KR20190097942A - Sensing device and wiper driving device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 감지 장치에 관한 것으로, 특히 탄소 미세 코일(CMC: Carbon Micro Coil)을 이용하여 강우량을 감지할 수 있는 감지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensing device, and more particularly, to a sensing device capable of detecting rainfall using a carbon micro coil (CMC).
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 sensors have a light emitting unit and a light receiving unit inside the windshield of the car, and the optical conduction to determine the rainfall by using the change in the light intensity of the light receiving unit caused 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, 최근에는 [문헌 2]에서와 같이, 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 레인센서가 개발되고 있다.In recent years, as in [Document 2], by using a plurality of capacitors to detect all of the rainfall, high frequency noise and wiper noise, and remove the high frequency noise and the wiper noise from the detected rainfall when calculating the actual rainfall, Vehicle rain sensors that can detect rainfall significantly more stably and precisely than capacitive vehicle rain sensors according to technology have been developed.
그러나, 상기와 같은 정전 용량식 센서는 감도가 낮아 그 활용처가 극히 제한적이며, 고온이나 외부 환경 오염 등에 취약한 문제점이 있다.However, the capacitive sensor as described above has a problem that its use is extremely limited due to its low sensitivity, and is vulnerable to high temperature or external environmental pollution.
[문헌1] 대한민국 등록특허 제10-781744호(2007.12.04. 등록공고)[Document 1] Republic of Korea Patent Registration No. 10-781744 (2007.12.04. Registered notification)
[문헌2] 대한민국 등록특허 제10-0943401호(2010.02.12. 등록공고)[Document 2] Republic of Korea Patent No. 10-0943401 (2010.02.12. Registered notice)
본 발명에 따른 실시 예에서는, 빗물 감지 감도를 증폭시킬 수 있는 탄소 미세 코일을 포함한 감지 장치를 제공한다.In an embodiment according to the present disclosure, a sensing device including a carbon fine coil capable of amplifying rainwater sensing sensitivity is provided.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 빗물 감지 감도를 증폭시킬 수 있는 전극 구조를 가지는 감지 장치를 제공한다.In addition, an embodiment according to the present invention provides a sensing device having an electrode structure capable of amplifying rainwater sensing sensitivity.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 포지티브 전극을 매립하는 반응층과 네거티브 전극을 매립하는 반응층을 물리적으로 분리하여 신호 간섭을 최소화할 수 있는 감지 장치를 제공한다.In addition, an embodiment according to the present invention provides a sensing device capable of minimizing signal interference by physically separating a reaction layer filling a positive electrode and a reaction layer filling a negative electrode.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the proposed embodiment are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above are clear to those skilled in the art to which the proposed embodiments belong from the following description. Can be understood.
실시 예에 따른 감지 장치는 기판; 상기 기판 위에 배치되는 전극; 및 상기 기판 위에 배치되어 상기 전극을 매립하며, 탄소 미세 코일을 포함하는 반응층을 포함하고, 상기 전극은, 포지티브 극성을 갖는 제 1 전극부와, 네거티브 극성을 갖는 제 2 전극부를 포함하고, 상기 제 1 전극부는, 제 1 급전 전극과, 상기 제 1 급전 전극으로부터 일정 간격 이격되는 제 1 플로팅 전극을 포함하고, 상기 제 2 전극부는, 제 2 급전 전극과, 상기 제 2 급전 전극으로부터 일정 간격 이격되는 제 2 플로팅 전극을 포함한다.The sensing device according to the embodiment includes a substrate; An electrode disposed on the substrate; And a reaction layer disposed on the substrate and filling the electrode, the reaction layer including a carbon fine coil, wherein the electrode includes a first electrode part having a positive polarity and a second electrode part having a negative polarity; The first electrode part includes a first feed electrode and a first floating electrode spaced apart from the first feed electrode by a predetermined distance, and the second electrode part is spaced apart from the second feed electrode and the second feed electrode by a predetermined distance. And a second floating electrode.
또한, 상기 기판 위에 배치되는 급전 단자 및 접지 단자를 더 포함하고, 상기 제 1 급전 전극 및 상기 제 2 급전 전극은, 상기 급전 단자와 연결되고, 상기 제 1 플로팅 전극 및 상기 제 2 플로팅 전극은, 상기 접자 단자와 연결된다.The apparatus may further include a feed terminal and a ground terminal disposed on the substrate, wherein the first feed electrode and the second feed electrode are connected to the feed terminal, and the first floating electrode and the second floating electrode include: It is connected to the folding terminal.
또한, 상기 제 1 급전 전극, 상기 제 2 급전 전극, 상기 제 1 플로팅 전극 및 상기 제 2 플로팅 전극 각각은, 상기 기판 위에 복수 회 턴하여 배치된다.The first feed electrode, the second feed electrode, the first floating electrode, and the second floating electrode are each turned on the substrate a plurality of times.
또한, 상기 반응층은, 상기 기판 위에 배치되고, 상기 제 1 전극부를 매립하는 제 1 반응층과, 상기 기판 위에 배치되고, 상기 제 2 전극부를 매립하는 제 2 반응층을 포함하며, 상기 제 1 반응층은, 상기 제 2 반응층과 물리적으로 분리된다.In addition, the reaction layer includes a first reaction layer disposed on the substrate and embedding the first electrode portion, and a second reaction layer disposed on the substrate and filling the second electrode portion, The reaction layer is physically separated from the second reaction layer.
또한, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 반응층의 주위를 감싸는 제 1 격벽부; 및, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 2 반응층의 주위를 감싸는 제 2 격벽부를 더 포함한다.In addition, a first partition wall portion disposed on the substrate, surrounding the first reaction layer; And a second partition wall part disposed on the substrate and surrounding the periphery of the second reaction layer.
또한, 상기 제 1 격벽부는, 상기 제 2 격벽부와 물리적으로 분리된다.The first partition wall is physically separated from the second partition wall.
또한, 상기 기판 아래에 배치되고, 상기 제 1 및 2 급전 전극과 연결되는 처리 소자를 더 포함한다.The apparatus may further include a processing element disposed under the substrate and connected to the first and second feed electrodes.
또한, 상기 처리 소자는, 상기 제 1 및 2 급전 전극과 연결되고, 상기 제 1 및 2 급전 전극으로부터 전달되는 상기 반응층 내의 커패시턴스 값의 변화에 따른 감지 신호를 출력하는 센싱부와, 차량의 전자 제어 유닛과 통신을 수행하여 상기 감지 신호를 상기 전자 제어 유닛으로 전송하는 제어부를 포함한다.The processing element may include a sensing unit connected to the first and second feed electrodes and outputting a sensing signal according to a change in capacitance value in the reaction layer transmitted from the first and second feed electrodes. And a control unit communicating with a control unit to transmit the detection signal to the electronic control unit.
한편, 실시 예에 따른 와이퍼 구동 장치는 탄소 마이크로 코일을 포함하며, 상기 카본 마이크로 코일에 의해 형성되는 커패시턴스 값의 변화에 따른 감지 신호를 출력하는 센서; 및 상기 센서로부터 출력되는 감지 신호를 수신하고, 상기 수신된 감지 신호에 따라 와이퍼 구동 조건을 결정하는 차량 제어부를 포함하고, 상기 센서는, 기판과, 상기 기판 위에 배치되며, 포지티브 극성을 갖는 제 1 전극부와, 네거티브 극성을 갖는 제 2 전극부를 포함하는 전극과, 상기 기판 위에 배치되어 상기 전극을 매립하며, 상기 탄소 미세 코일을 포함하는 반응층을 포함하고, 상기 반응층은, 상기 제 1 전극부를 매립하는 제 1 반응층과, 상기 제 2 전극부를 매립하며, 상기 제 1 반응층과 물리적으로 분리된 제 2 반응층을 포함한다.On the other hand, the wiper driving apparatus according to the embodiment includes a sensor that includes a carbon micro coil, and outputs a detection signal according to the change in the capacitance value formed by the carbon micro coil; And a vehicle controller configured to receive a sensing signal output from the sensor and determine a wiper driving condition according to the received sensing signal, wherein the sensor includes a substrate and a first polarity disposed on the substrate and having a positive polarity. An electrode including an electrode portion, a second electrode portion having a negative polarity, and a reaction layer disposed on the substrate to embed the electrode, wherein the reaction layer comprises the carbon fine coil, wherein the reaction layer comprises: the first electrode And a second reaction layer filling the portion and a second reaction layer filling the second electrode portion and physically separated from the first reaction layer.
또한, 상기 제 1 전극부는, 제 1 급전 전극과, 상기 제 1 급전 전극으로부터 일정 간격 이격되는 제 1 플로팅 전극을 포함하고, 상기 제 2 전극부는, 제 2 급전 전극과, 상기 제 2 급전 전극으로부터 일정 간격 이격되는 제 2 플로팅 전극을 포함한다.The first electrode part may include a first feed electrode and a first floating electrode spaced apart from the first feed electrode by a predetermined distance, and the second electrode part may be formed from the second feed electrode and the second feed electrode. It includes a second floating electrode spaced apart at regular intervals.
또한, 상기 센서는, 상기 기판 위에 배치되는 급전 단자 및 접지 단자를 더 포함하고, 상기 제 1 급전 전극 및 상기 제 2 급전 전극은, 상기 급전 단자와 연결되고, 상기 제 1 플로팅 전극 및 상기 제 2 플로팅 전극은, 상기 접자 단자와 연결된다.The sensor may further include a feed terminal and a ground terminal disposed on the substrate, wherein the first feed electrode and the second feed electrode are connected to the feed terminal, and the first floating electrode and the second terminal are connected to the feed terminal. The floating electrode is connected to the folding terminal.
또한, 상기 센서는, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 반응층의 주위를 감싸는 제 1 격벽부와, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 2 반응층의 주위를 감싸는 제 2 격벽부를 더 포함한다.The sensor further includes a first partition wall part disposed on the substrate and surrounding the first reaction layer, and a second partition wall part disposed on the substrate and surrounding the second reaction layer.
또한, 상기 센서는, 상기 기판 아래에 배치되고, 상기 제 1 및 2 전극부와 연결되는 처리 소자를 더 포함하고, 상기 처리 소자는, 상기 제 1 및 2 급전 전극과 연결되고, 상기 제 1 및 2 전극부로부터 전달되는 상기 반응층 내의 커패시턴스 값의 변화에 따른 감지 신호를 출력하는 센싱부와, 상기 차량 제어부와 통신을 수행하여 상기 감지 신호를 상기 차량 제어부에 전송하는 센서 제어부를 포함한다.The sensor may further include a processing element disposed below the substrate and connected to the first and second electrode parts, wherein the processing element is connected to the first and second feed electrodes, and the first and second feed electrodes. And a sensing unit for outputting a sensing signal according to a change in capacitance value in the reaction layer transmitted from the second electrode unit, and a sensor controller for communicating with the vehicle control unit to transmit the sensing signal to the vehicle control unit.
또한, 상기 센싱부는, 상기 반응층의 커패시턴스 값의 변화에 대응하는 발진 주파수를 가지는 제 1 주파수를 출력하는 제 1 주파수 발생기와, 기설정된 기준 발진 주파수에 대응하는 제 2 주파수를 출력하는 제 2 주파수 발생기와, 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수의 차이 값을 출력하는 차이 주파수 발생기와, 상기 차이 주파수 발생기를 통해 출력되는 차이 값을 기설정된 필터링 영역 내에서 필터링하는 필터를 포함한다.The sensing unit may include a first frequency generator for outputting a first frequency having an oscillation frequency corresponding to a change in capacitance value of the reaction layer, and a second frequency for outputting a second frequency corresponding to a preset reference oscillation frequency. And a difference frequency generator for outputting a difference value between the first frequency and the second frequency, and a filter for filtering the difference value output through the difference frequency generator within a predetermined filtering region.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 반응층 내에 급전 전극 이외에 플로팅 전극을 추가로 배치함으로써, 빗물 감지 시에 추가 발생하는 커패시턴스 값을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 빗물 감지 감도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by additionally placing a floating electrode in the reaction layer in addition to the feed electrode, it is possible to maximize the capacitance value additionally generated during rain detection, thereby improving the rain water detection sensitivity.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 급전 전극 및 플로팅 전극 사이의 간격을 최소화하거나, 상기 급전 전극 및 플로팅 전극을 사각 형상 또는 사각 나선 형상이 갖도록 길게 연장 배치함으로써, 커패시턴스의 값의 변화량을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 빗물 감지 감도를 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by minimizing the interval between the feed electrode and the floating electrode, or by extending the feed electrode and the floating electrode so as to have a square shape or a square spiral shape, to maximize the amount of change in the value of the capacitance It is possible to improve the rainwater detection sensitivity accordingly.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 네거티브 전극과 포지티브 전극을 매립하는 반응층을 물리적으로 분리시킴으로써, 상기 네거티브 전극과 상기 포지티브 전극 사이에서 발생하는 신호 간섭을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 신호대잡음비를 향상시킬 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, by physically separating the reaction layer for embedding the negative electrode and the positive electrode, it is possible to minimize the signal interference generated between the negative electrode and the positive electrode, the signal-to-noise ratio accordingly Can improve.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물의 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 이용한 감지 장치의 동작 원리를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일이 가지는 커패시터 기능을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)의 반응도 평가를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량 및 유리 조성물(3)의 두께에 따른 반응도 평가를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 전면 유리에 감지 장치가 장착된 상태를 보여주는 측면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 감지 장치에 포함된 전극의 평면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 감지 장치에 포함된 전극의 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 감지 장치의 상세 구조를 보여주는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일의 특성을 나타낸 것이다.
도 13은 종래 기술에 다른 2라인 전극 구조의 감지 감도를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 4라인 전극 구조의 감지 감도를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 구동 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 센싱부(219)의 구성을 보여주는 도면이다.
도 17 내지 19는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 21 내지 도 23는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일의 변화 특성을 보여주는 그래프이다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 감지 장치의 감지 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 25 및 도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 감지 장치의 케이스를 보여주는 도면이다.1 is a flowchart showing a method of manufacturing a glass composition according to an embodiment of the present invention in the order of process.
2 is a view showing a carbon
3 is a view showing a glass composition (3) according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the operating principle of the sensing device using the
5 is a view illustrating a capacitor function of the carbon micro coil according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the reactivity evaluation of the glass composition (3) according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the reactivity evaluation according to the content of the carbon fine coil powder (1) and the thickness of the glass composition (3) according to an embodiment of the present invention.
8 is a side view illustrating a state in which a sensing device is mounted on a front glass of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
9 is a plan view of an electrode included in the sensing device of FIG. 8.
FIG. 10 is a cross-sectional view of an electrode included in the sensing device of FIG. 8.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a detailed structure of the sensing device of FIG. 8.
12 illustrates the characteristics of a carbon micro coil according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram for explaining detection sensitivity of a two-line electrode structure according to the prior art. FIG.
14 is a diagram for describing sensing sensitivity of a four-line electrode structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
15 is a view showing the configuration of a wiper drive system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of the
17 to 19 illustrate changes in difference frequency values according to the first embodiment of the present invention.
20 is a view illustrating a change of a difference frequency value according to the second embodiment of the present invention.
21 to 23 are graphs illustrating change characteristics of the carbon micro coils according to the exemplary embodiment of the present invention.
24 is a flowchart for explaining a sensing method of a sensing apparatus according to an embodiment of the present invention step by step.
25 and 26 are views illustrating a case of a sensing device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed herein, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed herein, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are intended to facilitate understanding of the embodiments disclosed herein, but are not limited to the technical spirit disclosed herein by the accompanying drawings, all changes included in the spirit and scope of the present invention. It should be understood to include equivalents and substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물의 제조 방법을 공정 순으로 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart showing a method of manufacturing a glass composition according to an embodiment of the present invention in the order of process.
여기에서, 유리 조성물(3)은 추후 설명하는 감지 장치(200)의 반응층(216)을 구성한다. 즉, 상기 유리 조성물(3)은 상기 감지 장치(200)에 포함된 복수의 전극(211)을 매립하며 형성되는 반응층(216)이다. 그리고, 상기 반응층(216)은 탄소 미세 코일이 가지는 고유의 커패시턴스 값을 가진다. 그리고, 윈드 실드에 접촉하는 감지 대상물에 의해 가해지는 힘이나 유전율 변화에 의해 상기 탄소 미세 코일 간의 거리는 변화한다. 또한, 상기 탄소 미세 코일의 커패시턴스 값은 상기 거리의 변화에 따라 그에 따른 커패시턴스 값의 특성이 변하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 반응층(216)에 의해 변화하는 커패시턴스 값의 변화량을 토대로 상기 감지 대상물을 감지한다.Here, the
이하에서는, 상기 반응층(216)을 구성하는 유리 조성물(3)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the
도 1을 참조하면, 유리 조성물(3)을 제조하기 위해, 우선적으로 상기 유리 조성물(3)을 구성하는 원료들의 배합 공정을 진행한다(1단계).1, in order to manufacture the
상기 원료들의 배합 공정은, 크게 원료 계량(whighing) 공정과 혼합 공정을 포함할 수 있다.The blending process of the raw materials may largely include a raw material weighing process and a mixing process.
먼저, 상기 원료들의 배합을 위해, 상기 유리 조성물(3)를 구성하는 원료들을 적절한 혼합비에 따라 계량한다. First, in order to mix | blend the said raw materials, the raw material which comprises the said
이때, 상기 유리 조성물(3)을 구성하는 원료에는, 유리 프릿(2)과 탄소 미세 코일 분말(1)을 포함한다. 상기 유리 프릿(2)은 유리 조성물(3)의 소성 공정 중에 상기 탄소 미세 코일 분말(1)과 결합하여, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)의 반응 온도 이하의 범위 내에서, 외부 환경으로부터 상기 탄소 미세 코일 분말(1)에 의해 성장된 탄소 미세 코일을 보호한다.At this time, the raw material which comprises the said
유리 프릿(2)은, 용도에 따라 다양한 금속 산화물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 유리 프릿(2)은 유리의 주성분인 산화 규소를 포함할 수 있으며, 이와 다르게 상기 산화 규소에 탄산 나트륨, 알루미나 및 붕규산 중 적어도 어느 하나가 혼합된 혼합물로 이루어질 수 있다.The
또한, 상기 유리 조성물(3)은 산화납, 산화텔루륨, 산화비스무스, 산화아연, 산화텅스텐, 산화규소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 산화물을 포함할 수 있다.In addition, the
일 예로서, 상기 유리 프릿(2)은 산화납-산화규소-산화텔루륨-산화아연계(PbO-SiO2-TeO2-ZnO), 산화규소-산화텔루륨-산화비스무스-산화아연-산화텅스텐계(SiO2-TeO2-Bi2O3-ZnO-WO3), 산화납-산화규소-산화텔루륨-산화비스무스-산화아연-산화텅스텐계(PbO-SiO2-TeO2-Bi2O3-ZnO-WO3), 산화납-산화텔루륨-산화비스무스계(PbO-TeO2-Bi2O3), 또는 산화규소-산화텔루륨-산화비스무스-산화아연-산화텅스텐계(SiO2-TeO2-Bi2O3-ZnO-WO3)일 수 있다.As an example, the
상기 유리 프릿(2)은 통상적인 방법을 사용하여 상기 기술된 금속 산화물로부터 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 기술된 금속 산화물들을 특정 조성으로 혼합하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 혼합은 볼 밀(ball mill) 또는 플라네터리 밀(planetary mill)을 사용하여 진행될 수 있다. 이때, 상기 혼합된 조성물을 900℃-1300℃의 조건에서 용융시키고, 25℃에서 ?칭(quenching) 할 수 있다. 그리고, 상기 ?칭하여 얻은 결과물을 디스크 밀(disk mill), 플라네터리 밀 등에 의해 분쇄하여 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 제조할 수 있다.The
이때, 상기 유리 조성물(3)의 혼합비에서, 상기 유리 프릿(2)은 90 내지 99 중량% 내에서 포함될 수 있다.At this time, in the mixing ratio of the
다음으로, 상기 유리 조성물(3)을 구성하는 탄소 미세 코일 분말(1)을 준비한다. 상기 탄소 미세 코일 분말(1)은 탄소 미세 코일을 포함한다.Next, the carbon
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a carbon
도 2를 참조하면, 탄소 미세 코일 분말(1)은 직선 모양이 아닌 돼지 꼬리처럼 말려져 있는 탄소 미세 코일을 포함하며, 섬유 소재가 가질 수 없는 독특한 구조를 지닌 비정질 탄소 섬유이다. 또한, 상기 탄소 미세 코일을 원래 코일 길이의 10배 이상의 길이로 늘어나는 초탄력성을 가진다.Referring to FIG. 2, the carbon
상기 탄소 미세 코일의 모폴로지(Morphology)는 3D- 헬리컬(helical)/스파이럴(spiral) 구조를 가지며, 크리스털 구조는 비결정질(amorphous)이다.Morphology of the carbon micro coil has a 3D-helical / spiral structure, and the crystal structure is amorphous.
다시 말해서, 상기와 같은 탄소 미세 코일은 탄소 섬유를 코일 모양으로 성장시키는 것에 의해 형성되며, 이에 따라 탄소 섬유를 코일 모양으로 성장시킨 형태의 단면 구조를 가진다.In other words, the carbon fine coil as described above is formed by growing carbon fibers in a coil shape, and thus has a cross-sectional structure in which carbon fibers are grown in coil shapes.
여기에서, 상기 탄소 미세 코일은 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube)와는다른 성질을 가진다. 즉, 상기 탄소 나노 튜브는, 나노 튜브의 형태를 가지는 육각형의 탄소가 연결된 구조를 가진다.Herein, the carbon micro coils have different properties from carbon nano tubes. That is, the carbon nanotubes have a structure in which hexagonal carbons in the form of nanotubes are connected.
반면에, 본 발명에서의 탄소 미세 코일은 탄소끼리의 구조 형태가 아닌 촉매를 이용하여 탄소를 마이크로 단위의 코일로 성장시킨 형태를 가진다.On the other hand, the carbon micro coil in the present invention has a form in which carbon is grown into coils of micro units using a catalyst rather than structural forms of carbon.
즉, 상기와 같은 탄소 나노 튜브는 원소 자체의 결합의 형태에 따른 도체와 부도체가 되는 특성을 이용해 도체에서 부도체로 임피던스가 변하는 것을 이용해 측정 값을 획득하게 된다.That is, the carbon nanotubes as described above obtain the measured value by changing the impedance from the conductor to the non-conductor by using the characteristics of the conductor and the non-conductor according to the form of the bonding of the elements themselves.
반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일은, 마이크로단위의 탄소로 제작된 코일의 형태로, 힘이나 유전율 변화에 의해 코일이 늘어나고 수축함에 따라 달라지는 L의 특성 및 각각의 탄소 미세 코일 간의 거리에 의한 C의 특성 등에 의해, 상기 탄소 미세 코일 간의 상호 작용에 따라 임피던스가 변하는 특성을 갖는다.On the other hand, the carbon micro-coil according to the embodiment of the present invention, in the form of a coil made of carbon of the micro unit, the characteristics of L that vary as the coil is stretched and contracted by the force or dielectric constant change between each carbon micro coil The impedance varies depending on the interaction between the carbon micro coils due to the characteristics of C and the like due to distance.
즉, 탄소 미세 코일 자체는 도체의 성질을 가지지만, 상기 경화제나 에폭시 레진 등은 부도체의 특성을 가진다. 상기와 같은 특성에 의해 탄소 미세 코일은 내부적으로 고유의 커패시턴스 값을 가진다. 또한, 상기 감지 대상물에 의한 힘이나 유전율 변화에 의해 상기 탄소 미세 코일 간의 거리가 변할 경우, 상기 탄소 미세 코일의 커패시턴스 값의 특성은 변하게 된다.That is, the carbon fine coil itself has a property of a conductor, but the curing agent, epoxy resin, and the like have properties of a non-conductor. Due to the above characteristics, the carbon micro coils have internal capacitance values. In addition, when the distance between the carbon micro coils is changed by a force or a dielectric constant change by the sensing object, the characteristic of the capacitance value of the carbon micro coils is changed.
다시 말해서, 상기 탄소 미세 코일은 L-C-R의 특성을 가지며, 이에 따라, 주파수 흡수 특성, 일정 조건 만족 시에 발열 특성, 근접 센싱 특성 및 온도 특성을 가진다.In other words, the carbon micro coil has the characteristics of L-C-R, and thus has a frequency absorption characteristic, a heat generation characteristic, a proximity sensing characteristic, and a temperature characteristic when satisfying a predetermined condition.
한편, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)은 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. On the other hand, the carbon fine coil powder (1) may be included in 1 to 10% by weight.
또한, 상기 유리 조성물(3)을 구성하는 원료에는 결합제(binder)가 더 포함될 수 있다. 상기 결합제(binder)는 1 중량% 이하의 함량을 가지고 유리 조성물(3)을 구성하는 원료 내에 포함될 수 있다. 상기 결합제(binder)는 상기 유리 프릿(2)과 상기 탄소 미세 코일 분말(1) 사이의 혼합 균일성을 증가시키기 위해 상기 원료 내에 포함될 수 있다. 또한, 상기 결합제(binder)는 상기 유리 프릿(2)과 상기 탄소 미세 코일 분말(1) 사이의 혼합 상태에 따라 선택적으로 제거되거나, 함량 조절이 이루어질 수 있다.In addition, a raw material constituting the
상기와 같은, 탄소 미세 코일 분말(1) 및 유리 프릿(2)의 혼합비에 따른 원료 계량은 전자 저울, EPMA(Electron Probe Micro-Analysis), SEM(Scanning Electron Microscope) 및 전자 현미경을 통해 진행될 수 있다.Material measurement according to the mixing ratio of the carbon fine coil powder (1) and the glass frit (2) as described above may be carried out through an electronic balance, Electron Probe Micro-Analysis (EPMA), Scanning Electron Microscope (SEM) and electron microscope. .
다음으로, 상기와 같은 탄소 미세 코일 분말(1) 및 유리 프릿(2)이 계량되면, 상기 계량된 상기 유리 프릿(2)과 상기 탄소 미세 코일 분말(1)을 혼합하는 혼합 공정을 진행할 수 있다. Next, when the carbon
상기 혼합 공정은, V형 혼합기(V-Mixer), 볼-밀(Ball-Mill) 및 초진동 교반기를 통해 진행될 수 있다. 그리고, 상기 혼합 공정이 종료되면, 혼합 공정에 대한 평가 공정이 진행될 수 있다. 상기 평가 공정은 EPMA(Electron Probe Micro-Analysis), SEM(Scanning Electron Microscope), 전자 현미경 및 입도 분석기를 통해 혼합 상태를 평가할 수 있다.The mixing process may be performed through a V-Mixer, a Ball-Mill and an ultra-vibration stirrer. When the mixing process is completed, the evaluation process for the mixing process may proceed. The evaluation process may evaluate the mixed state through an Electron Probe Micro-Analysis (EPMA), Scanning Electron Microscope (SEM), an electron microscope, and a particle size analyzer.
상기 원료 배합 공정이 완료되면, 상기 배합된 원료를 플레이트 성형하는 공정을 진행한다(2단계).When the raw material blending process is completed, the process of plate molding the blended raw material proceeds (step 2).
상기 플레이트 성형 공정은, 상기 배합된 원료를 프레싱하는 공정을 포함할 수 있다. 상기 프레싱 공정은 프레스 또는 핫 프레스 장치에 의해 진행될 수 있다The plate forming step may include a step of pressing the blended raw material. The pressing process may be performed by a press or a hot press device.
그리고, 상기 프레싱 공정의 공정 조건은, 3ton 내지 5ton 사이의 압력 조건과, 5분~10분 사이의 시간 조건과, 상온(ordinary temperature)의 온도 조건을 포함한다. 상기 프레싱 공정이 완료되면, 상기 프레싱 공정의 평가를 진행한다. 상기 프레싱 공정의 평가는 상기 플레이트 성형 공정에 의해 상기 원료가 일정 형상으로 가압 성형됨에 따라 나타나는 소결 밀도를 통해 진행될 수 있다.The process conditions of the pressing step include a pressure condition between 3 to 5 tons, a time condition between 5 minutes and 10 minutes, and a temperature condition at an ordinary temperature. When the pressing process is completed, the pressing process is evaluated. Evaluation of the pressing process may be performed through the sintered density appearing as the raw material is press-molded into a predetermined shape by the plate forming process.
상기 프레싱 공정이 진행되면, 상기 프레싱된 원료를 가공하는 가공 공정을 진행한다(3단계).When the pressing step is performed, a processing step of processing the pressed raw material is performed (step 3).
상기 가공 공정은, 상기 플레이트 성형 공정이 진행된 원료를 소결하는 소결 공정을 포함할 수 있다.The processing step may include a sintering step of sintering the raw material in which the plate forming step is advanced.
상기 소결 공정은 소성로에서 진행될 수 있으며, 10℃/min의 승온 조건과, 450℃~700℃ 사이의 소결 온도 조건과, 1시간의 유지 시간 조건과, 에어 분위기 조건을 포함하는 소결 조건으로 진행될 수 있다.The sintering process may be carried out in a sintering furnace, the sintering conditions including a temperature rising condition of 10 ℃ / min, sintering temperature conditions between 450 ℃ ~ 700 ℃, holding time conditions of 1 hour, and air atmosphere conditions have.
상기 소결 공정이 진행되면, 상기 소결 공정에 평가 공정을 진행할 수 있으며, 상기 평가 공정은 상기 소결 공정이 진행된 조성물에 소결물에 대한 소결 밀도를 가지고 진행될 수 있다.When the sintering process is in progress, an evaluation process may be performed in the sintering process, and the evaluation process may be performed with a sintered density of the sintered material in the composition in which the sintering process is performed.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a glass composition (3) according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, (A)에 도시된 바와 같이, 유리 조성물(3)을 최초 배합 및 혼합된 상태에서는, 상기 유리 프릿(2)을 구성하는 원료와, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)을 구성하는 원료가 단지 혼합된 상태를 가진다.Referring to FIG. 3, as shown in (A), in the state in which the
그리고, 상기와 같은 소결 조건에서, 상기 원료들을 일정 녹는점에 가까운 온도로 소결을 진행하면, 상기 유리 프릿(2)과 상기 탄소 미세 코일 분말(1) 사이의 접합 면에서 접합이 이루어지거나, 일부가 증착되어 서로 연결된 하나의 조성물이 제조된다.In the sintering conditions as described above, when the raw materials are sintered at a temperature close to a predetermined melting point, bonding is performed at the bonding surface between the
상기와 같이, 소결 공정이 진행되면, 상기 제조된 유리 조성물(3)을 평가하는 신뢰성 평가 공정을 진행할 수 있다(4단계).As described above, when the sintering process proceeds, a reliability evaluation process of evaluating the
이때, 상기 신뢰성 평가 공정을 진행하기 전에 상기 유리 조성물(3)을 폴리싱할 수 있으며, 상기 폴리싱 공정은 선택적으로 스킵 가능하다.In this case, the
상기 신뢰성 평가 공정은, 전기적 평가 공정을 통해 진행될 수 있다. The reliability evaluation process may be performed through an electrical evaluation process.
즉, 상기 유리 조성물(3)의 전기적 평가를 위해, 각각 제조된 유리 조성물(3)의 출력 값을 측정하는 과정을 진행할 수 있다. 이때, 상기 제조된 유리 조성물(3)에는 서로 다른 함량으로 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함되지 않은 일반적인 정전 용량 센서(0중량%), 1 중량%로 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3), 5 중량%로 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3) 및 10 중량%로 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3)에 대한 전기적 평가를 각각 실시할 수 있다.That is, for the electrical evaluation of the glass composition (3), the process of measuring the output value of each glass composition (3) can be carried out. In this case, the
상기 전기적 평가는, 상기 유리 조성물(3)의 커패시턴스 값을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 디지털 변환기의 출력 값이나, L 값/C값/R값을 각각 측정할 수 있는 L-C-R 미터를 가지고 진행할 수 있다.The electrical evaluation may be performed with an LCR meter capable of measuring the output value of the digital converter for converting the capacitance value of the
그리고, 상기 전기적 평가는 상기 유리 조성물(3)을 포함하는 모듈 영역 내에 특정 감지 물체가 존재하지 않았을 때의 커패시턴스 값을 기준 값으로 설정하고, 그에 따라 상기 모듈 영역 내에 상기 특정 감지 물체가 들어왔을 때의 커패시턴스 값의 변화 값을 가지고 진행할 수 있다.In addition, the electrical evaluation sets a capacitance value when no specific sensing object is present in the module region including the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)을 이용한 감지 장치의 동작 원리를 보여주는 도면이다.4 is a view showing the operating principle of the sensing device using the
도 4를 참조하면, 상기 유리 조성물(3) 내에는 상기 탄소 미세 코일 분말(1)에 의해 성장된 탄소 미세 코일이 포함되어 있다.Referring to FIG. 4, the
상기 탄소 미세 코일에 의해, 상기 유리 조성물(3)의 일정 반경 내에 감지 물체가 접근하거나, 상기 유리 조성물(3)의 표면에 감지 물체가 접촉하는 경우, 상기 유리 조성물(3) 주위에 자기장이 발생하게 된다. The magnetic field is generated around the
그리고, 상기 발생하는 자기장에 의해 상기 유리 조성물(3) 내에 포함된 탄소 미세 코일의 배열 상태가 변경되며, 그에 따른 상기 유리 조성물(3)의 커패시턴스 값의 변화가 발생한다. In addition, the arrangement state of the carbon micro coils included in the
이때, 상기 유리 조성물(3)의 표면에는 전극(추후 설명)이 배치될 수 있다. 상기 전극은 센싱부(도 15참조, 219)와 제어부(도 15 참조, 200)와 연결되며, 상기 센싱부(219) 및 제어부(200)는 상기 전극을 통해 상기 유리 조성물(3)의 커패시턴스 값의 변화 값을 획득하고, 그에 따른 상기 감지 물체의 상태를 감지하게 된다. 여기에서, 상기 감지 물체의 상태는 상기 감지 물체와의 거리, 상기 감지 물체의 농도, 상기 감지 물체의 온도, 상기 감지 물체에 따른 습도 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 감지 물체가 수분(예를 들어, 빗물)인 경우, 상기 감지 물체의 상태는 상기 수분의 양을 포함할 수 있다.In this case, an electrode (described later) may be disposed on the surface of the
다시 말해서, 상기 유리 조성물(3) 주위에 상기 감지 물체가 접근하면, 정전 유도 현상이 발생한다. 그리고, 상기 유리 조성물(3) 내에 포함된 탄소 미세 코일은 전극 내부에서 직/병렬의 커패시터의 기능을 수행한다.In other words, when the sensing object approaches the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일이 가지는 커패시터 기능을 설명하는 도면이다.5 is a view illustrating a capacitor function of the carbon micro coil according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, (A)에 도시된 바와 같이, 상기 탄소 미세 코일은 다수의 커패시터가 서로 직렬로 연결된 직렬 커패시터 역할을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 5, as shown in (A), the carbon micro coil may serve as a series capacitor in which a plurality of capacitors are connected in series with each other.
또한, (B)에 도시된 바와 같이, 상기 탄소 미세 코일은 다수의 커패시터가 상호 병렬로 연결된 병렬 커패시터 역할을 수행할 수도 있다.In addition, as shown in (B), the carbon micro coil may serve as a parallel capacitor in which a plurality of capacitors are connected in parallel to each other.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 조성물(3)의 반응도 평가를 나타낸 도면이다.6 is a view showing the reactivity evaluation of the glass composition (3) according to an embodiment of the present invention.
도 6에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)을 포함하는 유리 조성물(3)에 의해 제조된 정전용량 센서의 커패시턴스 변화 값과, 일반적인 정전용량 센서의 커패시턴스 변화 값의 비교 결과를 보여준다.In FIG. 6, the result of comparing the capacitance change value of the capacitance sensor manufactured by the
실험을 위해, 4개의 샘플을 준비했으며, 제 1 샘플은 A 함량의 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3)로 구성되고, 제 2 샘플은 B 함량의 탄소 미세 코일 분말(1)이 포함된 유리 조성물(3)이며, 제 3 및 4 샘플은 탄소 미세 코일 분말(1)을 포함하지 않으면서 서로 정전 용량 특성이 다른 정전용량 센서이다.For the experiment, four samples were prepared, the first sample consisting of a glass composition (3) containing an A content of carbon fine coil powder (1), and the second sample being a B content of carbon fine coil powder (1). ), And the third and fourth samples are capacitive sensors having different capacitance characteristics from each other without including the carbon fine coil powder (1).
상기 제 1 내지 4 샘플의 커패시턴스 변화 값을 표로 나타내면 아래와 같다.The capacitance change values of the first to fourth samples are shown in the table below.
(CMC 유(宥) #1)
(CMC You # 1)
(CMC 유(宥) #2)
(CMC You # 2)
(CMC 무(無) #1)
(CMC no # 1)
(CMC 무(無) #2)
(CMC no # 2)
도 6 및 표 1을 참조하면, 상기 탄소 미세 코일의 유/무에 따른 거리별 반응도는 크게 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다.상기 거리 1 내지 거리 5는, 3mm~15mm를 단계별로 나누어 표시한 것이며, 반응도는 커패시턴스 변화 값을 아날로그-디지털 변환하여 획득한 값이다. Referring to Figure 6 and Table 1, it was confirmed that the reactivity for each distance according to the presence or absence of the carbon micro coil is significantly different. The
상기와 같이, 탄소 미세 코일이 포함된 센서의 경우, 기존의 센서보다 약 1.55배 높은 커패시턴스 값의 변화량을 가졌으며, 그에 따라 보다 높은 감도의 감지 장치를 제공할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.As described above, in the case of the sensor including the carbon fine coil, it had a change amount of capacitance value of about 1.55 times higher than that of the conventional sensor, and thus, it was confirmed that it was possible to provide a higher sensitivity sensing device.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량 및 유리 조성물(3)의 두께에 따른 반응도 평가를 나타낸 도면이다.7 is a view showing the reactivity evaluation according to the content of the carbon fine coil powder (1) and the thickness of the glass composition (3) according to an embodiment of the present invention.
도 7에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량을 서로 다르게 하고, 그에 따라 제조된 유리 조성물(3)의 두께를 변화시킴에 따라 나타나는 커패시턴스 변화 값의 비교 결과를 보여준다.FIG. 7 shows a comparison result of capacitance change values which are obtained by varying the content of the carbon
실험 결과를 표로 나타내면, 아래의 표 2와 같다.When the experimental results are shown in a table, it is shown in Table 2 below.
도 7 및 표 2를 참조하면, 상기 탄소 미세 코일의 유/무 및 그에 따른 함량에 따라 반응도가 큰 차이를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)을 포함하여 제조된 유리 조성물(3)의 두께에 따라서도 상기 반응도에 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다.이때, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량이 10 중량%를 초과하면, 점도 상승에 따른 제조 공정에 부적합하며, 그에 따라 상기 탄소 미세 코일 분말(1)의 함량을 10 중량%로 제한하였다.Referring to FIG. 7 and Table 2, it was confirmed that the reactivity was largely different depending on the presence / absence of the carbon fine coil and its content. In addition, it was confirmed that there is a difference in the reactivity according to the thickness of the glass composition (3) prepared by including the carbon fine coil powder (1). At this time, the content of the carbon fine coil powder (1) is 10 If the weight percentage is exceeded, it is unsuitable for the manufacturing process due to the viscosity increase, and accordingly the content of the carbon
실험 결과, 상기 탄소 미세 코일 분말(1)이 7 중량%로 포함되면서, 상기 유리 조성물(3)의 두께가 0.5T인 경우에 최상의 커패시턴스 값의 변화를 보여주었다.As a result of the experiment, the carbon fine coil powder (1) contained 7 wt%, and showed the best change in capacitance value when the thickness of the glass composition (3) was 0.5T.
이하에서는, 상기와 같이 제조된 유리 조성물(3)을 이용하여 제조된 감지 장치에 대해 설명하기로 한다. 이때, 상기 감지 장치는, 온도 센서, 습도 센서, 근접 센서 등을 포함할 수 있다. 한편, 아래에서는 상기 감지 장치가 차량에 장착되는 레인 센서임을 예로 하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a sensing device manufactured using the
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 전면 유리에 감지 장치가 장착된 상태를 보여주는 측면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 감지 장치에 포함된 전극의 평면도이고, 도 10은 도 8에 도시된 감지 장치에 포함된 전극의 단면도이며, 도 11은 도 8에 도시된 감지 장치의 상세 구조를 보여주는 단면도이다.FIG. 8 is a side view illustrating a state in which a sensing device is mounted on a front glass of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present disclosure, FIG. 9 is a plan view of an electrode included in the sensing device of FIG. 8, and FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of an electrode included in the sensing device, and FIG. 11 is a cross-sectional view showing a detailed structure of the sensing device of FIG. 8.
도 8 내지 11을 참조하면, 차량의 전면 유리(100)에는 감지 장치(200)가 장착된다. 감지 장치(200)는 차량의 전면 유리(10)의 마주하도록 설치된다. 감지 장치(200)는 상기 전면 유리(10)에 떨어지는 빗방울의 존재 여부나 상기 빗방울의 양에 따른 커패시턴스 값의 변화를 감지한다.8 to 11, the
상기 감지 장치(200)는 차량의 전면 유리(100)의 일정 위치에 감지 영역을 형성하고, 그에 따라 상기 감지 영역 내에서 발생하는 빗방울의 상태에 따른 정보를 감지한다.The
*도 9 내지 11을 참조하면, 감지 장치(200)는 기판(201), 단자(206), 전극(211) 격벽부(212, 213), 반응층(216), 도전부(217), 회로 패턴(218), 센싱부(219), 제어부(220) 및 보호 부재(221)를 포함한다.9 to 11, the
여기에서, 상기 반응층(216)은 상기 설명한 유리 조성물(3)로 구성된다. 다시 말해서, 상기 반응층(216)은 상기 유리 조성물(3)일 수 있다.Here, the
상기와 같은 감지 장치(200)는 차량의 전면 유리(100) 내면에 상기 반응층(216)이 마주보도록 배치된다. 그리고, 감지 장치(200)는 상기 전면 유리(100)의 외면에 접촉하는 빗방울의 존재 여부 및 빗방울의 양에 따른 커패시턴스의 변화량을 감지하여 와이퍼의 구동을 위한 정보를 제공한다. 여기에서, 상기 커패시턴스 값의 변화량은 임피던스 변화를 의미할 수도 있다.The
기판(201)은 전극(211) 및 반응층(216), 센싱부(219) 및 제어부(220)가 장착되는 베이스 기판이다.The
전극(211) 및 단자(206)는 상기 기판(201) 위에 배치된다. 상기 전극(211)은 상기 반응층(216) 내부에 매립되면서 상기 기판(201)의 상면 위에 배치된다. An
상기 전극(211)은 복수 개로 형성된다. 그리고, 전극(211)은 상기 반응층(216)의 주위로 감지 물체가 접근함에 따라 발생하는 커패시턴스 값의 변화량을 감지한다.The
상기 전극(211)은 포지티브 극성을 갖는 제 1 전극(207)과 네거티브 극성을 갖는 제 2 전극(208)을 포함한다. 그리고, 제 1 전극(207, 209) 및 상기 제 2 전극(208, 210)은 메인 전극과 서브 전극을 각각 포함한다. The
다시 말해서, 상기 제 1 전극(207, 209)은 급전되는 제 1 급전 전극(207) 및 상기 제 1 급전 전극(207)의 주위에 플로팅되는 제 1 플로팅 전극(209)을 포함한다. 또한, 상기 제 2 전극(208, 210)은 급전되는 제 2 급전 전극(208)과, 상기 제 2 급전 전극(208)의 주위에 플로팅되는 제 2 플로팅 전극(210)을 포함한다.In other words, the
상기 제 1 급전 전극(207) 및 상기 제 2 급전 전극(208)은 급전 단자(202, 203)와 연결되고, 그에 따라 상기 센싱부(219) 및 상기 제어부(220)와 전기적으로 연결되는 전극이다.The
상기 제 1 플로팅 전극(209) 및 상기 제 2 플로팅 전극(210)은 상기 제 1 급전 전극(207) 및 상기 제 2 급전 전극(208)과 각각 긴밀히 배치되며, 그에 따라 상기 반응층(216) 내부에서의 커패시턴스 값의 변화 비율을 증가시킨다. 다시 말해서, 기존에는 상기 제 1 급전 전극(207) 및 제 2 급전 전극(208)만을 포함하는 전극 구조를 가졌다. The first floating
상기 전극 구조는 상기 제 1 급전 전극(207) 및 상기 제 2 급전 전극(208) 사이에서 발생하는 커패시턴스 변화 값만을 가지고 빗물의 양을 감지하였다. 그러나, 이와 같은 전극 구조는, 비가 오지 않을 때의 커패시턴스 값과, 비가 올 때의 커패시턴스 값의 차이 값이 상대적으로 낮으며, 이에 따라 세밀한 감지 감도를 확보하는 데에는 어려움이 있었다. The electrode structure senses the amount of rainwater using only the capacitance change value generated between the
즉, 상기와 같은 제 1 급전 전극(207) 및 상기 제 2 급전 전극(208)만을 포함하는 2 라인의 전극 구조는, 전형적인 안테나 구조로써, 상기 2 라인 전극의 전체 파장이 특정 주파수의 1/4 파장과 동기화될 때 EMC(Electro Magenetic Compatibility) 이슈가 발생하게 된다. That is, the two-line electrode structure including only the
또한, 일반적인 감지 장치의 메커니즘은 기본 커패시턴스 값 대비 커패시턴스 변화량의 비율로 변화량을 계측한다. 이때, 감지 감도를 높이기 위해서는, 기본 커패시턴스 값이 낮거나 상기 커패시턴스 변화량이 커야만 한다. 그러나, 상기 2 라인 전극 구조에서는 상기 기본 커패시턴스 값을 낮추거나 커패시턴스 변화량을 크게 하는데에 한계가 있다.In addition, the mechanism of the general sensing device measures the change amount as a ratio of the capacitance change amount to the basic capacitance value. At this time, in order to increase the detection sensitivity, the basic capacitance value should be low or the capacitance change amount should be large. However, in the two-line electrode structure, there is a limit to lowering the basic capacitance value or increasing the capacitance change amount.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 제 1 급전 전극(207)의 주위에 상기 제 1 급전 전극(207)과 긴밀히 배치된 제 1 플로팅 전극(209)을 배치한다. 또한, 상기 제 2 급전 전극(208)의 주위에 상기 제 2 급전 전극(208)과 긴밀히 배치된 제 2 플로팅 전극(210)을 배치한다. Therefore, in the present invention, the first floating
이때, 상기 제 1 플로팅 전극(209) 및 상기 제 2 플로팅 전극(210)은 각각 제 1 급전 전극(207) 및 상기 제 2 급전 전극(208)과 일정 간격 이격된 위치에 배치된다. In this case, the first floating
그리고, 상기 제 1 플로팅 전극(209) 및 상기 제 2 플로팅 전극(210)은 각각 접지 단자(204, 205)에 연결되어 접지될 수 있다. The first floating
이때, 감지 감도를 높이기 위해서는, 상기 제 1 플로팅 전극(209)과 상기 제 1 급전 전극(207) 사이의 간격을 최소화하면서 상기 제 1 플로팅 전극(209)과 상기 제 1 급전 전극(207)의 길이를 최대화해야 한다.At this time, in order to increase the detection sensitivity, the length of the first floating
따라서, 제 1 플로팅 전극(209)과 상기 제 1 급전 전극(207)는 상기 기판(201) 위에 일정 간격 이격되면서 상호 긴밀히 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 플로팅 전극(209)과 상기 제 1 급전 전극(207)은 한정된 공간 내에서 최대의 길이를 가질 수 있도록, 상기 기판(201) 위에 사각형 형상으로 적어도 한번 턴(Turn) 하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 감지 장치(200)를 상면에서 보았을 때, 상기 제 1 플로팅 전극(209)과 상기 제 1 급전 전극(207)은 각각 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 배치될 수 있다. Therefore, the first floating
보다 구체적으로, 상기 제 1 급전 전극(207)은 급전 단자(202)와 연결되는 일단에서 반응층(216) 내에 배치되는 타단으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 즉, 상기 제 1 급전 전극(207)은 일단에서 직선으로 연장되다가 직각 방향으로 경로가 변경되어 사각 형상이 되도록 1회 턴하고, 내측에서 2회째 턴하는 식으로 복수 회 턴할 수 있다. 이때, 도면 상에서는 상기 제 1 급전 전극(207)이 16회 턴하여 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.More specifically, the
또한, 상기 제 1 플로팅 전극(209)은 상기 제 1 급전 전극(207)과 일정 간격 이격된 위치에서, 상기 제 1 급전 전극(207)과 동일한 형상을 가지며 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 플로팅 전극(209)은 접지 단자(204)와 연결되는 일단에서 상기 반응층(216) 내에 배치되는 타단으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 이때, 도면 상에는 상기 제 1 플로팅 전극(209)이 14회 턴하여 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the first floating
한편, 상기 반응층(216) 내에서 상기 제 1 급전 전극(207)이 최외각 부분에 배치되고, 상기 제 1 플로팅 전극(209)은 상기 제 1 급전 전극(207) 내에 긴밀히 배치될 수 있다.Meanwhile, the
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 급전 전극(207)의 타단과, 상기 제 1 플로팅 전극(209)의 타단이 동일 방향에 배치되는 것이 아니라, 상기 반응층(216) 내에서 상기 제 1 급전 전극(207)의 타단을 포함하는 전극 부분과, 상기 제 1 플로팅 전극(209)의 타단을 포함하는 전극 부분이 서로 마주보며 배치되도록 한다. In addition, as shown in FIG. 9, the other end of the
또한, 상기 제 2 급전 전극(208)은 급전 단자(203)와 연결되는 일단에서 반응층(216) 내에 배치되는 타단으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 즉, 상기 제 2 급전 전극(208)은 일단에서 직선으로 연장되다가 직각 방향으로 경로가 변경되어 사각 형상이 되도록 1회 턴하고, 내측에서 2회째 턴하는 식으로 복수 회 턴할 수 있다. 이때, 도면 상에서는 상기 제 2 급전 전극(208)이 16회 턴하여 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the
또한, 상기 제 2 플로팅 전극(210)은 상기 제 2 급전 전극(208)과 일정 간격 이격된 위치에서, 상기 제 2 급전 전극(208)과 동일한 형상을 가지며 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 2 플로팅 전극(210)은 접지 단자(205)와 연결되는 일단에서 상기 반응층(216) 내에 배치되는 타단으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 이때, 도면상에는 상기 제 1 플로팅 전극(210)이 14회 턴하여 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the second floating
한편, 상기 반응층(216) 내에서 상기 제 2 급전 전극(208)이 최외각 부분에 배치되고, 상기 제 2 플로팅 전극(210)은 상기 제 2 급전 전극(208) 내에 긴밀히 배치될 수 있다.Meanwhile, the
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 급전 전극(208)의 타단과, 상기 제 2 플로팅 전극(210)의 타단이 동일한 위치에서 턴이 종료되는 것이 아니라, 상기 반응층(216) 내에서 상기 제 2 급전 전극(208)의 타단을 포함하는 전극 부분과, 상기 제 2 플로팅 전극(210)의 타단을 포함하는 전극 부분이 서로 마주보며 배치되도록 턴을 종료한다.In addition, as shown in FIG. 9, the turn is not terminated at the same position where the other end of the
한편, 상기 반응층(216)은 상기 기판(201) 위에 배치되며, 그에 따라 상기 전극(211)을 매립한다. On the other hand, the
바람직하게, 상기 반응층(216)은 소정의 두께를 가지며 상기 전극(211)이 형성된 기판(201) 위에 배치된다. 여기에서, 전극(211)은 상기 제 1 급전 전극(207), 제 2 급전 전극(208), 제 1 플로팅 전극(209) 및 제 2 플로팅 전극(210)을 모두 포함한다.Preferably, the
상기 반응층(216)은 전도성 물질을 포함하며, 외부의 물질에 의해 발생하는 자기장, 힘 및 유전율의 변화에 따라 커패시턴스 값이 변화하는 성질을 가진다.The
바람직하게, 상기 반응층(216)은 스프링 형상을 갖는 탄소 미세 코일을 포함하며, 이는 상기 설명한 유리 조성물(3)이다. Preferably, the
상기 반응층(216)은 감지 장치(200)가 부착되는 전면 유리(100)의 표면에 특정 물질이 접촉함에 따라 가해지는 힘이나, 상기 특정 물질의 유전율에 의해 커패시턴스 값의 변화가 발생한다.The
그리고, 상기 전극(211)은 상기 반응층(216)의 커패시턴스 값의 변화를 감지하고, 그에 따라 상기 커패시턴스 값의 변화에 따른 감지 신호를 센싱부(219)로 전달한다.In addition, the
이때, 상기 반응층(216)은 복수의 영역으로 분리될 수 있다. 바람직하게, 상기 반응층(216)은 포지티브 극성을 갖는 전극이 매립되는 제 1 반응층(214)과, 상기 네거티브 극성을 갖는 전극이 매립되는 제 2 반응층(215)을 포함한다. 또한, 상기 기판(201) 위에서, 상기 제 1 반응층(214)과 상기 제 2 반응층(215)은 물리적으로 분리되어 있다. 다시 말해서, 상기 제 1 반응층(214)과 상기 제 2 반응층(215)은 상호 접촉하지 않으며 상기 기판(201) 위에 배치된다.In this case, the
즉, 상기 제 1 급전 전극(207) 및 상기 제 1 플로팅 전극(209)을 포함하는 제 1 전극부는, 상기 제 2 급전 전극(208) 및 상기 제 2 플로팅 전극(210)을 포함하는 제 2 전극부와 다른 극성을 갖는다. 이에 따라, 상기 제 1 전극부와 제 2 전극부가 동일한 반응층(216) 내에 배치되는 경우, 상호 전극부 간의 신호 간섭에 의해 SNR(신호대잡음비, Signal to Noise Ratio)가 나빠지는 문제가 있다. That is, a first electrode part including the
따라서, 본 발명에서는 상기 제 1 급전 전극(207) 및 상기 제 1 플로팅 전극(209)을 포함하는 제 1 전극부를 매립하는 제 1 반응층(214)과 상기 제 2 급전 전극(208) 및 상기 제 2 플로팅 전극(210)을 포함하는 제 2 전극부를 매립하는 제 2 반응층(215)을 서로 물리적으로 분리시킴으로써, 상기 SNR을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, the
상기 기판(201) 위에는 상기 반응층(216)을 둘러싸는 격벽부(212, 213)가 배치된다. 상기 격벽부(212, 213)는 상기 반응층(216)의 분리에 따라 상기 제 1 반응층(214)을 둘러싸는 제 1 격벽부(212)와, 상기 제 2 반응층(215)을 둘러싸는 제 2 격벽부(213)를 포함할 수 있다.The
상기 제 1 및 2 격벽부(212, 213)는 상기 반응층(216)을 상기 제 1 반응층(214)과 제 2 반응층(215)으로 물리적으로 분리시키는 격벽(또는 댐) 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 2 격벽부(212, 213)는 상기 제 1 반응층(214) 및 제 2 반응층(215)의 상면의 평탄도를 유지하면서 디스펜싱 하기 위해 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 2 격벽부(212, 213)는 실리콘으로 형성될 수 있다.The first and
센싱부(219) 및 제어부(220)는 상기 기판(201)의 하면에 배치된다. 바람직하게, 상기 센싱부(219) 및 제어부(220)는 상기 기판(201)의 하면에 배치된 회로 패턴(218)과 전기적으로 연결된다. 센싱부(219)는 상기 전극(211)을 통해 전달되는 감지 신호에 따라 강우 여부 및 강우량을 감지하여 제어부(220)에 전달한다. 제어부(220)는 상기 센싱부(219)를 통해 전송되는 신호를 토대로 차량의 ECU (Electronic Control Unit, 300)과 통신을 수행한다. 이때, 상기 제어부(220)와 상기 차량의 ECU(300)는 LIN (Local Interconnect Network)를 통해 상호 신호를 주고 받을 수 있다.The
즉, 일반적으로 임피던스의 REAL TERM은 저항, POSITIVE IMAGINARY TERM은 인덕턴스, 그리고 NEGATIVE IMAGINARY TERM은 커패시턴스로 이루어지며, 상기 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스의 합산으로 이루어진다.That is, in general, REAL TERM of impedance is made of resistance, POSITIVE IMAGINARY TERM is made of inductance, and NEGATIVE IMAGINARY TERM is made of capacitance, and the resistance, inductance, and capacitance are summed up.
따라서, 일반적인 저항, 인덕터 및 커패시터와 같이 상기 감지 장치(200)도 상기 반응층(216)에서 발생하는 커패시턴스 값의 변화를 감지하기 위해 한 쌍의 전극(211)이 필요하다. Thus, like a general resistor, inductor, and capacitor, the
상기 전극(211)은 상기 반응층(216)의 감지 특성을 최적화시키면서, 상기 반응층(216)과 상기 센싱부(219) 사이를 연결하는 역할을 한다.The
여기에서, 상기 전면 유리(100)의 표면에 특정 힘이 가해지거나, 특정 유전율을 가지는 물질이 접촉하는 경우, 상기 반응층(216)의 커패시턴스 값은 증가하게 되며, 이에 따라 저항값과 인덕턴스 값은 상기 커패시턴스 값과 반대로 감소하게 된다.Here, when a specific force is applied to the surface of the
이때, 상기 감지되는 임피던스 값은 상기 저항 값, 인덕턴스 값 및 커패시턴스를 모두 합한 값이 되며, 이에 따라 표면에 가해지는 힘이나 유전율의 정도에 따라 상기 임피던스 값은 선형적으로 감소하게 된다.In this case, the sensed impedance value is the sum of the resistance value, the inductance value, and the capacitance. Accordingly, the impedance value decreases linearly according to the degree of force or permittivity applied to the surface.
한편, 상기 기판(201) 내부에는 상기 기판(201)을 관통하여 일단이 상기 급전 전극(207, 208)과 연결되고, 타단이 하부의 회로 패턴(218)과 연결되는 도전부(217)를 더 포함한다. 상기 도전부(217)는 상기 기판(201)의 상면 및 하면을 관통하는 관통 홀을 금속 물질로 매립함에 따라 형성된다.On the other hand, inside the
상기 도전부(217)의 일단은 상기 기판(201)을 관통하여 상기 급전 전극(207, 208)과 연결되고, 상기 도전부(217)의 타단은 상기 기판(201)의 하면에 배치된 회로 패턴(218)을 통해 상기 센싱부(219) 및 상기 제어부(220)와 전기적으로 연결된다.One end of the
한편, 상기 센싱부(219)는 AFE(Analog Front End)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 AFE는 차동 증폭 기능을 수행하는데, 상기 차동 증폭을 Positive 증폭으로 할 것인지, 아니면 Negative 증폭으로 할 것인지에 따라 상기 강우 발생에 따른 임피던스의 변화 상태에 차이가 있다.Meanwhile, the
따라서, 상기 센싱부(219)는 상기 차동 증폭 상태에 따라 기준 값을 기준으로 상기 임피던스 값의 변화 상태를 감지하며, 상기 변화 상태의 정도가 임계값을 벗어나는 경우에는 상기 와이퍼를 구동시켜 빗방울을 제거하도록 한다.Therefore, the
이하에서는 상기 와이퍼의 구동 단계를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the driving step of the wiper will be described in more detail.
즉, 빗방울이 내리게 되면, 상기 빗방울이 전면 유리(100)에 일정 힘을 가지거나 유전율 변화를 발생시킨다. 그리고, 상기 가해지는 힘이나 유전율 변화에 따라 상기 반응층(216)에는 임피던스 변화가 발생한다.That is, when raindrops fall, the raindrops have a constant force on the
이때, 상기 임피던스의 변화량은 상기 강우 여부 및 강우량에 대응될 수 있다. 즉, 상기 강우량에 비례하여 상기 반응층(216)에 가해지는 힘이나 유전율도 증가하게 되며, 상기 유전율이나 힘의 증가 정도에 반비례하여 상기 임피던스 변화량이 감소하게 된다.At this time, the change amount of the impedance may correspond to the rainfall and rainfall. That is, the force or dielectric constant applied to the
상기와 같이, 상기 강우가 발생하면, 상기 반응층(216)의 임피던스 변화(명확하게는, 커패시턴스 값의 변화)가 발생하며, 상기 임피던스 변화에 따라 상기 센싱부(219)의 내부 클록에 대한 진폭 변화가 발생한다.As described above, when the rainfall occurs, an impedance change (specifically, a change in capacitance value) of the
그리고, 상기 내부 클록의 진폭 변화에 따라 상기 센싱부(219)의 AFE의 차동 증폭에 따른 차동 신호가 출력된다. 이후, 상기 차동 신호가 출력되면, 상기 출력되는 차동 신호는 디지털 신호로 변환되어 제어부(220)를 통해 상기 차량의 ECU(300)로 전달된다. The differential signal according to the differential amplification of the AFE of the
상기 차량의 ECU(300)는 상기 전달되는 디지털 신호에 따른 임피던스 변화량을 토대로 상기 강우 여부 및 강우량을 파악하며, 상기 강우가 발생하고, 그에 따른 강우량이 임계점을 초과하게 되면, 빗방울 제거를 위한 와이퍼를 가동시킨다.The
이하에서는, 상기 감지 장치(200)의 구동 원리에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the driving principle of the
상기와 같이, 탄소 미세 코일로 이루어진 반응층(216) 내에는 상기 복수의 급전 전극과 복수의 플로팅 전극을 포함하는 전극(211)이 매립된다. 이때, 상기 반응층(216)은 그 자체로도 임피던스 변화량에 따른 강우 여부 및 강우량을 판단할 수 있으며, 상기 전극(211)의 형상에 따라서도 그 측정 감도가 달라진다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기와 같은 사각 형상 또는 사각 나선 형상을 가지는 복수의 급전 전극과 플로팅 전극을 포함하는 전극(211)을 형성한다.As described above, an
또한, 상기 설명한 바와 같이 임피던스는 실수(real)부와 허수(reactace)부로 구성되며, 허수부는 양의 허수부(inductive)와 음의 허수부 (capacitive)로 구성되는데, 이때 상기 탄소 미세 코일을 포함하는 감지 장치(200)는 상기 양의 허수부(inductive)와 음의 허수부(capacitive)의 두 가지 특성 변화를 이용하여 측정한다.In addition, as described above, the impedance includes a real part and an imaginary part, and the imaginary part comprises a positive imaginary part and a negative imaginary part, wherein the carbon micro coil is included. The
즉, 비가 올 때, 비의 양에 따라 차량의 전면 유리(100)에 가해지는 힘(force)이 달라지고, 또한 상기 전면 유리(100)에 존재하는 물(빗방울)의 양도 달라진다.That is, when it rains, the force applied to the
이때, 상기 탄소 미세 코일은 그 이름과 같이 아주 미세한 코일 집단으로 이루어져 있으며, 유전상수를 가지고 있는 유전체이기도 하다. 이때, 상기 힘(force)은 이 inductive 성분의 변화, 즉 탄소 미세 코일의 특성 변화를 통해 측정하고, 상기 전면 유리(010) 위에 존재하는 물의 양은 유전상수 변화에 의한 capacitive 변화에 의해 측정된다.At this time, the carbon micro coil is composed of a very fine coil group as its name, it is also a dielectric having a dielectric constant. In this case, the force is measured through the change of the inductive component, that is, the characteristic change of the carbon fine coil, and the amount of water present on the windshield 010 is measured by the capacitive change caused by the change in dielectric constant.
즉, 상기 감지 장치(200)를 구성하는 각각의 층은 특정 유전상수를 가진 유전체 역할을 하는데, 상기와 같이 비가 온다면 전극 입장에서는 물이라는 유전체가 새로 존재하게 되며, 이에 따른 capacitive 변화가 생기게 된다..In other words, each layer constituting the
이때, 상기 반응층(216)의 면적에 따라 실수(real)부는 조절이 가능하다. 또한, 반응층(216)은 비가 오는 상황에서 상기 설명과 같이 inductive와 capacitive값 변화에 의해 임피던스 값 변화가 생긴다.In this case, the real part may be adjusted according to the area of the
따라서, 실시 예에서는 상기와 같은 감지 장치(200)의 inductive와 capacitive 값 변화에 따른 임피던스 값 변화를 감지하여 강우 여부 및 강우량을 판단한다.Therefore, in the embodiment, the change in the impedance value according to the inductive and capacitive value changes of the
한편, 상기와 같은 감지 장치(200)는 전면유리(100)의 안쪽에 실리콘과 같은 접착 부재(도시하지 않음)을 형성하고, 상기 접착 부재에 의해 상기 전면 유리(100)의 특정 내부 영역에 장착된다. 이때, 상기 감지 장치(200)는 상기 접착 부재가 가지는 유전 상수까지 고려하여 임피던스 변화를 감지한다.On the other hand, the
이하에서는, 상기 센싱부(219)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the
상기 센싱부(219)는 상기 전극(211)과 연결되며, 강우 여부 및 강우량에 따라 발생하는 상기 반응층(216)의 임피던스 변화에 따른 발진 주파수를 발생하고, 상기 발진 주파수와 기준 주파수의 차이에 따라 강우 여부 및 강우량을 판단한다.The
이때, 상기 센싱부(219)는 기설정된 필터링 영역 내에서 상기 발진 주파수와 기준 주파수의 차이 주파수가 속해있는지를 감지하며, 상기 차이 주파수가 상기 기설정된 필터링 영역 내에 존재하는 경우에만 상기 차이 주파수에 대응하는 디지털 값을 출력한다.In this case, the
이때, 상기와 같은 동작이 상기 센싱부(219)에 의해 이루어진다고 하였지만, 이는 일 실시 예에 불과하며, 상기 센싱부(219)는 상기 전극으로부터 전달되는 감지 신호에 따른 디지털 값만을 출력할 수 있으며, 상기 제어부(220)에서 아래와 같은 구체적인 감지 동작이 이루어질 수 있다.In this case, the above operation is performed by the
즉, 상기 센싱부(219) 내에는 상기 감지 장치(200)의 특성에 따라 저역 통과 필터(LPF) 및 대역 통과 필터(BPF) 중 어느 하나의 필터가 포함될 수 있다.That is, the
그리고, 상기 저역 통과 필터와 대역 통과 필터는 그의 필터링 주파수의 범위가 서로 다르게 나타난다.In addition, the low pass filter and the band pass filter have different filtering frequency ranges.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일의 특성을 나타낸 것이다.12 illustrates the characteristics of a carbon micro coil according to an embodiment of the present invention.
상기 탄소 미세 코일은 도 12에 도시된 바와 같이, 평상시에는 제 1 인덕턴스 값을 가지고 있으며, 상기 탄소 미세 코일에 힘이나 유전율이 가해짐에 따라 상기 인덕턴스 값이 감소하게 된다.As illustrated in FIG. 12, the carbon micro coil has a first inductance value, and the inductance value decreases as a force or dielectric constant is applied to the carbon micro coil.
상기 인덕턴스 값은 상기 탄소 미세 코일 위에 놓이는 물질의 종류에 따라 서로 다른 감소량을 가지게 된다.The inductance value has a different amount of reduction depending on the type of material placed on the carbon micro coil.
즉, 상기 인덕턴스 값은 상기 탄소 미세 코일에 강우에 따른 빗물이 접촉하는 경우에 비교적 적은 감소량을 가지고, 사람과 같은 인체의 일부가 접촉하는 경우에는 상기 빗물이 접촉하는 경우보다는 높은 감소량을 가지며, 금속물질이 접촉하는 경우에는 상기 빗물이나 인체가 접촉한 경우보다 더 높은 감소량을 가지게 된다.That is, the inductance value has a relatively small amount of reduction when rainwater is in contact with the carbon micro coils, and has a higher amount of reduction than when the rainwater is in contact with a part of a human body such as a person. If the material is in contact with the rain water or the human body will have a higher amount of reduction than.
이하에서는 일반적인 2라인 전극 구조의 감지 감도와, 본 발명의 실시 예에 따른 4라인 전극 구조의 감지 감도에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the sensing sensitivity of a general 2-line electrode structure and the sensing sensitivity of a 4-line electrode structure according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.
도 13은 종래 기술에 다른 2라인 전극 구조의 감지 감도를 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 4라인 전극 구조의 감지 감도를 설명하기 위한 도면이다.13 is a view for explaining the sensitivity of the two-line electrode structure according to the prior art, Figure 14 is a view for explaining the sensitivity of the four-line electrode structure according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 13을 참조하면, 센싱부(219)는 제 1 주파수(f1)를 발생하고, 그에 따라 내부 커패시턴스 값(Cr)과, 반응층(216)의 커패시턴스 값(Cs)에 따른 커패시턴스 값의 변화량에 따라 최종 변화량을 출력하게 된다.First, referring to FIG. 13, the
이때, 전면 유리(100)에 비가 오지 않을 때의 변화비와, 비가 올 때의 변화비를 나타내면 아래와 같다.In this case, the change ratio when the rain does not rain on the
Ro = Cs/Cr : 비가 오지 않을 때의 변화비Ro = Cs / Cr: Change ratio when there is no rain
Rr= (Cs+△Cr)/Cr : 오기 올 때의 변화비Rr = (Cs + △ Cr) / Cr: change ratio when coming
여기에서, Cs는 반응층(216) 내의 커패시턴스 값이고, Cr은 상기 센싱부(219) 내의 기준 커패시턴스 값이며, △Cr은 비가 오는 경우에 추가로 발생할 수 있는 커패시턴스 값을 의미한다.Here, Cs is a capacitance value in the
상기와 같이, 동일한 Cr 조건에서는 상기 △Cr을 가능한 최대로 증가시킬 때, 이에 따른 Rr이 커지고, 이를 토대로 상기 센싱부(219)는 상기 커지는 Rr에 따른 변화 비율을 신호화 한다.As described above, when the ΔCr is increased as much as possible under the same Cr condition, the Rr increases accordingly, and the
도 14를 참조하면, 도 14의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따라 감지 장치(200)의 상부 방향 및 하부 방향으로 발생할 수 있는 커패시턴스 값을 보여주고, 도 14의 (b)는 감지 장치(200)의 측면 방향으로 발생할 수 있는 커패시턴스 값을 보여준다.Referring to FIG. 14, FIG. 14A illustrates capacitance values that may occur in an upper direction and a lower direction of the
도 14의 (a)를 참조하면, 제 1 급전 전극(207)과 제 2 급전 전극(208) 사이에서, 상부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C21이라 하고, 하부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C1이라할 수 있다. 그리고, 제 1 급전 전극(207)과 제 1 플로팅 전극(209) 사이에서, 상부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C31이라 할 수 있다. 또한, 제 2 급전 전극(208)과 제 2 플로팅 전극(210) 사이에서, 상부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C32라 할 수 있다. 또한, 제 1 플로팅 전극(209)과 제 2 플로팅 전극(210) 사이에서, 하부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C0이라 할 수 있다.Referring to FIG. 14A, the capacitance value generated in the upper direction is referred to as C21 between the
또한, 도 14의 (b)를 참조하면, 상기 제 1 플로팅 전극(209)과 제 2 플로팅 전극(210) 사이에서, 측부 방향으로 발생하는 커패시턴스 값을 C22이라 할 수 있다.In addition, referring to FIG. 14B, a capacitance value generated in the lateral direction between the first floating
여기에서, C0 및 C1은 본 발명의 4라인 전극 구조와, 종래의 2 라인 전극 구조에서 공통으로 적용되는 사항이므로, 아래의 비교에서는 제외한다.Here, since C0 and C1 are matters commonly applied to the four-line electrode structure of the present invention and the conventional two-line electrode structure, they are excluded from the following comparison.
그리고, 본 발명에서는 상기와 같이 급전 전극 이외에 플로팅 전극을 적용하여, 비가 올 때 추가로 발생하는 커패시턴스 값을 의미하는 △Cr을 최대한 크게 한다.In addition, in the present invention, by applying a floating electrode in addition to the feed electrode as described above, ΔCr, which means a capacitance value additionally generated when it rains, is maximized.
아래에서는, 비가 오지 않는 경우와 비가 오는 경우에서의 종래의 2 라인 전극 구조와, 본 발명의 4 라인 전극 구조를 비교하면 아래와 같다.The following is a comparison of the conventional two-line electrode structure in the case of no rain and in the case of rain with the four-line electrode structure of the present invention.
먼저, 기존의 2라인 전극 구조는 아래와 같이 표현될 수 있다.First, the conventional two-line electrode structure can be expressed as follows.
(1) Cs1=C21, Ro=C21/Cr (1) Cs1 = C21, Ro = C21 / Cr
: 비가 오지 않을 때의 종래의 2라인 전극 구조의 변화비: Change ratio of the conventional two-line electrode structure when no rain
여기에서, 상기 Cs1은 2라인 전극 구조의 반응층(216) 내의 커패시턴스 값을 의미하고, Cr은 센싱부(219) 내의 기준 커패시턴스 값을 의미하며, Ro은 비가 오지 않을 때의 커패시턴스 값의 변화비를 의미한다.Here, Cs1 denotes a capacitance value in the
(2) Cs1 = C21 + △Cr21, Rr= (C21/Cr) + (△Cr21/Cr)(2) Cs1 = C21 + ΔCr21, Rr = (C21 / Cr) + (ΔCr21 / Cr)
: 비가 올 때의 종래의 2 라인 전극 구조의 변화비 : Change ratio of the conventional two-line electrode structure when it rains
다음으로, 본 발명에 따른 4라인 전극 구조는 아래와 같이 표현될 수 있다.Next, the four-line electrode structure according to the present invention can be expressed as follows.
(1) Cs2 = C21+(C31/C32/C22), Ro = (C21/Cr)+((C31/32/C22)/Cr)(1) Cs2 = C21 + (C31 / C32 / C22), Ro = (C21 / Cr) + ((C31 / 32 / C22) / Cr)
: 비가 오지 않을 때의 본 발명의 4라인 전극 구조의 변화비: Change ratio of 4-line electrode structure of the present invention when no rain
여기에서, 상기 Cs1은 4라인 전극 구조의 반응층(216) 내의 커패시턴스 값을 의미하고, Cr은 센싱부(219) 내의 기준 커패시턴스 값을 의미하며, Ro은 비가 오지 않을 때의 커패시턴스 값의 변화비를 의미한다.Here, Cs1 denotes a capacitance value in the
(2) Cs2=C21+△Cr21+((C31+△Cr31)/(C32+△Cr32)/(C22+△Cr22))(2) Cs2 = C21 + ΔCr21 + ((C31 + ΔCr31) / (C32 + ΔCr32) / (C22 + ΔCr22))
Rr= (C21/Cr)+(△Cr21/Cr)+((C31+△Cr31)/(C32+△Cr32)/(C22+△Cr22)/Cr)Rr = (C21 / Cr) + (ΔCr21 / Cr) + ((C31 + ΔCr31) / (C32 + ΔCr32) / (C22 + ΔCr22) / Cr)
: 비가 올 때의 본 발명의 4라인 전극 구조의 변화비: Change ratio of 4-line electrode structure of the present invention when it rains
상기와 같이, 본 발명의 4라인 전극 구조에서는, 기존의 2라인 전극에 대비하여, "(C31+△Cr31)/(C32+△Cr32)/(C22+△Cr22)/Cr" 부분에 해당하는 플로팅 전극에 의한 추가적인 커패시턴스 값의 변화가 있으며, 상기 추가적인 커패시턴스 값의 변화를 토대로 감지 감도를 향상시킬 수 있다. As described above, in the four-line electrode structure of the present invention, in contrast to the conventional two-line electrode, the floating electrode corresponding to the portion of (C31 + ΔCr31) / (C32 + ΔCr32) / (C22 + ΔCr22) / Cr ”is used. There is a change in the value of the additional capacitance due to, it is possible to improve the detection sensitivity based on the change in the value of the additional capacitance.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 구동 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.15 is a view showing the configuration of a wiper drive system according to an embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 와이퍼 구동 시스템은, 크게 감지 장치(200)와 차량으로 구분된다. 여기에서, 상기 차량은, 차량의 전장품의 전반적인 동작을 제어하는 ECU(300)와, 와이퍼의 동작을 조작하는 조작부(400)와 와이퍼를 구동시키는 모터(500)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 15, the wiper driving system is largely divided into a
상기 설명한 바와 같이, 감지 장치(200)는 상기 반응층(216)과 전극(211) 등을 포함하는 감지부와, 센싱부(219)와 제어부(220)를 포함한다. 여기에서, 상기 제어부(220)는 차량의 ECU(300) 내의 제어부(301)와 통신을 수행하는 슬레이브 제어부이다.As described above, the
감지부는 상기와 같이 전면 유리(100)에 비가 올 때와 오지 않을 때에서의 반응층(216) 내의 커패시턴스 변화가 발생하며, 이에 따른 변화 신호를 센싱부(219)로 전달한다.As described above, the capacitance change in the
센싱부(219)는 제 1 주파수를 발생하고, 상기 커패시턴스 값의 변화에 따라 변화하는 제 2 주파수를 발생하며, 상기 제 1 및 2 주파수의 차이에 따라 상기 비가 오는지 여부와, 비의 양을 감지한다. 상기 센싱부(219)의 구체적인 동작에 대해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.The
제어부(220)는 상기 차량의 ECU(300) 내의 제어부(301)와 통신을 하며, 그에 따라 상호 통신의 최적화를 위한 알고리즘을 적용한다. 상기 제어부(220)는 상기 차량의 ECU(300) 내의 제어부(301)의 제어신호에 따라 상기 센싱부(219)를 제어하며, 상기 센싱부(219)에서 감지된 신호를 상기 차량의 ECU(300) 내의 제어부(301)로 전달한다.The
이때, 상기 제어부(220)와 상기 차량의 ECU(300) 내의 제어부(301) 사이는 LIN(Local Interconnect Network)에 따라 상호 정보를 교환할 수 있다. In this case, the
상기 LIN은 마스터-슬레이브(master-slave) 원리에 따라 작동한다. 그리고 이의 신호 형태 및 프로토콜(=디지털 정보의 형식)은 표준화되어 있다. 여기에서, 상기 마스터-슬레이브 원리란 중심이 되는 1대의 주-컴퓨터(master)와 이에 온라인으로 연결, 종속된 다수의 컴퓨터(slave)들이 각각의 데이터 처리 내용에 따라 작업을 분담해서 처리하는 시스템으로서 주/종속(master-slave) 시스템이라고도 한다. The LIN operates according to the master-slave principle. Its signal type and protocol (= format of digital information) are standardized. Here, the master-slave principle is a system in which one master-master and a plurality of slaves connected and connected online are divided and processed according to each data processing content. Also known as a master-slave system.
한편, ECU(300)는 상기 차량의 전장품의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 상기 ECU(300)는 와이퍼(도시하지 않음)의 동작을 제어한다. On the other hand, the
조작부(400)은 차량의 실내의 특정 영역에 설치되며, 그에 따라 운전자가 상기 와이퍼를 수동으로 조작시키기 위한 것이다. The
모터(500)는 와이퍼와 연결되며, 그에 따라 상기 와이퍼를 동작시키기 위한 구동력을 제공한다.The
ECU(300)는 상기 감지 장치(200) 및 상기 조작부(400)와 연결되며, 그에 따라 상기 와이퍼를 동작을 제어하기 위한 모터 구동 신호를 출력한다. 이를 위해, 제어부(301)는 상기 감지 장치(200)와 연결되며, 그에 따라 상기 감지 장치(200)로부터 출력되는 감지 신호를 수신한다. 이때, 상기 감지 신호는 특정 디지털 값을 가질 수 있으며, 제어부(301)는 상기 디지털 값을 토대로 비가 오는지 여부와, 그에 따른 비의 양을 계산할 수 있다. The
또한, 제어부(301)는 상기 조작부(400)로부터 와이퍼 조작 신호가 입력되는지를 판단한다. 이때, 상기 제어부(301)와 조작부(400) 사이에는 통신부(304)가 배치된다. 상기 통신부(304)는 LIN(Local Interconnect Network) 방식에 따라 상기 조작부(400)로부터 입력되는 조작 신호를 제어부(301)에 전달한다.In addition, the
제어부(301)는 상기 통신부(304)를 통해 전달되는 조작 신호 및 상기 감지 장치(200)를 통해 전달되는 감지 신호를 이용하여 상기 와이퍼를 구동시키기 위한 구동 신호를 출력한다.The
신호 처리부(302)는 상기 제어부(301)를 통해 출력되는 구동 신호를 신호 처리하고, 그에 따라 상기 구동 신호에 따른 모터 제어 신호가 출력되도록 한다.The
모터 구동부(303)는 상기 신호 처리부(302)를 통해 신호 처리된 구동 신호를 이용하여 상기 모터(500)를 구동시킨다. 이때, 상기 모터 구동부(303)는 상기 비가 오는지 여부와, 상기 조작 신호가 입력되었는지 여부와, 비의 양 또는 수동 설정된 스피드를 기준으로 상기 모터(500)의 구동 여부 및 구동 속도를 제어하는 모터 구동 신호를 출력한다.The
도 16은 도 15에 도시된 센싱부(219)의 구성을 보여주는 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of the
도 16을 참조하면, 센싱부(219)는 제 1 주파수 발생기(2191), 제 2 주파수 발생기(2192), 차이 주파수 발생기(2193), 필터(2194) 및 아날로그 디지털 컨버터(2195)를 포함한다.Referring to FIG. 16, the
제 1 주파수 발생기(2191)는 상기 감지부와 연결되며, 상기 감지부의 임피던스 변화에 따른 제 1 주파수를 발생한다.The
상기 제 1 주파수 발생기(2191)는 LC 발진 회로로 구성될 수 있다.The
바람직하게, 상기 제 1 주파수 발생기(2191)는 상기 감지부를 구성하는 탄소 미세 코일과 커패시터를 사용하여, 상기 탄소 미세 코일의 인덕터스 값의 변화에 의해 변화하는 발진 주파수를 발생하도록 구성된다.Preferably, the
즉, 상기 제 1 주파수 발생기(2191)는 윈드 실드에 부착되는 탄소 미세 코일를 사용하여, 상기 감지부에 의한 발진 주파수를 발진시킨다.That is, the
다시 말해서, 상기 감지부를 구성하는 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값과 커패시터의 커패시턴스 값은 상기 제 1 주파수 발생기(2191)의 발진 주파수를 결정한다. In other words, the inductance value of the carbon micro coil constituting the sensing unit and the capacitance value of the capacitor determine the oscillation frequency of the
제 2 주파수 발생기(2192)는 기준 발진기일 수 있으며, 기준 발진 주파수에 대응하는 제 2 주파수를 발생한다.The
이때, 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생하는 제 1 주파수는 미세한 변화를 가질 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 제 1 실시 예에서는 상기 필터(2194)를 저역 통과 필터로 구성한다.In this case, the first frequency generated by the
아래에서는 상기 필터(2194)가 저역 통과 필터로 구성된 것으로 가정하여 설명하기로 한다.In the following description, it is assumed that the
이때, 상기 감지부에 강우가 발생하지 않는 상태에서, 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생한 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생하는 제 2 주파수는 동일한 값을 가지도록 설정될 수 있다.At this time, in a state where no rainfall occurs in the sensing unit, the first frequency generated by the
그리고, 상기 감지부에 강우가 발생하면, 강우량에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 커지게 되며, 상기 커지는 차이 값을 토대로 상기 강우량을 판단할 수 있도록 한다.When the rainfall occurs in the sensing unit, the difference between the first frequency and the second frequency increases according to the rainfall, and the rainfall may be determined based on the increased difference value.
이때, 상기 감지부에 포함되는 탄소 미세 코일의 인덕턴스를 L이라 하고, 커패시터의 커패시턴스를 C라 하면, 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생하는 제 1 주파수(ω0)는 수학식 1과 같다.In this case, when the inductance of the carbon micro coil included in the sensing unit is referred to as L and the capacitance of the capacitor as C, the first frequency ω 0 generated by the
그리고, 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생하는 제 1 주파수에 대응하는 제 1 전압 값(V0)은 아래의 수학식 2와 같다.The first voltage value V 0 corresponding to the first frequency generated by the
또한, 상기 제 2 주파수 발생기(2192) 발생하는 제 2 주파수에 대응하는 제 2 전압 값(Vr)은 아래의 수학식 3과 같다.In addition, the second voltage value Vr corresponding to the second frequency generated by the
차이 주파수 발생기(2193)는 상기 제 1 주파수 발생기(2191) 및 상기 제 2 주파수 발생기(2192)와 연결되며, 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생한 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생한 제 2 주파수의 차이에 대응하는 차이 값을 출력한다.The
이때, 상기 차이 주파수 발생기(2193)에서 발생하는 차이 값(Vdmod)는 아래의 수학식 4와 같다.At this time, the difference value Vdmod generated by the
여기에서, 상기 차이 값이 상기 수학식 4와 같은 값을 가지는 이유는, 상기 감지부에 강우가 발생하지 않는 경우에는 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생하는 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생하는 제 2 주파수가 서로 동일한 값을 가지기 때문이다.Here, the reason why the difference value has the same value as in
필터(2194)는 상기 차이 주파수 발생기(2193)에서 발생하는 출력 값을 필터링하여 필터링된 출력 값을 출력한다.The
이때, 상기 필터(2194)에는 일정한 크기의 주파수 범위에 대응하는 필터링 영역이 존재하며, 상기 필터링 영역 내에서 상기 차이 주파수 발생기(2193)의 출력 값을 필터링한다.In this case, the
여기에서, 상기 필터링 영역은, 상기 필터(2194)의 종류와, 상기 감지부에 강우가 발생하였을 경우에 나타나는 탄소 미세 코일의 변화 특성에 의해 결정될 수 있다.Here, the filtering region may be determined by the type of the
상기 탄소 미세 코일의 변화 특성에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.Change characteristics of the carbon micro coil will be described in more detail below.
한편, 상기 필터(2194)의 종류는 상기 탄소 미세 코일의 구조에 의해 결정될 수 있다.On the other hand, the type of
즉, 상기 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값이 강우 여부 및 강우량에 따라 큰 범위 내에서 변화하지 않고 미세하게 변화하며, 상기 미세하게 변화하는 값에 따라 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생하는 제 1 주파수가 상기 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생하는 제 2 주파수와 큰 차이가 없는 경우에는 상기 필터(2194)를 저역 통과 필터로 구성할 수 있다.That is, the inductance value of the carbon fine coil does not change within a large range depending on rainfall or rainfall, and changes finely, and the first frequency generated by the
그리고, 상기 상기 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값의 변화에 따라 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생하는 제 1 주파수가 상기 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생하는 제 2 주파수와 큰 차이가 있는 경우에는 상기 필터(2194)는 대역 통과 필터로 구성할 수 있다.In addition, when the first frequency generated by the
다시 말해서, 상기 필터(2194)의 종류는 상기 감지부를 구성하는 탄소 미세 코일의 면적 등과 같은 구조에 의해 결정될 수 있다.In other words, the type of the
아날로그 디지털 컨버터(2195)는 상기 필터(2194)를 통해 출력되는 출력 값을 디지털 값으로 변환하여 출력한다.The analog-to-
도 17 내지 19는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.17 to 19 illustrate changes in difference frequency values according to the first embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 상기 감지부에 특정 물질이 접촉하지 않으면서 유전율 변화가 발생하지 않는 경우, 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생하는 제 1 주파수와, 상기 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생하는 제 2 주파수는 동일한 주파수를 가질 수 있다.Referring to FIG. 17, when a dielectric constant does not occur without a specific material contacting the sensing unit, a first frequency generated by the
따라서, 상기 강우가 발생하지 않는 상태에서 상기 차이 주파수 발생기(2193)에서 출력되는 출력 값에 따라 상기 필터(2194)에서 필터링된 출력 값은 거의 DC 전압 수준이다.Accordingly, the output value filtered by the
그리고, 도 18을 참조하면, 상기 감지부에 특정 물질이 접촉하면서 유전율 변화가 발생하고, 상기 접촉 물질이 강우에 의한 빗물인 경우, 상기 필터(2194)에서 필터링되는 출력 값은 기설정된 필터링 영역 내에서 주파수 쉬프트가 발생하게 된다.In addition, referring to FIG. 18, when a specific material contacts the sensing unit, a change in dielectric constant occurs, and when the contact material is rainwater caused by rainfall, the output value filtered by the
다시 말해서, 강우가 발생함에 따라 상기 감지부의 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값의 변화가 발생하게 되면, 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생하는 제 1 주파수의 변화가 발생하게 되며, 이에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 존재하게 된다.In other words, when a change in inductance value of the carbon micro coil of the sensing unit occurs as the rainfall occurs, a change in the first frequency generated in the
이때, 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수는 상기 발생한 강우의 강도(강우량)에 따라 증가하게 된다.At this time, the difference frequency between the first frequency and the second frequency is increased according to the intensity (rainfall amount) of the generated rainfall.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수의 값에 따라 상기 강우량을 판단할 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 필터(2194)에서 출력되는 신호에 따른 주파수 도메인 변화량에 따라 강우 여부 및 강우량을 판단한다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the rainfall may be determined according to the value of the difference frequency between the first frequency and the second frequency. In other words, in an embodiment of the present invention, whether the rainfall and the rainfall is determined according to the frequency domain change amount according to the signal output from the
여기에서, 상기 제 1 주파수와 제2 주파수의 차이는 강우에 따른 빗물이나 습기에 의해 발생할 수 있고, 이와 다르게 다른 이물질에 의해서도 발생할 수 있다.Here, the difference between the first frequency and the second frequency may be caused by rain or moisture due to rainfall, and may also be caused by other foreign matters.
상기 이물질에는 인체, 종이, 돌 및 금속 물질 등을 포함할 수 있다.The foreign material may include a human body, paper, stone, and metal material.
여기에서, 상기 탄소 미세 코일은 강우에 의한 인덕턴스 값의 변화 정도와, 상기 인체, 종이, 돌 및 금속 물질 등과 같은 이물질에 의한 인덕턴스 값의 변화 정도가 서로 다르게 나타난다.Here, the carbon micro coil has a different degree of change in inductance value due to rainfall and a change degree of inductance value due to foreign matter such as the human body, paper, stone, and metal material.
다시 말해서, 상기 탄소 미세 코일의 인턱턴스 값은 상기 강우에 의해 발생하는 변화의 임계점과, 상기 인체, 종이, 돌 및 금속 물질 등과 같은 이물질에 의해 발생하는 변화의 임계점이 다르게 나타난다.In other words, the inductance value of the carbon micro coil is different from the threshold of the change caused by the rainfall and the threshold of the change caused by the foreign body such as the human body, paper, stone, and metal material.
따라서, 상기 인덕턴스 값의 변화 임계점(탄소 미세 코일의 변화 특성)에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 강우에 의해 발생한 것인지 아니면 이물질에 의해 발생한 것인지를 구분할 수 있다.Therefore, it is possible to distinguish whether the difference between the first frequency and the second frequency is caused by rainfall or foreign matter according to the change threshold of the inductance value (change characteristic of the carbon micro coil).
그리고, 실시 예에서는 상기 각각의 물질에 의해 발생하는 상기 탄소 미세 코일의 변화 특성에 따라 상기 필터(2194)의 필터링 영역을 결정하고, 상기 결정한 필터링 영역 내에서 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 발생하는 경우에만 선택적으로 와이퍼를 구동시킬 수 있다.In an embodiment, the filtering region of the
도 19를 참조하면, 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 상기 강우가 아닌 이물질에 의해 발생한 경우, 상기 차이 주파수는 상기 필터(2194)의 필터링 영역을 벗어난 주파수를 가질 수 있다.Referring to FIG. 19, when the difference between the first frequency and the second frequency is caused by a foreign matter rather than the rainfall, the difference frequency may have a frequency outside the filtering area of the
이때, 상기 차이 주파수는 도 15에 도시된 바와 같이, 필터링 영역 내에 포함되어 있지 않기 때문에, 이와 같은 경우에는 상기 와이퍼를 구동시키지 않는다.In this case, since the difference frequency is not included in the filtering region as shown in FIG. 15, the wiper is not driven in this case.
도 20은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차이 주파수 값의 변화를 나타낸 도면이다.20 is a view illustrating a change of a difference frequency value according to the second embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 상기 감지부의 설계가 강우가 발생하지 않은 경우에서의 제 1 주파수가 제 2 주파수와 차이가 존재하고, 상기 강우가 발생하는 상황에서의 제 1 주파수의 증감 정도가 큰 경우, 상기 필터(2194)는 대역 통과 필터로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 20, when the design of the sensing unit is different from the second frequency when the first frequency when the rainfall does not occur, and the degree of increase or decrease of the first frequency when the rainfall occurs is large, The
이때, 상기 필터(2194)의 필터링 영역은 상기 저역 통과 필터로 구성된 경우와는 다른 주파수 범위를 가질 수 있다.In this case, the filtering region of the
그리고, 상기 필터링 영역 내에서 상기 차이 주파수의 변화에 따라 발생하는 차이 주파수의 이동 정도에 따라 강우 여부 및 강우량을 판단할 수 있다.In addition, rainfall and rainfall may be determined according to the degree of movement of the difference frequency generated by the change of the difference frequency in the filtering region.
이때, 상기 필터(2194)가 대역 통과 필터인 경우, 상기 차이 주파수 발생기(2193)의 출력 값은 아래의 수학식 5와 같다.In this case, when the
도 21 내지 도 23는 본 발명의 실시 예에 따른 탄소 미세 코일의 변화 특성을 보여주는 그래프이다.21 to 23 are graphs illustrating change characteristics of the carbon micro coils according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 21을 참조하면, 탄소 미세 코일은 돌, 종이, 서보 모터, 휴대폰 1(전원 오프 상태), 휴대폰 2(전원 온 상태), 휴대폰 3(배터리 분리 상태), 배터리, 멀티 미터 및 물에 따라 서로 다른 변화 특성을 가지게 된다.Referring to FIG. 21, the carbon micro coils are formed according to stones, paper, servo motors, mobile phones 1 (power off state), mobile phones 2 (power on state), mobile phones 3 (battery disconnected state), battery, multimeter, and water. It will have different change characteristics.
다시 말해서, 상기 탄소 미세 코일은 상기와 같은 물질에 따라 서로 다른 출력 값을 발생하게 된다.In other words, the carbon micro coils generate different output values according to the above materials.
상기 탄소 미세 코일의 출력 값의 변화를 보면, 동일한 돌이라도 접촉 면적 및 접촉 방향에 따라 서로 다른 변화가 발생하였으며, 돌의 크기가 클수록 무게와 접촉 면적이 증가하여 출력 값이 증가하게 된다.As a result of the change in the output value of the carbon micro coil, different changes occurred according to the contact area and the contact direction even with the same stone. As the size of the stone increases, the weight and the contact area increase to increase the output value.
그리고, 종이와 같은 비자성 물질이나, 서보모터와 같은 자성 물질이 접촉하는 경우에도 자기장에 의한 영향 없이 출력 값의 큰 변화가 발생하였다.Also, even when a nonmagnetic material such as paper or a magnetic material such as a servo motor is in contact, a large change in output value occurs without being influenced by a magnetic field.
도 22 및 도 23를 참조하면, 본 발명에 따른 탄소 미세 코일의 출력 값은 인체가 접촉하는 경우와, 강우에 따른 물이 접촉하는 경우에 확연히 구분되는 특성을 가진다.Referring to FIGS. 22 and 23, the output value of the carbon micro coil according to the present invention has distinct characteristics when the human body contacts and when the water contacts the rainfall.
즉, 탄소 미세 코일의 출력 값은 인체가 접촉하는 경우에서 마이너스 값을 가지고 있으며, 강우와 같은 물이 접촉하는 경우에서 플러스 값을 가지고 있다.That is, the output value of the carbon micro coil has a negative value when the human body contacts, and has a positive value when water such as rainfall contacts.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 탄소 미세 코일의 특성을 토대로 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생한 제 1 주파수와, 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생한 제 2 주파수의 차이가 인체의 접촉에 의해 발생한 것인지, 아니면 강우에 의해 발생한 것인지를 명확히 구분할 수 있다.Therefore, in the present invention, the difference between the first frequency generated in the
이에 따라, 본 발명에서는 상기 감지 장치(200)의 반응 영역, 다시 말해서 상기 필터(2194)의 필터링 영역을 상기 강우의 의해 반응하는 상기 탄소 미세 코일의 특성을 토대로 결정하도록 한다.Accordingly, in the present invention, the reaction region of the
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 탄소 미세 코일의 특성을 이용하여 감지부가 강우를 감지한 경우에서만 동작하도록 할 수 있고, 인체와 같은 이물질에 의해 변화가 감지된 경우에서는 와이퍼를 동작시키지 않을 수 있다.Therefore, in the present invention, the sensing unit may operate only when the rainfall is sensed using the characteristics of the carbon fine coil as described above, and the wiper may not be operated when a change is detected by a foreign object such as a human body.
즉, 일반적으로 운전자는 와이퍼의 동작을 오토로 동작시키고 있으나, 어린아이들이 호기심에 의해 윈드 실드 전면에 놓인 레인 센서를 만지는 경우가 발생하고 있으며, 종래 기술에 따르면 상기와 같은 경우에서 레인 센서의 감지에 따른 와이퍼가 동작하여 어린 아이들의 부상의 위험이 있었다.That is, in general, the driver operates the wiper automatically, but there are cases in which children touch the rain sensor placed on the front of the windshield due to curiosity. According to the related art, the detection of the rain sensor is performed in the above case. There was a risk of injury to young children due to the wiper operation.
그러나, 본 발명에서는 상기와 같은 어린아이들의 인체가 접촉한 경우에서 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 발생하여도, 상기 와이퍼의 동작이 이루어지지 않도록 함으로써, 안전성을 더욱 확보할 수 있다.However, in the present invention, even when a difference between the first frequency and the second frequency occurs when the human body of the young children is in contact with each other, the safety of the wiper is further prevented.
상기와 같이 본 발명에서는 탄소 미세 코일의 인덕턴스의 변화에 따라 발생하는 발진 주파수의 변화 값으로 강우 여부 및 강우량을 판단한다.As described above, in the present invention, rainfall and rainfall are determined based on a change value of the oscillation frequency generated according to the change in inductance of the carbon micro coil.
한편, 기존의 광학 방식을 이용하는 종래 기술은, 같은 강우량에도 불구하고 외부 조도에 따라 포토다이오드에서 인지하는 광 신호가 다르므로 이를 보정하기 위한 광 센서가 추가로 적용되어야 하고, 강우 진행 시 레인 센서 주위에만 특정 수준의 빛이 분사될 때에 이에 따른 오동작을 방지하기 위한 근조도 센서를 추가 적용해야 하며, 이에 따른 외부 환경 변화에 의한 오작동 검증을 위한 보완 수단이 필수적으로 필요하다.Meanwhile, in the conventional technology using the conventional optical method, an optical sensor recognized by the photodiode is different according to the external illumination despite the same rainfall, and an optical sensor for correcting this should be additionally applied. Only when a certain level of light is emitted, a roughness sensor to prevent a malfunction should be additionally applied, and a supplementary means for verifying a malfunction due to a change in external environment is essential.
또한, 기존의 임피던스 방식을 이용하는 종래 기술은, 특정 임계점 이상의 센싱 수준에서 레인센서가 반응하지 않도록 별도의 회로 알고리즘 소프트웨어를 개발해야 하고, 특정 물질(돌, 사람, 금속체 등)에 대한 특정 수준의 센싱 수준 데이터 베이스화를 진행해야 하며, 비운전시에는 와이퍼 구동을 수동으로 변경해야 함으로써, 외부 환경변화보다는 특정 이물질의 레인 센서 접근에 의한 와이퍼 오동작 방지 수단이 필수적으로 필요하다.In addition, the prior art using the conventional impedance method requires the development of separate circuit algorithm software so that the rain sensor does not react at the sensing level above a certain threshold, and the specific level of a specific material (stone, person, metal, etc.) It is necessary to proceed with the sensing level database, and in the non-operation, the wiper drive must be changed manually. Therefore, a means of preventing the wiper malfunction by accessing the rain sensor to a specific foreign object is necessary rather than changing the external environment.
그러나, 본 발명에서는 외부 환경이 레인 센서의 특성에 전혀 영향을 끼치지 않음으로써 특성 보정을 위한 추가적인 보정 센서가 불필요하여 이에 따른 비용을 절감할 수 있다.However, in the present invention, since the external environment does not affect the characteristics of the rain sensor at all, an additional correction sensor for characteristic correction is unnecessary, thereby reducing the cost.
또한, 본 발명에서는 인덕턴스의 미세한 변화로도 강우 여부 및 강우량 측정이 가능하므로, 낮은 수준의 강우도 감지가 가능하고, 이물질 회피를 위한 별도의 소프트웨어 알고리즘 적용없이 회로적으로 윈드 실드 위의 이물질을 회피할 수 있다.In addition, in the present invention, since it is possible to measure rainfall and rainfall even with a slight change in inductance, it is possible to detect a low level of rainfall and to avoid foreign matter on the windshield circuitry without applying a separate software algorithm to avoid foreign matter. can do.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 감지 장치의 감지 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.24 is a flowchart for explaining a sensing method of a sensing apparatus according to an embodiment of the present invention step by step.
도 24를 참조하면, 먼저 제 1 주파수 발생기(2191)는 감지부를 구성하는 탄소 미세 코일의 인덕턴스 값에 따른 제 1 주파수를 발생한다(10단계).Referring to FIG. 24, first, the
그리고, 제 2 주파수 발생기(2192)는 기설정된 기준 발진 주파수에 대응하는 제 2 주파수를 발생한다(11단계).The
이어서, 차이 주파수 발생기(2193)는 상기 제 1 주파수 발생기(2191)에서 발생된 제 1 주파수와, 제 2 주파수 발생기(2192)에서 발생된 제 2 주파수를 수신하고, 그에 따라 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이 주파수를 출력한다(12단계).Subsequently, the
이에 따라, 필터(2194)는 상기 출력되는 차이 주파수를 필터링하여, 기설정된 필터링 영역 내에 상기 차이 주파수가 존재하는지를 판단한다(13단계).Accordingly, the
그리고, 상기 차이 주파수가 기설정된 필터링 영역 내에 존재하면, 아날로그 디지털 컨버터(2195)는 상기 차이 주파수에 대응하는 출력 값을 생성하여 출력한다. 그리고, 제어부는 상기 출력되는 출력 값을 수신하고, 상기 수신한 출력 값을 토대로 강우 여부 및 이에 따른 강우량을 검출한다(14단계).If the difference frequency is present in the predetermined filtering region, the analog-to-
이어서, 제어부는 상기 검출한 강우량을 토대로 와이퍼의 구동 조건을 결정하고, 상기 결정된 구동 조건에 따라 와이퍼의 구동이 이루어지도록 제어한다(15단계).Subsequently, the controller determines a driving condition of the wiper based on the detected rainfall, and controls the wiper to be driven according to the determined driving condition (step 15).
한편, 상기 필터(2194)는 상기 수신한 차이 주파수가 기설정된 필터링 영역 내에 존재하지 않으면, 상기 수신한 차이 주파수에 대응하는 출력 값을 출력하지 않으며, 이에 따라 상기 수신한 차이 주파수를 무시한다(16단계).On the other hand, if the received difference frequency does not exist in the predetermined filtering region, the
즉, 이물질에 의해서 상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이가 발생한 경우에는 상기 차이 주파수가 상기 필터링 영역 내에 존재하지 않게 되며, 이에 따라 레인 센서가 반응하지 않게 된다.That is, when a difference between the first frequency and the second frequency is caused by a foreign substance, the difference frequency does not exist in the filtering region, and thus the rain sensor does not react.
도 25 및 도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 감지 장치의 케이스를 보여준다.25 and 26 show a case of a sensing device according to an embodiment of the present invention.
도 25 및 도 26을 참조하면, 상기와 같은 감지 장치(200)는 상기 기판(201)을 감싸면서, 내부에 상기 전극, 격벽부, 반응층, 센싱부 및 제어부를 수용하는 수용 공간을 갖는 케이스(221)가 배치된다.Referring to FIGS. 25 and 26, the
상기 케이스(221)는 내부에 수용 공간을 가지며, 상기 수용 공간 내에 감지 장치(200)가 수용되는 제 1 케이스(2211)와, 상기 제 1 케이스(2211)의 하부에 배치되어 상기 제 1 케이스(2211)의 하부 영역을 덮는 제 2 케이스(2212)를 포함한다.The
상기 제 1 케이스(2211)는 상면 외관을 이루는 상면부(22111)를 포함한다. 상기 상면부(22111)는 외면이 장착 대상의 구조물과 접촉하고, 내면이 내부에 수용되는 감지 장치와 접촉한다. 바람직하게, 상기 상면부(22111)의 내면은 상기 내부에 수용되는 감지 장치의 반응층(214, 215)의 상면과 직접 접촉한다.The
그리고, 상기 제 1 케이스(2211)의 외면은 차량에 구비된 전면 유리(100)와 직접 접촉한다. 바람직하게, 상기 제 1 케이스(2211)의 외면은 접착력을 가지는 물질을 포함할 수 있으며, 그에 따라 제 1 케이스(2211)의 외면과 상기 전면 유리(100)가 직접 접촉할 수 있다.The outer surface of the
또한, 이와 다르게 상기 제 1 케이스(2211)의 외면에는 별도의 접착 부재(도시하지 않음)가 배치될 수 있으며, 이에 따라 상기 전면 유리(100)와 상기 제 1 케이스(2211)의 상면 사이에는 상기 접착 부재가 추가로 배치될 수도 있을 것이다.In addition, a separate adhesive member (not shown) may be disposed on the outer surface of the
상기 제 1 케이스(2211)는 상기 상면부(22111)의 측단에서 하방으로 대략 수직으로 절곡되어 소정의 길이로 연장되는 측면부(22112)를 포함한다. The
상기 측면부(22112)는 상기 상면부(22111)의 측부를 감싸며 배치되고, 사기 상면부(22111)의 하부를 개방한다. 상기 측면부(22112)의 높이는, 상기 감지 장치의 높이에 대응될 수 있다. The
상기 측면부(22112)의 내면에는, 상기 측면부(22112)의 외부 방향으로 함몰된 삽입 홈(22114)이 형성된다. 상기 삽입 홈(22114)는 상기 측면부(22112) 내에 복수 개 형성된다. 다시 말해서, 상기 삽입 홈(22114)에는, 상기 제 2 케이스(2212)에 형성된 후크부(22123)가 삽입되며, 그에 따라 상기 후크부(22123)의 위치 및 상기 후크부(22123)의 수에 대응되게 형성된다.On the inner surface of the
한편, 상기 측면부(22112)는 4개로 구성될 수 있다. 즉, 상기 상면부(22111)는 사각 형상을 가질 수 있으며, 상기 측면부(22112)는 상기 상면부(22111)의 4개의 단부로부터 하방으로 수직 연장될 수 있다. On the other hand, the
이때, 상기 측면부(22112) 중 적어도 어느 하나에는, 상기 측면부(22112)의 하부가 상부 방향으로 함몰된 제 1 개방부(22115)가 형성된다. 상기 제 1 개방부(22115)는 상기 제 1 케이스(2211)의 내부에 수용된 상기 감지 장치(200)의 적어도 일부를 노출한다. 바람직하게, 상기 제 1 개방부(22115)는 상기 감지 장치(200)의 제어부(220)의 인터페이스를 노출한다. 상기 제 1 개방부(22115)에는 상기 제어부(220)와 상기 ECU(300)의 제어부(301) 사이의 통신선(도시하지 않음)이 삽입될 수 있다.In this case, at least one of the
제 2 케이스(2212)는 상기 제 1 케이스(2211)의 상기 개방된 하부를 덮는다. 이를 위해, 상기 제 2 케이스(2212)는 하면부(22121) 및 상기 하면부(22121)로부터 상부 방향으로 절곡되는 측면부(22122)를 포함한다. The
이때, 상기 하면부(22121)는 외면 및 내면이 편평한 형상을 갖지 않고, 좌측에서 우측으로 갈수록 내면이 점차 높아질 수 있다. 다시 말해서, 상기 하면부(22121)는 일정 경사각을 가지며 좌측에서 우측으로 갈수록 점차 높이가 낮아지는 형상을 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 하면부(22121)는 상기 제 1 케이스(2211)가 부착되는 전면 유리(100)가 가지는 경사각에 대응되게 기울어진 형상을 가질 수 있다.In this case, the
상기 측면부(22122)는 상기 하면부(22121)의 측단에서 상부 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 측면부(22122)의 상면은 전체 영역에서 동일 평면 상에 놓이도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 측면부(22122)의 높이는 영역에 따라 서로 다를 수 있다. 바람직하게, 상기 하면부(22121)는 위치에 따라 서로 다른 높이를 가지고 있으며, 이에 따라 상기 측면부(22122)도 위치에 따라 서로 다른 높이를 가질 수 있다. The
또한, 상기 측면부(22122) 및 상기 하면부(22121)에는 상기 측면부(22122)의 상부 방향으로 돌출된 후크부(22123)가 배치된다. 상기 후크부(22123)는 상기 삽입 홈(22114) 내에 끼움 결합된다.In addition, a
또한, 상기 측면부(22122)의 적어도 일 영역에는 상기 제 1 개방부(22115)에 대응되는 제 2 개방부(22124)가 형성된다. 상기 제 2 개방부(2214)는 상기 제 1 개방부(22115)와 결합되어, 상기 통신선이 삽입되도록 상기 제 1 및 2 케이스(2211, 2212)의 내부 수용 공간을 일부 개방한다.In addition, a
실시 예에 따르면, 강우가 발생하는 경우, 이에 즉각적으로 반응하여 강우량에 따른 구동 조건으로 와이퍼를 구동시킴으로써, 우천시에 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, when the rainfall occurs, by immediately responding to the driving conditions to drive the wiper in accordance with the rainfall, it is possible to improve the driver's convenience in the rain.
또한, 실시 예에 의하면 탄소 미세 코일을 이용하여 강우 여부 및 강우량을 판단함으로써, 기존의 광학 방식에 대비하여 차별화된 특성(응답특성, 정밀, 정확도, 소비전력, 소형화 등)의 레인 센서를 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment, by determining whether the rainfall and rainfall by using the carbon micro coil, it is possible to provide a rain sensor of the characteristics (response characteristics, precision, accuracy, power consumption, miniaturization, etc.) different from the conventional optical method Can be.
또한, 실시 예에 의하면, 외부 환경이 레인 센서에 영향을 미치지 않음으로써, 상기 레인 센서의 특성 보정을 위한 추가적인 보정 센서가 불필요하며, 이에 따른 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the embodiment, since the external environment does not affect the rain sensor, an additional correction sensor for the characteristic correction of the rain sensor is unnecessary, thereby reducing the cost.
또한, 실시 예에 의하면, 탄소 미세 코일의 인덕턴스의 미세한 변화로도 강우 여부 및 강우량의 측정이 가능하므로, 낮은 수준의 강우의 감지도 가능하고, 이물질을 회피하기 위한 반응 영역을 설정하여 이물질에 의해 와이퍼가 구동되는 상황을 사전에 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to measure whether the rainfall and rainfall even by a slight change in the inductance of the carbon fine coil, it is possible to detect a low level of rainfall, by setting the reaction zone to avoid the foreign matter by the foreign matter The situation in which the wiper is driven can be prevented in advance.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 반응층 내에 급전 전극 이외에 플로팅 전극을 추가로 배치함으로써, 빗물 감지 시에 추가 발생하는 커패시턴스 값을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 빗물 감지 감도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by additionally placing a floating electrode in the reaction layer in addition to the feed electrode, it is possible to maximize the capacitance value additionally generated during rain detection, thereby improving the rain water detection sensitivity.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 급전 전극 및 플로팅 전극 사이의 간격을 최소화하거나, 상기 급전 전극 및 플로팅 전극을 사각 형상 또는 사각 나선 형상이 갖도록 길게 연장 배치함으로써, 커패시턴스의 값의 변화량을 최대화할 수 있으며, 이에 따른 빗물 감지 감도를 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by minimizing the interval between the feed electrode and the floating electrode, or by extending the feed electrode and the floating electrode so as to have a square shape or a square spiral shape, to maximize the amount of change in the value of the capacitance It is possible to improve the rainwater detection sensitivity accordingly.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 네거티브 전극과 포지티브 전극을 매립하는 반응층을 물리적으로 분리시킴으로써, 상기 네거티브 전극과 상기 포지티브 전극 사이에서 발생하는 신호 간섭을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 신호대잡음비를 향상시킬 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, by physically separating the reaction layer for embedding the negative electrode and the positive electrode, it is possible to minimize the signal interference generated between the negative electrode and the positive electrode, the signal-to-noise ratio accordingly Can improve.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the above embodiments are included in at least one embodiment, but are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be interpreted that the contents related to this combination and modification are included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above description has been made with reference to the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the embodiments, and those of ordinary skill in the art to which the embodiments pertain may have various examples that are not illustrated above without departing from the essential characteristics of the embodiments. It will be appreciated that eggplant modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the embodiments set forth in the appended claims.
Claims (11)
상기 기판 위에 배치되는 전극; 및
상기 기판 위에 배치되어 상기 전극을 매립하며, 탄소 미세 코일을 포함하는 반응층을 포함하고,
상기 전극은,
포지티브 극성을 갖는 제 1 전극부와,
네거티브 극성을 갖는 제 2 전극부를 포함하고,
상기 제 1 전극부는,
제 1 급전 전극과,
상기 제 1 급전 전극으로부터 일정 간격 이격되는 제 1 플로팅 전극을 포함하고,
상기 제 2 전극부는,
제 2 급전 전극과,
상기 제 2 급전 전극으로부터 일정 간격 이격되는 제 2 플로팅 전극을 포함하는
감지 장치.Board;
An electrode disposed on the substrate; And
A reaction layer disposed on the substrate to bury the electrode and include a carbon micro coil;
The electrode,
A first electrode portion having a positive polarity,
A second electrode portion having a negative polarity,
The first electrode unit,
A first feed electrode,
A first floating electrode spaced apart from the first feeding electrode at a predetermined interval,
The second electrode unit,
A second feed electrode,
And a second floating electrode spaced apart from the second feed electrode by a predetermined distance.
Sensing device.
상기 기판 위에 배치되는 급전 단자 및 접지 단자를 더 포함하고,
상기 제 1 급전 전극 및 상기 제 2 급전 전극은,
상기 급전 단자와 연결되고,
상기 제 1 플로팅 전극 및 상기 제 2 플로팅 전극은,
상기 접자 단자와 연결되는
감지 장치.The method of claim 1,
A feed terminal and a ground terminal further disposed on the substrate;
The first feed electrode and the second feed electrode,
Connected to the feed terminal,
The first floating electrode and the second floating electrode,
Connected to the folding terminal
Sensing device.
상기 제 1 급전 전극, 상기 제 2 급전 전극, 상기 제 1 플로팅 전극 및 상기 제 2 플로팅 전극 각각은,
상기 기판 위에 복수 회 턴하여 배치되는
감지 장치.The method of claim 1,
The first feed electrode, the second feed electrode, the first floating electrode and the second floating electrode, respectively,
Disposed on the substrate a plurality of turns
Sensing device.
상기 반응층은,
상기 기판 위에 배치되고, 상기 제 1 전극부를 매립하는 제 1 반응층과,
상기 기판 위에 배치되고, 상기 제 2 전극부를 매립하는 제 2 반응층을 포함하며,
상기 제 1 반응층은,
상기 제 2 반응층과 물리적으로 분리된
감지 장치.The method of claim 1,
The reaction layer,
A first reaction layer disposed on the substrate and filling the first electrode part;
A second reaction layer disposed on the substrate and filling the second electrode part;
The first reaction layer,
Physically separated from the second reaction layer
Sensing device.
상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 1 반응층의 주위를 감싸는 제 1 격벽부; 및,
상기 기판 위에 배치되며, 상기 제 2 반응층의 주위를 감싸는 제 2 격벽부를 더 포함하는
감지 장치.The method of claim 4, wherein
A first partition wall part disposed on the substrate and surrounding the first reaction layer; And,
A second partition wall portion disposed on the substrate and surrounding the second reaction layer;
Sensing device.
상기 제 1 격벽부는,
상기 제 2 격벽부와 물리적으로 분리된
감지 장치.The method of claim 5,
The first partition wall portion,
Physically separated from the second partition wall
Sensing device.
상기 기판 아래에 배치되고, 상기 제 1 및 2 급전 전극과 연결되는 처리 소자를 더 포함하는
감지 장치.The method of claim 1,
A processing element disposed under the substrate and connected to the first and second feed electrodes;
Sensing device.
상기 처리 소자는,
상기 제 1 및 2 급전 전극과 연결되고, 상기 제 1 및 2 급전 전극으로부터 전달되는 상기 반응층 내의 커패시턴스 값의 변화에 따른 감지 신호를 출력하는 센싱부와,
차량의 전자 제어 유닛과 통신을 수행하여 상기 감지 신호를 상기 전자 제어 유닛으로 전송하는 제어부를 포함하는
감지 장치.The method of claim 7, wherein
The processing element,
A sensing unit connected to the first and second feed electrodes and outputting a sensing signal according to a change in capacitance value in the reaction layer transferred from the first and second feed electrodes;
And a control unit communicating with the electronic control unit of the vehicle to transmit the detection signal to the electronic control unit.
Sensing device.
상기 센서로부터 출력되는 감지 신호를 수신하고, 상기 수신된 감지 신호에 따라 와이퍼 구동 조건을 결정하는 차량 제어부를 포함하고,
상기 센서는,
기판과,
상기 기판 위에 배치되며, 포지티브 극성을 갖는 제 1 전극부와, 네거티브 극성을 갖는 제 2 전극부를 포함하는 전극과,
상기 기판 위에 배치되어 상기 전극을 매립하며, 상기 탄소 미세 코일을 포함하는 반응층을 포함하고,
상기 반응층은,
상기 제 1 전극부를 매립하는 제 1 반응층과,
상기 제 2 전극부를 매립하며, 상기 제 1 반응층과 물리적으로 분리된 제 2 반응층을 포함하는
와이퍼 구동 장치A sensor including a carbon fine coil and outputting a sensing signal according to a change in capacitance value formed by the carbon fine coil; And
A vehicle controller configured to receive a sensing signal output from the sensor and determine a wiper driving condition according to the received sensing signal,
The sensor,
Substrate,
An electrode disposed on the substrate and including a first electrode portion having a positive polarity, a second electrode portion having a negative polarity,
A reaction layer disposed on the substrate and filling the electrode, the reaction layer including the carbon fine coil;
The reaction layer,
A first reaction layer filling the first electrode part;
A second reaction layer buried in the second electrode part and physically separated from the first reaction layer;
Wiper drive
상기 센서는,
상기 기판 아래에 배치되고, 상기 제 1 및 2 전극부와 연결되는 처리 소자를 더 포함하고,
상기 처리 소자는,
상기 제 1 및 2 급전 전극과 연결되고, 상기 제 1 및 2 전극부로부터 전달되는 상기 반응층 내의 커패시턴스 값의 변화에 따른 감지 신호를 출력하는 센싱부와,
상기 차량 제어부와 통신을 수행하여 상기 감지 신호를 상기 차량 제어부에 전송하는 센서 제어부를 포함하는
와이퍼 구동 장치.The method of claim 9,
The sensor,
A processing element disposed under the substrate and connected to the first and second electrode portions;
The processing element,
A sensing unit connected to the first and second feed electrodes and outputting a sensing signal according to a change in capacitance value in the reaction layer transferred from the first and second electrode units;
A sensor controller configured to communicate with the vehicle controller to transmit the detection signal to the vehicle controller;
Wiper drive.
상기 센싱부는,
상기 반응층의 커패시턴스 값의 변화에 대응하는 발진 주파수를 가지는 제 1 주파수를 출력하는 제 1 주파수 발생기와,
기설정된 기준 발진 주파수에 대응하는 제 2 주파수를 출력하는 제 2 주파수 발생기와,
상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수의 차이 값을 출력하는 차이 주파수 발생기와,
상기 차이 주파수 발생기를 통해 출력되는 차이 값을 기설정된 필터링 영역 내에서 필터링하는 필터를 포함하는
와이퍼 구동 장치. The method of claim 10,
The sensing unit,
A first frequency generator for outputting a first frequency having an oscillation frequency corresponding to a change in capacitance value of the reaction layer;
A second frequency generator for outputting a second frequency corresponding to a preset reference oscillation frequency;
A difference frequency generator for outputting a difference value between the first frequency and the second frequency;
And a filter for filtering the difference value output through the difference frequency generator within a predetermined filtering region.
Wiper drive.
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---|---|---|---|
KR1020180017969A KR102519643B1 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Sensing device and wiper driving device |
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---|---|---|---|---|
JP2007248164A (en) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Seiko Epson Corp | Sensor |
WO2016026771A1 (en) * | 2014-08-20 | 2016-02-25 | Ams International Ag | Capacitive sensor |
KR20160125564A (en) * | 2015-04-21 | 2016-11-01 | 성균관대학교산학협력단 | Fabricating multi force sensor possible to detect a proximity |
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2018
- 2018-02-13 KR KR1020180017969A patent/KR102519643B1/en active IP Right Grant
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