KR20040102113A - 국부적인 변위 및 회전을 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

국부적인 변위 및 회전의 검출을 위한 방법이 개시되며, 서로 이격되어 있는 2 개의 트랜스듀서 소자 (W₁, W₂) 의 2 개의 별도로 생성되는 신호로부터 합 신호 및 차 신호가 형성되고, 그 후에 형성된 합 신호 및 형성된 차 신호는 논리합 연산된다.

또한, 이동 증분 스케일의 국부 주파수를 배가하는 장치가 개시된다. 상기 장치는 인코더 (1a, 1b, 1c), 자기 감지 트랜스듀서 (9, 13), 및 상기 트랜스듀서에 전기 접속되는 신호 조절단 (6a, 6b) 를 구비한다. 트랜스듀서는 이동 스케일을 스캔하기 위하여, 서로의 관계에서 국부 위상 φ만큼 국부적으로 오프셋되는, 감지 액티브 그룹 또는 하부 그룹 (W₁, W₂) 을 동기하여 이용하는 적어도 2 개의 감지 액티브 기능 그룹을 구비하며, 상기 기능 그룹은 적어도 2 개의 독립 부분 신호 S₁= V * sin (ωt) 및 S₂= -V * sin (ωt + φ) 를 발생시키는 수단을 구비한다.

Description

국부적인 변위 및 회전을 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR THE DETECTION OF LOCAL DISPLACEMENTS AND ROTATIONS}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 방법 및 청구항 3의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다.

당해 기술 분야에, 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차의 회전 속도의 검출 장치가 널리 알려져 있다. 그 장치는 인코더, 및 에어 슬롯 (air slot) 을 지나서 인코더를 자기적으로 스캔하는 센서를 구비한다. 인코더는 휠 베어링 (wheel bearing) 의 회전 링에 기계적으로 결합되어 증분 각 스케일 (incremental angle scale) 을 수행하는 기계 소자이다. 상기 각도 스케일은 원형의 인코더 트랙을 형성하는 서로 다른 유효 영역들을 자기적으로 교번시키는 통합 시퀀스 (sequence) 로서 설계된다. 종래 인코더로는 톱니모양 휠, 강자성 관통 디스크 또는 영구 자석 구조체 예를 들어, 자화 휠 베어링 실 (seal) 을 이용하는 것이 관행이었다. 센서는 주기적 전기 신호에 따른 톱니/간격 또는 홀 (hole)/웹 (web) 또는 북/남극의 주기적 변화에 반응하여 증분 각도 간격을 순시 전압 또는 전류 변화로서 재생한다. 부가적인 전기 회로와 결합하여 부분적으로 동작하는, 감지 능동 소자로서, 유도 코일, 자기저항 브릿지, 및 홀 (Hall) 소자가 이용된다. 통상적으로, 동작하는데 전류 공급을 필요로 하는 경우의 센서를 '능동센서'라 하고, 유도 코일과 같이, 동작하는데 부가적인 전류 공급을 필요로 하지 않는 경우의 센서를 '수동 센서'라 한다.

EP-A-0 922 230 (P 8775) 는 다음의 기능 그룹 즉, 자기저항 효과에 기초한 센서 소자, 회전 동작을 나타내는 부하-독립 전류를 공급하는 제어형 전류원, 및 센서 소자의 신호에 응답하여 전류원을 제어하는 변조기를 구비하는 센서 모듈에 의해, 회전 인코더의 회전 동작을 검출하기 위한 구성을 개시하고 있다. 센서 모듈은 인코더에 자기적으로 결합된다. 출력 신호는 회전 동작을 중복생성된 상태 신호 및/또는 부가적인 신호로 나타내는 신호이다. 상태 신호는 그 중에서도 특히 회전 방향에 대한 정보를 포함한다.

WO 99 49322 (P 9352) 는, 각각의 회전 속도 펄스 후에 전송되어지는 8 비트 워드 중에, 회전 방향 및 그 유효성 정보를 2 비트의 정보로서, 포함시키는 인터페이스를 개시한다. 또한, 회전 수와 별도로, 회전 방향에 대한 정보도 코드화된 형태로 전송하는, 홀 효과에 기초한 액티브 센서 소자가 개시되어 있다 (TLE 4942, Infineon Technologies, Munich). 이 때, 신호는 2 개의 전류 레벨 사이를 교번하게 된다. 상이한 펄스 지속기간에 기초하여 회전 방향을 코드화하면서, 선단 에지의 순시 거리는 휠 속도를 신호한다.

더 큰 에어갭 (air gap) 에 도달하기 위해, 증분 베어링 분해능 (incremental bearing discrimination) 을 양분한 후 서로 국부적으로 변위시킨 센서들을 이용하여 메커니즘을 배가 (doubling) 함으로써, 이들을 보상하는 제안이 이미 이루어져 있다.

따라서, DE 199 06 937 은 센서들 서로 간의 국부적인 위치지정이 대략 90°의 위상 변이를 발생시키는, 2 개의 거대 자기저항 효과 (Giant Magnetorresistive Effect) 센서의 이용을 권장한다. 2 개의 센서의 신호는 증폭하여, 한계 값을 통해 스위치들을 선도하며 배타적 논리합 연산 (OR-operated) 을 한다. 다른 목적은, 플립-플롭 회로에 의해 회전 방향을 결정하는 것이다. 또 다른 제안은, 양 센서 간에 가능한 한 정확히 거리를 유지할 수 있도록 하나의 조인트 기판상에 그 센서들을 배열하는 것에 관한 것이다.

이 종래 기술의 애플리케이션은 실제 동작에서는 여러가지 면에서 방해받게 된다. 따라서, 자동차의 회전 속도 검출의 애플리케이션의 경우에, 상이한 모듈 (모듈 = 판독 직경 / 사이클의 인코더 수) 의 인코더와 동일한 센서들을 결합할 필요가 있다. 경험에 의하면, 모듈 범위는 1.2㎜와 2.5㎜ 사이이고, 이는 2.5 / 1.2 = 대략 2 의 비율에 도달해야 함을 의미한다. 항상 대략 90°인 위상 변이를 유지하기 위해서는, 기술의 상태에 따라 상이한 모듈에 적용되는 여러 개의 상이한 센서를 계속하여 비축하여 두는 것이 요구된다. 이러한 요구는 균등 품질 제품의 대량생산이라는 목표와 상충한다. 모듈 적용을 생략할 경우, 90°라는 공칭 값으로부터 위상 편차가 증가함에 따라, 각각의 배타적 논리합 감지 채널이 전체 신호에 개별적으로 변동하는 펄스 점유율을 기여시킴으로써, 현대의 브레이크 제어기의 동작에 대한 지터 (jitter) 가 용납할 수 없게 증가되기 때문에, 또 다른 단점이 발생된다. 이런 타입의 신호를 사용하기 위해서, 신호 주파수가 인코더 주파수를 의존하는 종래의 센서에 비해, ECU에 요구되는 노력은 상당히 높아진다. 통상적으로, 휠 회전 속도를 결정하기 위해서, 선단 에지에서 선단 에지로, 트레일링 에지에서 트레일링 에지로 측정이 이루어진다. 이것에 의하여, 비대칭적인 펄스 점유율에 의해 발생하는 지터 오류가 방지된다. 상기 DE 199 06 937에서 이루어진 제안에 따라 2 개의 부분 신호를 혼합할 때, 현재 ECU가, 2 개의 에지 그룹 즉, 일부분 채널의 선단 에지와 트레일링 에지, 및 다른 부분 채널의 선단 에지와 트레일링 에지 사이의 판별을 수행하는 것이 부가적으로 필요하기 때문에, 오류 발생이 두배로 된다. 그러나, 또한 설명된 방식으로 측정한 신호 주파수가 실제로는 두배로 되지 않는다는 것을 의미한다. 대신에, 단지 단일 인코더 주파수가 부가적인 효율 없이 2 배로 측정된다. 따라서, 실제적인 이용시에, 상기 종래 기술 (DE 199 06 937) 은, 상술한 이유 때문에 불리한 90°의 정확한 위상 변이, 즉 절대 모듈 적용을 요구한다.

따라서, 본 발명의 목적은 인코더 각 주기, 예를 들어 북/남극 쌍, 톱니/간격 마다 하나의 센서로 두배의 시간 사이클 수로 신호를 생성하는 것이다. 더욱 상세하게 설명하면, 본 발명의 목적은 필드 커플링 효과에 의하여 센서에 의해 판독되는 증분 스케일의 국부 주파수 배가를 달성하는 것이다. 특히, 본 발명은 자동차 산업에서 선형 이동 변이 (linear travel shifts) 및/또는 각 변이의 검출, 또는 연관된 이동 속도 또는 회전 속도의 검출시에 구현된다.

본 목적은 본 발명에 따른 청구항 1 의 방법 및 청구항 3의 장치를 이용하여 달성된다.

본 발명에 따르면, 2 이상의 동기하는 액티브, 국부 오프셋 자기-전기 트랜스듀서가 이용되며, 인코더가 이동할 때 그 국부 오프셋 (국부 위상) 은 자체로 신호 위상 각을 나타낸다. 본 발명을 실현하는데 그러한 위상 변이의 발생이 필요하다.

본 발명의 해결책은 상응하는 노력으로, 언급한 종래 기술의 장치의 단점을 피하는 것이다.

바람직한 제 1 의 실시형태에 따르면, 인코더는 영구-자기 북/남극 영역을 교번하는 시퀀스를 나타내며, 특히 그 영역들은 동일한 치수를 가지며 원형을 형성하도록 폐쇄되는 인코더 트랙을 형성한다.

또한, 인코더는 다른 강자성 영역 및 자기적으로 비도전성인 영역의 순서를 포함한다. 그 후, 톱니 및 간격도 통상 동일한 치수를 가지며 원형을 형성하도록 폐쇄되는 인코더 트랙을 형성한다. 따라서, 장치의 다른 바람직한 실시형태에서, 인코더는 강자성 물질로 만들어진 톱니 및 간격의 순서를 포함한다.

그러나, 또한, 인코더로서, 상기 영역이 직렬로 배열되는 규칙이 제공될 수 있다. 또한, 톱니 및 간격이 톱니 랙 (tooth rack) 을 형성하는 방식으로 직렬로 배열되는 것이 가능하다.

영구 자기 영역을 가진 인코더의 경우에, 상기 인코더가 그 자체로 알려진 측벽 비틀림 센서 ('Side-Wall-Torsion' 센서, 이하 SWT 센서라 함) 로 이용될 수 있도록, 영역들이 동일한 치수를 가지며 공기 타이어의 측벽내부에 원형으로 폐쇄되는 인코더 트랙으로서 설치되는 것이 특히 바람직하다. 특히, 타이어의 측벽 상에 원형내로 포함되는 북/남극 쌍의 수는 정확히 총 24 개가 된다.

예를 들어 각도 위치지정 생성기, 동력 조정 장치, 전기 커플링 장치 등을 가진, 알려진 전자적 제어 브레이크 시스템 (ABS, TCS, ESP 등) 의 분야에서 또는 서스펜션 (suspension) 제어를 위한 제어 시스템 (섀시 시스템) 분야에서 바람직한 애플리케이션이 실현된다. 특히, 자동차에서 휠 속도의 검출에서 본 발명을 이용하는 것이 바람직하며, 특히 휠 베어링에 집적된 장치에 이용하는 것이 바람직하다. 또한, SWT 센서 시스템 분야에서 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 아래의 도면을 통해 상세하게 설명한다. 더 바람직한 실시형태는 청구범위 및 도면의 설명으로부터 설명할 수 있다.

도면에서,

도 1은 본 발명에 따른 배열의 구성을 도시한다.

도 2는 센서 모듈의 도면에 의해 본 방법 및 장치를 설명하는 도면이다.

도 3은 SWT 타이어와의 가능한 결합을 도시한다.

도 4는 신호 기술에 의한 방법의 기초를 도시한다.

도 5는 방법을 실행하는 전기 회로를 도시한다.

도 6은 국부 위상 트랜스듀서의 예를 도시한다.

도 7은 디지털 오프셋 보상의 방법의 변형예를 도시한다.

도 8은 회전 방향의 검출 방법의 변형예를 도시한다.

도 9는 서로 다른, 신호 전류의 프로토콜 변형예들을 도시한다.

도 10은 서로 다른, 수납된 센서 모듈의 실시형태들을 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배열은 전류 인터페이스 (4) 를 통하여 전자 검사 장치 (5) 로 휠 속도 신호를 교대로 전송하는 액티브 센서 (3) 와, 자기 커플링 (2) 을 통하여 상호작용하는 인코더 (1a, 1b 또는 1c) 를 선택적으로 제공한다. 여기에서, 일반적으로, 기계 소자는 증분 스케일 실시형태로서 설계되는 인코더로 지칭된다. 본 발명을 설명하기 위해서, 주로 각도 스케일을 이용하지만, 모든 설계는 선형 이동 스케일 또는 규칙으로도 동일하게 적용한다. 원형을 형성하도록 폐쇄된 인코더 트랙을 형성하는 통합된 일련의 자기 북극 및 남극을 교번하는 동일 영역으로, 각도 스케일 (1a) 을 구성한다. 인코더 (1b) 는 윈도우를 가진 강자성 디스크이고, 인코더 (1c) 는 철로 만들어진 기어 휠 (gear wheel) 이다. 표시된 3 개의 인코더는 그러한 다수의 인코더 변형예들의 대표적인 것이다. 회전 속도 검출을 위해, 휠 베어링의 회전 링에 인코더를 기계적으로 접속하고, 정지성 액티브 센서는 에어 슬롯 (2) 을 통하여 자기적으로 미접촉 방식 (화살표 M) 으로 인코더 트랙의 자기장 강도 변화를 스캔한다. 일반적으로, 그 동작에 대해 외부 전기 에너지 공급을 필요로 하는 프로브는 '능동' 센서라 한다. 인코더는 각 속도 ω로 회전한다. 그 트랜스듀서 신호가 각 속도 (회전 휠 속도) 만 또는 부가하여 휠의 회전 방향 (각 속도의 부호) 를 이끌어내도록 하는 방식으로, 자기 감지 트랜스듀서 (9) 가 기술적으로 설계된다. 변조기 (6a) 로 양 정보를 전송하여, 변조기는 그로부터 코드화된 신호를 생성하며, 전류원 (6b) 을 발동하는 것에 의해, 전기 접속 (4) 을 통하여 검사 장치 (5) 의 입력단 (7) 으로 코드화된 신호 전류를 전송한다. 각 속도 및 회전 방향을 별개의 정보로서 되찾는 입력단 (7) 의 다운스트림에 복조단 (8) 이 접속한다. 본 발명에서, XMR 효과에 기초하여 자기-전기 트랜스듀서를 포함하는 소자를 센서 소자로서 이용하는 것이 바람직하다. 특히, AMR 효과 (AMR = Anisotropic Magnetoresistive Effect) 에 기초한 트랜스듀서를 포함하는 센서들을 이용하는 것이 바람직하다 (VDI-Technologiezentrum, Duesseldorf, Technologieanalyse Magnetismus (Technology Analysis Magnetism), volume 2 를 참조). 물론, 본 발명은 또한, 특히, 홀 소자를 가진 트랜스듀서 같은 다른 자기-전기 트랜스듀서를 이용하는 것을 허용한다.

도 2의 구성은 2 배선 인터페이스 (12) 를 통해 제어부 (5) 와 상호작용하는 동시에, 자기 인터페이스 (2) 를 통하여 자기 인코더 (11) 와 상호작용하는 센서 모듈 (10) 로 구성된다. 제어부 (5) 는 전압 VB 를 통해 센서 모듈에 전기 에너지를 공급하며 신호 전류 J_S를 수신한다. 서로의 관계에서 거리 φ만큼 오프셋되는 2 개의 소자 (W₁및 W₂) 로 구성되는 자기-전기 트랜스듀서 (13) 는, 센서 모듈에 일체화되고, 상술한 바와 유사하게, 2 개의 신호 S₁= V * sin (ωt) 및 S₂= -V * sin (ωt + φ) 를 회전 인코더에서 생성하는 방식으로 동작한다. 신호 조절단 (14) 에서 신호 S₁및 S₂를 개별적으로 증폭하여 (SC1, SC2), 그 후 계산단 (15) 으로 전송한다. 상기 계산단은 2 개의 채널을 포함한다. 부분 신호 합 SUM = S₁+ S₂은 제 1 채널에서 생성되고, 부분 신호 차 DIF = S₁- S₂는 제 2 채널에서 생성된다. 그 후, 2 개의 동일한 증폭기 단에서 스위칭 히스테리시스 (16, 17) 로 SUM 및 DIF를 개별적으로 증폭한다. 증폭 인자는 최대 경사가 제로인 변동 (maximum steep zero passage) 과 최소의 교란 사이의 합의가 공통-증폭 오프셋에 의해 조정될 정도로만 높게 선택된다. 논리합 회로 (18) 로 부분 신호를 함께 입수하여 신호 전류원 (6b) 을 가진 변조기 (6a) 로 전송하여, 정의된 신호 전류 프로토콜이 생성될 수 있도록 한다. 도 4에 후에 도시되는 바와 같이, SUM 및 DIF 로 구성되는 신호는, 항상 펄스 점유율이 1:1인 전체 신호가 크고 모듈-독립적으로 생성되는데 적합한 특징을 가지며, 전체 신호는 종래의 방식으로 선단 에지부터 선단 에지까지 트레일링 에지부터 트레일링 에지까지 ECU에 의해서 측정될 수 있으며, 그 결과로 소망 주파수 배가가 또한 달성된다.

도 3은, 예를 들어, DE 196 20 582 (P 8700) 에 따라, 소위 측벽 뒤틀림 센서 장비 (SWT 센서 장비) 를 채택하여, 인코더 같은 자화 측벽을 가진 자동차 타이어에 대한 도 2의 애플리케이션 변형예를 도시한다. 환상의 인코더 트랙을 형성하도록 폐쇄하는 줄무늬 형태의 북극/남극 영역을 타이어 (19) 의 측벽에 번갈아 설치한다. 서로의 상단에 배열되는 2 개의 자기 감지 센서는 인코더 트랙을 스캔한다. 측벽과 센서 사이에 실제적인 동작을 위해 대략 40㎜의 에어갭이 조정되어야 한다. 일반적으로, 이는 24 개의 극 쌍의 수로 달성된다. 그러나, 변위 (displacement) 를 두배로 할 필요가 있다. 설명된 센서 원리로 본 발명의 방법을 실행하면 이러한 필요를 충족시킬 수 있다.

도 4a는 자화된 인코더 트랙 (22) 이 아래로 통과하는 자기저항 브릿지 (21)의 예에 의한 본 발명의 배경이 된 하나의 신호 기술을 설명한다. 4 개의 브릿지 저항 (23, 24, 25 및 26) 은, 인코더의 자기 벡터에 대하여 이동되는 유입 방향을 제외하고는 대부분 동일하다. 개개의 압도적인 이동되는 유입 방향은 동일한 필드 방향에 기초한 브릿지 저항의 증가 또는 감소를 함축하는 부호 (+) 및 (-) 로 특정지워져서, 부분 전압 S₁및 S₂의 발달이 명확해지도록 한다. 브릿지 가지 (23, 24) 및 브릿지 가지 (25, 26) 사이에는 국부적 거리 φ가 있다. 도 4b는 신호 함수 SUM의 극한값이 양 (positive) 의 국부 위상에서 신호 함수 DIF의 부호변환점 (zero crossing) 과 대응해서, 서로의 관계에서 신호 변화가 직교상태로 남게 되는 것을 도시하며, 이는 그것들이 항상 서로 상대적으로 90°의 위상 변이를 나타내는 것을 의미한다. 도 4c에 따른 음 (negative) 의 국부 위상에도 동일하게 적용된다. 소망 모듈 비율 2:1 에서 국부 위상의 크기의 상관관계는 독립적이며 따라서 본 발명의 목표에 도달한다. 센서에서 최소형의 소망 모듈에서 대략 40°의 국부 위상을 실현하는 것을 제안하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명을 실현하는 단순한 아날로그 회로를 도시한다. 2 개의 자기 저항 풀 (full) 브릿지 (27, 28) 를 이 예에서 이용하며, 그 신호를 계측 증폭기 (29, 30) 을 통해 유사하게 조절하며, 그 후 합계 증폭기 (31) 및 차동 증폭기 (32) 로 동시에 전송한다. 출력 신호 SUM 및 DIF 는 논리합 부재 (33) 로 전송되어 소망의 주파수 배가된 신호가 출력 (34) 으로부터 탭 (tap) 될 수 있다.

다른 예에 따르면 (미도시), 또한, 도 4의 전자기 부분 트랜스듀서 (W₁, W₂)의 신호를 대응하는 계측 증폭기 (29, 30)를 통하여 조절하고, 그 후에 합계 증폭기 (31) 및 차동 증폭기 (32) 양 자로 전송한다. 그 후, 소망의 주파수 배가된 신호가 탭될 수 있는 출력 (34) 으로부터, 논리합 부재 (33) 로, 이러한 2 개의 증폭기의 출력 신호를 또한 전송한다.

도 6은 본 발명에 따라 이용될 수 있는 트랜스듀서 배열 및 그들의 효과적인 상호 국부적 변위 φ의 실시예를 도시한다. 도 6a는 홀 어셈블리의 2 개의 개별 영역을 도시한다. 도 6b는 중간 영역이 2 개의 외부의 영역과 공통적으로 연관되어 있는, 홀 어셈블리의 3 개의 개별 영역을 도시한다. 도 6c는 2 개의 브릿지 가지의 국부적 거리로 생성되는 국부 위상 φ를 가지는 자기저항 브릿지를 상징한다. 도 6d는 중간 브릿지 가지가 2 개의 외부 브릿지 가지와 연관되어 있는, 3 개의 브릿지 가지를 가지는 자기저항 브릿지 구성을 도시한다. 도 6e는 브릿지 중심의 국부 거리에 의해 생성되는 국부 위상 φ를 가지는 2 개의 개별적인 풀 브릿지를 도시한다.

전자기 부분 트랜스듀서 (W₁, W₂)및 그들의 국부 오프셋 φ는, 2 또는 3 개의 별도의 홀 어셈블리 영역에 의해 서로 상대적으로 실현되는 것이 바람직하다.

또한, 전자기 부분 트랜스듀서 (W₁, W₂)및 그들의 국부 오프셋 φ는, 자기저항 브릿지 (53, 54)의 2 또는 3 개의 브릿지 가지의 거리에 의해 서로 상대적으로 실현되는 것이 적합하며, 따라서 바람직하다.

감지 액티브 부분 트랜스듀서는 바버 폴 (barber pole) 구성이 부가되어 설치되는, 자기저항 도전성 구조로 만들어지는 타입을 고려하는 것이 유리하다.

또한, 2 개의 자기저항 브릿지 (55) 의 중심에서 중심까지의 거리에 의해, 전자기 부분 트랜스듀서 (W₁, W₂) 및 그것들 상호간의 관계에서의 국부 오프셋 φ이 실현될 수도 있으며, 따라서 바람직하기도 하다.

도 7은 트랜스듀서 (W₁및 W₂) 로부터 2 개의 부분 신호의 디지털 오프셋 보상 (35) 을 하는 본 발명의 실시형태를 도시한다. 디지털 오프셋 보상은 신호 SUM및 신호 DIF 을 매우 높이 증폭하게 하며, 따라서 특히 높은 품질의 90°위상 변이를 갖도록 한다. 이 예에서, SC1 및 SC2 로부터 다중화부 (MUX) 를 경유하여 디지털 오프셋 보상단 (DOC) 으로 신호를 교번하여 전송하는 전기 기능부 (35) 에 의해 오프셋 보상이 수행된다. 그 후에, 출력 신호 SC1 및 SC2 는 주로 순수한 교류 신호가 된다.

도 8은 단계 (36) 에서, 회전 방향의 부가적인 계산을 하는 도 7의 실시형태를 도시한다. DIF = 0 인 신호 시간에서, 신호 SUM 은 극한값을 채택하며, 그 신호는 φ(회전 방향) 의 부호와 확실하게 관련되어 있는 것을 도 4b 및 도 4c 로부터 명백히 알 수 있다. 이 사실은 회전의 검출에 대해 이용될 수 있다. SAE 기술서, #2000-01-0082, Stefan Pusch 에, 상기 방향 검출 방법이 그 자체로 개시되어 있지만, 본 발명에 따른 애플리케이션과의 관계에서는 그러하지 않다. 또한, 본 발명의 바람직한 목적은 본 발명의 방법 및 장치와, 이 단락에 설명된 그 자체로 알려져 있는 방향 검출 방법을 결합하는 것이다.

도 9는 설명된 센서 변동에 대한 데이터 프로토콜을 실현하는 발명의 제안을 도시한다. 부분 이미지 (9a) 는 예를 들어, 인코더 트랙의 톱니형 휠의 시간 변동을 도시한다. 도 9d 는 두배의 주파수로 인코더 트랙의 진폭 변화를 따르는 2 개의 진폭이 J_L및 J_M인 유리한 신호 전류 프로토콜을 도시한다. 도 9c는 전류 레벨이 J_L, J_M, 및 J_H인 신호 전류 프로토콜을 도시한다. 펄스 시퀀스 J_H는 두배의 인코더 주파수를 특정짓는다. 그 후에, 휴지 상태와, 뒤이어 9 비트의 부가적인 정보가 뒤따른다. 또한, 펄스 길이 t_p는 부가적인 정보에서, 휴지 상태 길이 및 비트의 길이에 대해서 유효하다. 특히, 시간 주기 t_p는 대략 50㎲의 범위에 있는 것이 바람직하다. 특히, 부가 정보로 회전 방향에 대한 정보가 코드화된다. 도 9b는 회전 속도 및 회전 방향을 코드화하기 위한, 전류 레벨이 J_L, J_M, 및 J_H인 단순한 프로토콜의 본 발명에 따른 제안을 도시한다. 펄스 거리는 회전 속도를 재생성하는 한편, 회전 방향은 신호 높이 J_M및 J_H로 코드화된다. 또한, 이 경우에 펄스 길이 t_p는 약 50㎲의 범위에 있을 수 있다. 특히, 임펄스의 전류 강도에 대한 적절한 값은 J_L= 7ma, J_M= 14ma, 및 J_H= 28ma 이다.

따라서, 도 1 및 도 2 에 도시되는 변조기 (6a) 는 이들 도면에 도시된 바와 같이, 신호 전류원 (6b) 과 결합하여, 두배의 주파수로 인코더 트랙 변화 (59) 를뒤따르는 (부분 이미지 9a를 참조), 2 개의 상이한 진폭 J_L및 J_M을 가지는 신호 전류 프로토콜 (56) 을 생성하는 것이 바람직하다. 다른 방법으로는, 신호 전류원 (6b) 과 결합한 변조기 (6a) 가, 4 중첩 주파수를 가진 인코더 트랙 변화 (59) 를 따르는 3 개의 상이한 진폭 J_L, J_M, 및 J_H을 갖는 신호 전류 프로토콜 (57) 을 생성하며, 또한, 부가적인 정보 중 특히 회전 방향을, 휠 속도 데이터에 부가하여 신호 패턴으로 코드화하는 것이 바람직하다.

다른 바람직한 실시형태에서, 변조기 (6a) 는 신호 전류원 (6b) 과 결합하여, 4 중첩 주파수로 인코더 트랙 변화 (59) 를 따르는 3 개의 상이한 진폭 J_L, J_M및 J_H을 갖는 신호 전류 프로토콜 (58) 을 생성하며, 진폭 J_M및 J_H를 통하여 2 개의 회전 방향 사이를 구별짓는다.

3 개의 신호 전류 진폭 J_L, J_M및 J_H은 대략 7ma, 14ma 및 28ma 로 놓이는 것이 바람직하다. 또한, 휠 속도 정보 (57 및 58) 의 펄스 기간 t_p각각은, 대략 50㎲에 달하는 것이 적당하다.

도 10은 본 발명과 결합하여 바람직하게 이용될 수 있는 하우징 및 바이어싱 자석의 실시형태를 도시한다. 부분 이미지 10a), b) 및 c)는 상이한 크기의 자석 (37, 38, 및 39) 의 실시형태를 도시한다. 또한, 그 자석들은 자화 방향이 서로 다를 수 있다. 하우징 부재 (40) 에는 자기-전기 트랜스듀서 (W₁및 W₂) 를 수납한다. 2 배선 아웃렛 (42) 을 가진 하우징 부재 (41) 에는 트랜스듀서신호를 처리하는 전체 전자 회로를 수납한다. 하우징 부재 (40 및 41) 에 있는 기능부 사이에는 4-극 전기 접속 (43) 이 있다. 도 10d 는 하나의 조인트 하우징 (44) 내에 트랜스듀서 및 전기 회로를 수납하는 실시형태를 도시한다. 본 발명에 따라 SOI 기술을 이용한다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 2 배선 아웃렛 (42) 으로의 신호 처리를 위해 필수적인 전자 회로 뿐만 아니라, 감지 액티브 부분 트랜스듀서 (W₁, W₂) 를 수납하는, 한 파트의 하우징 (44) 내로 장치를 집적할 수 있다.

휠 속도 센서 장비의 분야에서 부분 이미지 a) 내지 c) 의 하우징의 형태가 통상적으로 채택된다. 도 9a 및 도 9d 에 따른 전류 인터페이스의 구현에 동일하게 적용한다. 이에 관해서는 PHILLIPS DATA HANDBOOK SC17, 234 페이지 등과 170 페이지 등을 참조한다.

Claims (15)

1. 서로 이격되어 있는 2 개의 자기-전기 트랜스듀서 소자 (W₁, W₂) 의 2 개의 별도로 생성되는 신호로부터, 합 신호와 차 신호를 형성하고,

   그 후에 그 형성된 합 신호와 형성된 차 신호를 논리합 연산 하는 것을 특징으로 하는, 국부적인 변위 및 회전의 검출 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 형성된 합 신호와 차 신호는, 실질적으로 구형파 신호를 생성할 정도의 고 비율로 각각 증폭되는 것을 특징으로 하는, 국부적인 변위 및 회전의 검출 방법.
3. 인코더 (1a, 1b, 1c), 자기 감지 트랜스듀서 (9, 13) 및 상기 트랜스듀서와 전기 접속되는 신호 조절단 (6a, 6b) 을 구비하는, 특히, 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 구현하기 위한, 이동 증분 스케일의 국부 주파수 배가를 위한 장치로서,

   상기 트랜스듀서는 이동 스케일을 스캔하기 위하여, 서로 국부 위상 φ만큼 국부적으로 오프셋된, 감지 액티브 그룹 또는 하부 그룹 (W₁, W₂) 을 동기적으로 이용하는 적어도 2 개의 감지 액티브 기능 그룹을 포함하되,

   상기 기능 그룹은

   S₁= V * sin (ωt) 및 S₂= -V * sin (ωt + φ)

   의 함수에 따라 주로 변화하는 적어도 2 개의 독립 부분 신호를 발생시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 신호는 동일한 증폭 및/또는 필터링 동작을 수행하는 2 이상의 별개의 신호 채널에서 처리되는 것을 특징으로 하는, 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 신호는 2 개의 별개의 계산부로 전송되고, 상기 계산부에서 생성된 신호는 동일한 고 비율의 증폭 및 동일한 높은 스위칭 히스테리시스로, 각각 연관된 후속 신호 증폭기로 전송되는 것을 특징으로 하는, 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   제 1 계산부는 신호 합 (S₁+ S₂) 을 계속 생성하는 한편, 제 2 계산부는 신호 차 (S₁- S₂) 를 계속 생성하는 것을 특징으로 하는, 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 신호 합과 상기 신호 차는 논리합 소자로 단일화되어 새로운 결합 신호가 형성되며 , 신호 차가 부분 신호들 중 일부분 신호의 2 배의 주파수를 나타내며, 주로 신호의 선단 에지와 트레일링 에지 사이의 대칭적인 펄스 점유율을 나타내는 것을 특징으로 하는, 장치.
8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

   부분 신호에 대한 그 주파수를 배가시킨, 상기 신호 합과 상기 신호 차로부터 생성되는 결합 신호는, 전류원을 연속하여 제어하는 변조기로 전송되며,

   상기 결합 신호의 주파수 정보는 상기 제어된 전류의 변조 패턴으로 코드화되며,

   상기 주파수 정보는 센서 모듈이 전기 접속되는 전기 제어부로 디코딩되며, 이동 증분 스케일의 국부 주파수 배가로 해석되는 것을 특징으로 하는, 장치.
9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

   2 배선 인터페이스 (12) 를 경유하여 전자 제어부 (5) 가 접속되는 것을 특징으로 하는, 장치.
10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

    상기 부분 트랜스듀서 (W₁, W₂) 의 신호는, 다중화부를 구비하는 전기 기능부 (35) 에 의하여 디지털 오프셋 보상을 번갈아 받아,

    출력 신호 (SC1, SC2) 로서 순수 교류 신호가 되는 것을 특징으로 하는, 장치.
11. 제 3 항 내지 제 10 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

    신호 SUM = S₁+ S₂및 DIF = S₁- S₂로부터 회전 방향에 대한 식별 신호를 부가적으로 계산하여 변조기 (6a) 로 전송하는 전자 기능부 (36) 를 구비하는 것을 특징으로 하는, 장치.
12. 제 3 항 내지 제 11 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

    상기 감지 액티브 기능 그룹은 브릿지 회로 (21) 의 별도의 트랜스듀서 소자 또는 부분 트랜스듀서 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는, 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 트랜스듀서 소자 또는 상기 부분 트랜스듀서 소자는 홀 (Hall) 소자 및/또는 자기저항 XMR 소자인 것을 특징으로 하는, 장치.
14. 제 3 항 내지 제 13 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

    상기 트랜스듀서 소자의 신호는 디지털 오프셋 보상 (35) 을 위한 단으로 전송되는 것을 특징으로 하는, 장치.
15. 제 3 항 내지 제 14 항 중 적어도 어느 한 항에 기재된 장치의 SWR-센서로서의 구현물.