KR19980014918U

KR19980014918U - 차량용 후방 경보기

Info

Publication number: KR19980014918U
Application number: KR2019960028105U
Authority: KR
Inventors: 김기영
Original assignee: 김기영
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 1998-06-25

Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 차량용 후방경보기에 관한 것으로 송·수신이 가능한 초음파 센서와, 중앙처리장치인 CPU와 송·수신전환기를 이용하여 송·수신을 겸용할 수 있게 하여 장애물과의 거리를 검출한 다음 감지거리 설정부로 다단 설정된 거리이내 장애물이 접근하는 경우 각각 경보되게 한 것이다.

Description

차량용 후방 경보기.

제 1 도 : 본 고안의 회로 블록 예시도.

제 2 도 : 본 고안의 상세회로 예시도.

제 3 도 : 본 고안의 다른 실시예 회로도.

제 4 도 : 본 고안의 사용상태 평면도.

제 5 도 : 본 고안의 사용상태 정면도.

제 6 도 : 본 고안의 동작 타이밍도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

(10) : 초음파 센서(20) : 송·수신전화부

(30) : 수신검파부(40) : 비교부

(50) : 중앙처리장치(CPU)(60) : 음 경보부

(70) : 광 경보부(80) : 송신부

(90) : 감지거리 설정부(100) : 발진부

(110) : 전원부(120) : 리셋부

(130) : 차량(D1∼D7) : 다이오드

(R1∼R34) : 저항(C1∼C24) : 캐패시터

(Q1∼Q5) : 트랜지스터 (Ry) : 릴레이

(IC1)(IC2) : 전전압 IC(IC3) : 음원발생 IC

(SP)(SP1) : 스피커(EL) : 경광등

(BL) : 후진등(L1∼L3) : 코일

(DS) : 딥 스위치(X) : 수정진동자

(OP1)(OP2) : OP앰프(CR) : 비교앰프

(AMP) : 증폭앰프

본 고안은 초음파를 이용한 차량용 후방경보기에 관한 것으로, 상세하게는 차량이 후진으로 변속되면 초음파식 거리감지기가 후방 장애물과의 거리를 다단계로 감지하여 경보되게 한 것이다.

종래에도 차량의 후방에 초음파에 의한 거리감지기를 설치하여 후진시 후방 장애물과의 이격거리를 감지하여 경보되게 하므로서 안전운전에 기여하도록 하고 있으나 구성이 한결같이 복잡하여 고장율이 높고 가격이 고가인 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 가격이 저렴하면서 장애물의 접근 거리별 다단계로 경보되게 하는 차량용 후방 경보기를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 송·수신이 가능한 초음파 센서와, 중앙처리장치인 CPU와, 송·수신 전환기를 이용하여 송·수신을 겸용할 수 있게 하여 장애물과의 거리를 검출한 다음 감지거리 설정부로 다단 설정된 거리 이내로 장애물이 접근하는 경우 각각 경보되게 한 것으로, 이하 본 고안의 바람직한 한 가지 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 고안의 회로 블록 예시도로 초음파를 송신 및 수신할 수 있는 초음파 센서(10)와, 초음파 센서(10)를 송신 및 수신상태로 전환하는 송·수신 전환부(duplexer 또는 transmit-receive switch)(20)와, 장애물에 의해 반사되는 초음파를 수신하여 증폭 및 검파하는 수신검파부(30)와, 상기 수신검파부(30)의 검파신호를 기준신호와 비교하여 잡음 성분을 제거한 다음 CPU(50)가 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환하는 비교부(40)와, 비교부(40)로부터 출력되는 장애물 감지거리 신호를 기준 거리신호와 비교하여 기준거리 이내로 접근하면 경보신호를 출력하는 CPU(중앙처리장치 또는 마이크로 컴퓨터 : 50)와, CPU(50)로부터 경보신호가 출력되면 경보되는 음 경보부(60)와, 장애물이 더욱 접근하면 경광등과 같은 수단으로 경보되는 광 경보부(70)와, 초음파를 발진시키고 또한 적당한 세력으로 증폭시킨 다음 초음파 센서(10)로 공급하는 송신부(80), 장애물과의 감지거리를 다단계로 설정할 수 있는 감지거리 설정부(90)와, CPU 동작용 클럭주파수 및 초음파 발진신호를 공급하는 발진부(100)와, 전원부(110)와, CPU(50)를 초기화시키는 리셋부(120)를 접속하여 구성된다.

제 6 도는 본 고안의 사용상태도 및 동작 타이밍도(time chart Fig)로 감지거리 설정부(90)를 통하여 감지거리를 50Cm(L1), 80Cm(L2), 150Cm(L3)로 3단계 설정한 경우 CPU(50)는 초음파를 t1기간 송출하고 초음파 수신 전환을 위한 데드타임(dead time : t2)을 가진다음 초음파 수신으로 전환되어 장애물(반사체 : ㉮㉯㉰로부터 반사되어 오는 초음파 왕복에 따른 시간을 검출한 다음 시간단위 음속을 가산하여 반사에 따른 초음파 왕복 거리를 획득하고, 또한 상기 왕복거리를 1/2로 제산하여 장애물과의 실제거리(L1, L2, L3)를 판단하게 되며, 장애물㉰가 감지거리 설정부(90)로 설정한 거리(L3) 이내로 감지되면 음 경보부(60)로 신호간격이 긴 단속음 예컨데 삐삐삐가 1차 경보되게 하고, 장애물㉯가 더욱 근접한 거리(L2)로 감지되면 음 경보부(60)로 신호간격이 짧은 단속음 예컨데 삐삐삐삐삐가 재차 경보되게 하고, 장애물㉮가 감지거리(L2)보다 더욱 근접한 거리(L1)로 감지되면 음 경보부(60)로 연속음 예컨데 삐--하는 경보음이 출력되게 하며 사안에 따라서는 경광등과 같은 시각적인 광 경보부(70)로 시각 및 청각 경보되게 할 수도 있다.

제 3 도는 본 고안의 상세회로 예시도로, 좀 더 자세히 살펴보면 초음파 센서(10)의 출력에 캐패시터(C1)와, 저항(R1∼R3)과 트랜지스터(Q1)와, 트랜지스터 보호다이오드(D1)로 구성된 프리앰프를 접속하여 장애물이 감지거리(L1)(L2)(L3) 이내로 접근하는 경우 장애물㉮㉯㉰로부터 반사되는 초음파를 수신하여 저잡음 증폭하고, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 송·수신 전환기(DP)를 접속하여 초음파를 송·수신상태로 전환할 수 있게 한다.

상기 송·수신 전환기(DP)의 제어단자에 전류제한저항(R4)과 CPU(50)의 제어단자(RB3)를 직렬 접속하여 송·수신 제어신호가 송·수신 전환기(DP)로 전달되게 하고, 송·수신 전환기(DP)의 출력에 캐패시터(C2∼C7)(C23), 저항(R5∼R14), OP 앰프(OP1)(OP2)로 구성된 2단 증폭기를 접속하여 감지신호를 큰 신호로 증폭하고, OP앰프(OP2)의 출력에 캐패시터(C8)와 저항(R15) 및 다이오드(D2)(D3)로 구성된 검파부를 접속하고, 다이오드(D3)의 출력에 저항(R16)(R17)과 캐패시터(C10)를 갖는 비교앰프(CR)의 반전 입력단자를 접속하고, 비교앰프(CR)의 비반전단자에 저항(R18)(R19)과 캐패시터(C9)로 구성된 기준전압 설정부를 접속하여 기준전압 이하의 노이즈를 제거한 다음 CPU(50)가 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환하도록 하고, 풀업저항(R20)이 접속된 비교앰프(CR)의 출력은 CPU(50)의 신호 입력단자(RB1)에 접속하여 장애물㉮㉯㉰과의 거리감지 신호가 입력되게 한다.

CPU(50)의 클리어 단자(CLR)에 저항(R25) 다이오드(D7) 캐패시터(C18)로 구성된 리셋부(120)를 접속하여 동작전원이 공급되면 CPU가 초기화되게 하고, CPU(50)의 발진신호 출력단자(RB3)에 저항(R22∼R24), 캐패시터(C13∼R15), 코일(L3), 트랜지스터(Q2)로 구성된 초음파 증폭부를 접속하고, 상기 증폭부의 출력에 다이오드(D4)(D5)와 캐패시터(C12)로 구성된 라미트 회로를 접속하여 0.6V(또는 0.7V) 이하의 전원을 제거한 다음 저항(R21)과 코일(L1)(L2)과 캐패시터(C11)로 구성된 잔류초음파 제거회로를 접속하여 송신상태에서 수신상태로 전환될 때 잔류초음파가 신속히 제거되어 혼신이 방지되게 한다.

상기에서 초음파 센서(10)나 초음파 센서(10) 및 초음파 송·수신부는 2조 또는 그 이상으로 구성한 다음 초음파 센서를 적절히 배치시켜 초음파 감지영역을 확장시키거나 감지장소를 복수개로 할 수 있으며, 제 4도처럼 차량(130)의 뒷면 좌우측에 초음파 센서(10)를 설치하여 장애물 감지영역(각도)를 확장시킬 수 있다.

CPU(50)의 발진단자(OSC1)(OSC2)에 캐패시터(C16)(C17) 및 수정진동자(X)로 구성된 발진부(100)를 접속하여 CPU 동작용 클럭 주파수와 초음파 발진신호가 입력되게 하고, CPU의 입력단자(RA0)(RA1)(RA2)(RA3)에 풀업저항(어레이 저항 : R26∼R29)을 갖는 딥 스위치(DS)를 접속하여 감지거리(L1)(L2)(L3)를 다단계로 설정할 수 있게 하고 CPU(50)의 출력단자(RB2)에 앰프(AMP)와 스피커(SP)를 접속하여 경보음이 출력되게 한다.

한편 음 경보부(60)의 단속음 대신 음성으로 경보되게 할 수 있으며 이러한 경우 제 3 도와 같이 CPU의 경보 출력단자(RB0)에 음원발생 IC(IC3)의 트리거 단자(T.G)를 접속하고, 음원발생 IC(IC3)의 출력단자(OUT)에 저항(R31∼R33)과 트랜지스터(Q3)(Q4)로 구성된 다알링턴 증폭부를 접속하고, 상기 다알링턴 증폭부의 출력에 캐패시터(C24)와 스피커(SP1)를 직렬 접속하고, 음원발생 IC(IC3)의 발진단자(OSC)에 저항(R30)과 캐패시터(C23)와 역류방지 및 감압기능을 갖는 다이오드(D8)로 된 전원공급부를 접속하여 스피커(SP1)로 음성 경보되게 한다.

상기 음원발생 IC(IC3)에 수록하는 음원은 장애물과 접근하는 거리 단계에 따라 일예를 들면 150㎝ 접근, 80㎝ 접근, 50㎝ 접근 등과 같은 음원으로 경보되게 한다.

또한 음경보와 동시에 광 경보되게 한 경우 제 3 도와 같이 CPU(50)의 출력단자(RB5)에 전류 제한 저항(R34), 트랜지스터(Q5), 다이오드(D9), 릴레이(Ry)로 구성된 스위칭부를 접속하고 릴레이(Ry)의 개폐접점에 경광등(EL)을 접속하여 광 경보부(70)를 구성하면 될 것이다.

본 고안 회로에 동작 전원을 공급하는 전원부(110)는 차량(130)의 후진과 동시에 동작할 수 있게 후진등(BL)으로부터 전원을 취하도록 한다.

제 2 도와 같이 역류 방지용 다이오드(D6)와 캐패시터(C19∼C20) 및 정전압 IC(IC1)로 구성된 정전압부(B⁺)와 정전압부(B⁺)의 직류전원을 다소 낮은 정전압으로 출력하는 정전압 IC(IC2)와 평활용 캐패시터(C22)로 구성된 또 다른 정전압부(V_CC)를 구성하여 회로의 각 부분으로 동작전원이 공급되게 하여서 된 것이다.

이와 같이 구성하여서 된 본 고안은 제 4 도와 같이 초음파 센서(10)를 차량의 뒷부분 좌우측에 설치하고, 감지거리 설정부(90)로 감지거리(L1)(L2)(L3)를 다단 설정하여 사용하게 되는 것으로 CPU(50)는 초음파를 주기적으로 송·수신하면서 장애물과의 거리를 감시하게 된다.

즉, 차량의 후진으로 변속되면 후진등(BL)이 점등되고, 그와 동시에 전원부(110)를 통하여 본 고안 후방 경보기를 동작 전원이 공급되면 발진부(100)에 의해 CPU(50)로 동작용 클럭 주파수와 초음파 발진 주파수가 입력되며, CPU(50)의 발진신호 출력단자(RB3)을 통하여 40㎑ 부근의 초음파가 출력되고 이와 동시에 CPU(50)의 제어단자(RB4)로 송신신호가 출력되어 송·수신 전환기(DP)가 송신상태로 전환되며, CPU로부터 출력되는 40㎑ 부근의 초음파는 트랜지스터(Q2)에서 큰 세력으로 각각 증폭된 다음 다이오드(D4)(D5)와 캐패시터(C12)로 구성된 리미트회로에 의해 0.6V 이하의 잡음과 잡음성 신호가 제거된 다음 코일(L1)(L2), 캐패시터(C11), 저항(R21)으로 된 잔류초음파 제거회로를 통하여 초음파 센서(10)로 t1기간 동안 초음파가 공간으로 송신되며, 송신시간(t1)이 완료되면 CPU(50) 발진신호 출력단자(RB3)로 발진신호 출력이 차단되고, 또한 CPU(50)의 제어단자( RB4)로 송신제어 신호출력이 차단되어 초음파 송신이 중단되며, 송신이 종료되고 잔류음 제거회로에 의해 송신부(80)에 잔류하는 초음파가 제거된다.

송신이 종료된 후 수신전환을 위하여 잠시 데드시간(t2)을 가진 다음 CPU(50)의 제어단자(RB4)로 수신신호가 출력되어 송·수신전환기(DP)가 수신상태로 전환되며, 차량(130)의 후방에 장애물이 위치하여 초음파가 반사되는 경우 초음파 센서(10)로 수신된 다음 트랜지스터(Q1)로 저잡음 증폭되고, 2단 증폭기인 OP앰프(OP1)(OP2)에서 더욱 큰 신호로 증폭되고 또한 검파부로 검파된 다음 비교앰프(CR)에서 기준 전압과 비교되며, 기준전압 이하의 전압은 상기 비교앰프(CR)에서 노이즈 성분으로 간주되어 제거되고 노이즈 이외의 신호는 디지털 신호로 변환된 다음 CPU(50)의 신호입력단자(RB1)로 입력된다.

한편 CPU(50)는 상기 과정으로 초음파 송신으로부터 수신 및 입력될 때까지의 왕복시간을 획득하여 단위시간 음속을 가산하고 또한 1/2제산하여 초음파 센서(10)와 장애물과의 실제거리 신호를 획득한 다음 감지거리 설정부(90)에 의해 설정된 기준거리 신호와 비교되며, 초음파 센서(10)와 장애물㉰와의 거리신호가 기준거리(L3) 미만(또는 이내)인 경우 장애물㉰가 150㎝ 이내의 거리로 접근한 것으로 판단하여 경보 출력단자(RB2)로 경보신호가 출력하게 되고 스피커(SP)로 삐삐삐 경보음이 출력된다.

상기에서 음성경보기를 사용한 경우 단자(RB0)을 출력되는 경보신호에 의해 음원발생 IC(IC3)가 트리거(trigger)되어 미리 수록된 150㎝ 접근과 같은 음이 단자(OUT)로 출력되고 트랜지스터(Q3)(Q4)에서 큰 신호로 증폭된 다음 스피터(SP1)로 음성 출력된다.

또한, 장애물㉯가 80㎝ 이내로 더욱 접근하여 초음파 센서(10)와 장애물㉯과의 거리신호가 기준거리(L2) 이내인 겨우 장애물㉯가 80㎝ 이내의 거리로 접근한 것으로 판단하여 경보출력단자(RB2)로 경보신호를 출력하게 되며, 경보신호에 의해 상기에서 처럼 스피커(SP)로 삐삐삐삐삐와 같은 단속음이 출력되거나 단자(RB0)로 출력되는 경보신호에 의해 음원발생 IC(IC3)가 트리거되면서 80㎝ 접근과 같은 음이 증폭된 다음 스피커(SP1)로 음성출력된다.

또한 장애물㉮가 50㎝ 이내로 더더욱 접근하여 초음파 센서(10)와 장애물㉮와의 거리신호가 기준거리신호(L1) 이내인 경우 CPU(50)는 장애물㉮가 50㎝ 이내의 거리로 근접한 것으로 판단하여 경보출력단자(RB2)로 경보신호를 출력하게 되며, 단자(RB2)로 출력되는 경보신호에 의해 상기에서 처럼 스피커(SP)로 삐--와 같은 연속음이 출력되거나 단자(RB0)로 출력되는 음원 발생 IC(IC3)가 트리거 되면서 스피커(SP1)를 통하여 50㎝ 접근이라는 음성경보가 출력되며, 이와 동시에 단자(RB5)로 출력되는 경보신호에 의해 트랜지스터(Q50가 턴온되어 릴레이(Ry)가 여자되고, 경광등과 같은 비상등 경보용 부하(EL)가 광경보되어 운전자가 즉시 제동할 수 있어서 안전운전을 할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 고안은 차량의 후진시 설비 비용이 저렴한 초음파 거리 감지기(경보기)를 이용하여 장애물과의 이격거리를 다단계로 조기에 경보할 수 있으므로 안전운전을 할 수 있는 등의 효과가 있는 매우 유용한 고안이다.

Claims

초음파를 송신 및 수신할 수 있는 초음파 센서(10)와, 초음파 센서(10)를 송신 및 수신상태로 전환하는 송·수신 전환부(20)와, 수신된 초음파를 증폭 및 검파하는 수신검파부(30)와, 상기 수신검파부(30)와 상기 수신검파부(30)로 검파된 신호 중의 노이즈를 제거한 다음 디지털 신호로 변환하는 비교부(40)와, 비교부(40)의 감지거리 신호와 비교하여 장애물이 기준거리 이내로 접근하면 경보신호를 출력하는 CPU(50)와, CPU(50)로부터 경보신호가 출력되면 경보되는 음 경보부(60) 및 광 경보부(70)와, 초음파를 발진시키고 또한 적당한 세력으로 증폭시킨 다음 초음파 센서(10)로 공급하는 송신부(80), 장애물과의 감지거리를 다단계로 설정할 수 있는 감지거리 설정부(90)와, 발진부(100)와, 전원부(110)와, 리셋부(120)로 구성된 차량용 후방 경보기.