KR20190037891A - 온도 신뢰성을 향상시키기 위한 초음파 센서 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 초음파 센서 구동 장치는 초음파 신호를 송수신하기 위한 초음파 센서, 상기 초음파 센서를 구동하기 위한 구동부 및 상기 초음파 센서가 구동되도록 상기 구동부를 제어하되, 온도에 따라 변하는 초음파 센서의 공진 주파수 중에서 둘 이상의 공진 주파수가 번갈아 출력되는 방식으로 상기 초음파 센서가 구동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 초음파 센서를 구동함에 있어서, 저온부터 고온까지의 전 온도 영역에서 균일한 감도 특성을 나타냄으로써, 온도에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서, 온도 측정 방법의 정확도와 상관없이 전 온도 영역에 걸쳐 균일한 성능을 구현할 수 있다.

Description

온도 신뢰성을 향상시키기 위한 초음파 센서 구동 장치 {Device for driving ultrasonic sensor for improving temperature reliability}

본 발명은 초음파 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 주행 및 주차 시에 차량 주변의 물체를 감지하여 운전자에게 알려주는 초음파 센서 모듈에 관한 것으로, 특히 온도에 따라서 변화 되는 초음파 센서의 주파수 특성에 대응 하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 초음파 센서는 거리를 센싱하는데 사용되며, 초음파 센서가 센싱한 거리를 사용하는 다양한 시스템들, 일 예로, 주차 안내 시스템이 제안된 바 있다.

초음파 센서를 이용한 주차 안내 시스템은 차량 상단에 구비된 초음파 센서가 발산하여 반사파를 수신하고, 반사파 수신에 따른 지연시간을 측정하여 거리를 환산하며, 환산된 거리 값을 기준으로 초음파 센서 하단에 차량이 존재하는지 여부를 판단하는 방법을 적용하고 있다.

보통 초음파 센서는 온도에 따라 주파수 특성에 영향을 많이 받는다.

도 1은 온도에 따른 초음파 센서의 주파수 특성 변화를 도시한 그래프이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 초음파 센서는 상온, 고온, 저온에 따라 주파수 특성에 변화가 생기고, 공진 주파수의 변경에 따라 감도 등의 특성이 저하된다.

일반적으로 상온에서의 초음파 센서의 공진 주파수를 기준으로 초음파 센서를 구동하게 되는데, 온도에 따라 변화되는 주파수 특성에 따라, 온도 변화에 의해 초음파 센서를 이용한 시스템의 성능 저하를 초래하게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 여러가지 방법들이 사용되었는데, 온도를 감지하여 구동 주파수를 변경하여 구동하는 방법도 그 중의 하나이다. 그러나, 이러한 방법은 감지되는 온도의 정확도에 문제가 있고, 주변 환경의 변화에 영향을 받게 되며, 온도 감지를 위한 추가적인 소자가 필요하게 되므로, 제작 비용이 상승한다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2006-0130795

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저온부터 고온까지의 전 온도 영역에서 균일한 감도 특성을 나타냄으로써, 온도에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있는 초음파 센서 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초음파 센서 구동 장치는 초음파 신호를 송수신하기 위한 초음파 센서, 상기 초음파 센서를 구동하기 위한 구동부 및 상기 초음파 센서가 구동되도록 상기 구동부를 제어하되, 온도에 따라 변하는 초음파 센서의 공진 주파수 중에서 둘 이상의 공진 주파수가 번갈아 출력되는 방식으로 상기 초음파 센서가 구동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 미리 정해진 온도 범위에 해당하는 상온에서의 초음파 센서의 제1 공진 주파수와, 상기 상온보다 낮은 온도 범위에 해당하는 저온에서의 초음파 센서의 제2 공진 주파수와, 상기 상온보다 높은 온도 범위에 해당하는 고온에서의 초음파 센서의 제3 공진 주파수가 번갈아 출력되는 방식으로 상기 초음파 센서가 구동되도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.

상기 제어부는 미리 정해진 단위 시간 동안 상기 제1 공진 주파수를 소정 횟수만큼 버스팅(bursting)하여 출력하고, 상기 제2 공진 주파수를 상기 횟수만큼 버스팅하여 출력하고, 상기 제3 공진 주파수를 상기 횟수만큼 버스팅하여 출력하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.

본 발명에 의하면, 초음파 센서를 구동함에 있어서, 저온부터 고온까지의 전 온도 영역에서 균일한 감도 특성을 나타냄으로써, 온도에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서, 온도 측정 방법의 정확도와 상관없이 전 온도 영역에 걸쳐 균일한 성능을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 별도의 온도 감지 소자가 필요없기 때문에, 생산 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 온도에 따른 초음파 센서의 주파수 특성 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 구동 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 기존 고정 주파수 구동 파형과 본 발명의 스프레드 스펙트럼 구동 파형을 도시한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 구동 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 구동 장치는 초음파 센서(110), 구동부(120), 제어부(130)를 포함한다.

초음파 센서(110)는 초음파 신호를 송수신하는 역할을 한다. 예를 들어, 초음파 센서(110)가 주차 보조 센서로 활용되는 경우, 초음파 센서(110)는 차량 주변의 물체를 감지하고, 그 거리를 감지하는 역할을 한다.

구동부(120)는 초음파 센서(110)를 구동하는 역할을 한다.

제어부(130)는 초음파 센서(110)가 구동되도록 구동부(120)를 제어하되, 온도에 따라 변하는 초음파 센서(110)의 공진 주파수 중에서 둘 이상의 공진 주파수가 번갈아 출력되는 방식으로 초음파 센서(110)가 구동되도록 구동부(120)를 제어한다.

본 발명의 일 실시예에서 제어부(130)는 미리 정해진 온도 범위에 해당하는 상온에서의 초음파 센서의 제1 공진 주파수와, 상온보다 낮은 온도 범위에 해당하는 저온에서의 초음파 센서의 제2 공진 주파수와, 상온보다 높은 온도 범위에 해당하는 고온에서의 초음파 센서의 제3 공진 주파수가 번갈아 출력되는 방식으로 초음파 센서(110)가 구동되도록 구동부(120)를 제어할 수 있다.

기존 방식은 동일한 주파수를 여러 번 버스팅(bursting)하는 방식으로 초음파 센서를 구동하였다. 예를 들어, 기존에는 50KHz의 주파수를 30회 구동하는 방식이다.

그러나, 본 발명에서 제어부(130)는 미리 정해진 단위 시간 동안 제1 공진 주파수를 소정 횟수만큼 버스팅(bursting)하여 출력하고, 제2 공진 주파수를 동일한 횟수만큼 버스팅하여 출력하고, 제3 공진 주파수를 동일한 횟수만큼 버스팅하여 출력하도록 구동부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 49KHz의 주파수를 10회 구동하고, 50KHz의 주파수를 10회 구동하고, 51KHz의 주파수를 10회 구동하는 방식이다.

도 3은 기존 고정 주파수 구동 파형과 본 발명의 스프레드 스펙트럼 구동 파형을 도시한 그래프이다.

도 3 (a)를 참조하면, 기존에는 동일한 주파수를 여러 번 버스팅(bursting)하는 방식으로 초음파 센서를 구동하였다. 예를 들어, 기존에는 50KHz의 주파수를 30회 구동하는 방식이다.

반면, 도 3 (b)를 참조하면, 본 발명에서는 온도 변화에 따른 주파수 센서의 공진 주파수의 변화에 따라 구동 주파수를 번갈아 출력한다. 도 3 (b)의 실시예에서는 저온에서의 초음파 센서의 공진 주파수(303)와, 상온에서의 초음파 센서의 공진 주파수(302)와, 고온에서의 센서의 공진 주파수(301)를 순차적으로 출력하는 방식으로 구동한다.

이처럼, 본 발명에서는 저온, 상온, 고온의 공진 주파수를 한 번에 출력하기 때문에, 온도에 따른 특성 변화를 최소화되어 초음파 센서의 온도 특성을 개선할 수 있으며, 최소한 평균 성능을 보장할 수 있으므로, 온도에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

110 초음파 센서 120 구동부
130 제어부

Claims (3)

1. 초음파 신호를 송수신하기 위한 초음파 센서;
   상기 초음파 센서를 구동하기 위한 구동부; 및
   상기 초음파 센서가 구동되도록 상기 구동부를 제어하되, 온도에 따라 변하는 초음파 센서의 공진 주파수 중에서 둘 이상의 공진 주파수가 번갈아 출력되는 방식으로 상기 초음파 센서가 구동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 초음파 센서 구동 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 미리 정해진 온도 범위에 해당하는 상온에서의 초음파 센서의 제1 공진 주파수와, 상기 상온보다 낮은 온도 범위에 해당하는 저온에서의 초음파 센서의 제2 공진 주파수와, 상기 상온보다 높은 온도 범위에 해당하는 고온에서의 초음파 센서의 제3 공진 주파수가 번갈아 출력되는 방식으로 상기 초음파 센서가 구동되도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 구동 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는 미리 정해진 단위 시간 동안 상기 제1 공진 주파수를 소정 횟수만큼 버스팅(bursting)하여 출력하고, 상기 제2 공진 주파수를 상기 횟수만큼 버스팅하여 출력하고, 상기 제3 공진 주파수를 상기 횟수만큼 버스팅하여 출력하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 구동 장치.
   
   

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