KR20070077101A

KR20070077101A - 절대 각 위치를 측정하는 코딩 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070077101A
Application number: KR1020070005796A
Authority: KR
Inventors: 빠스꺌 데비올르
Original assignee: 에스엔알로우레멘츠
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2007-07-25
Also published as: US20070183070A1; ATE516481T1; FR2896310B1; CN101004425A; FR2896310A1; EP1811270B1; US7388528B2; EP1811270A1; JP2007192825A

Abstract

절대 각(angular) 위치를 측정하는 코딩 방법 및 장치.

각각 하나의 채널에서 전달되는 세 개의 디지털 신호(A, B, C)를 사용하여 하나 이상의 데이터를 코딩하는 방법으로서, 세 번째 신호(C)는 m 개의 바이너리 트리플릿(m<8)을 형성하기 위해 처음 두 개의 신호(A, B)의 조합에 의해 전달되고, 상기 방법은 n 개의 바이너리 트리플릿(n>1)을 생성하기 위해 코딩되는 데이터에 따라 세 번째 신호(C)를 수정하는 것을 고려하고, 상기 n 개의 트리플릿은 m 개의 트리플릿과 상이한, 코딩 방법.

또한 본 발명은 회전 부재의 절대 각 위치를 측정하는 장치에 관한 것이다.

데이터, 신호, 코딩, 각 위치

Description

절대 각 위치를 측정하는 코딩 방법 및 장치{CODING METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING ABSOLUTE ANGULAR POSITION}

도 1은 본 발명에 따른 디지털 신호(A, B, C)를 나타내는 도면이다.

본 발명은 회전 부재의 절대 각(angular) 위치를 측정하는 하나 이상의 데이터를 코딩하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

다음과 같은 구성을 포함하는 회전 부재의 절대 각 위치를 측정하는 장치는 공지되어 있다:

- 회전 부재와 일체로 되고, 두 개의 의사(pseudo) 사인 신호를 전달하도록 구성된 코더;

- 코더로부터 판독 거리에 고정되고, 코더가 전달하는 신호를 탐지할 수 있는 센서 요소를 포함하는 센서;

- 상기 센서로부터 나오는 신호를 처리하고, 세 개의 디지털 신호(A, B, C) 를 전달하도록 구성되고, 상기 신호 A, B는 코더의 각 위치를 나타내고, 신호 C는 하나 이상의 기준 펄스를 포함하는, 신호처리장치;

- 상기 신호처리장치에 연결되고, 각각 하나의 채널에서 신호(A, B, C)를 사용하도록 구성된, 중앙처리장치.

실제로, 기준 펄스를 사용함으로써, 기준 위치에 대한 절대 각 위치를 얻기 위해, 신호 A, B로부터 나오는 각 위치는 알려진 기준 위치로 표시될 수 있다.

예를 들어, 전기 스위칭 모터를 제어하는 측정 시스템, 특히 전기식 유형의 파워 스티어링 시스템에 의해 자동차를 파워 스티어링하기 위한 측정 시스템을 사용하는 것을 기술하는 문서 FR-2 845 212 및 FR-2 845 213을 참고할 수 있다.

상기 위치 이외의 다른 데이터를 제공할 수 있는 각 위치를 측정하는 장치는 또한 알려져 있으며, 이러한 장치는 일반적으로 ABS 형태의 장치에서 자동차 휠의 회전 속도를 측정하는데 사용된다.

예를 들어, 기준 펄스 사이에 배열된 펄스 트레인을 사용하여 데이터가 전송되는 문서 EP 1 393 082를 참고할 수 있다.

그러나, 이러한 유형의 장치는 회전 부재의 낮은 회전 속도에 적용하는 경우 만족스러울 뿐, 두 개의 기준 펄스 사이에서 어떤 시간 분할이 펄스 트레인을 포함하기에 충분하지 않은지에는 도움이 되지 않는다.

따라서, 문서 FR-2 845 213에 기재된 것과 같이 고속으로 작동하는 장치의 경우, 엔진의 회전속도는 수천 rpm 일 수 있고, 특히 높은 분석결과가 요구되는 경우에는, 믿을 수 있는 방법으로 데이터를 코딩하기 위한 측정장치가 계속 요구된 다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 신호(A, B, C)가 각각 채널을 통과하여 전달되는 세 개의 채널에 더하여 제4 채널을 사용하는 것을 고려할 수 있고, 이 채널을 통해 추가 데이터가 전송될 것이다. 그러나 이렇게 추가하는 것은 와이어와 커넥터 및 인터페이스를 추가해야할 필요가 있기 때문에 경제적 관점에서 만족스럽지 못하다.

본 발명의 목적은 신호 전송 채널의 수를 늘리지 않고 고속 데이터 코딩 방법을 사용하는 절대 위치 측정 장치를 제공함으로써 이러한 결점을 극복하는 것이다.

이를 위해, 첫 번째 특징에 따라, 본 발명은, 각각 하나의 채널에서 전달되는 세 개의 디지털 신호(A, B, C)를 사용하여 하나 이상의 데이터를 코딩하는 방법으로서, 세 번째 신호(C)는 m 개의 바이너리 트리플릿(m<8)을 형성하기 위해 처음 두 개의 신호(A, B)의 조합에 의해 전달되고, 상기 방법은 n 개의 바이너리 트리플릿(n>1)을 생성하기 위해 코딩되는 데이터에 따라 세 번째 신호(C)를 수정하는 것을 고려하고, 상기 n 개의 트리플릿은 m 개의 트리플릿과 상이한, 코딩 방법을 제안한다.

두 번째 특징에 따라, 본 발명은,

- 회전 부재와 일체로 되고, 두 개의 의사 사인 신호를 전달하도록 구성된 코더와;

- 상기 코더로부터 판독 거리에 고정되고, 상기 코더에 의해 전달되는 신호를 탐지할 수 있는 센서 요소를 포함하는 센서와;

- 상기 센서로부터 나오는 신호를 처리하고, 세 개의 디지털 신호(A, B, C)를 전달하도록 구성되고, 상기 신호 A, B는 코더의 각 위치를 나타내고 상기 신호 C는 하나 이상의 기준 펄스를 포함하기 위해 신호 A, B의 조합에 의해 획득되고, 세 개의 신호(A, B, C)의 각 상태는 m 개의 바이너리 트리플릿(m<8)을 형성하는, 신호 처리 장치와;

- 상기 신호 처리 장치에 연결되고, 각각 하나의 채널에서 상기 신호(A, B, C)를 사용하도록 구성되는 중앙처리장치;를 포함하는, 회전 부재의 절대 각 위치를 측정하는 측정 장치에 있어서,

상기 신호 처리 장치는 m 개의 트리플릿과 상이한 바이너리 트리플릿을 생성하기 위해 코딩되는 데이터의 수신에 의해 신호(C)를 수정하는 코딩 수단을 더 포함하고, 상기 중앙처리장치는 상기 트리플릿을 탐지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 제안한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참고하여 이어지는 상세한 설명으로부터 명확해질 것이며, 도면은 본 한 실시예에 따라 세 개의 디지털 신호(A, B, C)를 보여주며, 신호 A, B는 각 위치를 나타내고, 신호 C는 기준 펄스를 포함하기 위해 신호 A, B를 조합함으로써 얻어진다.

본 발명은 회전 부재의 절대 각 위치를 측정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명과 관련하여서, 절대 각 위치는 기준점에 대해 계산되는 각 위치를 의미한다.

한 실시예에서, 이러한 형태의 측정 장치는, 문서 FR-2 845 213에 기재된 것과 같이, 각도 분해능(angular resolution)이 수천회의 회전수로 된 일반적인 회전속도를 가지고 약 1˚ 또는 0.1˚이어야 하는, 전자 스위칭 모터를 제어하는데 사용될 수 있다.

그러나, 본 발명은 이렇게 사용하는 것에 특별히 제한되지 않으며, 기준 위치에 대해 회전 부재의 각 위치를 표시하는 것을 요구하는 사용법에 모두 이용될 수 있다.

측정 장치는 회전 부재와 일체로 되는 코더를 포함하고, 상기 코더는 두 개의 의사 사인 신호를 전달하도록 구성되어 있다. 한 실시예에 의하면 상기 코더는 주요 다극성 트랙 및 하나의 기준 다극성 트랙 동심 시어터(theatre)를 포함하는 자석 고리로 형성되고, 상기 트랙은 극성 폭이 일정한 연속적인 북극 및 남극을 포함한다.

또한, 예를 들어 다른 것과 상이한 폭을 갖는 한 쌍의 극으로 형성된 자기 특성을 통합하기 위해 기준 트랙은 다른 것과 상이한 자기 천이를 포함한다. 이러한 코더는 예를 들어 FR2-769 088 및 EP-0 871 014에 개시되어 있다. 한 실시예에서, 정해진 기준에 대응하는 특별한 바이너리 시퀀스를 형성하도록 기준 트랙은 트랙을 따라 분포된 다수의 자기 특성을 포함한다.

측정 장치는 코더로부터 판독 거리에 고정되는 센서를 더 포함한다. 센서는 예를 들어 코더에 의해 전달된 신호를 탐지할 수 있는 홀 효과 프로브(Hall effect probes), 자기저항소자(magnetoresistors) 또는 자이언트 자기저항소자(giant magnetoresistors)와 같은 센서 요소를 포함한다.

특히, 센서는 주요 트랙으로부터 공극(air gap)만큼 떨어진 곳에 배열된 적어도 두 개의 센서 요소와, 기준 트랙으로부터 공극만큼 떨어진 곳에 위치된 하나 이상의 센서 요소를 포함할 수 있다. 또는, 센서는 문서 FR2-792 403에 기재된 것과 같이 배열된 다수의 센서 요소를 포함할 수 있다.

또한 측정 장치는 센서로부터 나오는 신호를 처리하는 장치를 포함하며, 상기 장치는 세 개의 디지털 신호(A, B, C)를 전달하도록 구성되어 있다.

이러한 신호에 대한 실시예가 도면에 도시되어 있는데, 신호 A, B는 사각형이며, 기준 트랙의 자기 특성을 탐지하는 동안 신호 C를 전달하기 위해 AND 논리연산자에 의해 결합된다.

신호 A, B는 따라서 코더의 각 위치를 나타내며, 신호 C는 하나 이상의 기준 펄스를 포함한다. 기재된 실시예에 따르면, 신호 A, B를 사용하여 위치를 측정하는 것은 증분의 측정에 의해 회전 부재의 회전 방향과 회전 속도를 측정하는 역할을 한다. 또한, 절대 위치 신호를 얻기 위해 신호 C는 기준 상태에 대해 증분 신호의 시간을 변경하는 역할을 하고, 기준 펄스는 기준 상태에 대해 표시된다.

다른 예로서, 신호의 해상도를 증가시키기 위해, 처리 장치는 예를 들어 문서 FR2-754 063에 기재된 형태의 보간기(interpolator)를 포함할 수 있다.

이러한 세 개의 신호에 기초하여, 8개의 바이너리 트리플릿(triplet)은 이론적으로 상기 신호의 각각의 상태에 따라 형성될 수 있으며, 이는 즉 100, 110, 111, 000, 011, 001, 010, 및 101이다.

그러나, 도면에서 볼 수 있듯이, 세 신호(A, B, C)의 각각의 상태 때문에, 바이너리 트리플릿의 유일한 수, m=5 가 효과적으로 형성되며, 이는 즉 트리플릿 000, 010, 100, 110, 및 111 이다.

세 개의 바이너리 트리플릿은 처리장치에 연결된 중앙처리장치로 전달되고, 수신된 트리플릿에 따라 측정된 작용을 얻기 위해 상기 중앙처리장치는 세 개의 신호(A, B, C)를 각각 하나의 채널에서 사용하도록 구성되어 있다.

처리 장치는 코딩되는 데이터의 수신에 따라 신호(C)를 수정하는 코딩 수단을 더 포함한다. 따라서 앞서 언급한 m 개의 트리플릿과 상이한 바이너리 트리플릿을 생성할 수 있다.

따라서, 중앙처리장치가 상기 트리플릿을 탐지하는 수단을 포함하도록 함으로써, 코딩된 데이터를 중앙처리장치에 전송할 수 있고, 따라서 이 데이터에 따라 측정된 작용을 수행할 수 있다.

다른 실시예로서, 서로 상이한 n 개의 바이너리 트리플릿을 생성하기 위해, 코딩 수단은 신호(C)의 n 개의 상이한 수정에 의해 상이한 데이터로 코딩하도록 구성될 수 있다.

한 실시예에서, 코딩되는 데이터는 측정 수단의 작동 상태에, 특히 비정상적인 작동 상태에 대응한다. 예를 들어, 데이터가 만일 너무 크거나 너무 작은 간격 을 갖는 작동과 관련된다면, 보간기의 작동 결함 또는 신호 획득 회로에서의 다른 불규칙한 사항이 일어날 것이다.

측정 장치의 내부 데이터 외에, 코딩되는 데이터는 예를 들어 전기 스위칭 모터의 회전자의 경우 가해지는 토크 또는 자동차 휠의 경우 브레이크 슈의 마모 상태와 같은 회전 부재의 작동 조건에 관련될 수 있다.

처리 장치는 작동 상태를 탐지하는 장치에 연결되어 있고, 코딩 수단은 대응하는 상태의 작동을 중앙처리장치에 알리기 위해 작동 상태를 탐지함으로써 활성화 된다. 특히, 중앙처리장치는 작동 상태에 적합하게 되도록 또는 에러 신호를 전달하도록 프로그램될 수 있다.

앞서 기재된 실시예에 따라, 작동 상태와 관련된 데이터는 회전 부재의 회전 속도에 상관없이 전달될 수 있고, 상기 회전 속도는 0 회전속도를 포함하는데, 이는 자동차용 안전 장치와 관련하여 특히 필요하게 되었다.

본 발명의 코딩 방법은, m 개의 바이너리 트리플렛을 형성하기 위해(m<8) AND 연산자에 의해 처음 두 신호(A, B)를 조합함으로써 세 번째 신호(C)가 얻어질 수 있는 실시예와 관련하여 이하 더욱 상세히 설명된다.

그러나, 본 발명은, 이론적으로 있을 수 있는 숫자보다 훨씬 적은 다수의 바이너리 트리플릿을 전달하기 위해, 세 번째 바이너리 신호를 얻도록 두 개의 바이너리 신호를 조합하는 다른 실시예에서 사용될 수 있다.

코딩 방법은 신호에 특정 상태를 생성하기 위해 코딩되는 데이터에 따라 세 번째 신호(C)를 수정하는 것을 고려한다. 이 특정 상태는 조합에 의해 생성되는 m 개의 바이너리 트리플릿과 상이한 n 개의 바이너리 트리플릿(n>1)을 형성하기 위해 처음 신호들(A, B)의 대응하는 상태를 조합하여 순서대로 배열된다.

따라서 코딩 방법은 신호(A, B, C)의 일반적인 획득 과정 중에 생성되지 않는 트리플릿을 생성하기 위해 신호(C)에 특정 상태를 부과하는 것을 고려한다. 코딩 방법에 따라, n 개의 상이한 데이터를 코딩할 수 있고, 여기서 n은 1 내지 7이다.

데이터를 코딩할 필요가 있을 때, 상기 방법은 상기 데이터에 고유한 특정 트리플릿을 생성하기 위해서, 특히 중앙처리장치(CPU)에 데이터를 전송하기 위해서, 신호(C)를 수정하는 것을 고려한다.

한 실시예에 따르면, 세 번째 신호는 세 번째 신호의 하나 이상의 펄스의 값을 변경함으로써 수정될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 펄스와 관련하여, 일반적인 트리플릿은 연속적으로 100 다음 111 다음 010 이다. 그러나, 펄스 폭이 더 큰 각 쪽으로 증가되면, 상태 111 과 상태 010 사이에 상태 011이 생성될 수 있거나, 트리플릿 010이 트리플릿 001으로 대체될 수 있다.

따라서, 코딩된 데이터에 관련될 수 있는 트리플릿 011 또는 트리플릿 001을 전송할 수 있다. 또한, 트리플릿 011을 트리플릿에 할당하고 트리플릿 001을 다른 데이터에 할당할 수 있다. 즉 코딩되는 데이터의 유형에 따라 폭 변조를 조절할 수 있다.

앞서 기술한 실시예와 선택적으로 조합될 수 있는 다른 실시예에 따르면, 세 번째 신호가 다음의 과정에 의해 수정될 수 있다:

- 세 번째 신호(C)의 하나 이상의 펄스를 이동시키는 것; 및/또는

- 세 번째 신호(C)에 하나 이상의 펄스를 더하는 것.

따라서, 본 발명에 의하면, 세 개의 디지털 신호를 전송하는데 필요한 세 개의 채널에 추가 채널을 부가함이 없이, 또한 신호 주파수와 관련하여 추가적으로 제한함이 없이, 데이터를 코딩할 수 있다.

본 발명의 구성에 의해, 신호 전송 채널의 수를 늘리지 않고 고속 데이터 코딩 방법을 사용하는 절대 위치 측정 장치를 제공함으로써, 경제적 관점에서 추가로 비용을 들이지 않으면서 신뢰할 수 있게 데이터를 코딩할 수 있다.

Claims

각각 하나의 채널에서 전달되는 세 개의 디지털 신호(A, B, C)를 사용하여 하나 이상의 데이터를 코딩하는 방법으로서,

세 번째 신호(C)는 m 개의 바이너리 트리플릿(m<8)을 형성하기 위해 처음 두 개의 신호(A, B)의 조합에 의해 전달되고,

상기 방법은 n 개의 바이너리 트리플릿(n>1)을 생성하기 위해 코딩되는 데이터에 따라 세 번째 신호(C)를 수정하는 것을 제공하며,

상기 n 개의 트리플릿은 m 개의 트리플릿과 상이한, 코딩 방법.
제1항에 있어서,

세 번째 신호(C)를 전달하기 위해, 상기 처음 두 개의 신호(A, B)의 조합은 AND 연산에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 코딩 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

n 개의 상이한 데이터는 각각 n 개의 상이한 트리플릿에 의해 코딩되는 것을 특징으로 하는 코딩 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 세 번째 신호는, 세 번째 신호(C)의 하나 이상의 펄스의 폭을 변경함으 로써 수정되는 것을 특징으로 하는 코딩 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 세 번째 신호는, 세 번째 신호(C)의 하나 이상의 펄스를 이동시킴으로써 수정되는 것을 특징으로 하는 코딩 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 세 번째 신호는, 하나 이상의 펄스를 상기 세 번째 신호(C)에 더함으로써 수정되는 것을 특징으로 하는 코딩 방법.
- 회전 부재와 일체로 형성되고, 두 개의 의사 사인 신호를 전달하도록 구성된 코더와;

- 상기 코더로부터 판독 거리에 고정되고, 상기 코더에 의해 전달되는 신호를 탐지할 수 있는 센서 요소를 포함하는 센서와;

- 상기 센서로부터 나오는 신호를 처리하고, 세 개의 디지털 신호(A, B, C)를 전달하도록 구성되며, 상기 신호 A, B는 코더의 각 위치를 나타내고 상기 신호 C는 하나 이상의 기준 펄스를 포함하기 위해 신호 A, B의 조합에 의해 획득되며, 상기 세 개의 신호(A, B, C)의 각각의 상태는 m 개의 바이너리 트리플릿(m<8)을 형성하는, 신호 처리 장치와;

- 상기 신호 처리 장치에 연결되고, 각각 하나의 채널에서 상기 신호(A, B, C)를 사용하도록 구성되는 중앙처리장치;를 포함하는, 회전 부재의 절대 각 위치를 측정하는 측정 장치에 있어서,

상기 신호 처리 장치는 m 개의 트리플릿과 상이한 바이너리 트리플릿을 생성하기 위해 코딩되는 데이터의 수신에 따라 신호 C를 수정하는 코딩 수단을 더 포함하고, 상기 중앙처리장치는 상기 트리플릿을 탐지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
제7항에 있어서,

상기 신호 처리 장치는 작동 상태를 탐지하는 장치에 연결되고, 상기 코딩 수단은 대응 상태에 있는 작동을 중앙처리장치에 알리기 위해 상기 작동 상태를 탐지함으로써 활성화되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 코딩 수단은 서로 상이한 n 개의 바이너리 트리플릿을 생성하기 위해 신호 C의 n 개의 상이한 수정에 의해 n 개의 상이한 데이터를 코딩하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.