하중센서 및 이를 이용한 차량용 승객 체중 감지장치 document_id A220623111695

여러 타입의 하중센서 중 하나로 스트레인 게이지가 부착된 다이어프램 방식의 하중센서를 도 10에 도시하였다. 종래의 다이어프램을 이용한 하중센서(300)의 몸체를 형성하는 센서바디(310)의 중앙에 하중을 입력받는 입력바(311)가 체결되는 결합홀(312)이 형성되고, 결합홀의 둘레에 한 쌍의 스트레인 게이지(330)가 대칭되게 부착되는 다이어프램(320)이 형성된다. 이때 각 스트레인 게이지(330)는 2개의 압저항소자(331)가 구비되고, 다이어프램의 형성된 면의 반대면에는 다이어프램의 변형을 돕는 노치홈(321)이 형성된다. 또한, 스트레인 게이지와 전기적으로 연결되어, 스트레인 게이지의 측정값으로 전기신호를 산출하는 회로기판이 구비되어 있다. 이러한 구성을 갖는 종래의 하중센서(300)는 입력바(311)를 통하여 전해지는 하중에 의한 다이어프램(320)의 변형을 스트레인 게이지(330)의 압저항소자(331)가 감지하여 측정값을 회로기판에 전송하고, 회로기판에서는 측정값으로부터 하중을 산출하게 된다. 이때, 입력바를 통하여 가해진 하중의 크기에 따라 달라지는 압저항소자의 전기저항의 변형에 근거하여, 가해진 하중을 수치로 계측할 수 있게 된다. 따라서 정확한 하중의 측정을 위해서는, 변형하는 하중에 대하여 다이어프램이 선형적으로 변형되는 구간에 스트레인 게이지가 부착될 필요가 있다. 그러나 종래의 하중센서에 형성되는 다이어프램에서 하중의 변형에 비례하여 선형 변형되는 구간은 상당히 협소하게 형성되는 단점이 있다. 즉, 협소한 구간에 스트레인 게이지를 부착하는 작업은 높은 정밀도를 요구하는 것으로, 스트레인 게이지의 정밀한 부착을 위하여 자동화 기계를 제작하더라도 작업 툴의 미세한 떨림 등의 요인에 의하여 스트레인 게이지의 부착 위치가 어긋나는 경우가 많아 하중센서의 불량률이 여전히 높다. 따라서 고가의 자동화 기계의 제작과 유지 및 하중센서의 불량률 등의 원인으로 제조 단가가 상승하는 원인이 된다. 한편, 차량용 승객 체중 감지센서는, 에어백 설치위치와 차량 탑승객 사이의 거리와 위치 및 무게 등을 종합 판단하여 에어백의 전개범위를 결정하는 에어백 컨트롤러에 탑승객의 무게에 대한 데이터를 제공하는 장치이다. 종래의 차량용 승객 체중 감지장치는 전술된 종래의 하중센서를 주요 구성으로 하며, 하중센서의 결합홀은 차량의 시트레일에 볼트로 직결되고, 센서바디는 시트프레임에 고정되어 장착되는 것이다. 종래의 차량용 승객 체중 감지센서에서, 차량의 운전 상태 및 시트프레임의 밴딩 등의 외부 환경 변형에 기인하거나 감지센서의 비대칭적인 형상으로 인하여 측하중 또는 모멘트 등의 잡하중이 입력된다. 이러한 잡하중에 의한 다이어프램의 변형은 스트레인 게이지에서 그대로 측정됨에 따라 정확한 하중 감지가 이루지기 어렵게 된다. 물론, 잡하중을 배제하는 방법 중 하나로 4개의 압저항소자를 이용하여 휘스톤 브리지 회로를 구성하여 잡하중에 기인한 측정 성분을 상쇄 제거하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이러한 휘스톤 브리지 회로에 의한 모멘트의 상쇄는 모멘트가 발생할 때 서로 짝을 이루는 압저항소자의 변형률이 동일함을 전제하는 것이기 때문에, 스트레인 게이지 부착의 정밀도를 크게 요구하는 단점을 갖는다. 따라서 측하중 또는 모멘트가 다이어프램의 변형에 미치는 영향을 작게 하는 구조적인 개발이 필요하다.