KR100424026B1 - 정전용량식 토크 센서 및 토크 검출방법 - Google Patents

정전용량식 토크 센서 및 토크 검출방법 Download PDF

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Abstract

횡단면이 원형인 봉(31) 외주면에 적어도 일부에 스트레인에 의해 유전율이 변화하는 유전체층(32)을 형성한다. 유전체층에 교차지 전극을 대향시키고 하나의 커패시터를 구성한다. 교차지 전극은 봉 축심에 대해 소정의 경사각으로 기울어진 복수의 선 형상 전극(34a, 34b)을 가지고 있다. 유전체층에 미소한 갭을 두며 대향하는 통 형상 절연체(33)를 구비하고, 선 형상 전극을 통 형상 절연체의 둘레 면에 형성하는 것이 바람직하다. 선 형상 전극은 유전체층 표면에 직접 형성하여도 무방하다.

Description

정전용량식 토크 센서 및 토크 검출방법{CAPACITIVE TORQUE SENSOR AND METHOD OF DETECTING TORQUE}
종래, 조타륜(操舵輪)(이하 핸들이라 칭한다)을 조작하는 힘을 보조하기 위해, 전동식 파워 스티어링 장치가 개발되어 있다. 그 전동식 파워 스티어링 장치는 운전자의 핸들에 가해지는 토크를 검출하고, 검출된 토크에 따라 조타기구에 설치된 전동기가 조타 보조를 위한 구동력을 발생하는 장치이다. 이는 유압식 파워 스티어링 장치와 비교해서, 유압펌프를 구동하기 위해 엔진 출력을 소비하는 일이 없이 보조 구동력을 전기적으로 제어하는 것으로, 제어성이 뛰어난 장점을 갖고 있다.
이 전동식 파워 스티어링 장치는, 신뢰성이나 비용면에서 구조가 간단하고, 비접촉 검출이 가능한 토크 센서가 요구된다. 이러한 용도에 적용할 수 있는 토크 센서의 일 례를 도 1에 도시한다.
도 1의 토크 센서에 있어, 토크의 입력축과 출력축 사이에, 스트레인(strain)에 의해 투자율(透磁率)이 변화하는 재료, 즉 자왜(磁歪)재료를 이용하여 구성한 토션 바(11)가 내장되어 있다. 토션 바(11)의 외주(外周)에 일정 간격을 두고 두 개의 코일(12, 13)이 배치되어 있다. 토션 바(11) 표면에는 그 축심에 대해 ±45°경사를 갖는 좁고 긴 슬릿(14)이 두 개의 코일(12, 13)에 대응하여 형성되어 있다.
입력축과 출력축 사이에 토크가 발생하면, 토션 바(11)에 토크가 인가되어 토션 바(11)에 스트레인이 발생한다. 일반적으로, 원주나 원통에 발생한 스트레인은 원주나 원통의 길이 방향에 대해 45°방향의 신장(伸長) 스트레인과 이 것과 직각 방향의 압축 스트레인으로 분해된다. 따라서 토션 바(11) 표면에 형성된 슬릿(14) 방향으로 각각 신장 스트레인과 압축 스트레인이 발생하고, 각 부분의 투자율은 한쪽이 증가하면 다른 쪽은 감소하는 식으로 변화하며, 그 크기는 인가되는 토크에 거의 비례한다.
이상의 결과, 두 개의 코일(12, 13)의 인덕턴스는 일방이 증가하고 타방이 감소하는 식으로 변화한다. 이 두 개의 코일(12, 13)을 각각 임피던스 소자로서 고정저항을 통해 단자에 접속하고, 고정저항과 어스단자 사이에 소정 주파수의 교류전압을 인가한다. 이 때 코일(12, 13) 단자전압을 차동(差動)증폭회로에 공급하면, 차동증폭회로는 인가된 토크의 크기에 비례한 출력전압을 생성한다. 따라서, 이 출력전압에 따라 토크의 크기를 검출할 수 있다.
통상, 자동차나 전동 보조 자전거에서, 강한 자석을 구비한 전동기가 사용되고 있다. 자석에서 발생하는 자계의 영향을 방지하기 위해서 단단한 자기 실드가 필요하다. 따라서 토크 센서 주변의 구조가 복잡하게 되는 결점이 있다.
또한, 전동식 파워 스티어링 장치에 있어, 상술한 바와 같이 핸들에 가해지는 토크를 검출하는 것과 함께 핸들이 꺽여지는 속도 및 꺽임각을 검출하여 전동기에 의해 발생되는 조타보조력을 제어하기 위해 조타방향을 검출하는 조타각 센서가 필요하다. 이 조타각 센서로서, 다극착자(多極着磁)된 링 형상의 자석 N극, S극을 홀(hole)소자에서 검출하는 방식이 일반적으로 채용되고 있다. 이 링 형상의 자석에서 흘러나오는 자계(磁界)가 상기 자왜재료에 영향을 미치지 않게 하기 위해 또한 토크 센서부의 실드가 필요하다. 따라서 구조가 복잡해지는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 자기 실드가 불필요하며, 구조가 간단한 정전용량식 토크 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 정전용량식 토크 센서를 이용한 토크 검출방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은, 토크 센서 및 토크 검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 전동식 파워 스티어링 장치나 전동 보조 자전거 등에 적합한 토크 센서 및 토크 검출방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 토크 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 정전용량식 토크 센서의 개괄적 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 정전용량식 토크 센서의 개괄적 사시도이다.
도 4는 도 3의 정전용량식 토크 센서를 이용한 토크 센서 검출회로를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 정전용량식 토크 센서의 개략적 사시도이다.
도 6은 도 5의 정전용량식 토크 센서를 이용한 검출회로를 나타내는 회로 블록도이다.
본 발명에 따르면, 횡단면이 원형인 봉과, 적어도 상기 봉 외주면의 일부에 형성된, 스트레인에 의해 유전율이 변화하는 유전체층과, 상기 유전체층과 대향하며, 하나의 커패시터를 갖는 한 쌍의 교차지(交差指) 전극을 포함하고, 상기 교차지 전극은 상기 봉의 축심에 대해 소정의 경사각으로 기울어진 복수의 선(線) 형상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서가 얻어진다.
또한 본 발명에 따르면, 횡단면이 원형인 봉과, 적어도 상기 봉 외주면의 일부에 형성된, 스트레인에 의해 유전율이 변화하는 유전체층과, 상기 유전체층과 대향하며, 상기 봉의 축심에 대해 소정의 경사각으로 기울어진 교차지 전극형 콘덴서를 포함하는 정전용량식 토크 센서를 이용하여, 상기 교차지 전극형 콘덴서의 정전용량 변동에 따라 변조 동작을 야기시켜 변조 주파수 신호를 생성하고, 상기 변조주파수 신호로부터 토크를 파악하는 것을 특징으로 하는 토크 검출방법이 얻어진다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 정전용량식 토크 센서에 대해 설명한다.
이 정전용량식 토크 센서는, 절연성 플라스틱 또는 절연성 세라믹으로 구성된 횡단면이 원형인 원형 봉(21)을 포함하고 있다. 원형 봉(21)은 핸들의 토크 입력축과 출력축 사이에 직렬로 결합되어 있다. 따라서, 핸들조작에 의해 원형 봉(21)이 회전한다.
원형 봉(21)의 외주면에 직접, 스트레인에 의해 유전율이 변화하는 재료로 이루어진 두꺼운 막 또는 얇은 막의 유전체층(22)이 형성되어 있다. 또한 유전체층(22)의 표면에 선 형상의 전극(손가락 형상의 전극)(23a, 23b)이 원형 봉(21) 축심(길이 방향)에 대해 약 45°정도 소정의 경사각으로 기울어져 있다. 선 형상의 전극(23a, 23b)은 하나 걸러 각각 공통전극(24a, 24b)에 접속되고, 소위 교차지 전극 또는 교차지 전극형 콘덴서를 형성하고 있다. 이렇게 해서 정전용량을 갖는 하나의 커패시터가 형성된다. 또한 교차지 전극에 한 쌍의 단자(25a, 25b)가 접속되어져 있다.
또한, 원형 봉(21) 일부에 봉 외주를 따라 봉의 축방향과 직각 방향인 제 1 권선(26)을 설치하여 인덕터를 구성한다. 이 인덕터를 상기 커패시터에 병렬로 접속하여 폐회로를 구성한다. 즉, 제 1 권선(26)의 단자를 단자(25a, 25b)에 각각 접속한다. 이 경우 단자(25a, 25b)가 폐회로를 구성하는 접속부로서 활동한다. 또한 제 1 권선(26)과 미소(微小)한 갭을 두며 대향하는 제 2 권선(27)을 설치한다. 제 2 권선(27)은 움직이지 않는 것으로 한다.
다음으로, 도 2의 정전용량식 토크 센서의 동작원리에 대해 설명한다.
핸들이 조작되면, 입력축과 출력축 사이에 상대적인 회전운동력이 작용하여 원형 봉(21)에 비틀린 토크가 가해진다. 그러면, 원형 봉(21) 표면에 형성된 유전체층(22)에 스트레인이 발생하여 유전율이 변화된다. 즉, 유전체층(22)은 스트레인 - 유전율 변화특성을 갖는다. 유전체층(22)의 스트레인은, 비틀린 축방향에 대해 + 45°방향의 신장 스트레인과 - 45°방향의 압축 스트레인으로 분해할 수 있다. 따라서 비틀린 토크의 방향에 따라 교차지 전극의 선 형상 전극(23a, 23b)과 대향하는 방향의 유전율이 변화하고, 이에 동반하여 단자(25a, 25b)의 정전용량 값이 변화한다. 이 정전용량의 변화에 기초하여, 발생하고 있는 토크의 크기를 검출할 수 있다.
이 용량 변화를 접촉하지 아니하고 검출하기 위해 상술한 구성에 따라 제 1 권선(26)과 제 2 권선(27)을 전자적으로 결합시키고 있다. 이에 의하면, 교차지 전극의 용량 변화를 권선(27)의 임피던스 변화로 변환하고, 이 변화로부터 토크의 크기를 검출할 수 있다.
도 2의 정전용량 토크 센서에 의하면, 자기 실드에 의할 필요 없이 외부 자계의 영향을 받지 않고 비접촉으로 토크를 검출할 수 있으며, 또한 간단한 구조로 검출의 신뢰성을 용이하게 높힐 수 있다.
또한 원형 봉(21)은, 유전성을 갖는 금속봉 표면에 유전율이 낮은 플라스틱 또는 세라믹 층을 형성하는 것이어도 좋다.
게다가, 제 1 권선(26)이 설치되어 있는 부분에 자성체를 이용함으로써, 제 2 권선(27)과 전자결합을 향상시키고, 보다 고감도의 정전용량 토크 센서를 얻을 수 있다.
또한, 제 1 권선(26)을 수납하는 오목부를 원형 봉(21)의 원주를 따라 형성하고, 상기 오목부에 대향하는 제 2 권선(27)을 수납하는 오목부를 형성한 경우, 동일한 효과에 의해 용이하게 정전용량식 토크 센서를 얻을 수 있다.
도 2에 있어, LC 공진용 인덕터와 전자결합 트랜스용 인덕터가 공통의 구성을 가지나, 양 인덕터를 분리한 구성에서도, 동일하게 정전용량식 토크 센서를 얻을 수 있다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 정전용량식 토크 센서에 대해 설명한다.
이 정전용량식 토크 센서는, 절연성 플라스틱 또는 절연성 세라믹으로 구성되는 횡단면이 원형인 원형 봉(31)을 포함하고 있다. 원형 봉(31)은 핸들의 토크 입력축과 출력축 사이에 직렬로 결합된다. 따라서, 핸들 조작에 따라 원형 봉(31)이 회전운동한다.
원형 봉(31) 둘레 면 일부에 스트레인에 의해 유전율이 변화하는 두꺼운 막 또는 얇은 막의 유전체층이 형성되어 있다. 원형 봉(31)에 동심이며 원형인 통(筒) 형상 절연체(33)가 끼워져 있다. 통 형상 절연체(33)는 유전체층(32)에 미소한 갭을 두며 대향하고 있으며, 움직이지 않는 것으로 한다. 이 미소한 갭에 베어링을 배치하는 것이 바람직하다.
통 형상 절연체(33)의 외주면에, 선 형상 전극(34a, 34b)이 원형 봉(31)의 축심에 대해 약 45°소정의 경사각으로 기울어 있다. 선 형상 전극(34a, 34b)은 하나 걸러 각각 공통전극(35a, 35b)에 접속되고, 소위 교차지 전극 또는 교차지 전극형 콘덴서를 형성하고 있다. 이렇게 정전용량을 갖는 하나의 커패시터를 구성한다. 또한 교차지 전극에 한 쌍의 단자(36, 37)가 접속되어 있다.
다음으로, 도 3의 정전용량식 토크 센서의 동작원리에 대해 설명한다.
핸들이 조작되면, 입력축과 출력축 사이에 상대적인 회전운동력이 작용하고 원형 봉(31)에 비틀린 토크가 가해진다. 따라서, 원형 봉(31) 표면에 형성된 유전체층(32)에 스트레인이 생기고 유전율이 변화한다. 다시 말하면, 유전체층(32)은 소정의 스트레인-유전율 변화 특성을 갖는다. 선 형상의 전극(34a, 34b)은 미소한 갭을 두며 유전체층(32)과 정전결합하고 있으므로, 유전체층(32)의 유전율 변화와 함께 단자(36, 37)간의 정전용량이 변화한다. 이 정전용량의 변화에 근거하여, 발생되고 있는 토크의 크기를 검출할 수 있다.
도 3의 정전용량식 토크 센서에 의하면, 자기 실드에 의할 필요 없이 외부 자계의 영향을 받지 않고 토크를 검출할 수 있으며, 또한 간단한 구조로 용이하게 LC 발진회로를 구성할 수 있다.
또한 원형 봉(31)은, 도전성을 갖는 금속 봉 표면에 유전율이 낮은 플라스틱 층 또는 세라믹층을 형성한 것이어도 무방하다. 게다가 교차지 전극은 통 형상 절연체(33)의 내주면에 형성되어도 무방하다.
도 4를 참조하여, 도 3의 정전용량식 토크 센서를 이용한 토크 검출회로에 대해 설명한다.
발진회로(41)는, 도 3의 정전용량식 토크 센서의 정전용량을 포함하는 LC 발진회로 또는 RC 발진회로이며, 도 3의 정전용량식 토크 센서의 정전용량의 변화에 의해 주파수를 f-V 컨버터(42)에 공급한다. f-V 컨버터(42)는 그 주파수를 전압으로 변환하고, 그 전압을 OP 앰프(43)로 공급한다. OP 앰프(43)의 출력단자(44)로부터 가해진 비틀린 토크를 나타내는 출력신호가 생성된다. 따라서, 미소한 토크를 정밀하게 검출할 수 있다.
또한 발진회로(41)에서 출력되는 주파수를 마이크로 컴퓨터에 입력하고, 그 마이크로 컴퓨터에 의해 주파수를 직접 계수하여, 출력신호를 디지털 신호로 생성하는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 관한 정전용량식 토크 센서에 대해 설명한다. 동일한 부분은 동일한 부호를 기재하고 있다.
도 5의 정전용량식 토크 센서에 있어, 원형 봉(31) 표면의 일부에 복원 스트레인에 의해 유전율이 변화하는 두꺼운 막 또는 얇은 막의 유전체층(32)이 형성되어 있다. 원형 봉(31)에 두 개의 통 형상 절연체(33a, 33b)가 끼워져 있다. 이 들의 통 형상 절연체(33a, 33b)는, 유전체층(32)의 외주면내 원형 봉(31) 축방향에서 다른 영역으로 미소한 갭을 두며 서로 대향하며, 움직이지 않는 것으로 한다. 이 미소한 갭에 베어링을 배치하는 것이 바람직하다.
통 형상 절연체(33a, 33b) 각각의 외주면에, 선 형상 전극(34a, 34b)이 원형 봉(31) 축심에 대해 약 45°정도의 경사각으로 기울어 있다. 게다가, 일방의 통 형상 절연체(33a)와 다른 방향의 통 형상 절연체(33b)에서, 선 형상 전극(34a, 34b)의 기울어진 방향이 서로 다르게 되어 있다.
선 형상 전극(34a, 34b)은 하나 걸러 각각 공통전극(35a, 35b)에 접속되고, 소위 교차지 전극 또는 교차지 전극형 콘덴서를 형성하고 있다. 이렇게 하여, 원형 봉(31) 주위에 도 3에 도시한 검출 콘덴서부(51)를 부가하여 기준 콘덴서부(52)가 형성된다.
기준 콘덴서부(52)의 온도 특성은 검출 콘덴서부(51)의 온도특성과 동일하다. 따라서 주변온도 변화에 대한 검출 콘덴서부(51)의 정전용량 변화량을, 기준 콘덴서부(52)의 정전용량 변화량을 이용하여 보정함으로써, 주변온도의 변화에 의존하는 특성변동을 제거할 수 있고, 또 토크의 검출감도는 거의 2배에 이른다.
다음으로, 도 6을 참조하여 도 5의 정전용량식 토크 센서를 이용한 토크 검출회로에 대해 설명한다.
발진회로(61)는, 검출 콘덴서부(51)의 정전용량을 포함하는 LC 발진회로 또는 RC 발진회로이다. 발진회로(61)는 검출 콘덴서부(51)의 정전용량 변화에 의해 주파수를 f-V 컨버터(62)에 공급한다. f-V 컨버터(62)는 그 주파수를 전압으로 변환하고, 그 전압을 비교기(63)에 공급한다.
발진회로(64)는, 기준 콘덴서부(52)의 정전용량을 포함하는 LC 발진회로 또는 RC 발진회로이다. 발진회로(64)는 기준 콘덴서부(52)의 정전용량의 변화에 의해 주파수를 f-V 컨버터(65)에 공급한다. f-V 컨버터(65)는 그 주파수를 전압으로 변환하고, 그 전압을 비교기(63)에 공급한다.
비교기(63)는 공급된 전압차를 구해, 그 출력단자(66)로부터 가해진 비틀림 토크를 나타내는 출력신호를 출력한다. 이렇게 온도 보정을 수행하기 때문에, 온도 환경의 변화가 있다고 하더라도 미소한 토크를 정밀하게 검출할 수 있다.
또한,발진회로(61, 64) 각각에서 출력된 주파수를 마이크로 컴퓨터에 입력하고, 그 마이크로 컴퓨터에 의해 주파수를 직접 계수하고, 출력신호를 디지털 신호로 생성하는 것이 바람직하다.
상술한 어떠한 실시예에 있어서도, 유전체층으로 세라믹 콘덴서 등에 사용되고 있는 유전체 세라믹 막을 사용할 수 있다. 또한 유전체 재료, 막 두께, 및 교차지 전극 치수를 기준 콘덴서 및 검출 콘덴서간에 서로 거의 대등하게 형성한 경우 반드시 기준 콘덴서 및 검출 콘덴서를 동일면상에 형성할 필요는 없으며, 검출 콘덴서와 기준 콘덴서의 온도 환경이 동일하다고 여겨질 조건이라면, 이 들을 별개로 배치하여도 무방하다.
본 발명의 정전용량식 토크 센서는, 자동차의 전동식 파워 스티어링 장치나 전동 보조 자전거 등의 토크 센서로서 적합하다.

Claims (16)

  1. 횡단면이 원형인 봉과, 상기 봉 외주면의 적어도 일부에 형성된, 스트레인에 의해 유전율이 변화하는 유전체층과, 상기 유전체층에 대향하고, 하나의 커패시터를 구성한 한 쌍의 교차지 전극을 포함하며, 상기 교차지 전극은 상기 봉의 축심에 대해 소정의 경사각으로 기울어진 복수의 선 형상 전극을 가지는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체층은 두께가 거의 일정하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 경사각은 약 45°인 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉은 절연체로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉은 중심의 유전체와, 상기 유전체 표면에 형성된 유전율이 낮은 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선 형상 전극은 상기 유전체 표면에 직접 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 봉 외주를 따라 설치되고 하나의 인덕터를 구성하는 제 1 권선과, 상기 커패시터 및 상기 인덕터를 서로 접속하여 폐회로를 구성시키는 접속부와, 상기 제 1 권선에 미소한 갭을 두며 전자적으로 결합하는 제 2 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 봉은 축심을 따른 방향의 적어도 일부에 자성체 부분을 가지며, 상기 제 1 권선은 상기 자성체 부분에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성체 부분은 상기 봉의 축심 주변을 따라 뻗은 바깥 방향 오목부를 가지며, 상기 제 1 권선은 상기 바깥 방향 오목부에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 바깥 방향 오목부에 지름방향으로 대향하는 안쪽 방향 오목부를 가지며, 상기 제 2 권선은 상기 안쪽 방향 오목부에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉에 끼워 지고 상기 유전체층에 미소한 갭을 두며 대향하는 통 형상 절연체를 포함하며, 상기 선 형상 전극은 상기 통 형상 절연체의 둘레 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 교차지 전극은 상기 통 형상 절연체의 내주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 교차지 전극은 상기 통 형상 절연체의 외주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 봉에 끼워 지고 상기 유전체층에 미소한 갭을 두며 대향하는 부가 통 형상 절연체와, 상기 부가 통 형상 절연체의 둘레 면에 형성되어 하나의 커패시터를 구성한 한 쌍의 부가 교차지 전극을 포함하며, 상기 부가 교차지 전극은 상기 봉의 축심에 대해 소정의 경사각으로 기울어진 복수의 부가 교차지 전극을 가지는 것을 특징으로 하는 정전용량식 토크 센서.
  15. 횡단면이 원형인 봉과, 상기 봉의 외주면에 적어도 일부에 형성되고, 스트레인에 의해 유전율이 변화하는 유전체층과, 상기 유전체층에 대향하고, 상기 봉의 축심에 대해 소정의 경사각으로 기울어진 교차지 전극형 콘덴서를 가지는 정전용량식 토크 센서를 이용하여, 상기 교차지 전극형 콘덴서의 정전용량 변동에 의해 변조동작을 야기시켜 변조주파수 신호를 생성하고, 상기 변조주파수 신호로부터 토크를 파악하는 것을 특징으로 하는 토크 검출방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 정전용량식 토크 센서는, 상기 유전체층에 대향하고, 상기 봉의 축심에 대해 소정의 경사각으로 기울어진 부가 교차지 전극형 콘덴서를 가지는 것으로, 상기 부가 교차지 전극형 콘덴서의 정전용량 변동에 의해 변조동작을 야기시켜 부가 변조주파수 신호를 생성하고, 상기 부가 변조주파수 신호를 이용하여 온도 보정을 수행하는 토크 검출방법.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6817253B2 (en) * 2002-03-14 2004-11-16 Sauer-Danfoss Inc. Method and means for measuring torque in hydraulic power units
US6925892B2 (en) * 2003-12-17 2005-08-09 Sauer-Danfoss, Inc. Method and means for monitoring torque in a hydraulic power unit
DE102004034260B3 (de) * 2004-07-14 2005-12-01 Hirt, Jürgen, Dipl.-Ing. Messanordnung zur Ermittlung von Drehmomenten an Wellen
WO2007002266A2 (en) * 2005-06-22 2007-01-04 Purdue Research Foundation Structures with integral life-sensing capability
US7716761B1 (en) 2005-07-06 2010-05-18 Gilstad Dennis W Adaptive positioning system
FR2892509B1 (fr) * 2005-10-26 2007-12-21 Inergy Automotive Systems Res Jauge capacitive pour reservoir a carburant
JP2009513962A (ja) * 2005-10-26 2009-04-02 イナジー・オートモーティブ・システムズ・リサーチ・（ソシエテ・アノニム） 絶縁基板上に交差指電極を備える容量ゲージ
JP2009513963A (ja) * 2005-10-26 2009-04-02 イナジー・オートモーティブ・システムズ・リサーチ・（ソシエテ・アノニム） 静電容量式ゲージ
US7380464B2 (en) * 2005-12-08 2008-06-03 Honeywell International Inc. Out-of-plain strain elimination acoustic wave torque sensor
TWI382168B (zh) * 2008-07-18 2013-01-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 扭力檢測裝置
US8759893B2 (en) * 2011-09-07 2014-06-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Horizontal interdigitated capacitor structure with vias
DE102013215320A1 (de) * 2013-08-05 2015-02-05 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Erfassung des Drehmomentes in einer Welle
US9683905B2 (en) * 2015-01-21 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Transmission and transfer case with torque sensing
JP6376028B2 (ja) * 2015-04-14 2018-08-22 日立金属株式会社 トルクセンサ
DE102016210615A1 (de) * 2016-06-15 2017-12-21 Leoni Kabel Gmbh Vorrichtung, Versorgungsleitung für eine solche, Sensorleitung und Verfahren zur Torsionsmessung
CN106768536A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 博世华域转向系统有限公司 一种汽车转向机用电容式扭矩传感器及扭矩传感计算方法
CN108791681A (zh) * 2017-05-05 2018-11-13 捷安特电动车（昆山）有限公司 一种测量中轴双边力矩、位置角度、转速及功率的装置
TWI659217B (zh) * 2018-03-27 2019-05-11 國立交通大學 無線被動應變感測器
CN111060240A (zh) * 2019-12-02 2020-04-24 天津大学 一种新型绕线结构的非接触式扭矩测量系统及其测量方法
WO2022181045A1 (ja) * 2021-02-25 2022-09-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 トルク検出装置、及び器具
WO2022181044A1 (ja) * 2021-02-25 2022-09-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 トルク検出装置、及び器具
CN117379057B (zh) * 2023-12-13 2024-03-08 北京北琪医疗科技股份有限公司 一种多触点神经电极及其制作方法及神经电极监测结构

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2260036A (en) * 1940-08-24 1941-10-21 Gen Electric Transmission dynamometer
US3487402A (en) * 1966-09-08 1969-12-30 Gen Electric Digital capacitance motion transducer
DE58900556D1 (de) * 1988-08-11 1992-01-23 Siemens Ag Messaufnehmer fuer laengen- oder abstandsaenderungen, insbesondere fuer beruehrungslose messung von drehmomenten an rotierenden wellen.
JPH0754274B2 (ja) * 1989-04-28 1995-06-07 株式会社安川電機 トルク検出方式
US5046371A (en) * 1990-01-08 1991-09-10 Kronberg James W In-line rotating capacitive torque sensor
JP3041486B2 (ja) * 1990-10-30 2000-05-15 株式会社トーキン 圧電捩り歪センサ
JPH05332856A (ja) 1992-06-02 1993-12-17 Koji Toda 超音波トルクデバイスおよび超音波トルク測定装置
JP3692494B2 (ja) 1996-04-17 2005-09-07 高巣 周平 トルクセンサ

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