서의 감도인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자전거가 오르막 주행시에는 상기 수평 가속도 센서의 출력 Vf,output이 Vf,offset보다 작아지고, 상기 수직 가속도 센서의 출력 VZ,output이 VZ,offsset보다 작아지며, 상기 자전거가 내리막 주행시에는 상기 수평 가속도 센서의 출력 Vf,output이 Vf,offset보다 커지고, 상기 수직 가속도 센서의 출력 VZ,output이 VZ,offsset보다 작아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 오르막 또는 내리막 주행의 경우 상기 수직 가속도 센서의 출력 변화값을 이용하여 상기 수평 가속도 센서의 출력값을 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 수평 가속도 센서 및 상기 수직 가속도 센서로부터의 신호를 이용하여 감속 정도에 따라 감속 상태를 서로 다르게 표시하도록 상기 브레이크등을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 마이컴을 포함하여 구성되며, 상기 전원부는 태양 전지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부로부터의 신호에 따라 자전거의 이동 속도, 이동 시간, 이동 거리 중 적어도 하나를 표시하기 위한 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 브레이크등은 상기 자전거 브레이크 장치와 이격되어 상기 자전거에 장착되고 상기 브레이크등과 상기 자전거 브레이크 장치는 유선으로 연결되거나, 또는 상기 브레이크등이 상기 자전거 브레이크 장치의 일측에 일체형으로 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 자전거 브레이크 장치의 장착 각도의 오차에 대응하여 상기 수직 가속도 센서의 초기값을 보정하는 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부는, 상기 운동 감지 센서의 출력단에 연결된 차동증폭회로부, 슈미트트리거회로부 및 LED구동회로부로 구성된 증폭회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자전거 운전자의 의도적 조작 없이도 자전거의 가속, 감속 상태에 맞추어 브레이크등을 점멸할 수 있도록 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 운동 감지 센서를 이용하여 브레이크 등을 점멸함으로써 사용자의 개입이나 조작 없이도 자전거의 운동상황을 시각적으로 확인할 수 있도록 해 주는 자전거 브레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 자전거의 속도 변화를 자동으로 감지하여 제동 상태 및 제동 상태의 변화를 브레이크등을 통해 지시할 수 있는, 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 자전거의 내리막 또는 오르막 경사면 주행 상태를 감안하여 브레이크등을 통해 점멸할 수 있는, 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브 레이크 센서 모듈 및 자전거 브레이크 장치가 제공된다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 더 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브레이크 장치를 장착한 자전거의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브레이크 장치(200)는 자전거의 주행 방향으로의 속도 변화 감지를 위해 자전거의 핸들 축(160) 또는 그와 평행한 선(미도시) 상의 자전거의 일측에 장착되며, 내부의 운동 감지 센서(미도시)는 자전거의 중심축선(140) 또는 그와 평행한 선(150)에 나란한 방향으로 배치된다. 바람직하게는 도시된 바와 같이 자전거의 중심축선(140)을 수평으로 상방으로 평행이동한 선(150)과 자전거의 핸들 축(160)의 교점 상에 설치된다.
한편, 자전거 브레이크 장치(200)와 운동 감지 센서는 센서의 정상적인 동작이 가능하다면 도 1의 위치와 다른 위치에 설치될 수도 있으며, 따라서 상기 핸들축(160)이나 중심축선(140) 상이 아닌 임의의 곳에 설치되거나, 예컨대 자전거 브레이크 장치(200)의 후방에 브레이크등(미도시)이 일체형으로 제공되는 경우 브레이크등(300)의 위치에 자전거 브레이크 장치(200)가 배치될 수도 있다.
자전거 브레이크 장치(200)는 내부에 장착된 운동 감지 센서를 통해 자전거의 가속, 감속 상태, 평지, 오르막, 내리막 주행을 인지하고 램프를 점멸하기 위한 신호를 브레이크등(300)으로 전송한다.
브레이크등(300)은 자전거의 주행방향의 전방 또는 후방으로 램프가 향하도록 배치되어 있으며, 바람직하게는 좌측 LED 램프(320)와 우측 LED 램프(340)로 구성되어 브레이크 동작 외에도 좌회전과 우회전을 표시할 수 있고, 단순한 점등 기능 외에 다수의 LED 램프를 이용한 기호, 문자 표시 기능도 구비하도록 되어 있다.
자전거 브레이크 장치(200)와 브레이크등(300)에는 각기 근거리 통신을 위한 무선 통신 모듈(예컨대, 블루투스, 지그비 등)이 구비되어 무선으로 신호를 전송하거나, 자전거의 몸체를 따라 구비된 유선을 통해 신호를 전송할 수 있다.
이와 달리, 상기 브레이크등(300)이 상기 자전거 브레이크 장치(200)의 일측에 일체형으로 제공될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치의 구성도이다.
상기 브레이크 장치는 하우징 내에, 자전거의 가속과 감속에 따른 주행방향으로의 속도 변화를 측정하는 적어도 하나의 제 1 운동 감지 센서를 포함하는 센서부(210), 상기 센서로부터의 신호에 따라 브레이크등(도 1의 300)을 제어하는 제어부(240), 상기 센서부(210)와 제어부(240)에 전원을 공급하기 위한 전원부(230)를 포함하여 구성된다.
상기 센서부(210)는 자전거의 가속과 감속을 측정할 수 있는 센서(예컨대, 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서 등)를 구비하도록 구성된다. 센서부(210)의 구성은 당업자에 의해 다양하게 제공될 수 있으나, 상기 실시예에서는 후술하는 바와 같이 제 1 운동 감지 센서 외에, 중심축에 수직하는 방향 즉, 상기 제 1 운동 감지 센서에 직각인 방향으로 설치되며 경사변화를 측정하는 적어도 하나의 제 2 운동 감지 센서를 더 포함하도록 구성된다. 이는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 후술하기로 한다.
상기 제어부(240)는 상기 제 1 운동 감지 센서로부터의 신호에 따라 가속 상태와 감속 상태를 서로 다르게 표시하도록 브레이크등을 제어할 수 있다. 예컨대 가속 상태는 '▲' 또는 '↑' 형태로 표시하고, 감속 상태는 '▼' 또는 '↓' 형태로 표시하도록 브레이크등(도 1의 300)을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(240)는 상기 제 1 운동 감지 센서로부터의 신호에 따라 감속 정도에 따라 감속 상태를 서로 다르게 표시하도록 상기 브레이크등을 제어할 수 있다. 예컨대, 감속 정도에 비례하도록 점멸 속도를 설정하거나, 점멸되는 브레이크등의 LED램프의 색상이 변화하도록 설정할 수 있으며, 급제동의 경우 브레이크등의 발광 휘도를 더욱 높게 하는 등의 다양한 변형이 가능하다.
한편, 상기 제어부(240)는 자전거의 속도나 가속도 등 자전거의 운동 상태를 판단하여 자전거의 운행 속도, 시간 및 거리 등을 계산하여 표시부(260)로 제공한다. 상기 표시부(260)는 LCD 디스플레이와 같은 디스플레이를 포함하여 구성되며, 상기 제어부(240)로부터의 신호에 따라 LCD 디스플레이에 자전거의 이동 속도와 이동 시간 및 이동 거리 등을 표시하도록 구성된다.
한편, 상기 제어부(240)에서 상기 브레이크등(도 1의 300)으로의 신호 전송은 유선 또는 무선을 이용할 수 있으며, 무선 전송의 경우에는 블루투스나 지그비와 같은 근거리 무선통신모듈을 탑재한 무선통신모듈(270)이 필요하며, 이에 따라 브레이크등(도 1의 300)에도 무선 신호를 수신하기 위한 수신기(미도시)가 탑재되 어야 한다. 이와 같은 무선통신모듈의 구성은 다양하게 공지되어 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 유선 전송의 경우에는 브레이크등(도 1의 300) 내에 별도의 수신기가 필요없으며 상기 제어부(240)로부터의 제어 신호에 의해 브레이크등(도 1의 300)이 직접 제어된다.
한편, 상기 전원부(250)는 통상의 배터리 전원, 자전거 발전기로부터의 전원 외에도 상기 자전거 브레이크 장치(200)의 일측에 장착된 태양전지패널(미도시)로부터 전원을 공급받는 자가전원공급형 전원일 수 있다. 태양전지패널을 전원으로 이용할 경우, 주야의 전환, 주변 밝기의 변환 등을 태양전지의 기전력 변화로 판단할 수 있으며, 이에 따라 자전거의 전조등이나 미등과 같은 조명(미도시)들을 점등할 수 있게 된다. 또한, 주야의 전환에 따른 태양전지 양단의 기전력 변화를 상기 제어부(240)에 제공하여 브레이크등(300)의 램프들의 밝기를 제어함으로써 미등과 같은 효과를 제공할 수도 있다.
도 3a, 3b, 3c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치를 장착한 자전거의 수평면, 오르막 경사면, 내리막 경사면 주행 개념도이다.
자전거 브레이크 장치의 센서부(도 2의 210)는 적어도 하나의 운동 감지 센서를 구비하는 센서 모듈의 형태로 제공될 수 있으며, 본 발명에서는 그 일 례로 주행축(F축)과 수직축(Z축) 방향의 2축 가속도 센서를 이용한 센서 모듈을 제시한다.
도 3a에서 자전거의 중심축 방향인 주행 방향(150)을 F축 방향, 상하 방향을 Z축 방향으로 할 때, 2축 가속도 센서는 F축과 Z축으로 90도 각도로 배치된 두 개의 가속도 센서(301, 303)를 포함하도록 구성된다.
수평 가속도 센서(301)는 지면과 수평으로 장착되어 자전거의 가속 또는 감속에 따른 수평면에 대한 기울기의 변화 또는 가속과 감속을 위한 운전자의 페달조작에 따른 힘 벡터의 변화에 따른 출력을 나타낸다.
도 3a에서는 수평 가속도 센서(301)를 주행 방향(150)으로 배치하였으나, 자전거의 좌우회전에 따른 방향지시 기능까지 추가하는 경우에는 수평 가속도 센서를 주행 방향(150)에서 좌우로 45도 방향으로 2개 이상 배치할 수 있다.
한편, 수직 가속도 센서(303)는 지면과 수직으로 장착되어 경사면 주행 상태에 따른 중력가속도 변화를 감지함으로써, 수평 가속도 센서(301)의 측정 결과를 보완하여 주며, 따라서, 제어부(도 2의 240)에서 중력가속도의 변화에 따른 자전거의 가속, 감속, 경사면 주행 상태 등을 계산할 때보다 정확한 값을 얻을 수 있도록 한다.
즉, 도 3b와 같이 자전거가 오르막 경사면을 오를 경우나 도 3c와 같이 자전거가 내리막 경사면을 내려가는 경우, 수평 가속도 센서(301)의 출력은 식(1)으로 표현된다.
Figure 112009069062433-pat00001
------------- (1)
식(1)에서 Voffset은 0g(g=중력가속도 상수) 상태에서 가속도 센서의 출력전압(즉, 지면과 수평하게 자전거가 주행하는 경우의 출력전압)을 나타내고, S는 가 속도 센서의 감도(예컨대 Freescale사의 MMA7361L의 경우, 800mV/G)를 나타내며, θ는 지면과 센서가 이루는 각도로서 주행방향에서 반시계 방향으로의 각도를 나타낸다.
θ가 양의 방향으로 증가하면 오르막 경사를 나타내고 중력 가속도 성분이 감해져서 가속도 센서의 출력전압은 감소하며, θ가 음의 방향으로 증가(즉, 도 3c에서와 같이 -θ인 경우 또는 180ㅀ+ θ인 경우) 하면 내리막 경사를 나타내고 중력 가속도 성분이 가해져서 가속도 센서의 출력전압은 증가한다.
도 4a, 4b, 4c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치를 장착한 자전거의 수평면, 오르막 경사면, 내리막 경사면 주행시의 운동 감지 센서의 출력 전압 파형을 나타낸 그래프이다.
도 4a(수평주행)에 비해 도 4b(오르막 경사면)에서의 수평 가속도 센서의 출력전압(M.D.)은 크기가 감소하고, 도 4c(내리막 경사면)에서의 수평 가속도 센서의 출력전압(M.D.)은 크기가 증가하는 것이 확인된다. 도 4a 내지 도 4c의 그래프에 대한 자세한 설명은 가속도 센서 분야의 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이므로 생략하기로 한다.
한편, 도 3b와 같이 자전거가 오르막 경사면을 오를 경우나 도 3c와 같이 자전거가 내리막 경사면을 내려가는 경우, 수직 가속도 센서(303)의 출력은 식(2)으로 표현된다.
Figure 112009069062433-pat00002
-------- (2)
도 4a, 4b, 4c를 참조하면, Vz,offset이 약 2.45V의 출력전압일 때, 오르막과 내리막에서 출력전압 Vz,output은 모두 Vz,offset에 비해 감소한 것을 확인할 수 있다.
따라서, Vf,output과 Vz,output 값을 통해 자전거의 평지, 오르막 또는 내리막 주행 상태를 확인할 수 있는바, 오르막 주행의 경우는 평지 주행에 비해서 식(1), (2)의 값이 모두 작아지고, 내리막 주행의 경우는 평지 주행에 비해서 식(1)의 값은 커지지만 식(2)의 값은 작아지게 된다.
따라서, 상기 실시예에 따르면, 자전거가 평지에서 주행하면서 가속할 경우는 수직 가속도 센서(303)의 출력변화가 없거나 의미 있을 정도로 변화가 없는 상태에서 수평 가속도 센서(301)의 출력변화만으로 속도 변화를 판단할 수 있으며, 자전거가 오르막 또는 내리막 주행일 경우는 위 식(1), (2)를 통해 얻는 출력 값의 변화만큼을 보정함으로써 정확한 속도 변화의 판단이 가능하게 된다.
한편, 자전거에 브레이크 센서 모듈(200)을 장착할 때, 경우에 따라 수평 가속도 센서(301)와 수직 가속도 센서(303)가 완전하게 수평면에 수평 및 수직으로 설치되지 않을 수도 있으므로, 최초 설치시에는 평지에서 브레이크 센서 모듈(200)을 자전거에 장착한 후 장착 각도의 오차로 인한 가속도 센서, 바람직 하게는 수직 가속도 센서(303)의 초기값을 보정하는 절차가 필요하며, 이를 위해 상기 제어부(240)에는 상기 수직 가속도 센서(303)의 공장 출고시 설정값과 시험 주행시 측정값을 비교하여 가속도 센서의 설치 위치의 부정확에 따른 오차를 보정 즉, 초기값을 보정하는 알고리즘이 제공된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치를 장착한 자전거의 급제동 시의 운동 감지 센서의 출력 전압 파형을 나타낸 그래프이다.
도 5에서 자전거 주행 중 돌발 상황 등으로 급제동 한 경우(9.5초, 14초, 18초 부근)에서 2개의 수평 가속도 센서(301)의 출력(F1, F2)이 스파이크 형의 출력을 나타낸다. 도 5의 그래프는 노면과 바퀴 요철 등 외부 환경 변화에 따른 노이즈 성분을 제거하기 위해 저역통과필터(LPF)를 가속도 센서의 각 출력단에 추가한 경우이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치에 구비된 증폭회로도이다.
도 6의 증폭회로는 가속도 센서의 출력 전압을 이용하여 직접 LED 램프로 구성된 브레이크등(도 3의 300)을 구동하거나, 제어부(도 2의 240)의 입력전압이 충분히 클 필요가 있을 때 적용할 수 있는 예시적인 회로로서, 각각의 가속도 센서의 출력단에 연결되어 사용될 수 있다.
도 6의 회로는 차동증폭회로부(810)와 슈미터트리거 회로부(820) 및 LED 구동회로부(830)로 구성되어 있다.
제1 기준전압(Vref1)과 가속도 센서의 출력신호의 전압차가 차동증폭회로부(810)에 의해 차동증폭되어 출력신호(Vout1)로 출력되고, 각 축의 출력신호들 중 x, y축 신호는 슈미트트리거회로(820)의 반전 입력단자에 제공되고, 비반전입력단 자에 인가된 제2 기준전압(Vref2)과 저항들(R4, R5)의 영향으로 상기 입력신호는 히스테리시스 곡선에 따라 0[V] 근처와 Vsat 근처의 출력을 슈미트트리거회로(820)의 출력단자(Vout2)에 제공하게 된다. 슈미트트리거회로(820)의 출력(Vout2)은 LED 구동회로부(830)에 입력되어 트랜지스터 베이스단자와 연결된 R6 와 R7에 배분되어 NPN 트랜지스터의 베이스 전압을 제공하게 된다. 이때 R6 와 R7을 적절히 선택하여 적정한 베이스 전압을 확보하고, 이로 인해 트랜지스터의 콜렉터와 연결된 LED는 핸들의 방향전환에 따라 자동적으로 LED 램프를 점멸하게 되는 기능을 갖게 된다.
이상 본 발명의 일 실시예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 사상이 상기 실시예에 한정되지는 않으며, 따라서 당업자는 첨부된 특허청구범위에 기재된 권리범위를 벗어나지 않고도 다양하게 본 발명을 수정, 변경할 수 있을 것이다.
본 발명의 자전거 브레이크 장치는 모든 종류의 자전거, 기타 이륜 구동 방식의 차량에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 운동 감지 센서를 이용한 자전거 브레이크 장치를 장착한 자전거의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치의 구성도이다.
도 3a, 3b, 3c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치를 장착한 자전거의 수평면, 오르막 경사면, 내리막 경사면 주행 개념도이다.
도 4a, 4b, 4c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치를 장착한 자전거의 수평면, 오르막 경사면, 내리막 경사면 주행시의 운동 감지 센서의 출력 전압 파형을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치를 장착한 자전거의 급제동 시의 운동 감지 센서의 출력 전압 파형을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 브레이크 장치에 구비된 증폭회로도이다.

Claims (11)

  1. 자전거의 가속과 감속에 따른 주행방향으로의 속도 변화를 측정하기 위해 상기 자전거의 주행방향(F축)으로 배치된 수평 가속도 센서 및 상기 수평 가속도 센서에 직각인 수직축(Z축) 방향으로 설치되며 경사변화를 측정하는 수직 가속도 센서를 포함하는 센서부와, 상기 센서로부터의 신호에 따라 브레이크등을 제어하는 제어부와, 상기 센서부와 제어부에 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하여 구성되는 자전거 브레이크 장치로서,
    상기 수평 가속도 센서의 출력은 하기 (1)식
    Figure 112010022740718-pat00015
    ..... (1)
    으로 결정되고,
    상기 수직 가속도 센서의 출력은 하기 (2)식
    Figure 112010022740718-pat00016
    ..... (2)
    으로 결정되며,
    상기 θ는 평지에 대한 오르막 기울기를 나타내는 각도이며, 상기 Vf,offset과 VZ,offsset는 각각 평지 주행시의 출력값이며, 상기 S는 가속도 센서의 감도인 것을 특징으로 하는 자전거 브레이크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자전거가 오르막 주행시에는 상기 수평 가속도 센서의 출력 Vf,output이 Vf,offset보다 작아지고, 상기 수직 가속도 센서의 출력 VZ,output이 VZ,offsset보다 작아지며, 상기 자전거가 내리막 주행시에는 상기 수평 가속도 센서의 출력 Vf,output이 Vf,offset보다 커지고, 상기 수직 가속도 센서의 출력 VZ,output이 VZ,offsset보다 작아지는 것을 특징으로 하는 자전거 브레이크 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 오르막 또는 내리막 주행의 경우 상기 수직 가속도 센서의 출력 변화값을 이용하여 상기 수평 가속도 센서의 출력값을 보정하는 것을 특징으로 하는 자전거 브레이크 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수평 가속도 센서 및 상기 수직 가속도 센서로부터의 신호를 이용하여 감속 정도에 따라 감속 상태를 서로 다르게 표시하도록 상기 브레이크등을 제어하는 것을 특징으로 하는 자전거 브레이크 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 마이컴을 포함하여 구성되며, 상기 전원부는 태양 전지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자전거 브레이크 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부로부터의 신호에 따라 자전거의 이동 속도, 이동 시간, 이동 거리 중 적어도 하나를 표시하기 위한 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 브레이크 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크등은 상기 자전거 브레이크 장치와 이격되어 상기 자전거에 장착되고, 상기 브레이크등과 상기 자전거 브레이크 장치는 유선으로 연결되며,
    상기 브레이크등은 다수의 LED 램프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 자전거 브레이크 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크등은 상기 자전거 브레이크 장치의 일측에 일체형으로 제공되며,
    상기 브레이크등은 다수의 LED 램프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 자전거 브레이크 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 각 가속도 센서의 출력단에 연결된 차동증폭회로부, 슈미트트리거회로부 및 LED구동회로부로 구성된 증폭회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자전거 브레이크 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 자전거 브레이크 장치의 장착 각도의 오차에 대응하여 상기 수직 가속도 센서의 초기값을 보정하는 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자전거 브레이크 장치.
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