KR101433399B1 - 동작 모드 체인지오버를 갖는 능동 센서 - Google Patents

Abstract

특수 동작 모드로의 스위치오버를 위한 능동 센서 (1) 로서, 상기 센서 (1) 는 상기 센서 (1) 는 적어도 하나의 센서 엘리먼트 (2), 하나의 평가 회로 (3), 및 각각 센서 정보를 전송하는 단자 (41, 51) 를 갖는 2 개의 접속 라인 (4, 5) 을 포함하고, 상기 센서 (1) 의 공급 전압은 2 개의 접속 라인에 인가되고, 상기 센서 (1) 는, 2 개의 단자에 인가된 공급 전압의 극성을 반전시킴으로써 정규 동작 모드와 특수 동작 모드 사이에서의 스위치오버를 가능하게 하는 스위치오버 모듈 (6) 을 포함한다.

또한, 본 발명은 능동 센서를 작동시키는 방법, 및 상세하게는 자동차에서의 휠 속도 센서로서의 센서 (1) 의 이용에 관련된다.

능동 센서, 휠 속도 센서, 동작 모드 체인지오버, 정규 모드, 테스트 모드

Description

동작 모드 체인지오버를 갖는 능동 센서{ACTIVE SENSOR WITH OPERATING MODE CHANGEOVER}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에서 주장하는 바와 같은 능동 센서, 청구항 제 14 항의 전제부에서 주장하는 바와 같은 능동 센서를 작동시키는 방법, 및 자동차에서 능동 센서의 이용에 관한 것이다.

2-선 (wire) 인터페이스를 갖는 능동 센서가 문헌 DE 44 34 978 A1 에 기술되어 있으며, 이 센서는 센서와 인코더 사이에서 에어 갭의 임계 길이를 감지하는 테스트 모드를 가지며, 이 센서가 직렬 전압 비트 패턴으로 작동된다는 사실에 기인하여, 동작 전압을 변경함으로써 정규 동작 모드와 이러한 테스트 모드 사이에서 스위치오버가 가능하다.

문헌 DE 102 03 483 A1 은, 상이한 모드로 동작될 수 있으며 상이한 데이터 전송 모드를 가지고, 추가 입력을 이용하여 외부 작동에 의해 이 동작 모드들 사이에서 스위치오버할 수 있는 휠 속도 센서를 제안한다.

본 발명의 목적은, 정규 동작 모드에 부가하여, 적어도 제 2 동작 모드를 가지며 이 동작 모드들 사이에서 스위치오버할 수 있는 능동 센서를 제안하는 것이다. 이러한 관점에서, 더 상세하게는 동작 모드의 스위치오버에 대한 단순하고 신뢰할 수 있는 작동 방법이 가능하도록 의도된다.

본 발명에 따르면, 청구항 제 1 항에서 청구되는 바와 같은 능동 센서 및 청구항 제 14 항에서 청구되는 바와 같은 능동 센서 작동 방법에 의해 이 목적이 달성된다.

본 발명은, 동작 모드의 스위치오버를 갖는 능동 센서를 제안하는 아이디어에 기초하며, 이 동작 모드의 스위치오버는 공급 전압의 극성을 반전시킴으로써 수행되고, 그리고/또는 센서는 이러한 동작 모드의 스위치 오버에 대한 작동을 위해 구성된다.

적어도 2 개의 동작 모드 및 공급 전압의 극성의 반전에 의한 동작 모드의 스위치오버에 기인하여, 본 발명에 따른 센서를 이용하여, 더 상세하게는 부족전압 (undervoltage) 검출 및 테스트 모드 모두를 구현할 수 있다.

동작 모드를 스위치오버하기 위한 센서를 공급 전압의 극성을 반전시킴으로써 작동시키는 것은 특히 신뢰할 수 있을 정도로 검출가능하고 단순한 작동 프로세스이다. 예를 들어, 간섭 신호의 입력에 기인하여, 이러한 타입의 작동이 동작 동안 바람직하지 않게 수행될 위험성은 낮다.

센서 엘리먼트는, 홀 (Hall) 효과 또는 다양한 자기-저항 효과들 중 하나, 더 상세하게는 이방성 자기-저항 효과에 기초하여 기능하는 자계 센서 엘리먼트로 이해되는 것이 바람직하다.

이 센서는 적어도 정규 동작 모드 및 특수 동작 모드로 동작될 수 있다. 이 동작 모드들은 바람직하게는 추가의 하위 동작 모드를 가진다. 더 상세하게는, 이 센서는, 하위 동작 모드들 사이에서의 스위치오버에 의해 센서 출력 신호의 규정된 전송 채널에 추가적 정보의 할당을 변경할 수 있고, 더 상세하게는, 문헌 DE 102 03 483 A1 에 따른 센서 구성 또는 대응하는 예시적인 실시형태과 유사한 스위치오버 수단을 포함한다. 하위 동작 모드들 사이의 스위치오버는 센서의 동작 상태의 함수로서 및/또는 규정된 파라미터들의 함수로서 수행되는 것이 더 바람직하고, 센서를 이용하여 획득되는 것이 더 바람직하다.

센서의 정규 동작 모드는, 센서를 이용하여 적어도 하나의 특정 측정 변수가 획득되고 프로세싱되는 동작으로 편의상 이해되고, 더 상세하게는 센서 출력 신호에 포함된 측정값으로서 본질적으로 오류 없는 상태에서 이용가능하다. 정규의 동작 모드에서 또는 센서의 정규 동작 동안, 공급 전압은 그에 제공된 극성으로, 즉, "+" 에서 "+" 로, 및 "-" 에서 "-" 로 접속된다. 센서의 정규 동작 모드는, 규정된 최소의 공급 전압이 센서에 가용인 것으로, 더 바람직하게는 본질적으로 4 V 와 28 V 사이의 공급 전압 또는 동작 전압에 가용인 것으로 규정되는 것이 더 바람직하다.

센서의 출력 신호는, 전자 제어 유닛, 더 상세하게는 자동차 제어 시스템의 전자 제어 유닛에 전송되는 것이 바람직하다.

센서는, 동작 모드의 스위치오버가 자동으로 수행되도록, 더 상세하게는, 접속 라인 상에서의 작동에 기초하여 수행되도록 구성되는 것이 편리하다.

스위치오버 모듈은, 정류기 회로, 더 상세하게는, 다이오드에서 발생하는 전압 강하를 회피하기 위한 4 개의 MOS-FET 로 구현되는 것이 더 바람직한 브릿지 정류기 회로를 갖는 것이 바람직하다. 정류기 회로는 입력측에서 센서의 2 개의 접속 라인에 접속된다. 또한, 정류기 회로는 공급 전압의 극성의 반전 이후 출력부에서 정류된 전압을 항상 이용할 수 있고, 정류된 전압은, 공급 전압의 극성의 반전이 회피되어야 하는 센서의 적어도 특정 컴포넌트에 대한 공급 전압으로 이용된다. 정류기 회로는 추가적으로 일반적 극성 반전 방지 수단의 효과를 갖는다.

스위치오버 모듈은 센서의 공급 전압의 극성을 식별하는 적어도 제 1 비교기 회로를 가지며, 제 1 비교기 회로는 센서의 2 개의 접속 라인에, 더 상세하게는 입력측에서 직접 또는 간접적으로 접속되며, 더 상세하게는, 전압 분배기에 의해 접속되는 것이 바람직하다. 다른 방법으로, 제 1 비교기 회로는 정류기 컴포넌트를 통한 전압 강하, 더 상세하게는, 브릿지 정류기 회로의 다이오드 또는 트랜지스터를 통한 전압 강하를 감지함으로써 센서의 공급 전압을 감지하는 것이 바람직하다.

제 1 비교기 회로 및/또는 평가 회로의 전압 공급 단자는 정류기 회로의 출력 단자에 접속되는 것이 바람직하고, 그 결과, 전술한 컴포넌트들에 대한 전력 공급은 센서 공급 전압의 극성에 대해 독립적이 된다.

스위치오버 모듈은, 자체의 동작 전압 및/또는 평가 회로의 동작 전압을 적어도 하나의 규정된 전압 임계값에 대해 평가하며, 바람직하게는 본질적으로 비교기 회로로서 구현되고 자신의 공급 단자에 의해 정류기 회로의 출력 단자에 접속되는 적어도 하나의 리셋 디바이스를 갖는다. 스위치오버 모듈은, 규정된 전압 임계값의 초과 가능성을 감지하는 제 1 리셋 디바이스, 및 규정된 전압 임계값 미만으로의 하락 가능성을 감지하는 제 2 리셋 디바이스를 갖는 것이 더 바람직하다. 이 2 개의 전압 임계값들은 값이 동일하여, 2 개의 리셋 디바이스 출력의 타당성 체크를 허용하는 것이 매우 바람직하다.

스위칭 디바이스는 동작 모드를 스위치오버하기 위해, 구체적으로는 스위치로서 구현되는 스위칭 디바이스를 갖는 것이 바람직하며, 이 스위칭 디바이스는, 센서의 공급 전압의 극성을 식별하는 제 1 비교기 회로의 출력의 함수 및 적어도 하나의 리셋 디바이스의 출력 또는 출력들의 함수로서 센서의 동작 모드를 스위치오버한다. 그 결과, 평가 회로는 센서의 극성의 함수로서 또는 공급 전압 진폭의 함수로서 작동될 수 있고, 내부 동작 모드 또는 하위 동작 모드가 설정될 수 있다.

평가 회로는, 적어도 하나의 센서 엘리먼트의 제 1 및 제 2 출력 신호가 프로세싱되는 2 개의 히스테리시스 회로를 포함하는 신호 프로세싱 디바이스를 갖는 것이 바람직하며, 이 2 개의 히스테리시스 회로는 병렬로 접속되고 각각 적어도 하나의 비교기를 포함한다. 적어도 하나의 센서 엘리먼트의 제 1 및 제 2 출력 신호는, 비반전 입력 및 반전 입력에 대해 서로 상호 교환되어 2 개의 비교기의 입력에 각각 인가된다. 그 결과, 각각의 비교기에서, 나머지 비교기의 전압 차이에 대해 반전되는, 적어도 하나의 센서 엘리먼트의 2 개의 출력 신호 사이의 전압 차이가 입력측에 제공되며, 그 결과, 2 개의 히스테리시스 회로의 비대칭 스위칭 동작이 구현된다. 더 상세하게는, 전압 분배기가 히스테리시스 회로의 2 개의 비교기의 반전 입력 각각에 접속된다. 이 전압 분배기는, 제 1 저항 및 제 2 저항으로 구성되며, 그 사이에 제 1 노드가 있다. 제 1 저항은, 제 1 노드의 반대쪽 단자에 의해, 적어도 하나의 센서 엘리먼트의 대응하는 제 1 또는 제 2 출력 신호의 신호 라인에 접속되고, 제 2 저항은, 제 1 노드의 반대쪽 단자에 의해, 트랜지스터를 통해 적어도 하나의 센서 엘리먼트의 공급 전압의 접속 단자, 더 상세하게는, 음전위의 접속 단자에 접속된다. 이 상황에서, 이 트랜지스터, 더 상세하게는, MOS-FET 의 게이트/베이스 단자는 각각의 경우 각각의 비교기의 출력에 접속된다. 그 결과, 각각의 비교기가 스위치오버되는 경우 히스테리시스 효과가 발생된다. 2 개의 히스테리시스 회로의 제 1 저항 및 제 2 저항은, 각각의 경우 쌍 기반 (a paired basis) 으로 서로 상이한 온도 계수를 갖는 것이 더 바람직하며, 그 결과, 히스테리시스 회로의 스위칭 동작에 대한 적어도 하나의 센서 엘리먼트의 어떠한 온도 영향도 회피될 수 있다. 각각의 경우, 2 개의 히스테리시스 회로의 제 1 저항은 본질적으로 온도에 독립적인 저항인 것이 매우 바람직하며, 개별적인 제 2 저항은, 센서 엘리먼트의 출력 신호 진폭의 온도 계수에 특히 의존하여 규정된 포지티브 또는 네거티브의 온도 계수를 갖는다. 전압 분배기 또는 저항의 이러한 구성은, 강한 가열이 발생하는 경우에도, 적어도 하나의 센서 엘리먼트의 2 개의 출력 신호 사이의 진폭에서의 차이가 히스테리시스 임계값을 항상 주기적으로 초과하는 것을 보장할 수 있게 한다.

또한, 평가 회로는, 센서의 규정된 출력 신호를 설정하는 인터페이스 회로를 가지며, 이 인터페이스 회로는 각각의 동작 모드의 함수 및/또는 적어도 하나의 리셋 디바이스의 출력의 함수로서 스위치 디바이스에 의해 작동된다. 더 상세하게는, 인터페이스 회로는, 센서 출력 신호의 규정된 전력 레벨을 설정하는 적어도 하나의 전류 미러 및/또는 하나 이상의 전원을 포함한다.

인터페이스 회로의 스위치를 이용하여, 규정된 임계 전압 미만인 평가 회로에 대한 동작 전압의 존재 및 정규 동작 모드에 대응하는 센서에 인가된 공급 전압의 극성에 의해 규정되는 제 1 의 경우, 및 규정된 임계 전압을 초과하는 평가 회로의 동작 전압의 존재 및 특수 동작 모드에 대응하는 센서에 인가된 공급 전압의 극성에 의해 규정되는 제 2 의 경우, 스위치 디바이스는, 신호 프로세싱 유닛을 이용하여, 센서 출력 신호를 변조하는데 이용된 인터페이스 회로의 회로 브랜치를 스위치 오프하고/하거나 회로 브랜치를 스위치 오프로 남겨두는 것이 용이하며, 그렇지 않은 경우, 즉, 전술한 2 가지 경우가 존재하지 않는 경우, 상기 회로 브랜치를 스위치 온하고/하거나 스위치 온으로 남겨둔다. 그 결과, 정규 동작 모드에서의 부족 전압 및 특수 동작 모드에서의 과도 전압 (overvoltage) 이 센서 출력 신호의 변조를 스위치 오프함으로써 표시될 수 있고 전자 제어 유닛에 의해 검출될 수 있다. 평가 회로는, 상세하게는 단락 제어기 (shunt controller), 더 바람직하게는, 제너 다이오드 (Zener diode) 를 이용하여 구현되며 적어도 하나의 센서 엘리먼트의 공급 전압을 안정화하는 전압 안정화 유닛, 및/또는 센서 출력 전류 신호를 형성하는 기준 전류를 본질적으로 구동하는 전원, 및/또는 기준 전압을 이용하는 기준 전압 유닛을 추가적으로 갖는 것이 바람직하며, 이 기준 전압은, 상세하게는 신호 프로세싱 유닛에 이용가능하며, 더 바람직하게는, 신호 프로세싱 유닛의 연산 증폭기, 전원 및 전압 안정화 유닛에 이용가능하다.

센서는 휠 속도 센서인 것이 바람직하며, 그에 대응하여 구성된다.

센서는 적어도 부분적으로 집적회로로서 구현되고, 더 상세하게는 ASIC 로서 구현되는 것이 바람직하다.

전체 센서, 더 상세하게는, 센서 엘리먼트 및/또는 평가 회로와 스위치오버 모듈은 하나의 칩 상에 집적되는 것이 바람직하다.

휠 속도 센서와 같은 센서의 실시형태에 대해, 휠 속도 센서는 테스트 동작 모드를 용이하게 가지며, 이러한 테스트 동작 모드에서의 센서는, 예를 들어, 3V 내지 4V 의 공급 전압으로 동작한다. 더 상세하게는, 이러한 테스트 동작 모드는, 자동차의 휠 속도 센서 구성에서 센서의 정확한 인스톨을 체크하도록 기능한다. 이 상황에서, 센서의 공급 전압은, 센서 신호가 없는 동안 감소된다. 센서 신호가 더 이상 발생하지 않는 전압, 또는 센서가 인코더 동작을 더 이상 감지할 수 없고 대응하는 신호를 더 이상 전송할 수 없는 전압이 센서의 인스톨 품질의 측정값이고, 인코더와 센서 엘리먼트 사이의 자기 에어 갭의 길이에 대해 그리고 정규 동작 모드에서 대응하는 에어 갭 보류에 대한 결론이 도출되도록 허용된다.

본 발명에 대해, 인코더와 센서 또는 적어도 하나의 센서 엘리먼트 사이에 에어 갭을 결정하기 위해, 공급 전압의 극성을 정규 동작 모드로부터 테스트 동작 모드로 반전시킴으로써 센서를 스위치오버하는 것이 바람직하다. 그 후, 규정된 전압값으로부터 시작한 공급 전압은 인코더 동작에 의해 변조되고 규정된 최소 진폭을 갖는 출력 신호를 센서가 더 이상 공급하지 않을 때까지 감소된다. 그 결과, 센서의 전술한 인스톨 품질이 평가될 수 있고, 인코더와 센서 엘리먼트 사이의 에어 갭의 길이가 감지될 수 있다.

대안적으로, 본 발명에 따른 능동 센서 작동 방법은, 공급 전압의 극성을 반전시킴으로써 센서를 정규 동작 모드로부터 프로그래밍 모드로 스위치오버하여 전개되는 것이 바람직하다. 그 후, 센서를 프로그래밍 및/또는 교정하기 위한 데이터가 전자 제어 유닛으로부터 센서로 전송된다. 프로그래밍 모드로 스위치오버하는 이 방법은 비교적 단순하고, 오류에 대해 강건하다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 센서의 이용, 더 상세하게는, 자동차에서 휠 속도 센서로서의 이용에 관련된다.

본 발명에 따른 센서는, 안전이 매우 중요한 사용 분야, 더 상세하게는, 자동차에서 이용되는 것이 바람직하다. 이러한 상황에서, 상기 센서는 선형 및/또는 회전 동작을 감지하는데 이용되는 것이 더 바람직하다. 센서의 테스트 동작 모드는 인스톨 품질에 액세스할 수 있도록 이용되는 것이 매우 바람직하며, 더 상세하게는 제작자의 전제조건으로, 에어 갭은, 센서가 각각의 센서 구성에 인스톨된 이후 보류된다. 그 결과, 에어 갭의 길이를 독립적으로 감지할 가능성이 없는 저 비용 센서의 동작 품질 및 안전성이 개선될 수 있다.

추가적인 바람직한 실시형태들은 종속항 및 도면을 참조한 다음의 예시적인 실시형태의 기술로부터 나타난다.

각각의 경우, 개략적 도면에서,

도 1 은 휠 속도 센서로서 능동 센서의 예시적인 실시형태를 도시하고,

도 2 는 브릿지 정류기의 예시적인 실시형태를 도시하고,

도 3 은 본질적으로 온도에 독립적인 히스테리시스 회로를 갖는 예시적인 신 호 프로세싱 유닛을 도시한다.

도 1 은, 휠 속도 센서로서 구현되고, 단자 (41 및 51) 로의 접속 라인 (4 및 5) 을 가지는 예시적인 능동 센서 (1) 를 도시하며, 그 단자 (41 및 51) 에는, 접속 라인 (4 및 5) 의 확장부로서 추가적인 접속 라인들이 접속된다. 능동 센서 (1) 는 이 추가적 접속 라인들을 통해 자동차 브레이크 시스템의 전자 제어 유닛 ECU 에 접속된다. 센서 출력 신호는, 접속 라인 (4 및 5) 또는 추가적 접속 라인들을 갖는 연장부로서의 접속 라인 (4 및 5) 을 통해 전송되고, 공급 전압은 이 라인 (4, 5) 에서 이용가능하다. 센서 (1) 의 동작 모드는 인가된 공급 전압의 극성을 이용하여 설정 또는 스위치오버된다. "+" 에 "+" 및 "-" 에 "-" 인 극성이 주어지면, 센서는 정규 동작 모드로 동작한다. "-" 에 "+" 및 "+" 에 "-" 인 극성이 주어지면, 센서는 특수 동작 모드, 또는 예를 들어, 테스트 동작 모드로 동작한다. 정규 센서 모드에서, 동작 전압 범위는 4 V 내지 28 V 이고, 테스트 동작 모드에서 동작 전압 범위는 3 V 내지 4 V 이다. 4 V 보다 높은 전압의 경우, 센서는 리셋 상태에서 테스트 동작 모드가 된다. 이것은, 자동차의 센서 (1) 의 부정확한 접속이 즉시 발견되는 것을 보장한다. 능동 센서 (1) 는, AMR 센서 브릿지로서 구현되는 센서 엘리먼트 (2), 평가 회로 (3) 및 스위치오버 모듈 (6) 을 포함한다. 센서 브릿지 (2) 는, 휠에 영속적으로 접속된 자기 인코더 (미도시) 의 회전 동작, 또는 그 인코더의 동작에 의해 변조되는 자계를 감지한다. 또한, 센서 (1) 는, 센서 (1) 가 과도하게 높은 전압에 링크된 경우 센서 (1) 가 손상되지 않도록 하는 과전압 보호 유닛 (7) 을 갖는다. 동작 모드를 스위치오버하는 스위치오버 모듈 (6) 은, 브릿지 정류 회로 (61), 제 1 비교기 회로 (62), 2 개의 리셋 디바이스 (63, 64) 및 스위치 디바이스 (65) 를 포함하며, 2 개의 리셋 디바이스 (63, 64) 는, 예를 들어, 비교기로서 구현되며, 각각의 경우, 하나의 규정된 전압 임계값 또는 리셋 임계값에 대해 평가 회로 (3) 의 공급 전압을 평가하여, 상세하게는, 한번은 평가 회로 (3) 의 공급 전압이 4 V 보다 높은지 여부를 결정하고, 그 다음에는 평가 회로 (3) 의 공급 전압이 4 V 보다 낮은지 여부를 결정한다. 비교기 회로 (62) 는, 센서 (1) 의 공급 전압의 극성의 함수로서, 비교기 회로 (62) 가 센서 (1) 의 공급 전압의 극성을 스위칭하거나, 스위칭하지 않거나, 감지하는 방식으로 브릿지 정류 회로 (61) 에 접속된다. 정류기 회로 (61) 는 입력 측에서 접속 라인 (4 및 5) 에 접속되고, 출력 측에서 비교기 (62), 리셋 디바이스 (63 및 64), 평가 회로 (3) 및 센서 엘리먼트 (2) 에 대한 공급 전압으로서 정류된 전압을 이용할 수 있다. 평가 회로 (3) 는, 인터페이스 회로 (32) 에 대한 규정된 진폭의 전력 신호를 이용할 수 있는 전원을 포함한다. 또한, 평가 회로 (3) 는, 센서 엘리먼트 (2) 의 출력 신호를 프로세싱하고 인코더 동작에 따라 변조된 디지털 교류 신호를 생성 및 출력하는 신호 프로세싱 유닛 (31) 을 포함한다. 또한, 평가 회로 (3) 는, 신호 프로세싱 유닛 (31), 전원 (33) 및 전압 안정화 유닛 (34) 에 대한 규정된 진폭을 갖는 기준 전압을 이용할 수 있는 기준 전압 유닛 (35) 을 가진다. 전압 안정화 유닛 (34) 은, 예를 들어, 센서 엘리먼트 (2) 의 공급 전압, 및 예를 들어, 센서 엘리먼트 (2) 에 병렬로 접속되는 신호 프로세싱 유닛 (31) 의 공급 전압이 본질적으로 일정하게 규정된 값으로 설정되는 제너 다이오드로 구성된다. 신호 프로세싱 유닛 (31) 의 출력 신호는, 인코더 동작 또는 신호 프로세싱 유닛 (31) 의 디지털 출력 신호의 주기의 함수로서 인터페이스 회로 (32) 의 스위치 (321) 를 스위치 온 및 스위치 오프하고, 그 결과로서, 인터페이스 회로 (32) 의 이득 팩터가 각각 스위치오버되고, 센서 출력의 현재 신호의 진폭이 상기 이득 팩터의 함수로서 2 개의 규정된 진폭값 사이에서 변화된다. 스위치 디바이스 (65) 는 리셋 디바이스 (63 및 64) 의 2 개의 리셋 신호 중 하나의 신호를 비교기 회로 (62) 의 출력의 함수로서 인터페이스 회로 (32) 의 스위치 (322) 로 전송한다. 이 스위치 (322) 가 개방되면, 인코더 동작에 의해 변조된, 신호 프로세싱 디바이스 (31) 의 출력 신호는 스위치 오프되거나 또는 통과되지 않는다. 이러한 설계는, 정규 동작 모드에서 부족전압 리셋이 수행될 수 있는 장점을 가지며, 더 상세하게는, 그 정규 동작 모드에서, 신호 프로세싱 디바이스 (31) 가 센서 출력 신호를 넌-클럭 방식으로 변조하거나, 상기 신호 프로세싱 디바이스 (31) 가 작은 진폭을 갖는 규정된 일정한 센서 출력 신호를 ECU 에 전송한다. 또한, 과전압 리셋이 테스트 동작 모드에서 수행될 수 있으며, 더 상세하게는, 그 리셋 동안, 전술한 측정이 또한 수행된다. 또한, 전술한 설계는 극성 반전 보호를 받는다.

도 2 는 브릿지 정류기 회로 (61) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 4 개의 다이오드를 갖는 통상적인 브릿지 정류기 회로에서, 규정된 전압은 2 개의 다이오드를 가로질러 강하되고, 또한 이를 다이오드 강하라고 한다. 따라서, 평가 회로 (3) 에 이용가능한 동작 전압은 본질적으로, 센서 (1) 의 공급 전압 마이너스 다이오드 p-n 접합에서의 전압 강하의 2 배에 기인한다 (~ 0.6 V 내지 0.8 V). 정규 동작 모드에서의 동작 전압이 최소 4 V 일 수 있기 때문에, 평가 회로는 이 경우 대략 2.4 V 로만 동작될 것이다. 이것은, 상세하게는 추가적 내부 전압 강하 또한 평가 회로 (3) 에서, 예를 들어, 인터페이스 회로 (32) 에 걸쳐 발생하기 때문에 바람직하지 못하며, 그 결과, 회로 및/또는 그에 대응하여 배열된 다운스트림의 컴포넌트에 더 낮은 동작 전압이 이용될 수 있다. 도 2 에 도시된 브릿지 정류 회로 (61) 는 다이오드 대신에 MOS-FET 를 이용하며, 그 결과, 회로의 내부 전압 강하가 현저하게 감소할 수 있고, 따라서, 더 높은 동작 전압이 평가 회로 (3) 에 이용될 수 있다.

도 3 은 예시적인 신호 프로세싱 유닛 (31) 을 도시한다. 센서 엘리먼트는 신호 SIGA 및 SIGB 를 출력하고, 서로에 대해 180°만큼 위상 시프트되는 신호들의 전압 차이 Vdsig 가 후속 부분에 접속된다. 신호 프로세싱 유닛 (31) 은 4 개의 연산 증폭기를 가진 증폭기 회로 (313) 를 갖는다. 대안적으로, 도시되지 않은 예시적인 실시형태에 따르면, 증폭기 회로 (313) 는 또한 적어도 하나의 인스트루먼트 증폭기로 형성될 수 있다. 또한, 신호 프로세싱 유닛 (31) 은 2 개의 히스테리시스 회로 (311 및 312), 입력측 상에서 그 히스테리시스 회로 (311 및 312) 의 출력부에 접속되는 AND 게이트 (314), 및 입력측 상에서 AND 게이트 (314) 에 접속되는 토글 플립-플롭 (315) 을 갖는다. 히스테리시스 회로 (311 및 312) 는 각각, 연산 증폭기로서 구현되는 비교기 (3112, 3122), 각각 제 1 저항 1k 및 제 2 저항 82k5 를 갖는 전압 분배기 (3111, 3121) 및 트랜지스터 (3113, 3123) 를 포함한다. 연산 증폭기 모두는, 센서 브릿지 BRP (Bridge Supply Plus) 및 BRM (Bridge Supply Minus) 의 전원에 함께 접속된다.

자계 센서 엘리먼트, 더 상세하게는, 자기-저항 센서 엘리먼트는, 상세하게는, 온도가 증가함에 따라 신호 진폭이 작아지는 특성을 갖는다. 따라서, 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환하는 경우, 신호 전압의 온도를 이용하여 스위칭 히스테리시스를 적용하는 것이 바람직하다. 이것은 전압 분배기 (3111 및 3121) 를 이용하여 행해지며, 이 전압 분배기는, 히스테리시스를 결정하며, 전압 분배기의 2 개의 저항은 상이한 온도 계수를 갖는 상이한 재료로부터 구성된다. 대응하는 치수화를 통해, 히스테리시스 전압의 온도 의존성은 신호 전압의 온도 의존성에 적용될 수 있다. 또한, 신호 프로세싱 디바이스 (31) 및 그 히스테리시스 회로 (311 및 312) 는 2 개의 비교기 (3112, 3122) 에 대해 비대칭적 히스테리시스를 갖는다. 이 비교기 (3112, 3122) 각각은, 증폭기 회로 (313) 의 2 개의 출력 신호 SIG_OUT1 및 SIG_OUT2 의 진폭의 교차점 또는 제로 크로스오버에서 스위칭하며, 이것은, 이 2 개의 신호의 신호 프로파일 중 다른 하나에 독립적인 2 개의 비교기 (3112 및 3122) 의 스위칭을 유발한다. 비교기 (3112) 는, 예를 들어, 단자에 인가된 차동 전압의 극성에서의 변경이 존재하는 경우에는 언제나 스위칭한다. (비교기 (3112) 의 "+" 에 인가되는) SIG_OUT2 의 진폭이 (비교기 (3112) 의 "-" 에 인가되는) SIG_OUT1 의 진폭을 초과하면, 비교기 (3112) 의 출력에 "1" 또는 하이 신호가 인가된다. 이 "1" 은, 이 경우 MOS-FET 인 트랜지스터 (3113) 를 스위치 온하며, 이에 응답하여, 각각의 경우에, SIG_OUT1 의 전압으 로부터 유발되고 전압 분배기 (3111) 의 저항값에 대응하는 전압은 저항 1k 및 82k5 에서 설정된다. MOS-FET (3113) 의 이러한 스위치 온의 결과로서, 전위 BRM 이 저항 82k5 의 비교기 반대쪽 단자에 인가되고, 그 전위 BRM 은 자계 센서 브릿지의 공급 전압의 네거티브 전위이다. 그 결과, 비교기 (3112) 의 반전 입력에 인가되는 전위는 더 네거티브가 된다. 따라서, 활성화된 전압 분배기에 기인하여 SIG_OUT2 가 비교기 K1 의 반전 입력에 완벽하게 인가되지 않기 때문에, SIG_OUT1 진폭값으로부터 SIG_OUT2 의 진폭값으로의 진폭의 상승은 비교기를 "0" 출력 신호로 스위치오버하기에 충분하지 않다. 자계 센서 브릿지의 더 높은 온도 (이 온도로부터 신호 SIG_OUT1 및 SIG_OUT2 의 일반적으로 더 낮은 진폭이 유도됨) 에서, SIG_OUT2 와 비교기 (1) 의 반전 입력에 인가되는 SIG_OUT1 부분 사이에서 진폭에서의 최대 차이가 히스테리시스 임계값보다 낮을 것이기 때문에, 이 히스테리시스는, 평균 온도보다 현저하게 늦게, 또는 심지어 거의 발생하지 않을 특정한 온도보다 높은 온도에서 발생하는 비교기 (3112) 의 스위칭오버를 유발할 것이다. 이 때문에, 전압 분배기의 저항 1k 및 저항 82k5 는 상이한 온도 계수를 갖는다. 이 예시적인 실시형태에서, 저항 1k 는 본질적으로 온도에 독립적으로 구성되고, 저항 82k5 는, 예를 들어, 센서 엘리먼트 브릿지의 진폭 프로파일의 네거티브 온도 계수를 보상하기 위해 포지티브 온도 계수를 갖는다. 그 결과, 온도가 상승하는 경우, 저항 82k5 에 더 높은 전압이 제공되고, 비교기 (3112) 의 반전 입력 ("-") 에 비교적 높은 전위가 제공된다. 이것은, SIG_OUT2 와 비교기 (3112) 의 반전 입력에 존재하는 SIG_OUT1 부분 사이의 진폭에서의 차이 또한 비교 적 높은 온도의 가열이 존재할 경우 히스테리시스 임계값을 초과하는 것을 보장한다. 히스테리시스 회로 (312) 를 기능시키는 방법은 신호 SIG_OUT1 및 SIG_OUT2 에 대한 비교기 K1 의 신호 브랜치에 대응하고 이에 대해 반전한다. 일 신호의 네거티브 에지가 나머지 일 신호의 포지티브 에지보다 늦게 발생하기 때문에, 히스테리시스 회로 (311 및 312) 의 출력 신호는 히스테리시스에 기인하여 하이 레벨 또는 상태 "1" 과 중첩하며, 그 결과, "1" 또는 포지티브 신호 에지는 AND 게이트 (314) 에서 각각의 주기 동안 출력 측에서 발생한다. 따라서, 본질적으로, 그 주기가 인코더의 동작 속도 또는 회전 속도에 상관되고 그 신호 에지가 입력 신호의 제로 크로스오버에 연대순으로 (chronologically) 상관되는 구형파 교류 신호가 신호 프로세싱 디바이스 (31) 의 출력 신호로서 발생된다.

Claims (17)

1. 특수 동작 모드로 스위치오버하는 능동 센서 (1) 로서,

   상기 능동 센서 (1) 는, 적어도 하나의 센서 엘리먼트 (2), 하나의 평가 회로 (3), 및 각각 센서 정보를 전송하는 단자 (41, 51) 를 갖는 2 개의 접속 라인 (4, 5) 을 포함하고,

   상기 능동 센서 (1) 의 공급 전압은 상기 2 개의 접속 라인에 인가되며,

   상기 능동 센서 (1) 는, 2 개의 단자에 인가된 공급 전압의 극성을 반전시킴으로써 정규 동작 모드와 특수 동작 모드 사이에서 스위칭오버할 수 있는 스위치오버 모듈 (6) 을 포함하고,

   상기 평가 회로 (3) 는, 상기 적어도 하나의 센서 엘리먼트 (2) 의 제 1 출력 신호 (SIGA) 및 제 2 출력 신호 (SIGB) 가 프로세싱되는 2 개의 히스테리시스 회로 (311, 312) 를 포함하는 신호 프로세싱 유닛 (31) 을 포함하고,

   상기 2 개의 히스테리시스 회로 (311, 312) 는 병렬로 접속되고, 각각 적어도 하나의 비교기 (3112, 3122) 를 포함하고, 상기 적어도 하나의 센서 엘리먼트 (2) 의 제 1 출력 신호 (SIGA) 및 제 2 출력 신호 (SIGB) 각각은, 비반전 입력 및 반전 입력에 대해 서로 상호 교환되어 2 개의 비교기 (3112, 3122) 의 입력에 인가되는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치오버 모듈 (6) 은, 입력측 상에서 상기 2 개의 접속 라인 (4, 5) 에 접속되는 정류기 회로 (61) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 정류기 회로 (61) 는 4 개의 MOS-FET 를 갖는 브릿지 정류기 회로로서 구현되는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치오버 모듈 (6) 은, 상기 공급 전압의 극성을 식별하는 적어도 제 1 비교기 회로 (62) 를 포함하며,

   상기 제 1 비교기 회로 (62) 는 입력측 상에서 상기 2 개의 접속 라인 (4, 5) 에 직접 또는 간접적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 비교기 회로 (62) 및/또는 상기 평가 회로 (3) 의 전원 단자는 정류기 회로 (61) 의 출력 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치오버 모듈 (6) 은, 적어도 하나의 규정된 전압 임계값에 대해 리셋 디바이스의 동작 전압 및/또는 상기 평가 회로 (3) 의 동작 전압을 평가하는 적어도 하나의 리셋 디바이스 (63, 64) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 스위치오버 모듈 (6) 은 동작 모드를 스위치오버하는 스위치 디바이스 (65) 를 포함하며,

   상기 스위치 디바이스 (65) 는, 상기 공급 전압의 극성을 식별하는 상기 제 1 비교기 회로 (62) 의 출력의 함수로서, 및 적어도 하나의 리셋 디바이스 (63, 64) 의 출력/출력들의 함수로서 상기 능동 센서 (1) 의 동작 모드를 스위치오버하는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 히스테리시스 회로 (311, 312) 의 상기 2 개의 비교기 (3112, 3122) 의 반전 입력 각각에 전압 분배기 (3111, 3121) 가 접속되고,

   상기 전압 분배기 (3111, 3121) 는, 그 사이에 제 1 노드가 있는 제 1 저항 및 제 2 저항으로 구성되고, 상기 제 1 저항은 상기 제 1 노드 반대쪽의 단자에 의해 상기 적어도 하나의 센서 엘리먼트 (2) 의 대응하는 제 1 출력 신호 또는 제 2 출력 신호의 신호 라인에 접속되고, 상기 제 2 저항은 상기 제 1 노드 반대쪽의 단자에 의해 트랜지스터 (3113, 3123) 를 통해 상기 적어도 하나의 센서 엘리먼트 (2) 의 공급 전압의 접속 단자, 구체적으로는, 네거티브 전위의 접속 단자에 접속되고,

   상기 트랜지스터 (3113, 3123) 의 게이트/베이스 단자는 각각의 비교기 (3112, 3122) 의 출력에 접속되어, 그 결과, 상기 각각의 비교기 (3112, 3122) 가 스위치오버되는 경우 히스테리시스 효과가 생성되는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 2 개의 히스테리시스 회로 (311, 312) 의 제 1 저항 및 제 2 저항은, 각각의 경우 쌍을 이루어 서로 상이한 온도 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
11. 제 9 항에 있어서,

    각각의 경우, 상기 2 개의 히스테리시스 회로 (311, 312) 의 제 1 저항은 본질적으로 온도에 독립적인 저항이고, 각각의 제 2 저항은, 규정된 포지티브 또는 네거티브 온도 계수를 갖는 저항인 것을 특징으로 하는 능동 센서.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 평가 회로 (3) 는, 상기 능동 센서 (1) 의 규정된 출력 신호를 설정하는 인터페이스 회로 (32) 를 포함하며, 상기 인터페이스 회로 (32) 는 각각의 동작 모드의 함수로서 상기 스위치 디바이스 (65) 에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 스위치 디바이스 (65) 는, 상기 인터페이스 회로 (32) 의 스위치 (322) 를 이용하여, 상기 평가 회로 (3) 에 대한 동작 전압이 규정된 임계 전압 미만이 되고, 상기 능동 센서 (1) 에 인가된 공급 전압의 극성이 상기 정규 동작 모드에 대응하는 제 1 의 경우, 및 상기 평가 회로 (3) 의 동작 전압이 규정된 임계 전압을 초과하고, 상기 능동 센서에 인가된 공급 전압의 극성이 특수 동작 모드에 대응하는 제 2 의 경우에는, 신호 프로세싱 유닛 (31) 을 이용하여 센서 출력 신호를 변조하는데 이용된 인터페이스 회로 (321) 의 회로 브랜치를 스위치 오프로 스위칭하거나 스위치 오프 상태로 유지하고,

    상기 제 1 의 경우 및 상기 제 2 의 경우가 아닌 경우에는, 상기 회로 브랜치를 스위치 온으로 스위칭하거나 스위치 온 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 능동 센서.
14. 능동 센서, 구체적으로는, 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 능동 센서를 작동시키는 방법으로서,

    상기 능동 센서 (1) 는 적어도 하나의 센서 엘리먼트 (2), 평가 회로 (3), 및 각각 센서 정보를 전송하는 단자 (41, 51) 를 갖는 2 개의 접속 라인 (4, 5) 을 포함하고,

    상기 능동 센서 (1) 는 적어도 2 개의 동작 모드로 동작될 수 있으며, 상기 2 개의 접속 라인 (4, 5) 을 이용하여 에너지를 공급받으며 작동되고,

    상기 2 개의 접속 라인 (4, 5) 에 인가된 공급 전압의 극성을 반전시킴으로써 정규 동작 모드 및 특수 동작 모드 사이에서 스위치오버가 수행되는 것을 특징으로 하는 능동 센서 작동 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 능동 센서 (1) 와 인코더 사이에 에어 갭을 결정하기 위해, 상기 능동 센서 (1) 는 상기 공급 전압의 극성을 반전시킴으로써 상기 정규 동작 모드로부터 테스트 동작 모드로 스위치오버되고, 그 후, 상기 공급 전압은, 규정된 전압값으로부터 시작하여, 상기 인코더의 동작에 의해 변조되고 규정된 최소 진폭을 갖는 출력 신호를 상기 능동 센서가 더 이상 공급하지 않을 때까지 감소되는 것을 특징으로 하는 능동 센서 작동 방법.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 능동 센서 (1) 는 상기 공급 전압의 극성을 반전시킴으로써 상기 정규 동작 모드로부터 프로그래밍 모드로 스위치오버되고, 그 후, 상기 능동 센서 (1) 를 프로그래밍 및/또는 교정하기 위한 데이터가 전자 제어 유닛 (ECU) 으로부터 상 기 능동 센서 (1) 로 전송되는 것을 특징으로 하는 능동 센서 작동 방법.
17. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 센서로서,

    상기 센서는 자동차에서의 휠 속도 센서로서 이용되는, 센서.

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