KR101610717B1 - 센서 정밀도 향상 장치 - Google Patents

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정태호
김영준
김태엽
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현대오트론 주식회사
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Abstract

본 발명은 센서 정밀도 향상 장치에 관한 것으로서, 차량의 내/외부 상황을 감지하는 센서부, 상기 센서부의 출력단에 연결되는 ROIC(Read Out IC) 회로부 및 차량의 이상 신호 발생을 감지하여 상기 ROIC 회로부에 제어 명령을 전송하는 MCU(Micro Controller Unit)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 센서부의 출력단에 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 원하는 이득으로 증폭시키고, 표본화(Sampling) 간격을 축소시킬 수 있는 ROIC(Read Out IC) 회로부를 연결함에 따라, 안전장치가 적절한 시점에 제어를 개시할 수 있으며, ROIC 회로부의 입력단에 노이즈 차단 스위치를 형성하여 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 처리하는 과정에서 불필요한 노이즈가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

센서 정밀도 향상 장치{APPARATUS FOR IMPROVING ACCURACY OF SENSOR}
본 발명은 센서 정밀도 향상 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 차량의 이상 신호 발생을 감지한 경우 센서가 출력하는 전기적 신호를 증폭시키고 표본화 간격을 축소시킴으로써, 안전장치가 적절한 시점에 제어를 개시할 수 있게 하는 장치에 관한 것이다.
현대 과학기술의 산물이라 할 수 있는 자동차에는 여러 가지 최첨단 안전장치가 설치되어 운전자와 탑승객의 안전을 도모한다. 이러한 안전장치는 대표적으로 ACC(Adaptive Cruise Control), AEB(Advanced Emergency Brake), BSD(Blind Spot Detection), LKAS(Lane Keeping Assist System), LDWS(Lane Departure Warning System), SPAS(Smart Parking Assist System), HDA(Highway Driving Assist) 등을 예로 들 수 있는바, 모두 센서가 차량의 내/외부 상황을 감지하여 적절한 제어가 이루어진다. 센서가 차량의 내/외부 상황을 잘못 감지하여 안전장치에 의한 제어가 필요하지 않은 시점에 제어가 개시된다면 불필요한 사고를 유발할 수 있으므로, 센서에 의한 차량 내/외부 상황의 정확한 감지가 무엇보다 중요하다.
종래에는 센서가 사고 발생 직전에 제대로 동작을 하지 않거나, 느리게 반응하는 경우가 많았으므로, 안전장치에 의한 차량의 제어가 적절한 시점에 개시되지 못하고 사고가 발생하는 상황이 매우 빈번하였다. 예를 들어, 사고 위험 감지 시, 10 내지 20ms 내에 안전장치에 의한 제어 개시가 권장되는데, 영상 판독 데이터 등과 같이 센서가 감지하여 전송하는 데이터의 크기가 크고 처리량이 많은 경우, 이를 준수하지 못하고 안전장치가 뒤늦게 제어를 개시하여 더 큰 사고가 발생하곤 하였다.
아울러, 근래의 자동차에는 여러 가지 최첨단 안전장치가 설치됨에 따라 센서가 감지하는 차량의 내/외부 상황에 대한 종류, 데이터 크기, 처리량 등이 종래와 다르게 점점 많아지고 복잡해지고 있다. 따라서 차량의 내/외부 상황을 정확하고 신속하게 감지하여 안전장치가 적절한 시점에 제어를 개시하게 할 수 있는 기술이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0118716호(2010.11.08)
본 발명은 차량의 내/외부 상황을 정확하고 신속하게 감지하여 안전 장치가 적절한 시점에 제어를 개시하게 할 수 있는 센서 정밀도 향상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 정밀도 향상 장치는 차량의 내/외부 상황을 감지하는 센서부, 상기 센서부의 출력단에 연결되는 ROIC(Read Out IC) 회로부 및 차량의 이상 신호 발생을 감지하여 상기 ROIC 회로부에 제어 명령을 전송하는 MCU(Micro Controller Unit)부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 센서부의 출력단에 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 원하는 이득으로 증폭시키고, 표본화(Sampling) 간격을 축소시킬 수 있는 ROIC(Read Out IC) 회로부를 연결함에 따라, 안전장치가 적절한 시점에 제어를 개시할 수 있으며, ROIC 회로부의 입력단에 노이즈 차단 스위치를 형성하여 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 처리하는 과정에서 불필요한 노이즈가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 MCU부가 ROIC 회로부에 전송하는 제어 명령은, 상기 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 증폭시키는 명령 또는 상기 전기적 신호의 표본화(Sampling) 간격을 축소시키는 명령 중 하나 이상일 수 있으며, 상기 ROIC 회로부는, 상기 센서부로부터 전기적 신호를 받아들여 아날로그 신호로 증폭시키는 입력단 및 상기 입력단에서 증폭된 아날로그 신호를 표본화하는 샘플링단을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 입력단은, 증폭기, 일단은 상기 증폭기의 반전 입력단(-)과 연결되고, 타단은 이득 제어 스위치와 직렬 연결된 이득 제어 커패시터를, 리셋 스위치와 함께 병렬로 형성한 이득 제어부 및 일단은 상기 증폭기의 비반전 입력단(+)과 연결되고, 타단은 상기 증폭기의 출력단과 연결되어, 상기 센서부로부터 출력되는 전기적 신호에 따라 상기 증폭기의 기준 전압을 조정하는 회로부를 포함하는 정밀도 향상부를 포함할 수 있으며, 상기 이득 제어부는, 일단은 상기 증폭기의 반전 입력단(-)과 연결되고, 타단은 이득 제어 스위치와 직렬 연결된 이득 제어 커패시터를, 리셋 스위치와 함께 병렬로 복수 개 형성할 수 있다. 또한, 상기 입력단은, 상기 증폭기의 반전 입력단(-)에 노이즈 차단 스위치를 형성할 수도 있다.
또한, 상기 샘플링단은, 일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 두 개의 샘플링 스위치와 연결되는 샘플링 커패시터를 포함할 수 있으며, 일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 두 개의 샘플링 스위치와 연결되는 샘플링 커패시터를 병렬로 복수 개 형성할 수도 있고, 상기 두 개의 샘플링 스위치의 ON/OFF 타이밍을 순차적으로 제어하여 아날로그 신호의 표본화 간격을 축소시킬 수 있다.
마지막으로 상기 샘플링단은, 일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 제1-1 및 제1-2 샘플링 스위치와 연결되는 제1 샘플링 커패시터, 일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 제2-1 및 제2-2 샘플링 스위치와 연결되는 제2 샘플링 커패시터, 일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 제3-1 및 제3-2 샘플링 스위치와 연결되는 제3 샘플링 커패시터 및 일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 제4-1 및 제4-2 샘플링 스위치와 연결되는 제4 샘플링 커패시터를 포함할 수 있으며, 상기 제1-1 내지 제4-2 샘플링 스위치의 ON/OFF 타이밍을 순차적으로 제어하여 아날로그 신호의 표본화 간격을 축소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서부의 출력단에 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 원하는 이득으로 증폭시키고, 표본화(Sampling) 간격(측정 간격)을 축소시킬 수 있는 ROIC(Read Out IC) 회로부를 연결함에 따라, 안전장치가 적절한 시점에 제어를 개시할 수 있는 효과가 있다.
또한, ROIC 회로부의 입력단에 노이즈 차단 스위치를 형성하여 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 처리하는 과정에서 불필요한 노이즈가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 정밀도 향상 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래기술의 ROIC 회로부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ROIC 회로부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샘플링 스위치의 ON/OFF 제어도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않으며, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있으며, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 정밀도 향상 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
센서 정밀도 향상 장치(100)는 센서부(10), ROIC 회로부(20) 및 MCU(Micro Controller Unit)부(30)를 포함한다.
센서부(10)는 차량의 내/외부 상황을 감지한다. 여기서 차량의 내부 상황이란 운전자와 차량 자체에 의해 발생할 수 있는 상황 모두를 포함하며, 예를 들어 운전자가 엑셀레이터 및 브레이크를 밟는 강도, 급제동하는 빈도 등과 같이 운전자의 운전 성향에 의해 사고 발생 가능성이 있는 상황 및 차량 휠밸런스(Wheel Balance)의 틀어짐, 브레이크 패드의 마모도 등과 같이 차량 자체에 의해 사고 발생 가능성이 있는 상황 등을 예로 들 수 있다. 또한, 차량의 외부 상황이란 차량 주변에서 발생할 수 있는 상황 모두를 포함하며, 예를 들어 전방에서 운행하던 차량의 급제동, 횡단 보도에서 갑자기 뛰어든 보행자, 후방에서 빠른 속도로 근접해오는 차량 등과 같이 사고발생 가능성이 있는 차량 주변의 상황 등을 예로 들 수 있다. 즉, 차량 내/외부 상황은 사고 발생 가능성이 있는 모든 상황을 의미한다.
아울러, 센서부(10)는 차량에 설치되는 모든 종류의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, Yaw 센서, 차속 센서, 조향각 센서, 6축 센서, 브레이크 센서 등과 같이 차량 내부 상황을 감지할 수 있는 센서뿐만 아니라, Radar 센서, Lidar 센서, Vision 센서, DGPS 센서, V2X 센서, Navigation 센서, Ultrasonic 센서 등과 같이 차량 외부 상황을 감지할 수 있는 센서까지 모두 포함할 수 있다. 이러한 센서부(10)는 감지한 차량의 내/외부 상황을 전기적 신호로 출력하며, 센서부(10)의 출력단에는 ROIC 회로부(20)가 연결된다.
ROIC 회로부(20)는 센서부(10)의 출력단에 연결된다. 구체적으로, 센서부(10)가 복수의 센서를 포함하는 경우에는 복수의 센서가 하나의 ROIC 회로부(20)에 공통으로 연결될 수도 있고, 복수의 ROIC 회로부(20)가 개별적으로 연결될 수도 있다. ROIC 회로부(20)는 센서부(10)가 출력하는 전기적 신호를 증폭시키거나 전기적 신호의 표본화 간격(측정 간격)을 축소시키는 역할을 하며, 자세한 내용은 도 3을 참조하며 후술하도록 한다.
MCU부(30)는 차량의 이상 신호 발생을 감지하여 ROIC 회로부(20)에 제어 명령을 전송한다. 이러한 MCU부(30)는 자체적인 센서를 구비하여 차량의 이상 신호 발생을 감지할 수도 있으나 그러한 경우 MCU부(30)의 구성이 지나치게 복잡해질 수 있으므로, 센서부(10)가 출력하는 전기적 신호를 통해 차량의 이상 신호 발생을 감지하는 것이 일반적이다.
또한, 차량의 이상 신호 발생을 감지한 MCU부(30)가 ROIC 회로부(20)에 전송하는 제어 명령은 센서부(10)로부터 출력되는 전기적 신호를 증폭시키는 명령 또는 전기적 신호의 표본화 간격(측정 간격)을 축소시키는 명령 중 하나 이상일 수 있으며, 두 가지 제어 명령을 동시에 전송할 수 있음은 물론이다. MCU부(30)가 ROIC 회로부(20)에 전송하는 제어 명령에 따라 센서부(10)가 차량의 내/외부 상황을 정확하고 신속하게 감지할 수 있게 된다.
즉, MCU부(30)는 센서부(10)가 차량의 내/외부 환경을 감지하여 출력하는 전기적 신호를 전송받아 차량의 이상 신호 발생을 감지하고, 그에 따라 ROIC 회로부(20)에 제어 명령을 전송하는바, 제어 명령을 전송받은 ROIC 회로부(20)에 의해 이후 센서부(10)가 출력하는 전기적 신호는 증폭되거나 표본화 간격(측정 간격)이 축소될 수 있으며, ROIC 회로부(20)에 의해 증폭되거나 표본화 간격(측정 간격)이 축소된 센서부(10)가 출력하는 전기적 신호는 차량의 안전장치에 전송되어 적절한 제어가 이루어지게 된다.
한편, MCU부(30)는 차량이 정상 상태일 때 센서부(10)가 감지한 차량의 내/외부 상황에 대한 정보를 기 저장해놓고, 이를 기준으로 센서부(10)가 출력하는 전기적 신호를 비교하여 차량의 이상 신호 발생을 감지할 수 있다. 예를 들어, 정상 상태에서 차량이 제동되는 경우 브레이크 센서가 감지한 브레이크 작동 시간은 3초로 하는 정보가 기 저장되어 있다고 할 때, 브레이크 센서가 감지한 브레이크 작동 시간이 1초인 전기적 신호를 전송 받는다면, 이상 신호가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 일정한 기준을 벗어나는 전기적 신호가 전송된다면 이상 신호가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 정밀도 향상 장치(100)가 포함하는 센서부(10), ROIC 회로부(20), MCU부(30)는 상호 유기적으로 연결됨으로써 센서부(10)가 차량의 내/외부 상황을 정확하고 신속하게 감지할 수 있다는 본 발명의 목적을 달성할 수 있기는 하나, ROIC 회로부(20)가 본 발명의 목적 달성에 가장 직접적으로 기여한다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하며 ROIC 회로부(20)에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 종래기술의 ROIC 회로부를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ROIC 회로부(20)를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래기술의 ROIC 회로부는 좌측부터 입력단, 샘플링단, 출력 버퍼와 ADC(Analog Digital Converter) 소자를 포함한다. 구체적으로 입력단은 하나의 증폭기와 증폭기의 반전 입력단(-) 및 출력단과 병렬로 연결된 하나의 커패시터 및 리셋 스위치 그리고 증폭기의 비반전 입력단(+)과 연결된 Reference 회로를 포함하며, 샘플링단은 일단은 접지되고 타단은 스위치의 일단과 연결되는 커패시터를 포함한다. 종래기술의 ROIC 회로부는 입력단에 증폭기가 포함되어 있으므로 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 전송받아 아날로그 신호로 증폭시킬 수 있으며, 샘플링단을 포함하므로 증폭된 아날로그 신호를 스위치 제어를 통해 표본화할 수 있다. 표본화된 아날로그 신호는 이후 출력 버퍼를 통과하고 ADC를 통해 디지털 신호로 변환되어 안전장치에 전송된다. 이러한 종래기술의 ROIC 회로부는 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 아날로그 신호로 증폭기의 본래 성능만큼 밖에 증폭시킬 수 없으며, 증폭된 아날로그 신호의 표본화 간격(측정 간격) 역시 축소시킬 수도 없다. 그러나 본 발명의 일 실시 예에 따른 ROIC 회로부(20)에 의하면 모두 가능하다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 ROIC 회로부(20) 역시 입력단(200), 샘플링단(300), 출력 버퍼(400)와 ADC 소자(500)를 포함하므로 기본적인 구조는 유사하나, 구체적인 구성 및 효과는 전혀 상이하다. 여기서 출력 버퍼(400)와 ADC 소자(500)는 종래기술과 큰 차이가 없으므로 이하, 입력단(200)부터 설명하도록 한다.
입력단(200)은 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 전송받아 아날로그 신호로 증폭시키며, 이득 제어부(220) 및 정밀도 향상부(230)를 포함한다.
구체적으로 하나의 증폭기(210)를 포함하며, 증폭기(210)의 반전 입력단(-)과 일단이 연결되고, 타단은 스위치와 직렬 연결된 이득 제어 커패시터가 리셋 스위치(220-3)와 함께 복수 개 형성된 이득 제어부(220)를 포함한다. 도 3을 참조하면 제1 이득 제어 커패시터(220-1-1)와 제1 이득 제어 스위치(220-2-1), 제2 이득 제어 커패시터(220-1-2)와 제2 이득 제어 스위치(220-2-2), 제3 이득 제어 커패시터(220-1-3)와 제3 이득 제어 스위치(220-2-3), 제4 이득 제어 커패시터(220-1-4)와 제4 이득 제어 스위치(220-2-4)가 각각 직렬 연결되고, 전체가 리셋 스위치(220-3)와 함께 병렬 연결된 것을 확인할 수 있다. 여기서 제1 내지 제4 이득 제어 커패시터(220-1-1 내지 220-1-4)는 모두 동일한 커패시턴스를 갖는 커패시터로 구성할 수 있으나, 증폭기의 이득을 순차적으로 제어하기 위해 상이한 커패시턴스를 갖는 커패시터로 구성하는 것이 바람직하다. 이 경우 증폭기의 이득 제어는 제1 내지 제4 이득 제어 스위치(220-2-1 내지 220-2-4)의 ON/OFF에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 이득 제어 스위치(220-2-1)만 ON되어 있다면 제1 이득 제어 커패시터(220-1-1)에 의해서만 이득이 조절되며, 제2 이득 제어 스위치(220-2-2)까지 ON되어 있다면 제2 이득 제어 커패시터(220-1-2)를 포함하여 이득이 조절될 것이다. 한편, 리셋 스위치(220-3)가 ON되면 기존에 ON되어 있던 제1 내지 제4 이득 제어 스위치(220-2-1 내지 220-2-4)는 모두 OFF되어 증폭기의 이득이 원래대로 돌아올 수 있다. 제1 내지 제4 이득 제어 스위치(220-2-1 내지 220-2-4)는 모두 OFF되면 리셋 스위치(220-3) 역시 OFF된다. 이러한 이득 제어 스위치 및 리셋 스위치(220-3)의 ON/OFF는 MCU부(30)가 ROIC 회로부(20)에 전송하는 제어 명령에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 증폭기(210)의 비반전 입력단(+)과 일단이 연결되고, 타단은 증폭기(210)의 출력단과 연결되는 정밀도 향상부(230)를 포함한다. 정밀도 향상부(230)는 종래기술의 Reference 회로(231)뿐만 아니라, 센서부(10)로부터 출력되는 전기적 신호에 따라 증폭기(210)의 기준 전압을 조정하는 기준 전압 조정부(232)까지 포함하여 증폭기의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 여기서 기준 전압 조정부(232)는 증폭기(210)의 기준 전압을 증폭기(210)의 출력값에 연동시켜 미세 조정함으로써, 센서부(10)가 출력하는 전기적 신호를 아날로그 신호로 변환하여 증폭시킬 때 정확도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 설명한 입력단(200)의 이득 제어부(220) 및 정밀도 향상부(230)에 따라 종래기술의 ROIC 회로부 대비, 센서부(10)로부터 출력되는 전기적 신호를 원하는 이득으로 증폭시킬 수 있음과 동시에 아날로그 신호로 정확하게 변환할 수 있다. 아울러, 증폭기(210)의 반전 입력단(-)에는 노이즈 차단 스위치(220-4)가 추가로 설치되어 센서부(10)로부터 출력되는 전기적 신호를 전송 받는 경우를 제외하고는 기타 다른 신호의 입력을 차단하여 ROIC 회로부(20)의 동작에 영향을 끼치는 불필요한 노이즈를 제거할 수 있다.
샘플링단(300)은 입력단(200)에서 변환되어 증폭된 아날로그 신호를 표본화한다. 여기서 표본화는 샘플링(Sampling)과 같은 개념으로서 아날로그 신호를 측정하는 것을 의미한다. 샘플링단(300)은 일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 두 개의 샘플링 스위치와 연결되는 샘플링 커패시터를 포함한다. 또한 입력단(200)과 마찬가지로 샘플링 커패시터는 직렬 연결된 두 개의 샘플링 스위치와 함께 병렬로 복수 개 형성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 4개의 샘플링 커패시터가 두 개의 스위치와 각각 연결된 것을 확인할 수 있다. 샘플링 커패시터가 4개인 경우 쿼드 샘플링(Quad Sampling)가 가능하며 표본화 속도는 4배로 향상될 것이다. 한편, 샘플링 커패시터는 반드시 4개일 필요는 없고, 그 이하 또는 이상으로 구성해도 무방하다. 이하, 설명의 편의상 도 3의 샘플링단(300)에서 맨 위의 샘플링 커패시터부터 제1 샘플링 커패시터(310), 제2 샘플링 커패시터(320), 제3 샘플링 커패시터(330), 제4 샘플링 커패시터(340)라하고, 맨 위의 샘플링 스위치를 좌측부터 제1-1 샘플링 스위치(310-1), 제1-2 샘플링 스위치(310-2), 그 아래 샘플링 스위치를 좌측부터 제2-1 샘플링 스위치(320-1), 제2-2 샘플링 스위치(320-2), 그 아래 샘플링 스위치를 좌측부터 제3-1 샘플링 스위치(330-1), 제3-2 샘플링 스위치(330-2), 맨 아래 샘플링 스위치를 좌측부터 제4-1 샘플링 스위치(340-1), 제4-2 샘플링 스위치(340-2)라 하기로 한다.
샘플링단(300)은 샘플링 스위치의 ON/OFF 동작을 순차적으로 제어하여 아날로그 신호의 표본화 간격(측정 간격)을 축소시킬 수 있으며, 도 4를 참조하면 샘플링 스위치의 ON/OFF 제어도를 확인할 수 있다. 구체적으로 제1-1 샘플링 스위치(310-1)부터 ON되며, 제1-1 샘플링 스위치(310-1)가 OFF됨과 동시에 제2-1 샘플링 스위치(320-1) 및 제1-2 샘플링 스위치(310-2)가 ON된다. 즉, 제1-1 샘플링 스위치(310-1)가 ON되어 제1 샘플링 커패시터(310)가 아날로그 신호를 표본화하고, 제1-1 샘플링 스위치(310-1)가 OFF됨과 동시에 제1-2 샘플링 스위치(310-2)가 ON되므로 표본화된 아날로그 신호가 출력 버퍼(400)로 전송된다. 아울러, 제1-1 샘플링 스위치(310-1)가 OFF됨과 동시에 제2-1 샘플링 스위치(320-1)가 ON되므로, 제2 샘플링 커패시터(320)가 순차적으로 아날로그 신호를 표본화할 수 있다. 즉, n-1 샘플링 스위치가 OFF됨과 동시에 (n+1)-1 샘플링 스위치 및 n-2 샘플링 스위치가 ON되어 아날로그 신호를 순차적으로 표본화할 수 있다.
한편, 표본화 속도는 상기 설명한 바와 같이 샘플링 커패시터의 수를 늘리면 증가시킬 수 있으며, 이는 표본화 간격(샘플링 커패시터가 ON되는 시간, 측정 간격)이 축소되는 것을 의미한다. 즉, 전체 표본화 시간은 한정되어 있는데 표본화 해야하는 샘플링 커패시터가 많아지는 경우, 표본화 간격(측정 간격)이 축소될 수밖에 없으며, 그로 인해 표본화 속도는 증가할 수 있는 것이다. 아울러 늘어난 샘플링 커패시터의 수에 맞게 샘플링 스위치도 순차적으로 적절하게 제어되어야 할 것이다. 이러한 샘플링 스위치의 ON/OFF는 MCU부(30)가 ROIC 회로부(20)에 전송하는 제어 명령에 의해 이루어질 수 있다.
상기 설명한 샘플링단(300)의 샘플링 커패시터 및 샘플링 스위치에 따라 종래기술의 ROIC 회로부 대비, 아날로그 신호의 표본화 간격(측정 간격)을 축소시킬 수 있다. 이는 아날로그 신호의 표본화 속도가 증가한다는 말과 일맥상통한다. 한편, 샘플링단(300)을 통해 표본화 간격(측정 간격)이 축소된 아날로그 신호는 이후, 출력 버퍼(400)를 통과해 ADC 소자(500)로 전송되고 디지털 신호로 변환되어 개별적인 안전장치에 전송된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 정밀도 향상 장치(100)에 따라 센서부(10)가 출력하는 전기적 신호를 원하는 이득으로 증폭시킬 수 있음과 동시에 아날로그 신호로 정확하게 변환할 수 있다. 또한 아날로그 신호의 표본화 간격(측정 간격)을 축소시키는바, 결과적으로 표본화 속도를 증가시킬 수 있기 때문에 디지털 신호를 안전장치에 빠르게 전송하여 사고를 방지할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 센서 정밀도 향상 장치
10: 센서부
20: ROIC 회로부 30: MCU부
200: 입력단
210: 증폭기 220: 이득 제어부
220-1-1: 제1 이득 제어 커패시터 220-1-2: 제2 이득 제어 커패시터
220-1-3: 제3 이득 제어 커패시터 220-1-4: 제4 이득 제어 커패시터
220-2-1: 제1 이득 제어 스위치 220-2-2: 제2 이득 제어 스위치
220-2-3: 제3 이득 제어 스위치 220-2-4: 제4 이득 제어 스위치
220-3: 리셋 스위치 220-4: 노이즈 차단 스위치
232: 기준 전압 조정부
300: 샘플링단
310: 제1 샘플링 커패시터 320: 제2 샘플링 커패시터
330: 제3 샘플링 커패시터 340: 제4 샘플링 커패시터
310-1: 제1-1 샘플링 스위치 310-2: 제1-2 샘플링 스위치
320-1: 제2-1 샘플링 스위치 320-2: 제2-2 샘플링 스위치
330-1: 제3-1 샘플링 스위치 330-2: 제3-2 샘플링 스위치
340-1: 제4-1 샘플링 스위치 340-2: 제4-2 샘플링 스위치
400: 출력 버퍼
500: ADC 소자

Claims (11)

  1. 차량의 내/외부 상황을 감지하는 센서부;
    상기 센서부의 출력단에 연결되는 ROIC(Read Out IC) 회로부; 및
    차량의 이상 신호 발생을 감지하여 상기 ROIC 회로부에 제어 명령을 전송하는 MCU(Micro Controller Unit)부;
    를 포함하는 센서 정밀도 향상 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MCU부가 ROIC 회로부에 전송하는 제어 명령은,
    상기 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 증폭시키는 명령 또는 상기 전기적 신호의 표본화(Sampling) 간격을 축소시키는 명령 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ROIC 회로부는,
    상기 센서부로부터 전기적 신호를 받아들여 아날로그 신호로 증폭시키는 입력단; 및
    상기 입력단에서 증폭된 아날로그 신호를 표본화하는 샘플링단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입력단은,
    증폭기;
    일단은 상기 증폭기의 반전 입력단(-)과 연결되고, 타단은 이득 제어 스위치와 직렬 연결된 이득 제어 커패시터를, 리셋 스위치와 함께 병렬로 형성한 이득 제어부; 및
    일단은 상기 증폭기의 비반전 입력단(+)과 연결되고, 타단은 상기 증폭기의 출력단과 연결되어, 상기 센서부로부터 출력되는 전기적 신호에 따라 상기 증폭기의 기준 전압을 조정하는 회로부를 포함하는 정밀도 향상부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이득 제어부는,
    일단은 상기 증폭기의 반전 입력단(-)과 연결되고, 타단은 이득 제어 스위치와 직렬 연결된 이득 제어 커패시터를, 리셋 스위치와 함께 병렬로 복수 개 형성한 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
  6. 제4항에 있어서,
    상기 입력단은,
    상기 증폭기의 반전 입력단(-)에 노이즈 차단 스위치를 형성한 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
  7. 제3항에 있어서,
    상기 샘플링단은,
    일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 두 개의 샘플링 스위치와 연결되는 샘플링 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 센서 정밀도 향상 장치
  8. 제7항에 있어서,
    상기 샘플링단은,
    일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 두 개의 샘플링 스위치와 연결되는 샘플링 커패시터를 병렬로 복수 개 형성한 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
  9. 제7항에 있어서,
    상기 샘플링단은,
    상기 두 개의 샘플링 스위치의 ON/OFF 타이밍을 순차적으로 제어하여 아날로그 신호의 표본화 간격을 축소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
  10. 제3항에 있어서,
    상기 샘플링단은,
    일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 제1-1 및 제1-2 샘플링 스위치와 연결되는 제1 샘플링 커패시터;
    일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 제2-1 및 제2-2 샘플링 스위치와 연결되는 제2 샘플링 커패시터;
    일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 제3-1 및 제3-2 샘플링 스위치와 연결되는 제3 샘플링 커패시터; 및
    일단은 접지되고 타단은 직렬 연결된 제4-1 및 제4-2 샘플링 스위치와 연결되는 제4 샘플링 커패시터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
  11. 제10항에 있어서,
    상기 샘플링단은,
    상기 제1-1 내지 제4-2 샘플링 스위치의 ON/OFF 타이밍을 순차적으로 제어하여 아날로그 신호의 표본화 간격을 축소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 정밀도 향상 장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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