KR19980074948A

KR19980074948A - 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR19980074948A
Application number: KR1019970010978A
Authority: KR
Inventors: 유용섭
Original assignee: 김영환; 현대전자산업 주식회사
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-11-05

Abstract

본 발명은 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법에 관한 것으로, 센서마다 다른 센서의 특성을 센서 생산시에 미리 분석해서 센서 내부에 센서특성 기록장치(60)를 만들어 그 내부에 센서특성을 기록해 놓고 센서를 동작시킬 때 마다 센서의 특성을 중앙처리장치(110)에서 읽어들여 그에 대응하는 제어신호를 출력시켜주도록 동작되어 소정 센서의 응답시간이 빨라지게 되며, 소정센서의 정확한 공진주파수를 추종할 수 있도록 할 있기 때문에 센서의 감도를 현저히 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법

본 발명은 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히, 센서 내부에 센서특성 기록장치가 부가된 센서를 장치함으로서 상기 센서를 동작시킬 때 센서내부에 있는 센서특성 기록장치의 중앙처리장치가 내용을 읽어들여 센서 고유의 온도 및 공진주파수 특성을 추종하기 위한 것이다.

종래의 초음파 센서 장치는 소정의 물체를 맞고 반사된 초음파를 수신하는 초음파수신센서부(1)와; 상기 초음파수신센서부(1)에서 수신된 주파수중 전압이 최대인 공진 주파수만 통과시키는 대역통과필터부(2)와; 상기 대역통과필터부(2)를 통과한 초음파 신호는 중앙처리장치(9)에 의해 소정 잡음의 크기에 따라 증폭율을 조정하는 증폭부(3)로 구성된다.

또한, 초음파 센서 장치는 상기 증폭부(3)를 통과한 신호를 검파하는 검파부(4)와; 상기 검파부(4)를 통해 검파한 신호를 선형기준 신호와 비교하여 디지탈 값으로 변환시키는 비교부(5)와; 중앙처리장치(9)에서 출력되는 초음파신호를 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor:이하 FET라 칭함)를 이용하여 구동하는 초음파구동회로부(6)로 구성된다.

또한, 초음파 센서 장치는 상기 초음파구동회로부(6)의 구동으로 초음파를 발산하는 초음파송신센서부(7)와; 중앙처리장치(9)에 의해 계산된 거리 및 경보를 표시해 주는 경보 및 거리표시부(8)와; 상기 초음파 거리측정 시스템의 동작을 전체적으로 총괄하는 중앙처리장치(9)로 구성되었다.

이러한 종래장치는 초음파수신센서부(1)에서 소정의 물체에 맞고 반사된 초음파를 수신하면 대역통과필터부(2)에서 수신된 주파수중 전압이 최대인 공진 주파수를 통과시키고, 상기 대역통과필터부(2)를 통과한 초음파 신호는 중앙처리장치(9)에 의해 소정 잡음의 크기에 따라 증폭율을 조정시킨다.

또한, 상기 증폭부(3)를 통과한 신호는 검파부(4)에서 검파하여 검파된 신호를 기준신호와 비교하여 디지탈 값으로 변환시켜 중앙처리장치(9)에 보내게 되며, 상기 중앙처리장치(9)에서는 초음파센서의 모든 동작을 제어하게 된다.

또한, 상기 중앙처리장치(9)에서는 초음파구동회로부(6)를 통해 출력되는 초음파신호를 이용하여 초음파송신센서부(7)에서 초음파를 발산하게 되며, 상기 중앙처리장치(9)에서 제어된 경보장치 및 거리계산이 경보 및 거리표시부(8)에서 거리에 대한 정보 및 경보음이 울리도록 동작되었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 초음파센서를 이용할 때는 센서 고유의 특성인 온도 및 주파수 특성을 가지고 있어 소정 센서를 동작시킬 때는 각 센서특성을 먼저 분석해야 하고, 센서를 분석해야 하는 시간이 소모되어 센서의 초기 응답속도가 늘어나게 되는 문제점이 있으며, 또한 센서의 정확한 특성이 분석되지 않으면 센서의 감도가 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 소정 센서를 생산하기 전에 미리 센서의 특성을 분석하여 중앙처리장치에 분석된 센서특성을 기록하고 소정 센서를 동작시킬 때 센서의 특성을 중앙처리장치에서 읽어들여 그에 대응하는 제어신호를 출력시켜 주므로 인해 센서의 응답시간을 향상시킬 수 있고, 센서의 정확한 공진주파수를 추종할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 제어장치는, 소정의 물체를 맞고 반사된 초음파를 수신하는 초음파수신센서부와; 상기 초음파수신센서부에서 수신된 주파수중 전압이 최대인 공진주파수만 통과시키는 대역통과필터부와; 상기 대역통과필터부를 통과한 초음파신호를 중앙처리장치에 의해 소정 잡음의 크기에 따라 증폭율을 조정하는 증폭부와; 상기 증폭부를 통과한 신호를 검파하는 검파부와; 상기 검파부에서 검파한 신호를 선형 기준신호와 비교하여 디지탈 값으로 변환시키는 비교부와; 소정의 센서를 생산할 때 센서의 특성을 기록해 두는 센서특성기록부와; 상기 센서특성기록부에서 수신된 초음파 신호를 측정하여 공진주파수만 제어하는 공진주파수추종제어부와; 중앙처리장치에서 출력되는 초음파신호를 FET를 이용하여 구동하는 초음파구동회로부와; 상기 초음파구동회로부에서 구동되는 초음파를 발산하는 초음파송신센서부와; 중앙처리장치에서 계산된 거리와 중앙처리장치에서 제어된 경보를 출력하게 되는 경보 및 거리표시부와; 상기 비교부에서 디지털 값으로 변환된 신호를 제어하고 상기 초음파 신호를 증폭부에 보내 증폭시키며, 디지탈 값으로 변환된 제어신호를 대역통과필터부에 보내면, 송신신호를 초음파구동회로부에 보내 상기 초음파 송신센서부에 의해 출력시키며 경보 및 거리로 출력할 수 있는 데이터로 변환시켜주는 역활을 하는 중앙처리장치를 포함하여 구성됨을 기술적 구성상의 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 센서 특성장치가 부가된 초음파 센서의 제어방법에 있어서의 중앙처리장치는, 초기 상태에서 변수를 초기화시키는 변수초기화단계와; 상기 변수초기화단계에서 변수를 초기화 시킨 후 센서의 고유의 특성 및 외부온도에 따른 공진주파수의 변화를 정해진 값으로 추종시켜주며, 이때 필요한 센서특성은 센서특성 기록장치로 부터 가져오게 되는 공진주파수추종제어단계와; 상기 공진주파수추종제어단계에 의해 제어된 공지주파수를 거리측정모드로 전환하여 초음파를 손신하고 수신하며, 거리측정모드를 다시 거리계산모드로 전환시켜 시간 데이타를 거리 데이타로 변환하게 되는 거리측정 및 거리계산단계와, 거리측정 및 거리계산이 끝난 후 거리표시 및 경보모드로 전환하여 거리데이타와 경보 조건을 거리표시부로 전송하고 다시 초기단계로 전환하여 순차동작을 하는 경보 및 거리표시단계를 포함하여 구성됨을 기술적 구성상의 특징으로 한다.

이러한 본 발명 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법은 센서마다 다른 센서의 특성을 센서 생산시에 미리 분석해서 센서 내부에 센서특성 기록장치를 만들어 그 내부에 센서특성을 기록해 놓고 센서를 동작시킬 때마다 센서의 특성을 중앙처리장치에서 읽어들여 그에 대응하는 제어신호를 출력시켜주도록 동작되어 소정 센서의 응답시간이 향상되며, 소정 센서의 정확한 공진 주파수를 추종할 수 있도록 할 수 있기 때문에 센서의 감도를 현저히 높일 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 초음파 센서의 동작상태를 나타낸 기능 블럭도,

도 2는 본 발명 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법의 동작상태를 나타낸 기능 블럭도,

도 3은 본 발명 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법의 중앙처리장치 동작상태를 나타낸 알고리즘.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1,10:초음파수신센서부2,20:대역통과필터부

3,30:증폭부4,40:검파부

5,50:비교부6,80:초음파구동회로부

7,90:초음파송신센서부8,100:경보 및 거리표시부

9,110:중앙처리장치60:센서특성 기록부

70:공진주파수추종제어부

이하, 본 발명 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 제어방법의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 들어 그 구성 및 동작을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

먼저, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 본 발명 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법은 소정의 물체를 맞고 반사된 초음파를 수신하는 초음파수신센서부(10)와; 상기 초음파수신센서부(10)에서 수신된 주파수중 전압이 최대인 공진 주파수만 통과시키는 대역통과필터부(20)와; 상기 대역통과필터부(20)를 통과한 초음파 신호는 중앙처리장치(110)에 의해 소정 잡음의 크기에 따라 증폭율을 조정하는 증폭부(30)와; 상기 증폭부(30)를 통과한 신호를 검파하는 검파부(40)와; 상기 검파부(40)에서 검파한 신호를 선형 기준신호와 비교하여 디지탈 값으로 변환시키는 비교부(50)와; 소정의 센서를 생산하기 전에 미리 센서의 특성을 기록해 두고 초음파수신센서부(10)에서 수신된 내용의 특성을 읽게 되는 센서특성기록부(60)와; 상기 센서특성기록부(60)에서 수신된 초음파 신호를 측정하여 공진주파수만 제어하는 공진주파수추종제어부(70)와; 중앙처리장치(110)에서 출력되는 초음파신호를 FET를 이용하여 구동하는 초음파구동회로부(80)와; 상기 초음파구동회로부(80)에서 구동되는 초음파를 발산하는 초음파송신센서부(90)와; 중앙처리장치(110)에서 계산된 거리와 중앙처리장치(110)에서 제어된 경보를 출력하게 되는 경보 및 거리표시부(100)와; 상기 센서 특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법의 동작에 있어서 모든 시스템을 제어하는 중앙처리장치(110)를 포함하여 구성되어 본 실시예를 구성한다.

이하, 상기한 구성으로 된 장치의 동작을 도 2의 기능 블럭도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 본 발명 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법은 소정의 물체를 맞고 반사된 초음파는 초음파수신센서부(10)에서 수신하게 되고, 상기 초음파수신센서부(10)에서 수신된 주파수중전압이 최대인 공진 주파수만을 대역통과필터부(20)에서 통과시킨다.

또한, 상기 대역통과필터부(20)를 통과한 초음파 신호는 중앙처리장치(110)에 의해 소정 잡음의 크기에 따라 증폭율을 조정하게 되고 증폭부(30)에 의해 조정된 증폭율은 검파부(40)에 의해 초음파 신호를 검파하게 된다.

또한, 상기 검파부(40)에서 검파한 신호를 선형 기준신호와 비교하여 비교부(50)에서 디지탈 값으로 변환시키고, 소정의 센서를 생산하기 전에 미리 센서의 특성을 기록해 두고 센서특성기록부(60)에서는 초음파수신센서부(10)에서 수신된 내용의 특성을 읽게 된다.

또한, 상기 센서특성기록부(60)에서 수신된 초음파 신호는 공진주파수추종제어부(70)에서 측정하여 공진주파수만을 추종하게 되고, 중앙처리장치(110)에서 출력되는 초음파신호는 FET를 이용하여 초음파구동회로부(80)에서 구동하게 되며, 상기 초음파구동회로부(80)에서 구동되는 초음파 신호는 초음파구동회로부(90)에서 발산하게 된다.

또한, 중앙처리장치(110)에서 계산되고 제어된 신호는 경보 및 거리표시부(100)에서 제어신호가 출력되게 되고 상기 중앙처리장치(110)의 동작상태를 도 3의 알고리즘을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 변수초기화단계(1)에서 입력되는 변수를 초기화 시킨 후, 공진주파수추종제어단계(2)에서 센서 고유특성 및 외부온도에 따른 공진주파수의 변화를 정해진 값으로 추종시키는데, 이때에 필요한 센서특성은 센서특성 기록장치로 부터가져온다.

또한, 공진주파수추종제어단계(2)에서 제어된 공진주파수는 거리측정 및 거리계산단계(3)에서 정해진 공진주파수 값을 거리측정모드로 전환시켜 초음파를 송신하고 수신하게 되며, 전환된 거리측정모드를 거리계산모드로 전환하여 시간데이타를 거리데이타로 변환시키게 된다.

또한, 거리측정 및 거리계단계(3)에서 변환된 거리데이타와 시간데이타는 경보 및 거리표시단계(4)에서 거리표시 및 경보모드로 전환하여 거리데이타 및 경보 조건을 거리표시부로 전송한 후 다시 초기 단계로 전환하여 순차종작을 하게 된다.

따라서, 상기와 같은 중앙처리장치(110)의 동작과 센서특성기록부(60)에 의해서 센서의 응답시간이 향상되며, 소정 센서의 정확한 공진주파수를 추종할 수 있도록 할 수 있기 때문에 센서의 감도를 현저히 높일 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 센서특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어방법은, 특히 센서마다 다른 센서의 특성을 센서 생산시에 미리 분석해서 센서 내부에 센서특성 기록장치를 만들어 그 내부에 센서특성을 기록해 놓고 센서를 동작시킬 때마다 센서의 특성을 중앙처리장치에서 읽어들여 그에 대응하는 제어신호를 출력시켜주도록 동작되어 소정 센서의 응답시간이 향상되며, 소정 센서의 정확한 공진주파수를 추종할 수 있도록 할 수 있기 때문에 센서의 감도를 현저히 높일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

소정의 물체를 맞고 반사된 초음파를 수신하는 초음파수신센서부와; 상기 초음파수신센서부에서 수신된 주파수중 전압이 최대인 공진주파수만 통과시키는 대역통과필터부와; 상기 대역통과필터부를 통과한 초음파 신호는 중앙처리장치에 의해 소정 잡음의 크기에 따라 증폭율을 조정하는 증폭부와; 상기 증폭부를 통과한 신호를 검파하는 검파부와; 상기 검파부에서 검파한 신호를 선형 기준신호와 비교하여 디지탈 값으로 변환시키는 비교부와; 초음파수신센서부에서 수신된 내용의 특성을 읽게 되는 센서특성기록부와; 상기 센서특성기록부에서 수신된 초음파 신호를 측정하여 공진주파수만 제어하는 공진주파수추종제어부와; 중앙처리장치에서 출력되는 초음파신호를 FET를 이용하여 구동하는 초음파구동회로부와; 상기 초음파구동회로부에서 구동되는 초음파를 발산하는 초음파송신센서부와; 중앙처리장치에서 계산된 거리와 중앙처리장치에서 제어된 경보를 출력하게 되는 경보 및 거리표시부와; 상기 센서 특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 및 그 제어 방법의 동작에 있어서 모든 시스템을 제어하는 중앙처리장치를 포함하여서 구성됨을 특징으로 하는 센서 특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 센서특성기록부는, 소정의 센서를 생산하기 전에 사전에 센서의 특성을 기록해 둠을 특징으로 하는 센서 특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 센서특성기록부는, 센서를 동작시킬 때 센서의 특성을 중앙처리장치에서 읽어들여 그에 대응하는 제어신호를 출력시킴으로써, 센서 응답시간이 빨라짐을 특징으로 하는 센서 특성 기록장치가 부가된 초음파 센서 제어장치.
초기 상태에서 변소를 초기화시키는 변수초기화단계와; 상기 변수초기화단계에서 변수를 초기화시킨 후 센서 고유의 특성 및 외부온도에 따른 공진주파수의 변화를 정해진 값으로 추종시켜주며, 이때 필요한 센서특성은 센서특성 기록장치로 부터 가져오게 되는 공진주파수추종제어단계와; 상기 공진주파수추종제어단계에 의해 제어된 공진주파수를 거리측정모드로 전환하여 초음파를 송신하고 수신하며, 거리측정모드를 다시 거리계산모드로 전환시켜 시간 데이타를 거리데이타로 변환하게 되는 거리측정 및 거리계산단계와; 거리측정 및 거리계산이 끝난후 거리표시 및 경보 모드로 전환하여 거리데이타와 경보 조건을 거리표시부로 전송하고 다시 초기단계로 전환하여 순차종작을 하는 경보 및 거리표시단계를 포함하여 구성되는 중앙처리장치를 가지고 있음을 특징으로 하는 센서 특성 기록장치가 부가된 초음파 센서의 제어방법.