KR102665010B1 - 엔진 속도 측정 회로 - Google Patents

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Abstract

일 예의 실시형태에 따르면, 연소 엔진의 회전 속도를 측정하는 회로 및 대응하는 방법이 제공된다. 회로는 동작 전압 (VS) 과 접지 전위 (VGND) 사이에 커플링되고 속도 센서 (110) 로부터, 회전 속도에 대한 미리 정의된 관계를 갖는 주파수에서 국부적 최대값을 나타내는 시변 신호 전압 (V111) 을 갖는 전기 신호를 수신하도록 커플링되는 상태 검출기 (220) 로서, 상태 검출기 (220) 는 전기 신호에 기초하여, 상태 표시 (121) 및 진단 신호 (223) 를 도출하도록 배열되고, 상태 표시 (121) 는 전기 신호가 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타내는지의 여부를 나타내고 진단 신호 (223) 는 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태를 기술하는, 상태 검출기 (220); 및 상태 표시들 (121) 및 진단 신호 (223) 를 수신하도록 커플링되고 미리 정의된 관계의 관점에서 진단 신호 (223) 에 따라 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 회전 속도를 연산하도록 배열되는 제어기 (230) 를 포함한다.

Description

엔진 속도 측정 회로
본 발명은 회전 컴포넌트의 속도, 이를 테면, 연소 엔진의 속도를 기술하는 전기 신호의 프로세싱에 관한 것이다.
연소 엔진의 속도에 대한 정확하고 신뢰성 있는 정보는 연소 엔진의 동작의 제어 및 모니터링 측면에서 중요한 척도이다. 실제 구현에서, 엔진 속도 측정은 통상적으로 연소 엔진의 크랭크샤프트 및/또는 플라이휠의 회전 속도를 검출하고 연소 엔진의 크랭크샤프트/플라이휠의 속도를 기술하는 펄스 주파수를 갖는 펄스 트레인을 포함하는 전기 속도 신호를 생성하도록 배열된 속도 센서에 의존하며, 이에 의해 연소 엔진의 회전 속도의 표시로서 기능한다. 이러한 기본 메커니즘을 사용하는 엔진 속도 측정은 당업계에 잘 알려져 있으므로, 본 명세서에서 더 상세히 논의되지 않는다.
엔진 속도 측정에서의 에러 또는 부정확성으로 인한 엔진 제어 또는 엔진 성능의 임의의 이상은 증가된 연료 소비 및/또는 증가된 배출을 초래할 수 있거나, 그 성능이 손상되거나 심지어 중단되는 전력 공급을 초래할 수 있다. 임의의 사용 시나리오에서 연소 엔진의 그러한 손상된 성능은 가능한 범위로 회피되어야 하지만, 그러한 손상된 성능은 하나 이상의 연소 엔진이 발전소, 해양 선박, 오일 리그 (oil rig) 와 같은 해양 플랫폼 등과 같은 까다로운 산업 환경에서 기계적 에너지의 공급으로서 적용되는 사용 시나리오에서 특히 불리할 수 있으며, 여기서 연소 엔진(들)은 장기간 동안 연속적으로 동작되고 연소 엔진으로부터의 효율적이고 중단없는 전력 공급이 일반적으로 중요한 특징이다.
이와 관련하여, 엔진 속도 측정의 신뢰도는 측정된 엔진 속도의 수치 정확도에 관련될 뿐만 아니라, 이러한 조건이 발생하는 경우에 효율적이고 신속한 유지를 용이하게 하기 위해 엔진 속도 측정을 방해하거나 완전히 디스에이블시킬 수 있는 다양한 에러 조건의 인식을 포함한다.
상술한 관점에서, 본 발명의 목적은 정확한 방식으로 회전 컴포넌트의 속도, 이를 테면, 연소 엔진의 회전 속도를 측정하는 한편, 속도 측정에 수반될 수도 있는 하나 이상의 미리 정의된 에러 조건들의 인식을 가능하게 하기 위한 기법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적(들)은 개개의 독립항들에 의해 정의된 바와 같은 회로에 의해, 장치에 의해 그리고 방법에 의해 달성된다.
일 예의 실시형태에 따르면, 연소 엔진의 회전 속도를 측정하는 회로가 제공되며, 본 회로는: 동작 전압과 접지 전위 사이에 커플링되고 그리고 속도 센서로부터, 회전 속도에 대한 미리 정의된 관계를 갖는 주파수에서 국부적 최대값을 나타내는 시변 신호 전압을 갖는 전기 신호를 수신하도록 커플링되는 상태 검출기로서, 상태 검출기는 전기 신호에 기초하여, 전기 신호가 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타내는지의 여부를 나타내는 상태 표시, 및 속도 측정 회로의 동작 상태를 기술하는 진단 신호를 도출하도록 배열되는, 상기 상태 검출기; 및 상태 표시들 및 진단 신호를 수신하도록 커플링되고 상기 미리 정의된 관계의 관점에서 진단 신호에 따라 상태 표시들의 시간 시리즈에 기초하여 회전 속도를 연산하도록 배열되는 제어기를 포함한다.
다른 예의 실시형태에 따르면, 연소 엔진의 회전 속도를 측정하는 방법이 제공되며, 본 방법은: 회전 속도를 측정하는데 커플링되는 속도 센서로부터, 회전 속도에 대한 미리 정의된 관계를 갖는 주파수에서 국부적 최대값을 나타내는 시변 신호 전압을 갖는 전기 신호를 수신하는 단계; 전기 신호에 기초하여, 전기 신호가 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타내는지의 여부를 나타내는 상태 표시를 도출하는 단계; 전기 신호에 기초하여, 속도 측정 회로의 동작 상태를 기술하는 진단 신호를 도출하는 단계; 및 상기 미리 정의된 관계의 관점에서 진단 신호에 따라 상태 표시의 시간 시리즈에 기초하여 회전 속도를 도출하는 단계를 포함한다.
본 특허 출원에서 제시되는 본 발명의 전형적인 실시형태들은 첨부된 청구항들의 적용에 제한들을 제기하는 것으로 해석되지는 않는다. 동사 "포함하는 것" 및 그 파생어들은, 또한 기재되지 않은 특징들의 존재를 배제하지 않는 개방적 제한으로서 본 특허 출원에서 사용된다. 다음 설명에서 설명되는 특징들은 명백하게 언급되지 않는다면, 상호간에 자유롭게 조합가능하다.
본 발명의 일부 특징들은 첨부된 청구항들에 기재되어 있다. 하지만, 그 추가 목적들 및 이점들과 함께 그 구성 및 그 동작 방법 양자 모두에 관한 본 발명의 양태들은, 첨부 도면들과 관련하여 읽을 경우에 일부 예시적인 실시형태들의 다음의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.
본 발명의 실시형태들은 첨부 도면들의 도에 있어서 제한으로서가 아닌 예로서 예시된다.
도 1 은 일 예에 따른 속도 측정 회로를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 일 예에 따른 속도 측정 회로의 구현을 개략적으로 도시한다.
도 3 은 일 예에 따른 속도 측정 회로 내에서 전압들 사이의 관계를 개략적으로 도시한다.
도 4 는 일 예에 따른 속도 측정 회로를 개략적으로 도시한다.
도 5 는 일 예에 따라 이들이 나타내도록 역할을 하는 속도 측정 회로의 동작 상태들과 진단 전압 서브범위들 사이의 관계를 개략적으로 예시한다.
도 6 은 일 예에 따른 속도 측정 회로의 구현을 개략적으로 도시한다.
도 7a 는 일 예에 따른 진단 전압 생성기의 일부 컴포넌트들을 개략적으로 도시한다.
도 7b 는 일 예에 따른 진단 전압 생성기의 일부 컴포넌트들을 개략적으로 도시한다.
도 8a 는 일 예에 따른 속도 측정 회로 내에서 전압들 사이의 관계를 개략적으로 도시한다.
도 8b 는 일 예에 따른 속도 측정 회로 내에서 전압들 사이의 관계를 개략적으로 도시한다.
도 9 는 일 예에 따른 방법을 도시한다.
도 1 은 (개념적으로) 아날로그 서브시스템 (100a) 및 디지털 서브시스템 (100b) 으로 분할된 일 예에 따른 속도 측정 회로 (100) 를 개략적으로 도시한다. 속도 측정 회로 (100) 는 신호 라인 (111) 에 의해 상태 검출기 (120) 에 커플링된 속도 센서 (110) 를 포함한다. 속도 센서 (110) 는 신호 라인 (111) 을 통하여 신호 검출기 (120) 에 아날로그 전기 신호를 제공하도록 배열되고 신호 검출기는 신호 검출기에서 현재 수신된 전기 신호가 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타내는지의 여부를 결정하고 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 그 안에서 회전 속도 계산을 가능하게 하기 위해 개개의 상태 표시 (121) 를 제어기 (130) 에 발행하도록 배열된다. 속도 센서 (110) 는 예를 들어 홀 센서 (hall sensor) 를 포함할 수 있다. 속도 센서 (110) 및 상태 검출기 (120) 는 동작 전압 (Vs) 및 접지 전위 (VGND) 에 커플링될 수 있다. 속도 센서 (110) 는 회전 컴포넌트의 회전 속도, 예를 들어, 연소 엔진의 크랭크샤프트 또는 플라이휠의 회전 속도를 기술하는 것으로서 전기 신호를 도출하도록 배열된다. 이와 관련하여, 다음 설명에서, 본 발명은 단순히 연소 엔진의 회전 속도를 의미한다. 그러나, 연소 엔진의 컴포넌트의 회전 속도는 비제한적인 예로서 기능하고, 본 개시에서의 속도 측정 회로는 연소 엔진과는 상이한 프레임워크들에서의 회전 속도를 측정하기 위해 또한 적용가능하다.
전기 신호는 시변 전압을 갖고 연소 엔진의 회전 속도에 대한 미리 정의된 관계를 갖는 주파수에서 국부적 최대값을 나타내는 아날로그 신호로서 신호 라인 (111) 을 통하여 전달되었다. 이 관계는 또한 제어기 (130) 에 의해 알려져 있고 이는 속도 측정 회로 (100) 에 의해 측정되고 있는 연소 엔진 속도의 회전 컴포넌트에 포함된 측정 포인트들의 수에 의존한다. 비제한적인 예들로서, 단일 측정 포인트의 경우에, 회전당 하나의 국부적 최대값이 존재하고 국부적 최대값의 주파수가 회전 속도에 직접 대응하는 한편, N 개의 균일하게 분포된 측정 포인트의 경우에, 회전당 N 개의 국부적 최대 값이 존재하고 국부적 최대값의 주파수는 회전 속도의 N 배에 대응한다.
신호 라인 (111) 을 통하여 수신된 전기 신호의 전압은 신호 전압 (V111) 으로서 지칭될 수도 있다. 상태 검출기 (120) 는 신호 전압 (V111) 을 고 기준 전압 (Vref,high) 에 그리고 저 기준 전압 (Vref,low) 에 비교하고 고 및 저 기준 전압들 (Vref,high, Vref,low) 의 관점에서 신호 전압 (V111) 을 고려하여 상태 표시 (121) 를 제어기 (130) 에 발행하도록 배열될 수도 있고 여기서, 고 기준 전압 (Vref,high) 은 저 기준 전압 (Vref,low) 보다 더 크고 (또는 같고) 상태 표시 (121) 는 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타낸다.
일 예로서, 상태 표시 (121) 는 신호 전압 (V111) 이 고 기준 전압 (Vref,high) 을 초과하는 것에 응답하여 하이 상태 표시를 포함할 수도 있고 이는 신호 전압 (V111) 이 저 기준 전압 (Vref,low) 보다 더 작다는 것에 응답하여 로우 상태 표시를 포함할 수도 있다. 신호 전압 (V111) 이 고 및 저 기준 전압들 (Vref,high, Vref,low) 사이에 있는 경우, 신호 검출기 (120) 의 출력은 미결정되고 이는 예를 들어, 하이 또는 로우 상태 표시들 중 하나를 발행하는 대신에 전용 '미결정된 상태' 표시를 포함하는 것으로서 상태 표시 (121) 를 발행하거나 또는 상태 표시 (121) 를 발행하는 것을 억제할 수도 있다.
동작 전압 (Vs) 은 적절한 DC 전압 소스에 의해 제공될 수도 있는 한편, 제 1 저항기 (R1) 및 고 및 저 기준 전압들 (Vref,high, Vref,low) 의 특징들은 인가된 속도 센서 (110) 및/또는 인가된 동작 전압 (Vs) 의 특징들의 관점에서 선택될 수도 있다.
제어기 (130) 는 신호 전압 (V111) 에서의 국부적 최대값의 주파수와 회전 속도 사이의 미리 정의된 관계의 정보의 관점에서 상태 검출기 (120) 로부터 획득된 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 연소 엔진의 회전 속도를 연산하고, 도출된 회전 속도를 나타내는 속도 표시 (131) 를 제공하도록 배열될 수도 있다. 이에 관한 일 예로서, 제어기 (130) 는 상태 검출기 (120) 로부터 획득된 상태 표시들 (121) 의 개별적인 타이밍들에 기초하여 직접 회전 속도를 도출하도록 배열될 수도 있는 한편, 다른 예에서 제어기는 상태 검출기 (120) 로부터 획득된 상태 표시들 (121) 에 기초하여 디지털 속도 신호를 구성하고 디지털 속도 신호에 기초하여 회전 속도를 도출하도록 배열할 수도 있다. 이와 관련하여, 제어기 (130) 는 신호 전압 (V111) 에서의 국부적 최대값의 주파수와 회전 속도 사이의 관계의 정보의 관점에서 상태 검출기 (120) 로부터, 신호 전압 (V111) 에서의 국부적 최대값의 주파수를 추종하는 펄스 주파수가 신호 전압 (V111) 에서의 국부적 최대값의 주파수와 회전 속도 사이의 미리 정의된 관계의 정보의 관점에서 회전 속도를 기술하는 펄스 트레인의 형태로 디지털 속도 신호를 도출하는데 이용가능한 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈을 수신한다.
일 예로서, 상태 표시들의 시간 시리즈로부터의 직접적인 회전 속도의 연산은 신호 전압 (V111) 에서의 국부적 초대값의 주파수와 회전 속도 사이의 미리 정의된 관계의 관점에서, 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에서 로우 상태로부터 하이 상태로의 변화들 (상승 에지) 및/또는 하이 상태로부터 로우 상태로의 변화들 (하강 에지) 의 개별적인 주파수들에 기초하여 회전 속도를 연산하는 것을 포함할 수도 있다. 다른 예에서, 회전 속도의 연산은 제어기 (130) 에서의 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초한 디지털 속도 신호의 도출 및 신호 전압 (V111) 에서의 국부적 최대값의 주파수와 회전 속도 사이의 미리 정의된 관계의 관점에서 디지털 속도 신호에 기초하여 회전 속도를 연산하는 것을 포함할 수도 있다. 여기서, 로우 상태 표시의 수신을 뒤따르는 제 1 하이 상태 표시의 수신은, 상승 에지로부터 시작하여 다음 로우 상태 표시의 수신 때까지 계속되는 기간이 디지털 속도 신호의 이진 하이 상태를 나타낼 수 있는 동안 디지털 속도 신호의 상승 에지를 나타내는 한편, 하이 상태 표시의 수신을 뒤따르는 제 1 로우 상태 표시의 수신은 하강 에지로부터 시작하여 다음 하이 상태 표시의 수신 때까지 계속되는 기간이 디지털 신호 속도의 이진 로우 상태를 나타낼 수도 있는 동안 디지털 속도 신호의 하강 에지를 나타낸다. 결과적으로, 결과적인 디지털 속도 신호는 통상적으로 이진 하이 상태 및 이진 로우 상태 (예를 들어, 이진 1들 및 이진 0들) 의 주기들, 즉 펄스 트레인을 교번하는 것으로 구성되고, 여기서, 펄스 주파수는 신호 전압 (V111) 에서의 국부적 최대값의 주파수에 실질적으로 매칭한다.
도 2 는 일 예에 따른 속도 측정 회로 (100) 의 구현을 개략적으로 예시하고, 여기서 상태 검출기 (120) 는 신호 라인 (111) 과 그라운드 전위 (VGND) 사이에 커플링되는 제 1 저항기 (R1) 를 포함하고 신호 라인 (111) 은 제 1 비교기 (122) 의 제 1 입력 단자에 그리고 제 2 비교기 (124) 의 제 2 입력 단자에 커플링된다. 제 1 비교기 (122) 의 제 2 입력 단자는 고 기준 전압 (Vref,high) 에 커플링되고 제 2 비교기 (124) 의 제 1 입력 단자는 저 기준 전압 (Vref,low) 에 커플링된다. 제 1 비교기 (122) 는, 신호 전압 (V111) 이 고 기준 전압 (Vref,high) 을 초과하지 못할 때 제 1 미리 정의된 전압 (예를 들어, 제로 전압) 을 제공하고 그리고 신호 전압 (V111) 이 고 기준 전압 (Vref,high) 을 초과하는 것에 응답하여 하이 상태 표시로서 기능하는 제 2 미리 정의된 전압 (예를 들어, 비제로 전압) 을 제공하도록 배열될 수도 있다. 제 2 비교기 (124) 는, 신호 전압 (V111) 이 저 기준 전압 (Vref,low) 을 초과할 때 제 1 미리 정의된 전압을 제공하고 그리고 신호 전압 (V111) 이 저 기준 전압 (Vref,low) 보다 더 작다는 것에 응답하여 로우 상태 표시로서 기능하는 제 2 미리 정의된 전압을 제공하도록 배열될 수도 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 비교기들 (122, 124) 의 개별적인 출력들로부터 제공된 개별적인 전압들은 상태 표시 (121) 로서 기능한다.
도 3 은 일 예에 따라 상태 검출기 (120) 에서 수신된 신호 전압 (V111) 과 제어기 (130) 에서 도출된 펄스 트레인 사이의 관계를 개략적으로 예시한다. 이와 관련하여, 예시 (a) 는 신호 전압 (V111) 을 시간의 함수로서 나타내는 한편, 예시 (b) 는 신호 전압예시 (a) 의 신호 전압 (V111) 으로부터 도출된 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 도출가능한 펄스 트레인들을 나타낸다. 따라서, 제 1 및 제 2 비교기들 (122, 124) 은 적어도 개념적으로, 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈을 제공하는 것을 통하여 에지 검출 기능을 제공하도록 역할을 하고, 이는 이어서 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 도출가능한 상승 에지들 및/또는 하강 에지들의 개별적인 주파수들에 기초하여 직접적으로 또는 제어기 (130) 를 참조하여 상술한 바와 같이, 펄스 트레인의 형태로 디지털 속도 신호의 도출을 통하여 회전 속도의 연산을 실시한다.
속도 측정 회로 (100) 에서, 예를 들어, 속도 센서 (110) 와 상태 검출기 (120) 사이에 또는 상태 검출기 (120) 내에서의 전기적 접속에서의 (예를 들어 와이어 브레이크에 기인한) 고장은 상태 표시기 (120) 가 로우 상태 또는 미결정된 상태를 나타내는 것으로 귀결되며, 로우 상태 시나리오에서는, 제어기 (130) 는 로우 상태와는 별개로 이러한 에러 조건들을 말할 방법이 없는 한편, 미결정된 상태 시나리오에서는, 제어기 (130) 는 하이 상태 또는 로우 상태를 나타내지 않는 상태 제어기 (120) 의 연장된 기간에 기인하여 오동작이 발생하였음을 추론할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 오동작의 발생을 검출가능한 경우에도, 제어기 (130) 는 상태 검출기 (120) 에서 및/또는 이들의 전기 접속부들에서 발생하는 오동작의 가능한 유형에 관한 어떠한 표시도 갖지 않는다.
도 4 는 (개념적으로) 아날로그 서브시스템 (200a) 및 디지털 서브시스템 (200b) 으로 분할된 일 예에 따른 개선된 속도 측정 회로 (200) 를 개략적으로 도시한다. 속도 측정 회로 (200) 는 속도 센서 (110), 상태 검출기 (220) 및 제어기 (230) 를 포함한다. 속도 센서 (110) 는 신호 라인 (111) 을 통하여 신호 검출기 (220) 에 아날로그 전기 신호를 제공하도록 배열되고 신호 검출기는 신호 검출기에서 현재 수신된 전기 신호가 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타내는지의 여부를 결정하고 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 그 안에서 회전 속도 계산을 가능하게 하기 위해 개개의 상태 표시 (121) 를 제어기 (230) 에 발행하도록 배열된다. 또한 상태 검출기 (220) 는 제어기 (230) 로의 제공을 위하여 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태 (예를 들어, 아날로그 서브시스템 (200a) 의 것) 의 적어도 하나의 양태를 기술하는 진단 신호 (223) 를, 전기 신호에 기초하여 도출하도록 배열될 수도 있다. 속도 센서 (110) 및 상태 검출기 (220) 는 동작 전압 (Vs) 및 접지 전위 (VGND) 에 커플링될 수 있다.
신호 라인 (111) 을 통하여 전달되는 전기 신호의 특징들은 속도 측정 회로 (100) 의 문맥에서 상술한 바에서 설명된 것과 유사하며, 예를 들어, 전기 신호는 연소 엔진의 회전 컴포넌트, 예를 들어, 연소 엔진의 크랭크샤프트 또는 플라이휠의 회전 속도를 기술하는 아날로그 신호를 포함하고, 그리고 이는 연소 엔진의 회전 속도에 대한 미리 정해진 관계를 갖는 주파수에서 국부적 최대값을 나타내는 시변 신호 전압 (V111) 을 갖는다. 이 관계는 또한 제어기 (230) 에 의해 알려져 있고 이는 속도 측정 회로 (100) 의 문맥에서 상술한 바에서 설명된 바와 같이 속도 측정 회로 (200) 에 의해 측정되고 있는 연소 엔진 속도의 회전 컴포넌트에 포함된 측정 포인트들의 수에 의존한다. 상태 검출기 (220) 는 신호 전압 (V111) 을 고 기준 전압 (Vref,high) 에 그리고 저 기준 전압 (Vref,low) 에 비교하고 고 및 저 기준 전압들 (Vref,high, Vref,low) 의 관점에서 신호 전압 (V111) 을 고려하여 상태 표시 (121) 를 제어기 (230) 에 발행하도록 배열될 수도 있고 여기서, 상태 표시 (121) 는 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타낸다.
상태 검출기 (120) 의 경우에서와 같이, 또한 상태 검출기 (220) 로부터 획득된 상태 표시 (121) 는 신호 전압 (V111) 이 고 기준 전압 (Vref,high) 을 초과한다는 것에 응답하여 하이 상태 표시를 포함할 수도 있고 이는 신호 전압 (V111) 이 저 기준 전압 (Vref,low) 보다 더 작다는 것에 응답하여 로우 상태 표시를 포함할 수도 있는 반면, 신호 전압 (V111) 이 고 및 저 기준 전압들 (Vref,high, Vref,low) 사이에 있는 경우에, 상태 검출기 (220) 의 출력은 미결정되고 이는 예를 들어 상태 검출기 (120) 의 문맥에서 상술한 바에서 설명된 바와 같이 처리될 수도 있다.
진단 신호 (223) 는 속도 측정 회로 (200) 의 현재 동작 상태를 기술하는 진단 값을 전달할 수도 있고, 진단 값은 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태 또는 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태 중 하나를 나타낸다. 상태 검출기 (200) 는 신호 전압 (V111) 에 따라 개별적인 미리정의된 값 범위 내의 값으로 또는 개별적인 미리 정의된 값으로 진단 값을 설정 또는 조정할 수도 있다. 이와 관련한 일 예로서, 진단 값은 신호 전압 (V111) 에 따라 미리 정의된 전압 범위 내의 전압으로 또는 미리 정의된 전압으로 설정 또는 조정되는 진단 전압 (Vd) 을 포함할 수도 있다. 그 결과, 제어기 (230) 는 상태 검출기 (220) 로부터 진단 신호 (223) 로서 수신되는 시변 진단 값 (예를 들어, 시변 진단 전압 (Vd)) 에 기초하여 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태를 관측가능하고, 제어기 (230) 는 진단 신호 (223) 에 따라 회전 속도를 연산할 수도 있다.
이와 관련한 비제한적인 예는 도 5 에 설명되어 있으며, 여기서, 진단 값은 진단 전압 (Vd) 으로서 제공되며, 전압 범위는 고 전압 임계 (Vthr,high), 저 전압 임계 (Vthr,low), 제 1 중간 전압 임계값 (Vthr,1) 및 제 2 중간 전압 임계 (Vthr,2) 에 의해 5개의 진단 전압 서브범위들로 분할된다. 이 예에서, 고 전압 임계 (Vthr,high) 위에 있는 고 진단 전압 서브범위에서의 또는 고 전압 임계 (Vthr,high) 아래에 있는 저 진단 전압 서브범위에서의 진단 전압 (Vd) 은 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태를 나타내는 한편, 고 전압 임계 (Vthr,high) 와 제 1 중간 전압 임계 (Vthr,1) 사이의 제 1 중간 진단 전압 서브범위에서의 진단 전압 (Vd) 은 속도 측정 회로 (200) 의 제 1 미리 정의된 비정상 동작 상태를 나타내고, 제 1 중간 전압 임계값 (Vthr,1) 과 제 2 중간 전압 임계 (Vthr,2) 사이의 제 2 중간 진단 전압 서브범위에서의 진단 전압 (Vd) 은 속도 측정 회로 (200) 의 제 2 미리 정의된 비정상 동작 상태를 나타내고, 그리고 제 2 중간 전압 임계값 (Vthr,2) 과 저 전압 임계 (Vthr,low) 사이의 제 3 중간 진단 전압 서브범위에서의 진단 전압 (Vd) 은 속도 측정 회로 (200) 의 제 3 미리 정의된 비정상 동작 상태를 나타낸다.
도 5 의 예가 2 개의 중간 전압 임계들 (Vthr,1, Vthr,2), 그리고 결과적으로, 속도 측정 회로 (200) 의 3 개의 (상이한) 미리 정의된 비정상 동작 상태들 중 개별적인 하나를 각각이 나타내는 3 개의 중간 진단 전압 서브범위들을 적용하고 있지만, 일반적으로, 고 전압 임계 (Vthr,high) 와 저 전압 임계 (Vthr,low) 사이의 전압 범위들은 하나 이상의 중간 전압 임계들 (Vthr,k) 에 의해 개별적인 둘 이상의 중간 진단 전압 서브범위들로 분할될 수도 있고 서브범위들 각각은 속도 측정 회로 (200) 의 둘 이상의 미리 정의된 비정상 동작 상태들 중 개별적인 하나를 나타낸다. 또한, 도 5 를 참조하여 설명된 예의 변형예에서, 속도 측정 회로 (200) 의 미리 정의된 비정상 동작 상태와 연관된 단일의 중간 진단 전압 서브범위만이 존재할 수도 있다. 이러한 시나리오에서, 중간 전압 서브범위는 Vthr,high 내지 Vthr,low 의 범위의 제한된 서브범위를 정의하는 2 개의 중간 전압 임계들 (Vthr,1, Vthr,2) 을 통하여 정의될 수도 있다 (여기서 Vthr,1 > Vthr,2). 그 결과, 전압 임계들 (Vthr,high, Vthr,low, Vthr,k) 의 정보에서, 제어기 (230) 는 상태 검출기 (220) 로부터 진단 신호 (223) 로서 수신된 진단 전압 (V d ) 에 기초하여 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태를 검출가능하다.
일 예에 따르면, 속도 측정 회로 (200) 의 주어진 (정상 또는 비정상) 동작 상태를 나타내도록 기능하는 진단 전압 (V d ) 은 주어진 진단 상태를 나타내는 진단 전압 서브범위 내의 임의의 전압으로 설정 또는 조정될 수도 있는 한편, 다른 예에서, 진단 전압 (Vd) 은 주어진 동작 상태를 나타내는 진단 전압 서브범위 내에서 미리 정의된 전압으로 설정 또는 조정될 수도 있다.
상태 검출기 (220) 에서, 고 기준 전압 (Vref,high) 위에 있는 고 신호 전압 서브범위 내에 또는 저 기준 전압 (Vref,low) 아래에 있는 저 신호 전압 서브범위 내에 들어오는 신호 전압 (V111) 은 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태의 표시로서 기능을 하고 그 결과 상태 검출기 (220) 는 이러한 신호 전압 (V111) 을 각각, 제어기 (230) 에 비정상 동작 상태를 나타내도록 고 또는 저 진단 전압 서브범위 내에 있는 진단 전압 (Vd) 으로 변환하도록 배열될 수도 있다. 한편, 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나 (그리고 이에 따라 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태) 를 나타내는 대신에, 신호 전압 (V111) 은 속도 측정 회로 (200) 의 미리 정의된 비정상 동작 상태의 표시로서 기능하는 신호 전압 서브범위 내에 속할 수도 있다. 이와 관련하여, 속도 측정 회로 (200) 의 개별적인 비정상 동작 상태와 각각 연관되고, 결과적으로, 속도 측정 회로 (200) 의 개별적인 비정상 동작 상태를 나타내는 개별적인 진단 전압 서브범위와 각각이 연관되는 하나 이상의 미리 정의된 신호 전압 서브범위들이 존재할 수도 있다. 그 결과, 상태 검출기 (220) 는 개별적인 비정상 동작 상태와 연관된 미리 정의된 신호 전압 서브범위 내에 들어오는 신호 전압 (V111) 을, 개별적인 비정상 동작 상태를 나타내는 진단 전압 서브범위 내에 있는 진단 전압 (Vd) 으로 변환하도록 배열될 수도 있다.
도 5 의 예시를 참조하여 상술한 바에서 설명된 예는 진단 값의 일 예로서 진단 전압 (Vd) 을 인가하고 있지만, 이 예는 수정할 것은 수정하여 상이한 유형의 진단 값들로 쉽게 일반화한다.
도 6 은 일 예에 따른 속도 측정 회로 (200) 의 구현을 개략적으로 도시한다. 여기서, 상태 검출기 (220) 는 제 1 저항기 (R1), 제 2 저항기 (R2) 및 다이오드 (D1) 를 포함하고, 신호 라인 (111) 은 (상태 검출기 (120) 에서와 같이) 제 1 저항기 (R1) 를 통하여 접지 전위 (VGND) 에 커플링되고 동작 전압 (Vs) 은 제 2 저항기 (R2) 및 선택적으로 다이오드 (D1) 를 통하여 신호 라인 (111) 에 커플링된다. 신호 라인 (111) 및 고 및 저 기준 전압들 (Vref,high, Vref,low) 의 제 1 및 제 2 비교기들 (122, 124) 로의 커플링은 상태 검출기 (120) 에 대하여 상술한 바에서 설명된 것과 동일하다. 그러나, 제 1 및 제 2 비교기들 (122, 124) 의 개별적인 동작과 관련하여 상태 검출기 (220) 의 동작은 상태 검출기 (120) 에 대하여 상술한 바에서 설명된 바와 동일하며, 개별적인 전압들이 제 1 및 제 2 비교기들 (122, 124) 의 개별적인 출력들로부터 제공되어 이에 의해 상태 표시 (121) 로서 기능한다.
상태 검출기 (220) 는 신호 전압 (V111) 에 기초하여, 상태 검출기 (220) 로부터 출력된 진단 신호 (223) 로서 진단 전압 (Vd) 을 생성하도록 배열된 진단 전압 생성기 (226) 을 더 포함한다. 상술한 바에서 설명된 라인을 따라, 진단 전압 생성기 (226) 는 개별적인 비정상 동작 상태와 연관된 미리 정의된 신호 전압 서브범위 내에 들어오는 신호 전압 (V111) 을, 개별적인 비정상 동작 상태를 나타내는 진단 전압 서브범위 내에 있는 진단 전압 (Vd) 으로 변환하도록 배열될 수도 있다. 이러한 신호 전압 서브범위들의 비제한적인 예들은 다음을 포함한다:
1. 접지 전위 (VGND) 와 속도 센서 (110) 사이의 실패된 전기 접속은 제 1 에러 전압 (Verr,1) 에 있거나 가까운 신호 전압 (V111) 을 가져올 수도 있다;
2. 상태 검출기 (220) 와 속도 센서 (110) 사이의 신호 라인 (111) 에서의 실패된 전기 접속은 제 2 에러 전압 (Verr,2) 에 있거나 가까운 신호 전압 (V111) 을 가져온다;
3. 동작 전압 (Vs) 과 속도 센서 (110) 사이의 실패된 전기 접속은 제 3 에러 전압 (Verr,3) 에 있거나 가까운 신호 전압 (V111) 을 가져온다.
신호 전압 (V111) 은 이것이 개별적인 에러 전압 (Verr,k) 으로부터 미리 정의된 마진 (Merr) 내에 있다면, 즉, Verr,k - Merr < Verr,k < Verr,k + Merr이면, 에러 전압들 (Verr,k) 중 개개의 하나에 가까운 것으로 고려될 수도 있다.
예시화하는 에러 전압들 (Verr,1, Verr,2, Verr,3) 및 대응하는 진단 전압 서브 범위들 (또는 대응하는 진단 전압 서브범위들 내의 개별적인 미리 정의된 전압들) 이 도 5 의 예에서의 진단 전압 (Vd) 에 정의되는 것으로 가정하면, 진단 전압 생성기 (226) 는 제 1 에러 전압 (Verr,1) 으로부터 마진 (±Merr) 내에 있는 신호 전압 (V111) 을 제 1 중간 진단 전압 서브범위 내에서의 진단 전압 (Vd) 으로 변환하고, 제 2 에러 전압 (Verr,2) 으로부터 마진 (±Merr) 내에 있는 신호 전압 (V111) 을 제 2 중간 진단 전압 서브범위 내에서의 진단 전압 (Vd) 으로 변환하고, 그리고 제 3 에러 전압 (Verr,3) 으로부터 마진 (±Merr) 내에 있는 신호 전압 (V111) 을 제 2 중간 진단 전압 서브범위 내에서의 진단 전압 (Vd) 으로 변환하도록 배열될 수도 있다. 또한, 진단 전압 생성기 (226) 는 추가로 고 기준 전압 (Vref,high) 을 초과하는 신호 전압 (V111) 을 고 진단 전압 서브범위 내의 진단 전압 (Vd) 으로 변환하고 그리고 저 기준 전압 (Vref,low) 아래에 있는 신호 전압 (V111) 을 저 진단 전압 서브범위 내의 진단 전압 (Vd) 으로 변환하도록 배열될 수도 있다.
비제한적인 예에서, 속도 센서 (110) 는 홀 속도 센서를 포함할 수도 있고, 진단 전압 (Vd) 은 24.3 V 일 수도 있고 (여기서 접지 전위 (VGND) 는 0 V 를 나타낸다) 제 1 및 제 2 저항기들 (R1, R2) 의 각각은 저항 5 ㏀ 을 가질 수 있다. 결과적으로, 제 1 에러 전압 (Verr,1) 은 대략 19.1 V 일 수도 있고, 제 2 에러 전압 (Verr,2) 은 대략 12.0 V 일 수도 있고, 제 3 에러 전압 (Verr,3) 은 대략 5.1 V 일 수도 있고, 마진 (Merr) 은 대략 0.1 V 일 수 있는 한편, 고 기준 전압 (Vref,high) 은 21 V 로 설정될 수도 있고 저 기준 전압 (Vref,low) 은 3 V 로 설정될 수 있다.
일 예에서, 진단 전압 생성기 (226) 는 신호 전압 (V111) 으로부터 진단 전압 (Vd) 으로의 선형 변환을 적용하도록 배열될 수도 있다. 이러한 선형 변환은 대응하는 진단 전압 (Vd) 을 도출하기 위해 미리 정의된 스케일링 팩터로 신호 전압 (V111) 을 스케일링하는 것을 수반할 수도 있다. 일 예에서, 스케일링 팩터는 1보다 더 작고, 따라서, 진단 전압 생성기 (226) 는 진단 전압 (Vd) 을 도출하기 위해 신호 전압 (V111) 을 감쇠시키도록 기능하는 한편, 다른 예에서, 스케일링 팩터가 1 보다 더 크면, 따라서 진단 전압 생성기 (226) 는 진단 전압 (Vd) 을 도출하기 위해 신호 전압 (V111) 을 증폭시키도록 기능한다. 진단 전압 (Vd) 을 도출하기 위한 이러한 신호 전압 (V111) 의 스케일링은 신호 전압 (V111) 을 제어기 (130) 에 적절한 전압 범위로 변환하도록 제공될 수도 있다. 추가의 예에서, 스케일링 팩터가 (실질적으로) 1 이면, 따라서 진단 전압 생성기 (226) 는 진단 전압 (Vd) 으로서 신호 전압 (V111) 을 통과시키도록 기능한다.
도 7a 는 일 예에 따른 진단 전압 생성기 (226) 의 일부 컴포넌트들을 개략적으로 예시하며, 이는 제 1 입력 단자에 커플링된 신호 라인 (111) 및 증폭기 (227) 와 자신의 제 2 입력 단자에 커플링되는 증폭기 (227) 의 출력을 갖는 증폭기 (227) 를 포함한다. 증폭기 (227) 는 그 제 1 및 제 2 입력 단자들에서 수신된 개개의 전압들 사이의 차를 미리 정의된 스케일링 팩터 (gd) 만큼 곱하여 도출되는 출력 전압 (V227) 을, 예를 들어, V227 = gd(V111 - V227) 로서 제공하도록 배열되는 차동 증폭기를 포함할 수도 있고, 이는 gd = 1 로서 설정시 버퍼로서 기능한다. 도 7b 는 다른 예에 따른 진단 전압 생성기 (226) 의 일부 컴포넌트들을 개략적으로 예시하며, 이는 제 1 입력 단자에 커플링된 신호 라인 (111) 및 제 2 입력 단자에 커플링되는 진단 기준 전압 (Vref,d) 의 출력을 갖는 증폭기 (227) 를 포함한다. 위의 예의 라인들에 따르면, 증폭기 (227) 는 그 제 1 및 제 2 입력 단자들에서 수신된 개개의 전압들 사이의 차를 미리 정의된 스케일링 팩터 (gd) 만큼 곱하여 도출되는 출력 전압 (V227) 을, 예를 들어, V227 = gd(V111 - Vref,d) 로서 제공하도록 배열되는 차동 증폭기를 포함할 수도 있다. 일 예에서, 스케일링 팩터 (gd) 는 1 보다 더 크고 이득 팩터로서 지칭될 수도 있는 한편, 다른 예에서, 스케일링 팩터 (gd) 는 1 보다 더 작고 감쇠 팩터로서 지칭될 수도 있다.
진단 전압 생성기 (226) 는 진단 전압 (Vd) 으로서 출력 전압 (V227) 을 제공할 수도 있거나 또는 선택적으로 (도 7a 및 도 7b 의 개별적인 예시들에 도시된 바와 같이), 진단 전압 생성기 (226) 는 출력 전압 (V227) 에 저대역 통과 필터 (228) 를 적용하고 진단 전압 (Vd) 으로서 저대역통과 필터링된 출력 전압을 제공하도록 배열될 수도 있다.
도 7a 및 도 7b 의 예들에서의 파라미터들, 즉, 스케일링 팩터 (gd) 및 진단 기준 전압 (Vref,d)(적용가능하다면) 은, 제 1 및 제 2 저항기들 (R1 및 R2), 고 및 저 기준 전압들 (Vref,high, Vref,low), 인가된 속도 센서 (110) 및/또는 인가된 동작 전압 (Vs) 의 개별적인 특징들의 관점에서, 신호 전압 (V111) 으로부터 진단 전압 (Vd) 으로의 원하는 변환이 제어기 (230) 에서 진단 신호 (223) 의 적절한 처리를 보장하도록 제공되는 방식으로 선택된다.
속도 측정 회로 (200) 를 다시 참조하여 보면, 제어기 (230) 는 회전 속도를 연산하고, 진단 신호 (223) 에 따라 상태 검출기 (220) 로부터 획득된 상태 표시들 (121) 에 기초하여 디지털 속도 신호를 또한 구성하도록 배열될 수도 있다. 이와 관련하여, 제어기 (230) 는 진단 신호 (223) 에 기초하여, 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태가 정상인지 비정상인지의 여부를 결정하도록 배열될 수도 있고: 진단 신호 (223) 가 정상 동작 상태를 나타내는 경우, 제어기 (230) 는 제어기 (130) 의 문맥에서 상술한 바에서 설명된 바와 같이 회전 속도를 연산하고 그리고 연산된 회전 속도를 나타내기 위해 속도 표시 (131) 를 제공하는 것으로 진행할 수도 있는 한편, 진단 신호가 비정상 동작 상태를 나타내는 경우, 제어기 (230) 는 진단 신호 (223) 에 기초하여 식별된 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태에 관한 동작 상태 표시 (233) 를 발행할 수도 있다. 비정상 동작 상태의 경우에, 제어기 (230) 는 선택적으로 회전 속도를 연산하는 것을 억제하고/하거나 속도 측정 회로 (200) 에 나타나는 가능한 오동작에 기인하는 속도 표시 (131) 를 제공할 수도 있다. 또한, 정상 동작 상태의 경우에, 제어기 (230) 는 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태에 관한 것으로서 동작 상태 표시 (233) 를 선택적으로 발행할 수도 있다.
상술한 바에서 설명된 라인을 따라, 진단 신호 (223) 는 속도 측정 회로 (200) 의 하나 이상의 미리 정의된 비정상 동작 상태들 중 하나를 나타내도록 배열될 수도 있어, 진단 신호 (223) 에 의해 전달되는 진단 값, 예를 들어, 진단 전압 (Vd) 이 비정상 동작 상태를 식별하도록 한다. 비정상 동작 상태들은 2 개의 유형들을 포함할 수도 있고; 제 1 유형의 비정상 동작 상태들에서, 상태 검출기 (220) 로부터 획득된 상태 표시들 (121)(및/또는 이들로부터 도출되는 디지털 속도 신호) 은 하나 이상의 펄스들 또는 펄스 트레인의 존재를 나타내지만, 진단 신호 (223) 에 의해 전달되는 진단 값은 상태 검출기 (220) (예를 들어, 검출기 내 또는 검출기로의 실패된 전기 접속) 의 동작에서의 실패를 나타내는 반면, 제 2 유형의 비정상 동작 상태에서, 상태 검출기 (220) 로부터 획득되는 상태 표시들 (121)(및/또는 이로부터 도출되는 디지털 속도 신호) 은 상태 검출기 (220) 에서의 오동작의 표시로 이미 기능하는) 펄스 트레인의 존재를 나타내지 않지만, 진단 신호 (223) 에 의해 전달되는 진단 값은 상태 검출기 (220) (예를 들어, 검출기로의 또는 검출기 내의 전기 접속) 에서의 실패를 추가로 확인한다.
상술한 바에 설명된 바와 같이, 진단 신호 (223) 는 시간의 함수로서 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태를 기술하는 진단 값들의 시간 시리즈 (예를 들어, 시변 진단 전압 (Vd) 에 기초하여 도출된 것) 를 제어기 (230) 에 제공할 수도 있고, 결과적으로 제어기 (230) 는 (예를 들어, 주어진 시간 세그먼트 동안에 또는 주어진 시간 인스턴트에서 진단 전압 (Vd) 에 기초하여) 진단 신호 (223) 에서 수신된 하나 이상의 진단 값들에 기초하여 동작 상태 표시 (233) 를 도출할 수도 있다. 제어기 (230) 는 적어도 미리 정의된 지속기간을 갖는 진단 신호 (223) 의 시간 세그먼트에 기초하여 (예를 들어, 시간 세그먼트 동안에 진단 전압 (Vd) 및 그 내부의 변화들에 기초하여) 동작 상태 표시 (223) 를 도출하도록 배열될 수도 있다. 이는 비정상 동작 상태의 표시로서, 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태 동안에 주기적으로 발생하는 것으로서, 신호 전압 (V111) 이 저 기준 전압 (Vref,low) 로부터 고 기준 전압 (Vref,high) 로 증가하는 기간들 및 신호 전압 (V111) 이 고 기준 전압 (Vref,high) 으로부터 저 기준 전압 (Vref,high, Vref,low) 으로 감소하는 기간들을 의도하지 않게 고려하는 것을 용이하게 회피하게 할 수 있다.
제어기 (230) 에서 수신된 진단 신호 (223) 의 특징들에 따라, 동작 상태 표시 (233) 는 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태의 표시 또는 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태의 표시를 포함할 수도 있다. 또한, 동작 상태 표시 (233) 가 비정상 동작 상태를 보고하는 경우에, 동작 상태 표시 (233) 는 진단 신호 (223) 에 기초하여, 예를 들어, 진단값들 (예를 들어, 진단 전압들 (Vd)) 과 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태들에 대응하는 값 범위들 (예를 들어, 진단 전압 서브범위) 사이의 알려진 미리 정의된 맵핑에 기초하여 제어기 (230) 에서 도출가능한 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태의 특징들에 관한 표시를 더 포함할 수도 있다.
제어기 (230) 에 의해 발행된 동작 상태 표시 (233) 는 예를 들어, 연소 엔진의 동작의 연속적인 모니터링을 실시하도록 시스템 제어기에 제공될 수도 있고, 연소 엔진의 속도 측정 회로 (200) 는 측정하도록 기능한다. 시스템 제어기는 이어서, 사용자 인터페이스 (Ul) 를 통하여 이와 관련하여 경보를 보여주거나 이에 관하여 경고하는 것에 의해 및/또는 메모리에서 이와 관련하여 표시를 저장하는 것에 의해 동작 상태 표시 (233) 를 통하여 표시된 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태에 응답할 수도 있다. Ul 및/또는 메모리에 저장된 표시를 통하여 도시된 경보/경고는 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태의 존재를 나타낼 수도 있고 이는 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태의 특징들에 관한 표시를 더 포함할 수도 있다.
도 8a 는 일 예에 따라 상태 검출기 (220) 에서 수신된 신호 전압 (V111), 제어기 (230) 에서 도출된 펄스 트레인, 증폭기 (227) 의 출력 전압 (V227) 및 (선택적) 저대역 통과 필터 (228) 의 출력에서의 진단 전압 (Vd) 사이의 관계를 개략적으로 예시한다. 여기서, 예시들 (a) 및 (b) 는 도 3 을 참조하여 이미 설명된 것과 동일한 것들이다. 예시 (c) 는 증폭기 (227) 의 출력 전압 (V227) 을 시간의 함수로서 나타내는 한편, 예시 (d) 는 진단 전압 (Vd) 을 시간의 함수로서 나타내고, 여기서 진단 전압 (Vd) 은 출력 전압 (V227) 을 저대역 통과 필터링하는 것에 의해 획득된다. 따라서, 출력 전압 (V227) (그리고 진단 전압 (Vd)) 은 신호 전압 (V111) 의 엔벨로프를 추종하는 한편, 진폭은 진단 전압 생성기 (226) 에서 발생할 수도 있는 스케일링에 기인하여 상이할 수도 있다.
도 8b 는 다른 예에 따라 상태 검출기 (220) 에서 수신된 신호 전압 (V111) (예시 (a)), 제어기 (230) 에서 도출된 펄스 트레인 (예시 (b)), 증폭기 (227) 의 출력 전압 (V227) (예시 (c)) 및 (선택적) 저대역 통과 필터 (228) 의 출력에서의 진단 전압 (Vd)(예시 (d)) 사이의 관계를 개략적으로 예시한다. 여기서, 제 1 의 두 개의 펄스들은 도 8a 의 대응하는 예시들의 것과 유사한 한편, 제 2 펄스 (시간 인스턴트 (f1)) 후에, 고장이 속도 측정 회로 (200) 에서 발생하여, 신호 전압 (V111) 이 전압 (Verr,2) 으로 설정되는 상황으로 이어지고, 결과적으로, 출력 전압 (V227) 이 (가능하다면 상이한 진폭에서) 신호 전압 (V111) 에서의 변화를 실질적으로 즉시 추종하고 진단 전압 (Vd) 이 저대역 통과 필터 (228) 의 동작으로부터 발생하는 지연을 갖고 (가능하다면 상이한 진폭에서) 신호 전압 (V111) 에서의 변화를 추종하는 것을 초래한다. 상술한 바에서 설명한 예를 참조하면, 이는 시간 인스턴트 (t1) 에서 발생하는, 상태 검출기 (220) 와 속도 센서 (110) 사이의 신호 라인 (111) 에서의 실패된 전기 접속의 표시로서 기능할 수도 있다. 또한, 시간 인스턴트 (t2) 에서, 예를 들어, 구조적 변동 등에 의해 야기될 수도 있는 신호 전압 (V111) 에서의 순간적인 증가가 존재하고, 이는 상태 검출기 (220) 와 속도 센서 (110) 사이의 신호 라인 (111) 에서의 전기 접속을 순간적으로 복원시킨다. 이는 제어기 (230) 에서 도출된 펄스 트레인에서의 짧은 펄스를 초래할 수도 있고, 출력 전압 (V227) 이 (가능하다면 상이한 진폭에서) 신호 전압 (V111) 에서의 변화를 실질적으로 즉시 추종하는 것을 초래할 수도 있다. 한편, 지연이 저대역 통과 필터 (228) 의 동작으로부터 발생하는 것에 기인하여, 진단 전압 (Vd) 은 (가능하다면 상이한 진폭에서) 신호 전압 (V111) 에서의 변화를 추종하는 작은 변화만을 나타내지만 신호 전압 (V111) 의 하이 상태에 대응하는 전압 레벨에 도달하지 못한다. 그러나, 제어기 (230) 는 (진단 전압 (Vd) 으로서 제공되면) 출력 전압 (V227) 으로부터 및/또는 진단 전압 (Vd) 으로부터 다음 양태를 관측가능하다:
- 출력 전압 (V227) 의 '베이스라인' (및/또는 진단 전압 (Vd)) 은 속도 측정 회로 (200) 의 제 2 미리 정의된 비정상 동작 상태를 나타내는 레벨로 설정된다;
- 시간 인스턴트 (t2)에서의 단기 전압 증가는 펄스 트레인의 펄스를 나타내기 보다는, 속도 측정 회로 (200) 의 제 2 의 미리 정해진 비정상 동작 상태를 초래하는 조건의 랜덤한 단기 복원을 나타낸다.
제어기 (230) 는 제어기 (230) 에 대하여 상술한 바에서 설명된 기능을 수행하도록 배열된 전기 회로로서, 프로세서로 하여금 제어기 (230) 에 대해 상술한 바에서 설명된 기능을 수행하게 하는 프로그램 명령들이 제공된 프로세서에 의해, 또는 이 두개의 조합에 의해 제공될 수도 있다. 여기서, 프로세서에 대한 참조(들)는 오직 프로그래밍가능 프로세서들만을 포괄하도록 이해되지 않아야 하고, 또한, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이들 (FPGA), 주문형 집적 회로들 (ASIC) 등과 같은 전용 회로들도 포괄하도록 이해되어야 한다.
상술한 바에서, 속도 측정 회로 (200) 의 동작에 관련된 여러 양태들은 상태 검출기 (220) 를 참조로 그리고/또는 제어기 (230) 를 참조하여 설명된다. 이들 동작 양태들은 대안적으로 개개의 방법으로서 제공 및/또는 설명될 수도 있다. 이와 관련하여 비제한적인 예들로서, 도 9 는 상술한 상태 검출기 (220) 를 참조로 그리고/또는 제어기 (230) 를 참조하여 설명된 기능들을 제공하기 위하여 하나 이상의 회로들 또는 장치들에 의해 구현될 수도 있는 방법 (300) 의 단게들을 예시하는 플로우차트들을 도시한다. 방법 (300) 은 예를 들어, 상술한 바에서 또는 다음의 설명에서 설명된 예들에 따라 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 여러 방법들로 수정될 수도 있다.
방법 (300) 은 블록 (302) 에서 나타낸 바와 같이, 연소 엔진의 회전 속도를 측정하도록 기능하고 이는 회전 속도에 대한 미리 정의된 관계를 갖는 기능에서 국부적 최대값을 나타내는 시변 신호 전압 (V111) 을 갖는 전기 신호를, 연소 엔진의 회전 속도를 측정하기 위해 커플링된 속도 센서 (110) 로부터 수신하는 것으로부터 진행한다. 방법 (300) 은 블록 (304) 에서 나타낸 바와 같이 전기 신호가 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타내는지의 여부를 나타내는 상태 표시 (121) 를, 전기 신호에 기초하여 도출하는 것, 및 블록 (306) 에서 나타낸 바와 같이 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태를 기술하는 진단 신호 (223) 를, 전기 신호에 기초하여 도출하는 것을 더 포함한다. 방법 (300) 은 블록 (308) 에서 나타낸 바와 같이, 상기 미리 정의된 관계의 관점에서 진단 신호 (223) 에 따라 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 회전 속도를 도출하는 것을 더 포함한다.
속도 측정 회로 (200) 및 방법 (300) 은 진단 신호 (223) 와는 별개로 개별적으로 상태 표시 (121) 를 제공하도록 기능하기 때문에, 이는 신호 라인 (111) 을 통하여 속도 센서 (110) 로부터 수신된 전기 신호의 하이/로우 상태의 고속의 그리고 정확한 검출을 가능하게 하여, 그 동작의 과정에서 속도 측정 회로 (200) 의 미리 정의된 고장 조건들을 식별하는 것을 가능하게 하는 진단들을 제공함과 동시에 지연없이 제어기 (230) 에서 회전 속도의 계산을 가능하게 하고 이에 의해 부정확한 속도 측정 및 근본적인 고장 조건들의 적시의 검출을 용이하게 한다.

Claims (16)

  1. 연소 엔진의 회전 속도를 측정하기 위한 속도 측정 회로 (200) 로서,
    상기 속도 측정 회로 (200) 는:
    동작 전압 (VS) 과 접지 전위 (VGND) 사이에 커플링되고 속도 센서 (110) 로부터, 상기 회전 속도에 대한 미리 정의된 관계를 갖는 주파수에서 국부적 최대값을 나타내는 시변 신호 전압 (V111) 을 갖는 전기 신호를 수신하도록 커플링되는 상태 검출기 (220) 로서, 상기 상태 검출기 (220) 는 상기 전기 신호에 기초하여,
    상기 전기 신호가 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타내는지의 여부를 나타내는 상태 표시 (121), 및
    상기 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태를 기술하는 진단 신호 (223) 로서, 상기 진단 신호 (223) 는 상기 속도 측정 회로 (200) 의 현재 동작 상태를 기술하는 진단 값을 전달하고, 상기 현재 동작 상태는 정상 동작 상태 또는 비정상 동작 상태 중 하나이고, 상기 상태 검출기 (220) 는 상기 전기 신호의 신호 전압 (V111) 에 기초하여 상기 진단 값을 도출하도록 배열되는, 상기 진단 신호 (223)
    를 도출하도록 배열되는, 상기 상태 검출기 (220); 및
    상기 상태 표시들 (121) 및 상기 진단 신호 (223) 를 수신하도록 커플링되고 상기 미리 정의된 관계의 관점에서 상기 진단 신호 (223) 에 따라 상기 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 상기 회전 속도를 연산하도록 배열되는 제어기 (230) 를 포함하고,
    상기 상태 검출기 (220) 는:
    각각이 상기 속도 측정 회로 (200) 의 개별적인 비정상 동작 상태와 연관되는, 둘 이상의 미리 정의된 신호 전압 서브범위들, 및
    각각이 상기 속도 측정 회로 (200) 의 개별적인 비정상 동작 상태를 나타내는, 둘 이상의 미리 정의된 중간 진단 전압 서브범위들
    을 정의하는, 속도 측정 회로 (200).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진단 값은:
    상기 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태,
    상기 속도 측정 회로 (200) 의 둘 이상의 미리 정의된 비정상 동작 상태들 중 하나
    중 하나를 나타내는, 속도 측정 회로 (200).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 검출기 (220) 는 개별적인 비정상 동작 상태와 연관된 미리 정의된 신호 전압 서브범위 내에 들어오는 신호 전압 (V111) 을, 개별적인 비정상 동작 상태를 나타내는 미리 정의된 중간 진단 전압 서브범위 내에 있는 진단 값으로 변환하도록 배열되는, 속도 측정 회로 (200).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 검출기 (220) 는:
    상기 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태와 연관된 고 신호 전압 서브범위 및 상기 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태를 나타내는 고 진단 전압 서브범위,
    상기 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태와 연관된 저 신호 전압 서브범위 및 상기 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태를 나타내는 저 진단 전압 서브범위
    를 정의하는, 속도 측정 회로 (200).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상태 검출기 (220) 는 정상 동작 상태와 연관된 미리 정의된 신호 전압 서브범위 내에 들어오는 신호 전압 (V111) 을, 정상 동작 상태를 나타내는 진단 전압 서브범위 내에 있는 진단 값으로 변환하도록 배열되는, 속도 측정 회로 (200).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진단 값은 진단 전압 (Vd) 을 포함하고, 상기 상태 검출기 (220) 는 상기 전기 신호의 현재 신호 전압 (V111) 에 기초하여 상기 진단 전압 (Vd) 을 도출하도록 배열된 진단 전압 생성기 (226) 를 포함하는, 속도 측정 회로 (200).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 진단 전압 생성기 (226) 는 진단 신호 (223) 를 도출하기 위해 전기 신호를 스케일링하기 위한 증폭기 (227) 를 포함하는, 속도 측정 회로 (200).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 진단 전압 생성기 (226) 는 상기 증폭기 (227) 로부터 획득된 스케일링된 전기 신호를 필터링하기 위한 저대역 통과 필터 (228) 를 포함하는, 속도 측정 회로 (200).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태들은:
    접지 전위 (VGND) 와 속도 센서 (110) 사이의 실패된 전기 접속을 나타내는 제 1 비정상 동작 상태,
    상태 검출기 (220) 와 속도 센서 (110) 사이의 실패된 전기 접속을 나타내는 제 2 비정상 동작 상태,
    동작 전압 (Vs) 과 속도 센서 (110) 사이의 실패된 전기 접속을 나타내는 제 3 비정상 동작 상태
    중 하나 이상을 포함하는, 속도 측정 회로 (200).
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기 (230) 는:
    진단 신호 (223) 가 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태를 나타내는 것에 응답하여 속도 표시 (131) 를 제공하는 것,
    진단 신호 (223) 가 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태를 나타내는 것에 응답하여 속도 표시 (131) 를 제공하는 것을 억제하는 것
    중 적어도 하나를 수행하도록 배열되는, 속도 측정 회로 (200).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전 속도를 연산하는 것은:
    상기 미리 정의된 관계의 관점에서 상기 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 나타낸, 하이 상태로부터 로우 상태로의 및/또는 로우 상태로부터 하이 상태로의 변화들의 개별적인 주파수에 기초하여 회전 속도를 연산하는 것,
    상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 도출된 펄스 트레인을 포함하는 디지털 속도 신호를 도출하는 것, 및 상기 미리 정의된 관계의 관점에서 펄스 트레인의 펄스 주파수에 기초하여 상기 회전 속도를 연산하는 것
    중 하나를 포함하는, 속도 측정 회로 (200).
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기 (230) 는:
    상기 진단 신호 (223) 가 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태를 나타내는 것에 응답하여 상기 속도 측정 회로 (200) 의 정상 동작 상태를 나타내는 동작 상태 표시 (233) 를 도출하는 것,
    상기 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태를 나타내고 상기 진단 신호 (223) 가 속도 측정 회로 (200) 의 비정상 동작 상태를 나타내는 것에 응답하여 상기 진단 신호 (223) 에 의해 나타내어지는 비정상 동작 상태들을 식별하는 동작 상태 표시 (233) 를 도출하는 것
    중 적어도 하나를 수행하도록 배열되는, 속도 측정 회로 (200).
  13. 속도 측정 회로 (200) 를 이용하여 연소 엔진의 회전 속도를 측정하기 위한 방법 (300) 으로서,
    상기 방법 (300) 은:
    상기 회전 속도를 측정하도록 커플링되는 속도 센서 (110) 로부터, 상기 회전 속도에 대한 미리 정의된 관계를 갖는 주파수에서 국부적 최대값을 나타내는 시변 신호 전압 (V111) 을 갖는 전기 신호를 수신하는 단계 (302);
    상기 전기 신호에 기초하여, 상기 전기 신호가 하이 상태 또는 로우 상태 중 하나를 나타내는지의 여부를 나타내는 상태 표시 (121) 를 도출하는 단계 (304);
    상기 전기 신호에 기초하여, 상기 속도 측정 회로 (200) 의 동작 상태를 기술하는 진단 신호 (223) 를 도출하는 단계 (306) 로서, 상기 진단 신호 (223) 는 상기 속도 측정 회로 (200) 의 현재 동작 상태를 기술하는 진단 값을 전달하고, 상기 현재 동작 상태는 정상 동작 상태 또는 비정상 동작 상태 중 하나이고, 상태 검출기 (220) 는 상기 전기 신호의 신호 전압 (V111) 에 기초하여 상기 진단 값을 도출하도록 배열되는, 상기 진단 신호 (223) 를 도출하는 단계 (306); 및
    상기 미리 정의된 관계의 관점에서 상기 진단 신호 (223) 에 따라 상기 상태 표시들 (121) 의 시간 시리즈에 기초하여 상기 회전 속도를 도출하는 단계를 포함하고,
    상기 상태 검출기 (220) 는:
    각각이 상기 속도 측정 회로 (200) 의 개별적인 비정상 동작 상태와 연관되는, 둘 이상의 미리 정의된 신호 전압 서브범위들, 및
    각각이 상기 속도 측정 회로 (200) 의 개별적인 비정상 동작 상태를 나타내는, 둘 이상의 미리 정의된 중간 진단 전압 서브범위들
    을 정의하는, 연소 엔진의 회전 속도를 측정하기 위한 방법.
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