KR20020077437A - 전자 평가 장치의 위상 고정 루프의 조절을 위한 방법 및전자 평가 장치 - Google Patents

전자 평가 장치의 위상 고정 루프의 조절을 위한 방법 및전자 평가 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위상 제어 루프(10) 외에 제어 루프(20), 특히 직각 위상 제어 루프를 포함하고, 제어 루프에는 입력부와 출력부를 갖는 제어기(22) 및 입력부를 포함하는 변조기 또는 병합기(23)가 장착되어 있고, 이 병합기의 입력부는 제어기(22)의 출력부와 최초로 전기적으로 연결되고, 외부 회전율이 센서 장치에 영향을 미칠 경우 편위(△x)가 발생하는 진동체를 갖는 코리올리 효과 이용형 회전율 센서와 같은 센서 장치(3)의 출력 신호를 평가하는, 출력 신호가 회전율 신호인 전자 평가 장치(8)의 위상 제어 루프(10)를 조절하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 제작된 상태이나 아직 조절 불가능한 센서 장치의 백분율을 낮추기 위해 제어기(22)의 출력부와 병합기(23)의 입력부 사이의 제1 전기적 연결(RL_QH=0)은 분리되며, 제어기(22)의 출력부와 병합기(23)의 입력부 사이에서 제2 전기적 연결(RL_QH=1)이 이루어지며, 제2 전기적 연결은 감쇠 멤버(42)가 중간 장착되어 이루어지는 것이 제안된다.

Description

전자 평가 장치의 위상 고정 루프의 조절을 위한 방법 및 전자 평가 장치{METHOD FOR ADJUSTING THE PHASE-LOCKING LOOP OF AN ELECTRONIC EVALUATION DEVICE AND CORRESPONDING ELECTRONIC EVALUATION DEVICE}
코리올리 효과를 이용하는 회전율 센서(소위 Coriolis Vibratory Gyros 또는 약어로 CVGs)는 센서에 미치는 외부 회전율의 영향을 기초로 진동체의 편위(excursion)가 측정되는 것과 관련하여 진동체(센서 부재) 및 전자 평가 장치를 포함한다. 거리 비례적 및 속도 비례적 신호의 위상 위치를 파악하기 위해, 일반적으로 전자 평가 회로에는 위상 고정 루프(phase-locked-loop; PLL)가 제공된다. 또한 PLL에 의한 신호의 처리는 센서 구동 주파수로 동기화된다.
코리올리 힘(Coriolis force) Fc는 다음과 같다:
Fc= 2 * m * (v ×Ω)
즉,
m : 움직이는 물체의 질량
v : 움직이는 물체의 속도
Ω: 외부 회전율
코리올리 힘(Fc)은 CVG에서 편위(△x)를 유발시킨다. 기계적 시스템의 품질이 양호하지 않고, 검출 모드의 공명 주파수에 대한 동작 주파수의 주파수 간격이 좁을 경우, 상기 편위(△x)는 CVG의 기계적 전이 함수(x/F)를 통한 위상 변위()를 감지한다.
상기 신호는 회전율 측정을 위해 속도에 비례하며 위상에 맞는 신호(v_prop)로 복조되어야 한다. CVG에는 속도에 비례하지 않는 장애 신호가 포함되어 있다. 경우에 따라서 이 장애 신호는 측정되는 본래의 회전율 신호(RATE)보다 현저히 더 크다. 따라서 정확하게 회전율을 측정하고 출력 신호에 장애 신호(QUAD)가 포함되는 것을 방지하기 위해서는, PLL에서 얻어지는 복조 신호(v_prop)도 마찬가지로만큼 편위되어야 한다.
PLL을 밴드 끝(Band-end)에 조절하기 위해, 신호 경로에서 QUAD(x_prop)로 복조되고 외부 회전율이 설정되며, 신호 출력부에서 회전율에 의한 영향이 더 이상 관찰되지 않을 때까지 위상이 변경되어야 한다. 이 방법의 회로 기술적 구현예는 도1에 개략적으로 도시되어 있다.
직각 신호(Quadraturesignal)가 신호 경로를 방해하지 않을 정도로 작을 경우에만 이 방법이 적용될 수 있다. 그러나 이 장애 신호가 유용 신호(useful signal)보다 현저히 크므로, 직각 위상 제어 루트가 제공되어야 한다. 이는 도1에도시된 예에 대한 변형예로써, 종래 기술에 대한 설명을 위해 도2에 실시되어 있다.
회전율이 인가되고 PLL의 조절 기능에 장애가 발생된 경우 직각 위상 제어 루프가 신호 출력부에서 직각(Quadrature)으로 복조된 회전율 신호를 억제하므로, 즉 PLL의 조절을 위한 기준이 결여되므로, 상술된 방법에는 결함이 존재한다. 이와는 달리 직각 위상 제어기 출력부의 신호가 조절 기준으로 이용되어야 한다. 직각 위상 제어기의 출력부에서는 V/°() 단위의 제어기의 큰 캡처 범위(capture range)에서 축소되는 매우 작은 신호가 발생한다. 이런 문제는, 제공되는 공급 전압이 통상적으로 예를 들어 5V로 제한되기 때문에, 제어기 출력 신호(UI)를 증폭하는 것으로는 해결될 수 없다(도2 및 도4 참조). 직각 억제를 위해 필요한 신호는 대개 회전율 설정을 통해 형성되는 신호보다 현저히 크다. 따라서 증폭된 신호(UI)는 가능한 제어 범위의 한계를 초과할 수도 있다.
본 발명은 전자 평가 장치의 위상 고정 루프의 조절을 위한 방법 및 각각 독립항의 전제부에 따른 전자 평가 장치에 관한 것이다.
본 발명은 이하에서 진동체를 갖는 종래 방식의 미세기계적(micromechanic) 회전율 센서가 사용되는 실시예를 통해 설명된다. 이는 개략도로 도시된다.
도1은 종래 방식의 회전율 센서를 위한 종래 방식의 평가 장치 또는 평가 회로의 개략도이다.
도2는 강한 장애 신호를 억제하기 위한 직각 위상 제어 루프에 대한 도1의 평가 회로의 확장도이다.
도3은 정상 제어 운전을 위한 본 발명에 따른 스위치의 위치가 도시되어 있으며 종래 방식의 회전율 센서를 위한, 본 발명에 따른 평가 장치의 개략도이다.
도3a는 본 발명에 따른 스위치의 위치가 조절 상태로 도시된 본 발명에 따른 도3의 평가 회로의 도면이다.
도4는 도2에 따른 종래 방식의 평가 회로 및 세부적으로 도시된 종래 방식의 회전율 센서의 도면이다.
도5는 도3에 따른 본 발명에 따른 평가 회로 및 종래 방식의 회전율 센서의 상세도이다.
본 발명의 목적은 센서 장치, 특히 코리올리 효과를 이용하는 회전율 센서의 출력 신호를 평가하는 전자 평가 장치의 위상 제어 루프를 조절하며, 해당 센서 장치의 백분율이 현저히 높은 경우에도 전자 평가 장치의 위상 제어 루프를 조절하는 것을 가능케 하는 방법 및 전자 평가 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 독립항의 특징을 포함하는 방법 또는 전자 평가 장치를 통해 달성된다. 본 발명의 양호한 실시예는 종속항에 기술되어 있다.
편위 비례적 장애 신호를 억제하기 위해 센서 장치의 출력 신호의 평가를 위한 평가 장치 내에는 이미 기술한 바와 같은 직각 위상 제어 루프가 필요하다.
본 발명의 중요한 태양은 직각 위상 제어 루프의 제어기 출력 신호가 위상 제어 루프의 조절 중에 정상적인 제어 운전 상태에서보다 더 높은 출력 전압을 발생시키도록 직각 위상 제어 루프를 확대하는 것이다. 발생되는 출력 전압은 센서 장치에 작용하는 외부 회전율의 진폭 및 PLL에 설정된 위상각(△)에 따른다. 이로 인해 정상적 제어 운전을 위한 직각 위상 제어 루프의 캡처 범위는 큰 장애 진폭을 갖는 센서 장치도 사용될 수 있도록 표준화될 수 있다. 이 두 가지 요건이 서로 상충되므로 이것은 제어 루프의 본 발명에 따른 변화 없이는 실현될 수 없을 것이다.
상술된 바와 같이, 그 위상 제어 루프가 구체적인 센서 장치에 맞게 조절되어야 하는 전자 평가 장치가 각각의 센서 장치에 장착되어 있다. 본 발명에 따른 전자 평가 장치 또는 위상 제어 루프의 조절을 위한 본 발명에 따른 방법은 출력 신호가 높은 장애 신호를 갖는 센서 장치도 조절할 수 있기 때문에, 조절 불가능한 센서 장치의 비중을 현저히 낮출 수 있고, 생산 비용도 현저히 줄일 수 있다.
또한 위상 제어 루프의 조절을 위한 본 발명에 따른 방법은 매우 낮은 회로 기술적 비용으로도 완전히 자동화될 수 있으며 이로써 양산이 가능하다는 장점이 있다.
CVG는 진동체를 진동시키는 기능을 하는 구동 루프를 포함한다. 구동 루프에 연결된, 거리 비례적 전기 신호(x)는 PLL을 위한 입력 신호로 사용된다. 구동 컨셉에 따라서는 속도 비례적 신호(v)도 처리될 수 있다. 본 발명은 CVG의 출력 신호 처리에 관련된 것이므로, 본 발명에서는 구동 루프가 도시되지 않는다.
도1에는 상당히 개략적으로 도시된 종래 방식의 회전율 센서(3) 및 종래 방식의 평가 장치 또는 평가 회로(8)의 조합(100)이 도시되며, 상기 평가 장치는 센서 장치, 회전율 센서 또는 CVG(3)의 출력 신호에서 회전율(RATE OUT)을 결정한다.회전율에 비례하는 코리올리 힘(Fc)은 진동체에서 해당 CVG(3)의 기계적 전이 함수(x/F)를 통해 코리올리 힘(Fc)에 대해 위상 변위()에 해당하는 편위(△x)를 야기시킨다. CVG의 출력 신호는 전류/전압 변환기(5)를 통과한 후에 전압 신호로서 제공되고, 평가 장치(8) 내에서 증폭 계수(g)를 갖는 중간 증폭기(6) 통과 후에는 전압(U)으로서 처리된다.
회전율(RATE)을 측정하기 위해, 신호(U)는 위상에 맞는, 속도 비례적 신호에 의해 복조되어야 한다. 이를 위해 사용되는 직각 형태의 신호(x_prop, v_prop)는 입력 신호(x,)에서 위상 제어 루프 또는 PPL(10)에 의해 별도로 제공된다. x_prop는 신호(x)를 포함하는 위상 내에 존재한다. v_prop는 신호(x)에 대해 90°위상 변위된다. 이 신호는 위상에 맞는 동기 복조를 위해 필요하다. 일반적으로 CVG는, 속도에 비례하지 않으며 위상에서 거리에 비례하는 장애 신호(QUAD)를 포함한다. 이 외에도 경우에 따라서 이 장애 신호는 측정될 본래의 회전율 신호(RATE OUT)보다 현저히 크다. 회전율(RATE OUT)을 정확하게 결정하고 출력 신호의 직각 신호 또는 장애 신호(QUAD) 비중을 낮추기 위해서는, PLL(10)에서 얻은 복조 신호(v_prop)에서도 마찬가지로만큼 위상 변위가 이루어져야 한다.의 측정을 위해서 평가 장치(8)의 입력 신호(U)가 QUAD(x_prop) 후의 신호 경로(12)에서 복조되는데, 이 복조는 신호를 병합기 또는 증배기(multiplier)(13), 증폭기(14), 저역 필터(low pass filter)(15) 및 증폭(g_var) 조절이 가능한 증폭기(16)에 순차적으로 통과시킴으로써 이루어진다. 가산기(17)에서 오프셋 조절(Offset-adjustment)이 이루어지므로 출력부(OUT)에는 직각 신호(QUAD)가 신호로 제공될 수 있다.
도시된 장치의 설정 또는 조절을 위해 상술된 신호 경로(12)에는 회전율 센서(3)의 증폭된 회전율 신호(U)가 인가되고, 신호 출력부에서 회전율에 의한 영향이 더 이상 관찰되지 않을 때까지 위상각()이 변경된다. 그러나 상기 방법은 직각 신호가 신호 경로(12)에 영향을 미치지 않을 정도로 작을 경우에만 사용될 수 있다. 그러나, 분리되어야 하는 획득된 회전율 신호(RATE OUT)보다 장애 신호(QUAD)가 현저히 크므로 직각 위상 제어 루프(20)가 제공되어야 한다. 이는 도1의 확장도로써 도2의 회로도가 도시된다. 제어기(22)의 통과 후에 출력 신호(UI)를 생성하기 위해, 증폭기(6)를 통해 계수(g)만큼 증폭된 신호(U)를 x_prop를 통해 병합하는 제1 병합기(21)가 직각 위상 제어 루프(20)에 포함된다. UI는 제2 병합기(23)에서 다시 PLL(10)에 의해 제공되는 보조 신호(x_prop)와 병합되고, 그 다음 장애 신호(QUAD)를 제거 또는 현저히 감소시키기 위해, 아직 증폭되지 않은 CVGs(3)의 출력 신호와 함께 가산기(25)에서 반전(invert)된다.
도1을 통해 설명된 조절 방법은 센서(3) 및 잘못 조절된 PPL(10)의 회전율 신호가 존재하는 경우 직각 위상 제어 루프(20)가 직각으로 복조된 회전율 신호를 신호 출력부에서 억제하기 때문에 도2에 따른 장치에서는 적용될 수 없다. 즉 PPL(10)의 위상각() 조절을 위한 기준이 결여된다. 이 경우 제어기(22)의 출력부에서의 신호가 조절 기준으로서 이용되어야 한다. 제어기(22)의 출력부에서는V/°() 단위의 제어기(22)의 캡처 범위가 넓을 경우 더욱 축소되는 매우 작은 신호가 발생된다. 이 문제점은 제공되는 공급 전압은 일반적으로 예를 들어 5V로 제한되고, 직각의 억제를 위해 필요한 신호가 대개 외부 회전율의 영향으로 나타나는 신호보다 현저히 크기 때문에 제어기(22)의 출력부에서 신호(UI)가 증폭되는 것으로는 해결될 수 없다. 따라서 증폭된 신호(UI)는 가능한 제어 범위를 초과할 수 있다.
이하에서, 발생되는 문제점 및 본 발명에 따른 해결 방안의 긍정적인 영향의 명확성을 위한 몇 가지 처리 과정이 등식을 통해 설명된다.
v는 상수이고, 거리에 비례하는 장애 신호(Quadratur Q)가 존재하지 않는다는 전제 조건 하에서 다음 등식이 성립된다.
U = konst.1 * cos(w0 * t-) * Ω* cos(wN * t)(1)
U = 1/2 * konst.1 * Ω* [cos((w0-wN) * t-) + cos((w0+wN) * t-)]
즉,
U : 진폭 변조된 회전율 비례적 신호
konst.1 : 상수 1
w0 : 센서 구동 공명 주파수
: 위상 변위 검출 모드의 센서 부재
Ω: 외부 회전율
wN : 사용 주파수 또는 회전율
t : 시간 변수
직각 신호(v_prop)를 통한 동기 복조 시, 마찬가지로 홀수의 다승이 장애 신호 발생을 무시하는 경우 다음 등식이 성립된다.
v_prop = cos(w0 * t-)
즉,
v_prop : 속도 비례적 복조 신호
이중 주파수가 억제되는 저역 필터링 후 출력 신호는 다음과 같다.
RATE OUT = gvar * konst.1 * 1/2 * Ω* cos(wN * t)(2)
즉,
RATE OUT : 회전율 센서에서의 출력 신호
전체 조합(300)의 설정 감도가 증폭기(16) 내에서 g_var를 통해 조절될 수 있다.
직각 신호(Q)가 존재하는 경우에는 직각이만큼 위상 변위된다는 가정 하에 등식(1)이 다음과 같이 변경된다.
U = konst.1 * cos(w0 * t-) * Ω* cos(wN * t) +
kost.2 * Ω* sin(w0 * t-) (3)
즉,
Gvar : 감도 조절을 위한 가변적 증폭
Q : 직각 신호(QUAD)의 진폭
konst.2 : 상수 2
복조 신호(v_prop)가만큼 변위되지 않는다면 다음과 같은 등식이 성립될 수 있을 것이다.
RATE OUT = gvar * konst.1 * 1/2 * Ω * cos(wN * t) * cos+
gvar * konst.2 * 1/2 * Ω * sin(4)
직각 신호(QUAD)의 비중이 다음과 같은 두 가지 이유에서 사용 신호에 비해 작아야 한다는 것을 등식 (3) 및 (4)를 통해 알 수 있다.
1. 신호 처리기는 동기 복조 전까지 직각 신호를 선형으로 처리할 수 있어야 한다.
2.의 각도로 복조 결함이 발생된 경우 출력부에서는 오프셋이 발생한다.
RATE OUT = gvar * konst.2 * 1/2 * Q * sin
따라서 진폭 변조된 신호(U)를 거리(Quadratur)에 따라 (x_prop)를 곱함으로써 복조하는 직각 위상 제어 루프(20)가 시스템에 장착된다(도2 참조). 이 신호는, I-제어기로서 이 신호를 통합하는 제어기(22)를 통해 제공된다. (x_prop)를 통한 재변조 후에 출력 신호(UI)를 센서 부재(3)에서 제공되는 직각 신호와 가산기(25)에서 "비교된다". 이 가산기(25)는 0의 제어 편차로 매우 작은 단위까지 전압(U)의 직각 성분을 제어한다.
도4에는 세부적으로 도시된 종래 방식의 회전율 센서 및 도2에 따른 종래 방식의 평가 회로가 도시되어 있다. 개관적 도시를 위해 큰 기능 블록과 결합 부재의 부호만이 기입되어 있다. 예 : CVG(3), 평가 장치(8), 직각 위상 제어 루프(20) 등.
직각 위상 제어 루프(20)의 캡처 범위는 다음과 같다.
△UI = △UIN = UHF* δC / CQ1,2
즉,
UHF: 캐리어 주파수를 갖는 측정 전압의 진폭
△UI : I-제어기 출력 전압의 변화
△UIN : 입력 전압 변조기
즉, 주어진 최대 △UI(예를 들어 운전 증폭기 제어의 최대 범위를 통해 지정됨)에서는 최대 허용 δCQUAD가 나타난다.
δCQUAD= CQ1,2 * △UI / UHF(5)
즉,
δCQUAD: 직각으로 인한 용량 변화
CQ1,2 : 직각 위상 제어 루프의 삽입 부재의 용량(capacitance to source terminal)
δCQUAD및 △UI는 해당 사인 진동의 진폭을 의미한다. 직각 위상 제어기의 캡처 범위가 CQ1,2의 확대를 통해 확대될 수 있거나 또는 요구되는 캡처 범위를 위해 최소한의 CQ1,2가 필요하다는 것을 등식(5)을 통해 알 수 있다.
PLL(10)이 각도()만큼 잘못 조절되고 조절을 위해 cos(w0*t)에 비례하는 일정한 외부 회전율을 사용하는 경우, 제어기가 입력 신호를 전달받지 못하도록 제어기 출력부의 진폭을 설정해야 한다.
다음과 같은 삼각 부등식이 성립된다.
δC * cos(w0 * t-) = δC * [cos(w0 * t) * cos+ sin(w0 * t) * sin]
대괄호의 제1 항은 직각 위상 제어 루프를 통해 거의 영향을 받지 않는 (<1°에서) 회전율이다. 제2 항은 위상 내의 직각에 관한 것으로서 직각 위상 제어 루프에 의해 감지되고 억제되는 값이다.
진동 상태에 대해서는 다음과 같은 등식이 성립된다.
δC * sin(w0 * t) * sin= CQ1,2 * △UI/UHF* sin(w0 * t) 또는
△UI = UHF* δC / CQ1,2 * sin(6)
수치 대입의 예:
UHF= 0.8V, CQ1,2 = 0.75 pF, 100°/s에서 δC = 2.5fF,= 1°인 경우 △UI = 47 ㎶/°이다. 즉 도2 및 도4에 도시된 회로에서 외부 회전율이 100°/s인 경우 47 ㎶/°라는 매우 큰 전압 변화가 제어기 출력부에서 측정될 수 있다.
종래 기술에 따른 도2 및 도4의 장치를 통해 일정한 회전율이 설정된 경우 PLL 조절의 모든 조절 비트가 선택되고 제어기(22)의 모든 출력 신호가 표시되는 조절이 실행된다. 동일한 과정이 다른 부호를 갖는 동일한 회전율에 대해서 반복된다. 양측 특성 곡선의 접점은 올바른 조절 조합을 나타낸다. 그러나 작은 조절값은 생산 기술상의 이유로 인해 측정이 어렵다. 이 문제점은 추가 증폭기를 사용함으로써 개선될 수 있다. 그러나 상기 경우, 조절 신호보다 현저히 큰 값을 가질 수 있는, 제어기 출력부에 이미 존재하는 직각 신호(QUAD)도 함께 증폭될 수 있다는 단점이 있다.
도3에는 이런 문제점에 대한 본 발명에 따른 해결 방안이 도시되어 있다. 도2에 따른 회로에 비해 도3에 따른 회로에는 조절을 개선하기 위해 세 개의 분기회로(30, 31, 32)가 추가되었다. 평가 장치(8)의 확장된 회로는 다음에 설명되는 방법에 따라서 신호 경로(12) 내의 스위치(35, 36)를 거쳐 직각 위상 제어 루프(20) 내의 스위치(37) 및 피드백 분기 회로(feedback-branch)(30) 내의 스위치(38, 39) 및 결합 분기 회로(32)에 연결된다. 조절 시 소프트웨어를 통해 제어 가능한 FLAG RL_QH를 이용해 표시된 스위치(35, 36, 37, 38, 39)의 스위치 위치가 로직 "1"을 통해 변경될 수 있다. 이로써 제어기(22)의 출력부와 증폭기 또는 임피던스 변환기(47)의 입력부 사이의 감쇠 분기 회로(attenuation branch circuit) 또는 평형용 회로(balancing circuit)(31)가 개폐된다. 감쇠 계수(K2)를 갖는 감쇠 부재(42), 계수(K1)가 가중된 출력 신호를 피드백 분기 회로(30)를 통해 가산기(44)에 공급하는 삽입(insertion) 부재(46), 병합기(23)의 입력부와 가산기(44)의 출력부 사이에서 개폐되는 임피던스 변환기(47) 및 가산기(44)가 감쇠 분기 회로(31)에 포함된다. 삽입 부재 멤버(46)의 입력부는 RATE OUT과 연결되며, 대안적 실시예의 경우에는 이를 위해 별도의 입력부가 장착될 수도 있다. 도3에 따른 스위치 위치는 RL_QH = 0이 성립되도록 하기 위한, 즉 정상적인 제어 운전을 위한 스위치 위치로 전환되어 있는 상태이다. 도3a에서는 보완적으로 RL_QH = 1이 성립되도록 하기 위한 스위치 위치, 즉 조절 상태에 대한 스위치 위치가 도시되어 있다.
PLL(10) 및 평가 장치(8)의 위상 조절을 위해 본 발명에서는 다음과 같은 방법이 선호된다.
1. 우선 외부 회전율의 영향이 존재하지 않는 상태에서 RL_QH = 0에 해당하는 스위치 위치에 대한 직각 제어기(22)의 출력부 전압(UI)을 측정하고 읽는다. 이로써 조절될 회전율 센서(3)에 대해 센서 장치(3)에 존재하는 직각을 거리에 대해 제어하기 위해 필요한 전압(UIQUAD)이 측정된다.
2. RL_QH = 1 및 상응하는 스위치 위치로의 전환을 통해 이 전압(UIQUAD)은 RATE OUT을 포함하는 이미 존재하는 오프셋 조절을 거쳐 삽입 부재(K1)에 제공된다. 이 때 신호 출력부에서 오프셋 조절의 영향만이 존재하도록, 신호 경로(12)는 동시에 스위치(36)를 통해 Signal_ground 또는 어스(earth)와 연결된다. 제어기(22) 출력부의 신호(UI)는 Signal_ground 또는 어스에 따라 조절된다. 즉, 직각의 억제를 위해 필요한 전압은 삽입 부재(K1)를 통해 이미 제공되므로 추가적으로 전압이 공급되지 않는다.
3. 외부 회전율을 공급하는 경우에는 제어기 출력부 전압이 다음과 같이 변화한다.
△UI = 1/K2 * UHF* δC/CQ1,2 * sin(7)
즉,
△UI : 제어기 출력부 전압의 변화
K2 : 감쇠 계수
UHF: 캐리어 주파수의 측정 전압의 진폭
δC : 센서 요소의 측정 용량의 용량 변화
CQ1,2 : 직각 위상 제어 루프의 삽입 부재 용량
: 센서 요소의 검출 모드에서의 위상 변위
K2 << 1이 선택될 수 있으므로 조절 감도가 현저하게 증가된다. 이미 도2를 통해 설명된 바와 같이 정확한 조절 조합이 결정된다.
CQ1,2는 요구되는 직각 캡처 범위에서 나타나는 최소값에 미달될 수 없으므로, UHF및 δC가 주어진 경우 조절 감도는 1/K2 >> 1을 통해서도 증대될 수 있다.
4. 조절 후 소프트웨어를 통해 RL_QH = 0의 상태로 전환되고 스위치는 도3에 도시된 스위치 위치로 전환된다.
이로써 조절 감도의 설정은 직각 캡처 범위와 무관해지고, 현저히 개선된 정확도로 조절이 이루어질 수 있다. 이 외에도 적합한 소프트웨어를 통해서도 완전 자동으로 이행될 수도 있는 이 방법은 적합한 제어 장치에서 정상 제어 운전용으로 설정된다.
도4는 도1에 대해 상세하게 도시된, 종래 방식의 회전율 센서(3)와 도2에 따른 종래 방식의 평가 장치(8)를 포함하는 조합(400)이 도시된다. 도5은 도1과 달리 상세하게 도시된, 종래 방식의 회전율 센서(3)와 본 발명에 따른 도3의 평가 장치 또는 평가 회로를 포함하는 조합(500)이 도시된다. 개관적으로 도시하기 위해 도4 및 도5에는 도2 및 도3의 큰 기능 블록에 대한 부호만이 표시되어 있다. 센서의 진동체에 가해지는 외부 회전율의 영향으로 인한 발생하는, 회전율 센서(3)의 용량 (C1 = C0+ δC 및 C2 = C0- δC)의 용량 변화에 대한 평가를 위해 도4 및 도5에 도시된 바와 같은 고주파수의 전압(UHF)의 사용 여부는, 본 발명에 따른 방법의 이행과 관련해 큰 영향을 미치지 않는다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 경우에는 필요한 직각 전압이 별도의 외부 핀 또는 커넥터를 통해 삽입 부재(K1, 도시되지 않음)와 연결된다.

Claims (11)

  1. 전자 평가 장치(8)는 위상 제어 루프(10) 외에 제어 루프(20), 특히 직각 위상 제어 루프를 포함하고, 제어 루프에는 입력부와 출력부를 갖는 제어기(22) 및 입력부를 포함하는 변조기 또는 병합기(23)가 제공되어 있고, 이 병합기의 입력부는 제어기(22)의 출력부와 최초로 전기적으로 연결되고, 외부 회전율이 센서 장치에 영향을 미칠 경우 편위(△x)가 발생하는 진동체를 갖는 코리올리 효과 이용형 회전율 센서와 같은 센서 장치(3)의 출력 신호를 평가하는, 출력 신호가 회전율 신호인 전자 평가 장치(8)의 위상 제어 루프(10)를 조절하기 위한 방법에 있어서,
    제어기(22)의 출력부와 병합기(23)의 입력부 사이의 제1 전기적 연결(RL_QH=0)은 분리되고, 제어기(22)의 출력부와 병합기(23)의 입력부 사이에서 제2 전기적 연결(RL_QH=1)이 이루어지고, 제2의 전기적 연결은 감쇠 부재(42)가 중간 연결됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 감쇠 부재(42)의 감쇠 인자(K2)는 1 미만, 바람직하게는 K2 << 1이며, 이로 인해 제어기(22) 출력부의 조절 감도는 감쇠 인자가 1, 즉 K2 = 1인 경우에 비해 현저히 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 전기적 연결은 가산기(44)가 중간 연결됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 구간에서의 위상 제어 루프(10)의 조절을 위해 제1 전기적 연결(RL_QH=0)이 이루어지고 제어 루프 또는 직각 위상 제어 루프(20)의 제어기(22)의 출력 전압은 센서 장치(3)에 대한 외부 회전율의 영향 없이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 제2 구간에서의 위상 제어 루프(10)의 조절을 위해 제2 전기적 연결(RL_QH=1)이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 평가 장치(8)에는 출력 단계(48)를 포함하고, 이것은 제2 단계 중에 신호 어스(SIG-GND)에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제2 구간(RL_QH=0)에서의 제어기(22)의 출력부 전압 수준은 신호 어스의 전압 수준으로 설정되며, 출력 단계(48)의 가산기(17)를 통해 제어 루프(20)의 가산기(44)에 전압이 공급되는데, 이 전압은 제1 단계에서 결정된 제어 루프(20)의 제어기(22) 출력부 전압에 비례하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 제3 단계에서 외부 회전율은 센서 장치(3)에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 회전율의 영향이 존재하는 경우 제어기(22)의 출력 전압에 대해 다음 등식
    △UI = 1/K2 * UHF* δC/CQ1,2 * sin(7)
    즉,
    △UI : 제어기 출력부 전압의 변화
    K2 : 감쇠 계수
    UHF: 캐리어 주파수의 측정 전압의 진폭
    δC: 센서 부재의 측정 용량의 용량 변화
    CQ1,2 : 직각 위상 제어 루프의 삽입 부재 용량
    : 센서 부재의 검출 모드에서의 위상 변위
    가 성립하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 위상 제어 루프(10) 및 제어 루프, 특히 직각 위상 제어 루프(20)를 포함하고, 제어 루프에는 입력부와 출력부를 갖는 제어기(22)와 입력부를 갖는 변조기 또는 병합기(23)가 제공되어 있고, 외부 회전율이 센서 장치(3)에 영향을 미칠 경우 편위(△x)가 발생하는 진동체를 갖는 코리올리 효과 이용형 회전율 센서와 같은 센서 장치(3)의 출력 신호를 측정하기 위한 전자 평가 장치(8)에 있어서,
    제어 루프(20)는 감쇠 부재(42) 및 바람직하게는 가산기(44) 및/또는 삽입 부재(K1)를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 평가 장치.
  11. 위상 제어 루프(10) 및 제어 루프, 특히 직각 위상 제어 루프(20)를 가지며, 제어 루프에는 입력부와 출력부를 갖는 제어기(22)와 입력부를 갖는 변조기 또는 병합기(23)가 제공되어 있으며, 외부 회전율이 센서 장치(3)에 영향을 미칠 경우 편위(△x)가 발생하는 진동체를 갖는 코리올리 효과 이용형 회전율 센서와 같은 센서 장치(3)의 출력 신호를 측정하기 위한 전자 평가 장치(8)에 있어서,
    제1항 내지 제9항에 따른 방법을 이행하기 위한 평가 장치가 변형되는 것을 특징으로 하는 전자 평가 장치.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040023310A1 (en) * 2001-04-27 2004-02-05 Genoptix, Inc Quantitative determination of protein kinase C activation using optophoretic analysis
US20040009540A1 (en) * 2001-04-27 2004-01-15 Genoptix, Inc Detection and evaluation of cancer cells using optophoretic analysis
US20030194755A1 (en) * 2001-04-27 2003-10-16 Genoptix, Inc. Early detection of apoptotic events and apoptosis using optophoretic analysis
US20030211461A1 (en) * 2002-05-01 2003-11-13 Genoptix, Inc Optophoretic detection of durgs exhibiting inhibitory effect on Bcr-Abl positive tumor cells
DE10248733B4 (de) 2002-10-18 2004-10-28 Litef Gmbh Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels
DE10248734B4 (de) 2002-10-18 2004-10-28 Litef Gmbh Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels
DE10248735B4 (de) 2002-10-18 2004-10-28 Litef Gmbh Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels
DE10317159B4 (de) * 2003-04-14 2007-10-11 Litef Gmbh Verfahren zur Kompensation eines Nullpunktfehlers in einem Corioliskreisel
US6934665B2 (en) * 2003-10-22 2005-08-23 Motorola, Inc. Electronic sensor with signal conditioning
IT1392553B1 (it) * 2008-12-11 2012-03-09 St Microelectronics Rousset Dispositivo elettronico a capacita' variabile e dispositivo microelettromeccanico incorporante tale dispositivo elettronico
DE102009003217A1 (de) * 2009-05-19 2010-11-25 Robert Bosch Gmbh Selbsttest für Drehratensensoren
DE102009026508A1 (de) * 2009-05-27 2010-12-02 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zum Betreiben eines Sensors
US8258774B2 (en) * 2009-11-05 2012-09-04 Texas Instruments Incorporated System and method for implementing low-cost electronic gyroscopes and accelerometer
US8714012B2 (en) * 2010-02-16 2014-05-06 Stmicroelectronics S.R.L. Microelectromechanical gyroscope with inversion of actuation forces, and method for actuating a microelectromechanical gyroscope
CN107947787A (zh) * 2017-11-21 2018-04-20 北京金自天正智能控制股份有限公司 一种应用于大功率三电平背靠背pwm变流器的系统自适应锁相环方法
DE102018222608B4 (de) * 2018-12-20 2021-06-10 Robert Bosch Gmbh System mit mikromechanischer taktgebender Systemkomponente
US11196430B2 (en) 2020-02-19 2021-12-07 Honeywell International Inc. High-bandwidth phase lock loop circuit with sideband rejection

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US585035A (en) * 1897-06-22 Track-sanding apparatus
GB9018661D0 (en) * 1990-08-24 1990-10-10 British Aerospace Multipole vibrating surface gyroscope
US5379223A (en) 1992-06-19 1995-01-03 Alliedsignal Inc. Inertial measurement and navigation system using digital signal processing techniques
US5481914A (en) 1994-03-28 1996-01-09 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Electronics for coriolis force and other sensors
US5850035A (en) * 1995-06-07 1998-12-15 Bei Sensors & Systems Company, Inc. Closed loop resonant rotation rate sensor
US5992233A (en) 1996-05-31 1999-11-30 The Regents Of The University Of California Micromachined Z-axis vibratory rate gyroscope

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DE50115354D1 (de) 2010-04-01

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