KR960003654B1 - 차량 감지기의 루프 코일 단선 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

차량 감지기의 루프 코일 단선 검출장치

제1도는 종래 차량 감지기의 블럭도.

제2도는 종래에 따른 루프 코일 단선 검출시 신호흐름도.

제3도는 본 발명 차량 감지기의 블럭도.

제4도는 제3도에 있어서, 단선 검출부의 회로도.

제5도는 제4도에 있어서, 단선 검출시의 파형도.

제6도는 본 발명에 따른 루프 코일 단선 검출시 신호흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 표시부 2 : 마이크로 프로세서

3 : 신호 변환부 4 : 발진 구동부

5 : 임피던스 매칭부 6 : 보호회로

7 : 루프 코일 8 : 단선 검출부

PC₁: 포토커플러 ZD₁: 제너다이오드

R₁,R₂: 저항

본 발명은 차량 감지기의 루프 코일 단선 검출 기술에 관한 것으로 특히, 루프식 차량 감지기에서 차량감지 동작을 정지함이 없이 실시간에 루프 코일(Loop Coil)의 단선 여부를 검출하는 차량 감지기의 루프코일 단선 검출 장치에 관한 것이다.

교통 관제 시스템을 위한 차량 감지기의 원리에 따라 여러 종류가 있으나, 그 중 국내에서 가장 널리 사용되는 방식은 루프(Loop)식 차량 감지기로서 이는 차량 감지를 원하는 지점의 도로에 루프 코일(Loop Coil)을 매설하여 그 위를 통과하는 차량에 의해 루프 코일(Loop Coil)의 인덕턴스값이 변화하는 것을 검출함으로써 통과 차량의 수를 감지, 계수하게 된다.

제1도는 종래 차량 감지기의 블럭도로서 이에 도시된 바와 같이, 고주파 신호를 발진시킴과 아울러 공전 주파수를 검출하는 발진 구동부(4)와, 이 발진 구동부(4)의 출력이 평형 상태가 되게 임피던스 매칭시켜 과전류 방지를 위한 보호회로(6)를 통해 루프 코일(Loop Coil)에 출력하는 임피던스 매칭부(5)와, 상기 발진 구동부(4)의 공진주파수를 디지탈화시켜 구형파로 출력하는 신호 변환부(3)와, 이 신호 변환부(3)의 출력을 연산하여 상기 루프 코일(7) 상의 차량 점유/비점유상태를 판별함과 아울러 상기 루프 코일(7)의 단선을 검출하여 표시부(1)에 출력하는 마이크로 프로세서(2)로 구성된 것으로, 발진 구동부(4)의 고주파신호가 임피던스 매칭부(5) 및 보호회로(6)를 순차 통해 루프 코일(7)에 출력될 때 그 루프 코일(7) 상에 차량이 통과하면 그 루프 코일(7)의 인덕턴스가 변화되고 이 변화를 상기 발진 구동부(4)가 검출하게 된다.

이와같은 종래 회로의 동작과정을 제2도의 루프 코일 단선 검출시 신호 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

발진 구동부(4)에서 발진된 약 100KHz 정도의 고주파 신호가 임피던스 매칭부(5)의 커플링 트랜스에서 평형 상태가 되어 임피던스 매칭(Impedance Matching)되고 이 매칭된 신호는 낙뢰등에 의한 과전류를 방지하는 보호회로(6)를 통해 도로에 매설된 루프 코일(Loop Coil)(7)에 전송되어진다.

이때, 루프 코일(7)상에 차량통과 유무에 따라 그 루프 코일(7)의 인덕턴스가 경미하게 감소하는 방향으로 변화되고 이 변화에 의해 증가된 발진 주파수는 보호회로(6) 및 임피던스 매칭부(5)를 통해 발진 구동부(4)에 전달되어 공진 상태가 된다.

이에따라, 발진 구동부(4)의 아날로그신호를 입력받은 신호 변환부(3)는 소정 레벨 이상인 경우 디지탈 레벨 “1”즉, 5V의 신호로 변환하여 디지탈화된 구형파 신호를 마이크로 프로세서(2)에 출력하고 그 마이크로 프로세서(2)는 상기 신호 변환부(3)의 출력을 연산하여 루프 코일(7) 상의 차량 점유/비점유상태를 판별한 후 그 결과를 표시부(1)에 출력한다.

이러한 동작의 종래기술은 루프식 차량 감지기에서 루프 단선 검출시 소프트웨어적 알고리즘을 적용하여 각 채널별 발진 주파수를 감지하는 방식으로서 루프 단선시 발진 주파수가 상승하는 고유 특성을 이용한 것이다.

즉, 종래의 루프 단선 검출 동작을 제2도로 설명하면, 루프 코일(7) 상의 차량 점유시 최대 발진주파수(Max-freq)를 설정한 후 각 채널별 차량 점유 유무 판단 루틴을 수행하면 발진 구동부(4)의 고주파 신호가 임피던스 매칭부(5) 및 보호회로(6)를 통해 루프 코일에 전송된 후 궤환되어 상기 발진 구동부(4)를 통해 신호 변환부(3)에 입력되어진다.

이때, 신호 변환부(3)는 발진 구동부(4)의 출력을 디지탈 레벨 신호로 변환하여 마이크로 프로세서(2)에 출력하는데, 상기의 동작을 반복함에 의해 상기 마이크로 프로세서(2)에는 각 채널별 발진주파수가 입력되어진다.

따라서, 각 채널별로 발진 주파수를 읽어들인 마이크로 프로세서(2)는 각 채널의 발진주파수가 최대 발진주파수(Max-freq)보다 크거나 같은지 판별하는 동작을 채널별로 순차 수행(CH1→CH2→CH3→CH4)하는데 해당 채널의 발진 주파수가 최대 발진주파수(Max-freq)보다 작으면 다음 채널의 판별동작을 수행하고, 해당 채널의 발진주파수가 최대 발진주파수(Max-freq)보다 크거나 같으면 해당채널의 루프 코일(7)이 단선임을 판별하여 그 결과를 표시부(1)에 출력한 후 다음 채널의 판별동작을 수행하게 된다.

그러나, 종래에는 부품 양산시 오차, 루프 코일의 매설 형태나 인입선길이등에 따른 설치 현장의 조건 및 온도나 습도등에 따른 환경 요인에 의하여 루프 코일의 발진 주파수가 변화됨으로 최대 발진주파수 설정에 애로가 있음은 물론 패러매터의 변화등을 고려하여 지속적인 주파수 설정의 변경을 필요로 하는 문제점이 있었다.

또한, 하드웨어적인 검출 기능이 없어 소프트웨어적인 방식을 적용함에 있어 실동작 중 검출 기능이 없어 방대한 수의 차량 감지기를 운용하기에 불편을 초래할 뿐 아니라 빈번한 오판단 발생으로 검출 결과의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 루프 코일 및 인입선로의 단선 검출을 하드웨어적으로 수행함으로써 지속적인 검출 동작을 가능하게 하고 그 검출 결과의 신뢰성을 향상시키기 위한 차량 감지기의 루프코일 단선 검출 장치를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명 차량 감지기의 블럭도로서 이에 도시한 바와 같이, 제1도와 같은 종래 감지기에 있어서, 임피던스 매칭부(5)와 보호회로(6) 사이에 단선 검출부(8)를 접속하고 그 단선 검출부(8)의 단선검출신호(V_1f)를 마이크로 프로세서(2)에 출력하도록 구성한다.

상기 단선 검출부(8)는 제4도에 도시한 바와같이, 저항(R₁), 제너다이오드(ZD₁) 및 포토커플러(PC₁)의 발광다이오드(PD₁)를 병렬 접속하여 임피던스 매칭부(5)와 보호회로(6)간에 직렬 접속하고 에미터가 접지된 상기 포토커플러(PC₁)의 수광트랜지스터(PT₁)의 콜렉터는 전압(+5V)이 인가된 저항(R₂)에 접속하여 그 접속점에서 단선 검출신호(V_1f)가 출력되게 구성한다.

이와같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용효과를 제5도 단선 검출에 따른 파형도 및 제6도 루프 코일 단선 검출시 신호흐름도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

루프식 차량 감지기에서 각 채널별 루프상 차량 존재 유무 판별을 위한 메인 루틴을 수행하면 발진 구동부(4)가 고주파 신호를 출력하고 이 고주파 신호는 임피던스 매칭부(5)를 통해 평형상태가 되어 임피던스 매칭된 약 50~150KHz의 고주파 발진신호는 단선 검출부(8)의 저항(R₁), 제너다이오드(ZD₁) 및 포토커플러(PC₁)를 경유하여 보호회로(6)를 통해 루프 코일(7)에 전달된다.

이때, 루프 코일(7)이나 인입 선로가 정상적으로 접속되어 있으면 포토커플러(PC₁)는 발광다이오드(PD₁)에 전류가 흐름에 의해 발광하고 이 빛을 수광한 수광트랜지스터(PT₁)가 턴온되어 저항(R₂)에 접속된 전압(+5V)이 상기 수광트랜지스터(PT1)를 통해 접지됨으로 저전위인 단선 검출 신호(V_1f)가 마이크로 프로세서(2)에 출력되어진다.

이에따라, 단선 검출부(8)의 저전위 출력(V_1f)을 연산한 마이크로 프로세서(2)는 해당 채널의 루프 코일(7)이 정상 접속 상태임을 판별하여 루프 코일(7)의 인덕턴스 변화에 따른 발진주파수가 보호회로(6), 단선검출부(8), 임피던스 매칭부(4)를 순차 통해 신호 변환부(3)에서 디지탈 레벨로 변환된 구형파 신호를 입력받아 상기 루프 코일(7) 상의 차량 점유 유무를 판별한 후 그 결과를 표시부(1)에 출력하게 된다.

여기서, 단선 검출부(8)의 제너다이오드(ZD₁) 및 저항(R₁)은 포토커플러(PC₁)의 발광다이오드(PD₁)와 병렬 접속되어 전송 선로상의 전류를 분할하는데, 상기 제너다이오드(ZD₁)는 임피던스 매칭부(5)를 통한 고주파 발진신호가 정극성이 되는 순간 포토커플러(PC₁)의 발광다이오드(PD₁)에 인가되는 전압을 제한하여 보호기능을 수행하고, 역극성이 되는 순간 턴온되어 이 시점에서 회로의 오픈(open)으로 인한 차량 감지기능의 악영향 초래를 방지하게 된다.

한편, 루프 코일(7)이나 인입 선로가 단선된 경우 임피던스 매칭부(5)에서 단선 검출부(8)로 전류 흐름이 없어 포토커플러(PC₁)의 발광다이오드(PD₁)가 오프되고 수광트랜지스터(PT₁)가 턴오프됨으로 저항(R₂)에 인가된 전압(+5V)이 단선검출신호(V_1f)로 마이크로 프로세서(2)에 출력되어 진다.

이에따라, 제5도에 도시한 바와 같은 고전위인 단선검출신호(V1f)를 입력받은 마이크로 프로세서(2)는 루프 코일(7)이 단선임을 판별하여 상기 루프 코일(7)상의 차량 점유 판별 동작을 정지하고 상기 단선 상황을 표시부(1)에 출력하게 된다.

이때, 루프 코일(7) 또는 인입 선로가 단선되었으나 단선 부위의 침수 등에 의해 단선 검출부(8)에 미약한 전류가 흐르면 그 미약한 전류에 의한 오판단을 방지하기 위해 그 전류를 분류용 저항(R₁)에서 분할함으로써 포토커플러(PC₁)의 발광다이오드(PD₁)에 전류 흐름이 없어 수광트랜지스터(PT₁)가 턴오프된다.

이에따라, 저항(R₂)에 인가된 전압(+5V)이 단선 검출 신호(V_1f)가 됨으로 마이크로 프로세서(2)는 루프코일(7)의 단선으로 판별하여 차량 감지동작을 정지시킴과 아울러 그 단선 검출 상태를 표시부(1)에 출력하게 된다.

상기의 동작을 제6도를 참조하여 설명하면, 각 채널별 루프상 차량 존재 유무 판별을 위해 메인 루틴을 수행하면서 루프 코일(7) 상의 차량 감지 동작을 채널별로 수행함과 아울러 단선 검출 신호(V_1f)를 점검하여 루프 코일(7)의 단선 여부를 판별하게 된다.

이에따라, 단선 검출부(8)의 출력(V_1f)이 저전위이면 루프 코일(7)의 단선이 아님으로 메인 루틴을 수행하고 상기 단선 검출부(8)의 출력(V_1f)이 고전위이면 단선임으로 해당 채널의 차량 감지 동작을 정지시킴과 아울러 해당채널의 루프 코일(7)의 단선 상황을 표시부(1)에 출력하게 된다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 하드웨어적인 단선 검출 방식을 채용함으로 부품의 개별적 특성차, 현장 조건 및 환경 조건등의 영향에 관계없이 차량 감지의 실시간중에 루프 코일의 단선 유무를 명확히 점검할 수 있다.

따라서, 본 발명은 루프 코일의 단선 유무를 즉시 알 수 있음으로 루프 코일의 유지보수가 용이하고 루프 코일의 단선 상태에서 오데이타의 수집을 방지할 수 있어 검출 결과의 신뢰성이 증대함으로 교통 통제 관리의 효율성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 발진 구동부(4)의 고주파 발진출력을 임피던스 매칭부(5) 및 보호회로(6)를 통해 루프 코일(7)에 전달하여 변화된 신호를 상기 발진 구동부(4)에서 검출하고 이 검출된 아날로그 신호가 신호 변환부(3)를 통해 변환된 디지탈 레벨신호를 마이크로 프로세서(2)가 입력받아 상기 루프 코일(7) 상의 차량 점유 유무를 판별함과 아울러 그 결과를 표시부(1)에 출력하는 루프식 차량 감지기에 있어서, 임피던스 매칭부(5)와 보호회로(6) 사이에 제너다이오드(ZD₁)를 포토커플러(PC₁)의 발광다이오드(PD₁)와 역방향으로 직렬 접속하여 상기 제너다이오드(ZD₁)에 저항(R₁)을 병렬 접속하고 에미터가 접지된 상기 포토커플러(PC₁)의 수광트랜지스터(PT₁)의 콜렉터를 일측이 전압에 접속된 저항(R₂)의 타측에 접속하여 그 접속점에서 단선 검출 신호(V_1f)를 상기 마이크로 프로세서(2)에 출력하는 단선 검출부(8)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 차량 감지기의 루프코일 단선 검출 장치.