KR102176106B1 - 물체의 이동을 감지하는 센서 및 물체의 이동을 감지하는 방법 - Google Patents

물체의 이동을 감지하는 센서 및 물체의 이동을 감지하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102176106B1
KR102176106B1 KR1020157019067A KR20157019067A KR102176106B1 KR 102176106 B1 KR102176106 B1 KR 102176106B1 KR 1020157019067 A KR1020157019067 A KR 1020157019067A KR 20157019067 A KR20157019067 A KR 20157019067A KR 102176106 B1 KR102176106 B1 KR 102176106B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic field
magnet
sensing element
plane
field sensor
Prior art date
Application number
KR1020157019067A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150100746A (ko
Inventor
안드레아스 피. 프리드리히
니콜라스 요아킴
안드레아 포레토
Original Assignee
알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
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 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨 filed Critical 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Publication of KR20150100746A publication Critical patent/KR20150100746A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102176106B1 publication Critical patent/KR102176106B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07—Hall effect devices
    • G01R33/077—Vertical Hall-effect devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

자기장 센서 배치들 및 방법들은 우수한 감도와 다른 배치들과 기계적 차이를 제공하는 배향들로 자석에 대해 정렬되는 감도의 축을 가지는 자석에 근접하여 위치하는 자기장 센서를 제공한다.

Description

물체의 이동을 감지하는 센서 및 물체의 이동을 감지하는 방법{SENSOR FOR SENSING A MOVEMENT OF AN OBJECT AND METHOD OF SENSING A MOVEMENT OF AN OBJECT}
본 발명은 대체로 자기장 센서 배치들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 자기장 센서가 특정한 방식들로 자석에 대해 배향되는 자기장 센서 배치에 관한 것이다.
평면형 홀 요소들 및 수직형 홀 요소들은 자기장 센서들에 사용될 수 있는 알려진 형태들의 자기장 센싱 요소들이다. 평면형 홀 요소는 상부에 상기 평면형 홀 요소가 형성되는 기판의 표면에 직교하는 자기장들에 반응하는(즉, 이에 대해 정렬되는 주반응축을 가지는) 경향이 있다. 수직형 홀 요소는 상기 수직형 홀 요소가 상부에 형성되는 기판의 표면에 평행한 자기장들에 반응하는(즉, 이에 대해 정렬되는 주반응축을 가지는) 경향이 있다.
다른 유형들의 자기장 센싱 요소들도 알려져 있다. 예를 들면, 복수의 수직형 자기장 센싱 요소들을 포함하는 이른바 "원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH)" 센싱 요소가 알려져 있으며, 2008년 5월 28일에 출원되었고 PCT 특허 공개 제WO2008/145662호로 영어로 공개된 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭: "평면 내의 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서(Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane)")에 기재되어 있으며, 상기 특허 출원 및 특허 공개는 그 개시 사항들이 여기에 참조로 포함된다. 상기 CVH 센싱 요소는 기판 내의 공통 원형 주입 영역 상부에 배열되는 수직형 홀 요소들의 원형의 배치이다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 기판의 평면 내의 자기장의 방향(및 선택적으로는 강도)을 감지하는 데 이용될 수 있다. CVH 센싱 요소들은 상기 CVH 센싱 요소가 형성되는 상기 기판의 표면에 평행한 자기장들에 반응하는(즉, 이에 대해 정렬되는 주반응축을 가지는) 경향이 있다.
다양한 변수들이 자기장 센싱 요소들의 성능을 특징짓는다. 이들 변수들은 상기 자기장 센싱 요소에 의해 감지되는 자기장의 변화에 반응하는 자기장 센싱 요소의 출력 신호의 변화인 감도 및 상기 자기장 센싱 요소의 출력 신호가 상기 자기장에 비례하는 방향으로 변화하는 정도인 선형성을 포함한다. 이들 변수들은 또한 상기 자기장 센싱 요소가 영(zero)의 자기장을 겪을 때에 영의 자기장을 나타내지 않는 상기 자기장 센싱 요소로부터의 출력 신호에 의해 특징지어지는 오프셋(offset)을 포함한다.
CVH 센싱 요소의 성능을 특징짓는 다른 변수는 상기 CVH 센싱 요소 내의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호들이 샘플링될 수 있는 속도이며, 이에 따라 자기장의 방향을 갖는 상기 속도가 확인될 수 있다. CVH 센싱 요소의 성능을 특징짓는 또 다른 변수는 상기 CVH 센싱 요소에 의해 보고될 수 있는 상기 자기장의 방향의 해상도(예를 들면, 각도의 스텝 크기)이다.
전술한 바와 같이, 상기 CVH 센싱 요소는 관련 회로들과 함께 자기장의 방향의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 자석이 이른바 "타겟 물체(target object)", 예를 들면, 엔진 내의 캠샤프트 상부에 배치되거나 그렇지 않으면 연결되는 경우, 상기 CVH 센싱 요소가 상기 타겟 물체의 회전의 각도 및/또는 회전 속도 및/또는 회전 방향을 나타내는 출력 신호를 제공하는 데 사용될 수 있다.
일부 종래의 자기장 센서 배치들은 자기장 센서와 관련 자기장 센싱 요소를 회전하도록 구성되는 링 자석의 회전의 축을 따라 위치시키며, 상기 링 자석은 타겟 물체에 연결된다. 이들 배치들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 자기장 센서 내의 자기장 센싱 요소의 주반응축이 상기 링 자석의 회전의 축에 직교하고, 상기 링 자석의 주표면에 평행하도록 배치된다.
다른 종래의 자기장 센서 배치들은 자기장 센서 및 관련 자기장 센싱 요소를 선형적으로 이동하는 라인 자석에 근접하게 위치시키며, 상기 라인 자석은 타겟 물체에 연결된다.
그러나, 기계적인 제약들로 인하여, 자석에 대한 자기장 센서의 종래의 배향들은 상기 자기장 센서의 모든 설비에서 구현 가능하지 않을 수 있다. 또한, 상기 종래의 배향들은 높은 감도를 위해 바람직한 상기 자기장 센싱 요소와 상기 자석 사이의 가장 가까운 거리를 구현하지 못할 수 있다. 그러므로 자기장 센서가 내부의 자기장 센싱 요소가 관련된 자석의 표면에 평행하지 않은 감도의 축을 가지도록 위치하는 자기장 센서를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 자기장 센서가 내부의 자기장 센싱 요소가 관련된 자석의 표면에 평행하지 않은 감도의 축을 가지도록 위치하는 자기장 센서를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자기장 센서 배치는 자석 두께에 의해 분리되는 두 대향하는 표면들을 가지고, 적어도 하나의 남극에 근접하여 배치되는 적어도 하나의 북극을 가지는 자석을 포함한다. 상기 적어도 하나의 북극의 중심 및 상기 적어도 하나의 남극의 중심 사이의 라인이 x-y 평면 내에 놓인다. 상기 자기장 센서 배치는 또한 중심 및 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)와 교차하는 주반응 평면 내에 배치되는 적어도 하나의 주반응축을 가지는 상기 자기장 센싱 요소를 구비하는 자기장 센서를 포함한다. 상기 자기장 센서는 상기 x-y 평면에 직교하는 사십오도 내의 상기 주반응 평면을 가지는 상기 자석에 근접하여 배치된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서 배치는 임의의 결합으로 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 x-y 평면에 평행하고, 상기 자석의 두 대향하는 표면들 사이의 평면 내에 배치된다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 x-y 평면에 평행하고, 상기 자석의 두 대향하는 표면들 사이에 있지 않은 평면 내에 배치된다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소를 포함한다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 자기저항(magnetoresistance) 요소 또는 수직형 홀(vertical Hall) 요소를 포함한다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 x-y 평면에 직교하는 상기 주반응 평면을 가지는 상기 자석에 근접하여 배치된다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자석은 링 자석을 포함한다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 링 자석은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 포함한다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자석은 라인 자석을 포함한다.
상기 자기장 센서 배치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 라인 자석은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 물체의 이동을 감지하는 방법은 상기 물체를 자석 두께에 의해 분리되는 두 대향하는 표면들을 가지고 적어도 하나의 남극에 근접하여 배치되는 적어도 하나의 북극을 가지는 자석에 부착하는 단계를 포함한다. 상기 적어도 하나의 북극의 중심 및 상기 적어도 하나의 남극의 중심 사이의 라인이 x-y 평면 내에 놓인다. 상기 방법은 또한 상기 자석에 근접하여, 중심 및 자기장 센싱 요소와 교차하는 주반응 평면 내에 배치되는 적어도 하나의 주반응축을 가지는 상기 자기장 센싱 요소를 구비하는 자기장 센서를 배치하는 단계를 포함한다. 상기 자기장 센서는 상기 x-y 평면에 직교하는 사십오도 내의 상기 주반응 평면을 가지고 배치된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 임의의 결합으로 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 자석의 두 대향하는 표면들에 평행하고 이들 사이에 있는 평면 내에 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 자석의 두 대향하는 표면들에 평행하고 이들 사이에 있지 않은 평면 내에 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 자기저항 요소 또는 수직형 홀 요소를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 자기장 센서는 상기 x-y 평면에 직교하는 상기 주반응 평면을 가지는 상기 자석에 근접하여 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자석은 링 자석을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 링 자석은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자석은 라인 자석을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 라인 자석은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 포함한다.
이들 배치들로써, 일반적으로 명백하지 않을 수 있는 우수한 감도를 구현하는 기계적 배치들이 제공된다.
전술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 다음의 도면들의 상세한 설명으로부터 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 기판 내의 공통 주입 영역 상부에 원형으로 배열되는 복수의 수직형 홀 요소들을 가지는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소 및 CVH 센싱 요소에 가까이 배치되는 2극 링 자석을 나타내는 도면이고,
도 1a는 기판 상의 복수의 자기장 센싱 요소들, 예를 들면, 수직형 홀 요소들 또는 자기저항 요소들을 나타내는 도면이며,
도 1b는 기판 상의 자기장 센싱 요소를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 CVH 센싱 요소에 의하거나 도 1a의 자기장 센싱 요소들에 의해 발생될 수 있는 경우의 출력 신호들을 나타내는 그래프이며,
도 3은 감지된 자기장의 방향을 결정하기 위해 CVH 센싱 요소를 이용하는 전자 회로를 나타내는 블록도이고,
도 4는 회전하도록 구성되는 링 자석에 근접하는 자기장 센서를 가지는 자기장 센서 배치를 나타내는 도면이며,
도 5는 회전하도록 구성되는 링 자석에 근접하는 자기장 센서를 가지는 다른 자기장 센서 배치를 나타내는 도면이고,
도 6－도 8은 도 4의 자기장 센서 배치의 행동들을 나타내는 그래프들이며,
도 9－도 11은 도 5의 자기장 센서 배치의 행동들을 나타내는 그래프들이고,
도 12는 선형으로 이동하도록 구성되는 라인 자석에 근접하는 자기장 센서를 가지는 다른 자기장 센서 배치의 도면이다.
본 발명을 설명하기 전에, 일부 도입되는 개념들 및 용어들을 설명한다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall Effect) 요소들, 자기저항(magnetoresistance) 요소들 또는 자기트랜지스터들(magnetotransistor)을 포함할 수 있다. 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 홀 효과 요소들, 예를 들면, 평면형 홀(planar Hall) 요소, 수직형 홀(vertical Hall) 요소 및 원형 홀(circular Hall) 요소가 존재한다. 또한, 알려진 바와 같이, 다른 형태들의 자기저항 요소들, 예를 들면, 거대 자기저항(GMR) 요소, 이방성 자기저항(AMR) 요소, 터널링 자기저항(TMR) 요소, 안티몬화인듐(InSb) 센서 그리고 자기 터널 접합(MTJ)이 존재한다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "센서(sensor)"라는 용어는 센싱 요소 및 다른 구성 요소들을 포함하는 회로나 어셈블리를 기술하는 데 사용된다. 특히, 여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 자기장 센싱 요소 및 상기 자기장 센싱 요소에 연결되는 전자 기기들을 포함하는 회로나 어셈블리를 기술하는 데 사용된다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "중심(center)"이라는 용어는 3차원 물체가 될 수 있는 물체의 측면들이나 외측 경계들 상의 모든 포인트들로부터 등거리 또는 평균 거리에 있는 포인트를 가리키는 데 사용된다. 다르게 명시하지 않는 한, "중심"이라는 용어는 3차원적인 중심을 나타내도록 3차원적인 의미로 사용된다.
알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부는 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축을 갖는 경향이 있고, 전술한 자기장 센싱 요소들의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 직교하는 최대 감도의 축을 갖는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 요소들은 기판에 대해 직교하는 감도의 축들을 갖는 경향이 있는 반면, 자기저항 요소들과 수직형 홀 요소들(원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 센싱 요소들을 포함하여)은 기판에 대해 평행한 감도의 축들을 갖는 경향이 있다.
자기장 센서들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 자기장의 방향의 각도를 감지하는 각도 센서, 전류를 운반하는 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체의 근접을 감지하는 자기 스위치, 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면 링 자석의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.
복수의 수직형 홀 자기장 센싱 요소들을 가지는 원형 수직 홀(CVH) 자기장 센싱 요소가 다음의 예들에서 설명되지만, 동일하거나 유사한 기술들이 임의의 유형의 자기장 센싱 요소들 및 임의의 유형의 자기장 센서들에 적용될 수 있는 점이 인식되어야 한다. 특히, 기술들은 CVH 구조로 배열되지 않으며 관련 전자 회로들을 가자거나 가지지 않는 하나 또는 그 이상의 별도의 수직형 홀 요소들이나 별도의 자기저항 요소들에 적용된다.
도 1을 참조하면, 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소(12)는 그 상부에 배치되는 복수의 수직형 홀 요소들을 가지는 원형 주입 영역(implant region)(18)을 포함하며, 여기서 수직형 홀 요소(12a)는 단지 하나의 예이다. 각 수직형 홀 요소는 복수의 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 네 개 또는 다섯 개의 콘택들)을 가지며, 여기서 수직형 홀 요소 콘택(12aa)은 단지 하나의 예이다.
상기 CVH 센싱 요소(12) 내의, 예를 들면, 다섯 개의 인접하는 콘택들을 가질 수 있는 특정한 수직형 홀 요소(예를 들면, 12a)는, 예를 들면, 다음의 수직형 홀 요소(예를 들면, 12b)와 상기 다섯 개의 콘택들 중의 네 개를 공유할 수 있다. 따라서, 다음의 수직형 홀 요소는 이전의 수직형 홀 요소로부터 하나의 콘택만큼 이동될 수 있다. 이러한 하나의 콘택만큼의 이동들을 위해, 상기 수직형 홀 요소들의 숫자가 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 숫자와 동일하게 되는 점, 예를 들면, 32가 되는 점이 이해될 것이다. 그러나, 다음의 수직형 홀 요소는 상기 이전의 수직형 홀 요소로부터 하나 이상의 콘택만큼 이동될 수 있으며, 이 경우에 상기 CVH 센싱 요소 내에 있는 수직형 홀 요소 콘택들보다 적은 수직형 홀 요소들이 존재하는 점도 이해될 것이다.
수직형 홀 요소 0의 중심은 x-축(20)을 따라 위치하고, 수직형 홀 요소 8의 중심은 y-축(22)을 따라 위치한다. 상기 예시적인 CVH(12)에 있어서, 삼십이 개의 수직형 홀 요소들 및 삼십이 개의 수직형 홀 요소 콘택들이 존재한다. 그러나, CVH는 삼십이 개 보다 많거나 적은 수직형 홀 요소들 및 삼십이 개 많거나 적은 수직형 홀 요소 콘택들을 가질 수 있다.
일부 응용들에 있어서, 남측(14a) 및 북측(14b)을 갖는 원형 자석(14)이 상기 CVH(12) 상부에 배치될 수 있다. 상기 원형 자석(14)은 여기서 x-축(20)에 대해 약 사십오 도의 방향으로 향하게 도시되는 상기 북측(14a)으로부터 상기 남측(14b)까지의 방향을 갖는 자기장(16)을 발생시키려는 경향이 있다. 다른 형상들과 구성들을 가지는 다른 자석들도 가능하다.
일부 응용들에 있어서, 상기 원형 자석(14)은 회전하는 물체(타겟 물체), 예를 들면, 자동차 크랭크 샤프트(crank shaft) 또는 자동차 캠샤프트(camshaft)에 기계적으로 연결되며, 상기 CVH 센싱 요소(12)에 대하여 회전하도록 된다. 이러한 배치로써, 상기 CVH 센싱 요소(12)는 다음에 설명하는 전자 회로와 결합되어 상기 자석(14)의 회전의 각도에 관련되는 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 CVH 센싱 요소(12)는 다른 전자 기기들(도시되지 않음)과 함께 기판(26), 예를 들면, 실리콘 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 CVH 센싱 요소(12)의 중심(24)은 전체 CVH 센싱 요소(12)의 중심에 있다. 상기 CVH 센싱 요소(12)가 매우 작은 깊이(도면 용지 내로)를 가지기 때문에, 상기 중심(24)은 상기 기판(26)의 표면상에 있는 것으로 간주될 수 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 복수의 자기장 센싱 요소들(30a－30h)(또는 선택적으로는, 센서들)은 일반적인 경우에 임의의 유형의 자기장 센싱 요소들이 될 수 있다. 상기 자기장 센싱 요소들(30a－30h)은, 예를 들면, 평면형 홀 요소들, 수직형 홀 요소들 또는 자기저항 요소들이 될 수 있다. 이들 요소들은 또한 다음에 설명하는 전자 회로에 연결될 수 있다. 상기 센싱 요소들(30a－30h)이 수직형 홀 요소들 또는 자기저항 요소들인 실시예들에 대하여, 도 1에 도시한 바와 동일한 방식으로 상기 센싱 요소들(30a－30h)에 근접하여 배치되는 도 1의 자석(14)과 동일하거나 유사한 자석 또한 존재할 수 있다.
상기 센싱 요소들(30a－30h)의 그룹은 다른 전자 기기들(도시되지 않음)과 함께 기판(34), 예를 들면, 실리콘 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 복수의 자기장 센싱 요소들(30a－30h)의 중심(32)은 자기장 센싱 요소들(30a－30h)의 전체 그룹의 중심에 있다. 상기 자기장 센싱 요소들(30a－30h)이 매우 작은 깊이(도면 용지 내로)를 가지기 때문에, 상기 중심(32)은 상기 기판(34)의 표면상에 있는 것으로 간주될 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 자기장 센싱 요소(40)는 다른 전자 기기들(도시되지 않음)과 함께 기판(44) 상에 배치되는 단일의 요소, 예를 들면, 단일의 수직형 홀 요소 또는 단일의 자기저항 요소가 될 수 있다.
상기 자기장 센싱 요소(40)의 중심(42)은 상기 자기장 센싱 요소(40)의 중심에 있다. 상기 자기장 센싱 요소가 매우 작은 깊이(도면 용지 내로)를 가지기 때문에, 상기 중심(42)은 상기 기판(44)의 표면상에 있는 것으로 간주될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 그래프(50)는 CVH 센싱 요소, 예를 들면, 도 1의 CVH 센싱 요소(12) 주위에 CVH 수직형 홀 요소 위치인 n의 단위들로 크기를 갖는 수평축을 가진다. 상기 그래프(50)는 또한 밀리볼트의 단위들로 진폭의 크기를 나타낸 수직축을 가진다.
상기 그래프(50)는 정지되고 사십 오도의 방향으로 향하는 도 1의 자기장으로 연속적으로 취한 상기 CVH의 상기 복수의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호 레벨들을 나타내는 신호(52)를 포함한다.
도 1을 간략히 참조하면, 전술한 바와 같이, 수직형 홀 요소 0은 상기 x-축(20)을 따라 중심을 두며, 수직형 홀 요소 8은 상기 y-축(22)을 따라 중심을 둔다. 예시적인 CVH 센싱 요소(12)에 있어서, 삼십이 개의 수직형 홀 요소 콘택들 및 대응되는 삼십이 개의 수직형 홀 요소들이 존재하며, 각 수직형 홀 요소는 복수의 수직형 홀 요소 콘택들, 예를 들면, 다섯 개의 콘택들을 가진다.
도 2에 있어서, 최대의 양의 신호가 도 1의 자기장(16)과 정렬되는 위치 4에 중심을 두는 수직형 홀 요소로부터 구현되므로, 위치 4에서 상기 수직형 홀 요소의 상기 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 다섯 개의 콘택들) 사이에 도출되는 라인은 상기 자기장에 직교한다. 최대의 음의 신호는 도 1의 자기장(16)에 정렬되는 위치 20에 중심을 두는 수직형 홀 요소로부터 구현되므로, 위치 20에서 상기 수직형 홀 요소의 상기 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 다섯 개의 콘택들) 사이에 도출되는 라인 또한 상기 자기장에 직교한다.
사인파(54)는 상기 신호(52)의 이상적인 행동을 보다 분명하게 나타내도록 제공된다. 상기 신호(52)는 수직형 홀 요소 오프셋(offset)들로 인해 변화들을 가지며, 이들은 각 요소에 대한 오프셋 에러(offset error)들에 따라 요소 출력 신호들을 상기 사인파(54)에 대하여 어느 정도까지 임의로 너무 높거나 너무 낮게 하는 경향이 있다. 상기 오프셋 신호 에러들은 바람직하지 않다. 일부 실시예들에서, 상기 오프셋 에러들은 각 수직형 홀 요소를 "초핑(chopping)"하여 감소될 수 있다. 초핑은 각 수직형 홀 요소의 수직형 홀 요소 콘택들이 다른 구성들에서 동작되고, 각 수직형 홀 요소로부터 복수의 출력 신호들을 발생시키도록, 신호들이 각 수직형 홀 요소의 수직형 홀 요소 콘택들의 다른 것들로부터 수신되는 프로세스로 이해될 것이다. 상기 복수의 신호들은 산술적으로 처리될(예를 들면, 합해지거나 그렇지 않으면 평균화된다) 수 있으므로 낮은 오프셋을 가지는 신호를 가져올 수 있다.
도 1의 CVH 센싱 요소(12)의 전체 동작 및 도 2의 신호(52)의 발생은 2008년 5월 28일에 출원되었고, PCT 공개 특허 제WO2008/145662호로 영어로 공개된 전술한 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭: "평면 내의 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서(Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane)")에 보다 상세하게 기재되어 있다.
PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각 수직형 홀 요소의 콘택들의 그룹들은 각 수직형 홀 요소로부터 초프된(chopped) 출력 신호들을 발생시키도록 멀티플렉스된(multiplexed) 또는 초프된 배치에 사용될 수 있다. 이후에 또는 병렬로(즉, 동시에), 인접하는 수직형 홀 요소 콘택들의 새로운 그룹(즉, 새로운 수직형 홀 요소)이 선택될 수 있으며, 이는 상기 이전의 그룹으로부터의 하나 또는 그 이상의 요소들에 의해 오프셋될 수 있다. 상기 새로운 그룹은 상기 다음의 그룹으로부터 다른 초프된 출력 신호를 발생시키도록 상기 멀티플렉스된 또는 초프된 배열에 사용될 수 있고, 계속 그렇게 될 수 있다.
상기 신호(52)의 각 스텝은 각 스텝은 수직형 홀 요소 콘택들의 각 하나의 그룹으로부터의, 즉 수직형 홀 요소의 각 하나로부터의 초프된 출력 신호를 나타낼 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 초핑이 수행되지 않으며, 상기 신호(52)의 각 스텝은 수직형 홀 요소 콘택들의 각 하나의 그룹으로부터의, 즉 수직형 홀 요소의 각 하나로부터의 초프되지 않은 출력 신호를 나타낸다. 따라서, 상기 그래프(52)는 상술한 수직형 홀 요소들의 그룹핑(grouping) 및 초핑이 수행되거나 되지 않은 CVH 출력 신호를 나타낸다.
상기 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호에 기재된 기술들을 이용하여, 상기 신호(52)의 위상(예를 들면, 상기 신호(54)의 위상)이 발견될 수 있고, 상기 CVH 센싱 요소(12)에 대하여 도 1의 자기장(16)의 향하는 방향을 식별하는 데 사용될 수 있는 점이 이해될 것이다.
이제 도 3을 참조하면, 자기장 센서(70)는 센싱부(sensing portion)(71)를 포함한다. 상기 센싱부(71)는 복수의 CVH 센싱 요소 콘택들, 예를 들면, CVH 센싱 요소 콘택(73)을 갖는 CVH 센싱 요소(72)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 삼십이 개의 수직형 홀 요소들 및 대응되는 삼십이 개의 CVH 센싱 요소 콘택들이 존재한다. 다른 실시예들에서, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 육십사 개의 수직형 홀 요소들 및 대응되는 육십사 개의 CVH 센싱 요소 콘택들이 존재한다. 그러나, CVH 센싱 요소는 삼십이 개 보다 많거나 적은 수직형 홀 요소들 및 삼십이 개 보다 많거나 적은 CVH 센싱 요소 콘택들을 가질 수 있다.
자석(도시되지 않음)은 상기 CVH 센싱 요소(72)에 근접하여 배치될 수 있고, 타겟 물체(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 상기 자석은 도 1의 자석(14)과 동일하거나 유사할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 CVH 센싱 요소(72)는 복수의 수직형 홀 요소들을 가질 수 있고, 각 수직형 홀 요소는 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹(예를 들면, 다섯 개의 수직형 홀 요소 콘택들)을 포함하며, 여기서 상기 수직형 홀 요소 콘택(73)은 단지 하나의 예이다.
일부 실시예들에 있어서, 스위칭 회로(74)는 상기 CVH 센싱 요소(72)로부터 연속하는 CVH 차동 출력 신호들(differential output signals)(72a, 72b)을 제공할 수 있다.
상기 CVH 차동 출력 신호들(72a, 72b)은 상기 CVH 센싱 요소(72) 주위의 차례로 취해진 연속적인 출력 신호들로 구성되며, 여기서 각 출력 신호는 분리된 신호 경로 상에 발생되고 상기 스위칭 회로(74)에 의해 상기 차동 출력 신호(72a, 72b)의 경로 내로 스위치된다. 도 2의 신호(52)는 상기 차동 신호(72a, 72b)를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 차례로 취해진 CVH 출력 신호들의 스위치된 세트인 xn＝x0 내지 xN-1로 나타낼 수 있으며, 여기서 n은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소 위치(즉, 수직형 홀 요소를 형성하는 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹의 위치)와 동일하고, 이 경우에 N개의 이러한 위치들이 존재한다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들(각기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹을 포함하는)의 숫자는 센싱 요소 위치들의 전체 숫자인 N과 동일하다. 다시 말하면, 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 연속적인 출력 신호들로 구성될 수 있으며, 여기서 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 상기 스위칭 회로(74)가 하나의 증가분으로 상기 CVH 센싱 요소(72)의 수직형 홀 요소들 주위에서 증가함에 따라 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 각각의 것들과 연관되며, N은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 숫자와 동일하다. 그러나, 다른 실시예들에서, 증가분들이 하나의 수직형 홀 요소 보다 클 수 있으며, 이 경우에 N은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 숫자보다 작다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72)는 삼십이 개의 수직형 홀 요소들을 가지며, 즉 N＝32이며, 각 스텝은 하나의 수직형 홀 요소 콘택 위치(즉, 하나의 수직형 홀 요소 위치)의 스텝이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내에 삼십이 개보다 많거나 삼십이 개보다 적은 수직형 홀 요소들, 예를 들면 육십사 개의 수직형 홀 요소들이 존재할 수 있다. 또한, 수직형 홀 요소 위치들인 n의 증가분들은 하나의 수직형 홀 요소 콘택보다 클 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 다른 스위칭 회로(76)가 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 그룹들의 전술한 "초핑"을 제공할 수 있다. 초핑은 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹, 예를 들면, 하나의 수직형 홀 요소를 형성하는 다섯 개의 수직형 홀 요소 콘택들이 복수의 다른 연결 구성들 내의 전류 소스들(86)로 구동되고, 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)를 발생시키도록, 신호들이 대응되는 다른 구성들 내의 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹으로부터 수신되는 배치로 이해될 수 있을 것이다. 이에 따라, 각 수직형 홀 요소 위치인 n에 따라, 상기 초핑 동안에 복수의 연속하는 출력 신호들이 존재할 수 있고, 이후에 상기 그룹이, 예를 들면, 하나의 수직형 홀 요소 콘택의 증가분에 의해 새로운 그룹으로 증가된다.
상기 센싱부(71)는 또한 상기 CVH 센싱 요소(72)를 구동시키도록 구성되는 전류 소스들(86)을 포함할 수 있다.
전류 소스들(86)이 도시되지만, 다른 실시예들에서, 상기 전류 소소들(86)은 전압 소스들로 대체될 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 동일하거나 다른 주파수들을 가질 수 있는 클록 신호(clock signal)들(78a, 78b, 78c)을 제공하는 발진기(oscillator)(78)를 포함한다. 분주기(divider)(80)는 상기 클록 신호(78a)를 수신하도록 연결되고, 분주된(divided) 클록 신호(80a)를 발생시키도록 구성된다. 스위치 제어 회로(82)는 상기 분주된 클록 신호(80a)를 수신하도록 연결되고, 스위치 제어 신호들(82a)을 발생시키도록 구성되며, 이들은 상기 CVH 센싱 요소(72) 주위의 순서화(sequencing)를 제어하며, 선택적으로는 상술한 방식들로 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 그룹들의 초핑을 컨트롤하도록 상기 스위칭 회로들(74, 76)에 의해 수신된다.
상기 자기장 센서(70)는 상기 클록 신호(78c)를 수신하도록 연결되고, 여기서는 "각도 업데이트 클록(angle update clock)" 신호로도 언급되는 분주된 클록 신호(88a)를 발생시키도록 구성되는 분주기(88)를 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 x-y 방향 성분 회로(direction component circuit)(90)를 포함한다. 상기 x-y 방향 성분 회로(90)는 상기 CVH 차동 출력 신호들(72a, 72b)을 수신하도록 연결되는 증폭기(amplifier)(92)를 포함할 수 있다. 상기 증폭기(92)는 증폭된 신호(92a)를 발생시키도록 구성된다. 대역 통과 필터(bandpass filter)(94)는 상기 증폭된 신호(92a)를 수신하도록 연결되고, 필터링된 신호(94a)를 발생시키도록 구성된다. 히스테리시스(hysteresis)를 갖거나 갖지 않는 비교기(comparator)(96)는 상기 필터링된 신호(94a)를 수신하도록 구성된다. 상기 비교기(96)는 또한 임계 신호(threshold signal)(120)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(96)는 상기 필터링된 신호(94a)와 상기 임계 신호(120)의 비교에 의해 생성되는 임계화된(thresholded) 신호(96a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 x-y 방향 성분 회로(90)는 또한 상기 분주된 클록 신호(88a)를 수신하도록 연결되는 증폭기(114)를 포함한다. 상기 증폭기(114)는 증폭된 신호(114a)를 발생시키도록 구성된다. 대역 통과 필터(116)는 상기 증폭된 신호(114a)를 수신하도록 연결되고, 필터링된 신호(116a)를 발생시키도록 구성된다. 비교기(118)는 히스테리시스를 가지거나 갖지 않고 상기 필터링된 신호(116a)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(118)는 또한 임계 신호(122)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(118)는 상기 필터링된 신호(116a)와 상기 임계 신호(122)의 비교에 의해 임계화된 신호(118a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 대역 통과 필터들(94, 116)은 1/T과 동일한 중심 주파수들을 가질 수 있으며, 여기서 T는 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 모두를 샘플링하는 데 걸리는 시간이다.
상기 증폭기(114), 상기 대역 통과 필터(116) 및 상기 비교기(118)가 상기 증폭기(92), 상기 대역 통과 필터(94) 및 상기 비교기(96)로 구성되는 상기 회로 채널의 지연(delay)과 정합되기 위하여 상기 분주된 클록 신호(88a)의 지연을 제공하는 점이 이해되어야 할 것이다. 상기 정합된 지연들은 특히 상기 자기장 센서(70)의 온도 편위(excursions) 동안에 위상 정합(phase matching)을 제공한다.
카운터(counter)(98)는 가능 입력(enable input)에서 상기 임계화된 신호(96a)를 수신하고, 클록 입력에서 상기 클록 신호(78b)를 수신하며, 리셋 입력 입력에서 상기 임계화된 신호(118a)를 수신하도록 연결될 수 있다.
상기 카운터(98)는 상기 임계화된 신호(96a) 및 상기 임계화된 신호(118a) 사이의 위상 차이를 나타내는 카운트(count)를 갖는 위상 신호(98a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 위상 천이(phase shift) 신호(98a)는 상기 분주된 클록 신호(88a)의 에지 상에 래치되는 래치(latch)(100)에 의해 수신된다. 상기 래치(100)는 여기서는 "x-y 각도 신호(angle signal)"로도 언급되는 래치된(latched) 신호(100a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 래치된 신호(100a)가 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 감지되는 상기 자기장의 각도의 방향을 나타내는 값을 가지며, 이에 따라 상기 자석 및 타겟 물체의 각도를 가지는 다중 비트 디지털 신호인 점이 분명해질 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 클록 신호들(78a, 78b, 78c)은 각기 약 30㎒의 주파수를 가지고, 상기 분주된 클록 신호(80a)는 약 8㎒의 주파수를 가지며, 상기 각도 업데이트 클록 신호(88a)는 약 30㎑의 주파수를 가진다. 그러나 다른 실시예들에서, 상기 초기 주파수들은 이들 주파수들보다 높거나 낮을 수 있다.
상기 자기장 센서(70)로써, 상기 x-y 각도 신호(100a)의 업데이트 속도가 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 상기 수직형 홀 요소들 모두가 총괄적으로 샘플링되는 속도와 같은 속도에서 발생되는 점이 분명해질 것이다.
이제 도 4를 참조하면, 자기장 센서 배치(arrangement)(120)는 자석 두께에 의해 분리되는 두 대향하는 표면들(126a, 126b)을 갖는 자석(126)(예를 들면, 링 자석)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 표면들(126a, 126b)은 평탄하거나 및/또는 평행하다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 자석(126)의 표면들(126a, 126b)이 불규칙할 수 있다.
상기 자석(126)은 적어도 하나의 북극 및 적어도 하나의 남극을 가지지만, 복수의 북극들 및/또는 복수의 남극들을 가질 수 있다. 상기 적어도 하나의 북극의 중심 및 상기 적어도 하나의 남극의 중심 사이의 라인(도시되지 않음)은 x-y 평면 내에 놓인다(도시된 축들).
상기 자석(126)은 타겟 물체(128), 예를 들면, 회전하도록 구성되는 샤프트에 연결될 수 있다.
자기장 센서(122)는 기판(도시되지 않음) 상에 배치되는 내부의 자기장 센싱 요소(도시되지 않음)를 가진다. 상기 자기장 센서(122)는 도 3의 자기장 센서(70)와 동일하거나 유사한 회로들로 구성될 수 있다.
상기 자기장 센서(122)는 리드(lead)들을 가질 수 있고, 여기서 리드(124)는 단지 하나의 예이며, 이들은 회로 기판(도시되지 않음)에 연결되거나 납땜되도록 구성된다. 상기 자기장 센서 및 내부의 자기장 센싱 요소는 상기 자기장 센싱 요소가 자장 민감하고 상기 자기장 센싱 요소가 작은 감도를 가지거나 가지지 않는 것에 직교하는 방향으로 주반응 평면(예를 들면, 상기 x-y 평면에 평행한) 내에 배치되는 적어도 하나의 주반응축(major response axis)(125)을 가진다.
앞서의 논의로부터 CVH 센싱 요소가 주반응 평면 내에 배치되는 복수의 주반응축들을 가지는 점이 이해될 것이다.
상기 자기장 센서 배치(120)에 있어서, 상기 자기장 센서(122)가 도시된 배향으로 상기 자석(126)에 대해 배치되므로, 상기 주반응축(125)은 상기 제1 및 제2 표면들(126a, 126b)의 평면들에 각기 평행하고 그 사이의 주반응 평면 내에 배치된다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서(122)는 주반응축(125)이 상기 제1 및 제2 표면들(126a, 126b)의 평면들 사이를 지나지 않도록 배치된다.
상기 자기장 센서(122)는 상기 자석(126)의 에지로부터 떨어진 거리(130)에 배치된다.
여기서 자력선(magnetic field line)(132)은 단지 하나의 예인 자력선들은 상기 북극으로부터 상기 남극까지 다양한 경로들을 가지지만, 상기 자석(126)의 에지에서 대체로 상기 북극으로부터 상기 남극까지 돌아가는 경로를 따른다. 상기 자력선(132)은 상기 돌아가는 경로들의 하나의 일부를 나타낸다. 상기 자기장 센서(122)는 상기 자기장, 예를 들면, 132에 반응한다.
상기 자기장 센서(122)는 상기 거리(130)가 작고 상기 자력선(132)이 상기 주반응축(135)에 대체로 평행한 방향으로 상기 자기장 센서(122)를 통과하도록 배치된다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 자석(126)은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 가진다.
보다 작은 거리(130)가 상기 자기장 센서(122) 및 내부의 자기장 센싱 요소들에 의해 감지되는 보다 높은 자기장의 결과로 되는 점이 인식될 것이다. 그러나, 상기 자기장 센서(122)의 이러한 배향은, 특히 회로 기판(도시되지 않음)에 연결될 때, 상기 자기장 센서(122), 특히 상기 자기장 센서(122) 내의 자기장 센싱 요소(도시되지 않음)와 상기 자석(126) 사이에 비교적 큰 거리(130)를 가져온다.
이제 도 5를 참조하면, 자기장 센서 배치(140)는 자석 두께에 의해 분리되는 두 대향하는 표면들(146a, 146b)을 가지고 적어도 하나의 남극(S)에 근접하여 배치되는 적어도 하나의 북극(N)을 가지는 자석(146)(예를 들면, 링 자석)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 표면들(146a, 146b)은 평탄하거나 및/또는 나란하다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 자석(146)의 표면들(146a, 146b)이 불규칙할 수 있다.
상기 적어도 하나의 북극의 중심 및 상기 적어도 하나의 남극의 중심 사이의 라인(도시되지 않음)은 x-y 평면 내에 놓인다(도시된 축들).
상기 자석(146)은 타겟 물체(148), 예를 들면, 회전하도록 구성되는 샤프트에 연결될 수 있다.
자기장 센서(144)는 중심 및 상기 자기장 센싱 요소와 교차하는 주반응 평면 내에 배치되는 적어도 하나의 주반응축(145)을 구비하는 자기장 센싱 요소(도시되지 않음)를 가진다. 상기 자기장 센서(144)는 도 3의 자기장 센서(70)와 동일하거나 유사한 회로들로 구성될 수 있다. 상기 자기장 센서(144)는 상기 주반응축(145) 및 상기 x-y 평면에 직교하는 약 사십 오도 이내의 주반응 평면을 갖는 상기 자석(146)에 근접하여 배치된다. 일부 실시예들에서, 상기 주반응축(145) 및 주반응 평면은 상기 x-y 평면에 대해 직교한다.
앞서의 논의로부터 CVH 센싱 요소가 주반응 평면 내에 배치되는 복수의 주반응축들을 가지는 점이 이해될 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서(144) 내의 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 두 대향하는 표면들(146a, 146b)에 평행하고 이들 사이의 평면 내에 배치된다.
도시된 바와 같은 다른 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 두 대향하는 표면들(146a, 146b)에 평행하며, 이들 사이에 있지 않은 평면 내에 배치된다.
상기 자기장 센서(144) 내의 자기장 센싱 요소는 상기 자석(146)의 에지로부터 y 방향으로 거리(150)에 및 z 방향으로 거리(154)에 배치된다. 상기 거리(150)는 도 4의 거리(130)보다 작을 수 있다.
여기서 자력선(152)이 단지 하나의 예인 자력선들은 상기 북극으로부터 상기 남극까지 다양한 경로들을 취한다. 상기 자력선(152)은 도 4의 자력선(132)과 동일하거나 유사하다. 상기 자기장 센서(144)는 상기 자기장, 예를 들면, 상기 자석(146)에 의해 발생되는 152에 반응한다.
상기 자기장 센서(144)가 이러한 자력선들, 예를 들면, 상기 자력선(152)이 상기 주반응축(145)에 평행하고 및 이에 따라 상기 주반응 평면에 평행한 방향으로 상기 자기장 센서(144)를 통과하고, 특히 상기 자기장 센서(144) 내의 자기장 센싱 요소를 통과하는 위치에 배치될 수 있는 점이 인식될 것이다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 자석(146)은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 가진다.
상기 자기장 센서(144)가 도 4의 자기장 센서(122)와 동일하거나 유사한 감도 및 에러로 행동하는 것이 바람직하다. 다음 도 6－8의 그래프들은 도 4의 자기장 센서 배치(120)에 대한 감도와 에러들을 나타낸다. 다음 도 9－도 11의 그래프들은 도 5의 자기장 센서 배치(140)에 대한 감도와 에러들을 나타낸다.
이제 도 6을 참조하면, 그래프(150)는 자석, 예를 들면, 도 4의 자석(126)의 각도 회전을 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수평축을 가진다. 상기 그래프(150)는 또한 x-y 평면, 예를 들면, 도 4의 x-y 평면 내의 테슬라(tesla) 단위로 자기장의 크기를 나타낸 수직축을 포함한다.
곡선들(152－170)은 상기 자석(126)이 회전함에 따라 z-방향(도 4의 축들 참조)으로 상기 자기장 센서(122)의 다른 위치들에 대하여 자기장 센서, 예를 들면, 도 4의 자기장 센서(122) 및 특히 상기 자기장 센서(122) 내의 자기장 센싱 요소에 의해 감지되는 자기장들을 나타낸다. 상기 곡선들(152－170)을 발생시키기 위해, 도 4의 자석(126)이 하나의 북극 및 하나의 남극을 가지는 것으로 상정한다. 또한, 도 4의 거리(130)가 약 1㎜인 것으로 상정한다. 또한, 상기 자석(126)이 상기 제1 및 제2 표면들(126a, 126b) 사이에 약 3㎜의 두께를 가지는 것으로 상정한다.
상기 곡선(152)은 영(zero) 밀리리터에 상응하는 상기 z-방향으로 상기 자기장 센서(122)의 일부를 나타내며, 이는 상기 y-축 상에 중심을 두는 상기 자기장 센서(즉, 상기 자기장 센서(122) 내의 자기장 센싱 요소)와 동등하며, 상기 자석(126)의 제1 및 제2 대향하는 표면들(126a, 126b) 사이의 중간이다.
상기 나머지 곡선들(154－170)은 도 4의 z-방향을 따라 각기 0.5밀리미터의 증가분들로 상기 자기장 센싱 요소의 위치들을 나타낸다.
2.5밀리미터의 z-방향 위치에 대응되는 상기 곡선(162)은 상기 자석의 360도의 회전에 대해 작지만 균일한 자기장 진폭을 가진다.
이제 도 7을 참조하면, 그래프(180)는 자석, 예를 들면, 도 4의 자석(126)의 각도 회전을 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수평축을 가진다. 상기 그래프(180)는 또한 산정된 각도 에러를 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수직축을 포함한다.
곡선들(182－200)은 상기 자석(126)이 회전함에 따라 도 4의 자기장 센서(122)의 다양한 위치들에서, 특히 z-방향으로 상기 자기장 센서 회로의 다른 위치들(도 4의 축들 참조)에 대하여 상기 자석(126)의 회전 각도에 대한 감지된 자기장들의 향하는 방향들의 각도 에러들을 나타낸다. 상기 곡선들(182－200)을 발생시키기 위하여, 도 4의 자석(126)이 하나의 북극 및 하나의 남극을 가지는 것으로 다시 상정한다. 또한, 도 4의 거리(130)가 약 1㎜인 것으로 상정한다. 또한, 상기 자석(126)이 상기 제1 및 제2 표면들(126a, 126b) 사이의 약 3㎜의 두께를 가지는 것으로 상정한다.
상기 곡선(182)(상기 곡선(184) 뒤에 감춰진)은 영 밀리미터에 대응되는 상기 z-방향으로 상기 자기장 센서(122)의 위치를 나타내며, 이는 상기 y-축 상에 중심을 두는 상기 자기장 센서(즉, 상기 자기장 센서(122) 내의 상기 자기장 센싱 요소)와 동등하고, 상기 자석(126)의 제1 및 제2 대향하는 표면들(126a, 126b) 사이의 중간이다.
상기 나머지 곡선들(184－200)은 도 4의 z-방향을 따라 0.5밀리미터의 증가분들로 상기 자기장 센싱 요소의 위치들을 나타낸다. 상기 곡선(192)이 약 +/- 사도의 가장 낮은 각도 에러들을 가지는 점을 알 수 있다. 상기 곡선(192)은 2.5밀리미터의 상기 z-방향으로의 오프셋에 대응되며 도 6의 곡선(162)에 대응된다.
이제 도 8을 참조하면, 그래프(210)는 자석, 예를 들면, 도 4의 자석(126)의 각도 회전을 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수평축을 가진다. 상기 그래프(210)는 또한 산정된 각도 에러를 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수직축을 포함한다.
곡선들(212－222)은 상기 자석(126)이 회전함에 따라 도 4의 자기장 센서(122)의 다양한 위치들에서, 특히 상기 y-방향으로 상기 자기장 센서(122)의 다른 위치들(도 4의 축들 참조)에 대하여 상기 자석(126)의 회전 각도에 대한 감지된 자기장들의 향하는 방향들의 각도 에러들을 나타낸다. 상기 곡선들(212－222)을 발생시키기 위하여, 도 4의 자석(126)이 하나의 북극 및 하나의 남극을 가지는 것으로 다시 상정한다. 또한, 상기 자석(126)이 상기 제1 및 제2 표면들(126a, 126b) 사이에 약 3㎜의 두께를 가지는 것으로 상정한다.
상기 곡선(212)은 일 밀리미터에 대응되고 상기 자석(126)의 제1 및 제2 대향하는 표면들(126a, 126b) 사이의 중간에 중심을 두는 상기 y-방향을 따른 상기 자기장 센서(122)의 일부(즉, 상기 자기장 센서(122) 내의 자기장 센싱 요소)를 나타낸다. 상기 곡선들(212－222)은 도 6의 곡선(152) 및 도 7의 곡선(182)을 발생시키도록 상기 자기장 센서(122)의 위치들에 대응되는 영 밀리미터의 상기 자기장 센서(122)(즉, 상기 자기장 센서(122) 내의 상기 자기장 센싱 요소)의 z-방향 위치에 대해 발생된다.
상기 나머지 곡선들(214－222)은 도 4의 x-방향을 따라 0.5밀리미터의 증가분들로 상기 자기장 센싱 요소의 위치들을 나타낸다. 상기 곡선들(214－222)이 대략적으로 동일한 에러들을 가지는 점을 알 수 있다. 따라서, 상기 y-축의 방향으로 상기 자기장 센서(122)의 이동 또는 배치 에러(즉, 에어 갭(air gap)의 변화들)가 감지된 자기장의 정확도에 매우 많은 영향을 미치지는 않는 점이 인식되어야 한다.
이제 도 9를 참조하면, 그래프(240)는 자석, 예를 들면, 도 5의 자석(146)의 각도 회전을 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수평축을 가진다. 상기 그래프(240)는 또한 x-y 평면, 예를 들면, 도 5의 x-y 평면 내의 테슬라 단위로 자기장의 크기를 나타낸 수직축을 포함한다.
곡선들(242－260)은 상기 자석(146)이 회전함에 따라 z-방향으로의 상기 자기장 센서(144)의 다양한 위치들(도 5의 축들 참조)에 대하여 자기장 센서, 예를 들면, 도 5의 자기장 센서(144) 및 특히 상기 자기장 센서(144) 내의 자기장 센싱 요소에 의해 겪는 자기장들을 나타낸다. 상기 곡선들(242－260)을 발생시키기 위해, 도 5의 자석(146)이 하나의 북극 및 하나의 남극을 가지는 것으로 상정한다. 또한, 도 5의 거리(150)가 약 1㎜인 것으로 상정한다. 또한, 상기 자석(146)이 상기 제1 및 제2 표면들(146a, 146b) 사이에 약 3㎜의 두께를 가지는 것으로 상정한다.
상기 곡선(242)은 영 밀리미터에 대응되는 상기 z-방향으로 상기 자기장 센서(144)의 위치를 나타내고, 이는 상기 y-축 상에 중심을 두는 상기 자기장 센서(144)(즉, 상기 자기장 센서(144) 내의 상기 자기장 센싱 요소)와 동일하며, 상기 자석(146)의 제1 및 제2 대향하는 표면들(146a, 146b) 사이의 중간이다.
상기 나머지 곡선들(244－260)은 도 5의 z-방향을 따라 0.5밀리미터의 증가분들로 자기장 센싱 요소의 위치들을 나타낸다.
1.0밀리미터의 z-방향 위치에 대응되는 상기 곡선(246)은 가장 작은 자기장 진폭을 가지는 곡선이며, 센서 해상도의 측면에서 최적의 위치의 결과로 된다.
이제 도 10을 참조하면, 그래프(270)는 자석, 예를 들면, 도 5의 자석(146)의 각도 회전을 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수평축을 가진다. 상기 그래프(270)는 또한 산정된 각도 에러를 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수직축을 포함한다.
곡선들(272－290)은 상기 자석(146)이 회전함에 따라 도 5의 자기장 센서(144)의 다양한 위치들에서, 특히 z-방향으로 상기 자기장 센서(144)의 다른 위치들(도 5의 축들 참조)에 대하여 상기 자석(146)의 회전 각도에 대한 감지된 자기장들의 향하는 방향들의 각도 에러들을 나타낸다. 상기 곡선들(272－290)을 발생시키기 위해, 도 5의 자석(146)이 하나의 북극 및 하나의 남극을 가지는 것으로 다시 상정한다. 또한, 도 5의 거리(150)가 약 1㎜인 것으로 상정한다. 또한, 상기 자석(146)이 상기 제1 및 제2 표면들(146a, 146b) 사이에 약 3㎜의 두께를 가지는 것으로 상정한다.
상기 곡선(272)은 영 밀리미터에 대응되는 상기 z-방향으로 상기 자기장 센서(144)의 위치를 나타내며, 이는 상기 y-축 상에 중심을 두는 상기 자기장 센서(144)(즉, 상기 자기장 센서(144) 내의 상기)와 동일하며, 상기 자석(146)의 제1 및 제2 대향하는 표면들(146a, 146b) 사이의 중간이다. 상기 곡선(272)으로 나타내는 위치에서, 상기 자기장 센서(144)의 에러들은 최대 반응 방향(145)으로 자기장의 부존재 또는 부존재의 부근으로 인해 높다.
상기 나머지 곡선들(274－290)은 도 5의 z-방향을 따라 0.5밀리미터의 증가분들로 상기 자기장 센싱 요소의 위치들을 나타낸다. 상기 곡선(276)이 약 +/- 팔도의 가장 낮은 각도 에러를 가지는 점을 알 수 있다. 상기 곡선(276)은 0.1밀리미터의 상기 z-방향으로의 오프셋에 대응되고, 도 9의 곡선(246)에 대응된다.
이제 도 11을 참조하면, 그래프(300)는 자석, 예를 들면, 도 5의 자석(146)의 각도 회전을 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수평축을 가진다. 상기 그래프(300)는 또한 산정된 각도 에러를 도의 단위들로 나타낸 크기를 갖는 수직축을 포함한다.
곡선들(302－312)은 상기 자석(146)이 회전함에 따라 도 5의 자기장 센서(144)의 다양한 위치들에서, 특히 y-방향으로 상기 자기장 센서(144)의 다른 위치들(도 5의 축들 참조)에 대하여 상기 자석(146)의 회전 각도에 대한 감지된 자기장들의 향하는 방향들의 각도 에러들을 나타낸다. 상기 곡선들(302－312)을 발생시키기 위해, 도 5의 자석(146)이 하나의 북극 및 하나의 남극을 가지는 것으로 다시 상정한다. 또한, 상기 자석(146)이 상기 제1 및 제2 표면들(146a, 146b) 사이에 약 3㎜의 두께를 가지는 것으로 상정한다.
상기 곡선(302)은 영 밀리미터에 대응되는 상기 y-방향으로 및 상기 자석(146)의 제1 및 제2 대향하는 표면들(146a, 146b) 사이의 중심 위치로부터 상기 z-방향을 따라 1.5㎜ 이동된 상기 자기장 센서(144)(즉, 상기 자기장 센서(144) 내의 상기 자기장 센싱 요소)의 위치를 나타낸다. 상기 곡선들(302－312)은 도 9의 곡선(248) 및 도 10의 곡선(278)을 발생시키도록 상기 자기장 센서(144)의 위치들에 대응되는 1.5밀리미터의 상기 자기장 센서(144)의 z-방향 위치에 대해 발생된다.
상기 나머지 곡선들(304－312)은 도 5의 y-방향을 따라 0.5밀리미터의 증가분들로 상기 자기장 센싱 요소의 위치들을 나타낸다. 상기 곡선들(214－222)이 동일한 에러들을 가지지 않는 점을 알 수 있다. 따라서, 상기 y-축의 방향으로 자기장 센서(144)의 이동 또는 배치(즉, 에어 갭의 변화들)가 감지된 자기장의 정확도에 영향을 미치지 않는 점이 인식되어야 한다.
도 6－도 8과 도 9－도 11의 비교에 의해, 도 5의 자기장 센서 배치(140)가 도 4의 자기장 센서 배치(120)와 유사하거나 우수한 정확도들을 구현할 수 있는 점을 알 수 있다.
이제 도 12를 참조하면, 자기장 센서 배치(320)는 자석 두께에 의해 분리되는 두 대향하는 표면들(326a, 326b)을 가지는 자석(326)을 포함한다. 상기 자석(326)은 적어도 하나의 북극 및 적어도 하나의 남극을 가지지만, 도시된 바와 같이 복수의 북극들 및/또는 복수의 남극들을 가질 수 있다.
상기 자석(326)은 타겟 물체(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.
자기장 센서(322)는 중심 및 상기 자기장 센싱 요소(323)와 교차하는 주반응 평면(예를 들면, y-z 평면에 평행한) 내에 배치되는 적어도 하나의 주반응축(324)을 가지는 자기장 센싱 요소(예를 들면, CVH 센싱 요소(323))를 가진다. 상기 자기장 센서(324)는 x-y 평면에 직교하는 사십오도 이내의 상기 주반응 평면을 가지고 상기 자석(326)에 근접하여 배치된다. 일부 실시예들에서, 상기 주반응 평면은 상기 x-y 평면에 직교한다.
도시된 바와 같은 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소(예를 들면, 323)의 중심은 상기 두 대향하는 표면들(326a, 326b)에 평행하고 이들 사이에 있지 않은 평면 내에 배치된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 두 대향하는 표면들(326a, 322b) 사이의 평면 내에 배치된다.
여기서 자기력선(330)이 단지 하나의 예인 자기력선들은 북극으로부터 남극까지 다양한 경로들을 취한다. 상기 자기장 센서(322)는 상기 자기장, 예를 들면, 상기 자석(326)에 의해 발생되는 330에 반응한다.
상기 자기장 센서(322)가 자기력선들, 예를 들면, 상기 자력선(330)이 상기 주반응축(324)에 대체로 평행한 방향으로 상기 자기장 센서(322)를 통과하고, 특히 상기 자기장 센서(322) 내의 상기 자기장 센싱 요소를 통과하는 위치에 배치될 수 있는 점이 인식될 것이다.
상기 자기장 센서 배치(320)로써, 방향들(328)로 이동하도록 구성되는 상기 자석(326)의 선형적인 위치는 상기 자기장 센서(322)에 의해 감지될 수 있다.
여기서 언급되는 모든 참조 문헌들은 그 개시 사항들이 여기에 참조로 포함된다.
상술한 바에서는 본 발명의 주제인 다양한 개념들, 구조들 및 기술들을 예시하는 데 기여하는 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이들 개념들, 구조들 및 기술들을 포괄하는 다른 실시예들도 이용될 수 있는 점이 명백할 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범주가 설시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해 한정되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 두 평행한 대향하는 주표면들을 가지는 자석을 포함하며, 상기 두 대향하는 주표면들은 x-y-z 카테시안(Cartesian) 좌표의 x-y 평면에 평형하게 배치되고, 상기 두 대향하는 주표면들은 자석 두께에 의해 분리되며, 상기 x-y 평면에 평행하고 상기 두 대향하는 주표면들의 하나를 둘로 나누는 라인을 포함하고, 상기 두 대향하는 주표면들의 하나는 상기 둘로 나누는 라인의 일측 상의 적어도 하나의 북극 자화 및 상기 둘로 나누는 라인의 타측 상의 적어도 하나의 남극 자화를 가지며;
    중심 및 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)와 교차하는 주반응 평면 내에 배치되는 적어도 하나의 주반응축을 가지는 상기 자기장 센싱 요소를 구비하는 자기장 센서를 포함하고, 상기 자기장 센서는 상기 x-y 평면에 직교하는 사십오도 내에서 상기 주반응 평면 및 상기 x-y 평면에 직교하는 사십오도 내에서 상기 주반응축과 상기 자석에 근접하여 배치되며,
    상기 자기장 센서의 상기 자기장 센싱 요소는 상기 자석의 단부로부터 y 방향으로 제1 거리 및 상기 자석의 단부로부터 z 방향으로 제2 거리에 배치되고, 상기 제1 및 제2 거리들은 상기 자석의 회전 각도에 대한 감지되는 자기장들이 향하는 방향들의 각도 에러를 감소시키도록 선택되는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 x-y 평면에 평행하고, 상기 자석의 두 대향하는 주표면들 사이의 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 x-y 평면에 평행하고, 상기 자석의 두 대향하는 주표면들 사이에 있지 않은 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 자기저항(magnetoresistance) 요소 또는 수직형 홀(vertical Hall) 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 x-y 평면에 직교하는 상기 주반응 평면과 상기 자석에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 자석은 링 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 링 자석은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 자석은 라인 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 라인 자석은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동을 감지하는 센서.
  11. 물체의 이동을 감지하는 방법에 있어서,
    상기 물체를 두 대향하는 주표면들을 가지는 자석에 부착하는 단계를 포함하며, 상기 두 대향하는 주표면들은 x-y-z 카테시안 좌표의 x-y 평면에 평형하게 배치되고, 상기 두 대향하는 주표면들은 자석 두께에 의해 분리되며, 상기 x-y 평면에 평행하고 상기 두 대향하는 주표면들의 하나를 둘로 나누는 라인을 포함하고, 상기 두 대향하는 주표면들의 하나는 상기 둘로 나누는 라인의 일측 상의 적어도 하나의 북극 자화 및 상기 둘로 나누는 라인의 타측 상의 적어도 하나의 남극 자화를 가지며;
    상기 자석에 근접하여, 중심 및 자기장 센싱 요소와 교차하는 주반응 평면 내에 배치되는 적어도 하나의 주반응축을 가지는 상기 자기장 센싱 요소를 구비하는 자기장 센서를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 자기장 센서는 상기 x-y 평면에 직교하는 사십오도 내의 상기 주반응 평면 및 상기 x-y 평면에 직교하는 사십오도 내의 상기 주반응축으로 배치되며,
    상기 자기장 센서의 상기 자기장 센싱 요소는 상기 자석의 단부로부터 y 방향으로 제1 거리 및 상기 자석의 단부로부터 z 방향으로 제2 거리에 배치되고, 상기 제1 및 제2 거리들은 상기 자석의 회전 각도에 대한 감지되는 자기장들이 향하는 방향들의 각도 에러를 감소시키도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 자석의 두 대향하는 주표면들에 평행하고, 상기 자석의 두 대향하는 주표면들 사이에 있는 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소의 중심은 상기 자석의 두 대향하는 주표면들에 평행하고, 상기 자석의 두 대향하는 주표면들 사이에 있지 않은 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 자기저항 요소 또는 수직형 홀 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 x-y 평면에 직교하는 상기 주반응 평면과 상기 자석에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 자석은 링 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 링 자석은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 자석은 라인 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 라인 자석은 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020157019067A 2012-12-21 2013-12-05 물체의 이동을 감지하는 센서 및 물체의 이동을 감지하는 방법 KR102176106B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/724,149 2012-12-21
US13/724,149 US9606190B2 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Magnetic field sensor arrangements and associated methods
PCT/US2013/073226 WO2014099387A1 (en) 2012-12-21 2013-12-05 Magnetic field sensor arrangements and associated methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150100746A KR20150100746A (ko) 2015-09-02
KR102176106B1 true KR102176106B1 (ko) 2020-11-09

Family

ID=49887246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157019067A KR102176106B1 (ko) 2012-12-21 2013-12-05 물체의 이동을 감지하는 센서 및 물체의 이동을 감지하는 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9606190B2 (ko)
EP (1) EP2932287B1 (ko)
KR (1) KR102176106B1 (ko)
WO (1) WO2014099387A1 (ko)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9823090B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a target object
US9810519B2 (en) 2013-07-19 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as tooth detectors
US10495699B2 (en) 2013-07-19 2019-12-03 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having an integrated coil or magnet to detect a non-ferromagnetic target
US9784774B2 (en) * 2014-01-06 2017-10-10 The Nielsen Company (Us), Llc Methods and apparatus to determine an operational status of a device
US9547048B2 (en) * 2014-01-14 2017-01-17 Allegro Micosystems, LLC Circuit and method for reducing an offset component of a plurality of vertical hall elements arranged in a circle
US9719806B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a ferromagnetic target object
US9823092B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US10712403B2 (en) 2014-10-31 2020-07-14 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
US9720054B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
FR3037409B1 (fr) 2015-06-10 2017-07-21 Commissariat Energie Atomique Procede de controle de la fabrication d'un aimant et dispositif associe
CN105126337A (zh) * 2015-08-28 2015-12-09 青岛歌尔声学科技有限公司 一种滑轮、游戏手柄及滑动状态识别方法
US10041810B2 (en) 2016-06-08 2018-08-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors
US10260905B2 (en) 2016-06-08 2019-04-16 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors to cancel offset variations
US9999107B1 (en) 2016-12-14 2018-06-12 Allegro Microsystems, Llc Light emitting diode driver for dimming and on/off control
KR102032463B1 (ko) * 2017-11-16 2019-11-27 한양대학교 산학협력단 차량의 조향각 측정 장치
JP6498261B1 (ja) * 2017-12-05 2019-04-10 昭和電工株式会社 磁気センサの製造方法及び磁気センサ集合体
US10866117B2 (en) 2018-03-01 2020-12-15 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field influence during rotation movement of magnetic target
US11255700B2 (en) 2018-08-06 2022-02-22 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor
US11162815B2 (en) * 2018-09-14 2021-11-02 Allegro Microsystems, Llc Angular magnetic field sensor and rotating target with stray field immunity
US10823586B2 (en) 2018-12-26 2020-11-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements
US11428544B2 (en) * 2019-06-03 2022-08-30 Honeywell International Inc. Position sensor with wake up function
US11280637B2 (en) 2019-11-14 2022-03-22 Allegro Microsystems, Llc High performance magnetic angle sensor
US11237020B2 (en) 2019-11-14 2022-02-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having two rows of magnetic field sensing elements for measuring an angle of rotation of a magnet
JP7396089B2 (ja) * 2020-02-07 2023-12-12 株式会社プロテリアル 回転検出装置
TW202201038A (zh) * 2020-03-13 2022-01-01 日商艾普凌科有限公司 半導體裝置
US11169223B2 (en) 2020-03-23 2021-11-09 Allegro Microsystems, Llc Hall element signal calibrating in angle sensor
US11802922B2 (en) 2021-01-13 2023-10-31 Allegro Microsystems, Llc Circuit for reducing an offset component of a plurality of vertical hall elements arranged in one or more circles
US11630130B2 (en) 2021-03-31 2023-04-18 Allegro Microsystems, Llc Channel sensitivity matching

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005291942A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 回転角度センサ
JP2012145425A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Tdk Corp 回転角度センサ
US8659289B2 (en) 2010-08-11 2014-02-25 Tdk Corporation Rotating field sensor

Family Cites Families (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5855688A (ja) 1981-09-28 1983-04-02 Kawasaki Heavy Ind Ltd 金属水素化物を利用した蓄熱システム
DE3346646A1 (de) 1983-12-23 1985-07-04 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Magnetfeldsensor
CH669068A5 (de) 1986-04-29 1989-02-15 Landis & Gyr Ag Integrierbares hallelement.
US4761569A (en) 1987-02-24 1988-08-02 Sprague Electric Company Dual trigger Hall effect I.C. switch
US4814673A (en) 1988-04-19 1989-03-21 Aspen Peripherals Corp. Reel to reel tape radius measurement apparatus and method therefor
JP2833964B2 (ja) 1993-06-28 1998-12-09 日本電気株式会社 折畳型携帯電話機
US5541506A (en) 1993-10-28 1996-07-30 Nippondenso Co., Ltd. Rotational position detector having initial setting function
JPH0888425A (ja) 1994-09-19 1996-04-02 Fujitsu Ltd ホール効果磁気センサおよび薄膜磁気ヘッド
JPH08105707A (ja) 1994-10-06 1996-04-23 Nippondenso Co Ltd 回転位置検出装置
US5757180A (en) * 1994-11-29 1998-05-26 Industrial Technology Research Institute Disk type of absolute-position magnetic encoder for rotary devices
US5844411A (en) 1995-05-31 1998-12-01 Borg-Warner Automotive, Inc. Diagnostic detection for hall effect digital gear tooth sensors and related method
US5572058A (en) 1995-07-17 1996-11-05 Honeywell Inc. Hall effect device formed in an epitaxial layer of silicon for sensing magnetic fields parallel to the epitaxial layer
DE19536433C2 (de) * 1995-09-29 1999-04-08 Siemens Ag Vorrichtung zur berührungslosen Positionserfassung eines Objektes und Verwendung der Vorrichtung
DE59609089D1 (de) 1995-10-30 2002-05-23 Sentron Ag Zug Magnetfeldsensor und Strom- oder Energiesensor
US5621319A (en) 1995-12-08 1997-04-15 Allegro Microsystems, Inc. Chopped hall sensor with synchronously chopped sample-and-hold circuit
US6232768B1 (en) 1996-01-17 2001-05-15 Allegro Microsystems Inc. Centering a signal within the dynamic range of a peak detecting proximity detector
US6525531B2 (en) 1996-01-17 2003-02-25 Allegro, Microsystems, Inc. Detection of passing magnetic articles while adapting the detection threshold
US5694038A (en) 1996-01-17 1997-12-02 Allegro Microsystems, Inc. Detector of passing magnetic articles with automatic gain control
US6297627B1 (en) 1996-01-17 2001-10-02 Allegro Microsystems, Inc. Detection of passing magnetic articles with a peak-to-peak percentage threshold detector having a forcing circuit and automatic gain control
US6100680A (en) 1996-01-17 2000-08-08 Allegro Microsystems, Inc. Detecting the passing of magnetic articles using a transducer-signal detector having a switchable dual-mode threshold
US5619137A (en) 1996-02-12 1997-04-08 Allegro Microsystems, Inc. Chopped low power magnetic-field detector with hysteresis memory
WO1998010302A2 (en) 1996-09-09 1998-03-12 Physical Electronics Laboratory Method for reducing the offset voltage of a hall device
US5831513A (en) 1997-02-04 1998-11-03 United Microelectronics Corp. Magnetic field sensing device
EP0875733B1 (en) 1997-04-28 2004-03-03 Allegro Microsystems Inc. Detection of passing magnetic articles using a peak-on-peak percentage threshold detector
WO1998054547A1 (en) 1997-05-29 1998-12-03 Laboratorium Für Physikalische Elektronik Magnetic rotation sensor
DE19738834A1 (de) 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Induktiver Winkelsensor für ein Kraftfahrzeug
DE19738836A1 (de) 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Induktiver Winkelsensor
US6064202A (en) 1997-09-09 2000-05-16 Physical Electronics Laboratory Spinning current method of reducing the offset voltage of a hall device
US6064199A (en) 1998-02-23 2000-05-16 Analog Devices, Inc. Magnetic field change detection circuitry having threshold establishing circuitry
EP0954085A1 (de) 1998-04-27 1999-11-03 Roulements Miniatures S.A. Senkrechter Hallsensor und bürstenloser Elektromotor mit einem senkrechten Hallsensor
DE69932942T2 (de) 1998-07-02 2007-03-01 Austria Mikro Systeme International (Ams) Integrierte Hall-Einrichtung
US6356741B1 (en) 1998-09-18 2002-03-12 Allegro Microsystems, Inc. Magnetic pole insensitive switch circuit
US6265864B1 (en) 1999-02-24 2001-07-24 Melexis, N.V. High speed densor circuit for stabilized hall effect sensor
DE19943128A1 (de) 1999-09-09 2001-04-12 Fraunhofer Ges Forschung Hall-Sensoranordnung zur Offset-kompensierten Magnetfeldmessung
JP4936299B2 (ja) 2000-08-21 2012-05-23 メレクシス・テクノロジーズ・ナムローゼフェンノートシャップ 磁場方向検出センサ
US6515471B1 (en) * 2000-10-11 2003-02-04 The Torrington Company Absolute position hall string sensor
US6781368B2 (en) * 2001-02-22 2004-08-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Rotation angle sensor
EP1260825A1 (de) 2001-05-25 2002-11-27 Sentron Ag Magnetfeldsensor
JP3775257B2 (ja) 2001-07-30 2006-05-17 アイシン精機株式会社 角度センサ
DE10150950C1 (de) 2001-10-16 2003-06-18 Fraunhofer Ges Forschung Kompakter vertikaler Hall-Sensor
US6969988B2 (en) 2002-03-22 2005-11-29 Asahi Kasei Emd Corporation Angle determining apparatus and angle determining system
EP1527350A1 (de) 2002-08-01 2005-05-04 Sentron Ag Magnetfeldsensor und verfahren zum betrieb des magnetfeldsensors
ATE506705T1 (de) 2002-09-10 2011-05-15 Melexis Tessenderlo Nv Magnetfeldsensor mit einem hallelement
DE10313642A1 (de) 2003-03-26 2004-10-14 Micronas Gmbh Offset-reduzierter Hall-sensor
WO2005029106A1 (de) 2003-08-22 2005-03-31 Sentron Ag Sensor für die detektion der richtung eines magnetfeldes in einer ebene
JP2005241269A (ja) 2004-02-24 2005-09-08 Aisin Seiki Co Ltd 角度センサ
JP4678371B2 (ja) * 2004-06-16 2011-04-27 株式会社安川電機 磁気式エンコーダ装置
JP4792215B2 (ja) 2004-09-09 2011-10-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
EP1637898A1 (en) 2004-09-16 2006-03-22 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Continuously calibrated magnetic field sensor
DE102004057163B3 (de) 2004-11-26 2006-08-03 A. Raymond & Cie Anordnung zum dichten Abdecken eines Trägerteils im Bereich einer Ausnehmung
EP1679524A1 (en) 2005-01-11 2006-07-12 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Epfl - Sti - Imm - Lmis3 Hall sensor and method of operating a Hall sensor
DE102005014509B4 (de) 2005-03-30 2007-09-13 Austriamicrosystems Ag Sensoranordnung und Verfahren zur Bestimmung eines Drehwinkels
US7362094B2 (en) 2006-01-17 2008-04-22 Allegro Microsystems, Inc. Methods and apparatus for magnetic article detection
US7714570B2 (en) 2006-06-21 2010-05-11 Allegro Microsystems, Inc. Methods and apparatus for an analog rotational sensor having magnetic sensor elements
DE102006037226B4 (de) 2006-08-09 2008-05-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Im Messbetrieb kalibrierbarer magnetischer 3D-Punktsensor
JP4987073B2 (ja) 2007-04-24 2012-07-25 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 絶対回転位置検出方法
US7495432B2 (en) * 2007-04-25 2009-02-24 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Angle detecting apparatus
EP2000813A1 (en) 2007-05-29 2008-12-10 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Magnetic field sensor for measuring a direction of a magnetic field in a plane
EP2000814B1 (en) 2007-06-04 2011-10-26 Melexis NV Magnetic field orientation sensor
DE102007036984A1 (de) 2007-07-06 2009-01-08 Austriamicrosystems Ag Messverfahren, Sensoranordnung und Messsystem
WO2009088767A2 (en) 2008-01-04 2009-07-16 Allegro Microsystems, Inc. Methods and apparatus for an angle sensor
EP2108966A1 (en) 2008-04-08 2009-10-14 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Current sensor and assembly group for current measurement
JP2010014607A (ja) 2008-07-04 2010-01-21 Aisin Seiki Co Ltd 回転角検出装置
US8024956B2 (en) 2008-09-02 2011-09-27 Infineon Technologies Ag Angle measurement system
JP2010078366A (ja) 2008-09-24 2010-04-08 Aisin Seiki Co Ltd 角度検出装置
US20100156397A1 (en) 2008-12-23 2010-06-24 Hitoshi Yabusaki Methods and apparatus for an angle sensor for a through shaft
US20110025311A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 Logitech Europe S.A. Magnetic rotary system for input devices
US9062990B2 (en) 2011-02-25 2015-06-23 Allegro Microsystems, Llc Circular vertical hall magnetic field sensing element and method with a plurality of continuous output signals
US8729890B2 (en) * 2011-04-12 2014-05-20 Allegro Microsystems, Llc Magnetic angle and rotation speed sensor with continuous and discontinuous modes of operation based on rotation speed of a target object
US8860410B2 (en) * 2011-05-23 2014-10-14 Allegro Microsystems, Llc Circuits and methods for processing a signal generated by a plurality of measuring devices
US9081041B2 (en) * 2012-04-04 2015-07-14 Allegro Microsystems, Llc High accuracy differential current sensor for applications like ground fault interrupters
US9417295B2 (en) 2012-12-21 2016-08-16 Allegro Microsystems, Llc Circuits and methods for processing signals generated by a circular vertical hall (CVH) sensing element in the presence of a multi-pole magnet

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005291942A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 回転角度センサ
US8659289B2 (en) 2010-08-11 2014-02-25 Tdk Corporation Rotating field sensor
JP2012145425A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Tdk Corp 回転角度センサ

Also Published As

Publication number Publication date
EP2932287A1 (en) 2015-10-21
KR20150100746A (ko) 2015-09-02
US20140176126A1 (en) 2014-06-26
WO2014099387A1 (en) 2014-06-26
US9606190B2 (en) 2017-03-28
EP2932287B1 (en) 2019-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102176106B1 (ko) 물체의 이동을 감지하는 센서 및 물체의 이동을 감지하는 방법
US8749005B1 (en) Magnetic field sensor and method of fabricating a magnetic field sensor having a plurality of vertical hall elements arranged in at least a portion of a polygonal shape
US9182250B2 (en) Circular vertical hall magnetic field sensing element and method with a plurality of continuous output signals
KR102257054B1 (ko) 자기장 센서 및 감소된 오차를 생성하도록 신호 채널 내로 오차 보정 신호를 주입하는 연관 기술들
EP3469314B1 (en) Magnetic field sensor for sensing a proximity and/or a location of an object
KR102016931B1 (ko) 원형 수직 홀 자기장 센싱 요소와 평면 홀 요소를 결합하는 자기장 센싱 요소
EP2726891B1 (en) Circuits and methods for automatically adjusting a magnetic field sensor in accordance with a speed of rotation sensed by the magnetic field sensor
US8890518B2 (en) Arrangements for self-testing a circular vertical hall (CVH) sensing element and/or for self-testing a magnetic field sensor that uses a circular vertical hall (CVH) sensing element
US9880026B1 (en) Magnetic field sensor for detecting motion of an object
US8860410B2 (en) Circuits and methods for processing a signal generated by a plurality of measuring devices
US9046383B2 (en) Systems and methods that use magnetic field sensors to identify positions of a gear shift lever
US8786279B2 (en) Circuit and method for processing signals generated by a plurality of sensors
KR20150100747A (ko) 다극 자석의 존재에서 원형 수직 홀 센싱 요소에 의해 발생되는 신호들을 처리하기 위한 회로들 및 방법들
EP3623765B1 (en) Angular magnetic field sensor and rotating target with stray field immunity
US10215550B2 (en) Methods and apparatus for magnetic sensors having highly uniform magnetic fields
US11215681B2 (en) Magnetic field sensor with stray field immunity and large air gap performance
US10386427B1 (en) Magnetic field sensor having at least two CVH elements and method of operating same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant