KR100721102B1 - Steering angle sensor - Google Patents
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Abstract
회전 디스크에 마련된 복수개의 슬릿을 이용하여 절대각을 검출할 수 있는 조향각 감지장치가 개시된다. 조향각 감지장치는 차량용 핸들의 회전각도와 회전방향을 검출하기 위한 제1, 제2슬릿들과 영점을 검출하기 위한 제3슬릿이 세 개의 동심원 상에 각각 배치된 회전 디스크와, 회전 디스크가 회전함에 따라 슬릿들을 선택적으로 투과하면서 펄스신호를 발생시키는 포토 인터럽트를 구비하여 핸들의 조작 상황을 검출하는 조향각 감지장치에 있어서, 제3슬릿은 영점 각도를 용이하게 검출할 수 있도록 동일 원주 상에 복수개가 이격 배치되며 상호 다른 패턴으로 된 것을 특징으로 한다. Disclosed is a steering angle detecting device capable of detecting an absolute angle by using a plurality of slits provided in a rotating disk. The steering angle detecting device includes a rotating disk in which first and second slits for detecting a rotation angle and a rotation direction of a vehicle steering wheel and a third slit for detecting a zero point are disposed on three concentric circles, and the rotating disk rotates. In the steering angle detection device for detecting the operation state of the steering wheel having a photo interrupt for generating a pulse signal while selectively passing through the slits, a plurality of third slits are spaced apart on the same circumference so as to easily detect the zero angle. And arranged in different patterns.
Description
도 1은 종래의 조향각 감지장치 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a conventional steering angle detection device configuration.
도 2는 본 발명에 따른 조향각 감지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view schematically showing the configuration of a steering angle detection device according to the present invention.
도 3는 본 발명에 따른 조향각 감지장치에 사용되는 회전 디스크의 다른 실시예를 도시한 도면이다.3 is a view showing another embodiment of a rotating disk used in the steering angle detection device according to the present invention.
* 도면의 주요 기능에 대한부호의 설명* * Explanation of the symbols for the main functions of the drawings *
10..포토 인터럽트 12..포토 다이오드10.Photo interrupt 12.Photo diode
14..포토 트랜지스터 20..회전 디스크14..
21,22,23..슬릿21,22,23..Slit
본 발명은 조향각 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 핸들과 연동하여 회전하는 회전 디스크에 마련된 복수개의 슬릿을 이용하여 핸들의 조작 상황을 검출하는 조향각 감지장치에 관한 것이다. The present invention relates to a steering angle detection device, and more particularly, to a steering angle detection device for detecting an operation state of a steering wheel using a plurality of slits provided on a rotating disk rotating in conjunction with a vehicle steering wheel.
조향각 감지장치는 주행중인 차량의 핸들 각도를 계산하여 차량 내 네트워크 로 조향각 값을 발송하는 센서이다. 조향각 센서는 차세대 안전 시스템인 ESP(Electrical Stability Program)의 주요 센서로서, ESP는 위험한 상황에서도 자동차의 주행 안정성을 보장해주기 위해 종래의 ABS와 TCS의 기능을 혼합한 시스템이다. 즉 운전자가 원하는 것과 다르게 자동차가 움직이게 되면, ESP가 이를 인지하여 자동차 휠을 각각 별도로 제어함으로써 자동차를 안정화 시키게 된다. The steering angle sensor is a sensor that calculates the steering angle of a driving vehicle and sends a steering angle value to an in-vehicle network. The steering angle sensor is the main sensor of the next-generation safety system, the Electrical Stability Program (ESP). The ESP is a system that combines the functions of the conventional ABS and TCS to ensure the vehicle's driving stability even in dangerous situations. In other words, if the car moves differently than the driver wants, the ESP recognizes this and stabilizes the car by controlling the car wheels separately.
도 1은 종래의 조향각 감지장치를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 조향각 감지장치는 포토 다이오드(1)와 포토 트랜지스터(2)로 이루어져 광의 통과 여부를 감지하는 포토 인터럽트(3)와, 포토 인터럽트(3)로부터 입력되는 일련의 신호를 처리하는 신호처리부(미도시)와, 상기 포토 인터럽트(3) 사이에 회전 가능하게 설치된 회전 디스크(4)를 구비한다. 회전 디스크(4)에는 다수의 동심원 상에 복수개의 슬릿(5a, 5b, 5c)이 배치되는데, 슬릿(5a, 5b)은 회전각 및 회전방향을 감지하고 슬릿(5c)은 영점을 감지한다. 1 illustrates a conventional steering angle detection device. As shown in the figure, the steering angle detection device includes a photodiode 1 and a
상기와 같이 구성된 조향각 감지장치는 운전자가 핸들을 조작할 경우 회전 디스크(4)가 포트 인터럽트(3) 사이에서 회전한다. 그래서 회전 디스크(4)의 슬릿(5)이 포트 인터럽트(3)와 일치될 때 즉, 포토 다이오드(1)의 광이 슬릿(5)을 통하여 포토 트랜지스터(2)에 입력될 경우에는 신호처리부에서 예를 들어 하이레벨로 인식하고, 반대로 회전 디스크(4)의 슬릿(5)이 포트 인터럽트(3)와 일치되지 않을 때 즉, 포토 다이오드(1)의 광이 포토 트랜지스터(2)에 입력되지 못할 경우에는 신호처리부에서 로우레벨로 인식한다. 이러한 연속되는 레벨 수치의 배열로 핸들의 회전 정도를 알 수 있다.The steering angle sensing device configured as described above rotates the rotating disk 4 between the port interrupts 3 when the driver manipulates the handle. Thus, when the
그런데 종래의 조향각 감지장치는 상대각속도 센서이기 때문에 상대각도 및 상대각속도는 감지할 수는 있었으나, 핸들의 절대위치는 감지하지는 못하는 문제점이 있었다.By the way, since the conventional steering angle sensing device is a relative angular velocity sensor, the relative angle and the relative angular velocity could be detected, but there was a problem that the absolute position of the handle could not be detected.
즉 자동차 핸들은 1턴(Turn)을 회전하는 것이 아니라 좌측으로 540°(1 바퀴 반), 우측으로 540°(1 바퀴 반) 회전 가능하여 총 1080°( 3바퀴)를 회전할 수 있기 때문에, 영점을 감지하는 슬릿(5c)이 하나 밖에 없는 종래의 조향각 감지장치로는 핸들의 위치가 1턴에서의 각도인지 2턴에서의 각도인지를 알 수 없다는 단점이 있었다. 따라서, ESP와 같이 지능화된 시스템에서는 핸들의 위치를 정확히 알기 위해 절대각을 소프트웨어로 계산하거나, 또는 가변저항 방식 등의 기타 절대각 센서를 추가로 설치했으나, 이는 구조가 복잡해지고 비용이 상승하는 문제점이 발생하였다. In other words, the car steering wheel can rotate 540 ° (one and a half turns) to the left and 540 ° (one and a half turns) to the right, instead of rotating one turn, so it can rotate a total of 1080 ° (three wheels), The conventional steering angle sensing device having only one slit 5c for detecting a zero point has a disadvantage in that it is not possible to know whether the steering wheel is positioned at an angle of one turn or at an angle of two turns. Therefore, in an intelligent system such as ESP, the absolute angle is calculated by software or an additional absolute angle sensor such as a variable resistance method is installed in order to accurately know the position of the handle, which is complicated in structure and increases in cost. This occurred.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회전 디스크에 마련된 복수개의 슬릿을 이용하여 절대각을 검출할 수 있는 조향각 감지장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a steering angle detection device that can detect the absolute angle by using a plurality of slits provided in the rotating disk.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조향각 감지장치는 차량용 핸들의 회전각도와 회전방향을 검출하기 위한 제1, 제2슬릿들과 영점을 검출하기 위한 제3슬릿이 세 개의 동심원 상에 각각 배치된 회전 디스크와, 회전 디스크가 회전함에 따라 슬릿들을 선택적으로 투과하면서 펄스신호를 발생시키는 포토 인터럽트를 구비 하여 핸들의 조작 상황을 검출하는 조향각 감지장치에 있어서, 제3슬릿은 영점 각도를 용이하게 검출할 수 있도록 동일 원주 상에 복수개가 이격 배치되며 상호 다른 패턴으로 된 것을 특징으로 한다. Steering angle sensing apparatus of the present invention for achieving the above object is the first and second slits for detecting the rotation angle and the direction of rotation of the steering wheel for the vehicle and the third slit for detecting the zero point are respectively disposed on three concentric circles A steering angle detecting device having a rotating disk and a photo interrupt for generating a pulse signal while selectively transmitting the slits as the rotating disk rotates, the third angle slit easily detects a zero angle. It is characterized in that a plurality of spaced apart on the same circumference and in a different pattern.
또한, 상기 복수개의 제3슬릿은 호의 길이가 서로 다르거나, 갯수가 서로 다른 것을 특징한다. In addition, the plurality of third slits are characterized in that the length of the arc is different or the number is different.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 조향각 감지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 조향각 감지장치는 광의 통과 여부를 감지하는 포토 인터럽트(10)와, 포토 인터럽트(10)로부터 입력되는 일련의 신호를 처리하는 신호처리부(미도시)와, 상기 포토 인터럽트(10) 사이에 회전 가능하게 설치된 회전 디스크(20)를 구비한다.2 is a view schematically showing the configuration of a steering angle detection device according to the present invention. Referring to the drawings, the steering angle detection apparatus of the present invention includes a photo interrupt 10 for detecting whether light passes, a signal processor (not shown) for processing a series of signals input from the photo interrupt 10, and the photo interrupt The
포토 인터럽트(10)는 포토 다이오드(12)와 포토 트랜지스터(14)로 이루어지며, 포토 다이오드(12)에서 발생된 빛이 회전 디스크(20)에 형성된 슬릿(21, 22, 23)을 통하여 대향하는 포토 트랜지스터(14)에 전달되는 가의 여부에 따라 온/오프의 펄스신호를 발생시킨다. 바람직하게 포토 인터럽트(10)는 핸들과 연동하는 조향샤프트(16)가 9°씩 회전할 때 펄스를 발생시키는데, 제1 및 제2슬릿(21, 22)을 투과하는 두 쌍의 포토 인터럽트(10a, 10b)는 상호 4.5°의 위상차를 가지도록 배치되어 위상차에 근거하여 회전방향을 판별한다. The
즉 포토 다이오드(12)와 포토 트랜지스터(14) 사이의 대향위치에 슬릿(21, 22)이 존재할 때에는 포토 다이오드(12)에서 방출된 빛이 슬릿(21, 22)을 투과하여 포토 트랜지스터(14)에 수광되는데, 이러한 경우 포토 인터럽트(10)는 하이 레벨(H) "1" 의 펄스신호를 출력한다. 반면에, 포토 다이오드(12)와 포토 트랜지스터(14) 사이의 대향위치에 슬릿(21, 22)이 존재하지 않을 때에는 포토 다이오드(12)에서 방출된 빛은 포토 트랜지스터(14)에 수광되지 못하므로, 이러한 경우 포토 인터럽트(10)는 로우 레벨(L) "0"의 펄스신호를 출력하도록 구성된다.That is, when the
마찬가지로 제3슬릿(23)을 투과하는 포토 인터럽트(10c)도 포토 다이오드(12)와 포토 트랜지스터(14)로 이루어지는데, 상기 제1, 제2슬릿(21, 22)을 투과하는 포토 인터럽트(10a, 10b)와는 반대로 동작이 이루어진다. 즉 포토 다이오드(12)와 포토 트랜지스터(14) 사이의 대향위치에 슬릿(23)이 존재할 때에는 로우 레벨(L) "0"의 펄스신호를 출력하고, 슬릿(23)이 존재하지 않을 때에는 하이 레벨(H) "1"의 펄스신호를 출력하도록 구성된다.Similarly, the photo interrupt 10c penetrating through the
이와 같이 제1, 제2, 제3슬릿(21, 22, 23)의 통과 여부 및 횟수 등의 신호들은 포토 인터럽트(10)와 전기적으로 연결된 신호처리부로 전송되고, 이 펄스신호들에 기초하여 신호처리부는 핸들의 회전각도와 회전방향, 그리고 위치를 검출하게 된다. As such, signals such as whether the first, second, and
회전 디스크(20)는 핸들의 회전각도와 회전방향을 검출하기 위한 제1슬릿(21) 및 제2슬릿(22)과, 핸들의 영점을 검출하기 위한 제3슬릿(23)을 포함하며, 각 슬릿(21, 22, 23)은 회전 디스크(20)의 표면에 형성된 세 개의 동심원 상에 외주연과 인접하게 마련된다.The rotating
제1슬릿(21)과 제2슬릿(22)은 원주방향을 따라 동일한 형태의 슬릿 다수개가 등간격으로 배치된다. 그래서 상기 슬릿(21, 22)을 투과하는 포토 인터럽트(10)가 상술한 바와 같이 서로 소정 간격 이격된 상태에서 빛을 수광한 후 신호처리부로 신호를 전송하면 핸들의 회전각도 및 회전방향을 검출할 수 있게 된다.In the
제3슬릿(23)은 상기 제1, 제2슬릿(21, 22)의 내주에 형성되며, 적어도 하나 이상의 슬릿(23a, 23b,..)이 원주방향으로 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 각 슬릿(23a, 23b,..)의 호 길이는 서로 다르게 형성된다. The
예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 제3슬릿(23)이 0°, 90°, 180°, 270°에 각각 정수배씩 커지도록 형성되면, 신호처리부는 포토 인터럽트(10)를 통해 검출되는 펄스신호 즉 "0" 상태를 유지하는 시간을 측정한 후 미리 입력된 설정시간과 비교하여 회전 디스크(20)의 절대각도를 산출하게 된다. 따라서, 종래에는 제3슬릿(23)이 하나만 설치되었기 때문에 1턴(360°)하기 전까지는 핸들의 절대 각도를 검출할 수 없었으나, 제3슬릿(23)이 원주상에 다수개 설치됨으로써 핸들의 절대 각도를 1턴하기 전에 산출할 수 있고, 또한 1턴한 후 2.5턴까지는 현재의 펄스신호 검출 시간과 전회에 검출된 펄스신호의 검출시간을 비교함으로써 산출할 수 있다. For example, as shown in FIG. 2, when the
본 실시예에서는 복수개의 슬릿(23)을 90°씩 배치하였지만, 본원발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 30°, 45°등 다양한 간격으로 배치할 수 있음은 물론이다. In the present embodiment, the plurality of
도 3은 본 발명에 따른 조향각 감지장치에 사용되는 회전 디스크(30)의 다 른 실시예를 도시한 도면으로, 상기 일 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하면 다음과 같다. 3 is a view showing another embodiment of the rotating
회전 디스크(30)에는 영점을 검출하기 위한 슬릿(34)이 원주상에 복수개가 마련되어 있는데, 각 슬릿(34a, 34b, 34c,..)은 크기 즉 호의 길이는 동일하나 갯수가 다르다. 즉 0°에 배치된 슬릿은 1개, 90°에 배치된 슬릿은 2개, 180°에 배치된 슬릿은 3개, 270°에 배치된 슬릿은 4개가 형성된다. 그래서 신호처리부가 포토 인터럽트(10)를 통해 검출되는 펄스신호를 1개 검출할 경우에는 0°, 2개 검출하면 90°, 3개 검출하면 180°, 4개 검출하면 270°로 산출하게 된다. The
본 실시예에서는 제3슬릿(34)을 90°씩 배치하였지만, 본원발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 슬릿을 원주상에 더 많이 배치하게 되면 절대각을 더욱 미세하게 검출할 수 있음은 물론이다. In the present embodiment, the
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 조향각 감지장치는 영점을 검출하기 위해 회전 디스크 상에 마련된 슬릿을 복수개 형성하고 각 슬릿의 호 길이를 달리하거나 갯수를 다르게 함으로써 핸들의 절대각을 용이하게 검출할 수 있다. As described in detail above, the steering angle detecting apparatus according to the present invention can easily detect the absolute angle of the handle by forming a plurality of slits provided on the rotating disk to detect the zero point and varying the arc length of each slit or changing the number. Can be.
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