KR101088489B1 - 정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법 - Google Patents

정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101088489B1
KR101088489B1 KR1020080122230A KR20080122230A KR101088489B1 KR 101088489 B1 KR101088489 B1 KR 101088489B1 KR 1020080122230 A KR1020080122230 A KR 1020080122230A KR 20080122230 A KR20080122230 A KR 20080122230A KR 101088489 B1 KR101088489 B1 KR 101088489B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacitance
capacitor
coupler
displacement sensor
capacitive displacement
Prior art date
Application number
KR1020080122230A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100003685A (ko
Inventor
김기엽
이초수
정규원
Original Assignee
주식회사 트루윈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 트루윈 filed Critical 주식회사 트루윈
Publication of KR20100003685A publication Critical patent/KR20100003685A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101088489B1 publication Critical patent/KR101088489B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/2403—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by moving plates, not forming part of the capacitor itself, e.g. shields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

항상 정확한 측정값을 얻는 것이 가능하고 품질관리가 용이하고 생산성이 향상되도록, 유전체 기판의 한쪽에 2개씩 한쌍을 이루도록 배치되어 양쪽면에 4개가 설치되고 동일면에 설치되는 2개는 길이방향을 따라 하나의 면적이 감소 또는 증가하면 다른 하나의 면적이 증가 또는 감소하는 서로 반대의 변화를 갖는 형상으로 형성되는 4개의 콘덴서와, 콘덴서를 일정 간격을 두고 "ㄷ"형상으로 감싸면서 이동 가능하게 설치되는 커플러와, 4개의 콘덴서로부터 얻어지는 신호를 연산 처리하여 커플러의 이동 위치에 대한 값을 출력하는 신호처리기를 포함하는 정전용량형 변위센서를 제공한다.
정전용량, 변위센서, 콘덴서, 캐패시턴스, 대칭, 틸트, 보정, 커플러

Description

정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법 {Capacitive Displacement Sensor and Signal Processing Method of The Same}
본 발명은 정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조가 간단하게 이루어지고 커플러와의 간격이 변화하는 경우에도 항상 정확한 측정값을 얻는 것이 가능한 정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 핸들이나 연료 게이지, 자동차의 변속레버위치, 각종 기계장치의 경우 회전각이나 직선이동거리에 대한 정확한 값을 측정하는 것이 정확한 제어를 행할 수 있으므로 매우 중요하다. 따라서 회전체의 회전각이나 물체의 직선이동거리를 측정하기 위한 변위센서를 설치하여 사용한다.
통상 변위센서는 접촉식과 비접촉식으로 나눌 수 있으며, 전기저항식과 정전용량식 및 전자유도식(인덕턴스방식) 등으로 나눌 수도 있다.
종래 정전용량식 변위센서의 경우에는 구조가 복잡하고, 콘덴서에 대하여 커플러가 기울어짐(tilt), 이동(shift), 회전(rotate) 등이 발생하는 경우 이에 대한 보정이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로서, 유전체의 양쪽면에 서로 대칭되는 형상으로 한쪽에 한쌍씩 4개의 콘덴서를 구성하여 커플러의 기울어짐이나 이동, 회전 등이 발생하는 경우에도 항상 정확한 측정값을 얻는 것이 가능한 정전용량형 변위센서를 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 4개의 콘덴서 구조를 간단하게 구현하므로 품질관리가 용이하고 생산성이 향상되는 정전용량형 변위센서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 콘덴서에 대하여 커플러가 기울어지거나 이동 및 회전하는 등의 변화가 발생하여도 이에 대응하여 출력값을 보정하는 것에 의하여 정확한 측정값을 얻을 수 있는 정전용량형 변위센서 신호처리방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 정전용량형 변위센서는 유전체 기판의 한쪽에 2개씩 한쌍을 이루도록 배치되어 양쪽면에 4개가 설치되고 동일면에 설치되는 2개는 길이방향을 따라 하나의 면적이 감소 또는 증가하면 다른 하나의 면적이 증가 또는 감소하는 서로 반대의 변화를 갖는 형상으로 형성되는 4개의 콘덴서와, 상기 콘덴서를 일정 간격을 두고 "ㄷ"형상으로 감싸면서 이동 가능하게 설치되는 커플러와, 상기 4개의 콘덴서로부터 얻어지는 신호를 연산 처리하여 커플러의 이동 위치에 대한 값을 출력하는 신호처리기를 포함하여 이루어진다.
상기 4개의 콘덴서는 유전체 기판의 양쪽면에 설치되는 형상은 서로 동일한 형상이 유지되는 이동대칭형상으로 설치되고, 유전체 기판의 한쪽면에 형성되는 2개의 콘덴서는 중심점을 기준으로 180°회전대칭형상으로 설치된다.
상기 콘덴서는 직사각형을 대각방향으로 자른 형상으로 상기 유전체 기판의 한쪽면에 2개씩 설치된다.
상기 콘덴서는 상기 커플러가 길이방향으로 따라 이동함에 따라, 커플러에 의하여 차폐되는 면적이 동일면에 있어서, 하나의 콘덴서에서 증가하면 다른 하나의 콘덴서에서는 감소하고, 하나의 콘덴서에서 감소하면 다른 하나의 콘덴서에서는 증가하는 형상으로 구성한다.
본 발명의 정전용량형 변위센서의 신호처리방법은 하나의 콘덴서 쌍으로부터 얻어지는 합성 정전용량과 다른 하나의 콘덴서 쌍으로부터 얻어지는 합성 정전용량을 각각 필터링하고 증폭한 다음 하나의 합성 정전용량에서 다른 하나의 합성 정전용량을 감산하고, 2개의 합성 정전용량을 가산하고, 감산한 합성 정전용량을 가산한 합성 정전용량으로 나누어 출력하는 과정을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 정전용량형 변위센서에 의하면, 유전체의 양쪽면에 서로 대칭되는 형상으로 한쪽에 한쌍씩 4개의 콘덴서를 구성하므로, 커플러의 기울어짐이나 이동, 회전 등이 발생하는 경우에도 항상 정확한 측정값을 얻는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 정전용량형 변위센서에 의하면, 유전체 기판의 양쪽면에 4개의 4개의 콘덴서 구조를 간단하게 구현하므로, 품질관리가 용이하고 생산성이 향상 된다.
본 발명에 따른 정전용량형 변위센서 신호처리방법에 의하면, 콘덴서에 대하여 커플러가 기울어지거나 이동 및 회전하는 등의 변화가 발생하는 경우에도 이에 대응하여 출력값을 보정하는 것이 가능하므로, 항상 정확한 측정값을 얻을 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서의 일실시예는 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 유전체 기판(50)의 양쪽면에 설치되는 4개의 콘덴서(10), (20), (30), (40)와, 커플러(60)와, 신호처리기(100)를 포함하여 이루어진다.
상기 4개의 콘덴서(10), (20), (30), (40)는 각각 유전체 기판(50)의 한쪽면 2개씩 한쌍을 이루도록 배치된다.
상기 유전체 기판(50)의 동일면에 설치되는 2개의 콘덴서(10), (20) 또는 (30), (40)는 길이방향을 따라 하나의 콘덴서(10), (30) 면적이 감소하면 다른 하나의 콘덴서(20), (40) 면적이 증가하고, 하나의 콘덴서(10), (30) 면적이 증가하면 다른 하나의 콘덴서(20), (40) 면적이 감소하는 서로 반대의 변화를 갖는 형상으로 형성한다.
상기 4개의 콘덴서(10), (20), (30), (40)는 유전체 기판(50)의 양쪽면에 설치되는 형상은 서로 동일한 형상이 유지되는 이동대칭형상으로 설치된다. 즉 각각 제1콘덴서(10)와 제3콘덴서(30)는 서로 이동대칭형상으로 설치되고, 제2콘덴서(20)와 제4콘덴서(40)는 서로 이동대칭형상으로 설치된다.
그리고 상기 유전체 기판(50)의 한쪽면에 형성되는 2개의 콘덴서(10), (20)는 중심점을 기준으로 180°회전대칭형상으로 설치된다. 마찬가지로 유전체 기판(50)의 반대쪽 면에 형성되는 2개의 콘덴서(30), (40)도 중심점을 기준으로 180°회전대칭형상으로 설치된다.
예를 들면 상기 콘덴서(10), (20), (30), (40)는 직사각형을 대각방향으로 자른 형상으로 상기 유전체 기판(50)의 한쪽면에 2개씩 배열되어 설치된다.
상기 커플러(60)는 상기 콘덴서(10), (20), (30), (40)를 일정 간격을 두고 "ㄷ"형상으로 감싸면서 이동 가능하게 설치된다.
상기 커플러(60)는 유전체 기판(50)의 한쪽면에 형성되는 제1콘덴서(10) 및 제2콘덴서(20)와 일정 간격(d1)을 두고 위치하는 제1판(62)과, 유전체 기판(50)의 반대쪽면에 형성되는 제3콘덴서(30) 및 제4콘덴서(40)와 일정 간격(d2)을 두고 위치하는 제2판(64)과, 상기 제1판과 제2판을 서로 연결하는 연결판(66)으로 이루어진다.
상기 제1판(62)과 제2판(64)은 연결판(66)에 의하여 한쪽 모서리가 서로 연결되면서 전체적으로 "ㄷ"형상을 이루게 된다.
상기 커플러(60)의 제1판(62)과 제2판(64)은 동일한 면적으로 형성되고, 상기 콘덴서(10), (20), (30), (40)의 가로 길이보다 작은 폭으로 형성하여 동시엔 콘덴서(10), (20), (30), (40)의 전체 면적을 차폐하지 못하도록 구성한다.
상기 콘덴서(10), (20), (30), (40)는 상기 커플러(60)가 길이방향으로 따라 이동함에 따라, 커플러(60)에 의하여 차폐되는 면적이 동일면에 있어서, 하나의 콘덴서(10), (30)에서 증가하면 다른 하나의 콘덴서(20), (40)에서는 감소하고, 하나의 콘덴서(10), (30)에서 감소하면 다른 하나의 콘덴서(20), (40)에서는 증가하는 형상으로 구성한다.
상기 신호처리기(100)는 상기 4개의 콘덴서(10), (20), (30), (40)로부터 얻어지는 신호를 연산 처리하여 커플러(60)의 이동 위치에 대한 값을 출력한다.
다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서 신호처리방법에 대하여 설명한다.
먼저 상기 제1콘덴서(10)와 제3콘덴서(30) 사이에 생성되는 정전용량을 제1기준정전용량(C13)이라 하고, 상기 제2콘덴서(20)와 제4콘덴서(40) 사이에 생성되는 정전용량을 제2기준정전용량(C24)이라 하면, 제1기준정전용량(C13)과 제2기준정전용량(C24)은 동일한 값(C13=C24)으로 얻어지며, 항상 일정한 값을 가진다.
그리고 상기 제1콘덴서(10)와 커플러(60) 사이에 생성되는 정전용량을 제1정전용량(C1), 상기 제2콘덴서(20)와 커플러(60) 사이에 생성되는 정전용량을 제2정전용량(C2), 상기 제3콘덴서(30)와 커플러(60) 사이에 생성되는 정전용량을 제3정전용량(C3), 상기 제4콘덴서(40)와 커플러(60) 사이에 생성되는 정전용량을 제4정전용량(C4)으로 정의한다.
도 4에는 상기 제1기준정전용량(C13), 제2기준정전용량(C24), 제1정전용량(C1), 제2정전용량(C2), 제3정전용량(C3), 제4정전용량(C4)을 등가회로로 나타낸다.
상기에서 커플러(60)의 연결판(66)에서는 전류의 흐름(i=0)이 없어서 전위차가 "0"이므로, 등가회로에서 J1 및 J2 사이는 단락상태와 동일하다. 따라서 도 4에서 왼쪽의 등가회로는 오른쪽의 등가회로와 같이 나타낼 수 있다.
상기 제1콘덴서(10) 및 제2콘덴서(20)와 커플러(60) 사이의 간격을 d1이라 하고, 상기 제3콘덴서(30) 및 제4콘덴서(40)와 커플러(60) 사이의 간격을 d2라 하면, 상기 제1콘덴서(10) 및 제2콘덴서(20)와 커플러(60) 사이의 간격(d1)과 상기 제3콘덴서(30) 및 제4콘덴서(40)와 커플러(60) 사이의 간격(d2)을 더한 간격(d)은 d=d1+d2로 나타내어진다.
상기 콘덴서(10), (20), (30), (40)와 커플러(60) 사이에는 모두 공기가 존재하므로, 유전율(ε)은 동일하다.
상기에서 커플러(60)가 특정 위치에서 정지한 상태에 있어서 커플러(60)에 의하여 차폐되는 제1콘덴서(10)의 차폐면적을 S1, 제2콘덴서(20)의 차폐면적을 S2, 제3콘덴서(30)의 차폐면적을 S3, 제4콘덴서(40)의 차폐면적을 S4로 하면, 각각의 콘덴서(10), (20), (30), (40)로부터 생성되는 정전용량(C1, C2, C3, C4)은 각 차폐면적에 유전율(ε)을 곱하고, 각 콘덴서(10), (20), (30), (40)와 커플러(60) 사이의 간격(d1 또는 d2)으로 나눈 값으로 나타내어진다.
즉 제1정전용량은 C1=εS1/d1, 제2정전용량은 C2=εS2/d1, 제3정전용량은 C3=εS3/d2, 제4정전용량은 C4=εS4/d2로 나타내어진다.
상기에서 제1콘덴서(10)의 차폐면적(S1)과 제3콘덴서(30)의 차폐면적(S3)은 같고, 제2콘덴서(20)의 차폐면적(S2)과 제4콘덴서(40)의 차폐면적(S4)은 같다.
따라서 제3정전용량은 C3=εS1/d2, 제4정전용량은 C4=εS2/d1으로 나타내는 것이 가능하다.
그리고 제1콘덴서(10)의 제1정전용량(C1)과 제3콘덴서의 제3정전용량(C3)의 합성 정전용량(C1//C3)은 C1//C3=εS1/d로 나타내어지고, 제2콘덴서(20)의 제2정전용량(C2)과 제4콘덴서의 제4정전용량(C4)의 합성 정전용량(C2//C4)은 C2//C4=εS2/d로 나타내어지며, C1//C3+C2//C4=Ct로 일정한 값으로 된다. 왜냐하면 각 콘덴서(10), (20), (30), (40)의 형상은 모두 합동이며 동시에 커플러(60)에 차폐되는 부분들의 합은 언제나 일정하기 때문이다.
상기에서 제1콘덴서(10)의 제1정전용량(C1)과 제3콘덴서(30)의 제3정전용량(C3)의 합성 정전용량(C1//C3=εS1/d) 및 제2콘덴서(20)의 제2정전용량(C2)과 제4콘덴서의 제4정전용량(C4)의 합성 정전용량(C2//C4=εS2/d)을 통하여 커플러(60)의 위치를 정확하게 감지하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 커플러(60)와 콘덴서(10), (20), (30), (40) 사이의 간격(d1, d2)이 변화하여 제1콘덴서(10)의 제1정전용량(C1)이 증가 또는 감소하는 만큼 제3콘덴서(30)의 제3정전용량(C3)이 감소 또는 증가하게 되므로, 합성 정전용량(C1//C3=εS1/d)은 상기 커플러(60)의 해당 위치에서 항상 동일한 값을 얻을 수 있다.
마찬가지로, 상기 커플러(60)와 콘덴서(10), (20), (30), (40) 사이의 간격(d1, d2)이 변화하여 제2콘덴서(20)의 제2정전용량(C2)이 증가 또는 감소하는 만큼 제4콘덴서(40)의 제4정전용량(C4)이 감소 또는 증가하게 되므로, 합성 정전용량(C2//C4=εS2/d)은 상기 커플러(60)의 해당 위치에서 항상 동일한 값을 얻을 수 있다.
따라서 상기 커플러(60)와 콘덴서(10), (20), (30), (40) 사이의 간격(d1, d2)이 아무리 변화하여도 합성 정전용량(C1//C3 또는 C2//C4)의 값은 전혀 변화가 없게 되어, 항상 정확한 값을 얻는 것이 가능하다.
나아가 커플러(60)의 특정 위치에 대하여 감지되는 상기 제1콘덴서(10)의 제1정전용량(C1)과 제3콘덴서(30)의 제3정전용량(C3)의 합성 정전용량(C1//C3=εS1/d)의 값과 상기 제2콘덴서(20)의 제2정전용량(C2)과 제4콘덴서의 제4정전용량(C4)의 합성 정전용량(C2//C4=εS2/d)의 값을 비교 분석하는 것에 의하여, 상호 보완적으로 커플러(60)의 위치를 확인하는 것이 가능하므로, 보다 높은 정확도를 확보하는 것이 가능하다.
그리고, 상기 커플러(60)의 기울어짐(tilt), 이동(shift), 회전(rotate)에도 같은 원리가 적용되어 오차가 없는 항상 일정한 측정값을 얻는 것이 가능하다.
상기와 같은 합성 정전용량(C1//C3 또는 C2//C4)을 감지하는 과정을 도 5에 등가회로로 나타낸다.
도 5에 있어서, 상기 제1콘덴서(10)의 제1정전용량(C1)과 제3콘덴서(30)의 제3정전용량(C3)의 합성 정전용량(C1//C3=εS1/d)과 제1기준정전용량(C13)을 더한 값은 "X"로 나타내고, 상기 제2콘덴서(20)의 제2정전용량(C2)과 제4콘덴서의 제4정전용량(C4)의 합성 정전용량(C2//C4=εS2/d)과 제2기준정전용량(C24)을 더한 값은 "Y"로 나타내며, "Z"는 입력되는 전원을 나타낸다.
그리고 도 6에는 상기와 같이 얻어진 각 합성 정전용량에 대응하는 값(X, Y)을 가산기(95), 감산기(94), 제산기(97) 등을 이용하여 연산한 다음 출력하는 과정을 나타낸다.
도 6에 있어서, 참조 부호 84는 발진기를 나타내고, 참조 부호 82는 비교기를 나타내며, 참조 부호 86은 저역필터를 나타내고, 참조 부호 88은 증폭기를 나타낸다.
상기 발진기(84)는 특정한 주파수의 입력(Z)을 위하여 사용되며, 상기 비교기(82)는 각 합성 정전용량에 대응하는 값(X, Y)과 입력(Z)을 비교하여 출력하게 되며, 저역필터(86)에서는 측정된 값을 평활하게 하는 기능을 수행하고, 증폭기(88)는 측정된 값을 증폭하여 출력하는 기능을 수행한다.
상기와 같은 과정을 거쳐 충분하게 증폭된 각 합성 정전용량에 대응하는 값(X, Y)은 제1연산기(92) 및 제2연산기(93)를 통과하면서 각각 항상 일정한 값을 나타내는 제1기준정전용량(C13) 및 제2기준정전용량(C24)이 제거된 값(VA,VB)으로 출력된다.
예를 들면, 상기 제1연산기(92)를 통과하면서 상기 제1콘덴서(10)의 제1정전 용량(C1)과 제3콘덴서(30)의 제3정전용량(C3)의 합성 정전용량(C1//C3=εS1/d)과 제1기준정전용량(C13)을 더한 값(X)에서 제1기준정전용량(C13)이 제거된 다음 제1콘덴서(10)의 제1정전용량(C1)과 제3콘덴서(30)의 제3정전용량(C3)의 합성 정전용량(C1//C3=εS1/d)에 대응되는 전압(VA)으로 출력된다.
또 상기 제2연산기(93)를 통과하면서 상기 제2콘덴서(20)의 제2정전용량(C2)과 제4콘덴서의 제4정전용량(C4)의 합성 정전용량(C2//C4=εS2/d)과 제2기준정전용량(C24)을 더한 값(Y)에서 제2기준정전용량(C24)이 제거된 다음, 제2콘덴서(20)의 제2정전용량(C2)과 제4콘덴서의 제4정전용량(C4)의 합성 정전용량(C2//C4=εS2/d)에 대응되는 전압(VB)으로 출력된다.
상기 감산기(94)에서는 제1기준정전용량(C13)이 제거된 전압(VA)에서 제2기준정전용량(C24)이 제거된 전압(VB)을 감산(VA-VB)하여 출력하고, 상기 가산기(95)에서는 제1기준정전용량(C13)이 제거된 전압(VA)과 제2기준정전용량(C24)이 제거된 전압(VB)을 가산(VA+VB)하여 출력한다.
상기 가산기(95)에는 정전압을 유지시키기 위하여 제너다이오드(96)를 연결하여 설치하는 것도 가능하다.
상기 제산기(97)에서는 상기 감산기(94)를 통하여 얻은 값(VA-VB)을 상기 가산기(95)를 통하여 얻은 값(VA+VB)으로 나누어 얻어진 값((VA-VB)/(VA+VB))을 출력한 다.
상기 제산기(97)에는 기준전압(Vref)을 곱하여 출력하는 승산기(98)를 연결 설치하는 것도 가능하다.
상기와 같이 출력되는 값(Vout)을 이용하여 커플러(60)의 위치를 정확하게 감지하는 것이 가능하므로, 이 값을 기준으로 필요로 하는 제어(예를 들면, 자동차의 변속이나 제동, 가속 등의 제어)를 정확하게 행하는 것이 가능하다.
상기와 같은 과정을 거쳐 얻어지는 최종적인 값은 커플러(60)의 자세변화(이동, 기울어짐, 회전 등)에 관계없이 설정된 값에 거의 동일 또는 근사한 값을 나타내므로, 항상 정확한 커플러(60)의 위치를 감지하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서의 일실시예에 있어서 커플러와 콘덴서를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서의 일실시예에 있어서 커플러가 이동한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서의 일실시예에 있어서 커플러와 콘덴서의 위치를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서의 일실시예를 등가회로로 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서의 일실시예에 있어서 감지되는 정전용량에 대한 등가회로를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 정전용량형 변위센서의 신호처리방법의 일실시예를 나타내는 회로도이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 유전체 기판의 한쪽에 2개씩 한쌍을 이루도록 배치되어 양쪽면에 4개가 설치되고 동일면에 설치되는 2개는 길이방향을 따라 하나의 면적이 감소 또는 증가하면 다른 하나의 면적이 증가 또는 감소하는 서로 반대의 변화를 갖는 형상으로 형성되는 4개의 콘덴서와, 상기 콘덴서를 일정 간격을 두고 "ㄷ"형상으로 감싸면서 이동 가능하게 설치되는 커플러와, 상기 4개의 콘덴서로부터 얻어지는 신호를 연산 처리하여 커플러의 이동 위치에 대한 값을 출력하는 신호처리기를 포함하여 이루어지는 정전용량형 변위센서의 신호처리방법에 있어서,
    상기 정전용량형 변위센서의 하나의 콘덴서 쌍으로부터 얻어지는 합성 정전용량과 다른 하나의 콘덴서 쌍으로부터 얻어지는 합성 정전용량을 각각 필터링하고 증폭한 다음, 하나의 합성 정전용량에서 다른 하나의 합성 정전용량을 감산하고, 2개의 합성 정전용량을 가산하고, 감산한 합성 정전용량을 가산한 합성 정전용량으로 나누어 출력하는 과정을 포함하는 정전용량형 변위센서의 신호처리방법.
KR1020080122230A 2008-07-01 2008-12-04 정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법 KR101088489B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080063256 2008-07-01
KR1020080063256 2008-07-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100003685A KR20100003685A (ko) 2010-01-11
KR101088489B1 true KR101088489B1 (ko) 2011-11-30

Family

ID=41813432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080122230A KR101088489B1 (ko) 2008-07-01 2008-12-04 정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101088489B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180127057A (ko) 2017-05-19 2018-11-28 한국기계연구원 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이의 제조 방법 및 이를 이용한 변위 측정 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101442226B1 (ko) * 2013-03-06 2014-09-23 서강대학교산학협력단 초고주파 속도 측정 센서

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180127057A (ko) 2017-05-19 2018-11-28 한국기계연구원 정전용량 변위 측정용 그래핀 패치 및 이의 제조 방법 및 이를 이용한 변위 측정 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100003685A (ko) 2010-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110662942B (zh) 利用反射磁场的线圈激励式位置传感器
CN110662951B (zh) 线圈激励式压力传感器
CN110662939B (zh) 具有灵敏度检测的线圈致动传感器
CN110662943B (zh) 用于线圈激励式位置传感器的目标
US8353210B2 (en) System for measuring a physical variable
CN109254252B (zh) 具有磁场屏蔽结构的磁场传感器及结合磁场传感器的系统
US7302762B1 (en) Plate type capacitive sensor for five-dimensional displacement measurement
US20150212187A1 (en) Electrostatic capacitance sensor and method for correcting non-linear output
US20170089734A1 (en) Method, sensor, and printed circuit board for sensing position or motion of a shaft
JP4488400B2 (ja) インピーダンス検出回路
KR20100003172A (ko) 인덕티브 변위센서 및 그 수신코일구조와 갭 보정을 위한 신호처리방법
KR101088489B1 (ko) 정전용량형 변위센서 및 그 신호처리방법
KR20170023824A (ko) 용량형 감지 시스템 내 공급 라인들과 타겟 오브젝트의 커플링의 보상
JP6692459B2 (ja) 傾き耐性を有するリニア変位センサ
CN111693784A (zh) 一种微弱电容变化测量电路
Baby et al. A simple analog front-end circuit for grounded capacitive sensors with offset capacitance
KR100938597B1 (ko) 인덕턴스방식 광각 앵글센서의 신호처리기 및 신호처리방법
JPS6182104A (ja) 静電容量型距離計
KR100988573B1 (ko) 인덕티브형 조향축 광대역 앵글센싱시스템
CN105765337B (zh) 感应式测量探头和用于操作感应式测量探头的方法
US11002570B2 (en) Fixed element and position detection device
KR101342637B1 (ko) 갭보정 인덕턴스방식 앵글센서 및 그 신호처리방법
CN107702733B (zh) 电磁感应式位置检测器
JP4524011B2 (ja) 距離測定装置
KR100938108B1 (ko) 헤테로다인 레이저 간섭계의 보정시스템 및 출력보정방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140911

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171110

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181022

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191010

Year of fee payment: 9