KR20090029080A - 타이어 압력감지 시스템 - Google Patents

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KR20090029080A
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Abstract

본 발명은 타이어 압력감지 시스템에 관한 것이다. 본 타이어 압력감지 시스템은 타이어의 압력을 감지하여 감지 신호를 출력하는 압력감지부, 감지신호에 기초하여 제 1, 2 신호를 송신하고 수신받는 SAW(Surface Acoustic Wave)패턴부, 제 1, 2 신호와 설정된 기준값을 비교하여, 상기 타이어의 정상상태를 측정하는 계측장치를 포함하며, SAW패턴부는 제 1 신호를 출력하는 제 1 센서 IDT(Inter Digital Trasducer), 제 1 신호와 소정의 위상차를 가지는 제 2 신호를 출력하는 제 2 센서 IDT, 제 1, 2 신호를 상기 계측장치로 송신하고, 외부로부터 인가되는 전원을 수신하는 송수신 IDT를 포함한다. 이에 의해 반사파 신호 손실의 보상과 신호 왜곡을 최소화 할 수 있다.
타이어, 압력센서, SAW

Description

타이어 압력감지 시스템{Tire pressure monitoring system}
본 발명은 타이어 압력감지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SAW(Surface Acoustic Wave)패턴부에 제 1, 2 센서 IDT(Inter Digital Trasducer)를 형성하여 반사파 신호손실의 보상과, 신호 왜곡을 최소화 할 수 있는 타이어 압력감지 시스템에 관한 것이다.
자동차 타이어의 공기압이 너무 높거나 낮으면 타이어가 터지거나 차량이 쉽게 미끄러져 대형사고로 이어질 가능성이 있다. 또 연료 소모량이 많아져 연비가 악화되고, 타이어 수명이 짧아질 뿐 아니라, 승차감과 제동력도 많이 떨어진다.
이러한 타이어의 결함을 막기 위해 차량에 장착하는 안전장치가 타이어 압력감지 시스템이다. 타이어에 부착된 전파식별(RFID)센서로 타이어의 압력과 온도를 감지한 뒤, 이 정보를 운전석으로 보내 운전자가 실시간으로 타이어의 압력 상태를 점검할 수 있게 설계되어 있다.
이 시스템을 이용하면 타이어의 내구성·승차감·제동력 향상은 물론, 연비도 높일 수 있고, 주행 중 차체가 심하게 흔들리는 것도 막을 수 있다.
도 1은 종래 타이어 압력감지 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 1의 타이어 압력감지 시스템은 압전특성(Piezoelectricity)을 갖는 기판위에 다수의 IDT(Inter Digital Trasducer) 금속 전극들이 신호의 전파방향(propagating direction)을 따라서 병렬로 배치된 구조를 가진다.
외부의 송수신장치(미도시)에서 무선으로 고주파 펄스신호를 센서로 송신하면, 이 펄스신호는 센서의 안테나(3)를 통해 SAW패턴부(1)로 인가된다. 고주파의 펄스신호가 SAW패턴부(1)에 입사되면, 압전기판에 의해 응력, 발전의 과정이 반복되면서 신호가 생성된다.
SAW패턴부(1)에서 형성된 신호는 센서부(2)로 진행되며, 이 신호는 반사판들을 거치면서 파의 일부는 진행방향으로 계속해서 진행하고 동시에 진행방향과 반대방향의 반사파(P11)를 발생시킨다. 생성된 반사파(P11)는 SAW패턴부(1)로 인가되며, SAW패턴부(1)는 인가된 반사파들을 다시 전기적 신호인 펄스신호(무선응답신호)로 변환한후 안테나(4)를 통해 무선으로 외부의 송수신장치로 전송된다. 외부의 송수신장치는 반사파의 형태(진폭의 변화)를 이용해서 센서에서 계측된 데이터를 분석하게 된다.
이러한 종래의 타이어 압력감지 시스템은 물리적 상태를 나타내는 데이터를 수반하는 전파를 수신하여 송신기에 의해 송신되고, 전파의 수신에 의거하여 아날로그인 전압 신호를 각각 유도할 경우, 노이즈에 의한 정확한 신호검출에 문제가 발생되며, 타이어의 회전에 따라 신호의 왜곡이 발생한다.
따라서 본 발명의 목적은, SAW(Surface Acoustic Wave)패턴부에 제 1, 2 센서 IDT(Inter Digital Trasducer)를 형성하여 2개의 180°의 위상차를 가진 송출신호를 발생시켜, 궁극적으로 반사파 신호손실의 보상과, 신호 왜곡을 최소화 할 수 있는 타이어 압력감지 시스템의 제공에 있다.
상술한 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이어 압력감지 시스템은, 타이어의 압력을 감지하여 감지 신호를 출력하는 압력감지부, 감지신호에 기초하여 제 1, 2 신호를 송신하고 수신받는 SAW(Surface Acoustic Wave)패턴부, 제 1, 2 신호와 설정된 기준값을 비교하여, 상기 타이어의 정상상태를 측정하는 계측장치를 포함하며, SAW패턴부는 제 1 신호를 출력하는 제 1 센서 IDT(Inter Digital Trasducer), 제 1 신호와 소정의 위상차를 가지는 제 2 신호를 출력하는 제 2 센서 IDT, 제 1, 2 신호를 상기 계측장치로 송신하고, 외부로부터 인가되는 전원을 수신하는 송수신 IDT를 포함한다.
본 발명에 따르면, SAW(Surface Acoustic Wave)패턴부에 제 1, 2 센서 IDT(Inter Digital Trasducer)를 형성하여 반사파 신호손실의 보상과, 신호 왜곡을 최소화 할 수 있는 타이어 압력감지 시스템을 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 압력감지 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 타이어 압력감지 시스템은 전원공급부(10), 펄스발생부(20), 압력감지부(30), SAW(Surface Acoustic Wave)패턴부(40), 송수신용안테나(50a, 50b), 송수전용 안테나(70a, 70b), 계측장치(60)를 포함한다.
전원공급부(10)는 자동차의 주행시 발생되는 진동 또는 타이어 내부의 공기압변화와 같은 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 압전 발전기(미도시)에서 발생된 전압을 펄스발생부(20)을 구동시키기 위한 레벨로 변압시킨 후 이를 정류하여 펄스발생부(20)로 출력된다.
펄스발생부(20)는 전압제어발진기(VOC:Voltage Controlled Oscillator)로서 전원공급부(10)로부터 출력되는 전압에 따라 조정되는 발진주파수로 RF 신호를 발생시켜 SAW패턴부(40)로 인가함으로써 SAW패턴부(40)에서 신호가 발생되도록 유도한다.
압력감지부(30)는 타이어의 공기압을 측정하기 위한 가변 정전용량형 압력센서로서, 외부에서 가해지는 압력에 따라 정전용량이 가변되며, 그 가변 정도에 따라 SAW패턴부(40)의 제 1, 2 센서 IDT(44a,44b)에 대한 임피던스를 가변시킨다.
즉, 타이어의 내부 압력변화에 의해 압력감지부(30)에 가해지는 압력이 변화하게 되고, 이에 따라 제 1, 2 센서 IDT(44a,44b)에 대한 임피던스가 가변된다. 그리고, 그 임피던스의 변화에 따라 펄스발생부(40)에 의해 제 1, 2 센서 IDT(44a,44b)에서 발생되는 신호의 진폭이 변화한다. 따라서, 그 진폭이 어느정도 변했는지 알 수 있으면, 압력감지부(30)에 가해진 압력을 알 수 있게 된다.
SAW패턴부(40)는 펄스발생부(40)로부터 RF신호를 인가받아 신호를 발생시키고, 신호에 의해 압력감지부(30)의 압력정보를 송수신안테나(50a, 50b)를 통해 무선신호로 출력한다. 이러한 SAW패턴부(40)는 압전특성을 갖는 기판위에 병렬되게 배열된 다수의 IDT금속 전극들을 구비한다.
SAW패턴부(40)는 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b) 및 송수신 IDT(48)을 구비한다.
제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)는 압력감지부(30)에 가해지는 압력에 따라 임피던스가 가변되며, 펄스발생부(40)로부터 RF신호를 인가받아 압력감지부(30)에 의해 가변된 임피던스에 대응되는 신호를 출력한다.
즉, 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)는 펄스발생부(40)로부터 RF신호를 인가받으면 이를 신호로 변환시켜 송수신 IDT(48)로 출력하며, 출력되는 신호의 진폭은 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)의 임피던스에 따라 변화된다.
그리고, 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)에 전기적으로 연결된 압력감지부(50)는 가해지는 압력에 따라 정전용량이 변화되어 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)의 임피던스 변화를 유발시킨다. 따라서, 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)에서 출력되는 신호의 진폭은 압력감지부(50)에 인가되는 압력에 따라 변화된다.
또한 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)는 동일한 주기를 가지며 소정의 위상차를 가지는 제 1 신호와 제 2 신호를 출력하며, 위상차는 180°이다.
송수신 IDT(48)는 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)로부터 인가되는 제 1, 2 신호 를 RF신호로 변환하며, 변환된 RF 신호는 송수신 안테나(50a, 50b)를통해 무선으로 외부의 계측장치(60)로 전송된다.
계측장치(60)는 수신 안테나(50b)를 통해 RF 신호를 인가받아 다음의 수식으로 신호의 왜곡과 손실을 보상하여 이를 설정된 기준값과 비교하며 압력감지부(30)에 가해진 압력을 실시간으로 계측한다.
제어신호 = (제 1 신호 - 제 2 신호)/2
송수전 안테나(70b, 70a)는 무선전력을 이용하는 경우에는 송전용 안테나(70b)로부터 출력되는 발진전원으로 공급하는 경우에는 이를 수신하기 위한 수전용 안테나(70a)로 사용된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 압력감지 시스템의 출력신호를 도시한 도이다.
도 3을 참조하면, 제 1, 2 센서 IDT(44a, 44b)로부터 인가되는 제 1, 2 신호는 동일한 주기를 가지며, 그 위상차는 180°이다.
계측장비(60)에서 제어신호 = (제 1 신호 - 제 2 신호)/2 의 수식으로 신호의 파형을 2배 향상시켜 줌으로써 외부 노이즈의 저감과, 2배 향상된 출력송출의 효과가 나타난다.
이는 타이어 위치에 따른 신호왜곡을 최소화 하고, 반사파 신호손실의 보상과, 온도 또는 노이즈에 대한 신호왜곡을 최소화 하는 효과가 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 종래 타이어 압력감지 시스템의 구성을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 압력감지 시스템의 구성을 도시한 구성도, 그리고
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 압력감지 시스템의 출력신호를 도시한 도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 전원공급부 20: 펄스발생부
30: 압력감지부 40: SAW패턴부
44a: 제 1 센서 IDT 44b: 제 2 센서 IDT
48: 송수신 IDT 50a: 송신용 안테나
50b: 수신용 안테나 60: 계측장치
70a: 수전용 안테나 70b: 송전용 안테나

Claims (7)

  1. 타이어의 압력을 감지하여 감지신호를 출력하는 압력감지부;
    상기 감지신호에 기초하여 제 1, 2 신호를 송신하고 수신받는 SAW 패턴부; 및,
    상기 제 1, 2 신호와 설정된 기준값을 비교하여, 상기 타이어의 정상상태를 측정하는 계측장치를 포함하고,
    상기 SAW 패턴부는,
    제 1 신호를 출력하는 제 1 센서 IDT;
    상기 제 1 신호와 소정의 위상차를 가지는 제 2 신호를 출력하는 제 2 센서 IDT; 및
    상기 제 1, 2 신호를 상기 계측장치로 송신하고, 외부로부터 인가되는 전원을 수신하는 송수신 IDT를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력감지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 위상차는 180°인 것을 특징으로 하는 타이어 압력감지 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2 신호는, 주기가 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 타이어 압력감지 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 계측장치는 제어신호를 다음의 수식으로 연산하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력감지 시스템;
    제어신호 = (제 1 신호 - 제 2 신호)/2
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 SAW 패턴부의 신호를 송수신하기 위해 RF신호를 발생시켜 출력하는 펄스발생부 및 상기 펄스발생부에 전기에너지를 공급하는 전원 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력감지 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2 신호를 상기 계측장치로 송신하는 송신용 안테나 및 수신용 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력감지 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 외부로부터 인가되는 전원을 수신하는 송전용 안테나 및 수전용 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력감지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103221237A (zh) * 2010-09-07 2013-07-24 Trw汽车美国有限责任公司 用于确定轮胎在车辆上的位置的方法和装置

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