KR20140113950A - 전동 차창의 안티 핀치 센서 및 그 방법 - Google Patents

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KR20140113950A
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텅쳔 순
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오토이지 일렉트로닉 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

일종의 전동 차창 안티 핀치 센서로서 차창 유리(13) 상단 외주변의 표면에 적어도 두 개의 콘덴서와 센서 검측 회로가 설치되어 있고 그 중 최상부에 위치한 콘덴서가 메인 검측 콘덴서를 구성하고 하단에 위치한 콘덴서가 서브 검측 콘덴서를 구성하며, 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서를 감응 소자로 하여 인체가 차창 유리의 상단 외주변으로 접근하거나 접촉하는지를 측정하고 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서는 인체의 접근에 의해 발생하는 전하량의 변화 신호를 상기 센서의 검측 회로에 전송하고, 상기 센서 검측 회로에서 검측된 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서의 변화 신호에 근거하여 전동 차창 승강 모터의 동작을 제어하는 제어 신호가 발생한다. 상기 센서는 구조가 간단하고, 승강 모터 전류의 측정과 차창 유리 승강 위치의 측정 방법에 기초하여 형성한 기존의 안티 핀치 센서가 실현할 수 없었던 제로 핀치력의 핀치 방지 기능을 실현할 수 있다.

Description

전동 차창의 안티 핀치 센서 및 그 방법{ANTI-PINCH SENSOR OF ELECTRIC VEHICLE WINDOW AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차의 전동 차창에 사용되는 안티 핀치 센서와 전동 차창의 핀치 방지 방법에 관한 것이다.
현재까지 세계의 대부분 자동차에는 모두 전동 차창이 구비되어 있다. 하지만, 전동 차창이 상승하는 과정에서 인체의 일부가 핀치되어 인체, 특히 어린이들에 대한 상해를 초래하는 경우가 발생할 수 있다. 이에 대해 미국과 유럽에서는 모두 법률을 발표하여, 전동 차창에 반드시 안티 핀치 장치를 구비하도록 요구하고 있는데, 구미의 법률 요구에 의하면 전동 차창이 상승할 때 발생하는 핀치력은 100뉴턴을 초과하지 말아야 하고, 핀치력이 100뉴턴을 초과하는 경우, 안티 핀치 장치는 반드시 전동 차창이 인체에 안전한 위치까지 역방향으로 이동하도록 해야 한다.
지금까지 전세계 중고급 자동차들은 이미 전부 안티 핀치 장치를 배치하고 있지만, 종래의 안티 핀치 장치를 채용하는 기술은 약간의 결함이 존재하고 있어, 아직도 전동 차창의 인체에 대한 상해를 근본적으로 근절시키지는 못하고 있다. 종래의 전동 차창의 안티 핀치 센싱 기술은 다음과 같은 네 가지로 구분할 수 있다.
첫번째: 간접 측정의 압력 센싱 기술
현재 완성차 조립 시장에서 전동 차창의 안티 핀치 제품은 거의 100%가 전기저항 혹은 홀 소자(hall element)를 통해 승강 모터의 전류를 측정하여 간접적으로 압력을 측정하는 센싱 기술을 적용하고 있다. 이 기술은 해당 전동 차창이 상승하는 과정에서 장애물을 만나 초래된 압력 상승이 모터 전류의 증대를 유발하는 원리를 이용하고, 모터 전류의 변화를 이용하여 간접적으로 압력의 변화를 추정함으로써 핀치 방지의 목적을 실현하고 있다. 차창이 승강시 받는 고무 웨더 스트립(weather strip)의 마찰 저항은 차창 상승 위치와 관련되므로, 현재 널리 보급된 전동 차창의 안티 핀치 제품은 모두 통상 부가적인 홀 소자 혹은 광전 위치 센서를 적용하여 차창의 위치를 측정함으로써 차창 승강 과정에서의 정상 압력 값의 산출을 돕는다. 상기 안티 핀치 센싱 기술에는 다음과 같은 결함이 존재한다.
1. 시험 제품은 시험 차량에 대하여 세밀한 측정을 진행하여 그 핀치 방지력이 법규 100뉴턴의 요구에 부합되도록 할 수 있으나, 제품 대량 생산에서는 모터 전기 계수의 불일치성과 고무 웨더 스트립의 마찰력의 불일치성, 차창 구조와 승강 기계 구조 가공의 불일치성 등의 요인들의 영향으로 인해, 양산 제품의 핀치 방지력이 법규 요구에 부합하는지의 일치성을 보장하기가 어렵다.
2. 제품 출하 후, 고무 웨더 스트립이 환경 온도의 영향을 받아 발생하는 경도 변화 및 노화 변형과, 승강 기계 구조의 마모 변형, 차창 구조의 변형 등의 요인들로 인해 마찰력 혹은 압력의 변화를 초래하고 이는 안티 핀치 시스템에 다음과 같은 두 가지 에러 결함을 쉽게 초래한다. (1) 정상적으로 마찰력 혹은 압력이 감소하였다면, 장애물 핀치력이 100뉴턴에 도달하거나 초과할 때, 안티 핀치 장치는 아직 100뉴턴에 도달하지 않았다고 오인하여 역방향으로 동작하지 않음으로써 인체의 상해를 초래할 수 있고, (2) 정상적으로 마찰력 혹은 압력이 법규에서 요구된 100뉴턴을 초과할 경우, 아무런 장애물이 없는 상황에서 안티 핀치 장치의 오작동이 발생하여 차창이 정상적으로 상승하지 못하게 될 수 있다.
상기의 전류의 변화 측정에 기초하여 간접적으로 압력을 측정하는 기술 외에도 최근 몇 년간 일부 연구자들이 차창 상단 테두리의 고무 웨더 스크립 내부에 광섬유를 설치하고, 해당 고무 웨더 스크립이 눌림에 의하여 변형될 경우 광섬유도 함께 변형되어, 광섬유의 레이저 광속을 통해 형성되는 도형의 변화를 측정하여 간접적으로 핀치력의 크기를 산출할 수 있으나, 해당 기술은 여전히 고무 웨더 스크립의 노화 변형 혹은 온도 변화로 인해 발생하는 고무 경도 변화의 영향을 받아, 마찬가지로 상기의 결함이 존재한다.
두번째: 직접 측정하는 압력 센서의 기술.
차창 프레임 상단의 고무 웨더 스크립이 있는 곳 혹은 차창 유리 저부에 직접 압력 센서를 설치하여 압력을 직접 측정하는 센싱 기술이다. 고무 웨더 스트립의 노화 혹은 온도변화로 인한 경도 변화의 발생 및 웨더 스트립의 마찰력 변화의 영향을 받기 때문에, 마찬가지로 상기의 간접 압력 측정 센싱 기술의 결함이 존재함과 동시에, 압력 센서의 설치 방법이 복잡하고, 원가가 비교적 높다. 이로써 해당 기술은 자동차 조립 시장에서 적용되지 않고 있다.
세번째: 광전식 측정 장애물 센싱 기술
적외선을 적용하여 차창 프레임 범위 내에 적외선 스크린을 형성함으로써, 차폐물이 적외선 스크린을 가리고 있는 경우, 수신되는 적외선의 강도에 변화가 발송하여, 비 접촉식 핀치 방지를 실현할 수 있다. 그 결함은 한편으로 적외선이 비, 안개, 먼지 등 악천후의 영향을 쉽게 받을 수 있고, 다른 한편으로 적외선 스크린을 형성하려면 적외선 방사 및 수신에 대한 다수 장치가 필요하며, 설치 난이도가 높고, 원가가 비교적 높다. 이로 인해 비록 구미의 법규에서는 전문적 적외선 기술에 대한 표준이 제정되었지만, 현재까지 해당 기술은 자동차 조립 시장에서 활용되지 못하고 있다.
네번째: 캐퍼시턴스 측정의 인체 접근 센싱 기술
캐퍼시턴스 측정의 인체 접근 센싱 기술의 기본 원리는 인체가 콘덴서 전극에 접근하면 콘덴서 유전율 상수가 변화되고, 전하량과 유전율 상수가 정비례하는 것을 이용한다. 이로써 전하량의 변화에 따라 인체의 접근 정도를 인지하게 된다.
종래의 콘덴서식 안티 핀치 센싱 기술은 콘덴서 전극의 설치 위치에 따라 아래와 같이 크게 두 개의 유형으로 구분할 수 있다.
1. 차창 상단의 밀봉 구역에 캐퍼시턴스 검측 전극을 설치하는 기술
US 6337549, US 6377009, US 7293467, US 20030005775, US 6483054, US 6389752, US 7319301, CN 200880114004.5 등에 예시되어 있다.
이러한 기술들은 유리창 상단의 웨더 스크립 내부에 삽입된 금속 전극을 사용하여 캐퍼시턴스의 변화를 검측한다. 전도체가 검측 전극에 가까워질 때, 전극 부근의 유전율 상수에 변화가 발생함으로 인해 전극 사이의 캐퍼시턴스의 변화를 조성하여 비접촉식 안티 핀치를 실현한다. US 6337549는 웨더 스트립 내부를 중공 구조로 하거나 스펀지 자재를 충진하여 탄성을 증가시키고, 부도체가 안티 핀치 구역에 진입할 경우, 상승하는 차창이 부도체를 핀치하도록 하고, 핀치력이 웨더 스트립에 변형을 발생시키며, 웨더 스트립 내부의 검측 전극의 위치가 이동하여 캐퍼시턴스의 변화를 조성함으로써 제한적인 핀치력을 가진 안티 핀치를 실현하는 것을 예시한다. US 6377009는 협대역 펄스가 콘덴서를 충방전하는 방법을 채용하여 수분 등 외부요인들의 간섭을 줄이고, 동시에 위치 센서와 모터 전류 검측 회로를 조합하여 자체 적응 알고리즘을 사용하여 재질의 노화와 변형 등의 완만한 변화 요인으로 인해 초래되는 시스템의 오차를 수정하는 것을 예시한다.
2. 차창 유리의 상부에 캐퍼시턴스 검측 전극을 설치하는 방법.
이러한 방법은 유리 상단에 실크 인쇄되어 있는 전극 검측 전도체(US 4453112 및 중국 특허 출원 번호 200610060104.7에 예시됨)를 사용하고, 동시에 위치 검측 회로를 조합하여, 정상 상태에서의 위치-캐퍼시턴스 곡선을 기록한다. 임의 위치 캐퍼시턴스 값이 일정의 임계값을 초과하는 경우, 차창 모터를 컨트롤하여 차창이 하강하도록 한다.
상술한 종래의 콘덴서식 안티 핀치 방법에는 다음과 같은 결함이 존재한다:
(1) 개방식의 검측 전극이 물체의 방향을 판단할 수 없다. 전기장선이 검측 전극의 주변을 감돌고 있기에, 탑승자의 머리 부분 같은 측면에서 접근하는 전도체와 부딪치거나 또는 손이 측면의 손잡이를 잡을 때, 검측 시스템이 판단 오류를 할 수 있다.
(2) 고무의 노화, 온도의 변화, 조립 설치의 부적합, 차문의 변형 등의 응력 발생으로 인해 웨더 스트립 내부에 설치한 전극의 변형을 초래함으로써, 신호의 검측에 대해 간섭이 발생한다.
(3) 외부 온도와 습도의 변화가 유전율 상수의 변화를 발생시키고, 검측 회로에 대한 간섭이 발생한다.
(4) 차폐층(동축 케이블과 유사)을 가진 검측 도선을 사용하여 외부 환경의 영향은 받지 않지만 비접촉 안티 핀치는 실현할 수 없고, 동시에 상기 (2)에서 설명한 결함이 존재한다.
이로써, 종래의 각종 콘덴서식 안티 핀치 기술은 자동차 조립 시장에 적용되지 못하고 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 문제점은 상기 종래 기술의 결함을 극복하고 제로 핀치력의 핀치 방지, 간섭에 대한 저항성이 강하고, 검측이 정확한 전동 차창의 안티 핀치 센서를 제공하려는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 하나의 문제점은 상기 종래 기술의 결함을 극복하고 제로 핀치력의 핀치 방지, 간섭에 대한 저항성이 강한 전동 차창의 핀치 방지 방법을 제공하려는 것이다.
본 발명에서 제공하는 전동 차창 안티 핀치 센서는, 차창 유리의 상단 외주변의 표면에 설치된 적어도 두 개의 콘덴서와 센서 검측 회로를 포함하고, 그 중 최상부에 위치한 콘덴서가 메인 검측 콘덴서(C1)를 구성하고, 하부에 위치한 콘덴서가 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성하며, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)는 감응 소자로 작용하여 인체의 사지가 차창 유리의 상단 외주변에 접근하거나 접촉하는지 여부를 측정하고, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)는 인체의 접근으로 인해 발생하는 전하량의 변화 신호를 상기 센서 검측 회로로 전송하고, 상기 센서 검측 회로는 검측된 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서의 변화 신호를 기반으로 전동 차창의 승강 모터의 동작을 제어할 수 있는 컨트롤 신호를 생성한다.
본 발명에서 제공하는 전동 차창의 안티 핀치 센서는 또한 하기의 부가적인 기술 특징이 있다: 차창 유리의 상단 외주변의 동일 표면에 일정한 간격을 두고 평행하게 분포된 적어도 세 개의 선형 콘덴서 전극들을 설치하고, 인접하는 상기 콘덴서 전극들 각각이 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성한다.
상기 차창 유리의 상단 외주변의 내부 표면과 외부 표면이 대칭되는 위치에 일정한 간격을 두고 평행하게 분포된 적어도 두 쌍의 선형 콘덴서 전극이 설치되고, 그 중 최상부에 위치한 한 쌍의 상기 콘덴서 전극이 상기 메인 검측 콘덴서(C1)를 구성하고, 하부에 위치한 나머지 상기 콘덴서 전극이 상기 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성한다.
차창 유리의 상단 외주변의 일 표면에 하나의 공통 전극을 설치하고, 다른 표면에는 상하로 분포된 두 개의 전극이 설치되어 있고, 다른 표면의 상부 전극과 공통 전극이 상기 메인 검측 콘덴서(C1)를 구성하고, 다른 표면의 하부 전극과 공통 전극이 상기 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성한다.
상기 메인 검측 콘덴서(C1)가 차창 유리 윗벽과 떨어진 거리는 0-5㎜이고, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)의 간격은 2㎜-10㎜이며, 상기 전극의 폭은 1㎜-8㎜이다.
상기 센서 검측 회로는 여기 신호 발생기, 적어도 두 개의 아날로그 필터링 회로, 아날로그 디지털 전환 회로 및 마이크로 컨트롤러를 포함하고, 상기 여기 신호 발생기는 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서 각각의 전극들 중 하나에 접속되고, 상기 메인 검측 콘덴서와 서브 검측 콘덴서의 다른 하나의 전극 각각은 상기 아날로그 필터링 회로에 접속되어, 상기 아날로그 디지털 변환 회로를 통하여 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서의 변화 신호를 각각 디지털 신호로 변환하며, 상기 마이크로 컨트롤러는 수신된 디지털 신호를 근거로 소프트웨어 알고리즘을 통하여 전동 차창의 승강 모터를 제어할 수 있는 컨트롤 신호를 생성한다.
상기 아날로그 필터링 회로 각각은 적어도 하나의 상기 메인 검측 콘덴서 혹은 상기 서브 검측 콘덴서와 서로 직렬 연결된 직렬 연결 필터링 콘덴서를 포함한다.
상기 아날로그 필터링 회로 각각은 적어도 하나의 접지 병렬 연결된 병렬 연결 필터링 콘덴서를 포함한다.
상기 여기 신호 발생기와 상기 메인 검측 콘덴서 사이에는 적어도 하나의 접지된 병렬 연결 필터링 콘덴서(C7)를 포함하고 상기 여기 신호 발생기와 상기 서브 검측 콘덴서 사이에는 적어도 하나의 접지에 연결된 병렬 연결 필터링 콘덴서(C8)를 포함한다.
차창 유리의 내부 표면에 위치한 전극 리드선과 외부 표면에 위치한 전극 리드선은 각각 차창 유리의 좌우 양측에 위치하거나 차창 유리 상에 위치한 전극 리드선 중 적어도 하나가 일측에 위치하고, 나머지가 다른 일측에 위치한다.
상기 전극의 길이는 적어도 인체가 핀치될 수 있는 차장 유리의 위치를 커버한다.
상기 전극이 절연층으로 덮여 있다.
상기 전극 각각은 여러 개의 전극판이 직렬 연결되어 형성되거나, 상기 전극 각각은 절곡선 구조이다.
상기 전극은 차창 유리 상에 접착, 인쇄 또는 상감되거나, 식각을 거쳐 형성된다.
본 발명에서 제공하는 전동 차창의 핀치 방지를 위한 검측 방법은, 차창 유리의 상단 외주변에 한 쌍의 메인 검측 콘덴서와 상기 메인 검측 콘덴서의 하방에 적어도 한 쌍의 서브 검측 콘덴서를 설치하는 단계, 인체가 차창 유리의 상단 외주변 방향으로 접근하는 경우, 메인 검측 콘덴서의 전하량의 변화가 서브 검측 콘덴서의 전하량의 변화보다 현저히 크고, 이를 기준으로 하여 인체가 차창 유리의 상단 외주변 부근으로 접근하고 있다는 판단 조건으로 삼는 단계, 센서 검측 회로가 메인 검측 콘덴서 및 서브 검측 콘덴서의 전하량 변화 신호를 수신하면, 상기 판단조건에 근거하여 판단을 진행하고 컨트롤 신호를 생성은 단계를 포함한다.
본 발명에서 제공하는 전동 차창 안티 핀치 검측 방법은 또한 다음과 같은 부가적인 기술 특징을 포함한다. 인체가 차창 유리의 측면으로부터 메인 검측 콘덴서 및 서브 검측 콘덴서에 접근하는 경우, 인체가 메인 검측 콘덴서 및 서브 검측 콘덴서로부터 떨어진 거리의 차이가 크지 않으므로, 이로 인해 발생하는 메인 검측 콘덴서 및 서브 검측 콘덴서의 전하량 변화가 기본적으로 유사하고, 인체가 서브 검측 콘덴서의 하방으로부터 차창 유리의 측면으로 접근하는 경우, 인체가 서브 검측 콘덴서와 떨어진 거리는 인체가 메인 검측 콘덴서와 떨어진 거리보다 작으므로, 이로 인해 발생하는 서브 검측 콘덴서의 전하량 변화가 메인 검측 콘덴서의 전하량 변화보다 현저히 크고, 이를 기준으로 하여 인체가 차창 유리의 상단 외주변 방향으로부터 접근하는 판단 조건으로 삼는 단계를 더 포함한다.
온도 변화 혹은 차창 유리 상에 부착된 빗물, 안개, 눈, 전자기 간섭 환경 요인으로 인해 발생하는 메인 검측 콘덴서 및 서브 검측 콘덴서의 전하량의 변화는 기본적으로 서로 동일하고, 이를 기준으로 하여 상술한 환경변화 요인으로 인해 발생하는 영향을 제거하는 판단 조건으로 삼는 단계를 더 포함한다.
여기 신호 발생기가 메인 검측 콘덴서와 서브 검측 콘덴서에 여기 신호를 입력하는 단계, 여기 신호가 메인 검측 콘덴서 및 서브 검측 콘덴서를 거쳐 변화가 발생한 후, 이와 연결된 아날로그 필터링 회로에 입력하는 단계, 여기 신호 각각이 아날로그 필터링 회로의 처리를 거친 후, 아날로그 디지털 변환 회로로 전송되는 단계, 아날로그 디지털 변환 회로에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 마이크로 컨트롤러에 전송하는 단계를 더 포함하고, 마이크로 컨트롤러는 변환한 후의 각 디지털 신호를 근거로 정차법 연산을 통하여 컨트롤 신호를 생성한다.
본 발명에서 제공하는 전동 차창의 안티 핀치 센서는 종래 기술과 대조하여 다음과 같은 장점이 있다: 본 발명은 상기 메인 검측 콘덴서(C1)의 두 개의 전극이 유리의 상단 외주변과 비교적 가까이 떨어져 있고, 상기 서브 검측 콘덴서(C2)의 두 개의 전극은 유리의 상단 외주변과 떨어진 거리는 비교적 멀리 있으므로, 인체의 사지가 유리 상단 외주변에 접근 혹은 접촉할 경우, 메인 검측 콘덴서(C1)에 유발한 변화량이 서브 검측 콘덴서(C2)의 변화량보다 훨씬 크게 된다. 따라서 첫째, 온도의 변화로 초래된 유리 유전율 상수의 변화가 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)에 끼치는 영향은 거의 유사하다. 둘째로, 차창 유리 측면에 부착된 비, 안개, 눈이 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)에 끼치는 영향도 기본적으로서 유사하다. 이로써 메인 검측 콘덴서(C1)과 서브 검측 콘덴서(C2)의 변화량의 비율에 의거하여 인체의 사지와 온도, 비, 안개, 눈 등의 외부 환경요인의 변화가 유발하는 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)의 변화를 구분할 수 있으며, 따라서 종래의 각종 콘덴서식 및 적외선 광전식의 전동 차창의 안티 핀치 센서가 온도 변화, 비 혹은 안개 등의 악천후의 기상 변화, 차창 고무 웨더 스트립의 노화 변형, 차창 프레임의 변형 등의 환경 변화의 간섭으로 인해 쉽게 초래되는 오판 문제를 해결한다. 동일한 원리로, 인체의 사지가 측면으로부터 차창 유리의 상단 외주변 부근으로 접근하는 경우, 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)에 대한 영향도 기본적으로 유사하지만, 인체 사지가 측면으로부터 차창 유리의 서브 검측 콘덴서(C2) 이하의 구역으로 접근하는 경우, 서브 검측 콘덴서(C2)에 미치는 영향이 메인 검측 콘덴서(C1)에 미치는 영향보다 훨씬 크고, 이에 근거하여 인체 사지가 차창 유리의 방향 혹은 구역으로 접근하거나 접촉하는 것을 구분할 수 있으므로, 종래의 각종 콘덴서식 전동 차창 안티 핀치 센서의 감응 구역 방향의 선택성이 강하지 못해 초래되는 오판 문제점을 해결할 수 있다.
본 방법은 압력을 측정할 필요가 없이 제로 핀치력의 핀치 방지를 실현할 수 있기에, 근본적으로 전동 차창이 인체에 초래할 수 있는 손상을 근절하고, 본 방법은 실현하기 쉽고, 보편 활용에 적합하다.
1. 종래의 직접적 혹은 간접적으로 압력을 측정하는 기술에 기반한 안티 핀치 센서와 비교하여 볼 때, 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 다음과 같은 장점이 있다:
(1) 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 인체의 접근이 유발하는 캐퍼시턴스의 변화를 측정하는 것을 기반으로 하므로, 압력과 무관하며 제로 핀치력의 핀치 방지를 실현할 수 있어, 근본적으로 인체의 안전을 보장할 수 있다.
(2) 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 고무 웨더 스트립의 마찰력의 불일치성과 차창 프레임 및 승강 기계 구조의 가공 및 설치의 불일치성의 영향을 받아 초래되는 제품 성능의 불일치성을 극복할 수 있기에, 대량 생산 편리하다.
(3) 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 고무 웨더 스트립의 노화 변형과 차창 프레임 및 승강 기계의 노화 변형의 영향을 받아 쉽게 초래되는 제품 고장을 근절시킴으로, 제품의 신뢰성과 안전성을 더욱 향상시킨다.
(4) 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 공정이 간단하고, 자재 원가가 저렴하여, 현저한 원가 우세가 있다.
2. 종래의 적외선 측정에 기반으로 하는 안티 핀치 센서와 비교하여 보면, 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 다음과 같은 장점이 있다:
(1) 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 비, 안개, 먼지 등 악천후 기상의 영향으로 인해 쉽게 초래되는 제품 고장을 근절시켜, 제품의 신뢰성과 안전성을 크게 향상시킨다.
(2) 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 공정이 간단하고, 자재 원가가 저렴하여, 현저한 원가 우세가 있다.
3. 종래의 캐퍼시턴스 측정을 기반으로 하는 안티 핀치 센서와 비교하여 보면, 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 다음과 같은 장점이 있다:
(1) 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 비, 안개, 눈 등 악천후의 외부 환경 변화가 콘덴서식 센서에 미치는 영향으로 쉽게 초래되는 제품 고장을 효과적으로 극복하여, 제품의 신뢰성과 안전성을 크게 향상시킨다.
(2) 본 발명이 제공하는 안티 핀치 센서는 종래의 콘덴서식 센서의 감응 구역 방향에 대한 선택성이 좋지 않아 쉽게 초래되는 핀치 방지 오동작의 문제점을 효과적으로 해결하여, 제품의 성능과 신뢰성을 더욱 향상시킨다.
(3) 본 발명에서 제공하는 안티 핀치 센서는 공정이 간단하고, 대량 생산에 더욱 편리하다.
도 1은 본 발명에 따른, 차창 유리 내부 표면에 설치된 콘덴서 전극을 나타내는 개략도이다.
도 2 는 본 발명에 따른, 차창 유리 외부 표면에 설치된 콘덴서 전극을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른, 차창 유리의 내부 및 외부 표면에 설치된 콘덴서 전극을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른, 차창 유리의 내부 및 외부 표면에 설치된 콘덴서 전극에 인체의 접근이 없는 조건 하에서 전계 분포를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른, 차창 유리의 상하에 설치된 두 쌍의 콘덴서 전극 사이에 인체의 접근이 없는 조건 하에서 전계 분포를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른, 차창 유리의 내부 및 외부 표면에 설치된 콘덴서 전극에 인체가 접근하는 조건 하에서 전계 분포를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 회로 원리를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘덴서 전극을 나타내는 개략도이다.
도 10은 도 9의 전극의 전계 분포를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 콘덴서 전극의 모양 에 대한 제1 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 콘덴서 전극의 모양에 대한 제2 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 콘덴서 전극의 모양에 대한 제3 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 전극 리드선의 연장 방향에 대한 제1 실시예에 따른 외부 표면을 나타내는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 전극 리드선의 연장에 대한 제1 실시예에 따른 내부 표면을 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 전극 리드선의 연장에 대한 제2 실시예에 따른 외부 표면을 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 전극 리드선의 연장에 대한 제2 실시예에 따른 내부 표면을 나타내는 개략도이다.
도 18은 본 발명의 전극 리드선의 연장에 대한 제3 실시예에 따른 외부 표면을 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 전극 리드선의 연장에 대한 제3 실시예에 따른 내부 표면을 나타내는 개략도이다.
도 20은 본 발명의 콘덴서 전극에 대한 제4 실시예를 나타내는 안내도이다.
도 21은 본 발명의 콘덴서 전극에 대한 제4 실시예에 따른 전계 분포를 나타내는 개략도이다.
도 22는 본 발명의 콘덴서 전극에 대한 제4 실시예에 따라 인체가 접근한 조건 하에서 전계 분포를 나타내는 개략도이다.
도 23은 본 발명의 콘덴서 전극에 대한 제4 실시예에 따른 리드선의 연장을 나타내는 개략도이다.
도 24는 본 발명의 콘덴서 전극에 대한 제4 실시예에 따른 회로 원리도이다.
도 25는 본 발명의 콘덴서 전극에 대한 제5 실시예를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 측정 원리는 다음과 같다:
콘덴서의 기본원리는, 콘덴서 외주변 효과를 고려하지 않고 균일한 매개질의 콘덴서의 전하량이
Figure pct00001
이고, 이 식에서,
Figure pct00002
는 전극판 사이의 매개질의 유전율 상수이고,
Figure pct00003
인데,
Figure pct00004
는 진공에서의 유전율 상수로서
Figure pct00005
이고,
Figure pct00006
는 매개질의 진공에 대한 상대적 유전율 상수로서, 대기의 상대적 유전율 상수
Figure pct00007
이라 하면, 임의 매개질
Figure pct00008
이 되고; S는 전극판의 면적이고, D는 전극판 사이의 간격이다.
측정된 변화가 콘덴서식 센서의 관련 상수
Figure pct00009
, S, d의 변화를 일으키기 때문에, 이에 따라 전하량 C 역시 변화한다.
본 발명의 측정 원리는 도 4의 도시와 같이 전극(1)과 전극(2)으로 메인 검측 콘덴서(C1)를 구성하고 전극(3)과 전극(4)이 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성하며, 전기장선의 분포로부터 알 수 있듯이, 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2) 사이의 매개질은 두 부분으로 구성된다. 한 부분은 콘덴서의 두 전극판 사이의 유리이고, 다른 한 부분은 콘덴서의 두 전극판 부근의 공기이며, 이로써 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)의 유전율 상수는 상기 두 부분 매개질들의 평균 유전율 상수이다. 공기의 유전율 상수는 약 1이고, 유리의 유전율 상수는 약 4이며, 물의 유전율 상수는 약 80이고, 인체는 물 함유량이 70%에 도달하므로 인체의 유전율 상수 약 60이다. 만약 인체가 차창 유리의 상단 외주변(14) 방향으로 접근하면, 메인 검측 콘덴서(C1)과 서브 검측 콘덴서(C2)의 평균 유전율 상수가 현저하게 증가하지만, 인체가 메인 검측 콘덴서(C1)와 떨어진 거리는 비교적 가깝고 인체가 서브 검측 콘덴서(C2)와 떨어진 거리는 비교적 멀기 때문에, 메인 검측 콘덴서(C1)의 전하량의 변화는 서브 검측 콘덴서(C2)의 전하량 변화보다 현저히 크다. 만약 인체가 차창 유리(13)의 측면으로부터 메인 검측 콘덴서(C1)과 서브 검측 콘덴서(C2)로 접근한다면, 인체가 메인 검측 콘덴서(C1) 및 서브 검측 콘덴서(C2)로부터 떨어진 거리 차이가 크지 않기 때문에, 따라서 유발된 메인 검측 콘덴서(C1) 및 서브 검측 콘덴서(C2)의 전하량의 변화는 기본적으로 유사하다. 만약 인체가 서브 검측 콘덴서(C2)의 아래로부터 차창 유리(13)의 측면으로 접근한다면, 인체가 서브 검측 콘덴서(C2)로부터 떨어진 거리가 인체가 메인 검측 콘덴서(C1)로부터 떨어진 거리보다 작기 때문에, 따라서 유발된 서브 검측 콘덴서(C2)의 전하량 변화는 메인 검측 콘덴서(C1)의 전하량의 변화보다 현저하게 커지게 된다. 상기에 기초하여 알 수 있듯이, 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)의 전하량 변화의 크기를 통해 인체가 차창 유리의 상단 외주변(14) 부근에 접근하는지 여부를 판단할 수 있는 동시에, 인체가 영역에 접근하는 방향을 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 온도변화 혹은 차창 유리에 부착된 빗물, 안개, 눈 등 환경 요인으로 인해 유발되는 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)의 전하량 변화는 기본적으로 유사하고, 이를 근거로 상기 환경 변화 요인으로 인한 영향을 제거할 수 있다.
본 발명의 원리를 기술한 후, 아래에서는 본 원리를 이용하여 자동차 전동 차창의 안티 핀치 센서의 구조에 대하여 기술하기로 한다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명이 제공하는 전동 차창의 안티 핀치 센서는, 차창 유리의 상단 외주변(14)의 내부 표면 및 외부 표면의 대칭되는 위치에 일정한 거리를 두고 평행하게 설치된 두 쌍의 선형 콘덴서 전극(1, 2, 3, 4)과 센서 검측 회로를 포함하고, 그 중 최상부에 위치한 내부와 외부의 상기 한 쌍의 전극(1과 2)이 메인 검측 콘덴서(C1)을 구성하고, 하부에 위치한 내부와 외부의 상기 한 쌍의 전극(3과 4)이 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성하며, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)를 감응 소자로 하여 인체의 접근 여부 혹은 차창 유리 상단 외주변(14)에 접촉 여부를 측정하고, 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서에서 인체의 접근으로 인해 발생한 전하량의 변화 신호가 상기 센서 검측 회로로 전송되기 때문에, 상기 센서 검측 회로에서 검측된 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서의 변화 신호에 근거하여 전동 차창의 승강 모터의 동작을 제어하는 컨트롤 신호를 발생한다. 본 발명의 전극은 예를 들어 3쌍 혹은 4쌍과 같이 여러 쌍으로 설치할 수도 있다. 그러나 최상부에 위치한 한 쌍의 전극은 메인 검측 콘덴서가 되어야하고, 기타 전극들은 서브 검측 콘덴서를 구성한다. 그 중 본 발명에서 말하는 메인 검측 콘덴서는 차창 유리(13) 상단에 위치한 가장 민감한 콘덴서이고, 서브 검측 콘덴서는 주로 간섭 제거 혹은 진행 방향 판단을 위해 설치한 것으로, 즉 메인 검측 콘덴서와 서브 검측 콘덴서의 정차법 계산을 통해 컨트롤 신호를 획득한다. 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)의 변화 신호에 근거하여 인체의 접근 혹은 차창 유리의 상단 외주변(14)에 접촉 등이 있는지 여부를 판단할 때, 압력을 검측할 필요가 없이 모터의 동작을 중지하거나 또는 역방향으로 동작하도록 제어할 수 있음으로써 제로 핀치력의 핀치 방지의 목적을 실현할 수 있다. 본 발명에서 말하는 차창 유리의 상단 외주변은 차창 유리가 바깥으로 노출 설치된 외주변을 말하거나, 유리가 전진하는 방향의 주변이라고 말할 수도 있으며, 즉 인체가 핀치될 수 있는 위치이다. 그 중, 차문에 대해 차창 유리가 가리키는 것은 유리 정상부의 주변이고, 루프 유리의 상단 외주변이 가리키는 것은 유리의 전단부 외주변 말하며 이 외주변은 인체가 핀치될 수 있는 위치이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 상술한 실시예에서, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)가 차창 유리(13)의 윗벽까지 떨어진 거리는 0-5㎜이고, 바람직하게는 0-2㎜이며, 구체적인 수치는 1㎜, 2㎜, 3㎜ 등을 선택할 수 있다. 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)와의 거리는 2㎜-10㎜이고, 바람직하게는 2㎜-4㎜이며, 구체적인 수치는 2㎜, 3㎜, 4㎜, 5㎜, 7㎜ 및 9㎜ 등을 선택할 수 있다. 상기 전극의 너비는 1㎜-8㎜이고, 바람직하게는 1㎜-3㎜이며, 구체적인 수치는 1㎜, 2㎜, 3㎜, 5㎜ 및 7㎜ 등을 선택할 수 있다. 상기 사이즈 범위에서 본 발명의 요구를 양호하게 만족시킬 수 있고, 이는 상기 메인 검측 콘덴서(C1)가 차창 유리의 윗벽으로부터 떨어진 거리가 너무 멀면 그 검측 정밀도에 영향을 주기 때문이다. 한편, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)과 상기 서브 검측 콘덴서(C2)의 거리가 너무 크면, 양자가 간섭 신호에 대한 동기 센싱에 영향을 주게 되고, 나아가 그 검측 정밀도에 영향을 주게 된다. 상기 전극의 너비는 형성된 콘덴서의 자기장의 분포가 더욱 양호하도록 하고, 더욱 합리적 이도록 하여, 본 발명의 측정 요구를 만족시킬 수 있다. 상기 전극의 길이는 적어도 차창 유리(13)가 인체의 핀치가능한 위치를 커버함으로써, 차창 유리의 사각지대를 방지할 수 있고, 이 범위는 일반적으로 차창 유리 전진 방향의 단부를 말한다. 상기 전극은 절연층(9)으로 커버되어 있고, 상기 절연층(9)은 보호 작용을 하는 동시에, 간섭을 더욱 제거하고 마모손상을 방지한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에서, 상기 센서 검측 회로는, 여기 신호 발생기(22), 두 개의 아날로그 필터링 회로(18, 19), 아날로그 디지털 변환 회로(23) 및 마이크로 컨트롤러(24)를 포함하고, 상기 여기 신호 발생기(22)는 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)의 전극들 중 하나(1, 3)에 각각 연결되어 있고, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)의 전극들 중 다른 하나(2, 4)는 각각 상기 아날로그 필터링 회로(18, 19)에 연결되어 있으며, 또한 상기 아날로그 디지털 변환 회로(23)를 통하여 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서의 변화 신호는 각각 디지털 신호로 전환되고, 상기 마이크로 컨트롤러(24)는 수신한 디지털 신호에 근거하여 소프트웨어 알고리즘을 통해 전동 차창의 승강 모터(25)를 제어할 수 있는 컨트롤 신호를 발생시킨다. 본 발명에서의 아날로그 필터링 회로에 설치된 회로의 개수와 메인 검측 콘덴서 및 서브 검측 콘덴서의 수량은 같다. 즉, 각각의 검측 콘덴서에는 하나의 아날로그 필터링 회로가 설치되어 있고, 또한 아날로그 디지털 변환 회로(23)는 멀티채널 아날로그 디지털 변환 회로이며, 이와 아날로그 필터링 회로의 수량은 서로 동일하다. 즉, 각각의 아날로그 필터링 회로에 대하여 아날로그 디지털 전환을 진행한다. 본 발명의 여기 신호 발생기(22)는 여기 신호를 발생시킬 수 있고, 이 여기 신호는 사인파, 구형파 등일 수 있다. 상기 아날로그 필터링 회로(18, 19)는 아날로그 신호에 대하여 사전 처리를 진행하고, 그로 하여금 아날로그 디지털 전환을 할 수 있도록 한다. 한편, 상기 아날로그 디지털 전환 회로(23)는 아날로그 신호에 대해 디지털 신호로 전환시킨다. 마이크로 컨트롤러(24)는 디지털 신호에 대한 처리를 진행하여 컨트롤 신호를 발생시키고, 컨트롤 신호는 직접 전동 차창의 모터를 구동하거나, 차량에 탑재된 컴퓨터로 전송되어 차량에 탑재된 컴퓨터가 제어하도록 할 수 있다. 상기 여기 신호 발생기(22), 아날로그 디지털 변환 회로(23) 및 마이크로 컨트롤러(24)는 모두 비교적 성숙된 집적회로를 적용하여 실현되므로, 이에 대한 원리도는 여기에서는 생략하기로 한다. 또한, 상기 아날로그 필터링 회로(18, 19)의 구성은 도시된 바와 마찬가지이거나, 당연히 실제 상황에 따라 그 구체적인 구조에 대한 적당한 변경을 할 수도 있다. 하지만, 그 주요 기능은 아날로그 신호의 사전처리를 실현하고, 이로 하여금 아날로그 디지털 전환을 만족시키는 것이다.
도 7을 살펴보면, 본 발명의 상기 실시예에서, 상기 아날로그 필터링 전기회로(18, 19) 각각은 적어도 상기 메인 검측 콘덴서(C1) 혹은 상기 서브 검측 콘덴서(C2)와 서로 직렬연결된 직렬연결 필터링 콘덴서(C3 및 C4)를 포함한다. 즉, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 서로 연결된 상기 아날로그 필터링 회로(18)는 하나의 직렬연결 필터링 콘덴서(C3)에 직렬 연결되어 있고, 상기 서브 검측 콘덴서(C2)와 서로 연결된 다른 하나의 아날로그 필터링 회로(19)는 하나의 직렬연결 필터링 콘덴서(C4)에 직렬연결되어 있다. 그 작용은 저주파수 간섭 신호와 온도의 변화로 인해 초래되는 느린 변화 신호를 억제하는 것이다.
도 7을 살펴보면, 본 발명의 상기 실시예에서, 상기 아날로그 필터링 회로(18, 19) 각각은 적어도 접지에 병렬 연결된 병렬 연결 필터링 콘덴서(C5와 C6)를 포함한다. 그 작용은 고주파수 간섭 신호를 바이패스하는 것이다.
도 7을 살펴보면, 본 발명의 상기 실시예에서, 상기 여기 신호 발생기와 상기 메인 검측 콘덴서 사이에는 적어도 접지된 병렬 연결 필터링 콘덴서(C7)가 포함되어 있고, 상기 여기 신호 발생기와 상기 서브 검측 콘덴서 사이에는 적어도 접지된 병렬 연결 필터링 콘덴서(C8)가 포함되어 있다. 그 작용은 여기 신호 상의 고주파수 간섭 신호를 바이패스하는 것이다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 차창 유리의 상단 외주변(14)에 최대한 근접할 수 있는 유리의 내부와 외부 표면의 대칭되는 위치에 각각 선형 전극(1 및 2)이 설치되고, 선형 전극(1 및 2)의 너비는 서로 동일하고, 그 길이는 차창 유리(13)의 상단 외주변(14)의, 인체가 핀치될 수도 있는 임의의 위치를 모두 커버할 수 있도록 하며, 전극(1 및 2)이 메인 검측 콘덴서(C1)를 형성하고, 전극(1)은 유리 내부 표면에 설치되어 있는 도선(5)을 통하여 유리의 우측변으로부터 유리의 하단 외주변(15) 부근까지 연장되어 있고, 전극(2)은 도선(7)을 통하여 유리의 좌측변으로부터 유리의 하단 외주변(15) 부근까지 연장되어 있다. 전극(1 및 2)의 하방에서 3㎜ 떨어진 곳의, 유리 내부 및 외부 표면의 대칭되는 위치에는 각각 선형 전극(3 및 4)이 설치되어 있고, 선형 전극(3 및 4)의 너비는 서로 동일하고, 전극(3 및 4)은 각각 전극(1 및 2)과 평행을 유지하며, 전극(3과 4)은 서브 검측 콘덴서(C2)를 형성하고, 전극(3)은 유리 내부 표면에 설치된 도선(6)을 통하여 유리의 우측변으로부터 유리의 하단 외주변(15) 부근까지 연장되어 있고, 전극(4)은 도선(8)을 통하여 유리의 좌측변으로부터 유리의 하단 외주변(15) 부근까지 연장되어 있다.
본 발명의 측정원리는 도 7에 도시된 바와 같이, 여기 신호 발생기(22)에서 발생한 구형파 여기 신호(여기 신호는 구형파 혹은 사인파일 수 있음)를 각각 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)에 여기 신호를 인가하고, 메인 검측 콘덴서(C1)과 서브 검측 콘덴서(C2)의 다른 일단에서 송출되는 신호는 각각 각자의 아날로그 필터링 회로(18, 19)와 필터를 통과한 후, 다시 복채널 아날로그 디지털 변환 회로(23)를 통과하여 디지털 신호로 변환되며, 변환된 후의 두 갈래의 디지털 신호는 동시에 마이크로 컨트롤러(24)에 진입하고, 마이크로 컨트롤러(24)는 수신한 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)의 디지털 변화 신호에 근거하여 안티 핀치 소프트웨어 알고리즘을 통하여 승강 모터(25)를 제어할 수 있는 컨트롤 신호를 형성함으로써, 차창 유리(13)의 승강 동작을 제어하게 된다.
안티 핀치 소프트웨어 알고리즘의 기본 제어 전략은, 첫째로 유리 상승 스위치 신호를 수신하는 경우, 먼저 인체의 접근 혹은 차창 유리의 상단 외주변(14)에 접촉이 있는지 여부를 판단하고, 만약 있다면 모터의 작동을 중지시키고, 둘째로 차창 유리(13)의 상승과정 중에 갑작스런 인체의 접근 혹은 차창 유리의 상단 외주변(14)에 접촉이 있다고 판단되면, 즉시 모터를 역방향으로 반전시켜, 유리가 즉시 바닥까지 내려가도록 한다. 소프트웨어는 상기 제어 전략을 실현하여, 제로 핀치력의 핀치 방지를 실현할 수 있다.
아래에서는 도면과 결합하여 본 발명이 제공하는 방법을 이용하여 제조된 제로 핀치력의 안티 핀치 센서의 바람직한 실시예를 설명한다.
실버 페이스트 실크 스크린을 적용한 공정으로 각각 차창 유리(13)의 내부와 외부 표면에 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)의 전극(1, 2, 3, 4) 및 도선(5, 6, 7, 8)을 구성한다. 전극(1, 2, 3, 4)의 너비는 2㎜이고, 도선(5, 6, 7, 8)의 너비는 1㎜이며, 전극(1, 2)과 전극(3, 4)의 간격은 각각 3㎜이고, 전극(1, 2)과 차창 상단 외주변이 떨어져 있는 거리는 0.5㎜이다. 실크 스크린 공정을 전극(1, 2, 3, 4)과 도선(5, 6, 7, 8)에 적용하고, 다시 한 층의 인쇄잉크로 형성되는 절연층(9)을 실크 스크린하는데, 절연 인쇄잉크를 실크 스크린하는 목적은 빗물이 있을 경우 전극 사이의 상호 단락을 방지하는 것이다. 실크 스크린 후에 다시 고온 열건조 공정을 적용하여 실크 스크린한 전극을 차창 유리(13)의 표면에 용융 주입함으로써, 전극과 절연층의 부착력 및 내 마찰력을 향상시킨다. 차창 유리(13)의 하단 외주변(15) 부근에 센서 검측 회로(32)를 설치하고 연신 가능한 도선(33)을 통해 센서 검측 회로의 송출 컨트롤 신호를 차창 승강 모터에 연결한다.
시험 결과가 보여주듯이, 상기 실시예의 안티 핀치 센서는 제로 핀치력의 핀치 방지의 기능을 실현할 수 있고, 또한 높은 신뢰성을 갖는다.
본 발명의 상기 전극(1, 2, 3, 4)과 도선(5, 6, 7, 8)은 또한 접착, 식각, 상감, 인쇄 등 공정으로 설치할 수 있고, 전극 재료는 임의의 도전 재료일 수 있다.
도 16과 도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 리드선의 다른 방식을 제시하고 있는데, 차창 유리(13) 상에 위치한 전극 리드선 중 적어도 하나는 일측에 위치하고, 나머지는 다른 일측에 위치한다. 그 중 메인 검측 콘덴서의 외부 표면의 전극 리드선은 우측에 위치하고, 내부 표면 전극 리드선은 하부 좌측에 위치하며, 서브 검측 콘덴서의 외부 표면과 내부 표면의 전극 리드선은 모두 하부 좌측에 위치한다. 물론, 도 14 및 도 15를 참조하면, 우측에 위치할 수도 있다.
도 18과 도 19를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 리드선의 또 다른 리드선 방식을 제시하고 있는데, 즉, 모든 전극 리드선을 차창 유리(13)의 동일한 일측으로부터 인출할 수 있다. 신호 전송의 품질을 보증하기 위하여 리드선의 위치에 차폐 처리를 진행할 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 전극의 상이한 구성 방식을 제시하고 있는데, 본 방식은 상기 전극 각각은 여러 개의 전극판이 직렬연결되어 형성된다. 도 13을 참조하면, 상기 전극 각각은 절곡선 구조이고, 이러한 구조는 성곽 구조와 비슷하며, 당연하게 곡선일 수도 있다.
도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 분포의 다른 방식을 제시하고 있는데, 차창 유리의 상단 외주변(14)의 일 표면에 하나의 공용 전극을 설치하고, 다른 일 표면에 상하로 분포된 두 개의 전극이 설치되어 있으며, 다른 일 표면의 상부 전극과 공통 전극으로 상기 메인 검측 콘덴서를 구성하고, 다른 일 표면의 하부 전극과 공통 전극으로 상기 서브 검측 콘덴서를 구성한다. 본 실시예에 있어서, 3개의 전극을 설치하여 두 개의 콘덴서를 구성할 수도 있으며, 그 중에서 공통 전극과 여기 신호 발생기를 서로 연결하여 여기 신호를 입력한다.
도 20 내지 도 24를 참조하면, 본 발명이 제시하는 콘덴서 전극 분포의 제4 실시예에 있어서, 차창 유리(13) 상단 외주변(14)의 동일한 표면에 일정한 간격을 두고 평행하게 설치된 적어도 세 개의 선형 콘덴서 전극(1, 2, 3)이 분포되어 있고, 인접되어 있는 상기 콘덴서 전극은 각각 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성한다. 여기에서 말하는 인접되어 있는 콘덴서 전극이란, 세 개의 전극일 경우로 말하면, 전극(1)과 전극(2), 전극(2)과 전극(3)이고, 그 중 전극(2)은 공용 전극이다. 4개의 전극일 경우로 말하면, 도 25에서 제시된 제5 실시예와 같이, 콘덴서 전극은 1, 2, 3, 4이고, 즉 전극(1)과 전극(2), 전극(3)과 전극(4)이 소위 인접된 콘덴서 전극을 구성한다. 기타 수량의 콘덴서 전극의 경우라면, 최상부의 인접된 두 개의 전극이 상기 메인 검측 콘덴서(C1)를 구성하고, 나머지 하부에 위치한 인접된 전극 사이에 여러 쌍의 상기 보조 검측 콘덴서(C2)를 형성할 수 있다. 따라서, 여기에서 인접된 상기 콘덴서 전극은 주로 요구되는 검측 콘덴서를 구성하는 인접한 전극을 가리키고, 여러 개의 전극에 대해 필요에 따라 적합한 전극을 선택하여 대응하는 검측 콘덴서를 구성할 수 있다.
본 실시예와 전술한 실시예의 주요 차이점은, 모든 콘덴서 전극이 차창 유리의 동일한 표면에 설치되어 있는 것으로, 이러한 설치방식은 콘덴서 전극을 차창 유리 상에 직접 가공하는데 편리하고, 이로써 가공 공정이 더욱 간단하고 편리하도록 하며, 차후 사용시 센서 검측 회로와 전극을 연결하기만 하면 설치가 완성된다. 본 실시예에서 콘덴서 전극은 차창 유리의 내부 표면에 설치되어 있다.
도 23을 참조하면, 본 실시예에 따른 콘덴서 전극의 리드선(15)의 연장은 각각 차창 유리의 동일 표면의 양측에 위치함으로써, 상호간의 간섭을 줄일 수 있다.
도 24를 참조하면, 3개의 콘덴서 전극이 설치되어 있는 본 실시예에 따른 회로 원리도로서, 이 회로 원리도와 도 7에서 제시된 회로 원리도와의 주요 차이는 여기 신호 발생기(22)가 공용 전극에만 서로 연결되어 있는 것이고, 기타의 구조는 도 7의 실시예와 완전히 동일하다.
본 발명에서 제시하는 전동 차창의 안티 핀치 검측 방법은, 차창 유리(13) 상단 외주변(14)에 한 쌍의 메인 검측 콘덴서(C1)를 설치하고, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)의 하방에 적어도 한 쌍의 서브 검측 콘덴서(C2)를 설치한다. 만약 인체가 차창 유리(13)의 상단 외주변(14)의 방향으로 접근한다면, 메인 검측 콘덴서(C1)의 전하량의 변화가 서브 검측 콘덴서(C2)의 전하량의 변화보다 현저하게 크고, 이를 기준으로 하여, 인체가 차창 유리(13)의 상단 외주변(14) 부근으로 접근하고 있음의 판단 조건으로 삼는다. 센서 검측 회로가 메인 검측 콘덴서와 서브 검측 콘덴서의 전하량 변화 신호를 수신하고, 상기 판단 조건에 의거하여 판단하여, 컨트롤 신호를 발생한다. 이러한 판단 조건을 통하여, 또한 인체가 접근하는 방향도 판단해낼 수 있다. 본 발명은 주로 두 검측 콘덴서의 정차법 계산을 이용하여, 인체가 차창 유리의 상단 외주변으로 접근하는지, 또한 기타 외부 간섭인지를 판단하는 목적을 달성하는 것이다. 이로써 종래 기술에서 검측기로서 콘덴서를 적용하는 경우에 쉽게 간섭이 발생하는 문제점을 해결한다.
인체가 차창 유리(13)의 측면으로부터 메인 검측 콘덴서와 서브 검측 콘덴서로 접근하는 경우, 인체가 메인 검측 콘덴서와 떨어진 거리 및 인체가 서브 검측 콘덴서와 떨어진 거리의 차이가 크지 않기 때문에, 이로 인해 발생하는 메인 검측 콘덴서와 서브 검측 콘덴서의 전하량의 변화는 기본적으로 유사하고, 만약 인체가 서브 검측 콘덴서의 하방으로부터 차창 유리(13)의 측면으로 접근한다면, 인체가 서브 검측 콘덴서와 떨어진 거리는 메인 검측 콘덴서와 떨어진 거리보다 작기 때문에, 이로 인해 발생하는 서브 검측 콘덴서의 전하량의 변화는 메인 검측 콘덴서의 전하량 변화보다 현저히 크고, 이를 기준으로 하여 인체가 차창 유리(13)의 상단 외주변(14)으로 접근하는 방향을 판단하는 조건으로 삼는다. 이러한 방법을 통하여 인체가 차량 유리로 접근하는 방향을 알 수 있고, 인체가 차창 유리의 상방에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 인체가 차장 유리의 상방에 위치하지 않는다면, 핀치될 수 있는 위치에 있지 않기에, 차량 유리의 승강에 영향을 주지 않는다. 이는 종래 기술에서 해결하기 어려웠던 문제이다.
온도 변화 혹은 차창 유리(13)에 부착된 빗물, 안개, 눈, 전자기의 간섭 환경 요인으로 인해 발생하는 메인 검측 콘덴서와 서브 검측 콘덴서의 전하량의 변화는 기본적으로 유사한 것으로, 이에 기초하여 상기 환경 변화 요인이 야기하는 영향을 제거하는 판단조건으로 삼는다. 본 발명은 두 개의 검측 콘덴서의 설치를 통하여, 두 검측 콘덴서가 동기화로 환경 요소의 간섭을 받기에, 그 전하량의 변화가 기본적으로 유사하고, 이를 근거로 환경 요인의 간섭을 제거할 수 있다. 이 역시 종래 기술이 줄곧 극복하기 어려웠던 문제이고, 또한 이런 유형의 센서들에 존재하는 주요 문제이다.
도 7을 참조하여, 본 발명이 제시하는 상기 실시예에 있어서, 여기 신호 발생기(22)가 메인 검측 콘덴서(C1)과 서브 검측 콘덴서(C2)에 여기 신호를 입력하고, 여기 신호는 메인 검측 콘덴서(C1)와 서브 검측 콘덴서(C2)를 거쳐 변화를 발생시킨 후, 이에 서로 연결되어 있는 아날로그 필터링 회로(18, 19)로 입력하고, 각 여기 신호는 아날로그 필터링 회로를 거쳐 처리된 후 아날로그 디지털 변환 회로(23)로 전송되며, 아날로그 디지털 변환 회로(23)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 마이크로 컨트롤러(24)로 전송하고, 마이크로 컨트롤러(24)는 변환 후의 각 디지털 신호에 대해 정차법 계산을 진행하여, 컨트롤 신호를 생성한다. 그 구체적인 구성과 작동 원리를 센서의 실시예를 참조할 수 있다.

Claims (18)

  1. 전동 차창의 안티 핀치 센서에 있어서,
    차창 유리(13)의 상단 외주변의 표면에 설치된 적어도 두 개의 콘덴서와 센서 검측 회로를 포함하고,
    이 중 최상부에 위치한 콘덴서가 메인 검측 콘덴서(C1)를 구성하고, 하부에 위치한 콘덴서가 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성하며,
    상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)는 감응 소자로 작용하여 인체의 사지가 차창 유리(13)의 상단 외주변에 접근하거나 접촉하는지를 측정하고, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)는 인체의 접근으로 인해 발생하는 전하량 변화 신호를 상기 센서 검측 회로로 전송하고, 상기 센서 검측 회로는 검측된 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서의 변화 신호를 근거로 전동 차창의 승강 모터의 동작을 제어하는 컨트롤 신호를 생성하는, 전동 차장의 안티 핀치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차창 유리(13)의 상단 외주변의 동일 표면에 일정한 간격을 두고 평행하게 분포된 적어도 세 개의 선형 콘덴서 전극들을 설치하고, 인접하는 상기 콘덴서 전극들 각각이 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성하는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차창 유리(13)의 상단 외주변의 내측 표면과 외측 표면이 대칭되는 위치에 일정한 간격을 두고 평행하게 분포된 적어도 2쌍의 선형 콘덴서 전극이 설치되고, 최상부에 위치한 한 쌍의 상기 콘덴서 전극이 상기 메인 검측 콘덴서(C1)를 구성하고, 하부에 위치한 나머지 상기 콘덴서 전극이 상기 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성하는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차창 유리(13)의 상단 외주변(14)의 일 표면에 하나의 공통 전극을 설치하고, 다른 표면에는 상하로 분포된 두 개의 전극이 설치되어 있고, 상기 다른 표면의 상부 전극과 상기 공통 전극이 상기 메인 검측 콘덴서(C1)를 구성하고, 상기 다른 표면의 하부 전극과 상기 공통 전극이 상기 서브 검측 콘덴서(C2)를 구성하는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 검측 콘덴서(C1)가 차창 유리(13)의 윗벽과 떨어진 거리는 0-5㎜이고, 상기 메인 검측 콘덴서(C1)와 상기 서브 검측 콘덴서(C2)의 간격은 2㎜-10㎜이며, 상기 전극의 폭은 1㎜-8㎜인, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 검측 회로는 여기 신호 발생기(22), 적어도 두 개의 아날로그 필터링 회로(18, 19), 아날로그 디지털 변환 회로(23) 및 마이크로 컨트롤러(24)를 포함하고, 상기 여기 신호 발생기는 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서 각각의 전극들 중 하나에 접속되고, 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서의 다른 하나의 전극 각각은 상기 아날로그 필터링 회로(18, 19)에 접속되어, 상기 아날로그 디지털 변환 회로(23)를 통하여 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서의 변화 신호를 각각 디지털 신호로 변환하며, 상기 마이크로 컨트롤러(24)는 수신된 디지털 신호에 근거하여 소프트웨어 알고리즘을 통하여 전동 차창의 승강 모터(25)를 제어하는 컨트롤 신호를 생성하는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아날로그 필터링 회로(18, 19) 각각은 적어도 하나의 상기 메인 검측 콘덴서 혹은 상기 서브 검측 콘덴서와 서로 직렬 연결되는 직렬 연결 필터링 콘덴서를 포함하는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 아날로그 필터링 회로(18, 19) 각각은 적어도 하나의 접지에 병렬 연결되는 병렬 연결 필터링 콘덴서를 포함하는. 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 여기 신호 발생기와 상기 메인 검측 콘덴서 사이에는 적어도 하나의 접지에 연결된 병렬 연결 필터링 콘덴서(C7)를 포함하고, 상기 여기 신호 발생기와 상기 서브 검측 콘덴서 사이에는 적어도 하나의 접지에 연결된 병렬 연결 필터링 콘덴서(C8)를 포함하는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  10. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차창 유리(13)의 내측 표면에 위치한 전극 리드선과 외측 표면에 위치한 전극 리드선은 각각 상기 차창 유리(13)의 좌우 양측에 위치하거나, 상기 차창 유리(13) 상에 위치한 전극 리드선 중 적어도 하나가 일측에 위치하고, 나머지가 다른 일측에 위치하는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전극의 길이는 적어도 인체가 핀치될 수 있는 차창 유리(13)의 위치를 커버하는 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전극이 절연층(9)으로 덮여 있는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전극 각각은 여러 개의 전극판이 직렬 연결되어 형성되거나, 상기 전극 각각은 절곡선 구조인, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 차창 유리(13) 상에 접착, 인쇄 또는 상감되거나, 식각을 거쳐 형성되는, 전동 차창의 안티 핀치 센서.
  15. 전동 차창의 핀치 방지를 위한 검측 방법으로서,
    차창 유리(13)의 상단 외주변에 한 쌍의 메인 검측 콘덴서와, 상기 메인 검측 콘덴서의 하방에 적어도 한 쌍의 서브 검측 콘덴서를 설치하는 단계;
    인체가 상기 차창 유리(13)의 상단 외주변 방향으로 접근하는 경우, 상기 메인 검측 콘덴서의 전하량의 변화가 상기 서브 검측 콘덴서의 전하량의 변화보다 현저히 크고, 이를 기준으로 하여 인체가 차창 유리(13)의 상단 외주변 부근으로 접근하고 있다는 판단 조건으로 삼는 단계;
    센서 검측 회로가 상기 메인 검측 콘덴서 및 상기 서브 검측 콘덴서의 전하량 변화 신호를 수신하면, 상기 판단 조건에 의거하여 판단을 진행하고 컨트롤 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 전동 차창의 핀치 방지를 위한 검측 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    인체가 차창 유리(13)의 측면으로부터 상기 메인 검측 콘덴서 및 상기 서브 검측 콘덴서에 접근하는 경우, 인체가 메인 검측 콘덴서 및 서브 검측 콘덴서로부터 떨어진 거리의 차이가 크지 않으므로, 이로 인해 발생하는 상기 메인 검측 콘덴서 및 상기 서브 검측 콘덴서의 전하량의 변화가 기본적으로 유사하고, 인체가 서브 검측 콘덴서의 하방으로부터 차량 유리(13)의 측면으로 접근하는 경우, 인체가 상기 서브 검측 콘덴서와 떨어진 거리는 상기 메인 검측 콘덴서와 떨어진 거리보다 작으므로, 이로 인해 발생하는 상기 서브 검측 콘덴서의 전하량 변화가 상기 메인 검측 콘덴서의 전하량 변화보다 현저히 크고, 이를 기준으로 하여 인체가 차창 유리(13)의 상단 외주변 방향으로부터 접근하는 판단 조건으로 삼는 단계를 더 포함하는, 전동 차창의 핀치 방지를 위한 검측 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    온도 변화 혹은 차창 유리(13) 상에 부착되어 있는 빗물, 안개, 눈, 전자기 간섭 환경 요인으로 인해 발생하는 상기 메인 검측 콘덴서 및 상기 서브 검측 콘덴서의 전하량 변화는 기본적으로 서로 동일하고, 이를 기준으로 하여 상기 환경 변화 요인으로 인해 발생하는 영향을 제거하는 판단 조건으로 삼는 단계를 더 포함하는, 전동 차창의 핀치 방지를 위한 검측 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    여기 신호 발생기가 상기 메인 검측 콘덴서와 상기 서브 검측 콘덴서에 여기 신호를 입력하는 단계,
    상기 여기 신호가 상기 메인 검측 콘덴서 및 상기 서브 검측 콘덴서를 거쳐 변화가 발생한 후, 이와 연결된 아날로그 필터링 회로에 입력하는 단계,
    상기 여기 신호 각각이 상기 아날로그 필터링 회로의 처리를 거친 후, 아날로그 디지털 변환 회로로 전송되는 단계,
    상기 아날로그 디지털 변환 회로에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 마이크로 컨트롤러에 전송하는 단계 - 상기 마이크로 컨트롤러는 변환된 후의 각 디지털 신호에 근거하여 정차법 연산을 실행하여 컨트롤 신호를 생성하는 함 를 포함하는, 전동 차창의 핀치 방지를 위한 검측 방법.
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