KR101786634B1 - 차량의 센서 입력 보호 장치 - Google Patents

차량의 센서 입력 보호 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 센서로부터의 신호를 입력받는 인터페이스를 보호하는 차량의 센서 입력 보호 장치에 대한 것이다.
본 발명은, 차량의 센서로부터 출력되는 전류값을 센서 입력전압(Vs)으로 변환하는 션트 저항, 상기 션트 저항과 직렬 연결된 스위치(M1)를 포함하는 차량의 센서 입력을 보호하는 장치에 있어서, 센서보호 기준전압(Vth)을 설정하는 센서보호 기준전압 설정부; 및 상기 센서 입력전압(Vs)과 상기 센서보호 기준전압(Vth)을 비교하여 상기 스위치(M1)을 온(On) 또는 오프(Off)시키는 스위치 작동부를 포함하는 차량의 센서 입력 보호 장치를 제공한다.

Description

차량의 센서 입력 보호 장치 {DEVICE FOR PROTECTING SENSOR INPUT IN VEHICLE}
본 발명은 차량의 센서 입력 보호 장치에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 차량의 센서로부터의 신호를 입력받는 인터페이스를 보호하는 차량의 센서 입력 보호 장치에 대한 것이다.
차량의 상태 정보를 파악하기 위하여 다양한 센서가 사용된다. 일례로, 차량의 휠에 설치된 톱니 형태의 치차의 회전에 따라 펄스 신호를 생성하는 휠 속도 센서가 있다.
휠 속도 센서는 휠의 회전에 따라 휠에 설치된 치차를 인식하여 전류값을 출력하고, 차량의 MCU는 휠 속도 센서로부터 전류 신호를 입력받아 휠 속도를 산출한다. 이러한 휠 속도 센서로는 홀 센서(Hall Sensor) 또는 자기저항 센서(Magnetoresistive Sensor)가 있다.
상기 센서에는 센서 구동을 위한 전압이 인가된다. 그런데 센서에 전압을 인가하는 배터리나 센서가 단락되는 경우, 센서로부터 신호를 입력받는 인터페이스를 보호할 필요가 있다.
도 1은 종래 차량의 센서 입력 보호 장치의 구성도이다.
종래 차량의 센서 입력 보호 장치(1)는, 센서(3)와, 센서(3)로부터 입력되는 전류값을 전압값으로 변환하는 션트 저항(R1)과, 센서(3)로부터의 입력 전압값을 기준 전압값과 비교하는 비교기(5)와, 상기 션트 저항(R1)과 직렬 연결된 스위치(M1)와, 상기 비교기(5)로부터의 신호를 입력받는 한편 센서 신호 입력을 설정치와 비교하여 센서 신호 입력이 설정치보다 높은 경우 상기 스위치(M1)를 오프(OFF)시켜 상기 션트 저항(R1)을 보호하는 MCU(7)를 포함한다.
그런데, 종래 차량의 센서 입력 보호 장치(1)는, MCU(7)는 센서 신호를 모니터링하는 ADC 입력핀(8)과 스위치(M1)을 제어하기 위한 출력핀(9)을 구비하여야 하고, MCU가 스위치(M1)을 제어하기 위한 별도의 로직을 구현하고 있어야 한다는 단점이 있다.
대한민국 공개특허 제2007-0108737호(2007.11.13. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, MCU의 별도 제어없이 차량의 센서 입력을 보호하는 것이 가능한 차량의 센서 입력 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 차량의 센서로부터 출력되는 전류값을 센서 입력전압(Vs)으로 변환하는 션트 저항, 상기 션트 저항과 직렬 연결된 스위치(M1)를 포함하는 차량의 센서 입력을 보호하는 장치에 있어서, 센서보호 기준전압(Vth)을 설정하는 센서보호 기준전압 설정부; 및 상기 센서 입력전압(Vs)과 상기 센서보호 기준전압(Vth)을 비교하여 상기 스위치(M1)을 온(On) 또는 오프(Off)시키는 스위치 작동부를 포함하는 차량의 센서 입력 보호 장치를 제공한다.
상기 센서보호 기준전압 설정부는, 제 1 전압(VB)을 분배하여 상기 센서보호 기준전압(Vth)를 설정하는 제 1 분배저항과 제 2 분배저항을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치 작동부는, 상기 센서 입력전압(Vs)과 상기 센서보호 기준전압(Vth)이 입력되는 OP 앰프, 상기 OP 앰프의 상기 센서보호 기준전압(Vth)의 입력측과 출력측을 연결하는 히스테리시스 저항, 및 상기 OP 앰프의 상기 출력측에 연결되며 제 2 전압(VDD)이 인가되는 작동 저항을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치(M1)는 FET일 수 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 상기 센서는 차량의 휠 속도를 검출하는 자기저항 센서일 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서 입력을 보호하기 위하여 MCU에 ADC 입력핀과 출력핀을 구비할 필요가 없다. 또한, MCU 내에 센서 입력을 보호하기 위한 로직을 별도로 구현할 필요가 없다.
이에 따라, 본 발명은 MCU의 기능 구현을 단순화하며, MCU 내부 로직에 오류가 발생하는 경우 초래될 수 있는 센서 입력 보호 기능의 상실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 차량의 센서 입력 보호 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 센서 입력 보호 장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 센서 입력 보호 장치의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 센서 입력 보호 장치(10)는, 센서(3)로부터 입력되는 전류값을 전압값으로 변환하는 션트 저항(R1)과, 센서(3)로부터의 입력 전압값을 기준 전압값과 비교하는 비교기(5)와, 상기 션트 저항(R1)과 직렬 연결된 스위치(M1)와, 상기 비교기(5)로부터의 신호를 입력받는 MCU(7)를 포함한다.
상기 센서(3)는 차량의 휠에 구비된 치차의 회전 정보를 취득하는 홀 센서 또는 자기저항 센서일 수 있다. 자기저항 센서는 자기저항 소자를 사용하여 회전을 검출하는 센서이다.
센서(3)는 센싱에 따른 결과로 전류값을 출력하며, 션트 저항(R1)에 의해 비교기(5)의 입력단에는 전류값에 대응하는 전압값이 입력된다. 일례로서, 센서(3)는 차량의 휠에 구비된 치차의 회전 정보를 취득하는 자기저항 센서이며, 자기저항 센서는 치차의 tooth마다 7 mA와 14 mA의 전류값을 출력한다. 비교기의 입력단에는 션트 저항(R1)에 의해 상기 전류값에 대응하는 소정 전압(예컨대, 0.7V, 1.4V)이 입력된다.
비교기(5)는 입력단에 입력된 전압값을 기준 전압값과 비교하여, 기준 전압값보다 낮은 경우에는 Low(0V), 높은 경우에는 High(5V) 신호를 출력하여 MCU(7)로 전달한다. 일례로서, MCU는 비교기(5)로부터의 출력 신호에 따라 휠 속도를 산출한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 센서 입력 보호 장치(10)는, 센서보호 기준전압(Vth)을 설정하는 센서보호 기준전압 설정부(20)와, 센서(3)에서 비교기(5)로 입력되는 센서 입력전압(Vs)과 상기 센서보호 기준전압(Vth)를 비교하여 스위치(M1)의 온/오프(On/Off) 제어신호를 출력하는 스위치 작동부(30)를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 센서보호 기준전압 설정부(20)는, 제 1 전압(VB)을 분배하여 센서보호 기준전압(Vth)를 설정하는 제 1 분배저항(R3) 및 제 2 분배저항(R4)를 포함한다.
일 실시예에 있어서 스위치 작동부(30)는 OP 앰프(32)를 포함하고, 센서 입력전압(Vs)과 상기 센서보호 기준전압(Vth)이 OP 앰프(32)의 양 입력단에 연결된다. 또한, 스위치 작동부(30)는 OP 앰프(32)의 + 입력단과 출력단에 양단이 연결된 히스테리시스 저항(R5)를 포함하고, 스위치(M1)의 작동 전압을 인가하기 위한 제 2 전압(VDD)과 연결된 작동 저항(R2)를 포함한다.
한편, 션트 저항(R1)과 직렬 연결된 스위치(M1)는 FET로 구성될 수 있다.
스위치 작동부(30)는 센서 입력전압(Vs)이 센서보호 기준전압(Vth)보다 작은 경우에는 스위치(M1)을 온(On)시키도록 OP 앰프(32)의 출력 전압을 생성한다.
그러나, 센서 입력전압(Vs)이 상기 센서보호 기준전압(Vth)보다 큰 경우에는 스위치 작동부(30)는 스위치(M1)을 오프(Off)시키도록 OP 앰프(32)의 출력 전압을 생성한다.
센서(3)에 전력을 공급하는 배터리 또는 센서(3) 자체에 단락 등의 문제가 발생하여 센서 입력전압(Vs)이 상승하는 경우, 스위치 작동부(30)는 스위치(M1)을 오프시켜 션트 저항(R1)에 흐르는 전류를 차단한다. 이 경우, MCU(7)에서 션트 저항(R1)에 인가되는 전압을 모니터링할 필요가 없고, 션트 저항(R1)의 보호를 위한 제어 신호를 스위치(M1)로 출력할 필요도 없다.
따라서, 본 발명은 종래 기술과는 달리 MCU(7)의 하드웨어적인 구성을 단순화하고, 센서 입력 인터페이스의 보호를 위한 로직을 MCU(7)가 구비할 필요도 없는 효과를 달성한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
3 : 센서
5 : 비교기
7 : MCU
10 : 센서 입력 보호 장치
20 : 기준전압 설정부
30 : 스위치 작동부
32 : OP 앰프

Claims (7)

  1. 차량의 센서로부터 출력되는 전류값을 센서 입력전압(Vs)으로 변환하는 션트 저항, 상기 션트 저항과 직렬 연결된 스위치(M1)를 포함하는 차량의 센서 입력을 보호하는 장치에 있어서,
    센서보호 기준전압(Vth)을 설정하는 센서보호 기준전압 설정부; 및
    상기 센서 입력전압(Vs)과 상기 센서보호 기준전압(Vth)을 비교하여 상기 스위치(M1)을 온(On) 또는 오프(Off)시키는 스위치 작동부를 포함하고,
    상기 센서 입력전압(Vs)는 상기 센서보호 기준전압(Vth) 보다 클 때, 상기 스위치(M1)를 오프시킴으로써 상기 션트 저항에 흐르는 전류가 차단되고,
    상기 스위치 작동부는, 상기 센서 입력전압(Vs)과 상기 센서보호 기준전압(Vth)이 입력되는 OP 앰프, 상기 OP 앰프의 상기 센서보호 기준전압(Vth)의 입력측과 출력측을 연결하는 히스테리시스 저항, 및 상기 OP 앰프의 상기 출력측에 연결되며 제 2 전압(VDD)이 인가되는 작동 저항을 포함하는 차량의 센서 입력 보호 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서보호 기준전압 설정부는, 제 1 전압(VB)을 분배하여 상기 센서보호 기준전압(Vth)를 설정하는 제 1 분배저항과 제 2 분배저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 센서 입력 보호 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치(M1)는 FET인 것을 특징으로 하는 차량의 센서 입력 보호 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 작동부는 상기 센서 입력전압(Vs)이 상기 센서보호 기준전압(Vth)보다 작은 경우 상기 스위치(M1)을 온(On)시키고, 상기 센서 입력전압(Vs)이 상기 센서보호 기준전압(Vth)보다 큰 경우 상기 상기 스위치(M1)을 오프(Off)시키도록 상기 OP 앰프의 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 센서 입력 보호 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 차량의 휠 속도를 검출하는 자기저항 센서인 것을 특징으로 하는 차량의 센서 입력 보호 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 센서 입력전압(Vs)은 비교기를 거쳐 MCU로 입력되는 것을 특징으로 하는 차량의 센서 입력 보호 장치.
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