KR102030450B1 - 초음파 센서 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 센서 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서는, 센싱 신호를 출력하는 단계, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 측정하는 단계 및 상기 제1 지속 시간과 미리 설정된 제1 기준 시간을 비교하여 링 타임 종료 시점을 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 정확한 링 타임의 종료 시점을 측정하고 이에 대응되는 역전압의 인가 시작 시점 및 종료 시점을 결정함으로써 근거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 초음파 센서 및 그 제어 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

초음파 센서 및 그 제어 방법{ULTRASONIC SENSOR AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 초음파 센서 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 측정 가능 범위를 분할하여 감지 거리를 개선하는 초음파 센서 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
초음파 센서는 송신기를 구성하는 압전 소자에 교류 전압을 인가하여 초음파를 송신하고 물체로부터 반사된 초음파를 수신함으로써, 주변에 존재하는 물체를 검출하거나 센서와 물체 사이의 거리를 측정할 수 있는 근접 센서이다.
보다 구체적으로, 초음파 센서는 압전 및 전왜 특성을 갖는 압전 소자를 진동원으로 사용한다.
전극 사이에 위치한 결정 조각에 압력이나 비트는 힘을 가하면 전극 사이에 전압이 발생한다. 이러한 현상을 압전 현상이라고 한다. 반대로, 전극 사이에 위치한 결정에 전압을 가하면 결정 조각에 압력에 의한 왜곡이 발생한다. 이와 같은 현상을 전왜 현상이라고 한다.
즉, 압전 소자는 전극 사이에 위치하여 외부로부터 가해진 전압에 의해 압력을 받아 진동할 수 있으며, 외부로부터 가해진 압력에 의해 진동함으로써 전극 사이에 전압을 가할 수 있다. 따라서 초음파 센서는 전기적 신호를 물리적 신호로 변환하거나 물리적 신호를 전기적 신호로 변환하기 위해 압전 및 전왜 특성을 갖는 압전 소자를 사용한다.
압전 소자에 높은 주파수의 전기 에너지가 인가되면 압전 소자의 압전 막에는 주파수와 동일한 횟수의 빠른 진동이 발생하게 되는데, 이때 인가된 주파수가 20㎑ 이상일 경우 압전 소자는 인간이 들을 수 없는 특정 주파수 대역을 가지는 초음파를 생성할 수 있다.
이처럼 초음파 센서는 압전 소자의 물리적인 진동 특성을 이용하므로, 압전 소자에 대한 구동 신호의 인가가 정지된 후에도 일정한 시간 동안 압전 막의 진동이 멈추지 않는 링잉(Ringing) 현상이 발생하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 초음파 센서에서 사용되는 신호들의 개략적인 타이밍 파형도이다.
도 1을 참조하면, 초음파 센서의 송신부는 구동 신호(10)가 인가됨에 따라 인가된 구동 신호(10)에 대응되는 송신 신호(11)를 출력할 수 있다. 이때, 초음파 센서의 송신부에 입력되는 구동 신호(10)는 복수의 버스트 펄스(Burst Pulse)의 조합으로 이루어질 수 있다.
전술한 것과 같이, 구동 신호(10)의 인가가 정지된 후에도 압전 막의 진동 현상은 지속될 수 있으며, 이에 따라 송신 신호(11)의 생성 또한 일정 시간(T) 동안 지속될 수 있다. 링잉 현상으로 인한 압전 막의 진동은 구동 신호(10)가 다시 인가되기 전까지 점진적으로 감쇠되어 사라진다.
이처럼 링잉 현상은 의도하지 않은 송신 신호(11)를 발생시키므로, 노이즈 발생의 원인이 될 수 있다. 특히, 초음파 센서의 송신부 및 수신부가 동일한 소자로 구성되거나 서로 인접한 곳에 위치한 경우, 링잉 현상으로 인한 송신 신호(11)의 발생은 거짓 수신 신호의 발생 원인이 될 수도 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 종래의 초음파 센서는 구동 신호 인가의 종료 시점부터 송신 신호가 임계 레벨로 감소하는 시간까지 걸리는 시간, 즉 링 타임 동안 수신부에 인가되는 신호를 무효인 신호로 판단하는 방법을 사용한다.
따라서, 송신 신호의 송신 시점부터 물체의 송신 신호 반사에 의한 수신 신호가 수신되는 시점까지 걸리는 시간이 링 타임보다 짧을 경우, 수신 신호는 무효인 신호로 판단될 수 있다. 즉, 초음파 센서의 물체 감지가 불가능한 블라인드 존(Blind Zone)이 생길 수 있다.
링잉 현상의 지속 시간이 길어질수록 블라인드 존의 범위는 넓어지게 되므로, 초음파 센서의 근거리 측정 능력의 향상을 위해서는 링잉 현상 발생의 방지 및 링 타임의 최소화가 필수적이다.
종래에는 이와 같은 링 타임을 줄이기 위해 송신부를 초음파 센서의 다른 부품과 물리적으로 차단하거나, 송신부에 역전압을 인가하는 방법이 사용되었다.
다만, 역전압을 인가해주는 방법을 사용하는 경우, 정확한 링 타임의 종료 시간을 알지 못하면 잘못된 전압 인가 종료 타이밍으로 인한 노이즈 신호가 발생할 수 있다. 이러한 노이즈 신호의 존재로 인해 오히려 링 타임은 증가될 수 있으며, 결국 블라인드 존의 증가로 인해 초음파 센서의 근거리 감지 능력이 떨어질 수 있어 문제 된다.
본 발명은 미리 설정된 기준 시간을 사용하여 센싱 신호의 포화 원인을 검출함으로써 정확한 링 타임의 종료 시점을 결정할 수 있는 초음파 센서 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 정확한 링 타임의 종료 시점을 결정하고 이에 대응되는 역전압의 인가 시작 시점 및 종료 시점을 결정함으로써 근거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 초음파 센서 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 센싱 신호를 출력하는 단계, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 측정하는 단계 및 상기 제1 지속 시간과 미리 설정된 제1 기준 시간을 비교하여 링 타임 종료 시점을 결정하는 단계를 포함하는 초음파 센서 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 링 타임 종료 시점을 결정하는 단계는 상기 제1 지속 시간이 상기 제1 기준 시간 이상일 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 시점을 상기 링 타임 종료 시점으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 초음파 센서 제어 방법은 상기 제1 지속 시간이 상기 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값을 초과할 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 이상인 경우, 상기 제2 지속 시간에 대응되는 전압 구간을 수신 신호의 전압 구간으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 미만인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 처음부터 다시 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 초음파 센서 제어 방법은 상기 링 타임 종료 시점이 결정되면 상기 링 타임 종료 시점을 수신 모드 시작 시점으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 센싱 신호를 출력하는 센싱 신호 출력부, 상기 센싱 신호의 전압값을 측정하는 전압 측정부, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 측정하는 지속 시간 측정부 및 상기 제1 지속 시간과 미리 설정된 제1 기준 시간을 비교하여 링 타임 종료 시점을 결정하는 링 타임 측정부를 포함하는 초음파 센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 링 타임 측정부는 상기 제1 지속 시간이 상기 제1 기준 시간 이상일 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 시점을 상기 링 타임 종료 시점으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 지속 시간 측정부는 상기 제1 지속 시간이 상기 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값을 초과할 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 링 타임 측정부는 상기 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 이상인 경우, 상기 제2 지속 시간에 대응되는 전압 구간을 수신 신호의 전압 구간으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 지속 시간 측정부는 상기 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 미만인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 처음부터 다시 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 링 타임 측정부는 상기 링 타임 종료 시점이 결정되면 상기 링 타임 종료 시점을 수신 모드 시작 시점으로 결정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 미리 설정된 기준 시간을 사용하여 센싱 신호의 포화 원인을 검출함으로써 정확한 링 타임의 종료 시점을 결정할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 정확한 링 타임의 종료 시점을 결정하고 이에 대응되는 역전압의 인가 시작 시점 및 종료 시점을 결정함으로써 근거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 초음파 센서에서 사용되는 신호들의 개략적인 타이밍 파형도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호를 포함하는 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈를 포함하는 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(2)는 센싱 신호 출력부(22), 전압 측정부(24), 지속 시간 측정부(26) 및 링 타임 측정부(28)를 포함한다.
센싱 신호 출력부(22)는 센싱 신호를 출력한다. 이때 전압 측정부(24)는 센싱 신호의 전압값을 측정한다.
본 발명에서 센싱 신호는 초음파 센서(2)의 송신부의 송신 신호 및 수신부의 수신 신호의 감지를 통해 생성되는 신호이다.
즉, 송신부에서 송신 신호가 송신된 후 물체에서 반사된 수신 신호가 수신부에 수신되면, 센싱 신호 출력부(22)는 송신부가 송신한 송신 신호 및 수신부가 수신한 수신 신호를 모두 감지하여 출력할 수 있다. 이와 같은 센싱 신호의 파형의 예는 도 4 및 도 5를 통해 후술한다.
지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 센싱 신호의 전압값이 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 측정한다.
본 발명에서, 미리 정해진 기준 전압값은 링 타임 종료 시점의 결정 기준이 되는 전압값을 의미한다. 즉, 구동 신호 인가의 종료로 인해 센싱 신호의 전압값은 링 타임 동안 점진적으로 감쇠되며, 이때 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하가 되면 지속시간 측정부는 센싱 신호의 전압값이 기준 전압값 이하로 유지되는 제1 지속 시간을 측정할 수 있다.
링 타임 측정부(28)는 제1 지속 시간과 미리 설정된 제1 기준 시간을 비교하여 링 타임 종료 시점을 결정한다.
본 발명의 일 실시예에서, 링 타임 측정부(28)는 제1 지속 시간이 제1 기준 시간 이상일 경우, 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 시점을 링 타임 종료 시점으로 결정할 수 있다.
반대로, 지속 시간 측정부(26)는 제1 지속 시간이 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 센싱 신호의 전압값이 기준 전압값을 초과할 경우, 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간을 측정할 수 있다.
본 발명에서 포화 전압값은 유효 신호로 인식될 수 있는 센싱 신호의 전압값을 의미한다. 즉, 제1 지속 시간의 측정이 시작된 이후 센싱 신호의 전압값은 외부 요인으로 인해 증가될 수 있으며, 이때 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값에 도달하면 유효한 신호로 인식될 수 있다.
이와 같은 센싱 신호 전압값의 포화는 물체에서 송신 신호가 반사되어 생기는 수신 신호에 의해 발생할 수 있으나, 센싱 신호의 일시적인 위상 변화, 즉 노이즈 신호에 의해서도 발생할 수 있다.
본 발명의 초음파 센서는 센싱 신호 전압값이 발생한 원인이 무엇인지 판단하기 위해 지속 시간 측정부(26)를 사용하여 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 이상인 경우, 링 타임 측정부(28)는 제2 지속 시간에 대응되는 전압 구간을 수신 신호의 전압 구간으로 결정할 수 있다.
즉, 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 이상이면, 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호의 전압값의 포화가 노이즈가 아닌 실제로 존재하는 물체로부터 반사된 수신 신호에 의한 것으로 판단할 수 있다.
반대로, 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 미만인 경우, 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인지 여부를 판단하고, 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우 센싱 신호의 전압값이 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 처음부터 다시 측정할 수 있다.
즉, 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 미만이면, 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호의 전압값의 포화가 노이즈로 인한 것으로 판단할 수 있다.
이때, 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하로 떨어진 경우 센싱 신호의 전압값이 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 다시 측정할 수 있다.
전술한 것과 같이, 링 타임 측정부(28)는 지속 시간 측정부(26)가 다시 측정한 제1 지속 시간이 제1 기준 시간 이상일 경우, 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하로 떨어진 시점을 링 타임 종료 시점으로 결정할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 초음파 센서는 미리 설정된 제1 기준 시간 및 제2 기준 시간을 기초로 센싱 신호 전압값 유지 시간을 측정함으로써 센싱 신호의 포화 원인을 검출할 수 있다.
즉, 본 발명의 초음파 센서는 검출된 센싱 신호의 포화 원인에 대응되는 링 타임 종료 시점 판단 기준을 사용하여 정확한 링 타임의 종료 시점을 결정할 수 있는 장점을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 링 타임 측정부(28)는 링 타임 종료 시점이 결정되면 링 타임 종료 시점을 수신 모드 시작 시점으로 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 3을 참조하면, 구동 신호(10)의 파형 및 구동 신호의 인가를 통해 발생된 송신 신호를 포함하는 센싱 신호(12)의 파형이 도시되어 있다.
전술한 것과 같이, 링잉 현상으로 인해 센싱 신호(12)의 전압값은 점진적으로 감쇠될 수 있으며, 이때 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(12)의 전압값이 기준 전압값(V1) 이하가 되는 시점부터 센싱 신호(12)의 전압값이 기준 전압값 이하를 유지하는 시간인 제1 지속 시간(T1)을 측정할 수 있다.
지속 시간 측정부(26)가 측정한 제1 지속 시간(T1)이 제1 기준 시간 이상일 경우, 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호(12)의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값(V1) 이하가 되는 시점, 즉 제1 지속 시간(T1)의 측정 시작 시점을 링 타임 종료 시점으로 결정할 수 있다.
도 3에 도시된 센싱 신호(12)의 파형은 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제1 지속 시간(T1)이 미리 설정된 제1 기준 시간 이상인 파형에 해당한다. 따라서 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호(12)의 전압값이 기준 전압값(V1) 이하가 되는 제1 지속 시간(T1)의 측정 시작 시점을 링 타임 종료 시점으로 결정할 수 있다.
아히에서는 도 4 및 도 5를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 신호가 새로운 포화 상태에 진입하는 경우, 포화 상태에 대응되는 전압값의 파형에 기초하여 링 타임 종료 시간을 결정하는 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 신호를 포함하는 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 3에 도시된 센싱 신호와 달리, 도 4에 도시된 센싱 신호(42)는 구동 신호(40) 인가의 종료와 함께 점진적으로 감쇠되다가 일시적으로 증가되는 신호 구간, 즉 센싱 신호(42)의 포화 구간을 가진다.
지속 시간 측정 부는 센싱 신호(42)의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값(V1) 이하인 경우, 센싱 신호(42)의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간(T1)을 측정할 수 있다.
즉, 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(42) 전압값이 기준 전압값(V1) 이하로 감소된 뒤 다시 기준 전압값(V1) 이상으로 증가되기까지 걸리는 시간인 제1 지속 시간(T1)을 측정할 수 있다.
링 타임 측정부(28)는 제1 지속 시간(T1)과 미리 설정된 제1 기준 시간을 비교하여 링 타임 종료 시점을 결정할 수 있다. 만약 제1 지속 시간(T1)이 제1 기준 시간 이상일 경우, 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호(42)의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값(V1) 이하가 되는 시점을 링 타임 종료 시점으로 결정할 수 있다.
반대로, 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제1 지속 시간(T1)이 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 센싱 신호(42)의 전압값이 기준 전압값(V1)을 초과할 경우, 링 타임 측정부(28)는 링 타임 종료 시점의 결정을 보류할 수 있다. 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(42)의 전압값이 포화 전압값(V2)으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간을 측정할 수 있다.
도 4에 도시된 센싱 신호(42)의 파형은 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제1 지속 시간(T1)이 미리 설정된 제1 기준 시간 미만인 파형에 해당한다. 즉, 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제1 지속 시간(T1)이 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 센싱 신호(42)의 전압값이 기준 전압값(V1)을 초과하므로, 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(42)의 전압값이 포화 전압값(V2)으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간(T2)을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2 지속 시간(T2)이 미리 정해진 제2 기준 시간 이상인 경우, 링 타임 측정부(28)는 제2 지속 시간(T2)에 대응되는 전압 구간을 수신 신호의 전압 구간으로 결정할 수 있다. 즉, 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호(42)의 전압값의 포화가 노이즈에 의한 것이 아닌 실제로 존재하는 물체로부터 반사된 수신 신호에 의한 것으로 판단할 수 있다.
도 4에 도시된 센싱 신호(42)의 파형은 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제2 지속 시간(T2)이 미리 설정된 제2 기준 시간 이상인 파형에 해당한다. 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호(42)의 전압값이 제2 기준 시간 이상의 시간 동안 유지되는 구간, 즉 제2 지속 시간(T2)과 대응되는 전압 구간을 수신 신호의 전압 구간으로 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈를 포함하는 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 4에 도시된 센싱 신호(42)와 마찬가지로, 도 5에 도시된 센싱 신호(52)는 도 3에 도시된 센싱 신호(12)와 달리 구동 신호(50) 인가의 종료와 함께 점진적으로 감쇠되다가 다시 일시적으로 증가되는 신호 구간, 즉 센싱 신호(52)의 포화 구간을 가진다.
지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(52)의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값(V1) 이하인 경우, 센싱 신호(52)의 전압값이 상기 기준 전압값(V1) 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간(T1)을 측정할 수 있다.
즉, 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(52) 전압값이 기준 전압값(V1) 이하로 감소된 뒤 다시 기준 전압값(V1) 이상으로 증가되기까지 걸리는 시간인 제1 지속 시간(T1)을 측정할 수 있다.
링 타임 측정부(28)는 제1 지속 시간(T1)과 미리 설정된 제1 기준 시간을 비교하여 링 타임 종료 시점을 결정할 수 있다. 만약 제1 지속 시간(T1)이 제1 기준 시간 이상일 경우, 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호(52)의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값(V1) 이하가 되는 시점을 링 타임 종료 시점으로 결정할 수 있다.
반대로, 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제1 지속 시간(T1)이 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 센싱 신호(52)의 전압값이 기준 전압값(V1)을 초과할 경우, 링 타임 측정부(28)는 링 타임 종료 시점의 결정을 보류할 수 있다. 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(52)의 전압값이 포화 전압값(V2)으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간(T2)을 측정할 수 있다.
도 5에 도시된 센싱 신호(52)의 파형은 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제1 지속 시간(T1)이 미리 설정된 제1 기준 시간 미만인 파형에 해당한다. 즉, 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제1 지속 시간(T1)이 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 센싱 신호(52)의 전압값이 기준 전압값(V1)을 초과하므로, 지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(52)의 전압값이 포화 전압값(V2)으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간(T2)을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2 지속 시간(T2)이 미리 정해진 제2 기준 시간 미만인 경우, 링 타임 측정부(28)는 제2 지속 시간(T2)에 대응되는 전압 구간을 노이즈에 의한 포화가 발생한 구간으로 판단할 수 있다.
도 5에 도시된 센싱 신호(52)의 파형은 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제2 지속 시간(T2)이 0에 가까운 파형, 즉 지속 시간 측정부(26)가 측정한 제2 지속 시간(T2)이 미리 설정된 제2 기준 시간 미만인 파형에 해당한다. 따라서 링 타임 측정부(28)는 센싱 신호(52)의 전압값의 포화가 노이즈로 인한 것으로 판단할 수 있다.
지속 시간 측정부(26)는 센싱 신호(52)의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값(V1) 이하인지 여부를 판단하고, 센싱 신호(52)의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값(V1) 이하인 경우 센싱 신호(52)의 전압값이 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 새로운 제1 지속 시간(T1')을 처음부터 다시 측정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 센싱 신호(52)의 전압값이 다시 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 새로운 제1 지속 시간(T1')의 측정 시작 시점이 나타나있다. 링 타임 측정부(28)는 지속 시간 측정부(26)가 다시 측정하기 시작한 새로운 제1 지속 시간(T1')이 제1 기준 시간 이상일 경우, 센싱 신호(52)의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값(V1) 이하로 떨어지는 시점을 링 타임 종료 시점으로 결정할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 초음파 센서는 미리 설정된 기준 시간을 사용하여 센싱 신호의 포화 원인을 검출함으로써 정확한 링 타임의 종료 시점을 결정할 수 있다.
따라서 본 발명의 초음파 센서는 정확한 링 타임의 종료 시점을 결정하고 이에 대응되는 역전압의 인가 시작 시점 및 종료 시점을 결정함으로써 근거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
2: 초음파 센서
22: 센싱 신호 출력부
24: 전압 측정부
26: 지속 시간 측정부
28: 링 타임 측정부

Claims (12)

  1. 센싱 신호를 출력하는 단계;
    상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 측정하는 단계;
    상기 제1 지속 시간과 미리 설정된 제1 기준 시간을 비교하여 링 타임 종료 시점을 결정하는 단계;
    상기 제1 지속 시간이 상기 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값을 초과할 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간을 측정하는 단계;
    상기 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 미만인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 처음부터 다시 측정하는 단계를 포함하는
    초음파 센서 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링 타임 종료 시점을 결정하는 단계는
    상기 제1 지속 시간이 상기 제1 기준 시간 이상일 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 시점을 상기 링 타임 종료 시점으로 결정하는 단계를 포함하는
    초음파 센서 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 이상인 경우, 상기 제2 지속 시간에 대응되는 전압 구간을 수신 신호의 전압 구간으로 결정하는 단계를 더 포함하는
    초음파 센서 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 링 타임 종료 시점이 결정되면, 상기 링 타임 종료 시점을 수신 모드 시작 시점으로 결정하는 단계를 더 포함하는
    초음파 센서 제어 방법.
  7. 센싱 신호를 출력하는 센싱 신호 출력부;
    상기 센싱 신호의 전압값을 측정하는 전압 측정부;
    상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 측정하는 지속 시간 측정부; 및
    상기 제1 지속 시간과 미리 설정된 제1 기준 시간을 비교하여 링 타임 종료 시점을 결정하는 링 타임 측정부를 포함하고
    상기 지속 시간 측정부는
    상기 제1 지속 시간이 상기 제1 기준 시간에 도달하기 이전에 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값을 초과할 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 포화 전압값으로 유지되는 시간인 제2 지속 시간을 측정하고,
    상기 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 미만인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인지 여부를 판단하고,
    상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 상기 기준 전압값 이하로 유지되는 시간인 제1 지속 시간을 처음부터 다시 측정하는
    초음파 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 링 타임 측정부는
    상기 제1 지속 시간이 상기 제1 기준 시간 이상일 경우, 상기 센싱 신호의 전압값이 미리 정해진 기준 전압값 이하인 시점을 상기 링 타임 종료 시점으로 결정하는
    초음파 센서.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 링 타임 측정부는
    상기 제2 지속 시간이 미리 정해진 제2 기준 시간 이상인 경우, 상기 제2 지속 시간에 대응되는 전압 구간을 수신 신호의 전압 구간으로 결정하는
    초음파 센서.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 링 타임 측정부는
    상기 링 타임 종료 시점이 결정되면, 상기 링 타임 종료 시점을 수신 모드 시작 시점으로 결정하는
    초음파 센서.
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