KR101549303B1 - Torque sensor output circuit in electric power steering apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 한 개의 비접촉식 토크센서를 통해 2 개의 센서를 이용한 방식과 동일하게 2 개의 출력값을 얻을 수 있고, 차동 증폭기를 이용하여 출력 쇼트(short), 서지(surge) 등 외부의 외란으로부터 토크센서의 손상을 방지하여 센서를 보호할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로는, 전원전압(VCC)과 제1 차동 증폭기(OP-Amp1) 사이에 리니어 홀 센서(linear hall sensor)가 연결되고, 상기 전원전압(VCC)과 상기 리니어 홀 센서의 연결점(h)과, 상기 리니어 홀 센서와 상기 제1 차동 증폭기의 연결점(a)에 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)가 연결되며, 상기 리니어 홀 센서에서 출력된 토크신호가 상기 제1 차동 증폭기를 통해 제1 토크신호로 출력됨과 더불어 상기 제2 차동 증폭기를 통해 제2 토크신호로 출력되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, two output values can be obtained in the same manner as in the case of using two sensors through one non-contact type torque sensor, and a differential amplifier can be used to detect a torque sensor from an external disturbance such as an output short, surge, To a torque sensor output circuit of an electric steering system that can prevent damage and protect the sensor.
The torque sensor output circuit of the electric power steering system according to the present invention is characterized in that a linear Hall sensor is connected between the power supply voltage VCC and the first differential amplifier OP- A second differential amplifier OP-Amp2 is connected to a connection point h of the linear hall sensor and a connection point a of the linear hall sensor and the first differential amplifier, And the second differential amplifier outputs the first torque signal and the second torque signal through the first differential amplifier.
Description
본 발명은 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 한 개의 리니어 홀 센서(linear hall sensor)를 통해 2 개의 센서를 이용한 방식과 동일하게 그라운드(GND) 기준 센서 출력값(V2)과 입력전원(VCC) 기준 센서 출력값(V1)을 얻을 수 있고, 차동 증폭기(difference op-amp)를 이용하여 출력 쇼트(short), 서지(surge) 등 외부 외란으로부터 리니어 홀 센서의 손상을 방지하여 보호할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a torque sensor output circuit of an electric steering system, and more particularly, to a torque sensor output circuit of an electric steering system, in which a ground (GND) reference sensor output value V2 It is possible to obtain the input voltage VCC reference sensor output value V1 and to prevent damage to the linear hall sensor from external disturbances such as output short and surge using a difference op- To a torque sensor output circuit of an electric steering system.
일반적으로 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상 상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.Generally, an electric steering system (EPS) drives a motor in an electronic control unit according to a driving condition of a vehicle sensed by a vehicle speed sensor and a steering torque sensor to provide a light and comfortable steering feeling at low speed operation, In addition, it provides good steering stability in addition to a heavy steering feeling, and provides a steerable steering in an emergency situation, thereby providing the optimum steering condition to the driver.
전동식 조향 장치에 사양되는 토크센서는 조향축의 입력축과 출력축의 토크를 측정하여 전자제어장치로 전송하고 이에 따라 전자제어장치에서 구동 모터를 작동시켜 조향 보조력을 제공하게 되는데, 최근에는 신뢰성을 높이기 위해 자기장의 변화량을 측정하여 토크의 변화를 측정하는 비접촉식 자기 센서의 사용이 증가하고 있다.The torque sensor, which is specified in the electric steering system, measures the torque of the input shaft and the output shaft of the steering shaft and transmits the torque to the electronic control unit. Thus, the electronic control unit operates the driving motor to provide the steering assist force. There is an increasing use of non-contact magnetic sensors that measure changes in magnetic field and measure torque variations.
비접촉식 토크센서는 도 1에 도시된 바와 같이 전동식 조향 장치에서 스티어링의 비틀림을 자기량으로 감지하여 비틀림 정도를 전압값으로 전자제어장치(ECU)에 전달한다. 미세한 비틀림을 측정하기 때문에 정밀성이 필요하고, 또한 안정상의 이유로 두 개 이상의 신호를 전자제어장치(ECU)에 전달하게 된다.As shown in FIG. 1, the non-contact type torque sensor senses the twist of the steering in the electric steering system as a magnetic amount, and transmits the degree of twist to the electronic control unit ECU as a voltage value. Precision measurement is required to measure fine torsion, and two or more signals are transmitted to the electronic control unit (ECU) for stability reasons.
그런데, 비접촉식 토크센서는 비틀림으로 자기량을 조절하여 이 조절된 자기량을 자기센서로 받아 아날로그 전압으로 출력하는데, 자기센서는 전자제어장치(ECU)와 와이어 하네스로 연결되어 있어서 와이어 쇼트나 ESD 등 외부의 외란에 취약한 문제점이 있다.The magnetic sensor is connected to the electronic control unit (ECU) by a wire harness, so that a wire short or an ESD There is a problem that it is vulnerable to external disturbance.
또한, 자기센서로부터 한 개의 아날로그 신호만 출력이 가능하여 신호 옵셋이 발생할 경우 전자제어장치(ECU)의 오작동으로 이어지기 때문에 두 개의 센서를 이용하여 옵셋을 보정하는 구조를 가지고 있다.
In addition, since only one analog signal can be outputted from the magnetic sensor, if the signal offset occurs, it leads to malfunction of the electronic control unit (ECU), so that the offset is corrected using two sensors.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 한 개의 리니어 홀 센서(linear hall sensor)를 통해 2 개의 센서를 이용한 방식과 동일하게 그라운드(GND) 기준 센서 출력값(V2)과 입력전원(VCC) 기준 센서 출력값(V1)을 얻을 수 있고, 차동 증폭기(difference op-amp)를 이용하여 출력 쇼트(short), 서지(surge) 등 외부의 외란으로부터 리니어 홀 센서의 손상을 방지하여 센서를 보호할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems and to provide a method and apparatus for detecting a ground (GND) reference sensor output value (V2) and an input power source (VCC), in the same manner as using two sensors through a single linear hall sensor, It is possible to obtain the reference sensor output value V1 and to protect the sensor by preventing damage to the linear hall sensor from external disturbances such as output short and surge using a difference op-amp And a torque sensor output circuit for an electric steering system.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전원전압(VCC)과 제1 차동 증폭기(OP-Amp1) 사이에 리니어 홀 센서(linear hall sensor)가 연결되고, 상기 전원전압(VCC)과 상기 리니어 홀 센서의 연결점(h)과, 상기 리니어 홀 센서와 상기 제1 차동 증폭기의 연결점(a)에 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)가 연결되며, 상기 리니어 홀 센서에서 출력된 토크신호가 상기 제1 차동 증폭기를 통해 제1 토크신호로 출력됨과 더불어 상기 제2 차동 증폭기를 통해 제2 토크신호로 출력되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a linear hall sensor is connected between a power supply voltage (VCC) and a first differential amplifier (OP-Amp1), and a power supply voltage (VCC) A second differential amplifier OP-Amp2 is connected to a connection point h of the linear hall sensor and a connection point a of the linear hall sensor and the first differential amplifier, Is output as the first torque signal through the first differential amplifier and is output as the second torque signal through the second differential amplifier.
여기서, 상기 리니어 홀 센서의 출력단(TORQUE_SIGNAL)과 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단 사이(a)에 제1 저항(R1)이 직렬로 연결되고, 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단과 상기 제1 저항(R1)의 연결점(b)에 접지된 제2 저항(R2)이 병렬로 연결되며, 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단에는 상기 제2 저항(R2)과 접지의 연결점(c)에 연결된 제3 저항(R3)이 연결되며, 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_A)에는 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단과 상기 제3 저항(R3)의 연결점(d)에 제4 저항(R4)을 통해 연결된다.Here, a first resistor R1 is connected in series between an output terminal TORQUE_SIGNAL of the linear Hall sensor and a (+) input terminal of the first differential amplifier OP-Amp1, and the first differential amplifier (-) of the first differential amplifier (OP-Amp1) and a second resistor (R2) grounded at a connection point (b) of the first resistor (R1) A third resistor R3 connected to the second resistor R2 and a connection point c of the ground is connected to the input terminal of the first differential amplifier OP-Amp1 and the output terminal TORQUE_SIGNAL_A of the first differential amplifier OP- Is connected to the connection point (d) of the third resistor (R3) through the fourth resistor (R4).
또한, 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_A)에서 출력되는 출력전압(VA _OUT)은 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단에 걸린 제2 전압(V2)에서 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단에 걸린 제1 전압(V1)을 뺀 값과, 상기 제4 저항(R4)을 상기 제3 저항(R3)으로 나눈 값을 서로 곱하여 산출하게 된다.Further, the output voltage (V A _ OUT) output from the output terminal (TORQUE_SIGNAL_A) of the first differential amplifier (OP-Amp1) is the second voltage applied to the (+) input terminal of the first differential amplifier (OP-Amp1) ( V2) of the first differential amplifier OP-Amp1 minus a first voltage V1 applied to the negative input terminal of the first differential amplifier OP-Amp1 and a value obtained by dividing the fourth resistor R4 by the third resistor R3 And multiplying them.
또한, 상기 리니어 홀 센서와 상기 제1 차동 증폭기의 연결점(a)과 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단 사이에 제5 저항(R5)이 연결되고, 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_B)은 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단과 상기 제5 저항(R5)의 연결점(e)에 제6 저항(R6)을 통해 연결되며, 상기 전원전압(VCC)과 상기 리니어 홀 센서 사이(h)에 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단이 연결되며, 상기 전원전압(VCC)과 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단 사이에 제7 저항(R7)과 제8 저항(R8)이 직렬로 연결되며, 상기 제7 저항(R7)과 상기 제8 저항(R8)의 연결점(f)에는 접지된 제너 다이오드(ZD)가 병렬로 연결되며, 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단과 상기 제8 저항(R8)의 연결점(g)에는 접지된 제9 저항(R9)이 병렬로 연결된다.A fifth resistor (R5) is connected between a connection point (a) of the linear Hall sensor and the first differential amplifier and a (-) input terminal of the second differential amplifier (OP-Amp2) The output terminal TORQUE_SIGNAL_B of the second operational amplifier OP-Amp2 is connected to the connection point e of the fifth resistor R5 via the sixth resistor R6, (+) Input terminal of the second differential amplifier (OP-Amp2) is connected between the power supply voltage (VCC) and the linear Hall sensor (h), and the power supply voltage (VCC) The seventh resistor R7 and the eighth resistor R8 are connected in series between the positive input terminal of the eighth resistor R8 and the positive input terminal of the eighth resistor R8, A grounded zener diode ZD is connected in parallel and a grounded ninth resistor R9 is connected to the connection point g of the eighth resistor R8 and the (+) input terminal of the second differential amplifier OP- Are connected in parallel.
그리고, 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_B)에서 출력되는 출력전압(VB _OUT)은 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단에 걸린 제2 전압(V2)에서 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단에 걸린 제1 전압(V1)을 뺀 값과, 상기 제6 저항(R6)을 상기 제5 저항(R5)으로 나눈 값을 서로 곱하여 산출하게 된다.
The second voltage applied to the (+) input terminal of the second differential amplifier output voltage to be output from the output terminal (TORQUE_SIGNAL_B) of (OP-Amp2) (V B _ OUT) is the second differential amplifier (OP-Amp2) ( And a value obtained by dividing the sixth resistor R6 by the fifth resistor R5 and a value obtained by subtracting the first voltage V1 from the negative input terminal of the second differential amplifier OP- And multiplying them.
본 발명에 의하면, 한 개의 비접촉식 토크센서를 통해 2 개의 출력을 얻을 수 있다.According to the present invention, two outputs can be obtained through one non-contact type torque sensor.
또한, 자기센서에 의한 자기 구조물의 형상을 그대로 활용하여 최대 4 개의 신호를 발생시킬 수 있다.Also, up to four signals can be generated by utilizing the shape of the magnetic structure by the magnetic sensor as it is.
그리고, 리니어 홀 센서의 출력부에 차동 증폭기(OP-Amp)를 추가하여 외란에 의한 센서의 손상을 방지하여 센서를 보호할 수 있다.
By adding a differential amplifier (OP-Amp) to the output of the linear hall sensor, damage to the sensor due to disturbance can be prevented and the sensor can be protected.
도 1은 전동식 조향 장치에서 스티어링의 비틀림을 자기량으로 감지하여 비틀림 정도를 전압값으로 전자제어장치(ECU)에 전달하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차동 증폭기의 출력전압을 산출하는 예를 도시한 것이다. FIG. 1 is a view showing a case where a twist of a steering is detected as a magnetic amount in an electric steering system and the degree of twist is transmitted to an electronic control unit (ECU) as a voltage value.
2 is a block diagram showing a torque sensor output circuit of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 shows an example of calculating the output voltage of the differential amplifier according to the embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that it is not intended to be limited to the particular embodiments of the invention but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명에 따른 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.An embodiment of a torque sensor output circuit of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing a torque sensor output circuit of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로(200)는, 전원전압(VCC)과 제1 차동 증폭기(OP-Amp1) 사이에 리니어 홀 센서(linear hall sensor)(210)가 연결되고, 전원전압(VCC)과 리니어 홀 센서(210)의 연결점(h)과, 리니어 홀 센서(210)와 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 연결점(a)에 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)가 연결되며, 리니어 홀 센서(210)에서 출력된 토크신호(TORQUE_SIGNAL)가 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)를 통해 제1 토크신호(TORQUE_SIGNAL_A)로 출력됨과 더불어 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)를 통해 제2 토크신호(TORQUE_SIGNAL_B)로 출력되는 구조를 갖는다.2, the torque
여기서, 리니어 홀 센서(210)의 출력단(TORQUE_SIGNAL)과 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단 사이(a)에 제1 저항(R1)이 직렬로 연결된다.The first resistor R1 is connected in series between the output terminal TORQUE_SIGNAL of the
또한, 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단과 제1 저항(R1)의 연결점(b)에는 접지된 제2 저항(R2)이 병렬로 연결된다.A grounded second resistor R2 is connected in parallel to a connection point b between the positive input of the first differential amplifier OP-Amp1 and the first resistor R1.
또한, 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단에는 제2 저항(R2)과 접지의 연결점(c)에 연결된 제3 저항(R3)이 연결된다.A third resistor R3 connected to the second resistor R2 and the connection point c of the ground is connected to the negative input terminal of the first differential amplifier OP-Amp1.
또한, 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_A)은 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단과 제3 저항(R3)의 연결점(d)에 제4 저항(R4)을 통해 연결된다.The output terminal TORQUE_SIGNAL_A of the first differential amplifier OP-Amp1 is connected to the fourth resistor R4 at the connection point d between the (-) input terminal of the first differential amplifier OP-Amp1 and the third resistor R3. Lt; / RTI >
또한, 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_A)에서 출력되는 출력전압(VA _OUT)은 다음 수학식1에 따라 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단에 걸린 제2 전압(V2)에서 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단에 걸린 제1 전압(V1)을 뺀 값과, 제4 저항(R4)을 제3 저항(R3)으로 나눈 값을 서로 곱하여 산출하게 된다.Furthermore, the first output voltage (V A _ OUT) output from the output terminal (TORQUE_SIGNAL_A) of the differential amplifier (OP-Amp1) is jammed in the (+) input terminal of the first differential amplifier (OP-Amp1) according to equation (1) A value obtained by subtracting the first voltage V1 applied to the negative input terminal of the first differential amplifier OP-Amp1 from the second voltage V2 and a value obtained by dividing the fourth resistor R4 by the third resistor R3 .
한편, 리니어 홀 센서(210)와 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 연결점(a)과 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단 사이에 제5 저항(R5)이 연결된다.A fifth resistor R5 is connected between the connection point a of the
또한, 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_B)은 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단과 제5 저항(R5)의 연결점(e)에 제6 저항(R6)을 통해 연결된다.The output terminal TORQUE_SIGNAL_B of the second differential amplifier OP-Amp2 is connected to the sixth resistor R6 at the connection point e between the (-) input terminal of the second differential amplifier OP-Amp2 and the fifth resistor R5. Lt; / RTI >
또한, 전원전압(VCC)과 리니어 홀 센서(210) 사이(h)에 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단이 연결되며, 전원전압(VCC)과 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단 사이에 제7 저항(R7)과 제8 저항(R8)이 직렬로 연결된다.The positive input terminal of the second differential amplifier OP-Amp2 is connected between the power supply voltage VCC and the
또한, 제7 저항(R7)과 제8 저항(R8)의 연결점(f)에는 접지된 제너 다이오드(ZD)가 병렬로 연결되며, 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단과 제8 저항(R8)의 연결점(g)에는 접지된 제9 저항(R9)이 병렬로 연결된다.The grounded zener diode ZD is connected in parallel to the connection point f of the seventh resistor R7 and the eighth resistor R8 and the positive input terminal of the second differential amplifier OP- 8 A grounded ninth resistor R9 is connected in parallel to the connection point g of the resistor R8.
그리고, 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_B)에서 출력되는 출력전압(VB _OUT)은 다음 수학식2에 따라 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단에 걸린 제2 전압(V2)에서 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단에 걸린 제1 전압(V1)을 뺀 값과, 제6 저항(R6)을 제5 저항(R5)으로 나눈 값을 서로 곱하여 산출하게 된다.Then, the second output voltage (V B _ OUT) output from the output terminal (TORQUE_SIGNAL_B) of the differential amplifier (OP-Amp2) is jammed in the (+) input terminal of the second differential amplifier (OP-Amp2) according to equation (2) A value obtained by subtracting the first voltage V1 from the second voltage V2 at the negative input terminal of the second differential amplifier OP-Amp2 and a value obtained by dividing the sixth resistor R6 by the fifth resistor R5 .
즉, 수학식 1과 수학식 2에 따른 차동 증폭기(Difference OP-Amp)는 도 3에 도시된 바와 같이 차동 증폭기의 (-) 입력단에 제1 저항(R1)이 연결되고, 제1 저항(R1)을 통해 제1 전압(V1)이 인가되며, (-) 입력단은 제2 저항(R2)을 통해 출력단(Vout)에 연결되며, (+) 입력단에는 제3 저항(R3)이 연결되어 제2 전압(V2)이 인가되며, (+) 입력단과 접지 사이에 제4 저항(R4)이 병렬로 연결된 상태의 경우, 출력전압(Vout)은 다음 수학식 3에 따라 제2 저항(R2) 값을 제1 저항(R1) 값으로 나눈 값과, 제2 전압(V2) 값에서 제1 전압(V1) 값을 뺀 값을 서로 곱하여 산출하는 결과로부터 도출한 것이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차동 증폭기의 출력전압을 산출하는 예를 도시한 것이다. 도 3에서, 제1 저항(R1) 값과 제3 저항(R3) 값은 동일하고, 제2 저항(R2) 값과 제4 저항(R4) 값은 동일한 상태이다. 따라서, 제1 저항(R1) 값과 제2 저항(R2) 값이 동일하다면 출력전압(Vout)은 제2 전압(V2) 값에서 제1 전압(V1) 값을 뺀 값이 되는 것이다.3, the differential amplifier (Difference OP-Amp) according to Equations (1) and (2) has a first resistor R1 connected to the negative input terminal of the differential amplifier, (-) input terminal is connected to the output terminal (Vout) through a second resistor (R2), and a third resistor (R3) is connected to the (+) input terminal, When the voltage V2 is applied and the fourth resistor R4 is connected in parallel between the (+) input terminal and the ground, the output voltage Vout is set to the value of the second resistor R2 according to the following equation And the value obtained by dividing the value obtained by dividing the value of the first resistor (R1) by the value obtained by subtracting the value of the first voltage (V1) from the value of the second voltage (V2). 3 shows an example of calculating the output voltage of the differential amplifier according to the embodiment of the present invention. 3, the value of the first resistor R1 is equal to the value of the third resistor R3, and the value of the second resistor R2 and the value of the fourth resistor R4 are the same. Therefore, if the value of the first resistor R1 is equal to the value of the second resistor R2, the output voltage Vout becomes a value obtained by subtracting the first voltage V1 from the second voltage V2.
전술한 과정에 따라 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 출력전압(TORQUE_SIGNAL_A)은 리니어 홀 센서(210)의 출력전압(TORQUE_SIGNAL) 값을 갖게 되고, 제2 차동 증폭기(OP_Amp2)의 출력전압(TORQUE_SIGNAL_B)은 전원전압(VCC)에서 리니어 홀 센서(210)의 출력전압(TORQUE_SIGNAL)을 뺀 값(VCC-TORQUE_SIGNAL)을 갖는 것이다.The output voltage TORQUE_SIGNAL_A of the first differential amplifier OP-Amp1 has the output voltage TORQUE_SIGNAL of the
즉, 도 2에서, 전원전압(VCC)이 5V 이고, 리니어 홀 센서(210)의 출력전압(TORQUE_SIGNAL)이 2V 라면, 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 출력전압(TORQUE_SIGNAL_A)은 2V-0V이므로 2V를 출력하고, 제2 차동 증폭기(OP_Amp2)의 출력전압(TORQUE_SIGNAL_B)은 5V-2V 이므로 3V를 출력하게 되는 것이다.2, when the power supply voltage VCC is 5V and the output voltage TORQUE_SIGNAL of the
그리고, 도 2에서, 제너 다이오드(ZD)는 전원전압(VCC)이 정전원(5V)이 아닌 경우에 전원 레퍼런스 전압을 고정시키는 역할을 한다.2, the Zener diode ZD serves to fix the power source reference voltage when the power source voltage VCC is not the constant power source 5V.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 한 개의 리니어 홀 센서(linear hall sensor)를 통해 2 개의 센서를 이용한 방식과 동일하게 그라운드(GND) 기준 센서 출력값(V2)과 입력전원(VCC) 기준 센서 출력값(V1)을 얻을 수 있고, 차동 증폭기(difference op-amp)를 이용하여 출력 쇼트(short), 서지(surge) 등 외부의 외란으로부터 리니어 홀 센서의 손상을 방지하여 센서를 보호할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, the ground (GND) reference sensor output value (V2) and the input power source (VCC) reference sensor output value V1) can be obtained by using a differential amplifier and a differential op-amp to protect the linear hall sensor from external disturbance such as an output short, surge, The torque sensor output circuit of the apparatus can be realized.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
본 발명은 한 개의 비접촉식 토크센서를 통해 2 개의 센서를 이용한 방식과 동일하게 2 개의 출력값을 얻을 수 있고, 차동 증폭기를 이용하여 출력 쇼트(short), 서지(surge) 등 외부의 외란으로부터 토크센서의 손상을 방지하여 센서를 보호할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로에 적용할 수 있다.
In the present invention, two output values can be obtained in the same manner as in the case of using two sensors through one non-contact type torque sensor, and a differential amplifier can be used to detect a torque sensor from an external disturbance such as an output short, surge, The present invention can be applied to a torque sensor output circuit of an electric steering system that can prevent damage and protect the sensor.
200 : 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로 210 : 리니어 홀 센서
OP-Amp : 차동 증폭기 ZD : 제너 다이오드
R1 ~ R9 : 저항200: Torque sensor output circuit of electric steering system 210: Linear Hall sensor
OP-Amp: Differential amplifier ZD: Zener diode
R1 to R9: Resistance
Claims (5)
상기 리니어 홀 센서의 출력단(TORQUE_SIGNAL)과 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단 사이(a)에 제1 저항(R1)이 직렬로 연결되고, 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단과 상기 제1 저항(R1)의 연결점(b)에 접지된 제2 저항(R2)이 병렬로 연결되며, 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단에는 상기 제2 저항(R2)과 접지의 연결점(c)에 연결된 제3 저항(R3)이 연결되며, 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_A)에는 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단과 상기 제3 저항(R3)의 연결점(d)에 제4 저항(R4)을 통해 연결되며,
상기 리니어 홀 센서에서 출력된 토크신호(TORQUE_SIGNAL)가 상기 제1 차동 증폭기를 통해 제1 토크신호(TORQUE_SIGNAL_A)로 출력됨과 더불어 상기 제2 차동 증폭기를 통해 제2 토크신호(TORQUE_SIGNAL_B)로 출력되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로.
A linear hall sensor is connected between the power supply voltage VCC and the first differential amplifier OP-Amp1 and the connection point h of the linear hall sensor and the power supply voltage VCC, A second differential amplifier OP-Amp2 is connected to a connection point a of the sensor and the first differential amplifier,
A first resistor R1 is connected in series between an output terminal TORQUE_SIGNAL of the linear hall sensor and a (+) input terminal of the first differential amplifier OP-Amp1, and the first differential amplifier OP- (-) input terminal of the first differential amplifier (OP-Amp1) and a second resistor (R2) connected to the connection point (b) of the first resistor (TORQUE_SIGNAL_A) of the first differential amplifier (OP-Amp1) is connected to the third resistor (R3) connected to the connection point (c) of the ground and the second resistor Connected to the connection point (d) of the third resistor (R3) through the fourth resistor (R4)
The torque signal TORQUE_SIGNAL output from the linear Hall sensor is output as the first torque signal TORQUE_SIGNAL_A through the first differential amplifier and the second torque signal TORQUE_SIGNAL_B is output through the second differential amplifier Of the torque sensor output circuit of the electric steering system.
상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_A)에서 출력되는 출력전압(VA_OUT)은 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (+) 입력단에 걸린 제2 전압(V2)에서 상기 제1 차동 증폭기(OP-Amp1)의 (-) 입력단에 걸린 제1 전압(V1)을 뺀 값과, 상기 제4 저항(R4)을 상기 제3 저항(R3)으로 나눈 값을 서로 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로.
The method according to claim 1,
The first at the output terminal (TORQUE_SIGNAL_A) Output Voltage (V A_ OUT) is the first differential amplifier (+), the second voltage applied to the input terminal (V2) of (OP-Amp1) output from the differential amplifier (OP-Amp1) A value obtained by subtracting the first voltage V1 from the negative input terminal of the first differential amplifier OP-Amp1 and a value obtained by dividing the fourth resistor R4 by the third resistor R3 are calculated And the torque sensor output circuit of the electric steering system.
상기 리니어 홀 센서와 상기 제1 차동 증폭기의 연결점(a)과 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단 사이에 제5 저항(R5)이 연결되고,
상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_B)은 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단과 상기 제5 저항(R5)의 연결점(e)에 제6 저항(R6)을 통해 연결되며,
상기 전원전압(VCC)과 상기 리니어 홀 센서 사이(h)에 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단이 연결되며, 상기 전원전압(VCC)과 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단 사이에 제7 저항(R7)과 제8 저항(R8)이 직렬로 연결되며, 상기 제7 저항(R7)과 상기 제8 저항(R8)의 연결점(f)에는 접지된 제너 다이오드(ZD)가 병렬로 연결되며, 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단과 상기 제8 저항(R8)의 연결점(g)에는 접지된 제9 저항(R9)이 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로.
The method according to claim 1,
A fifth resistor (R5) is connected between a connection point (a) of the linear hall sensor and the first differential amplifier and a (-) input terminal of the second differential amplifier (OP-Amp2)
The output terminal TORQUE_SIGNAL_B of the second differential amplifier OP-Amp2 is connected to the connection point e of the fifth resistor R5 and the negative input terminal of the second differential amplifier OP- ), ≪ / RTI >
(+) Input terminal of the second differential amplifier OP-Amp2 is connected between the power supply voltage VCC and the linear Hall sensor h and the power supply voltage VCC and the second differential amplifier OP- A seventh resistor R7 and an eighth resistor R8 are connected in series between the positive input terminal of the seventh resistor R7 and the positive input terminal of the eighth resistor R8, And a grounded ninth resistor R9 is connected to a connection point g of the eighth resistor R8 and a (+) input terminal of the second differential amplifier OP-Amp2, Wherein the torque sensor output circuit is connected in parallel.
상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 출력단(TORQUE_SIGNAL_B)에서 출력되는 출력전압(VB_OUT)은 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (+) 입력단에 걸린 제2 전압(V2)에서 상기 제2 차동 증폭기(OP-Amp2)의 (-) 입력단에 걸린 제1 전압(V1)을 뺀 값과, 상기 제6 저항(R6)을 상기 제5 저항(R5)으로 나눈 값을 서로 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 토크센서 출력회로.
The method of claim 4,
The second from the differential amplifier output stages (TORQUE_SIGNAL_B) Output Voltage (V B_ OUT) is (+), the second voltage applied to the input terminal (V2) of the second differential amplifier (OP-Amp2) that is output from the (OP-Amp2) A value obtained by subtracting the first voltage V1 from the negative input terminal of the second differential amplifier OP-Amp2 and a value obtained by dividing the sixth resistor R6 by the fifth resistor R5 are calculated And the torque sensor output circuit of the electric steering system.
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