KR20020065631A - 유도식 루프 감지기에서의 능동적 분리를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

유도식 루프 감지기에서의 능동적 분리를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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스티븐 힐러드
지오프리더블유. 힐러드
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인덕티브 시그나츄어 테크놀로지스, 인코포레이티드.
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Abstract

와이어 루프 유도식 센서(100)로 이용되는 발진기 회로(10) 및 그 이용 방법이 공개된다. 발진기 회로(10)는 와이어 루프(100)에 의해 감지되는 공통모드 잡음을 크게 감쇠시키고, 주변 잡음원과 누화 소스로부터의 차동 잡음은 능동적 분리에 의해 필터링된다.

Description

유도식 루프 감지기에서의 능동적 분리를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ACTIVE ISOLATION IN INDUCTIVE LOOP DETECTORS}
유도식 와이어-루프 차량 감지기는 통상적으로 와이어-루프 센서를 이용한 콜피츠 발진기(Colpitts oscillator)를 바탕으로 한다. 간단한 와이어-루프는 한쌍의 리드 와이어를 통해 감지기 회로의 나머지에 연결되는 두개의 단자를 가진다. 리드 와이어는 40dB 공통-모드 잡음 감쇠를 가지는 공통-모드 초크(common-mode choke)로 작용하는 변압기의 1차 코일에 연결된다. 변압기 2차 코일은 와이어 루프로 인덕턴스-커패시턴스-저항(LCR) 회로를 효과적으로 형성하는 커패시터에 연결된다.
전형적인 콜피츠 발진기 기반의 감지기에서, LCR 회로의 레그(leg)는 양의 직류 전류(DC) 공급 단자에 연결된다. 이 배열 때문에, 양의 전력 공급 단자에 연결된 2차 코일의 지선을 통해 흐르는 공통 모드 전류가 빠져나감에 따라, 변압기 2차 코일에서 나타나는 공통 모드 잡음이 차동 잡음(differential noise)으로 변환된다. 결과적으로, 2차 코일의 다른 하나의 레그(leg)를 통해 흐르는 공통 모드전류는 LCR 회로의 커패시터를 충전시킨다. 이 전류 흐름은 차동 잡음 전압을 생성하고, 이는 회로의 기존 차동 잡음에 더해진다. 공통 모드 잡음의 최대 성분은 통상적으로 60Hz 주변의 전력선 잡음이다. 3회감김 와이어를 가지는 전형적인 2-미터 루프에서, 60Hz 전력선에 의해 유도되는 차동 잡음은 60Hz와 그 고조파에 놓인다. 기존 감지기에서 주변 잡음을 소거시키는 주된 방법은 국부 전력선 전압 주기와 일치하도록 선택되는 시간에 대해 감지기의 샘플링 주기를 통합하는 것이다.
추가적으로, 다중 와이어-루프 센서가 가깝게 위치할 때, 누화가 중요관심사항이다. 감지기간 누화는 와이어 루프 및 변압기간 유도 결합의 함수이고, 루프 상에서 발진 신호의 진폭과 상대적 위상의 함수이기도 하다. 기존 감지기에서 누화의 효과를 완화시키기 위한 주된 방법은 LCR 회로에서 서로 다른 커패시턴스값을 이용하는 것이다. 이는 시간에 대해 인접 루프에서 발진 신호의 상대적 위상을 임의화시키는 경향이 있다.
앞서 언급한 바와 같이 누화를 최소화시키고 주변 잡음을 소거시키는 주된 방법은 기존 와이어 루프 센서의 샘플링 속도를 대략 60Hz로 제한하는 경향이 있고, 이는 고속도로를 주행하는 차량에서 반복가능한 유도식 시그너쳐를 레코딩하는 데 필요한 값보다 한참 아래이다.
본 발명은 인덕턴스 측정에 관한 것으로서 특히 유도식 차량 감지기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 발진기 회로에 대한 한 실시예의 블록도표.
도 2는 본 발명의 발진기 회로에 대한 대안의 실시예의 블록도표.
도 3은 도 1에 구현된 발진기 회로의 개략적 회로도.
도 4는 도 3에 구현된 발진기 회로의 단순화된 개략적 회로도.
도 5a는 도 3의 회로를 이용하여 본 발명의 발진기 회로의 한 출력을 나타낸 그래프.
도 5b는 도 3의 회로를 이용한 본 발명의 발진기 회로의 다른 하나의 출력을 나타낸 그래프.
도 5c는 도 5b의 출력에 포개진 도 5a의 출력을 나타낸 그래프.
도 5d는 도 3의 회로의 차동 비교기의 펄스-트레인 출력을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 발진기 회로를 이용하여 얻은 유도식 시그너쳐 데이터를 나타낸 그래프.
도 7은 속도-트랩 구조로 배치되는 유도식 루프 센서의 배열을 나타낸 그래프.
도 8은 기존 발진기 회로를 이용하여 얻은 유도식 시그너쳐 데이터를 나타낸 그래프.
유도식 차량 감지기에서 신호를 잡음으로부터 분리시키는 것이 바람직하다. 인덕턴스는 LCR 회로의 공진 주파수의 함수로 간접적으로 측정되는 것이 일반적이며, 이 경우에 발진 주파수는 인덕턴스와 커패시턴스의 합성(product)의 제곱근에반비례한다. 실제로는, 발진 주파수의 측정에서 상당한 오류가 나타나는 것이 일반적이다.
잡음 오류가 없는 경우에, 와이어 루프의 측정된 인덕턴스는 LCR회로를 발진시키는 데 사용되는 여기 전류의 극성에 독립적이다. 그러나, 임의적인 차동 잡음과 비-임의적 차동 잡음이 와이어루프, 리드-와이어, 그리고 변압기 등을 통해 회로에 유도될 때, 최종 인덕턴스 측정 오류는 여기 전류의 극성에 크게 좌우된다. 두개의 평형 커패시터를 가지는 발진기 회로를 이용함으로서, 그리고 여기 전류의 극성을 조절함으로서, 공통 모드 및 차동 잡음의 효과가 크게 감소되며, 와이어 루프 센서에서 측정되는 인덕턴스에 최소한의 효과만 미치게 된다.
도면에서 유도식 차량 감지기에 사용되는 발진기 회로(10)가 도시된다. 인덕턴스는 LCR 발진기의 주파수의 함수로 간접적으로 측정되는 것이 일반적이며, 이때 발진 주파수는 인덕턴스와 커패시턴스의 합성(product)의 제곱근에 반비례한다. 실제로, 발진 주파수를 측정하면 오류가 상당량 검출되는 것이 일반적이다. 잡음 오류가 없는 경우에, 와이어 루프의 측정된 인덕턴스는 LCR 회로의 발진을 구동하는 여기 전류의 극성에 독립적이다. 그러나, 회로에 유도되는 임의적 차동 잡음과 비-임의적 차동 잡음은 인덕턴스 측정에 오류를 일으키고, 이 오류는 여기 전류의 극성에 크게 좌우되는 극성을 가진다.
도 1은 본 발명의 발진기 회로(10)를 포함하는 유도식 차량 감지기의 한 실시예에 대한 블록도표이다. 차량 감지기는 유도식 루프 센서(100)를 포함한다. 당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 유도식 루프 센서(100)에 여러 가지 다양한 구조가 사용될 수 있다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 간단한 유도식 루프 센서(100)는 한쌍의 리드 와이어를 통해 감지기 회로의 나머지 부분에 연결되는 두단자를 가지는 와이어 루프이다. 대안으로, 와이어 루프는 고통 모드 초크(102)로 작용하는 변압기의 1차 코일에 연결된다. 변압기의 2차 코일은 저항-커패시턴스(RC) 회로에 연결되어, 와이어-루프(100)와 인덕턴스-커패시턴스-저항(LCR) 회로를 형성한다. 통상적으로, 공통 모드 초크(102)를 통해 와이어 루프를 연결하면 약 40dB의 공통 모드 잡음 감쇠를 얻는다. 여기 회로(108)는 공통 모드 초크(102)의 2차 코일에 전압 공급 장치(110)를 인터럽트 가능하게 연결한다. 도시되는 실시예에서, 언제라도 발진 주파수를 샘플링하는 측정 장치(112)에 발진기 회로(10)의 발진 출력이 입력된다. 이 발진 주파수는 와이어 루프(100)의 인덕턴스에 관련되어 있다. 측정 장치(112)는 발진기 회로(10)의 차동 출력이 극성을 변화시킬 때마다 그 출력을 변환(switching)시키는 차동 비교기(106)를 포함한다. 측정 장치(112)는 차동 비교기(106)에 의해 게이트-제어되는 고속 고정 주파수 클럭(116)에 의해 발생되는 펄스를 세는 카운터(114)를 또한 포함한다. 이 측정치들은 처리 장치(118)에 의해 다시 처리되어 데이터로부터 유용한 정보를 추출한다.
여기 회로(108)는 다수의 스위치를 이용하여 구현되는 것이 일반적이다. 이 스위치들은 타이밍 소스(120)에 의해 발생되는 정확한 시간의 디지털 신호에 의해 게이트-제어된다. 한 실시예에서, 타이밍 소스(120)는 고속 클럭 소스(116)를 세는 이진 카운터를 이용하여 구현된다. 통상적으로, 이진 카운터(120)는 측정 주기 시작시에 0으로 초기화되고, 그후 카운터는 클럭 소스로부터 일련의 펄스를 카운팅한다. 지정 카운트에 도달하면, 게이트 신호가 발생되어 한쌍의 스위치를 온시키며, 상기 쌍의 스위치를 오프시키기 위해 게이트 신호가 종료되는 때인 제 2 지정 카운트에 도달할때까지 카운팅이 계속된다. 제 3 지정 카운트에 도달할 때 측정 사이클이 완ㄹ되며, 새 사이클이 시작된다.
도 2는 본 발명의 발진기 회로(10')의 대안의 실시예에 대한 블록도표이다. 도시되는 실시예에서, 측정 장치(112)는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(202)에 신호를 공급하는 차동 샘플링 및 홀딩 증폭기(differential sample-and-hold amplifier)(200)로 대체된다. ADC(202)와 조합된 차동 샘플링 및 홀딩 증폭기(200)는, 0의 누화를 단순히 샘플링함에 반해, 발진기 회로(10)의 전체 차동 출력을 샘플링함으로서 기언급한 실시예에서 주파수 측정 장치(112)에 대해 더 큰 유동성을 제공한다. 베이스라인을 개발하기 위해, 소멸하는 사인파 곡선이 다중점에서 샘플링되어, 유도식 센서의 인덕턴스와 베이스 저항을 결정한다. 이 베이스라인 샘플링은 단 한번만 실행되면 되지만, 베이스라인 드리프트용으로 발진기 회로(10)를 감시하기 위해 반복될 수 있다. 베이스라인 드리프트 가령 온도 변화에 의해 유발될 수 있다. 그후, 소멸 사인파 곡선이 샘플링되어 차량이나 다른 금속 물체의 존재로 인한 와이어루프(100) 인덕턴스 변화를 결정한다. 또한, 데이터로부터 유용한 정보를 추출하기 위해 처리장치(118)에 의해 측정치가 처리된다.
도 3은 도 1에 구현된 발진기 회로(10)의 개략적 회로도이다. 발진기 회로(10)는 두개의 레그를 갖춘 인덕턴스-커패시턴스-저항(LCR) 발진기이다. 도시되는 실시예에서, 각각의 레그는 커패시터 C1, C2와 직렬로 저항 R1, R2를 포함한다. R1, R2가 회로 평형을 위해 선택된 별도의 저항 또는 회로의 고유 저항임을 당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. RC 회로(104)는 센서로사용되는 와이어 루프 센서(100)에 연결된다. 도시되는 실시예에서, 와이어 루프 센서(100)는 공통 모드 초크(102)를 통해 연결되는 고유 인덕턴스 LL과 저항 RL을 포함한다. 또한, LL과 RL은 와이어 루프의 고유 인덕턴스와 저항을 나타내며 별도의 구성성분이 필요하지 않다는 것을 당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 필요할 경우, 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 와이어 루프 센서(100)가 RC 회로에 직접 연결될 수 있다. 발진기(10)의 각 레그는 차동 비교기(106)의 입력에 연결된다. 당 분야에서 전형적인 단일 커패시터가 아니라 두개의 커패시터 C1, C2가 본 LCR 발진기(10)에 사용되기 때문에, 발진기 출력은 카두세우스(Caduceus)를 닮고, 따라서, 본 발명의 회로를 카두세우스 발진기(10)로 부르는 것이 좋다.
두개의 커패시터 C1, C2로 인해, 유도식 센서에 사용되는 기존 발진기 회로에서처럼, 공통 모드 초크(10)를 통과한 공통 모드 잡음이 차동 잡음으로 변환되는 것이 방지된다. 도시되는 실시예에서, 공통 모드 초크(102)로부터의 공통 모드 잡음은 카두세우스 발진기 출력(304a, 304b)에서의 공통 모드 전압으로 나타난다. 이 공통 모드 전압은 차동 비교기(106)나 차동 샘플링-홀딩 회로(200)에 의한 높은 감쇠로 거부된다. 두 커패시터 C1, C2의 공통 단자(306)가 도 3의 공급 전압의 한쪽 반에서의 바이어스 전압 VHS에 연결되는 것으로 도시되지만, 원할 경우 공통 단자(306)는 서로 다른 전위에서 고정될 수 있다. 바이어싱 전압 VHS를 이용함으로서, 음의 전압 공급 장치에 대한 필요성없이 양의 단일 전압 공급 장치를 이용하는것이 가능하며, 커패시터 C1, C2간 전압이 유동하는 것(floating)을 방지한다.
여기 회로(108)는 전압 공급 장치 VS에 연결된 각각의 스위치 쌍(302) 중 한개의 스위치 S1, S3와 접지부에 연결된 다른 한개의 스위치 S2, S4를 가지는 쌍극성 충전 배열로 배치되는 두 쌍의 스위치(302a, 302b)를 포함한다. 스위치 쌍(302)은 토템-폴(totem-pole) 구조로 배열된다. 한 실시예에서, 스위치 S1-S4는 금속산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)을 이용하여 구현된다. 그러나, 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않으면서 다른 스위치도 사용될 수 있다. 전압 공급 장치 Vs는 양의 전압을 생성하는 직류 전류(DC) 공급 장치이고, 통상적으로 각 스위치 쌍(302)에 대한 공급 전압은 동일하다.
도 8의 스위치 S1-S4에는 여러가지 가능한 스위칭 구조가 있다. 먼저, 모든 스위치 S1-S4가 열려서 카두세우스 발진기(10)를 자유롭게 진동하게 한다. 둘째로, 접지 연결 스위치 S2, S4가 닫혀서, 카두세우스 발진기(10)를 오프시켜 접지부에 연결시킨다. 세 번째로, 스위치 S1, S3에 연결된 전압 공급 장치가 닫혀서, 카두세우스 발진기(10)를 오프시켜 양의 공급 전압에 연결시킨다. 마지막으로, 한개의 스위치 쌍(302)으로부터 공급 전압에 연결된 스위치 S1, S3와, 다른 하나의 스위치 쌍(302)으로부터 접지-연결 스위치 S2, S4가 일시적으로 닫혀서, 여기 회로(108)를 통ㅎ한 전류 흐름의 원하는 방향에 따라 주어진 극성으로 카두세우스 발진기(10)를 충전시킨다. 설명을 돕기 위해, 스위치 S1, S4로 표시되는 스위치 세트와 스위치 S2, S3로 표시되는 스위치 세트를 이제부터 각각 제 1 세트와 제 2 세트로 부를 것이다. 두 스위치 쌍(302) 중 한 스위치 쌍의 두 스위치가 동시에 닫히는 것은 바람직하지 않다. 즉, S1과 S2가 함께 닫히거나 S3와 S4가 함께 닫히는 것은 바람직하지 않다.
카데세우스 발진기(10)가 충전될 때, 커패시터 C1, C2에서의 전압은 공급 전압과 매우 가깝도록 초기화되고, 실제로 이전 사이클로부터 누적된 모든 잡음 전압은 제거된다. 카두세우스 발진기(10)가 전력 공급 장치로부터 분리되어 발진을 시작하면, 관측된 시간동안 회로에 존재하는 어떤 공통 모드나 차동 잡음 전류도 커패시터에 누적 잡음 전압을 생성한다. 따라서, 누적 잡음이 덜 생기도록 전력 공급 장치가 분리된 후 즉시 카두세우스 발진기 출력(304)을 샘플링하는 것이 바람직하다(사인곡선이 소멸될 때 누적 잡음이 증가한다).
도 4는 도 3에 도시되는 카두세우스 발진기의 단순화된 회로도이다. 시간의 함수로 카두세우스 발진기(400)를 설명하는 방정식은 아래와 같다.
이때 Cs = C1C2/(C1+C2)이다. 회로의 언더댐핑이 크면, 비교기로의 차동 전압 입력을 다음과 같이 다시 쓸 수 있다.
차동 비교기에 대한 입력은 도 5a-5c에 그래프로 나타난다. 도 5a와 5b는 차동 비교기의 양의 단자와 음의 단자에 대한 각각의 입력을 나타낸다. 도 5c는 도 5b의 입력에 포개진 도 5a의 입력을 도시한다. 도 5a-5c에서, 제 1 스위치 세트 S1, S4를 일시적으로 닫음으로서 생성되는 사인파 소멸은 t = 0.3msec, 0.9 msec에서 표시되며, 제 2 세트의 스위치 S2, S3를 일시적으로 닫음으로서 생성되는 반대 극성의 사인파 소멸은 t = 0.0 msec, 0.6msec에서 표시된다.
차동 비교기(106)가 이용될 때, 도 5d에 도시되는 바와 같이 비교기 출력 펄스 트레인을 시간조절함으로서 카두세우스 발진기(10)의 주파수가 측정된다. 펄스 트레인의 시간을 조절하는 한가지 방법은 도 1에 도시되는 바와 같이, 펄스 트레인에 의해 게이트제어되는 카운터(114)로 고속 클럭(116)을 카운팅하는 것이다. 카운터(114)는 비교기 출력 펄스 트레인의 리딩 에지(leading edge), 트레일링 에지(trailing edge), 또는 두 에지 모두에서 게이트 제어될 수 있다. 한 실시예에서 카운터(114)는 두 에지 모두에서 게이트제어된다. 도시되는 실시예에서, 두개 이상의 게이트제어 카운트가 함께 더해져서, 어떤 단일 게이트제어 카운트에 대해서도 감소된 양자화 오류를 가지는 합계 카운트를 생성한다. 그러나, 주어진 수의 사이클당 제로-크로싱을 가지는 펄스-트레인에 대하여, 카운터(114)에 의해 캡쳐되는 카운트의 두 번째 반만이 합하여진다. 왜냐하면, 캡쳐된 카운트의 마지막 반보다 많은 부분이 두배로 통합될 때 유도적 시그너쳐에 불연속성이 발생하기 때문이다.
쌍극성 충전은 도 6에 도시되는 바와 같이, 주변 잡음(606)과 누화 오류(608)로부터 카두세우스 발진기 주파수 측정의 능동적 분리를 위해 이용된다.도 6에서는 본 발명의 카두세우스 발진기와 와이어 루프 센서의 배열을 이용하여 얻은 유도식 시그너쳐 데이터를 도시한다. 유도 전류가 최주변의 잡음(606)과 누화 오류(608)의 중요한 원인이기 때문에, 이 오류들은 구분된 극성을 가진다. 이는 차동 오류의 경우 특히 사실이며, 이 차동 오류는 가장 처리하기 어려운 오류이다. 다른 한편, 발진의 주파수는 그 극성에 독립적이다.
주변 잡음(606)은 일련의 주파수 측정 사이클에서 여기 전압의 극성을 변경시킴으로서 발진기 주파수(602a, 602b, 604a, 604b) 측정으로부터 능동적으로 분리된다. 여기 극성을 변경시킴으로서, 저주파 주변 잡음(606)으로 인한 오류는 측정 사이클을 변경함에 따라 대부분 같아지고 반대가 된다. 저주파 주변 잡음(606)은 어떤 두개의 인접한, 그러면서도 반대 극성의 유도 측정치를 함께 더함으로서 효과적으로 소거된다. 대안으로, 저주파 주변 잡음은 서로로부터 어떤 두개의 인접한, 반대 극성의 유도 측정치를 서로로부터 뺌으로서 수량화된다.
두개 이상의 유도식 연결 와이어루프 센서 사이에서의 누화(608)는 각 감지 사이클의 주기 측정에 비-임의적 오류를 유도한다. 비-임의적 오류는 주변 잡음과 유사한 극성 속성을 가진다. 누화 오류는 유도식 연결 감지기의 여기 회로의 상대적 극성을 변경시킴으로서 소거된다. 반대 극성의 여기 회로를 가지는 유도 연결 와이어 루프 센서로부터 얻은 두개 이상의 인접 샘플을 더함으로서 누화가 소거되고, 두개 이상의 인접한 샘플을 함께 뺌으로서 누화 오류의 효과가 수량화된다. 여기 회로(108)의 서로 다른 위상-변경을 이용하여 도출된 일련의 샘플들을 조합하기 위한 다른 수학 함수들이 발명의 범위 내에 있다는 것은 쉽게 알 수 있다.
쌍극성 여기 회로(108)는 와이어 루프 센서에 대해 두개의 극성, 또는 위상 변경을 생성한다. 쌍극성 여기 회로를 각각 가지는 n개의 유도식 연결 와이어 루프 센서를 가지는 배열에 대해, 배열 내 어떤 누화 경로로 인한 주파수 측정 오류를 능동적으로 분리시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 7에 도시되는 바와 같이, 두개의 유도식 연결 와이어루프 배열을 고려해보자. 도 7은 대략 2미터의 거리만큼 떨어진 두개의 2미터 와이어 루프 A, B와, 차량 C를 가지는 와이어 루프 센서 배열을 도시한다. 와이어 루프 A와 와이어 루프 B가 동시에 여기되어 어떤 임의 세트의 극성으로 발진되게 될 경우(가령, 루프 A가 음의 극성, 루프 B도 음의 극성), 유도식 연결 경로에서의 누화로 인한 주파수 측정 f(A), f(B)에 비-임의식 오류 e[f(A)], e[f(B)]가 있을 수 있다.
도 6에서, 와이어 루프 센서 배열 A, B를 지나는 자동차 C로부터 네 개의 유도 시그너쳐(602a, 602b, 6042a, 604b)로 된 세트가 레코딩되었다. 본 발명은 일련의 샘플 상의 배열에서 각 와이어 루프 센서 A, B의 여기 위상을 적절히 선택함으로서 유도식 연결 와이어 루프에 대한 누화로 인한 비임의식 주파수 측정 오류치를 능동적으로 분리한다. 도 6에 도시되는 유도식 시그너쳐 데이터에서, 비임의식 주파수 측정 오류는 서로 다른 세트의 위상 변동으로 일련의 사이클에서 이 배열을 여기시킴으로서 능동적으로 분리된다. 즉, 와이어 루프 A는 양의 극성, 와이어 루프 B는 음의 극성, 그리고 와이어 루프 A는 음의 극성, 와이어 루프 B는 음의 극성을 예로 들 수 있다. 배열 내 유도식 연결 와이어 루프 센서 A, B에 서로 다른 극성을 제공하면, 누화로 인한 비임의식 주파수 측정 오류가 역전되고, 비임의식 주파수 오류가 원 위상 변경에 대해 뒤집힌다. 중앙 트레이스(602c, 604c)는 각 쌍의 트레이스(602a, 602b; 604a, 604b)를 평균함으로서 능동적 분리를 통해 누화 오류(608)가 제시된 후, 추정된 유도식 시그너쳐를 나타낸다. 가능한 여기 회로 위상 변경 각각이 일련의 샘플에 대해 순서지어 나타났고 능동적 분리를 통해 누화 수량화를 예시하기 때문에, 트레이스 쌍(602a, 602b; 604a, 604b)은 와이어 루프 센서 회로에 의해 레코딩되는 순수 유도식 시그너처 데이터를 나타낸다. 트레이스 쌍들을 포개는 사인파 곡선은 주변 잡음(606)을 나타낸다. 두개의 루프 배열에 대해 앞서 설명한 것과 유사하게 적절히 선택한 위상 변경 순서를 이용하여 다수의 유도 연결 와이어 루프를 가지는 배열에서 능동적 분리를 행함으로서 누화가 소거되거나 수량화될 수 있다.
이 시그너쳐들에 대한 수직 스케일은 주파수를 나타낸다. 차량이 없을 때, 이 두 와이어 루프 센서 회로는 상당히 다른 발진 주파수를 가진다. 테스트 차량이 루프를 지나면, 주파수는 누화 오류(608)가 두 발진의 상대적 주파수의 함수임을 표시하면서 수렴한다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 본 발명을 이용하여 얻은 유도식 시그너쳐 데이터가 기존 LCR 발진기 회로로 얻은 유도식 시그너쳐 데이터와 대조가 된다. 기존 기술에서는 측정 사이클간 발진 극성을 변경할 수 없어서, 단일 극성에서 오직 한 세트의 순수 데이터(900) 가 얻어짐에 따라 유도 연결 루프 사이에서 투화 오류를 제거하는 능력이 없었다. 더욱이, 기존 회로의 샘플링 속도는 전력선 주파수에 제한되며, 전력선 주파수 위의 주변 잡음은 제거될 수 없다. 트레이스(902)는 순수 데이터(900)와의 비교를 위해 실제 유도 시그너쳐를 나타낸다.

Claims (13)

  1. 유도식 센서에 사용되는 발진기 회로로서, 상기 발진기 회로는,
    - 제 1 커패시터,
    - 상기 제 1 커패시터와 전기적으로 이어지는 제 2 커패시터,
    - 상기 제 1 커패시터와 상기 제 2 커패시터 각각에 연결되는 와이어 루프,
    - 전압 공급 장치,
    - 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터와 연결가능하면서 선택된 극성으로 상기 제 1 커패시터와 상기 제 2 커패시터에 상기 전압 공급 장치를 연결하기 위한 여기 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하고, 이때
    상기 제 1 커패시터와 상기 제 2 커패시터 중 둘 중 하나는 상기 여기 회로에 의해 지정 전압으로 충전되고, 두 커패시터 중 나머지 하나는 상기 여기 회로가 연결될 때 방전되며, 카두세우스-형 출력을 가지는 한쌍의 소멸 발진을 생성하기 위해 상기 여기 회로가 분리될 때 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터 각각이 방전되는 것을 특징으로 하는 발진기 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 여기 회로가 다수의 스위치인 것을 특징으로 하는 발진기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다수의 스위치 중 제 1 세트가 닫히면 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터 중 하나가 상기 전압 공급 장치에 연결되고, 상기 다수의 스위치 중 제 2 세트가 닫히면 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터 중 나머지 하나가 접지부에 연결되도록, 상기 발진기 회로가 접지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진기 회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 발진기 회로는 제 1 코일과 제 2 코일로 구성되는 변압기를 추가로 포함하고, 이때 상기 제 1 코일은 상기 와이어 루프에 전기적으로 이어지고 상기 제 2 코일은 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터와 전기적으로 연결되어, 상기 와이어 루프가 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터 각각에 유도 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발진기 회로.
  5. 유도식 센서에 사용되는 발진기 회로로서, 상기 발진기 회로는,
    - 와이어 루프,
    - 두개 이상의 커패시터를 포함하면서 상기 와이어 루프에 연결되는 저항-커패시턴스망,
    - 전압 공급 장치,
    - 상기 저항-커패시턴스망에 연결가능하면서 선택된 극성으로 상기 저항-커패시턴스망을 상기 전압 공급 장치에 연결하기 위한 여기 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하고, 이때
    상기 여기 회로가 연결될 때 상기 저항-커패시턴스망이 상기 여기 회로에 의해 선택된 전압으로 충전되고, 카두세우스-형 출력을 가지는 한쌍의 소멸 발진을 생성하기 위해 상기 여기 회로가 분리될 때 상기 저항-커패시턴스망이 방전되는 것을 특징으로 하는 발진기 회로.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 여기 회로가 다수의 스위치인 것을 특징으로 하는 발진기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 다수의 스위치 중 제 1 세트가 닫히면 상기 두개 이상의 커패시터 중 한개가 상기 저항-커패시턴스망을 통해 상기 전압 공급 장치에 연결되고, 상기 다수의 스위치 중 제 2 세트가 닫히면 상기 두개 이상의 커패시터 중 나머지가 상기 저항-커패시턴스망을 통해 상기 접지부에 연결되도록, 상기 발진기 회로가 접지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진기 회로.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 발진기 회로는 제 1 코일과 제 2 코일로 구성되는 변압기를 포함하고, 이때 상기 제 1 코일은 상기 와이어 루프와 전기적으로 이어지고 상기 제 2 코일은 상기 저항-커패시턴스망과 전기적으로 이어져서, 상기 변압기가 상기 와이어 루프를 상기 저항-커패시턴스망에 유도방식으로 연결하는 것을 특징으로 하는 발진기 회로.
  9. 유도식 차량 감지기에서 잡음을 능동적으로 분리시키는 방법으로서, 상기 방법은,
    a) 한 극성의 전압 출력을 생성하기 위해 전압 공급 장치의 극성을 선택하고,
    b) 상기 극성 전압 출력을 이용하여 제 1 커패시터를 여기시키며,
    c) 제 2 커패시터를 방전시키고,
    d) 상기 제 1 커패시터와 상기 제 2 커패시터를 상기 전압 공급 장치로부터 분리시키며,
    e) 상기 제 1 커패시터와 상기 제 2 커패시터를 발진시키고,
    f) 상기 제 1 커패시터와 상기 제 2 커패시터 각각의 전압을 측정하며,
    g) 상기 제 1 커패시터 전압과 상기 제 2 커패시터 전압간 전위차에 관련된 출력 신호를 생성하고,
    h) 상기 제 1 커패시터 전압과 상기 제 2 커패시터 전압이 동일하고 안정할 때 측정 사이클을 종료시키며,
    i) 상기 전압 공급 장치의 극성을 선택하는 상기 단계를 측정 사이클을 종료시키는 상기 단계까지 반복하는,
    이상의 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 11 항에 있어서, 상기 전위차가 극성을 변경시킬 때, 출력 신호를 생성하는 상기 단계가 펄스를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 11 항에 있어서, 상기 측정 사이클의 일련의 쌍에서 생성되는 상기 출력 신호 중 두개를 더함으로서 잡음을 소거시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 측정 사이클의 일련의 쌍에서 생성되는 상기 신호 중 두개를 뺌으로서 잡음을 수량화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 유도식 센서에 사용되는 발진기 회로로서, 상기 발진기 회로는,
    - 유도 전기장의 변화를 측정하기 위한 수단,
    - 전하를 저장하는 수단,
    - 상기 전하 저장 수단을 여기시키기 위한 수단,
    - 상기 전하 저장 수단에 충전을 위한 상기 수단을 인터럽트가능하게 연결하기 위한 수단,
    - 상기 전하 저장 수단을 여기시키기 위한 상기 수단의 극성을 변경시키는 수단,
    - 상기 전하 저장 수단을 방전시키기 위한 수단,
    - 상기 전하 저장 수단의 전위차를 측정하기 위한 수단,
    - 상기 전위차에 관련된 출력 신호를 생성하기 위한 수단, 그리고
    - 상기 출력 신호의 주파수를 결정하기 위한 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 발진기 회로.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU3914500A (en) * 1999-03-22 2000-10-09 Inductive Signature Technologies, Inc. Permeability-modulated carrier referencing
US6459739B1 (en) * 1999-12-30 2002-10-01 Tioga Technologies Inc. Method and apparatus for RF common-mode noise rejection in a DSL receiver
IL150491A0 (en) * 2000-01-05 2002-12-01 Inductive Signature Tech Inc Method and apparatus for active isolation in inductive loop detectors
US6711215B1 (en) * 2000-05-22 2004-03-23 Netmor Ltd Electrical circuit for crosstalk reduction
AUPR182400A0 (en) * 2000-11-30 2001-01-04 Silverbrook Research Pty. Ltd. An apparatus (ap27)
US6590400B2 (en) * 2001-06-29 2003-07-08 Inductive Signature Technologies Inductive signature measurement circuit
DE10305788A1 (de) * 2003-02-06 2004-09-02 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Schaltungsanordnung für induktiv arbeitende Sensoren und Verfahren zum Betrieb derselben
US7132959B2 (en) * 2003-03-05 2006-11-07 Diablo Controls, Inc. Non-interfering vehicle detection
WO2004081608A2 (en) * 2003-03-11 2004-09-23 R. E. Thompson & Co. (Vacuum) Ltd Apparatus for detecting the presence of electrically-conductive debris
US20050200489A1 (en) * 2004-02-24 2005-09-15 Sloop David J. Cushion immersion sensor
AU2006239263B2 (en) * 2005-04-27 2013-02-21 Roho, Inc. Proximity sensor
US20100147832A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-17 Barker Iii Charles R Induction cookware identifying
DE102009009061A1 (de) * 2009-01-21 2010-07-29 Gerd Reime Verfahren zum induktiven Erzeugen eines elektrischen Messsignals sowie zugehörige Sensorvorrichtung
JP5460199B2 (ja) * 2009-09-15 2014-04-02 株式会社未来技研 ループコイル式金属物体検知装置
DE102010029228A1 (de) * 2010-01-14 2011-07-21 Robert Bosch GmbH, 70469 Verfahren und Steuereinheit zum Steuern eines elektrischen Bauelementes
JP5803987B2 (ja) * 2013-06-20 2015-11-04 株式会社デンソー 負荷駆動制御装置
NZ722329A (en) 2014-01-29 2020-05-29 Roho Inc Cushion immersion sensor
FR3029370A1 (fr) * 2014-12-02 2016-06-03 Orange Procede et dispositif d'annulation de bruit pour les systemes de transmission bifilaires
SG11202107304VA (en) * 2019-01-07 2021-08-30 Smartkable Llc An apparatus and method for monitoring a circuit under load using a circuit breaker

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1992214A (en) 1928-11-12 1935-02-26 Katz David Traffic detector
US3587040A (en) * 1968-08-12 1971-06-22 Qonaar Corp Vehicle detector
US3641569A (en) 1970-10-01 1972-02-08 Raytheon Co Highway vehicle sensor system
US3775742A (en) * 1972-09-18 1973-11-27 Canoga Controls Corp Vehicle detection system
FR2254078B1 (ko) 1973-12-07 1976-10-08 Automatisme Cie Gle
US3873964A (en) 1974-02-19 1975-03-25 Indicator Controls Corp Vehicle detection
US3984764A (en) 1975-03-03 1976-10-05 Canoga Controls Corporation Inductive loop structure for detecting the presence of vehicles over a roadway
GB1588531A (en) 1977-01-11 1981-04-23 Redland Automation Ltd Vehicle detection
US4276539A (en) 1978-06-22 1981-06-30 U.S. Philips Corporation Vehicle detection systems
GB2065946B (en) * 1979-11-21 1983-08-24 Redland Automation Ltd Vehicle detiction installation
US4873494A (en) 1983-03-16 1989-10-10 Sarasota Automation Limited Inductive loop presence detector with cross talk filter
CH672383A5 (ko) * 1986-10-29 1989-11-15 Baumer Electric Ag
US5198811A (en) 1987-05-08 1993-03-30 Detector Systems, Inc. Vehicle communication system using existing roadway loops wherein the physical integrity of the loop is kept intact
DE69006235T2 (de) 1989-03-10 1994-05-05 Franz Josef Gebert Kabeleinbau zur Überwachung des Strassenverkehrs.
US5361064A (en) 1991-06-17 1994-11-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Vehicle detector with power main noise compensation
US5153525A (en) 1991-06-17 1992-10-06 Minnesota Mining And Manufacturing Company Vehicle detector with series resonant oscillator drive
US5323151A (en) * 1991-10-17 1994-06-21 Dial Code, Inc. Quick close circuit for electric gate
FR2693301B1 (fr) 1992-07-06 1994-08-05 Est Centre Tech Equip Dispositif pour detecter une ou plusieurs roues d'un engin mobile roulant.
US5491475A (en) 1993-03-19 1996-02-13 Honeywell Inc. Magnetometer vehicle detector
US5512891A (en) * 1994-05-04 1996-04-30 H. M. Electronics, Inc. Drive-up station vehicle detection system and method of using same
US5523753A (en) 1994-09-12 1996-06-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Vehicle detector system with periodic source filtering
DE19647127C2 (de) 1996-11-14 2000-04-20 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur automatischen Verkehrsüberwachung mit Staudynamikanalyse
US6417784B1 (en) * 1996-12-03 2002-07-09 Inductive Signature Automotive vehicle classification and identification by inductive signature
EP0893878B1 (en) * 1997-07-25 2006-05-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High frequency oscillating circuit
IL150491A0 (en) * 2000-01-05 2002-12-01 Inductive Signature Tech Inc Method and apparatus for active isolation in inductive loop detectors

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