KR20010086013A - 센서 모듈 - Google Patents

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KR20010086013A
KR20010086013A KR1020017005865A KR20017005865A KR20010086013A KR 20010086013 A KR20010086013 A KR 20010086013A KR 1020017005865 A KR1020017005865 A KR 1020017005865A KR 20017005865 A KR20017005865 A KR 20017005865A KR 20010086013 A KR20010086013 A KR 20010086013A
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sensor module
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KR1020017005865A
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칼 야노스 아이젠하워
존 벡스터
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클라우스 로우스케
비숍 이노베이션 리미티드
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Abstract

EMR에 대하여 고 및 저 반사율의 패턴화된 영역(7,8)을 갖는 가동 표면의 위치를 결정하기 위한 센서(10).센서는 ASIC(22), 적어도 하나의 렌즈 및 적어도 하나의 EMR 소스(16)를 구비한다. ASIC은 EMR 감응 검출기의 적어도 하나의 어레이 및 프로세싱 수단을 구비한다. EMR 소스는 표면 조사를 용이하게 하고 적어도 하나의 렌즈(19)는 표면으로부터 반사된 EMR의 초점 맞춤을 용이하게 하고 표면상의 패턴에 상응하여 EMR 감응 검출기의 적어도 하나의 어레이상에 이미지를 발생시킨다. ASIC, 적어도 하나의 렌즈 및 적어도 하나의 EMR 소스는 모두 이러한 요소의 정밀한 광학 정렬을 제공하는 단일 하우징(15)내에 밀폐되고 단일 교체가능한 모듈로서 통합된다. ASIC의 프로세싱 수단은 표면상의 패턴의 위치를 결정하기 위해 이미지 처리를 용이하게 한다.

Description

센서모듈{SENSOR MODULE}
전형적으로, 그러한 센서는 적어도 하나의 가동 표면상의 패턴화된 영역을 조사하는 적어도 하나의 EMR소스, 이 표면으로부터 반사된 EMR의 초점을 맞추는 적어도 하나의 렌즈 또는 다른 포커싱 수단 및 초점이 맞추어진 이미지를 수신하는 적어도 하나의 EMR 감응 어레이로 구성된다. 패턴은 소스로부터 방사된 EMR에 대한 고 반사율의 영역 및 저 반사율의 영역으로 구성되고, 전형적으로 각각의 가동 표면에 마킹되거나 부착되거나, 그렇지 않으면 적용된다. 패턴은 일정한 주기를 가질 수 있지만, 또한 포맷팅된 바코드를 통해 절대 각위치 정보를 인코딩할 수 있다. 또한 그러한 센서는 가동 표면의 위치에 관한 의미있는 정보를 인코딩하기 위해 이미지를 처리하는 수단 및 이 정보를 출력하는 수단을 필요로 한다. 계류중인 국제 특허 출원 PCT/AU98/00645호에서 이런 기능들은 응용 주문형 집적 회로(ASIC)의 일부분을 형성하는 어레이 구조에 의해 얻어진다. 본 발명에서, 각각의 가동 표면을포함하는 이런 모든 구성요소의 조합을 "감지 시스템"으로 부를 것이다.
선형 변위 감지 시스템의 경우에 있어서, 패턴은 변환(translating) 플레이트의 표면에 적용된다. 이런 원리를 이용하는 선형 변위 감지 시스템의 일예가 국제 특허 공개 WO97/03338호에 개시되었다. 이 특허에서 가동 표면은 각각 고 반사율과 저 반사율의 두 개의 패턴을 갖는다. 개략적인 패턴은 개략적인 위치 측정에 사용되고 미세한 패턴은 정밀한 위치 측정에 사용된다.
각 변위 감지시스템의 경우에, 패턴은 보통 EMR의 조사 및 반사가 실질적으로 방사 방향으로 발생하는 상태로 원통면에 적용되거나, EMR의 조사 및 반사가 실질적으로 축방향으로 발생하는 상태로 디스크 형상의 표면상에 적용된다. 또한 다른 많은 축대칭 모양이 사용될 수 있다. 상술된 유형의 각 변위 감지 시스템의 일예가 독일 특허 출원 DE19705312호에 개시되어 있다. 상기 특허 공보에는 EMR 조사, 포커싱 렌즈, 어레이 및 프로세싱 구조의 배열이 명확하게 나타나 있다.
또한 토크 감지 시스템은 다수의 어레이(또는 예를 들어, 단일 2 차원 어레이)를 사용하고 적용된 토크의 함수로서 서로에 대하여 원주방향으로 위치를 변화시키는 패턴을 가짐으로써 구성될 수 있다. 이러한 디바이스의 일예가 계류중인 국제 특허 출원 PCT/AU98/00645호에 개시되었다. 이 특허는 토크를 측정하기 위하여 상기 설명된 기본 원리를 이용하는 다수의 가능한 배열을 나타내고 있다.
이런 모든 실시예에서, 감지 시스템은 밀폐부내에서 지지된다. 이 밀폐부는 이물질 또는 무관계한 EMR에 의해서 이동가능하고 패턴화된 표면의 오염을 제거하는 기능을 한다. 감지 시스템을 구성하는 전기적인 구성요소는 보통 이 밀폐부내인쇄 배선 회로 기판(PCB)상에 설치되는 한편 포커싱 렌즈(및 부속품)와 같은 다른 고정 구성요소는 보통 엔클러저내에 개별적으로 설치된다. 감지 시스템의 고정 구성요소는 서로에 대해 정밀하게 정렬할 필요가 있고, 순차로 이들은 가동 표면에 대해 공간적으로 정밀하게 위치될 필요가 있다. 이러한 디바이스의 모든 이전의 설계는 감지 시스템의 모두 및 부분을 수리 또는 교체하기 위해 밀폐부를 분해할 필요가 있었는데, 이것은 당업자에 의해 수행되지 않으면, 고정 및 가동 감지 시스템 구성요소의 정렬 및 공간 배치를 손상시킬 수 있다. 이것은 차례로, 감지 시스템의 광학 성능 및 전자 성능을 두드러지게 저하시킬 것이다.
본 발명의 본질은 감지 시스템의 모든 고정 구성요소를 포함하는 제거가능한 센서 모듈을 제공하는 것이다. 그러므로 이들 고정 구성요소는 상호 정밀하게 정렬되고 센서 모듈의 하우징내에 통합된다. 그다음, 센서 모듈은 감지 모듈을 설치하기 위해 정확한 "데이텀"을 제공하도록 설계된 밀폐부내의 구멍을 통해, 감지 시스템의 가동 표면을 둘러싸는 밀폐부내에 설치될 수 있다. 이런 방법으로 (센서 모듈내의) 감지 시스템의 고정 구성요소는 밀폐부내의 가동 표면과 정렬되고, 이 가동 표면에 대해 정밀하게 공간적으로 설치된다. 더구나, 감지 시스템의 고정 구성요소의 교체는 단일 구성요소로서 센서 모듈의 교체를 통해 비숙련자에 의해 쉽게 달성될 수 있는 한편 감지 시스템의 고정 및 가동 구성요소를 정밀하게 정렬 및 공간 위치배정할 수 있다.
본 발명은 전자기 방사선(EMR)에 대하여 고 반사율의 패턴화된 영역 및 저 반사율의 패턴화된 영역을 구비하는 하나 이상의 가동 표면의 위치를 결정하기 위한 광센서에 관한 것이다. 이러한 가동 표면은 변위 센서, 각 센서 및 토크 센서에서 감지된다.
도 1은 센서 모듈의 실시예를 도시하는 토크, 절대각 및 각속도 감지 시스템인 차량용 전기동력식 조향(EPS)시스템의 단면사시도,
도 2는 조립체의 다양한 구성요소의 관계를 도시하는 도 1의 센서 모듈의 단면사시도,
도 3은 도 1의 센서 모듈의 정단면도; 및
도 4는 표면 설치된 ASIC 및 두 개의 LED를 갖는 센서 모듈 PCB를 도시하는 도면.
본 발명은 EMR에 대하여 고 반사율의 패턴화된 영역 및 저 반사율의 패턴화된 영역을 갖는 가동 표면의 위치를 결정하고, ASIC, 적어도 하나의 렌즈 및 적어도 하나의 EMR소스를 구비하고, 상기 ASIC는 EMR 감응 검출기의 적어도 하나의 어레이 및 프로세싱 수단을 구비하고, EMR소스는 표면 조사를 용이하게 하고 적어도 하나의 렌즈는 표면으로부터 반사된 EMR의 초점 맞춤을 용이하게 하고 표면상의 패턴에 상응하는 EMR 감응 검출기의 적어도 하나의 어레이상에 이미지를 발생시키는 센서로 구성되고, ASIC, 적어도 하나의 렌즈 및 적어도 하나의 EMR 소스 모두는 상기 요소들의 정밀한 광학 정렬을 제공하도록 단일 하우징내에 밀폐되고 단일 교체가능한 모듈로서 통합되고, ASIC의 프로세싱 수단은 표면상의 패턴의 위치를 결정하기 위해 이미지 처리를 용이하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한 센서의 하우징은 전기 커넥터를 구비하고 프로세싱 수단은 전기 커넥터에 위치의 전기적인 디지털 표시 또는 아날로그 표시를 용이하게 출력하는 것이 바람직하다.
전기 커넥터가 멀티-핀 플러그를 구비하는 것은 바람직하다.
적어도 하나의 EMR 소스에 의해 방사된 EMR이 광가이드를 통과하는 것은 바람직하다.
멀티-핀 플러그가 센서에 전력을 더 제공하는 것은 바람직하다.
적어도 하나의 렌즈가 이리스에 의해 분리된 적어도 두 개의 렌즈를 구비하는 렌즈 시스템의 일부분을 형성하는 것은 바람직하다.
적어도 하나의 렌즈가 굴절, 반사 또는 회절 광학 구성요소인 것은 바람직하다.
적어도 하나의 EMR 소스가 발광 다이오드(LED)를 구비하는 것은 바람직하다.
ASIC가 PCB상에 설치되고 PCB가 하우징내에 설치되는 것은 바람직하다.
본 발명의 다수의 실시예에서 ASIC 및 LED를 포함한, 센서 모듈을 구성하는 모든 광전 구성요소는 표면 설치 디바이스(Surface Mount Devices; SMDs)를 사용하는 단일 PCB상에 설치된다. LED는 LED의 본체내로 통합되는 포커싱 렌즈를 갖거나, 대안적으로, 하나 이상의 광가이드가 광학 손실을 최소화하기 위해 LED로부터 가동 표면으로 EMR을 전하도록 사용될 수 있다. 이 광가이드는 성형된 투명 플라스틱 튜브형 또는 고체 섹션으로 구성되거나, 대안적으로, 섬유 광학 기술이 사용될 수 있다.
본 발명을 참조하여 설명된 유형의 광전 위치 감지 시스템은 이산(즉, 불연속) 이미지 샘플링 프로세스를 따른다. 그러므로 LED가 매우 짧은 시간 주기동안 하이 "온" 전류로 소정의 듀티 사이클에 따라 간헐적으로 펄싱되는 것은 바람직하다. 사실 "온" 전류는 LED의 정상 전류 커퍼빌러티와 여러 번 같아질 수 있다. 이것은 LED를 손상하지 않고 휠씬 더 높은 순시 광전력 방출이 달성되게 한다. 또한 이것은 가동 표면상의 패턴을 "스트로빙"하여서 상기 표면의 고속도로 어레이상에 초점이 맞추어진 이미지의 "스미어링(smearing)"을 감소시킨다. 또한 LED의 듀티 사이클의 제어가 ASIC구조에 포함되는 것은 바람직하다.
ASIC의 일부분을 형성하는 적어도 하나의 어레이가 1 차원 어레이 또는 2 차원 어레이이고 광다이오드 기술 또는 전하 결합 소자(CCD)기술을 사용하는 것은 바람직하다.
적어도 하나의 렌즈는 가동 표면으로부터 반사된 EMR의 초점을 맞추고 ASIC내의 어레이상에 선명한 이미지를 생성한다. 센서 모듈의 하우징내에 렌즈를 설치하면 확실히, 센서 모듈이 제거되거나 대체될 지라도 렌즈의 초점 특성 및 가동 표면, 렌즈 및 ASIC사이의 기하학적인 관계가 안정하게 된다. 렌즈는 렌즈재료를 통해 전해진 EMR의 초점을 맞추는 클래시컬 곡선(curved) 굴절 구성요소를 구비할 수 있다. 대안적으로 렌즈는 렌즈재료의 내 또는 외 표면으로부터 반사된 임핀징하는 EMR의 초점을 맞추는 반사 곡선 구성요소를 구비할 수 있다. 이런 굴절 또는 반사렌즈중 하나는 단순 연속 곡면(예를 들어, 구형 또는 포물면)으로 구성되는 광학 표면을 갖거나 대안적으로, 표면은 프레넬 배열설치의 형태로 불연속적일 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서 렌즈는 회절 구성요소로서 배열설치된다.
또한 센서 모듈이 앞에서 선형 변위 감지 시스템으로 불리는 것의 일부분을 형성하는 경우에, 가동 표면의 선형 변위, 속도 및 가속도는 매순간 샘플에 의한 가동 표면의 위치에 근거한 ASIC상의 아날로그 및/또는 디저털 처리에 의해 계산될 수 있다.
또한 센서 모듈이 앞에서 선형 변위 감지 시스템으로 불리는 것의 일부분을 형성하는 경우에, 각 변위, 절대 각속도 및 각 가속도는 매순간 샘플에 의한 원통형, 디스크 형상의 또는 그 반대로 축대칭의 가동 표면의 위치에 근거한 ASIC상의 아날로그 및/또는 디지털 처리에 의해 계산될 수 있다.
또한 센서 모듈이 앞에서 토크 감지 시스템으로 불리는 것의 일부분을 형성하는 경우에, 각 변위 감지 시스템에 관하여 상기 언급된 변수 외에 토크의 변화비및 토크 가속도가 ASIC상의 아날로그 및/또는 디지털 처리에 의해 계산될 수 있다. 본 실시예에서 전형적으로 ASIC는 적어도 하나의 어레이가 각각의 패턴을 검출하는 적어도 두 개의 1 차원 어레이를 갖는다. 대안적으로 단일 2 차원 어레이가 ASIC상에 통합될 수 있다. 상기 토크에 기초한 변수는 소정의 비틀림 강도의 부재에 의해 연결된 두 개의 개별적인 가동 표면의 차동 위치를 측정함으로써 매순간 계산된다. 적당한 프로세싱 알고리즘은 계류중인 국제 특허 출원번호 PCT/AU98/000645호에 개시되었고 회전축은 물론 정지축에서의 토크를 측정할 수 있고, 바코드 패턴을 사용하는 어떤 실시예에서는, 회전축은 물론 정지축의 절대 각위치를 측정할 수 있다.
처리 수단이 센서 모듈의 전기 커넥터로부터 출력을 위해 고정 프로토콜을 제공하는 것은 바람직하다. 다른 디바이스에 출력을 통신하기 위한 많은 알려진 프로토콜이 있는데, 예를 들어 아날로그 전압, 펄스폭변조(PWM) 및 다양한 시리얼 프로토콜이 사용될 수 있다. 또한 출력 프로토콜은 와이어 또는 플러그 핀 커넥션사이에 있는, 전기 커넥터내의 다수의 전기 출력 컨덕터사이에 "분할"될 수 있다. 일실시예에서 센서 모듈의 한 출력 프로토콜은 하나의 컨덕터상의 토크에 비례하는 아날로그 전압 및 다른 컨덕터상의 각 변위를 통신하는 동시 시리얼 출력 프로토콜이다. 다른 실시예에서 단일 고레벨 시리얼 출력 프로토콜은 컨트롤러 에어리어 네트워크(CAN) 프로토콜과 같이, 센서 모듈로부터 모든 변수값을 출력하기 위해 사용된다.
EMR소스 및 ASIC는 동일한 전압원으로부터 전원공급되는 것이 바람직하다. 이 소스는 출력 통신을 위해 컨덕터를 포함한 동일한 전기 커넥터를 통해 센서 모듈에 연결되는 것이 바람직하다. 이 전기 커넥터는 센서 모듈 하우징의 일부분으로서 통합되거나 또는 대안적으로, 와이어링 하니스의 단부에 있을 수 있고 요구된다면 센서 하우징으로부터 떨어져 있을 수 있다.
센서 모듈 하우징은 엔지니어링 플라스틱으로부터 사출성형되고 센서 모듈의 내부 구성요소는 "원위치에(in situ)" 성형되는 것이 바람직하다. 이것은 내부 구성요소의 정렬 및 공간 배치를 어지럽힐 수 있는 센서 모듈의 허가되지 않은 분해를 방지하는 것은 물론 이러한 내부 구성요소를 견고하게 지지하게 한다.
도 1은 롤러 베어링(3,4)을 통해 밀폐부(2)내에 설치되고 차량용 전기동력식 조향(EPS)시스템을 위한 광전 토크, 절대각 및 각속도 감지 시스템의 일부분을 형성하는 회전자 조립체(1)를 도시하고 있다. 원통형 레이저-패턴화된 표면(7,8)을 각각 포함하는 두 개의 패턴화된 디스크(5,6)는 비틀림바(9)에 의해 회전가능하게연결되었다. 그러므로, 회전자 조립체(1)에 적용된 토크는 이 토크에 비례하여 패턴화된 표면(7,8)이 비교적 작게 원주방향으로 변위되게 한다. 또한 회전자 조립체(1)가 회전하면 패턴화된 표면(7,8)이 동시에 (및 잠재적으로 더 큰 크기의) 원주방향으로 변위된다.
센서 모듈(10)은 부분적으로 밀폐부(2)의 장착구멍(11)내에 삽입되고 서클립(12)에 의해 유지된다. 또한 O-링은 센서 모듈(10)의 일부분이고 밀폐부(2) 및 센서 모듈(10)사이의 경계면을 밀봉한다. 멀티-핀 플러그(14)의 형태인 전기 커넥터는 센서 모듈(10)의 플라스틱 사출 성형된 하우징(15)의 일부분으로서 원위치에 성형되고, 모듈을 관련 EPS 및 차량 시스템에 용이하게 전기적으로 접속시킨다.
도 2는 센서 모듈(10)의 단면 사시도를 도시한다. 두 개의 LED(16)(본 도면에서 하나만이 도시됨)형태의 EMR소스는 투명 튜브형 플라스틱 광가이드(17)를 통해 원통면(7,8)을 조사한다. LED(16)는 가시광선 스펙트럼에서 동작할 수 있지만, Siemens SFH480 Infrared Emitters와 같은 적외선 LED가 넓은 동작 온도 범위로 인해 그러한 차량용 센서 모듈에 가장 적당하다는 것이 알려졌다.
패턴화된 표면(7,8)로부터 반사된 EMR은 튜브형 광가이드(17)내의 보어(18)를 통과하고 각각 1 차원 어레이(20,21)상의 이미지로서 단일 구형 렌즈(19)에 의해 초점이 맞추어져, 이러한 어레이는 ASIC(22)의 실리콘 구조의 일부분을 형성한다. 렌즈(19)는 보어(18)내에서 축방향으로 고정되고 예를 들어, 투명한 글래스 또는 폴리 카보네이트 물질로 만들어질 수 있다. 특정한 표면 피복은 광수차를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로 멀티 렌즈 시스템은 복합 구면형 렌즈 배열 (도시되지 않음)의 형태로 사용될 수 있고 삽입된 이리스(원형 윈도우)는 멀티 렌즈 시스템 필드의 깊이를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 또한 대안적으로, 광학기술에서 잘 알려진 다른 렌즈 배열이 사용될 수 있다. 예를 들어, 클래시컬 굴절 렌즈(19)보다, 센서 모듈(10)내의 광학 경로는 렌즈(19)가 내부 반사 또는 회절 구성요소, 또는 외부 반사 또는 회절 구성요소가 되도록 재배열될 수 있다.
또한 ASIC(22)상에 통합된 프로세싱 수단 구조(23)(도 4 참조)는 패턴화된 표면(7,8)의 절대 및 상대 위치를 결정하기 위해 1 차원 어레이(20,21)상에 초점이 맞추어진 이미지를 처리한다. 또한 ASIC 프로세싱 수단 구조(23)는 이러한 절대 및 상대 위치 데이터를 절대 조향각 및 토크 데이터로 변환하고 이러한 데이터를 플러그(14)에서 출력을 위해 시리얼 프로토콜로 변환한다. 대안적으로, 도시되지 않은 실시예에서, ASIC(22)의 출력은 또한 센서 모듈(10)내에 통합되는 Motorola MC68376과 같은 고 레벨의 별개의 마이크로컨트롤러 칩에 의해 처리될 수 있다. 이것은 CAN과 같은 더 복잡한(그리고 로버스트한) 시리얼 통신 프로토콜이 쉽게 사용될 수 있도록 하는 것은 물론이고 ASIC 출력의 매우 구체적인 고 레벨 프로세싱이 실행될 수 있도록 한다. 그다음, 이러한 마이크로컨트롤러는 플러그(14)를 통해 고 레벨의 신호를 출력할 수 있다.
센서 모듈(10)의 모든 광전 구성요소는 PCB(도 4 참조)상에 표면 설치된다. 또한 플러그(14)의 핀 커넥션(25)은 직접 PCB(24)에 납땜되어 전기적으로 ASIC(22)에 연결된다. 또한 플러그(14)의 핀 커넥션은 전원 입력을 하나 이상의 전압 레일(예를 들어, +5V 및 +12V) 및 접지(0V)의 형태로 PCB(24)에 제공하여서 LED(16) 및ASIC(22)와 같은 다양한 광전 구성요소에 전력을 공급한다. 또한 앞서 언급한 개별적인 마이크로컨트롤러 칩이 통합되었다면 PCB(24)상에 표면 설치되는 것은 바람직하다.
센서 모듈(10)의 하우징(15)은 정확한 기능을 수행하도록 하기 위해 플라스틱 사출 성형되고 서로에 대해 정밀한 공간 위치에서 감지 시스템의 모든 고정된 구성요소를 유지한다. 하우징은 Hoechst FORTRON와 같이 고온, 고강도 및 열적으로 안정된 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 하우징의 성형된 성질은 내부 탬퍼링이 불가능하게 하고 센서가 반드시 유닛 단위로 교체되도록 하여, 항상 최적 시스템 성능을 유지한다.
도 3은 센서 모듈(10)의 정단면도를 도시하고 센서 모듈(10)의 기하학적인 관계를 더 분명하게 나타낸다.
도 4는 표면 설치된 ASIC(22) 및 두 개의 LED(16)를 갖는 세라믹 PCB(24)를 도시한다. 다섯 개의 핀 커넥션(25)은 PCB(24)의 후방에 연결되고 다섯 개의 핀 플러그(14)에서 종료한다.
많은 변형 및 수정이 본 발명의 정신 및 취지를 벗어남 없이 센서 모듈에서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (9)

  1. EMR에 대하여 고 반사율의 패턴화된 영역 및 저 반사율의 패턴화된 영역을 갖는 가동 표면의 위치를 결정하고, ASIC, 적어도 하나의 렌즈 및 적어도 하나의 EMR 소스를 구비하고, 상기 ASIC는 EMR 감응 검출기의 적어도 하나의 어레이 및 프로세싱 수단을 구비하고, EMR 소스는 표면 조사를 용이하게 하고 적어도 하나의 렌즈는 표면으로부터 반사된 EMR의 초점 맞춤을 용이하게 하고 표면상의 패턴에 상응하는 EMR 감응 검출기의 적어도 하나의 어레이상에 이미지를 발생시키는 센서에 있어서,
    ASIC, 적어도 하나의 렌즈 및 적어도 하나의 EMR 소스 모두는 상기 요소들의 정밀한 광학 정렬을 제공하도록 단일 하우징내에 밀폐되어 단일 교체가능한 모듈로서 통합되고, ASIC의 프로세싱 수단은 표면상의 패턴의 위치를 결정하기 위해 이미지 처리를 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서의 상기 하우징은 전기 커넥터를 더 구비하고, 상기 프로세싱 수단은 상기 위치의 디지털 또는 아날로그 전기 표시를 전기 커넥터로 용이하게 출력하는 것을 특징으로 하는 센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 멀티-핀 플러그를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 EMR 소스에 의해 방사된 상기 EMR은 광가이드를 통과하는 것을 특징으로 하는 센서.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 멀티-핀 플러그는 상기 센서에 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 센서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 렌즈는 렌즈 시스템의 일부분을 형성하고, 상기 렌즈 시스템은 이리스에 의해 분리된 적어도 두 개의 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 렌즈는 굴절, 반사 또는 회절 광학 구성요소인 것을 특징으로 하는 센서.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 EMR 소스는 펄싱된 LED를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 ASIC는 PCB상에 설치되고 상기 PCB는 상기 하우징내에 설치되는 것을 특징으로 하는 센서.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH706182B1 (de) * 1999-11-18 2013-09-13 Baumer Innotec Ag Winkel- oder Weg-Messvorrichtung.
CZ299684B6 (cs) * 2001-12-17 2008-10-22 Rieter Cz A. S. Zarízení pro bezdotykové merení vlastností pohybující se príze nebo prízi podobného textilního útvaru
KR20040097124A (ko) * 2002-02-08 2004-11-17 로베르트 보쉬 게엠베하 광학 토크 및 각 센서
US7089672B2 (en) 2002-02-08 2006-08-15 Robert Bosch Gmbh Optical angle and torque sensor
US20040149924A1 (en) * 2003-02-03 2004-08-05 Russell Kevin J. Method, apparatus and device for real-time characterization of a radiation beam
JP4111442B2 (ja) * 2003-03-28 2008-07-02 ミネベア株式会社 回転体トルク測定装置
US7235790B2 (en) * 2004-02-17 2007-06-26 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Methods and apparatus for radiation detection
JP3899086B2 (ja) * 2004-05-11 2007-03-28 ミネベア株式会社 回転体トルク測定装置
KR100629796B1 (ko) * 2004-09-07 2006-09-28 현대모비스 주식회사 광학방식을 이용한 절대조향각 또는 토크 측정 방법
DE102004045811A1 (de) * 2004-09-22 2006-04-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Anordnung zur Kompensation von Fehlern bei Weg- oder Winkelsensoren
JP4215071B2 (ja) * 2006-04-28 2009-01-28 三菱電機株式会社 イメージセンサ及びその製造方法
DE102006030616A1 (de) 2006-07-03 2008-01-17 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Schnittstellenvorrichtung
KR100883410B1 (ko) * 2006-07-20 2009-02-17 주식회사 애트랩 광 포인팅장치용 광센서모듈 및 그 제조방법
EP2277012B1 (en) 2008-05-16 2014-07-30 Parker-Hannifin Corporation Probe for determining an absolute position of a rod of a cylinder
JP5549203B2 (ja) * 2009-12-01 2014-07-16 セイコーエプソン株式会社 光学式位置検出装置、ハンド装置およびタッチパネル
EP2676106B1 (en) * 2011-02-18 2015-05-06 Parker-Hannifin Corporation Optical sensor and mounting interface
CZ304010B6 (cs) * 2012-10-02 2013-08-14 Rieter Cz S.R.O. Zarízení pro sledování kvality pohybujícího se lineárního textilního materiálu, zejména príze
DE102013112242A1 (de) * 2013-11-07 2015-05-07 Trw Automotive Gmbh Lenkgetriebegehäuse sowie Stecker für ein Lenkgetriebegehäuse
FR3040214B1 (fr) * 2015-08-18 2017-09-15 Continental Automotive France Capteur de mesure a support de composant electrique pour vehicule automobile
EP3449218B8 (en) * 2016-04-29 2020-10-28 thyssenkrupp AG Optical rotary angle sensor for an electric power assisted steering system of a motor vehicle
RU178150U1 (ru) * 2017-09-13 2018-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Устройство для контроля систем автоматического регулирования частоты вращения
US11519800B2 (en) * 2019-12-27 2022-12-06 Honeywell International Inc. Leadless pressure sensors

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA962475A (en) 1971-05-10 1975-02-11 George W. Pratt (Jr.) Apparatus and method for measuring torque and angular velocity of a load transmitting shaft
US4641027A (en) 1984-12-18 1987-02-03 Battelle Memorial Institute Indicating positions
JPS61262603A (ja) * 1985-05-17 1986-11-20 Hitachi Ltd 寸法測定装置
US5001937A (en) * 1989-11-06 1991-03-26 Tacan Corporation Optically based torsion sensor
US5490430A (en) 1992-05-14 1996-02-13 Anderson; Philip M. Optical torque sensor utilizing change in reflectance grating line spacing
US5703356A (en) * 1992-10-05 1997-12-30 Logitech, Inc. Pointing device utilizing a photodetector array
DE4243778A1 (de) * 1992-12-23 1994-06-30 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung oder Verfahren zur Lageerkennung
JPH06232477A (ja) * 1993-02-04 1994-08-19 Mitsubishi Electric Corp 磁気センサ装置及びその製造方法
DE4311267A1 (de) * 1993-04-06 1994-10-20 Tornado Antriebstech Gmbh Positionsgeber
DE19524725C1 (de) 1995-07-07 1996-07-11 Zeiss Carl Jena Gmbh Fotoelektrischer Kodierer zum Abtasten optischer Strukturen
DE19652988C2 (de) * 1996-12-19 1999-09-09 Helag Electronic Gmbh Winkelsensor
DE19705312B4 (de) 1997-02-13 2009-04-16 Takata-Petri Ag Adaptiver Lenkwinkelsensor für Fahrzeuge
US6450044B1 (en) 1997-08-15 2002-09-17 Bishop Innovation Limited Torque transducer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002529726A (ja) 2002-09-10
CN1184455C (zh) 2005-01-12
AUPP704098A0 (en) 1998-12-03
EP1137913A1 (en) 2001-10-04
CA2350553C (en) 2006-06-20
CA2350553A1 (en) 2000-05-18
WO2000028285A1 (en) 2000-05-18
US6624900B1 (en) 2003-09-23
CN1325488A (zh) 2001-12-05
EP1137913A4 (en) 2006-10-18
BR9916737A (pt) 2001-11-13

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