KR20010052386A - 원격 타이어 압력 감시 시스템 - Google Patents

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KR20010052386A
KR20010052386A KR1020007013111A KR20007013111A KR20010052386A KR 20010052386 A KR20010052386 A KR 20010052386A KR 1020007013111 A KR1020007013111 A KR 1020007013111A KR 20007013111 A KR20007013111 A KR 20007013111A KR 20010052386 A KR20010052386 A KR 20010052386A
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Abstract

본 발명은 타이어의 압력을 감지하고, 타이어 압력 신호를 제공하기 위한 압력 트랜스듀서(10)를 포함한 배터리 전원식 타이어 압력 센서를 제공한다. 타이어 압력 센서는 관련 차량 타이어의 타이어 압력에 대한 정보를 포함한 신호를 차량의 운전자에게 디스플레이되는 캐브 유닛(1)으로 전송기(13)를 통해 전송하도록 구성된다. 압력 센서는 타이어의 압력을 감시하고, 차량 운전자에게 임의의 수축의 초기 경고를 제공하여, 타이어 마모를 감소시키고, 연료 절약을 개선할 뿐만 아니라 안정성을 향상시킨다. 타이머(19)는 배터리 전원을 보존하기 위해 타이어 압력 센서가 이용중이지 않을 때 타이어 압력 센서를 턴오프시키도록 포함된다.

Description

원격 타이어 압력 감시 시스템{A remote tyre pressure monitoring system}
상용 차량들에 대해 정확한 타이어 압력에 대한 작은 편차조차도 타이어 마모에 악영향을 미칠 수 있고, 차량의 연료 소모를 실질적으로 증가시킬 수 있는 것으로 잘 알려져 있다. 팽창률은 타이어의 수명을 50%까지 감소시킬 수 있다. 매 다른 감지에서 양호한 상태에 있는 마모된 상용 타이어는 보통 두 번씩 트레드를 수리하여 재생할 수 있다. 그러나, 타이어 벽들이 팽창하에서 완전히 손상되면 가능하지 않다. 더욱이, 대부분의 "파열", 타이어 갈라짐 및 차량 화재는 팽창된 타이어에 의해 발생된다. 결과적으로, 대량의 차량 운영자들은 타이어 압력들을 정규적으로 확인하는데 유효한 금액을 소비한다. 그 대부분은 신뢰성있는 자동 압력 감시 시스템에 의해 불필요한 것으로 된다.
본 발명은 바퀴가 달린 차량에서 타이어의 압력을 감시하기 위한 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량의 운전자에게 타이어의 상태에 대한 정보를 제공하기 위해 차량내에 장착된 수신기로 코딩된 정보를 전송하기 위한 각각의 타이어와 관련된 개별 배터리 전원식 압력 센서들을 이용하는 타이어 압력 감시 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 압력 감시 시스템의 블럭도이다.
도 2는 도 1의 타이어 압력 감시 시스템용 타이어 압력 센서의 일 예의 블록도이다.
도 3은 도 2의 타이어 압력 센서용 온도 트랜스듀서, 압력 트랜스듀서 및 기준 전압 발생기를 구현한 회로를 나타낸다.
도 4는 도 2의 타이어 압력 센서용 타이머 및 스위치를 구현한 타이밍 회로를 나타낸다.
도 5는 도 2의 타이어 압력 센서용 전송기 및 안테나 회로의 일 예를 나타낸다.
도 6은 도 2의 타이어 압력 센서용 비휘발성 메모리 디바이스의 일 예를 나타낸다.
도 7은 도 2의 타이어 압력 센서용 마이크로컨트롤러의 일 예를 나타낸다.
도 8은 교정 루틴을 위한 동작 시퀀스를 나타낸 플로우챠트이다.
도 9은 타이어 압력 측정 루틴을 위한 동작 시퀀스를 나타낸 플로우챠트이다.
도 10 및 도 11은 도 1의 타이어 압력 감시 시스템용 캐브 유닛을 나타낸다.
도 12는 도 1의 타이어 압력 감시 시스템용 트랜스폰더 유닛의 블록도이다.
본 발명의 제1 양상에 따라서, 배터리 전원식 타이어 압력 센서는 타이어의 압력을 감지하고, 타이어 압력 신호를 제공하기 위한 압력 트랜스듀서; 전송기; 압력 트랜스듀서에 연결되며, 타이어 압력 신호에 따른 신호를 전송기로 제공하기 위한 신호 처리기; 신호 처리기에 연결되며, 타이어 압력을 측정하기 위해 소정의 간격 동안에 주기적으로 타이어 압력 센서를 자동적으로 스위치 온하고, 모든 다른 시간대에 배터리 전원을 보존하기 위해 타이어 압력 센서를 자동적으로 스위치 오프하도록 구성된 타이밍 회로를 구비하며, 타이밍 회로는 타이머 및 스위치를 구비하고, 타이머는 상기 소정의 간격 동안에 타이어 압력 센서를 턴온시키기 위해 주기적으로 스위치를 작동시켜 압력 센서를 배터리에 연결하도록 구성된다.
본 발명의 타이어 압력 센서는 모든 형태의 차량들에 적합하지만, 특히 버스, 객차, 트럭 및 화물차 등의 상용 차량들에 설비하는데 적합하다. 압력 센서는 타이어의 압력을 감시하고, 임의의 수축의 초기 경고를 차량 운전자에게 제공하여 타이어 마모를 감소하고 연료 절약을 개선할 뿐만 아니라 안전성을 개선시킨다. 본 발명의 중요한 양상은 타이어 압력을 시험하기 위해 압력 센서가 타이머의 제어하에 단지 주기적으로 스위치 온된다는 것이다. 이러한 특징들으로 인해 배터리 전원이 보존되고, 그에 따라 배터리의 수명을 효과적으로 연장하거나, 그렇지 않으면 더 작은 배터리가 사용되도록 허용한다.
바람직하게, 압력 센서는 압력 센서로부터의 전송을 식별하는데 이용된 식별 코드를 저장하기 위한 비휘발성 메모리 디바이스를 더 포함한다. 바람직하게, 비휘발성 메모리 디바이스는 또한 정확한 타이어 압력을 판단하는데 이용되는 교정 정보를 저장한다. 특히, 제조 동안에 각각의 압력 센서는 대기압에서 최대 정격 압력이 테스트될 수 있고, 몇가지 점들에서 압력 센서의 응답을 특징화하는 변수들과 같이 비휘발성 메모리 디바이스에 저장된 교정 루틴의 결과들이 테스트될 수 있다. 비휘발성 메모리의 장점은 압력 센서가 압력 측정들간의 간격에서 스위치 오프될 경우에 데이터가 손실되지 않는다는 것이다.
바람직하게, 센서 유닛은 신호 처리기에 연결되며, 온도 신호를 신호 처리기로 제공하기 위한 온도 트랜스듀서를 더 포함하고, 여기서 신호 처리기는 온도 신호에 따라 타이어 압력 신호에 온도 보상을 적용하도록 구성된다. 이러한 특징으로 인해 신호 처리기를 예컨대, -10℃ 내지 +60℃의 범위에 걸쳐 정확성을 보증하도록 압력 트랜스듀서의 출력을 정정한다. 부가적으로, 대기 온도가 예컨대 3℃ 미만으로 떨어지면, 이 정보는 도로 상태들이 위험할 수 있음을 차량 운전자에게 경고하도록 압력 센서에 의해 전송될 수 있다.
바람직하게, 신호 처리기는 압력 센서의 동작을 제어하기 위한 내장형 컴퓨터 프로그램을 갖는 마이크로컨트롤러이다. 바람직하게, 마이크로컨트롤러는 압력 측정을 하는 시간마다 배터리 전압 및 동작 온도를 기록하고, 필요한 경우에 그 정보를 전송기를 통한 전송을 위한 압력 센서 식별 코드와 함께 인코딩하도록 구성된다.
바람직하게, 전송기는 탄성 표면파(SAW:Surface Acoustic Wave) 공진기를 구비한다. 영국에서 사용을 위한 적합한 무선 주파수들은 무선 통신국의 MPT 1340에 대한 무선 규격에 따라 418MHz 및 433MHz를 포함한다. 이러한 주파수들은 현재 라이센스가 끝나있다.
본 발명의 바람직한 실례에서, 압력 센서는 차량 타이어의 밸브대상에 나사로 죄어지도록 구성된다. 이것은 압력 센서가 기존의 차량들에 개장되도록 한다. 대안으로서, 차량 타이어내에 장착하기 위한 압력 센서가 구성될 수 있다.
바람직하게, 압력 센서는 팽창된 타이어에 연결될 때까지 임의의 전송을 하지 않도록 구성된다. 이러한 특징은 타이어에 설비하기 전에 압력 센서의 전송 및 저장 동안에 배터리 전원이 보존되도록 보증한다.
본 발명의 제2 양상에 따라서, 차량에 장착하기 위한 원격 타이어 압력 감시 시스템은 본 발명의 제1 양상에 따른 복수개의 타이어 압력 센서들을 차량 캐브(cab)내에 장착하기 위한 캐브 유닛과 결합하여 구비하며, 캐브 유닛은 타이어 압력 센서들의 각각의 전송기들로부터의 전송들을 검출하기 위한 수신기; 및 압력 센서들로부터의 수신된 전송들에 따라 차량들의 타이어들에 대한 정보를 운전자에게 제공하기 위한 디스플레이를 구비한다.
본 발명의 제3 양상에 따라서, 각각의 타이어들에 연결된 복수개의 원격 타이어 압력 센서들을 포함하며, 각각의 압력 센서가 그 각각의 타이어의 상태에 대한 정보를 갖는 신호를 전송하도록 구성된, 차량용 원격 타이어 압력 감시 시스템을 위한 트랜스폰더 유닛은, 개별 압력 센서들로부터의 전송 신호들을 수신하기 위한 수신기; 압력 센서들로부터의 신호들을 처리하고, 트랜스폰더 유닛 및 타이어 위치를 식별하는 전송을 위한 코딩된 신호를 발생하기 위한 신호 처리기; 및 트랜스폰더 유닛과 관련된 타이어들에 대한 정보가 운전자에게 디스플레이될 수 있도록 하는 원격 수신기로 코딩된 신호를 전송하기 위한 전송기를 구비한다.
본 발명의 트랜스폰더 유닛은 차량 캐브 및 트레일러가 처음 연결될 때마다 트레일러의 각각의 압력 센서를 개별적으로 등록하도록 운전자에게 요구하지 않으면서, 차량 캐브내 캐브 유닛이 트레일러의 원격 타이어 압력 센서들 및 다른 압력 센서들로부터의 전송들간을 구별하도록 한다. 이것은 화물차 운전자가 트레일러를 빈번히 변화시킬 수 있기 때문에 유용하다. 차량 운전대내에 캐브 유닛은 트레일러 트랜스폰더 유닛에 대한 고유한 식별자를 "습득(learn)"할 수 있어, 트레일러 타이어들에 연결된 타이어 압력 센서들로부터의 정보를 인코딩하는 트랜스폰더에 의해 발송된 다음의 전송들을 인식할 수 있다.
본 발명의 제4 양상에 따라서, 원격 타이어 압력 감시 시스템은 본 발명의 제3 양상에 따른 트랜스폰더 유닛을 캐브 유닛과 결합하여 구비하며, 캐브 유닛은 트랜스폰더 유닛으로부터 코딩된 신호를 수신하기 위한 수신기; 코딩된 신호를 검출하고 디코딩하기 위한 신호 처리기; 및 트랜스폰더 유닛과 관련된 타이어들의 상태에 대한 정보를 운전자에게 제공하기 위한 디스플레이를 구비한다.
바람직하게, 원격 타이어 압력 감시 시스템은 트랜스폰더 유닛이 장착된 차량 트레일러를 구비한다.
바람직하게, 원격 타이어 압력 센서들은 본 발명의 제1 양상에 따른 타이어 압력 센서들이다.
본 발명은 가장 진보된 고체상태 전자 설계에 따른 동작의 간소성을 겸한다. 차량의 각각의 바퀴용 밸브 먼지 막이 캡이 타이어 압력을 감시하고, 차량 캐브내 컴퓨터 제어식 유닛으로 보고하는 본 발명에 따른 압력 센서에 의해 대체되도록 제안된다. 예컨대, 임의의 타이어에서의 압력이 예컨대, 12.5% 이상으로 까지 하강한다면, 무선 신호가 캐브내 디스플레이로 전송되어, 운전자에게 그의 타이어들중 어느것이 공기가 빠지고 있는지에 대해 경고한다. 운전자는 타이어가 손상되기 전에 움직일 시간을 가지므로, 타이머 마모 및 연료를 절약하고, 완전한 타이어 파손의 값비싼 결과들을 피하기도 한다. 또한, 임의의 압력 센서가 낮은 배터리 전원하에 있거나, 임의의 다른 방식으로 잘못되거나 고장나 있는지를 운전자에게 경고하도록 의도된다. 더욱이, 도로 수준에서의 대기 온도가 빙점에 이르면, 시스템은 가능한 도로의 얼어붙음을 경고한다. 분절된 리그들에 대해, 트레일러의 정면상에 장착된 무선 트랜스폰더 유닛은 트레일러 바퀴들에 연결된 압력 센서들로부터의 메시지들을 차량 캐브로 중계한다. 공중선 및 전선이 공급됨에 따라, 본 발명의 시스템은 차 무선기와 같이 설비하는데 용이하다. 부가적으로, 트레일러를 변화시킬 경우에, 연결하거나 차단할 것이 아무것도 없다. 캐브 유닛은 트레일러 바퀴들의 새로운 설정을 허용하도록 미리 프로그래밍되지만, 다른 리그들로부터의 압력 센서들에 응답하지 않을 것이다.
본 발명의 중요한 양상은 압력 센서들이 전형적으로 3년까지의 긴 수명을 갖는 것이다. 이것은 압력 센서가 대부분의 시간을 스위치 오프되도록 보증하는 타이밍 회로의 이용에 의해 성취된다. 전형적으로, 각각의 압력 센서는 압력 측정들간에 유효하게 1㎂ 미만의 전류를 흘릴 것이고, 스위치 온될 경우에 대략 4.5㎃의 소량의 전류만을 흘릴 것이다.
본 발명은 상용 차량 운영자들에 대해 운행 비용면에서 유효한 절약; 첫해내에 구입가의 4배에 상응하는 절약을 가져올 것이다. 이에 안전성 효과, 보다 큰 신뢰성 및 감소된 레벨의 타이어 유지관리가 부가된다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 압력 감시 시스템의 일 예를 나타낸다. 시스템은 트럭, 버스 또는 객차등의 차량의 타이어들상에, 또한 차량 캐브(트랙터) 및 개별 트레일러를 갖는 화물차상에 장착하는데 적합하다. 도시된 바와 같이, 시스템은 캐브 유닛(1) 및 제1 타이어 압력 센서 유닛들(21내지 24) 집합을 포함한다. 응용가능할 경우에, 시스템은 트레일러와 관련된 트레일러 트랜스폰더 유닛(3) 및 제2 타이어 압력 센서 유닛들(41내지 43)을 포함한다.
이하에 설명될 바와 같이, 각각의 센서 유닛들(21내지 24및 41내지 43)은 각각의 타이어의 상태에 관한 정보를 캐브 유닛(1)내 수신기로 전달하는 코딩된 신호를 전송하기 위한 무선 전송기를 갖는다. 정보는 각각의 타이어들의 압력 및 온도에 대해 캐브 유닛(1)의 음성/시각 디스플레이 형성부에 의해 차량 운전자에게 알리는데 이용된다. 트랜스폰더 유닛(3)은 화물차 트레일러상에 장착되도록 설계되고, 트레일러의 각각의 타이어들과 관련된 제2 센서 유닛들(41내지 43) 집합의 각각으로부터 전송 신호들을 검출한다. 트랜스폰더 유닛(3)은 트레일러 타이어들의 각각에 대한 정보를 포함한 코딩된 신호를 캐브 유닛(1)으로 전송한다. 캐브 유닛(1)은 트랜스폰더 신호를 디코딩하고, 트랜스폰더 신호와 임의의 다른 신호를 구분하도록 구성되어, 운전자가 캐브 뿐만 아니라 화물차 트레일러상에 임의의 타이어들에 관련하여 발생한 임의의 결함을 경고받을 수 있다.
도 2은 본 발명에 따른 배터리 전원식 타이어 압력 센서의 일 예의 개략도를 나타낸다. 압력 센서는 마이크로컨트롤러(15)에 모두 연결된 압력 트랜스듀서(10), 온도 트랜스듀서(11), 기준 전압 발생기(12), 전송기(13) 및 비휘발성 메모리 디바이스(14)를 구비한다. 디바이스는 또한 배터리(16)를 전원 공급으로서 수용한다. 압력 센서는 타이밍 회로(17)에 의해 주기적으로 작동된다. 타이밍 회로(17)는 스위치(18) 및 타이머(19)를 구비한다. 타이머(19)는 압력 센서가 디바이스가 연결된 타이어의 압력을 주기적으로 샘플링하도록 하지만, 그렇지 않으면 배터리 전원을 보존하기 위해 모든 다른 시간대에 배터리(16)로부터 압력 센서의 다른 구성요소들을 차단하도록 구성된다. 마지막으로, 교정 스위치(20)는 이하에 설명될 바와 같이, 선적 이전에 압력 센서를 교정하는데 제공된다. 압력 센서는 인쇄 회로 기판상에 구현되며, 배터리와 함께 타이어 밸브대상에 나사로 죄어지도록 구성된 하우징으로 밀폐된다.
압력 트랜스듀서(10)는 타이어의 압력을 측정하고, 마이크로컨트롤러(15)로 출력(압력)을 제공하도록 구성된다. 적합한 디바이스는 피에조 저항 센서이며, 그 저항률은 압력의 변화에 따라 변화한다. 압력 트랜스듀서를 구현하는 적합한 회로의 일 예는 도 3에 도시되어 있다.
온도 트랜스듀서(11)는 센서 주변의 대기 온도를 측정하고, 마이크로컨트롤러(15)로 출력(온도)을 제공하도록 구성된다. 이러한 출력 신호는 압력 트랜스듀서(10)로부터 출력된 압력 신호에 온도 보상을 제공하는데 이용되어, 정확한 압력 독출이 비휘발성 메모리 디바이스(14)에 저장된 기준 전압(압력 센서가 처음 타이어-미리 정확히 팽창되어진 타이어에 연결될 경우에 얻어지는)과의 비교를 위해 유도될 수 있다. 온도 신호는 또한 관련된 운전 상태들에 대한 정보를 차량의 운전자에게 제공하는데 이용될 수 있다. 온도 센서를 구현하는 적합한 회로의 일 예가 도 3에 도시되어 있다.
기준 전압 발생기(12)는 마이크로컨트롤러(15)에 입력으로서 제공되는 안정된 기준 전압 신호(VREF)를 발생하도록 구성된다. 마이크로컨트롤러(15)는 기준 전압과 배터리 전압(VOLTS)을 비교하고, 그 비교에 따른 출력 신호를 발생한다. 배터리 전압이 기준 전압 미만이면, 이것은 새로운 배터리가 요구되고, 이를 운전자에게 알리도록 신호가 발생됨을 의미한다. 더욱이, 이러한 경우에, 타이어 압력의 샘플링의 주파수는 새로운 압력 센서 또는 배터리가 설비될 수 있을 때까지 배터리의 수명을 연장하기 위해 자동적으로 감소될 수 있다. 기준 전압 발생기를 구현하는 적합한 회로의 일 예는 도 3에 도시되어 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 타이밍 회로(16)는 스위치(18) 및 타이머(19)를 구비한다. 타이머(19)는 항상 실행하고, 압력 측정 사이클을 시작하도록 스위치(18)를 주기적으로 작동시킨다. 다른 시간대에 압력 센서들의 나머지 구성요소들은 배터리 전원을 보존하기 위해 스위치 오프된다. 더욱이, 이상에서 설명된 바와 같이, 압력 센서가 스위치 온되는 주파수는 배터리 전압에 따른다. 이것이 잘못되기 시작할 경우에, 마이크로컨트롤러(15)는 다음 루틴 상태 전송시에 경고 메시지를 발생하고, 동시에 나머지 배터리 수명을 보존하기 위해 센서 샘플링 주파수를 감소시킨다. 타이머 및 스위치 기능들을 구현하는 적합한 회로의 일 예는 도 4에 도시되어 있다. 배터리(16)는 전형적으로 60-70mAh의 등급으로 16mm의 직경을 갖는 리튬 디바이스이다.
무선 전송기(14)의 기능은 각각의 타이어 압력 센서로부터 차량 캐브의 캐브 유닛(1)내 또는 트레일러의 트랜스폰더 유닛(3)내 수신기로 메시지들을 전송하는 것이다. 영국에 대해, 전송기(14)는 MPT 1340 규격에 따라 418MHz 또는 433MHz의 주파수로 마이크로컨트롤러(15)에 의해 발생된 신호를 전송하도 제안된다. 이들 주파수들은 현재 라이센스가 끝나있다. 전송기(15)의 적합한 형태는 탄성 표면파(SAW) 디바이스에 바탕을 둔다. 적합한 회로의 일 예는 도 5에서 보여질 수 있다.
비휘발성 메모리(15)는 이하에서 설명될 바와 같이, 타이어에 대한 정보를 저장하고, 또한 교정 처리의 일부로서 제조 동안에 프로그래밍된 고유한 압력 센서 식별 코드를 포함한다. 압력 센서에서 비휘발성 메모리 디바이스(15)를 갖는 하나의 장점은 센서 유닛이 스위치 오프될 경우에 정보가 손실되지 않는다는 것이다. 이것은 센서 독출들간의 간격에서 압력 센서의 주요 구성요소들에 전원이 완전히 차단되도록 할 수 있기 때문에 중요하다. 적합한 메모리 디바이스의 일 예는 도 6에 도시되어 있다.
마이크로컨트롤러(15)는 압력 트랜스듀서(10), 온도 트랜스듀서(11) 및 기준 전압 발생기(12)의 각각으로부터 신호를 받는다. 이것은 이들 신호들을 처리하고, 압력 센서에 대한 고유한 센서 식별 코드를 포함하는 출력 신호를 전송기(14)로 제공한다. 적합한 마이크로컨트롤러의 일 예는 도 7에 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러(15)는 압력 트랜스듀서(10)로부터 신호를 수신할 때마다 또한 배터리 전압 및 온도를 기록한다. 따라서, 적합한 프로그래밍에 따라, 타이어에 대한 정확한 압력 측정을 판단할 수 있다. 타이어 압력 측정은 저장된 (개념적으로 정확한) 기준값과 비교되고, 타이어 압력이 기준값으로부터 소정의 양만큼 벗어나는 것으로 판단되면, 메시지가 전송 동안에 마이크로컨트롤러(15)에 의해 발생된다. 타이어의 상태 또는 운전 상태들에 관한 임의의 메시지에 부가하여 또는 그의 부재에도, 마이크로컨트롤러(15)는 전송 동안에 압력 센서가 여전히 동작중인 것을 확인하는 확인 메시지를 주기적으로 발생하도록 구성된다. 이러한 메시지를 전송하는데 실패하면 결국 압력 센서가 고장나거나 제거되어졌음을 운전자에게 지시하도록 캐브 유닛(1)상에 경고문이 디스플레이되도록 할 것이다.
컴퓨터 프로그램은 압력 센서의 동작을 제어하는 마이크로컨트롤러(15)내에 내장되어 있다. 컴퓨터 프로그램은 전원이 타이머(19)에 의해 초기화된 타이밍 회로(16)에 의해 마이크로컨트롤러(15)에 인가될 때 실행된다. 컴퓨터 프로그램은 두 개의 구별된 부분들을 포함한다. 한 부분은 교정 사이클 동안에 실행하고, 다른 부분은 모든 다른 시간대에 실행한다. 마이크로컨트롤러(15)는 모드 입력핀(도 7에서 핀 7)의 상태를 조사함으로써 어느 부분이 실행할 것인지를 결정한다. 이하의 의사코드 및 도 8의 플로우챠트에 도시된 바와 같이, 교정 동안에 모드 핀은 초기에 교정 지그(미도시)에 의해 로우 상태로 설정된다. 모든 다른 시간대에 하이 상태로 유지된다. 일단 교정이 시작되면, 모드 핀은 마이크로컨트롤러(15)와 교정 지그 사이에 신호들을 위한 양방향 경로로서 이용된다.
프로그램의 시작
. 작업을 초기화하는 시스템을 실행
. 모드 핀의 상태를 독출
. 모드 핀이 로우 상태이면
Calibrate_Code 실행
그렇지 않으면
Normal_Code 실행
종료
이하의 의사코드 및 도 8의 플로우챠트는 압력 센서에 대한 교정 과정을 상술한다:
Calibrate_Code
모드 핀이 교정 지그가 압력을 낮은 기준값으로 안정화시키라고 신호하기를 대기. 압력 트랜스듀서(10)의 D-A 변환기(도 3)의 OUTB를 통해 압력 트랜스듀서에 높은 여기 전압을 제공. 압력 트랜스듀서 출력들(OUT+ 및 OUT-) 사이에 제로 출력을 제공하기 위해 D-A 변환기의 OUTA를 조정.
제로 출력을 이루기 위해 요구된 디지털 값을 비휘발성 메모리에 저장(단계 XX).
모드 핀이 교정 지그가 압력을 높은 기준값으로 안정화시키라고 신호하기를 대기.
압력 트랜스듀서 출력들(OUT+ 및 OUT-) 사이에 표준 출력을 제공하기 위해 D-A 변환기의 OUTA를 조정.
표준 출력을 이루기 위해 요구된 디지털 값을 비휘발성 메모리에 저장(단계 YY).
모드 핀이 교정 지그가 압력을 몇가지 중간 압력 기준값들중 하나로 안정화시키라고 신호하기를 대기. 각각의 압력에 대해:
비휘발성 메모리에 저장된(상기 단계 XX 및 YY) 교정 계수들을 이용하여, 예상 압력 트랜스듀서 출력을 계산; 및
압력 트랜스듀서의 출력을 측정하고, 그것을 계산된 값과 비교.
측정된 값과 계산된 값 사이의 일치를 표시하도록 메모리에 플래그 비트를 설정.
모드 핀은 제조 데이터 코드, 유닛용 식별 코드, 제로인 초기 기준 압력, 멀티 카운트값, 퍼센티지 압력 대역 제한치, 배터리 상태 플래그 및 저장되도록 요구될 수 있는 다른 정보를 제공하는 교정 지그(미도시)에 의해 구동된다. 이 데이터는 비휘발성 메모리로 보내지고, 저장된다.
이하의 의사코드 및 도 9의 플로우챠트는 압력 센서의 정상 동작을 상술한다:
Normal_Code
비휘발성 메모리로부터 기준 압력의 값을 복원.
저장된 기준 압력이 제로이면
비휘발성 메모리로부터 압력 교정 계수들을 복원.
현재 온도를 판단하기 위해 온도 트랜스듀서를 독출.
현재 압력을 독출 및 온도 정정을 적용.
정정된 현재 압력이 작은 계수(전형적으로 2 PSI) 미만이면
아무것도 하지않음.
그렇지않으면
현재 압력을 비휘발성 메모리의 기준 압력 위치에 기록.
비휘발성 메모리로부터 유닛 식별 코드를 복원.
센서 식별 코드를 그것이 특정 센서로부터 초기 전송임을 지시하는 메시지와 함께 전송기 및 안테나를 통해 캐브 유닛으로 전송. 캐브 유닛에 의한 정확한 수신 확률을 증가시키기 위해 전송을 여러번 반복.
종료
전원 스위치를 디스에이블(슬리프)
그렇지않으면
비휘발성 메모리로부터 멀티 카운트값을 복원.
멀티 카운트가 제로가 아니면
현재 사이클 카운트값을 복원.
사이클 카운트가 제로가 아니면
사이클 카운트값을 감소
사이클 카운트값을 비휘발성 메모리에 다시 기록
전원 스위치를 디스에이블(슬리프)
종료
종료
종료
비휘발성 메모리로부터 배터리 로우 플래그를 복원.
배터리 로우 플래그가 이상이 없는 배터리를 지시하면
새로운 카운트 다운 시퀀스를 초기화하기 위해 멀티 카운트값을 비휘발성 메모리에 기록.
그렇지않으면
새로운 더 큰 (배터리 보존하는) 카운트 다운 사이클을 초기화하기 위해 증가된 멀티 카운트값을 비휘발성 메모리에 기록.
종료
비휘발성 메모리로부터 교정 계수들을 복원.
교정 계수들을 이들을 전압들 OUTA 및 OUTB로 변환시킬 D-A 변환기로 전송.
현재 온도를 확인하기 위해 온도 트랜스듀서를 독출.
도로 상태들이 위험하게 되고 있음을 운전자에게 경고할 가치가 있을 만큼 온도가 낮으면 온도 경고 플래그를 설정.
압력 트랜스듀서 회로로부터 현재 출력을 독출 및 온도 정정을 적용.
비휘발성 메모리로부터 허용가능한 퍼센티지 대역 제한치를 복원.
기준 압력과, 온도 영향에 대해 바로 얻어지고 정정되어진 독출한 압력을 비교.
압력이 허용가능한 퍼센티지 제한치를 벗어나면,
플래그 압력 경고 플래그를 설정.
종료
전압 기준 및 전위 분할기를 이용하여 배터리 전압을 결정.
전압이 이상이 없는 배터리를 지시하는 문턱치 이상인지를 판단.
배터리 전압 확인이 배터리가 부족하기 시작하고 있음을 지시하면,
배터리 로우 플래그를 비휘발성 메모리에 설정
종료
센서 식별 코드, 압력 확인의 결과, 온도 플래그 및 배터리 상태를 포함한 메시지를 구성.
메시지를 이것이 루틴 전송임을 지시하는 헤더와 함께 캐브 유닛으로 전송기 및 안테나를 통해 전송.
판독한 압력이 허용가능한 퍼센티지 대역 제한치를 벗어났었으면,
수신 확률을 증가시키기 위해 전송을 여러번 반복.
판독한 압력이 제로였다면,
비휘발성 메모리에 저장된 기준 압력을 제로로 설정.
종료
종료
전원 스위치를 디스에이블(슬리프)
도 10은 타이어 압력 감시 시스템에서의 이용에 적합한 캐브 유닛(1)의 일 예의 개략도를 나타낸다. 캐브 유닛(1)은 수신 안테나(30), 마이크로컨트롤러(31), 타이어들에 대한 정보를 운전자에게 디스플레이하기 위한 운전자의 디스플레이(32) 및 메모리(33)를 구비한다. 마이크로컨트롤러(31)는 신호들간을 구분하고, 그 고유한 식별 코드에 의해 압력 센서 또는 트랜스폰더 유닛이 각각의 신호를 전송중임을 식별할 수 있다. 정상 동작에서, 각각의 압력 센서는 "모두 양호" 신호를 주기적으로 전송한다. 캐브 유닛(1)이 동일한 유닛으로부터 두 개의 연속 누락 신호들을 검출한다면, LED는 운전자가 타이어를 확인하게 하도록 발광할 것이다. 캐브 유닛(1)은 임의의 타이어가 임의의 낮은 압력, 낮은 온도, 낮은 배터리 또는 누락 센서 유닛하에 있을 때마다 경고들을 디스플레이할 수 있다. 운전자 캐브 디스플레이(32)는 도 11에 상세히 도시되어 있다.
운전자 캐브 디스플레이(32)는 다음 항목들을 갖는다:
. 두 개의 작은 인접 LED 표시기들을 갖는 2 디지트 바퀴 번호 표시기(40). 하나의 LED는 디스플레이된 바퀴 번호가 캐브에 관련할 때 발광하고, 다른 것은 바퀴 번호가 트레일러에 관련할 때 발광;
. 또한 LED들(41 내지 44)은 "낮은 온도", "낮은 압력", "낮은 배터리" 및 "유닛 분실" 경고들을 제공; 및
. 교시 처리(이하에 설명될)가 실행되고 있음을 지시하기 위한 작은 LED들을 갖는, 상태들 즉, 캐브 습득(LEARN CAB), 트레일러 습득(LEARN TRAILER) 및 정상(NORMAL)에 따른 스위치(45).
음향 사운더(미도시)는 캐브 유닛(1)에 포함되며, 경고 메시지가 수신된 후에 수십초 동안 울리고, 그 이후에 5분마다 울린다. 점화가 턴온될 때 사운더는 짧은 울림을 낸다. 경고 메시지가 운전자 부재시에 수신되었으면, 수십초 동안 울릴 것이다. 전원은 차량 배터리에 의해 또는 점화 회로를 거쳐 연속적으로 공급된다. 다음 점화 오프-온 사이클까지 경고 엔트리를 디스에이블할 수 있는 "취소" 버튼(미도시)이 또한 제공된다.
도 12는 트레일러용 트랜스폰더 유닛(3)의 일 예의 개략도를 나타낸다. 트랜스폰더 유닛은 수신기(51), 마이크로컨트롤러(52) 및 전송기(53)를 구비한다. 수신기(51)는 개별 타이어 압력 센서들에 의해 전송된 신호를 주기적으로 수신하고, 신호들을 마이크로컨트롤러(52)로 연결한다. 마이크로컨트롤러(52)는 신호를 처리하고, 전송기(53)에 의해 전송되고 캐브 유닛에 의해 검출될 수 있는 헤더로서, 트랜스폰더 유닛(3)과 관련된 고유한 식별 코드를 통합하는 새로운 메시지를 발생한다. 압력 센서들에 따른 이러한 식별 코드는 메모리(54)에 저장된다.
상기에서 도 11을 참조하면, 압력 센서들을 단일 차량 또는 캐브에 설비할 경우에, 운전자는 압력 센서들이 바퀴들에 설비될 예정임을 지시하기 위한 습득(LEARN)형을 선택한다. 캐브 유닛(1)은 이전 바퀴들에 관한 모든 저장된 정보(만일 있다면)를 없앤다. 운전자는 압력 센서들을 소정의 순서로 바퀴들의 각각의 밸브들에 설비한 차량을 다룬다. 만일 설비되었으면, 압력 센서는 0에서 올려졌음을 인식하고, 그 식별 코드를 여러번 전송한다. 각각의 압력 센서가 설비된 후에, 운전자는 다음 바퀴로 진행하기 전에 새로운 센서 유닛을 성공적으로 인식했음을 지시하도록 캐브 유닛(1)이 울리는 것을 대기해야 한다. 모든 바퀴들에 압력 센서가 설비된 후에, 운전자는 정상(NORMAL)형을 선택한다. 이 단계에서, 캐브 유닛(1)은 이제 얼마나 많은 바퀴가 존재하는지를 인식하고, 그들의 식별 코드를 인식하고, 감시 시스템은 이용할 준비를 한다.
압력 센서들을 트레일러에 설비할 경우에, 운전자는 트레일러 트랜스폰더 유닛(3)상에 대응하는 트레일러 습득(LEARN TRAILER)형을 선택한다. 운전자는 캐브 유닛에 대해서와 같이 동일한 방식으로, 각각의 바퀴들에 차례로 압력 센서를 설비한 트레일러를 다뤄, 트레일러 트랜스폰더 유닛(3)은 얼마나 많은 바퀴들이 존재하는지를 인식하고, 그들의 식별 코드들을 인식한다. 트레일러가 차량 캐브에 연결될 경우에, 운전자는 트레일러들에 관한 임의의 이전 정보가 삭제되도록 캐브 유닛(1)상에서 트레일러 습득형을 선택한다. 점화가 턴온된 후에, 브레이크 페달이 처음 밟혀질 때, 트레일러 트랜스폰더 유닛(3)은 처음이기 때문에 전원이 공급되어지고, 브레이크 광 라인이 작동 상태임을 캐브 유닛(1)에 대해 그 자체로 확인해야 함을 인식한다. 그 자체로 새로운 트레일러로서 식별하도록 그 고유한 식별 코드를 캐브 유닛(1)으로 전송한다. 트레일러에 대한 이러한 식별 코드는 캐브 유닛(1)에 저장된다. 운전자는 순차적으로 정상형을 선택하고, 시스템은 이제 이용할 준비를 한다.
대안으로서, "트레일러 습득" 단계는 운전자가 캐브 유닛에서 이것을 선택할 필요조차 없도록-점화가 스위치 온된 후에 등록 과정이 자동적으로 실행되도록 자동화될 수 있다.
캐브 유닛(1)은 인식되는 캐브의 바퀴들로부터 전송을 수신하고, 무시되는 트레일러 바퀴 메시지들을 수신한다. 트레일러 트랜스폰더 유닛(3)은 인식되는 그 자체의 바퀴들 및 무시되는 캐브 바퀴들로부터 전송을 수신한다. 이상에서 설명된 바와 같이, 트레일러 바퀴들로부터의 정보는 트레일러 트랜스폰더 유닛(3)에 저장되고, 경고 및 트레일러 트랜스폰더 유닛(3)으로부터의 다른 메시지들은 캐브에 의해 인식되도록 메시지 헤더와 함께 캐브에 중계된다. 경고 메시지들은 트랜스폰더 유닛(3)에 의해 즉시 캐브로 전해지고, 한편 루틴 "모두 양호" 메시지들은 단지 주기적으로 전송되도록 제안된다.
차량 운전자에 대한 완전한 타이어 관리 시스템을 제공하는데 본 발명의 타이어 압력 감시 시스템을 기초로 할 수 있다. 그 개념은 각각의 차량이 차고로 복귀할 때, 캐브 유닛이 각각의 타이어의 상태를 판단하도록 자동적으로 질의된다는 것이다. 차고는 차량 이동의 기록 및 차량들이 주의를 필요로 하는 그 타이어들의 리스트를 제공하는 컴퓨터 데이터베이스를 유지한다. 이러한 방식으로, 운전자 주행 보고에 의존할 필요가 감소된다. 차고 시스템은 또한 차량들이 차고에 남겨질 때 임의의 불완전한 타이어들이 적절히 정정되어지는 이중 확인으로서 차량들에게 질의하도록 프로그래밍될 수 있다.

Claims (14)

  1. 배터리 전원식 타이어 압력 센서에 있어서,
    타이어의 압력을 감지하고 타이어 압력 신호를 제공하기 위한 압력 트랜스듀서;
    압력 트랜스듀서에 연결되며, 타이어 압력 신호에 따른 신호를 송신기에 제공하기 위한 신호 처리기; 및
    신호 처리기에 연결되며, 타이어 압력을 측정하기 위해 소정의 간격 동안에 주기적으로 타이어 압력 센서를 자동적으로 스위치 온하고, 배터리 전원을 유지하기 위해 모든 다른 시간대에 타이어 압력 센서를 자동적으로 스위치 오프하도록 구성된 타이밍 회로를 구비하며,
    타이밍 회로는 타이머 및 스위치를 구비하고, 타이머는 상기 소정의 간격 동안에 타이어 압력 센서를 턴온시키기 위해 스위치를 주기적으로 작동시켜 압력 센서를 배터리에 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  2. 제1항에 있어서, 압력 센서로부터의 전송을 식별하는데 이용된 식별 코드를 저장하기 위한 비휘발성 메모리 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  3. 제2항에 있어서, 비휘발성 메모리 디바이스는 또한 타이어 압력을 판단하는데 이용된 교정 정보를 저장한 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 신호 처리기에 연결되며, 온도 신호를 신호 처리기에 제공하기 위한 온도 트랜스듀서를 더 포함하고, 여기서 신호 처리기는 온도 신호에 따라 타이어 압력 신호에 온도 보상을 적용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 신호 처리기는 압력 센서의 동작을 제어하기 위한 내장형 컴퓨터 프로그램을 갖는 마이크로컨트롤러인 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  6. 제5항에 있어서, 마이크로컨트롤러는 압력 측정을 하는 시간마다 배터리 전압 및 동작 온도를 기록하고, 필요할 경우에 그 정보를 전송기를 통한 전송을 위한 압력 센서 식별 코드와 함께 인코딩하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서, 전송기는 탄성 표면파(SAW) 공진기를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  8. 제1항 내지 제7항중 어느 한항에 있어서, 팽창된 타이어에 연결될 때까지 임의의 전송을 하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한항에 있어서, 차량 타이어의 밸브대상에 나사로 죄어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 전원식 타이어 압력 센서.
  10. 제1항 내지 제9항중 어느 한항에 따른 복수개의 타이어 압력 센서들을, 차량 캐브내에 장착하기 위한 캐브 유닛과 결합하여 구비한 차량에 장착하기 위한 원격 타이어 압력 감시 시스템에 있어서, 캐브 유닛은
    타이어 압력 센서들의 각각의 전송기들로부터의 전송을 검출하기 위한 수신기; 및
    압력 센서들로부터 수신된 전송에 따라 차량의 타이어에 대한 정보를 운전자에게 제공하기 위한 디스플레이를 구비한 것을 특징으로 하는 차량에 장착하기 위한 원격 타이어 압력 감시 시스템.
  11. 각각의 타이어들에 연결된 복수개의 원격 타이어 압력 센서들을 포함하며, 각각의 압력 센서가 그 각각의 타이어의 상태에 대한 정보를 갖는 신호를 전송하도록 구성된, 차량용 원격 타이어 압력 감시 시스템을 위한 트랜스폰더 유닛에 있어서,
    각각의 압력 센서들로부터 전송 신호들을 수신하기 위한 수신기;
    압력 센서들로부터의 신호들을 처리하고, 트랜스폰더 유닛 및 타이어 위치를 식별하는 전송을 위한 코딩된 신호를 발생하기 위한 신호 처리기; 및
    트랜스폰더 유닛과 관련된 타이어들에 대한 정보가 운전자에게 디스플레이될 수 있도록 한 원격 수신기로 코딩된 신호를 전송하기 위한 전송기를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 유닛.
  12. 제11항에 따른 트랜스폰더 유닛을 캐브 유닛과 결합하여 구비한 원격 타이어 압력 감시 시스템에 있어서, 캐브 유닛은
    트랜스폰더 유닛으로부터 코딩된 신호를 수신하기 위한 수신기;
    코딩된 신호를 검출하고 디코딩하기 위한 신호 처리기; 및
    트랜스폰더 유닛과 관련된 타이어들의 상태에 대한 정보를 운전자에게 제공하기 위한 디스플레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 원격 타이어 압력 감시 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 트랜스폰더 유닛이 장착되는 차량 트레일러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 타이어 압력 감시 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 원격 타이어 압력 센서들은 제1항 내지 제9항중 어느 한항에 따른 타이어 압력 센서들인 것을 특징으로 하는 원격 타이어 압력 감시 시스템.
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