KR20000006157U - Steering Angle Sensor Using Semiconductor Position Detector - Google Patents
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Abstract
본 고안은 차량의 조향각을 검출하는 조향각 검출센서에 관한 것으로, 특히 반도체 위치검출기를 이용하여 조향각을 연속적으로 검출하여, 고해상도의 조향각을 산출하기 위한 것으로, 소정의 원주부분(21)과, 상기 원주부분(21)에서 소정거리(P)가 떨어진 위치에서부터 나선형을 이루는 나선형부분(22)이 빛이 통과되는 투명소재로 형성된 원판(20)과; 상기 원판(20)을 가운데 두고 서로 대향 위치에 고정되며, 빛을 발생하는 발광부(30) 및 상기 원주부분(21)과 나선형부분(22)의 수광위치를 검출하는 반도체 위치검출기(40)와; 상기 발광부(30)를 작동시키어 빛을 발생시키고, 상기 반도체 위치검출기(40)로부터 검출된 원주부분(21)과 나선형부분(22)의 수광위치로부터 원주/나선거리 및 조향각(θ)을 산출하는 제어부(50)로 구성되는 반도체 위치검출기를 이용한 조향각 센서이다.The present invention relates to a steering angle detection sensor for detecting a steering angle of a vehicle, and more particularly, to calculate a steering angle with high resolution by continuously detecting a steering angle using a semiconductor position detector, and having a predetermined circumferential portion 21 and the circumference. A disk 20 formed of a transparent material through which the helical portion 22 helically formed from a position where the predetermined distance P is separated from the portion 21; A semiconductor light detector 30 which is fixed to a position opposite to each other with the disc 20 at the center, and which detects the light receiving position of the light emitting portion 30 and the light receiving positions of the circumferential portion 21 and the spiral portion 22; ; The light emitting unit 30 is operated to generate light, and the circumferential / helical distance and steering angle θ are calculated from the light receiving positions of the circumferential portion 21 and the helical portion 22 detected by the semiconductor position detector 40. It is a steering angle sensor using a semiconductor position detector composed of a control unit 50.
Description
본 고안은 차량의 조향각을 검출하는 조향각 검출센서에 관한 것으로, 특히 반도체 위치검출기를 이용하여 보다 고해상도의 조향각을 검출하는 반도체 위치검출기를 이용한 조향각 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a steering angle detection sensor for detecting a steering angle of a vehicle, and more particularly to a steering angle sensor using a semiconductor position detector for detecting a higher resolution steering angle using a semiconductor position detector.
일반적으로 운전자는 조향 휠을 좌우로 회전시키어 앞바퀴의 움직임을 바꾸어 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸게 된다. 이때, 조향각 검출센서는 조향 휠의 회전각을 검출하여 조향제어장치 또는 제어장치 전자제어 쇽업소버 감쇠력 제어장치 등의 전자제어장치에 출력하게 된다.In general, the driver rotates the steering wheel to the left and right to change the movement of the front wheel to change the direction of movement of the car arbitrarily. At this time, the steering angle detection sensor detects the rotation angle of the steering wheel and outputs it to an electronic control device such as a steering control device or a control device electronic control shock absorber damping control device.
종래에는 조향각 검출센서로 엔코더 타입이 사용되었으며, 엔코더 타입의 조향각 센서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상부에 있는 조향 휠(1)의 조작력을 하부에 있는 조향 기어에 전달하는 조향 축(2)에 설치되어 회전하는 슬릿 디스크(11)와, 발광다이오드(LED) 및 포토 트랜지스터(TP)로 이루어지는 포토 인터럽트(12)가 조향 칼럼 튜브에 2쌍이(12a,12b) 고정되어 조향 축(2)의 조향각을 검출한다.Conventionally, an encoder type has been used as a steering angle detection sensor, and an encoder type steering angle sensor, as shown in FIG. 1, is provided on a steering shaft 2 which transmits the operating force of the steering wheel 1 on the upper side to the steering gear on the lower side. The slit disk 11, which is installed and rotates, and the photo interrupt 12, which consists of a light emitting diode (LED) and a photo transistor (TP), have two pairs (12a, 12b) fixed to the steering column tube, and the steering angle of the steering shaft (2). Is detected.
상기 조향 휠(1)의 조작력에 의해서 조향 축(2)이 회전하면, 포토 인터럽트(12)는 슬릿 디스크(11)에 의해 발광다이오드(LED)에서 발생된 빛의 투과·차단에 따라 조향각이 9。마다 "온"/"오프"의 펄스가 발생된다. 상기 2쌍의 포토 인터럽트(12a,12b)에는 4.5。의 위상차를 만들어 조향 축(2)의 회전방향을 판별할 수 있다.When the steering shaft 2 is rotated by the operating force of the steering wheel 1, the photo interrupt 12 has a steering angle of 9 depending on the transmission and blocking of light generated by the light emitting diodes (LEDs) by the slit disk 11. A pulse of "on" / "off" is generated for each. The two pairs of photo interrupts 12a and 12b can make a phase difference of 4.5 degrees to determine the rotational direction of the steering shaft 2.
이러한 종래의 엔코더 타입의 조향각 센서는 가변저항 타입의 센서보다 고해상도을 얻을 수 있었으나 엔코더 타입의 조향각 센서는 센서 크기의 한계로 인해 상기 슬릿 디스크의 슬릿 수가 제한되어 충분한 해상도의 조향각을 얻기 어려운 문제점이 있었다.Such a conventional encoder-type steering angle sensor can obtain a higher resolution than a variable resistance type sensor, but an encoder-type steering angle sensor has a problem in that it is difficult to obtain a steering angle with sufficient resolution because the number of slits of the slit disk is limited due to the limitation of the sensor size.
본 고안의 목적은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 반도체 위치검출기를 이용하여 엔코더 타입의 조향각센서 보다 고해상도의 조향각을 검출하는 반도체 위치검출기를 이용한 조향각 센서를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, to provide a steering angle sensor using a semiconductor position detector for detecting a steering angle of a higher resolution than the encoder-type steering angle sensor using a semiconductor position detector.
본 고안 반도체 위치검출기를 이용한 조향각 센서는 소정의 원주부분과, 상기 원주부분에서 소정거리가 떨어진 위치에서부터 나선형을 이루는 나선형부분이 빛이 통과되는 투명소재로 형성된 원판과; 상기 원판을 가운데 두고 서로 대향 위치에 고정되며, 빛을 발생하는 발광부 및 상기 원주부분과 나선형부분의 수광위치를 검출하는 반도체 위치검출기와; 상기 발광부를 작동시키어 빛을 발생시키고, 상기 반도체 위치검출기로부터 검출된 원주부분과 나선형부분의 수광위치로부터 조향각을 산출하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.The steering angle sensor using the semiconductor position detector of the present invention comprises: a disc formed of a transparent material through which light passes through a predetermined circumferential part and a spiral part helical from a position away from the circumferential part by a predetermined distance; A semiconductor position detector which is fixed to a position opposite to each other with the disk in the center, and which detects a light receiving portion for generating light and a light receiving position of the circumferential portion and the helical portion; And a control unit which generates light by operating the light emitting unit and calculates a steering angle from the light receiving positions of the circumferential portion and the helical portion detected by the semiconductor position detector.
도 1은 종래 조향각 센서의 설치상태를 나타낸 개략도,1 is a schematic diagram showing an installation state of a conventional steering angle sensor;
도 2는 종래 조향각 센서의 회로도,2 is a circuit diagram of a conventional steering angle sensor;
도 3은 반도체 위치검출기의 구성을 나타낸 구성도,3 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor position detector;
도 4는 본 고안 조향각 센서의 설치상태를 나타낸 개략도,Figure 4 is a schematic diagram showing the installation state of the present invention steering angle sensor,
도 5는 본 고안 조향각 센서의 슬릿 평면도.5 is a slit plan view of the present invention steering angle sensor.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1 : 조향 휠 2 : 조향 축1: steering wheel 2: steering shaft
11 : 슬릿 디스크 12, 12a, 12b : 포토 인터럽트11: slit disk 12, 12a, 12b: photo interrupt
LED : 발광다이오드 TP : 포토 트랜지스터LED: Light Emitting Diode TP: Photo Transistor
20 : 원판 21 : 원주부분20: Original 21: circumference
22 : 나선형부분 30 : 발광부22: spiral portion 30: light emitting portion
40 : 반도체 위치검출기 50 : 제어부40: semiconductor position detector 50: control unit
이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면 도 3과 도 5를 참고하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, FIGS. 3 and 5.
본 고안 반도체 위치검출기를 이용한 조향각 센서는 소정의 원주부분(21)과, 상기 원주부분(21)에서 소정거리(P)가 떨어진 위치에서부터 나선형을 이루는 나선형부분(22)이 빛이 통과되는 투명소재로 형성된 원판(20)과; 상기 원판(20)을 가운데 두고 서로 대향 위치에 고정되며, 빛을 발생하는 발광부(30) 및 상기 원주부분(21)과 나선형부분(22)의 수광위치를 검출하는 반도체 위치검출기(40)와; 상기 발광부(30)를 작동시키어 빛을 발생시키고, 상기 반도체 위치검출기(40)로부터 검출된 원주부분(21)과 나선형부분(22)의 수광위치로부터 원주/나선거리 및 조향각(θ)을 산출하는 제어부(50)로 구성된다.The steering angle sensor using the inventive semiconductor position detector is a transparent material in which light passes through a predetermined circumferential portion 21 and a helical portion 22 helical from a position away from the predetermined distance P from the circumferential portion 21. A disk 20 formed of; A semiconductor light detector 30 which is fixed to a position opposite to each other with the disc 20 at the center, and which detects the light receiving position of the light emitting portion 30 and the light receiving positions of the circumferential portion 21 and the spiral portion 22; ; The light emitting unit 30 is operated to generate light, and the circumferential / helical distance and steering angle θ are calculated from the light receiving positions of the circumferential portion 21 and the helical portion 22 detected by the semiconductor position detector 40. It consists of the control part 50 which does.
상기 반도체 위치검출기(Position sensitive detector : PSD)(40)는 도 3에서와 같이, 임의의 위치에 광스폿이 닿았다고 하면 발생한 정공은 p층에 달하고, 전자(電子)는 n층에 달한다. 여기서 p층에 달한 정공은 분할되어 일부는 전류I1이 되어 저항성분 R1을 통하여 단자 A에 흐르고, 나머지는 I2가 되어 R2를 통하여 단자 B에 흐른다. 여기서 I1과 I2를 따로따로 검출하면 광스폿의 위치를 알 수 있다.As shown in FIG. 3, the semiconductor position detector (PSD) 40 reaches holes in the p-layer and electrons in the n-layer when the light spot reaches an arbitrary position. Here, the holes reaching the p-layer are divided so that some of them become currents I 1 and flow through the resistor component R 1 to the terminal A, while others become I 2 and flow through the R 2 to the terminal B. If I 1 and I 2 are detected separately, the position of the light spot can be known.
원판(20)에는 투명한 소재로 되어 빛이 통과할 수 있는 원주부분(21)과 나선형부분(22)이 있는데 원주의 반지름을 Ro라 할 때 중심에서 나선형부분(22)까지의 거리(R(θ))는 "R(θ)=Ro+q×θ+p"이다. 여기에서 Ro, p 및 q는 상수이고, θ는 조향각이다. 예를 들어, 조향각(θ)이 "0"일 때, 조향되지 않은 위치"A"에서 수광이 이루어지는 경우, 중심에서 나선형부분(22)까지의 거리((R(0))는 "R(0)=Ro+p"이다. 그리고 원주부분(21)과 나선형부분(22) 사이의 거리인 원주/나선거리를 "d"라 하면, "d-p=q×θ"이며, "d-p"가 "θ"에 비례하도록 나선형부분(22)을 설계해야 된다.The disc 20 has a circumferential portion 21 and a spiral portion 22 through which the light is made of transparent material, and when the radius of the circumference is R o , the distance from the center to the spiral portion 22 (R ( θ)) is " R (θ) = R o + q × θ + p ". Where R o , p and q are constants and θ is the steering angle. For example, when light reception is made at the non-steered position "A" when the steering angle θ is "0", the distance (R (0)) from the center to the spiral portion 22 is "R (0). ) = R o + p ". When the circumferential / helical distance that is the distance between the circumferential portion 21 and the helical portion 22 is" d ", it is" dp = q x θ "and" dp "is" The spiral portion 22 must be designed to be proportional to [theta] ".
이에 따라, 조향각(θ)은 "θ=(d-p)÷q"이고, 상기 반도체 위치검출기(40)에 의해서 조향각(θ)의 변화에 따른 상기 원판(20)의 원주부분(21)과 나선형부분(22)의 수광위치가 검출되면 제어부(50)는 상기 원주부분(21)과 나선형부분(22)의 수광위치에 의해 원주/나선거리(d)를 구하여 조향각(θ)을 산출한다.Accordingly, the steering angle θ is “θ = (dp) ÷ q”, and the circumferential portion 21 and the helical portion of the disc 20 according to the change of the steering angle θ by the semiconductor position detector 40. When the light receiving position of (22) is detected, the controller 50 calculates the steering angle θ by obtaining the circumferential / helical distance d based on the light receiving positions of the circumferential portion 21 and the helical portion 22.
이와 같이, 본 고안 반도체 위치검출기를 이용한 조향각 센서는 반도체 위치검출기(40)에 의해 연속적인 수광위치를 검출하게 되고, 이에 따라 조향각을 연속적으로 검출할 수 있어 종래의 엔코더 타입의 조향각 센서보다 고해상도의 조향각을 산출할 수 있다.As described above, the steering angle sensor using the semiconductor position detector according to the present invention detects the continuous light receiving position by the semiconductor position detector 40, and thus the steering angle can be continuously detected, so that the steering angle sensor of the conventional encoder type has a higher resolution. The steering angle can be calculated.
본 고안 반도체 위치검출기를 이용한 조향각 센서는 반도체 위치검출기를 이용하여 조향각을 연속적으로 검출할 수 있는 것으로, 고해상도의 조향각을 산출할 수 있는 유용한 것이다.The steering angle sensor using the semiconductor position detector of the present invention is capable of continuously detecting the steering angle using the semiconductor position detector and is useful for calculating a steering angle with high resolution.
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