KR100578706B1 - 레인센서의 작동 방법과 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리(11)의 습윤에 따라서 센서 신호(18, 22)를 출력하는 레인센서를 작동하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 센서 신호(18,22)를 제어하기 위해 센서 신호(18, 22)에 따라서 제어 신호(28)를 레인센서(10)에 출력하는 제어기(16)가 제공된다. 장치의 스위칭 과정을 트리거시키기 위한 신호 평가에는 센서 신호(18, 22)와 추가적으로 제어 신호(28)가 사용된다.
레인센서, 센서 신호, 제어 신호, 유리, 신호평가

Description

레인센서의 작동 방법과 장치{process and device for operating a rain sensor}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 레인센서(rain sensor)의 작동 방법과 장치에 관한 것이다.
독일 특허 출원 DE-OS 41 12 847호로부터 선행 제어장치에 의해 제어되는 송신기, 센서 신호(sensor signal)를 신호 프로세서로 출력하는 수신기(receiver), 그리고 센서 신호에 따라서 와이퍼를 작동시키기 위해 스위칭 신호를 송출하는 평가기(evaluator)를 포함하고 있는 레인센서 작동 장치가 공지되어 있다.
또한, 깨끗한 유리에 상응하는 센서 신호를 설정 휴지 레벨로 제어하는 제어기(regulator)가 구비되어 있다. 이를 위해서 제어기는 송신 출력을 설정 휴지 레벨로 서서히 제어하기 위해 송신기 제어 장치로 제어 신호를 출력한다. 대안적으로서, 제어기가 증폭될 센서 신호의 게인(gain)을 서서히 제어하기 위해 신호 프로세서에 제어 신호를 출력한다. 이러한 제어에 의해서 레인센서의 개별 부품의 제조 공차 및 레인센서의 조립 공차가 넓은 범위로 보상된다.
그러나 제어기는 청결하고 건조한 유리에 상응하는 센서 신호를 특히 초기에 휴지 레벨로 제어하고, 센서동작의 후속 과정에서 제어기의 제어 신호(regulating signal)가 센서 신호에 비해 극도로 서서히만 변경될 수 있기 때문에, 센서 신호의 변경이 완전히 보상되지 않는 단점이 있다. 다시 말해서 이러한 제어는 레인센서의 한번의 보정만을 실행한다.
또한 이것은 센서 신호의 평가가 실질적으로 설정된 동작 범위 내에서만 이루어지게 한다. 또한 작은 센서 신호에서 센서 신호의 변경은 큰 센서 신호에서의 동일한 크기의 상대적인 변경보다 낮은 분해도를 갖는다는 단점이 있다.
독립 청구항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 장치는 제어기가 유리의 습윤 정도에 따라서 레인센서를 제어하고, 센서 신호와 부가로 제어기의 제어 신호가 평가를 위해서 평가장치로 송출된다는 장점을 갖는다. 이로 인해, 센서 신호의 완전한 보상없이도, 제어 신호와 동작 범위가 센서 신호의 함수로서 직접 그리고 신속하게 추적(tracking)될 수 있다. 따라서 센서 신호의 동작 범위는 작게 선택될 수 있으므로, 적절한 게인에서 때 분해도가 더욱 증가된다.
종속항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 특징의 바람직한 개선이 가능하게 된다. 특히 레인센서를 위한 제어회로로 부터 평가장치가 공간적으로 분리되는 것이 장점이며, 이러한 분리에 의해서 제어가 전자 제어기에 의해 수행되므로, 마이크로 콘트롤러(micro controller)는 평가를 위해서만 사용될 수 있다.
따라서, 평가장치 또는 마이크로 콘트롤러가 자동차의 중앙 전자 시스템의 일부라는 또 다른 장점을 갖는다.
또한 마이크로 콘트롤러는 리스너(listner)로서 단지 신호만을 평가하기 때문에 낮은 출력과 낮은 클록 속도(clock speed)만을 필요로 한다.
또다른 장점은 제어기가 송신기의 동작 범위를 연속적으로 또는 단계적(steping)으로 제어하고, ASIC(application-specific IC)으로서 공간 절약 방식으로 구성된다는 점이다.
특히 센서 신호와 제어 신호를 마이크로 콘트롤러로 분리 전송시키는 것이 바림직하다. 그럼으로써 마이크로 콘트롤러 입력부(input)의 넓은 다이내믹 범위와 높은 해상도를 얻게 된다.
또 다른 장점은 센서 신호의 평가를 위한 차동 증폭기(differential amplifier)의 사용이다. 차동 증폭기를 사용함으로써 차동 동작 범위가 설정되고, 따라서 작은 신호 변경이 평가장치에서 높은 분해도로 평가될 수 있다.
본 발명의 실시예는 도면에서 도시되어 있으며 하기에서 상세히 설명된다.
도 1은 레인센서의 제어회로의 개략적인 회로도,
도 2는 제어 신호와 센서 신호를 평가하기 위한 회로도,
도 3은 제어회로의 회로도의 다른 실시예를 도시한 회로도
도 1은 레인센서(10)를 도시하고 있으며, 상기 레인센서(10)는 적어도 하나의 송신기(12)와 수신기(14)를 구비하고 있고, 제어회로에서 제어기(16)에 의해 작동된다. 레인센서는 습도에 의해, 예를 들어 자동차 유리(11)의 습윤을 감지하고, 와이퍼의 와이핑 영역(도시되어 있지 않음)에 배치된다.
레인센서(10)는 광전자(optoelectronic) 원리에 따라 작용한다. 그러나 다른 센서 원리도 적합하다. 예를 들어서 음향성(acoustic), 용량성(capacitive) 그리고 저항성(resistive) 레인센서가 공지되어 있다. 습기 또는 오염이 유리에 발생할 경우 음향성 레인센서는 음파를 상응하는 전기 출력 신호(output signal)로 변환시키고, 저항성 레인센서는 그 컨덕턴스를 변경시키며, 용량성 레인센서는 그 커패시턴스를 변경시킨다.
여기서 사용된 광전자 레인센서(10)는 발광송신기(light emitting transmitter)(12)를 포함하고 있으며, 발광 송신기의 빛은 유리(11)에 결합되고 유리(11)를 통과하며 유리(11)의 특정 지점에서 광 검출 수신기(14)로 분리된다. 수신기(14)는 검출된 빛의 양을 센서 신호(18)로 변환하고, 상기 센서 신호(18)는 신호 프로세서(20)로 송출된다. 상기 신호 프로세서(20)는 연산 증폭기(operation amplifier)로 구현된다. 그러나 다른 전류-전압-변환기의 사용도 가능하다. 이러한 신호 프로세서(20)는 레인센서(10) 내에 위치하지만, 레인센서(10)의 외부에 장착될 수도 있다.
처리된 센서 신호(22, 22.1)가 한편으로는 제어회로의 아날로그 제어기(16)로 송출되고, 상기 아날로그 제어기(16)는 센서 신호(22)에 따라 송신기(12)의 전류(27)을 제어한다. 이를 위해서 제어기(16)는 제어 신호(28, 28.1)를 출력하며, 상기 제어 신호(28, 28.1)에 의해서 콘덴서가 충전되고, 상기 콘덴서의 콘덴서 전압이 전압 제어된 전류원(current soruce)(26)의 제어 전압으로서 작용한다. 비교기는 제어기(16)와 일체로 형성되며, 센서 신호(22)의 레벨을 설정된 동작 범위의 한계치와 비교한다. 비교 결과에 따라서 제어 신호는 증가 또는 감소되거나 아니면 일정하게 유지된다. 또한 제어 회로의 제어기(16)는 공간 절약 방식으로 ASIC로서 자동차 유리(11)에 장착된 레인센서(10)의 하우징에 장착된다.
센서 신호(22; 22.2)는 다른 한편으로 도 2에 따라 회로를 평가하기 위해 송출되며, 상기 회로에는 특히 차동 증폭기(30), 아날로그-디지탈 변환기(32)와 평가장치(34)가 포함되어 있다.
본 발명에 따라 제어기(16)의 제어 신호(28; 28.2)는 제 2 AD-변환기(36)를 통해 평가 장치(34)로 송출된다.
신호(22, 28)를 평가하기 위해서 마이크로 콘트롤러가 사용되면, AD-변환기(32, 36)는 일반적으로 마이크로 콘트롤러에 집적된다. 그리고 아날로그식으로 평가하는 경우에는 AD-변환기(32, 36)가 필요하지 않다.
평가장치(34)의 출력 신호(40)에 의해서 후속 접속된 장치, 예를 들어 자동차 와이퍼 장치의 와이퍼 모터(42)와 같은 장치가 유리의 습윤 정도에 따라서 자동 제어된다.
도 2에 따른 평가장치는 자동차의 중앙 전자시스템의 일부이지만, 와이퍼 모터(42)에, 또는 레인센서의 하우징에 장착될 수 있다.
도 1과 도 2에 따른 본 발명의 장치의 동작은 하기에 상세히 설명하기로 한다.
제어회로를 먼저 설명한다. 수신기(14)는 센서 신호(18)를 신호 프로세서에 송출하고, 거기에서 센서 신호는 센서 신호(22)의 최대값이 예를 들어서 5 볼트이도록 증폭된다. 이때의 증폭은 선형으로 이루어진다. 제어기(16)에서는 4 내지 5 볼트의 범위가 센서 신호(22)의 동작 범위로 설정되어 있다. 제어기(16)에 송출된 신호(22)는 비교기에 의해서 동작 범위의 두개의 한계값과 비교된다.
만약 센서 신호(22)가 두 한계값 사이에 위치하게 되면, 송신기 출력을 제어하는 제어 신호(28)는 변화없이 일정하게 유지된다. 이미 도입부에서 기술한 바와 같이 제어 신호(28)를 통해서 전압 제어된 전류원(26)의 입력전압이 정해진다. 따라서 제어 신호(28)에 따라 전류원(26)에 의해서 발생되는 전류(27) 및 송신기(12)의 송신출력이 규정된다.
그리고 센서 신호(22)가 하한값 미만으로 떨어질 경우에, 수신기(14)에 의해서 출력되는 센서 신호(18, 22)가 다시 비교기의 동작 범위로 들어올 때까지, 제어기(16)는 증가하는 제어 신호(28)와 이에 따른 증가하는 전류(27)를 출력하게 된다.
이와 반대로, 센서 신호(22)가 상한값을 초과하였을 경우에, 제어기(16)는 제어 신호(28) 및 이에 따른 전류(27) 그리고 송신출력을 감소시킨다. 제어 신호(28)는 센서 신호(22)가 다시 동작 범위에 놓일 때 까지 감소하게 된다.
도 1에 따른 제어회로의 동작 방식과는 무관하게 센서 신호(22; 22.2)와 제어 신호(28.2)는 평가장치(34)로 송출된다. 선형적으로 증폭된 센서 신호(22)는 차동 증폭기(30)로 송출되며, 상기 차동 증폭기(30)는 동작 범위를 확장한다. 최대 센서 신호(22)가 마이크로 콘트롤러의 최대 입력부에 인가된다. 8-비트-마이크로 콘트롤러와 약 5 볼트의 센서 신호 최대치에서, 1 비트는 약 20 밀리볼트에 해당된다. 제어기(16)의 설정된 동작 범위로 인해 센서 신호(22)의 높은 레벨만이 평가됨으로써 매우 양호한 분해도를 얻을 수 있다.
평가장치(34) 또는 마이크로 콘트롤러에 있는 센서 신호(22)와 제어 신호(28)의 평가가 다음과 같이 이루어진다;
제어 신호(28)가 일정하게 유지되는 동안에 평가장치(34)는 센서 신호(22)만을 비, 습기, 얼음 또는 오염에 의한 유리의 습윤과 관련해서 평가하며, 출력 신호(40)에 의해서 와이퍼 모터(42)를 포함한 와이퍼 장치를 제어한다. 이를 위해 평가장치(34)에 임계값이 저장된다. 센서 신호(22)가 제 1 임계값에 이를 경우 일반적으로 와이퍼의 작동(즉, 간헐 작동 또는 연속 작동)이 트리거(trigger)된다.
만약 센서 신호(22)가 동작 범위를 벗어나서 이동되면, 제어기(16)에 의한 제어 신호(28)의 증감에 의해 송신기(12)의 송신 출력이 보정되어야 한다. 평가장치(34)는 제어 신호(28)의 변경을 검출한 다음, 제어 신호(28)를 와이퍼 모터(42)의 제어와 관련해서 평가한다. 따라서 센서 신호(22)는 고려되지 않는다. 제어 신호(28)가 평가장치(34)에 저장된 다른 임계값에 이르면 와이퍼의 작동이 트리거된다.
센서 신호(22)가 다시 동작 범위 내에 있을 경우에는 제어 신호(28)는 일정하게 유지된다. 이러한 제어 신호(28)의 일정한 유지는 평가장치(34)에 의해서 검출되며, 센서 신호(22)가 제어 신호(28) 대신에 평가될 수 있다.
도 3은 제어회로의 다른 실시예를 도시하고 있으며, 상기 제어회로에서 제어기(16)는 센서 신호(18)의 신호 프로세서(20)에 작용한다. 신호 프로세서(20)에서 센서 신호(18)의 게인을 변동시킴으로써, 증폭된 센서 신호(22)는 동작 범위 내로 제어된다. 따라서, 송신기(12)의 송신출력은 전류원(26)에 의해서 일정하게 그리고 최대값에 가깝게 조정된다. 센서 신호(22; 22.2) 및 제어 신호(28; 28.2)의 평가는 이미 기술된 평가방법과 유사하게 이루어진다.
도 1 내지 3에 따른 실시예의 변형예에서, 디지탈 제어기(16)가 사용되며, 상기 디지탈 제어기(16)는 디지탈 센서 신호(22)에 따라 제어 신호(28)를 전압 제어된 전류원(26)에 송출한다. 따라서 제어는 제어기(16)에서 저항회로에 의해 이루어지고, 그 결과 분리된 제어 신호(28)는 송신기(12)의 송신출력의 제어를 단계적으로 허용한다. 도 2에 따른 평가장치에서는 AD-변환기(32, 36)가 생략된다.

Claims (10)

  1. 자동차용 와이퍼의 자동 제어를 위해서 사용되는 레인센서(10)의 작동 장치로서, 송신기(12), 수신기(14) 및 제어기(16)를 포함하고, 상기 수신기(14)의 센서 신호(18)가 신호 프로세서(20)와 이에 후속 접속된 평가장치(34)로 송출되고, 상기 제어기가 센서 신호(18, 22)에 따라 센서 신호(18, 22)를 제어하기 위해 제어 신호(28)를 레인센서(10)로 출력하는, 레인센서의 작동 장치에 있어서,
    상기 센서 신호(18, 22)와 더불어, 상기 제어 신호(28)가 상기 장치의 스위칭 과정을 트리거(trigger)시키기위해서 평가장치(34)로 송출되는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 평가장치(34)가 레인센서(10) 또는 제어기(16)와 공간적으로 떨어져 장착되며, 바람직하게는 자동차의 중앙 전자 시스템의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기(16)는 상기 송신기(12)의 송신출력을 특히 상기 레인센서의 동작 범위에 대한 한계값에 도달하는 경우에 연속적으로 또는 단계적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기(16)는 ASIC(application-specific IC)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 신호(22)의 증폭을 위해서 차동 증폭기(30)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 평가장치(34)에 송출된 제어 신호(28) 또는 센서 신호(18, 22)가 아날로그(analog) 또는 디지탈(digital)인 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 작동 장치가 와이퍼 장치의 와이퍼 모터(42)를 제어하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 장치.
  8. 자동차용 와이퍼 블레이드를 자동 제어하기 위해서 사용되는 레인센서(10)의 작동방법으로서, 송신기(12), 수신기(14) 및 제어기(16)를 포함하고, 상기 수신기(14)의 센서 신호(18)가 신호 프로세서(20) 및 이에 후속 접속된 평가장치(34)로 송출되고, 상기 제어기가 센서 신호(18, 22)에 따라서 제어 신호(28)를 레인센서(10)로 센서 신호(18, 22)의 제어를 위해서 출력하는, 레인센서의 작동 방법에 있어서,
    상기 센서 신호(18, 22)와 더불어 상기 제어 신호(28)가 상기 장치의 스위칭 과정을 트리거시키기 위해서 상기 평가장치로 송출되는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 평가장치(34)는 상기 제어 신호(28) 또는 센서 신호(18, 22)를 평가하는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 평가장치(34)는 상기 센서 신호(18, 22)를 상기 제어 신호(28)가 일정한 경우에 평가하고, 상기 제어 신호(28)가 변경되는 경우에는 상기 센서 신호(18, 22)와 무관하게 상기 장치의 스위칭 과정을 트리거시키기 위해서 상기 제어 신호(28)를 평가하는 것을 특징으로 하는 레인센서의 작동 방법.
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