KR102506405B1 - 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템, 그 측정 방법 및 그 각도 측정 시스템의 파라미터 설정 방법 - Google Patents
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Abstract
제 1 트랙 및 제 2 트랙의 자화띠를 구비한 자석을 이용한 각도 측정 시스템은, 각도 측정 장치를 포함하되, 상기 각도 측정 장치는, 상기 제 1 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 1 보정 각도값을 산출하는 제 1 보정 각도값 산출기; 상기 제 2 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 2 보정 각도값을 산출하는 제 2 보정 각도값 산출기; 및상기 제 1 보정 각도값과 상기 제 2 보정 각도값을 이용하여, 상기 자석의 회전 각도값을 산출하는 절대 각도값 산출기;를 포함한다.
Description
본 발명은 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템, 그 측정 방법 및 그 각도 측정 시스템의 파라미터 설정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2 트랙의 자기식 엔코더에서 트랙 상호간의 자기장에 의한 간섭을 제거할 수 있는 자기식 엔코더를 이용한 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템, 그 측정 방법 및 그 각도 측정 시스템의 파라미터 설정 방법에 관한 것이다.
자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템은, 모터의 회전자에 부착된 자석의 회전 각도를 측정하기 위한 시스템이다. 이때, 각도를 측정하기 위해 사용되는 해상도를 높이기 위하여 2 트랙의 자화띠(TR1, TR2)를 구비한 자석을 사용할 수 있다
도 1은 2 트랙의 자화띠(TR1, TR2)를 구비한 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템의 설명도이다. 엔코더 칩(C)은, 2 트랙의 자화띠(TR1, TR2)를 구비한 자석과 갭을 두고 부착되는 것이 바람직하다. 아울러, 엔코더 칩(C)에는 각 자화띠의 자기장을 측정할 수 있는 홀 센서(H1, H2)가 포함되어 있다.
2 트랙의 자화띠(TR1, TR2)를 구비한 자석을 이용하는 경우, 외부 자화띠(TR1)를 사용하여 분해능을 올리고, 내부 자화띠(TR2)를 인덱스로 사용하여 전체 회전 각도를 구분할 수 있다. 아울러, 모터가 회전하면 자장이 변화되고, 2개의 홀 센서(H1, H2)에서 이 변화된 자장을 측정하는 것에 의해, 자석의 회전 각도, 즉 모터의 회전 각도를 측정할 수 있다.
다만, 엔코더 칩(C)에 포함된 각각의 홀 센서(H1, H2)는, 2 트랙의 자화띠(TR1, TR2)를 사용하므로 상호간에 자기장의 영향을 받게 되고, 이 때문에 자기장의 크기를 잘못 검출하게 되므로, 이를 보정할 방법이 필요하게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 2 트랙의 자화띠를 구비한 자석을 이용하면서도 2개의 트랙 상호간의 자기장의 간섭 성분을 제거하는 것에 의해 정확한 회전 각도를 측정할 수 있는 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템, 그 측정 방법 및 그 각도 측정 시스템의 파라미터 설정 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 제 1 트랙 및 제 2 트랙의 자화띠를 구비한 자석을 이용한 각도 측정 시스템은, 각도 측정 장치를 포함하되, 상기 각도 측정 장치는, 상기 제 1 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 1 보정 각도값을 산출하는 제 1 보정 각도값 산출기; 상기 제 2 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 2 보정 각도값을 산출하는 제 2 보정 각도값 산출기; 및 상기 제 1 보정 각도값과 상기 제 2 보정 각도값을 이용하여, 상기 자석의 회전 각도값을 산출하는 절대 각도값 산출기;를 포함한다.
아울러, 상기 각도 측정 장치는, 상기 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 1 보정 신호를 생성하는 제 1 보정 신호 생성기; 및 상기 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 2 보정 신호를 생성하는 제 2 보정 신호 생성기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제 1 보정 각도값 산출기는, 상기 제 1 홀 센서의 출력으로부터 상기 제 1 보정 신호를 제거하여 제 1 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 1 보정기; 상기 제 1 보정 홀 센서 신호를 제 1-1 각도값으로 변환하는 제 1-1 각도값 변환기; 및 상기 제 1 홀 센서의 출력을 제 1-2 각도값으로 변환하는 제 1-2 각도값 변환기;를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 2 보정 각도값 산출기는, 상기 제 2 홀 센서의 출력으로부터 상기 제 2 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 2 보정기; 상기 제 2 보정 홀 센서 신호를 제 2-1 각도값으로 변환하는 제 2-1 각도값 변환기; 및 상기 제 2 홀 센서의 출력을 제 2-2 각도값으로 변환하는 제 2-2 각도값 변환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제 1 보정 신호 생성기는, 미리 설정된 제 1 사인 함수 이득값 및 상기 제 2-2 각도값을 입력받아, 상기 제 1 사인 함수 이득값과 상기 제 2-2 각도값의 사인 함수값을 곱하는 것에 의해, 상기 제 1 보정 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 사인 함수 이득값은, 상상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값과 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 설정된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 트랙 및 제 2 트랙의 자화띠를 구비한 자석을 이용한 각도 측정 방법은, 상기 제 1 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 1 보정 각도값을 산출하는 제 1 보정 각도값 산출 단계; 상기 제 2 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 2 보정 각도값을 산출하는 제 2 보정 각도값 산출 단계; 및 상기 제 1 보정 각도값과 상기 제 2 보정 각도값을 이용하여, 상기 자석의 회전 각도값을 산출하는 절대 각도값 산출 단계;를 포함한다.
아울러, 본 발명의 각도 측정 방법은, 상기 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 1 보정 신호를 생성하는 제 1 보정 신호 생성 단계; 및 상기 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 2 보정 신호를 생성하는 제 2 보정 신호 생성 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제 1 보정 각도값 산출 단계는, 상기 제 1 홀 센서의 출력으로부터 상기 제 1 보정 신호를 제거하여 제 1 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 1 보정 단계; 상기 제 1 보정 홀 센서 신호를 제 1-1 각도값으로 변환하는 제 1-1 각도값 변환 단계; 및 상기 제 1 홀 센서의 출력을 제 1-2 각도값으로 변환하는 제 1-2 각도값 변환 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 제 2 보정 각도값 산출 단계는, 상기 제 2 홀 센서의 출력으로부터 상기 제 2 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 2 보정 단계; 상기 제 2 보정 홀 센서 신호를 제 2-1 각도값으로 변환하는 제 2-1 각도값 변환 단계; 및 상기 제 2 홀 센서의 출력을 제 2-2 각도값으로 변환하는 제 2-2 각도값 변환 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 보정 신호 생성 단계는, 미리 설정된 제 1 사인 함수 이득값 및 상기 제 2-2 각도값을 입력받아, 상기 제 1 사인 함수 이득값과 상기 제 2-2 각도값의 사인 함수값을 곱하는 것에 의해, 상기 제 1 보정 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제 1 사인 함수 이득값은, 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값과 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 설정된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 트랙 및 제 2 트랙의 자화띠를 구비한 자석을 이용한 각도 측정 시스템을 위한 파라미터 설정 방법은, (a) 상기 제 1 트랙과 상기 제 2 트랙의 상호간의 자기장의 간섭이 없는 제 1 지점으로부터 상기 제 1 트랙과 상기 제 2 트랙의 상호간의 자기장의 간섭이 없는 제 2 지점까지의 자석의 회전 각도값을 이용하여, 상기 자석의 회전에 대한 이상적인 회전 각도값을 추출하는 단계; (b) 상기 이상적인 회전 각도값을 이용하여, 상기 제 2 트랙의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 1 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값을 산출하는 단계; (c) 상기 이상적인 회전 각도값을 이용하여, 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값을 산출하는 단계; (d) 상기 제 2 트랙의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 상기 제 1 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값과 상기 (b) 단계에서 산출된 이상적인 상황에서 예상되는 상기 제 1 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 제 2 파라미터를 설정하는 단계; 및 (e) 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값과 상기 (c) 단계에서 산출된 이상적인 상황에서 예상되는 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 제 1 파라미터를 설정하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템, 그 측정 방법 및 그 각도 측정 시스템의 파라미터 설정 방법에 따르면, 2 트랙 자화띠를 구비한 자석을 이용하면서도 2개의 트랙 상호간의 자기장의 간섭 성분을 제거하는 것에 의해 정확한 회전 각도를 측정할 수 있다.
도 1은 2 트랙의 자화띠를 구비한 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템의 설명도.
도 2는 종래의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템의 구성도.
도 3은 종래의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템에서 회전 각도를 측정하는 방법에 대한 설명도.
도 4는 트랙 상호간에 자기장의 간섭이 없는 이상적인 신호와 트랙 상호간에 자기장의 간섭이 있는 왜곡된 신호의 파형도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템의 구성도.
도 6은 본 발명의 제 1 보정 각도값 산출기의 구성도.
도 7은 각도값 변환기에 의한 각도값 변환 방법에 대한 설명도.
도 8은 2개의 트랙의 자화띠를 갖는 자석에서의 트랙 상호간의 간섭에 대한 설명도.
도 9는 SA10 단계에 대한 설명도.
도 10은 SA20 단계 내지 SA70 단계에 대한 설명도.
도 2는 종래의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템의 구성도.
도 3은 종래의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템에서 회전 각도를 측정하는 방법에 대한 설명도.
도 4는 트랙 상호간에 자기장의 간섭이 없는 이상적인 신호와 트랙 상호간에 자기장의 간섭이 있는 왜곡된 신호의 파형도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템의 구성도.
도 6은 본 발명의 제 1 보정 각도값 산출기의 구성도.
도 7은 각도값 변환기에 의한 각도값 변환 방법에 대한 설명도.
도 8은 2개의 트랙의 자화띠를 갖는 자석에서의 트랙 상호간의 간섭에 대한 설명도.
도 9는 SA10 단계에 대한 설명도.
도 10은 SA20 단계 내지 SA70 단계에 대한 설명도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템, 그 측정 방법 및 그 각도 측정 시스템의 파라미터 설정 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 2는 종래의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(1000)의 구성도이다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(1000)은, 제 1 홀 센서(H1), 제 2 홀 센서(H2) 및 각도 측정 장치(100)를 포함하여 구성된다.
제 1 홀 센서(H1)는 자석의 2 트랙의 자화띠(TR1, TR2) 중 외부에 위치하는 제 1 트랙(TR1)의 자기장의 크기를 측정하는 역할을 한다. 아울러, 제 2 홀 센서(H2)는 2개의 자화띠(TR1, TR2) 중 내부에 위치하는 제 2 트랙(TR2)의 자기장의 크기를 측정하는 역할을 한다. 참고로, 제 1 트랙(TR1)은 마스터(Master) 트랙, 제 2 트랙(TR2)은 노니우스(Nonius) 트랙으로 각각 불리운다.
제 1 홀 센서(H1)의 출력은, 제 1 증폭기(110)에서 증폭된 후, 제 1 각도값 변환기(130)에서 제 1 각도값으로 변환된다. 아울러, 제 2 홀 센서(H2)의 출력은, 제 2 증폭기(120)에서 증폭된 후, 제 2 각도값 변환기(140)에서 제 2 각도값으로 변환된다. 절대 각도값 산출기(170)는, 제 1 각도값과 제 2 각도값을 입력받아, 모터의 회전 각도에 대응하는 자석의 회전 각도값을 산출하는 역할을 한다. 참고로, 제 1 홀 센서(H1)의 출력 및 제 2 홀 센서(H2)의 출력은 차동 신호의 형태로 출력될 수 있다.
제 1 각도값 변환기(130) 및 제 2 각도값 변환기(140)는, 사인값으로 입력된 신호를 각도값으로 변환하며, 아날로그 신호를 입력받아 디지털 신호로 출력하게 된다.
자석이 0도에서 360도로 회전할 때, 제 1 각도값이 K1 비트를 사용하여 출력되는 경우, 제 1 각도값은 0 내지 (K1-1)로 그 값이 변화할 것이다. 마찬가지로, 자석이 0도에서 360도로 회전할 때, 제 2 각도값이 K2 비트를 사용하여 출력되는 경우, 제 2 각도값은 0 내지 (K2-1)로 그 값이 변화할 것이다.
아울러, 모터가 1 회전, 즉, 자석의 1 회전을, L 비트에 의해 그 회전 각도값을 표시할 수 있다고 하자.
도 3은 종래의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(1000)에서 회전 각도를 측정하는 방법에 대한 설명도이다. 도 3에서는, K1 및 K2는 1024, L은 4096으로 설정되었다.
아울러, 제 1 트랙(TR1)은 4쌍의 N극과 S극으로 구성되며, 제 2 트랙(TR2)은 3쌍의 N극과 S극으로 구성된다고 가정하였다. 제 1 트랙(TR1)을 구성하는 자석쌍이 4쌍이므로, 1쌍의 자석쌍이 1회전의 각도인 360도에서 차지하는 각도는, K1/4=1024/4와 같이 표현할 수 있다. 즉, 제 1 트랙(TR1)을 구성하는 x쌍의 자석쌍 중 1쌍의 자석쌍이 차지하는 각도(θ(x))는 K1/x으로 표현할 수 있다.
절대 각도값 산출기(170)는, 제 1 각도값 변환기(130) 및 제 2 각도값 변환기(140)로부터 제 1 각도값(θ1)과 제 2 각도값(θ2)을 각각 입력받아, 자석의 회전 각도값(θA)을 산출하게 된다.
구체적으로 절대 각도값 산출기(170)는, 제 1 각도값(θ1)과 제 2 각도값(θ2)의 위상 차이(θD)를 산출한다. 위상 차이값(θD)은 (제 1 각도값(θ1) - 제 2 각도값(θ2))을 (K1-1)에 의해 나눈 값의 나머지에 의해 산출될 수 있다. 즉, 위상 차이값(θD)은 MOD(θ1-θ2, (K1-1))의 수식에 의해 산출될 수 있다.
위상 차이값(θD)을 제 1 트랙(TR1)에 포함된 1쌍의 자석이 차지하는 각도로 나눈 경우의 몫(Q)을 산출하면, 이 몫(Q)에 의해 제 1 트랙(TR1)에 포함된 4쌍의 자석쌍 중 제 1 홀 센서(H1)에서 측정 중인 자석쌍의 번호(T)를 알 수 있다. 예를 들면, 자석쌍의 번호(T)는 제 1 트랙(TR1)을 구성하는 4쌍의 자석쌍에 대해 0 내지 3과 같이 표현될 수 있다.
절대 각도값 산출기(170)는, 자석쌍의 번호(T)에 K1을 곱하고, 제 1 각도값(θ1)을 더하는 것에 의해 자석의 회전 각도값(θA)을 산출하게 된다.
도 4는 트랙(TR1, TR2) 상호간에 자기장의 간섭이 없는 이상적인 신호와 트랙(TR1, TR2) 상호간에 자기장의 간섭이 있는 왜곡된 신호의 파형을 각각 나타낸다.
종래의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(1000)은, 2개의 트랙(TR1, TR2)을 사용하므로 트랙(TR1, TR2) 상호간에 자기장의 영향을 받게 된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(2000)의 구성도이다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(2000)은, 제 1 홀 센서(H1), 제 2 홀 센서(H2) 및 각도 측정 장치(200)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 각도 측정 장치(200)의 각 구성 요소는, 회로 및 프로세서 중 어느 하나, 또는 회로 및 프로세서의 조합에 의해 구현될 수 있다. 아울러, 제 1 홀 센서(H1), 제 2 홀 센서(H2) 및 각도 측정 장치(200)는, 하나의 반도체 칩의 형태도 제작될 수도 있다.
본 발명의 각도 측정 시스템(2000)에 대해 별도의 설명이 없는 경우에는, 상술한 종래의 각도 측정 시스템(2000)의 특징을 그대로 포함한다.
하기에 본 발명의 각도 측정 장치(200)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 각도 측정 장치(200)는, 제 1 증폭기(210), 제 2 증폭기(220), 제 1 보정 각도값 산출기(230), 제 2 보정 각도값 산출기(240), 제 1 보정 신호 생성기(250), 제 2 보정 신호 생성기(260) 및 절대 각도값 산출기(270)를 포함하여 구성된다.
제 1 증폭기(210) 및 제 2 증폭기(220)는 각각, 제 1 홀 센서(H1)의 출력 및 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 증폭하는 역할을 한다. 참고로, 제 1 홀 센서(H1)의 출력 및 제 2 홀 센서(H2)의 출력은 차동 신호의 형태로 출력될 수 있고, 이에 따라 제 1 증폭기(210) 및 제 2 증폭기(220)는 차동 증폭기를 이용하고, 제 1 보정 각도값 산출기(230) 및 제 2 보정 각도값 산출기(240)의 입력 신호도 차동 신호인 것이 바람직하다.
제 1 보정 각도값 산출기(230)는, 제 1 증폭기(210)로부터 출력된 증폭된 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 입력받아, 제 1 홀 센서(H1)의 출력으로부터 제 1 트랙(TR1)의 제 2 트랙(TR2)에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 1 보정 각도값을 산출한다. 즉, 제 1 보정 각도값 산출기(230)는, 제 2 트랙(TR2)에 포함된 제 1 트랙(TR1)에 의해 발생한 간섭 신호를, 제 1 홀 센서(H1)의 출력으로부터 제거한다.
아울러, 제 2 보정 각도값 산출기(240)는, 제 2 증폭기(220)로부터 출력된 증폭된 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 입력받아, 제 2 홀 센서(H2)의 출력으로부터 제 2 트랙(TR2)의 제 1 트랙(TR1)에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 2 보정 각도값을 산출한다. 즉, 제 2 보정 각도값 산출기(240)는, 제 1 트랙(TR1)에 포함된 제 2 트랙(TR2)에 의해 발생한 간섭 신호를, 제 2 홀 센서(H2)의 출력으로부터 제거한다.
제 1 보정 신호 생성기(250)는, 제 1 홀 센서(H1)의 출력으로부터, 제 1 트랙(TR1)의 제 2 트랙(TR2)에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 1 보정 신호를 생성한다.
또한, 제 2 보정 신호 생성기(260)는, 제 2 홀 센서(H2)의 출력으로부터, 제 2 트랙(TR2)의 제 1 트랙(TR1)에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 2 보정 신호를 생성한다.
아울러, 절대 각도값 산출기(270)는, 제 1 보정 각도값과 제 2 보정 각도값을 이용하여, 자석의 회전 각도값을 산출한다.
도 6은 본 발명의 제 1 보정 각도값 산출기(230)의 구성도를 나타낸다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 보정 각도값 산출기(230)는, 제 1 보정기(231), 제 1-1 각도값 변환기(232) 및 제 1-2 각도값 변환기(233)를 포함한다.
제 1 보정기(231)는 제 1 홀 센서(H1)의 출력으로부터 제 1 보정 신호를 제거하여 제 1 보정 홀 센서 신호를 출력한다.
아울러, 제 1-1 각도값 변환기(232)는, 제 1 보정 홀 센서 신호를 제 1-1 각도값으로 변환하여 출력한다. 또한, 제 1-2 각도값 변환기(233)는, 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 제 1-2 각도값으로 변환하여 출력한다.
참고로, 제 2 보정 각도값 산출기(240)도 제 1 보정 각도값 산출기(230)와 동일한 구조로 설계된다. 즉, 제 2 보정 각도값 산출기(240)는, 제 2 보정기, 제 2-1 각도값 변환기 및 제 2-2 각도값 변환기를 포함한다.
제 2 보정기는 제 2 홀 센서(H2)의 출력으로부터 제 2 보정 신호를 제거하여 제 2 보정 홀 센서 신호를 출력한다.
아울러, 제 2-1 각도값 변환기는, 제 2 보정 홀 센서 신호를 제 2-1 각도값으로 변환하여 출력한다. 또한, 제 2-2 각도값 변환기는, 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 제 2-2 각도값으로 변환하여 출력한다.
하기에 제 1-1 각도값 변환기(232), 제 1-2 각도값 변환기(233), 제 2-1 각도값 변환기 및 제 2-2 각도값 변환기와 같은 각도값 변환기에 의한 각도값 변환 방법에 대해 설명하기로 한다.
각도값 변환기는, 일반적으로는 아날로그 신호로 입력된 사인 신호를 디지철 신호의 각도값으로 변환하여 출력한다.
도 7은 각도값 변환기에 의한 각도값 변환 방법에 대한 설명도이다.
먼저, 각도값 변환기는 입력된 사인 함수값(sin(z))에 대해 아크사인함수값(asin(z))을 산출한 후, 위상 검출기를 통해 해당 사인 함수값에 할당된 위상 영역값(PV)에 대한 곱셈 계수(PM)를 곱셈기에 의해 곱한다.
해당 사인 함수값에 할당된 위상 영역값(PV)은, 입력된 사인 함수값(sin(z))에 대한 차동 신호 중 플러스 신호를 기준으로 설명 시, 사인 함수의 위상을 90도 단위로 영역을 나누어, 각 영역에 대해 0 내지 3의 위상 영역값(PV)을 부여할 수 있다. 위상 영역값(PV)의 부여시에 사용되는 값은 이전 단계의 사인 함수값과 현재 단계의 사인 함수값의 증가 또는 감소 여부를 이용하여 판단될 수 있다.
위상 영역값(PV)에 대한 곱셈 계수(PM)는 각 위상 영역값(PV)에 대해, 도 7에서 제시된 바와 같이 설정될 수 있다.
아울러, 각도값 변환기는, 위상 검출기를 통해 해당 사인 함수값에 할당된 합산 계수(PS)를 설정하고, 합산 계수값(PS)을 곱셈기의 출력과 합하면, 각도값(Angle)이 산출되게 된다.
제 1 보정 신호 생성기(250)는, 미리 설정된 제 1 사인 함수 이득값(G1) 및 제 2-2 각도값을 입력받아, 제 1 사인 함수 이득값(G1)과 제 2-2 각도값의 사인 함수값을 곱하는 것에 의해, 제 1 보정 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 제 2 보정 신호 생성기(260)는, 미리 설정된 제 2 사인 함수 이득값(G2) 및 제 1-2 각도값을 입력받아, 제 2 사인 함수 이득값(G2)과 제 1-2 각도값의 사인 함수값을 곱하는 것에 의해, 제 2 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 사인 함수 이득값(G1)은, 제 1 트랙(TR1)의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값과 제 1 트랙(TR1)의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 설정될 수 있다. 즉, 제 1 사인 함수 이득값(G1)은, 그 차이값의 최대값으로 설정될 수 있다.
아울러, 제 2 사인 함수 이득값(G2)은, 제 2 트랙(TR2)의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값과 제 2 트랙(TR2)의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 설정될 수 있다. 즉, 제 2 사인 함수 이득값(G2)은, 그 차이값의 최대값으로 설정될 수 있다.
다만, 제 1 사인 함수 이득값(G1)의 설정 시 이용되는 실제 측정된 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값은, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)는 동작하지 않는 상황에서 제 2-1 각도값 또는 제 2-2 각도값에 해당한다. 즉, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)가 동작하지 않는 상황에서는 제 2-1 각도값 또는 제 2-2 각도값은 동일한 값으로 출력될 것이다.
마찬가지로, 제 2 사인 함수 이득값(G2)의 설정 시 이용되는 실제 측정된 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값은, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)는 동작하지 않는 상황에서 제 1-1 각도값 또는 제 1-2 각도값에 해당한다. 즉, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)가 동작하지 않는 상황에서는 제 1-1 각도값 또는 제 1-2 각도값은 동일한 값으로 출력될 것이다.
하기에 본 발명의 각도 측정 시스템(2000)을 위한 파라미터인, 제 1 사인 함수 이득값(G1) 및 제 2 사인 함수 이득값(G2)의 설정 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
각도 측정 시스템(2000)을 위한 파라미터는, 본 발명의 각도 측정 시스템(2000)과 연결된 테스트 장치에 의해 설정될 수 있다. 테스트 장치는, 컴퓨팅 장치를 예로 들 수 있다.
본 발명의 각도 측정 시스템(2000)을 위한 파라미터 설정 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에서는 각도 측정 시스템(2000)을 위한 파라미터 설정 시에, 자석은 등속 회전을 시키고, 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값, 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값값 및 자석의 회전 각도값을 각도 측정 장치(200)로부터 읽어 들일 필요가 있다. 이때, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)는 동작하지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 각도 측정 시스템(2000)을 위한 파라미터 설정 방법은, 제 1 트랙(TR1)과 제 2 트랙(TR2)의 상호간의 자기장의 간섭이 없는 제 1 지점으로부터 제 1 트랙(TR1)과 제 2 트랙(TR2)의 상호간의 자기장의 간섭이 없는 제 2 지점까지의 자석의 회전 각도값을 이용하여, 자석의 회전에 대한 이상적인 회전 각도값을 추출하는 단계(SA10);를 포함한다.
제 1 지점 및 제 2 지점은 각각, 제 1 트랙(TR1)의 N극 및 S극 중 하나의 극으로부터 다른 하나의 극으로 바뀌는 접점과 제 2 트랙(TR2)의 하나의 극으로부터 다른 하나의 극으로 바뀌는 접점이 서로 만나는 지점으로 설정되는 것이 바람직하다.
참고로, 제 1 지점 및 제 2 지점은, 자석이 360도 회전한하기 전후의 동일한 지점으로 설정될 수 있다.
도 8은 2개의 트랙의 자화띠(TR1, TR2)를 갖는 자석에서의 트랙(TR1, TR2) 상호간의 간섭에 대한 설명도이다.
도 8로부터 알 수가 있는 바와 같이, 각 트랙(TR1, TR2)에서 N극 및 S극 중 하나의 극으로부터 다른 하나의 극으로 바뀌는 접점에서는, 자기장의 크기가 작아, 다른 트랙(TR1, TR2)의 자기장에 영향을 주지 않는다.
2개의 트랙(TR1, TR2) 상호간에 자기장의 영향이 없는 영역은, 제 1 트랙(TR1)의 N극 및 S극 중 하나의 극으로부터 다른 하나의 극으로 바뀌는 접점과 제 2 트랙(TR2)의 하나의 극으로부터 다른 하나의 극으로 바뀌는 접점이 서로 만나는 지점이 된다. 아울러, 2개의 트랙(TR1, TR2) 상호간에 자기장의 영향이 없는 영역은, 제 1 트랙(TR1)의 N극 및 S극 중 하나의 극으로부터 다른 하나의 극으로 바뀌는 접점과 제 2 트랙(TR2)의 다른 하나의 극으로부터 하나의 극으로 바뀌는 접점이 서로 만나는 지점이 될 수도 있다. 다만, 본 발명에서는 제 1 트랙(TR1)의 N극 및 S극 중 하나의 극으로부터 다른 하나의 극으로 바뀌는 접점과 제 2 트랙(TR2)의 하나의 극으로부터 다른 하나의 극으로 바뀌는 접점을 최대 회전 각도값과 최소 회전 각도값의 산출을 위해 이용한다.
도 9는 SA10 단계에 대한 설명도이다.
도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 지점 및 제 2 지점에서의 자석의 최대 회전 각도값과 최소 회전 각도값 사이를 연결한 직선이, 자석의 회전에 대한 이상적인 회전 각도값이 된다.
본 발명의 각도 측정 시스템(2000)을 위한 파라미터 설정 방법은, 이상적인 회전 각도값을 이용하여, 제 2 트랙(TR2)의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값을 산출하는 단계(SA20); 이상적인 회전 각도값을 이용하여, 제 1 트랙(TR1)의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값을 산출하는 단계(SA30); 제 2 트랙(TR2)의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값과 SA20 단계에서 산출된 이상적인 상황에서 예상되는 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값인 제 1 차이값을 산출하는 단계(SA40); 및 제 1 트랙(TR1)의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값과 SA30 단계에서 산출된 이상적인 상황에서 예상되는 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값인 제 2 차이값을 산출하는 단계(SA50);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 각도 측정 시스템(2000)을 위한 파라미터 설정 방법은, 제 1 차이값을 이용하여 제 2 사인 함수 이득값(G2)인 제 2 파라미터를 설정하는 단계(SA60); 및 제 2 차이값을 이용하여 제 1 사인 함수 이득값(G1)인 제 1 파라미터를 설정하는 단계(SA70);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
참고로, 제 2 파라미터는 제 1 차이값의 최대값으로 설정되고, 제 1 파라미터는 제 2 차이값의 최대값으로 설정되는 것이 바람직하다.
도 10은 SA20 단계 내지 SA70 단계에 대한 설명도를 나타낸다.
제 1 보정 각도값이 K1 비트를 사용하여 출력되는 경우, 제 2 트랙(TR2)의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값인, 제 1 각도 이상값(I_θ1)은 이상적인 회전 각도값(I_θA)을 K1에 의해 나눈 나머지로서 산출될 수 있다.
아울러, 제 2 보정 각도값이 K2 비트를 사용하여 출력되는 경우, 제 1 트랙(TR1)의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값인, 제 2 각도 이상값(I_θ2)은 이상적인 회전 각도값(I_θA)에 제 1 트랙(TR1)을 구성하는 자석쌍의 수(x)에 1을 뺀 수(x-1)를 곱한 후 자석쌍의 수(x)로 나눈 값을, K2에 의해 나눈 나머지로서 산출될 수 있다. 다만, K1 및 K2는 동일한 것이 바람직하다.
제 2 트랙(TR2)의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값인 제 1 각도값(θ1)과 제 1 각도 이상값(I_θ1)의 차이값인 제 1 차이값(DIF_1) 및 제 1 트랙(TR1)의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값인 제 2 각도값(θ2)과 제 2 각도 이상값(I_θ2)의 차이값인 제 1 차이값(DIF_2)은 도 10에 나타낸 바와 같이, 사인 함수의 형태로 나타나게 된다.
참고로, 제 1 차이값(DIF_1)은 제 1 홀 센서(H1)의 출력에 포함된 제 2 트랙(TR2)의 간섭 성분이므로, 제 1 차이값(DIF_1)의 최대값이 제 2 보정 신호 생성기(260)에 입력되는 제 2 사인 함수 이득값(G2)이 된다.
아울러, 제 2 차이값(DIF_2)은 제 2 홀 센서(H2)의 출력에 포함된 제 1 트랙(TR1)의 간섭 성분이므로, 제 2 차이값(DIF_2)의 최대값이 제 1 보정 신호 생성기(250)에 입력되는 제 1 사인 함수 이득값(G1)이 된다.
제 2 각도값(θ2)은, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)는 동작하지 않는 상황에서 제 2-1 각도값 또는 제 2-2 각도값에 해당한다. 즉, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)가 동작하지 않는 상황에서는 제 2-1 각도값 또는 제 2-2 각도값은 동일한 값으로 출력될 것이다.
마찬가지로, 제 1 각도값(θ1)은, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)는 동작하지 않는 상황에서 제 1-1 각도값 또는 제 1-2 각도값에 해당한다. 즉, 제 1 보정 신호 생성기(250) 및 제 2 보정 신호 생성기(260)가 동작하지 않는 상황에서는 제 1-1 각도값 또는 제 1-2 각도값은 동일한 값으로 출력될 것이다.
하기에 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 방법은, 상술한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(2000)을 이용하므로 별도의 설명이 없더라도 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(2000)의 모든 특징으로 포함하고 있음은 물론이다.
아울러, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 방법의 각 단계는, 회로, 프로세서 또는 회로와 프로세서의 조합에 의해 실시될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 방법은, 제 1 트랙(TR1)의 자기장의 크기를 측정하는 제 1 홀 센서(H1)의 출력으로부터, 제 1 트랙(TR1)의 제 2 트랙(TR2)에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 1 보정 각도값을 산출하는 제 1 보정 각도값 산출 단계(SB10); 제 2 트랙(TR2)의 자기장의 크기를 측정하는 제 2 홀 센서(H2)의 출력으로부터, 제 2 트랙(TR2)의 제 1 트랙(TR1)에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 2 보정 각도값을 산출하는 제 2 보정 각도값 산출 단계(SB20); 제 1 홀 센서(H1)의 출력으로부터, 제 1 트랙(TR1)의 제 2 트랙(TR2)에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 1 보정 신호를 생성하는 제 1 보정 신호 생성 단계(SB30); 제 2 홀 센서(H2)의 출력으로부터, 제 2 트랙(TR2)의 제 1 트랙(TR1)에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 2 보정 신호를 생성하는 제 2 보정 신호 생성 단계(SB40); 및 제 1 보정 각도값과 제 2 보정 각도값을 이용하여, 자석의 회전 각도값을 산출하는 절대 각도값 산출 단계(SB50);를 포함한다.
아울러, 제 1 보정 각도값 산출 단계(SB10)는, 제 1 홀 센서(H1)의 출력으로부터 제 1 보정 신호를 제거하여 제 1 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 1 보정 단계(SB11); 제 1 보정 홀 센서 신호를 제 1-1 각도값으로 변환하는 제 1-1 각도값 변환 단계(SB12); 및 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 제 1-2 각도값으로 변환하는 제 1-2 각도값 변환 단계(SB13);를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제 2 보정 각도값 산출 단계(SB20)는, 제 2 홀 센서(H2)의 출력으로부터 제 2 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 2 보정 단계(SB21); 제 2 보정 홀 센서 신호를 제 2-1 각도값으로 변환하는 제 2-1 각도값 변환 단계(SB22); 및 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 제 2-2 각도값으로 변환하는 제 2-2 각도값 변환 단계(SB23);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 1 보정 신호 생성 단계(SB30)는, 미리 설정된 제 1 사인 함수 이득값(G1) 및 제 2-2 각도값을 입력받아, 제 1 사인 함수 이득값(G1)과 제 2-2 각도값의 사인 함수값을 곱하는 것에 의해, 제 1 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 제 2 보정 신호 생성 단계(SB40)는, 미리 설정된 제 2 사인 함수 이득값(G2) 및 제 1-2 각도값을 입력받아, 제 2 사인 함수 이득값(G2)과 제 1-2 각도값의 사인 함수값을 곱하는 것에 의해, 제 1 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 사인 함수 이득값(G1)은, 제 1 트랙(TR1)의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값과 제 1 트랙(TR1)의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 제 2 홀 센서(H2)의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 설정될 수 있다. 즉, 제 1 사인 함수 이득값(G1)은, 그 차이값의 최대값으로 설정될 수 있다.
아울러, 제 2 사인 함수 이득값(G2)은, 제 2 트랙(TR2)의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값과 제 2 트랙(TR2)의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 제 1 홀 센서(H1)의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 설정될 수 있다. 즉, 제 2 사인 함수 이득값(G2)은, 그 차이값의 최대값으로 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 자기식 엔코더를 이용한 각도 측정 시스템(2000), 그 측정 방법 및 그 각도 측정 시스템(2000)의 파라미터 설정 방법에 따르면, 2 트랙 자화띠(TR1, TR2)를 구비한 자석을 이용하면서도 2개의 트랙(TR1, TR2) 상호간의 자기장의 간섭 성분을 제거하는 것에 의해 정확한 회전 각도를 측정할 수 있음을 알 수 있다.
1000, 2000 : 각도 측정 시스템
H1 : 제 1 홀 센서 H2 : 제 2 홀 센서
100, 200 : 각도 측정 장치
110, 210 : 제 1 증폭기 120, 220 : 제 2 증폭기
130 : 제 1 각도값 변환기 140 : 제 2 각도값 변환기
230 : 제 1 보정 각도값 산출기 240 : 제 2 보정 각도값 산출기
250 : 제 1 보정 신호 생성기 260 : 제 2 보정 신호 생성기
170, 270 : 절대 각도값 산출기 231 : 제 1 보정기
232 : 제 1-1 각도값 변환기 233 : 제 1-2 각도값 변환기
TR1 : 제 1 트랙의 자화띠 TR2 : 제 2 트랙의 자화띠
H1 : 제 1 홀 센서 H2 : 제 2 홀 센서
100, 200 : 각도 측정 장치
110, 210 : 제 1 증폭기 120, 220 : 제 2 증폭기
130 : 제 1 각도값 변환기 140 : 제 2 각도값 변환기
230 : 제 1 보정 각도값 산출기 240 : 제 2 보정 각도값 산출기
250 : 제 1 보정 신호 생성기 260 : 제 2 보정 신호 생성기
170, 270 : 절대 각도값 산출기 231 : 제 1 보정기
232 : 제 1-1 각도값 변환기 233 : 제 1-2 각도값 변환기
TR1 : 제 1 트랙의 자화띠 TR2 : 제 2 트랙의 자화띠
Claims (13)
- 제 1 트랙 및 제 2 트랙의 자화띠를 구비한 자석을 이용한 각도 측정 시스템에 있어서,
상기 각도 측정 시스템은,
각도 측정 장치를 포함하되,
상기 각도 측정 장치는,
상기 제 1 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 1 보정 각도값을 산출하는 제 1 보정 각도값 산출기;
상기 제 2 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 2 보정 각도값을 산출하는 제 2 보정 각도값 산출기; 및
상기 제 1 보정 각도값과 상기 제 2 보정 각도값을 이용하여, 상기 자석의 회전 각도값을 산출하는 절대 각도값 산출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 각도 측정 장치는,
상기 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 1 보정 신호를 생성하는 제 1 보정 신호 생성기; 및
상기 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 2 보정 신호를 생성하는 제 2 보정 신호 생성기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 제 1 보정 각도값 산출기는,
상기 제 1 홀 센서의 출력으로부터 상기 제 1 보정 신호를 제거하여 제 1 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 1 보정기;
상기 제 1 보정 홀 센서 신호를 제 1-1 각도값으로 변환하는 제 1-1 각도값 변환기; 및
상기 제 1 홀 센서의 출력을 제 1-2 각도값으로 변환하는 제 1-2 각도값 변환기;를 포함하고,
상기 제 2 보정 각도값 산출기는,
상기 제 2 홀 센서의 출력으로부터 상기 제 2 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 2 보정기;
상기 제 2 보정 홀 센서 신호를 제 2-1 각도값으로 변환하는 제 2-1 각도값 변환기; 및
상기 제 2 홀 센서의 출력을 제 2-2 각도값으로 변환하는 제 2-2 각도값 변환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 제 1 보정 신호 생성기는,
미리 설정된 제 1 사인 함수 이득값 및 상기 제 2-2 각도값을 입력받아, 상기 제 1 사인 함수 이득값과 상기 제 2-2 각도값의 사인 함수값을 곱하는 것에 의해, 상기 제 1 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 제 1 사인 함수 이득값은,
상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값과 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 설정된 것을 특징으로 하는 각도 측정 시스템. - 제 1 트랙 및 제 2 트랙의 자화띠를 구비한 자석을 이용한 각도 측정 방법에 있어서,
상기 제 1 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 1 보정 각도값을 산출하는 제 1 보정 각도값 산출 단계;
상기 제 2 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거한 제 2 보정 각도값을 산출하는 제 2 보정 각도값 산출 단계; 및
상기 제 1 보정 각도값과 상기 제 2 보정 각도값을 이용하여, 상기 자석의 회전 각도값을 산출하는 절대 각도값 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 방법. - 제6항에 있어서,
상기 각도 측정 방법은,
상기 제 1 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 1 트랙의 상기 제 2 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 1 보정 신호를 생성하는 제 1 보정 신호 생성 단계; 및
상기 제 2 홀 센서의 출력으로부터, 상기 제 2 트랙의 상기 제 1 트랙에 대한 자기장의 간섭 신호 성분을 제거하기 위한 제 2 보정 신호를 생성하는 제 2 보정 신호 생성 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제 1 보정 각도값 산출 단계는,
상기 제 1 홀 센서의 출력으로부터 상기 제 1 보정 신호를 제거하여 제 1 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 1 보정 단계;
상기 제 1 보정 홀 센서 신호를 제 1-1 각도값으로 변환하는 제 1-1 각도값 변환 단계; 및
상기 제 1 홀 센서의 출력을 제 1-2 각도값으로 변환하는 제 1-2 각도값 변환 단계;를 포함하고,
상기 제 2 보정 각도값 산출 단계는,
상기 제 2 홀 센서의 출력으로부터 상기 제 2 보정 홀 센서 신호를 출력하는 제 2 보정 단계;
상기 제 2 보정 홀 센서 신호를 제 2-1 각도값으로 변환하는 제 2-1 각도값 변환 단계; 및
상기 제 2 홀 센서의 출력을 제 2-2 각도값으로 변환하는 제 2-2 각도값 변환 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제 1 보정 신호 생성 단계는,
미리 설정된 제 1 사인 함수 이득값 및 상기 제 2-2 각도값을 입력받아, 상기 제 1 사인 함수 이득값과 상기 제 2-2 각도값의 사인 함수값을 곱하는 것에 의해, 상기 제 1 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 각도 측정 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제 1 사인 함수 이득값은,
상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값과 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 설정된 것을 특징으로 하는 각도 측정 방법. - 제 1 트랙 및 제 2 트랙의 자화띠를 구비한 자석을 이용한 각도 측정 시스템을 위한 파라미터 설정 방법에 있어서,
(a) 상기 제 1 트랙과 상기 제 2 트랙의 상호간의 자기장의 간섭이 없는 제 1 지점으로부터 상기 제 1 트랙과 상기 제 2 트랙의 상호간의 자기장의 간섭이 없는 제 2 지점까지의 자석의 회전 각도값을 이용하여, 상기 자석의 회전에 대한 이상적인 회전 각도값을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 설정 방법. - 제11항에 있어서,
상기 설정 방법은,
(b) 상기 이상적인 회전 각도값을 이용하여, 상기 제 2 트랙의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 1 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값을 산출하는 단계; 및
(c) 상기 이상적인 회전 각도값을 이용하여, 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 없는 이상적인 상황에서 예상되는 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값을 산출하는 단계;를 더 포함하되,
상기 제 1 홀 센서는, 상기 제 1 트랙의 자기장의 크기를 측정하고,
상기 제 2 홀 센서는, 상기 제 2 트랙의 자기장의 크기를 측정하는 것을 특징으로 하는 설정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 설정 방법은,
(d) 상기 제 2 트랙의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 상기 제 1 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값과 상기 (b) 단계에서 산출된 이상적인 상황에서 예상되는 상기 제 1 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 제 2 파라미터를 설정하는 단계; 및
(e) 상기 제 1 트랙의 자기장에 의한 간섭이 있는 상황에서 측정된 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값과 상기 (c) 단계에서 산출된 이상적인 상황에서 예상되는 상기 제 2 홀 센서의 출력을 각도값으로 변환한 값의 차이값을 이용하여 제 1 파라미터를 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설정 방법.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090315544A1 (en) * | 2007-02-23 | 2009-12-24 | Ntn Corporation | Rotation detection device and rotation detector equipped bearing assembly |
| JP2011027719A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-02-10 | Ntn Corp | 自動車駆動用モータの回転角度検出装置および回転角度検出装置付き軸受 |
| US20130063138A1 (en) * | 2010-06-03 | 2013-03-14 | Toru Takahashi | Magnetic encoder |
| JP2018132353A (ja) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 日本電産サンキョー株式会社 | ロータリエンコーダ及びその絶対角度位置検出方法 |
| JP2018185287A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 日本精工株式会社 | 回転角度検出装置及び回転角度検出方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090315544A1 (en) * | 2007-02-23 | 2009-12-24 | Ntn Corporation | Rotation detection device and rotation detector equipped bearing assembly |
| JP2011027719A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-02-10 | Ntn Corp | 自動車駆動用モータの回転角度検出装置および回転角度検出装置付き軸受 |
| US20130063138A1 (en) * | 2010-06-03 | 2013-03-14 | Toru Takahashi | Magnetic encoder |
| JP2018132353A (ja) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 日本電産サンキョー株式会社 | ロータリエンコーダ及びその絶対角度位置検出方法 |
| JP2018185287A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 日本精工株式会社 | 回転角度検出装置及び回転角度検出方法 |
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