KR20000067006A - 물체 검지 장치 - Google Patents

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조정식
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Abstract

본 발명은 물체 검지 장치에 관한 것이다.
본 발명은 제어부(130)의 발진 제어 신호에 의해 초음파 발진부(30)로부터 출력되는 초음파 발진 신호와 센서 구동부(20)로부터 출력되는 구동 전압 신호에 의해 초음파 송수신 센서(10)가 소정의 초음파 신호를 물체를 향해 발사한 후 반사 초음파 신호를 수신하면 비교부(100)가 클램프 회로부(40)와 증폭부(50), 대역 통과 필터부(60), 검파 회로부(80) 및, 평활 회로부(90)를 경유하여 입력되는 반사 초음파 신호와 가변 기준 전압부(110)의 가변 기준 전압을 비교하여 소정의 비교 신호를 출력하며, 비교부(100)의 비교 신호가 제어부(130)로 입력되면 제어부(130)가 초음파 이동 시간을 측정하고 노이즈 검지 구간에서 노이즈가 검지되었는가를 판별한 결과 노이즈가 검지되면 오동작을 방지하기 위하여 연산부(120)에 의해 계산된 거리를 표시부(140)에 표시하기 위한 거리 표시 신호를 출력하지 않도록 되어 있다.

Description

물체 검지 장치 { Apparatus for sensing an object }
본 발명은 물체 검지 장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 초음파를 이용하여 물체와의 거리를 측정하므로써 물체를 검지하도록 된 물체 검지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 물체 검지 장치는 초음파를 이용하여 물체와의 거리를 측정하므로써 물체를 검지하는 장치로서, 대표적인 예로 차량의 BWS(Back Warning System)에 응용되어 충돌 사고를 방지한다.
그러나, 상기와 같이 초음파를 이용하는 종래의 물체 검지 장치는 물체에서 반사되는 초음파 이외에 일상 생활 환경에서 발생하는 초음파 노이즈에 의해 반응하여 오동작을 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 물체와의 거리를 측정하므로써 물체를 검지할 때 물체에 반사된 초음파 성분에 혼입되는 노이즈를 검지하여 장치의 오동작을 방지하도록 된 물체 검지 장치에 관한 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 물체 검지 장치는 초음파 신호를 물체로 송출하고 물체로부터 반사되는 반사 초음파 신호를 수신하는 초음파 송수신 센서와, 초음파 발진 신호가 입력되면 상기 초음파 송수신 센서를 구동시키기 위한 구동 전압 신호를 출력하는 센서 구동부, 일정 주기와 진폭으로 초음파 발진 신호를 출력하는 초음파 발진부, 상기 초음파 송수신 센서가 수신한 반사 초음파 신호의 크기를 일정치 이하로 제한하는 클램프 회로부, 상기 클램프 회로부로부터 출력되는 반사 초음파 신호를 증폭하는 증폭부, 상기 증폭부에 의해 증폭된 반사 초음파 신호 대역 이외에 해당하는 주파수 신호를 필터링하는 대역 통과 필터부, 상기 증폭부와 대역 통과 필터부에 기준 전압을 공급하는 기준 전압 발생부, 상기 대역 통과 필터부를 통과한 반사 초음파 신호를 검파하는 검파 회로부, 상기 검파 회로부에 의해 검파된 반사 초음파 신호를 저주파 신호로 평활하는 평활 회로부, 상기 평활 회로부로부터 출력되어 입력되는 반사 초음파 신호와 가변 기준 전압을 비교한 비교 신호를 출력하는 비교부, 상기 비교부로 가변 기준 전압을 공급하는 가변 기준 전압부, 초음파 이동 시간을 근거로 하여 물체와의 거리를 계산하는 연산부, 상기 초음파 발진부로부터 출력되는 초음파 발진 신호의 발진 주기와 진폭을 제어하기 위한 발진 제어 신호를 출력하고 상기 가변 기준 전압부로부터 출력되는 가변 기준 전압을 제어하기 위한 소정의 프로그램을 수행하며 상기 비교부로부터 출력되는 비교 신호가 입력되면 초음파 이동 시간을 측정하고 노이즈 검지 구간에서 노이즈가 검지되었는가를 판별한 결과 노이즈가 검지되지 않으면 상기 연산부에 의해 계산된 거리를 표시하기 위한 거리 표시 신호를 정상적으로 출력하고 노이즈가 검지되면 상기 거리 표시 신호를 출력하지 않는 제어부 및, 상기 제어부로부터 출력되는 거리 표시 신호가 입력되면 거리 표시 신호가 나타내는 거리를 표시하는 표시부로 구성된다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 물체 검지 장치는 상기 제어부의 발진 제어 신호에 의해 상기 초음파 발진부로부터 출력되는 초음파 발진 신호와 상기 센서 구동부로부터 출력되는 구동 전압 신호에 의해 상기 초음파 송수신 센서가 소정의 초음파 신호를 물체를 향해 발사한 후 반사 초음파 신호를 수신하면 상기 비교부가 상기 클램프 회로부와 증폭부, 대역 통과 필터부, 검파 회로부 및, 평활 회로부를 경유하여 입력되는 반사 초음파 신호와 상기 가변 기준 전압부의 가변 기준 전압을 비교하여 소정의 비교 신호를 출력하며, 상기 비교부의 비교 신호가 상기 제어부로 입력되면 상기 제어부가 초음파 이동 시간을 측정하고 노이즈 검지 구간에서 노이즈가 검지되었는가를 판별한 결과 노이즈가 검지되면 오동작을 방지하기 위하여 상기 연산부에 의해 계산된 거리를 상기 표시부에 표시하기 위한 거리 표시 신호를 출력하지 않도록 되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 물체 검지 장치를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 물체 검지 장치의 동작 상태를 도시한 플로차트,
도 3은 본 발명에 따른 물체 검지 장치에 노이즈가 혼입되지 않을 때의 각각의 구성 요소들의 파형도이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10: 초음파 송수신 센서 20: 센서 구동부
30: 초음파 발진부 40: 클램프 회로부
50: 증폭부 60: 대역 통과 필터부
70: 기준 전압 발생부 80: 검파 회로부
90: 평활 회로부 100: 비교부
110: 가변 기준 전압부 120: 연산부
130: 제어부 140: 표시부
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 초음파 송수신 센서(10)는 초음파 신호를 물체로 송출하고 물체로부터 반사되는 반사 초음파 신호를 수신한다. 상기 초음파 송수신 센서(10)는 송신 센서와 수신 센서가 일체형이거나 분리형일 수 있다.
상기 초음파 송수신 센서(10)는 전기적 신호가 입력되면 이 전기적 신호에 해당하는 주파수에 공진하여 진동하는 압전 진동자에 의해 소정의 초음파를 발생시킨다.
센서 구동부(20)는 초음파 발진 신호가 입력되면 상기 초음파 송수신 센서(10)의 압전 진동자를 원하는 압력으로 구동시키기 위한 구동 전압 신호를 출력한다.
초음파 발진부(30)는 물체와의 거리를 측정하는데 사용하기 위한 초음파를 발생시키기 위하여 일정 주기와 진폭으로 초음파 발진 신호를 출력한다.
클램프 회로부(40)는 상기 초음파 송수신 센서(10)가 수신한 반사 초음파 신호의 크기를 일정치 이하로 제한한다.
상기 클램프 회로부(40)는 과도하게 큰 반사 초음파 신호가 입력됨에 따라서 아래의 증폭부가 파괴되거나 반사 초음파 신호의 크기 편차에 의해 물체의 종류 변화에 따른 장치의 검지 능력이 저하되는 것을 방지하기 위하여 반사 초음파 신호의 크기를 일정치 이하로 제한한다.
증폭부(50)는 상기 클램프 회로부(40)로부터 출력되는 미세한 크기의 반사 초음파 신호를 증폭한다.
대역 통과 필터부(60)는 상기 증폭부(50)에 의해 증폭된 반사 초음파 신호 대역 이외에 해당하는 주파수 신호를 필터링한다.
기준 전압 발생부(70)는 상기 증폭부(50)와 대역 통과 필터부(60)에 기준 전압을 공급한다.
검파 회로부(80)는 상기 대역 통과 필터부(60)를 통과한 반사 초음파 신호를 검파한다.
평활 회로부(90)는 상기 검파 회로부(80)에 의해 검파된 반사 초음파 신호를 저주파 신호로 평활한다.
평활 회로부(90)는 아래의 비교부(100)의 동작 속도가 낮아도 안정된 비교 동작을 수행할 수 있도록 하기 위하여 반사 초음파 신호를 저주파 신호로 평활한다.
비교부(100)는 상기 평활 회로부(90)로부터 출력되어 입력되는 반사 초음파 신호와 가변 기준 전압을 비교한 비교 신호를 출력한다.
가변 기준 전압부(110)는 상기 비교부(100)로 가변 기준 전압을 공급한다.
상기 가변 기준 전압부(110)는 아래의 제어부(130)가 소정의 프로그램을 수행함에 따라서 각 시간 영역마다 다른 값의 기준 전압을 발생시키므로써 물체와의 거리에 따라서 변동되는 반사 초음파 신호의 크기에 대응하여 물체 검지 능력을 향상시킨다.
연산부(120)는 상기 제어부(130)에 의해 측정된 초음파 이동 시간을 근거로 하여 물체와의 거리를 계산한다.
상기 연산부(120)는 다음과 같은 수학식에 의해 물체와의 거리를 계산한다.
제어부(130)는 상기 초음파 발진부(30)로부터 출력되는 초음파 발진 신호의 발진 주기와 진폭을 제어하기 위한 발진 제어 신호를 출력하고 상기 가변 기준 전압부(110)로부터 출력되는 가변 기준 전압을 제어하기 위한 소정의 프로그램을 수행한다.
상기 제어부(130)는 상기 비교부(100)로부터 출력되는 비교 신호가 입력되면 자체에 내장된 타이머를 이용하여 초음파 이동 시간을 측정하고 미리 설정되어 있는 노이즈 검지 구간에서 노이즈가 검지되었는가를 판별한다.
상기 제어부(130)는 발진 제어 신호를 출력한 후부터 상기 타이머를 작동시키고 상기 비교부(100)의 비교 신호가 입력되면 상기 타이머를 정지시키므로써 초음파 이동 시간을 측정한다.
상기 제어부(130)는 노이즈가 검지되지 않으면 상기 연산부(120)에 의해 계산된 거리를 표시하기 위한 거리 표시 신호를 정상적으로 출력하고 노이즈가 검지되면 장치의 오동작을 방지하기 위하여 상기 거리 표시 신호를 출력하지 않는다.
표시부(140)는 상기 제어부(130)로부터 출력되는 거리 표시 신호가 입력되면 거리 표시 신호가 나타내는 거리를 표시한다.
상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 물체 검지 장치는 다음과 같이 작동한다.
도 2를 참조하면, 상기 초음파 발생부(30)가 도 2의 (가)와 같은 초음파 발진 신호를 출력하고 상기 센서 구동부(20)가 도 2의 (나)와 같은 구동 전압 신호를 출력함에 따라서 상기 초음파 송수신 센서(10)가 소정의 초음파 신호를 출력한다.
또한, 상기 초음파 송수신 센서(10)가 노이즈가 혼입되지 않은 반사 초음파 신호를 수신하면 상기 클램프 회로부(40)는 도 2의 (다)와 같이 일정치 이하로 크기가 제한된 반사 초음파 신호를 출력한다.
상기 클램프 회로부(40)에 의해 일정치 이하로 크기가 제한된 반사 초음파 신호는 상기 증폭부(50)에 의해 도 2의 (라)에 도시된 파형으로 증폭되고 상기 검파 회로부(80)에 의해 도 2의 (마)에 도시된 파형으로 검파된 후 상기 평활 회로부(90)에 의해 도 2의 (바)에 도시된 저주파 신호 파형으로 평활된다. 이때, 도 2의 (라)에 도시된 증폭 신호 파형은 상기 검파 회로부(80)에 의해 검파되기 전에 상기 대역 통과 필터부(60)에 의해 필터링된다.
도 2의 (바)에 도시된 저주파 신호가 상기 비교부(100)로 입력되면 상기 비교부(100)는 도 2의 (바)에 도시된 저주파 신호 파형과 도 2의 (사)에 도시된 가변 기준 전압 신호를 비교하여 도 2의 (아)에 도시된 비교 신호를 출력한 후 상기 제어부(130)로 입력시킨다.
이때, 상기 비교부(100)는 도 2의 (바)에 도시된 저주파 신호의 크기가 도 2의 (사)에 도시된 가변 기준 전압 신호보다 크면 하이 상태의 비교 신호를 출력하고 도 2의 (바)에 도시된 저주파 신호의 크기가 도 2의 (사)에 도시된 가변 기준 전압 신호보다 작으면 로우 상태의 비교 신호를 출력한다.
상기 비교부(100)로부터 출력되는 비교 신호가 상기 제어부(130)로 입력되면 상기 제어부(130)는 초음파 이동 시간을 측정하는 한편, 도 2의 (자)에 도시된 노이즈 검지 구간에서 노이즈가 검지되는가를 판별한다. 실제로, 상기 제어부(130)에 의해 측정되는 초음파 이동 시간은 도 2의 (아)에 표시된 T 구간이며, 상기 T 구간은 도 2의 (바)에 도시된 바와 같이, 반사 신호가 입력되기 까지의 시간에 해당된다.
또한, 상기 연산부(120)는 상기 제어부(130)에 의해 측정된 초음파 이동 시간을 근거로 하여 상기 수학식 1에 의해 물체와의 거리를 계산한다.
도 2의 (다)에 도시된 바와 같이, 상기 클램프 회로부(40)에 의해 일정치 이하로 크기가 제한되는 반사 초음파 신호에는 노이즈가 혼입되지 않았으므로 상기 제어부(130)는 도 2의 (차)에 도시된 바와 같이 노이즈가 검지되지 않았음을 나타내고 상기 거리 표시 신호를 출력하여 상기 연산부(120)에 의해 계산된 물체와의 거리가 상기 표시부(140)에 표시되도록 한다.
도 3을 참조하면, 상기 초음파 발생부(30)가 도 3의 (가)와 같은 초음파 발진 신호를 출력하고 상기 센서 구동부(20)가 도 3의 (나)와 같은 구동 전압 신호를 출력함에 따라서 상기 초음파 송수신 센서(10)가 소정의 초음파 신호를 출력한다.
또한, 상기 초음파 송수신 센서(10)가 노이즈가 혼입된 반사 초음파 신호를 수신하면 상기 클램프 회로부(40)는 도 3의 (다)와 같이 일정치 이하로 크기가 제한된 반사 초음파 신호를 출력하며, 이 반사 초음파 신호에 혼입된 노이즈도 역시 일정치 이하로 크기가 제한된다.
상기 클램프 회로부(40)에 의해 일정치 이하로 크기가 제한된 반사 초음파 신호와 노이즈는 상기 증폭부(50)에 의해 도 3의 (라)에 도시된 파형으로 증폭되고 상기 검파 회로부(80)에 의해 도 3의 (마)에 도시된 파형으로 검파된 후 상기 평활 회로부(90)에 의해 도 3의 (바)에 도시된 저주파 신호 파형으로 평활된다. 이때, 도 3의 (라)에 도시된 증폭 신호 파형은 상기 검파 회로부(80)에 의해 검파되기 전에 상기 대역 통과 필터부(60)에 의해 필터링된다.
도 3의 (바)에 도시된 저주파 신호가 상기 비교부(100)로 입력되면 상기 비교부(100)는 도 3의 (바)에 도시된 저주파 신호 파형과 도 3의 (사)에 도시된 가변 기준 전압 신호를 비교하여 도 3의 (아)에 도시된 비교 신호를 출력한 후 상기 제어부(130)로 입력시킨다.
이때, 상기 비교부(100)는 도 3의 (바)에 도시된 저주파 신호의 크기가 도 3의 (사)에 도시된 가변 기준 전압 신호보다 크면 하이 상태의 비교 신호를 출력하고 도 3의 (바)에 도시된 저주파 신호의 크기가 도 3의 (사)에 도시된 가변 기준 전압 신호보다 작으면 로우 상태의 비교 신호를 출력한다.
상기 비교부(100)로부터 출력되는 비교 신호가 상기 제어부(130)로 입력되면 상기 제어부(130)는 초음파 이동 시간을 측정하는 한편, 도 3의 (자)에 도시된 노이즈 검지 구간에서 노이즈가 검지되는가를 판별한다. 실제로, 상기 제어부(130)에 의해 측정되는 초음파 이동 시간은 도 3의 (아)에 표시된 T 구간이며, 상기 T 구간은 도 3의 (바)에 도시된 바와 같이, 반사 신호가 입력되기 까지의 시간에 해당된다.
또한, 상기 연산부(120)는 상기 제어부(130)에 의해 측정된 초음파 이동 시간을 근거로 하여 상기 수학식 1에 의해 물체와의 거리를 계산한다.
도 3의 (다)에 도시된 바와 같이, 상기 클램프 회로부(40)에 의해 일정치 이하로 크기가 제한되는 반사 초음파 신호에 노이즈가 혼입되므로 상기 제어부(130)는 도 3의 (차)에 도시된 바와 같이 노이즈 검지 구간에서 노이즈가 검지되지 않았음을 나타내고 장치의 오동작을 방지하기 위하여 상기 거리 표시 신호를 출력하지 않는다. 따라서, 이때는 상기 연산부(120)에 의해 계산된 물체와의 거리가 상기 표시부(140)에 표시되지 않는다.
상술한 바와 같이 본 발명의 물체 검지 장치는 초음파를 이용하여 물체와의 거리를 측정하므로써 물체를 검지할 때 물체에 반사된 초음파 성분에 혼입되는 노이즈를 검지하도록 되어 있기 때문에, 장치의 오동작을 방지하고 물체 검지 능력을 향상시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 물체 검지 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명의 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

  1. 초음파 신호를 물체로 송출하고 물체로부터 반사되는 반사 초음파 신호를 수신하는 초음파 송수신 센서(10)와,
    초음파 발진 신호가 입력되면 상기 초음파 송수신 센서(10)를 구동시키기 위한 구동 전압 신호를 출력하는 센서 구동부(20),
    일정 주기와 진폭으로 초음파 발진 신호를 출력하는 초음파 발진부(30),
    상기 초음파 송수신 센서(10)가 수신한 반사 초음파 신호의 크기를 일정치 이하로 제한하는 클램프 회로부(40),
    상기 클램프 회로부(40)로부터 출력되는 반사 초음파 신호를 증폭하는 증폭부(50),
    상기 증폭부(50)에 의해 증폭된 반사 초음파 신호 대역 이외에 해당하는 주파수 신호를 필터링하는 대역 통과 필터부(60),
    상기 증폭부(50)와 대역 통과 필터부(60)에 기준 전압을 공급하는 기준 전압 발생부(70),
    상기 대역 통과 필터부(60)를 통과한 반사 초음파 신호를 검파하는 검파 회로부(80),
    상기 검파 회로부(80)에 의해 검파된 반사 초음파 신호를 저주파 신호로 평활하는 평활 회로부(90),
    상기 평활 회로부(90)로부터 출력되어 입력되는 반사 초음파 신호와 가변 기준 전압을 비교한 비교 신호를 출력하는 비교부(100),
    상기 비교부(100)로 가변 기준 전압을 공급하는 가변 기준 전압부(110),
    초음파 이동 시간을 근거로 하여 물체와의 거리를 계산하는 연산부(120),
    상기 초음파 발진부(30)로부터 출력되는 초음파 발진 신호의 발진 주기와 진폭을 제어하기 위한 발진 제어 신호를 출력하고 상기 가변 기준 전압부(110)로부터 출력되는 가변 기준 전압을 제어하기 위한 소정의 프로그램을 수행하며 상기 비교부(100)로부터 출력되는 비교 신호가 입력되면 초음파 이동 시간을 측정하고 노이즈 검지 구간에서 노이즈가 검지되었는가를 판별한 결과 노이즈가 검지되지 않으면 상기 연산부(120)에 의해 계산된 거리를 표시하기 위한 거리 표시 신호를 정상적으로 출력하고 노이즈가 검지되면 상기 거리 표시 신호를 출력하지 않는 제어부(130) 및,
    상기 제어부(130)로부터 출력되는 거리 표시 신호가 입력되면 거리 표시 신호가 나타내는 거리를 표시하는 표시부(140)
    로 구성된 것을 특징으로 하는 물체 검지 장치.
KR1019990014460A 1999-04-22 1999-04-22 물체 검지 장치 KR20000067006A (ko)

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KR1019990014460A KR20000067006A (ko) 1999-04-22 1999-04-22 물체 검지 장치

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100821264B1 (ko) * 2006-05-24 2008-04-10 단국대학교 산학협력단 수중 초음파 원격이탈 제어 시스템

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KR100821264B1 (ko) * 2006-05-24 2008-04-10 단국대학교 산학협력단 수중 초음파 원격이탈 제어 시스템

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