KR101888765B1 - Mcu를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변위 감지를 위한 인덕티브 센서의 구동 동작을 MCU에서 구현할 수 있도록 하여 범용성과 경제성을 증대시키고, 제품 성능 및 기능 향상을 도모할 수 있는 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 위치 변환을 검출하는 인덕티브 센싱유닛으로부터의 검출 신호를 처리하기 위한 인덕티브 센싱 처리 시스템으로서, 주기적인 전류 변화를 인덕티브 센싱유닛으로 공급하여 인덕티브 센싱유닛에서 자기장 변화가 생성되도록 하는 발진회로부; 상기 인덕티브 센싱유닛으로부터 자기장 변화값을 수신하여 전압값으로 변환하도록 구성되는 수신회로부; 및 PWM을 생성하여 상기 발진회로부로 전달하고, 상기 수신회로부로부터 전압값에 대한 데이터를 연산하여 위치 변환에 상응하는 위치 좌표값으로 계산하고 출력하는 MCU(micro control unit) 모듈;을 포함하는 인덕티브 센싱 신호처리 시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 시프트 레버의 변속 검출을 위한 인덕티브 센서의 구동 동작을 MCU에서 구현할 수 있도록 하여 범용성과 경제성을 증대시키고, 제품 성능 및 기능 향상을 도모할 수 있는 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법에 관한 것이다.
위치 감지 대상의 위치를 정확하게 판단하는 것은 제어나 계측 분야의 산업 전반에서 매우 중요한 것이다.
예컨대, 일반적으로 자동차의 핸들이나 연료게이지, 제동장치, 각종 기계 장치의 경우, 정확한 제어를 위해 회전각이나 직선이동거리 등에 대한 값을 정확하게 측정하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 회전체의 회전각을 측정하기 위하여 다양한 앵글센서를 설치하여 사용하고, 직선이동거리를 측정하기 위하여 다양한 직선 변위 감지센서를 설치하여 사용한다.
예를 들면, 빛의 발광 및 수광을 이용하는 방식의 감지센서, 코일의 인덕턴스를 이용하는 인덕티브 센서 등이 사용된다.
통상적인 인덕티브 센서는 여자코일(1차 코일) 위에 수신코일(2차 코일)을 배치하고, 그 위에 커플러를 배치하여 구성된다. 여자코일에는 소정의 주파수로 발진전압을 인가하기 위한 발진회로가 연결 설치된다.
이러한 구조에서 커플러가 회전 또는 이동함에 따라 수신코일의 인덕턴스 값에 변화가 발생하고, 이를 이용하여 회전체의 회전각이나 직선이동거리를 측정하게 된다.
그러나 종래 인덕티브 센서는 센서 전용의 IC부품을 사용해야 하기 때문에, 사용자의 주문에 맞는 전용 ASIC(application specific integrated circuit) 양산화로 인해 범용성이 떨어지고, 다양한 어플리케이션 적용이 불가하며, 상대적으로 고가인 문제점이 있다.
또한, 종래 인덕티브 센서를 적용하여 시스템을 구현할 때, 전용 IC부품과 별도의 MCU를 기본 사양으로 하기 때문에, 전체 시스템이 복잡해지는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 위치 변화 검출을 위한 인덕티브 센서의 구동 동작을 MCU에서 구현할 수 있도록 하여 범용성과 경제성을 증대시키고, 제품 성능 및 기능 향상을 도모할 수 있는 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 위치 변환을 검출하는 인덕티브 센싱유닛으로부터의 검출 신호를 처리하기 위한 인덕티브 센싱 처리 시스템으로서, 주기적인 전류 변화를 인덕티브 센싱유닛으로 공급하여 인덕티브 센싱유닛에서 자기장 변화가 생성되도록 하는 발진회로부; 상기 인덕티브 센싱유닛으로부터 자기장 변화값을 수신하여 전압값으로 변환하도록 구성되는 수신회로부; 및 PWM을 생성하여 상기 발진회로부로 전달하고, 상기 수신회로부로부터 전압값에 대한 데이터를 연산하여 위치 변환에 상응하는 위치 좌표값으로 계산하고 출력하는 MCU(micro control unit) 모듈;을 포함하는 인덕티브 센싱 신호처리 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 발진회로부는 PWM신호를 제공받아 주기적인 전류 변화를 생성하고, 생성된 전류 변화의 출력값을 인덕티브 센싱유닛으로 제공하여 인덕티브 센싱유닛을 구성하는 자기장 생성부에서 자기장 변화가 생성되도록 하고, 상기 수신회로부는 인덕티브 센싱유닛을 구성하는 자기장 생성부로부터 수신되는 자기장을 전압값으로 변환시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 인덕티브 센싱유닛에서 발생되는 전류의 변화에 대하여 기준 전압을 제공하도록 기준 전압을 생성하여 인덕티브 센싱유닛으로 공급하는 기준전압 회로부를 더 포함하며, 상기 수신회로부는 인덕티브 센싱유닛으로부터 제공되는 자기장에 포함되는 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거 필터 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 MCU 모듈은 PWM을 생성하여 상기 발진회로부로 제공하도록 구성되는 PWM 발생부; 상기 PWM 발생부에서 발생되는 PWM의 발진율을 조정하는 오실레이터; 상기 수신회로부로부터 전압값을 제공받고, 전압값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 데이터화 하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환부; 상기 아날로그-디지털 변환부에서 데이터화된 데이터를 제공받아 연산하고, 연산된 데이터에 기초하여 위치 좌표값을 계산하도록 구성되는 코어부; 및 상기 코어부에서 계산된 위치 좌표값을 소정 방식으로 송신하도록 구성되는 송신부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 송신부는 상기 계산된 위치 좌표값을 통신 방식으로 송신하는 제1 출력부, 및 상기 계산된 위치 좌표값을 PWM 또는 아날로그 방식으로 송신하는 제2 출력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 MCU 모듈은 상기 코어부와 연동될 수 있는 어플리케이션 모듈과 신호를 주고받기 위한 하나 이상의 외부 입/출력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 위치 변환을 검출하는 인덕티브 센싱유닛으로부터의 검출 신호를 처리하기 위한 인덕티브 센싱 처리 방법으로서, MCU로부터 PWM신호를 생성하는 PWM신호 생성 단계; MCU에서 생성되는 PWM신호를 제공받아 주기적인 전류 변화를 생성하고, 인덕티브 센싱유닛으로 제공하여 인덕티브 센싱유닛에서 자기장 변화가 생성되도록 하는 주기적 전류변화 생성 단계; 상기 인덕티브 센싱유닛으로부터 자기장 변화값을 수신하여 전압값으로 변환하는 전압값 변환 단계; 및 상기 전압값 변환 단계로부터의 전압값을 MCU로 제공하고, MCU는 제공받은 전압값을 데이터값으로 연산하고, 연산된 데이터값에 근거하여 위치 변환에 따른 위치 좌표값을 계산하여 출력하는 MCU 처리 단계;를 포함하는 인덕티브 센싱 신호처리 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 PWM신호 생성 단계는 PWM의 발진율이 조정되도록 하는 것을 포함하고, 상기 전압값 변환 단계는 자기장에 포함되는 노이즈를 제거하는 것을 포함하고, 상기 인덕티브 센싱유닛에서 발생되는 전류의 변화에 대한 기준 전압을 생성하여 인덕티브 센싱유닛으로 기준 전압을 제공하는 것을 더 포함하며, 상기 MCU 처리 단계는 상기 전압값 변환 단계에서 제공되는 전압값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터화 하는 아날로그-디지털 변환 단계와, 상기 데이터화 된 데이터를 연산하고, 연산된 데이터에 기초하여 위치 좌표값을 계산하는 위치좌표값 계산 단계, 및 계산된 위치 좌표값을 소정 방식으로 출력하는 위치좌표값 출력 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 위치좌표값 출력 단계는 I2C(Inter-Intergrated Circuit) 통신 방식, UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 통신 방식, LIN(Local Interconnect Network) 통신 방식, SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 통신 방식, USB(Universal Serial Bus) 통신 방식, CAN(Controller Area Network) 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식으로 위치좌표값을 출력하거나, PWM 또는 아날로그 방식으로 위치좌표값을 출력하는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 MCU 처리 단계는 MCU와 연동되는 연동 어플리케이션 모듈과 신호를 주고받도록 이루어지는 외부신호 입/출력 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법에 의하면, 위치 변화 검출에 대한 인덕티브 센서의 구동 동작을 상대적으로 고가의 전용 IC 부품을 사용하지 않아 경제성을 향상시킬 수 있고, MCU에서 구현할 수 있도록 하여 센서 타입이나 기타 기능 등 다양한 어플리케이션 적용 및 추가할 수 있어 범용성 증대, 제품 성능과 기능 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법은 전자 장치의 동작을 연산 제어하는 MCU 단독으로 인덕티브 센서의 검출 신호처리를 수행할 수 있어 전체 시스템의 간소화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템을 블록화하여 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템에서 수신신호를 측정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템에서 수신신호를 측정하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 방법을 나타내는 플로차트이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템을 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템을 블록화하여 나타내는 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템에서 수신신호를 측정하는 예시를 나타내는 도면이다.
아래에서 설명되는 본 발명에 따른 인덕티브 센싱 신호처리 시스템에서 언급되는 인덕티브 센싱유닛은 비접촉식 인덕티브 감지유닛으로 구성되어 위치 변환에 따라 자기장 변화를 생성하여 제공할 수 있는 구성이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 변속레버의 변속 이동에 연동하여 회전하는 스핀들 부재에 마련되는 LC 레조테이너(LC resonator)나 메탈 플레이트 및 인쇄회로기판에 설치되는 PCB코일로 구성되거나, 변속레버의 변속 이동에 연동하여 회전하는 스핀들 부재에 마련되는 마그네트와 인쇄회로기판에 설치되는 홀 센서로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템은, 위치 변환을 검출하는 인덕티브 센싱유닛으로부터의 검출 신호를 처리하기 위한 인덕티브 센싱 처리 시스템에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주기적인 전류 변화를 생성하여 인덕티브 센싱유닛(S)으로 공급하여 인덕티브 센싱유닛에서 자기장 변화가 생성되도록 하는 발진회로부(100); 상기 인덕티브 센싱유닛(S)로부터 수신되는 자기장 변화값을 수신하여 전압값으로 변환하도록 하는 수신회로부(200); 및 PWM을 생성하여 상기 발진회로부(100)로 전달하고, 상기 수신회로부(200)로부터 전압값을 제공받아 데이터화 한 데이터값을 연산하여 위치 변환에 따른 위치 좌표값으로 계산하여 출력하는 MCU(micro control unit)모듈(300)을 포함한다.
상기 발진회로부(100)는 MCU 모듈(300)을 구성하는 PWM발생부(후술됨)로부터 PWM신호를 제공받아 주기적인 전류 변화를 생성하고, 생성된 전류 변화의 출력값을 인덕티브 센싱유닛(S)으로(구체적으로는, 인덕티브 센싱유닛(S)의 PCB코일을 구성하는 발진 코일로) 제공하여 인덕티브 센싱유닛(S)을 구성하는 자기장 생성부(예를 들면, PCB 코일에 대향하게 위치한 LC레조네이터)에서 자기장 변화가 생성되도록 한다.
상기 수신회로부(200)는 인덕티브 센싱유닛(S)을 구성하는 자기장 생성부로부터 수신되는 자기장을 전압값으로 변환하되, 인덕티브 센싱유닛(S)의 자기장 변화(즉, PCB 코일과 LC레조네이터 간의 상대 위치의 변환에 따른 자기장 변화)에 따라 각각 수신회로부(200)의 전압값은 변화되며, 이 수신회로부(200)의 전압값은 MCU 모듈(300)의 아날로그-디지털 변환부(ADC; 후술됨)로 입력된다.
여기에서, 상기 수신회로부(200)는 인덕티브 센싱유닛(S)으로부터 제공되는 자기장에 포함되는 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거 필터 회로를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수신회로부(200)는 도 2에 나타낸 바와 같이 수신신호 1, 2, 3과 같이 그 수신 형태가 다르더라도 발진을 기준으로 하여 동일한 주기로 수신신호를 N회 카운팅하여 측정하고, 그 측정된 값을 전압값으로 변환하도록 이루어진다.
상기 발진회로부(100) 및 수신회로부(200)는 인덕티브 센싱유닛(S)의 PCB 코일이 설치되는 인쇄회로기판에 구성된다.
다음으로, MCU 모듈(300)은 전류 변화를 위해 PWM을 생성하여 상기 발진회로부(100)로 제공하도록 구성되는 PWM 발생부(310)와, 상기 PWM 발생부에서 발생되는 PWM의 발진율을 조정하는 오실레이터(OSC; 320)와, 상기 수신회로부(200)로부터 전압값을 제공받고, 전압값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 데이터화 하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환부(ADC; 330)와, 상기 아날로그-디지털 변환부(320)에서 데이터화된 데이터를 제공받아 연산하고, 연산된 데이터에 기초하여 인덕티브 센싱유닛(S)의 자기장 변화에 상응하는 위치 좌표값을 계산하도록 구성되는 코어부(340), 및 상기 코어부(330)에서 계산된 위치 좌표값을 소정 방식으로 송신하도록 구성되는 송신부(350)를 포함한다.
상기 송신부(350)는 I2C(Inter-Intergrated Circuit) 통신 방식, UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 통신 방식, LIN(Local Interconnect Network) 통신 방식, SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 통신 방식, USB(Universal Serial Bus) 통신 방식, CAN(Controller Area Network) 통신 방식과 같이 통신으로 위치좌표값을 출력하는 제1 출력부(351), 및/또는 PWM 또는 아날로그 방식으로 위치좌표값을 출력하는 제2 출력부(352)를 포함한다.
또한, 상기 MCU 모듈(300)은 상기 코어부(340)와 연동될 수 있는 각종 어플리케이션 모듈과 신호를 주고받기 위한 하나 이상의 외부 입/출력부(360)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 어플리케이션 모듈은 I2S(Integrated Interchip Sound) 통신 방식으로 연동되는 디스플레이 모듈이나 MOST50 통신 방식으로 연동되는 오디오 모듈일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템은, 상기 인덕티브 센싱유닛(S)에서 발생되는 전류의 변화에 대하여 기준 전압을 제공하도록 기준 전압을 생성하여 인덕티브 센싱유닛(S)(구체적으로, 인덕티브 센시유닛을 구성하는 PCB 코일의 수신 코일)으로 공급하는 기준전압 회로부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 기준전압 회로부(400)는 인덕티브 센싱유닛(S)의 PCB 코일을 구성하는 수신 코일들에 대한 기준 전압을 생성하여 제공하는 것으로, 이러한 기준 전압은 수신 코일에서 발생되는 전류 변화의 중심 전압이다. 또한, 상기 기준전압 회로부(400)는 상기 발진회로부(100) 및 수신회로부(200)과 같이 인덕티브 센싱유닛(S)의 PCB 코일이 설치되는 인쇄회로기판에 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 방법을 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 방법을 나타내는 플로차트이다.
아래에서 설명되는 본 발명에 따른 인덕티브 센싱 신호처리 방법에서도 앞서 언급한 바와 같이, 인덕티브 센싱유닛은 비접촉식 인덕티브 감지유닛으로 구성되어 위치 변환에 따라 자기장 변화를 생성하여 제공할 수 있는 구성에 적용되는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 변속레버의 변속 이동에 연동하여 회전하는 스핀들 부재에 마련되는 LC 레조테이너(LC resonator)나 메탈 플레이트 및 인쇄회로기판에 설치되는 PCB코일로 구성되거나, 변속레버의 변속 이동에 연동하여 회전하는 스핀들 부재에 마련되는 마그네트와 인쇄회로기판에 설치되는 홀 센서로 구성되는 인덕티브 센싱유닛에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 방법은, 차량의 변속 레버의 위치 변환을 검출하는 인덕티브 센싱유닛으로부터의 검출 신호를 처리하기 위한 인덕티브 센싱 처리 방법으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, MCU에 구성되는 PWM발생부로부터 PWM신호를 생성하는 PWM신호 생성 단계(S100); PWM신호 생성 단계(S100)에서 생성된 PWM 신호를 제공받아 주기적인 전류 변화를 생성하여 인덕티브 센싱유닛(S)으로 제공하여 인덕티브 센싱유닛에서 자기장 변화가 생성되도록 하는 주기적 전류변화 생성 단계(S200); 상기 인덕티브 센싱유닛(S)로부터 수신되는 자기장 변화값을 수신하여 전압값으로 변환하는 전압값 변환 단계(S300); 및 상기 전압값 변환 단계(S300)로부터의 전압값을 MCU로 제공하고, MCU는 제공받은 전압값을 데이터값으로 연산하고, 연산된 데이터값에 근거하여 위치 변환에 따른 위치 좌표값으로 계산하여 출력하는 MCU 처리 단계(S400)를 포함한다.
상기 PWM신호 생성 단계(S100)는 MCU에 구성되는 오실레이터에 의해 PWM의 발진율이 조정되도록 하는 것을 포함한다.
상기 주기적 전류변화 생성 단계(S200)는 PWM신호 생성 단계(S100)로부터 PWM신호를 제공받아 주기적인 전류 변화를 생성하고, 생성된 전류 변화의 출력값을 인덕티브 센싱유닛(S)으로(구체적으로는, 인덕티브 센싱유닛(S)의 PCB코일을 구성하는 발진 코일로) 제공하여 인덕티브 센싱유닛(S)을 구성하는 자기장 생성부(예를 들면, PCB 코일에 대향하게 위치한 LC레조네이터)에서 자기장 변화가 생성되도록 한다.
상기 전압값 변환 단계(S300)는 인덕티브 센싱유닛(S)을 구성하는 자기장 생성부로부터 수신되는 자기장을 전압값으로 변환하되, 인덕티브 센싱유닛(S)의 자기장 변화(즉, PCB 코일과 LC레조네이터 간의 상대 위치의 변환에 따른 자기장 변화)에 따라 각각의 전압값으로 변환되며, 이 전압값은 MCU 처리 단계(S400)로 전달된다.
상기 전압값 변환 단계(S300)는 수신되는 자기장을 전압값으로 변환할 때, 수신되는 자기장의 수신신호를 도 2에 나타낸 수신신호 1, 2, 3과 같이 그 수신 형태가 다르더라도 발진을 기준으로 하여 동일한 주기로 수신신호를 N회 카운팅하여 측정하고, 그 측정된 값을 전압값으로 변환하도록 이루어진다.
여기에서, 상기 전압값 변환 단계(S300)는 인덕티브 센싱유닛(S)으로부터 제공되는 자기장에 포함되는 노이즈를 제거하는 것을 포함한다.
상기 주기적 전류변화 생성 단계(S200) 및 전압값 변환 단계(S300)는 인덕티브 센싱유닛(S)의 PCB 코일이 설치되는 인쇄회로기판에서 실행될 수 있는데, 예를 들면, 앞서 설명한 바와 같이 상기 인쇄회로기판에 구성되는 발진회로부와 수신회로부를 통해 실행된다.
다음으로, MCU 처리 단계(S400)는 PWM신호를 조정 생성하고, 상기 전압값 변환 단계(S300)에서 제공되는 전압값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터화 하는 아날로그-디지털 변환 단계(S410), 데이터화 된 데이터를 연산하고, 연산된 데이터에 기초하여 인덕티브 센싱유닛(S)의 자기장 변화에 상응하여 위치 좌표값을 계산하는 위치좌표값 계산 단계(S420), 계산된 위치 좌표값을 소정 방식으로 출력하는 위치좌표값 출력 단계(S430)를 포함한다.
상기 위치좌표값 출력 단계(S430)는 I2C(Inter-Intergrated Circuit) 통신 방식, UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 통신 방식, LIN(Local Interconnect Network) 통신 방식, SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 통신 방식, USB(Universal Serial Bus) 통신 방식, CAN(Controller Area Network) 통신 방식과 같이 통신으로 위치좌표값을 출력하거나, 및/또는 PWM 또는 아날로그 방식으로 위치좌표값을 출력할 수 있다.
또한, 상기 MCU 처리 단계(S400)는 MCU와 연동될 수 있는 각종 어플리케이션 모듈(예를 들면, 오디오 모듈이나 디스플레이 모듈 등)과 신호를 주고받도록 이루어지는 외부신호 입/출력 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 방법은, 상기 인덕티브 센싱유닛(S)에서 발생되는 전류의 변화에 대하여 기준 전압을 제공하도록 기준 전압을 생성하여 인덕티브 센싱유닛(S)(구체적으로, 인덕티브 센시유닛을 구성하는 PCB 코일의 수신 코일)으로 공급하는 것을 더 포함할 수 있다.
이러한 기준 전압의 공급은 인덕티브 센싱유닛(S)의 PCB 코일을 구성하는 수신 코일들에 대한 기준 전압을 생성하여 제공하는 것으로, 이러한 기준 전압은 수신 코일에서 발생되는 전류 변화의 중심 전압이다.
상기한 본 발명에 따른 MCU를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법에 의하면, 위치 검출을 위한 인덕티브 센서의 구동 동작을 상대적으로 고가의 전용 IC 부품을 사용하지 않아 경제성을 향상시킬 수 있고, MCU에서 구현할 수 있도록 하여 센서 타입이나 기타 기능 등 다양한 어플리케이션 적용 및 추가가 가능하여 범용성 증대, 제품 성능 및 기능 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 각종 전자 장치의 동작을 연산 제어하는 MCU 단독으로 인덕티브 센서의 검출 신호처리를 수행할 수 있어 전체 시스템의 간소화를 도모할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발진회로부
200: 수신회로부
300: MCU(micro control unit) 모듈
310: PWM 발생부
320: 오실레이터(OSC)
330: 아날로그-디지털 변환부(ADC)
340: 코어부
350: 송신부
351: 제1 출력부
352: 제2 출력부
360: 외부 입/출력부
400: 기준전압 회로부
S: 인덕티브 센싱유닛
S100: PWM신호 생성 단계
S200: 주기적 전류변화 생성 단계
S300: 전압값 변환 단계
S400: MCU 처리 단계
S410: 아날로그-디지털 변환 단계
S420: 위치좌표값 계산 단계
S430: 위치좌표값 출력 단계
200: 수신회로부
300: MCU(micro control unit) 모듈
310: PWM 발생부
320: 오실레이터(OSC)
330: 아날로그-디지털 변환부(ADC)
340: 코어부
350: 송신부
351: 제1 출력부
352: 제2 출력부
360: 외부 입/출력부
400: 기준전압 회로부
S: 인덕티브 센싱유닛
S100: PWM신호 생성 단계
S200: 주기적 전류변화 생성 단계
S300: 전압값 변환 단계
S400: MCU 처리 단계
S410: 아날로그-디지털 변환 단계
S420: 위치좌표값 계산 단계
S430: 위치좌표값 출력 단계
Claims (10)
- 위치 변환을 검출하는 인덕티브 센싱유닛으로부터의 검출 신호를 처리하기 위한 인덕티브 센싱 처리 시스템으로서,
주기적인 전류 변화를 인덕티브 센싱유닛으로 공급하여 인덕티브 센싱유닛에서 자기장 변화가 생성되도록 하는 발진회로부;
상기 인덕티브 센싱유닛으로부터 자기장 변화값을 수신하여 전압값으로 변환하도록 구성되는 수신회로부; 및
PWM을 생성하여 상기 발진회로부로 전달하고, 상기 수신회로부로부터 전압값에 대한 데이터를 연산하여 위치 변환에 상응하는 위치 좌표값으로 계산하고 출력하는 MCU(micro control unit) 모듈;을 포함하고,
상기 발진회로부 및 수신회로부는 상기 인덕티브 센싱유닛의 인쇄회로기판에 구성되고,
상기 MCU 모듈은,
PWM을 생성하여 상기 발진회로부로 제공하도록 구성되는 PWM 발생부;
상기 PWM 발생부에서 발생되는 PWM의 발진율을 조정하는 오실레이터;
상기 수신회로부로부터 전압값을 제공받고, 전압값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 데이터화 하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환부;
상기 아날로그-디지털 변환부에서 데이터화된 데이터를 제공받아 연산하고, 연산된 데이터에 기초하여 위치 좌표값을 계산하도록 구성되는 코어부;
상기 코어부에서 계산된 위치 좌표값을 소정 방식으로 송신하도록 구성되되, 상기 계산된 위치 좌표값을 통신 방식으로 송신하는 제1 출력부, 및 상기 계산된 위치 좌표값을 PWM 또는 아날로그 방식으로 송신하는 제2 출력부 중 적어도 하나를 포함하는 송신부; 및
상기 코어부와 연동될 수 있는 어플리케이션 모듈과 신호를 주고받기 위한 하나 이상의 외부 입/출력부;를 포함하는
인덕티브 센싱 신호처리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 발진회로부는 PWM신호를 제공받아 주기적인 전류 변화를 생성하고, 생성된 전류 변화의 출력값을 인덕티브 센싱유닛으로 제공하여 인덕티브 센싱유닛을 구성하는 자기장 생성부에서 자기장 변화가 생성되도록 하고,
상기 수신회로부는 인덕티브 센싱유닛을 구성하는 자기장 생성부로부터 수신되는 자기장 변화를 전압값으로 변환시키는 것을 포함하는
인덕티브 센싱 신호처리 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 인덕티브 센싱유닛에서 발생되는 전류의 변화에 대하여 기준 전압을 제공하도록 기준 전압을 생성하여 인덕티브 센싱유닛으로 공급하는 기준전압 회로부를 더 포함하며,
상기 수신회로부는 인덕티브 센싱유닛으로부터 제공되는 자기장에 포함되는 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거 필터 회로를 포함하는
인덕티브 센싱 신호처리 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 위치 변환을 검출하는 인덕티브 센싱유닛으로부터의 검출 신호를 처리하기 위한 인덕티브 센싱 처리 방법으로서,
MCU로부터 PWM신호를 생성하는 PWM신호 생성 단계;
MCU에서 생성되는 PWM신호를 제공받아 주기적인 전류 변화를 생성하고, 인덕티브 센싱유닛으로 제공하여 인덕티브 센싱유닛에서 자기장 변화가 생성되도록 하는 주기적 전류변화 생성 단계;
상기 인덕티브 센싱유닛으로부터 자기장 변화값을 수신하여 전압값으로 변환하는 전압값 변환 단계; 및
상기 전압값 변환 단계로부터의 전압값을 MCU로 제공하고, MCU는 제공받은 전압값을 데이터값으로 연산하고, 연산된 데이터값에 근거하여 위치 변환에 따른 위치 좌표값을 계산하여 출력하는 MCU 처리 단계;를 포함하고,
상기 PWM신호 생성 단계는 PWM의 발진율이 조정되도록 하는 것을 포함하고,
상기 전압값 변환 단계는 자기장에 포함되는 노이즈를 제거하는 것을 포함하고,
상기 인덕티브 센싱유닛에서 발생되는 전류의 변화에 대한 기준 전압을 생성하여 인덕티브 센싱유닛으로 기준 전압을 제공하는 것을 더 포함하며,
상기 MCU 처리 단계는 상기 전압값 변환 단계에서 제공되는 전압값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터화 하는 아날로그-디지털 변환 단계와, 상기 데이터화 된 데이터를 연산하고, 연산된 데이터에 기초하여 위치 좌표값을 계산하는 위치좌표값 계산 단계, 계산된 위치 좌표값을 소정 방식으로 출력하는 위치좌표값 출력 단계, 및 MCU와 연동되는 연동 어플리케이션 모듈과 신호를 주고받도록 이루어지는 외부신호 입/출력 단계를 포함하는
인덕티브 센싱 신호처리 방법.
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 위치좌표값 출력 단계는 I2C(Inter-Intergrated Circuit) 통신 방식, UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 통신 방식, LIN(Local Interconnect Network) 통신 방식, SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 통신 방식, USB(Universal Serial Bus) 통신 방식, CAN(Controller Area Network) 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식으로 위치좌표값을 출력하거나, PWM 또는 아날로그 방식으로 위치좌표값을 출력하는 것 중 적어도 하나를 포함하는
인덕티브 센싱 신호처리 방법. - 삭제
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| KR20180065555A KR20180065555A (ko) | 2018-06-18 |
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| KR1020160166599A KR101888765B1 (ko) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Mcu를 이용한 인덕티브 센싱 신호처리 시스템 및 신호처리 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2000161985A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-16 | Matsushita Electric Works Ltd | 無接触式ポジションセンサ |
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|---|---|---|---|---|
| KR101023199B1 (ko) | 2008-06-30 | 2011-03-18 | 주식회사 트루윈 | 인덕티브 변위센서를 이용한 자동 변속기 차량용 변속레버 시스템 및 그 신호처리방법 |
| KR101585555B1 (ko) | 2014-06-24 | 2016-01-14 | 에스앤티중공업 주식회사 | 인덕티브 변위센서 신호 처리 시스템 및 방법 |
| KR20160005181A (ko) * | 2014-07-03 | 2016-01-14 | 아이탑스오토모티브 주식회사 | 인덕티브 센싱 방식 위치 검출 장치 |
-
2016
- 2016-12-08 KR KR1020160166599A patent/KR101888765B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000161985A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-16 | Matsushita Electric Works Ltd | 無接触式ポジションセンサ |
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|---|---|
| KR20180065555A (ko) | 2018-06-18 |
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