KR101055870B1 - 차량용 스위치 입력장치 - Google Patents

차량용 스위치 입력장치 Download PDF

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본 발명은 각종 입력스위치에 대한 작동 명령을 메인 제어부로 전달하기 위한 스위치 입력 회로에 있어서, 상기 스위치 입력 회로를 복수의 수동소자를 이용하여 간단하게 구현한 차량용 스위치 입력장치에 관한 것으로, 배터리와, 상기 배터리의 전원단과 접지단 사이에 설치되어 배터리에서 출력되는 전압을 필요한 전압레벨로 다운시켜 메인 제어부로 공급하는 전압분배부, 및 상기 전압분배부와 배터리의 접지단 사이에 설치되고, 사용자로부터 입력된 작동 명령에 따라 스위칭되어 전압분배부를 통해 메인 제어부로 공급되는 전압을 조정하는 입력스위치를 포함한다.
차량, 배터리, 스위치, 수동소자, MCU

Description

차량용 스위치 입력장치{SWITCH INPUT DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 스위치 회로에 관한 것으로, 특히 차량의 각종 입력스위치에 대한 온오프 명령을 메인 제어부로 전달하기 위한 차량용 스위치 입력장치에 관한 것이다.
자동차 등의 차량에는 이동수단으로서의 기능을 넘어서 사용자로 하여금 보다 안정적이면서도 편안한 주행 상태를 제공할 수 있도록 하는 각종 편의수단과 안전수단들이 마련되어 있고, 이러한 다양한 편의 시설과 안전 기능들을 작동 및 제어하기 위한 각종 스위치들이 구비된다.
예를 들어, 차량의 윈도우 개폐(open/close)와 윈도우 록(lock) 및 언록(unlock)과 같이 윈도우의 상하 작동 및 록(lock)을 위한 스위치들이 운전자의 좌석 주위에 설치된다.
따라서, 차량의 각종 스위치는 스위치 입력 상태를 메인 제어부로 전달하기 위한 스위치 입력 회로를 구비하게 되는 데, 이러한 스위치 입력 회로는 비용절감 측면에서 간단한 구조가 좋으며, 각종 이상 전압에 대한 보호회로도 필요하다.
본 발명은 각종 입력스위치에 대한 작동 명령을 메인 제어부로 전달하기 위한 스위치 입력 회로에 있어서, 상기 스위치 입력 회로를 복수의 수동소자를 이용하여 간단하게 구현한 차량용 스위치 입력장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 스위치 입력장치는, 배터리; 상기 배터리의 전원단과 접지단 사이에 설치되어 배터리에서 출력되는 전압을 필요한 전압레벨로 다운시켜 메인 제어부로 공급하는 전압분배부; 및 상기 전압분배부와 배터리의 접지단 사이에 설치되고, 사용자로부터 입력된 작동 명령에 따라 스위칭되어 전압분배부를 통해 메인 제어부로 공급되는 전압을 조정하는 입력스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 전압분배부는, 배터리의 전원단과 제1 노드 사이에 연결된 제1 저항; 상기 제1 노드와 출력단인 제2 노드 사이에 연결된 제2 저항; 및 상기 제2 노드와 배터리의 접지단 사이에 연결된 제3 저항;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 차량용 스위치 입력장치는, 배터리; 상기 배터리의 전원단과 제1 노드 사이에 연결되어 배터리에서 출력되는 전압을 강하시키는 제1 저항; 상기 제1 노드와 출력단인 제2 노드 사이에 연결되어 제2 노드를 통해 인가되는 전압을 강하시키는 제2 저항; 상기 제2 노드와 배터리의 접지단 사이에 연결되어 제2 노드에 인가되는 전압을 메인 제어부로 출력하는 제3 저항; 상기 제1 노드와 배터리의 접지단 사이에 연결되고, 사용자로부터 입력된 작동 명령에 따라 스위칭되어 상기 제1 저항을 통해 메인 제어부로 공급되는 전압을 조정하는 입력스위치; 상기 입력스위치와 제1 노드 사이에 역방향으로 설치되어 입력스위치의 스위칭시에 발생하는 이상 전압이 메인 제어부로 인가되는 것을 방지하는 제1 다이오드; 및 상기 제1 노드와 배터리의 접지단 사이에 설치되어 제1 노드를 통해 인가되는 고주파 노이즈를 접지로 흘려 제거하는 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 각종 입력 명령을 메인 제어부로 전달하기 위한 스위치 입력 회로를 복수의 수동소자를 이용하여 간단하게 구현함으로써, 생산 단가를 낮추어 가격 경쟁력이 우수해지고, 또한 스위치 입력 회로에 간단 한 보호 회로를 구비하여 서지전압과 역전압 등의 이상 전압에 대한 안전성을 높일 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명과 관련된 차량용 스위치 입력장치를 나타낸 회로도로서, 입력스위치(10), 정전압회로부(20), 및 트랜지스터(Q1) 등을 포함하여 구성된다.
상기 입력스위치(10)는 사용자로부터 입력된 작동 명령에 따라 온오프되도록 구성되어 있다.
정전압 회로부(20)는 배터리(B+)로부터 공급된 직류전원을 일정한 전압으로 다운 및 안정화하여 출력한다.
트랜지스터(Q1)는 상기 입력스위치(10)를 통해 공급된 전압에 따라 스위칭되어 상기 정전압 회로부(20)를 통해 공급되는 전압을 메인 제어부(MCU; main control unit)로 출력한다.
이와 같이 구성된 차량용 스위치 입력장치는 입력스위치(10)가 온되면 트랜지스터(Q1)도 턴온되어 정전압 회로부(20)를 통해 출력되는 전압(예를 들어 DC 5V)이 트랜지스터(Q1)를 통해 접지로 인가되어 메인 제어부(MCU)로는 로우 신호가 공급되고, 입력스위치(10)가 오프되면 트랜지스터(Q1)도 턴오프되므로 정전압 회로 부(20)를 통해 출력되는 전압은 메인 제어부(MCU)로 공급된다. 따라서, 메인 제어부(MCU)는 스위치 입력장치로부터 로우 신호가 입력되면 입력스위치(10)가 온된 것으로 판단하고, 그에 상응하는 모터 등의 부하의 동작을 제어하게 된다.
상기와 같은 스위치 입력장치는 정전압 회로부(20)와 트랜지스터(Q1) 등을 포함하여 구성됨으로써, 상대적으로 제조 단가가 높아져서 비용적인 측면에서 불리하고, 또한 입력스위치의 온/오프시 역전압과 서지전압 등과 같은 이상 전압에 대한 방어수단이 없어 부품의 내구성에 대한 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 스위치 입력장치를 나타낸 회로도로서, 스위치 입력장치(100)는 배터리(110)와 전압분배부(120), 제1 보호회로부(130), 입력스위치(140), 제2 보호회로부(150) 및 필터부(160) 등을 포함하여 구성된다.
배터리(110)는 DC 12V 또는 DC 24V를 차량의 각종 회로부로 공급한다.
전압분배부(120)는 상기 배터리(110)의 전원단(B+)과 접지단(B-) 사이에 설치되어 배터리(110)에서 출력되는 전압을 필요한 전압레벨로 다운시켜 메인 제어부(MCU)로 공급하게 된다.
상기 전압분배부(120)는, 상기 배터리(110)의 전원단(B+)과 가상 고전위인 제1 노드(Nd1) 사이에 연결되어 배터리(110)에서 출력되는 전압을 강하시키는 제1 저항(R1)과, 상기 제1 노드(Nd1)와 출력단인 제2 노드(Nd2) 사이에 연결되어 제2 노드(Nd2)를 통해 인가되는 전압을 강하시키는 제2 저항(R2), 및 상기 제2 노드(Nd2)와 배터리(110)의 접지단(B-) 사이에 연결되어 제2 노드(Nd2)에 인가되는 전압을 메인 제어부(MCU)로 출력하는 제3 저항(R3)을 포함하여 구성되어 있다. 상기에서 배터리(110)가 DC 12V이고 메인 제어부(MCU)에서 요구되는 전압이 DC 5V일 경우 제3 저항(R3)의 양단, 즉 제2 노드(Nd2)에 걸리는 전압이 DC 5V가 되도록 전압분배부(120)의 각 저항값(R1~R3)이 설정될 것이다.
상기에서 분압용 저항을 3개로 구성하였지만 필요에 따라 증감이 가능한 것은 당연하다.
제1 보호회로부(130)는 입력스위치(140)와 전압분배부(120) 사이에 설치되어 입력스위치(140)의 스위칭시에 발생하는 이상 전압이 전압분배부(120)를 통해 메인 제어부(MCU)로 인가되는 것을 방지한다. 상기 제1 보호회로부(130)는 입력스위치(140)와 전압분배부(120) 사이에 역방향으로 설치되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.
입력스위치(140)는 상기 전압분배부(120)와 배터리(110)의 접지단(B-) 사이에 설치되어 사용자로부터 입력된 작동 명령에 따라 온오프되어 전압분배부(120)를 통해 메인 제어부(MCU)로 공급되는 전압을 조정하게 된다. 상기 입력스위치(140)는 전압분배부(120)의 제1 노드(Nd1)와 배터리(110)의 접지단(B-) 사이에 연결될 수 있다.
제2 보호회로부(150)는 배터리(110)의 전원단(B+)과 전압분배부(120) 사이에 설치되어 전압분배부(120)로부터 배터리(110)로 인가되는 역전압을 방지하여 배터리(110)를 보호한다. 상기 제2 보호회로부(150)는 배터리(110)의 전원단(B+)과 전압분배부(120) 사이에 순방향으로 설치되는 다이오드(D2)를 포함할 수 있다.
필터부(160)는 상기 전압분배부(120)와 배터리(110)의 접지단(B-) 사이에 설 치되어 전압분배부(120)를 통해 인가되는 고주파 노이즈를 접지로 흘려 제거한다. 상기 필터부(160)는 전압분배부(120)의 제1 노드(Nd1)와 배터리(110)의 접지단(B-) 사이에 연결되는 커패시터(C1)를 포함할 수 있고, 상기 커패시터(C1)는 pF 단위의 아주 작은 용량의 커패시터를 사용하는 것이 바람직하다.
아울러, 도면에 도시하지는 않았지만 필터부(160)는 전압분배부(120)의 제3 저항(R3)과 병렬로 설치된 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 수동소자인 복수의 저항(R1~R3)과 다이오드(D1, D2) 및 커패시터(C1)를 이용하여 스위치 입력장치를 구성함으로써, 간단한 구조로 저렴하게 제작하는 것이 가능하다.
일반적으로, 차량 동작을 위한 입력스위치(140)는 동작의 정확성과 지속성을 위하여 차량의 배터리(110)에 직접적으로 연결하여 사용하는 것이 최근의 경향이다.
입력스위치(140)를 배터리(110)에 직접적으로 연결할 경우 입력스위치(140)는 접지와 플로팅(floating) 중 어느 하나를 선택하게 된다. 하지만 일반적으로 역전압과 서지전압을 포함한 이상 전압이 발생될 경우, 이를 방어하는 역할을 하는 방어적 기법이 입력장치에 들어가 있지 않다.
따라서, 본 발명에서는 제1 보호회로부(130)의 다이오드(D1)가 스위치(140)가 온될 경우 발생할 수 있는 이상 전압이 메인 제어부(MCU)로 인가되는 것을 방지하고, 제2 보호회로부(150)의 다이오드(D2)가 배터리(110)로 인가되는 역전압을 방어하여 부품의 내구성의 향상과 신뢰성을 높이게 되고, 필터부(160)가 전압분배부(120)를 통해 발생하는 고주파 노이즈를 접지로 흘려 제거하게 된다.
상기에서 입력스위치(140)가 오프될 경우 배터리(110)에서 출력된 전압(B+)은 전압분배부(120), 즉 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)에 의해 필요한 전압레벨로 강하되어 메인 제어부(MCU)로 공급된다.
한편, 입력스위치(140)가 온될 경우 배터리(110)에서 출력된 전압(B+)은 전압분배부(120)의 제1 저항(R1)과 제1 보호회로부(130)와 입력스위치(140)를 통해 접지단(B-)으로 인가되어 출력단인 제2 노드(Nd2)는 저전위로 풀다운된다. 이에 따라 메인 제어부(MCU)는 출력단인 제2 노드(Nd2)의 전압이 설정된 문턱전압(대략 1V 이하) 이하로 강하되면 입력스위치(140)가 온 된 것으로 인식하게 된다.
따라서, 메인 제어부(MCU)는 스위치 입력장치(100)로부터 로우 신호가 입력되면 입력스위치(140)가 온된 것으로 판단하고, 그에 상응하는 모터 등의 부하의 동작을 제어하게 된다.
상기 메인 제어부(MCU)로 입력되는 신호는 디지털 신호와는 달리 결과값이 유동적(대략 DC 0V 내지 DC 5V)이므로 입력스위치(140)가 온될 경우 제1 다이오드(D1)에 인가되는 전압 등을 감안하여 메인 제어부(MCU)의 아날로그 단자로 인가되는 문턱전압을 대략 1V 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
즉, 메인 제어부(MCU)는 입력단, 즉 제2 노드(Nd2)를 통해 입력되는 전압과 미리 설정된 문턱전압을 상호 비교하고, 그 결과 입력전압이 문턱전압 이하일 경우에는 로우신호(입력스위치가 온)로 인식하게 되고, 입력전압이 문턱전압 이상일 경우에는 하이신호(입력스위치가 오프)로 인식하게 된다.
이와 같이 본 발명에서는 각종 입력 명령을 메인 제어부(MCU)로 전달하기 위한 스위치 입력장치를 복수의 수동소자를 이용하여 간단하게 구현함으로써, 생산 단가를 낮추어 가격 경쟁력이 우수해지고, 또한 스위치 입력 회로에 간단한 보호 회로를 구비하여 서지전압과 역전압 등의 이상 전압에 대한 안전성을 높일 수 있다.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명과 관련된 차량용 스위치 입력장치를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 스위치 입력장치를 나타낸 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 스위치 입력장치 110: 배터리
120: 전압분배부 130: 제1 보호회로부
140: 입력스위치 150: 제2 보호회로부
160: 필터부

Claims (7)

  1. 배터리;
    상기 배터리의 전원단과 접지단 사이에 설치되어 배터리에서 출력되는 전압을 필요한 전압레벨로 다운시켜 메인 제어부(MCU; main control unit)로 공급하는 전압분배부; 및
    상기 전압분배부와 배터리의 접지단 사이에 설치되고, 사용자로부터 입력된 작동 명령에 따라 스위칭되어 전압분배부를 통해 메인 제어부(MCU)로 공급되는 전압을 조정하는 입력스위치;를 포함하는 차량용 스위치 입력장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압분배부는, 배터리의 전원단과 제1 노드 사이에 연결된 제1 저항; 상기 제1 노드와 출력단인 제2 노드 사이에 연결된 제2 저항; 및 상기 제2 노드와 배터리의 접지단 사이에 연결된 제3 저항;을 포함하는 차량용 스위치 입력장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력스위치와 상기 전압분배부 사이에 역방향으로 설치되어 입력스위치의 스위칭시에 발생하는 이상 전압이 메인 제어부(MCU)로 인가되는 것을 방지하는 제1 보호회로부; 및
    상기 배터리의 전원단과 상기 전압분배부 사이에 순방향으로 설치되어 배터리로 인가되는 이상 전압을 방지하는 제2 보호회로부;를 포함하는 차량용 스위치 입력장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 보호회로부 및 제2 보호회로부는 다이오드를 포함하는 차량용 스위치 입력장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압분배부와 배터리의 접지단 사이에 설치되어 전압분배부를 통해 인가되는 고주파 노이즈를 접지로 흘려 제거하는 필터부;를 포함하는 차량용 스위치 입력장치.
  6. 배터리;
    상기 배터리의 전원단과 제1 노드 사이에 연결되어 배터리에서 출력되는 전압을 강하시키는 제1 저항;
    상기 제1 노드와 출력단인 제2 노드 사이에 연결되어 제2 노드를 통해 인가되는 전압을 강하시키는 제2 저항;
    상기 제2 노드와 배터리의 접지단 사이에 연결되어 제2 노드에 인가되는 전압을 메인 제어부(MCU)로 출력하는 제3 저항;
    상기 제1 노드와 배터리의 접지단 사이에 연결되고, 사용자로부터 입력된 작동 명령에 따라 스위칭되어 상기 제1 저항을 통해 메인 제어부(MCU)로 공급되는 전압을 조정하는 입력스위치;
    상기 입력스위치와 제1 노드 사이에 역방향으로 설치되어 입력스위치의 스위칭시에 발생하는 이상 전압이 메인 제어부(MCU)로 인가되는 것을 방지하는 제1 다이오드; 및
    상기 제1 노드와 배터리의 접지단 사이에 설치되어 제1 노드를 통해 인가되는 고주파 노이즈를 접지로 흘려 제거하는 커패시터;를 포함하는 차량용 스위치 입력장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리의 전원단과 제1 저항 사이에 순방향으로 설치되어 배터리로 인가되는 이상 전압을 방지하는 제2 다이오드를 포함하는 차량용 스위치 입력장치.
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