KR930001550B1

KR930001550B1 - 속도 감지기

Info

Publication number: KR930001550B1
Application number: KR1019850003237A
Authority: KR
Inventors: 죠셉 펠란 제임스
Original assignee: 디어 앤드 캄파니; 지미 알. 오크스
Priority date: 1984-05-14
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1993-03-04
Also published as: ZA853641B; JPS60253990A; AU575396B2; EP0162646A3; CA1247228A; IE851184L; IE56395B1; KR850008410A; MX158166A; EP0162646B1; ATE58248T1; DE3580394D1; AU4223385A; EP0162646A2

Abstract

내용 없음.

Description

속도 감지기

제1도는 본 발명의 개략도.

제2a도 및 제2b도는 제1도의 신호 처리회로의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 대지속도 감지시스템 11 : 차량하부 프레임부재

12 : 송신기 14 : 수신기

15 : 신호처리회로 16 : 버퍼

18 : 위상변이회로 20 : 합산회로

26 : 증폭기회로 28 : 비교기회로

30 : 위상고정루프 32 : 위상비교기

34 : 저역통과필터 36 : 전압제어형 발진기

40 : 버퍼증폭기

본 발명은 농기계 차량과 같은 차량의 대지속도를 감지하는 감지기에 관한 것이다.

도플러형 대지속도 감지시스템은 잘 공지되어 있다. 속도(V)는 다음과 같은 변형된 도플러 방정식에 의해 주파수 변이로부터 결정될 수 있다.

여기서 C는 신호 또는 파의 전파속도이며, α는 수평과 전달축 사이의 각도이고, f(t)는 전달된 신호주파수이다. 종래의 도플러 레이다 시스템은 전달된 신호와 수신된 신호를 혼합하는 호모다인 검출기를 포함하여 전송 주파수와 수신 주파수 사이의 차이의 절대치에 비례하는 주파수를 발생한다. 상기 시스템으로는 전, 후방 운동을 구별하는 것이 불가능하다. 또한, 낮은 속도에서 목초의 파동 또는 차량 피칭으로 인한 동요는 실제 평균속도보다는 표시되는 평균속도를 더 크게 만들 수 있다. 호모다인형 시스템이 가진 또다른 문제는 출력의 응답시간이 대지속도(주파수 변이)에 비례한다. 차량의 속도가 낮을 때 이와같은 느린 응답시간은 부정확성을 유발시킨다. 상기와 같은 시스템은 수신기로부터의 제로주파수 출력신호가 제로 대지속도가 될 수 있으며 또는 신호 "탈락(dropout)" 조건이 될 수 있기 때문에 불명료한 신호를 발생할 수도 있다.

본 발명의 목적은 차량속도의 방향과 크기를 감지할 수 있는 속도감지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 제로속도와 신호탈락에 대한 명확한 구별성을 갖는 속도 감지시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 차량의 속도에 무관한 응답시간을 갖는 속도감지 시스템을 제공하는 것이다.

그외 본 발명의 여러 가지 목적은 차량이 이동하는 지형으로부터 반사된 신호를 수신하기 위해 초음파 송수신기를 포함하는 본 차량속도 감지 시스템에 의해 얻을 수 있다. 제로속도에서, 수신기 출력 주파수는 송신 주파수와 같다. 반사된 주파수는 직접 검출되기 때문에 제로속도 상태는 수신기출력이 없는 신호 탈락상태와는 구별될 수 있다. 신호처리회로는 송신기와 수신기 사이의 혼선을 없애기 위해 수신기의 출력에 감쇄 및 위상 변이된 송신주파수를 첨가시킨다. 그리하여 거의 순수하고, 혼합되지 않은 반사주파수를 제공한다.

신호처리회로는 또한 순수한 반사주파수를 수신하고, 반사된 주파수로부터 일정한 주파수를 빼어 유도된 크기 및 부호의 차이에 대응하는 크기와 부호를 가진 출력전압을 발생하는 위상고정 회로를 포함한다. 그래서 출력전압은 차량이동의 속도 및 방향(전방 또는 후방)의 표시를 제공한다.

차량 하부부재(11)상에 설치되는 대지속도 감지 시스템(10)은 40㎑의 양호한 송신주파수(f(t))로 초음파 신호를 연속적으로 송신하는 것과 같은 종래의 초음파(일반적으로 20 내지 200㎑)송신기를 포함한다. 상기 시스템은 또한 종래의 초음파 수신기(14)를 포함한다. 상기와 같은 송수신기는 사우스 웨스트 리서치 인스티튜트사의 제품을 사용할 수 있다. 그러나, 상기와 같은 정도의 송수신기면 충분히 사용될 수 있다. 수신기(14)는 차량이 이동하는 지면으로부터 반사되고, 주파수(f(r))을 가진 반사된 초음파신호(R)를 수신한다. 만약 송신기(12)와 수신기(14)가 차량의 이동에 대해 전방으로 지면을 향하고 있다면, 반사된 신호(R)는, 차량과 시스템(10)이 전방으로 움직일 경우, f(t)보다 높은 반사주파수(f(r))을 가질 것이다. 반대로, f(r)은 차량과 시스템(10)이 상기와 반대로 이동하고 있다면, f(t)보다 낮은 주파수를 가질 것이다. 실제로, 수신기의 출력은 송신기(12)와 수신기(14)사이의 혼선으로 인해 주파수(f(t))를 가진 "혼선"성분과 f(r)성분을 포함할 것이다.

신호처리회로(15)는 송신기(12)의 전치증폭기(도시하지 않았음)에서 나오는 송신신호(T)를 수신하는 버퍼(16)와 그리고 수신기(14)로부터의 출력신호 R+C를 수신하는 합산회로(20)로 구성된다. 버퍼(16)는 커패시터(C₁)와 3개의 같은 저항(R₁, R₂, R₃)과 집적회로 연산증폭기(IC₁)을 포함한다. 버퍼(16)의 출력은 감쇄 및 위상 변이회로(18)에 공급된다. 회로(18)는 저항(R₄, R₅)과 커패시터(C₂), 연산증폭기(IC₂)와 궤환 커패시터(C₃)와 가변위상조정저항(R₆)과 전압분할기저항(R₇, R₈)을 포함한다. 회로(18)는 송신신호(T)를 감쇄 및 위상변이 시키며, 위상이 변이 및 감쇄된 출력(T')을 제공한다.

신호(T')는 합산회로(20)의 가변(진폭조정) 저항(R₉)에 인가된다. 합산회로(20)는 또한 저항(R₁₀, R₁₁)과 연산증폭기(IC₃)를 포함한다. 저항(R₁₀)은 수신기(14)의 출력(R+C)을 수신한다. 그래서 수신기 출력은 신호(T')에 첨가된다. 신호(T')의 위상 및 진폭은 순수한 반사주파수(f(r))를 가진 증폭된 신호(R')인 전압은 남겨놓고 수신기 출력의 혼선성분(C)만을 상쇄시킨다.

상기 순수한 반사주파수(f(r))를 가진 신호(R')는 저역통과필터 및 증폭기회로(26)에 수신된다. 증폭기 회로(26)는 커패시터(C₄, C₅), 비교기 입력, 바이어스 조정전위차계(R₁₃), 저항(R₁₂, R₁₄, R₁₅) 및 연산증폭기(IC₄)를 포함한다.

회로(26)의 출력은 연산증폭기(IC₅)와 저항(R₁₆, R₁₇)을 포함하는 비교기회로(28)에 의해 수신된다. 상기 회로는 실제로 낮은 레벨의 잡음을 제거하기 위해 히스테리시스를 갖는 "구형화(squaring)" 회로이다.

회로(28)의 출력은 위상고정루프(PLL)회로(30)에 의해 수신된다. PLL 회로(30)는 저항(R₂₁)과 한쌍의 다이오드(D₁, D₂)와 위상비교기(PC, 32), 저역통과 필터(34, 저항(R₁₈)과 커패시터(C₆)를 포함) 및 전압 제어형 발진기(36, VCO)를 포함한다. VCO(36)는 양호하게 저항(R₁₉, R₂₀) 및 가변저항(R₂₂)과 커패시터(C₇)를 포함하며. +8 및 -8볼트의 전원이 공급된다. PLL(30)은 다음식에서 크기와 부호의 차에 대응하는 크기 및 부호를 갖는 전압을 38에서 제공한다.

f(r)-f 일정

여기서 f 일정은 PLL의 다른 주파수 결정 성분과 f(t)에서 드리프트를 무시한 f(t)와 같다. PLL에 대한 다른 방법으로써, PLL의 대체수단으로는 저역통과 필터특성을 가진 슬로프 검출기가 대신 사용될 수 있다. 상기 차이는 차례로 차량의 대지속도에 비례한다. 전압(Vg)은 커패시터(C₈), 저항(R₂₃, R₂₄)과 연산 증폭기(IC₆)를 포함하는 버퍼증폭기에 의해 만들어진다. 전압(Vg)은 잡음을 억제하고, 2극인 저역통과 필터회로(42)에 의해 이루어진다. 회로(42)는 저항(R₂₅, R₂₆)과 커패시터(C₉, C₁₀)과 연산증폭기(IC₇)을 포함한다. 필터회로(42)는 10㎐의 절정주파수와 0.71의 감쇄인수를 갖는다. 이는 차량의 속도를 나타내는 크기와 차량의 이동방향(전방 또는 후방)을 나타내는 부호를 가진 출력 전압을 44에서 제공한다. 물론 옵셋레벨을 제공하여, 방향정보는 출력전압이 상기 옵셋레벨의 이하 또는 이상 인가에 따라 표시되며, 음이나 양이나에 의해 표시되는 것은 아니다.

PLL(30)과 동일한 부가적인 또는 기준(50)을 제공할 수도 있는 특징이 있다. 상기 기준(50)은 송신기(12)에서 나온 송신 신호(T)를 수신하며, f(t)에 비례하며, 일정주파수보다 적은 기준출력전압(V_t)를 제공한다. 상기 기준전압(V_t)은 저항(R₂₆)을 통해 IC₆의 (-)입력에 제공된다. 이와같은 방법으로, 전송주파수 또는 PLL(30, 50)에서의 드리프트를 없앨 수 있고, 전압(Vv)는 비교적 성분드리프트에 영향을 받지 않는다.

회로(15)를 위해 사용될 수 있는 부품값은 다음표에 나열되어 있다.

본 발명은 특정한 실시예와 연관하여 기술하였지만, 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변경과 변형이 가능하다.

Claims

지면위를 이동하는 차량의 속도를 감지하는 속도 감지기에 있어서, 지면을 향해 어떤 일정한 송신주파수를 가진 신호(T)를 보내는 송신기(12)와; 지면에 의해 송신기로부터 수신기로 반사되는 신호(R+C)를 수신하는 수신기(14)를 구비하며; 상기 반사 신호는 지면에 대해 차량의 이동속도와 방향에 따른 가변 반사주파수 f(r)를 가지며, 상기 수신기는 또한 송신주파수 f(t)와 같은 주파수를 가진 혼선성분신호를 수신하여, 가변 반사주파수와 송신주파수 성분(R+C)을 가진 결합신호를 발생하며; 송신주파수를 감쇄 및 위상 변이된 주파수로 변환하는 수단(16, 18)과; 상기 결합 신호를 수신하는 제1입력과, 감쇄 및 위상변이된 신호를 수신하는 제2입력을 가지며, 상기 결합 신호의 송신 주파수 성분을 삭제하므로써 그 출력에 순수한 반사 주파수를 갖는 변형 신호를 제공하는 합산회로(20)와; 상기 변형 신호를 상기 변형 신호의 주파수에 비례하는 크기를 갖는 제1전압 Vg로 변환하는 제1회로(30)와; 상기 송신 신호를 상기 송신 주파수에 비례하는 크기를 갖는 제2전압 Vt로 변환하는 제2회로(50)와; 상기 제1 및 제2전압을 수신해서 상기 제1전압과 제2전압간의 차를 나타내는 제3전압 Vv를 발생시키는 회로(40, 42)를 구비하며, 상기 제1 및 제2회로는 제3전압이 성분 드리프트에 영향을 받지 않도록 같은 성분을 갖는 것을 특징으로 하는 속도 감지기.
제1항에 있어서, 송신기는 연속적으로 송신 주파수를 송신하는 것을 특징으로 하는 속도감지기.
제1항에 있어서, 제3전압 Vv는 차량의 이동방향 및 속도 각각에 대응하는 부호와 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 속도감지기.
제1항에 있어서, 합산 회로(20)의 제2입력은 감쇄 및 위상 변이된 주파수 T'의 진폭 조정을 위해 함께 직렬 결합되는 가변 저항(R9)을 구비하는 것을 특징으로 하는 속도 감지기.
제4항에 있어서, 출력과, 합산증폭기의 출력에 결합되는 입력을 가진 저역통과필터(26)와; 상기 저역통과필터의 출력에 결합되는 입력과, 상기 제1회로의 입력에 결합되는 출력을 가진 구형화 회로(28)를 구비하는 것을 특징으로 하는 속도감지기.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2회로는 위상고정루프를 구비하는 것을 특징으로 하는 속도감지기.