KR100538472B1 - 자기 센서 조정 방법, 자기 센서 조정 장치 및 자기 센서 - Google Patents

자기 센서 조정 방법, 자기 센서 조정 장치 및 자기 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상이한 자기 센서 제품 사이에서 발생될 수도 있고 또는 하나의 자기 센서 제품에서 발생될 수도 있는 자기 갭 길이의 변동과 상관없이 검지 대상을 항상 정밀하게 검지할 수 있고, 2진화 파형 에지 위상이 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있는 자기 센서 조정 방법을 제공한다. 자기 센서의 자기 갭 내에서, 검지 대상 유니트의 오목부 및 볼록부와 자계 검출부 사이에 형성된 검지 갭 길이는 복수의 설정값 중에서 변경된다. 이어서, 자계 검출부(3,5)는 검지 갭 길이의 설정값마다 검출 파형(201,202)을 취득한다. 그 다음, 복수 검출 파형을 위상 중첩하여 교점 레벨값(AG0)이 계산된다. 이어서, 임계값(VTH)은 계산된 교점 레벨값(AG0)과 일치되도록 조정된다.

Description

자기 센서 조정 방법, 자기 센서 조정 장치 및 자기 센서{MAGNETIC SENSOR ADJUSTING METHOD, MAGNETIC SENSOR ADJUSTING DEVICE AND MAGNETIC SENSOR}
본 발명은 자기 센서 조정 방법, 자기 센서 조정 장치 및 그 자기 센서에 관한 것이다.
일부 회전 센서 및 길이 측정 센서는 자기 센서를 이용한다. 각종 타입의 자기 센서 중 일부 자기 센서는, 검지 대상(sensing object)을 따라 회전하거나 이동하는 자성 검지 대상(magnetic sensing target)이 자계에 배치되고, 자성 검지 대상의 움직임에 따라 자계의 변동이 자기-저항 효과 소자(magnetoresistance effect element)(MR 소자: JP-A-11-304,414 및 JP-A-11-237,256) 및 홀 소자(JP-A-10-103,145) 등의 자계 검출 소자에 의해 검출되고, 이어서 자성 검지 대상의 회전 각도 또는 이동 거리가 검출된 파형을 이용하여 계산되는 방법을 이용한다. 이러한 자기 센서는 비교적 단순한 구성과 높은 정밀도로 인해 이용된다. 예를 들어, 외주면에 형성된 오목부 및 볼록부를 갖는 연자성 재료로 이루어진 기어를 그 사이에 자기 갭(magnetic gap)을 발생하도록 자계 발생 자석에 대향하여 배치하고, 자계 검출 소자(저가이면서 쉽게 소형화될 수 있기 때문에, MR 소자가 빈번하게 이용됨)를 자기 갭에 배치하고, 이어서 자계 검출 소자의 출력 파형에 따라 기어의 회전 위치를 검출함으로써 크랭크 각도를 검출하는 차량용 자기 센서가 공지되어 있다(JP-A-304,414 및 JP-A-11-237,256). 오목부 및 볼록부는 자계 검출 소자와 함께 상이한 검지 갭 길이를 각각 형성하기 때문에, 특히 오목부 및 볼록부 사이의 경계 영역이 자기 갭을 통과하는 경우 상당한 변동이 자기 갭 내의 자계에 발생하고, 이는 자기 검출 수단에 의해 검출되는 파형의 변화로 나타나게 된다. 실제 센서에서, 이 파형은 비교기 등에 의해 2진화되고(방형파(square wave)로 전환됨), 회전 위치는 레벨 변화 에지(level transition edge)에 기반하여 결정된다.
여기에서, 기어 및 자석 사이에 형성된 검지 갭 길이가 부착 오차 등의 요인에 의해 센서들 사이에서 불균일하거나, 또는 하나의 기어내의 오목부 및 볼록부의 높이가 기어의 피니시 정밀도 및 기타 요인에 의해 불균일하다면, 각도 검출 정밀도가 저하된다는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 기어 회전축의 편심(eccentricity) 역시 각도 위상(angular phase)에 따라 검지 갭 길이의 변동을 일으킬 수 있다. 보다 상세하게는, 검지 갭이 커질수록 파형 레벨의 변화는 기어의 오목부 및 볼록부 사이의 경계 영역이 검지 갭을 통과할 때 둔해지고, 이와는 대조적으로, 검지 갭이 작아질수록 파형 레벨의 변화는 예리해진다. 결과적으로, 2진화 후의 변화 에지의 위치가 검지 갭 길이에 따라 불규칙하게 될수록 회전 위치 검출에 있어서의 정밀도는 저하된다. 그러한 문제는 회전 센서뿐 만 아니라 길이 측정 센서에서도 발생하며, 또한 오목부 및 볼록부 이외의 검지 대상(예를 들어, 자기 로터 (magnetic rotor) 또는 자기 스케일(magnetic scale)이 이용된 경우, 서로 반대인 극성을 갖는 영역이 오목부 및 볼록부의 역할을 대신하여 배치될 수 있음)을 이용하는 센서에서도 동일하게 발생된다.
JP-A-10-103,145는 이 문제를 다음과 같이 처리한다. 2진화 이전의 파형이 검지 갭 길이의 불균일로 인하여 변동되더라도, 파형 사이클의 정밀도는 오목부 및 볼록부이 형성에 있어서의 치수 정밀도가 보장되는 한 유지될 수 있다. 이 경우, 2진화 후의 파형에 있어서, 볼록부에 대응하는 제1 레벨 구간과 오목부에 대응하는 제2 레벨 세그먼트 구간 사이의 반복 주기는 자체적으로 일정하다. 따라서, 제1 레벨 구간과 제2 레벨 구간 사이의 변화 에지(2진화된 에지)중 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge) 중 하나만을 검지 신호로서 채용함으로써, 각도 검지 정밀도는 오목부 및 볼록부의 형성시의 치수 정밀도에 의해 보장될 수 있다.
그러나, 상기 방식은 하기와 같은 문제점이 있다.
(1) 상기 방식에 있어서, 파형의 반복 주기가 자체적으로 일정하지만, 2진화 에지 위치의 위상은 파형의 형태에 따라 균일하지 않기 때문에, 기어의 오목-볼록 위상에 일정하게 대응하지 않는다. 검지 대상으로의 기어 부착의 위상을 관리해야할 필요가 있을 때, 이는 심각한 문제로 된다. 예를 들어, 차량의 크랭크 각도를 검출하기 위한 각도 센서의 경우, 기어가 오목-볼록 위상에 부착된다면, 전술한 2진화 에지 위치의 위상의 불규칙성은 참조적으로 수행되는 점화 타이밍 제어 등의 동작에 불리하게 작용할 것이다.
(2) 2진화 파형에 형성된 상승 에지 및 하강 에지 중 하나만이 채용되기 때문에, 각도 검지의 해상도는 이들 에지를 모두 이용하는 다른 해상도에 비교하여 상당히 저하된다. 대조적으로, 이들 에지를 모두 이용하는 다른 해상도와 동등한 해상도를 구현하기 위해서 오목부 및 볼록부의 개수는 두배가 되어야만 하지만, 결과적으로 기어 가공의 비용이 증가하고, 정밀도를 보장하는 것이 곤란하게 된다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 자기 센서 조정 방법, 상기 방법에 이용되는 자기 센서 조정 장치, 및 자기 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상이한 자기 센서 제품 사이에서 발생할 수도 있고 또는 하나의 자기 센서 제품에서 발생할 수도 있는 검지 갭 길이의 변동에 상관없이 만족할만하게 검지 대상을 검지할 수 있는 자기 센서 조정 방법, 상기 방법에 이용되는 자기 센서 조정 장치, 및 자기 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 2진화 파형 에지 위상의 불규칙성을 방지할 수 있는 자기 센서 조정 방법, 상기 방법에 이용되는 자기 센서 조정 장치, 및 자기 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상이한 자기 센서 제품 사이에서 발생할 수도 있고 또는 하나의 자기 센서 제품에서 발생할 수도 있는 검지 갭 길이 변동에 상관없이 검지 대상을 정밀하게 검지할 수 있고, 2진화 파형 에지 위상의 불규칙성이 발생하는 것을 방지할 수 있는 자기 센서 조정 방법, 상기 방법에 이용되는 자기 센서 조정 장치 및 자기 센서를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면,
자계를 발생하기 위한 자석;
자기적으로 상호 비등가인 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 자기 갭을 통하여 상기 자석에 대향하는 위치를 통과하는 이동 경로를 따라 배치되어, 상기 이동 경로를 따라 일체적으로 이동할 수 있는 검지 대상 유니트;
상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분이 상기 자기 갭을 교대로 통과한다는 사실에 기반하여 상기 자기 갭 내의 자계 변동을 검출하기 위한 자계 검출부;
상기 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형을 소정 임계값에 기반하여 2진화하기 위한 파형 처리부; 및
임계값을 상기 검출 파형에 대하여 상대적으로 조정할 수 있도록 상기 임계값을 설정하기 위한 임계값 조정 및 설정부를 포함하는 자기 센서의 조정 방법에 있어서,
상기 자기 갭에서 상기 제1 검지 부분 또는 상기 제2 검지 부분과 상기 자계 검출부 사이에 형성되는 검지 갭 길이를 복수의 설정값 사이에서 변경시키면서 복수의 설정값에 대한 검출 파형을 상기 자계 검출부에 의해 취득하는 단계;
상기 복수의 검출 파형이 위상 중첩될 때, 상기 복수의 설정값에 대하여 검출된 복수의 검출 파형 사이의 교점(intersection point)에 의해 지시되는 교점 레벨값을 계산하는 단계; 및
상기 임계값이 상기 교점 레벨값과 일치하도록 상기 임계값을 조정하는 단계
를 포함하는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면,
자계를 발생하기 위한 자석;
자기적으로 상호 비등가인 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 자기 갭을 통하여 상기 자석에 대향하는 위치를 통과하는 이동 경로를 따라 배치되어, 상기 이동 경로를 따라 일체적으로 이동할 수 있는 검지 대상 유니트;
상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분이 상기 자기 갭을 교대로 통과한다는 사실에 기반하여 상기 자기 갭 내의 자계 변동을 검출하기 위한 자계 검출부;
상기 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형을 소정 임계값에 기반하여 2진화하기 위한 파형 처리부;
상기 임계값을 상기 검출 파형에 대하여 상대적으로 조정할 수 있도록 상기 임계값을 설정하기 위한 임계값 조정 및 설정부;
상기 자기 갭 내의 상기 제1 검지 부분 또는 상기 제2 검지 부분과 상기 자계 검출부 사이에 형성되는 검지 갭 길이를 복수의 설정값 사이에서 변경 및 설정하기 위한 검지 갭 길이 변경 및 설정부;
상기 복수의 설정값에 대해 상기 자계 검출부에 의한 검출 파형을 취득하기 위한 검출 파형 취득부; 및
상기 복수의 검출 파형이 위상 중첩될 때, 상기 복수의 설정값에 대해 검출된 복수의 검출 파형 사이의 교점으로 지시되는 교점 레벨값을 계산하기 위한 교점 레벨값 계산부를 포함하는 자기 센서 조정 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면,
자계를 발생하기 위한 자석;
자기적으로 상호 비등가인 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 자기 갭을 통해 자석에 대향하는 위치를 통과하는 이동 경로를 따라 배치되고, 상기 이동 경로를 따라 일체적으로 이동될 수 있는 검지 대상 유니트;
상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분이 교대로 상기 자기 갭을 통과한다는 사실에 기반하여 상기 자기 갭 내의 자계 변동을 검출하기 위한 자계 검출부;
소정 임계값(threshold)에 기반하여 상기 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형을 2진화하기 위한 파형 처리부; 및
상기 검출 파형에 대하여 상대적으로 조정할 수 있도록 상기 임계값을 설정하기 위한 임계값 조정 및 설정부를 포함하고,
여기서, 제1 검출 파형은, 자기 갭에 있어서 상기 제1 검지 부분 또는 제2 검지 부분과 상기 자계 검출부 사이에서 소정 특정값으로 정의되는 검지 갭 길이를 상기 특정값으로부터 강제적으로 변경하여 얻어지며,
제2 검출 파형은 특정값으로 정의되는 검지 갭에 따라 얻어지며,
상기 임계값은, 상기 제1 검출 파형 및 제2 검출 파형이 위상 중첩될 때, 상기 제1 검출 파형과 상기 제2 검출 파형 사이에서의 교점에 의해 지시되는 교점 레벨값과 일치하도록 조정되는 자기 센서가 제공된다.
전술한 본 발명은, 상호 자기적으로 비등가인 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 소정 이동 경로를 따라 교대로 배치되어 있는 검지 대상 유니트가 자기 갭을 통해 자석에 대향하고, 2종류의 검지 부분의 어레이가 상기 이동 경로를 따라 일체적으로 이동될 때, 자기 갭 내의 자계 변동은 자계 검출부에 의해 검출되고, 검출 파형은 소정 임계값에 기반하여 2진화되는 자기 센서에 적용될 수 있다. 제1 검지 부분 또는 제2 검지 부분분과 자계 검출부 사이의 검지 갭 길이가 변화될 때, 얻어진 파형의 진폭이 변화되고, 그에 따라 파형의 크레스트(crest) 및 트로프(trough)은 넓어지거나 예리하게 되지만, 고찰 결과, 본 발명의 발명자는 검지 갭 길이의 영향에 의해 변경되는 파형이 파형의 위상이 서로 일치하도록 상호 중첩될 때(또는, 위상이 동일함), 검지 갭 길이와는 상관없이 실질적으로 고정된 교점에서 서로 교차한다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명에 있어서, 파형을 2진화하기 위한 임계값은 교점 레벨값과 일치하도록 설정된다. 전술한 바와 같이, 전술한 교점에서 서로 교차하는 검지 갭 길이를 변경함으로써 얻어지는 복수의 파형이 교점 레벨값과 일치하는 임계값을 참조하여 2진화되면, 2진화 에지의 위상은 파형 및 검지 갭 길이의 설정값과는 상관없이 일정하게 된다. 따라서, 검지 갭 길이가 상이한 자기 센서 제품 사이에서 또는 단일 자기 센서 제품에서의 변동하더라도, 검지 부분의 검지 정밀도는 이 변동과 상관없이 항상 바람직하게 설정될 수 있다.
또한, 검지 갭 길이가 변동될 때, 파형 형태가 검지 갭 길이에 따라 변화되더라도, 2진화 에지 위치의 위상은 항상 실질적으로 일정하다. 검지 대상 유니트에서 제1 검지 부분과 제2 검지 부분 사이의 위상 관계는 검지 갭 길이와는 독립적으로 일의적으로 정의될 수 있다. 따라서, 검지 대상 유니트 부착의 위상이 관리될 필요가 있는 경우에도 위상의 정밀도는 검지 갭 길이의 변동에 의해 저하되지 않는다.
또한, 2진화 파형에서 발생하는 상승 에지 및 하강 에지 모두의 위상이 보장됨에 따라, 양측의 에지는 높은 정밀도를 갖는 검출 신호로서 이용될 수 있다. 이 경우, 하나의 에지가 이용되거나, 양측의 에지를 이용하여 각도 검지의 해상도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구체적인 효과의 예로서, 차량의 크랭크 각도를 검출하기 위한 각도 센서에 적용될 때, 2진화 파형의 위상은 검지 갭 길이에 의해 영향을 받지 않고, 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분의 위상을 참조하여 검지 대상 유니트를 회전축에 부착함으로써 실질적으로 일의적으로 정의된다. 따라서, 이를 참조적으로 수행되는 점화 타이밍 제어 등의 동작이 보다 정밀하게 수행될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 방법에 따라 2진화 임계값을 조정함으로써 취득되는 본 발명의 자기 센서는 상이한 자기 센서 제품 사이의 검지 정밀도의 불균일을 거의 일으키지 않고, 단일 자기 센서 제품 내의 제1 검지 부분과 제2 검지 부분의 어레이에 있어서의 불균일한 검지 갭 길이, 검지 대상 유니트의 부착 정밀도, 또는 부착되어진 자기 센서에서의 검지 갭 길이의 장기간 변화(secular change)에 의해 거의 영향을 받지 않는다. 이 경우, 자기 센서의 2진화 임계값이 파형의 교점 레벨값과 일치하는지의 여부는 전술한 바와 같이 또는 이하의 절차에 의해 용이하게 검사될 수 있다. 즉, 자기 센서 제품에서, 검지 갭 길이는 각 제품에 유일한 특정값으로 설정된다. 따라서, 특정값으로부터 검지 갭 길이를 변경하기 위해, 자석 또는 제1 및 제2 검지 부분 중 어느 하나가 고의적으로 이동되면, 변경전 및 변경후의 검출 파형이 측정된다. 임계값이 전술한 바와 같은 본 발명에 따라 조정되면, 양 검출 파형을 위상으로 중첩하여 얻어지는 교점 레벨값은 임계값과 일치하게 된다. 여기에서, 검지 갭 길이가 변경되면, 제품마다에 대한 고유의 특정값으로서 설정된 검지 레벨 길이에 대하여 20% 정도의 변경은 교점 레벨값을 추정하는데 충분하다.
본 발명에 있어서, 검지 대상 유니트에서의 제1 검지 부분과 제2 검지 부분 사이의 "자기적 비등가"란, 각각의 제1 및 제2 검지 부분이 자석의 대향하는 위치에 도달할 때, 자석에 의한 자계의 자화 상태가 제1 검지 부분과 제2 검지 부분 사이에서 다르다는 것을 의미한다. 제1 및 제2 검지 부분이 상이한 자화 상태를 가질 때, 제1 검지 부분과 제2 검지 부분이 자화됨에 따라 발생되는 자계는 상이하게 분포되고, 자석의 자계와 상이하게 상호작용을 한다(예를 들어, 합성 자계의 방위). 따라서, 자기 갭에서의 자계 분포는 제1 검지 부분 또는 제2 검지 부분이 접근함에 따라 변화한다.
자기적으로 비등가인 제1 검지 부분과 제2 검지 부분의 조합의 일례는 자기 갭 길이의 방향으로 상이한 높이를 갖는 강자성 재료로 이루어진 오목부와 볼록부의 조합이다. 이 경우, 오목부에서, 자석까지의 거리 또는 자기 갭 길이가 증가하면, 자화의 정도는 감소하지만, 볼록부에서는 이러한 관계가 반전된다. 이들 오목부 및 볼록부는 용이하게 자화될 수 있는 연자성 재료(예를 들어, 퍼멀로이 (permalloy))로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분은 서로 극성이 반대인 영구 자석의 극성 영역(polarized region)으로서 형성될 수도 있다. 또한, 자화율(magnetic susceptibility)이나 포화 자화(saturation magnetization)가 상이한 강자성 재료의 조합이 이용될 수도 있고, 대안적으로, 제1 및 제2 검지 부분 중 하나는 강자성 재료로 형성되고, 다른 하나는 비자성 재료(상자성(paramagnetic) 또는 반자성(diamagnetic) 재료: 예를 들어, 어스테닉 스테인레스 스틸(Austenitic stainless steel), 구리 또는 알루미늄 등의 비자성 재료, 및 플라스틱 등의 고분자 재료)로 형성될 수도 있다.
또한, 자계를 발생하기 위한 자석은 영구 자석 또는 전자석 중 어느 하나 일 수 있다. 자기 갭(및 검지 갭)은 빈 공간(empty space)에 의해 형성될 수도 있고, 또는 적어도 자기 갭의 일부분이 비자성 재료로 충전될 수도 있다. 또한, 자계 변동을 검출하기 위한 자계 검출부는 공지의 MR 소자일 수도 있고, 또는 홀 소자, 픽-업 코일(pick-up coil) 및 자기 헤드 등의 각종 대안으로부터 선택될 수도 있다.
검지 갭 길이가 교점 레벨값을 계산하기 위해 변경될 때, 검지 갭 길이의 변경 범위는 20% 내지 200% 이어야 한다. 검지 갭 길이의 변경 범위가 200% 보다 작다면, 검지 갭 길이를 변경하여 얻어진 검출 파형들 사이의 차이는 교점 레벨값을 판독하기 위해서는 너무 작을 것이다. 그러나, 검지 갭 길이의 변경 범위가 200%를 초과하면, 파형들 사이에 정의된 교점 레벨값은 일정하지 않게 되고, 임계값 설정을 위한 목표값으로서 의미를 잃게 된다.
한편, 검지 갭 길이의 변경 범위가 20 내지 200%의 사이에 있다면, 검출 파형이 이 범위에서 3 또는 그 이상 레벨의 검지 갭 길이에 대하여 얻어질 때, 교점 레벨값은 실질적으로 20%의 편차 내에서 서로 실질적으로 일치할 수 있고, 따라서 측정에 이용된 검지 갭 길이가 다소 불균일하더라도 임계값 설정에 있어서 충분한 정밀도가 유지될 수 있다. 예를 들어, 검출 파형이 3 또는 그 이상 레벨의 검지 갭 길이에 의해 얻어지면, 파형들 사이의 교점 레벨은 간혹 서로 일치하지 않을 수도 있다. 그러나, 그들의 편차가 전술한 범위 내에 유지되는 한, 교점 레벨은 실질적으로 서로 일치하는 것으로 간주될 것이다. 이 경우, 교차점 레벨과 일치하는 임계값으로서 임의의 교차점 레벨이 선택될 수도 있고, 또는 임계값이 이들 교차점 레벨의 평균값과 일치할 수도 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 복수의 교점 레벨이 전술한 임계값을 설정하기 위해 결정되면, 임계값과 각 교점 레벨의 편차가 20% 내에서 유지되는 한, 개념적으로 이들 값은 서로 일치하는 것으로 고려될 수 있다.
그러므로, 검지 갭 길이가 2개의 레벨 사이에서 변경되고, 2개의 검지 갭 길이에 따라 얻어진 2개의 검출 파형의 교점 레벨값이 임계값과 일치하게 되는 목표값으로서 계산되는 방법을 예로 들 수 있다. 이 경우, 본 발명의 효과를 충분히 도출하기 위해서는 2개 레벨의 검지 갭 길이 사이의 차이가 전술한 바람직한 변경 범위 내에서 가능한 한 크도록 2개 레벨의 검지 갭 길이를 설정하는 것이 좋다.
본 발명이 적용되는 자기 센서는 검지 대상 유니트가 회전체이고, 회전체의 회전축선 주위의 주측면(circumferential side surface)의 궤적이 이동 경로를 구성하고, 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 주측면을 따라 교대로 배치되는 회전 센서일 수도 있다. 본 발명을 채용함으로써, 회전 각도 위상의 검출에 있어서의 정밀도는 상당히 향상될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 회전 센서로 제한되는 것은 아니고, 선형 인코더(linear encoder)등의 길이 측정 센서에도 적용될 수 있다.
다음으로, 본 발명에서는, 자기 센서의 검지 갭 길이를 변경하기 위해, 제1 및 제2 검지 부분 및 자계 검출부는 상대적으로 이동되어야만 한다. 그러나, 자기 센서의 양산의 측면에서, 이는 상당히 번거롭기 때문에, 제조 공정에서 자계 검출 센서의 부착 위치를 변경하는 것은 현실적이지 않다. 그러므로, 정규의 검지 대상 유니트를 조정용의 검지 대상 유니트로 교체하여 조정을 수행하고, 이어서 정규의 검지 대상 유니트를 부착하는 방법을 채용하는 것이 효과적이다. 본 발명에 따른 조정이 일단 종료되면, 정규의 검지 대상 유니트가 부착되는 경우, 검지 갭 길이가 다소 불균일하더라도 자기 센서는 거의 영향을 받지 않는다.
이 경우, 상이한 검지 갭 길이를 갖도록 미리 준비되는 복수의 조정용 검지 대상 유니트를 성공적으로 교환하고, 각각의 조정용 검지 대상 유니트에 개별적으로 대응하는 검출 파형을 측정하여 조정이 수행되더라도, 조정용 검지 대상 유니트를 교환하는 것은 번거러운 일이며, 조정용 검지 대상 유니트의 교환시 부착 오차에 의해 조정이 영향을 받을 수도 있다.
따라서, 본 발명에서는, 하기와 같은 조정 방법이 채용될 수 있다. 즉, 일정한 검지 갭 길이를 갖는 정규 검지 대상 유니트를 대신하여, 상이한 검지 갭 길이를 갖는 구간이 공존하는 조정용의 가변-갭 검지 대상 유니트가 자기 센서에 부착되는 반면 자석은 고정 위치에 부착되고, 이어서 제1및 제2 검지 부분에 따른 검지 파형이 상이한 검지 갭 길이를 갖는 가변-갭 검지 대상 유니트의 각각의 구간에 대해 얻어진다.
이 경우, 본 발명의 조정 장치는 하기와 같이 구성된다. 즉, 검지 갭 변경 및 설정 수단은 균일한 검지 갭 길이를 갖는 정규의 검지 대상 유니트를 대신하여 일시적으로 조정되어질 자기 센서에 부착되고, 상이한 검지 갭 길이를 갖는 구간이 공존하는 조정용의 가변-갭 검지 대상 유니트를 포함한다. 이어서, 검출 파형 취득부는 상이한 검지 갭 길이를 갖는 가변-갭 검지 대상 유니트의 각 구간에 대한 제1 및 제2 검지 부분에 따라 검지 파형을 취득한다.
본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 하나의 가변-갭 검지 대상 유니트에서 상이한 검지 갭 길이를 갖는 구간이 공존함에 따라, 교점 레벨값을 계산하기 위한 복수의 검출 파형이 조정용 검지 대상 유니트의 교환 없이 한번에 취득될 수 있고, 결과적으로 조정 처리가 단순해질 수 있다. 또한, 조정용 검지 대상 유니트를 교환하기 위한 처리가 필요하지 않으므로, 조정용 검지 대상 유니트의 부착시 오차에 의해 조정이 영향받을 가능성이 없다.
예를 들어, 정규의 검지 대상 유니트가 회전체이고, 회전체의 회전축선 주위의 주측면의 궤적은 이동 경로를 구성하고, 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분은 주측면을 따라 교대로 배치되는 회전 센서의 경우, 상이한 회전 반경을 갖는 복수의 구간이 회전체의 주측면을 따라 배치되고, 복수의 구간이 회전 반경을 따라 정의되어 상이한 검지 갭 길이를 갖도록 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 각각의 구간에 배치되는 가변-갭 검지 대상 유니트를 이용할 수 있다. 이 경우, 회전체의 주측면을 등각도 구간(equiagular segment)으로 분할함으로써, 검지 갭 길이는 특정한 각도 주기(예를 들어, 180°)마다 변경되고, 특정 각도 주기마다 변경되는 검지 갭 길이에 대응하는 검출 파형이 취득될 수 있고, 파형을 분할하고 이들을 위상 중첩시키는 것과 같은 교점 레벨값을 결정하기 위한 처리가 고정밀도로 용이하게 수행될 수 있다.
이러한 관점에서, 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형이 검출부와 신호 처리 회로의 온도 특성에 따라 변화함에 따라, 소정 온도에서 임계값이 교점 레벨값과 일치하도록 자기 센서가 조정되더라도, 임계값은 온도가 변화함에 따라 교점 레벨로부터 일탈될 수도 있고, 검출 정밀도가 저하된다. 그러나, 임계값이 교점 레벨값과 일치하도록 조정이 일단 수행된 후, 그러나 온도 변동으로 인하여 임계값이 교점 레벨값으로부터 일탈될 때, 파형에 대한 임계값을 변경하여 이러한 차이를 제거하기 위한 시도가 이루어지면, 임계값은 조정이 최초로 수행되어진 온도에서의 교점레벨값으로부터 재차 일탈될 것이며, 결국에는 목적으로 하는 조정 상태가 전체 온도 범위에 거쳐 보장될 수 없다. 또한, 온도에 따른 임계값을 보정하는 것이 불가능하고, 이 해법은 센서 시스템을 복잡하게 하기 때문에 현실적이지 않다.
전술한 문제의 관점으로부터, 본 발명이 적용된 자기 센서에서는, 자계 검출부에 의해 검출되는 검출 파형의 온도-의존 변동(temperature-dependent fluctuation)을 보정하기 위한 온도 보정부를 제공하고, 검출 파형의 2진화 임계값이 전체 소정 온도 범위에 거쳐 교점 레벨값과 일치하도록 온도 보정부에 의한 보정 계수를 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 임계값이 소정 온도에서 교점 레벨값과 일치하도록 조정이 일단 수행된 후, 온도 변동으로 인한 임계값과 교점 레벨값 사이의 차이는 온도 보정부의 보정 계수의 조정에 의해 제거된다. 결과적으로, 임계값의 조정 상태는 필요한 전체 온도 범위에 거쳐 의도한 바와 같이 보장될 수 있다.
구체적인 방법으로서, 온도를 제1 온도로 설정하고, 2개 레벨의 검지 갭 길이를 이용하여, 자계 검출부에 의한 2개의 검출 파형에 의해 보정 계수를 설정하고, 임계값 조정 및 설정 수단에 의해 임계값이 2개의 검출 파형에 의해 검출되는 제1 교점 레벨값과 일치시키고, 이러한 상태에서, 임계값 조정 및 설정부에 의해 설정된 임계값을 변경하지 않고, 온도를 제1 온도와 상이한 제2 온도로 변경하고, 2개 레벨의 검지 갭 길이를 이용하면서, 자계 검출부에 의해 2개의 검출 파형을 재차 취득하고, 재차 검출된 2개의 검출 파형에 의해 결정된 제2 교점 레벨값을 계산하고, 제2 교점 레벨값이 임계값과 일치하도록 보정 계수를 설정한다.
이 방법에 의하면, 단지 2개 레벨의 측정 온도를 설정함으로써, 임계값과 교점 레벨값 사이의 일치가 측정 온도 근방의 온도-보정 방식으로 용이하게 얻어지고, 결과적으로 검지 갭 길이의 불균일뿐만 아니라 온도 변동에도 영향을 받지 않는 자기 센서가 얻어진다.
이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 본 발명이 적용되는 자기 센서의 검지부(101)를 나타낸다. 이 실시예에서, 자기 센서는 회전체로서 구성된다. 검지부(101)는 자계를 발생하는 자석(36), 자석(36)과 대향하여 그들 사이에 자기 갭을 형성하도록 배치된 회전체인 검지 대상 유니트(30), 및 자기 갭 내의 자계 변동을 검출하는 자계 검출부(38a,38b,40a,40b)를 포함한다.
검지 대상 유니트(30)는 전체적으로 강자성 재료(예를 들어, 퍼멀로이 (Permalloy) 등의 연자성 금속 재료)로 이루어진 디스크(disc)로서 형성되고, 그 주측면을 따라, 자기 갭 길이 방향으로 상이한 높이를 갖는 오목부(34) 및 볼록부(32)가 자기적으로 상호 비등가인 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분으로서 형성된다. 그리고, 검지 대상 유니트(30)의 중심 축선(O)은 회전 검출의 대상(미도시, 예를 들어, 차량의 크랭크축 또는 크랭크축과 연동 회전하는 기타 축 소자)인 회전축과 동축이 되도록 배치되고, 회전축과 일체적으로 회전한다. 이 회전에 의해, 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분인 오목부(34) 및 볼록부(32)는 검지 대상 유니트(30)의 주측면의 회전 궤적을 따라 일체적으로 회전한다. 그리고, 자계 검출부(38a,38b,40a,40b)와 오목부(34) 또는 볼록부(32) 사이의 갭은 검지 갭(39)으로서 기능한다.
자석(36)은 영구 자석이며, 검지 대상 유니트(30)는 그 주측면이 자석(36)에 의해 발생된 자계의 중심과 대면하도록 배치된다. 이 실시예에서, 검지 대상 유니트(30)는 자계(H0)의 중심 축선이 검지 대상 유니트(30)의 회전 축선과 직교하도록 자석(36)에 대해 배치된다.
보다 상세하게, 자석(36)은 공동(cavity)을 갖는 링형으로 형성되고, 2개의 자극을 갖도록 분극되고, 이어서 검지 대상 유니트(30)의 주측면은 자석의 한쪽 개구와 대면하도록 배치된다.
이 실시예에서, 4개의 자계 검출부(38,38b,40a,40b)는 자석(36)의 검지 대상 유니트(30)의 주측면에 대응하는 개구의 직경 방향으로, 자계의 중심(H0)에 대하여 좌우 대칭 방식으로 2개씩 배치된다. 여기서, 검지 갭 길이는 오목부(34)와 볼록부(32) 사이에서 다르며, 또한 엄밀하게 이야기 하자면, 4개의 자계 검출부(38a,38b,40a,40b)가 부착되는 위치에 따라 다르다. 이 실시예에서, 중심(M)이 자계의 중심(H0)에 도달할 때, 자계의 중심(H0)과 직교하는 평면(Q)이 볼록부(32)의 폭 방향 중심(M)을 통과한다고 가정하면, 검지 갭 길이는 평면(Q)으로부터 각각의 자계 검출부(38a,38b,40a,40b)까지의 거리의 평균값(g)으로서 정의된다.
자계 검출부(38a,38b,40a,40b) 중, 외측에 위치된 2개의 자계 검출부(38a,38b)(이하, 제1 자계 검출부로서 언급되기도 함) 사이의 거리는 좌우 자계 검출부(38a,38b)가 오목부(34)로부터 볼록부(32) 및 볼록부(32)로부터 오목부(34)로의 변화 에지를 항상 동시에 검지하도록 정의된다. 결과적으로, 도2에 나타낸 바와 같이, 일측의 자계 검출부(38a)의 검출 파형(SIGA) 및 타측의 자계 검출부(38b)의 검출 파형(SIGA)에서, 오목부(34)로부터 볼록부(32)로의 변화 에지 및 볼록부(32)로부터 오목부(34)로의 변화 에지는 그 진폭이 서로 반전된 위상으로 나타난다. 따라서, 양측의 검출 파형 사이의 차신호(이하, 제1 차신호로서 언급되기도 함)를 계산함으로써, 변화 에지의 검출과 관련된 파형 피크가 스티퍼(steeper)를 이룰 수 있고, 회전 검출 정밀도가 향상될 수 있다.
한편, 내측에 위치된 2개의 자계 검출부(40a,40b)(이하, 제2 자계 검출부라고 언급되기도 함)는 자계(H0)로부터 각각의 제1 자계 검출부(38a,38b)까지의 거리(d)의 가운데에 실질적으로 위치된다. 제2 자계 검출부(40a,40b)의 검출 파형으로부터의 차신호(이하, 제2 차신호라고 언급되기도 함)도 생성된다. 이어서, 제3 차신호는 전술한 제2 차신호와 제2 차신호 사이에서 생성된다. 이 제3 차신호를 이용함으로써, 후술하는 바와 같은 교차점 레벨값이 오목부(34) 또는 볼록부(32)의 폭(측면 길이)이 변동되는 경우에서도 일정하게 유지될 수 있다는 효과가 달성된다.
이 실시예에서, 각각의 자계 검출부(38a,38b,40a,40b)는 MR 소자로 구성된다. MR 소자는 잘 알려진 형식의 것이며(예를 들어, Ni, Fe 및 Co의 합금으로 이루어짐), 소자의 큰 저항 변화로서 자계의 변화를 검출할 수 있기 때문에 자기 센서의 자계 검출부로서 자주 이용된다. 도4에 나타낸 바와 같이, 각각의 자계 검출부(38a,38b,40a,40b)는 각 쌍의 MR 소자 필름이 저항 소자(37a,37b)로서 검출용 전원(Vcc)에 직렬로 접속되는 저항 브리지의 형태를 취한다. 2개 저항 소자(37a,37b)의 필름 구성 및 배열위치(disposition)는, 자계가 자석(36)의 자계 중심으로부터 필름 표면상의 경사 방향으로 변화할 때, 이들 소자가 저항의 변화를 역으로 나타내도록 결정된다. 결과적으로, 2개의 저항 소자(37a,37b) 사이의 전압 분할비(voltage division ratio)는 자계 변화를 받아 상당히 변화되고, 2개의 저항 소자의 분할 전압의 변화는 파형 출력으로서 얻어질 수 있다.
도1에 나타낸 바와 같이, 이 실시예에서, 저항 소자(37a,37b)를 구성하는 MR 소자 필름은 선형으로 형성되고, 자계 중심(H0)과 평행하게 차례대로 위치되는 기판상에 V형으로 배치되어, 각 MR 소자 필름의 길이 방향은 자계 중심(H0)과 45°의 각도를 형성하고, 저항 소자(37a,37b) 사이의 거리는 검지 대상 유니트(30)와 대향하는 측에서 감소된다. 또한, 제1 자계 검출부(38a,38b)는, 볼록부(32)로부터 오목부(34)로의 변화 에지가 저항 소자 중 하나의 소자에 위치될 때, 오목부(34)로부터 볼록부(32)로의 변화 에지가 저항 소자(37a,37b) 중 다른 하나의 소자의 중심에 위치되도록 배치된다.
도3은 도1의 검지부(101)에 이용되는 센서 제어 회로(29)의 예시적인 전기 구성을 나타내는 블록도이다. 센서 제어 회로(29)는 제1 자계 검출부(38a,38b)를 구성하는 4개의 저항 소자(MR 소자)가 각 변에 배치되는 제1 MR 브리지(3), 및 제2 자계 검출부(40a,40b)를 구성하는 4개의 저항 소자(MR 소자)가 각 변에 배치되는 제2 MR 브리지(5)를 포함하여, 제1 및 제2 자계 검출부(38a,38b,40a,40b)의 저항 전압 분할점의 출력 전압(VS1,VS2,VS3,VS4)은 제1 차신호(V D1)를 생성하기 위한 제1 전치증폭기(7) 및 제2 차신호(VD2)를 생성하기 위한 제2 전치증폭기(9)에 각각 입력된다. 이어서, 전치증폭기(7,9)의 차신호 출력 전압(VD1,VD2)은 제3 차신호(VD3 )를 생성하기 위한 메인 증폭기에 입력된다. 메인 증폭기(11)로부터 출력되는 제3 차신호(VD3)의 신호 파형에 있어서, 오프셋 레벨 조정은 오프셋 보정 회로(13)에 의해 수행되고, 온도 보정은 온도 보정 회로(15)에 의해 수행된다. 이어서, 제3 차신호(VD3)는 비교기(17)(파형 처리부)에 의해 2진화되고, 출력 버퍼 회로(19)를 통과한다. 이어서, 제3 차신호(VD3)는 기판(2)상의 출력 단자(23)로부터 출력된다. 여기서, 참조번호 21은 전원 전압을 기판상의 각 회로 소자로 공급하기 위한 전원 공급 단자를 나타내며, 참조번호 25는 접지 단자를 나타낸다.
도4는 도3의 센서 제어 회로(29)의 특정예를 나타낸다. 제1 MR 브리지(3)는 자계 검출부(38a,38b)의, 각 직렬 접속된 저항 소자(MR 소자)(37a,37b)의 쌍으로 이루어진 2개의 하프 브리지(half bridge)의 조합에 의해 풀 브리지로서 구성된다. 각각의 하프 브리지는 일단부가 전원 공급 전압(Vcc)에 접속되고, 타단부는 접지에 접속되며, 저항 전압 분할점에서의 출력 전압(VS1,VS2)은 제1 전치 증폭기(7)를 구성하는 2개의 연산 증폭기(7a,7b)로 입력된다. 제2 MR 브리지(5)도 동일한 풀 브리지로서 구성되고, 각각의 하프 브리지의 저항 전압 분할점에서의 출력 전압(VS3,VS4)은 제2 전치 증폭기(9)를 구성하는 2개의 연산 증폭기(9a,9b)로 입력된다.
제1 전치 증폭기(7)는 제1 MR 브리지(3)로부터의 출력 전압(VS1,VS2)을 차동적으로 증폭하기 위해 연산 증폭기(7a.7b)에 의해 구성되는 차동 증폭기이고, 여기서 각각의 연산 증폭기(7a,7b)의 출력경로 및 부귀환 경로(negative feedback path)는 저항(40,42,44,46)을 통해 병렬로 접속된다. 저항(40,42,44,46)은 이득을 결정하기 위한 것이고, 저항(40,46)은 동일한 저항값(R1)으로 설정되고, 저항(42,44)은 동일한 저항값(R2)로 설정되어, 제1 차신호(VD1)의 이득 또는 차동 증폭기의 출력은 1 + (R1 / R2)로서 주어진다. 제2 전치 증폭기(9) 역시 연산 증폭기(9a,9b)와 전술한 제1 전치 증폭기(7)와 동일한 방식으로 이득을 결정하기 위한 저항(48,50,52,54)으로 구성되는 차동 증폭기이며, 제2 MR 브리지(5)로부터의 출력 전압(VS3,VS4)을 차동적으로 증폭하고, 제2 차신호(VD2) 또는 차동 증폭 출력을 출력한다. 또한, 메인 증폭기(11) 역시 연산 증폭기(11a,11b)와 이득 결정을 위한 저항(56,57,58,59)으로 구성되는 동일한 차동증폭기이며, 자신으로 입력되는 제1 차신호(VD1) 및 제2 차신호(VD2)를 차동적으로 증폭하고, 제3 차신호(VD3 ) 또는 차동 증폭 출력을 출력한다.
제3 차신호(VD3)는 저항의 분할 전압(divided voltage)을 임계 전압(VTH)으로서 이용하여 센서의 출력 파형 신호인 제3 차신호(VD3)를 2진화(방형파로 전환함)하는 연산 증폭기로 이루어진 비교기로 입력된다. 이 실시예에서, 임계 전압(VTH)을 결정하기 위한 전압 분할 저항(68,69) 모두 고정 저항이기 때문에, 임계 전압(VTH)은 일정하다. 이러한 관점에서, 출력 버퍼 회로(19)는 연산 증폭기를 이용하는 전압 플로어(voltage follower)로 이루어진다.
다음으로, 오프셋 보정 회로(13)(임계값 조정 및 설정부)는 오프셋 조정 전압(VOFF)을 생성하기 위한 회로이다. 이 실시예에서, 오프셋 조정 전압(VOFF)은 전압 분할 저항(60,61)에 의한 전원 공급 전압(Vcc)의 전압 분할 조정에 의해 설정되고, 전압 플로어로서 작용하는 연산 증폭기(13a)를 통해 출력되고, 제3 차신호(VD3)상에 중첩된다. 전압 분할 저항(60,61) 중 하나는 가변 저항(61)으로 구성되어, 오프셋 조정 전압(VOFF)은 가변 저항(61)의 저항값을 조정에 의해 변경되거나 조정될 수 있다. 결과적으로, 제3 차신호(VD3)에 기반하는 센서 출력 파형은 중첩된 오프셋 조정 전압(VOFF)의 레벨에 따라 상측 또는 저측의 전압측으로 균일하게 시프트된다. 또한, 이 실시예에서, 비교기(17)의 임계 전압(VTH)이 일정값으로 설정됨에 따라, 출력 파형의 2진화를 위한 임계값 레벨은 오프셋 조정 전압(VOFF)의 변경에 의해 상대적으로 변경되거나 조정될 수 있다.
또한, 온도 보정 회로(15)(온도 보정부)는 다음과 같이 구성된다. 먼저, 가변 설정부(이 실시예에서는 하나가 가변 저항(67)인 전압 분할 저항(66,67)으로 이루어짐)로부터의 보정 계수 전압(VK)은 전압 플로어로서 작용하는 연산 증폭기(15b)를 거쳐 연산 증폭기(15a)를 주로 하여 구성되는 온도 보정부로 입력된다. 온도 보정부는 연산 증폭기(15a), 보정 계수 전압(VK)의 입력단으로 삽입되는 기준 저항(reference voltage), 피드백 저항(feedback resistor)으로서 삽입되고 제3 차신호(VD3)상에 중첩되어질 온도 보정 전압(VT)을 출력하는 온도 검출 저항(65)을 포함한다. 온도 검출 저항(65)은 큰 저항 온도 계수를 가지지만, 저항 온도 계수는 양성 또는 음성 중 어느 쪽일 수도 있다.
연산 증폭기(15a)의 이득은 온도 보정 전압(VT)을 출력하기 위해 온도에 의존한 저항 변화에 따라 자동으로 변화한다. 연산 증폭기(15a)의 증폭 기준 전압(저항(62,63)의 분할 전압으로 주어짐)이 VA로 주어지고, 피드백 저항(65)의 저항값이 온도 함수(R(T))로서 주어지고, 기준 저항(64)의 저항값은 상수 R0로서 주어지면, 다음의 방정식으로서 성립된다.
VA = VK + (VT - VK)ㆍR0 / (R0 + R(T)) (1)'
따라서, 온도 보정 전압(VT)은 다음과 같이 표기될 수 있다.
VT = ((VA - VK) / R0)ㆍR(T) + VA (1)
이 방정식의 1항은 온도 보정항이고, 출력 파형에 대한 온도 보정항의 기여도는 보정 계수 전압(VK)을 조정함으로써 조정될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 도4의 회로에 있어서, 최종적으로 2진화될 조정 신호 전압이 VF로서 주어지면, 다음의 방정식이 성립된다.
VF = VD3 + VOFF + VT
= VD3 + (VA + VOFF) + ((VA - VK) / R 0)ㆍR(T) (2)
이 방정식에서, 1항은 조정 전의 원래 파형(제3 차신호(VD3))이고, 2항은 파형 오프셋값(VOFF)은 가변 오프셋값인 반면 방정식(1)의 2항 VA는 고정 오프셋값임)이며, 3항은 온도 보정항이다.
이러한 관련하여, 도4의 회로에 이용된 모든 연산 증폭기는 단일 전원 공급증폭기이고, 도3의 회로 기판 구성으로부터 명백하듯이, 전원 공급 전압(Vcc)은 단선(이 실시예에서, 전원은 단자(21)를 통해 외부의 안정적인 전원 공급기로부터 공급됨)으로부터 공급된다. 따라서, 전치 증폭기(7,9)를 구성하는 차동 증폭 회로에는 자성 보장 회로(polarity ensuring circuit)(7c,9c)가 각각 제공되어, 차동 증폭 출력이 음성 전압측으로 언더플로우하는 것을 방지한다. 이들 극성 보장 회로(7c,9c)는, 각각의 전압 플로어를 통해 극성 보장 전압(VJ)(전압 분할 저항(70,71)에 의해 전원 공급 전압(Vcc)의 전압 분할을 조정하여 생성됨)을 공급하기 위해 상호 직렬 접속된 각각의 이득 결정 저항 스트링의 단부에 부착된다. 양측의 극성 보장 회로 모두 연산 증폭기의 회로 이론에 따라 전치 증폭기(7)와 동일하게 기능하고, 중간 저항(42,44)의 저항값(R2)이 양단에서의 저항(40,46)의 저항값(R1)과 비교해서 충분히 크다면, 차동 증폭 출력(제1 차신호)(VD1)은 하기 방정식으로 표기될 수 있다.
VD1 = (1 + R1 / R2)(VJ + VS1 - VS2) (3)
한편, 극성 보장 회로(7c,9c)가 접지로 대체되면, 예를 들어 VD1은 다음과 같다.
VD1 = (1 + R1 / R2)(VS1 - VS2) (4)
방정식(4)에서, VS1 < VS2 라면, VD1은 음의 값을 가지며, 따라서 언더플로우가 발생할 수도 있지만, 방정식(3)에서, VS1 < VS2 인 경우에도, 차이의 절대값이 극성 보장 전압(VJ)보다 작은 경우에 한하여, 차동 증폭 출력이 양의 극성을 갖는 것이 보장된다.
또한, 메인 증폭기(11)에서, 오프셋 보정 회로(13) 및 온도 보정 회로(15)는 또한 극성 보장 회로로서 기능한다. 또한, 방정식(1)에 나타낸 바와 같이, 온도보정 회로(15)는 보정 계수 전압(VK)이 증폭 기준 전압(VA)으로부터의 차이로서 주어지도록 구성되어, 온도 보정 회로(15) 출력의 언더플로우는 VK가 VA를 초과하지 않는 한 거의 발생하지 않는다.
다음으로, 도5는 도4의 센서 제어 회로(29)를 이용하는 자기 센서의 조정 장치의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다. 조정 장치(100)는 CPU(111), ROM(112), RAM(113), 및 입력/출력 인터페이스(114)가 제공된 마이크로컴퓨터(110)를 주체로 구성되고, 제어 및 해석 연산용 프로그램은 ROM(112)에 저장된다. 이어서, CPU는 작업 공간으로서 RAM을 이용하여 프로그램을 실행하고, 검출 파형 취득 수단과 교점 레벨값(intersection point level value) 계산 수단의 소프트웨어적 기능을 통해 구현한다. 이와 관련하여, RAM(113)에서의 각 메모리의 기능을 후술하도록 한다. 또한, 데이터 출력을 위한 모니터(120) 및 프린터(121)는 입력/출력 인터페이스(114)에 접속된다.
이 장치의 이하의 구성요소는 입력/출력 인터페이스(114)를 통해 마이크로컴퓨터(110)에 접속된다.
(1) 모터(119): 마이크로컴퓨터(110)로부터 구동 명령어를 수신하고 가변-갭 검지 대상 유니트(130)를 회전시키는 서보 드라이버(servo driver)에 의한 서보-구동식 모터이다. 모터(119)(119) 및 가변-갭 검지 대상 유니트(130)의 회전 각도는 펄스 발생기(예를 들어, 광 회전식 인코더(optical rotary encoder)로 구성됨)에 이해 검출되고, 서보 드라이버(115)로 피드백 된다.
(2) 센서 제어 회로(29): 센서 제어 회로(29): 센서 출력 파형은 도3의 회로에 의해 2진화된 후, A/D 컨버터(116)에 의해 디지털화 되고, 이어서 마이크로컴퓨터(110)로 입력된다.
(3) 데이터베이스(117): 데이터베이스는 캡처된 파형 데이터, 교점 레벨값의 계산 결과 등이 저장되는 하드 디스크 드라이브(HDD)로 구성된다.
도7은 가변-갭 검지 대상 유니트(130)의 예를 나타낸다.
즉, 도1에 나타낸 바와 같은 검지 대상 유니트(30)는 자기 센서에 부착되고, 여기서 검지 갭 길이는 일정하다. 구체적으로, 검지 대상 유니트는 오목부와 볼록부 사이의 차이를 무시하면 일정한 직경을 갖는다. 한편, 가변-갭 검지 대상 유니트(130)는 검지-갭 조정될 자기 센서에 일시적으로 부착되어, 전술한 정규 검지 대상을 대체하고, 가변-갭 검지 대상 유니트(130)에 있어서, 도7에 나타낸 바와 같이 상이한 검지 갭 길이를 갖는 구간이 공존한다. 구체적으로, 도8에 나타낸 바와 같이, 가변-갭 검지 대상 유니트(130)는 자신과, 고정되어 위치된 자계 검출부(35)(도1에서의 38a,38b,40a,40b에 대응함) 사이의 제1 길이값(g1)을 갖는 검지 갭을 형성하는 일구간과, 제1 길이값(g1) 보다 큰 제2 길이값(g2)을 갖는 검지 갭을 형성하는 타구간을 갖는다. 도7에 나타낸 바와 같이, 전술한 각각의 구간은 각각 원주의 180°를 차지하여, 검지 대상 유니트의 반경이 변화된다(이하, 전자의 구간은 작은 검지 갭 구간, 후자의 구간은 큰 검지 갭 구간으로 언급한다). 전술한 설명으로부터 명백하듯이, 가변-갭 검지 대상 유니트(130)는 검지 갭 길이 변경 및 설정 수단을 구성한다.
이와 관련하여, 센서가 부착되는 회전 검출 대상물의 회전축(예를 들어, 차량의 크랭크축 또는 크랭크와 함께 연동 회전하는 기타 축 소자)이 정규 검지 대상 유니트(30)에 결합되더라도, 가변-갭 검지 대상 유니트(130)로 대체되면, 도5의 모터(119)의 출력 축이 부착된다.
이하, 조정 장치(100)를 이용하여 자기 센서를 조정하기 위한 방법을 설명하도록 한다.
먼저, 센서에서, 도4의 센서 제어 회로(29)가 조정되고, 오프셋 조정 전압(VOFF) 및 온도 보정 계수 전압(VK)이 적당한 온도값으로 설정된다. 그 다음, 센서에 정규 부착된 정규 검지 대상 유니트(30)가 도7의 가변-갭 검지 대상 유니트(130)로 대체된다. 이때, 큰 검지 갭 구간과 작은 검지 갭 구간이 상호 전환되는 각도 위상은 펄스 발생기(118)의 출력을 이용하여 미리 측정된다. 따라서, 사전 작업이 전술한 바와 같이 종료되고, 그 다음의 조정 절차는 도6을 참조하여 이하에 설명하도록 한다.
먼저, 검지부(101)는 감온실(thermostatic chamber)(미도시)에 배치되고, 그 온도는 제1 값(이 실시예에서는 25℃(실온))으로 설정된다(S1). 온도가 안정된 후, 가변-갭 검지 대상 유니트(130)는 모터(119)(도5)에 의해 회전된다. 결과적으로, 도9의 프로세스(1)에 나타낸 바와 같이, 큰 검지 갭 구간과 작은 검지 갭 구간에 대응하는 검출 파형은 각각 센서 제어 회로(29) 및 A/D 컨버터로부터 180°마다 교대로 출력되고, 이어서, 도5의 마이크로프로세서(110)에서 캡처된다(도6의 S3). 이때, 큰 검지 갭 구간과 작은 검지 갭 구간 사이의 변화가 펄스 발생기(118)의 카운트 값을 기준으로 하여 검출되어, 검출 파형은 RAM(113) 내의 센서 파형 메모리(I: 113a)에 저장되는 큰 검지 갭 구간의 파형 데이터 신호(202) 및 RAM(113) 내의 센서 파형 메모리(II:113b)에 저장되는 작은 검지 갭 구간의 파형 데이터 신호(201)로 분할된다(도5 참조). 각각의 파형 데이터 신호는 전압 레벨과 각도 위상의 2차원 좌표의 세트로서 주어진다.
다음으로, 2개의 분할 파형 신호(201,202)는 도9의 프로세스2에 나타낸 바와 같이 이들의 위상을 일치시키도록 중첩된다. 이 동작은 센서 파형 메모리(I:113a) 내의 파형 데이터와 센서 파형 메모리(II:113b) 내의 파형 데이터를 이들이 위상 일치하도록 중첩함으로써 RAM(113) 내의 파형 조합 메모리(113c)에서 수행된다. 이때, 오목부와 볼록부의 각도 폭과 이들 사이의 간격을 동일하도록, 또한 이들 양 구간 사이의 오목-볼록 프로파일이 일치하도록, 또한 분할 파형 데이터 신호의 선단 위상이 서로 일치하도록 큰 검지 갭 구간과 작은 검지 갭 구간을 미리 구성해 놓으면, 중첩 동작은 보다 쉽게 수행될 수 있다.
다시 도9에 있어서, 교점(C)은 프로세스3에 확대하여 나타낸 바와 같이 중첩 파형(201,202) 사이에서 발생된다. 따라서, 도5의 AG0 계산 메모리(113d)를 이용함으로써, 양측 파형 데이터가 서로 일치하는 점, 또는 전압 레벨과 각도 위상이 양측 파형 데이터 신호 사이에서 일치하는 좌표 데이터는 교점(C)의 좌표로서 검색 및 결정된다. 또한, 임계 전압(VTH)과 교점 레벨 값(AG0) 사이의 차이 ΔV(= VTH - AG0)가 계산되어 도5의 모니터 또는 프린터(121)로 출력된다(도6의 S4).
다음으로, 파형 출력(VF)은 전술한 바와 같이 결정된 교점 레벨값(AG0)이 도4의 센서 제어 회로 내의 비교기 (17)의 임계 전압(VTH)과 일치하도록 조정된다. 도10에 나타낸 바와 같이, 상기 ΔV가 음의 값이라면, AG0가 임계 전압(VTH)이 ΔV 만큼 낮은 측으로 시프트되는 것을 의미하기 때문에, ΔV에 의해 초기 설정되어진 오프셋 조정 전압(VOFF')을 조정된 오프셋 조정 전압(VOFF)까지 상승시킴으로써 AG0는 VTH와 일치될 수 있고, 따라서 그 파형이 높은 전압측으로 시트트된다. 한편, ΔV가 양의 값이라면, AG0가 임계 전압(VTH)이 ΔV만큼 높은 측으로 시프트되는 것을 의미하기 때문에, 오프셋 조정 전압(VOFF')은 ΔV만큼 상승되어 그 파형은 낮은 전압측으로 시프트된다. 결과적으로, 이 조정은 도4의 가변 저항(61)을 변경함으로써 수행된다.
다시 도6에 있어서, S5에서, 온도는 제2 값(이 실시예에서, 센서의 동작 온도의 상한에 대응하는 온도보다 높음(예를 들어, 150℃))으로 설정된다. 이어서, S6, S7에서, S2, S3, 및 S4와 거의 동일한 동작이 제2 온도에서 AG0과 ΔV의 값을 계산하기 위해 반복된다. AG0이 온도 상승으로 인해 재차 VTH로부터 오프셋 되면, 출력 파형의 온도 특성에 따라, AG0는 온도 보정 전압(VT)을 변경에 의해 VTH와 일치하도록 조정된다. 결과적으로, AG0는 제1 및 제2 온도의 전체 범위에 거쳐 실질적으로 VTH와 일치될 수 있다. 결과적으로, 조정은 도4의 가변 저항(67)의 저항값의 변경에 의해, 즉 보정 계수 전압(VK)의 변경에 의해 수행될 수 있다.
여기서, 보정 계수 전압(VK)의 구체적인 조정은 방정식(2)에서의 온도 보정항((VA - VK) / R0)ㆍR(T)을 이용해 계산될 수 있다. 보다 상세하게, 제1 온도가 TP이고, 제2 온도가 TS인 경우, 초기 설정된 VK에 따른 온도 변화로 인한 온도 보정항의 편차 ΔVT는 하기와 같이 표기될 수 있다.
ΔVT = ((VA - VK) / R0)ㆍR(TS) - ((VA - VK) / R0)ㆍR(TP)
= ((VA - VK) / R0)(R(TS) - R(TP))) (5)
한편, 온도 보정을 수행되지 않을 때, 온도 상승으로 인한 AG0 자신의 감소를 ΔAG0으로서 정의하고, 소거항으로서 상기 ΔAG0 상의 온도 보정항의 편차 ΔVT의 영향의 결과가 현재의 ΔAG0와 VTH 사이의 오프셋 ΔV로서 나타나는 사실을 고려하면, 다음의 방정식이 성립된다.
ΔAV0 - ΔVT = ΔV (6)
한편, 방정식(5)에서, VK를 VK'로 변경함으로써 ΔVT가 ΔVT '로 변경된다고 가정하면, 다음의 방정식이 성립된다.
ΔVT' = ((VA - VK') / R0)(R(TS) - R(TP )) (7)
다음으로, ΔV가 이러한 변경 이후 0으로 된다고 가정하면, 다음의 방정식이 성립된다.
ΔAG0 - ΔVT' = 0 (8)
다음으로, 방정식(6) 및 (8)로부터 ΔAG0을 삭제하면, 다음의 방정식이 성립된다.
ΔVT' - ΔVT = ΔV (9)
또한, 방정식(5) 및 (7)을 이 방정식에 대입하면, 다음의 방정식이 얻어진다.
VK' - VK = -ΔVㆍR0 / (R(TS) - R(TP)) (10)
여기서, VK' - VK는 보정 계수 전압의 조정값을 나타내고, R(TS) 및 R(T P)를 미리 알고 있다면, 전술한 측정에서 얻어진 ΔV를 이용하여 계산될 수 있다.
전술한 바와 같이 조종을 종료한 후, 임계값이 조정된 자기 센서는 가변-갭 검지 대상 유니트(130)를 제거하고, 가변-갭 검지 대상 유니트(130)를 대신하여 정규 검지 대상 유니트(30)를 부착함으로써 획득될 수 있다.
2진화 임계값(VTH)이 출력 파형의 교점 레벨값(AG0)과 일치하도록 자기 센서를 조정한 결과는 도9의 프로세스(3)에 나타낸 바와 같다. 즉, 임계값(VTH)이 교점 레벨값(AG0)과 일치하지 않는다면, 검지 갭 길이가 변화함에 따라, 각각의 파형은 상이한 위상(Φa,Φb)에서 임계값(VTH)과 교차하고, 결과적으로 2진화 후의 레벨 에지의 위상에 상당한 편차가 발생한다. 이 편차는 검지 갭 길이의 불균일로 인하여 각도 검출시의 정밀도를 저하시킨다. 그러나, 임계값(VTH)이 교점 레벨값(AG0)과 일치하면, 검지 갭 길이가 변하더라도, 각각의 파형은 동일한 위상(Φc)에서 임계값(VTH)과 교차하고, 2진화 후의 레벨 에지는 일정하게 되며, 따라서, 각도 검출시의 정밀도가 향상될 수 있다. 이 효과는 하나의 센서에 있어서의 검지 대상 유니트(30)의 회전 축선의 편심, 오목부 및 볼록부의 불균일한 높이 등으로 인한 검지 갭 길이의 불균일성 뿐만 아니라, 상이한 센서 사이의 검지 대상 유니트(30)의 불균일한 부착으로 인한 검지 갭 길이의 불균일성에 대해서도 발생된다.
또한, 이 실시예에서, 제2 자계 검출부(40a,40b)는 전술한 제3 차신호를 이용하도록 도1에 나타낸 바와 같이 추가적으로 제공되고, 볼록부(32) 및 오목부(34)의 폭(측면 길이)이 불균일한 경우라도 교점 레벨값(AG0)이 일정하게 유지된다는 효과가 있다. 또한, 상이한 폭의 오목부 및 볼록부를 갖는 각종 검지 대상 유니트가 그 목적에 따라 이용되는 실제 자기 센서에 있어서, 제2 자계 검출부(40a,40b)가 이용되지 않은 경우, 검지 갭 길이가 동일하더라도, 교점 레벨값(AG0)은 상이한 폭의 오목부와 볼록부를 갖는 검지 대상 유니트들 사이에서 달라질 수도 있다. 따라서, 상이한 종류의 가변-갭 검지 대상 유니트(130)가 각종검지 대상 유니트의 조정을 위해 제공되어야만 한다. 그러나, 제2 자계 검출부(40a,40b)가 추가되면, 교점 레벨값(AG0)은 검지 갭 길이가 동일하다면 다소 상이한 폭의 볼록부(32) 및 오목부(34)를 갖는 검지 대상 유니트들 사이에서 동일하고, 따라서 가변-갭 검지 대상 유니트(130)는 이들 검지 대상 유니트 제품 사이에서 공유될 수 있다.
이와 관련하여, 이미 조정되어진 자기 센서의 2진화 임계값(VTH)이 교점 레벨값(AG0)과 실제 일치하는지의 여부는 아래의 방법으로 판정될 수 있다. 먼저, 검지 갭 길이가, 부착된 검지 대상 유니트(30) 자체의 오목부 및 볼록부의 편심성, 불규칙성 등으로 인하여 회전 각도의 위상에 따라 변동하는 경향이 있는 경우, 교점 레벨값(AG0)은, 상당히 상이한 위상 구간의 파형을 샘플링하고, 이들을 서로 중첩함으로써 발견될 수 있다. 그러나, 상당한 차이를 갖는 위상 구간을 발견하기 곤란 경우라도, 예를 들어 검지 갭 길이를 특정값으로부터 강제적으로 변경하기 위해 이미 부착되어진 자계 검출부(38a,38b, 40a,40b)를 이동하거나, 검지 대상 유니트를 상이한 검지 갭 길이를 갖는 것으로 교체하고, 이어서 변경 전후의 검출 파형을 측정함으로써 교점 레벨값이 용이하게 발견될 수 있다. 그 이후, 임계값(VTH)이 전술한 바와 같이 발견되어진 교점 레벨값(AG0)과 일치하는지의 여부가 판정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상이한 자기 센서 제품 사이에서 발생될 수도 있고 또는 하나의 자기 센서 제품에서 발생될 수도 있는 검지 갭 길이의 변동에 상관없이 검지 대상을 항상 정밀하게 검지할 수 있는 자기 센서 조정 방법, 상기 방법에 이용되는 자기 센서 조정 장치, 및 자기 센서를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명이 적용되는 자기 센서의 검지부의 예를 나타내는 개략도.
도2는 2개의 자계 검출부를 이용하여 검출 파형 스티퍼(steeper)를 형성하기 위한 이론을 설명하는 도면.
도3은 본 발명이 적용되는 자기 센서의 센서 제어 회로의 예를 나타내는 블록도.
도4는 도3의 센서 제어 회로의 특정예를 나타내는 회로도.
도5는 본 발명의 자기 센서의 조정 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도.
도6은 본 발명의 자기 센서의 조정 방법의 절차의 예를 나타내는 흐름도.
도7은 가변-갭 검지 대상 유니트의 예를 나타내는 흐름도.
도8은 가변-갭 검지 대상 유니트의 동작 설명도.
도9는 가변-갭 검지 대상 유니트를 이용하는 조정을 나타내는 처리 설명도.
도10은 교점 레벨값이 오프셋 조정에 의해 임계값과 어떻게 일치되는 지를 설명하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
13: 오프셋 보정 회로 15: 온도 보정 회로
17: 비교기 30: 검지 대상 유니트
32: 볼록부(제2 검지 부분) 34: 오목부(제1 검지 부분)
36: 자석 8b, 40a, 40b: 자계 검출부
39: 검지 갭 100: 조정 장치
110: 마이크로컴퓨터(검출 파형 취득 수단, 교점 레벨값 계산 수단)
130: 가변 갭 검지 대상 유니트(검지 갭 길이 변경 및 설정 수단)

Claims (12)

  1. 자계를 발생하기 위한 자석;
    자기적으로 상호 비등가인 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 자기 갭을 통하여 상기 자석에 대향하는 위치를 통과하는 이동 경로를 따라 배치되고, 상기 이동 경로를 따라 일체적으로 이동할 수 있는 검지 대상 유니트;
    상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분이 상기 자기 갭을 교대로 통과한다는 사실에 기반하여 상기 자기 갭 내의 자계 변동을 검출하기 위한 자계 검출부;
    상기 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형을 소정 임계값에 기반하여 2진화하기 위한 파형 처리부; 및
    상기 임계값을 상기 검출 파형에 대하여 상대적으로 조정할 수 있도록 상기 임계값을 설정하기 위한 임계값 조정 및 설정부를 포함하는 자기 센서의 조정 방법에 있어서,
    상기 자기 갭에서 상기 제1 검지 부분 또는 상기 제2 검지 부분과 상기 자계 검출부 사이에 형성되는 검지 갭 길이를 복수의 설정값 사이에서 변경시키면서 복수의 설정값에 대한 검출 파형을 상기 자계 검출부에 의해 취득하는 단계;
    상기 복수의 검출 파형이 위상 중첩될 때, 상기 복수의 설정값에 대하여 검출된 복수의 검출 파형 사이의 교점에 의해 지시되는 교점 레벨값을 계산하는 단계; 및
    상기 임계값이 상기 교점 레벨값과 일치하도록 상기 임계값을 조정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 설정값은 2개의 레벨에서 설정되고,
    상기 계산 단계는 2개의 검출 파형 사이의 교점에 의해 지시되는 교점 레벨값을 계산하는 단계를 포함하는
    방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 검지 대상 유니트는, 일정한 검지 갭 길이를 갖는 정규 검지 대상 유니트를 대신하여 상기 자기 센서에 부착되고, 상이한 검지 갭 길이를 갖는 구간이 공존하는 조정용 가변-갭 검지 대상 유니트이고,
    상기 검출 파형 취득 단계는 상이한 검지 갭 길이를 갖는 상기 가변-갭 검지 대상 유니트의 각 구간에 대한 상기 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분에 따라 상기 검출 파형을 취득하는 단계를 포함하는
    방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정규 검지 대상 유니트는 회전체이고, 상기 회전체의 회전 축선 주위의 주측면(circumferential side surface)의 궤적은 상기 이동 경로를 구성하고, 상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분은 상기 주측면을 따라 교대로 배치되며,
    상기 가변-갭 검지 대상 유니트는 회전체이고, 상이한 회전 반경을 갖는 복수의 구간이 상기 회전체의 회전 축선 주위의 주측면을 따라 배치되고, 상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분은 상기 복수의 구간이 상이한 상기 검지 갭 길이를 갖도록 상기 복수의 구간 각각에 배치되는
    방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자기 센서는 상기 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형의 온도-의존 변동을 보정하기 위한 온도 보정부를 더 포함하고,
    상기 임계값이 실질적으로 모든 소정 온도 범위에 거쳐 상기 교점 레벨값과 일치하도록 상기 온도 보정부에 의해 보정 계수를 설정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 자기 센서는 상기 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형의 온도-의존 변동을 보정하기 위해 온도 보정부를 더 포함하고,
    상기 임계값이 실질적으로 모든 소정 온도 범위에 거쳐 상기 교점 레벨값과 일치하도록 상기 온도 보정부에 의해 보정 계수를 설정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 보정 계수 설정 단계는,
    온도를 제1 온도로 설정하고, 2개 레벨의 상기 검지 갭 길이를 이용하면서, 상기 자계 검출부에 의해 2개의 검출 파형을 취득하고, 상기 임계값을 상기 임계값 조정 및 설정부에 의해 상기 2개의 검출 파형에 의해 결정되는 제1 교점 레벨값과 일치시키는 단계;
    상기 임계값 조정 및 설정부에 의해 설정된 임계값을 변경하지 않고, 상기 온도를 상기 제1 온도와 상이한 제2 온도로 변경하여, 2개 레벨의 상기 검지 갭 길이를 이용하면서, 상기 자계 검출부에 의해 2개의 검출 파형을 재차 취득하고, 재차 검출된 상기 2개의 검출 파형에 의해 결정되는 제2 교점 레벨값을 계산하는 단계; 및
    상기 제2 교점 레벨값이 상기 임계값과 일치하도록 상기 보정 계수를 설정하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  8. 자기 센서 조정을 위한 장치에 있어서,
    자계를 발생하기 위한 자석;
    자기적으로 상호 비등가인 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 자기 갭을 통하여 상기 자석에 대향하는 위치를 통과하는 이동 경로를 따라 배치되고, 상기 이동 경로를 따라 일체적으로 이동할 수 있는 검지 대상 유니트;
    상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분이 상기 자기 갭을 교대로 통과한다는 사실에 기반하여 상기 자기 갭 내의 자계 변동을 검출하기 위한 자계 검출부;
    상기 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형을 소정 임계값에 기반하여 2진화하기 위한 파형 처리부;
    상기 임계값을 상기 검출 파형에 대하여 상대적으로 조정할 수 있도록 상기 임계값을 설정하기 위한 임계값 조정 및 설정부;
    상기 자기 갭 내의 상기 제1 검지 부분 또는 상기 제2 검지 부분과 상기 자계 검출부 사이에 형성되는 검지 갭 길이를 복수의 설정값 사이에서 변경 및 설정하기 위한 검지 갭 길이 변경 및 설정부;
    상기 복수의 설정값에 대해 상기 자계 검출부에 의한 검출 파형을 취득하기 위한 검출 파형 취득부; 및
    상기 복수의 검출 파형이 위상 중첩될 때, 상기 복수의 설정값에 대해 검출된 복수의 검출 파형 사이의 교점으로 지시되는 교점 레벨값을 계산하기 위한 교점 레벨값 계산부
    를 포함하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 설정값은 2개의 레벨에서 설정되고,
    상기 검출 파형 취득부는 2개의 검출 파형을 취득하며,
    상기 교점 레벨값 계산부는 상기 임계값과 일치하는 목표값으로서 교점 레벨값을 상기 2개의 검출 파형으로부터 계산하는
    장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 검지 대상 유니트는, 일정한 검지 갭 길이를 갖는 정규 검지 대상 유니트를 대신하여 상기 자기 센서에 부착되고, 상이한 검지 갭 길이를 갖는 구간이 공존하는 조정용 가변-갭 검지 대상 유니트이고,
    상기 검출 파형 취득부는 상기 상이한 검지 갭 길이를 갖는 상기 가변-갭 검지 대상 유니트의 각 구간에 대한 상기 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분에 따라 상기 검출 파형을 취득하는 반면, 상기 자석은 고정 위치에 부착되는
    장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정규 검지 대상 유니트는 회전체이고, 상기 회전체의 회전 축선 주위의 주측면(circumferential side surface)의 궤적은 상기 이동 경로를 구성하고, 상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분은 상기 주측면을 따라 교대로 배치되며,
    상기 가변-갭 검지 대상 유니트는 회전체이고, 상이한 회전 반경을 갖는 복수의 구간이 상기 회전체의 회전 축선 주위의 주측면을 따라 배치되고, 상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분은 상기 복수의 구간이 상이한 상기 검지 갭 길이를 갖도록 상기 복수의 구간 각각에 배치되는
    장치.
  12. 자계를 발생하기 위한 자석;
    자기적으로 상호 비등가인 제1 검지 부분 및 제2 검지 부분이 자기 갭을 통하여 상기 자석에 대향하는 위치를 통과하는 이동 경로를 따라 배치되고, 상기 이동 경로를 따라 일체적으로 이동할 수 있는 검지 대상 유니트;
    상기 제1 검지 부분 및 상기 제2 검지 부분이 상기 자기 갭을 교대로 통과한다는 사실에 기반하여 상기 자기 갭 내의 자계 변동을 검출하기 위한 자계 검출부;
    상기 자계 검출부에 의해 검출된 검출 파형을 소정 임계값에 기반하여 2진화하기 위한 파형 처리부; 및
    상기 임계값을 상기 검출 파형에 대하여 상대적으로 조정할 수 있도록 상기 임계값을 설정하기 위한 임계값 조정 및 설정부
    를 포함하고,
    제1 검출 파형은, 자기 갭에 있어서의 상기 제1 검지 부분 또는 상기 제2 검지 부분과 상기 자계 검출부 사이에서 소정 특정값으로 정의되는 검지 갭 길이를 상기 특정값으로부터 강제적으로 변경하여 취득되며,
    제2 검출 파형은 특정값으로 정의되는 검지 갭에 따라 취득되며,
    상기 임계값은, 상기 제1 검출 파형 및 제2 검출 파형이 위상 중첩될 때, 상기 제1 검출 파형과 상기 제2 검출 파형 사이의 교점에 의해 지시되는 교점 레벨값과 일치하도록 조정되는
    자기 센서.
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