KR102503129B1 - Rain sensor and wiper driving device including same - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 레인 센서는 기판; 상기 기판 위에 배치된 제 1 감지 전극; 및 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 감지 전극과 일정 간격 이격된 제 2 감지 전극을 포함하고, 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이의 간격은, 상기 기판의 일 방향으로 갈수록 변화한다.A rain sensor according to an embodiment includes a substrate; a first sensing electrode disposed on the substrate; and a second sensing electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first sensing electrode by a predetermined distance, wherein the distance between the first sensing electrode and the second sensing electrode changes toward one direction of the substrate.
Description
본 발명은 레인 센서에 관한 것으로, 특히 극소량의 빗방울이나 많은 양의 빗방울에 의한 커패시턴스의 변화를 정확히 감지할 수 있는 레인 센서 및 이를 포함하는 와이퍼 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rain sensor, and more particularly, to a rain sensor capable of accurately detecting a change in capacitance caused by a very small amount of raindrops or a large amount of raindrops, and a wiper driving device including the same.
일반적으로, 차량의 전면 윈드 실드에는 우천시 빗물 때문에 발생하는 시계장애를 극복하고자 와이퍼가 설치되고, 이러한 와이퍼는 빗물이 떨어지는 정도에 따라 와이퍼의 간헐속도 제어가 단계별로 이루어진다. 그러나, 이러한 와이퍼의 속도 제어 시스템은 몇 개의 단계만으로 조절되기 때문에 빗물의 양에 따라 운전자가 원하는 속도로 와이퍼를 움직이게 할 수 없는 단점이 있다.In general, a wiper is installed on a front windshield of a vehicle to overcome visibility disturbance caused by rainwater in rainy weather, and the intermittent speed of the wiper is controlled in stages according to the degree of rainwater falling. However, since the wiper speed control system is adjusted in only a few steps, it is difficult to move the wiper at a speed desired by the driver according to the amount of rainwater.
이러한 점을 극복하기 위해 광원과 수광소자인 센서를 탑재한 회로기판을 윈드 실드 표면에 대해 경사지게 배치함으로 인하여, 윈드 실드 표면에서 반사되는 광의 영향을 최소하는 반면, 빗방울 자체에서 반사되는 광신호만을 수신하여 레인 센싱 효율을 높일 수 있도록 구성한 것이 있다. 즉, 윈드 실드에서 직접 반사되는 광은 수광소자의 수광 범위 바깥으로 빠져서 윈드 실드에 반사되어 수광소자에 의해 수신되는 광량을 최소화시키는 반면, 빗방울에서 반사되는 광량만을 수광소자에 수신하므로, 빗방울로부터의 난반사 신호만을 감지할 수 있도록 광원과 수광소자가 구비된 회로기판이 윈드 실드 표면에 대하여 일정 각도 경사지게 배치한 것이다.In order to overcome this problem, the circuit board equipped with the light source and the sensor, which is a light receiving element, is placed obliquely with respect to the windshield surface, thereby minimizing the effect of the light reflected from the windshield surface, while receiving only the optical signal reflected from the raindrops themselves. There is a configuration that can increase the lane sensing efficiency by doing so. That is, the light directly reflected from the windshield escapes outside the light-receiving range of the light-receiving element and is reflected on the windshield to minimize the amount of light received by the light-receiving element, while only the amount of light reflected from the raindrops is received by the light-receiving element. A circuit board equipped with a light source and a light-receiving element is arranged at an angle with respect to the surface of the windshield so as to detect only diffuse reflection signals.
그런데, 상기와 같이 광원과 수광소자를 회로기판에 의해 차량의 윈드 실드 표면에 대해 경사지게 배치한 제품의 경우에도 광원에서 방사되는 빛이 수광소자로 직접 흡수되는 경우가 있기 때문에, 레인 센싱 효율면에서 다소 불완전하고 미흡한 점이 없지 않다. 즉, 광원에서 방사되는 빛은 일정 각도 범위로 퍼지게 되는데, 광원과 수광소자를 윈드 실드 표면에 대해 경사지게 배치하였다 하더라도 윈드 실드 밖으로 빠지는 빛 이외에 일부의 빛이 수광소자 쪽으로 직접 비춰지기 때문에, 이러한 광원에서 수광소자로 흡수되는 간섭적인 빛으로 인하여 빗방울 감지 효율을 다소 저하시키는 문제가 없지 않으며, 이로 인하여 레인 센싱 효율면에서 완전성을 기하기에는 다소 미흡한 면이 있는 것이다.However, even in the case of a product in which the light source and the light receiving element are arranged obliquely with respect to the windshield surface of the vehicle by the circuit board as described above, there are cases where the light emitted from the light source is directly absorbed by the light receiving element, so in terms of rain sensing efficiency, It is somewhat incomplete and lacking. That is, the light emitted from the light source spreads in a certain angular range. Even if the light source and the light receiving element are disposed obliquely with respect to the surface of the windshield, some of the light in addition to the light falling out of the windshield is directly directed toward the light receiving element. Due to the interference light absorbed by the light-receiving element, there is a problem of slightly degrading the raindrop sensing efficiency, and because of this, there is a somewhat insufficient aspect to ensure perfection in terms of rain sensing efficiency.
상기와 같은 주위 통행 차량의 헤드라이트 광 등에 의한 주변 간섭광을 극소화시키고자 설계하는 경우에도 불가피하게 차단되지 못하는 간섭광은 생기게 마련이고, 광 감지 레인 센서 자체는 매우 민감한 센서 제품이라서 이처럼 미처 차단하지 못하는 미량의 주변광의 영향을 받을 수밖에 없는 것이라서 고도의 정밀한 레인 센싱 효과를 내기에는 한계를 가질 수밖에 없으며, 아울러, 상기와 같은 주변광의 영향을 극소화시키기 위한 구조를 구현하기 위해서는 다소 복잡한 구조를 가질 수밖에 없어서 생산성에서 다소 효율적이지 못하고 제품 코스트도 다소 높아지는 등의 한계를 가지는 것이 불가피한 실정이다.Even when the design is designed to minimize ambient interference light caused by the headlights of passing vehicles as described above, interference light that cannot be blocked inevitably occurs, and the light-sensing rain sensor itself is a very sensitive sensor product, so it is not blocked yet. Since it is inevitably affected by a small amount of ambient light, it is inevitable to have a limit to produce a highly precise rain sensing effect. In addition, in order to implement a structure for minimizing the influence of ambient light as described above, it is inevitable to have a rather complicated structure. It is an inevitable situation that it is somewhat inefficient in terms of productivity and has limitations such as slightly increasing product cost.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 차량의 전면 유리에 떨어지는 빗방울에 의한 카본 마이크로 코일의 임피던스 변화를 감지하여 강우 여부 및 강우량을 판단할 수 있는 레인 센서 및 이를 포함하는 와이퍼 구동 장치를 제공한다.In an embodiment according to the present invention, a rain sensor capable of determining whether or not it rains and the amount of rain by detecting a change in impedance of a carbon micro coil caused by raindrops falling on a windshield of a vehicle and a wiper driving device including the same are provided.
또한, 실시 예에서는 카본 마이크로 코일을 포함한 소자를 이용하여 강우 여부 및 강우량을 판단하고, 이에 따라 와이퍼의 구동 여부 및 와이퍼의 구동 속도를 제어할 수 있는 레인 센서 및 이를 포함하는 와이퍼 구동 장치를 제공한다.In addition, the embodiment provides a rain sensor capable of determining whether or not it rains and the amount of rain by using a device including a carbon micro coil, and controlling whether or not the wiper is driven and the driving speed of the wiper accordingly, and a wiper driving device including the same. .
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 감지 전극의 패턴 설계를 통해 극소량의 빗방울뿐 아니라, 많은 양의 빗방울에 대해서도 정확한 감지가 가능한 레인 센서 및 이를 포함하는 와이퍼 구동 장치를 제공한다.In addition, in the embodiment according to the present invention, a rain sensor capable of accurately detecting not only a very small amount of raindrops but also a large amount of raindrops through pattern design of sensing electrodes and a wiper driving device including the same are provided.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical tasks to be achieved in the proposed embodiment are not limited to the technical tasks mentioned above, and other technical tasks not mentioned are clear to those skilled in the art from the description below to which the proposed embodiment belongs. will be understandable.
실시 예에 따른 레인 센서는 기판; 상기 기판 위에 배치된 제 1 감지 전극; 및 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 감지 전극과 일정 간격 이격된 제 2 감지 전극을 포함하고, 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이의 간격은, 상기 기판의 일 방향으로 갈수록 변화한다.A rain sensor according to an embodiment includes a substrate; a first sensing electrode disposed on the substrate; and a second sensing electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first sensing electrode by a predetermined distance, wherein the distance between the first sensing electrode and the second sensing electrode changes toward one direction of the substrate.
또한, 상기 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극 중 적어도 하나는, 상기 기판 위에 상기 일 방향으로 연장되며 배치되고, 상기 일 방향으로 갈수록 폭이 점차 증가 또는 감소한다.In addition, at least one of the first sensing electrode and the second sensing electrode is disposed on the substrate while extending in the one direction, and a width gradually increases or decreases in the one direction.
또한, 상기 제 1 감지 전극 및 상기 제 2 감지 전극은, 상호 대칭되는 형상을 가진다.In addition, the first sensing electrode and the second sensing electrode have mutually symmetrical shapes.
또한, 상기 제 1 감지 전극은, 상기 제 2 감지 전극의 표면과 마주보는 면이 곡면을 가진다.In addition, a surface of the first sensing electrode facing the surface of the second sensing electrode has a curved surface.
또한, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 제 1 감지 전극의 상기 곡면과 마주보는 면이 곡면을 가진다.In addition, a surface of the second sensing electrode facing the curved surface of the first sensing electrode has a curved surface.
또한, 상기 제 1 감지 전극은, 상기 일 방향으로 연장되는 제 1 몸체와, 상기 제 1 몸체로부터 상기 제 2 감지 전극 방향으로 돌출 형성되며, 상호 일정 간격 이격된 제 1 분기 전극 및 제 2 분기 전극을 포함하고, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 일 방향으로 연장되는 제 2 몸체와, 상기 제 2 몸체로부터 상기 제 1 감지 전극 방향으로 돌출 형성되며, 상호 일정 간격 이격된 제 3 분기 전극 및 제 4 분기 전극을 포함하며, 상기 제 3 분기 전극은 상기 제 1 분기 전극과 제 2 분기 전극 사이에 배치되고, 상기 제 4 분기 전극은 상기 제 2 분기 전극 아래에 배치되며, 상기 제 1 분기 전극과 제 3 분기 전극 사이의 제 1 간격, 상기 제 3 분기 전극과 제 2 분기 전극 사이의 제 2 간격, 상기 제 2 분기 전극과 제 4 분기 전극 사이의 제 3 간격은 모두 다르다.In addition, the first sensing electrode includes a first body extending in one direction, a first branch electrode and a second branch electrode protruding from the first body toward the second sensing electrode and spaced apart from each other by a predetermined distance. The second sensing electrode includes a second body extending in one direction, a third branch electrode protruding from the second body toward the first sensing electrode and spaced apart from each other by a predetermined distance, and a fourth branch electrode. and a branch electrode, wherein the third branch electrode is disposed between the first branch electrode and the second branch electrode, and the fourth branch electrode is disposed below the second branch electrode, and the first branch electrode and the second branch electrode are disposed. The first distance between the three branch electrodes, the second distance between the third branch electrode and the second branch electrode, and the third distance between the second branch electrode and the fourth branch electrode are all different.
또한, 상기 각 분기 전극 사이의 간격은 아래의 조건을 만족한다.In addition, the interval between each of the branch electrodes satisfies the following condition.
제 1 간격 < 제 2 간격 < 제 3 간격1st interval < 2nd interval < 3rd interval
또한, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 감지 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 매립하는 반응층을 더 포함하고, 상기 반응층은, 강우 여부에 의해 발생하는 힘 및 유전 상수 중 적어도 어느 하나의 변화에 따른 임피던스 특성이 변화하고, 상기 제 1 및 2 감지 전극은, 상기 반응층의 임피던스 특성의 변화에 따른 감지 신호를 출력한다.The reaction layer is disposed on the substrate and buries the first sensing electrode and the second sensing electrode, wherein the reaction layer changes at least one of force and dielectric constant caused by rain or not. Impedance characteristics change according to , and the first and second sensing electrodes output detection signals according to changes in the impedance characteristics of the reaction layer.
또한, 상기 기판 아래에 배치되고, 상기 제 1 및 2 감지 전극과 연결되며, 상기 출력되는 감지 신호를 처리하는 구동부; 및 상기 기판, 상기 구동부 및 상기 반응층을 둘러싸며 배치되는 보호층을 더 포함한다.In addition, a driving unit disposed under the substrate, connected to the first and second sensing electrodes, and processing the output sensing signal; and a protective layer disposed surrounding the substrate, the driving unit, and the reaction layer.
또한, 상기 반응층은, 탄소 미세 코일(Carbon Micro Coil) 물질을 포함한다.In addition, the reaction layer includes a carbon micro coil material.
한편, 실시 예에 따른 와이퍼 구동 장치는 전면 유리; 상기 전면 유리의 제 1 면에 부착되며, 상기 전면 유리의 제 2 면에 접촉하는 물체에 의해 임피던스 값이 변화하는 센서부; 및 상기 센서부를 통해 상기 임피던스 값의 변화량을 따른 감지 신호를 수신하고, 상기 수신한 감지 신호를 토대로 강우 여부를 판단하며, 상기 판단한 강우 여부에 따라 와이퍼를 구동시키는 제어부를 포함하며, 상기 센서부는, 기판과, 상기 기판 위에 배치된 제 1 감지 전극과, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 감지 전극과 일정 간격 이격된 제 2 감지 전극과, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 및 2 감지 전극을 매립하는 반응층과, 상기 기판 아래에 배치되며, 상기 제 1 및 2 감지 전극과 연결되는 구동부와, 상기 기판, 상기 반응층 및 상기 구동부를 둘러싸는 보호층을 포함하고, 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이의 간격은, 상기 기판의 일 방향으로 갈수록 변화한다.On the other hand, the wiper driving device according to the embodiment includes a windshield; a sensor unit attached to the first surface of the windshield and changing an impedance value by an object contacting the second surface of the windshield; And a control unit that receives a detection signal according to the amount of change in the impedance value through the sensor unit, determines whether or not it rains based on the received detection signal, and drives a wiper according to the determined whether or not it rains, wherein the sensor unit, A substrate, a first sensing electrode disposed on the substrate, a second sensing electrode disposed on the substrate and separated from the first sensing electrode by a predetermined distance, and disposed on the substrate, the first and second sensing electrodes A buried reaction layer, a driver disposed under the substrate and connected to the first and second sensing electrodes, and a protective layer surrounding the substrate, the reaction layer, and the drive unit, wherein the first sensing electrode and A gap between the second sensing electrodes changes toward one direction of the substrate.
또한, 상기 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극 중 적어도 하나는, 상기 기판 위에 상기 일 방향으로 연장되며 배치되고, 상기 일 방향으로 갈수록 폭이 점차 증가 또는 감소한다.In addition, at least one of the first sensing electrode and the second sensing electrode is disposed on the substrate while extending in the one direction, and a width gradually increases or decreases in the one direction.
또한, 상기 제 1 감지 전극 및 상기 제 2 감지 전극은, 상호 대칭되는 형상을 가진다.In addition, the first sensing electrode and the second sensing electrode have mutually symmetrical shapes.
또한, 상기 제 1 감지 전극은, 상기 제 2 감지 전극의 표면과 마주보는 면이 곡면을 가진다.In addition, a surface of the first sensing electrode facing the surface of the second sensing electrode has a curved surface.
또한 상기 제 2 감지 전극은, 상기 제 1 감지 전극의 상기 곡면과 마주보는 면이 곡면을 가진다.In addition, the second sensing electrode has a curved surface facing the curved surface of the first sensing electrode.
또한, 상기 제 1 감지 전극은, 상기 일 방향으로 연장되는 제 1 몸체와, 상기 제 1 몸체로부터 상기 제 2 감지 전극 방향으로 돌출 형성되며, 상호 일정 간격 이격된 제 1 분기 전극 및 제 2 분기 전극을 포함하고, 상기 제 2 감지 전극은, 상기 일 방향으로 연장되는 제 2 몸체와, 상기 제 2 몸체로부터 상기 제 1 감지 전극 방향으로 돌출 형성되며, 상호 일정 간격 이격된 제 3 분기 전극 및 제 4 분기 전극을 포함하며, 상기 제 3 분기 전극은 상기 제 1 분기 전극과 제 2 분기 전극 사이에 배치되고, 상기 제 4 분기 전극은 상기 제 2 분기 전극 아래에 배치되며, 상기 제 1 분기 전극과 제 3 분기 전극 사이의 제 1 간격, 상기 제 3 분기 전극과 제 2 분기 전극 사이의 제 2 간격, 상기 제 2 분기 전극과 제 4 분기 전극 사이의 제 3 간격은 모두 다르다.In addition, the first sensing electrode includes a first body extending in one direction, a first branch electrode and a second branch electrode protruding from the first body toward the second sensing electrode and spaced apart from each other by a predetermined distance. The second sensing electrode includes a second body extending in one direction, a third branch electrode protruding from the second body toward the first sensing electrode and spaced apart from each other by a predetermined distance, and a fourth branch electrode. and a branch electrode, wherein the third branch electrode is disposed between the first branch electrode and the second branch electrode, and the fourth branch electrode is disposed below the second branch electrode, and the first branch electrode and the second branch electrode are disposed. The first distance between the three branch electrodes, the second distance between the third branch electrode and the second branch electrode, and the third distance between the second branch electrode and the fourth branch electrode are all different.
또한, 상기 반응층은, 탄소 미세 코일(Carbon Micro Coil) 물질을 포함한다.In addition, the reaction layer includes a carbon micro coil material.
또한 상기 제어부는, 상기 센서부의 임피던스 값의 변화에 따른 제 1 주파수 및 기설정된 제 2 주파수의 차이 값에 대응하는 출력 값을 출력하는 강우량 감지부와, 상기 강우량 감지부를 통해 출력되는 출력 값을 이용하여 강우 여부 및 강우량을 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 와이퍼 구동 조건을 결정하는 결정부를 포함하며, 상기 제 1 주파수는, 상기 강우 여부 및 강우량에 따른 카본 마이크로 코일의 인덕턴스 값의 변화에 대응되어 변화한다.In addition, the control unit uses a rainfall detection unit that outputs an output value corresponding to a difference value between a first frequency and a predetermined second frequency according to a change in the impedance value of the sensor unit, and an output value output through the rainfall detection unit. and a determination unit for determining whether or not there is rainfall and the amount of rainfall, and determining a wiper operating condition according to the determination result, wherein the first frequency changes in response to a change in the inductance value of the carbon microcoil according to whether or not there is rain and the amount of rainfall do.
또한, 상기 강우량 감지부는, 상기 센서부의 임피던스 변화에 대응하는 발진 주파수를 가지는 상기 제 1 주파수를 출력하는 제 1 주파수 발생기와, 기설정된 기준 발진 주파수에 대응하는 상기 제 2 주파수를 출력하는 제 2 주파수 발생기와, 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수의 차이 값을 출력하는 차이 주파수 발생기와, 상기 차이 주파수 발생기를 통해 출력되는 차이 값을 기설정된 필터링 영역 내에서 필터링하는 필터를 포함한다.In addition, the rainfall sensor unit may include a first frequency generator outputting the first frequency having an oscillation frequency corresponding to a change in the impedance of the sensor unit, and a second frequency generator outputting the second frequency corresponding to a preset reference oscillation frequency. A generator, a difference frequency generator outputting a difference value between the first frequency and the second frequency, and a filter filtering the difference value output through the difference frequency generator within a predetermined filtering area.
또한, 상기 필터의 필터링 영역은, 상기 강우의 발생에 따른 카본 마이크로 코일의 인덕턴스 값의 변화에 대한 제 1 임계 값을 기준으로 설정되며, 상기 결정부는, 상기 제 1 임계 값과 상기 강우를 제외한 다른 물질에 대한 상기 인덕턴스 값의 변화에 대한 제 2 임계 값을 기준으로 상기 차이 값을 발생시킨 물질을 각각 구분한다.In addition, the filtering region of the filter is set based on a first threshold value for a change in inductance value of the carbon microcoil according to the occurrence of the rain, and the determination unit determines the first threshold value and other values except for the rainfall. Based on the second threshold value for the change in the inductance value of the material, materials generating the difference value are respectively distinguished.
실시 예에 따르면, 강우가 발생하는 경우, 이에 즉각적으로 반응하여 강우량에 따른 구동 조건으로 와이퍼를 구동시킴으로써, 우천시에 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, when rain occurs, the driver's convenience can be improved by reacting immediately to the occurrence of rain and driving the wiper under driving conditions according to the amount of rain.
또한, 실시 예에 의하면 카본 마이크로 코일을 이용하여 강우여부 및 강우량을 판단함으로써, 기존의 광학 방식에 대비하여 차별화된 특성(응답특성, 정밀, 정확도, 소비전력, 소형화 등)의 레인 센서를 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to provide a rain sensor with differentiated characteristics (response characteristics, precision, accuracy, power consumption, miniaturization, etc.) compared to the existing optical method by determining whether or not there is rainfall and amount of rainfall using a carbon micro coil can
또한, 실시 예에 의하면, 외부 환경이 레인 센서에 영향을 미치지 않음으로써, 상기 레인 센서의 특성 보정을 위한 추가적인 보정 센서가 불필요하며, 이에 따른 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the embodiment, since the external environment does not affect the rain sensor, an additional correction sensor for correcting the characteristics of the rain sensor is unnecessary, and thus costs can be reduced.
또한, 실시 예에 의하면 감지 전극의 폭 변화를 통해 소량의 강수량 뿐만 아니라, 많은 양의 강수량도 정확히 감지할 수 있으며, 이에 따른 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the embodiment, not only a small amount of precipitation but also a large amount of precipitation can be accurately sensed through a change in the width of the sensing electrode, and operation reliability can be improved accordingly.
또한, 실시 예에 의하면 복수의 감지 전극에서, 상호 마주보는 면을 곡면으로 형성하여, 동일 센서 면적에서 감지 영역을 최대로 늘릴 수 있다.In addition, according to the embodiment, the surfaces facing each other in the plurality of sensing electrodes are formed as curved surfaces, so that the sensing area can be maximized in the same sensor area.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 전면 유리에 레인 센서가 장착된 상태를 보여주는 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 레인 센서의 상세 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 반응층을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 감지 전극의 평면도이다.
도 5는 도 4의 A 방향에 대한 단면도이다.
도 6은 도 4의 B 방향에 대한 단면도이다.
도 7은 도 4의 C 방향에 대한 단면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 레인 센서(20)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 감지 전극의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 감지 전극의 평면도이다.
도 11은 실시 예에 따른 와이퍼 구동 장치를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 카본 마이크로 코일의 특성을 나타낸 것이다.
도 13은 도 11에 도시된 강우량 감지부(25)의 구성을 보여주는 도면이다.
도 14 내지 16은 본 발명의 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 구동 장치의 구동 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a side view showing a state in which a rain sensor is mounted on a windshield of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed structure of the rain sensor shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a view showing the reaction layer shown in FIG. 2 .
4 is a plan view of a sensing electrode according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along direction A of FIG. 4 .
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along direction B of FIG. 4 .
FIG. 7 is a cross-sectional view taken in a direction C of FIG. 4 .
FIG. 8 is a view for explaining a manufacturing method of the
9 is a plan view of a sensing electrode according to a second embodiment of the present invention.
10 is a plan view of a sensing electrode according to a third embodiment of the present invention.
11 is a view showing a wiper driving device according to an embodiment.
12 shows the characteristics of a carbon microcoil according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the rainfall
14 to 16 are diagrams illustrating changes in difference frequency values according to an embodiment of the present invention.
17 is a diagram showing changes in difference frequency values according to the second embodiment of the present invention.
18 is a flowchart illustrating a method of driving a wiper driving device step by step according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block in the accompanying drawings and each step in the flowchart may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be loaded into a processor of a general-purpose computer, a special-purpose computer, or other programmable data processing equipment, the instructions executed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment may correspond to each block of the drawing or each flowchart. This will create means for performing the functions described in the step. These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular way, such that the computer usable or computer readable memory The instructions stored in may also produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block of the drawing or each step of the flowchart. The computer program instructions can also be loaded on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to generate computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that the instructions performing the processing equipment provide steps for executing the functions described in each block of the drawing and each step of the flow chart.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Additionally, each block or each step may represent a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative embodiments, it is possible for the functions recited in blocks or steps to occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may sometimes be performed in reverse order depending on their function.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 전면 유리에 레인 센서가 장착된 상태를 보여주는 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 레인 센서의 상세 구조를 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 반응층을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 감지 전극의 평면도이다.1 is a side view showing a state in which a rain sensor is mounted on a windshield of a vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed structure of the rain sensor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is in FIG. 4 is a plan view of a sensing electrode according to the first embodiment of the present invention.
[제 1 실시 예에 따른 레인 센서 구조][Rain sensor structure according to the first embodiment]
도 1 내지 4를 참조하면. 차량의 전면 유리(10)에는 레인 센서(20)가 장착된다.Referring to Figures 1 to 4. A
레인 센서(20)의 차량의 전면 유리(10)의 마주하도록 설치되며, 상기 전면 유리(10)에 떨어지는 빗방울의 존재 여부나 상기 빗방울의 양에 따른 임피던스의 변화를 감지한다.The
상기 레인 센서(20)는 차량의 전면 유리(10)의 일정 위치에 감지 영역을 형성하고, 그에 따라 상기 감지 영역 내에서 발생하는 빗방울의 상태에 따른 정보를 감지한다.The
도 2를 참조하면, 레인 센서(20)는 기판(21), 감지 전극(22), 반응층(23), 구동부(24) 및 보호층(25)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the
상기와 같은 레인 센서(20)는 차량의 전면 유리(10) 안쪽의 일정 영역에서 상기 전면 유리(10)에 내리는 빗방울의 존재 여부에 따른 임피던스 변화를 감지하여 와이퍼의 구동을 위한 정보를 제공한다.The
기판(21)은 감지 전극(22) 및 반응층(23), 그리고 구동부(24)가 장착되는 베이스 기판이다.The
감지 전극(22)은 상기 기판(21) 위에 형성된다. 상기 감지 전극(22)은 상기 반응층(23)에 의해 매립되면서 상기 기판(21)의 상면 위에 형성된다.A
상기 감지 전극(22)는 복수 개로 형성되며, 상기 반응층(23)의 표면에 형성되는 물질에 의해 상기 반응층(23)의 반응이 일어남에 따라 변화하는 임피던스를 감지한다.The
바람직하게, 상기 감지 전극(22)은 포지티브 극성의 제 1 감지 전극과, 네거티브 극성의 제 2 감지 전극을 포함할 수 있다.Preferably, the
반응층(23)은 기판(21) 위에 형성되며, 상기 기판(21)의 상면 및 상기 감지 전극(22)을 매립하며 형성된다.The
바람직하게, 상기 반응층(23)은 소정의 두께를 가지며 상기 감지 전극(22)이 형성되어 있는 기판(21) 위에 형성된다.Preferably, the
상기 반응층(23)은 전도성 물질로 형성되며, 외부의 물질에 의해 발생하는 힘이나 유전율의 변화에 따라 임피던스가 변화하는 성질을 가진다.The
바람직하게, 상기 반응층(23)은 스프링 형상을 갖는 카본 마이크로 코일(CMC: Carbon Micro Coil)이다. 즉, 상기 반응층(23)은 탄화수소계, 즉 아세틸렌, 메탄, 프로판 및 벤젠 중 적어도 하나를 상기 기판(21) 위에 화학기상증착법(CVD) 공정으로 증착하여 형성된다.Preferably, the
또한, 이와 다르게 상기 반응층(23)은 니켈이나 니켈-철 등을 토대로 금속 촉매를 이용하여 제조될 수 있다.Alternatively, the
상기와 같은, 카본 마이크로 코일은 도 3에 도시된 바와 같이, 직선 모양이 아닌 돼지 꼬리처럼 말려져 있는 형상을 가질 수 있으며, 섬유 소재가 가질 수 없는 독특한 구조를 지닌 비정질 탄소 섬유이다. 그리고, 카본 마이크로 코일은 원래 코일 길이의 10배 이상의 길이로 늘어나는 초탄력성을 가진다.As shown in FIG. 3 , the carbon microcoil may have a shape that is not straight but curled like a pig's tail, and is an amorphous carbon fiber having a unique structure that fiber materials cannot have. In addition, the carbon micro-coils have super-elasticity that extends to a length of 10 times or more of the original coil length.
도 3의 (a)는 반응층(23) 내에 형성되는 카본 마이크로 코일을 보여주며, (b)는 상기 카본 마이크로 코일의 상세 도면이다.3 (a) shows carbon microcoils formed in the
상기 반응층(23)의 모폴로지(Morphology)는 3D- 헬리컬(helical)/스파이럴(spiral) 구조를 가지며, 크리스털 구조는 비결정질(amorphous)이다.The morphology of the
다시 말해서, 상기와 같은 반응층(23)은 카본 섬유를 코일 모양으로 성장시키는 것에 의해 형성되며, 이에 따라 상기 반응층(23)은 카본 섬유를 코일 모양으로 성장시킨 형태의 단면 구조를 가진다.In other words, the
즉, 상기 반응층(23)은 레인 센서(20)가 부착되는 전면 유리(10)의 표면에 특정 물질이 접촉함에 따라 가해지는 힘이나, 상기 특정 물질의 유전율에 의해 상기 반응층(23)의 임피던스 변화가 발생한다.That is, the
그리고, 감지 전극(22)은 상기 반응층(23)의 임피던스 변화를 감지하고, 그에 따라 상기 임피던스 변화에 따른 감지 신호를 구동부(24)로 전달한다.Also, the
구동부(24)는 상기 기판(21)의 하면에 형성되며, 그에 따라 상기 감지 전극(22)을 통해 전달되는 감지 신호에 따라 강우 여부 및 강우량을 감지하고, 상기 감지한 강우 여부 및 강우량에 따라 와이퍼의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 발생한다.The driving
즉, 일반적으로 임피던스의 REAL TERM은 저항, POSITIVE IMAGINARY TERM은 인덕턴스, 그리고 NEGATIVE IMAGINARY TERM은 커패시턴스로 이루어지며, 상기 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스의 합산으로 이루어진다.That is, in general, the REAL TERM of impedance is composed of resistance, the POSITIVE IMAGINARY TERM is composed of inductance, and the NEGATIVE IMAGINARY TERM is composed of capacitance, and is composed of the sum of the resistance, inductance, and capacitance.
따라서, 일반적인 저항, 인덕터 및 커패시터와 같이 상기 레인 센서(20)도 상기 반응층(23)에서 발생하는 임피던스 변화를 감지하기 위해 한쌍의 감지 전극(22)이 필요하다. 상기 감지 전극(22)은 상기 반응층(23)의 감지 특성을 최적화시키면서, 상기 반응층(23)과 상기 구동부(24) 사이를 연결하는 역할을 한다.Therefore, like a common resistor, inductor, and capacitor, the
여기에서, 상기 전면 유리(10)의 표면에 특정 힘이 가해지거나, 특정 유전율을 가지는 물질이 접촉하는 경우, 상기 반응층(23)의 커패시턴스는 증가하게 되며, 이에 따라 저항값과 인덕턴스 값은 상기 커패시턴스와 반대로 감소하게 된다.Here, when a specific force is applied to the surface of the
이때, 상기 감지되는 임피던스 값은 상기 저항 값, 인덕턴스 값 및 커패시턴스를 모두 합한 값이 되며, 이에 따라 표면에 가해지는 힘이나 유전율의 정도에 따라 상기 임피던스 값은 선형적으로 감소하게 된다.In this case, the sensed impedance value is the sum of the resistance value, the inductance value, and the capacitance value, and accordingly, the impedance value decreases linearly according to the force applied to the surface or the degree of permittivity.
여기에서, 상기 감지 전극(22)은 도 4에 도시된 바와 같은 구조를 가지며, 상기 기판(21) 위에 배치된다.Here, the
상기 감지 전극(22)은 복수 개로 구비되며, 바람직하게 포지티브(+) 특성을 갖는 제 1 감지 전극과, 네거티브(-) 특성을 갖는 제 2 감지 전극을 포함한다.The
이때, 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극은 상기 기판(21) 위에 일정 간격 이격되어 배치된다. 여기에서, 종래에는 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극이 동일한 형상을 가지면서, 상하 방향으로 길게 연장되는 사각 형상을 가졌다. 이에 따라, 종래에서의 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이의 간격은 모든 영역에서 동일하게 나타났다.At this time, the first sensing electrode and the second sensing electrode are spaced apart from each other on the
그러나, 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이의 간격은 강수량의 감지 특성과 밀접한 관계를 갖는다. 다시 말해서, 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이에 빗방울이 맺힘에 따라 임피던스 변화가 발생한다. 하지만, 상기와 같이 종래에는 상기 간격이 모든 영역에서 동일함에 따라 제 1 임계 값 이하의 빗방울에 대해서는 감지하지 못하는 상황이 발생하였다. 다시 말해서, 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이의 간격보다 좁은 면적에 대응하는 빗방울이 상기 센서에 맺히게 되면, 상기 센서에는 정상적인 임피던스 변화가 발생하지 않게 되며, 이에 따라 상기 제 1 임계 값 이하의 극소량의 빗방울을 감지하지 못하는 상황이 발생한다.However, the distance between the first sensing electrode and the second sensing electrode has a close relationship with the sensing characteristic of precipitation. In other words, an impedance change occurs as raindrops form between the first sensing electrode and the second sensing electrode. However, as described above, since the interval is the same in all regions, a situation in which raindrops below the first threshold value cannot be detected has occurred. In other words, when raindrops corresponding to an area smaller than the distance between the first sensing electrode and the second sensing electrode are formed on the sensor, a normal impedance change does not occur in the sensor, and accordingly, the first threshold value or less A situation arises in which a very small amount of raindrops cannot be detected.
또한, 상기와 같은 종래의 센서에서는 상기 간격이 모든 영역에서 동일하게 나타남에 따라 제 2 임계 값 이상의 빗방울에 대해서는 정확한 강수량을 감지하지 못하는 상황이 발생하였다. 다시 말해서, 상기 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극 사이의 간격보다 넓은 면적에 대응하는 빗방울이 상기 센서에 맺히게 되면, 상기 임피던스 변화에 포화가 발생하게 되며, 이에 따라 종래의 센서에서는 강수량이 달라짐에도 불구하도 동일한 강수량이 감지되는 문제가 발생하게 된다.In addition, in the conventional sensor as described above, since the distance is the same in all areas, a situation occurs in which an accurate amount of precipitation cannot be detected for raindrops equal to or greater than the second threshold value. In other words, when raindrops corresponding to an area larger than the distance between the first sensing electrode and the second sensing electrode fall on the sensor, saturation occurs in the impedance change, and accordingly, in the conventional sensor, even though the amount of precipitation changes In spite of this, the same amount of precipitation is detected.
이에 따라, 본 발명에서는 상기와 같이 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22) 사이의 간격을 변화시켜, 극소량의 빗방울 뿐 아니라, 많은 양의 빗방울에 대해서도 정확한 강수량 감지가 이루어질 수 있도록 한다.Accordingly, in the present invention, the distance between the
제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22)은 서로 대칭 형상을 가질 수 있다.The
이때, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22)의 상호 마주보는 면은 상측면에 대해 일정 기울기의 경사각을 가진다. 따라서, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22) 각각은, 하측 방향으로 갈수록 폭이 점차 감소한다.At this time, surfaces of the
이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22) 사이의 간격은 최상측에서 가장 좁게 형성되고, 최하측에서 가장 넓게 형성된다.Accordingly, the distance between the
다시 말해서, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22) 사이의 간격은 하측으로 갈수록 점차 증가하게 된다.In other words, the distance between the
그러나, 이는 본 발명의 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22) 사이의 간격이 하측으로 갈수록 점차 감소하도록 형성하는 것도 가능하다.However, this is only one embodiment of the present invention, and it is also possible to form such that the distance between the
도 5는 도 4의 A 방향에 대한 단면도이고, 도 6은 도 4의 B 방향에 대한 단면도이며, 도 7은 도 4의 C 방향에 대한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a direction A of FIG. 4 , FIG. 6 is a cross-sectional view taken along a direction B of FIG. 4 , and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a direction C of FIG. 4 .
도 5를 참조하면, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22)의 상측 영역은 제 1 간격(W1) 만큼 상호 이격될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면 상기 상측 영역의 제 1 간격(W1)에 의해 극소량의 밧방울(R)에 대해서 정확한 강수량 감지가 가능하다.Referring to FIG. 5 , upper regions of the
도 6을 참조하면, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22)의 중앙 영역은 제 2 간격(W2) 만큼 상호 이격될 수 있다. 여기에서, 상기 제 2 간격(W2)은 상기 제 1 간격(W1)보다 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명에 따르면 상기 중앙 영역의 제 2 간격(W2)에 의해 적당량의 밧방울(R)에 대해서 정확한 강수량 감지가 가능하다.Referring to FIG. 6 , central regions of the
도 7을 참조하면, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22)의 하측 영역은 제 3 간격(W3) 만큼 상호 이격될 수 있다. 여기에서, 상기 제 3 간격(W3)은 상기 제 1 및 2 간격(W1, W2)보다 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명에 따르면 상기 하측 영역의 제 3 간격(W3)에 의해 많은 양의 밧방울(R)에 대해서 정확한 강수량 감지가 가능하다.Referring to FIG. 7 , lower regions of the
한편, 상기에서는 제 1 감지 전극(22) 및 제 2 감지 전극(22) 각각이 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 변화한다고 하였지만, 상기 제 1 감지 전극(22) 및 제 2 감지 전극(22) 중 어느 하나만이 폭 변화가 발생하고, 다른 하나는 폭 변화 없이 모든 영역에서 동일한 폭을 가질 수 있다.Meanwhile, in the above, although the width of each of the
예를 들어, 상기 제 1 감지 전극(22)은 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 점차 증가하는 사다리꼴 형상을 가질 수 있고, 제 2 감지 전극(22)은 모든 영역에서 폭이 변화하지 않은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 제 1 감지 전극(22)이 사다리꼴 형상을 가지기 때문에, 상기 제 1 감지 전극(22)과 제 2 감지 전극(22) 사이의 간격을 하측 방향으로 갈수폭 점차 증가하게 된다.For example, the
한편, 상기 제 1 감지 전극(22) 및 제 2 감지 전극(22)은 구동부(24)와 연결된다.Meanwhile, the
즉, 상기 구동부(24)는 AFE(Analog Front End)가 구비되며, 여기에 상기 감지 전극(22)(바람직하게는, 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극)이 연결된다.That is, the driving
이때, 상기 AFE는 차동 증폭 기능을 수행하는데, 상기 차동 증폭을 Positive 증폭으로 할 것인지, 아니면 Negative 증폭으로 할 것인지에 따라 상기 강우 발생에 따른 임피던스의 변화 상태에 차이가 있다.At this time, the AFE performs a differential amplification function. Depending on whether the differential amplification is positive or negative amplification, there is a difference in the state of impedance change according to the occurrence of the rain.
따라서, 상기 구동부(24)는 상기 차동 증폭 상태에 따라 기준 값을 기준으로 상기 임피던스 값의 변화 상태를 감지하며, 상기 변화 상태의 정도가 임계값을 벗어나는 경우에는 상기 와이퍼를 구동시켜 빗방울을 제거하도록 한다.Therefore, the driving
이하에서는 상기 와이퍼의 구동 단계를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the driving step of the wiper will be described in more detail.
즉, 빗방울이 내리게 되면, 상기 빗방울이 전면 유리(10)에 일정 힘을 가지거나 유전율 변화를 발생시킨다.That is, when raindrops fall, the raindrops have a certain force on the
그리고, 상기 가해지는 힘이나 유전율 변화에 따라 상기 반응층(23)에는 임피던스 변화가 발생한다.In addition, an impedance change occurs in the
이때, 상기 임피던스의 변화량은 상기 강우 여부 및 강우량에 대응될 수 있다. 즉, 상기 강우량에 비례하여 상기 반응층(23)에 가해지는 힘이나 유전율도 증가하게 되며, 상기 유전율이나 힘의 증가 정도에 반비례하여 상기 임피던스 변화량을 감소하게 된다.In this case, the amount of change in the impedance may correspond to whether or not the rainfall occurs and the amount of rainfall. That is, the force or permittivity applied to the
상기와 같이, 상기 강우가 발생하면, 상기 반응층(23)의 임피던스 변화가 발생하며, 상기 임피던스 변화에 따라 상기 구동부(24)의 내부 클록에 대한 진폭 변화가 발생한다.As described above, when the rainfall occurs, an impedance change of the
그리고, 상기 내부 클록의 진폭 변화에 따라 상기 구동부(24)의 AFE의 차동 증폭에 따른 차동 신호가 출력된다.In addition, a differential signal according to the differential amplification of the AFE of the
이후, 상기 차동 신호가 출력되면, 상기 출력되는 차동 신호는 디지털 신호로 변환되어 차량의 메인 제어부(추후 설명)에 전달된다.Then, when the differential signal is output, the output differential signal is converted into a digital signal and transmitted to the main control unit of the vehicle (to be described later).
상기 메인 제어부(도시하지 않음)는 상기 전달되는 디지털 신호에 따른 임피던스 변화량을 토대로 상기 강우 여부 및 강우량을 파악하며, 상기 강우가 발생하고, 그에 따른 강우량이 임계점을 초과하게 되면, 빗방울 제거를 위한 와이퍼를 가동시킨다.The main control unit (not shown) determines whether or not there is rain and the amount of rainfall based on the amount of impedance change according to the transmitted digital signal, and when the rainfall occurs and the corresponding rainfall exceeds a critical point, a wiper for removing raindrops activate
도 8은 도 2에 도시된 레인 센서(20)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining a manufacturing method of the
도 8을 참조하면, 먼저 도금조(80) 내에 상기 반응층(23)을 형성하기 위한 액(81)을 제조한다.Referring to FIG. 8 , first, a liquid 81 for forming the
상기 액(81)은 카본 마이크로 코일로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 액(81)은 카본 마이크로 코일만을 포함할 수 있으며, 이와 다르게 수지 및 분산제가 더 첨가될 수 있다.The liquid 81 may be made of carbon micro coils. At this time, the liquid 81 may include only carbon micro coils, and differently, a resin and a dispersant may be further added.
상기와 같이, 제 1 단계는, 도금조(80) 내에 카본 마이크로 코일 물질과 수지를 첨가하여 혼합시키고, 그에 따라 상기 분산제를 추가 첨가 하여 분산시킨다. 상기 분산제는 추후 기판(21) 위에 상기 액을 골고루 분산시키기 위한 것이다.As described above, in the first step, the carbon micro coil material and the resin are added and mixed in the
다음으로, 기판(21)을 준비하고, 상기 준비된 기판(21) 위에 감지 전극(22)을 형성한다. Next, a
상기 감지 전극(22)은 복수 개로 형성되며, 상기 도 4에 도시된 바와 같은 평면 구조를 가진다.The
다음으로, 상기 기판(21)의 가장자리 영역에 틀(82)을 형성한다. 상기 틀(82)은 상기 기판(21)의 가장자리 영역을 덮으면서, 상기 기판(21)의 중앙 영역을 노출하며 상기 기판(21) 위에 형성된다.Next, a
다음으로, 상기 기판(21)의 틀(82) 내에 상기 제조한 액(81)을 투입한다.Next, the
그리고, 경과 과정을 거쳐 상기 투입한 액(81)을 토대로 반응층(23)을 형성한다.Then, the
이때, 상기 경화 과정은 120℃의 온도에서 30분 동안 수행될 수 있다.At this time, the curing process may be performed for 30 minutes at a temperature of 120 ℃.
이하에서는, 상기 레인 센서(20)의 구동 원리에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the driving principle of the
상기와 같이, 카본 마이크로 코일로 이루어진 반응층(23) 내에는 감지 전극(22)이 매립된다. 그리고, 상기 감지 전극(22)은 기판(21)의 하부에 장착된 구동부(24)와 연결된다.As described above, the
이때, 상기 반응층(23)은 그 자체로도 임피던스 변화량에 따른 강우 여부 및 강우량을 판단할 수 있으며, 상기 감지 전극(22)의 형상에 따라서도 그 측정 감도가 달라진다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기와 같은 평면 형상을 가진 감지 전극(22)을 형성한다.At this time, the
따라서, 실시 예에서는 카본 마이크로 코일의 함량비 조절에 의한 조성, 최적화된 전극 형상 및 구동부(24) 장착 위치 등과 같은 다양한 요소의 최적화가 중요하다.Therefore, in the embodiment, it is important to optimize various factors such as the composition by adjusting the content ratio of the carbon microcoils, the optimized electrode shape, and the mounting position of the
또한, 상기 설명한 바와 같이 임피던스는 실수(real)부와 허수(reactace)부로 구성되며, 허수부는 양의 허수부(inductive)와 음의 허수부 (capacitive)로 구성되는데, 이때 상기 탄소 미세 코일을 포함하는 레인 센서(20)는 상기 양의 허수부(inductive)와 음의 허수부(capacitive)의 두가지 특성 변화를 이용하여 측정한다.In addition, as described above, the impedance is composed of a real part and an imaginary part, and the imaginary part is composed of a positive inductive part and a negative capacitive part, including the carbon fine coil. The
즉, 비가 올 때, 비의 양에 따라 차량의 전면 유리(10)에 가해지는 힘(force)이 달라지고, 또한 상기 전면 유리(10)에 존재하는 물(빗방울)의 양도 달라진다.That is, when it rains, the force applied to the
이때, 카본 마이크로 코일(CMC:Carbon Micro Coil)은 그 이름과 같이 아주 미세한 코일 집단으로 이루어져 있으며, 유전상수를 가지고 있는 유전체이기도 하다.At this time, the carbon micro coil (CMC:Carbon Micro Coil), as its name suggests, consists of a group of very fine coils, and is also a dielectric with a dielectric constant.
이때, 상기 힘(force)은 이 inductive 성분의 변화, 즉 탄소 미세 코일의 특성 변화를 통해 측정하고, 상기 전면 유리(10) 위에 존재하는 물의 양은 유전상수 변화에 의한 capacitive 변화에 의해 측정된다..At this time, the force is measured through a change in the inductive component, that is, a change in the characteristics of the carbon fine coil, and the amount of water present on the
즉, 상기 레인 센서(20)를 구성하는 각각의 층은 특정 유전상수를 가진 유전체 역할을 하는데, 상기와 같이 비가 온다면 전극 입장에서는 물이라는 유전체가 새로 존재하게 되며, 이에 따른 capacitive 변화가 생기게 된다..That is, each layer constituting the
이때, 상기 반응층(23)의 면적에 따라 실수(real)부는 조절이 가능하고, 비가 올때 위의 설명과 같이 inductive와 capacitive값 변화에 의해 임피던스 값 변화가 생긴다.At this time, the real part can be adjusted according to the area of the
따라서, 실시 예에서는 상기와 같은 레인 센서(20)의 inductive와 capacitive 값 변화에 따른 임피던스 값 변화를 감지하여 강우 여부 및 강우량을 판단한다.Therefore, in the embodiment, whether or not it rains and the amount of rain are determined by detecting a change in the impedance value according to a change in the inductive and capacitive values of the
한편, 상기와 같은 레인 센서(20)은 전면유리(10)의 안쪽에 실리콘과 같은 접착 부재(도시하지 않음)을 형성하고, 상기 접착 부재에 의해 상기 전면 유리(10)의 특정 내부 영역에 장착된다.On the other hand, the
이때, 상기 레인 센서(20)는 상기 접착 부재가 가지는 유전 상수까지 고려하여 임피던스 변화를 감지한다.At this time, the
[제 2 실시 예의 감지 전극][Sensing electrode of the second embodiment]
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 감지 전극의 평면도이다.9 is a plan view of a sensing electrode according to a second embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 제 2 실시 예에 따른 감지 전극(22A)은 상호 마주보는 면이 평면이 아닌 곡면을 가진다.Referring to FIG. 9 , the
따라서, 제 1 감지 전극은 최상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 감소하다가 제 1 지점에서부터 다시 폭이 점차 증가하게 되며, 또한 제 2 지점에서부터 다시 폭이 점차 감소하게 되고, 또한, 제 3 지점에서부터 다시 폭이 점차 증가하게 된다.Accordingly, the width of the first sensing electrode gradually decreases from the top to the bottom, the width gradually increases again from the first point, the width gradually decreases again from the second point, and the width decreases again from the third point. this gradually increases.
또한, 제 2 전극은 최상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 증가하다가, 제 1 지점에서부터 다시 폭이 점차 감소하게 되고, 또한 제 2 지점에서부터 폭이 점차 증가하게 되고, 또한 제 3 지점에서부터 다시 폭이 점차 감소하게 된다.In addition, the width of the second electrode gradually increases from the top to the bottom, the width gradually decreases again from the first point, the width gradually increases from the second point, and the width gradually increases again from the third point. will decrease
상기와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 감지 전극은 측면이 곡면을 가지도록 형성됨으로써, 동일한 센서 면적에서 감지 영역을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 센서 감지 능력을 향상시킬 수 있다.As described above, since the sensing electrode according to the second embodiment of the present invention is formed to have a curved side surface, the sensing area can be maximized in the same sensor area, and thus the sensor sensing ability can be improved.
[제 3 실시 예의 감지 전극][Sensing electrode of the third embodiment]
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 감지 전극의 평면도이다.10 is a plan view of a sensing electrode according to a third embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 제 3 실시 예에 따른 감지 전극(22B)은 복수의 분기 전극을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the sensing electrode 22B according to the third embodiment may include a plurality of branch electrodes.
즉, 제 1 감지 전극은 제 1 방향(바람직하게는, Y축 방향)으로 연장되는 제 1 몸체(221) 및 상기 제 1 몸체(221)로부터 상기 제 2 감지 전극 방향으로 돌출되는 복수의 분기 전극(222, 223, 224)를 포함한다. That is, the first sensing electrode includes a
또한, 제 2 감지 전극은 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 몸체(225)와, 상기 제 2 몸체(225)로부터 상기 제 1 감지 전극 방향으로 돌출되는 복수의 분기 전극(226, 227)을 포함한다.In addition, the second sensing electrode includes a
여기에서, 상기 제 1 감지 전극을 구성하는 복수의 분기 전극은 서로 일정 간격 이격된 제 1 분기 전극(222), 제 2 분기 전극(223) 및 제 3 분기 전극(224)을 포함한다.Here, the plurality of branch electrodes constituting the first sensing electrode include a
그리고, 상기 제 2 감지 전극을 구성하는 복수의 분기 전극은 제 4 분기 전극(226) 및 제 5 분기 전극(227)을 포함한다.Also, the plurality of branch electrodes constituting the second sensing electrode include a
이때, 상기 제 4 분기 전극(226)은 상기 제 1 분기 전극(222) 및 제 2 분기 전극(223) 사이에 배치되고, 상기 제 5 분기 전극(227)은 상기 제 2 분기 전극(223) 및 제 3 분기 전극(224) 사이에 배치된다.At this time, the
이때, 상기 각각의 분기 전극 사이는 일정 간격 이격되어 있으며, 상기 이격 간격은 점차 변화할 수 있다.In this case, the respective branch electrodes are spaced apart at regular intervals, and the separation intervals may gradually change.
다시 말해서, 상기 제 1 분기 전극(222)과 제 4 분기 전극(226)은 제 1 간격(W1)만큼 이격될 수 있고, 상기 제 4 분기 전극(226)과 제 2 분기 전극(223)은 상기 제 1 간격(W1)보다 큰 제 2 간격(W2)만큼 이격될 수 있다. 또한, 상기 제 2 분기 전극(223)과 제 5 분기 전극(227)은 상기 제 1 간격(W1) 및 제 2 간격(W2)보다 큰 제 3 간격(W3) 만큼 이격될 수 있다. 또한, 제 5 분기 전극(227)과 제 3 분기 전극(224)은 상기 제 1 간격(W1), 제 2 간격(W2) 및 제 3 간격(W3)보다 큰 제 4 간격(W4)만큼 이격될 수 있다.In other words, the
본 발명의 제 3 실시 예에서는 상기 다수의 분기 전극 사이의 간격을 통해 빗방울 감지 영역의 최소 사이즈 및 최대 사이즈를 조절할 수 있으며, 이에 따른 감지 능력을 향상시킬 수 있다. In the third embodiment of the present invention, the minimum size and maximum size of the raindrop detection area can be adjusted through the distance between the plurality of branch electrodes, and thus the sensing ability can be improved.
[와이퍼 구동 장치][Wiper drive device]
도 11은 실시 예에 따른 와이퍼 구동 장치를 보여주는 도면이다.11 is a view showing a wiper driving device according to an embodiment.
도 11을 참조하면, 센서부(20), 강우량 감지부(25), 메모리(30), 와이퍼(40), 모터(50), 와이퍼 구동부(60) 및 제어부(70)를 포함한다.Referring to FIG. 11 , a
센서부(20)는 상기 레인 센서를 의미하며, 상기 강우 여부에 따라 발생하는 임피던스 변화를 감지한다.The
상기 센서부(20)는 상기 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 가지고 있다.The
특히, 상기 센서부(20)는 카본 마이크로 코일과 커패시터가 병렬로 연결되는 회로 구조를 가질 수 있다.In particular, the
강우량 감지부(25)는 상기 센서부(20)와 연결되며, 강우 여부 및 강우량에 따라 발생하는 상기 센서부(20)의 임피던스 변화에 따른 발진 주파수를 발생하고, 상기 발진 주파수와 기준 주파수의 차이에 따라 강우 여부 및 강우량을 판단한다.The
이때, 상기 강우량 감지부(25)는 기설정된 필터링 영역 내에서 상기 발진 주파수와 기준 주파수의 차이 주파수가 속해있는지를 감지하며, 상기 차이 주파수가 상기 기설정된 필터링 영역 내에 존재하는 경우에만 상기 차이 주파수에 대응하는 디지털 값을 출력한다.At this time, the
상기 강우량 감지부(25)의 상세 구성 및 동작에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.The detailed configuration and operation of the
메모리(30)에는 차량의 각종 구성요소를 제어하기 위한 정보가 저장된다.Information for controlling various components of the vehicle is stored in the
특히, 메모리(30)에는 상기 강우량 감지부(25)를 통해 출력되는 상기 차이 주파수에 따른 디지털 값에 대응하여 와이퍼를 구동시키기 위한 와이퍼의 구동 조건 정보가 저장된다.In particular, the
상기 구동 조건 정보는, 와이퍼의 구동 여부 및 이에 따른 와이퍼의 구동 속도 정보를 포함할 수 있다.The driving condition information may include whether the wiper is driven and information on the driving speed of the wiper accordingly.
이때, 상기 구동 조건 정보는, 상기 강우량 감지부(25) 내에 포함된 필터의 종류에 따라 구분될 수 있다.At this time, the driving condition information may be classified according to the type of filter included in the
즉, 상기 강우량 감지부(25) 내에는 상기 센서부(20)의 특성에 따라 저역 통과 필터(LPF) 및 대역 통과 필터(BPF) 중 어느 하나의 필터가 포함될 수 있다.That is, one of a low-pass filter (LPF) and a band-pass filter (BPF) may be included in the
그리고, 상기 저역 통과 필터와 대역 통과 필터는 그의 필터링 주파수의 범위가 서로 다르게 나타난다.Also, the low-pass filter and the band-pass filter have different filtering frequency ranges.
이에 따라, 실시 예에서는 상기 메모리(30) 내에 상기 강우량 감지부(25)에 포함된 필터의 종류에 따른 출력 값에 각각 대응되는 상기 와이퍼의 구동 조건 정보를 저장한다.Accordingly, in the embodiment, the driving condition information of the wiper corresponding to the output value according to the type of the filter included in the rainfall
와이퍼(40)는 차량의 전면 유리(10)의 외부에 장착되며, 상기 전면 유리(10)에 존재하는 빗방울과 같은 물기를 제거한다.The
모터(50)는 기설정된 조건에 따라 상기 와이퍼(40)를 구동시킨다.The
와이퍼 구동부(60)는 상기 와이퍼(40)를 구동시키기 위한 조건 정보를 모터(50)에 제공한다.The
상기 조건 정보는, 상기 모터(50)를 통해 상기 와이퍼(40)로 공급될 구동 전원의 정보일 수 있다.The condition information may be information on driving power to be supplied to the
제어부(70)는 상기 강우량 감지부(25)를 통해 출력되는 출력 값을 수신하고, 상기 수신한 출력 값을 토대로 상기 와이퍼(40)를 구동시키기 위한 구동 조건을 설정한다.The
이하에서는, 상기 강우량 감지부(25)의 구성 및 동작에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the rainfall
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 카본 마이크로 코일의 특성을 나타낸 것이다.12 shows the characteristics of a carbon microcoil according to an embodiment of the present invention.
상기 카본 마이크로 코일은 도 12에 도시된 바와 같이, 평상시에는 제 1 인턱턱스 값을 가지고 있으며, 상기 카본 마이크로 코일에 힘이나 유전율이 가해짐에 따라 상기 인덕턴스 값이 감소하게 된다.As shown in FIG. 12 , the carbon micro coil normally has a first inductance value, and the inductance value decreases as force or permittivity is applied to the carbon micro coil.
상기 인덕턴스 값은 상기 카본 마이크로 코일 위에 놓이는 물질의 종류에 따라 서로 다른 감소량을 가지게 된다.The inductance value has different reduction amounts depending on the type of material placed on the carbon microcoil.
즉, 상기 인덕턴스 값은 상기 카본 마이크로 코일에 강우에 따른 빗물이 접촉하는 경우에 비교적 적은 감소량을 가지고, 사람과 같은 인체의 일부가 접촉하는 경우에는 상기 빗물이 접촉하는 경우보다는 높은 감소량을 가지며, 금속물질이 접촉하는 경우에는 상기 빗물이나 인체가 접촉한 경우보다 더 높은 감소량을 가지게 된다.That is, the inductance value has a relatively small amount of decrease when rainwater due to rainfall contacts the carbon microcoil, and has a higher decrease amount than when rainwater contacts when a part of the human body such as a person contacts, When the material is in contact, it has a higher reduction amount than when the rainwater or the human body is in contact.
도 13은 도 11에 도시된 강우량 감지부(25)의 구성을 보여주는 도면이다.FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the rainfall
도 13을 참조하면, 강우량 감지부(25)는 제 1 주파수 발생기(251), 제 2 주파수 발생기(252), 차이 주파수 발생기(253), 필터(245) 및 아날로그 디지털 컨버터(255)를 포함한다.Referring to FIG. 13 , the
제 1 주파수 발생기(251)는 상기 센서부(20)와 연결되며, 상기 센서부(20)의 임피던스 변화에 따른 제 1 주파수를 발생한다.The
상기 제 1 주파수 발생기(251)는 LC 발진 회로로 구성될 수 있다.The
바람직하게, 상기 제 1 주파수 발생기(251)는 상기 센서부(20)를 구성하는 카본 마이크로 코일과 커패시터를 사용하여, 상기 카본 마이크로 코일의 인덕터스 값의 변화에 의해 변화하는 발진 주파수를 발생하도록 구성된다.Preferably, the
즉, 상기 제 1 주파수 발생기(251)는 윈드 실드에 부착되는 카본 마이크로 코일를 사용하여, 상기 센서부(20)에 의한 발진 주파수를 발진시킨다.That is, the
다시 말해서, 상기 센서부(20)를 구성하는 카본 마이크로 코일의 인덕턴스 값과 커패시터의 커패시턴스 값은 상기 제 1 주파수 발생기(251)의 발진 주파수를 결정한다. In other words, the oscillation frequency of the
제 2 주파수 발생기(252)는 기준 발진기일 수 있으며, 기준 발진 주파수에 대응하는 제 2 주파수를 발생한다.The
이때, 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생하는 제 1 주파수는 미세한 변화를 가질 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 제 1 실시 예에서는 상기 필터(245)를 저역 통과 필터로 구성한다.At this time, the first frequency generated by the
아래에서는 상기 필터(245)가 저역 통과 필터로 구성된 것으로 가정하여 설명하기로 한다.In the following description, it is assumed that the filter 245 is configured as a low-pass filter.
이때, 상기 센서부(20)에 강우가 발생하지 않는 상태에서, 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생한 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수 발생기(252)에서 발생하는 제 2 주파수는 동일한 값을 가지도록 설정될 수 있다.At this time, in a state where no rainfall occurs in the
그리고, 상기 센서부(20)에 강우가 발생하면, 강우량에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 커지게 되며, 상기 커지는 차이 값을 토대로 상기 강우량을 판단할 수 있도록 한다.Also, when rainfall occurs in the
이때, 상기 센서부(20)에 포함되는 카본 마이크로 코일의 인덕턴스를 L이라 하고, 커패시터의 커패시턴스를 C라 하면, 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생하는 제 1 주파수(ω0)는 수학식 1과 같다.At this time, assuming that the inductance of the carbon microcoil included in the
그리고, 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생하는 제 1 주파수에 대응하는 제 1 전압 값(V0)은 아래의 수학식 2와 같다.Also, the first voltage value V0 corresponding to the first frequency generated by the
또한, 상기 제 2 주파수 발생기(252) 발생하는 제 2 주파수에 대응하는 제 2 전압 값(Vr)은 아래의 수학식 3과 같다.In addition, the second voltage value Vr corresponding to the second frequency generated by the
차이 주파수 발생기(253)는 상기 제 1 주파수 발생기(251) 및 상기 제 2 주파수 발생기(252)와 연결되며, 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생한 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(252)에서 발생한 제 2 주파수의 차이에 대응하는 차이 값을 출력한다.The
이때, 상기 차이 주파수 발생기(253)에서 발생하는 차이 값(Vdmod)는 아래의 수학식 4와 같다.At this time, the difference value (Vdmod) generated by the
여기에서, 상기 차이 값이 상기 수학식 4와 같은 값을 가지는 이유는, 상기 센서부(20)에 강우가 발생하지 않는 경우에는 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생하는 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(252)에서 발생하는 제 2 주파수가 서로 동일한 값을 가지기 때문이다.Here, the reason why the difference value has the same value as Equation 4 is that when rain does not occur in the
필터(245)는 상기 차이 주파수 발생기(253)에서 발생하는 출력 값을 필터링하여 필터링된 출력 값을 출력한다.The filter 245 filters the output value generated from the
이때, 상기 필터(245)에는 일정한 크기의 주파수 범위에 대응하는 필터링 영역이 존재하며, 상기 필터링 영역 내에서 상기 차이 주파수 발생기(253)의 출력 값을 필터링한다.At this time, the filter 245 has a filtering area corresponding to a frequency range of a certain size, and the output value of the
여기에서, 상기 필터링 영역은, 상기 필터(245)의 종류와, 상기 센서부(20)에 강우가 발생하였을 경우에 나타나는 카본 마이크로 코일의 변화 특성에 의해 결정될 수 있다.Here, the filtering area may be determined by the type of the filter 245 and the change characteristics of the carbon microcoil appearing when rain occurs in the
상기 카본 마이크로 코일의 변화 특성에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.The change characteristics of the carbon microcoils will be described in more detail below.
한편, 상기 필터(245)의 종류는 상기 카본 마이크로 코일의 구조에 의해 결정될 수 있다.Meanwhile, the type of filter 245 may be determined by the structure of the carbon micro coil.
즉, 상기 카본 마이크로 코일의 인덕턴스 값이 강우 여부 및 강우량에 따라 큰 범위 내에서 변화하지 않고 미세하게 변화하며, 상기 미세하게 변화하는 값에 따라 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생하는 제 1 주파수가 상기 제 2 주파수 발생기(252)에서 발생하는 제 2 주파수와 큰 차이가 없는 경우에는 상기 필터(245)를 저역 통과 필터로 구성할 수 있다.That is, the inductance value of the carbon microcoil does not change within a large range depending on whether or not it rains and the amount of rainfall, but changes minutely, and the first frequency generated by the
그리고, 상기 상기 카본 마이크로 코일의 인덕턴스 값의 변화에 따라 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생하는 제 1 주파수가 상기 제 2 주파수 발생기(252)에서 발생하는 제 2 주파수와 큰 차이가 있는 경우에는 상기 필터(245)는 대역 통과 필터로 구성할 수 있다.And, when the first frequency generated from the
다시 말해서, 상기 필터(245)의 종류는 상기 센서부(20)를 구성하는 카본 마이크로 코일의 면적 등과 같은 구조에 의해 결정될 수 있다.In other words, the type of filter 245 may be determined by a structure such as an area of a carbon microcoil constituting the
아날로그 디지털 컨버터(255)는 상기 필터(245)를 통해 출력되는 출력 값을 디지털 값으로 변환하여 출력한다.The analog-to-
도 14 내지 16은 본 발명의 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.14 to 16 are diagrams illustrating changes in difference frequency values according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 상기 센서부(20)에 특정 물질이 접촉하지 않으면서 유전율 변화가 발생하지 않는 경우, 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생하는 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(252)에서 발생하는 제 2 주파수는 동일한 주파수를 가질 수 있다.Referring to FIG. 14, when a specific material does not contact the
따라서, 상기 강우가 발생하지 않는 상태에서 상기 차이 주파수 발생기(253)에서 출력되는 출력 값에 따라 상기 필터(245)에서 필터링된 출력 값은 거의 DC 전압 수준이다.Accordingly, an output value filtered by the filter 245 according to an output value output from the
그리고, 도 15를 참조하면, 상기 센서부(20)에 특정 물질이 접촉하면서 유전율 변화가 발생하고, 상기 접촉 물질이 강우에 의한 빗물인 경우, 상기 필터(245)에서 필터링되는 출력 값은 기설정된 필터링 영역 내에서 주파수 쉬프트가 발생하게 된다.And, referring to FIG. 15, when a specific material contacts the
다시 말해서, 강우가 발생함에 따라 상기 센서부(20)의 카본 마이크로 코일의 인덕턴스 값의 변화가 발생하게 되면, 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생하는 제 1 주파수의 변화가 발생하게 되며, 이에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 존재하게 된다.In other words, when the inductance value of the carbon micro coil of the
이때, 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수는 상기 발생한 강우의 강도(강우량)에 따라 증가하게 된다.At this time, the difference frequency between the first frequency and the second frequency increases according to the intensity (rainfall amount) of the generated rainfall.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수의 값에 따라 상기 강우량을 판단할 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 필터(245)에서 출력되는 신호에 따른 주파수 도메인 변화량에 따라 강우 여부 및 강우량을 판단한다.Accordingly, in an embodiment of the present invention, the amount of rainfall may be determined according to a difference frequency value between the first frequency and the second frequency. In other words, in the embodiment of the present invention, whether or not it rains and the amount of rain is determined according to the amount of change in the frequency domain according to the signal output from the filter 245.
여기에서, 상기 제 1 주파수와 제2 주파수의 차이는 강우에 따른 빗물이나 습기에 의해 발생할 수 있고, 이와 다르게 다른 이물질에 의해서도 발생할 수 있다.Here, the difference between the first frequency and the second frequency may be caused by rainwater or moisture caused by rainfall, or may be caused by other foreign substances.
상기 이물질에는 인체, 종이, 돌 및 금속 물질 등을 포함할 수 있다.The foreign material may include a human body, paper, stone, and metal material.
여기에서, 상기 카본 마이크로 코일은 강우에 의한 인덕턴스 값의 변화 정도와, 상기 인체, 종이, 돌 및 금속 물질 등과 같은 이물질에 의한 인덕턴스 값의 변화 정도가 서로 다르게 나타난다.Here, the degree of change in inductance value due to rain and the degree of change in inductance value caused by foreign substances such as the human body, paper, stone, and metal material are different from each other in the carbon micro coil.
다시 말해서, 상기 카본 마이크로 코일의 인턱턴스 값은 상기 강우에 의해 발생하는 변화의 임계점과, 상기 인체, 종이, 돌 및 금속 물질 등과 같은 이물질에 의해 발생하는 변화의 임계점이 다르게 나타난다.In other words, the critical point of the change in the inductance value of the carbon microcoil is different from the critical point of the change caused by the human body, paper, stone, metal, and the like.
따라서, 상기 인덕턴스 값의 변화 임계점(카본 마이크로 코일의 변화 특성)에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 강우에 의해 발생한 것인지 아니면 이물질에 의해 발생한 것인지를 구분할 수 있다.Accordingly, it is possible to distinguish whether the difference between the first frequency and the second frequency is caused by rain or foreign matter according to the change threshold point of the inductance value (change characteristic of the carbon microcoil).
그리고, 실시 예에서는 상기 각각의 물질에 의해 발생하는 상기 카본 마이크로 코일의 변화 특성에 따라 상기 필터(245)의 필터링 영역을 결정하고, 상기 결정한 필터링 영역 내에서 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 발생하는 경우에만 선택적으로 와이퍼를 구동시킬 수 있다.In an embodiment, a filtering area of the filter 245 is determined according to the change characteristics of the carbon microcoil generated by each material, and a difference between the first frequency and the second frequency is determined within the determined filtering area. It is possible to selectively drive the wiper only when a
도 16을 참조하면, 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 상기 강우가 아닌 이물질에 의해 발생한 경우, 상기 차이 주파수는 상기 필터(245)의 필터링 영역을 벗어난 주파수를 가질 수 있다.Referring to FIG. 16 , when the difference between the first frequency and the second frequency is caused by a foreign substance rather than the rain, the difference frequency may have a frequency outside the filtering area of the filter 245 .
이때, 상기 차이 주파수는 도 16에 도시된 바와 같이, 필터링 영역 내에 포함되어 있지 않기 때문에, 이와 같은 경우에는 상기 와이퍼를 구동시키지 않는다.At this time, since the difference frequency is not included in the filtering area as shown in FIG. 16, the wiper is not driven in this case.
도 17은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.17 is a diagram showing changes in difference frequency values according to the second embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 상기 센서부(20)의 설계가 강우가 발생하지 않은 경우에서의 제 1 주파수가 제 2 주파수와 차이가 존재하고, 상기 강우가 발생하는 상황에서의 제 1 주파수의 증감 정도가 큰 경우, 상기 필터(245)는 대역 통과 필터로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 17, in the design of the
이때, 상기 필터(245)의 필터링 영역은 상기 저역 통과 필터로 구성된 경우와는 다른 주파수 범위를 가질 수 있다.In this case, the filtering region of the filter 245 may have a frequency range different from that of the low-pass filter.
그리고, 상기 필터링 영역 내에서 상기 차이 주파수의 변화에 따라 발생하는 차이 주파수의 이동 정도에 따라 강우 여부 및 강우량을 판단할 수 있다.In addition, it is possible to determine whether or not it rains and the amount of rainfall within the filtering area according to the degree of movement of the difference frequency generated according to the change of the difference frequency.
이때, 상기 필터(245)가 대역 통과 필터인 경우, 상기 차이 주파수 발생기(253)의 출력 값은 아래의 수학식 5와 같다.At this time, when the filter 245 is a band pass filter, the output value of the
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 구동 장치의 구동 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.18 is a flowchart illustrating a method of driving a wiper driving device step by step according to an embodiment of the present invention.
도 18을 참조하면, 먼저 제 1 주파수 발생기(251)는 센서부(20)를 구성하는 카본 마이크로 코일의 인덕턴스 값에 따른 제 1 주파수를 발생한다(10단계).Referring to FIG. 18 , first, the
그리고, 제 2 주파수 발생기(252)는 기설정된 기준 발진 주파수에 대응하는 제 2 주파수를 발생한다(11단계).Then, the
이어서, 차이 주파수 발생기(253)는 상기 제 1 주파수 발생기(251)에서 발생된 제 1 주파수와, 제 2 주파수 발생기(252)에서 발생된 제 2 주파수를 수신하고, 그에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수를 출력한다(12단계).Next, the
이에 따라, 필터(245)는 상기 출력되는 차이 주파수를 필터링하여, 기설정된 필터링 영역 내에 상기 차이 주파수가 존재하는지를 판단한다(13단계).Accordingly, the filter 245 filters the output difference frequency and determines whether the difference frequency exists within a preset filtering area (step 13).
그리고, 상기 차이 주파수가 기설정된 필터링 영역 내에 존재하면, 아날로그 디지털 컨버터(255)는 상기 차이 주파수에 대응하는 출력 값을 생성하여 출력한다. 그리고, 제어부는 상기 출력되는 출력 값을 수신하고, 상기 수신한 출력 값을 토대로 강우 여부 및 이에 따른 강우량을 검출한다(14단계).And, if the difference frequency exists within a predetermined filtering range, the analog-to-
이어서, 제어부는 상기 검출한 강우량을 토대로 와이퍼의 구동 조건을 결정하고, 상기 결정된 구동 조건에 따라 와이퍼의 구동이 이루어지도록 제어한다(15단계).Subsequently, the control unit determines driving conditions of the wipers based on the detected amount of rainfall, and controls the driving of the wipers according to the determined driving conditions (step 15).
한편, 상기 필터(245)는 상기 수신한 차이 주파수가 기설정된 필터링 영역 내에 존재하지 않으면, 상기 수신한 차이 주파수에 대응하는 출력 값을 출력하지 않으며, 이에 따라 상기 수신한 차이 주파수를 무시한다(16단계).Meanwhile, if the received difference frequency does not exist within a preset filtering range, the filter 245 does not output an output value corresponding to the received difference frequency, and thus ignores the received difference frequency (16). step).
즉, 이물질에 의해서 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 발생한 경우에는 상기 차이 주파수가 상기 필터링 영역 내에 존재하지 않게 되며, 이에 따라 레인 센서가 반응하지 않게 된다.That is, when a difference between the first frequency and the second frequency is caused by a foreign substance, the difference frequency does not exist within the filtering area, and thus the rain sensor does not react.
실시 예에 따르면, 강우가 발생하는 경우, 이에 즉각적으로 반응하여 강우량에 따른 구동 조건으로 와이퍼를 구동시킴으로써, 우천시에 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, when rain occurs, the driver's convenience can be improved by reacting immediately to the occurrence of rain and driving the wiper under driving conditions according to the amount of rain.
또한, 실시 예에 의하면 카본 마이크로 코일을 이용하여 강우여부 및 강우량을 판단함으로써, 기존의 광학 방식에 대비하여 차별화된 특성(응답특성, 정밀, 정확도, 소비전력, 소형화 등)의 레인 센서를 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to provide a rain sensor with differentiated characteristics (response characteristics, precision, accuracy, power consumption, miniaturization, etc.) compared to the existing optical method by determining whether or not there is rainfall and amount of rainfall using a carbon micro coil can
또한, 실시 예에 의하면, 외부 환경이 레인 센서에 영향을 미치지 않음으로써, 상기 레인 센서의 특성 보정을 위한 추가적인 보정 센서가 불필요하며, 이에 따른 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the embodiment, since the external environment does not affect the rain sensor, an additional correction sensor for correcting the characteristics of the rain sensor is unnecessary, and thus costs can be reduced.
또한, 실시 예에 의하면, 카본 마이크로 코일의 인덕턴스의 미세한 변화로도 강우 여부 및 강우량의 측정이 가능하므로, 낮은 수준의 강우의 감지도 가능하고, 이물질을 회피하기 위한 반응 영역을 설정하여 이물질에 의해 와이퍼가 구동되는 상황을 사전에 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment, since it is possible to measure whether or not it rains and the amount of rainfall even with a slight change in the inductance of the carbon microcoil, it is possible to detect low-level rainfall and set a reaction area to avoid foreign matter by foreign matter A situation in which the wiper is driven can be prevented in advance.
실시 예에 따르면, 강우가 발생하는 경우, 이에 즉각적으로 반응하여 강우량에 따른 구동 조건으로 와이퍼를 구동시킴으로써, 우천시에 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, when rain occurs, the driver's convenience can be improved by reacting immediately to the occurrence of rain and driving the wiper under driving conditions according to the amount of rain.
또한, 실시 예에 의하면 카본 마이크로 코일을 이용하여 강우여부 및 강우량을 판단함으로써, 기존의 광학 방식에 대비하여 차별화된 특성(응답특성, 정밀, 정확도, 소비전력, 소형화 등)의 레인 센서를 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to provide a rain sensor with differentiated characteristics (response characteristics, precision, accuracy, power consumption, miniaturization, etc.) compared to the existing optical method by determining whether or not there is rainfall and amount of rainfall using a carbon micro coil can
또한, 실시 예에 의하면, 외부 환경이 레인 센서에 영향을 미치지 않음으로써, 상기 레인 센서의 특성 보정을 위한 추가적인 보정 센서가 불필요하며, 이에 따른 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the embodiment, since the external environment does not affect the rain sensor, an additional correction sensor for correcting the characteristics of the rain sensor is unnecessary, and thus costs can be reduced.
또한, 실시 예에 의하면 감지 전극의 폭 변화를 통해 소량의 강수량 뿐만 아니라, 많은 양의 강수량도 정확히 감지할 수 있으며, 이에 따른 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the embodiment, not only a small amount of precipitation but also a large amount of precipitation can be accurately sensed through a change in the width of the sensing electrode, and operation reliability can be improved accordingly.
또한, 실시 예에 의하면 복수의 감지 전극에서, 상호 마주보는 면을 곡면으로 형성하여, 동일 센서 면적에서 감지 영역을 최대로 늘릴 수 있다.In addition, according to the embodiment, the surfaces facing each other in the plurality of sensing electrodes are formed as curved surfaces, so that the sensing area can be maximized in the same sensor area.
10: 전면 유리
20: 센서부
21: 기판
22: 감지 전극
23: 반응층
24: 구동부
25: 보호층
25: 강우량 감지부
30: 메모리
40: 와이퍼
50: 모터
60: 와이퍼 구동부
70: 제어부10: windshield
20: sensor unit
21: substrate
22: sensing electrode
23: reaction layer
24: driving unit
25: protective layer
25: rainfall sensor
30: memory
40: wiper
50: motor
60: wiper driving unit
70: control unit
Claims (20)
상기 기판 위에 배치된 제1 감지 전극;
상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 감지 전극과 이격된 제 2 감지 전극; 및
상기 제1 감지 전극 및 상기 제2 감지 전극을 덮으며 상기 기판 위에 배치되고, 탄소 미세 코일(Carbon Micro Coil)을 포함하는 반응층을 포함하고,
상기 제1 감지 전극은 제1 측면을 포함하고,
상기 제2 감지 전극은 상기 제1 측면과 마주보는 제2 측면을 포함하며,
상기 제1측면과 상기 제2측면 사이의 이격 간격은 제1 방향으로 갈수록 변화하며,
상기 제1 감지 전극 및 상기 제2 감지 전극은, 상기 기판 상에 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되고,
상기 제1 감지 전극 및 상기 제2 감지 전극의 각각의 폭은, 상기 제1 방향으로 갈수록 증가 또는 감소하며,
상기 제 1 감지 전극 및 상기 제 2 감지 전극은 상호 대칭되는 형상을 가지는, 레인 센서.Board;
a first sensing electrode disposed on the substrate;
a second sensing electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first sensing electrode; and
A reaction layer disposed on the substrate and covering the first sensing electrode and the second sensing electrode and including a carbon micro coil,
The first sensing electrode includes a first side surface,
The second sensing electrode includes a second side surface facing the first side surface,
The separation distance between the first side and the second side changes in the first direction,
The first sensing electrode and the second sensing electrode are disposed extending in the first direction on the substrate,
Each width of the first sensing electrode and the second sensing electrode increases or decreases in the first direction;
The first sensing electrode and the second sensing electrode have mutually symmetrical shapes, the rain sensor.
상기 기판 위에 배치된 제1 감지 전극;
상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 감지 전극과 이격된 제 2 감지 전극; 및
상기 제1 감지 전극 및 상기 제2 감지 전극을 덮으며 상기 기판 위에 배치되고, 탄소 미세 코일(Carbon Micro Coil)을 포함하는 반응층을 포함하고,
상기 제1 감지 전극은 곡면의 제1 측면을 포함하고, 상기 제2 감지 전극은 상기 제1 측면과 마주보는 곡면의 제2 측면을 포함하며,
상기 제1측면과 상기 제2측면 사이의 이격 간격은 제1 방향으로 갈수록 변화하며,
상기 제1 감지 전극 및 상기 제2 감지 전극 각각은, 상기 제1 방향으로 갈수록 폭이 증가하는 영역 및 폭이 감소하는 영역을 포함하는, 레인 센서.Board;
a first sensing electrode disposed on the substrate;
a second sensing electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first sensing electrode; and
A reaction layer disposed on the substrate and covering the first sensing electrode and the second sensing electrode and including a carbon micro coil,
The first sensing electrode includes a first side surface of a curved surface, and the second sensing electrode includes a second side surface of a curved surface facing the first side surface;
The separation distance between the first side and the second side changes in the first direction,
Each of the first sensing electrode and the second sensing electrode includes an area in which a width increases in the first direction and an area in which a width decreases in the first direction.
상기 반응층은 강우 여부에 의해 발생하는 힘 및 유전 상수 중 적어도 어느 하나의 변화에 대응하게 임피던스 특성이 변화하고,
상기 제 1 및 2 감지 전극은, 상기 반응층의 임피던스 특성의 변화에 따른 감지 신호를 출력하는,
레인 센서.According to claim 1 or 2,
The impedance characteristics of the reaction layer change in response to a change in at least one of a force and a dielectric constant caused by rain or not,
The first and second sensing electrodes output sensing signals according to changes in the impedance characteristics of the reaction layer.
rain sensor.
상기 기판 아래에 배치되고, 상기 제 1 및 2 감지 전극과 연결되며, 상기 출력되는 감지 신호를 처리하는 구동부; 및
상기 기판, 상기 구동부 및 상기 반응층을 둘러싸며 배치되는 보호층을 더 포함하는, 레인 센서.According to claim 3,
a driver disposed under the substrate, connected to the first and second sensing electrodes, and processing the output sensing signal; and
Further comprising a protective layer disposed surrounding the substrate, the driving unit and the reaction layer, the rain sensor.
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