KR101000729B1 - 가변 스위칭 히스테리시스를 포함하는 회전 속도 결정방법 및 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위칭 신호(1)가 센서를 지나 이동되는 펄스 발생기에 따라 평가되고, 평가시 스위칭 신호(1)의 값에 따라 스위칭 히스테리시스(H)가 매칭되는 단계를 포함하는 센서 어셈블리에 대한 엘리먼트 운동, 특히 속도의 검출 방법에 관한 것이다. 프리세팅된 한계 주파수(f_Grenz) 미만의 신호 주파수에서는 비교적 큰 스위칭 히스테리시스(Hyst0)가 세팅되고, 한계 주파수(f<s>Grenz</s>)가 초과할 경우에는 감소된 스위칭 히스테리시스(H1)가 세팅된다. 이로 인해 정지 상태에서 속도가 낮은 경우 진동에 대한 높은 내성이 달성되고, 속도가 높은 경우에는 에어갭이 갑자기 확장될 경우에도 모든 펄스 자체의 안전한 검출이 달성될 수 있다.

스위칭 신호, 임계값, 스위칭 히스테리시스, 한계 주파수, 스타트 히스테리시스.

Description

가변 스위칭 히스테리시스를 포함하는 회전 속도 결정 방법 및 어셈블리 {Method and assembly for determining rotational speed with variable switching hysteresis}

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른, 센서 어셈블리에 대한 엘리먼트의 상대 운동의 검출, 특히 회전 엘리먼트의 회전각의 검출 방법 및 어셈블리에 관한 것이다.

이러한 센서 어셈블리는 여러 실시 형태로, 예컨대 차량에서 이미 사용되어 왔다. 예컨대 소위 홀 소자에 의해 안티록 브레이킹 시스템(ABS)용 휠의 속도 감지기, 엔진 제어용 속도 및 위상 센서 또는 소위 주행 다이나믹 조절 시스템 및 전기 스티어링 보조 수단용 스티어링 각 센서로서 사용된다. 예컨대 DE 197 50 304 A1에 공지된 상기 방식의 센서 어셈블리는 일반적으로 디지털 신호, 예컨대 스위칭 에지를, 센서 앞에서 회전하는 센서 휠에 따라 송출한다.

ABS 및 엔진- 및 변속기 영역에 배치된 이러한 속도 센서에게 주어지는 가장 중요한 요구 조건은, 특히 기계적 공차로 인해 가급적 크게 형성될 수 있는 에어갭 및 진동에 대한 높은 내성이다. 그 외에도 이러한 센서 어셈블리에는 부분적으로 상반되는 일련의 요구 조건이 주어지고, 고감도 센서는 측정 결과를 방해하는 진동에 의한 여기에 대해서도 매우 민감하다. 이 경우, 한편으로 매우 큰 에어갭, 즉 매우 민감한 센서에 있어서는 완전한 기능이 수행되어야 하고, 다른 한편으로 작은 에어갭에 있어서는, 센서 신호가 클 경우 진동에 의한 에러 신호가 나타나지 않는 것이 요구된다.

진동에 대한 상기 센서 어셈블리의 감도를 최소화하기 위해, 종래의 속도 센서에서는 종종 가변 히스테리시스가 사용되어 왔다. 이 경우 우선 신호 진폭이 측정되어야 하고 그 후에 히스테리시스가 유연하게 매칭된다. 큰 입력 신호용으로 큰 히스테리시스가 선택되고 작은 입력 신호용으로는 상응하게 감소된 히스테리시스가 선택되고, 즉 에어갭이 작을 경우 스위칭을 위해 필요한 진폭이 커진다.

동시에 특히 센서 휠이 정지한 상태에서도 진동에 대한 센서의 내성이 요구되고, 이것은 우선 높은 감도를 방해하며 큰 스위칭 히스테리시스의 실현을 요구한다.

또한 구현되는 센서는 단기간의 신호 변화, 특히 작동시 진폭의 현저한 감소에 대해 둔감해야 한다. 따라서 유연한 히스테리시스를 이용하는 상기 방법의 중요한 단점은 특히, 단시간에 신호 진폭을 현저히 감소시킬 수 있는, 작동시 에어갭 임팩트에 대한 내성이 저하된다는 것이다. 센서의 스위칭 점에서 이전에 상승된 히스테리시스에 의해 상기 에어갭 임팩트시 경우에 따라 신호 손실 또는 신호 단절이 일어날 수 있다.

또한 조정 가능한 히스테리시스를 이용하는 방법은 센서의 보정(calibration)이 이루어진 후에만 사용될 수 있는데, 그 이유는 보정 이후에야 비로소 신호 진폭이 공지되기 때문이다. 그러나 히스테리시스의 정확한 조정을 위해 센서는 우선 신호 진폭을 측정해야 한다. 접속 직후에는 아직 측정값이 주어지지 않기 때문에, 센서에는 스타트값, 통상적으로 최소값이 히스테리시스에 대해 선택되어야만 한다. 이것은 센서가 이러한 상태에서는 진동에 대해 매우 민감하다는 것을 의미한다.

또한 센서는 상승된 히스테리시스에 의해 자기 자극시(즉 센서 휠이 회전하는 동안) 단기간에 신호 진폭을 현격히 감소시킬 수 있는, 에어갭 임팩트에 대한 강성을 상실한다.

예컨대 US 5,451,891 A1에는 신호 진폭에 따르는 어댑티브 히스테리시스가 사용되는 것이 공지되어 있다. 여기서 결합 팩터는 측정된 센서 진폭과 주파수의 상(quotient)으로서 결정되고 이러한 결합 팩터를 기초로 하여 히스테리시스는 결합 팩터와 주파수의 적(product)에 비례하게 조정된다. 이러한 공지된 방법에 의해, 낮은 여기 주파수에 대해 매우 작은 신호를 전달하고 고주파수에 대해 매우 큰 진폭을 출력하는 패시브 센서의 거동만이 보상될 수 있다. 그러나 신호 주파수와 무관하게 일정한 내부 신호 진폭을 전달하는 센서의 거동은 개선될 수 없다.

본 발명은 센서 어셈블리에 대한 엘리먼트의 상대 운동의 검출 방법의 개선에 관한 것이고, 상기 방법에서 스위칭 신호는 센서 앞을 지나가는 펄스 발생기에 의존해서 평가되고, 스위칭 히스테리시스의 조정은 평가시 스위칭 신호의 값에 따라 실행된다.

바람직하게는 본 발명에 따라 프리세팅된 임계값 미만에서 엘리먼트가 운동하는 경우 비교적 큰 스위칭 히스테리시스가 세팅되고, 임계값을 초과할 경우에는 감소된 스위칭 히스테리시스가 세팅된다. 따라서 본 발명의 핵심은, 경우에 따라 진폭에 따른 히스테리시스에 의해 보충될 수 있는, 주파수에 따른 히스테리시스의 도입에 있다. 바람직하게 프리세팅된 임계값은 측정된 스위칭 신호에 대한 한계 주파수이고, 상기 스위칭 신호는 특히 회전 가능한 엘리먼트, 예컨대 차량내 속도 감지기의 운동의 검출시, 펄스 발생기인 센서 휠의 스위칭 신호로서 평가된다.

따라서 간단한 방식으로, 높은 진동 내성, 즉 추가 진동 펄스가 발생되지 않는 것은 한계 주파수 미만에서 실질적으로는 정지 상태에 있고, 에어갭 임팩트에 대한 큰 강성, 즉 펄스가 주어지지 않는 것은 상기 한계 주파수를 초과하는 경우 보장된다. 비교적 큰 스타트 히스테리시스가 활성화될 수 있도록, 한계 주파수에 관련된 신호 주파수의 평가 외에 임의의 방식의 정지 검출도 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에 따라, 비교적 큰 스위칭 히스테리시스를 스타트 히스테리시스로서 결정하기 위해, 이전에 측정된 스위칭 신호의 진폭이 사용되고, 다른 바람직한 실시예에 따라 스타트 히스테리시스로서 비교적 큰 스위칭 히스테리시스에 대해 및/또는 임계값의 초과 이후에 또는 정지의 종결 이후 감소된 스위칭 히스테리시스에 대해, 각각 고정된 값이 사용될 수 있다.

센서 어셈블리에 대한 엘리먼트의 상대 운동을 검출하기 위한 본 발명의 실시예가 도면을 참고로 설명된다.

도 1은 시간에 따른 센서 어셈블리의 센서 신호 및 스위칭 히스테리시스의 곡선의 다이어그램이고, 센서 신호는 센서 휠의 정지 상태 및 회전 운동동안 스위 칭 신호로 형성된다.

도 2는 센서 신호의 평가시 주파수에 따른 스위칭 히스테리시스의 곡선의 다이어그램이고,

도 3은 센서 신호의 진폭에 따른 스위칭 히스테리시스의 곡선의 다이어그램이고,

도 4는 스위칭 히스테리시스의 결정을 위한 흐름도이다.

도 1에는 시간(t)에 대한 센서 어셈블리의 센서 신호의 곡선(1)의 다이어그램이 도시되고, 본 실시예에서 상기 센서 신호는 선행 기술에 공지된, 예컨대 프리세팅된 회전각에 대한 펄스를 발생시키는 센서 휠의 회전 운동의 검출시 결정된다. 도 1에 따른 다이어그램의 좌측 부분에서 영역(2)은 여기에 도시되지 않은 센서 휠의 정지 상태로서 규정된다. 상기 영역(2)은 예컨대 프리세팅된 임계값(f_Grenz) 미만 영역으로서, 도 2에서 이에 대해 병렬로 도시된 바와 같이 규정될 수 있다.

도 2에는 도 1에 따른 센서 신호(1)의 평가시 주파수(f)에 따른 스위칭 히스테리시스(H)의 곡선(3)이 도시된다. 영역(2)에서 비교적 큰 스위칭 히스테리시스(4)가 Hyst0으로서 선택됨으로써, 진동(5)은 측정 결과를 왜곡시키는 몇몇의 신호를 야기하지 않는다.

도 1에 따른 정지 상태 영역(2)을 벗어난 후에 또는 도 2에 따른 임계값(f _Grenz)을 초과한 후에, 영역(6)에서는 감소된 스위칭 히스테리시스(H1)가 세팅된다. 이로써, 도 2에는 신호 주파수 f < f_Grenz에 대한 고정 히스테리시스(H = Hyst0) 및 f >=f_Grenz 에 대한 고정 히스테리시스(H = H1)가 도시된다.

도 3에는 도 2에 따른 고정 히스테리시스(H)와 진폭에 따른 히스테리시스(H)의 조합이 도시된다. 신호 진폭(SA)에 대한 히스테리시스(H)의 곡선(7)이 도시된다. 여기서, 이전에 측정된 신호 진폭(SA)을 기초로 고정 히스테리시스(H = Hyst0)의 조정이 이루어지고, 즉 고정된 히스테리시스(Hyst0)는 진폭의 함수이다. 신호 진폭(SA)의 측정이 이전에 불가능했다면, 예컨대 센서 어셈블리의 접속 직후에, 상기 측정은 미리 세팅된 값(디폴트 값)의 선택에 의해 이루어질 수 있다.

도 4에는 도 1 내지 도 3에 의해 설명된 스위칭 히스테리시스(H)의 결정을 포함하는, 본 발명에 따른 센서의 작동 방식의 흐름도가 도시된다. 예컨대 f < f_Grenz 일 경우 정지 상태(STST)의 검출을 시작으로 우선 큰 스위칭 히스테리시스(Hyst0)가 세팅된다. 그 후, 측정된 신호 진폭(SA(도 1의 위치(1) 참조))으로부터 센서 휠의 운동이 검출되고, 그후 스위칭 히스테리시스(H)가 값(H1)으로 감소된다. 그리고 나서 측정된 신호 진폭(SA)으로부터 Hyst0에 대한 새로운 값이 결정되고, 상기 새로운 값은 정지 상태가 다시 나타나면 사용된다.

Claims (7)

1. - 센서 앞을 지나가는 펄스 발생기에 의존해서 스위칭 신호(1)를 평가하는 단계,

   - 평가시 상기 스위칭 신호(1)의 값에 따라 스위칭 히스테리시스(H)를 조정시키는 단계를 포함하는 센서 어셈블리에 대한 엘리먼트의 상대 운동의 검출 방법으로서,

   - 상기 엘리먼트가 프리세팅된 임계값(f_Grenz) 미만에서 운동하는 경우 스타트 히스테리시스(Hyst0)가 세팅되고, 상기 임계값(f_Grenz)을 초과하는 경우에는 감소된 스위칭 히스테리시스(H1)가 세팅되고,

   - 상기 스타트 히스테리시스는 이전에 측정된 진폭의 함수인, 센서 어셈블리에 대한 엘리먼트의 상대 운동의 검출 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프리세팅된 임계값이 측정된 스위칭 신호(1)에 대한 한계 주파수(f_Grenz)인 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리에 대한 엘리먼트의 상대 운동의 검출 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   회전 가능한 엘리먼트의 운동을 검출하기 위해 펄스 발생기인 센서 휠의 스위칭 신호(1)가 평가되는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리에 대한 엘리먼트의 상대 운동의 검출 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항 또는 제 2항에 따른 방법을 실시하기 위한 센서 어셈블리에 있어서,

   - 상기 센서 어셈블리는 홀 소자 또는 자기 저항 엘리먼트를 구비한 무접촉 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 센서 어셈블리가 차량 내에 속도 감지기로서 사용되는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.

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