KR101055892B1 - 초음파 거리측정장치 및 그 고장 진단방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 거리측정장치에 관한 것으로서, 초음파 발생신호를 송신하는 송신부와; 초음파 발생신호에 따라 초음파를 방사하고, 반사된 초음파를 감지하여 초음파 수신신호를 출력하는 초음파 센서부와; 초음파 센서부로부터 출력된 초음파 수신신호를 수신하는 수신부와; 송신부로부터 초음파 센서부에 전송된 초음파 발생신호를 검출하는 송신라인 검사부와; 초음파 센서부로부터 수신부에 전송된 초음파 수신신호를 검출하는 수신라인 검사부와; 송신라인 검사부를 통해 검출된 초음파 발생신호의 전압레벨에 따라 송신라인의 이상여부를 판단하고, 수신라인 검사부를 통해 검출된 초음파 수신신호의 전압레벨에 따라 수신라인의 이상여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 초음파 거리측정장치의 고장 원인에 대한 신속한 정보를 제공받을 수 있으며, 이에 대한 수리가 빠르고 용이하게 된다. 또한 초음파 모듈 전체의 교체를 통한 비용의 낭비를 방지할 수 있다.

Description

초음파 거리측정장치 및 그 고장 진단방법{ULTRASONIC DISTANCE MEASURING DEVICE AND DEFECT DIAGNOSIS METHOD THEREOF}
본 발명은 초음파 거리측정장치 및 그 고장 진단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 주위의 물체를 감지하는 초음파 시스템의 이상 유무를 진단하는 초음파 거리측정장치 및 그 고장 진단방법에 관한 것이다.
종래의 초음파 센서는 자동차의 전/후방 및 측방에 장착되어 차체의 주변과 운전자가 볼 수 없는 사각지대의 물체를 파악하고, 거리에 따라 경고음 등의 수단을 통해 사용자에게 현재 물체의 위치 및 차량과 물체와의 거리를 전달하게 된다. 또한 상기 시스템이 정상적으로 동작하고 있는지 없는지에 대한 기본적인 고장 경고를 발생하고 있다.
고장 진단 기능을 가진 종래의 초음파 거리측정장치는 여진신호의 여진시간과 시간에 따른 감쇄 정도를 파악하여 시스템의 고장 여부를 파악하거나, 초음파의 송/수신으로부터 산출된 후진거리 대비 수신된 초음파 펄스의 갯수 변화량이 저장된 데이타와 일치하는지의 여부를 판단하여 거리의 산출 및 고장 유무를 판단하거나, 초음파 송신 후 물체에 의해 반사된 초음파의 수신 여부 및 수신 시간을 체크 하여 초음파 거리측정장치의 이상 유무를 판단하고 있다.
그러나, 이러한 종래의 초음파 고장 진단 기술에 의하면, 초음파센서 모듈 자체의 고장 이상 유무만을 판단하기에 사용자가 간단한 고장에도 초음파센서를 사용할 수 없게 될 뿐만 아니라 고장의 원인을 파악하는데 시간적인 소모가 발생하게 되며, 심한 경우 초음파 모듈 전체를 교체해서 비용의 낭비를 초래하는 문제점을 가지고 있다. 또한 시스템을 제어하는 제어부와 각 방향에 위치한 초음파 센서는 와이어를 통한 커넥터 연결이기 때문에 연결부위의 문제로 인한 고장에 대해서는 원인파악에 대한 정보가 제공되고 있지 않으므로 이에 대한 어떠한 대처도 할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 고장 유무 및 원인에 대한 상세 분석을 제공함으로써 사용자가 고장에 대해 좀더 쉽고 빠르게 고장의 유형에 따른 대처를 할 수 있도록 하는 초음파 거리측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 추가적인 과다 비용의 발생 문제를 방지할 수 있는 초음파 거리측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 초음파 거리측정장치에 있어서, 초음파 발생신호를 송신하는 송신부와; 초음파 발생신호에 따라 초음파를 방사하고, 반사된 초음파를 감지하여 초음파 수신신호를 출력하는 초음파 센서부와; 초음파 센서부로부터 출력된 초음파 수신신호를 수신하는 수신부와; 송신부로부터 초음파 센서부에 전송된 초음파 발생신호를 검출하는 송신라인 검사부와; 초음파 센서부로부터 수신부에 전송된 초음파 수신신호를 검출하는 수신라인 검사부와; 송신라인 검사부를 통해 검출된 초음파 발생신호의 전압레벨에 따라 송신라인의 이상여부를 판단하고, 수신라인 검사부를 통해 검출된 초음파 수신신호의 전압레벨에 따라 수신라인의 이상여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 초음파 거리측정장치는 초음파 센서부가 초음파를 방사할 때 발생되는 여진파 신호를 검출하는 여진파 신호 검출부를 더 포함하고, 제어부는, 여진파 신호 검출부를 통해 검출된 여진파 신호의 펄스 개수에 따라 초음파 센서부의 이상여 부를 판단할 수 있다.
또한 초음파 거리측정장치는 표시부를 더 포함하고, 제어부는 송신라인, 수신라인 및 초음파 센서부의 이상여부를 표시부를 통해 표시할 수 있다.
또한 초음파 거리측정장치는 초음파 수신신호를 증폭하여 출력하는 증폭부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 초음파 거리측정장치의 고장 진단방법에 있어서, 초음파를 방사하기 위해 초음파 센서로 전송되는 초음파 발생신호의 전압레벨에 따라 송신라인의 이상여부를 판단하는 단계와; 초음파 센서부가 초음파를 방사할 때 발생되는 여진파 신호의 펄스 개수에 따라 초음파 센서부의 이상여부를 판단하는 단계와; 초음파 센서부가 반사된 초음파를 감지하여 출력한 초음파 수신신호의 전압레벨에 따라 수신라인의 이상여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 초음파 거리측정장치에 의하면, 사용자는 초음파 거리측정장치의 고장 원인에 대한 신속한 정보를 제공받을 수 있으며, 이에 대한 수리가 빠르고 용이하게 이루어질 수 있다. 또한 초음파 모듈 전체의 교체를 통한 비용의 낭비를 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초음파 거리측정장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 거리측정장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 거리측정장치는 송신부(110), 초음파 센서부(120), 송신라인 검사부(130), 증폭부(140), 여진파 신호 검출부(150), 수신부(160), 수신라인 검사부(170), 제어부(180), 표시부(190)를 포함할 수 있다.
송신부(110)는 초음파 발생신호를 송신라인(a)을 통해 초음파 센서부(120)로 송신한다. 예컨대, 송신부(110)는 제어신호에 따라 초음파 센서부(120)에서 소정의 주파수로 초음파를 발생할 수 있도록 전기신호인 초음파 펄스 신호를 생성하여 초음파 센서부(120)로 송신한다.
초음파 센서부(120)는 송신부(110)로부터 전송된 초음파 발생신호에 따라 초음파를 방사하고, 반사된 초음파를 감지하여 초음파 수신신호를 출력한다. 예컨대, 초음파 센서부(120)는 차량 주변에 존재하는 장애물, 물체 또는 사람을 감지하고 이들로부터 반사되는 초음파를 수신한다. 그리고 반사된 초음파를 전기적 신호인 초음파 수신신호로 출력한다.
송신라인 검사부(130)는 송신부(110)로부터 초음파 센서부(120)에 전송된 초음파 발생신호를 검출한다. 송신라인 검사부(130)는 송신부(110)와 초음파 센서부(120) 사이에 마련된 송신라인(a)과 연결되어 송신라인(a)을 통해 전송되는 초음파 발생신호를 검출한다.
증폭부(140)는 초음파 수신신호를 증폭하여 출력한다. 증폭부(140)는 초음파 센서부(120)와 수신부(160) 사이에 마련되어 초음파 센서부(120)로부터 입력된 초음파 수신신호를 증폭하여 수신부(160)로 출력한다.
여진파 신호 검출부(150)는 초음파 센서부(120)가 초음파를 방사할 때 발생되는 여진파 신호를 검출한다. 여진파는 초음파 센서부(120)로부터 외부로 방사된 초음파 신호가 센서를 통과할 때 센서표면 기구물에 따른 반사파로서 발생하며, 그 진폭에 있어서는 수신파의 피크치와 비례관계를 갖는다. 여진파 신호 검출부(150)는 초음파 센서부(120)와 증폭부(140) 사이에 마련되어 초음파 센서부(120)가 출력하는 여진파 신호를 검출한다.
수신부(160)는 초음파 센서부(120)로부터 출력된 초음파 수신신호를 수신한다.
수신라인 검사부(170)는 초음파 센서부로부터 수신부에 전송된 초음파 수신신호를 검출한다. 수신라인 검사부(170)는 초음파 센서부(120) 또는 증폭부(140)와 수신부(160) 사이에 마련된 수신라인(b)과 연결되어 수신라인(b)을 통해 전송되는 초음파 수신신호를 검출한다.
제어부(180)는 송신라인 검사부(130)를 통해 검출된 초음파 발생신호의 전압레벨에 따라 송신라인(a)의 이상여부를 판단하고, 수신라인 검사부(170)를 통해 검출된 초음파 수신신호의 전압레벨에 따라 수신라인(b)의 이상여부를 판단한다. 또한 제어부(180)는 여진파 신호 검출부(150)를 통해 검출된 여진파 신호의 펄스 개수에 따라 초음파 센서부(120)의 이상여부를 판단할 수 있다.
구체적으로 제어부(180)는 송신라인(a)을 통해 초음파 센서부(120)로 송신되어 송신라인 검사부(130)를 통해 검출된 초음파 발생신호의 전압레벨이 지속적으로 하이(High)레벨로 검출될 경우, 송신라인(a)의 전원공급선(VCC) 접합에 의한 이상 으로 판단한다. 또한 지속적으로 로우(Low)레벨이 검출될 경우, 송신라인(a)의 그라운드선(GND) 접합에 의한 이상으로 판단한다. 또한 불규칙레벨이 검출될 경우, 송신라인(a)의 결손 및 이상 결합으로 판단할 수 있다.
즉, 송신라인 검사부(130)에서 상기와 같이 정상동작 이외의 파형이 검출될 경우 제어부(180)에서는 송신라인(a) 측에 문제가 있음을 판단하게 되고, 표시부(190)를 통해 현재의 고장 상태와 원인에 대해 사용자에게 알려주게 된다.
송신라인(a)에서 이상이 검출 되지 않을 경우 제어부(180)는 초음파 센서부(120)를 통해 주파수를 방사 할 때 발생되는 여진파 신호를 검토하게 된다. 초음파 센서부(120)가 정상 동작할 경우 이 여진파 신호는 방사 강도에 따라 일정 갯수 이상의 펄스를 발생하게 되는데 제어부(180)는 여진파 신호 검출부(150)를 통해 검출된 여진파 신호의 펄스 개수에 따라 다음과 같이 판단하게 된다.
즉, 제어부(180)는 초음파 방사 시 발생되는 여진파 신호의 개수가 기준 개수 이상 발생한 경우, 정상 동작으로 판단한다. 그러나 여진파 신호가 발생하지 않거나 기준개수 미만일 경우, 초음파 센서부(120) 이상으로 판단한다.
또한, 제어부(180)는 초음파를 방사하여 여진파 신호 검출 이후 거리산출을 위해 카운터를 동작시키게 되며, 정상 동작 시 초음파가 물체에 부딪혀 수신되어 질 때 이 카운터 값에 따라 거리를 산출하게 된다. 여기에서 초음파 센서에 이물질이 묻어 있는 경우 카운터 동작과 동시에 수신이 발생하기에 카운터 수는 최소치 값이 되게 되며, 이때 제어부(180)에서는 초음파 센서부(120)에 이물질이 묻어서 발생하는 문제로 판단하게 되며, 표시부(190)를 통해 사용자에게 고장에 대한 정보 를 알려주게 된다.
송신라인(a)과 초음파 센서부(120)에서 이상이 없을 경우, 제어부(180)는 수신라인 검사부(170)를 통해 검출된 초음파 수신신호의 전압레벨에 따라 다음과 같이 판단하게 된다.
구체적으로 제어부(180)는 수신라인 검사부(170)를 통해 검출된 초음파 수신신호의 전압레벨이 지속적으로 하이(High)레벨로 검출될 경우, 수신라인(b)의 전원공급선(VCC) 접합에 의한 이상으로 판단한다. 또한 지속적으로 로우(Low)레벨이 검출될 경우, 수신라인(b)의 그라운드선(GND) 접합에 의한 이상으로 판단한다. 또한 불규칙레벨이 검출될 경우, 수신라인(b)의 결손 및 이상 결합으로 판단할 수 있다.그리고 표시부(190)를 통해 현재의 고장 상태와 원인에 대해 사용자에게 알려주게 된다.
표시부(190)는 제어부(180)의 제어에 따라 고장 상태와 원인을 영상 및 음성 등의 형태로 표시할 수 있다. 표시부(190)는 LCD(liquid crystal display), CRT(cathode ray tube) , PDP(plasma display panel), DLP(digital light processing), SED(surface-conduction electron-emitter display), FED(field emission display) 등의 형태로 구현될 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 거리측정장치의 고장 진단방법을 설명한다.
우선 초음파 발생신호를 송신한다(S110). 예컨대, 송신부(110)는 제어신호에 따라 초음파 센서부(120)에서 소정의 주파수로 초음파를 발생할 수 있도록 전기신 호인 초음파 펄스 신호를 생성하여 초음파 센서부(120)로 송신한다.
다음으로, 초음파 발생신호의 전압레벨이 정상인지 여부를 판단한다(S120). 구체적으로 제어부(180)는 송신라인(a)을 통해 초음파 센서부(120)로 송신되어 송신라인 검사부(130)를 통해 검출된 초음파 발생신호의 전압레벨이 지속적으로 하이(High)레벨로 검출될 경우, 송신라인(a)의 전원공급선(VCC) 접합에 의한 이상으로 판단한다. 또한 지속적으로 로우(Low)레벨이 검출될 경우, 송신라인(a)의 그라운드선(GND) 접합에 의한 이상으로 판단한다. 또한 불규칙레벨이 검출될 경우, 송신라인(a)의 결손 및 이상 결합으로 판단할 수 있다. 즉, 단계S120에서 초음파 발생신호의 전압레벨이 비정상인 경우, 송신라인에 이상이 있는 것으로 판단한다(S121).
다음으로, 여진파 신호의 펄스 개수가 정상인지 여부를 판단한다(S130). 예컨대, 제어부(180)는 초음파 방사 시 발생되는 여진파 신호의 개수가 기준 개수 이상 발생한 경우, 정상 동작으로 판단한다. 그러나 단계S130에서 여진파 신호의 펄스 개수가 비정상인 경우, 초음파 센서에 이상이 있는 것으로 판단한다(S131).
다음으로, 초음파 센서에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단한다.(S140). 예컨대, 제어부(180)는 초음파를 방사하여 여진파 신호 검출 이후 거리산출을 위해 카운터를 동작시키게 되며, 정상 동작 시 초음파가 물체에 부딪혀 수신되어 질 때 이 카운터 값에 따라 거리를 산출하게 된다. 여기에서 초음파 센서에 이물질이 묻어 있는 경우 카운터 동작과 동시에 수신이 발생하기에 카운터 수는 최소치 값이 되게 되며, 이때 제어부(180)에서는 초음파 센서부(120)에 이물질이 묻어서 발생하 는 문제로 판단한다(S141).
다음으로, 초음파 수신신호의 전압레벨 정상인지 여부를 판단한다(S150). 구체적으로 제어부(180)는 수신라인 검사부(170)를 통해 검출된 초음파 수신신호의 전압레벨이 지속적으로 하이(High)레벨로 검출될 경우, 수신라인(b)의 전원공급선(VCC) 접합에 의한 이상으로 판단한다. 또한 지속적으로 로우(Low)레벨이 검출될 경우, 수신라인(b)의 그라운드선(GND) 접합에 의한 이상으로 판단한다. 또한 불규칙레벨이 검출될 경우, 수신라인(b)의 결손 및 이상 결합으로 판단할 수 있다(S151).
상기 단계에서 아무런 문제가 발견되지 않을 경우, 거리계산 단계를 수행한다(S160). 만약 문제가 발견될 경우, 고장원인 표시하여 사용자에게 이를 알린다(S170).
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 거리측정장치의 구성을 도시한 블록도이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 거리측정장치의 고장 진단방법의 과정을 도시한 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 송신부 120 : 초음파 센서부
130 : 송신라인 검사부 140 : 증폭부
150 : 여진파 신호 검사부 160 : 수신부
170 : 수신라인 검사부 180 : 제어부
190 : 표시부

Claims (5)

  1. 초음파 거리측정장치에 있어서,
    초음파 발생신호를 송신하는 송신부와;
    상기 초음파 발생신호에 따라 초음파를 방사하고, 반사된 초음파를 감지하여 초음파 수신신호를 출력하는 초음파 센서부와;
    상기 초음파 센서부로부터 출력된 상기 초음파 수신신호를 수신하는 수신부와;
    상기 송신부로부터 상기 초음파 센서부에 전송된 상기 초음파 발생신호를 검출하는 송신라인 검사부와;
    상기 초음파 센서부로부터 상기 수신부에 전송된 상기 초음파 수신신호를 검출하는 수신라인 검사부와;
    상기 초음파 센서부가 상기 초음파를 방사할 때 발생되는 여진파 신호를 검출하는 여진파 신호 검출부와;
    상기 송신라인 검사부를 통해 검출된 상기 초음파 발생신호의 전압레벨에 따라 송신라인의 이상여부를 판단하고, 상기 수신라인 검사부를 통해 검출된 상기 초음파 수신신호의 전압레벨에 따라 수신라인의 이상여부를 판단하며, 상기 여진파 신호 검출부를 통해 검출된 상기 여진파 신호의 펄스 개수에 따라 상기 초음파 센서부의 이상여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 거리측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    표시부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 송신라인, 상기 수신라인 및 상기 초음파 센서부의 이상여부를 상기 표시부를 통해 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 거리측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 초음파 수신신호를 증폭하여 출력하는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 거리측정장치.
  5. 초음파 거리측정장치의 고장 진단방법에 있어서,
    초음파를 방사하기 위해 초음파 센서로 전송되는 초음파 발생신호의 전압레벨에 따라 송신라인의 이상여부를 판단하는 단계와;
    상기 초음파 센서부가 상기 초음파를 방사할 때 발생되는 여진파 신호의 펄스 개수에 따라 상기 초음파 센서부의 이상여부를 판단하는 단계와;
    상기 초음파 센서부가 반사된 초음파를 감지하여 출력한 초음파 수신신호의 전압레벨에 따라 수신라인의 이상여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 거리측정장치의 고장 진단방법.
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