KR20080068432A - 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서 - Google Patents

자기장의 각도변화를 이용한 위치센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 큰 위치변화의 폭을 선형적으로 대응되도록 감소시켜 위치변화를 검출하는 간단하고 값이 저렴한 위치센서로서 더욱 상세하게는 큰 직선위치변화 또는 각위치변화(회전위치변화)를 가지는 피검출체의 위치변화량을 검출하기 위해 큰 직선위치변화를 작은 직선위치변화 또는 작은 각위치변화로 전환하거나 큰 각위치변화를 작은 직선위치변화 또는 작은 각위치변화로 전환하여 구성이 간단하고 센싱범위가 작으며 제조단가가 저렴한 센싱수단을 통하여서도 큰 위치변화량을 검출할 수 있는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 서로 다른 극 간에 대향 배치되는 영구자석과; 상기 영구자석이 일단에 결합되는 회전축과; 회전축 외연에 길이방향과 일정각도를 이루며 피검출체의 단부가 안내되는 안내로와; 상기 회전축과 일정거리 이격되어 설치되며 회전축의 회전을 통해 자기장의 각도변화량에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어진다.
아울러 본 발명의 다른 실시예는 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 서로 다른 극 간에 대향 배치되는 영구자석과; 상기 영구자석이 일단에 결합되는 플레이트와; 플레이트 중심부에 길이방향과 일정각도를 이루며 피검출체 단부가 안내되는 안내로와; 상기 플레이트와 일정거리 이격되어 설치되며 플레이트의 위치변화에 의한 자기장의 각도변화량에 따라 일정크기로 가변하 는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어진다.
자기저항, 자속방향, 영구자석, 위치센서

Description

자기장의 각도변화를 이용한 위치센서{Position Sensor Which Uses The Change Of The Magnetic Field's Angle}
도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면.
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면.
도 5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 영구자석 20 : 회전축
25 : 플레이트 29 : 안내로
30 : 자속방향 검출부 31 : 자기저항 소자
32 : 회로부 40 : 피검출체 단부
50 : 주기어 51 : 보조기어
52 : 감속기어부 52a : 제 1기어
52b : 제 2기어 52c : 제 3기어
60 : 회전축 60a, 61a : 나사산
61 : 감속기어 80 : 웜기어축
81 : 레크기어 100 : 위치센서
본 발명은 큰 위치변화의 폭을 선형적으로 대응되도록 감소시켜 위치변화를 검출하는 간단하고 값이 저렴한 위치센서로서 더욱 상세하게는 큰 직선위치변화 또는 각위치변화(회전위치변화)를 가지는 피검출체의 위치변화량을 검출하기 위해 큰 직선위치변화를 작은 직선위치변화 또는 작은 각위치변화로 전환하거나 큰 각위치변화를 작은 직선위치변화 또는 작은 각위치변화로 전환하여 구성이 간단하고 센싱범위가 작으며 제조단가가 저렴한 센싱수단을 통하여서도 큰 위치변화량을 검출할 수 있는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서에 관한 것이다.
일반적으로, 위치센서는 자동차의 연료량 감지, 스토틀 밸브의 개도량 제어 및 각종 메카니즘의 회전각도 및 이동변위를 측정하기 위하여 사용되는데, 기계적인 구조의 형상에 따라 크게 접촉식과 비접촉식으로 분류되며, 접촉식의 경우 전기저항식이 대표적이고,비접촉식으로는 홀소자(hall element)방식, 자력식(inductive sensing) 또는 암호판식 엔코드 방식(coded disk shaft encoder) 등이 있다.
그러나, 전기저항식 위치센서로 대표되는 접촉식 위치센서는 PCB기판 또는 세라믹 기판에 저항 트랙을 가공한 것으로, 브러시 마모나 저항불량 등에 의한 내 구수명의 저하와 출력값의 선형성, 측정 정도의 한계성 등과 관련해 많은 문제점이이 있다.
반면, 비접촉식 위치센서는 구조적 종류에 따라 제작비용의 단가 상승이 나타날 수 있으나, 접촉식에 비해 내구성 및 정확성면에서 우수한 특성이 있어, 정확한 위치센싱을 요하는 산업 여러분야에서 활용도가 매우 높은데, 이러한 위치센서에는 동일 직선상의 위치변화를 검출하는 선형 위치센서와 회전 각도의 변화를 검출하는 회전각 위치센서가 있다.
이러한 위치센서로는 값이 저렴한 Potentiometer를 이용하는 방법과 홀 소자 중심의 위치센서 등이 이용되는데, Potentiometer의 경우 값이 저렴하나 접촉면의 노이즈 및 내구성의 문제점이 있으며, 홀소자 중심의 위치센서의 경우 감도가 낮아 센싱범위가 제한적이며 큰 위치변화를 측정할 경우 1개 이상의 홀소자와 컨트롤러를 필요로 해 값이 고가인 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 큰 직선위치변화 또는 각위치변화(회전위치변화)를 가지는 피검출체의 위치변화량을 검출하기 위해 큰 직선위치변화를 작은 위치변화 또는 작은 각위치변화로 전환하거나 큰 각위치변화를 작은 위치변화 또는 작은 각위치변화로 전환하여 구성이 간단하고 센싱범위가 작아 컨트롤러를 필요로 하지 않아 제조단가가 저렴한 센싱수단을 통하여서도 큰 위치변화량을 검출할 수 있는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서,
서로 다른 극 간에 대향 배치되는 영구자석과; 상기 영구자석이 일단에 결합되는 회전축과; 회전축 외연에 길이방향과 일정각도를 이루며 피검출체의 단부가 안내되는 안내로와; 상기 회전축과 일정거리 이격되어 설치되며 회전축의 회전을 통해 자기장의 각도변화량에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어진다.
아울러 본 발명의 다른 실시예는 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 서로 다른 극 간에 대향 배치되는 영구자석과; 상기 영구자석이 일단에 결합되는 플레이트와; 플레이트 중심부에 길이방향과 일정각도를 이루며 피검출체 단부가 안내되는 안내로와; 상기 플레이트와 일정거리 이격되어 설치되며 플레이트의 위치변화에 의한 자기장의 각도변화량에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예는 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 주기어와; 상기 주기어에 축결합하며 주기어의 직경보다 작은 직경을 가지는 보조기어와; 상기 보조기어에 치형결합되어 피검출체의 회전량을 측정할 수 있도록 하는 감속기어부와; 상기 감속기어부의 회전축에 결합되는 영구자석과; 상기 감속기어부의 영구자석과 일정거리 이격되어 설치되며 감속기어부의 회전에 따른 자기장 변화에 따라 일정크 기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어진다.
여기서 상기 감속기어부는 보조기어와 치형결합되는 제 1기어와, 상기 제 1기어에 축결합하며 제 1기어의 직경보다 작은 직경을 가지는 제 2기어로 이루어지는 것이 바람직하다.
아울러 상기 감속기어부는 제 2기어와 치형결합하는 제 3기어가 더 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예는 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 회전축과; 상기 회전축과 치형결합하는 감속기어와; 상기 감속기어의 회전축에 결합되는 영구자석과; 상기 감속기어의 영구자석과 일정거리 이격되어 설치되며 감속기어의 회전에 따른 자기장 변화에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예는 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 웜기어축과; 상기 웜기어축과 치형결합하는 레크기어와; 상기 레크기어의 일측에 결합되는 영구자석과; 상기 레크기어의 영구자석과 일정거리 이격되어 설치되며 레크기어의 왕복이동에 의한 자기장 변화에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어진다.
상기 자속방향 검출부는 자속의 각도변화에 대응하여 전압값을 출력하는 자 기저항 소자와, 상기 자기저항 소자와 전기적으로 연결되어 출력되는 전압값을 통해 각도변화량을 검출하는 회로부를 포함하여 이루어지며, 상기 영구자석은 환형형태 또는 원통 형태, 막대자석 형태 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
이하, 이하에서는 본 발명에 따른 위치센서에 대하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 위치센서(100)는 크게 서로 다른 극 간에 대향 배치되는 영구자석(10)과, 상기 영구자석(10)이 일단에 결합되는 회전축(20)과, 회전축(20) 외연에 길이방향과 일정각도를 이루며 피검출체 단부(40)가 안내되는 안내로(25)와, 상기 회전축(20)과 일정거리 이격되어 설치되며 회전축(20)의 회전을 통한 자기장의 각도변화량에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부(30)로 구성된다.
여기서 상기 영구자석(10)은 회전축(20)의 단부에 고정결합되어 자속을 발생시키도록 마련되는데, 회전축(20)의 회전에 따라 동반회전하여 자속의 방향, 즉 자속의 각도를 변화시키고, 후술될 자속방향 검출부(30)에서 이 각도 변화량을 검출하여 위치변화를 감지할 수 있게 된다.
또한 상기 영구자석(10)은 본 발명의 일실시예에 따라 단부 중심에 원통 형태로 형성되는데, 단부 외연에 환형형태로 형성될 수도 있으며, N극과 S극이 대향 배치되어 자기장을 발생시키도록 구성된다.
한편 상기 회전축(20)은 위치변화를 감지하고자 하는 피검출체 단부(40)와 안내로(29)를 통해 연결되며 피검출체 단부(40)의 위치변화에 따라 일정각도 회전하도록 구성된다.
여기서 상기 안내로(29)는 회전축(20) 외연의 길이방향과 소정각도를 형성하는데, 상기 각도는 안내로(29)를 따라 피검출체 단부(40)가 이동할 경우 회전축(20)이 0ㅀ내지 30ㅀ의 범위 내로 회전하도록 형성됨이 바람직하다.
여기서 회전축(20)의 회전범위가 30ㅀ이내인 것은 후술될 자기저항 소자(31)의 출력전압값이 선형과 거의 유사한 범위인 0ㅀ내지 30ㅀ구간을 선택함으로써 자기저항 소자(31) 및 회로부(32)의 구성이 간단해져 컨트롤러를 거치지 않고도 선형적인 출력을 낼 수 있는 제조단가가 저렴하면서도 센싱범위는 넓은 위치센서(100)를 구성하기 위함이다.
이에 따라 일례로 50mm의 피검출체 단부(40) 위치변화를 0ㅀ내지 30ㅀ이내의 회전축(20) 각도변화로 변형할 수 있게 되며 50mm보다 더 큰 위치변화 또한 회전축(20)의 길이와 직경을 변화시킴으로써 얼마든지 가능함은 물론이다.
한편 상기 회전축(20)과 일정거리 이격된 지점에는 자속의 각도변화량을 검출하기 위해 자속방향 검출부(30)가 구비되는데, 자속방향 검출부(30)는 자속의 각도변화에 대응하여 전압값을 출력하는 자기저항 소자(31)와, 상기 자기저항 소자(31)와 전기적으로 연결되어 출력되는 전압값을 통해 각도변화량을 검출하는 회로부(32)로 구성된다.
여기서 상기 자기저항 소자(31)는 MR센서라고도 하는데, 자속방향에 따라 전압값을 달리 출력하며, 회로부(32)에서는 이를 계산하여 위치변화량을 검출할 수 있다.
(실시예 2)
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면 본 발명의 다른 실시예는 크게 서로 다른 극 간에 대향 배치되는 영구자석(10)과, 상기 영구자석(10)이 일단에 결합되는 플레이트(25)와, 플레이트 중심부에 길이방향과 일정각도를 이루며 피검출체 단부(40)가 안내되는 안내로(29)와, 상기 플레이트(25)와 일정거리 이격되어 설치되며 플레이트(25)의 위치변화로 인한 자기장의 각도변화량에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부(30)로 이루어진다.
여기서 전술한 실시예의 경우 피검출체 단부(40)가 안내로(29)를 따라 직선운동함에 의해 회전축(20)의 각도변화량을 자속방향 검출부(30)가 감지하도록 구성되는데 비해 본 실시예는 피검출체 단부(40)가 안내로(29)를 따라 직선운동함에 의해 플레이트(25)의 폭방향 위치변화에 따른 자속의 각도변화량을 자속방향 검출부(30)가 감지하도록 구성되는 것이다.
여기서 상기 플레이트(25) 중심부에 안내로(29)는 길이방향과 일정각도를 이루는데, 상기 각도에 따라 피검출체의 위치변화에 대응하는 플레이트(25) 위치변화가 결정된다.
바람직한 각도는 피검출체 단부(40)가 50mm로 변화할 때 플레이트(25)가 5mm 내지 15mm 정도로 변화하도록 구성한다.
이에 따라 자속방향 검출부(30)에서는 상기 플레이트(25) 단부에 결합되는 영구자석(10)에 의한 자속변화량을 감지하여 피검출체의 위치변화량을 검출한다.
여기서 상기 영구자석(10)은 플레이트(25) 단부에 폭방향으로 결합되는 막대자석인 것이 바람직하다.
아울러 본 발명은 위치센서가 정확히 감지하기 어려운 피검출체의 큰 위치변화량을 본 발명에 따른 위치센서가 감지할 수 있는 작은 변위로 축소시키는 데 있다.
따라서 상기에서 기술된 피검출체의 큰 선형 위치변화에 따른 위치센서의 구성 이외에도 피검출체의 큰 각위치변화를 감지할 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.
이는 아래에 후술될 실시예를 통해 가능해진다.
(실시예 3)
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 실시예는 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 주기어(50)와, 상기 주기어(50)에 축결합하며 주기어(50)의 직경보다 작은 직경을 가지는 보조기어(51) 와, 상기 보조기어(51)에 치형결합되어 피검출체의 회전량을 측정할 수 있도록 하는 감속기어부(52)와, 상기 감속기어부(52)의 회전축에 결합되는 영구자석(10)과, 상기 감속기어부(52)의 영구자석(10)과 일정거리 이격되어 설치되며 감속기어부(52)의 회전에 따른 자기장 변화에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부(30)로 구성된다.
이러한 본 실시예에 의해 피검출체의 큰 각위치변화, 즉 회전량을 작은 회전량으로 변형시켜 센싱할 수 있는 회전각도가 작은 자속방향 검출부(30)를 통해서도 위치변화량을 검출할 수 있도록 구성된다.
상기 본 실시예의 회전량 감소 원리는 피검출체와 동반회전하는 주기어(50)와 보조기어(51) 간에 축결합되되 보조기어(51)의 직경이 주기어(50)보다 0.2배 내지 0.5배 정도로 구성하고 이러한 보조기어(51)에 다시 주기어(50)의 직경 또는 그 이상으로 형성되는 제 1기어(52a)를 치형결합하게 되면 피검출체의 회전량이 감소될 것이다.
이러한 회전량의 감소비는 상기 보조기어(51)와 제 1기어(52a)간의 직경비에 대응함은 물론이며, 상기 직경비는 클수록 센싱범위가 감소하게 되어 좋으나, 너무 클 경우 원활한 동력전달이 이루어지지 않는 단점이 있다.
따라서 동력전달이 원활히 이루어질 수 있는 최대 직경비가 바람직할 것이다.
한편 보다 회전량을 감소시키기 위해 상기 제 1기어(52a)에 축결합된 제 2기어(52b)와 치형결합하는 제 3기어(52c)가 더 설치될 수 있다.
이에 따르면 보조기어(51)와 제 1기어(52a)간의 직경비에 따라 1차적으로 회전량이 감소되고, 제 2기어(52b)와 제 3기어(52c)간의 직경비에 따라 2차적으로 회전량이 감소되게 된다.
상기 제 3기어(52c)에 다시 축결합하며 직경이 작은 기어를 장착하고 이와 치형결합되는 기어를 다시 구비함으로써 보다 더 회전량을 감소시킬 수 있음은 물론이다.
한편 상기 제 3기어(52c)의 일측에 이와 고정결합하는 영구자석(10)을 설치하고 영구자석(10)과 일정간격 이격된 지점에 자속방향검출부(30)를 마련함으로써 큰 회전량을 작은 센싱범위로도 측정가능하게 된다.
(실시예 4)
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 실시예는 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 회전축(60)과, 상기 회전축(60)과 치형결합하는 감속기어(61)와, 상기 감속기어(61)의 회전축(60)에 결합되는 영구자석(10)과, 상기 감속기어(61)의 영구자석(10)과 일정거리 이격되어 설치되며 감속기어(61)의 회전에 따른 자기장 변화에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부(30)로 구성된다.
본 실시예는 상기 (실시예 3)과 마찬가지로 큰 회전량을 작은 회전량으로 변형시키는 실시예로서 이는 회전하는 피검출체에 연장형성되는 회전축(60) 단부에 웜기어 형태의 나사산(60a)을 형성시키고, 이와 치형결합하는 감속기어(61)를 구비함으로써 이루어진다.
상기 회전량 감소비는 상기 감속기어(61)의 직경과 외연에 형성된 나사산(61a) 간의 거리에 따라 결정됨은 물론이다.
따라서 바람직하게는 감속기어(61)의 직경을 크게 하며 나사산(61a)을 조밀하게 형성하여야 할 것이다.
물론 상기 직경 및 나사산의 조밀 형성 한계는 전술한 실시예와 마찬가지로 원활한 동력전달이 이루어지는 범위 내일 것이다.
아울러 상기 영구자석(10) 및 자속방향 검출부(30)의 구성은 전술한 실시예와 같이 감속기어(61)의 일측에 영구자석(10)이 고정 설치되어 동반회전하며, 이와 일정거리 이격된 자속방향 검출부(30)를 통해 회전량이 검출된다.
이외에도 큰 회전량을 작은 회전량으로 변화시켜 결과적으로 큰 센싱범위를 갖는 위치센서를 구성하는 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이 이루어질 수 있다.
(실시예 5)
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치센서를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 실시예는 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서, 피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 웜기어축(80)과, 상기 웜기어축(80)과 치형결합하는 레크기어(81)와, 상기 레크기어(81)의 일측에 결합되 는 영구자석(10)과, 상기 레크기어(81)의 영구자석(10)과 일정거리 이격되어 설치되며 레크기어(81)의 왕복이동에 의한 자기장 변화에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부(30)로 이루어진다.
전술한 (실시예 1)은 큰 직선 위치변화를 작은 회전량으로 전환하여 위치변화량을 검출하는 위치센서(100)를 구성한 것이고 (실시예 2)는 큰 직선 위치변화를 작은 위치변화로 전환하여 위치변화량을 검출하는 위치센서(100)이며 (실시예 3), (실시예 4), (실시예 5)는 큰 회전량을 작은 회전량으로 전환하여 피검출체의 회전량을 검출하는 위치센서(100)를 구성한 것이다.
이에 반해 본 실시예는 큰 회전량을 작은 위치변화로 전환하는 위치센서(100)를 구성한 것이다.
이는 피검출체에 일체로 형성되거나 고정결합되어 동반회전하는 웜기어축(80)과, 상기 웜기어축(80)의 회전에 따라 직선운동하도록 치형결합되는 레크기어(81)를 구비함으로써 피검출체의 큰 회전량이 레크기어(81)의 작은 직선운동량으로 전환된다.
상기 레크기어(81)에는 영구자석(10)이 일측에 결합되어 이와 이격되어 구비되는 자속방향 검출부(30)에 의해 직선운동량이 검출되고 이로부터 피검출체의 회전량을 산정할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상기에서 기술된 바와 같이 본 발명은 큰 직선위치변화 또는 각위치변화(회전위치변화)를 가지는 피검출체의 위치변화량을 검출하기 위해 큰 직선위치변화를 작은 직선위치변화 또는 작은 각위치변화로 전환하거나 큰 각위치변화를 작은 직선위치변화 또는 작은 각위치변화로 전환하여 구성이 간단하고 센싱범위가 작으며 제조단가가 저렴한 센싱수단을 통하여서도 큰 위치변화량을 검출할 수 있다.

Claims (9)

  1. 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서,
    서로 다른 극 간에 대향 배치되는 영구자석과;
    상기 영구자석이 일단에 결합되는 회전축과;
    회전축 외연에 길이방향과 일정각도를 이루며 피검출체 단부가 안내되는 안내로와;
    상기 회전축과 일정거리 이격되어 설치되며 회전축의 회전을 통해 자기장의 각도변화량에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어지는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
  2. 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서,
    서로 다른 극 간에 대향 배치되는 영구자석과;
    상기 영구자석이 일단에 결합되는 플레이트와;
    플레이트 중심부에 길이방향과 일정각도를 이루며 피검출체 단부가 안내되는 안내로와;
    상기 플레이트와 일정거리 이격되어 설치되며 플레이트의 위치변화에 의한 자기장의 각도변화량에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어지는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
  3. 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서,
    피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 주기어와;
    상기 주기어에 축결합하며 주기어의 직경보다 작은 직경을 가지는 보조기어와;
    상기 보조기어에 치형결합되어 피검출체의 회전량을 측정할 수 있도록 하는 감속기어부와;
    상기 감속기어부의 회전축에 결합되는 영구자석과;
    상기 감속기어부의 영구자석과 일정거리 이격되어 설치되며 감속기어부의 회전에 따른 자기장 변화에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 감속기어부는 보조기어와 치형결합되는 제 1기어와, 상기 제 1기어에 축결합하며 제 1기어의 직경보다 작은 직경을 가지는 제 2기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 감속기어부는 제 2기어와 치형결합하는 제 3기어가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
  6. 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서,
    피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 회전축과;
    상기 회전축과 치형결합하는 감속기어와;
    상기 감속기어의 회전축에 결합되는 영구자석과;
    상기 감속기어의 영구자석과 일정거리 이격되어 설치되며 감속기어의 회전에 따른 자기장 변화에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
  7. 전기적 신호로서 피검출체의 위치변화를 검출하기 위한 센서로서,
    피검출체의 회전에 따라 동반회전하는 웜기어축과;
    상기 웜기어축과 치형결합하는 레크기어와;
    상기 레크기어의 일측에 결합되는 영구자석과;
    상기 레크기어의 영구자석과 일정거리 이격되어 설치되며 레크기어의 왕복이동에 의한 자기장 변화에 따라 일정크기로 가변하는 소정의 위치측정용 전압이 발생되는 자속방향 검출부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
  8. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자속방향 검출부는 자속의 각도변화에 대응하여 전압값을 출력하는 자기저항 소자와, 상기 자기저항 소자와 전기적으로 연결되어 출력되는 전압값을 통해 각도변화량을 검출하는 회로부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영구자석은 환형형태 또는 원통 형태, 막대자석 형태 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기장의 각도변화를 이용한 위치센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9905263A (pt) * 1999-09-30 2001-06-12 Elevadores Atlas S A Sensor de posição pela permanência magnética
JP3757118B2 (ja) * 2001-01-10 2006-03-22 株式会社日立製作所 非接触式回転位置センサ及び非接触式回転位置センサを有する絞弁組立体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109737866A (zh) * 2019-02-21 2019-05-10 广东金力变速科技股份有限公司 一种高精度电子角度控制装置及其控制方法

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