KR19990077937A - 센싱장치및이를사용한데이타전송방법 - Google Patents

Abstract

전송 채널을 통해 속도 정보 및 추가 정보를 전송하기 위한 방법 및 센싱 장치가 개시되어 있다. 이를 위해, 전송 클럭 주기가 속도를 반영하도록 선택되고 센싱 장치에 의해 검출된다. 추가 정보는 전송 클럭 주기의 변조로서 전송된다.

Description

센싱 장치 및 이를 사용한 데이타 전송 방법{SENSING DEVICE AND METHOD FOR DATA TRANSMISSION USING THE SENSING DEVICE}

본 발명은 데이타 전송 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 센싱 장치(sensing device)에 의해 검출된 속도 정보 및 다른 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

이동 물체 (회전 이동 또는 선형 이동)의 속도를 검출하여 이 검출된 속도에 대한 정보 뿐만 아니라 온도, 스위칭 거동, 및 이동 방향과 같은 추가 정보도 제어 장치에 전송하는 센싱 장치는 이러한 정보를 다양한 방법으로 전송할 수 있는데, 이와 관련된 몇가지 문제점들이 발생하는 경향이 있다.

모든 정보, 즉 검출된 속도 및 검출된 추가 정보는 병렬로 전송될 수 있다. 그러나, 이러한 방식은 센싱 장치에 대한 추가 라인과 접속을 필요로 한다. 추가 라인 및 단자는 비용을 증가시키며 제조 및 동작 동안에 신뢰도에 영향을 미친다. 센싱 장치의 추가 라인 및 접속 단자와 센싱 장치가 집적되는 반도체 칩 내부에 요구되는 내부 배선은 EMI 또는 EMV 방해를 야기할 수 있다.

전술한 정보를 전송하기 위한 다른 방식은 고속 직렬 데이타 프로토콜(very fast serial data protocol)을 사용하는 것이다. 이러한 방식에서는, 속도 정보와 추가 정보가 순차적으로 전송된다. 병렬 전송과 비해, 센싱 장치 상에 추가 라인 또는 접속 단자가 요구되지 않는다. 그러나, 데이타 프로토콜은 모든 정보가 수용 가능한 시간 내에 송신되도록 비교적 고속으로 전송되어야 한다.

단점을 극복하기 위한 또다른 방식은 소위 멀티레벨 아날로그 전송 (multilevel analog transmission)을 사용하는 것이다. 그러나, 정보의 전송은 센싱 장치의 극히 정확한 교정(calibration) 및/또는 극히 정확한 측정을 필요로 한다. 이러한 전송 기술에서의 문제점들은 특히 센싱 장치가 심한 온도 변화를 겪게 되는 경우에 발생할 수 있다.

그러므로, 종래의 전송 방법들보다 한층 간편하고 에러에 덜 영향을 받는 상수ㅎ한 형태의 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 2 와이어 라인을 통한 비교적 낮은 주파수의 직렬 데이타 전송을 가능하게 할 수 있다. 또한, 이러한 전송 방법을 수행하기 위한 센싱 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 전송 클럭 주기는 센싱 장치에 의해 검출된 속도의 함수로서 선택되고 추가 정보는 전송 클럭 주기의 변조로 송신된다.

전송 클럭 주기를 센싱 장치에 의해 검출된 속도의 함수로서 선택할 수 있도록 하기 위해, 센싱 장치에 의해 주사되는 측에서 규칙적인 간격으로 센서에 의해 감시(monitoring)되는 이동 물체에 코드 정보가 유익하게 적용될 수 있다. 이 코드 정보는 속도를 측정하는데 사용되는 센싱 장치에 의해 주사되고 평가될 수 있다. 가장 간단한 경우에, 코드 정보는 이동되는 물체 상에 대하여 규칙적인 간격으로 배열된 색깔있는 막대의 형태일 수 있다. 또한, 다른 형태의 코드 정보도 제공될 수 있다. 예를 들어, 기어 또는 랙의 톱니(teeth) 및 갭이 코드 정보를 제공하는데 사용될 수 있다. 이동 물체가 얼마나 고속으로 이동 또는 전환하는지에 따라, 코드 정보의 코드 요소가 센싱 장치의 센서를 보다 빠르게 또는 보다 느리게 지나서 이동하게 되는데, 이는 센서 장치에 의해 검출되어 속도가 추정될 수 있다.

코드 요소가 센싱 장치의 센서를 지나칠 때 생성되는 검출 신호는 유용하게 검출 신호로부터 명백한 구형파 신호를 유도하는 임계값 식별기(threshold value discriminator)에 공급된다. 다음에, 이 구형파 신호는 추가 정보를 위한 전송 클럭 주기를 제공할 수 있다. 예를 들어, 추가 정보는 온도 또는 센서의 스위칭 거동일 수 있다. 또한, 이동 방향이 추가 정보로서 제어 장치에 전송될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이와 같은 추가 정보가 전송 클럭 주기의 변조로서 전송될 수 있다.

변조는 편리하게 2진 데이타 비트로 수행될 수 있는데, 하나의 데이타 비트는 전송 클럭 펄스들의 개별 에지들 사이에서 전송된다.

광, 유도성, 및 자기 센서가 센싱 장치의 센서로서 사용될 수 있다. 코드 정보, 또는 이동되는 물제에 대한 코드 정보로서 사용되는 코드 요소는 선택된 센서의 형태에 종속적일 수 있다.

본 발명의 다른 유익한 특징에 따르면, 센싱 장치는 랙 또는 기어의 이동 동안에 톱니 및 기어가 통과함에 따라 이들의 이동을 검출하는 하나 이상의 홀 센서(Hall sensor)를 구비할 수 있다. 연속적인 톱니 에지들이 검출될 수 있으며 그 결과로서 생성되는 주기 신호가 광과 에지들에 대응하는 전송 클럭 펄스를 생성하는 제어 장치에 거의 시간 지연없이 전송될 수 있다. 만일 톱니가 신속하게 센서를 지나친다면, 전송 클럭 주파수는 톱니가 보다 느리게 센서를 지나치는 경우보다 더 높을 수 있다. 코드 요소들, 본 경우에서는 톱니 및 다른 교대 갭(alternate gap)은 전송 클럭 펄스에 정확하게 대응할 것이다.

본 발명의 방법은 유익하게 2와이어 라인을 전송 채널로서 채용, 즉 데이타 전송을 위해 추가적인 와이어 접속 또는 단자가 센싱 장치의 출력에 필요하지 않게 될 수 있다. 또한, 데이타가 단지 2개의 신호 레벨 (전압 또는 전류 모드에서)만을 사용하여 용이하게 전송될 수 있다.

상기 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 센싱 장치는 그 출력 단자에서 데이타 신호를 생성할 수 있는데, 이 신호의 전송 클럭 주기는 센서에 의해 검출되는 이동 물체의 속도의 측정값일 수 있다. 전송 클럭 주기는 추가 정보로 변조될 수 있다.

이러한 행태의 센싱 장치는 예를 들어, 모놀리식 집적 회로로서 제조될 수 있다. 이러한 형태의 센싱 장치는 유익하게 ABS [안티-록 브레이킹 시스템(anti-lock braking system)]을 제어하기 위해 자동차 내에 채용될 수 있다.

본 발명의 방법 및 센싱 장치가 도면들에 도시된 실시예들을 참조로 하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 휠의 회전 속도 뿐만 아니라 추가 정보도 검출하기 위한 본 발명에 따른 센싱 장치의 개략도.

도 2는 바코드가 제공된 로드(rod)의 선형 이동을 검출하기 위한 도 1의 센싱 장치를 도시한 도면.

도 3은 랙(rack)의 선형 이동을 검출하기 위한 도 1 및 2의 센싱 장치를 도시한 도면.

도 4는 도 1 내지 3의 센싱 장치의 예시적인 클럭 신호를 트리거 신호들과 관련하여 도시한 도면.

도 5는 2개의 에지 트리거 신호 간의 데이타 비트의 변조를 도시한 도면.

도 6은 속도 정보 뿐만 이나라 이동 물체의 상이한 속도에 대한 추가 데이타를 전송하기 위한 예시적인 데이타 프로토콜을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 센서

12 : 와이어

14 : 전자 장치

16, 18 : 출력 단자

20 : 기어

22 : 톱니

24 : 갭

26, 28 : 스트라이프

다음의 도면들에서는, 특별이 언급하지 않는 한, 동일한 참조 번호는 동일한 부분 또는 동일한 기능을 수행하는 부분을 지시하는 것이다.

도 1에, 센서(10)와 와이어(12)에 의해 센서(10)에 접속된 전자 장치(14)를 구비한 센싱 장치(1)가 개략적으로 도시되어 있다. 센서(10) 및 전자 장치(14)는 예를 들어, 모놀리식 집적 회로로 구현될 수 있다. 센서(10)는 광, 자기, 또는 유도성 센서일 수 있다.

다음의 예에서, 센서(10)는 홀 센서인 것으로 가정할 것이다. 센싱 장치(1)는 제어 장치(S)에 접속될 수 있는 2개의 출력 단자들(16, 18)을 갖는다.

센서(10)는 본 경우에서 회전 기어인 기어(20)와 같은 이동 물체와 연관된다. 복수의 톱니(22)가 균등한 간격으로 기어(20)의 외주에 배치되며, 복수의 톱니 갭(24)이 톱니들(22) 사이에 제공된다. 기어(20)의 회전 이동 동안에, 홀 센서(10)는 통과 톱니(22)와 갭(24)의 이동을 검출한다. 2개의 연속적인 톱니(22) 또는 갭(24) 사이의 시간 간격은 기어(20) 속도의 직접적인 측정치이다.

전자 장치(14)는 센서(10)의 센서 신호를 평가한다. 센서 신호는 유익하게 임계값 식별기에 공급되어 당업자들에게 공지되어 있는 형태의 잡음을 억제한다. 간소화를 위해 도시가 생략된 이와 같은 임계값 식별기의 출력에, 기어(20)의 톱니(22)와 갭(24)의 통과에 정확하게 대응하는 신호가 공급된다. 이 신호는 도 4에서 참조 기호 A로 표시되어 있다. 이 신호 A는 센서(10)에 의해 제공되는 추가 정보를 위한 전송 클럭 신호로서 사용된다.

예를 들어, 센서(10)의 주변 대기 온도(ambient temperature)와, 그 스위칭 거동, 그리고 회전 가능한 물체(20)의 회전 방향에 관한 데이타, 및 검출되는 임의의 다른 파라미터들이 추가 정보로서 전송될 수 있다. 다음에서, 제어 장치(S)에 제공되는 추가 정보는 센서(10)의 주위 대기 온도(δ)이다. 이 주위 대기 온도(δ)는 디지탈값의 형태로 전송하기 위해 종래의 방식, 예를 들어, 온도 센서(도시 생략)에 의해 검출되고, 디지탈화되어 센싱 장치의 출력 단자들(16, 18)에 제공된다.

본 예에서, 온도에 대한 디지탈 값은 "1"인 것으로 가정한다. 이 디지탈 값 "1"의 각각의 개별 데이타 비트는 테이타 전송 프로토콜들(B 및 C)과 관련하여 도 4에 도시된 바와 같이 전송 주기(A)의 각각의 2개의 에지들 사이에서 연속하여 각각 전송된다.

도 4에 도시된 데이타 전송(B)에서, 전송 펄스(A)의 지속 기간(T)은 2개의 연속적인 에지들, 즉 상승 에지(rising edge)와 이에 바로 뒤따르는 하강 에지 (falling)에 의해 결정된다. 한편, C에서는, 전송 펄스의 트리거 에지들(F)이 전송 펄스의 각각의 상승 에지들에 의해서만 결정된다. 따라서, 전송 길이(T)는 B의 데이타 전송에서의 길이의 2배의 길이가 된다. 두 가지 버전 모두가 구현될 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 상술한 논의에서 센서(10)는 다른 형상의 톱니(22)와 갭(24)을 검출하는 홀 센서라고 가정하고 있다. 그러나, 홀 센서(10) 대신에, 예를 들어, 기어(20)의 외주 상에 배치된 광학적인 마킹(optical marking)을 검출하고 유익하게 기어(20)의 회전 속도에 직접적으로 비례하는 전송 클럭 신호로부터

도 2 및 3은 도 1에 도시된 바와 같은 센싱 장치를 도시하고 있다. 그러나, 도 2에 도시된 실시예에서, 센서(10')는 예를 들어, 선형 이동 물체(20')의 상부로 적용되는 명 및 암 스트라이프(26, 28)로 구성된 광 코드를 주사하는데 사용되며 상술한 바와 유사한 방식으로 처리된다.

도 3에 도시된 실시예에서, 센서(10")는 이동 가능한 랙(20")의 톱니(22") 및 갭(24")을 주사할 수 있다.

도 5는 2개의 연속적인 트리거 에지(F) 사이에서 생성될 수 있는 논리 "0" 및 논리 "1"에 대한 예시적인 데이타 포맷을 도시하고 있다. 논리 "0" (상부 그래프에 도시되어 있음)은 단일 레벨이 예를 들어, 2개의 연속적인 트리거 에지(F) 사이에서 시작시에 변화하도록 특성이 부여될 수 있다. 획득된 레벨은 기간(T)의 나머지 동안 보유된다. 논리 "1" (하부 그래프에 도시되어 있음)은 예를 들어, 2개의 트리거 에지들(F) 사이의 기간(T) 내의 특정한 시간에서 또다른 레벨 변화에 의해 특성이 부여된다. 또한, 논리 "0"과 논리 "1"의 상이한 정의가 채용될 수 있다. 레벨 변화는 기간(T)의 상이한 부분에서 발생할 수 있다.

도 6은 속도(V1)가 검출된 후에 이동 물체(20)의 속도가 감소한 경우 센싱 장치(1)의 출력 단자들(16, 18)에 공급될 수 있는 예시적인 데이타 프로토콜을 도시하고 있다. 보다 느린 속도가 V2로 표시되어 있다. 데이타 전송의 시작은 동기 신호 또는 동기 비트들(SYNC-1)에 의해 정의된다. 동기 비트들은 에러 정정 비트들이 후속할 수 있는 요청된 수의 데이타 비트들이 뒤따른다. 센싱 장치(1)에 의해 검출된 이동 물체(20)의 속도(V1 또는 V2)에 따라, 개별 비트들은 센싱 장치의 출력 단자들(16, 18)에 공급될 수 있다. 만일 물체(20)의 속도가 감소된다면, 개별 데이타 비트들은 도 6의 프로토콜로부터 알 수 있는 바와 같이 보다 느리게 나타나게 된다. 개별 데이타 비트들이 나타나는 기간(T)은 이동 물체(20)의 속도의 직접적인 측정값이며, 제어 장치를 통해 간단한 방식으로 평가될 수 있다.

도 1 및 3에 도시된 이동 물체는 규칙적인 단면을 갖는 톱니를 구비한 랙 및 톱니형 기어였지만, 다른 형태 및 단면을 갖는 톱니 에지들이 또한 채용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래의 전송 방법들보다 한층 간편하고 에러에 영향을 받지 않는 전송 방법 및 장치가 제공되며, 또한 2 와이어 라인을 통한 비교적 낮은 주파수의 직렬 데이타 전송이 가능하게 된다.

Claims (27)

1. 센싱 장치(sensing device)에 의해 검출된 속도 정보를 추가 정보와 함께 공통 전송 채널을 통해 전송하기 위한 방법에 있어서,

   전송 클럭 주기(transmission clock cycle)를 상기 센싱 장치에 의해 검출된 상기 속도의 함수로서 선택하는 단계; 및

   상기 추가 정보를 상기 전송 클럭 주기의 변조로서 전송하는 단계

   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 추가 정보에 대한 상기 변조가 상기 전송 클럭 주기의 선정된 트리거 에지들(trigger edges) 사이에 배치된 일련의 개별 데이타 비트들로서 전송되는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   코드 정보를 물체(object)상에 규칙적인 간격으로 배치하는 단계;

   상기 센싱 장치와 상기 센싱 장치에 대해 이동 가능한 상기 물체를 연관시키는 단계; 및

   상기 센싱 장치를 주사함으로써 상기 속도를 판정하는 단계

   를 더 포함하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   코드 정보를 상기 센싱 장치와 면하는 물체의 측면에 배치하는 단계

   를 더 포함하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 물체는 디스크(disk) 및 휠(wheel)로 구성된 그룹으로부터 선택된 회전 가능한 물체를 포함하는 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 물체는 선형 운동을 하는 방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 코드 정보는 교대하는, 연속적인 제1 및 제2 코드 요소들(alternating consecutive first and second code elements)을 포함하는 방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 센싱 장치는 상기 주사된 코드 정보로부터 시퀀스 ..... 01010 .....을 가진 디지탈 신호를 형성하고, 상기 이동 물체의 속도는 상기 디지탈 신호의 전송 클럭 주기로부터 계산되는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 추가 정보는 상기 전송 클럭 주기를 상기 디지탈 신호로 변조시킴으로써 전송되는 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 추가 정보는 이동 물체로부터의 상기 센싱 장치의 거리를 포함하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 추가 정보는 상기 센싱 장치의 주변 온도(ambient temperature)를 포함하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 추가 정보는 물체의 이동 방향을 포함하는 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 추가 정보는 상기 센싱 장치의 스위칭 거동(switching behavior)을 포함하는 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 전송 채널은 전기 접속을 포함하는 방법.
15. 이동 물체의 속도를 추가 정보와 함께 제공하기 위한 센싱 장치에 있어서,

    상기 물체의 속도를 검출하기 위한 센서; 및

    전송 클럭 주기를 갖는 데이타 신호를 제공하기 위한 출력 단자들

    을 포함하며,

    상기 전송 클럭 주기는 상기 센서에 의해 검출된 속도의 측정값이고, 상기 전송 클럭 주기는 상기 추가 정보에 의해 변조되는 센싱 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 센서는 광, 자기, 또는 유도성 센서인 센싱 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 추가 데이타는 전송 클럭 펄스들의 2개의 트리거 에지들 사이에 배치된 개별 데이타 비트들로서 상기 출력 단자들에 공급되는 센싱 장치.
18. 자동차에서 안티록 브레이킹 시스템(antilock braking system)에 동작적으로 접속된 디스크들 또는 기어들의 회전 이동을 검출하기 위해 제15항에 따른 센싱 장치를 사용하는 방법.
19. 속도 정보를 전송하기 위한 방법에 있어서,

    전송 클럭 주기를 센싱 장치에 의해 검출된 속도의 함수로서 선택하는 단계; 및

    추가 정보를 상기 전송 클럭 주기의 변조로서 전송하는 단계

    를 포함하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 추가 정보에 대한 변조는 상기 전송 클럭 주기의 선택된 트리거 에지들 사이에 배치된 일련의 개별 데이타 비트들로서 전송되는 방법.
21. 제19항에 있어서,

    코드 정보를 물체상에 규칙적인 간격으로 배치(disposing)하는 단계;

    상기 물체를 상기 센싱 장치에 대해 이동시키는 단계; 및

    상기 센싱 장치를 주사함으로써 상기 속도를 판정하는 단계

    를 더 포함하는 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 코드 정보는 교대하는, 연속적인 제1 및 제2 코드 요소들을 포함하는 방법.
23. 제21항에 있어서, 상기 센싱 장치는 교대하는 1들 및 0들을 갖는 디지탈 신호 시퀀스를 형성하고, 상기 이동 물체의 속도는 상기 디지탈 신호의 전송 클럭 주기로부터 계산되는 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 추가 정보는 상기 전송 클럭 주기를 상기 디지탈 신호로 변조시킴으로써 전송되는 방법.
25. 센싱 장치에 있어서,

    물체의 속도를 검출하기 위한 센서; 및

    상기 센서에 결합되며, 상기 센서에 의해 검출된 속도의 측정값인 전송 클럭 주기를 갖는 데이타 신호를 제공하는 적어도 하나의 출력 단자 - 상기 전송 클럭 주기는 추가 정보에 의해 변조됨 -

    를 포함하는 센싱 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 센서는 광, 자기, 또는 유도성 센서인 센싱 장치.
27. 제25항에 있어서, 상기 추가 정보는 전송 클럭 펄스들의 2개의 트리거 에지들 사이에 배치된 개별 데이타 비트들로서 상기 출력 단자들에 공급되는 센싱 장치.