KR20080076494A - 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치 - Google Patents

유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전체의 회전 속력의 측정시에 측정 오류를 일으키는 원인을 제거하여 회전체의 회전 속력 측정 오류를 방지함으로써 운전자가 차량 제동시 ABS 작동 및 차체제어를 원활히 할 수 있도록 한 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치에 관한 것이다.
본 발명의 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 회전체와 함께 회전함과 아울러 원주면에 규칙적으로 돌출된 돌기가 형성된 로터와, 상기 로터와 인접한 위치에 배치되어 상기 회전체의 회전 속력을 검출하는 회전 속력 검출 센서를 포함하는 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치에 있어서, 상기 회전 속력 검출 센서는, 상기 로터가 배치된 방향으로 유도 고주파 자계를 발산하는 코일을 포함하는 LC 발진회로와; 상기 코일에서 발산되는 상기 유도 고주파 자계의 자속 변화를 검출하는 검파회로와; 상기 검파회로에서 검출된 자속의 진폭에 대한 직류 자속을 출력하는 적분회로와; 상기 적분회로에서 출력한 상기 직류 자속의 크기에 대응하는 전압 또는 전류를 출력하는 출력회로를 구비한다.

Description

유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치{Rotation speed detection apparatus using a inductive high frequency magnetic field}
도 1a는 종래의 회전 속력 검출 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 도면.
도 1b는 종래의 회전 속력 검출 장치의 출력 파형을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 회전 속력 검출 센서를 자세히 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치가 출력하는 출력신호의 일례를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 영구자석 2 : 홀 소자
3, 103 : 로터 4, 104 : 돌기
100 : 회전 속력 검출 센서 112 : LC 발진회로
114 : 코일 116 : 검파회로
118 : 적분회로 120 : 증폭 및 비교회로
122 : 출력회로
본 발명의 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치에 관한 것으로, 특히 회전체의 회전 속력의 측정시에 측정 오류를 일으키는 원인을 제거하여 회전체의 회전 속력 측정 오류를 방지함으로써 운전자가 차량 제동시 ABS 작동 및 차체제어를 원활히 할 수 있도록 한 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치에 관한 것이다.
자동차의 차륜의 회전 속력 또는 크랭크 샤프트의 회전 속력을 측정하는 회전 속력 검출 장치는 도 1a에 도시된 바와 같은 구성이 널리 사용되고 있다.
도 1a를 참조하면, 종래의 회전 속력 검출 장치는 자기력선을 발생시키는 영구자석(1)과, 영구자석(1)의 S극에 장착된 홀(Hall) 소자(2)와, 홀 소자(2)와 인접한 위치에 회전체와 함께 회전함과 아울러 원주면에 규칙적으로 돌출된 돌기(4)가 형성된 로터(3)를 구비한다. 그리고, 종래의 회전 속력 검출 장치는 홀 소자(2)에 의해 유기되는 전류에 의해 온-오프(On-Off)되는 도시하지 않은 스위칭 소자를 구비한다. 이러한 종래의 회전 속력 검출 장치는 영구자석(1)의 N극에 발생한 자기력선이 로터(3)의 돌기(4)에 집중되느냐 혹은 영구자석(1)의 S극에 장착된 홀 소자(2)에 집중되느냐를 이용하여 회전체의 속력을 검출한다. 상세히 하면, 영구자석(1)의 N극에 발생한 자기력선은 로터(3)의 돌기(4)가 홀 소자(2) 가까이 오면 로 터(3)의 돌기(4)에 집중하고, 로터(3)의 돌기(4)가 홀 소자(2)에서 멀어지면 홀 소자(2)에 집중한다. 그리고, 홀 소자(2)는 자기력선이 로터(3)의 돌기(4)에 집중하면, 그에 따라 자기력선에 의해 유기되는 전류가 증가 및 감소함으로써 스위칭 소자를 온 또는 오프시키며, 자기력선이 홀 소자(2)에 집중하면, 그에 따라 자기력선에 의해 유기되는 전류가 증가 및 감소함으로써 스위칭 소자를 오프 또는 온시킨다. 즉, 홀 소자(2)에 유기되는 전류가 증가 및 감소함으로써 종래의 회전 속력 검출 장치는 도 1b와 같은 구형파를 출력하며, 구형파의 주기를 이용하여 회전체의 회전 속력을 검출한다.
하지만, 종래의 회전 속력 검출 장치는 영구자석(1)이 온도에 따라 세기가 다른 자기력선을 발생함으로써 온도에 따라 온-오프 스위칭 소자의 성능이 달라진다는 문제가 있다. 그리고, 종래의 회전 속력 검출 장치는 자기력선을 발생하는 영구자석(1)에 쇠조각 및 자성체 등의 이물질이 부착됨으로써 부착된 이물질에 의해 회전체의 회전 속력의 검출에 오류가 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제들은 운전자가 차량을 제동하려고 할 때, 운전자가 제동량을 정확하게 제어하지 못하게 함으로써 ABS 작동 및 차체제어를 원활히 수행할 수 없도록 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 회전체의 회전 속력의 측정시에 측정 오류를 일으키는 원인을 제거하여 회전체의 회전 속력 측정 오류를 방지함으로써 운전자가 차량 제동시 ABS 작동 및 차체제어를 원활히 할 수 있도록 한 유도 고주파 자계를 이 용한 회전 속력 검출 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 회전체와 함께 회전함과 아울러 원주면에 규칙적으로 돌출된 돌기가 형성된 로터와, 상기 로터와 인접한 위치에 배치되어 상기 회전체의 회전 속력을 검출하는 회전 속력 검출 센서를 포함하는 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치에 있어서, 상기 회전 속력 검출 센서는, 상기 로터가 배치된 방향으로 유도 고주파 자계를 발산하는 코일을 포함하는 LC 발진회로와; 상기 코일에서 발산되는 상기 유도 고주파 자계의 자속 변화를 검출하는 검파회로와; 상기 검파회로에서 검출된 자속의 진폭에 대한 직류 자속을 출력하는 적분회로와; 상기 적분회로에서 출력한 상기 직류 자속의 크기에 대응하는 전압 또는 전류를 출력하는 출력회로를 구비한다.
상기 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 상기 적분회로에서 출력된 상기 직류 자속을 증폭하고, 증폭한 상기 직류 자속의 크기가 온 신호에 해당하는 신호인지 오프 신호에 해당하는 신호인지를 비교하며, 비교 결과에 해당하는 신호를 출력하는 증폭 및 비교회로를 더 구비한다.
상기 출력회로는, 상기 증폭 및 비교회로에서 출력한 신호에 대응하여 온 신호 또는 오프 신호에 해당하는 전압 또는 전류로 변환하여 출력한다.
상기 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 상기 회전 속력 검 출 센서에 의해 유기되는 전압 또는 전류에 의해 온-오프되는 스위칭 소자를 더 구비한다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 회전 속력 검출 센서를 자세히 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 회전체와 함께 회전함과 아울러 원주면에 규칙적으로 돌출된 돌기(104)가 형성된 로터(103)와, 로터(103)와 인접한 위치에 배치되어 회전체의 회전 속력을 검출하는 회전 속력 검출 센서(100)를 구비한다. 그리고, 본 발명의 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 회전 속력 검출 센서(100)에 의해 유기되는 전압 또는 전류에 의해 온-오프되는 도시하지 않은 스위칭 소자를 구비한다.
회전 속력 검출 센서(100)는 로터(103)가 배치된 방향으로 유도 고주파 자계를 발산하는 코일(114)을 포함하는 LC 발진회로(112)와, 코일(114)에서 발산되는 유도 고주파 자계의 자속 변화를 검출하는 검파회로(116)와, 검파회로(116)에서 검출된 변화하는 자속의 진폭을 직류 자속으로 변환하는 적분회로(118)와, 적분회로(118)에서 변환된 직류 자속을 증폭하고, 증폭한 직류 자속이 온 신호에 해당하는 신호인지 오프 신호에 해당하는 신호인지를 비교하는 증폭 및 비교회로(120)와, 증폭 및 비교회로(120)에서 증폭 및 비교된 신호를 온 신호 또는 오프 신호에 해당하는 전압 또는 전류로 변환하여 출력하는 출력회로(122)를 구비한다.
LC 발진회로(112)는 고주파의 주파수를 발생시킨다. 그러면, LC 발진회로(112)의 코일(114)은 고주파의 주파수에 의한 유도 고주파 자계를 로터(103)가 배치된 방향으로 발산하다. 로터(103)의 돌기(104)가 회전 속력 검출 센서(100) 가까이 오면 코일(103)에서 발산된 유도 고주파 자계와 로터(103)의 돌기(104)에 의해 로터(103)의 돌기(104)에는 와전류가 발생한다. 로터(103)의 돌기(104)에서 발생된 와전류는 LC 발진회로(112)의 코일(114)에 발생한 유도 고주파 자계와 반대 방향의 자계를 발생시키며, 와전류에 의한 자계는 LC 발진회로(112)에서 발생한 유도 고주파 자계의 진폭을 감소 또는 상쇄시킨다. 검파회로(116)는 LC 발진회로(112)에서 발생한 유도 고주파 자계의 진폭을 감소 또는 상쇄에 의한 유도 고주파 자계의 자속의 진폭을 검출한다. 적분회로(118)는 검파회로(116)에서 검출한 유도 고주파 자계의 자속의 진폭을 직류 자속으로 변환한다. 이때, 적분회로(118)는 유도 고주파 자계의 자속의 진폭에 따른 직류 자속으로 출력한다. 증폭 및 비교회로(120)는 적분회로(118)에서 변환된 직류 자속을 증폭하고 증폭한 직류 자속이 온 신호에 해당하는 신호인지 오프 신호에 해당하는 신호인지를 비교하여 출력한다. 이때, 증폭 및 비교회로(120)는 직류 자속에 의해 온 신호에 해당하는 신호를 출력하며, 출력회로(112)는 온 신호에 해당하는 전압 또는 전류를 출력한다.
그리고, 로터(103)의 돌기(104)가 회전 속력 검출 센서(100)에서 멀어지면 코일(103)에서 발산된 유도 고주파 자계는 와전류의 영향을 받지 않는다. 그러면 검파회로(116)는 LC 발진회로(112)에서 발생한 유도 고주파 자계의 자속의 진폭을 검출한다. 적분회로(118)는 검파회로(116)에서 검출한 유도 고주파 자계의 자속의 진폭을 직류 자속으로 변환한다. 이때, 적분회로(118)는 유도 고주파 자계의 자속의 진폭에 따른 직류 자속을 출력한다. 증폭 및 비교회로(120)는 적분회로(118)에서 변환된 직류 자속을 증폭하고 증폭한 직류 자속이 온 신호에 해당하는 신호인지 오프 신호에 해당하는 신호인지를 비교하여 출력한다. 이때, 증폭 및 비교회로(120)는 직류 자속에 의해 오프 신호에 해당하는 신호를 출력하며, 출력회로(112)는 오프 신호에 해당하는 전압 또는 전류를 출력한다.
본 발명의 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 회전체와 함께 회전하는 로터(103)의 돌기(104)가 회전 속력 검출 센서(100)에서 가까워지면 온 신호에 해당하는 전압 또는 전류를 출력하고, 회전체와 함께 회전하는 로터(103)의 돌기(104)가 회전 속력 검출 센서(100)에서 멀어지면 오프 신호에 해당하는 전압 또는 전류를 출력한다. 따라서, 본 발명의 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 회전 속력 검출 센서(100)에 의해 유기되는 전압 또는 전류에 의해 온-오프되는 도시하지 않은 스위칭 소자를 통하여 도 4와 같은 구형파(a)를 출력한다. 따라서, 본 발명의 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 구형파의 주기를 이용하여 회전체의 회전 속력을 검출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 유도 고주파 자계를 이용하여 회전체의 속력을 측정함으로써 온도에 따라 자기력선의 세기가 증감함과 아울러 쇠조각 및 자성체 등의 이물질이 부착되 기 쉬워 회전 속력 검출 장치의 측정 오류를 발생시키는 영구자석을 회전 속력 검출 장치에서 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 운전자가 차량 제동시 ABS 작동 및 차체제어를 원활히 하도록 하여 운전자의 안전을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 자동차의 차륜, 크랭크 샤프트, 캠 사프트, 및 트랜스 미션 등의 회전 속력을 측정하는 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치는 유도 고주파 자계를 이용하여 회전체의 속력을 측정함으로써 회전체 속력의 검출 오류를 방지하여 운전자가 차량 제동시 ABS 작동 및 차체제어를 원활히 할 수 있다.

Claims (4)

  1. 회전체와 함께 회전함과 아울러 원주면에 규칙적으로 돌출된 돌기가 형성된 로터와, 상기 로터와 인접한 위치에 배치되어 상기 회전체의 회전 속력을 검출하는 회전 속력 검출 센서를 포함하는 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치에 있어서,
    상기 회전 속력 검출 센서는,
    상기 로터가 배치된 방향으로 유도 고주파 자계를 발산하는 코일을 포함하는 LC 발진회로와;
    상기 코일에서 발산되는 상기 유도 고주파 자계의 자속 변화를 검출하는 검파회로와;
    상기 검파회로에서 검출된 자속의 진폭에 대한 직류 자속을 출력하는 적분회로와;
    상기 적분회로에서 출력한 상기 직류 자속의 크기에 대응하는 전압 또는 전류를 출력하는 출력회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적분회로에서 출력된 상기 직류 자속을 증폭하고, 증폭한 상기 직류 자 속의 크기가 온 신호에 해당하는 신호인지 오프 신호에 해당하는 신호인지를 비교하며, 비교 결과에 해당하는 신호를 출력하는 증폭 및 비교회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 출력회로는,
    상기 증폭 및 비교회로에서 출력한 신호에 대응하여 온 신호 또는 오프 신호에 해당하는 전압 또는 전류로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 속력 검출 센서에 의해 유기되는 전압 또는 전류에 의해 온-오프되는 스위칭 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유도 고주파 자계를 이용한 회전 속력 검출 장치.
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