KR20190046496A - 초음파 센서 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 센서 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서는, 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신하고, 제2 송신 신호를 송신하는 송신 신호 송신부, 상기 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면 제2 송신 신호를 생성하는 송신 신호 제어부 및 송신된 상기 제1 송신 신호의 반사에 의한 제1 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하고, 송신된 상기 제2 송신 신호의 반사에 의한 제2 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하는 물체 감지부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 서로 다른 감지 거리를 가지는 송신 신호를 순차적으로 사용함으로써 근거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 초음파 센서 및 그 제어 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

초음파 센서 및 그 제어 방법{ULTRASONIC SENSOR AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 초음파 센서 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 측정 가능 범위를 분할하여 감지 거리를 개선하는 초음파 센서 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

초음파 센서는 송신기를 구성하는 압전 소자에 교류 전압을 인가하여 초음파를 송신하고 물체로부터 반사된 초음파를 수신함으로써, 주변에 존재하는 물체를 검출하거나 센서와 물체 사이의 거리를 측정할 수 있는 근접 센서이다.

보다 구체적으로, 초음파 센서는 압전 및 전왜 특성을 갖는 압전 소자를 진동원으로 사용한다.

전극 사이에 위치한 결정 조각에 압력이나 비트는 힘을 가하면 전극 사이에 전압이 발생한다. 이러한 현상을 압전 현상이라고 한다. 반대로, 전극 사이에 위치한 결정에 전압을 가하면 결정 조각에 압력에 의한 왜곡이 발생한다. 이와 같은 현상을 전왜 현상이라고 한다.

즉, 압전 소자는 전극 사이에 위치하여 외부로부터 가해진 전압에 의해 압력을 받아 진동할 수 있으며, 외부로부터 가해진 압력에 의해 진동함으로써 전극 사이에 전압을 가할 수 있다. 따라서 초음파 센서는 전기적 신호를 물리적 신호로 변환하거나 물리적 신호를 전기적 신호로 변환하기 위해 압전 및 전왜 특성을 갖는 압전 소자를 사용한다.

예를 들어, 압전 소자에 높은 주파수의 전기 에너지가 인가되면 압전 소자의 압전 막에는 주파수와 동일한 횟수의 빠른 진동이 발생하게 되는데, 이때 인가된 주파수가 20㎑ 이상일 경우 압전 소자는 인간이 들을 수 없는 특정 주파수 대역을 가지는 초음파를 생성할 수 있다.

이처럼 초음파 센서는 압전 소자의 물리적인 진동 특성을 이용하므로, 압전 소자에 대한 구동 신호의 인가가 정지된 후에도 일정한 시간 동안 압전 막의 진동이 멈추지 않는 링잉(Ringing) 현상이 발생하게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 초음파 센서에서 사용되는 신호들의 개략적인 타이밍 파형도이다.

도 1을 참조하면, 초음파 센서의 송신부는 구동 신호(10)가 인가됨에 따라 인가된 구동 신호(10)에 대응되는 송신 신호(11)를 출력할 수 있다. 이때, 초음파 센서의 송신부에 입력되는 구동 신호(10)는 복수의 버스트 펄스(Burst Pulse)의 조합으로 이루어질 수 있다.

전술한 것과 같이, 구동 신호(10)의 인가가 정지된 후에도 압전 막의 진동 현상은 지속될 수 있으며, 이에 따라 송신 신호(11)의 생성 또한 일정 시간(T) 동안 지속될 수 있다. 링잉 현상으로 인한 압전 막의 진동은 구동 신호(10)가 다시 인가되기 전까지 점진적으로 감쇠되어 사라진다.

이처럼 링잉 현상은 의도하지 않은 송신 신호(11)를 발생시키므로, 노이즈 발생의 원인이 될 수 있다. 특히, 초음파 센서의 송신부 및 수신부가 동일한 소자로 구성되거나 서로 인접한 곳에 위치한 경우, 링잉 현상으로 인한 송신 신호(11)의 발생은 거짓 수신 신호의 발생 원인이 될 수도 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 종래의 초음파 센서는 구동 신호 인가의 종료 시점부터 송신 신호가 임계 레벨로 감소하는 시간까지 걸리는 시간, 즉 링 타임 동안 수신부에 인가되는 신호를 무효인 신호로 판단하는 방법을 사용한다.

따라서, 송신 신호의 송신 시점부터 물체의 송신 신호 반사에 의한 수신 신호가 수신되는 시점까지 걸리는 시간이 링 타임보다 짧을 경우, 수신 신호는 무효인 신호로 판단될 수 있다. 즉, 초음파 센서의 물체 감지가 불가능한 블라인드 존(Blind Zone)이 생길 수 있다.

이와 같은 블라인드 존은 초음파 센서의 측 최소 측정 가능 거리를 결정하는 요소이다. 물체의 송신 신호 반사에 의한 수신 신호가 수신되는 시점까지 걸리는 시간이 링 타임보다 짧을 경우, 즉 물체가 블라인드 존 내에 위치할 경우 초음파 센서는 물체를 인식할 수 없으므로, 초음파 센서의 최소 측정 가능 거리는 블라인드 존의 최대 거리에 따리 결정된다.

일반적으로 차량의 범퍼 등에 설치되어 사용되는 초음파 센서는 미리 결정된 최소 감지 가능 거리 및 최대 감지 가능 거리를 가진다. 초음파 센서의 최대 감지 가능 거리를 늘리기 위해 송신 신호의 생성에 필요한 구동 신호를 구성하는 버스트 펄스(Burst Pulse)의 개수를 늘릴 경우, 송신 신호의 감지 가능 거리가 증가됨 동시에 블라인드 존, 즉 최소 가능 감지 가능 거리 또한 증가된다.

이처럼 초음파 센서의 블라인드 존은 최대 감지 가능 거리와 비례하게 증가되므로, 초음파 센서의 원거리 감지 가능 거리를 증가시키기 위해서는 근거리 감지 가능 거리의 감소를 감수해야 하는 문제점이 있다. 즉, 초음파 센서의 원거리 감지 능력 및 근거리 감지 능력을 동시에 향상시킬 수 있는 초음파 센서의 제어 방법이 요구된다.

본 발명은 서로 다른 감지 거리를 가지는 송신 신호를 순차적으로 사용함으로써 근거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 초음파 센서 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 근거리에 존재하는 물체가 감지된 이후 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정함으로써 원거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 초음파 센서 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신하는 단계, 송신된 상기 제1 송신 신호의 반사에 의한 제1 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하는 단계, 상기 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면, 제2 송신 신호를 송신하는 단계 및 송신된 상기 제2 송신 신호의 반사에 의한 제2 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하는 단계를 포함하는 초음파 센서 제어 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신하는 단계는 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되지 않으면 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시키는 단계 및 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신을 중단하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시키는 단계는 상기 제1 송신 신호를 생성하기 위한 버스트 펄스의 개수를 미리 정해진 개수만큼 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신하고, 제2 송신 신호를 송신하는 송신 신호 송신부, 상기 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면 제2 송신 신호를 생성하는 송신 신호 제어부 및 송신된 상기 제1 송신 신호의 반사에 의한 제1 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하고, 송신된 상기 제2 송신 신호의 반사에 의한 제2 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하는 물체 감지부를 포함하는 초음파 센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 송신 신호 제어부는 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되지 않으면 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시키고, 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신을 중단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 송신 신호 제어부는 상기 제1 송신 신호를 생성하기 위한 버스트 펄스의 개수를 미리 정해진 개수만큼 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 송신 신호 제어부는 상기 제2 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 서로 다른 감지 거리를 가지는 송신 신호를 순차적으로 사용함으로써 초음파 센서의 근거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 근거리에 존재하는 물체가 감지된 이후 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정함으로써 초음파 센서의 원거리 감지 능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 초음파 센서에서 사용되는 신호들의 개략적인 타이밍 파형도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 기존의 초음파 센서의 송신 신호의 측정 거리를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 송신 신호의 측정 거리를 나타낸 것이다.
도 5는 기존의 초음파 센서의 송신 신호의 파형도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 송신 신호의 파형도를 나타낸 것이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(2)는 송신 신호 송신부(22), 송신 신호 제어부(24)및 물체 감지부(26)를 포함한다.

송신 신호 송신부(22)는 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신한다.

본 발명에서 제1 송신 신호는 제2 송신 신호가 송신되기 전까지 초음파 센서(2)의 송신 신호 송신부(22)로부터 송신되는 하나 이상의 초음파 신호를 의미한다.

송신 신호 송신부(22)는 제2 송신 신호를 송신한다.

본 발명의 일 실시예에서, 송신 신호 송신부(22)가 송신하는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호는 서로 다른 측정 거리를 갖는다.

송신 신호 제어부(24)는 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면 제2 송신 신호를 생성한다.

본 발명에서 제1 수신 신호는 송신 신호 송신부(22)에서 송신된 제1 송신 신호가 물체에 반사되어 생성되는 초음파 신호를 의미한다. 송신 신호 제어부(24)는 제1 송신 신호의 반사에 의해 생성된 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면 제2 송신 신호를 생성할 수 있다. 이때 생성된 제2 송신 신호 또한 제1 송신 신호와 동일하게 송신 신호 송신부(22)에 의해 송신될 수 있다.

송신 신호 제어부(24)는 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되지 않으면 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시킨다.

본 발명의 일 실시예에서, 송신 신호 송신부(22)에 의해 송신되는 제1 송신 신호는 가장 짧은 측정 거리를 가지는 제1 송신 신호부터 가장 긴 측정 거리를 가지는 제1 송신 신호까지 측정 거리의 크기에 따라 순차적으로 송신될 수 있다.

이때, 송신 신호 송신부(22)에 의해 가장 짧은 측정 거리를 가지는 제1 송신 신호가 송신된 후, 제1 송신 신호의 반사에 의한 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되지 않으면 송신 신호 제어부(24)는 제1 송신 신호의 감지 거리를 증가시킨다.

본 발명의 일 실시예에서, 송신 신호 제어부(24)는 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가 시키기 위해 제1 송신 신호를 생성하기 위한 버스트 펄스의 개수를 미리 정해진 개수만큼 증가시킬 수 있다.

전술한 것과 같이, 송신 신호의 감지 거리는 송신 신호를 생성하기 위한 구동 신호를 구성하는 버스트 펄스의 개수에 따라 달라질 수 있다.

예를 들어, 8개의 버스트 펄스로 구성되는 구동 신호를 사용하여 생성된 제1 송신 신호는 32개의 버스트 펄스로 구성되는 구동 신호를 사용하여 생성된 제1 송신 신호에 비해 짧은 측정 거리를 가질 수 있다.

이처럼 송신 신호 제어부(24)는 제 버스트 펄스의 개수를 미리 정해진 개수만큼 증가시켜 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시킬 수 있다.

송신 신호 제어부(24)는 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신을 중단한다.

본 발명의 일 실시예에서, 송신 신호 제어부(24)는 제1 송신 신호의 반사에 의한 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신을 중단할 수 있다.

즉, 송신 신호 제어부(24)는 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신 및 제1 송신 신호의 감지 거리의 증가를 중단할 수 있다. 제1 송신 신호의 송신이 중단되면 송신 신호 제어부(24)는 제2 송신 신호를 생성하며, 송신 신호 송신부(22)는 물체를 감지하기 위해 제2 송신 신호를 송신할 수 있다.

송신 신호 제어부(24)는 제2 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정한다.

본 발명의 일 실시예에서, 송신 신호 제어부(24)는 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신을 중단할 수 있다. 즉, 상대적으로 근거리에 존재하는 물체가 제1 송신 신호에 의해 감지되면 송신 신호 제어부(24)는 제1 송신 신호의 송신을 중단하고 제2 송신 신호를 생성하며, 송신 신호 송신부(22)는 물체를 감지하기 위해 제2 송신 신호를 송신할 수 있다.

이때 송신 신호 제어부(24)는 제2 송신 신호의 감지 거리를 제1 송신 신호와 다른 감지 거리인 초음파 센서(2)의 최대 감지 가능 거리로 설정할 수 있다.

전술한 것과 같이, 제1 송신 신호의 감지 거리보다 긴 감지 거리는 가지는 제2 송신 신호의 블라인드 존은 제1 송신 신호의 블라인드 존보다 클 수 있다. 즉, 제2 송신 신호의 최소 감지 가능 거리는 제1 송신 신호의 최소 감지 가능 거리보다 길 수 있다.

따라서 제2 송신 신호의 블라인드 존 내에 위치한 물체는 제2 송신 신호에 의해 감지될 수 없으나, 제1 송신 신호에 의해 감지될 수 있다. 만약 제1 송신 신호에 의해 상대적으로 근거리에 위치한 물체가 감지된 경우 제2 송신 신호의 감지 거리는 초음파 센서(2)의 최대 감지 가능 거리로 설정될 수 있다.

즉, 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지된 경우 제2 송신 신호의 감지 거리는 제2 송신 신호의 블라인드 존을 고려하지 않고 초음파 센서(2)의 최대 감지 가능 거리로 설정됨으로써 초음파 센서(2)의 원거리 측정 능력은 향상될 수 있다.

이와 같은 제2 송신 신호의 감지 거리 설정 과정은 도 3 내지 도 6을 통해 후술한다.

물체 감지부(26)는 송신된 제1 송신 신호의 반사에 의한 제1 수신 신호 및 물체 감지부(26)는 송신된 제2 송신 신호의 반사에 의한 제2 수신 신호를 사용하여, 각 송신 신호의 감지 거리 내에 위치한 물체를 감지한다.

도 3은 기존의 초음파 센서의 송신 신호의 측정 거리를 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 기존의 초음파 센서의 송신 신호 송신부(3)는 최대 감지 거리 L1 및 최소 감지 거리 Z1을 가지는 송신 신호 S1을 송신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예예서, 제1 물체(32)는 송신 신호 송신부(3)로부터 최소 감지 거리 Z1보다 짧은 거리만큼 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 즉, 제1 물체(32)는 송신 신호 S1의 블라인드 존에 위치할 수 있으며, 이때 초음파 센서는 송신 신호 S1을 사용하여 제1 물체(32)를 감지할 수 없다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 물체(34)는 송신 신호 송신부(3)로부터 최대 감지 거리 L1보다 긴 거리만큼 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 즉, 제2 물체(34)는 송신 신호 S1의 최대 감지 가능 거리 밖에 위치할 수 있으며, 이때 초음파 센서는 송신 신호 S1을 사용하여 제2 물체(34)를 감지할 수 없다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 송신 신호의 측정 거리를 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 초음파 센서(2)의 송신 신호 송신부(22)는 최대 감지 거리 L2과 최소 감지 거리 Z2을 가지는 송신 신호 S2, 최대 감지 거리 L3와 최소 감지 거리 Z3를 가지는 송신 신호 S3 및 최대 감지 거리 L4와 최소 감지 거리 Z4를 가지는 송신 신호 S4를 송신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예예서, 제1 물체(32)는 송신 신호 송신부(22)로부터 송신 신호 S3의 최소 감지 거리 Z3보다 짧은 거리만큼 떨어진 곳에 위치함과 동시에 송신 신호 S2의 최소 감지 거리 Z2보다 긴 거리만큼 떨어진 곳에 위치할 수 있다.

즉, 제1 물체(32)는 송신 신호 S3의 블라인드 존 내부에 위치할 수 있으며 이때 초음파 센서(2)는 송신 신호 S3를 사용하여 제1 물체(32)를 감지할 수 없다. 그러나, 제1 물체(32)는 송신 신호 S3의 블라인드 존 내부에 위치함과 동시에 송신 신호 S2의 블라인드 존 외부에 위치할 수 있으며, 이때 초음파 센서(2)는 송신 신호 S2를 사용하여 제1 물체(32)를 감지할 수 있다.

즉, 본 발명의 초음파 센서(2)는 기존의 송신 신호 S3 이외에 송신 신호 S3보다 짧은 최소 감지 거리를 갖는 송신 신호 S2를 사용함으로써 송신 신호 S3의 블라인드 존 내부에 위치한 물체를 감지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제2 물체(34)는 송신 신호 송신부(22)로부터 송신 신호 S3의 최대 감지 거리 L3보다 긴 거리만큼 떨어진 곳에 위치함과 동시에 송신 신호 S4의 최대 감지 거리 Z4보다 짧은 거리만큼 떨어진 곳에 위치할 수 있다.

즉, 제2 물체(34)는 송신 신호 S3의 최대 감지 거리 밖에 위치할 수 있으며 이때 초음파 센서(2)는 송신 신호 S3를 사용하여 제2 물체(34)를 감지할 수 없다. 그러나, 제2 물체(34)는 송신 신호 S3의 최대 감지 거리 밖에 위치함과 동시에 송신 신호 S4의 최대 감지 거리 내에 위치할 수 있으며, 이때 초음파 센서(2)는 송신 신호 S4를 사용하여 제1 물체(32)를 감지할 수 있다.

즉, 본 발명의 초음파 센서(2)는 기존의 송신 신호 S3 이외에 송신 신호 S3보다 긴 최대 감지 거리를 갖는 송신 신호 S4를 사용함으로써 송신 신호 S3의 최대 감지 거리 밖에 위치한 물체를 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 송신 신호 송신부(22)는 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신할 수 있으며, 이때 송신 신호 제어부(24)는 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되지 않으면 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시킬 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 송신 신호 S2에 의해 물체가 감지되지 않으면, 송신 신호 제어부(24)는 송신 신호 S2의 최대 감지 거리를 송신 신호 S3의 최대 감지 거리만큼 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 송신 신호 제어부(24)는 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가 시키기 위해 제1 송신 신호를 생성하기 위한 버스트 펄스의 개수를 미리 정해진 개수만큼 증가시킬 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 송신 신호 S2에 의해 물체가 감지되지 않으면, 송신 신호 제어부(24)는 송신 신호 S2의 최대 감지 거리를 송신 신호 S3의 최대 감지 거리만큼 증가시킬 수 있으며, 이때 송신 신호 제어부(24)는 송신 신호 S2의 최대 감지 거리를 송신 신호 S3의 최대 감지 거리만큼 증가시키기 위해 버스트 펄스의 개수를 송신 신호 S3를 생성하기 위해 필요한 개수만큼 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 송신 신호 송신부(22)는 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신할 수 있으며, 이때 송신 신호 제어부(24)는 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신을 중단할 수 있다. 이때 송신 신호 제어부(24)는 제2 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정할 수 있다.

예를 들어, 송신 신호 S2에 의해 물체가 감지되지 않으면 송신 신호 제어부(24)는 송신 신호 S2의 최대 감지 거리를 송신 신호 S3의 최대 감지 거리만큼 증가시킬 수 있으며, 이후 송신 신호 S3에 의해 물체가 감지되면 송신 신호 제어부(24)는 송신 신호 S2 및 S3와 같은 하나 이상의 제1 송신 신호의 송신을 중단할 수 있다.

송신 신호 제어부(24)는 송신 신호 S2 및 S3와 같은 하나 이상의 제1 송신 신호를 더이상 송신하지 않음과 동시에, 제2 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정할 수 있다. 이때 송신 신호 제어부(24)가 제2 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정하면 송신 신호 송신부(22)는 생성된 제2 송신 신호를 송신할 수 있다.

예를 들어, 송신 신호 S2에 의해 물체가 감지되지 않으면 송신 신호 제어부(24)는 송신 신호 S2의 최대 감지 거리를 송신 신호 S3의 최대 감지 거리만큼 증가시킬 수 있으며, 송신 신호 S3에 의해 물체가 감지되면 송신 신호 제어부(24)는 제1 송신 신호인 송신 신호 S3의 송신을 중단하고, 제2 송신 신호인 송신 신호 S4를 송신할 수 있다. 이때 송신 신호 S4의 감지 거리는 초음파 센서(2)의 최대 감지 가능 거리로 결정될 수 있다.

즉, 제1 송신 신호인 송신 신호 S2의 최대 감지 거리는 송신 신호 S3의 최대 감지 거리만큼 증가될 수 있으며, 송신 신호 S3에 의해 물체가 감지되면 송신 신호 제어부(24)는 초음파 센서(2)의 최대 감지 가능 거리와 동일한 거리의 최대 감지 거리를 갖는 송신 신호 S4를 송신할 수 있다.

이처럼 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지될 경우, 초음파 센서(2)는 제1 송신 신호의 블라인드 존을 고려하지 않고 초음파 센서(2)의 최대 감지 가능 거리와 동일한 거리의 최대 감지 거리를 갖는 제2 송신 신호를 사용하여 물체를 감지할 수 있다.

즉, 기존의 초음파 센서(2)가 블라인드 존을 고려하여 송신 신호의 최대 감지 거리를 일정 거리로 제한했던 것과 달리, 본 발명의 초음파 센서(2)는 짧은 최대 감지 거리를 갖는 제1 송신 신호를 사용하여 근거리에 위치한 물체의 감지를 먼저 시작하고, 물체가 감지되지 않을 경우 제1 송신 신호의 감지 거리를 단계적으로 증가시킬 수 있다.

만약 제1 송신 신호에 의해 근거리에 위치한 물체가 감지될 경우, 본 발명의 초음파 센서(2)는 초음파 센서(2)의 최대 감지 가능 거리와 동일한 거리의 최대 감지 거리를 갖는 제2 송신 신호를 사용하여, 원거리에 위치한 물체의 감지를 시도할 수 있다.

결국, 본 발명의 초음파 센서는 최대 감지 거리가 서로 다른 송신 신호를 단계적으로 사용하여 물체의 감지를 시도함으로써 근거리 측정 능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 초음파 센서는 먼저 송신된 송신 신호를 통해 물체가 감지될 경우 초음파 센서의 최대 측정 가능 거리까지 감지가 가능한 송신 신호를 사용하며 물체의 감지를 시도함으로써 원거리 측정 능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 5는 기존의 초음파 센서의 송신 신호의 파형도를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 초음파 센서의 송신 신호 송신부는 송신 신호 S1을 연속해서 두 번 송신할 수 있다.

송신 신호 S1을 생성하기 위한 구동 신호는 복수의 버스트 펄스의 조합으로 이루어질 수 있다. 복수의 버스트 펄스가 구성하는 구동 신호는 초음파 센서의 송신 신호 송신부에 B1 시간 동안 인가될 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 송신 신호 S1의 송신 시작 시점부터 물체의 송신 신호 S1의 반사로 인한 수신 신호의 수신 시점까지 걸린 시간 T1이 도시되어 있다. 초음파 센서는 송신 신호 S1의 주파수 및 수신 신호의 수신 시점까지 걸린 시간 T1을 사용하여 송신 신호 송신부와 물체 사이의 거리를 계산할 수 있다.

만약 송신 신호 S1의 최대 감지 거리가 2[m]일 경우 초음파의 진행 속도는 340[m/s]이므로, 송신 신호 S1이 물체를 감지하기 위해 최대 감지 거리를 두 번 왕복하는데 소요되는 시간은 총 23.5[ms]이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 송신 신호의 파형도를 나타낸 것이다.

참고로, 도 6은 서로 다른 최대 감지 거리를 가지는 송신 신호 S2, S3 및 S4을 사용하여 물체를 감지하는 초음파 센서에 관한 것이며, 여기서 송신 신호 S2 및 S3는 제1 송신 신호에 해당하고 송신 신호 S4는 제2 송신 신호에 해당한다. 즉, 초음파 센서의 최대 감지 가능 거리는 제2 송신 신호인 송신 신호 S4의 최대 감지 거리와 동일하다.

도 6을 참조하면, 초음파 센서의 송신 신호 송신부는 송신 신호 S2, S3 및 S4를 최대 감지 거리의 크기에 따라 순차적으로 송신할 수 있다.

송신 신호 S2, S3 및 S4를 생성하기 위한 구동 신호는 복수의 버스트 펄스의 조합으로 이루어질 수 있다. 송신 신호 S2를 생성하기 위한 구동 신호는 초음파 센서의 송신 신호 송신부에 B2 시간 동안 인가될 수 있다.

마찬가지로, 송신 신호 S3를 생성하기 위한 구동 신호는 초음파 센서의 송신 신호 송신부에 B3 시간 동안, 송신 신호 S4를 생성하기 위한 구동 신호는 초음파 센서의 송신 신호 송신부에 B4 시간 동안 인가될 수 있다.

전술한 것과 같이, 송신 신호 제어부는 제1 송신 신호인 송신 신호 S2에 의해 물체가 감지되지 않을 경우, 제1 송신 신호를 생성하기 위한 버스트 펄스의 개수를 미리 정해진 개수만큼 증가시킬 수 있다.

구동 신호가 인가되는 시간은 구동 신호를 구성하는 버스트 펄스의 개수에 비례한다. 송신 신호 S2를 생성하기 위한 구동 신호가 B2 시간 동안 인가된 뒤 송신 신호 S2에 의해 물체가 감지되지 않으면, 송신 신호 제어부는 제1 송신 신호를 생성하기 위한 구동 신호의 버스트 펄스의 개수를 증가시켜 송신 신호 S3를 생성하기 위한 구동 신호의 인가 시간을 B2에서 B3까지 늘릴 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 송신 신호 S3의 송신 시작 시점부터 물체의 송신 신호 S3의 반사로 인한 수신 신호의 수신 시점까지 걸린 시간 T3 및 송신 신호 S4의 송신 시작 시점부터 물체의 송신 신호 S4의 반사로 인한 수신 신호의 수신 시점까지 걸린 시간 T4가 도시되어 있다. 초음파 센서(2)는 송신 신호 S3 및 S4의 주파수 및 T3 및 T4를 사용하여 송신 신호 송신부와 각 물체 사이의 거리를 계산할 수 있다.

만약 송신 신호 S2의 최대 감지 거리가 0.3[m], 송신 신호 S3의 최대 감지 거리가 1.2[m], 송신 신호 S4의 최대 감지 거리가 2.3[m]일 경우, 초음파의 진행 속도는 340[m/s]이므로, 송신 신호 S2, S3 및 S4가 물체를 감지하기 위해 각 신호의 최대 감지 거리를 왕복하는데 소요되는 시간은 총 21.1[ms]이다.

도 5 및 도 6을 통해 전술한 각 실시예를 비교하면, 송신 신호 S1을 두 번 사용하여 물체를 감지하는 데 걸리는 시간은 제1 송신 신호인 송신 신호 S2 및 S3와, 제2 송신 신호인 송신 신호 S4를 한 번씩 사용하여 물체를 감지하는 데 걸리는 시간보다 2.4[m/s] 더 길 수 있다.

즉, 본 발명의 초음파 센서는 최대 감지 거리가 다른 송신 신호를 사용하여 근거리 측정 능력 및 원거리 측정 능력을 향상시킴과 동시에, 물체의 감지에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 장점을 갖는다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

2: 초음파 센서
22: 송신 신호 송신부
24: 송신 신호 제어부
26: 물체 감지부

Claims (8)

1. 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신하는 단계;
   송신된 상기 제1 송신 신호의 반사에 의한 제1 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하는 단계;
   상기 제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면, 제2 송신 신호를 송신하는 단계; 및
   송신된 상기 제2 송신 신호의 반사에 의한 제2 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하는 단계를 포함하는
   초음파 센서 제어 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신하는 단계는
   송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되지 않으면 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시키는 단계; 및
   송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신을 중단하는 단계를 포함하는
   초음파 센서 제어 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시키는 단계는
   상기 제1 송신 신호를 생성하기 위한 버스트 펄스의 개수를 미리 정해진 개수만큼 증가시키는 단계를 포함하는
   초음파 센서 제어 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 송신 신호를 송신하는 단계는
   상기 제2 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정하는 단계를 포함하는
   초음파 센서 제어 방법.
   
5. 하나 이상의 제1 송신 신호를 순차적으로 송신하고, 제2 송신 신호를 송신하는 송신 신호 송신부;
   제1 수신 신호에 의해 물체가 감지되면 제2 송신 신호를 생성하는 송신 신호 제어부; 및
   송신된 상기 제1 송신 신호의 반사에 의한 제1 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하고, 송신된 상기 제2 송신 신호의 반사에 의한 제2 수신 신호를 사용하여 물체를 감지하는 물체 감지부를 포함하는
   초음파 센서.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 송신 신호 제어부는
   송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되지 않으면 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가시키고, 송신된 제1 송신 신호에 의해 물체가 감지되면 제1 송신 신호의 송신을 중단하는
   초음파 센서.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 송신 신호 제어부는
   상기 제1 송신 신호의 감지 거리를 미리 정해진 크기만큼 증가 시키기 위해 상기 제1 송신 신호를 생성하기 위한 버스트 펄스의 개수를 미리 정해진 개수만큼 증가시키는
   초음파 센서.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 송신 신호 제어부는
   상기 제2 송신 신호의 감지 거리를 최대 감지 가능 거리로 설정하는
   초음파 센서.

Images