KR100988671B1 - 타이어 압력 검지 시스템 및 타이어 압력 검지 장치 - Google Patents

타이어 압력 검지 시스템 및 타이어 압력 검지 장치 Download PDF

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Abstract

타이어로부터 차체측으로 압력 정보를 전달하는 타이어 압력 검지 시스템(TPMS)에 있어서, 송신 데이터가 복수 종류 존재하면 구성이 복잡해진다. 센서 유닛(6)은 센서 제어 유닛(10)으로부터의 송신 전자기장을 수신하여 정류 검파한다. 센서 유닛(6)의 카운터(30)는 상기 정류 검파 신호를 기초로 하여 타이어의 회전 주기를 검지하고, 그 회전 주기에 연동하여 스위치(32)를 절환하여 복수의 송신 데이터를 타이어의 회전마다 순차적으로 송신한다.
Figure R1020087014604
타이어 압력 검지 시스템, 타이어 압력 검지 장치, 센서 제어 유닛, 스위치, 카운터

Description

타이어 압력 검지 시스템 및 타이어 압력 검지 장치 {TIRE PRESSURE MEASURING SYSTEM AND TIRE PRESSURE MEASURING DEVICE}
본 발명은 자동차 등의 타이어 공기압을 검지하는 타이어 압력 검지 시스템 및 타이어 압력 검지 장치에 관한 것으로, 특히 타이어측에 설치되는 센서 유닛이 타이어 공기압을 포함하는 복수의 데이터를 차체측의 제어 유닛으로 무선 전송하는 것에 관한 것이다.
미국에 있어서, 자동차에 타이어 공기압 경보 장치의 설치를 의무화하는 법률이 시행되었다. 이 타이어 공기압의 감시(TPMS : Tire Pressure Monitoring System)에는 RFID(radio frequency Identification) 기술을 이용하는 시스템이 제안되어 있다. 상기 시스템은 타이어에 설치되어 공기압을 검출하는 기능을 가진 트랜스폰더(센서 유닛)와 차체측의 리더(제어 유닛)가 RFID 기술을 이용하여 무선 통신을 행한다.
또한, 타이어의 기압 외에 타이어의 기온을 감시하는 TPMS도 제안되어 있다. 종래에는 센서에서 취득한 기압, 기온의 계측값을 트랜스폰더에서 디지털 부호화하고, 얻어진 디지털 부호를 RFID 기술에 의해 차체측의 리더로 전송한다. 디지털 부호는 기압, 기온의 식별 정보와 계측값의 정보를 포함하도록 구성되고, 리더는 수신한 상기 디지털 부호로부터 기압 및 기온 각각의 계측값을 검지할 수 있다.
트랜스폰더에서, 복수의 송신 데이터를 1개의 신호로 합성하거나, 1개의 디지털 부호화 비트열로 변환하는 등, 회로 구성이 복잡해지거나 소비 전력이 커질 수 있는 등의 문제가 있었다. 또한, 리더에 있어서도, 마찬가지로 구성이 복잡해지는 등의 문제가 있었다.
본 발명에 관한 타이어 압력 검지 시스템은 차체에 배치된 제어 유닛과, 상기 차체의 타이어에 설치된 센서 유닛이 무선 접속되어, 상기 센서 유닛이 검지하는 상기 타이어 내의 기압을 상기 제어 유닛으로 전달하는 것이며, 상기 제어 유닛이 소정의 송신 주파수에서 변화되는 송신 전자기장을 발생하는 전자기장 발생 회로와, 상기 센서 유닛에 기인하여 발생하는 상기 송신 전자기장의 변동을 기초로 하여 상기 센서 유닛으로부터의 송신 데이터를 검지하는 데이터 수신 회로를 갖고, 상기 센서 유닛이 상기 송신 전자기장을 수신하는 동시에, 상기 송신 전자기장과 상호 작용하여 상기 송신 전자기장에 상기 변동을 미치게 함으로써 상기 제어 유닛과 통신을 행하는 안테나와, 상기 안테나에 흐르는 안테나 전류를 변화시켜 상기 송신 전자기장의 상기 변동이 발생하고, 상기 기압을 포함하는 복수 종류의 상기 송신 데이터를 교대로 송신하는 데이터 송신 회로를 갖고, 상기 데이터 송신 회로가 상기 송신 전자기장의 수신 강도의 변화를 기초로 하여 상기 타이어의 회전 주기를 검지하고, 당해 회전 주기에 연동하여 상기 송신 데이터의 종류를 절환하여 송신 동작을 행한다.
본 발명에 따르면, 센서 유닛에서 상기 송신 전자기장의 수신 강도의 변화를 기초로 하여 상기 타이어의 회전 주기를 검지하고, 상기 회전 주기에 연동하여 상기 송신 데이터의 종류를 절환하여 송신 동작을 행하므로, 신호의 합성이나 1개의 디지털 부호로의 변환이 불필요해진다.
상기 타이어 압력 검지 시스템에 있어서는, 상기 데이터 송신 회로가, 상기 송신 전자기장의 상기 송신 주파수에 따른 변화를 정류 검파하는 검파 회로와, 상기 제어 유닛과의 통신시와 비통신시에서의 상기 검파 회로의 출력 레벨의 변화를 기초로 하여 상기 타이어의 1회전을 검지하는 회전 검지 회로를 갖도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 타이어 압력 검지 시스템에 있어서는, 상기 데이터 송신 회로가, 다음 회에 송신하는 상기 송신 데이터의 상기 종류를 특정하는 정보를 기억하는 기억부와, 상기 송신 전자기장으로부터 얻은 전력을 축적하고, 복수의 상기 회전 주기에 걸쳐서 계속해서 상기 기억부로 동작 전력을 공급하여 상기 정보의 유지를 가능하게 하는 전원부를 갖도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 타이어 압력 검지 시스템에 있어서는, 상기 센서 유닛이 상기 타이어 내의 기온을 검지하는 온도 센서를 갖고, 상기 송신 데이터가 상기 기압 외에, 상기 기온을 더 포함하도록 구성할 수 있다.
본 발명에 관한 타이어 압력 검지 장치는 외부로부터 부여되는 공급 전자기장과 상호 작용하여 상기 공급 전자기장에 진폭의 변동을 미치게 하는 안테나와, 상기 안테나에 흐르는 안테나 전류를 변화시켜 상기 공급 전자기장을 진폭 변조하고, 기압을 포함하는 복수 종류의 송신 데이터를 교대로 송신하여 외부로 전달하는 데이터 송신 회로를 갖고, 상기 데이터 송신 회로가 상기 공급 전자기장의 수신 강도의 변화를 기초로 하여 타이어의 회전 주기를 검지하고, 당해 회전 주기에 연동하여 상기 송신 데이터의 종류를 절환하여 송신 동작을 행하는 것이다.
상기 타이어 압력 검지 장치에 있어서는, 상기 데이터 송신 회로가, 상기 공급 전자기장의 주파수에 따른 변화를 정류 검파하는 검파 회로와, 상기 검파 회로의 출력 레벨의 변화를 기초로 하여 상기 타이어의 1회전을 검지하는 회전 검지 회로를 갖도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 타이어 압력 검지 장치에 있어서는, 상기 데이터 송신 회로가, 다음 회에 송신하는 상기 송신 데이터의 상기 종류를 특정하는 정보를 기억하는 기억부와, 상기 공급 전자기장으로부터 얻은 전력을 축적하고, 복수의 상기 회전 주기에 걸쳐서 계속해서 상기 기억부에 동작 전력을 공급하여 상기 정보의 유지를 가능하게 하는 전원부를 갖도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 타이어 압력 검지 장치에 있어서는, 상기 타이어 내의 기온을 검지하는 온도 센서를 갖고, 상기 송신 데이터가 상기 기압 외에, 상기 기온을 더 포함하도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 송신 데이터를 1개의 신호로 합성하거나, 1개의 디지털 부호화 비트열로 변환할 필요가 없어, 센서 유닛 및 제어 유닛의 구성의 간소화가 도모된다. 특히, 센서 유닛에 있어서의 구성의 간소화는 소비 전력의 억제로도 연결될 수 있다.
도1은 자동차 등의 차량의 타이어 공기압을 검지하는 타이어 압력 검지 시스템의 개략의 구성을 도시하는 모식도이다.
도2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 센서 유닛 및 센서 제어 유닛의 개략의 회로도이다.
도3은 본 발명의 실시 형태인 시스템의 동작을 설명하기 위한 모식적인 신호 파형도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태(이하, 실시 형태라고 함)에 대해 도면을 기초로 하여 설명한다.
도1은 자동차 등의 차량의 타이어 공기압을 검지하는 타이어 압력 검지 시스템의 개략의 구성을 도시하는 모식도이다. 본 시스템은 자동차(2)의 각 타이어(4)에 설치된 트랜스폰더인 센서 유닛(6)과, 차체(8)에 있어서의 타이어(4)의 근방 위치에 설치된 리더인 센서 제어 유닛(10)을 포함하여 구성된다. 센서 유닛(6)과 센서 제어 유닛(10) 사이는, 예를 들어 센서 제어 유닛(10)이 송신하는 13.56 ㎒의 전자기장을 통해 유도 결합 방식으로 와이어리스 접속된다. 또한, 양자 사이의 와이어리스 접속은 RFID 기술에서 이용되는 다른 주파수 또한 다른 결합 방식에 의해 실현하는 것도 가능하다.
센서 유닛(6)은 배터리리스로 구성되어, 센서 제어 유닛(10)으로부터의 전자기장을 구동 전력으로 변환하여 동작한다. 그리고, 센서 유닛(6)은 설치된 타이어 내의 기압 및 기온을 검지하여 그 데이터를 발신한다. 한편, 센서 제어 유닛(10)은 센서 유닛(6)이 발신하는 데이터를 검지하고, 예를 들어 ECU 등의 차량 제어 유닛(12)으로 통지한다. 차량 제어 유닛(12)은, 예를 들어 타이어의 압력 정보나 온도 정보를 기초로 하여 타이어의 이상 상태를 검지하여 차량의 운행을 제어하거나, 표시 장치(14)에 압력, 온도의 측정 결과를 표시하여 드라이버에게 통지하는 것이 가능하다.
도2는 센서 유닛(6) 및 센서 제어 유닛(10)의 개략의 회로도이다. 센서 제어 유닛(10)은 전자기장 발생 회로와 데이터 수신 회로를 포함하고 있고, 발진 회로(18), 드라이버(A1), 코일(L1), 포락선 검파 회로(20), 파형 정형 회로(22), 필터 회로(24) 및 처리부(26)를 포함하여 구성된다.
전자기장 발생 회로는 발진 회로(18), 드라이버(A1), 코일(L1)을 포함하여 구성된다. 발진 회로(18)는 주파수(f0)의 클록을 생성하여 드라이버(A1)로 공급한다. 드라이버(A1)는 출력 단자가 코일(L1)의 한쪽 단자에 접속되고, 코일(L1)의 다른 쪽 단자는 접지된다. 드라이버(A1)는 발진 회로(18)로부터 입력 단자로 공급되는 주파수(f0)의 클록에 따라서 코일(L1)에 주파수(f0)의 교류 전류를 흐르게 하고, 코일(L1)은 그 교류 전류에 따라서 송신 주파수(f0)에서 변화되는 송신 전자기장을 발생한다.
데이터 수신 회로는 포락선 검파 회로(20), 파형 정형 회로(22), 필터 회로(24), 처리부(26)를 포함하여 구성된다. 데이터 수신 회로는 후술하는 센서 유닛(6)이 송신 전자기장에 미치게 하는 변동의 주파수를 기초로 하여, 센서 유닛(6) 으로부터의 송신 데이터를 취득하는 작용을 갖고, 그 상세에 대해서는 센서 유닛(6)의 설명 후에 서술한다.
센서 유닛(6)은 안테나로서 코일(L2) 및 콘덴서(C2)로 이루어지는 병렬 LC 공진 회로를 갖고, 코일(L2)과 코일(L1) 사이의 전자기장을 통해 센서 제어 유닛(10)에 와이어리스 접속된다. 예를 들어, 본 시스템에서는 코일(L1)과 코일(L2)이 접근했을 때에 양자가 전자 유도에 의해 트랜스 결합(transformer coupling)하는 것을 이용한다. 센서 제어 유닛(10)측에서, 상술한 바와 같이 코일(L1)이 주파수(f0)의 전자기장 변동을 발생시키면, 트랜스 결합한 코일(L2)의 양단부에 주파수(f0)의 교류 전압이 발생한다.
또한, 콘덴서(C2)의 용량은 상기 병렬 LC 공진 회로의 공진 주파수가 f0이 되도록 설정된다. 이 LC 공진 회로의 구성에 의해, 코일(L2)은 외계의 교류 자장 중, 센서 제어 유닛(10)이 발생하는 주파수(f0)의 성분에 대해 공진 현상을 일으켜, 코일(L2)의 양단부에 발생하는 교류의 전압 진폭을 증폭시킬 수 있다. 코일(L2)의 한쪽 단자는, 예를 들어 저항(R1)을 통해 접지되고, 코일(L2)의 다른 쪽 단자에는 검파, 전력 생성, 압력 및 온도의 검지, 데이터 송신 등의 기능을 갖는 응답 회로가 접속된다. 또한, 코일(L2)의 양단부에는 후술하는 트랜지스터(Q1)가 접속된다.
코일(L2)의 다른 쪽 단자에는 다이오드(D2, D3)의 애노드가 각각 접속되고, 또한 애노드가 접지된 다이오드(D1)의 캐소드가 접속된다. 센서 유닛(6)은 배터리리스로 구성되고, 상기 유닛에서 필요해지는 전력은 센서 제어 유닛(10)으로부터의 송신 전자기장에 의해 코일(L2)에 생기는 교류 전류를 다이오드(D2)에서 정류 검파함으로써 생성된다. 다이오드(D2)에서의 정류에 의해 얻어진 직류 전류는 콘덴서(C3)를 충전하고, 이 콘덴서(C3)가 충전 전력을 센서 유닛(6)의 일반 전원(시스템 전원)으로서 공급한다.
또한, 다이오드(D2)의 캐소드에는 또한 순방향으로 다이오드(D4)가 접속되고, 다이오드(D4)의 캐소드에는 콘덴서(C4)의 한쪽 단자가 접속된다. 콘덴서(C4)의 다른 쪽 단자는 접지된다. 이 콘덴서(C4)는 카운터(30)용 전원을 구성하고, 콘덴서(C3)와 마찬가지로 코일(L2)의 출력 전류를 정류한 직류에 의해 충전되어 카운터(30)로 동작 전력을 공급한다. 콘덴서(C4)는, 예를 들어 전해 콘덴서 등의 큰 용량을 갖는 콘덴서로 구성되고, 타이어(4)의 회전에 수반하는 코일(L2)의 출력 전류의 변동을 평활화하고, 타이어(4)의 복수의 회전 주기에 걸쳐서 계속해서 카운터(30)에 동작 전력을 공급 가능하게 구성된다. 이에 의해, 카운터(30)는 타이어(4)의 회전에 수반하는 송신 전자기장의 수신 강도의 변화에 관계없이 카운트 상태를 유지하는 것이 가능하다. 덧붙여서 말하면, 콘덴서(C4)의 용량은 타이어의 상태 감시를 필요로 하는 차량 속도에서의 타이어 회전 주기로 소정 전압 이상의 전력이 지속되도록 설정할 수 있다.
다이오드(D3)도 다이오드(D2)와 마찬가지로 송신 전자기장의 송신 주파수에 따른 교류 전류를 정류 검파하는 검파 회로로서 기능한다. 다이오드(D3)의 캐소드에는 저항(R2) 및 콘덴서(C5)의 한쪽 단자가 접속된다. 저항(R2) 및 콘덴서(C5)의 다른 쪽 단자는 각각 접지된다. 이들 저항(R2) 및 콘덴서(C5)는 콘덴서(C5)의 충 전과 저항(R2)에 의한 방전에 의해 로우 패스 필터를 구성한다. 이 로우 패스 필터의 출력이 카운터(30)의 입력이 된다.
본 시스템에서는 절환하여 송신하는 데이터의 종류가 압력과 온도의 2종류인 것에 대응하여 카운터(30)는 2개의 상태를 선택적으로 취할 수 있도록 구성된다. 즉, 본 시스템의 카운터(30)는 카운트 동작에 연동하여 2개의 카운트 상태를 교대로 취한다. 따라서, 이 경우, 카운터(30)는 래치 회로(latch circuit)로 구성할 수도 있다. 카운터(30)는 그 카운트 상태를 기초로 하여 스위치(32)에 대한 제어 신호를 생성하여, 스위치(32)를 교대로 절환한다. 스위치(32)는 압력 검출 회로(34) 및 온도 검출 회로(36) 중 어느 하나를 선택적으로 동작시킨다. 예를 들어, 스위치(32)는 압력 검출 회로(34), 온도 검출 회로(36)로의 시스템 전원의 공급을 단속하도록 구성할 수 있다.
압력 검출 회로(34)는 타이어 내의 기압을 검지하는 압력 센서를 포함하여, 상기 압력 센서의 계측값에 따른 주파수(fp)의 발진 신호를 출력한다. 또한, 온도 검출 회로(36)는 타이어 내의 온도를 검지하는 온도 센서를 포함하여, 상기 온도 센서의 계측값에 따른 주파수(ft)의 발진 신호를 출력한다. 여기서, 압력 검출 회로(34)의 출력 주파수의 대역(중심 주파수를 f1, 폭을 ±Δf1로 함)과 온도 검출 회로(36)의 출력 주파수의 대역(중심 주파수를 f2, 폭을 ±Δf2로 함)은 서로 분리되도록 다르게 설정된다. 이들 압력 검출 회로(34), 온도 검출 회로(36)의 출력 발진 신호는 주파수(f0)의 송신 전자기장에 대한 진폭 변조 신호로 되므로, f1, f2 《 f0으로 설정하는 것이 적합하고, f0을 상술한 바와 같이 13.56 ㎒로 하는 경우 에는, 일례로서 f1을 300 ㎑, f2를 150 ㎑로 설정할 수 있다. 또한, Δf1 ＋ Δf2＜ │f1 － f2│로 설정함으로써 2개의 대역이 분리된다.
예를 들어, 압력 센서는 용량형 압력 센서로, R, C, L 등의 전기적 속성값 중 전기 용량(Cp)을 압력(P)에 따라서 변화시키는 센서 소자이다. 압력 검출 회로(34)는 압력 센서의 용량(Cp)에 코일(Lp)을 조합하여 구성한 LC 발진 회로를 구비하고, 상기 LC 발진 회로가 압력(P)의 변화에 따라서 주파수(fp)가 변화되는 발진 신호를 생성한다. 또한, 예를 들어, 온도 센서는 저항 온도 센서로, 전기적 속성값 중 전기 저항(Rt)을 온도(T)에 따라서 변화시키는 센서 소자이다. 온도 검출 회로(36)는 온도 센서의 저항(Rt)에 용량(Ct)을 조합하여 구성한 CR 발진 회로를 구비하고, 상기 CR 발진 회로가 온도(T)의 변화에 따라서 주파수(ft)가 변화되는 발진 신호를 생성한다.
압력 검출 회로(34), 온도 검출 회로(36)의 출력은 각각 NAND 게이트(38)로의 입력 신호가 된다. 이들 압력 검출 회로(34), 온도 검출 회로(36)로부터 NAND 게이트(38)로의 입력 신호는, 각 검출 회로(34, 36)가 발진 신호를 출력하는 동작 시에는 그 발진 주파수에 따라서 논리 레벨 「H」(High)와 「L」(Low)이 절환된다. 한편, 압력 검출 회로(34), 온도 검출 회로(36)는, 비동작 시에는 NAND 게이트(38)로의 입력이 H 레벨로 유지되도록 구성된다. 이에 의해, NAND 게이트(38)는 동작하고 있는 쪽의 검출 회로의 발진 신호와 동일한 주파수의 클록을 출력한다.
NAND 게이트(38)의 출력은 트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가된다. 예를 들어, 트랜지스터(Q1)는 NAND 게이트(38)의 출력이 H 레벨일 때 온 상태로 되고, 한 편 NAND 게이트(38)의 출력이 L 레벨일 때 오프 상태로 된다. 본 구성에 의해, 코일(L2)의 임피던스는 트랜지스터(Q1)가 오프 상태일 때보다 온 상태일 때의 쪽이 작아진다.
이 코일(L2)의 임피던스의 변화는 코일(L1, L2)을 결합하는 전자기장의 변동을 초래하고, 센서 제어 유닛(10)이 상술한 송신 전자기장의 송신 회로의 송신 부하에 변화를 초래한다. 즉, 센서 유닛(6)은 송신 데이터인 압력이나 온도에 따른 주파수의 변동을 센서 제어 유닛(10)의 송신 전자기장에 미치고, 센서 제어 유닛(10)은 코일(L1)에 의해 수신한 상기 변동으로부터, 센서 유닛(6)으로부터의 송신 데이터를 취득한다.
센서 제어 유닛(10)에 설치되는 데이터 수신 회로는 이 센서 유닛(6)으로부터의 송신 데이터의 취득을 위한 회로이다. 데이터 수신 회로는 드라이버(A1)의 출력 단자에 콘덴서(C1)로 직류 커트한 후에 접속된다. 데이터 수신 회로의 포락선 검파 회로(20)는 상기 송신 부하의 변동에 기인하는 드라이버(A1)의 출력 단자에서의 교류 전류의 진폭의 변동을 검파하고, 그 진폭 변동에 따른 진폭 변조 신호를 추출한다. 추출된 주파수(f1 또는 f2)의 진폭 변조 신호는 파형 정형 회로(22)에서 파형이 정형된 후 필터 회로(24)에 입력된다.
필터 회로(24)는 입력된 진폭 변조 신호로부터 그 주파수를 구한다. 예를 들어, 필터 회로(24)는 디지털 필터 회로로 구성할 수 있고, 그 일부로서 주파수 카운터를 내장한다. 주파수 카운터는 진폭 변조 신호의 주파수를 처리부(26)로 출력한다.
처리부(26)는 주파수와 압력, 온도의 값과의 대응 테이블을 미리 기억하고 있고, 상기 테이블을 기초로 하여 입력된 주파수로부터 송신 데이터의 종류, 즉 압력 또는 온도 중 어느 것인지의 판별을 행하고, 또한 주파수를 압력, 온도의 계측값으로 변환하여 송신 데이터를 재생한다. 처리부(26)는 이와 같이 하여 얻어진 압력 및 온도를 차량 제어 유닛(12)으로 출력한다.
다음에, 본 시스템의 동작에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도3은 본 시스템의 동작을 설명하기 위한 모식적인 신호 파형도이다. 센서 제어 유닛(10)은 송신 전자기장을 연속해서 생성하지만, 차량의 주행 시에 있어서의 상기 송신 전자기장을 통한 센서 제어 유닛(10)과 센서 유닛(6)의 통신은 타이어의 회전에 의해 센서 제어 유닛(10)과 센서 유닛(6)의 거리가 주기적으로 변화되므로 간헐적이 된다. 도3의 (a)는 센서 유닛(6)의 안테나에서 검출되는 송신 전자기장의 파형을 나타내고 있다. 이 도3의 (a)는 센서 유닛(6)의 안테나가 센서 제어 유닛(10)에 근접하고 있는 기간(τ1)에 있어서만, 송신 전자기장을 검출하여 상기 송신 전자기장에 따른 주파수(f0)로부터 변화되는 파형(4O)을 출력하고, 멀어져 있는 기간(τ2)에 있어서는 송신 전자기장을 검출하지 않는 것을 도시하고 있다. 덧붙여서 말하면, τ1 ＋ τ2가 타이어의 1회전의 주기이다.
도3의 (b)는 센서 유닛(6)이 검지한 송신 전자기장을 기초로 하여 생성하는 전원 전압의 변화를 나타내는 파형이다. 도3의 (b)에 있어서 실선으로 나타내는 파형(42)은 콘덴서(C3)가 공급하는 시스템 전원의 전압 변화를 나타낸다. 송신 전자기장의 검지 개시(τ1의 개시)와 함께 콘덴서(C3)의 충전이 개시되어 시스템 전 원의 전압은 상승하고, 송신 전자기장의 검지 종료(τ1의 종료)와 함께 콘덴서(C3)의 방전이 개시되어 시스템 전원의 전압은 하강한다. 카운터(30)는 CMOS 트랜지스터 등을 이용한 래치 회로 등에 의해 구성되고, 타이어의 1회전마다 스위치(32)를 현재의 상태로부터 다른 상태로 절환한다. 여기서, 전원 전압이 저하되면 카운터(30)가 유지하는 현재의 상태가 리셋되므로, 타이어의 다음의 회전 주기에 있어서의 스위치(32)의 절환을 정확하게 행하는 것이 어려워진다. 그래서, 본 시스템에서는 카운터(30)용 전원으로서 대용량의 콘덴서(C4)를 설치하고 있다. 콘덴서(C4)의 전압은 기간(τ1)에 있어서 콘덴서(C3)와 마찬가지로 높은 전압으로 유지되는 동시에, 기간(τ2)에 있어서는, 도3의 (b)에 있어서 점선(44)으로 나타낸 바와 같이 기간(τ1)에 있어서의 높은 전압으로부터의 저하가 적어, 카운터(30)의 동작에 필요한 전압이 유지된다. 그로 인해, 카운터(30)는 기간(τ2)에 있어서도 설정된 상태를 유지할 수 있고, 다음의 회전 주기에 대응하는 스위치(32)의 절환 제어를 정확하게 행할 수 있다. 예를 들어, 카운터(30)는 임의의 회전 주기에 있어서 스위치(32)를 압력 검출 회로(34)측으로 설정하고, 송신 데이터로서 압력 정보를 송신한 경우, 기간(τ2)에 있어서, 다음 회에 송신해야 할 송신 데이터의 종류를 특정하는 정보로서, 금회의 송신 데이터가 압력 정보였던 것을 나타내는 카운터 상태를 유지하거나, 다음 회에 송신해야 할 송신 데이터가 온도 정보인 것을 나타내는 카운터 상태를 설정하여 유지한다.
도3의 (c)는 카운터(30)로의 입력 신호의 파형을 도시한다. 상기 입력 신호의 파형(46)은 시스템 전원의 파형(42)과 마찬가지로 타이어의 회전 주기마다 1주 기의 변동을 한다. 단, 파형(46)은 저항(R2) 및 콘덴서(C5)의 충방전 동작에 의해 파형(42)에 비해 상승하여 하강의 시상수(time constant) 가 크게 되어 있다. 도3의 (d)는 상기 입력 신호에 대한 카운터(30) 내의 비교기의 출력 파형이다. 카운터(30)의 입력에 설치되는 비교기는 타이어의 회전에 따라서 주기적으로 변동되는 파형(46)에 동기하여 H 레벨과 L 레벨을 교대로 출력한다. 예를 들어, 비교기는, 도3의 (d)에 도시한 바와 같이 파형(46)이 소정의 임계값(VH)을 상회하면 출력 레벨을 L 레벨로 절환하고, 한편 소정의 임계값(VL)을 하회하면 출력 레벨을 H 레벨로 절환한다. 즉, 카운터(30)는 센서 제어 유닛(10)과 센서 유닛(6)의 통신시의 기간(τ1)과 비통신시의 기간(τ2)에서의 입력 신호 레벨의 변화를 기초로 하여 타이어의 1회전을 검지하는 회전 검지 회로로서의 기능을 갖는다.
카운터(30)는 예를 들어, 비교기의 출력이 L 레벨로부터 H 레벨로 상승하는 타이밍에 동기하여 카운터 상태를 절환한다. 예를 들어, 비교기 출력의 상승 타이밍(t1)에 선행하는 기간(τ1)에 송신 데이터가 온도 정보인 것을 나타내는 카운터 상태였던 경우, 카운터(30)는 시각(t1)에서의 비교기 출력의 상승에 연동하여, 카운터 상태를 다음 회에 송신해야 할 송신 데이터가 압력 정보인 것을 나타내는 상태로 절환한다. 마찬가지로, 다음의 상승 타이밍(t2)에서는, 카운터(30)는 카운터 상태를 다음 회에 송신해야 할 송신 데이터가 온도 정보인 것을 나타내는 상태로 절환한다. 이들 절환의 타이밍은 기간(τ2) 내이고, 상기 기간에 있어서는 시스템 전원은 오프 상태이다. 그러나, 상술한 바와 같이 카운터(30)는 콘덴서(C4)로부터 전원이 공급되어, 기간(τ2)에 있어서도 절환 동작을 행하여 그 상태를 기억, 유지 할 수 있다.
카운터(30)는 카운터 상태에 따라서 스위치(32)를 절환한다. 예를 들어, 시각(t1)에서는, 스위치(32)는 시스템 전원을 압력 검출 회로(34)에 접속하도록 절환되고, 시각(t2)에서는 온도 검출 회로(36)에 접속하도록 절환된다. 이와 같이 하여, 센서 유닛(6)은 송신 전자기장의 수신 강도의 변화를 기초로 하여 타이어의 회전 주기를 검지하고, 회전 주기에 연동하여 송신 데이터의 종류를 절환한다.
도3의 (e)는 NAND 게이트(38)로부터 출력되는 발진 신호의 파형이다. 시각(t1)에서 시스템 전원에 접속된 압력 검출 회로(34)는 그 후, 타이어가 회전하여 센서 유닛(6)이 센서 제어 유닛(10)에 근접하여 시스템 전원이 상승하면, 발진 동작을 개시하고, f1을 중심 주파수로 하는 대역에서 검지한 압력에 따른 주파수(fp)를 갖는 클록(48)을 생성한다. 타이어가 회전하여 센서 유닛(6)이 센서 제어 유닛(10)으로부터 멀어져 시스템 전원의 공급이 정지되면, 클록(48)도 정지된다. 마찬가지로, 시각(t2)에서 시스템 전원에 접속된 온도 검출 회로(36)는 시스템 전원이 공급되어 있는 동안, 발진 동작을 계속하여 f2를 중심 주파수로 하는 대역에서 검지한 온도에 따른 주파수(ft)를 갖는 클록(50)을 생성한다. 이와 같이 하여, NAND 게이트(38)로부터는 타이어의 회전 주기마다 주파수(fp)의 클록(48)과 주파수(ft)의 클록(50)이 교대로 출력된다. 그리고, 이 NAND 게이트(38)의 출력에 의해 트랜지스터(Q1)의 온/오프가 제어되어 코일(L2)의 임피던스가 변화되고, 코일(L1, L2)을 결합하는 전자기장의 강도에 변동을 초래한다. 즉, 도3의 (e)에 도시하는 NAND 게이트(38)의 출력 신호를 진폭 변조 신호로 하여, 센서 제어 유 닛(10)으로부터의 송신 전자기장이 진폭 변조된다. 도3의 (f)는 이 진폭 변조된 송신 전자기장을 도시하는 파형이다.
센서 제어 유닛(10)의 포락선 검파 회로(20)는, 도3의 (f)에 도시하는 송신 전자기장의 변동으로부터 도3의 (e)에 도시하는 진폭 변조 신호를 검파, 추출한다. 필터 회로(24)는 포락선 검파 회로(20)가 출력하는 진폭 변조 신호에 간헐적으로 교대로 나타나는 클록 파형(48, 50)의 주파수를 구하여 처리부(26)로 출력한다. 그리고, 처리부(26)는 주파수와 송신 데이터의 대응 테이블을 기초로 하여 송신 데이터의 종류 및 그 값을 구한다.
또한, 상술한 구성에서는, 송신 데이터의 종류는 압력과 온도의 2종류로 하였으나, 송신 데이터의 종류를 3종류 이상으로 할 수도 있다. 그 구성에서는, 카운터는 송신 데이터의 종류에 따른 수의 상태를 선택적으로 취할 수 있도록 구성되고, 예를 들어 카운트 동작에 연동하여 카운트 상태를 순차적으로, 또한 사이클릭으로 절환한다. 그리고, 그 카운터의 출력에 연동하여 스위치가 3개 이상인 물리량의 검출 회로를 절환하도록 구성된다.
또한, 상술한 구성에서는 기간(τ2)에 카운터(30)에는 다음 회의 송신 데이터의 종류에 대응한 카운트 상태가 설정되었으나, 기간(τ2)에 직전의 기간(τ1)에 송신한 송신 데이터의 종류에 대응하는 카운트 상태를 유지하고, 다음 기간(τ1)에 송신 데이터의 종류의 절환을 행하도록 구성할 수도 있다. 그 경우에는, 도3의 (d)에 도시하는 비교기 출력의 하강에 연동하여 카운터(30)는 상태를 절환하고, 스위치(32)를 절환한다. 그리고, 각 기간(τ1) 도중에서의 스위치의 절환 후로부터 시스템 전원이 정지하는 기간(τ1)의 종료까지 압력 검출 회로(34) 또는 온도 검출 회로(36)로부터의 발진 신호가 트랜지스터(Q1)에 부여되도록 회로가 구성된다.

Claims (8)

  1. 차체에 배치된 제어 유닛과, 상기 차체의 타이어에 설치된 센서 유닛이 무선 접속되고, 상기 센서 유닛이 검지하는 상기 타이어 내의 기압을 상기 제어 유닛으로 전달하는 타이어 압력 검지 시스템에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    송신 주파수에서 변화되는 송신 전자기장을 발생하는 전자기장 발생 회로와,
    상기 센서 유닛에 기인하여 발생하는 상기 송신 전자기장의 변동을 기초로 하여 상기 센서 유닛으로부터의 송신 데이터를 검지하는 데이터 수신 회로를 갖고,
    상기 센서 유닛은,
    상기 송신 전자기장을 수신하는 동시에, 상기 송신 데이터를 송신함으로써 상기 제어 유닛과 통신을 행하는 안테나와,
    상기 송신 전자기장의 상기 변동을 발생시키기 위해 상기 안테나에 흐르는 안테나 전류를 변화시키고, 상기 기압을 포함하는 복수 종류의 상기 송신 데이터를 교대로 송신하는 데이터 송신 회로를 갖고,
    상기 데이터 송신 회로는,
    상기 송신 전자기장의 수신 강도의 변화를 기초로 하여 상기 타이어의 회전 주기를 검지하고, 당해 회전 주기에 연동하여 상기 송신 데이터의 종류를 절환하여 송신 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 검지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 송신 회로는,
    상기 송신 전자기장의 상기 송신 주파수에 따른 변화를 정류 검파하는 검파 회로와,
    상기 제어 유닛과의 통신시와 비통신시에서의 상기 검파 회로의 출력 레벨의 변화를 기초로 하여 상기 타이어의 1회전을 검지하는 회전 검지 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 검지 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터 송신 회로는,
    다음 회에 송신하는 상기 송신 데이터의 상기 종류를 특정하는 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 송신 전자기장으로부터 얻은 전력을 축적하고, 복수의 상기 회전 주기에 걸쳐서 계속해서 상기 기억부에 동작 전력을 공급하여 상기 정보의 유지를 가능하게 하는 전원부를 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 검지 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서 유닛은 상기 타이어 내의 기온을 검지하는 온도 센서를 갖고,
    상기 송신 데이터는 상기 기압 외에, 상기 기온을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 검지 시스템.
  5. 외부로부터 부여되는 공급 전자기장과 상호 작용하여 상기 공급 전자기장에 진폭의 변동을 미치게 하는 안테나와,
    상기 안테나에 흐르는 안테나 전류를 변화시켜 상기 공급 전자기장을 진폭 변조하고, 기압을 포함하는 복수 종류의 송신 데이터를 교대로 송신하여 외부로 전달하는 데이터 송신 회로를 갖고,
    상기 데이터 송신 회로는,
    상기 공급 전자기장의 수신 강도의 변화를 기초로 하여 타이어의 회전 주기를 검지하고, 당해 회전 주기에 연동하여 상기 송신 데이터의 종류를 절환하여 송신 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 검지 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 데이터 송신 회로는,
    상기 공급 전자기장의 주파수에 따른 변화를 정류 검파하는 검파 회로와,
    상기 검파 회로의 출력 레벨의 변화를 기초로 하여 상기 타이어의 1회전을 검지하는 회전 검지 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 검지 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 데이터 송신 회로는,
    다음 회에 송신하는 상기 송신 데이터의 상기 종류를 특정하는 정보를 기억하는 기억부와,
    상기 공급 전자기장으로부터 얻은 전력을 축적하고, 복수의 상기 회전 주기 에 걸쳐서 계속해서 상기 기억부에 동작 전력을 공급하여 상기 정보의 유지를 가능하게 하는 전원부를 갖는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 검지 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 타이어 내의 기온을 검지하는 온도 센서를 더 갖고,
    상기 송신 데이터는 상기 기압 외에, 상기 기온을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 검지 장치.
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