KR20100097993A - 타이어 공기압력 모니터링 시스템 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 주행을 고려하여 즉, 수신기로 수신되는 센서 신호의 전송거리를 고려하여 수신기가 수신하는 센서 신호의 평균화를 수행한 후에 뭉그러지는 현상을 방지할 수 있는 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법에 관한 것이다.

TMPS, 타이어, 공기압력, 모니터링, 주행, 전송거리, 휠 스피드 센서, 타이어의 RPM

Description

타이어 공기압력 모니터링 시스템 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법{Reading Method of Receiver for Resonance Frequency of Sensor in Tire Pressure Monitoring System}

본 발명은 타이어 공기압력 모니터링 시스템에 관한 것으로, 특히 차량 주행을 고려하여 즉, 수신기로 수신되는 센서 신호의 전송거리를 고려하여 수신기가 수신하는 센서 신호의 평균화를 수행한 후에 뭉그러지는 현상을 방지할 수 있는 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법에 관한 것이다.

타이어 공기압이 너무 높거나 낮으면 타이어가 터지거나 쉽게 미끄러지는 문제점이 있다. 또한 타이어의 공기압이 너무 높거나 낮으면 타이어는 그 수명이 짧아질 뿐만 아니라, 차량은 연료 소모량이 많아져 연비가 악화 되고, 승차감과 제동력도 떨어진다. 이에, 차량에는 타이어에 공기압이 너무 높거나 낮아지는 것을 방지하기 위한 타이어 공기압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System)이 장착된다.

타이어 공기압력 모니터링 시스템은 타이어의 적정 공기압력이 유지되도록 함으로써 타이어가 터지거나 쉽게 미끄러지는 문제를 제거할 뿐만 아니라, 타이어의 내구성, 승차감, 제동력의 향상은 물론, 연비 향상에도 이바지하고 있다.

이러한 타이어 공기압력 모니터링 시스템은 주로 SAW 공진기를 이용한 무전원방식을 채택하고 있는데, SAW 공진기를 이용한 무전원방식 타이어 공기압력 모니터링 시스템은 수신기가 각 타이어에 장착된 센서로 특정 주파수의 신호를 송신하면, 센서의 SAW 공진기는 자신의 공진주파수와 일치하는 전력을 공급받아 자가공진하고, 수신기에서 송신이 멈추면 센서는 입력되는 전력이 없으므로 자가공진하던 에너지를 전력의 형태로 방출한다. 송신을 멈춘 수신기는 수신모드로 들어가 센서에서 나오는 신호를 감지하여 내부 알고리즘에 의해 타이어 압력을 계산한다. 이때, SAW 공진기를 이용한 무전원방식 타이어 공기압력 모니터링 시스템이 계산하는 타이어 압력의 정확도는 수신기에서 센서의 공진주파수를 정확하게 읽는 능력에 달려있다.

도 1은 종래의 SAW 공진기를 이용한 무전원방식 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 SAW 공진기를 이용한 무전원방식 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 누적 카운터 변수(i)를 초기화하고(S105), 수신기 내부 PLL N 카운터 출력을 동기화시킨(S110), 후 PLL N 카운터의 출력이 하이(High)가 되도록 한다(S115). PLL N 카운터 출력이 하이가 되면, Tx 스위치가 온되어 Tx 펄스가 송출되고(S120), 20us 후 Tx 스위치가 오프되고 Rx 스위치가 온되어 수신기는 센서 신호를 수신한다(S125). 수신기는 수신된 센서 신호를 IF 주파수로 변환 후 AD 컨버팅을 실시한다(S130). S130 단계의 AD 컨버팅은 누적 카운터 변수(i)가 0이면 AD 컨버팅 데이터를 저장하고, 누적 카운터 변수(i)가 1보다 크면 기존의 AD 컨버팅 데이터에 시간을 동기화하여 합산한(S135) 데이터를 저장한다(S140). S140 단계에 이어서, 누적 카운터 변수(i)가 지정된 최대 횟수 32 또는 64를 초과하면(S145), 합산된 AD 컨버팅 데이터를 시간별 평균화하여(S150), FFT를 수행하여(S160), 공진주파수를 읽어낸다(S165). S145 단계를 만족하지 않으면 누적 카운터 변수(i)를 1 증가시키고(S155), S110 단계로 리턴한다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 정확한 공진주파수를 읽어내기 위해, 수신기의 MCU는 16회 이상의 AD 컨버팅 데이터를 평균화한 뒤 FFT를 수행한다. 이때, 특정 주파수의 외부 노이즈가 강하게 유입되면 수신기는 노이즈를 센서 신호로 착각하는 오류를 범할 수 있다. 이를 개선하기 위하여 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 송신주파수가 고정된 후 일정한 간격으로 발생하는 PLL N의 카운터를 이용하여 매번 송신되는 신호의 위상을 동기시킴으로써, 센서의 출력 신호의 위상을 조절한다. 매번 수신되는 센서의 위상은 송신과 동일하므로 AD 컨버팅 데이터를 평균화하면 노이즈는 감쇄되면 센서의 신호는 중첩된다.

하지만, 이와 같은 방식은 수신기 내부 PLL N 카운터의 신호만을 기준으로 위상동기를 시켜주므로 주행에 의해 센서의 위치가 변할 경우 즉, 센서 신호의 전송거리가 달라지는 것에 따른 위상 차는 고려하지 않으므로 평균화 수행 후에 센서 신호가 뭉그러지는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 차량 주행을 고려하여 즉, 수신기로 수신되는 센서 신호의 전송거리를 고려하여 수신기가 수신하는 센서 신호의 평균화를 수행한 후에 뭉그러지는 현상을 방지할 수 있는 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 타이어에 장착된 휠 스피드 센서 신호를 수신기에서 수신하는 제1 단계와; 수신기의 MCU에서 타이어의 RPM을 계산하는 제2 단계와; 상기 타이어의 RPM이 센서 신호의 수신 강도가 가장 큰 타이어의 각도에서의 RPM인가를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계를 만족하면, 센서의 공진주파수를 읽는 제4 단계를 포함한다.

상기 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 상기 타이어에 장착된 휠 스피드 센서의 출력 신호로부터 상기 타이어의 RPM을 계산하는 단계와; 상기 타이어의 RPM으로부터 타이어의 각도를 계산하는 단계와; 상기 타이어의 각도별로 수신기와 센서의 송수신을 반복하는 단계와; 상기 타이어의 각도별 센서 신호의 수신 강도를 측정하는 단계와; 상기 센서 신호의 수신 강도가 가장 큰 타이어의 각도를 기억하는 단계를 더 포함하며, 상기 단계들은 상기 제1 단계 이전에 실행된다.

상기 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 누적 카운터 변수를 초기화하는 단계와; 수신기 내부 PLL N 카운터 출력을 동기화시키는 단계를 더 포함하며, 상기 단계들은 상기 제1 단계 이전에 실행된다.

상기 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 상기 제3 단계를 만족하지 않으면, 상기 제1 단계로 리턴하는 단계를 더 포함한다.

상기 제4 단계는, 상기 PLL N 카운터의 출력이 하이가 되도록 하는 단계와; Tx 펄스가 송출되는 단계와; 상기 수신기는 상기 센서 신호를 수신하는 단계와; 상기 수신기는 수신된 상기 센서 신호를 IF 주파수로 변환 후 AD 컨버팅을 실시하는 단계와; 상기 AD 컨버팅 데이터에 시간을 동기화하여 합산하는 단계와; 상기 AD 컨버팅 데이터를 저장하는 단계와; 상기 누적 카운터 변수가 지정된 최대 횟수를 초과하는가를 판단하는 단계와; 상기 누적 카운터 변수가 지정된 최대 횟수를 초과하면 합산된 상기 AD 컨버팅 데이터를 시간별 평균화하는 단계와; FFT를 수행하여 공진주파수를 읽는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 타이어에 장착된 휠 스피드 센서의 신호를 받아 수신기의 MCU에서 타이어의 RPM을 계산하고, 타이어의 RPM에 따른 타이어의 각도를 계산하고, 타이어의 각도에 따른 최대 수신 레벨이 되는 위치에서 수신기와 센서의 송수신 및 센서 신호를 평균화하여 센서 신호의 전송거리의 변화가 없도록 함으로써 수신기가 수신하는 센서 신호의 평균화 수행 후 뭉그러지는 현상을 방지할 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기에 앞서 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법의 원리를 설명하면, 주행에 따른 타이어의 회전에 의해 수신기와 센서 간의 거리 즉, 수신기로 수신되는 센서 신호의 전송거리는 변화하는데, 시속 100㎞/h의 타이어는 ㎳당 약 5ㅀ의 회전각을 가지므로 매 측정마다 센서는 20ㅀ의 위치변화가 발생한다. 즉, 차량이 주행하면, 주행에 따른 타이어의 회전에 의해 수신기와 센서의 거리가 매 측정시마다 변화한다. 그러므로, 수신기로 수신되는 센서 신호의 위상은 매번 틀려져 위상 동기의 성능이 저하된다.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기 에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 상기와 같은 문제를 제거하기 위하여 타이어에 장착된 휠 스피드 센서의 신호를 받아 수신기의 MCU에서 타이어의 RPM을 계산하고, 타이어의 RPM으로부터 타이어의 각도를 계산한다. 그리고, 타이어의 각도별로 수신기와 센서의 송수신을 반복하여 최대 수신 레벨이 되는 위치를 기억한다. 일반적으로 수신기와 센서가 가장 가까운 거리일 것이다. 그런 다음, 최대 수신 레벨이 되는 위치에서 수신기와 센서를 송수신한 센서 신호를 평균화한다. 그러면, 센서 신호의 전송거리의 변화가 없으므로 위상동기의 성능을 유지할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 수신기의 MCU에서 타이어에 장착된 휠 스피드 센서의 출력 신호를 입력받아 타이어의 RPM을 계산한다(S10). 그리고, 타이어의 RPM으로부터 타이어의 각도를 계산하고(S12), 타이어의 각도별로 수신기와 센서의 송수신을 반복하여(S14), 타이어의 각도별 센서 신호의 수신 강도를 측정하고(S16), 센서 신호의 수신 강도가 가장 큰 타이어의 각도를 기억한다(S18). 이어서, 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법은 누적 카운터 변수(i)를 초기화하고(S20), 수신기 내부 PLL N 카운터 출력을 동기화시킨다(S22). 그런 다음, 타이어에 장착된 휠 스피드 센서의 신호를 받아(S24) 수신기의 MCU에서 타이어의 RPM을 계산하고(S26), S26 단계에서 계산한 타이어의 RPM이 센서 신호의 수신 강도가 가장 큰 타이어의 각도에서의 RPM인가를 판단한다(S28).

S28 단계의 판단 결과, S26 단계에서 계산한 타이어의 RPM이 센서 신호의 수 신 강도가 가장 큰 타이어의 각도에서의 RPM이 아니면, S24 단계로 리턴한다.

하지만, S28 단계의 판단 결과, S26 단계에서 계산한 타이어의 RPM이 센서 신호의 수신 강도가 가장 큰 타이어의 각도에서의 RPM이면, 다음은 종래와 동일한 방법으로 센서의 공진주파수를 읽는다. 이를 설명하면 하기와 같다.

S28 단계의 판단 결과, S26 단계에서 계산한 타이어의 RPM이 센서 신호의 수신 강도가 가장 큰 타이어의 각도에서의 RPM이면, PLL N 카운터의 출력이 하이(High)가 되도록 한다(S30). PLL N 카운터 출력이 하이가 되면, Tx 스위치가 온되어 Tx 펄스가 송출되고(S32), 20us 후 Tx 스위치가 오프되고 Rx 스위치가 온되어 수신기는 센서 신호를 수신한다(S34). 수신기는 수신된 센서 신호를 IF 주파수로 변환 후 AD 컨버팅을 실시한다(S36). S36 단계의 AD 컨버팅은 누적 카운터 변수(i)가 0이면 AD 컨버팅 데이터를 저장하고, 누적 카운터 변수(i)가 1보다 크면 기존의 AD 컨버팅 데이터에 시간을 동기화하여 합산한(S38) 데이터를 저장한다(S40). S40 단계에 이어서, 누적 카운터 변수(i)가 지정된 최대 횟수 32 또는 64를 초과하면(S42), 합산된 AD 컨버팅 데이터를 시간별 평균화하여(S44), FFT를 수행하여(S48), 공진주파수를 읽어낸다(S50). S42 단계를 만족하지 않으면 누적 카운터 변수(i)를 1 증가시키고(S48), S22 단계로 리턴한다.

도 1은 종래의 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법을 나타내는 순서도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 공기압력 모니터링 시스템의 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (5)

1. 타이어에 장착된 휠 스피드 센서 신호를 수신기에서 수신하는 제1 단계와;

   수신기의 MCU에서 타이어의 RPM을 계산하는 제2 단계와;

   상기 타이어의 RPM이 센서 신호의 수신 강도가 가장 큰 타이어의 각도에서의 RPM인가를 판단하는 제3 단계와;

   상기 제3 단계를 만족하면, 센서의 공진주파수를 읽는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압력 모니터링 시스템 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 타이어에 장착된 휠 스피드 센서의 출력 신호로부터 상기 타이어의 RPM을 계산하는 단계와;

   상기 타이어의 RPM으로부터 타이어의 각도를 계산하는 단계와;

   상기 타이어의 각도별로 수신기와 센서의 송수신을 반복하는 단계와;

   상기 타이어의 각도별 센서 신호의 수신 강도를 측정하는 단계와;

   상기 센서 신호의 수신 강도가 가장 큰 타이어의 각도를 기억하는 단계를 더 포함하며,

   상기 단계들은 상기 제1 단계 이전에 실행되는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압력 모니터링 시스템 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   누적 카운터 변수를 초기화하는 단계와;

   수신기 내부 PLL N 카운터 출력을 동기화시키는 단계를 더 포함하며,

   상기 단계들은 상기 제1 단계 이전에 실행되는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압력 모니터링 시스템 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제3 단계를 만족하지 않으면, 상기 제1 단계로 리턴하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압력 모니터링 시스템 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 제4 단계는,

   상기 PLL N 카운터의 출력이 하이가 되도록 하는 단계와;

   Tx 펄스가 송출되는 단계와;

   상기 수신기는 상기 센서 신호를 수신하는 단계와;

   상기 수신기는 수신된 상기 센서 신호를 IF 주파수로 변환 후 AD 컨버팅을 실시하는 단계와;

   상기 AD 컨버팅 데이터에 시간을 동기화하여 합산하는 단계와;

   상기 AD 컨버팅 데이터를 저장하는 단계와;

   상기 누적 카운터 변수가 지정된 최대 횟수를 초과하는가를 판단하는 단계와;

   상기 누적 카운터 변수가 지정된 최대 횟수를 초과하면 합산된 상기 AD 컨버팅 데이터를 시간별 평균화하는 단계와;

   FFT를 수행하여 공진주파수를 읽는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압력 모니터링 시스템 수신기에서 센서의 공진주파수를 읽는 방법.

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