KR20010006095A - 레인센서의 작동을 위한 방법과 장치 - Google Patents

레인센서의 작동을 위한 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

차창(11)의 빗물에 따라서 하나의 센서신호(18, 22)가 출력되는 레인센서를 작동하는 방법과 그에 따른 장치가 제안되었으며, 센서신호(18, 22)에 따라서 제어신호(28)를 레인센서(10)에 센서신호(18,22)를 제어하기 위한 제어기(16)를 포함하고 있으며, 동시에 장치의 접속과정을 발생하기 위한 신호평가를 위해서 센서신호(18, 22)와 부가적으로 제어신호(28)가 사용된다.

Description

레인센서의 작동을 위한 방법과 장치{process and device for operating a rain sensor}
독일 특허 출원 DE-OS 41 12 847호로 부터 장치와 접속되어 제어회로에 의해 제어되는 하나의 센서, 센서신호(sensor signal)를 신호대기장소로 출력하는 수신기(receiver), 그리고 센서신호에 따라서 와이퍼블레이드(wiperblade)를 작동시키기 위해 접속신호(connect signal)가 출력되는 평가기(elvaluator)를 포함하고 있는 레인센서 작동 장치가 공개되었다.
더나아가서 차창의 청결정도에 따라 센서신호를 설정 정상 수준값(standard pegel)으로 제어하는 제어기(regulator)가 구비되어 있다. 이를 위해서 제어기는 제어를 지연하기 위해서 설정 정상 수준값을 송신기(transmitter)의 제어회로에 출력한다. 또는 제어기가 이미 증폭된 센서신호의 증폭도(amplification factor)를 지연되하도록 제어신호를 출력한다. 이러한 제어에 의해서 레인센서의 각각의 구성 조립체에 대한 생산오차 또는 허용오차가 레인센서가 조립될 때에 전영역에서 상쇄가 된다.
그러나 제어기는 청결하고 건조한 차창에 따른 센서신호를 특히 초기에는 정상수준값으로 제어하고, 센서작동이 계속해서 진행하면서 제어기의 제어신호(regulating signal)가 센서신호와 비교해서 극도로 지연이 되는것 만을 허락하여, 센서신호의 지연변경이 정확히 제어가 되지 않는다. 다시말해서 이러한 제어는 확실히 레인센서의 단한번의 지연 스케일링(scaling)만이 시도되는 것이 단점이다.
이러한 제어는 즉 센서신호의 평가는 단지 어떠한 설정 활동영역 내에서만 이루어지도록 하고 있다. 또한 미세한 센서신호에 있어서 센서신호의 변경은 진폭이 큰 센서신호의 동일한 상대적인 변경보다도 제어가 더욱 악화된다는 단점을 갖는다.
본발명은 주요청구항의 상위 개념에 따른 레인센서(rain sensor)의 작동을 위한 방법과 장치에 관한 것이다.
도 1은 레인센서의 제어회로의 도식적인 회로도,
도 2는 제어신호와 센서신호를 평가하기 위한 회로도,
도 3은 제어회로의 회로도의 또다른 실시예를 도시한 회로도
주요 청구항의 본 발명의 장치는 제어기가 차창의 빗물 정도에 따라서 레인센서를 제어하고, 또한 센서신호와 제어기의 부가적인 제어신호가 평가를 위해서 평가회로(evaluate circuit)로 송출되는 장점을 갖는다. 이러한 방법으로 센서신호의 완전한 제어없이도 제어신호와 활동영역이 센서신호에 따라서 직접 그리고 신속하게 작용한다. 이에 따라서 센서신호의 활동영역은 매우 좁게 선택될 수 있고, 적당히 증폭될 때에 선명도(명확성)가 더욱 증가된다.
종속항에서 실시되고 있는 처방을 통해서 주요 청구항에서 제시하고 있는 주안점의 개선이 가능하게 된다. 특히 레인센서를 위해서 제어회로로 부터 평가회로가 공간적으로 분리되는 것이 장점이며, 또한 이러한 분리에 의해서 제어계(control electric)를 통한 제어와 마이크로 콘트롤러(micro controller)의 평가가 가능하도록 되어 있다.
또한 평가회로는 자동차의 중앙 처리 장치(central processing unit)에 마이크로 콘트롤러의 한부분이 되는 것이 장점이다.
더나아가서 마이크로 콘트롤러는 하나의 부속품으로써 단지 신호만을 평가하기 때문에 미소한 출력능력과 미소한 클락 주파수(clock frequency)로 작동된다는 장점을 가지고 있다.
또다른 장점은 제어기가 센서의 활동영역을 연속적으로 또는 단계적(steping)으로 제어하고, 이에 따라 공간이 절약되는 ASIC(또는, 직접회로 IC)으로 구성된다는 점이다.
특히 분리된 센서신호와 제어신호를 마이크로 콘트롤러에 전송시키는 것이 또다른 장점이다. 이를 통해서 마이크로 콘트롤러 입력부(input)의 활동 영역과 고도의 해상도를 얻게 된다.
또다른 장점은 센서신호의 평가를 위한 차동 증폭기(differential amplifier)의 사용이다. 차동 증폭기를 사용하므로써 차동된 활동영역이 설정되고, 따라서 미세한 신호변경(두 신호의 차이로 인한 신호 차이값)이 평가회로에서 고도의 선명도를 가지고 평가된다.
본발명의 실시예는 도면에서 도시되어 있으며 다음의 기술에서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 하나의 레인센서(10)를 도시하고 있으며, 이때의 레인센서(10)는 적어도 하나의 송신기(12)와 수신기(14)를 구비하고 있고, 제어회로에서 제어기(16)와 함께 작동된다. 레인센서는 습도를 통해서, 즉 자동차 차창(11)의 빗물을 감지하고, 와이퍼 블레이드의 닦이는 곳에서(그러나 여기서는 도시되어 있지 않은) 장치되어 있다.
레인센서(10)는 광전자(optoelectronic)의 개념에 따라 작용하고 있다. 그러나 다른 센서의 개념들이 해석을 위해서 필요하다. 예를 들어서 음향성(acoustic), 용량성(capacitive) 그리고 저항성(resistance)을 지닌 레인센서가 바로 그것이다. 즉 습도와 오염물질이 차창에 발생할 경우 음향성 레인센서는 음파를 이에 상응하는 전기적인 출력신호(output signal)로 변환시키고, 저항성 레인센서는 자신의 주행값을 변경시키며, 마지막으로 용량성 레인센서는 자신의 용량값(capacity value)을 변경시킨다.
이에 대해서 사용된 광전자 레인센서(10)는 하나의 발광센서(light emitting sensor)(12)를 포함하고 있으며, 발광센서(12)의 빛은 차창(11)과 연결되고(서로 작용체로서 연결되고), 차창(11)을 통해서 전도되며, 차창(11)의 어느 특정 장소에서 빛을 추적하는 수신기(14)에 의해 연결이 해체된다. 수신기(14)는 추적된 빛의 량을 센서신호(18)로 변환하고, 또한 센서신호(18)는 신호대기(20)에 송출된다. 이러한 신호대기(20)는 조작 증폭기(operation amplifier)에 의해서 이루어진다. 그러나 마찬가지로 다른 전류-전압-변환기의 사용이 가능하게 된다. 이러한 신호대기(20)는 레인센서(10)에 위치하게 되며, 마찬가지로 레인센서(10)의 외부에 장착된다.
한편으로는 준비된 센서신호(22, 22.1)가 제어회로의 아날로그 제어기(16)에 송출되고, 이때의 아날로그 제어기(16)는 센서신호(22)에 따라서 송신기(12)의 송신전류(27)을 제어한다. 이를 위해서 제어기(16)는 제어신호(28, 28.1)를 송출하며, 이때의 제어신호(28, 28.1)에 의해서 콘덴서가 축전되고, 제어 전압으로써 전류원(current soruce)(26)이 전압 제어되기 위해서 콘덴서의 콘덴서전압이 발생된다. 제어기(16)에 하나의 비교기(comparator)가 내장되어 있으며, 센서신호(22)의 수준값을 설정된 활동영역의 한계치와 서로 비교한다. 비교결과에 따라서 제어신호는 증가 또는 감소되거나 아니면 일정하게 유지된다. 더나아가서 공간절약적으로 제어 회로상의 제어기(16)는 하나의 ASIC(또는 IC)로서 자동차 차창(11)에 위치한 레인센서(10)의 하우징에 장착된다.
다른 한편으로 도 2에 따라 센서신호(22; 22.2)는 회로를 평가하기 위해 송출되며, 회로에는 그밖에 차동 증폭기(30), 아날로그-디지탈-변환기(32)와 그리고 평가회로(34)가 포함되어 있다.
본발명의 제어기(16)의 제어신호(28; 28.2)는 평가회로(34)의 제2의 AD-변환기(36)에 의해서 송출된다.
신호(22. 28)를 평가하기 위해서 마이크로 콘트롤러가 사용되고 있고, AD-변환기(32, 36)는 일반적으로 마이크로 콘트롤러에 내장되어 있다. 그리고 아날로그를 평가하는 경우에는 AD-변환기(32, 26)가 필요하지 않다.
평가회로(34)의 출력신호(40)에 의해서 후 접속 장치, 즉 자동차 와이퍼 블레이드 장치의 와이퍼 블레이드 모터(wiper blade motor)(42)와 같은 장치가 차창의 빗물 정도에 따라서 자동 제어된다.
도 2에 따른 평가회로는 자동차의 중앙 집중식 전자장치의 한 부분으로서 와이퍼 모터(42)에서나, 또는 레인 센서의 하우징에 장착된다.
도 1과 도2에 따른 본발명의 장치의 기능성은 다음의 기술에서 상세히 설명하기로 한다.
무엇보다 제어회로를 먼저 설명한다. 수신기(14)는 센서신호(18)를 신호대기(20)에 송출하고, 이어서 센서신호는 적절하게 증폭되어, 센서신호의 최대값은 예를 들어서 5 볼트에 이르게 된다. 이때의 증폭은 선형적으로 이루어진다. 제어기(16)에서는 4내지 5 볼트 사이의 센서신호(22)의 활동영역이 설정되어 있다. 제어기(16)에 송출된 신호(22)는 비교기에 의해서 활동영역내의 두개의 한계값(상한값 및 하한값)과 비교된다.
만약 센서신호(22)가 두 한계값 사이에 위치하게 되면, 제어신호(28)는 변화없이 일정하게 유지되고, 제어신호(28)를 통해서 송신 출력이 제어된다. 이미 도입부에서 기술한 바와 같이 제어신호(28)을 통해서 전압 제어된 전류원(26)의 입력전압이 제어된다. 이에 따라서 전류원(26)에 의해서 발생되는 전류(27)는 제어신호(28)에 따라서 이루어지며, 이와 동시에 송신기(12)의 송신출력이 결정된다.
그리고 센서신호(22)가 하한값 이하로 떨어질 경우에, 수신기(14)에 의해서 출력되는 센서신호(18, 22)가 재차 비교기의 활동영역으로 들어올 때까지, 제어기(16)는 증가하고 있는 제어신호(28)와 이에 따른 증가 전류(27)를 출력하게 된다.
이와 반대로 만약에 센서신호(22)가 상한값을 초과하였을 경우에, 제어기(16)는 제어신호(28), 이에 따른 전류(27) 그리고 송신출력을 함께 감소시킨다. 제어신호(28)는 센서신호(22)가 재차 활동영역에 위치할 때 까지 감소하게 된다.
도 1에 따른 제어회로의 기능성과는 무관하게 센서신호(22; 22.2)와 제어신호(28.2)는 평가회로(34)로 송출된다. 선형적으로 증폭된 센서신호(22)는 차동 증폭기(30)로 송출되며, 이때의 차동 증폭기(30)의 활동영역이 확대된다. 이러한 센서신호(22)의 최대값은 마이크로 콘트롤러의 최대 압력부에 걸리게 된다. 8-비트-마이크로 콘트롤러와 약 5 볼트의 센서신호 최대치에 대한 1 비트는 약 20 밀리볼트에 해당된다. 제어기(16)에 설정된 활동영역을 근거로 확실히 고도의 센서신호(22)의 수준값이 평가되므로서 매우 양호한 선명도를 얻을 수 있다.
평가회로(34)와 마이크로 콘트롤러에 있는 센서신호(22)의 평가와 제어신호(28)가 다음과 같이 이루어진다;
제어신호(28)가 일정하게 유지되는 동안에 평가회로(34)는 완전히 센서신호(22)를 비, 습도, 얼음 또는 오염에 의한 차창의 빗물 등의 정도와 관계해서 평가되며, 이에 따른 출력신호(40)에 의해서 와이퍼 모터를 포함한 와이퍼 블레이드 장치가 제어된다. 이를 위해 평가회로(34)에서 증폭된다. 센서신호(22)가 제1의 증폭값에 이를 경우 일반적으로 와이퍼가 작동(즉 인터벌작동 또는 간격작동)된다.
만약 활동영역에서 발생된 센서신호(22)가 작동하게 되면, 제어신호(28)의 증폭 또는 감폭에 따른 센서(12)의 출력교정이 제어기(16)에 의해서 이루어진다. 평가회로(34)는 제어신호(28)의 변경값을 감지하고, 이어서 제어신호(28)는 와이퍼 모터의 제어와 관계해서 평가된다. 그리고 센서신호(22)는 더이상 고려하지 않는다. 제어신호(28)가 또다른 평가회로(34)에서 걸려있는 증폭값에 이르므로써 와이퍼가 작동된다.
마지막으로 센서신호(22)가 활동영역에 있을 경우에는 제어신호(28)는 일정하게 유지된다. 이러한 제어신호(28)의 일정한 유지는 평가회로(34)에 의해서 감지되며, 센서신호(22)가 제어신호(28) 대신에 평가될 수 있다.
도 3은 제어회로의 또다른 실시예를 도시하고 있으며, 실시예에 있어서 제어기(16)는 센서신호(18)의 신호대기(20)를 발생시킨다. 신호대기(20)에서의 센서신호(18)를 배수 증폭시키므로써, 증폭된 센서신호(22)는 활동영역에서 제어된다. 동시에 송신기(12)의 송신출력은 전류원(26)에 의해서 일정하게 그리고 최대값에 가깝게 조정된다. 센서신호(22; 22.2)의 평가는 이미 기술된 평가방법과 유사하게 이루어진다.
도 1내지 3에 따른 실시예의 변경에 있어서 디지탈 제어기(16)가 이용되며, 이때의 디지탈 제어기(28)는 디지탈 센서신호(22)에 따라 제어신호(28)를 전압을 제어하는 전류원(26)에 송출한다. 이를 위한 제어는 제어기(16)에서 저항회로에 의해 이루어지고, 분리된 제어신호(28)에 의해 송신기(12)의 송신출력의 제어가 단계적으로 이루어진다. 도 2의 평가회로에서는 AD-변환기(32, 36)가 제외되어 있다.

Claims (10)

  1. 자동차의 와이퍼 블레이드의 자동제어를 위해서 하나의 장치가 사용되고 있으며, 하나의 송신기(12), 수신기(14)의 신호를 신호대기(20)와 이와 후접속된 하나의 평가회로(34)에 송출되는 수신기(14) 그리고 센서신호(18,22)에 따라서 센서신호(18, 22)를 제어하기 위해서 제어신호(28)를 레인센서(10)에 출력하는 제어기(16)를 포함하는 레인센서(10)를 작동하기 위한 장치에 있어서,
    센서신호(18, 22) 주변에 장치의 접속과정의 정확도를 높이기 위해서 제어신호(28)가 평가회로(34)에 송출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 평가회로(34)가 공간적으로 레인센서(10)와 제어기(16)에 거리를 두고 장착되어 있으며, 특히 자동차의 중앙 처리 장치의 한 부분을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 제어기(16)는 송신기(12)의 송신출력이 특히 레인센서의 활동영역을 위한 한계값에 도달하는 경우에 연속적으로 또는 단계적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 제어기(16)는 ASIC( 직접회로, IC)로 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 센서신호(22)의 증폭을 위해서 차동 증폭기(30)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 평가회로(34)에 송출된 제어신호(28) 또는 센서신호(22)가 아날로그(anlog) 또는 디지탈(digital)인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 장치가 와이퍼 블레이드 장치의 와이퍼 모터(42)를 제어하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 자동차 와이퍼 블레이드를 자동 제어하기 위해서 하나의 장치가 사용되고, 송신기(12), 수신기(14)의 센서신호(18)가 신호대기(20)와 이와 후접속된 평가회로에 송출되는 수신기(14) 그리고 센서신호(18, 22)에 따라서 제어신호(28)가 레인센서(10)로 센서신호(18, 22)의 제어를 위해서 출력되는 제어기(16)를 포함하는 레인센서를 작동하기 위한 방법에 있어서,
    센서신호(18, 22) 주변에 평가회로(34)의 제어신호(28)가 장치의 접속과정의 정확도를 높이기 위해서 송출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 평가회로(34)는 제어신호(28)과 센서신호(18, 22)를 평가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 평가회로(34)가 센서신호(18, 22)를 일정한 제어신호(28)일 경우에 평가되고, 제어신호(28)가 변경되었을 경우에는 제어신호(28)는 센서신호(18, 22)와 무관하게 장치의 접속과정의 정확도를 높이기 위해서 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
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