KR102550704B1 - 절대값 인코더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 각도 위치 또는 길이방향 위치에 대하여 서로에 대해 변위가능한 두 본체들의 절대 위치를 결정하기 위한 자기 절대값 인코더에 관한 것으로, 자기 특성들을 갖는 복수의 제 1 코드 요소들을 포함하며 절대 트랙을 정의하는 적어도 하나의 제 1 재료 스케일을 가지고, 상기 제 1 재료 스케일에 의해 야기되는 자기 누설 장들을 감지하는 적어도 하나의 제 1 자기장 센서 장치와, 상기 제 1 자기장 센서 장치로부터 측정 신호들을 수신하도록 구성된 평가 유닛을 가진다.
각각의 제 1 코드 요소는 각각의 인코딩 오프셋에 의해 오프셋 배열되고, 특히 1:1 관계로 상기 제 1 코드 요소에 할당된 가상 참조 위치에 대해 대칭적으로 오프셋 배열되며, 상기 가상 참조 위치들은, 등거리에 있고 상기 절대 트랙을 따라 오프셋이 없는 것으로 정의되며, 각각의 제 1 코드 요소는 적어도 그의 인코딩 오프셋에 기초하여 N개의 문자들을 포함하는 코드의 하나의 특정 문자를 인코딩하며, 상기 평가 유닛은, 상기 측정 신호들에 기초하여, 샘플링된 제 1 코드 요소의 인코딩 오프셋 및 이러한 인코딩 오프셋에 의해 인코딩된 문자를 확인하도록 구성된다.

Description

절대값 인코더
본 발명은 절대 트랙을 따라 연장되는 적어도 하나의 제 1 재료 스케일을 갖는 각도 위치 또는 길이방향 위치에 대하여 서로에 대해 변위가능한 두 본체들의 절대 위치를 결정하기 위한 자기 절대값 인코더에 관한 것으로, 상기 자기 절대값 인코더는 제 1 재료 스케일을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 제 1 자기장 센서 장치 및 제 1 자기장 센서 장치로부터 측정 신호들을 수신하도록 구성된 평가 유닛을 갖는 복수의 제 1 자기 코드 요소들을 포함한다.
절대값 인코더들은 각도 위치 또는 길이방향 위치에 대하여 서로에 대해 변위가능한 두 본체들의 절대 각도 위치 또는 절대 길이방향 위치를 결정하기 위한 측정 장치들이며, 특히 공작 기계들, 핸들링 및 자동화 기술 부문들, 및 측정 및 테스트 장치들의 변위 또는 각도 측정 장치들로 사용된다.
절대값 인코더들은 일반적으로 디지털 수치의 형태로 절대 위치를 출력한다. 이러한 수치는 절대값 인코더의 전체 측정된 길이 또는 측정 범위를 따라서 고유하므로, 증분 인코더들을 사용하는 경우와 같이 초기 참조 전송이 필요하지 않다. 반면에 증분 인코더들은 증분 변화를 기반으로 상대적인 변화 위치를 측정하며, 여기서 증분은 재료 스케일로 알려진 코드 요소들의 기본 구조로서 간주될 수 있다. 이러한 맥락에서 재료 스케일은 샘플링가능한 코드 요소들에 의한 증분 정보의 구현이다. 증분 인코더들은 일반적으로 위치 변화 과정에서 전달된 증분들의 수를 계산한다. 본 명세서에서 상대 위치는 측정 시작 위치와 관련해서만 알려지거나, 참조 전송을 통해, 예를 들어, 정지 또는 참조 위치에 대한 절대 정보로서 확인될 수 있다.
광전자 센서들을 사용하여 재료 스케일의 다수의 코드 트랙들을 병렬로 샘플링하는 광학 절대값 인코더들 외에도, 자기 절대값 인코더들 또한 오염 환경들에 자주 사용된다. 인코딩은 회전 자석의 위치를 평가하거나 Nonius 원리에 따라 재료 스케일에 의해 변조된 자기장의 평가를 통해 수행된다. Nonius 원리에서, 재료 스케일은 여러 개의 등거리 코드 요소들이 있는 2개의 트랙들을 포함하며, 코드 요소들의 수는 하나씩 상이하다. 그 결과, 절대 위치와 관련이 있는 2개의 트랙들 간의 위상 편이는 각 트랙들이 샘플링될 때 발생한다.
코드 원리에 따라 작동하는 자기 절대값 인코더들도 알려져 있다. 이 경우 코드 요소들은 자기 쌍극자들로 형성되며, 재료 스케일에서 각 코드 요소들의 정렬에 따라 N극 또는 S극이 샘플링되어 바이너리 코드를 정의한다. 절대값 인코더의 각 각도 또는 길이방향 위치에서 다수의 코드 요소들이 동시에 샘플링되며, 재료 스케일에 따른 인코딩은 특정 위치에서 샘플링된 각각의 비트 패턴이 고유하도록 선택된다. 그러나 이러한 종류의 자기 절대값 인코더들은 특정한 최소 크기의 코드 요소들이 필요하며, 또한 자기 활성 재료로 제조되어야 한다.
자기 절대값 인코더들은 US 6871554 B2 및 US 6841958 B2에서 공지되어 있으며, 코드 요소들의 바이너리 인코딩은 자기장 센서 장치에 대한 코드 요소들의 이동 중에 판독되고, 절대 위치는 인코딩에 기초하여 결정된다. 이를 위해, 자기장 센서 장치와 대하여 코드 요소들이 이동되는 것이 가장 중요하므로, 의사-절대값 인코더에 대해 언급가능하다. 복수의 코드 요소들의 상대 위치는 이동 중에 시간적 시퀀스로 결정된다. 절대값 결정 또는 정지 상태일 때의 임의의 위치 정보의 판독은 이러한 장치들로는 불가능하며, 이 때문에 이러한 위치 결정은 의사-절대값 결정이라고도 한다.
정지 상태에서 절대값을 판독할 수 없는 증분 길이 센서는 US 9719805 B2에 기재된다. 4-비트 센서는 절대값 위치를 결정하는 데 사용되며, 절대값 위치의 결정을 위해, 코드 요소들에 대한 센서의 상대적 이동이 필요하고, 바이너리 시퀀스는 대응하는 N-S극 방향으로 표현된다. 코드 요소들은 서로 동일한 거리들에 배열되며, 코드 요소들의 상대적 위치에 대한 공간 오프셋은 정보 인코딩을 위해 제공되지 않는다.
증분 트랙 및 절대 트랙이 있는 절대값 인코더의 재료 스케일은 DE 10 2015 121474 A1에서 공지되어 있으며, 2개의 트랙들 각각은 능동 자기 장치에 차례로 배열된 자극 쌍들의 열을 포함한다. 위치 인코딩은 양의 위상 편이, 즉 증분 트랙의 극 쌍들에 대한 절대 트랙의 극 쌍들의 일측 양의 길이방향 변위를 검출함으로써 발생하며, 이에 따라 논리 값들이 인코딩될 수 있다. 그러나 이러한 양의 위상 편이는 절대 트랙의 극 쌍의 증분 트랙의 극 쌍으로의 1:1 할당을 끝내며, 이로써 사전정의된 거리에 걸쳐서 절대 트랙의 극 쌍들의 수가 증분 트랙의 극 쌍들의 수보다 작아진다. 따라서 재료 스케일의 제조 및 절대 트랙의 극 쌍의 증분 트랙의 극 쌍으로의 할당은 어려우며, 또한 이러한 원리를 사용하면 더 많은 수의 극 쌍들이 있는 연관된 증분 트랙이 없는, 절대값 인코더에 대한 재료 스케일을 실현할 수 없다. 궁극적으로, 이러한 원리는 자체 자기장을 생성하는 능동 자극 쌍들로 구성된 재료 스케일에만 사용될 수 있다. DE 39 426 25 A1은 또한 증분 트랙 및 절대 트랙이 있는 절대값 인코더를 기재하며, 증분 트랙을 샘플링함으로써 생성된 신호들은 절대 트랙의 샘플링 신호들의 평가를 위한 신호 처리의 동기화에 사용된다. 절대 트랙의 코드 요소는 이러한 목적을 위해 증분 트랙의 하나 또는 복수의 물리적으로 더 작은 코드 요소들에 할당된다.
추가 일반 문서들은 DE 42 09 629 A1 및 EP 1 980 824 A1이며, 각각의 경우, DE 39 426 25 A1과 유사한 방식으로, 증분 트랙의 복수의 코드 요소들이 절대 트랙의 하나의 코드 요소에 할당된다. 이러한 이유로 증분 트랙의 존재는 위에서 언급한 문서들에서 절대 위치를 결정하는 데 필수적이다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 전술한 문제점들을 극복하는 개선된 절대값 인코더를 제공하는 것이다.
상기한 목적은 청구항 1의 특징들을 가진 절대값 인코더에 의해 달성된다. 유리한 발전들은 종속항들에서 제공된다.
제 1 코드 요소들 각각은 각각의 인코딩 오프셋에 의해, 특히 1:1 관계로 각각의 제 1 코드 요소에 할당된 가상 참조 위치에 대해 대칭적으로 오프셋되어 배열되는 것으로 제안되며, 등거리에 있고 오프셋이 없는 가상 참조 위치들은 절대 트랙으로 알려진 트랙을 정의하며, 각각의 제 1 코드 요소는 적어도 그의 인코딩 오프셋에 기초하여 N개의 문자들을 포함하는 코드의 하나의 특정 문자를 인코딩하며, 평가 유닛은, 측정 신호들에 기초하여, 샘플링된 제 1 코드 요소의 인코딩 오프셋 및 이러한 인코딩 오프셋에 의해 인코딩된 문자를 확인하도록 구성된다.
제 1 코드 요소들은 능동 자기 특성들, 즉 그들 자신의 자기장들을 생성하는 특성들, 또는 수동 자기 특성들, 즉 기존 자기장에 영향을 미치는 특성들로서 설계될 수 있는 자기 특성들을 갖는다. 따라서 본 명세서에서의 특별한 이점은 재료 스케일이 자체 자기장과 함께 자기적으로 활성된 형태로 설계되거나 외부 자기장에 영향을 주어 수동적으로 설계될 수 있다는 것이다.
오프셋은 하나 또는 복수의 단계들을 가질 수 있으며, 참조 위치로부터 시작하여 양의 또는 음의 오프셋 방향 모두, 즉 가상 참조 위치에 대해 대칭적으로 발생할 수 있다. 일반적으로 최대 오프셋 거리는, 특히 절대 트랙이 확장되는 방향으로 정렬된 경우, 2개의 인접한 참조 위치들 사이 거리의 최대 50% 정도로 제한된다. 바람직하게는, 오프셋 간격은 2개의 인접한 참조 위치들 사이의 거리의 25% 내지 5% 범위, 특히 20% 내지 10% 범위, 및 특수한 경우들에서는 2개의 인접한 참조 위치들 사이의 거리의 15% 내지 10% 범위에서 선택된다. 이러한 오프셋 범위들 내에서, 고 정밀 자기장 센서들을 사용하여 위상 오프셋 정보가 확인될 수 있다.
정확히 하나의 제 1 코드 요소가 각 참조 위치에 할당되어, 동일한 수의 참조 위치들과 제 1 코드 요소들이 지정가능한 범위를 따라 절대 트랙에 걸쳐 배열된다. 이러한 방식으로, 제 1 코드 요소들의 시퀀스를 사용하고 가상 참조 위치에 대한 코드 요소들의 가능한 양 및 음의 오프셋 크기들에 대한 지식을 통해, 동일한 거리들에 오프셋없이 배열되는 절대 트랙의 할당된 가상 참조 위치들의 위치를 확인할 수 있다. 이러한 방식으로, 가상 참조 위치 및 그에 따른 절대 트랙은 제 1 코드 요소들의 오프셋 크기들의 서로에 대한 상대적 비교를 통해 추출될 수 있다. 이는 물리적으로 분리된 제 2 증분 트랙을 생략할 수 있게 하여, 참조 위치의 사전 지식에 대한 필요성을 피할 수 있으며, 이는 사실상 사후 구조가 구성될 수 있기 때문이다. 본 명세서에서, 적어도 물리적 참조 위치들이 존재하지 않는 경우, 가상 참조 위치를 고려하는 모든 코드 요소들의 동일한 오프셋을 필요로 하는 코드 정보, 예를 들어, 4-비트 코드의 "0000" 또는 "1111"과 같은 바이너리 정보는 제 1 코드 요소들로부터 제외된다는 점이 유리하다.
이러한 맥락에서, N은 그의 참조 위치와 관련하여 단일 코드 요소를 나타낼 수 있는 상이한 정보 문자들의 수를 정의하며, 일반적으로 참조 위치로부터의 가능한 인코딩 오프셋들의 수 및/또는 자기 분극 또는 자기 동작과 관련이 있다. 따라서 바이너리 인코딩의 경우, N=2이며, 이는 바이너리 정보 유닛들 "0" 및 "1"을 나타내며, 이에 대해 바이너리 정보를 인코딩하도록 참조 위치로부터 적어도 하나의 인코딩 오프셋이 채택될 수 있으며, 바람직하게는 참조 위치로부터 2개의 반대 방향의 인코딩 오프셋들이 채택될 수 있다. 공간 인코딩 오프셋의 최대 크기는 물론 인코딩 오프셋이 절대 트랙이 이어지는 방향으로 이동한다고 가정할 때 바로 인접한 상대 위치들의 쌍 사이의 거리의 절반으로 제한된다. P개의 코드 요소들은 자기장 센서 장치에 의해 코드 워드로 동시에 캡처될 수 있으므로, 절대 위치의 결정을 위해 절대값 인코더에 의해 NP개의 상이한 위치 정보의 항목들이 평가될 수 있다.
P개의 제 1 코드 요소들의 관찰된 배열의 절대 위치를 인코딩하는 자기장 센서 장치로 코드 워드를 판독할 가능성으로 인해, 절대 위치는 코드-기반 위치 정보로부터 이미 결정될 수 있다. 자기장 센서 장치가 가상 참조 위치로부터 제 1 코드 요소들의 오프셋의 크기를 추가로 캡처하기 때문에, 이러한 로컬 오프셋 정보를 참조하여 개선된 위치 결정이 이루어질 수 있다. 로컬 오프셋 정보는 음 및 양의 오프셋 거리의 평균 오프셋 거리로서 결정될 수 있다. 예를 들어, 절대 위치는 다음과 같이 결정될 수 있다:
절대 위치 =
코드-기반 위치 정보 + 로컬 오프셋 정보
및, 특히:
절대 위치 =
극 수 * 폭(극 주기) + (Pos_Pole_negative + Pos_Pole_positive)/2,
폭은 2개의 가상 참조 위치들 사이의 거리로, 극 수는 획득한 참조 위치의 코드-기반 수로, Pos_Pole_positive는 음의 오프셋이 있는 극 주기 내 위치로, Pos_Pole_negative는 양의 오프셋이 있는 극 주기 내 확인된 위치로서 정의된다.
절대값 인코더의 중복 설계는 절대값 인코더의 안전이 중요한 용도의 기능적 신뢰성 관점에서 특히 유리하다. 코드-기반 위치 정보와 로컬 오프셋 정보의 조합을 통해, 로컬 오프셋 정보가 고려되지 않거나 잘못 해석되더라도, 사용가능한 절대 위치 값이 확인될 수 있다. (가상) 참조 위치들의 정의가 별도의 물리적 증분 트랙으로 존재하거나 코드 오프셋들이 개별적으로 평가되지 않으며서 가상 참조 위치들이 격리된 것으로 간주되는 경우, 그런 다음 일반적인 증분 위치 인코더의 유형, 또는 의사-절대값 인코더로서의 (가상) 증분 트랙의 사용가능한 신호 시퀀스는 시스템이 꺼졌을 때 휘발성이 아닌 위치 정보로 확인될 수 있다. 따라서 절대값 위치는 절대 트랙 및 (가상) 증분 트랙을 통해 중복적으로 확인될 수 있으므로, 오류에 대한 증가된 보안 및 부정확한 데이터의 방지라는 의미에서 기능적 안정성에 대한 증가된 요구사항들이 충족될 수 있다.
본 발명에 따른 절대값 인코더는 절대 각도 위치 결정을 위한 각도 인코더 또는 절대 선형 위치 결정을 위한 선형 인코더로서 설계될 수 있다. 이러한 유형의 절대값 인코더들에서 일반적으로 그렇듯이, 제 1 본체 상에 배열된 재료 스케일 및 제 2 본체 상에 배열된 자기장 센서 배치는 기계적으로 결합되며, 이로써 서로에 대한 본체들의 상대적인 이동은 자기장 센서 장치에 대한 재료 스케일의 상대적인 이동을 유도한다. 재료 스케일은 자기 누설 장을 생성하거나 외부적으로 생성된 자기 측정 장의 누설 장에 영향을 준다. 이러한 누설 장 또는 장의 변화는 자기장 센서 장치에 의해 감지된다. 절대 트랙은 본체들의 변위 이동의 방향, 즉 일반적으로 본체들을 통과하는 원형 또는 선형으로 정의된다. 상기 참조 위치들은 가상 마킹들이며, 이는 직접적으로, 즉 물리적으로 재료 스케일에 적용될 필요는 없지만 간접적으로 또는 다른 적합한 참조 지점들을 참조하여, 예를 들어 서로에 대한 제 1 코드 요소들의 오프셋의 분석을 통해 또 다른 적절한 방식으로 확인될 수 있다. 절대 트랙을 따른 오프셋이 없는 배열은 참조 위치들이 측방향 오프셋, 즉 절대 트랙의 확장 방향을 따른 횡방향 오프셋을 갖지 않으나 서로 동일한 거리들에서 균등하게 배열된다는 사실을 의미한다. 따라서 모든 참조 위치들은 절대 트랙을 정의한다. 인코딩 오프셋은 참조 위치에 대한 공간 오프셋 스텝 폭을 결정하며, 개별 코드 요소들은 0으로부터 인코딩 오프셋을 가질 수 있으며, 즉, 참조 위치에 남아있는 반면, 다른 코드 요소들은 절대 위치 정보를 문자들로서 인코딩하기 위해 참조 위치로부터 인코딩 오프셋의 스텝 폭(들)만큼 공간적으로 거리를 둔다.
이러한 맥락에서, 코드는 인코딩가능한 문자들의 전체를 나타낸다. 가장 간단한 경우, 코드는 ZERO 및 ONE 문자들을 갖는 바이너리 코드이지만 3개 이상의 문자들을 포함할 수도 있다. 따라서 상이한 인코딩 오프셋들, 예를 들어, 4개의 인코딩 오프셋들로, 동일한 정밀도로 코드 요소들의 수를 크게 줄일 수 있거나 동일한 정밀도로 자기장 센서들의 수를 줄일 수 있거나 정밀도가 증가시킬 수 있는 코드가 적절해 보인다.
인코딩 오프셋들은 참조 위치에 대해 대칭으로, 예를 들어 참조 위치에 대해 양의 방향 및 음의 방향들로 정렬되며, 동일한 오프셋 크기로 또는 다수의 인코딩 오프셋들과, 양의 방향 및 음의 방향으로 동일한 오프셋 크기로 규칙적으로 오프셋된다. 그러나, 참조 위치에 대한 두 방향들에서 비대칭인 오프셋 크기도 그 점에서 생각될 수 있으므로, 양의 방향에서의 오프셋 크기는 음의 방향에서의 오프셋 크기와 상이하게 선택될 수 있다. 코드 요소는 참조 위치에서 절대 트랙을 따라 배열될 수도 있으며, 즉, 오프셋이 "0"이며, 코드 정보는 이러한 위치에 할당된다.
일 실시예에서, 코드 요소들은 자기적으로 활성일 수 있으며, 즉 영구 자성 재료로부터 제조될 수 있다. 따라서 경자성 코드 요소는 N극과 S극이 있는 영구 자석으로 구현될 수 있으며, 자화는 바람직하게는 절대 트랙 또는 증분 트랙의 방향으로 정렬된다. 영구 자석들은 연속적으로 배열되거나 서로에 대해 간격이 있는 오프셋을 가질 수 있으며, 문자를 인코딩하기 위한 오프셋은 가변할 수 있거나, 영구 자석들은 문자의 인코딩을 위해 상이한 길이를 가질 수 있다.
대안적으로, 연자성 코드 요소들, 즉, 예를 들어, 철, 니켈, 코발트 또는 적절한 합금과 같은, 일시적으로 자화가능한 또는 강자성 재료로부터 제조되거나 이를 함유하는 코드 요소들이 사용될 수 있다. 따라서, 코드 요소는 예를 들어 연자성 치아 또는 연자성 금속 시트의 리세스로서 형성될 수 있다. 자기장 센서 장치는 수동 자기 코드 요소들의 사용을 위한 측정 자석을 추가로 포함할 수 있으며, 자석의 자속 밀도 또는 코드 요소들에 의해 그 안에서 야기되는 변화들은 근본적으로 알려진 방식으로 자기장 센서 장치에 의해 측정될 수 있다. 자기 코드 요소들은 이제 자기장 센서 장치에 의해 감지될 수 있는 측정 자석의 자기장의 유도 또는 왜곡을 유발하는 데 적합하다.
따라서 인코딩은 본 발명에 따른 절대값 인코더와 함께 사용되며, 각 문자는 주로 코드 요소의 고유 속성들을 통해 발생하지 않고, 인코딩 오프셋, 즉 각 참조 위치에 대한 코드 요소의 위치의 공간적 변화를 통해 발생한다.
유리하게는, P개의 코드 요소들의 각 시퀀스는 각각의 코드워드를 인코딩하며, 각 코드워드는 제 1 재료 스케일 내에서 고유하며 각각의 절대 위치를 나타낸다. 따라서 각도 위치 또는 길이방향 위치가 각 코드워드에 할당되므로, 평가 유닛은 알고리즘 또는 바람직하게는 룩-업 테이블의 도움으로 확인된 코드워드에 대한 연관 절대 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 재료 스케일 상의 인코딩된 문자 시퀀스의 전체는, 코드워드가 없는, 즉 P개의 연속 문자들의 시퀀스가 재료 스케일에 의해 표현된 문자 시퀀스의 전체에서 2번 이상 발생하지 않는 방식으로 생성될 수 있는 PRBS(의사-랜덤 바이너리 시퀀스) 코드로 알려진 것일 수 있다. 본 명세서에서 크기 P는 최소 2인 자연수를 정의하고, 유리하게는 4, 8 또는 16과 같이 2의 배수이다. 절대값 명령문의 정확도를 정의하는 다른 비트 심도들이 선택될 수도 있으며, 이로써 P 또한 7, 8, 또는 11 문자들일 수 있다. 비트 깊이가 클수록 더 고유한 코드워드들이 형성될 수 있으며, 모든 곳에서 그의 고유한 절대 위치를 나타내는 절대 트랙이 길어질 수 있다. 따라서 비트 깊이가 8 또는 10이면, 절대 트랙의 길이는 28개 또는 210개 코드 요소들이 될 수 있으며, 그럼에도 불구하고 각 위치에서 고유한 코드 워드를 포함한다. 수 P는 가능한 가장 짧은 자기장 센서 장치가 여전히 충분한 길이의 절대 트랙으로 달성될 수 있도록 선택된다. 바이너리 코드 대신, 동일한 정확도로 수 P를 줄이기 위해 문자 당 다수의 코드 문자들을 갖는 인코딩들이 선택될 수도 있으며, 각각의 코드 요소는 2개 이상의 인코딩 상태들, 예를 들어 상대적 위치로부터의 상이한 오프셋 길이들 또는 공간 오프셋 또는 유사한 것과 결합된 상이한 자기 분극과 같은 추가적으로 변경된 자기 특성들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 211=2048개의 코드 요소들을 갖는 바이너리 11-비트 코드는 37=2187개의 코드 요소들을 갖는 3개의 문자들(-1; 0; 1)을 갖는 인코딩 시스템에 의해 대체될 수 있다. 본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 제 1 자기장 센서 장치는 제 1 자기장 센서들이 제 1 본체 상의 제 1 재료 스케일의 각 위치에서 복수의 인접한 코드 요소들을 동시에 샘플링하는 방식으로, 제 2 본체 상에 배열된 다수의 제 1 자기장 센서들을 포함하며, 이로써 각 자기장 센서는 각각의 제 1 코드 요소를 샘플링한다. 자기장 센서들은 이를 위해 트랙의 방향으로 서로의 뒤에 배열되며, 기본적으로 참조 위치들의 간격에 해당하는 간격을 갖는다. 따라서, 복수의 연속 문자들은 재료 스케일로부터 동시에 판독될 수 있다. 유리하게는, 자기장 센서들은 후술될 바와 같이 검출 정확도를 증가시키기 위해 참조 위치보다 더 작은 간격을 가질 수 있다.
유리하게는 제 1 자기장 센서들의 수는 수 P와 동일하거나 더 크다. 따라서, 이러한 위치에서 인코딩된 각 코드 워드가 동시에 판독될 수 있다. 따라서, 정지 상태일 때, 즉 자기장 센서 장치에 대한 코드 요소들의 상대 위치를 변경하지 않고 절대 위치가 판독될 수 있으며, 이는 자기장 센서 장치가 바람직하게는 절대 위치를 인코딩하는 코드 워드의 필요한 비트 깊이에 적어도 대응하는 범위를 갖기 때문이다. 즉, 자기장 센서 장치는 바람직하게는 코드 워드를 인코딩하는 데 필요한 다수의 제 1 코드 요소들 또는 더 많은 수의 제 1 코드 요소들의 인코딩된 문자를 판독하도록 구성되어, 정지 상태일 때 절대 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 증분 트랙을 정의하는 복수의 등거리의 제 2 자기 코드 요소들을 갖는 제 2 재료 스케일, 및 제 2 재료 스케일을 샘플링하기 위한 제 2 자기장 센서 장치가 제공되며, 증분 트랙은 절대 트랙과 평행하고 그로부터 거리를 두고 이어지며, 각각의 참조 위치는 증분 트랙 상의 적어도 하나의 할당된 제 2 코드 요소의 길이방향 위치에 의해 절대 트랙 상의 길이방향 위치에 대해 결정되며, 평가 유닛은 제 2 자기장 센서 장치로부터 측정 신호들을 수신하고 측정 신호들에 기초하여 참조 위치를 확인하도록 구성된다. 따라서 제 2 재료 스케일은 참조 위치들의 위치가 결정될 수 있는 기준으로서 작용한다. 이러한 맥락에서, 길이방향 위치는 코드 요소의 위치 또는 특정 경우들에는 각 트랙의 확장 방향을 가로지르는, 확장 방향의 참조 위치, 즉 본체의 변위 방향의 위치를 나타낸다. 예를 들어, 참조 위치들은 연관된 제 2 코드 요소와 관련하여 동일한 길이방향 위치를 가질 수 있으며 트랙들에 수직인 방향으로만 오프셋될 수 있으며, 참조 위치들과 제 2 코드 요소들의 간격은 절대 트랙과 증분 트랙 사이의 간격에 대응한다. 본 명세서에서 절대 트랙 상의 참조 위치들의 상대적 위치는 증분 트랙 상의 제 2 코드 요소들의 위치에 해당한다. 증분 트랙은 절대 트랙 상에 있는 코드 요소들의 참조 위치를 정확하게 지정하는 역할을 하므로, 위치 측정의 정확도를 높이는 역할을 한다. 본 명세서에서, 제 2 코드 요소들이 참조 위치에 대해 일정한 오프셋을 채택하지 않더라도, 제 2 코드 요소들의 위치가 적어도 하나의 축 방향으로 참조 위치를 정의하는 것이 유리하다. 오프셋은 평가 유닛에 의해, 가장 간단한 경우, 빼는 것으로 고려될 수 있다.
원칙적으로, 절대 트랙 상의 참조 위치를 결정하기 위해 증분 트랙 상의 단일 할당 코드 요소의 길이방향 위치가 참조될 수 있다. 참조 위치의 결정을 위해 증분 트랙 상의 2개 이상의 코드 요소들의 길이방향 위치들을 참조하는 것도 생각할 수 있다. 따라서, 절대 트랙을 따른 참조 위치는 예를 들어 증분 트랙의 코드 요소들의 검출된 위치들을 평균화함으로써 보다 정확하게 결정될 수 있다. 절대 트랙에 추가로 증분 트랙이 존재하는 경우, 이것은 또한 자기장 센서 장치의 센서 요소들에 의해 샘플링된다. 절대 트랙을 따라 제 1 재료 스케일의 코드 요소들을 샘플링하고 증분 트랙을 따라 제 2 재료 스케일의 코드 요소들을 샘플링하도록 2개의 보조 장치들에서 자기장 센서 장치의 센서 요소들을 제공하는 것이 본 명세서에서 적절해 보인다.
유리하게는, 각각의 문자의 인코딩은 인코딩 오프셋의 값 및/또는 방향에 기초하여 발생한다. 예를 들어, 한 방향에서의 절대 트랙의 방향의 오프셋이 문자 ZERO를 인코딩하고 반대 방향으로 문자 ONE을 인코딩하는 방식으로 바이너리 코드가 인코딩될 수 있다. 이 경우, 인코딩 오프셋들의 값들은 동일할 수 있다. 그러나 예를 들어 2배만큼 상이한 오프셋들과 같이, 상이한 값들을 갖는 오프셋이 제공될 수도 있으며, 따라서 이전 예의 변경으로서, 총 4개의 문자들이 하나의 코드 요소로 인코딩될 수 있다.
인코딩 오프셋의 값은 기본적으로 0일 수도 있다. 예를 들어, 값이 0인 오프셋, 즉 그의 참조 위치에서의 코드 요소의 포지셔닝은 문자 ZERO를 인코딩하고, 사전정의된 인코딩 오프셋 값이 있는 절대 트랙의 방향의 오프셋은 문자 ONE을 인코딩하여, 이진 코드는 인코딩될 수 있다.
하나의 유리한 변형에 따르면, 각각의 제 1 및/또는 각각의 제 2 코드 요소는 영구 자석을 포함하며, 할당된 자기장 센서 장치에 의해 각 코드 요소의 자기 극성이 감지가능하며, 각각의 문자의 인코딩은 극성에 기초하여 추가로 발생한다. 따라서 코드 요소들은 쌍극자 자석들로서 구성되며, 예를 들어, 자기 N극 또는 자기 S극은 각각의 자기장 센서의 방향을 가리킨다. 이러한 방식으로, 코드 깊이, 즉 가능한 문자들의 수는 다르게는 인코딩 오프셋에 대한 동일한 사양들과, 각 코드 요소에 의해 두 배가 될 수 있다. 대안적으로, 극성의 평가 또한 인코딩에서 중복성을 만드는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어 극성은 체크 비트를 인코딩할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에 따르면, 인코딩 오프셋은 절대 트랙을 따른 길이방향 성분 및/또는 횡방향 성분을 포함한다. 인코딩 오프셋의 길이방향 성분은 절대 트랙을 따른 오프셋을 나타내는 반면, 인코딩 오프셋의 횡방향 성분은 절대 트랙의 방향에 수직으로 확장된다. 바람직하게는, 인코딩 오프셋은 길이방향 성분만을 포함하며, 즉, 제 1 코드 요소들은 그들의 연관된 참조 위치들에 대해 절대 트랙의 확장 방향으로만 오프셋된다. 그러나 근본적으로 제 1 코드 요소가 절대 트랙의 확장 방향을 가로지르는 방향으로 오프셋되도록 배열되어 인코딩이 수행될 수 있으며, 다시 예를 들어 인코딩 오프셋의 크기에 따라 2개 이상의 문자들이 다시 표시될 수 있다. 또한 두 변형예들이 결합될 수도 있다.
적어도 제 1 자기장 센서 장치가 적어도 하나의 자기장 센서를 포함한다면 유리한 것으로 밝혀졌으며, 각각의 자기장 센서는 적어도 하나의 휘트스톤 측정 브리지, 특히 하프 휘트스톤 브리지 또는 풀 휘트스톤 브리지를 형성하도록 상호연결되는 복수, 특히 2, 4, 또는 8개의 자기 저항 저항기 요소를 포함한다. AMR, CMR, TMR, 또는 GMR 자기장 센서들은 특히 자기저항 저항기 요소들의 예들이다. xMR 자기장 센서들이라고도 알려져 있는 이러한 센서 유형들은 사용될 수도 있는 홀 센서들보다 최대 50배 더 높은 감도를 특징으로 한다. 상기 자기저항 센서들은 이방성 자기 저항(AMR) 효과, 거대 자기저항(CMR, colossal magnetoresistive) 효과, 터널 자기저항(TMR) 효과 또는 거대 자기저항(GMR, giant magnetoresistive) 효과를 기반으로 한다. 하프 휘트스톤 브리지는 일반적으로 각 경우에 바람직하게는 반대 방향으로 연결되는 2개의 자기 저항 저항기 요소들을 포함한다. 반대 방향 연결은 두 저항기 요소들에 작용하는 외부 자기장이 한 저항기 요소의 저항을 증가시키고 다른 저항 요소의 저항을 감소시키는 저항기 요소들의 배열을 의미한다. 이러한 상호간의 저항기 동작은, 예를 들어, 위에서 명명된 저항기 유형들의 경우, TMR 또는 GMR 요소들의 고정 방향들이 반대이거나, AMR 요소들의 경우, 바버 폴 장치가 반대 방향으로 배열된다는 점에서 균일하게 지향된 자기장을 적용할 때 매우 쉽게 달성할 수 있다. 균일하게 지향되는 자기장 대신, 저항기들의 특정 공간 배열을 통해 또는 예를 들어 연자기 자속 요소들을 통과하는 자속의 주의깊은 안내를 통해 달성될 수 있는 반대 자기장의 효과가 사용될 수 있다. 각 저항기는 그의 저항 값의 동일한 변화로 외부 자기장에 반응하지만, 재료 스케일에 대한 저항기들의 적절한 공간 배열 및/또는 회로 배열을 사용하면 반대 방향의 저항의 변화가 생성될 수 있다.
유리하게는, 자기저항 저항기 요소들은 방향에 민감한 AMR, GMR 또는 TMR 저항 요소들일 수 있으며, 그의 저항은 오프셋 방향에 평행한 자기장 성분과 선형으로 변하거나 그의 저항은 자기장의 각도에 따라 달라진다. 자기장 센서에서 공간적으로 오프셋된 복수의 저항기 요소들의 적절한 상호연결을 통해, 일반적으로 하프 브리지 회로가 기본 회로 요소로서 적합하고, 자기 측정 장의 각도 방향 및/또는 전계 강도가 결정될 수 있다. 따라서, 자기장 센서는 측정될 자기장 성분의 방향 및 전계 강도 값을 측정하도록 구성된다. 따라서, 특히 누설 장들의 경우, 자기장 성분의 방향과 강도가 측정될 수 있다. 이는 자기 코드 요소들이, 영구 자석들의 경우, 자석들 자체에 의해 생성되거나 (외부) 측정 자석에 의해 생성되는 자기 측정 장의 왜곡을 통해 생성되는 비균질 누설 장을 발생시키기 때문이다. 바람직하게는, 자기장 센서 장치들에 포함된 자기장 센서들은 트랙의 연장 방향으로 누설 장의 진폭 A를 측정하도록 구성되며, 이는 아래에서 Htan 또는 접선(tan) 성분이라고 한다. 절대 또는 증분 트랙을 따른(절대 트랙을 따른) 코드 요소들 사이의 규칙적인 간격으로 인해, 절대 위치를 나타내는 코드의 문자들을 인코딩하기 위한 코드 요소들 사이의 간격들의 크기들은 동일한 간격의 참조 위치들과 비교하여 가변한다(접선 성분들의 진폭은 코드 요소들이 자기장 센서들에 대해 이동함에 따라 본질적으로 사인파 방식으로 가변한다). 코드의 문자는 가상 참조 위치에 대한 코드 요소의 인코딩 오프셋에 해당하며, 증분 트랙이 있는 경우, 절대 트랙 상의 코드 요소들의 상대 위치와 관련하여 증분 트랙의 코드 요소들의 상대 위치를 비교하여 매우 쉽게 확인될 수 있는 반면, 절대 트랙 상의 코드 요소들의 참조 위치는 증분 트랙 상의 코드 요소들의 위치에 대응하거나, 예를 들어 보간을 통해 그로부터 확인가능하다.
접선 성분의 진폭 곡선의 위상 각을 평가하면 가능한 트랙의 과정을 따라 코드 요소의 상대 위치를 결정할 수 있으며, 이로써 진폭 곡선의 최댓값들 및 최솟값들은 일반적으로 각 코드 요소의 끝 영역들에서 측정가능하며, 접선 성분의 제로 전환은 코드 요소의 중앙에서 매번 또는 정확히 두 코드 요소 사이들에서 발생한다. 그 정도로, 서로에 대한 두 참조 위치들의 간격은 접선 성분의 360° 위상 회전에 해당한다.
참조 트랙의 접선 성분의 곡선은 대략 사인파 함수로 나타낼 수 있다:
Figure 112020134850906-pct00001
센서에서 측정된 진폭은 접선 성분에 비례한다:
Figure 112020134850906-pct00002
본 명세서에서,
Figure 112020134850906-pct00003
, 여기서 λ는 코드 요소들의 주기 길이, s는 감지될 위치, s0은 임의의 참조 위치, 예를 들어, 두 코드 요소들 사이의 중심,
Figure 112020134850906-pct00004
는 주기적 사인파 함수의 위상 각,
Figure 112020134850906-pct00005
는 임의의 참조 각도이다.
절대 트랙의 접선 성분의 곡선은 대략 사인파 함수에 의해 표현될 수도 있다:
Figure 112020134850906-pct00006
센서에서 측정된 진폭은 접선 성분에 비례한다:
Figure 112020134850906-pct00007
Figure 112020134850906-pct00008
에 대한 값은 절대 트랙에 걸쳐 일정하지 않고, 위치, 특히 인코딩 오프셋에 따라 변경된다.
Figure 112020134850906-pct00009
는 코드 요소가 참조 위치에 대한 절대 트랙의 방향인
Figure 112020134850906-pct00010
<=
Figure 112020134850906-pct00011
방향으로 오프셋되어 있는지, 아니면
Figure 112020134850906-pct00012
>=
Figure 112020134850906-pct00013
방향인지에 따라 양수 또는 음수 값들을 채택할 수 있다. 본 명세서에서,
Figure 112020134850906-pct00014
및
Figure 112020134850906-pct00015
는 채택될 수 있는 최대 값들이다. 인코딩 오프셋들이 상이한 두 코드 요소들이 서로 인접해 있을 때마다, 이러한 영역이 국부적으로 초과됨에 따라
Figure 112020134850906-pct00016
값이 변경된다; 특히
Figure 112020134850906-pct00017
=0의 경우도 있다.
그의 참조 위치 (
Figure 112020134850906-pct00018
-
Figure 112020134850906-pct00019
)에 대한 오프셋 코드 요소 (
Figure 112020134850906-pct00020
-
Figure 112020134850906-pct00021
-
Figure 112020134850906-pct00022
)의 위상 위치의 결정은 오프셋의 크기 및 방향에 관한 결론을 도출할 수 있고, 코드 요소에 의해 인코딩된 문자의 확인을 수행할 수 있다. 따라서 상이한 코드 요소들의 위상 값들 간의 차는 문자 디코딩에 사용될 수 있다. 유리하게는 자기장 센서는 참조 위치에 대한 접선 성분의 위상 진행을 평가하며, 각도 값으로서 참조 위치에 대한 코드 요소의 오프셋을 출력할 수 있는 자기장 센서는 이를 위해 각 코드 요소에 할당된다. 이를 위해 자기장 센서의 최소 2개의 센서 요소들이 각각 90°만큼 오프셋, 즉 λ/4 또는 인접한 동일한 간격의 참조 위치들의 간격의 1/4만큼 제공되는 것이 제안된다.
Figure 112020134850906-pct00023
Figure 112020134850906-pct00024
그런 다음 아크탄젠트 함수를 통해 위상 위치가 직접 확인될 수 있다.
Figure 112020134850906-pct00025
Figure 112020134850906-pct00026
또한 90°만큼 오프셋된 2개의 센서 요소들 대신 각각 90°만큼 오프셋된 4개의 센서 요소들이 사용되는 경우, 위상 확인 및 이에 따른 문자 디코딩의 정확도가 크게 증가하는 것으로 밝혀졌으며, 서로 180°만큼 오프셋된 요소들은 각각 한 쌍으로 그룹화된다. 한 쌍으로 그룹화된 이러한 2개의 센서 요소들은 위상 차가 정확히 180°일 때 값이 같지만 산술 부호들이 반대인 2개의 진폭들 A를 캡처한다. 두 값들을 빼면
Figure 112020134850906-pct00027
2배의 진폭이 얻어지고, 또한, 간섭 장의 균질 성분이 감산에 의해 제거되기 때문에 시스템은 외부 간섭 장들에 대해 더 강력하다.
Figure 112020134850906-pct00028
따라서 2개의 센서 요소들은 사인파 성분을 측정하고, 2개의 요소들은 각 경우에 번갈아 산술 기호들이 있는 코사인파 성분을 측정하며, 이는 정확한 위상에서 함께 추가되고 아크탄젠트 함수를 통해 높은 정확도로 위상 값을 확인하는 데 사용된다. 180° 분할은 자기장 센서가 왼쪽으로 한 오프셋과 오른쪽으로 한 오프셋 사이에 정확하게 위치되는 경우에 추가적인 이점이 있다. 이러한 위치에서, 자기장 센서에서 볼 수 있는 바와 같은 측정가능한 오프셋은 0이고, 자기장 센서는 임의의 값을 반환한다. 이를 방지하기 위해, 자기장 센서는 선택사양적으로 이러한 위치에서 또는 그에 대한 ½주기 오프셋으로 측정할 수 있도록 구성되는 것이 유리하다. 자기장 센서 값은 거기서 분명하다. 이는 정확한 문자 디코딩을 위한 코드 요소에 대한 자기장 센서의 상대적인 전자적 움직임에 해당한다.
앞선 고려사항에 따라, 추가적인 유리한 실시예에 따른 자기장 센서 장치는 적어도 하나의 자기장 센서를 포함하며, 각각의 자기장 센서는 절대 트랙의 연장 방향에서 제 1 측정 위치로부터 거리에서 제 1 측정 위치에 대한 제 1 측정 신호 및 제 2 측정 위치에 대한 제 2 측정 신호를 생성하도록 구성되며, 측정 위치들의 거리는 인접한 가상 참조 위치들의 거리보다 작으며, 특히 거리의 절반과 같고, 바람직하게는 (사인파 및 코사인파 성분의 측정을 위한) 인접한 참조 위치들의 거리의 1/4와 같으며, 평가 유닛은 사전정의된 기준을 고려하여 제 1 또는 제 2 측정 신호에 기초하여 인코딩 오프셋을 확인하도록 구성된다. 따라서 재료 스케일의 각 코드 요소는 적어도 2개의 측정 위치들, 바람직하게는 4개의 측정 위치들에서 샘플링되며, 이로써 음의 오프셋을 가진 코드 요소의 양의 오프셋을 가진 코드 요소로의 전이가 자기장 센서의 영역에 막 도달할 때 신뢰할 수 있고 모호하지 않은 샘플링이 달성될 수도 있다. 각각의 자기장 센서가 하나의 측정 위치에서만 샘플링할 수 있는 절대값 인코더의 경우,
Figure 112020134850906-pct00029
~0이 참일 때 명확한 샘플링이 발생할 수 없는 일부 환경들 하에서 어려움이 존재한다. 이로 인해 일종의 바운싱이 발생하거나 명확하지 않은 측정 값들이 출력될 수 있다. 2개 또는 그 이상의 측정 위치들에서 샘플링을 통해, 센서 요소는 가능한 한 모호하지 않은 샘플링이 있는 코드 요소와 관련하여 항상 제 위치에 있도록 된다. 예를 들어, 2개의 측정 신호들 중 어느 것이 평가되어야 하는지에 대한 결정은 측정 신호들을 서로 또는 참조 신호와 비교하여 내릴 수 있다. 특히 상이한 자기장 센서들의 측정 신호들을 서로 비교하여 타당성 검사가 수행될 수 있다. 상이한 측정 위치들에서의 샘플링은 제 1, 제 2, 또는 두 자기장 센서 장치들 모두에서 제공될 수 있다. 특히, 다수의 측정 위치들에서의 샘플링을 사용하여 인코딩 오프셋을 확인할 수 있다. 특히, 각각 2개의 참조 위치들 사이의 간격의 1/4인 4개의 센서 요소들이 각 자기장 센서에 구성되어 있으며, 상기 요소들은 코드 요소에 의해 생성된 자기장의 접선 성분의 위상 위치가 참조 위치에 대해 결정될 수 있는 방식으로 평가된다. 자기장 센서는 바람직하게는 참조 위치에 계속 정렬되어야 하며, 자기장 센서의 측정 신호들에 의해 결정될 수 있는, 위상 각으로부터 참조 위치에 대한 절대 트랙의 코드 요소들의 인코딩 오프셋을 결정할 수 있어야 한다.
이러한 맥락에서, 각각의 자기장 센서가 자기장 센서 요소들로서 2 쌍들의 하프 휘트스톤 브리지들을 포함할 때, 제 1 쌍이 제 1 측정 위치에 할당되고 제 2 쌍이 제 2 측정 위치에 할당되는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 제 1 측정 위치는 제 1 쌍의 제 1 하프 브리지 및 제 2 쌍의 제 1 하프 브리지에 의해 정의된다; 이들은 사인파 및 코사인파 값을 제공하는 반면, 이러한 목적을 위해 2 쌍들의 2개의 하프 브리지들은 오프셋 방향으로 90°=λ/4만큼 오프셋 배열되어야 한다. 제 2 측정 위치는 제 1 쌍의 제 2 하프 브리지 및 제 2 쌍의 제 2 하프 브리지에 의해 정의되며, 제 1 측정 위치로부터 180°만큼 오프셋으로 배열될 수 있으며, 각각은 (2개의 하프 브리지들이 90° 떨어져서) 추가 사인파 및 코사인파 값을 제공한다. 본 명세서에서 자기장 센서에 할당된 각각의 하프 휘트스톤 브리지들이 재료 스케일 또는 트랙의 확장 방향으로 일렬로 배열되는 것은 필수가 아니다. 그들은 또한 서로에 대해 측방향 오프셋 배열될 수 있다. 유리하게는, 재료 스케일의 연장 방향에서 볼 때, 제 1 쌍의 하나의 하프 휘트스톤 브리지 및 제 2 쌍의 하나의 하프 휘트스톤 브리지가 교대로 배열될 수 있다. 따라서 2 쌍들의 하프 휘트스톤 브리지들은 특히 한 쌍의 하프 휘트스톤 브리지들 내에서 차동 측정이 가능하도록 인터레이스 방식으로 배열된다. 이러한 한 쌍의 하프 휘트스톤 브리지들은 풀 휘트스톤 브리지를 형성하며, 각 브리지는 사인파 값 또는 코사인파 값을 제공한다. 제 1 및 제 2 쌍의 2개의 하프 브리지들 사이의 간격은 바람직하게는 인접한 참조 위치들 사이의 간격의 1/4에 해당하고, 또한 각 자기장 센서는 2 쌍의 하프 브리지들을 포함하며, 하프 브리지의 각 쌍 사이의 간격은 인접한 참조 위치들의 간격의 절반에 해당한다. 각 쌍의 하프 브리지들은 사인파 또는 코사인파 값을 확인하는 역할을 하며, 그들의 측정 신호들은 코드 요소의 위상 오프셋을 결정하기 위한 삼각 계산에 사용된다. 이러한 목적을 위해 도시되지 않은 평가 유닛이 유리하게 제공되고, 2개의 하프 브리지들의 측정 신호들의 아크탄젠트 평가를 수행하도록 구성된다.
기본적으로 2개의 풀 브리지들은 2개 문자들(바이너리 코드)가 있는 코드를 평가하는 데 충분하지만, 2개 이상의 문자들이 있는 더 높은 값의 코드들을 평가하는데도 충분하다. 그러나 유리하게는, 예를 들어 2개 이상의 문자들로 코드를 판독할 수 있도록 각각의 자기장 센서에 대해 4개 이상의 하프 휘트스톤 브리지들이 제공될 수 있다. 코드 요소의 위상 오프셋의 해상도 정확도가 충분히 높으면, 예를 들어, 3개, 4개, 또는 그 이상의 문자들이 참조 위치로부터 코드 요소의 상이한 인코딩 오프셋 값으로서 표시될 수 있으며, 이에 따라 총 코드 요소들의 수, 따라서 절대값 인코더의 물리적 크기를 줄일 수 있다.
또 다른 유리한 실시예에 따르면, 각각의 2개의 인접한 코드 요소들 사이에 분리 영역이 제공된다. 이는 자기 코드 요소와 비자성 분리 요소가 트랙의 방향으로 교대로 배열될 수 있는 구조를 생성한다. 이는 특히 연자성 치아 구조들 또는 천공 플레이트들이 사용되는 경우에 존재하지만, 경자성 코드 요소들과 함께 사용될 수도 있다. 각 트랙의 확장 방향에서 본 분리 영역들의 길이는 트랙의 확장 방향에서 코드 요소들의 길이일 수 있지만, 더 작도록 선택될 수도 있다. 분리 영역의 크기는 제공된 최대 인코딩 오프셋과 일치해야 한다. 분리 영역은 인접한 코드 요소들의 자기장의 왜곡들을 억제하기 위해 신호 품질 및 견고성을 개선하기에 충분히 크게 선택될 수 있다. 바람직하게는, 상기 언급된 파장 λ에 대해 10° 이상, 특히 36° 이상의 분리 영역 크기가 분리 영역의 크기로서 선택될 수 있다.
전술한 실시예는 단일 자기장 성분의 검출을 위해 설계된, 바람직하게는 트랙의 연장 방향으로 정렬된 자기장 성분을 위해 설계된 약-장 센서들로 알려진 것을 사용하기에 적합하며, 그들의 출력 신호는 자기장의 진폭에 비례한다. 그러나, 강-장 센서들로 알려진 것을 사용하는 것도 유리하게도 가능하다. 이들은 자기장 센서의 위치에 대한 자기장의 각도의 감지를 특징으로 한다. 이 경우, 2P+1 강-장 각도 센서들은 각 자기장 센서 장치에 유리하게 사용될 수 있다. 자기장 센서의 치수들이 코드 요소의 치수에 비해 작으면, 누설 장 요소들의 각도를 직접 결정하기 때문에 강-장 배열이 가능하다. 이러한 강-장 센서 장치는 자기 측정 장이 없는 경자성 코드 요소들에 유리하다. 강-장 센서들이 사용될 때는 일반적으로 길이방향 센서 장치가 선호된다. 절대 트랙은 본 명세서에서 직선으로 정렬된다.
따라서, 트랙 연장의 선형 방향에서 코드 요소들에 의해 생성된 자기 누설 장의 위상 위치를 결정할 수 있으며, 절대 트랙의 코드 요소의 위상 각 α 및 참조 트랙의 인접한 코드 요소의 위상 각 β은 자기장 센서들의 강-장 센서들에 의해 매우 쉽게 결정될 수 있다. 각도 차 β-α는 2개의 코드 요소들 간의 인코딩 오프셋에 대한 측정을 제공한다.
특히, 코드 요소들이 영구 자석들로서 형성되는 경우, 즉 교번하는 N극과 S극을 포함하는 활성 스케일을 구성하는 경우, 강-장 센서 또는 각도 센서가 유리하게 사용될 수 있다. 자기장 센서 요소들의 관점에서, 누설 장은 코드 요소들이 자기장 센서 장치에 대해 변위됨에 따라 회전한다.
코드 요소들은 센티미터 또는 밀리미터 정도의 기하학적 치수들을 가질 수 있으며 각 측정 작업에 일치될 수 있다. 그러나 코드 요소들은 폭이 50㎛ 이하가 될 수 있을 정도로 소형화될 수 있으며, 코드 워드의 문자들의 수 P는 8 이상이 될 수 있다. 코드 요소들에 대한 하프 브리지들의 상대적 위치에 따라, 자기장 센서의 모든 하프 브리지들 또는 자기장 센서의 하프 브리지들의 하위-그룹만이 평가될 수 있다.
추가 이점들은 도면들 및 도면들의 관련 설명에 의해 나타난다. 도면은 본 발명의 예시적인 실시예들을 도시한다. 도면, 설명 및 청구 범위는 조합된 많은 특징들을 포함한다. 또한, 당업자는 이러한 특징들을 개별적으로 고려하여 의미있는 추가 조합들로 결합할 것이다.
도 1은 절대값 인코더의 예시적인 실시예의 평면도 및 측면도뿐만 아니라 사시도를 도시한다;
도 2a 및 도 2b는 제 1 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더의 재료 스케일의 개략도들을 도시한다;
도 3은 제 2 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더의 재료 스케일의 개략도를 도시한다;
도 4는 제 3 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더의 재료 스케일의 개략도를 도시한다;
도 5는 제 3 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더의 자기장 구성의 개략도를 도시한다;
도 6은 제 1 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더의 자기장 구성의 개략도를 도시한다;
도 7은 제 4 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더의 자기장 구성의 개략도를 도시한다;
도 8a 및 도 8b는 재료 스케일에 대한 자기 센서 장치의 오프셋 상대 위치들을 갖는 추가적인 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더의 자기장 센서 장치의 부분 개략도를 도시한다;
도 9는 도 7의 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더의 자기장 센서 장치의 전체 개략도를 도시한다.
도면들에서 동일하거나 유사한 요소들을 식별하기 위해 동일한 참조번호들이 사용되었다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예(10.0)을 사시도, 평면도 및 측면도로 도시한다. 절대값 인코더(10.0)는 제 1 재료 스케일(12a) 및 제 2 재료 스케일(22)을 갖는 이동가능한 제 1 본체(30)를 포함한다. 자기장 감지 센서 표면이 재료 스케일들(12a 및 22)의 방향으로 정렬된 자기장 센서 장치(15)가 제 2 본체(32) 상에 제공된다.
이러한 실시예에서, 제 1 본체(30)는 제 2 본체(32)에 대해 상대적으로 선형으로 이동될 수 있다. 제 1 재료 스케일(12a)의 코드 요소들(14) 및 제 2 재료 스케일(22)의 코드 요소들(24)의 두 열들은 제 1 본체(30) 상에서 서로 평행하게 이동 방향으로 정렬된다. 코드 요소들(14)의 제 1 열은 절대 트랙(13)을 정의하고, 코드 요소들(24)의 제 2 열은 증분 트랙(23)을 정의한다.
재료 스케일들(12a 및 22)을 갖는 제 1 본체(30)의 위에서의 사시도에서 볼 때, 제 2 본체(32)의 자기장 센서 장치(15)는 코드 요소들(14 및 24)에 대향하여 배치된다. 자기장 센서 장치(15)는 서로 평행한 2개의 열들(15a 및 15b)로 배열되고 평행 재료 스케일들(12a 및 22)의 코드 요소들(14 및 24)에 할당되는 복수의 자기장 센서들(16)을 포함한다. 따라서, 자기장 센서(15)의 2개의 보조 장치들(15a 및 15b)은 각각 복수의 자기장 센서들(16)을 가지며, 제 1 보조 장치(15a)는 절대 트랙(13)을 따라 제 1 재료 스케일(12)의 코드 요소들(14)을 샘플링하는 역할을 하는 자기장 센서들(16a)을 가지며 제 2 보조 장치(15b)는 증분 트랙(23)을 따라 제 2 재료 스케일(22)의 코드 요소들(24)을 샘플링하는 역할을 하는 자기장 센서들(16b)을 갖는다. 절대값 인코더(10)의 작동에 필요한 자기 측정 장은 예를 들어 코드 요소들(14 및 24)의 단단한 자기 특성에 의해 생성되거나 예를 들어 제 2 본체(32)에서 배열된 외부 자석(미도시) 또는 자석 배열에 의해 생성될 수 있다. 자기 측정 장을 생성하는 자석은 영구 자석이거나 전자석으로 형성될 수 있다.
제 2 재료 스케일(22)의 코드 요소들(24)은 절대 트랙(23)을 따라 그들의 길이방향 위치에서 서로 동일한 거리에 배열되고, 절대 트랙의 제 1 재료 스케일(12a)의 코드 요소들(14)의 상대 위치가 결정될 수 있는 참조 위치들을 표시한다. 예시된 예시적인 실시예에서, 절대 트랙(13)의 방향으로 정렬된 코드 요소들(14)의 인코딩 오프셋이 제공되고, 코드 요소들(24)에 의해 정의된 참조 위치에 대해 양 또는 음으로 정의된다. 인코딩 오프셋은 참조 위치에 대해 한 방향으로만 동일하게 잘 정렬될 수 있거나, 예를 들어 2자리 바이너리 코드보다 더 높은 값의 정보 인코딩을 위한 인코딩 오프셋의 다중 스텝 폭들을 가질 수 있다.
본체들(30 및 32)의 예시는 다음 도면들에서 생략된다.
제 1 재료 스케일(12)에 의한 위치 정보의 표현을 위한 2개의 상이한 변형예들이 도 2a 및 도 2b의 측면도에 도시되어 있다.
도 2a는 절대값 인코더의 제 1 예시적인 실시예(10.1)을 도시한다. 절대값 인코더(10.1)는 절대 트랙(13)을 정의하고 자기장 센서 장치(15)에 의해 측정되는 자기장에 영향을 주는 재료 스케일(12a)을 포함한다. 재료 스케일(12a)은 이를 위해 개별 코드 요소들(14.1, 14.2, 14.3, 및 14.4)을 포함할 수 있으며, 상기 요소들은 강자성이고 도시되지 않은 전자석 또는 영구 자석의 자기장들을 안내하고 편향시킬 수 있거나, 코드 요소들(14.1 내지 14.4)은 고유한, 예를 들어, 영구적인 자기 자화를 갖는다. 자기장은 바람직하게는 정적이지만 적어도 하나의 시간-의존적 구성요소를 가질 수도 있다. 자기장 센서 장치(15)는 자기장 센서(16.1 내지 16.4)의 그룹을 포함하며, 각각의 자기장 센서(16.1 내지 16.4)는 코드 요소(14.1 내지 14.4)에 공간적으로 인접하다. 자기장 센서들(16)은 절대 방향으로 코드 요소들(14)에 의해 편향된 자기장의 접선 성분을 결정할 수 있도록 설정된다. 바람직하게는, 절대 트랙의 방향으로 접선 성분의 위상 위치를 출력하는 자기장 센서들(16)의 평가(도시되지 않음)가 수행될 수 있다. 코드 요소들(14)이 모두 서로 동일한 거리들에 배열되어 있다고 가정하면, 코드 요소들(14)과 관련하여 자기장 센서들(16)의 동일한 상대 위치를 가지고, 각 자기장 센서(16)는 자기장의 접성 구성요소의 동일한 위상 위치를 측정할 것이다. 코드 요소들(14.1 내지 14.4)의 서로에 대한 간격들이 가변할 경우, 위상 위치의 차들이 발생하여, 그로부터 위치 정보가 추출될 수 있다. 본 명세서에서 도 2a는 각각의 코드 요소(14)가 "0" 또는 "1"을 나타내는 바이너리 코드에 의한 위치 정보의 예시를 도시한다. 예시된 실시예에서, 각 코드 요소(14.1 내지 14.4)에 속하는 참조 위치들(18.1 내지 18.4)은 이러한 목적을 위해 점선으로 도시된다. 모든 코드 요소들(14)이 참조 위치(18)의 위치에 배치되었다면, 모든 자기장 센서들(16)에서 동일한 위상 정보가 측정될 것이다. 처음 2개의 코드 요소들(14.1 및 14.2) 및 제 4 코드 요소(14.4)는 절대 트랙(13)에 대해 정의된(고정된) 인코딩 오프셋만큼 후방으로 오프셋되며, 이에 의해 바이너리 ZERO "0"이 인코딩된다. 코드 요소(14.3)는 절대 트랙(13)의 방향으로 전방으로 더 정의된(고정된) 인코딩 오프셋만큼 오프셋되며, 이에 의해 바이너리 ONE "1"이 인코딩된다. 참조 위치(18)에 대한 위상 편차들로부터 코드 워드는 절대 위치를 인코딩할 수 있는 바이너리 코드 "0010"으로 판독될 수 있다. 참조 위치(18)에 대한 지식은 평가에 도움이 되지만, 위상 위치들을 서로 상대적으로 비교하여 절대 정보가 안정적으로 추출될 수 있다. 이를 위해 바이너리 코드가 혼합된 개별 정보 항목들로 구성되는 것이 유용하며, 이로써 바이너리 워드 당 적어도 하나의 코드 요소(14)와 관련된 위상 변화가 검출될 수 있으며, 이로써 적어도 하나의 1 및 적어도 하나의 0을 포함하는 코드 워드들만이 허용되어야 한다.
바이너리 코드 대신, 예를 들어, 상이한 크기들의 간격들과 같은 추가 값들이 제공될 수 있으므로, 상대적으로 짧은 코드 워드가 정확한 위치 결정을 가능하게 한다. 이는 절대값 인코더의 추가적인 예시적인 실시예(10.1)을 도시하는 도 2b에 도시되어 있으며, 원칙적으로 도 2a의 예시에 대응한다. 이와 달리, 코드 요소들(14)은 참조 위치(18)에 대해 상이한 인코딩 오프셋들을 가질 수 있다. 4차 시스템에서 정보 항목들 "0", "1", "2", 및 "3"을 인코딩하는 4개의 인코딩 오프셋들(-2Δ, -Δ, Δ, 및 2Δ)이 예를 들어 도시된다. 4개의 코드 요소들(14.1 내지 14.4)의 위치 정보 0132가 표현된다. 각 코드 요소는 4개의 상이한 정보의 항목들을 나타낼 수 있으므로, 44=256개의 위치 정보의 항목들이 4차 시스템에서 4개의 코드 요소들로 표현될수 있는 반면, 도 2a에 따른 바이너리 시스템에서는 16개의 위치 정보의 항목들만이 표현될 수 있다. 따라서 다중 인코딩 오프셋들의 해상도를 통해, 동시에 캡처될 코드 요소 위치들의 양이 크게 감소되거나, 더 높은 해상도 정밀도가 획득될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에서 각각의 코드 워드는 4 비트의 길이를 가지며, 따라서 최대 16개의 상이한 코드 워드들이 표현가능하므로, 최대 16개의 절대 위치들이 4개의 코드 요소들(14.1 내지 14.4)을 갖는 도시된 재료 스케일들(12a 및 12b)로 명확하게 인코딩될 수 있다.
도 3은 절대값 인코더(10.2)의 평면도를 도시하며, 그의 주요 특징들은 도 2a의 절대값 인코더(10.1)에 해당한다. 제 1 실시예(도 2a)에 따른 제 1 재료 스케일(12a) 대신, 절대 트랙(13)을 정의하는 제 2 실시예에 따른 재료 스케일(12b)이 본 도면에 제공된다. 재료 스케일(12b)과 함께, 제 1 코드 요소들(14.1 내지 14.4)의 인코딩 오프셋은 절대 트랙(13)의 연장 방향으로 실행되지 않고 그에 수직이다. 따라서, 제 2 예시적인 실시예에서, 인코딩 요소들(14.1, 14.2, 및 14.4)은 도면의 포지셔닝에 대해 위로 편이되고, 문자 ZERO를 인코딩하는 반면, 코드 요소(14.3)은 도면의 포지셔닝에 대해 아래로 편이되고 문자 ONE을 인코딩한다. 센서 장치는 재료 스케일의 위 또는 아래에 위치되며 위쪽 또는 아래쪽 방향의 오프셋을 검출할 수 있도록 설계된다. 자기장 센서 장치는 유리하게는 이미지의 평면에 있고 절대 트랙(13)에 수직으로 정렬되는 누설 장 성분을 측정한다.
절대값 인코더(10.3)의 제 3 예시적인 실시예의 동작 모드가 이제 도 4를 참조하여 더 상세히 설명된다. 절대값 인코더(10.3)는 절대 트랙(13)을 정의하는 제 1 예시적인 실시예에 따른 제 1 재료 스케일(12a) 및 증분 트랙(23)을 정의하는 제 2 재료 스케일(22)을 포함한다. 2개의 트랙들(13 및 23) 각각은 측면도에 도시되지만, 실제로는 2개의 트랙들(13 및 23)은 하나의 평면에서 서로에 대해 평행하게 옆에 배열된다. 명확성을 위해 이들은 도 4에서 서로의 위에 배열된다. 각각의 재료 스케일(12a 및 22)은 각각의 자기장 센서 장치(15a 및 15b)에 의해 샘플링되며, 그의 구조는 이후의 도 8 및 도 9에서 자세히 설명되며, 이는 재료 스케일(12a)의 코드 요소들(14) 및 재료 스케일(22)의 코드 요소들(24)에 의해 야기되는 절대 트랙(13) 또는 증분 트랙(23)을 따라 자기장의 접선 성분의 위상 위치 변화를 검출하도록 설계된다. 명확성을 위해, 정확한 자기장 센서 장치들은 도 2 내지 도 4에 도시되어 있지 않다. 간단히 말해서, 연관 코드 요소(14 및 24)로부터 자기장 위상 정보를 판독할 수 있는 각 자기장 센서(16)가 각 코드 요소(14.1 내지 14.4 및 24.1 내지 24.4)의 표면 내에 위치한다고 가정할 수 있다.
제 1 재료 스케일(12a)은 복수의 제 1 자기 코드 요소들을 포함하며, 그 중 코드 요소(14.1 내지 14.4)만이 도시되어 있다. 제 2 재료 스케일(22)은 복수의 제 2 자기 코드 요소들을 포함하며, 그 중 코드 요소들(24.1 내지 24.4)만이 도 4에 도시되어 있다. 제 1 재료 스케일(12a)은 절대 트랙(13)을 형성하고, 제 2 재료 스케일(22)은 증분 트랙(23)을 나타낸다.
코드 요소들(24.1 내지 24.4)은 증분 트랙(23) 상에서 측방향 오프셋없이 동일한 거리들에 배열된다. 제 2 코드 요소들(24.1 내지 24.4)은 참조 위치들(18.1 내지 18.4)로부터의 절대 트랙(13) 상의 길이방향 위치들을 정의하며, 이들은 도 3 및 도 4에서 점선으로 도시된다. 따라서 참조 위치들(18.1 내지 18.4)은 제 2 코드 요소들(24.1 내지 24.4)과 동일한 길이방향 위치를 갖는다.
그러나, 각각의 제 1 코드 요소(14.1 내지 14.4)는 연관된 참조 위치(18.1 내지 18.4)에 정확하게 배열되지 않지만, 각각의 참조 위치(18.1 내지 18.4)에 대해 각각의 인코딩 오프셋을 갖는다. 코드 요소(14.3)는 절대 트랙(13)의 방향 화살표에 의해 정의된 방향으로 오프셋되지만, 코드 요소들(14.1, 14.,2 및 14.4)은 반대 방향으로 오프셋된다. 코드의 대응하는 문자는 각각의 인코딩 오프셋에 할당될 수 있다. 도 4에 따른 예시적인 실시예에서, 코드는 바이너리 코드이고, 문자 ONE은 코드 요소(14.3)에 할당되고 문자 ZERO는 코드 요소들(14.1, 14.2, 및 14.4)에 할당된다. 도시된 경우, 코드 워드는 절대 위치에 할당된 바이너리 코드 0010으로 인코딩된다. 고려되는 코드 요소들의 수를 늘림으로써, 애플리케이션의 사양에 따라 절대 위치가 모호하지 않은 재료 스케일의 길이를 늘릴 수 있다.
도 4의 예시적인 실시예를 고려하면, 각 자기장 센서 장치를 통해 4개의 제 1 코드 요소들(14.1 내지 14.4) 또는 4개의 제 2 코드 요소들(24.1 내지 24.4) 각각이 동시에 샘플링된다. 참조 위치들(18.1 내지 18.4)에 대한 제 1 코드 요소들(14.1 내지 14.4) 또는 제 2 코드 요소들(24.1 내지 24.4)의 인코딩 오프셋으로부터 4개의 문자들로 구성된 각각의 코드워드가 디코딩될 수 있다. 이러한 코드워드는 자기장 센서 장치들에 대한 재료 스케일의 변위 위치가 변경 될 때 변경되며, 이는 새로운 위치의 결과로서 상이한 제 1 및 제 2 코드 요소들이 센서 유닛들에 의해 캡처 및 디코딩되기 때문이다. 재료 스케일(12a)에 의해 표현되는 적절한 일련의 문자들의 선택을 통해, 재료 스케일들(12a 또는 22)의 모든 증분에 대해 상이한 코드 워드가 인코딩되어, 그로부터 절대 위치가 확인될 수 있다.
도 5는 절대값 인코더(10.4)의 추가적인 예시적인 실시예를 도시한다. 측면도가 다시 선택되었다. 이는 절대 트랙(13)을 정의하는 제 1 재료 스케일(12a) 및 이와 평행한 증분 트랙(23)을 정의하는 제 2 재료 스케일(22)을 포함한다. 단순화된 도시를 위해, 절대 트랙(13) 및 증분 트랙(23)이 서로의 위에 도시되어 있는 반면, 자속은 두 트랙들(13 및 23)의 코드 요소들(14 및 24)을 차례로 관통하여 도시된다. 그러나 일반적으로 이들은 서로 평행하며 공통 평면에 배열되고 평면에 수직인 자속에 의해 평행하게 관통되는 반면 평면 위의 자기장 센서 장치(15)는 두 트랙들(13 및 23)을 덮고 샘플링한다. 두 재료 스케일들은 재료의 스케일들(12a 및 12b)의 코드 요소들(14 및 24)에 의해 편향되는 장 라인들에 의해 도시된 자기 측정 장을 생성하는 측정 자극들(26)의 제 1 및 제 2 자기장 센서 장치(15a 및 15b)의 영역에 구성된다. 측정 자극(26)은 영구 자석들, 또는 전자석 구성의 극들일 수 있고, 유리하게는 정자기장을 제공할 수 있는 반면, 시간에 따라 변화하는 자기장도 생각할 수 있다. 코드 요소들(14 및 24)은 강자성 특성들을 가지며, 그들의 연자성 특성들로 인해 자기 측정 장에 의해 일시적으로 자화된다. 예를 들어, 이들은 강자성 재료의 홈들을 나타낼 수도 있다. 이들은 측정 자극들(26) 사이의 자속에 영향을 주는 방식으로 구성되기만 하면 된다. 코드 요소들(24.1, 24.2, 24.3 등)은 증분 트랙(23)을 따라 동일한 거리들에 배열되며, 코드 요소들(14.1, 14.2, 14.3 등) 각각은 코드 요소들(24)에 대해 사전정의된 스텝 폭만큼 절대 트랙(13)을 따라 전방 또는 후방으로 오프셋된다. 오프셋들은 ONE 또는 ZERO의 바이너리 정보 유닛을 인코딩하며, 이러한 예시적인 실시예에서, 절대 트랙(13)을 따른 양의 오프셋은 ONE에 대응하고 음의 오프셋은 ZERO에 대응한다. 제 2 자기장 센서 장치(15b)의 자기장 센서(16)(S1, S2, S3 등)가 증분 트랙(23)을 따라 제 2 재료 스케일(22)의 각 코드 요소(24)에 할당되고, 절대 트랙(13)을 따라 동일한 위치에서, 제 1 자기장 센서 장치(15a)의 자기장 센서(16)(AS1, AS2, AS3 등)가 각 코드 요소(14)에 할당된다. 제 1 및 제 2 자기장 센서 장치(15a 및 15b)에 의한 자기장 측정의 작동 모드를 도시하기 위해, 자기 측정 극들(26) 사이에 형성되는 자기장의 접선 성분 Htan의 진폭 곡선(28a 및 28b)이 재료 스케일(22) 및 재료 스케일(12a)에 대한 각 경우에 도시된다. 증분 트랙(23)을 따라, 진폭 곡선(28b)은 파장 λ를 갖는 주기를 가지며, 이는 또한 360° 또는 2π의 위상으로 표현될 수 있다. 해당 스케일도 표시된다. 증분 트랙의 등거리로 배열된 코드 요소들(24)을 따른 자기장의 접선 성분의 진폭 곡선(28b)은 사인파고, 각 자기장 센서(S1, S2, S3 등)은 따라서 재료 스케일(22)이 이동할 때 실질적으로 동일한 사인파 곡선을 측정할 것이며, 절대 트랙(12a)을 따른 접선 성분의 진폭 곡선(28a)은 바이너리 정보 ONE으로부터 ZERO로의 전환에서 코드 요소들(14)의 등거리가 아닌 배열의 결과로서 왜곡되고, 그 결과, 제 1 자기장 센서 장치(15a 등)의 자기장 센서들(AS1, AS2, 및 AS3)에 의해 측정되는 진폭 곡선(28a)의 확인된 위상 위치들은 자기장 센서 장치(15b)의 자기장 센서들(S1, S2, 및 S3)에 의해 측정되는 진폭 곡선(28a)의 위상 위치들로부터 상이하다. 자기장 센서 그룹들(15a 및 15b) 간의 위상 각도의 차는 코드 요소들(14)의 절대 위치를 나타내는 바이너리 코드 워드들의 평가에 사용된다.
인코딩 오프셋의 확인은 추가 도 6 및 도 7의 실시예들에 기초하여 설명되며, 단순화의 이유들로, 코드 요소들(14)의 참조 위치들의 인코딩 오프셋들의 예시는 생략된다.
도 6은 도 2의 예시적인 실시예(10.1)에 기초하여 절대 트랙(13)을 정의하는 재료 스케일(12a)을 갖는 추가 예시적인 실시예(10.5)를 나타내며, 서로에 대한 코드 요소들(14)의 상대적 간격들은 절대 위치를 표시하는 PRBS 코드 워드를 나타낸다. 코드 요소들(14)은 2개의 측정 자극들(26) 사이에 배열되고, 도시의 목적으로, 코드 요소들(14)에 의해 영향을 받는 자기장을 표현하기 위해 자기 라인들의 경로가 스케치된다. 코드 요소들이 없으면 자기장 라인들은 수직이고 접선 성분들 Htan=0이다. 코드 요소들의 존재로 인해 자기장 라인들이 왜곡되어, 진폭 곡선(28)(도시로서 표시됨)을 가진 측정가능한 접선 성분이 발생한다. 코드 요소들을 따라, 자기장 센서 장치(15)에 의해 측정되는 평균 파장 λ 및 연관 위상 각을 갖는 접선 자기 구성요소 Htan의 진폭 곡선이 도시되어 있다. 자기장 센서 장치(15)는 이를 위해 자기장 센서들(16.1, 16.2, 16.3) 및 도시되지 않은 더 많은 자기장 센서들을 포함하며, 그의 수는 주기 λ와 동일한 거리들에 배열된 PRBS 코드의 비트 깊이에 해당한다. 자기장 센서들(16)은 주기 λ와 동일한 거리들에 배열되고, 이에 의해 각각 하나의 코드 요소(14)에 할당될 수 있다. 이들은 접선 성분 Htan의 진폭을 측정하도록 설계되었다. 하나의 파장 λ의 간격에 따른 인접한 코드 요소들(14)의 등거리 배열로, 인접한 코드 요소들(14)의 접선 성분들 Htan의 진폭 곡선에서 실질적으로 위상 차가 발생하지 않으며, 이로써 2개의 인접한 코드 요소들(14)의 동일한 바이너리 정보가 추론될 수 있다. 인접한 코드 요소들(14)에서 위상 스텝들이 측정되면, 코드 요소들(14)의 상이한 바이너리 정보가 존재하고, 이로써 인접한 코드 요소들(14)의 위상들을 비교하여 절대 위치를 나타내는 코드워드가 확인될 수 있다.
자기장 센서들(16)을 통해 코드 요소들(14)의 위상 정보를 결정하고 위상 확인에서 측정 정확도를 향상시키기 위해, 각각의 자기장 센서(16)는 복수의, 유리하게는 4개의 하프 브리지들(17)을 포함하며, 그의 구조는 도 8 및 도 9에 더 자세히 도시되어 있다. 하프 브리지들(17)의 쌍들은 각각 λ/2 간격으로 배열되고, 접선 성분의 사인파 성분(S11 및 S12)을 측정하고, 2개의 하프 브리지들(17)은 λ/4 간격으로 이러한 하프 브리지들(S11 및 S12)에 대향하여 배열되며, 다시 서로 λ/2 간격을 가지며, 이로써 접선 성분의 코사인파 성분(C11 및 C12)이 측정될 수 있다. 신호 정확도를 개선하기 위해, 2개의 사인파 하프 브리지들(S11 및 S12) 및 2개의 코사인파 하프 브리지들(C11 및 C12)의 측정 신호들이 올바른 위상과 함께 결합된다. 따라서 자기장 센서(16)의 영역에서 코드 요소(14)의 위상 각 φ 및 상대 위치는 다음과 같이 산출된다:
Figure 112020134850906-pct00030
자기장 센서(16)의 측정 영역에서 각 코드 요소(14)의 상대적 위치들 s의 비교를 통해, 바이너리 정보가 판독될 수 있고, 자기장 센서 장치(15) 내의 충분히 많은 수의 자기장 센서들을 사용하여 절대 위치가 결정될 수 있다. 이는 필요한 아크탄젠트 연산을 수행하고 인코딩 오프셋을 결정하고 문자를 디코딩하는, 자세히 기재되지 않는, 평가 유닛에 의해 결정될 수 있다. 코드의 모든 문자들의 동시 평가를 통해, 절대값 스케일로 PRBS 코드 워드를 할당할 수 있으며, 이에 따라 절대 위치가 결정된다.
도 6의 예시적인 실시예(10.5)에 기초하여, 도 7은 추가 실시예(10.6)을 도시하며, 도 6에 도시된 절대값 인코더(10.5)의 변형으로서, 코드 요소들(14)은 교번하는 자기 분극을 갖는 2개의 인접한 측정 자극들(26)에 의해 각각의 경우에 형성된다. 따라서 교번 분극을 갖는 측정 자극들(26.1 내지 26.5)의 체인은 절대 트랙(13)을 정의하며, 각각의 경우에 2개의 인접한 측정 자극들(26)은 하나의 코드 요소(14)를 생성한다. 따라서 복합 코드 요소(14.1a 및 14.1b)로 자기 측정 극들(26.1 및 26.2)이 할당된다. 해당 고려사항들은 코드 요소(14.2) 이상에 적용된다. 인코딩은 측정 자극들(26)의 상이한 길이들을 통해 발생할 수 있다. 자기장 센서 장치(15)는 동일한 거리들에 배열된 자기장 센서들(16.1, 16.2 등)의 열을 포함하고, 자기장 센서들의 수는 비트 깊이, 즉 위치 정보의 디지털 해상도를 정의한다. 각각의 자기장 센서(16.1)는 전술한 방식으로 자기장 센서(16)의 획득 범위 내에서 코드 요소(14)의 상대 위치를 결정할 수 있고, 따라서 코드 요소(14)의 디지털 정보를 확인할 수 있는 4개의 하프 브리지들(S11, S12, C11, 및 C12)을 포함한다.
도 8a, 도 8b, 및 도 9는 예를 들어, 도 6 및 도 7의 실시예들(10.5) 및 (10.6)에서 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 절대값 인코더(10.7)를 도시한다. 본 명세서에서 도 8a 및 도 8b는 절대값 인코더(10)의 부분 섹션을 나타내고, 도 9는 전체 도시를 나타내며, λ/2의 자기장 센서 장치(15)에 대한 코드 요소들(14)의 상대적 변위는 도 8a 및 도 8b 사이에서 발생한다. 절대값 인코더(10.7)는 복수의 제 1 자기 코드 요소들을 갖는 제 1 재료 스케일(12)을 포함하며, 이들 중 서로 인접한 9개의 제 1 코드 요소들(14.1 내지 14.9)만이 예시적인 실시예에서 고려되며, 제 1 코드 요소들(14.1, 14.2, 14.8, 및 14.9)만이 도 8a 및 도 8b에 도시되며, 명확성을 위해, 제 1 코드 요소들(14.3 내지 14.7)은 생략되었다. 반면에 도 9는 절대값 인코더(10.7)의 전체 범위를 도시한다.
절대값 인코더(10.7)는 제 1 코드 요소들을 샘플링하도록 설계된 제 1 자기장 센서 장치(15)를 더 포함한다. 제 1 자기장 센서 장치(15)는 총 34개의 하프 브리지들(17.1 내지 17.34)을 포함하고, 각각은 반대의 의미로 상호연결된 2개의 자기 저항 저항기 요소들(20)을 포함한다. 도 8a 및 도 8b는 하프 브리지들(17.1 내지 17.7 및 17.29 내지 17.34)만이 도시되고, 하프 브리지들(17.8 내지 17.28)은 명확성을 위해 생략되었다. 반대 의미의 상호연결은 저항기 요소들(20)의 영역에서 작은 화살표들로 표시된다. 화살표는 접선 장이 화살표 방향을 가리킬 때 저항기 요소의 저항이 접선 장 Htan에 비례하여 떨어짐을 나타낸다. 하프 브리지들(17.1 내지 17.32)은 총 8개의 자기장 센서들(16.1 내지 16.8) 중 하나에 각각 할당되어, 자기장 센서들(16.1 내지 16.8) 각각은 4개의 하프 브리지들을 포함한다. 2개의 추가 하프 브리지들, 즉 하프 브리지들(17.33 및 17.34)은 마지막 자기장 센서(16.8)에 속하며, 그의 측정 값을 명확하게 하는 역할을 한다.
측정 브리지들(17.1 내지 17.34)은 공통 공급 전압 VCC 및 공통 접지 GND에 연결된다. 각 측정 신호들 또는 측정 전압들은 1부터 34까지 번호가 매겨진 하프 브리지들(17.1 내지 17.34)의 측정 지점들에서 또한 액세스될 수 있다. 각 라인들은 도시되지 않은 평가 유닛에 연결될 수 있다.
자기장 센서들(16.1 내지 16.8)에서, 참조 인덱스들이 홀수인 하프 브리지들은 제 1 하프 브리지 쌍을 형성하고, 인덱스들이 짝수인 하프 브리지들은 제 2 하프 브리지 쌍을 형성한다. 코드 요소들(14)에 의해 생성된 자기 누설 장의 접선 성분의 사인파 곡선도 도시되어 있다.
이를 위해, 자기장 센서(16.1)에서의 하프 브리지들(17)에 대한 도 8a에 도시된 코드 요소들(14)의 위치에서, 하프 브리지들(17.1 및 17.3)은, 예를 들어, 사인파 성분의 측정을 위한 제 1 하프 브리지 쌍을 형성하며, 하프 브리지들(17.2 및 17.4)은 자기장 센서(16.1)의 코사인파 성분의 측정을 위한 제 2 하프 브리지 쌍을 형성한다. 자기장 센서(62)는 하프 브리지들(17.5 내지 17.8)을 포함하는 반면, 자기장 센서(16.8)는 하프 브리지들(17.29 내지 17.32)을 포함한다. 각각의 자기장 센서(16)의 두 쌍의 2개의 인접한 하프 브리지들 사이의 거리, 예를 들어, 하프 브리지들(17.1 내지 17.2)은 2개의 인접한(오프셋이 아닌) 코드 요소들(14.1 내지 14.8)(즉, 참조 위치들) 사이의 거리의 1/4, 따라서 λ/4의 거리이며, 각 자기장 센서(16)의 측정 브리지의 하프 브리지들의 쌍의 각 하프 브리지들의 거리, 예를 들어, 17.1 및 17.3 또는 17.2 및 17.4는 참조 위치들의 거리의 반, 즉, λ/2의 거리이다.
도 8a에서 쉽게 볼 수 있듯이, 코드 요소(14.1)의 가장자리들은 그 때에 하프 브리지들(17.1 및 17.3)의 영역에 있으며, 하프 브리지들(17.2 및 17.4)은 코드 요소(14.1)의 중심 또는 2개의 코드 요소들(14.1 및 14.2)의 사이에 있다. 하프 브리지(17.2)는 코드 요소(14.1)의 중간 위치에 있는 반면, 하프 브리지(17.4)는 코드 요소들(14.1 및 14.2) 사이의 분리 영역 내에 있다. 도 8b에서, 코드 요소들(14)은 자기장 센서 장치(15)에 대해 좌측으로 λ/2의 거리, 즉 코드 요소(14)의 폭만큼 변위된다. 현재 개발되고 있는 코드 요소들(14)에 의해 생성된 누설 장들의 위상 위치를 결정하기 위해, 도 8a와 동일한 누설 장에 대해 하프 브리지 할당을 달성하기 위해 하프 브리지들(17.3 내지 17.6)이 자기장 센서(16.1)에 할당될 수 있으며, 하프 브리지들(17.7 내지 17.10)은 자기장 센서(16.2)에, 그리고 마지막으로 하프 브리지들(17.31 내지 17.34)은 자기장 센서(16.8)에 동일한 방식으로 할당될 수 있다.
이로부터, 자기장 센서 장치(15)에 대한 재료 스케일들(12 및 22)의 이동과 함께, 예를 들어, 위상 각을 결정하기 위해 인접하게 위치된 4개의 하프 브리지들(17)을 포함하는 자기장 센서들(16)에 대한 하프 브리지들(17)의 할당은 센서 정확도를 최적화하기 위해 변경될 수 있음이 명백하다. 그 정도까지, 하프 브리지들(17)을 자기장 센서들(16)에 할당하는 전자적 "전환 스위칭"을 통해, 자기장 센서 장치(15)는 재료 스케일(12 및 22)과 관련하여 향상된 센서 정확도를 달성하기 위해 적어도 λ/4 또는 λ/2의 거리에 걸쳐 "가상 이동"될 수 있다.
자기장 센서 장치(15)의 구성 원리만이 도 8a, 도 8b, 및 도 9를 참조하여 설명될 것이며, 코드 요소들(14.1 내지 14.9)은 각각의 인코딩 오프셋없이 도시된다. 기능의 모드는 제 1 자기장 센서(16.1)에 대한 예로서 더 상세히 설명될 것이다. 하프 브리지들(17.1 및 17.3)이 있는 제 1 하프 브리지 쌍은 풀 브리지를 형성하며, 그의 측정 전압은 측정 지점들 1 및 3에서 액세스될 수 있다. 하프 브리지들(17.2 및 17.4)이 있는 제 2 측정 브리지 쌍도 풀 브리지를 형성하며, 그의 측정 전압은 측정 지점들 2 및 4에서 액세스될 수 있다. 풀 브리지들은 차동 측정 유형이 발생할 수 있는 방식으로 설계되었다. 위에서 이미 언급했듯이 위상 위치는 각 코드 요소에 대한 아크탄젠트 계산을 통해 결정될 수 있다.
자기장 센서들(16.1 내지 16.8)이 코드 요소들(14.1 내지 14.8) 위에 있을 때 정확한 디코딩이 가능하다. 그러나 자기장 센서들(16.1 내지 16.8)이 코드 요소들(14.1 내지 14.9) 사이에 있는 순간에는 상이한 오프셋들 간의 전환이 명확하게 판독될 수 없다. 이 경우 자기장 센서들(16.1 내지 16.8)은 그 순간 λ/2만큼 오프셋되는 하프 브리지들에 할당된다. 예를 들어 자기장 센서(16.8)는 17.29 내지 17.32의 하프 브리지들과 관련이 없지만 대안적으로 하프 브리지들(17.31 내지 17.34)과 관련이 있으며, 이는 도 8a 및 도 8b의 비교에서 명확해진다.
이는, 인접한 두 코드 요소들이 상이한 인코딩 오프셋, 예를 들어, 14.2에서 φ+ 및 14.3에서 φ-을 가질 때마다, 하프 브리지들(17.5, 17.6, 17.7, 및 17.8)을 갖는 센서(16.2)는, 이들이 14.2로부터 14.3로 이동하면, 측정가능한 오프셋이 정확히 φ+와 φ- 사이의 평균값인 영역을 지나기 때문이다. 그 것이 ZERO인지 ONE인지에 대한 결정은 여기서 도달될 수 없다. 이는 특히 센서(16.2)가 두 코드 요소들 사이에 정확하게 위치되며, 그 것이 좌측 또는 우측의 코드 요소에 속하는지 알지 못하기 때문이다. 적절한 기준의 도움으로, 평가 유닛은 이러한 상황에서 하프 브리지(17.6) 및 하프 브리지(17.5), 및 관련된 경우에는 (17.8)를 기반으로 하는 신호 값만 평가되는지 여부를 지정할 수 있다.
대안적으로, 하프 브리지들(17.5 내지 17.8) 대신 하프 브리지들(17.7, 17.8, 17.9, 및 17.10)이 자기장 센서(16.2)에 사용될 수도 있다. 이 경우, 이러한 4개의 하프 브리지들은 코드 요소(14.3)에 명확하게 할당될 수 있다. 하프 브리지들(17.3 내지 17.6)은 코드 요소(14.2)에 유사하게 할당될 수 있다. 따라서 제 1 또는 제 2 측정 위치에서 생성된 측정 신호들이 신뢰될 수 있다. 또한 코드 요소들(14.2 및 14.3)에 대한 인코딩 오프셋은 하프 브리지들(17.3 내지 17.10) 또는 측정 지점들(3 내지 10)에서 확인된 측정 전압들의 평가 또는 비교를 통해 확인될 수 있다. 이러한 변경된 할당은 예를 들어 도 8b에 도시되어 있다.
다른 자기장 센서들(16.1 및 16.3 내지 16.8)은 상응하는 방식으로 작동하므로, 자기장 센서 장치(15)에 의해 8개의 코드 요소들이 각각의 절대 위치에 대해 동시에 샘플링될 수 있다. 코드 요소들이 바이너리 코드를 인코딩한다는 가정하에 최대 256개의 상이한 코드워드들 또는 절대 위치들이 확인될 수 있다.
코드 요소들(14.1 내지 14.9 및 24.1 내지 24.4)의 상대적인 크기들은 본 명세서에서 예시로만 재현된다. 개별 코드 요소들 사이의 중간 공간들, 즉 분리 영역들의 크기는 코드 요소들과 관련하여 상대적으로 고려되는 경우를 포함하여 더 크거나 작을 수 있다. 코드 요소들은 직사각형 또는 정사각형일 수 있다. 절대 트랙과 증분 트랙 사이의 거리는 또한 예시적인 실시예들에 도시된 것보다 더 크거나 작을 수 있다.
10 절대값 인코더
12, 12a, 12b 제 1 재료 스케일
13 절대 트랙
14.1 - 14.9 제 1 코드 요소
15, 15a, 15b 자기장 센서 장치
16.1 - 16.8 자기장 센서
17.1 - 17.34 하프 브리지
18.1 - 18.4 참조 위치
20 자기 저항 저항기 요소
22 제 2 재료 스케일
23 증분 트랙
24.1 - 24.4 제 2 코드 요소
26 측정 자극
28 접선 성분의 진폭 곡선
30 제 1 본체
32 제 2 본체

Claims (17)

  1. 각도 위치 또는 길이방향 위치(30, 32)에 대하여 서로에 대해 변위가능한 두 본체들의 절대 위치를 결정하기 위한 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7)로서,
    본체들(30, 32)의 변위 방향으로 제 1 본체(30) 상에 절대 트랙(13)을 정의하는 적어도 하나의 제 1 재료 스케일(12, 12a, 12b)로서 자기 특성들을 갖는 복수의 제 1 코드 요소들(14.1 내지 14.9)을 포함하는 제 1 재료 스케일(12, 12a, 12b)을 가지고, 상기 제 1 재료 스케일(12, 12a, 12b)에 의해 야기되는 제 2 본체(32) 상의 자기 누설 장들을 샘플링하기 위한 적어도 하나의 제 1 자기장 센서 장치(15, 15a)와, 상기 제 1 자기장 센서 장치(15, 15a)로부터 측정 신호들을 수신하도록 구성된 평가 유닛을 가지는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7)에 있어서,
    각각의 제 1 코드 요소(14.1 내지 14.9)는, 1:1 관계로 상기 제 1 코드 요소(14.1 내지 14.9)에 할당된 가상 참조 위치(18.1 내지 18.4)에 대해 각자의 인코딩 오프셋만큼 상기 절대 트랙(13)의 길이방향으로 오프셋 배열되며,
    상기 가상 참조 위치들(18.1 내지 18.4)은, 등거리에 있고 상기 절대 트랙(13)을 따라 오프셋이 없는 것으로 정의되며,
    각각의 제 1 코드 요소(14.1 내지 14.9)는 적어도 그의 인코딩 오프셋에 기초하여 N개의 문자들을 포함하는 코드의 하나의 특정 문자를 인코딩하며,
    상기 평가 유닛은, 상기 측정 신호들에 기초하여, 샘플링된 제 1 코드 요소(14.1 내지 14.9)의 인코딩 오프셋 및 이러한 인코딩 오프셋에 의해 인코딩된 문자를 확인하도록 구성되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 제 1 코드 요소(14.1 내지 14.9)는 1:1 관계로 상기 제 1 코드 요소(14.1 내지 14.9)에 할당된 가상 참조 위치(18.1 내지 18.4)에 대해 각자의 인코딩 오프셋만큼 상기 절대 트랙(13)의 길이방향으로 대칭적으로 오프셋되도록 오프셋 배열되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  3. 제 1 항에 있어서,
    P개의 순차 코드 요소들(14.1 내지 14.9) 각각은 각각의 코드워드를 인코딩하며,
    각 코드워드는 상기 제 1 재료 스케일(12, 12a, 12b) 내에서 고유하며 각각의 절대 위치를 나타내는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자기장 센서 장치(15, 15a)는, 상기 제 1 재료 스케일(12, 12a, 12b)의 각 위치에 대해 복수의 인접한 제 1 코드 요소들(14.1 내지 14.9)을 동시에 샘플링하도록 배열된 다수의 제 1 자기장 센서들(16.1 내지 16.8)을 포함하며, 각 자기장 센서(16.1 내지 16.8)는 각 제 1 코드 요소(14.1 내지 14.9)를 샘플링하는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 자기장 센서들(16.1 내지 16.8)의 수는 P와 같거나 큰, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  6. 제 1 항에 있어서,
    증분 트랙(23)을 정의하는 복수의 등거리의 제 2 자기 코드 요소들(24.1 내지 24.4)을 갖는 제 2 재료 스케일(22), 및 상기 제 2 재료 스케일(22)을 샘플링하기 위한 제 2 자기장 센서 장치(15b)가 더 제공되고,
    상기 증분 트랙(23)은 상기 절대 트랙(13)으로부터 거리를 두고 평행하게 이어지며,
    각각의 가상 참조 위치(18.1 내지 18.4)는 상기 증분 트랙(23) 상의 적어도 하나의 할당된 제 2 코드 요소(24.1 내지 24.4)의 길이방향 위치에 의해 상기 절대 트랙(13) 상의 그의 길이방향 위치에 대해 결정되며,
    상기 평가 유닛은 상기 제 2 자기장 센서 장치(15b)로부터 측정 신호들을 수신하고 이들에 기초하여 상기 가상 참조 위치(18.1 내지 18.4)를 확인하도록 구성되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  7. 제 1 항에 있어서,
    각 문자의 인코딩은 인코딩 오프셋의 진폭 및/또는 방향에 기초하여 발생되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 1 및/또는 제 2 코드 요소(14.1 내지 14.9, 24.1 내지 24.4) 각각은 영구 자석을 포함하며,
    각 코드 요소(14.1 내지 14.9, 24.1 내지 24.4)의 자기 극성은 상기 적어도 하나의 제 1 자기장 센서 장치(15, 15a)에 의해 감지될 수 있으며,
    각 문자의 인코딩은 상기 극성에 기초하여 추가로 발생되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 인코딩 오프셋은, 상기 절대 트랙(13)을 따라 횡방향 성분을 포함하는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  10. 제 1 항에 있어서,
    적어도 제 1 자기장 센서 장치(15, 15a)는 적어도 하나의 자기장 센서(16.1 내지 16.8)를 포함하며,
    각 자기장 센서(16.1 내지 16.8)는, 적어도 하나의 휘트스톤 측정 브리지를 형성하도록 상호연결되는, 복수의 자기저항 저항기 요소들(20)을 포함하는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  11. 제 10 항에 있어서,
    각 자기장 센서(16.1 내지 16.8)는, 하프 휘트스톤 브리지(17.1 내지 17.34) 또는 풀 휘트스톤 브리지를 형성하도록 상호연결되는, 2개 또는 4개의 자기저항 저항기 요소들(20)을 포함하는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 저항기 요소들(20)은 방향에 민감한 AMR, GMR, 또는 TMR 저항기 요소들로, 이들의 저항은 오프셋 방향에 평행한 자기장 성분과 선형으로 변하거나 상기 자기장의 각도에 따라 달라지는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1 자기장 센서 장치(15, 15a)는 적어도 하나의 자기장 센서(16.1 내지 16.8)를 포함하며,
    각각의 자기장 센서(16.1 내지 16.8)는 적어도 제 1 측정 위치에 대한 제 1 측정 신호 및 상기 절대 트랙(13)의 연장 방향에서 상기 제 1 측정 위치로부터 떨어진 제 2 측정 위치에 대한 제 2 측정 신호를 생성하도록 구성되며,
    상기 측정 위치들의 거리는 인접한 가상 참조 위치들(18.1 내지 18.4)의 거리보다 작으며,
    상기 평가 유닛은 사전정의된 기준을 고려하여 상기 제 1 측정 신호 또는 제 2 측정 신호에 기초하여 상기 인코딩 오프셋을 확인하도록 구성되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정 위치들의 거리는 인접한 가상 참조 위치들(18.1 내지 18.4)의 거리의 절반보다 작거나 같거나, 또는
    상기 측정 위치들의 거리는 인접한 가상 참조 위치들(18.1 내지 18.4)의 거리의 1/4과 동일한, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  15. 제 13 항에 있어서,
    각 자기장 센서(16.1 내지 16.8)는, 적어도 두 쌍의 하프 휘트스톤 브리지들(17.1 내지 17.34)을 포함하는 하프 휘트스톤 브리지(17.1 내지 17.34) 또는 풀 휘트스톤 브리지를 형성하도록 상호연결되는, 복수의 자기저항 저항기 요소들(20)을 포함하며, 상기 적어도 두 쌍의 하프 휘트스톤 브리지들(17.1 내지 17.34) 중 제 1 쌍은 상기 제 1 측정 위치에 할당되고 제 2 쌍은 상기 제 2 측정 위치에 할당되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 재료 스케일(12, 12a, 12b)의 확장 방향에서 볼 때, 제 1 쌍의 하프 휘트스톤 브리지(17.1 내지 17.34) 및 제 2 쌍의 하프 휘트스톤 브리지(17.1 내지 17.34)는 교대로 배열되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 인접한 코드 요소들(14.1 내지 14.9, 24.1 내지 24.4) 사이에 각각의 분리 영역이 제공되는, 자기 절대값 인코더(10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7).
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