KR20090126754A - Rain sensor for vehicle and sensing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 와이퍼 동작을 제어하기 위한 차량용 레인센서 및 그 센싱방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 정전용량식 센서를 이용하여 차량의 앞유리에 떨어지는 빗물의 양을 정확히 감지하고 그에 따라 와이퍼의 동작을 효율적으로 제어하기 위한 차량용 레인센서 및 그 센싱방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle rain sensor and a method for sensing the same for controlling the wiper operation of the vehicle, and more specifically, by using a plurality of capacitive sensors accurately detect the amount of rain water falling on the windshield of the vehicle and accordingly A rain sensor for a vehicle for efficiently controlling the operation of a wiper and a sensing method thereof.
근래에 들어 자동차가 대중화됨에 따라 다양한 계층과 연령대에 걸쳐 자동차의 보급이 급속도로 이루어지고 있으며, 이러한 자동차 산업의 기술적 동향은 엔진 등과 같은 종래의 기계적 관점에서 탈피하여 운전자의 편의를 위한 각 시스템의 전자화 및 지능화로 점차적으로 변모하고 있는 실정이다.Recently, as automobiles are popularized, automobiles are spreading rapidly across various classes and ages, and the technical trend of the automobile industry is to break away from the conventional mechanical point of view such as engines, and to electronicize each system for driver's convenience. And the situation is gradually changing to intelligent.
최근에는, 이러한 자동차의 전자화 및 지능화의 일환으로 차량용 와이퍼의 동작을 강우량에 따라 자동적으로 제어하고자 하는 차량용 레인센서에 관한 기술이 개발되어, 우천시 운전자가 와이퍼를 작동시키지 않더라도 상기 차량용 레인센서가 강우량을 감지하여 와이퍼의 동작을 자동으로 제어하도록 하고 있다.Recently, as a part of the electronic and intelligent of the vehicle, a technology for a vehicle rain sensor that attempts to automatically control the operation of the vehicle wiper according to the rainfall has been developed, so that the rain sensor for the vehicle does not operate the wiper in rainy weather. It detects and controls the wiper's operation automatically.
종래의 차량용 레인센서는 자동차의 전면 유리 내부에 발광부와 수광부를 설치하고, 우적(rain drops)에 의한 빛의 굴절율 변화로 인해 발생되는 수광부의 빛의 세기 변화를 이용하여 강우량을 판단하는 광학전도 방식을 주로 사용하였다. Conventional vehicle rain sensor has a light emitting unit and a light receiving unit inside the windshield of the vehicle, and the optical conduction to determine the rainfall by using the change in the intensity of light generated by the change in the refractive index of the light due to rain drops (rain drops) The method was mainly used.
하지만, 종래의 광학전도 방식의 레인센서는 그 구조 및 설치가 복잡하고 부품비용이 고가이기 때문에 생산비용의 상승을 초래한다는 문제점과, 측정면적이 작고 오염물에 의한 영향을 많이 받기 때문에 측정 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있었다.However, the conventional optical sensor has a problem that the structure and installation is complicated and the cost of parts is high, leading to an increase in production cost, and the measurement accuracy is low because the measurement area is small and affected by contaminants. Had a problem.
따라서, 이를 해결하기 위하여 최근에는 자동차의 전면 유리 내측에 설치된 컨덴서의 정전용량 변화를 이용하여 강우량을 감지하는 정전용량식 레인센서가 개발되었으며, 이러한 정전용량식 센서를 이용한 레인센서의 구성 및 센싱 원리는 하기 [문헌1]에 상세히 개시되어 있다.Therefore, in order to solve this problem, a capacitive rain sensor for detecting rainfall using a change in capacitance of a capacitor installed inside the windshield of a vehicle has been recently developed, and the configuration and sensing principle of the rain sensor using the capacitive sensor Is disclosed in detail in the following [Document 1].
그러나, 상기 [문헌1]에 개시된 레인센서의 경우에도 차량이 무선 통신지역과 같은 고주파(RF) 환경에 노출되는 경우 상기 외부 고주파에 의해 발생되는 노이즈(이하, '고주파 노이즈'라 함.)의 영향으로 센싱 정밀도가 저하되는 문제점을 가지고 있다.However, even in the rain sensor disclosed in [Document 1], when the vehicle is exposed to a high frequency (RF) environment such as a wireless communication area, the noise generated by the external high frequency (hereinafter referred to as 'high frequency noise'). It has a problem that the sensing accuracy is lowered due to the influence.
또한, 상기 레인센서는 강우량을 감지하여 일단 와이퍼를 동작시킨 경우 상기 와이퍼의 동작에 의해 발생되는 노이즈(이하, '와이퍼 노이즈'라 함.)를 고려할 수 없기 때문에, 우적 감지시점에 와이퍼가 센싱부를 지날 경우 실제로 강우량이 적은 경우에도 강우량이 많은 것으로 오판하여 와이퍼를 고속으로 작동시키게 되는 문제점이 있다. In addition, since the rain sensor senses rainfall and once the wiper is operated, noise generated by the wiper operation (hereinafter, referred to as “wiper noise”) cannot be taken into consideration. In case of passing, there is a problem in that the wiper is operated at a high speed due to a misjudgment that the rainfall is large even when the rainfall is actually small.
[문헌1] 대한민국 등록특허 제10-781744호(2007. 12. 04. 등록공고)[Document 1] Republic of Korea Patent Registration No. 10-781744 (Dec. 4, 2007 registration notice)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 컨덴서를 이용하여 강우량, 고주파 노이즈 및 와이퍼 노이즈를 모두 검출하고 실제 강우량의 산출시 상기 검출된 강우량에서 상기 고주파 노이즈와 와이퍼 노이즈를 제거함으로써, 종래 기술에 따른 정전용량식 차량용 레인센서보다 현저히 안정적이고 정밀하게 강우량을 감지할 수 있는 차량용 레인센서 및 그 센싱방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to detect all of the rainfall, high frequency noise and wiper noise by using a plurality of capacitors and the By removing the high frequency noise and the wiper noise, it is to provide a vehicle rain sensor and a sensing method that can detect the rainfall significantly more stably and precisely than the capacitive vehicle rain sensor according to the prior art.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 일측면이 차량의 유리에 부착되는 하우징의 내부에 강우량 감지용 회로기판을 포함하는 차량용 레인센서에 있어서, 상기 회로기판은 강우량을 감지하고 감지된 강우량에 따라 출력값이 변동되는 제1신호를 출력하는 제1센서부, 외부 고주파에 의해 출력값이 변동되는 제2신호를 출력하는 제2센서부 및 입력된 상기 제1신호와 제2신호의 출력값의 차이인 순(net) 출력값에 따라 와이퍼의 동작속도를 제어하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the rain sensor for a vehicle comprising a rainfall detection circuit board on the inside of the housing that one side is attached to the glass of the vehicle, the circuit board detects the rainfall and according to the detected rainfall A first sensor unit for outputting a first signal having a fluctuating output value, a second sensor unit for outputting a second signal having a fluctuating output value due to an external high frequency signal, and a difference between an output value of the inputted first signal and the second signal (net) characterized in that it comprises a microcomputer for controlling the operating speed of the wiper according to the output value.
또한, 상기 마이컴은 상기 순 출력값이 미리 저장된 설정값 미만인 경우 상기 와이퍼가 동작 중인지 여부를 판단하고, 판단결과 와이퍼가 동작 중이면 제1,2신호를 다시 입력받는 것을 특징으로 한다.In addition, the microcomputer determines whether the wiper is in operation when the net output value is less than a preset value, and when the wiper is in operation, receives the first and second signals again.
또한, 상기 제1센서부는 복수 개이고, 상기 마이컴은 각각의 제1센서부에서 출력된 제1신호와 상기 제2센서부에서 출력된 제2신호의 출력값 차이의 합을 상기 순 출력값으로 산출하는 것을 특징으로 한다.The first sensor unit may include a plurality of first sensor units, and the microcomputer calculates a sum of an output value difference between the first signal output from each first sensor unit and the second signal output from the second sensor unit as the net output value. It features.
또한, 상기 제1센서부 각각은 동일 평면에 순차적으로 배열되고, 상기 마이컴은 복수의 제1센서부 중 양단에 위치한 제1센서부 각각에서 출력된 제1신호와 상기 제2센서부에서 출력된 제2신호의 출력값 차이 중 적어도 어느 하나가 상기 설정값 미만인 경우 상기 와이퍼가 동작 중인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, each of the first sensor units may be sequentially arranged on the same plane, and the microcomputer may output the first signal output from each of the first sensor units located at both ends of the plurality of first sensor units and the second sensor unit. When at least one of the difference between the output value of the second signal is less than the set value, it is determined whether the wiper is in operation.
또한, 상기 제1센서부는 차량의 유리에 부착된 상기 하우징의 일측면 쪽에 구비된 제1회로기판에 설치되고, 상기 제2센서부는 제1회로기판과 전기장의 영향이 생기지 않도록 이격되어 구비된 제2회로기판에 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the first sensor unit is installed on the first circuit board provided on one side of the housing attached to the glass of the vehicle, the second sensor unit is provided to be spaced apart from the influence of the first circuit board and the electric field It is characterized in that installed on the two circuit board.
또한, 상기 제1센서부와 제2센서부는 각각 입력전원, 정전용량에 의해 결정되는 주기에 따라 상기 입력전원으로부터 공급되는 전원을 충전 및 방전하는 컨덴서, 및 상기 컨덴서의 충전 및 방전 주기에 대응하는 펄스 신호인 제1신호 또는 제2신호를 출력하는 집적회로를 포함하되, 상기 제1센서부의 컨덴서는 전하를 충전하는 두 개의 단자 사이에 빗방울이나 와이퍼가 매개될 경우 정전용량이 변화되고, 상기 제1신호와 제2신호의 출력값은 각각의 펄스 수 또는 주파수인 것을 특징으로 한다.The first sensor unit and the second sensor unit respectively correspond to a capacitor for charging and discharging the power supplied from the input power according to a cycle determined by an input power and a capacitance, and a charge and discharge cycle of the capacitor. And an integrated circuit for outputting a first signal or a second signal, which is a pulse signal, wherein the capacitor of the first sensor unit changes capacitance when raindrops or wipers are interposed between two terminals for charging electric charges. The output value of the first signal and the second signal is characterized in that the number or frequency of each pulse.
또한, 상기 제1센서부와 제2센서부는 각각 컨덴서, 상기 컨덴서에 일정한 주파수의 전원신호를 인가하는 신호발생기 및 상기 컨덴서의 정전용량에 따라 상기 전원신호의 주파수를 변조한 제1신호 또는 제2신호를 출력하는 주파수 변환회로를 포함하되, 상기 제1센서부의 컨덴서는 전하를 충전하는 두 개의 단자 사이에 빗방울이나 와이퍼가 매개될 경우 정전용량이 변화되고, 상기 제1신호와 제2신호의 출력값은 각각의 주파수인 것을 특징으로 한다.The first sensor unit and the second sensor unit may each include a capacitor, a signal generator for applying a power signal having a constant frequency to the capacitor, and a first signal or a second modulated frequency of the power signal according to the capacitance of the capacitor. And a frequency converting circuit for outputting a signal, wherein the capacitor of the first sensor unit changes capacitance when raindrops or wipers are interposed between two terminals for charging a charge, and output values of the first signal and the second signal. Is characterized in that each frequency.
또한, 본 발명은 일측면이 차량의 유리에 부착되는 하우징의 내부에 강우량 감지용 회로기판을 포함하는 차량용 레인센서의 센싱방법에 있어서, 강우량 감지센서와 노이즈 감지센서를 이용하여 각각 강우량과 외부 고주파에 의한 고주파 노이즈를 센싱하는 제1단계와, 상기 강우량 감지센서와 노이즈 감지센서의 출력값 차이인 순(net) 출력값을 산출하고 산출된 순 출력값에 따라 와이퍼의 동작속도를 제어하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a sensing method of a rain sensor for a vehicle comprising a rainfall detection circuit board inside the housing that one side is attached to the glass of the vehicle, using a rainfall sensor and a noise sensor respectively rainfall and external high frequency And a second step of sensing a net output value, which is a difference between output values of the rainfall sensor and the noise sensor, and controlling an operating speed of the wiper according to the calculated net output value. Characterized in that.
또한, 상기 제2단계는 상기 산출된 순 출력값이 미리 저장된 설정값 미만인 경우 상기 와이퍼가 동작 중인지 여부를 판단하고, 판단결과 와이퍼가 동작 중이면 상기 제1단계를 다시 수행하는 것을 특징으로 한다.The second step may determine whether the wiper is in operation when the calculated net output value is less than a preset value, and if the wiper is in operation, performs the first step again.
본 발명에 따른 차량용 레인센서 및 그 센싱방법은 컨덴서의 정전용량 변화를 이용하여 강우량, 고주파 노이즈 및 와이퍼 노이즈를 동시에 감지하도록 센서부를 구성하고, 실제 강우량 산출시 상기 노이즈들에 의한 영향을 배제시킴으로써 종래 기술에 따른 정전용량식 레인센서와 대비하여 현저히 안정적이고 정밀하게 실제 강우량을 감지할 수 있다는 장점이 있다.A rain sensor for a vehicle and a sensing method thereof according to the present invention configure a sensor unit to simultaneously detect rainfall, high frequency noise, and wiper noise using a change in capacitance of a capacitor, and exclude the influence of the noise in calculating the actual rainfall. Compared to the capacitive rain sensor according to the technology, there is an advantage that it is possible to detect the actual rainfall with remarkably stable and precise.
이로 인하여, 본 발명에 따른 차량용 레인센서 및 그 센싱방법은 실제 강우 량에 대응하여 와이퍼가 효율적으로 동작될 수 있도록 제어함으로써, 우천시 운전자의 편의를 제고할 수 있다는 장점이 있다.For this reason, the vehicle rain sensor and the sensing method according to the present invention has the advantage that it is possible to improve the convenience of the driver in the rain by controlling the wiper to operate efficiently in response to the actual amount of rainfall.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레인센서의 설치구조를 나타낸 단면도이다. 도1의 차량용 레인센서(1)는 육면체 형상의 하우징(11) 내부에 제1PCB 기판(12)과 제2PCB 기판(13)이 구비되고, 상기 하우징(11)은 접착부재(14)에 의하여 차량의 전면 유리(20) 내측에 부착될 수 있도록 구성된다.1 is a cross-sectional view showing the installation structure of a vehicle rain sensor according to a first embodiment of the present invention. In the
상기 제1PCB 기판(12)은 후술하는 바와 같이 강우량을 검출하기 위한 센서부를 구비하기 때문에 하우징(11)의 접착면 쪽에 설치되고, 제2PCB 기판(13)은 외부 고주파 노이즈를 검출하기 위한 센서부를 구비하기 때문에 하우징(11)의 배면 쪽에 설치되는 것이 바람직하다.Since the
또한, 상기 접착부재(14)는 양면테이프 등으로 바람직하게 구성될 수 있는데, 이로 인하여 제1PCB 기판(12)은 차량의 전면 유리(20) 쪽으로 밀착되게 설치될 수 있다.In addition, the
또한, 제2PCB 기판(13)은 양면테이프 또는 나사못 등의 결합부재 등을 이용하여 하우징(11)의 배면에 고정될 수 있으며, 제1PCB 기판(12)에 형성되는 전기장의 영향을 받지 않도록 하기 위해 제1PCB 기판(12)과 소정 거리 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.In addition, the
또한, 제2PCB 기판(13)은 하우징(11)의 배면 내외측에 발생될 수 있는 습기나 먼지 등에 의한 영향을 방지하기 위하여 결합부재를 통한 고정시 하우징(11)의 배면과 약간 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. In addition, the
도2a와 도2b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 제1PCB 기판(12)과 제2PCB 기판(13)의 구성을 나타낸 평면도이다.2A and 2B are plan views illustrating configurations of the
상기 제1PCB 기판(12)에는 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)가 동일 평면상에 순차적으로 구비되어 있으며, 각각의 센서부(15,16,17)는 후술하는 바와 같이 서로 독립된 센서회로를 형성하여 차량의 전면 유리(20) 외측에 발생되는 강우량을 검출하게 된다.The
한편, 제2PCB 기판(13)에는 차량용 레인센서(1) 전체에 영향을 미치는 고주파 노이즈를 검출하기 위한 제4센서부(18), 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)의 동작을 제어하기 위한 마이컴(미도시) 및 외부 연결 인터페이서(미도시) 등이 구비되어 있다.Meanwhile, the second PCB 13 includes a
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 레인센서의 제1센서부 내지 제3센서부의 동작원리를 나타낸 개략도이다. 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)의 동작원리는 모두 동일하기 때문에 이하에서는 제1센서부(15)를 예를 들어 설명하기로 한다.Figure 3 is a schematic diagram showing the operation principle of the first to third sensor unit of the vehicle rain sensor according to an embodiment of the present invention. Since the operation principles of the first to
제1센서부(15)는 입력전원(33), 상기 입력전원(33)으로부터 공급되는 전원을 충전 및 방전하는 제1컨덴서(31), 및 상기 제1컨덴서(31)의 충전 및 방전 주기에 따른 주파수 정보를 포함한 디지털 신호를 출력하는 제1집적회로(32)를 포함하여 구성된다.The
상기 제1컨덴서(31)는 'ㄷ'자 형상의 제1단자(15a)와 제1단자(15a)의 내부에 형성된 제2단자(15b)로 구성되는데, 본 실시예와는 달리 제1단자(15a)와 제2단자(15b)가 모두 직선형으로 구성될 수도 있다.The
이때, 제1단자(15a)와 제2단자(15b)의 상부는 통상의 컨덴서의 양극판 사이에 형성된 매질공간(15c)에 해당되고, 상기 제1센서부(15)는 상기 매질공간(15c)에 우적이 매개될 경우 발생되는 제1컨덴서(31)의 정전용량 변화를 이용하여 강우량 을 검출하게 된다. In this case, an upper portion of the
즉, 입력전원(33)으로부터 직류전압(Vin)이 인가되면 제1집적회로(32)와 연결된 제1컨덴서(31)는 충전 및 방전을 반복하되, 상기 반복 주기는 제1컨덴서(31)의 정전용량 변화에 따라 변하도록 구성된다.That is, when a DC voltage Vin is applied from the
이를 위하여 상기 제1집적회로(32)는 공지된 IC 발진회로 중 어느 하나로 구성되는 것이 바람직한데, 본 실시예에서는 555 타이머와 같은 전압제어 발진기(VCO)를 사용하였다.To this end, the first integrated
상기와 같이 본 실시예에서 적용한 제1집적회로(32)는 펄스 형태의 신호를 출력하게 되는데, 이 경우 상기 주파수 정보라 함은 펄스 신호의 펄스 수 또는 주파수 중 어느 하나가 될 수 있다(다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 주파수로 한정하여 설명한다).As described above, the first integrated
따라서, 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)는 제1컨덴서(31)의 매질공간(15c)에 매개되는 물질이 없는 경우와 우적이 매개된 경우에 발생되는 제1컨덴서(31)의 정전용량 변화와, 이에 따라 두 경우에 발생되는 제1센서부(15) 출력신호의 주파수 정보의 차이를 이용하여 강우량을 검출할 수 있게 된다.Accordingly, the
또한, 상기 제1센서부(15)는 동일한 원리에 의하여 매질공간(15c)에 와이퍼가 매개될 경우에도 이를 검출할 수 있는데, 이 경우 우적이 매개된 경우와 비교할 때 출력신호의 주파수 차이의 크기가 차별된다.In addition, the
일예로서, 우적이 매개될 경우 발생되는 주파수 차이는 와이퍼가 매개될 경우 발생되는 주파수 차이보다 그 크기 범위가 수 십배 내지 수 백배 이상이기 때문에, 이를 이용하여 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)는 강우량 검출 중에 발생되는 와이퍼 노이즈를 검출할 수 있다.As an example, since the size difference of the frequency difference generated when the rain is mediated is several tens to several hundred times larger than the frequency difference generated when the wiper is mediated, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)는 우적 또는 와이퍼의 매개여부에 따라 변동되는 각 센서부(15,16,17) 출력신호의 주파수를 이용하여 강우량 또는 와이퍼 노이즈를 검출하게 되는데, 그 상세한 검출방법은 후술하기로 한다.As described above, the
한편, 상기 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)의 출력신호에는 외부 고주파 노이즈가 포함될 수 있기 때문에, 이를 제거하여야만 본 발명에 따른 레인센 서(1)의 센싱 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.On the other hand, since the external high-frequency noise may be included in the output signals of the first to
이를 위하여 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)는 제2PCB 기판(13)에 설치된 제4센서부(18)를 이용하여 고주파 노이즈를 검출하고, 검출된 고주파 노이즈 성분을 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)의 출력신호에서 제거하도록 구성되는데 이하에서는 이를 상세히 설명하기로 한다.To this end, the
먼저, 제4센서부(18)의 구성 및 동작원리는 근본적으로 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)와 동일하며, 다만 제4센서부(18)의 경우 컨덴서를 구성하는 제1,2단자(18a,18b) 사이에 형성된 매질공간(미도시)에 매개되는 우적 또는 와이퍼가 없기 때문에 외부의 고주파 노이즈가 없는 경우 제4센서부(18)에서 출력되는 신호의 주파수는 항상 일정하다는 점에서 차이가 있다.First, the configuration and operation principle of the
그러나, 외부의 고주파 노이즈가 발생되는 경우, EMI(electro magnetic inferference) 또는 RFI(radio frequency interference) 등과 같은 전자파 장애 현상에 의하여 제4센서부(18)에서 출력되는 신호의 주파수가 변화될 수 있으며, 이러한 현상은 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에도 동일하게 발생된다.However, when external high frequency noise is generated, the frequency of the signal output from the
따라서, 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)는 제4센서부(18)에서 검출된 고주파 노이즈 성분을 이용하여 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에서 출력된 신호에 포함된 동일한 노이즈 성분을 제거함으로써 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)의 측정 정밀도를 제고할 수 있게 된다.Accordingly, the
이때, 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)의 측정 정밀도를 더욱 제고하기 위하여, 각 센서부(15,16,17,18)에서 검출되는 고주파 노이즈 성분이 동일할 수 있 도록 상기 제1센서부 내지 제4센서부(15,16,17,18)를 구성하는 것이 바람직하다. In this case, in order to further improve the measurement accuracy of the
이를 위하여, 일예로서 제1센서부 내지 제4센서부(15,16,17,18)에 전원을 공급하는 입력전원(33)을 동일하게 구성하든가, 하나의 입력전원(33)으로부터 전원이 공급되도록 구성하는 것이 바람직하다.To this end, as an example, the
한편, 상기 외부에서 발생되는 고주파 노이즈의 원인으로는 관제탑, 레이더 기지 또는 기타 군사시설 등의 무선 통신 영역에서 발생되는 노이즈, 차량 운전자의 무선 통신에 의한 노이즈 또는 차량 내부에 설치된 전자장치의 작동에 의한 노이즈 등이 있을 수 있다.On the other hand, the cause of the high frequency noise generated from the outside may be caused by noise generated in a wireless communication area such as a control tower, radar base, or other military facility, noise by wireless communication of a vehicle driver, or operation of an electronic device installed inside the vehicle. Noise and the like.
또한, 상기 각 센서부(15,16,17,18)의 제1단자(15a,16a,17a,18a)와 제2단자(15b,16b,17b,18b)는 각각 제1PCB 기판(12) 또는 제2PCB 기판(13)의 동일 평면상에 형성되며, 구리, 알루미늄, 은, 전도성 탄성 중합체, 전도성 플라스틱, 전도성 고무 등의 전도성 재료를 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제1단자(15a,16a,17a,18a)와 제2단자(15b,16b,17b,18b)는 접착, 압박고정 또는 뿜칠 등과 같은 여러 가지 설치 방식을 이용하여 제1PCB 기판(12) 또는 제2PCB 기판(13)에 바람직하게 설치될 수 있다.In addition, the first terminal (15a, 16a, 17a, 18a) and the second terminal (15b, 16b, 17b, 18b) is the
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 레인센서의 전체적인 동작구성을 나타낸 블럭도이다. Figure 4 is a block diagram showing the overall operation of the vehicle rain sensor according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 차량용 레인센서(1)는 입력전원(32)으로부터 제1센서부 내지 제4센서부(15,16,17,18)에 전원이 공급되면 각각의 센서부(15,16,17,18)는 전술 한 방식에 의하여 주파수 정보를 가진 디지털 신호(펄스 신호)를 출력하게 된다.In the
상기 각각의 센서부(15,16,17,18)로부터 출력된 신호는 제2PCB 기판(13)에 설치된 제어용 마이컴(50)에 전달되고, 마이컴(50)은 이를 이용하여 후술하는 바와 같이 와이퍼 노이즈 및 고주파 노이즈를 제거한 실제 강우량을 산출하게 된다.The signals output from the
상기와 같이 실제 강우량이 산출되면, 마이컴(50)는 산출된 실제 강우량에 대응하여 메모리(70)에 미리 저장된 와이퍼의 동작속도에 따라 와이퍼를 동작시키기 위한 제어신호를 제2PCB 기판(13)에 연결된 와이퍼 구동부(60)에 출력하게 된다.When the actual rainfall is calculated as described above, the
이때, 상기 와이퍼 구동부(60)는 필요에 따라 제2PCB 기판(13)에 설치될 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 제1PCB 기판(12)에 3개의 센서부가 설치된 경우를 일예로 설명하였으나 필요에 따라 2개 또는 4개 이상으로 설치될 수 있음은 물론이다.In this case, the
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 레인센서의 센싱방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a sensing method of a vehicle rain sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
차량의 운전이 개시되면, 마이컴(50)은 전술한 방식으로 제1센서부 내지 제4센서부(15,16,17,18)에서 출력되는 디지털 신호로부터 각각의 주파수(f1,f2,f3,f4)를 검출한다(S110).When the driving of the vehicle is started, the
S110 단계가 완료되면, 마이컴(50)은 제4센서부(18)에서 출력된 디지털 신호 의 주파수를 이용하여 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에서 출력된 신호에 포함된 고주파 노이즈 성분을 제거한 순 주파수(Net f1,Net f2,Net f3)를 산출한다(S120).When the step S110 is completed, the
이때, 상기 순 주파수(Net f1,Net f2,Net f3)는 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에서 출력된 신호 각각의 주파수에서 제4센서부(18)에서 출력된 신호의 주파수를 뺀 값으로 산출된다.At this time, the net frequency (Net f 1 , Net f 2 , Net f 3 ) is the
S120 단계가 완료되면, 마이컴(50)은 제1PCB 기판(12)의 양 단부측에 위치한 제1센서부(15)와 제3센서부(17)에서 출력된 신호의 순 주파수(Net f1,Net f3)가 모두 설정 주파수(fset) 이상인지 여부를 판단한다(S130).When the step S120 is completed, the
이때, 설정 주파수(fset)는 실험에 의하여 미리 정해져 메모리(70)에 저장되는 값으로, 와이퍼의 동작을 센싱한 경우 상기 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에서 출력되는 신호의 주파수로 설정되는 것이 바람직하다.In this case, the set frequency f set is a value which is predetermined by an experiment and stored in the
또한, 본 실시예에서는 연산의 효율성을 위해 제1PCB 기판(12)의 양 단부측에 위치한 센서부(15,17)에 대해서만 와이퍼 노이즈가 포함되었는지 여부를 판단하였으나, 필요에 따라 전체 센서부 또는 어느 하나의 센서부에 대해서만 판단하도록 구성될 수도 있다.In addition, in the present embodiment, it is determined whether the wiper noise is included only for the
S130 단계의 판단결과 순 주파수(Net f1,Net f3)가 모두 설정 주파수(fset) 이상인 경우이면, 마이컴(50)은 상기 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에서 출력 된 신호에 와이퍼 노이즈가 개재되지 않은 것으로 판단하여 이들의 순 주파수(Net f1,Net f2,Net f3)를 합산한 결과를 실제 강우량으로 산출한다(S150).If the net frequencies Net f 1 and Net f 3 are all higher than or equal to the set frequency f set , the
이때, 본 실시예에서는 순 주파수(Net f1,Net f2,Net f3)의 합을 실제 강우량으로 산출하는 경우를 일예로서 설명하였으나, 상기 순 주파수(Net f1,Net f2,Net f3)의 합에 대응하여 메모리(70)에 미리 저장된 강우량 데이터를 이용하여 실제 강우량을 산출할 수도 있음은 물론이다.In this embodiment, the case where the sum of the net frequencies Net f 1 , Net f 2 and Net f 3 is calculated as the actual rainfall is described as an example. However, the net frequencies Net f 1 , Net f 2 , Net f 3 are described. It is of course possible to calculate the actual rainfall using the rainfall data previously stored in the
한편, S130 단계의 판단결과 순 주파수(Net f1,Net f3) 중 어느 하나가 설정 주파수(fset) 미만인 경우이면, 마이컴(50)은 와이퍼 구동부(60)가 온(On) 상태인지 여부를 판단한다(S140).On the other hand, if any one of the net frequency (Net f 1 , Net f 3 ) is less than the set frequency (f set ) as a result of the determination in step S130, the
S140 단계의 판단결과 와이퍼 구동부(60)가 온 상태이면, 마이컴(50)은 상기 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에서 출력된 신호에 와이퍼 노이즈가 개재되었다고 판단하여 다시 S110 단계를 수행한다.If the
반면에, S140 단계의 판단결과 와이퍼 구동부(60)가 온 상태가 아닌 경우이면, 마이컴(50)은 상기 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에서 출력된 신호에 와이퍼 노이즈가 개재되지 않은 것으로 판단하여 S150 단계를 수행한다.On the other hand, if the
S150 단계가 완료되면, 마이컴(50)은 산출된 실제 강우량에 따라 와이퍼의 적정 동작속도를 결정하고(S160), 결정된 속도에 따라 와이퍼를 구동하기 위한 제어신호를 와이퍼 구동부(60)로 전달한다(S170).When the step S150 is completed, the
이때, 메모리(70)에는 산출된 실제 강우량(본 실시예에서는 순 주파수의 합에 해당된다.)에 대응하는 와이퍼의 동작속도에 대한 데이터가 미리 저장되어 있는 것이 바람직하다.At this time, the
S170 단계가 완료되면, 마이컴(50)은 차량의 운행이 종료되었는지 여부를 판단하고(S180), 종료되지 않은 경우이면 S110 단계를 다시 수행하고 종료된 경우이면 제어를 종료한다.When the step S170 is completed, the
상술한 방식에 의하여 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)는 센서부에서 검출된 강우량에 포함된 외부 고주파 노이즈 성분과 와이퍼 노이즈 성분을 제거할 수 있기 때문에 종래 기술에 대비하여 현저히 정밀하게 실제 강우량을 검출할 수 있다는 장점이 있다.According to the above-described method, the
또한, 이로 인하여 본 발명에 따른 차량용 레인센서(1)는 종래 기술과 달리 항상 와이퍼의 동작속도를 실제 강우량에 맞도록 제어할 수 있다는 장점이 있다.In addition, due to this, the
또한, 본 실시예에서는 강우량을 감지하는 제1PCB 기판(12)의 센서부가 3개로 구성된 경우를 설명하였으나, 필요에 따라 1개의 센서부를 포함하여 여러 가지 개수로 구성될 수 있음은 물론이다.In addition, in the present embodiment, the case in which the three sensor units of the
상술한 제1실시예와 달리, 상기 S120 단계에서 마이컴(50)은 메모리(70)에 미리 저장된 기준 주파수(f0)를 이용하여 각각의 센서부(15,16,17,18)에서 출력된 신호의 주파수 변화량(Δf1,Δf2,Δf3,Δf4)을 산출하고, 산출된 주파수 변화량(Δ f1,Δf2,Δf3,Δf4)을 이용하여 각 센서부(15,16,17)의 순 주파수를 산출할 수도 있다.Unlike the first embodiment described above, in the step S120 the
이때, 상기 기준 주파수(f0)는 강우량, 와이퍼 노이즈 및 고주파 노이즈가 없는 경우에 제1센서부 내지 제4센서부(15,16,17,18)에서 출력되는 신호의 주파수이고, 상기 주파수 변화량(Δf1,Δf2,Δf3,Δf4)은 S110 단계에서 검출된 각각의 주파수(f1,f2,f3,f4)와 상기 기준 주파수(f0)의 차이에 해당하는 값이 된다.In this case, the reference frequency f 0 is a frequency of a signal output from the first to
이 경우 상기 S130 단계에서의 설정 주파수(fset)는 와이퍼의 동작을 센싱한 경우 상기 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)에서 출력되는 신호의 주파수 변화량으로 설정된다.In this case, the set frequency f set in step S130 is set to the frequency change amount of the signal output from the first to
또한, 상기에서는 마이컴(50)이 센서부(15,16,17,18)에서 출력되는 디지털 신호(즉, 펄스 신호)의 주파수를 이용하여 강우량 등을 검출하는 경우를 일예로서 설명하였으나, 상기 펄스 신호의 펄스 수를 카운트하여 강우량 등을 검출할 수도 있음은 물론이다. In the above description, the
도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레인센서의 제1센서부 내지 제3센서부의 동작원리를 나타낸 개략도이며, 제1실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 중복된 설명을 생략한다. 6 is a schematic view showing the operation principle of the first to third sensor units of the rain sensor for a vehicle according to the second embodiment of the present invention, the same components as the first embodiment are given the same reference numerals Omit the description.
또한, 제1실시예에서와 마찬가지로 제1센서부 내지 제3센서부(15,16,17)의 동작원리는 모두 동일하기 때문에 이하에서는 제1센서부(15)를 예를 들어 설명하기로 한다.In addition, since the operation principles of the first to
제1센서부(15)는 전하를 충전하기 위한 두 개의 단자(15a,15b)를 구비한 제1컨덴서(31), 상기 제1컨덴서(31)의 제1단자(15a)에 미리 정해진 주파수의 전원신호를 인가하는 신호발생기(133) 및 상기 제1컨덴서(31)의 정전용량 변화를 주파수 신호로 변환하는 제1주파수 변환회로(132)를 포함하여 구성된다.The
상기와 같은 구성의 제1센서부(15)는 제1실시예에서와 마찬가지로 매질공간(15c)에 우적이 매개될 경우 발생되는 제1컨덴서(31)의 정전용량 변화를 이용하여 강우량을 검출하게 된다. As in the first embodiment, the
즉, 제1컨덴서(31)와 전기적으로 연결된 제1주파수 변환회로(132)는 신호발생기(133)에서 인가된 전원신호의 주파수를, 상기 우적에 의하여 발생되는 제1컨덴서(31)의 정전용량 변화에 대응하는 특정 주파수로 변조시켜 출력하게 된다.That is, the first
이 경우, 상기 제1주파수 변환회로(132)는 이러한 기능을 수행할 수 있도록 제1컨덴서(31)와 함께 LC회로, RC회로 또는 RLC회로 등과 같은 발진회로를 형성하도록 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the first
일예로서, 상기 제1주파수 변환회로(132)가 제1컨덴서(31)와 함께 LC회로를 구성하고 제1컨덴서(31)의 매질공간(15c)에 매개되는 물질이 없는 경우에 있어서, 상기 제1컨덴서(31)의 정전용량이 C0 일 때 제1주파수 변환회로(132)에서 출력되는 신호의 주파수(f0)는 1/{2π(LC0)1/2}로 구해질 수 있다.For example, when the first
반면에, 상기 예에서 제1컨덴서(31)의 매질공간(15c)에 우적이 매개되어 제1컨덴서(31)의 정전용량이 C1으로 변경될 경우 제1주파수 변환회로(132)에서 출력되는 신호의 주파수(f1)는 1/{2π(LC1)1/2}으로 구해질 수 있다.On the contrary, in the above example, when the capacitance of the
따라서, 본 실시예에 따른 차량용 레인센서(1)는 제1실시예에서와 마찬가지로 제1컨덴서(31)의 매질공간(15c)에 매개되는 물질이 없는 경우와 우적이 매개된 경우에 발생되는 제1컨덴서(31)의 정전용량 변화와, 이에 따라 두 경우에 발생되는 제1센서부(15) 출력신호의 주파수 차이를 이용하여 강우량을 검출할 수 있게 된다.Therefore, the
상술한 센서부(15,16,17)의 동작원리 이외에 와이퍼 노이즈 또는 고주파 노이즈의 검출방법과, 차량용 레인센서(1)의 센싱방법은 제1실시예와 동일하므로 이하 중복된 설명을 생략한다. In addition to the above-described operating principles of the
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 레인센서의 설치구조를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing an installation structure of a vehicle rain sensor according to a first embodiment of the present invention;
도2a와 도2b는 도1에 도시한 차량용 레인센서에 포함된 제1PCB 기판과 제2PCB 기판의 구성을 나타낸 평면도,2A and 2B are plan views illustrating configurations of a first PCB substrate and a second PCB substrate included in the vehicle rain sensor shown in FIG. 1;
도3은 도1에 도시한 차량용 레인센서에 포함된 제1센서부 내지 제3센서부의 동작원리를 나타낸 개략도,3 is a schematic view showing an operation principle of first to third sensor units included in the vehicle rain sensor shown in FIG. 1;
도4는 도1에 도시한 차량용 레인센서의 전체적인 동작구성을 나타낸 블럭도,4 is a block diagram showing the overall operation of the vehicle rain sensor shown in FIG.
도5는 도1에 도시한 차량용 레인센서의 센싱방법을 나타낸 흐름도, 및FIG. 5 is a flowchart illustrating a sensing method of a vehicle rain sensor shown in FIG. 1;
도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 레인센서에 포함된 제1센서부 내지 제3센서부의 동작원리를 나타낸 개략도이다.6 is a schematic diagram illustrating an operation principle of first to third sensor units included in a vehicle rain sensor according to a second exemplary embodiment of the present invention.
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