KR102454594B1 - Rain sensor detecting vibration and method of operation thereof - Google Patents

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KR102454594B1
KR102454594B1 KR1020220024810A KR20220024810A KR102454594B1 KR 102454594 B1 KR102454594 B1 KR 102454594B1 KR 1020220024810 A KR1020220024810 A KR 1020220024810A KR 20220024810 A KR20220024810 A KR 20220024810A KR 102454594 B1 KR102454594 B1 KR 102454594B1
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정후민
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주식회사 다모아텍
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Abstract

Disclosed are a rain sensor for sensing vibration and an operation method thereof. According to an embodiment of the present invention, the rain sensor for sensing vibration receives a first electric signal having a first resonance frequency from a first resonance circuit connected to a sensing coil arranged to face a sensing member and be separated from the sensing member in a first direction. The rain sensor for sensing vibration receives a second electric signal having a second resonance frequency from a second resonance circuit. The rain sensor for sensing vibration generates a third electric signal having a differential frequency component corresponding to the difference between the first resonance frequency and the second resonance frequency by processing the first electric signal and the second electric signal. The rain sensor for sensing vibration also generates an output signal having the size corresponding to displacement in a first direction of the sensing member on the sensing coil and having the size corresponding to the differential frequency component. The purpose of the present invention is to provide the rain sensor and the operation method thereof, capable of accurately dividing contact of a raindrop and a change in humidity caused by dew, fog, or frost without an additional sensing unit.

Description

진동을 감지하는 우적 센서 및 그 동작 방법 {RAIN SENSOR DETECTING VIBRATION AND METHOD OF OPERATION THEREOF}A raindrop sensor that detects vibration and its operation method {RAIN SENSOR DETECTING VIBRATION AND METHOD OF OPERATION THEREOF}

본 발명은 우적 센서(rain sensor) 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 습기를 제거하는 부가 수단을 필요로 하지 않으며 이슬 또는 서리의 경우와 비가 내리는 경우를 구분할 수 있는 우적 센서 및 그 동작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a rain sensor and an operating method thereof, and specifically, a rain sensor capable of distinguishing between dew or frost and rain without requiring additional means for removing moisture, and an operating method thereof is about

일반적으로, 차량에 탑재되는 레인 센서는 차량의 전면유리(windshield) 상에 빗방울(우적)이 접촉되면 이를 감지하여 빗물의 양을 측정한다. 레인 센서에는 광 기반 레인 센서, 정전용량 기반 레인 센서, 음향 기반 레인센서 및 카메라 기반 레인 센서 등이 있다.In general, a rain sensor mounted on a vehicle measures the amount of rainwater by detecting raindrops (raindrops) in contact with a windshield of the vehicle. Rain sensors include light-based rain sensors, capacitive-based rain sensors, acoustic-based rain sensors, and camera-based rain sensors.

광 기반 레인 센서는 적외선 센서를 이용하여 빗방울에 의해 반사되는 광 신호를 측정하여 빗물의 양을 측정한다. 광 기반 레인 센서는 빗방울 이외의 물체에 의한 빛의 굴절 변화도 빗방울로 오판할 수 있고, 외부광에 민감하여 오작동할 수 있으며, 센싱 영역이 작다.The light-based rain sensor measures the amount of rainwater by measuring the light signal reflected by raindrops using an infrared sensor. The light-based rain sensor may misjudge the change in refraction of light caused by objects other than raindrops as raindrops, may malfunction due to sensitivity to external light, and has a small sensing area.

정전용량 기반 레인 센서는 전극 패턴 사이 빗방울이 존재하는 경우 발생되는 정전용량 및/또는 저항의 변화를 측정하여 전면유리창에 맺힌 빗방울 양을 센싱한다. 이러한 정전용량 센서는 다층 기판 사이에 임베디드되는 구조로, 전기 배선 문제 등으로 인해 제작이 어렵고 가격이 다소 비싸다. 정전용량 센서는 특정 유전율을 가지는 물체의 근접을 검출하는 것으로, 빗방울의 근접에만 영향을 받는 것이 아니라 수분량이나 습도에 영향을 받기 때문에 이슬 또는 서리에도 반응하는 문제가 있기도 하다. 이로 인하여 정전용량 센서를 이용한 레인 센서에서는 발열체를 함께 부착하여 습기를 제거하는 방법을 사용하기도 하며, 이로 인하여 비용이 증가하는 문제점이 있다. The capacitive-based rain sensor senses the amount of raindrops formed on the windshield by measuring changes in capacitance and/or resistance that occur when raindrops exist between electrode patterns. The capacitive sensor has a structure embedded between multilayer boards, and is difficult to manufacture due to problems with electrical wiring and the like, and is somewhat expensive. The capacitive sensor detects the proximity of an object having a specific permittivity, and since it is affected not only by the proximity of raindrops, but also by the amount of moisture or humidity, there is also a problem in responding to dew or frost. For this reason, in a rain sensor using a capacitive sensor, a method of removing moisture by attaching a heating element together is used, which causes a problem in that the cost increases.

음향 기반 레인센서는 빗방울이 전면유리창에 접촉할 때 발생되는 음압 신호를 마이크로폰으로 센싱하여 빗방울의 양을 측정한다. 음향 기반 레인 센서는 차량 내 잡음 신호를 제거하기 위한 특정 주파수 선택용 필터를 필요로 한다.The acoustic-based rain sensor measures the amount of raindrops by sensing the sound pressure signal generated when the raindrops contact the windshield with a microphone. Acoustic-based rain sensors require a filter for specific frequency selection to remove noise signals in the vehicle.

카메라 기반 레인 센서는 CMOS(complementary metal oxide semi-conductor) 픽셀 센서 내 픽셀에 빗방울이 존재할 때 전압 방출에 의한 주파수 패턴을 분석하여 빗방울의 양을 측정한다. 카메라 기반 레인 센서는 이전에 떨어진 빗방울과 나중에 떨어진 빗방울을 구별하는 감도 즉, 측정 감도가 떨어지며, 광학 센서의 센싱 영역이 부분적이고 빗방울 이외의 물체 예컨대, 먼지, 나뭇잎 등과 구별하지 못하는 단점이 있다.The camera-based rain sensor measures the amount of raindrops by analyzing the frequency pattern caused by voltage emission when raindrops are present on pixels in a complementary metal oxide semi-conductor (CMOS) pixel sensor. The camera-based rain sensor has disadvantages in that the sensitivity for distinguishing between previously fallen raindrops and later fallen raindrops, that is, the measurement sensitivity is low, the sensing area of the optical sensor is partial and cannot distinguish objects other than raindrops, such as dust, leaves, and the like.

선행문헌 1인 한국공개특허 KR 10-2021-0015194 "차량용 레인 센서, 이를 이용한 와이퍼 시스템 및 와이퍼 제어 방법"에서는 정전용량의 변화를 감지하는 센서와 음향 감지 센서를 모두 이용하는 종래 기술이 개시된다. 선행문헌 1은 정전용량의 변화에 기반하여 근접한 빗방울의 크기를 판정하지만, 이슬 또는 서리 등 습도의 변화에 영향을 받으므로 빗방울이 실제로 접촉하였는 지를 파악하기 어렵다. 따라서 선행문헌 1에서는 빗방울이 실제로 접촉하였는 지를 파악하기 위하여 음향 센서를 부가하는 실시예를 개시한다. 이러한 음향 센서의 부가는 비용의 증가를 초래한다. Prior Document 1, Korean Patent Application Laid-Open No. KR 10-2021-0015194 "Rain sensor for vehicle, wiper system and wiper control method using the same" discloses a prior art using both a sensor for detecting a change in capacitance and an acoustic sensor. Prior Document 1 determines the size of adjacent raindrops based on the change in capacitance, but it is difficult to determine whether the raindrops actually contacted because they are affected by changes in humidity such as dew or frost. Therefore, in Prior Document 1, an embodiment in which an acoustic sensor is added in order to determine whether raindrops actually contacted is disclosed. The addition of such an acoustic sensor results in an increase in cost.

선행문헌 2인 한국등록특허 KR 10-2327610 "레인 센서 및 이를 포함하는 와이퍼 구동 장치"는 기판 위에 탄소 미세 코일(CMC: Carbon Micro Coil) 물질에 의한 반응층을 형성하고, 기판 위에 형성되되 반응층 내에 매립되는 한 쌍의 감지 전극들 사이의 임피던스 변화를 검출한다. 선행문헌 2에서도 기판 위의 동일 평면 상에 배치되는 한 쌍의 감지 전극들 사이의 임피던스 변화는 정전용량의 변화에 민감하게 영향을 받으므로, 이슬 또는 서리에 의한 습도의 변화와 실제로 빗방울이 접촉하였는 지를 정확히 구분하기 어렵다는 문제점은 여전하다. Korean Patent No. KR 10-2327610 "Rain sensor and wiper driving device including same", which is Prior Document 2, forms a reaction layer made of a carbon micro coil (CMC) material on a substrate, and is formed on the substrate, but the reaction layer An impedance change between a pair of sensing electrodes embedded therein is detected. Even in Prior Document 2, since the impedance change between a pair of sensing electrodes disposed on the same plane on the substrate is sensitively affected by the change in capacitance, the change in humidity caused by dew or frost and raindrops actually come into contact with each other. The problem remains that it is difficult to accurately distinguish between

따라서 비용의 증가 없이도 실제로 빗방울이 접촉하는 지를 이슬 또는 서리에 의한 습도의 증가 현상으로부터 정확히 구분할 수 있는 우적 센서(레인 센서)에 대한 수요가 대두되고 있다.Therefore, there is a growing demand for a raindrop sensor (rain sensor) that can accurately distinguish whether raindrops are actually in contact with an increase in humidity caused by dew or frost without an increase in cost.

한국공개특허 KR 10-2021-0015194 "차량용 레인 센서, 이를 이용한 와이퍼 시스템 및 와이퍼 제어 방법" (공개일 2021년 2월 10일)Korean Patent Laid-Open Patent KR 10-2021-0015194 "Rain sensor for vehicle, wiper system and wiper control method using the same" (published on February 10, 2021) 한국등록특허 KR 10-2327610 "레인 센서 및 이를 포함하는 와이퍼 구동 장치" (공개일 2021년 11월 11일)Korean Patent Registration KR 10-2327610 "Rain sensor and wiper driving device including the same" (published on November 11, 2021)

본 발명은 상기의 종래 기술에서 나타나는 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 부가적인 센싱 수단 없이도 이슬, 안개 또는 서리에 의한 습도의 변화로부터 빗방울의 접촉을 정확히 구분해 낼 수 있는 우적 센서 및 그 동작 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been derived to solve the problems in the prior art, and a raindrop sensor capable of accurately distinguishing contact of raindrops from changes in humidity caused by dew, fog or frost without additional sensing means and an operating method thereof aims to propose

본 발명은 기판에 수직인 제1 방향으로 인가되는 힘에 의한 센싱 부재의 제1 방향의 변위를 센싱 코일과의 인덕티브 커플링에 의하여 검출하고, 이를 통하여 수분량이나 습도의 변화와 무관하게 빗방울의 접촉 여부를 감지할 수 있는 우적 센서 및 그 동작 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다. The present invention detects the displacement of the sensing member in the first direction due to the force applied in the first direction perpendicular to the substrate by inductive coupling with the sensing coil, and through this, regardless of the change in the amount of moisture or humidity, An object of the present invention is to propose a raindrop sensor capable of detecting contact presence and an operation method thereof.

본 발명의 우적 센서는 입력 전기 신호의 주파수를 가변시키는 구성을 필요로 하지 않으므로 소비 전력을 절감하는 것을 목적으로 한다. 또한 공진 주파수의 미세한 편이(shift)를 검출함으로써 빗방울의 접촉에 의한 진동을 감지할 수 있고, 진동에 대한 감도를 높이는 것을 목적으로 한다. Since the raindrop sensor of the present invention does not require a configuration for varying the frequency of an input electrical signal, it is an object of the present invention to reduce power consumption. In addition, by detecting a minute shift of the resonant frequency, it is possible to sense vibration caused by contact of raindrops, and the purpose is to increase the sensitivity to vibration.

본 발명의 우적 센서는 단독으로 이용될 수도 있고, 다른 공지의 센싱 수단과 함께 이용되는 경우에도 그 결합에 의한 효과를 높이는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 우적 센서는 다른 센싱 수단이 제공하는 정보와 중복되지 않는 고유의 정보를 제공할 수 있으며, 다른 센싱 수단과 결합될 경우에는 기상 상황에 대한 종합적인 정보를 제공할 수 있는 점에서도 효율적이다. The raindrop sensor of the present invention may be used alone, or even when used together with other known sensing means, the purpose of the present invention is to increase the effect due to the combination thereof. The raindrop sensor of the present invention can provide unique information that does not overlap with information provided by other sensing means, and when combined with other sensing means, is also efficient in that it can provide comprehensive information on weather conditions. .

또한 종래 기술의 정전용량식 우적 센서는 그 센서의 주변에 빗방울이 접촉하는 경우에만 유전율의 변화를 검출할 수 있으므로 우적 센서를 설치하는 위치가 매우 신중하게 고려되어야 한다. 또한 같은 이유로 비가 약하게 내리는 경우에는 정확히 상황을 검출하기 어려울 뿐 아니라, 빗방울의 크기를 검출함에 있어서도 센서 주변에 접촉한 빗방울의 크기만을 검출할 수 있으므로 정확도가 현저히 떨어지는 문제가 있다. 이러한 문제는 선행문헌들과 같이 음향 센서, 광 센서를 함께 이용하거나 특수한 소재를 이용하더라도 근본적으로 해결되기 어렵다.In addition, since the capacitive raindrop sensor of the prior art can detect a change in dielectric constant only when raindrops contact the periphery of the sensor, the location where the raindrop sensor is installed must be considered very carefully. Also, for the same reason, when it rains lightly, it is difficult to accurately detect the situation, and only the size of the raindrops in contact with the sensor can be detected in detecting the size of the raindrops, so the accuracy is significantly lowered. This problem is fundamentally difficult to solve even if an acoustic sensor and an optical sensor are used together or a special material is used as in the prior literature.

그러나 본 발명은 센서가 설치된 물체의 진동의 크기를 직접적으로 검출할 수 있으므로 센서가 설치되는 위치의 제약이 없으며, 비가 약하게 내리는 경우에도 정확히 상황을 검출할 수 있는 것은 물론, 비의 양을 검출함에 있어서도 진동의 크기와 빈도를 이용하여 종합적으로 판정할 수 있어 훨씬 정확한 정보를 제공할 수 있다. However, since the present invention can directly detect the magnitude of the vibration of an object on which the sensor is installed, there is no restriction on the location where the sensor is installed. In this case, it is possible to comprehensively determine using the magnitude and frequency of vibration, providing much more accurate information.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 도출된 구성으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서는 센싱 부재와 제1 방향으로 이격되고 센싱 부재와 마주 보도록 배치되는 센싱 코일과 연결되는 제1 공진 회로로부터 제1 공진 주파수를 가지는 제1 전기 신호를 수신하고, 제2 공진 회로부터 제2 공진 주파수를 가지는 제2 전기 신호를 수신하고, 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수 간의 차이에 대응하는 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성하고, 차동 주파수 성분에 대응하는 크기를 가지며 센싱 코일에 대한 센싱 부재의 제1 방향의 변위에 대응하도록 형성되는 크기를 가지는 출력 신호를 생성한다. The present invention is a configuration derived to achieve the above object, and the vibration sensing raindrop sensor according to an embodiment of the present invention is spaced apart from the sensing member in a first direction and connected to a sensing coil disposed to face the sensing member. Receive a first electrical signal having a first resonant frequency from a first resonant circuit, receive a second electrical signal having a second resonant frequency from a second resonant circuit, and signal processing for the first electrical signal and the second electrical signal to generate a third electrical signal having a differential frequency component corresponding to the difference between the first resonant frequency and the second resonant frequency, and having a magnitude corresponding to the differential frequency component in the first direction of the sensing member with respect to the sensing coil An output signal having a magnitude that is formed to correspond to the displacement is generated.

우적 센서는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호를 수신하고, 제3 전기 신호를 생성하고, 출력 신호를 생성하는 리드아웃 회로를 포함할 수 있다. The rain drop sensor may include a readout circuit that receives the first electrical signal and the second electrical signal, generates a third electrical signal, and generates an output signal.

우적 센서는 출력 신호를 리드아웃 회로로부터 수신하고, 출력 신호의 크기에 기반하여 센싱 부재의 진동의 크기를 판정하고, 진동의 크기가 임계치 이상이면 빗방울이 접촉한 것으로 판정하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. The raindrop sensor may further include a controller that receives the output signal from the readout circuit, determines the magnitude of vibration of the sensing member based on the magnitude of the output signal, and determines that raindrops have contacted if the magnitude of the vibration is greater than or equal to a threshold value have.

컨트롤러는 미리 설정된 시간 구간 이내에 측정된 센싱 부재의 진동의 크기가 미리 설정된 패턴 조건에 부합하는 경우 빗방울이 접촉한 것으로 판정할 수 있다. 이때 패턴 조건은 시간 구간 이내에 진동의 크기가 임계치 이상인 이벤트가 미리 설정된 횟수 이상 발생하는 패턴일 조건일 수 있다. The controller may determine that raindrops have contacted when the magnitude of the vibration of the sensing member measured within a preset time period meets a preset pattern condition. In this case, the pattern condition may be a condition in which an event in which the magnitude of vibration is greater than or equal to a threshold value within a time period occurs more than a preset number of times.

리드아웃 회로는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성하는 신호 처리 회로; 및 차동 주파수 성분의 크기에 대응하는 크기의 디지털 값, 차동 주파수 성분의 크기에 대응하는 크기의 아날로그 신호, 및 차동 주파수 성분의 크기에 대응하는 진폭의 교류 신호 중 적어도 하나 이상을 출력 신호로서 생성하는 신호 변환 회로를 포함할 수 있다. The readout circuit includes: a signal processing circuit that performs signal processing on the first electrical signal and the second electrical signal to generate a third electrical signal having a differential frequency component; and generating as an output signal at least one of a digital value having a magnitude corresponding to the magnitude of the differential frequency component, an analog signal having a magnitude corresponding to the magnitude of the differential frequency component, and an AC signal having an amplitude corresponding to the magnitude of the differential frequency component. It may include a signal conversion circuit.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서를 위한 리드아웃 회로는, 센싱 부재와 제1 방향으로 이격되고 센싱 부재와 마주 보도록 배치되는 센싱 코일과 연결되는 제1 공진 회로에 형성되는 제1 전기 신호를 수신하고, 제2 공진 회로에 형성되며 제2 공진 주파수를 가지는 제2 전기 신호를 수신하고, 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수 간의 차이에 대응하는 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성하는 신호 처리 회로; 및 차동 주파수 성분에 대응하는 크기를 가지며 센싱 코일에 대한 센싱 부재의 제1 방향의 변위에 대응하도록 형성되는 크기를 가지는 출력 신호를 생성하는 신호 변환 회로를 포함한다. A readout circuit for a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention is a first electricity formed in a first resonance circuit spaced apart from a sensing member in a first direction and connected to a sensing coil disposed to face the sensing member receiving a signal, receiving a second electrical signal formed in the second resonant circuit and having a second resonant frequency, and performing signal processing on the first electrical signal and the second electrical signal to obtain the first resonant frequency and the second resonant frequency a signal processing circuit for generating a third electrical signal having a differential frequency component corresponding to a difference between frequencies; and a signal conversion circuit generating an output signal having a magnitude corresponding to the differential frequency component and having a magnitude corresponding to a displacement of the sensing member in the first direction with respect to the sensing coil.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작 방법은, 센싱 부재와 제1 방향으로 이격되고 센싱 부재와 마주 보도록 배치되는 센싱 코일과 연결되는 제1 공진 회로로부터 제1 공진 주파수를 가지는 제1 전기 신호를 수신하는 단계; 제2 공진 회로로부터 제2 공진 주파수를 가지는 제2 전기 신호를 수신하는 단계; 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수 간의 차이에 대응하는 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성하는 단계; 및 차동 주파수 성분에 대응하는 크기를 가지며 센싱 코일에 대한 센싱 부재의 제1 방향의 변위에 대응하도록 형성되는 크기를 가지는 출력 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. A method of operating a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention includes a first resonance frequency from a first resonance circuit connected to a sensing coil spaced apart from a sensing member in a first direction and disposed to face the sensing member 1 receiving an electrical signal; receiving a second electrical signal having a second resonant frequency from a second resonant circuit; generating a third electrical signal having a differential frequency component corresponding to a difference between the first resonant frequency and the second resonant frequency by performing signal processing on the first electrical signal and the second electrical signal; and generating an output signal having a magnitude corresponding to the differential frequency component and having a magnitude corresponding to a displacement of the sensing member in the first direction with respect to the sensing coil.

본 발명의 우적 센서에 따르면 부가적인 센싱 수단 없이도 이슬, 안개 또는 서리에 의한 습도의 변화로부터 빗방울의 접촉을 정확히 구분해 낼 수 있다. According to the raindrop sensor of the present invention, it is possible to accurately distinguish contact of raindrops from changes in humidity caused by dew, fog or frost without additional sensing means.

본 발명의 우적 센서에 따르면 기판에 수직인 제1 방향으로 인가되는 힘에 의한 센싱 부재의 제1 방향의 변위를 센싱 코일과의 인덕티브 커플링에 의하여 검출할 수 있고, 이를 통하여 수분량이나 습도의 변화와 무관하게 빗방울의 접촉 여부를 감지할 수 있다. According to the raindrop sensor of the present invention, displacement in the first direction of the sensing member due to a force applied in the first direction perpendicular to the substrate can be detected by inductive coupling with the sensing coil, and through this, the amount of moisture or humidity Regardless of the change, it is possible to detect the presence or absence of contact with raindrops.

본 발명의 우적 센서에 따르면 입력 전기 신호의 주파수를 가변시키는 구성을 필요로 하지 않으므로 소비 전력을 절감할 수 있다. 또한 공진 주파수의 미세한 편이(shift)를 검출함으로써 빗방울의 접촉에 의한 진동을 감지할 수 있고, 진동에 대한 감도를 높일 수 있다. According to the raindrop sensor of the present invention, a configuration for changing the frequency of an input electrical signal is not required, so power consumption can be reduced. In addition, by detecting a minute shift in the resonant frequency, vibration caused by contact of raindrops can be detected, and the sensitivity to vibration can be increased.

본 발명의 우적 센서는 단독으로 이용될 수도 있고, 다른 공지의 센싱 수단과 함께 이용되는 경우에도 그 결합에 의한 효과를 높일 수 있다. 본 발명의 우적 센서는 다른 센싱 수단이 제공하는 정보와 중복되지 않는 고유의 정보를 제공할 수 있으며, 다른 센싱 수단과 결합될 경우에는 기상 상황에 대한 종합적인 정보를 제공할 수 있는 점에서도 효율적이다. The raindrop sensor of the present invention may be used alone, or when used together with other known sensing means, the effect due to the combination may be increased. The raindrop sensor of the present invention can provide unique information that does not overlap with information provided by other sensing means, and when combined with other sensing means, is also efficient in that it can provide comprehensive information on weather conditions. .

본 발명의 우적 센서는, 센서가 설치된 물체의 진동의 크기를 직접적으로 검출할 수 있으므로 센서가 설치되는 위치의 제약이 없으며, 비가 약하게 내리는 경우에도 정확히 상황을 검출할 수 있는 것은 물론, 비의 양을 검출함에 있어서도 진동의 크기와 빈도를 이용하여 종합적으로 판정할 수 있어 훨씬 정확한 정보를 제공할 수 있다.Since the raindrop sensor of the present invention can directly detect the magnitude of the vibration of an object on which the sensor is installed, there is no restriction on the location where the sensor is installed. In detecting , it is possible to comprehensively determine using the magnitude and frequency of vibration, providing much more accurate information.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 적어도 일부를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 또 다른 일부를 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작 원리를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작을 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작 방법을 도시하는 동작 흐름도이다. 1 is a diagram illustrating at least a part of a vibration detection raindrop sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating another part of a vibration detection raindrop sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an operating principle of a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating an operation of a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is an operation flowchart illustrating a method of operating a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is an operation flowchart illustrating a method of operating a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. In addition to the above objects, other objects and features of the present invention will become apparent through the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings. A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

우적 센서는 일반적으로 차량의 윈도우에 배치되어 차량의 윈도우에 빗방울이 접촉하는 지를 검출하는 용도로 이용되지만, 빗방울이 접촉하지 않는 경우에도 습도 또는 수분량의 변화로 인한 정전용량의 변화 시 비가 내리는 것으로 잘못 판정하는 경우가 빈번하다. 본 발명의 우적 센서는 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 용도에서 도출되었다. Raindrop sensors are generally placed on the window of a vehicle and used to detect whether raindrops are in contact with the window of the vehicle. Judgment is often The raindrop sensor of the present invention was derived from the purpose of solving the problems of the prior art.

한편 우적 센서는 차량 뿐 아니라 축산 농가에서 이용되는 가축의 축사 등에도 설치될 수 있다. 가축의 행동을 제어하기 위하여 실제로 비가 내리는 지, 이슬 또는 서리가 내린 경우인 지를 구분하는 것은 매우 중요하다. On the other hand, raindrop sensors can be installed not only in vehicles but also in livestock houses used in livestock farms. In order to control the behavior of livestock, it is very important to distinguish whether it is actually raining, dew or frost.

본 발명의 우적 센서는 차량의 와이퍼를 동작시키기 위한 센싱 수단으로서 사용되는 데에 그치지 않고, 축산 농가의 축사의 지붕 등에도 설치되어 가축의 행동을 제어하기 위한 정확한 기상 정보를 획득하는 용도로도 이용될 수 있다. The raindrop sensor of the present invention is not only used as a sensing means for operating a vehicle wiper, but is also installed on the roof of a livestock farmhouse to obtain accurate weather information to control the behavior of livestock. can be

또한, 본 발명의 우적 센서는 건설 현장 등 작업을 위하여 정확한 기상 정보를 획득해야 하는 경우에도 이용될 수 있다. In addition, the raindrop sensor of the present invention may be used when it is necessary to obtain accurate weather information for work such as a construction site.

한국공개특허 KR 10-2021-0015194 "차량용 레인 센서, 이를 이용한 와이퍼 시스템 및 와이퍼 제어 방법", 한국등록특허 KR 10-2327610 "레인 센서 및 이를 포함하는 와이퍼 구동 장치" 등에 의하여 개시되는 공지의 기술들은, 본 발명의 목적에 부합하는 범위 내에서 본 발명의 구성의 일부로서 포함될 수 있다. 이때 선행 문헌들에 의하여 당업자에게 자명하게 이해되는 사실은 본 발명의 취지를 흐릴 수 있으므로 상세한 설명을 생략하고, 상기 선행 문헌들을 소개하는 것으로 갈음한다. Known technologies disclosed by Korean Patent Laid-Open Patent KR 10-2021-0015194 "Rain sensor for vehicle, wiper system and wiper control method using same", Korean Patent KR 10-2327610 "Rain sensor and wiper driving device including the same", etc. , may be included as a part of the configuration of the present invention within the scope consistent with the purpose of the present invention. At this time, since the fact that is clearly understood by those skilled in the art by the prior documents may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted, and the prior documents will be introduced instead.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서, 진동 감지 우적 센서 내에 포함되는 리드아웃 회로, 및 진동 감지 우적 센서의 동작 방법을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the vibration detection raindrop sensor, the readout circuit included in the vibration detection raindrop sensor, and the operation method of the vibration detection raindrop sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 적어도 일부를 도시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating at least a part of a vibration detection raindrop sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 진동 감지 우적 센서(100)는 센싱 코일(110), 기판(120), 센싱 부재(130), 및 지지 부재(140)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , the vibration sensing raindrop sensor 100 includes a sensing coil 110 , a substrate 120 , a sensing member 130 , and a support member 140 .

센싱 부재(130)는 금속판 또는 FPCB로 전류가 흐를 수 있는 전도성 소재를 포함하여 구현될 수 있다. The sensing member 130 may be implemented by including a metal plate or a conductive material through which current can flow through the FPCB.

본 발명의 다른 실시예에서는 센싱 부재(130)에는 코일(도시되지 않음)이 형성되어 있을 수 있다. In another embodiment of the present invention, a coil (not shown) may be formed on the sensing member 130 .

지지 부재(140)는 센싱 부재(130)를 지지하는 역할을 수행한다. 지지 부재(140)는 진동을 흡수하는 수단을 포함할 수 있다 예를 들어 스프링과 같은 진동 흡수 수단이 포함될 수 있다. The support member 140 serves to support the sensing member 130 . The support member 140 may include a means for absorbing vibration. For example, a means for absorbing vibration such as a spring may be included.

기판(120)의 일면 상에 센싱 코일(110) 패턴이 형성되며, 센싱 코일(110)은 제1 공진 회로(도 1에서는 도시되지 않음)와 전기적으로 연결된다.A sensing coil 110 pattern is formed on one surface of the substrate 120 , and the sensing coil 110 is electrically connected to a first resonance circuit (not shown in FIG. 1 ).

제1 공진 회로는 기판(120) 상에 형성될 수도 있고, 별도의 개별 수동 소자로 형성될 수도 있다.The first resonant circuit may be formed on the substrate 120 or may be formed as a separate individual passive element.

센싱 부재(130)는 기판(120)으로부터 기판(120)과 수직인 제1 방향(z축 방향)으로 이격되어 배치된다. 센싱 코일(110)은 기판(120)의 일면 상에 배치되며, 센싱 코일(110)과 센싱 부재(130)는 마주 보도록 배치되고, 센싱 코일(110)로부터 제1 방향으로 소정의 거리만큼 이격되도록 센싱 부재(130)가 배치된다. The sensing member 130 is disposed to be spaced apart from the substrate 120 in a first direction (z-axis direction) perpendicular to the substrate 120 . The sensing coil 110 is disposed on one surface of the substrate 120 , the sensing coil 110 and the sensing member 130 are disposed to face each other, and are spaced apart from the sensing coil 110 by a predetermined distance in the first direction. A sensing member 130 is disposed.

센싱 코일(110)과 센싱 부재(130)는 서로 인덕티브 커플링된다. The sensing coil 110 and the sensing member 130 are inductively coupled to each other.

센싱 부재(130)가 제1 방향으로 힘을 받아 제1 방향으로 움직이면, 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위만큼 센싱 코일(110)에 형성되는 인덕턴스가 변화할 수 있다.When the sensing member 130 receives a force in the first direction and moves in the first direction, the inductance formed in the sensing coil 110 may change by the displacement of the sensing member 130 in the first direction with respect to the sensing coil 110 . can

센싱 코일(110)의 인덕턴스를 검출하고 인덕턴스의 변화를 추적하면 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위를 검출할 수 있고, 센싱 부재(130)가 제1 방향으로 진동하는 지를 추적할 수 있다. When the inductance of the sensing coil 110 is detected and the change in inductance is tracked, the displacement of the sensing member 130 with respect to the sensing coil 110 in the first direction can be detected, and the sensing member 130 moves in the first direction. Vibration can be tracked.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 또 다른 일부를 도시하는 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating another part of a vibration detection raindrop sensor according to an embodiment of the present invention.

우적 센서(100)는 리드아웃 회로(ROIC, Readout IC)(150), 및 컨트롤러(170)를 포함할 수 있다. 이때 컨트롤러(170)는 MCU로 구성될 수 있으며, 진동 감지 우적 센서(100) 전반의 동작을 제어할 수 있다. The rain drop sensor 100 may include a readout circuit (ROIC, Readout IC) 150 , and a controller 170 . In this case, the controller 170 may be configured as an MCU, and may control the overall operation of the vibration detection rain drop sensor 100 .

리드아웃 회로(150)는 센싱 코일(110)과 연결될 수 있다. 이때 리드아웃 회로(150)는 센싱 코일(110)과 직접적으로 연결될 수도 있고, 제1 공진 회로(도 2에서는 도시되지 않음)를 경유하여 센싱 코일(110)과 연결될 수 있다. The readout circuit 150 may be connected to the sensing coil 110 . In this case, the readout circuit 150 may be directly connected to the sensing coil 110 , or may be connected to the sensing coil 110 via a first resonance circuit (not shown in FIG. 2 ).

리드아웃 회로(150) 및 컨트롤러(170)의 일부 또는 전부는 기판(120) 상에 형성될 수도 있고, 별도의 기판(도시되지 않음) 상에 형성될 수도 있다. A part or all of the readout circuit 150 and the controller 170 may be formed on the substrate 120 or on a separate substrate (not shown).

리드아웃 회로(150)는 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위에 의하여 센싱 부재(130)와 인덕티브 커플링된 센싱 코일(110)에 형성되는 인덕턴스의 변화를 감지하여 출력 신호(Sout)를 생성하고, 출력 신호(Sout)를 컨트롤러(170)로 전달할 수 있다. The readout circuit 150 detects a change in inductance formed in the sensing coil 110 inductively coupled to the sensing member 130 by displacement of the sensing member 130 in the first direction with respect to the sensing coil 110 . Sensing may generate an output signal Sout, and transmit the output signal Sout to the controller 170 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작 원리를 도시하는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an operating principle of a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention.

우적 센서(100)는 제1 공진 회로(152), 제1 오실레이터(156), 제2 공진 회로(154), 및 제2 오실레이터(158)를 포함할 수 있다. The rain drop sensor 100 may include a first resonance circuit 152 , a first oscillator 156 , a second resonance circuit 154 , and a second oscillator 158 .

이때 제1 공진 회로(152), 제1 오실레이터(156), 제2 공진 회로(154), 및 제2 오실레이터(158)는 우적 센서(100) 내의 리드아웃 회로(150)의 동작에 깊이 관여하지만, 리드아웃 회로(150)의 면적 등을 고려할 때 반드시 리드아웃 회로(150)의 내부에 포함되어야 하는 것은 아니다. 제1 공진 회로(152), 제1 오실레이터(156), 제2 공진 회로(154), 및 제2 오실레이터(158)는 리드아웃 회로(150)의 내부에 위치할 수도 있고, 리드아웃 회로(150)의 외부에 독립적인 개별 소자로서 배치될 수도 있다. 이때 제1 공진 회로(152), 제1 오실레이터(156), 제2 공진 회로(154), 및 제2 오실레이터(158)의 일부는 리드아웃 회로(150)의 내부에 위치하고, 나머지 일부는 리드아웃 회로(150)의 외부에 배치될 수도 있다. At this time, the first resonant circuit 152 , the first oscillator 156 , the second resonant circuit 154 , and the second oscillator 158 are deeply involved in the operation of the readout circuit 150 in the raindrop sensor 100 , but , and the area of the readout circuit 150 are not necessarily included in the readout circuit 150 . The first resonance circuit 152 , the first oscillator 156 , the second resonance circuit 154 , and the second oscillator 158 may be located inside the readout circuit 150 , and the readout circuit 150 . ) can also be arranged as independent individual elements outside the . In this case, some of the first resonance circuit 152 , the first oscillator 156 , the second resonance circuit 154 , and the second oscillator 158 are located inside the readout circuit 150 , and the remaining parts are readout It may be disposed outside the circuit 150 .

제1 공진 회로(152)는 센싱 코일(110)과 전기적으로 연결된다.The first resonance circuit 152 is electrically connected to the sensing coil 110 .

제1 오실레이터(156)는 제1 교류 신호를 제1 공진 회로(152)에 인가할 수 있다. 제1 오실레이터(156)는 제1 공진 회로(152)와 병렬 연결되어 배치될 수 있다. The first oscillator 156 may apply the first AC signal to the first resonance circuit 152 . The first oscillator 156 may be disposed in parallel with the first resonance circuit 152 .

센싱 코일(110)에 형성되는 인덕턴스는 센싱 부재(130)와 센싱 코일(110) 간의 인덕티브 커플링에 의하여 형성될 수 있다. 센싱 코일(110)에 형성되는 인덕턴스의 변화는 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위에 영향받을 수 있다. The inductance formed in the sensing coil 110 may be formed by inductive coupling between the sensing member 130 and the sensing coil 110 . A change in inductance formed in the sensing coil 110 may be affected by a displacement of the sensing member 130 with respect to the sensing coil 110 in the first direction.

센싱 코일(110)에 형성되는 인덕턴스가 제1 공진 회로(152)에 결합된 합성 RLC 임피던스에 기반하여, 제1 공진 회로(152)에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1)가 결정될 수 있다. Based on the combined RLC impedance in which the inductance formed in the sensing coil 110 is coupled to the first resonant circuit 152 , the first resonant frequency ω1 of the first electrical signal formed in the first resonant circuit 152 is can be decided.

제2 공진 회로(154)는 레퍼런스 코일(112)과 전기적으로 연결된다.The second resonance circuit 154 is electrically connected to the reference coil 112 .

제2 오실레이터(158)는 제2교류 신호를 제2 공진 회로(154)에 인가할 수 있다. 제2 오실레이터(158)는 제2 공진 회로(154)와 병렬 연결되어 배치될 수 있다. The second oscillator 158 may apply the second AC signal to the second resonance circuit 154 . The second oscillator 158 may be disposed in parallel with the second resonance circuit 154 .

제2 오실레이터(158)는 제1 오실레이터(156)와 동일한 전기적 특성을 가지거나, 등가적인 전기적 특성을 가질 수 있다. 제2 공진 회로(154)는 제1 공진 회로(152)와 동일한 전기적 특성을 가지거나, 등가적인 전기적 특성을 가질 수 있다. 전기적 특성에는 임피던스 특성이 포함될 수 있다. The second oscillator 158 may have the same electrical characteristics as the first oscillator 156 or may have equivalent electrical characteristics. The second resonant circuit 154 may have the same electrical characteristics as the first resonant circuit 152 or may have equivalent electrical characteristics. The electrical characteristics may include impedance characteristics.

레퍼런스 코일(112)은 센싱 부재(130)와 인덕티브 커플링되지 않는 위치에 배치되어야 하고, 실시예에 따라서는 기판(120)의 다른 일면에 배치될 수 있다. 레퍼런스 코일(112)은 제1 공진 회로(152)의 초기화된 임피던스 특성과 제2 공진 회로(154)의 임피던스 특성을 동일화하거나 등가적으로 매칭시키기 위한 수단이므로 센싱 코일(110)과 동일하거나 등가적인 특성을 가질 수 있다. The reference coil 112 should be disposed at a position where it is not inductively coupled to the sensing member 130 , and may be disposed on the other side of the substrate 120 according to an embodiment. The reference coil 112 is a means for equalizing or equivalently matching the initialized impedance characteristics of the first resonant circuit 152 and the impedance characteristics of the second resonant circuit 154 , so the same or equivalent to the sensing coil 110 . can have characteristics.

제2 공진 회로(154)는 레퍼런스 회로로 이용될 수 있다. 제2 공진 회로(154)는 제1 공진 회로(152)가 초기화된 상태와 동일하거나 등가적인 전기적 특성을 가질 수 있으므로, 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위가 무시될 정도로 작은 경우에는 이상적으로는 제1 공진 회로(152)의 제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 회로(154)에 형성되는 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수(ω2)는 동일할 수 있다. The second resonance circuit 154 may be used as a reference circuit. Since the second resonant circuit 154 may have the same or equivalent electrical characteristics as the state in which the first resonant circuit 152 is initialized, the displacement of the sensing member 130 in the first direction with respect to the sensing coil 110 is If it is negligibly small, ideally the first resonant frequency ω1 of the first resonant circuit 152 and the second resonant frequency ω2 of the second electrical signal formed in the second resonant circuit 154 are the same. can

센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위가 클수록 센싱 코일(110)에 형성되는 인덕턴스는 초기화된 값에서 벗어나고, 제1 공진 회로(152)에 나타나는 제1 공진 주파수(ω1)가 제1 공진 주파수(ω1)의 초기화된 값으로부터 벗어나는 shift 값이 클 수 있다. As the displacement of the sensing member 130 with respect to the sensing coil 110 in the first direction increases, the inductance formed in the sensing coil 110 deviates from the initialized value, and the first resonant frequency ( A shift value at which ω1) deviates from the initialized value of the first resonant frequency ω1 may be large.

제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이를 구함으로써 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위를 구할 수 있다. The displacement of the sensing member 130 with respect to the sensing coil 110 in the first direction may be obtained by calculating the difference between the first resonant frequency ω1 and the second resonant frequency ω2 .

설명의 편의상 공진 회로들(152, 154)에 코일들(110, 112) 이외에 별도의 인덕터가 도시되었으나 이는 별도의 인덕터를 의미하는 것으로 이해될 수도 있고, 기생 인덕턴스를 도시하는 것으로 이해될 수도 있다. 도 3에 도시된 실시예에 의하여 본 발명의 사상이 축소되거나 한정되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다. For convenience of explanation, a separate inductor other than the coils 110 and 112 is illustrated in the resonant circuits 152 and 154, but this may be understood to mean a separate inductor, or it may be understood as showing a parasitic inductance. It should not be understood that the spirit of the present invention is reduced or limited by the embodiment shown in FIG. 3 .

종래의 기술은 제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 각각을 카운트한 후 이들을 차감하는 방식이지만, 이러한 종래 기술의 방식은 공진 주파수를 구하는 데에 필요한 시간이 길고 필요한 에너지가 크다. The conventional technique counts each of the first resonant frequency (ω1) and the second resonant frequency (ω2) and then subtracts them, but this prior art method requires a long time to obtain the resonant frequency and requires a large amount of energy .

또 다른 종래 기술은 공진 주파수를 구하기 위하여 공진 신호의 진폭을 검출한 후 공진 주파수로 변환하는 방식인데, 이러한 종래 기술 역시 감도가 떨어지고 연산에 필요한 에너지가 크다. 이러한 방식은 대체로 특정 대역 내에서 다수의 주파수를 변화시키면서(스캔하면서) 그 진폭을 측정하여 가장 큰 진폭을 가지는 주파수를 공진 주파수로 인정하므로, 주파수 해상도가 스캔 해상도에 의존하며, 주파수 해상도를 높이기 위해서는 매우 긴 시간이 소요되며 정밀한 측정이 어렵다는 문제가 있다. Another prior art is a method of detecting the amplitude of a resonant signal and then converting it to a resonant frequency in order to obtain a resonant frequency. This prior art also has low sensitivity and a large amount of energy required for calculation. In this method, the frequency with the largest amplitude is recognized as the resonant frequency by measuring the amplitude while changing (scanning) multiple frequencies within a specific band, so the frequency resolution depends on the scan resolution, and in order to increase the frequency resolution, It takes a very long time, and there is a problem that precise measurement is difficult.

본 발명의 리드아웃 회로(150)는 제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 각각을 구하는 대신, 제1 전기 신호와 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이에 대응하는 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성할 수 있다. 이러한 본 발명의 구성은 주파수를 카운트할 필요도 없고, 다수의 주파수의 주파수를 변화시킬 필요도 없이 단일 측정에 의하여 정밀한 주파수 shift를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 공진 주파수 shift 및 제1 방향의 변위의 측정에 짧은 시간만을 필요로 하고, 작은 에너지로도 충분히 측정이 수행될 수 있다. 진동 감지 우적 센서(100)는 전원 공급 장치(180)를 충전하기 위한 별도의 인터페이스(도시되지 않음)를 포함할 수도 있지만, 본 발명에 따르면 전원 공급 장치(180)의 충전 빈도를 줄일 수 있는 효과가 있다. 진동 감지 우적 센서(100)가 배터리 타입인 경우에는 배터리 교환 빈도를 줄이거나 장치(100)의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다. The readout circuit 150 of the present invention performs signal processing on the first electric signal and the second electric signal instead of obtaining each of the first resonant frequency ω1 and the second resonant frequency ω2 to obtain the first resonant frequency A third electrical signal having a differential frequency component corresponding to a difference between (ω1) and the second resonant frequency (ω2) may be generated. This configuration of the present invention has the advantage of being able to measure a precise frequency shift by a single measurement without needing to count the frequencies and without changing the frequencies of a plurality of frequencies. Therefore, only a short time is required to measure the resonance frequency shift and the displacement in the first direction, and the measurement can be sufficiently performed even with a small amount of energy. The vibration detection raindrop sensor 100 may include a separate interface (not shown) for charging the power supply 180 , but according to the present invention, it is possible to reduce the charging frequency of the power supply 180 . there is When the vibration detection rain drop sensor 100 is a battery type, there is an effect of reducing the battery replacement frequency or extending the lifespan of the device 100 .

또한 공진 주파수 자체를 측정하는 것이 아니라 공진 주파수의 shift를 측정하므로 다이나믹 레인지가 커서 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위가 통상의 경우와 달리 매우 큰 값을 가지는 경우에도 오류 없이 간단한 측정만으로 종합적인 상황을 판정할 수 있다. 종래의 진동 감지 센서는 통상적인 변위의 진동 또는 변위의 크기가 상황을 가정하고 그 범위 내에서 정상적으로 동작하도록 설계된다. 따라서 종래의 우적 센서는 진동 또는 변위의 크기가 진동 또는 변위의 크기가 가정된 범위를 벗어나는 매우 큰 값을 가지는 경우, 예를 들어 이물질이 충격되거나 진동 감지 센서가 설치된 물체(예를 들어 차량의 윈도우, 축산 농가의 축사의 지붕 등)의 구조적인 문제로 인하여 진동이 발생하는 경우에는 이를 정확히 구분하여 적절히 대응하기 어렵다. In addition, since the shift of the resonant frequency is measured rather than the resonant frequency itself, the dynamic range is large, so that the displacement of the sensing member 130 in the first direction with respect to the sensing coil 110 has a very large value, unlike the normal case It is possible to judge the overall situation with simple measurements without errors. The conventional vibration detection sensor is designed to operate normally within the range of the normal displacement vibration or the magnitude of the displacement. Therefore, in the case of a conventional raindrop sensor, when the magnitude of vibration or displacement has a very large value outside the assumed range of the magnitude of vibration or displacement, for example, a foreign object is impacted or an object on which a vibration detection sensor is installed (eg, a window of a vehicle) , the roof of livestock farmhouses), when vibration occurs due to structural problems, it is difficult to accurately classify it and respond appropriately.

그러나 본 발명의 우적 센서(100)는 매우 넓은 다이나믹 레인지에 대응할 수 있으므로 진동 또는 변위의 크기가 최초 가정된 범위를 벗어나는 매우 큰 값을 가지는 경우에도 강인하게(robust) 진동 또는 변위의 크기를 측정할 수 있고, 측정된 값에 기반하여 진동 감지 센서 및 그 센서가 설치된 물체가 관련된 상황에 대한 종합적인 판단을 도출할 수 있다. However, since the raindrop sensor 100 of the present invention can correspond to a very wide dynamic range, even when the magnitude of vibration or displacement has a very large value outside the initially assumed range, it can robustly measure the magnitude of vibration or displacement. And based on the measured value, it is possible to derive a comprehensive judgment about the situation in which the vibration detection sensor and the object in which the sensor is installed are related.

이 경우, 진동 감지 우적 센서(100)는 우적 센서(100) 자체 또는 그 센서(100)가 설치된 물체가 사용하기 적합한 상황이 아닌 것으로 판정하고, 사용 시 발생할 수 있는 위험에 대한 등급을 설정하여 등급에 기반하여 경고 신호를 도출할 수 있다. 정상적인 상황이 아닐수록 위험도가 클 것이므로 경고 신호의 강도가 이에 맞추어 설정될 수 있다. In this case, the vibration detection raindrop sensor 100 determines that the raindrop sensor 100 itself or the object in which the sensor 100 is installed is not a suitable situation for use, and sets a rating for the risk that may occur during use. A warning signal can be derived based on Since the degree of danger will be greater than the normal situation, the strength of the warning signal may be set accordingly.

또는 측정된 값이 실제 상황에서 발생할 수 있는 범위를 벗어난 경우에는 측정 결과를 에러(error)로 처리하고 다시 진동의 크기를 측정할 수도 있다. Alternatively, if the measured value is out of a range that can occur in an actual situation, the measurement result may be treated as an error and the magnitude of the vibration may be measured again.

한편 종래 정전 용량 기반 우적 센서는 통상적으로 정전 용량의 변화를 검출하고 상황을 판정하는 데에 수백 밀리초 내지 수 초 수준의 시간을 필요로 하지만, 본 발명의 우적 센서(100)는 수분량이나 습도의 영향을 받지 않을 뿐더러 변위 및 진동의 크기를 판정하는 과정에서 수백 마이크로초 내지 수 밀리초 내에 완전히 결과를 검출할 수 있는 차이가 있다. On the other hand, the conventional capacitive-based raindrop sensor typically requires a time of several hundred milliseconds to several seconds to detect a change in capacitance and determine the situation, but the raindrop sensor 100 of the present invention is a water drop sensor 100 of the present invention. In addition to being unaffected, there is a difference in which the results can be completely detected within a few hundred microseconds to several milliseconds in the process of judging the magnitude of displacement and vibration.

본 발명의 우적 센서(100)에서 사용되는 주파수의 통상 범위는 수 MHz 또는 수백 kHz일 수 있지만, 본 발명의 사상은 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 우적 센서(100)가 실제로 측정할 수 있는 주파수 대역은 매우 넓으며, 높은 다이나믹 레인지에 기초하여 큰 폭의 진동 또는 변위의 크기의 변화에도 대응할 수 있다. A typical range of frequencies used in the raindrop sensor 100 of the present invention may be several MHz or hundreds of kHz, but the spirit of the present invention is not limited to this embodiment. The frequency band that the raindrop sensor 100 of the present invention can actually measure is very wide, and it can respond to a large change in the magnitude of vibration or displacement based on a high dynamic range.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작을 도시하는 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating an operation of a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작 방법을 도시하는 동작 흐름도이다. 5 is an operation flowchart illustrating a method of operating a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 감지 우적 센서의 동작 방법을 도시하는 동작 흐름도이다. 6 is an operation flowchart illustrating a method of operating a vibration detection rain drop sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 우적 센서(100) 내의 리드아웃 회로(150)는 적어도 신호 처리 회로(160), 및 신호 변환 회로(162)를 포함할 수 있다. 1 to 6 , the readout circuit 150 in the raindrop sensor 100 may include at least a signal processing circuit 160 and a signal conversion circuit 162 .

우적 센서(100) 내의 리드아웃 회로(150)에 포함되는 신호 처리 회로(160)는 제1 공진 회로(152)로부터 제1 전기 신호를 수신하고(S510), 제2 공진 회로(154)로부터 제2 전기 신호를 수신할 수 있다(S520). The signal processing circuit 160 included in the readout circuit 150 in the rain drop sensor 100 receives the first electrical signal from the first resonance circuit 152 ( S510 ), and receives the second electrical signal from the second resonance circuit 154 . 2 It is possible to receive an electrical signal (S520).

우적 센서(100) 내의 리드아웃 회로(150)에 포함되는 신호 처리 회로(160)는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여(S530) 제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이에 대응하는 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성할 수 있다. 제3 전기 신호의 생성 과정에서는 신호 간의 곱셈 연산이 이용될 수 있고, 이때 공지의 원리인 사인(sine) 또는 코사인(cosine) 함수의 공식(formula)이 이용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호에 대한 합성 신호 처리가 이용될 수 있고, 이때 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호가 생성될 수 있다. 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호에 대한 신호 처리는 아날로그 도메인, 디지털 도메인, 아날로그-디지털 믹스드 도메인 중 적어도 하나 이상에서 실행될 수 있다.The signal processing circuit 160 included in the readout circuit 150 in the rain drop sensor 100 performs signal processing on the first electrical signal and the second electrical signal (S530) to obtain the first resonant frequency ω1 and the second electrical signal. A third electrical signal having a differential frequency component corresponding to a difference between the two resonant frequencies ω2 may be generated. In the process of generating the third electrical signal, a multiplication operation between signals may be used, and in this case, a formula of a sine or cosine function, which is a well-known principle, may be used. In another embodiment of the present invention, synthetic signal processing for the first electrical signal and the second electrical signal may be used, and in this case, a third electrical signal having a differential frequency component may be generated. Signal processing for the first electrical signal and the second electrical signal may be performed in at least one of an analog domain, a digital domain, and an analog-digital mixed domain.

우적 센서(100) 내의 리드아웃 회로(150)에 포함되는 신호 변환 회로(162)는 제3 전기 신호를 수신하고, 제3 전기 신호의 차동 주파수 성분에 대응하는 크기를 가지는 출력 신호(Sout)를 생성할 수 있다(S540). 이때 출력 신호(Sout)의 크기는 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위에 대응하는 크기이기도 하다. The signal conversion circuit 162 included in the readout circuit 150 in the rain drop sensor 100 receives the third electrical signal, and generates an output signal Sout having a magnitude corresponding to the differential frequency component of the third electrical signal. can be generated (S540). In this case, the magnitude of the output signal Sout is also a magnitude corresponding to the displacement of the sensing member 130 in the first direction with respect to the sensing coil 110 .

신호 변환 회로(162)는 컨트롤러(170)가 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위에 대한 정보를 획득할 수 있도록 출력 신호(Sout)를 생성할 수 있다. 이때 출력 신호(Sout)는 차동 주파수 성분에 비례하는 크기를 가지도록 변환될 수 있다. The signal conversion circuit 162 may generate the output signal Sout so that the controller 170 may obtain information about the displacement of the sensing member 130 in the first direction with respect to the sensing coil 110 . In this case, the output signal Sout may be converted to have a magnitude proportional to the differential frequency component.

신호 변환 회로(162)는 차동 주파수 성분에 비례하는 크기를 가지는 교류 신호 또는 펄스 신호를 출력 신호(Sout)로 생성할 수 있다. 이때 출력 신호(Sout)의 크기는 전압/전류의 진폭, 교류 신호의 주파수, 펄스 신호의 주파수, 및/또는 듀티 사이클 중 어느 하나일 수 있다. The signal conversion circuit 162 may generate an AC signal or a pulse signal having a magnitude proportional to the differential frequency component as the output signal Sout. In this case, the magnitude of the output signal Sout may be any one of an amplitude of a voltage/current, a frequency of an AC signal, a frequency of a pulse signal, and/or a duty cycle.

신호 변환 회로(162)는 차동 주파수 성분에 비례하는 크기를 가지는 아날로그 직류 신호 또는 펄스 신호를 출력 신호(Sout)로 생성할 수 있다. 이때 출력 신호(Sout)의 크기는 전압/전류의 레벨, 전력의 레벨, 및/또는 단위 시간에 전달되는 에너지의 레벨 중 어느 하나일 수 있다. The signal conversion circuit 162 may generate an analog DC signal or a pulse signal having a magnitude proportional to the differential frequency component as the output signal Sout. In this case, the level of the output signal Sout may be any one of a level of voltage/current, a level of power, and/or a level of energy transferred per unit time.

신호 변환 회로(162)는 차동 주파수 성분에 비례하는 크기를 가지는 디지털 신호를 출력 신호(Sout)로 생성할 수 있다. 이때 출력 신호(Sout)의 크기는 일련의 디지털 신호가 나타내는 값에 대응할 수 있다. The signal conversion circuit 162 may generate a digital signal having a magnitude proportional to the differential frequency component as the output signal Sout. In this case, the size of the output signal Sout may correspond to a value indicated by a series of digital signals.

신호 변환 회로(162)는 차동 주파수 성분을 출력 신호(Sout)로 변환하는 과정에서 적절한 스케일로 스케일 업 또는 스케일 다운할 수 있다. The signal conversion circuit 162 may scale up or down to an appropriate scale in the process of converting the differential frequency component into the output signal Sout.

앞서 설명한 것처럼, 진동 또는 변위의 크기가 최초 가정된 범위를 크게 벗어나는 경우에는 출력 신호(Sout)의 크기 또한 설계된 범위를 벗어날 수 있다. 이때 우적 센서(100)는 이러한 돌발적 상황에 대한 정보를 생성하고 진동 감지 우적 센서(100) 내부에서 돌발적 상황을 처리하거나, 사용자에게 경고할 수 있다. As described above, when the magnitude of the vibration or displacement greatly deviates from the initially assumed range, the magnitude of the output signal Sout may also deviate from the designed range. In this case, the rain drop sensor 100 may generate information on such a sudden situation and process the unexpected situation inside the vibration detection rain drop sensor 100 or warn the user.

이상적으로는 초기화된 제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2)는 동일하지만 실제로는 약간의 오프셋(offset)이 있을 수 있다. 우적 센서(100)는 캘리브레이션 과정을 거쳐 오프셋을 검출하고, 오프셋을 보상하기 위하여 제1 공진 회로(152) 및/또는 제2 공진 회로(154)에 R/L/C를 부가할 수 있다. Ideally, the initialized first resonant frequency ω1 and the second resonant frequency ω2 are the same, but there may be a slight offset in practice. The rain drop sensor 100 may detect an offset through a calibration process, and may add R/L/C to the first resonance circuit 152 and/or the second resonance circuit 154 to compensate for the offset.

또는 우적 센서(100)는 오프셋을 검출한 후, 출력 신호(Sout)를 생성할 때(S540) 오프셋을 보상한 크기를 가지는 출력 신호(Sout)를 생성할 수도 있다. 또는 우적 센서(100)의 컨트롤러(170)는 출력 신호(Sout)에 기반하여 진동의 크기를 판정할 때(S610), 오프셋 정보를 이용하여 진동의 크기의 판정 값을 보상할 수 있다. Alternatively, the rain drop sensor 100 may generate an output signal Sout having a magnitude compensated for the offset when generating the output signal Sout after detecting the offset (S540). Alternatively, when the controller 170 of the raindrop sensor 100 determines the magnitude of the vibration based on the output signal Sout ( S610 ), the controller 170 may compensate the determination value of the magnitude of the vibration using the offset information.

실제 현장에서는 온도의 영향으로 인하여 진동의 크기의 검출, 회로의 동작, 신호의 크기에 영향을 받을 수 있다. 따라서 출력 신호(Sout)의 생성(S540), 진동의 크기의 판정(S610), 및/또는 진동의 크기와 임계치의 비교(S620) 과정 중 적어도 하나 이상에서 온도에 의한 변인이 고려되고 보상된 결과가 얻어질 수 있다.In the actual field, due to the influence of temperature, it may be affected by the detection of the magnitude of vibration, the operation of the circuit, and the magnitude of the signal. Accordingly, in at least one of generating the output signal Sout ( S540 ), determining the magnitude of the vibration ( S610 ), and/or comparing the magnitude of the vibration with a threshold ( S620 ), a temperature-related variable is considered and compensated for. can be obtained.

본 발명의 우적 센서(100)는 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호의 진폭, 또는 공진 주파수를 직접 측정할 필요는 없지만, 본 발명의 일 실시예에 따라서는 제1 전기 신호의 전압/전류의 진폭, 제2 전기 신호의 전압/전류의 진폭을 함께 측정한 후 진폭 측정 결과에 기초하여 진동의 크기의 2차적인 측정값을 획득할 수 있다. 이때 우적 센서(100)는 2차적인 측정값을 이용하여 공진 주파수 shift에 기반한 진동의 크기의 1차 측정값을 교차 검증할 수 있다. The raindrop sensor 100 of the present invention does not need to directly measure the amplitudes or resonance frequencies of the first electric signal and the second electric signal, but according to an embodiment of the present invention, the voltage/current of the first electric signal After measuring the amplitude and the amplitude of the voltage/current of the second electrical signal together, a secondary measurement value of the magnitude of the vibration may be obtained based on the amplitude measurement result. In this case, the rain drop sensor 100 may cross-verify the primary measurement value of the magnitude of the vibration based on the resonance frequency shift using the secondary measurement value.

컨트롤러(170)는 출력 신호(Sout)를 리드아웃 회로(150)로부터 수신하고, 출력 신호(Sout)의 크기에 기반하여 센싱 부재(130)의 센싱 코일(110)에 대한 제1 방향의 변위를 판정할 수 있다(S610).The controller 170 receives the output signal Sout from the readout circuit 150, and determines the displacement of the sensing member 130 with respect to the sensing coil 110 in the first direction based on the magnitude of the output signal Sout. It can be determined (S610).

컨트롤러(170)는 진동의 크기와 임계치(T)를 비교하고(S620), 진동의 크기가 임계치(T) 이상이면 실제로 빗방울이 충격하거나 접촉한 것으로 판정/판단할 수 있다(S630). 빗방울의 충격/접촉이 판정되면 판정 결과가 사용자에게 전달될 수 있다. 판정 결과는 시각적 수단(디스플레이, 경고등의 점멸), 청각적 수단(스피커, 알람), 촉각적 수단(진동) 등을 이용하여 사용자에게 전달될 수 있다. The controller 170 may compare the magnitude of the vibration with the threshold value (T) (S620), and if the magnitude of the vibration is greater than or equal to the threshold value (T), it may be determined/determined that the raindrop has actually impacted or contacted (S630). When the impact/contact of raindrops is determined, the determination result may be transmitted to the user. The determination result may be transmitted to the user using visual means (display, flashing of warning lights), audible means (speaker, alarm), tactile means (vibration), and the like.

우적 센서가 차량의 윈도우에 이용될 경우, 빗방울의 충격/접촉이 판정되면 사용자에게 와이퍼의 동작 개시를 알리고 와이퍼를 동작시킬 수 있다. 이때 진동의 크기와 빈도를 고려하여 비가 내리는 정도가 컨트롤러(170)에 의하여 판단될 수 있다. 비가 내리는 정도를 정량화함으로써 컨트롤러(170)는 와이퍼의 동작 빈도를 조정하도록 차량의 컨트롤러(도시되지 않음)에 필요한 정보를 전달할 수 있다. When the raindrop sensor is used for a window of a vehicle, when the impact/contact of raindrops is determined, it is possible to notify the user of the start of the operation of the wiper and operate the wiper. In this case, the degree of rain may be determined by the controller 170 in consideration of the magnitude and frequency of vibration. By quantifying the degree of rain, the controller 170 may transmit necessary information to a controller (not shown) of the vehicle to adjust the operation frequency of the wiper.

종래 기술의 정전용량형 우적 센서는 센서가 설치된 위치에 떨어지는 빗방울만을 검출할 수 있어서 센서가 설치되는 위치를 선택함에 있어 제약이 컸다. 그러나 본 발명의 우적 센서는 진동의 크기와 빈도를 측정할 수 있어 센서가 설치되는 위치에 제약이 거의 없다. Since the capacitive raindrop sensor of the prior art can detect only raindrops falling on the location where the sensor is installed, there is a big limitation in selecting the location where the sensor is installed. However, since the raindrop sensor of the present invention can measure the magnitude and frequency of vibration, there is almost no restriction on the location where the sensor is installed.

종래 기술의 정전용량형 우적 센서는 센서가 설치된 위치에 떨어지는 빗방울만을 검출할 수 있어서 비가 약하게 내리는 경우에는 검출하기가 어려웠으나, 본 발명의 우적 센서는 비가 악하게 내리는 경우에도 빗방울의 접촉을 검출할 수 있다.The capacitive raindrop sensor of the prior art can detect only raindrops falling on the location where the sensor is installed, making it difficult to detect when it rains lightly, but the raindrop sensor of the present invention can detect contact of raindrops even when it rains heavily can

종래 기술의 정전용량형 우적 센서는 센서가 설치된 위치에 떨어지는 빗방울만의 크기를 검출할 수 있어서 종합적인 비의 양을 검출하기에는 부정확하였으나, 본 발명의 우적 센서는 종합적인 진동의 크기와 빈도를 검출하므로, 종합적인 비의 양을 정확하게 검출할 수 있다. The capacitive raindrop sensor of the prior art can detect the size of only raindrops falling on the location where the sensor is installed, so it is inaccurate to detect the overall amount of rain, but the raindrop sensor of the present invention detects the size and frequency of the overall vibration Therefore, the amount of the overall ratio can be accurately detected.

이때 빗방울이 아닌 새의 분비물 등 이물질이 충격하는 경우를 빗방울이 충격하는 경우와 구분하기 위하여 다음과 같은 패턴 조건이 설정될 수 있다. 예를 들어 첫번째 진동 감지 후에 1-2초 이내에 다른 진동이 연속되는 패턴이 2-3회 반복되는 경우를 충족하여야 비로소 빗방울이 충격한 것으로 판정하는 등의 패턴 조건이 설정될 수 있다. In this case, the following pattern conditions may be set in order to distinguish a case where foreign substances such as secretions from birds other than raindrops impact from a case where raindrops impact. For example, a pattern condition such as determining that a raindrop has impacted can be set only when a case in which a pattern in which other vibrations are continuous is repeated 2-3 times within 1-2 seconds after the first vibration is sensed is satisfied.

또한 자동차의 윈도우에는 한 개의 센서만 사용될 수도 있고, 축산 농가의 축사의 지붕 등에 설치되는 경우에는 하나의 센서가 커버해야 하는 영역이 너무 넓으므로 복수 개의 센서가 배치되고, 한 센서에서만 진동이 감지되면 이물질로 판정되고, 복수의 센서들에서 진동이 불규칙적으로 감지되면 빗방울로 판정될 수도 있다. In addition, only one sensor may be used in the window of a car, and when it is installed on the roof of a livestock farmhouse, the area that one sensor has to cover is too wide, so multiple sensors are disposed, and if only one sensor detects vibration, It is determined as a foreign material, and when vibration is irregularly detected by a plurality of sensors, it may be determined as raindrops.

또한 본 발명의 우적 센서는 진동의 크기와 빈도를 측정할 수 있으므로, 만일 불규칙적인 진동이 아닌 규칙적인 진동이 검출되는 경우에는 진동의 크기와 무관하게 빗방울이 아닌 인위적인 조작에 의한 진동으로 판정할 수도 있을 것이다. 본 발명의 우적 센서는 이처럼 종래 기술의 정전 용량식 우적 센서와 달리 다양한 용도에 적용이 가능하며, 앞에서 설명한 패턴 조건과 아래에서 설명할 임계치 조건들을 조합하여 종합적인 상황에 대한 정확한 정보를 도출할 수 있다. In addition, since the raindrop sensor of the present invention can measure the magnitude and frequency of vibration, if regular vibration rather than irregular vibration is detected, it may be determined as vibration caused by artificial manipulation rather than raindrops regardless of the magnitude of vibration. There will be. Unlike the capacitive raindrop sensor of the prior art, the raindrop sensor of the present invention can be applied to a variety of uses. have.

본 발명의 우적 센서(100)는 공진 주파수의 shift 값을 측정함에 있어서 적어도 하나 이상의 임계값을 설정할 수 있다. The raindrop sensor 100 of the present invention may set at least one threshold value in measuring the shift value of the resonance frequency.

제1 임계값은 공진 주파수의 shift 값이 유의미한 변화를 일으켰는 지에 대한 판정 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들어 측정 노이즈 등의 원인으로 공진 주파수의 shift 값이 변화한 경우, 이를 정상적인 진동의 크기의 측정으로 인정하기 어려울 수가 있기 때문에 제1 임계값이 설정될 수 있다. The first threshold value may be set as a criterion for determining whether the shift value of the resonance frequency causes a significant change. For example, when the shift value of the resonance frequency is changed due to measurement noise, etc., since it may be difficult to recognize this as a measurement of the magnitude of the normal vibration, the first threshold value may be set.

제2 임계값은 공진 주파수의 차이에 대한 오프셋을 고려하여 설정될 수 있다. 오프셋이 검출된 경우에 신호 처리(S530), 변환 과정(S540), 및 판정 과정(S610)에서 오프셋에 기반한 제2 임계값이 고려되어 진동의 크기에 대한 유효한 판정 결과를 얻을 수 있다. The second threshold value may be set in consideration of an offset with respect to a difference in resonant frequencies. When the offset is detected, a second threshold value based on the offset is considered in the signal processing ( S530 ), the conversion process ( S540 ), and the determination process ( S610 ) to obtain a valid determination result for the magnitude of the vibration.

또 다른 복수의 임계값들은 진동의 크기가 최초 가정된 범위를 벗어나는 돌발적 상황(이물질의 충격, 또는 센서가 설치된 물체의 구조적인 문제 등이 원인일 수 있음)을 판정할 수 있도록 설정될 수 있다. Another plurality of threshold values may be set to determine a sudden situation in which the magnitude of vibration is outside the initially assumed range (which may be caused by an impact of a foreign material or a structural problem of an object in which a sensor is installed).

또 다른 복수의 임계값들은 출력 신호(Sout)가 가질 수 있는 하드웨어 상의 범위에 기반하여 설정될 수 있다. 신호 변환 과정(S540)의 스케일 업/다운으로 대응할 수 없는 범위의 출력값을 가지는 경우에 대해서는 별도의 신호를 통하여 정확한 정보가 보조적으로 컨트롤러(170)에 전달될 수 있다. Another plurality of threshold values may be set based on a hardware range that the output signal Sout may have. In the case of having an output value in a range that cannot be accommodated by scaling up/down in the signal conversion process ( S540 ), accurate information may be auxiliaryly transmitted to the controller 170 through a separate signal.

또 다른 복수의 임계값들은 물리적으로 가능하지 않은 범위의 측정 결과에 대응하여 설정될 수 있다. 이 경우 측정 결과는 에러(error)로 간주될 수 있다. Another plurality of threshold values may be set in response to a measurement result in a range that is not physically possible. In this case, the measurement result may be regarded as an error.

본 발명의 우적 센서의 제1 실시예는 정전용량의 변화에 영향을 받지 않고, 즉, 정전용량의 변화에 독립적으로 인덕턴스의 변화를 감지할 수 있다. 이때 센싱 코일과 센싱 부재는 기판에 수직인 제1 방향(z축 방향)을 따라 이격되며, 인덕턴스의 변화는 센싱 코일과 센싱 부재 간의 제1 방향의 거리의 변화(센싱 코일에 대한 센싱 부재의 제1 방향의 변위)에 기인하여 나타난다.The first embodiment of the rain drop sensor of the present invention is not affected by a change in capacitance, that is, it can detect a change in inductance independently of a change in capacitance. At this time, the sensing coil and the sensing member are spaced apart along a first direction (z-axis direction) perpendicular to the substrate, and the change in inductance is the change in the distance between the sensing coil and the sensing member in the first direction (the first direction of the sensing member with respect to the sensing coil). displacement in one direction).

본 발명의 우적 센서의 제2 실시예는 인덕턴스의 변화에 기반하여 센싱 부재의 제1 방향의 변위를 검출하는 진동 감지 우적 센서와, 정전용량의 변화에 기반하여 습도의 변화를 검출하는 정전용량식 우적 센서를 함께 포함할 수 있다.A second embodiment of the rain drop sensor of the present invention includes a vibration sensing rain drop sensor that detects a displacement of a sensing member in a first direction based on a change in inductance, and a capacitive type that detects a change in humidity based on a change in capacitance. It may also include a raindrop sensor.

제2 실시예에서는 진동 감지 우적 센서와 정전용량식 우적 센서 양쪽에서 유의미한 신호 변화(진동과 습도 변화)가 검출될 때 비로소 비가 내리는 것으로 판정될 수 있다. 이때 진동 감지 우적 센서는 정전용량식 우적 센서와 서로 중복되지 않는 정보를 제공한다. 따라서 진동 감지 우적 센서와 정전용량식 우적 센서를 결합하였을 때 시너지가 더욱 클 수 있다. In the second embodiment, it can be determined that rain is falling only when significant signal changes (vibration and humidity changes) are detected in both the vibration detection raindrop sensor and the capacitive raindrop sensor. In this case, the vibration detection raindrop sensor provides information that does not overlap with the capacitive raindrop sensor. Therefore, the synergy can be greater when the vibration-sensing raindrop sensor and the capacitive raindrop sensor are combined.

본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The circuit operation method according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명의 실시예와 도면에 소개된 길이, 높이, 크기, 폭 등은 이해를 돕기 위해 과장된 것일 수 있다.However, the present invention is not limited or limited by the examples. Like reference numerals in each figure indicate like elements. Length, height, size, width, etc. introduced in the embodiments and drawings of the present invention may be exaggerated to help understanding.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

100: 진동 감지 우적 센서
110: 센싱 코일 112: 레퍼런스 코일
120: 기판 130: 센싱 부재 140: 지지 부재
150: ROIC/리드아웃 회로
152: 제1 공진 회로 154: 제2 공진 회로
160: 신호 처리 회로 162: 신호 변환 회로
170: 컨트롤러/MCU 100: vibration detection raindrop sensor
110: sensing coil 112: reference coil
120: substrate 130: sensing member 140: support member
150: ROIC/readout circuit
152: first resonant circuit 154: second resonant circuit
160: signal processing circuit 162: signal conversion circuit
170: controller/MCU

Claims (8)

센싱 부재;
상기 센싱 부재와 제1 방향으로 이격되고 상기 센싱 부재와 마주 보도록 배치되는 센싱 코일;
상기 센싱 코일과 연결되며 제1 오실레이터로부터 제1 교류 신호를 수신하는 제1 공진 회로;
제2 오실레이터로부터 제2 교류 신호를 수신하는 제2 공진 회로; 및
상기 제1 공진 회로에 형성되며 제1 공진 주파수를 가지는 제1 전기 신호를 수신하고, 상기 제2 공진 회로에 형성되며 제2 공진 주파수를 가지는 제2 전기 신호를 수신하고, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이에 대응하는 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성하고, 상기 차동 주파수 성분에 대응하는 크기를 가지며 상기 센싱 코일에 대한 상기 센싱 부재의 상기 제1 방향의 변위에 대응하도록 형성되는 크기를 가지는 출력 신호를 생성하는 리드아웃 회로;
를 포함하는 진동 감지 우적 센서. lack of sensing;
a sensing coil spaced apart from the sensing member in a first direction and disposed to face the sensing member;
a first resonance circuit connected to the sensing coil and configured to receive a first AC signal from a first oscillator;
a second resonant circuit for receiving a second AC signal from the second oscillator; and
Receives a first electrical signal formed in the first resonant circuit and having a first resonant frequency, and receives a second electrical signal formed in the second resonant circuit and having a second resonant frequency, the first electrical signal and By performing signal processing on the second electrical signal, a third electrical signal having a differential frequency component corresponding to a difference between the first resonant frequency and the second resonant frequency is generated, and a magnitude corresponding to the differential frequency component is determined. a read-out circuit for generating an output signal having a size formed to correspond to a displacement of the sensing member in the first direction with respect to the sensing coil;
Vibration detection rain drop sensor comprising a. 제1항에 있어서,
상기 출력 신호를 상기 리드아웃 회로로부터 수신하고, 상기 출력 신호의 크기에 기반하여 상기 센싱 부재의 진동의 크기를 판정하고, 상기 진동의 크기가 임계치 이상이면 빗방울이 접촉한 것으로 판정하는 컨트롤러;
를 더 포함하는 진동 감지 우적 센서. According to claim 1,
a controller that receives the output signal from the readout circuit, determines the magnitude of the vibration of the sensing member based on the magnitude of the output signal, and determines that raindrops have contacted if the magnitude of the vibration is greater than or equal to a threshold value;
Vibration detection rain drop sensor further comprising. 제2항에 있어서,
상기 컨트롤러는 미리 설정된 시간 구간 이내에 측정된 상기 센싱 부재의 진동의 크기가 미리 설정된 패턴 조건에 부합하는 경우 상기 빗방울이 접촉한 것으로 판정하고,
상기 패턴 조건은 시간 구간 이내에 상기 진동의 크기가 상기 임계치 이상인 이벤트가 미리 설정된 횟수 이상 발생하는 패턴일 조건인 진동 감지 우적 센서. 3. The method of claim 2,
The controller determines that the raindrop has contacted when the magnitude of the vibration of the sensing member measured within a preset time period meets a preset pattern condition,
The pattern condition is a vibration detection rain drop sensor that is a condition in which an event in which the magnitude of the vibration is greater than or equal to the threshold value within a time interval occurs more than a preset number of times. 제1항에 있어서,
상기 리드아웃 회로는
상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 상기 차동 주파수 성분을 가지는 상기 제3 전기 신호를 생성하는 신호 처리 회로; 및
상기 차동 주파수 성분의 크기에 대응하는 크기의 디지털 값, 상기 차동 주파수 성분의 크기에 대응하는 크기의 아날로그 신호, 및 상기 차동 주파수 성분의 크기에 대응하는 진폭의 교류 신호 중 적어도 하나 이상을 상기 출력 신호로서 생성하는 신호 변환 회로;
를 포함하는 진동 감지 우적 센서. According to claim 1,
The readout circuit is
a signal processing circuit for generating the third electrical signal having the differential frequency component by performing signal processing on the first electrical signal and the second electrical signal; and
at least one of a digital value having a magnitude corresponding to the magnitude of the differential frequency component, an analog signal having a magnitude corresponding to the magnitude of the differential frequency component, and an AC signal having an amplitude corresponding to the magnitude of the differential frequency component as the output signal a signal conversion circuit generating as
Vibration detection rain drop sensor comprising a. 센싱 부재와 제1 방향으로 이격되고 상기 센싱 부재와 마주 보도록 배치되는 센싱 코일과 연결되며 제1 오실레이터로부터 제1 교류 신호를 수신하는 제1 공진 회로에 형성되며 제1 공진 주파수를 가지는 제1 전기 신호를 수신하고, 제2 오실레이터로부터 제2 교류 신호를 수신하는 제2 공진 회로에 형성되며 제2 공진 주파수를 가지는 제2 전기 신호를 수신하고, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이에 대응하는 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성하는 신호 처리 회로; 및
상기 차동 주파수 성분에 대응하는 크기를 가지며 상기 센싱 코일에 대한 상기 센싱 부재의 상기 제1 방향의 변위에 대응하도록 형성되는 크기를 가지는 출력 신호를 생성하는 신호 변환 회로;
를 포함하는 진동 감지 우적 센서를 위한 리드아웃 회로. A first electrical signal spaced apart from the sensing member in a first direction and connected to a sensing coil disposed to face the sensing member and formed in a first resonance circuit for receiving a first AC signal from a first oscillator and having a first resonance frequency is formed in a second resonant circuit for receiving a second AC signal from a second oscillator and receives a second electrical signal having a second resonant frequency, and a signal for the first electrical signal and the second electrical signal a signal processing circuit that performs processing to generate a third electrical signal having a differential frequency component corresponding to a difference between the first resonant frequency and the second resonant frequency; and
a signal conversion circuit for generating an output signal having a magnitude corresponding to the differential frequency component and configured to correspond to a displacement of the sensing member in the first direction with respect to the sensing coil;
A readout circuit for a vibration detection raindrop sensor comprising a. 센싱 부재와 제1 방향으로 이격되고 상기 센싱 부재와 마주 보도록 배치되는 센싱 코일과 연결되며 제1 오실레이터로부터 제1 교류 신호를 수신하는 제1 공진 회로로부터 제1 공진 주파수를 가지는 제1 전기 신호를 수신하는 단계;
제2 오실레이터로부터 제2 교류 신호를 수신하는 제2 공진 회로로부터 제2 공진 주파수를 가지는 제2 전기 신호를 수신하는 단계;
상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이에 대응하는 차동 주파수 성분을 가지는 제3 전기 신호를 생성하는 단계; 및
상기 차동 주파수 성분에 대응하는 크기를 가지며 상기 센싱 코일에 대한 상기 센싱 부재의 상기 제1 방향의 변위에 대응하도록 형성되는 크기를 가지는 출력 신호를 생성하는 단계;
를 포함하는 진동 감지 우적 센서의 동작 방법.A first electrical signal having a first resonant frequency is received from a first resonance circuit that is spaced apart from the sensing member in a first direction and is connected to a sensing coil disposed to face the sensing member and receives a first AC signal from the first oscillator to do;
receiving a second electrical signal having a second resonant frequency from a second resonant circuit that receives a second AC signal from a second oscillator;
generating a third electrical signal having a differential frequency component corresponding to a difference between the first resonant frequency and the second resonant frequency by performing signal processing on the first electrical signal and the second electrical signal; and
generating an output signal having a magnitude corresponding to the differential frequency component and having a magnitude formed to correspond to displacement of the sensing member in the first direction with respect to the sensing coil;
A method of operating a vibration detection rain drop sensor comprising a. 제6항에 있어서,
상기 출력 신호의 크기에 기반하여 상기 센싱 부재의 진동의 크기를 판정하는 단계; 및
상기 진동의 크기가 임계치 이상이면 빗방울이 접촉한 것으로 판정하는 단계;
를 더 포함하는 진동 감지 우적 센서의 동작 방법. 7. The method of claim 6,
determining the magnitude of the vibration of the sensing member based on the magnitude of the output signal; and
determining that raindrops have contacted if the magnitude of the vibration is greater than or equal to a threshold;
Method of operation of the vibration detection rain drop sensor further comprising. 제7항에 있어서,
상기 빗방울이 접촉한 것으로 판정하는 단계는
미리 설정된 시간 구간 이내에 측정된 상기 센싱 부재의 진동의 크기가 미리 설정된 패턴 조건에 부합하는 경우 상기 빗방울이 접촉한 것으로 판정하고,
상기 패턴 조건은 시간 구간 이내에 상기 진동의 크기가 상기 임계치 이상인 이벤트가 미리 설정된 횟수 이상 발생하는 패턴일 조건인 진동 감지 우적 센서의 동작 방법.8. The method of claim 7,
The step of determining that the raindrop has contacted
If the magnitude of the vibration of the sensing member measured within a preset time period meets a preset pattern condition, it is determined that the raindrop has contacted,
The pattern condition is a condition in which an event in which the magnitude of the vibration is greater than or equal to the threshold value within a time interval occurs more than a preset number of times.
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