KR20090102851A - 기준 신호를 사용하는 유도 위치 센서 - Google Patents

기준 신호를 사용하는 유도 위치 센서

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KR20090102851A
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Abstract

커플러 소자의 위치와 관한 신호를 제공하는 장치는 여자기 코일 및 수신기 코일을 포함하며, 상기 장치는 상기 여자기 코일이 상기 수신기 코일과 상기 여자기 코일 간의 유도 결합에 의해 전력을 공급받으면 발생되는 수신기 신호를 사용하여 커플러 소자의 위치와 상관관계에 있는 신호를 제공하도록 구성된다. 일부의 예에서, 상기 수신기 코일은 제1 섹션 신호 및 제2 섹션 신호를 각각 발생하는 제1 섹션 및 제2 섹션을 가지며, 전자 회로는 상기 제1 섹션 신호와 상기 제2 섹션 신호를 사용하여 위치-독립 신호를 발생시키도록 구성된다. 이 위치-독립 신호는 그런 다음 베이스라인 전압으로부터 공제되어 비율계량 위치 감지를 위한 향상된 기준 신호를 제공할 수 있다.

Description

기준 신호를 사용하는 유도 위치 센서{INDUCTION POSITION SENSOR USING REFERENCE SIGNAL}
본 발명은 위치 센서, 특히 유도형 위치 센서에 관한 것이다.
유도형 센서의 수신기 코일에서 나오는 신호는 노이즈 및 제조상의 변동(manufacturing variations), 예를 들어 부품 분리 시의 변동으로 인해 변하기 쉽다. 이러한 공통 모드 요소를 보정한 위치 신호를 제공하는 개선된 센서는, 많은 다른 가능성 있는 응용 중에서도, 특히 전자식 스로틀 제어 응용(electronic throttle control applications)에서 상업적으로 각광받을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 태핑된 수신기 코일로부터 얻어질 수 있는 신호를 도시한다.
도 2는 커플러 위치에 종속인 신호 및 커플러 위치에 실질적으로 독립인 신호의 발생을 도시하는 도면이다.
도 3은 기준 신호 및 중앙 탭을 가지는 수신기 코일로부터의 수신기 신호를 얻기 위한 전자 회로를 도시하는 도면이다.
도 4는 분압기를 사용하여 여자기 신호로부터 얻어진 베이스라인 전압을 도시하는 도면이다.
도 5는 전류 콜렉션을 이용하여 여자기 신호로부터 얻어진 베이스라인 전압을 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 베이스라인 전압으로부터 위치-독립 신호를 공제함으로써 얻어진 갭 교정 기준 신호를 도시하는 도면으로서, 베이스라인 전압은 도 6a의 용량성 브릿지 및 도 6b의 전류 콜렉션을 사용하여 얻어진다.
도 7은 회전 센서용 2극 코일 수신기 설계, 및 선택 루프(비차동 구조) 기준 코일을 도시하는 도면이다.
도 8은 일반적으로 내부 및 외부 주변부를 가지도록 선택적으로 구성될 수 있는 5극 수신기 코일 설계 및 기준 코일을 도시하는 도면이다.
도 9a는 기준 코일(사용하는 경우) 및/또는 수신기 코일로부터 신호 세기를 증가하도록 위치된 강자성 금속판을 도시하는 도면이다.
도 9b는 강자성 코어를 사용하여 추가의 코일 구조의 사용을 도시하는 도면이다.
도 10a는 기준 신호를 변경하기 위해 베이스라인 전압을 사용하는, 코일 어셈블리 및 관련 전자 회로를 가지는 장치를 도시하는 도면이다.
도 10b는 베이스라인 전압을 발생하기 위해 전류 콜렉션을 사용하는, 도 10a와 유사한 회로를 도시하는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 비율계량 신호를 발생하는 전자 회로의 추가의 예시적 개략을 도시하는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 복수의 수신기 코일, 본 예에서는 2개의 수신기 코일을 각각 가지는 장치를 도시하는 도면이다.
도 13a는 출력 위상에서 용량성 커플링의 효과를 도시하는 도면이다.
도 13b는 용량성 커플링의 효과를 감소하기 위한 위상 시프터 회로를 도시하는 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 예시 회로로부터 얻어진 가능성 있는 신호를 도시하는 도면이다.
도 14d는 베이스라인 전압으로부터 위치 독립 신호를 공제하여 갭 정정을 향상시키는 방법을 도시하는 도면이다.
도 15는 향상된 갭 정정을 도시하는 도면이다.
도 16은 향상된 온도 정정을 도시하는 도면이다.
도 17 및 도 18은 3-극 홀 센서(Hall sensor)로부터 얻어진 기준 신호를 도시하는 도면이다.
도 19는 중앙 탭이 향상된 위치 센서의 일부로서 사용될 수 있는 페달 어셈블리에서 사용되는 수신기 코일을 도시하는 도면이다.
본 발명은 선형 및/또는 회전 위치 센서를 포함한, 기계 부품의 위치에 관한 전기 신호를 제공하는 유도 센서에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 전자식 스로틀 제어와 함께 사용될 수 있다. 위치가 감지되는 부품은 기계적으로 커플러 소자(coupler element)에 결합될 수 있다.
예시적 유도 위치 센서로는, 여자기 코일(exciter coil), 하나 이상의 수신기 코일, 및 커플러 소자를 들 수 있다. 커플러 소자는 부품 위치에 따라 여자기 코일과 수신기 코일(들) 사이의 유도 결합을 변경한다. 부품 위치는 수신기 코일(들)로부터 얻어진 수신기 신호에서 결정된다. 복수의 수신기 코일이 있는 경우, 각각의 코일은 수신기 신호를 제공하고, 하나의 수신기 신호는 위치 범위, 또는 그외 요인에 따라 선택될 수 있다. 수신기 신호는 적어도 위치 범위(positional range)를 넘는 부품 위치에 민감하고, 또한 여기 전압(excitation voltage), (코일 어셈블리와 커플러 소자 간의 갭과 같은) 제조상의 변동, 전기 노이즈, 온도와 같은 주위의 또는 국부적 조건, 또는 그외 요인에도 민감하다.
위치 신호의 정확성은 기준 신호를 사용하여, 예를 들어 비율계량 방식(ratiometric apporach)을 이용하여 향상될 수 있는데, 이 비율계량 방식에서는 비율(ration)이 수신기 신호와 기준 신호로 형성된다. 기준 신호는 바람직하게 적어도 관심의 대상이 되는 위치 방향(의도된 모션)을 따라, 부품 위치와는 실질적으로 독립적이지만, 수신기 코일에서 작동할 때 공통 모드 요소의 일부 또는 전부에 민감하다. 그러므로 공통 모드 요소에 의한 에러는, 수신기 신호와 기준 신호와의 비율로 형성된 비율계량 신호를 획득함으로써 감소되거나 실질적으로 제거될 수 있다. 그런 다음 공통 모드 요소의 효과는 비율을 형성함으로써 실질적으로 제거될 수 있다. 기준 신호는 예를 들어 수신기 코일(들)을 여기하는 것과 동일한 플럭스에 의해 여기되도록 구성된 별도의 기준 코일에 의해 제공될 수 있다.
본 발명의 일부의 예에서, 기준 신호는 별도의 기준 코일에 대한 필요성 없이 얻어진다. 기준 신호는 하나 이상의 수신기 코일로부터 얻어진 신호를 사용하여 결정된다. 이에 의해 코일 어셈블리가 간략화되고, 비용이 절감되며, 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 공통 모드 요소의 제거 정도가 향상될 수 있다. 다층 회로 보드에 기반한 코일 어셈블리 상의 층의 수가 감소되면, 열적 강인성(thermal robustness)이 향상될 수 있다. 예를 들어, 수신기 코일은 중앙 탭을 구비할 수 있으며, 이 중앙 탭의 양쪽에 감음부(wound section)가 대향하여 설치되어 있다. 그런 다음 수신기 신호 및 기준 신호는 모두 수신기 코일로부터 얻어질 수 있다.
일부의 응용에서, 커플러 소자 위치와는 실질적으로 독립된 제1 신호를 얻고 이 제1 신호를 제2 값에서 감산하는 단계를 통해 기준 신호를 변경하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 일부의 전자 스로틀 제어기에서, 코일 어셈블리와 커플러 소자 사이에는 갭이 존재한다. 회전 센서에 있어서, 이 갭은 회전의 중심축을 따라(또는 평행하게) 있을 수 있다. 수신기 신호는 갭이 감소할수록 증가하는 경향이 있다. 중앙 태핑 수신기 코일(center tapped receiver coil)을 사용하여, 부품 위치와는 실질적으로 독립된 제1 신호가 얻어질 수 있지만, 갭이 감소하면 감소하는 경향이 있다. 제1 신호를 더 높은 베이스라인 레벨에서 공제함으로써, 갭이 감소할 때 증가하는 제2 신호가 얻어질 수 있다. 이 더 높은 베이스라인 레벨은 예를 들어, 임피던스 브릿지(저항성 및/또는 용량성), 또는 절연 트랜스포머를 사용하여, 여자기 신호로부터 얻어질 수 있다.
예시적 방식에서, 복수의 부분을 가진 수신기 코일이 사용되고, 이렇게 얻어진 복수의 신호가 결합되어 부품 위치와는 실질적으로 독립된 기준 신호가 얻어진다. 예를 들어, 수신기 코일이 태핑되는 경우, 수신기 코일의 대향하는 감음부 사이에 탭(tap)이 위치할 수 있다. 이때 감음부로부터 얻어진 2개의 신호의 크기의 합은 커플러 위치와는 독립된 신호를 얻는 데 사용될 수 있다. 커플러 소자가 코일 어셈블리와 관련해서 이동할 때, 제1 권선 방향을 가지는 제1 섹션에의 유도 결합은 감소할 수 있는 반면, (제1 섹션에 대해) 반대의 권선 방향을 가지는 제2 섹션에의 유도 결합은 증가한다. 차동 방식으로 신호를 결합하면 커플러 소자 위치와 상관관계인 위치-감지 신호(position-sensive signal)를 얻는다. 제1 수신기 코일부에 대한 유도 결합이 감소하면, 위치 감지 신호는 제2 섹션으로부터 더 많은 기역을 포함할 것이다. 그렇지만, 신호의 크기를 가산함으로써, 커플러 위치와는 실질적으로 독립된 신호가 얻어진다.
다른 예시적 방식에서는, 복수의 수신기 코일이 사용되고, 이 복수의 수신기 코일로부터의 신호의 조합에 의해 기준 신호가 얻어진다.
예시적 수신기 코일은 2 부분으로 분할되는 중앙 탭을 가진다. 수신기 신호는 수신기 코일의 양단부에서 얻어지고, 이 2 부분은 수신기 신호에 대한 반대의 전압에 기여한다. 수신기 신호가 이 2 부분에서 유도된 전압의 크기 간의 차분일 때, 이러한 구성을 "차동"이라 할 수 있다. 기준 신호는 각각의 부분에서 전압의 크기들의 합으로 얻어진다.
다른 예에서, 기준 신호는 단일의 루프에 의해 제공될 수 있다. 기준 신호의 크기는 기준 코일에 근접한 강자성판(ferromagnetic plate)을 위치시킴으로써 증가될 수 있다. 일부의 예에서는, 일반적인 순환 루프의 외측에서 추가의 코일 구조체가 추가될 수 있고, 이러한 추가의 코일 구조체에 강자성 코어를 포함시키면 그 얻어진 기준 신호의 크기가 증가한다.
기준 신호는 비율계량 신호 처리가 적용되기 전에 변경될 수 있다. 일부의 예에서, 신호를 처리하는 데 사용되는 기준 신호는 커플러 소자가 제거될 때 낮은 값(가능한 제로와 같은 최소값)으로 되는 것이 유용할 수 있다. 차동 수신기 코일로부터의 수신기 신호는 통상적으로, 대향하는 감음부들로부터의 신호가 제거될 때, 커플러 소자가 제거되면 최소값으로 될 수 있다. 그러므로 코일 어셈블리로부터 얻어진 기준 신호는 비율계량 신호 처리(또는 다른 유형의 신호 처리)가 적용되기 전에 베이스라인 전압으로부터 공제될 수 있다. 베이스라인 전압은 (예를 들어, 여자기 코일에 직렬로 되어 있는) 절연 트랜스포머에 의해 제공될 수 있거나, 그렇지 않으면 (예를 들어, 여기 코일에 병렬로 되어 있는 용량성 또는 저항성 분압기에 의해) 여자기 코일에 인가된 여기 전압으로부터 유도될 수 있거나, 임의의 소스로부터 얻어진 미리 결정된 값일 수 있다. 이 공제 단계를 이용하면, 베이스라인 전압은, 공통 모드 요소의 효과가 더욱 정확하게 제거되면서, 위치-종속 신호에서 관찰된 바와 같이 유사한 경향 대 공통 모드 요소(a similar trend versus a common mode factor)를 가지는 기준 신호를 제공하도록 조정될 수 있다. 베이스라인 전압은 이론적으로 (또는 실제로) 관찰된 기준 신호 전압의 가장 높은 값과 거의 유사하게 되도록 선택될 수 있다.
커플러 소자의 위치에 관한 신호를 제공하기 위한 예시적 장치는 전력을 공급받으면 자기 플럭스를 발생시키도록 구성된 여자기 코일, 상기 여자기 코일이 전력을 공급받으면 수신기 코일과 상기 여자기 코일 사이의 유도 결합으로 인해 수신기 신호를 발생시키도록 구성되고, 제1 섹션 신호와 제2 섹션 신호를 각각 발생하는 제1 섹션 및 제2 섹션을 가지는 수신기 코일, 및 상기 수신기 신호를 사용하여 위치-종속 신호, 및 상기 제1 섹션 신호와 상기 제2 섹션 신호를 사용하여 위치-독립 신호를 발생시키도록 구성된 전자 회로를 포함한다. 유도 결합은 수신기 신호는 위치와 상관관계에 있도록 커플러 소자의 이동에 의해 공간 변조를 통해 변경되며, 위치-독립 신호는 커플러 소자의 위치와 실질적으로 독립이다. 향상된 기준 신호도 또한 커플러 소자의 위치와 실질적으로 독립적이며, 위치-독립 신호를 베이스라인 전압으로부터 공제함으로써 발생될 수 있다. 전자 회로는 위치-종속 신호를 및 기준 신호를 사용하여, 위치와 상관관계에 있는 비율계량 신호를 발생할 수 있다. 다른 예에서, 장치는 기준 코일을 포함하며, 상기 기준 코일은 기준 코일과 여자기 코일 사이의 유도 결합에 의해 여자기 코일이 전력을 공급받을 때 위치-독립 신호를 제공하도록 구성되어 있다.
본 발명의 예는 회전 위치 센서, 및 선형 위치 센서를 포함한다. 특별한 예를 전자 스로틀 제어기를 포함한다.
이동 가능한 부품의 위치에 관한 신호를 제공하는 장치는 여자기 코일, 및 이 여자기 코일 근처에 배치된 수신기 코일을 포함한다. 여자기 코일은 교류원과 같은 전기 에너지원에 의해 전력을 공급받으면 자속(magnetic flux)을 발생한다. 수신기 코일은, 수신기 코일과 여자기 코일 간의 유도 결합으로 인해, 여자기 코일이 전력을 공급받으면 수신기 신호를 발생한다. (다중-회선(multi-turn) 회전 센서를 포함한) 위치 센서는 선형 모션, 회전 모션(또는 선형 모션과 회전 모션의 조합)을 포함할 수 있다.
유도 결합은 수신기 신호는 부품의 위치와 관련되도록 부품의 이동에 의해 변경된다. 예를 들어, 커플러 소자는 부품에 기계적으로 결합될 수 있어서, 커플러 소자는 이동할 때 여자기 코일과 수신기 코일 사이의 유도 결합을 변경하고, 이에 따라 수신기 신호는 커플러 위치에 관련되고 그러므로 부품 위치에도 관련된다. 커플러 소자는 금속판, 일반적으로 U자형 금속 구조체, 도전 루프, 또는 전송기 코일과 수신기 코일(들) 사이의 유도 결합을 변경하는 그외 구조체를 포함할 수 있다. 커플러 소자는 여자기 코일과 수신기 코일 사이의 자속 결합을 차단하는 에디 플레이트(eddy plate)로서 작동할 수 있다.
수신기 코일은 복수의 부분을 포함할 수 있으며, 이 부분들 중 적어도 두 부분에서 유도 결합은 서로 반대의 전압을 유도하는 경향이 있다. 이 구조체는 출력 전압이 그 유도된 전압의 크기들 간의 차분을 고려할 수 있으므로, 차동 구조체로 턴 될 수 있다. 센서는 커플러 소자가 제거되는 경우 수신기 코일 출력이 실질적으로 제로가 되도록 구성될 수 있다.
코일 어셈블리는 여자기 코일, 하나 이상의 수신기 코일, 및 선택 기준 코일을 포함하여 형성될 수 있다. 코일 어셈블리는 기판 상에 형성될 수 있는 데, 예를 들어 신호 처리용 전자 회로를 지지하도록 사용될 수도 있는 인쇄회로기판 상의 금속 트랙과 같이 형성될 수 있다.
전자 회로는, 전압 대 선형 위치, 전압 대 각 위치, 곡선 경로를 따르는 위치, 또는 선형 모션과 회전의 조합인 그외 위치 중 하나로서, 측정될 위치와 실질적으로 선형 관계인 위치 신호를 발생시키도록 제공될 수 있다. 부품 위치는 페달(pedal)의 위치일 수 있으며, 이 페달의 이동은, 예를 들어, 전자 스로틀 응용, 스티어링 컬럼 권선 센서, 연료 탱크 센서 등에 있어서, 커플러 소자의 위치에 기계적으로 결합된다. 장치는 엔진의 속도 제어를 제공하도록 구성된 전자 회로를 포함할 수 있다.
일부의 실시예에서는, 기준 신호를 사용하여 부품 위치와 관련되어 있지 않은 수신기 신호의 변동을 보상한다. 이것들을 공통 코드 요소라 할 수 있는데 (예를 들어, 코일 어셈블리 및 관련 전자 모듈을 갖는 회로 보드 상에서) 전기 노이즈, 공급 전압 변동, 및 커플러 소자와 코일 플레인(들) 사이의 갭과 같은 제조 변동을 포함한다. 기준 신호는 여자기 코일이 전력을 공급받을 때 관심의 대상이 되는 부품의 위치와는 실질적으로 독립적이고, 공통 모드 요소를 위한 위치-종속 신호를 정정하도록 (기준 신호에 의한 수신기 신호의 아날로그 분할과 같은) 비율계량 신호 처리에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호는 측정의 방향을 따라 부품 위치에 집중될 수 있지만, 제조 변동에 의해 생기는 방향들과 같은 다른 방향들에서의 변동에 민감할 수 있다.
기준 신호는 바람직하게 여자기 코일과 하나 이상의 다른 코일 간의 유도 결합으로부터 생기는 신호를 사용하여 발생된다. 일부의 예에서, 별도의 기준 코일이 사용될 수 있다. 다른 예에서, 기준 신호는 수신기 코일로부터 얻어진 신호로부터 발생된다. 수신기 코일의 태핑을 사용하여 신호를 얻을 수 있으며 그런 다음 이 신호로부터 기준 신호가 얻어진다.
기준 신호는 코일 어셈블리와 커플러 소자 간의 갭 또는 오프셋을 추정하는 데 사용될 수 있고, 예를 들어 다중-권선 회전 센서(다중-권선 센서)에 이루어진 권선 수를 결정하는 데 사용될 수 있다. 기준 신호는 수신기 신호들(본 문맥에서의 용어는 수신기 코일의 부분들로부터 얻어진 신호를 포함함)을 결합함으로써, 또는 별도의 기준 코일로부터 얻어질 수 있다. 별도의 기준 코일 및 이 기준 코일로부터의 신호도 또한 (예를 들어, 스티어링 컬럼의 회전에 따라 변동하는 분리를 측정하기 위한 다중-권선 센서에서) 권선 모니터링, 센서 고장 진단 등에 사용될 수 있다. 수신기 코일(들)로부터의 기준 신호는 동일한 프로세스에 사용될 수 있다. 그러므로 기준 신호는 권선 수, 및 정확한 출력을 얻기 위해 사용된 적절한 전압 레벨에 매핑될 수 있다. 이에 의해 기어링 다운(gearing down) 없이, 또는 기어링 다운이 없으면 신호가 시작되는 그 이상의 출력을 가지는 다중-권선 센서는 반복한다(모듈러스 제한). 시스템의 전압 레벨은, 예를 들어 오프셋 값을 시스템 그라운드(system ground)에 부가함으로써 센서의 범위를 증가하도록 선택될 수 있다.
부품의 부품 위치를 결정하기 위한 예시적 장치는, 전기 에너지원에 의해 전력을 공급받으면 자속을 발생하는 여자기 코일; 수신기 코일과 여자기 코일 사이의 유도 결합에 의해 여자기 코일이 전력을 공급받으면 복수의 수신기 신호를 발생하는 복수의 수신기 코일; 부품 위치와 상관관계에 있는 위치를 가지며, 각각의 수신기 신호가 부품 위치와 상관관계에 있도록 여자기 코일과 수신기 코일 사이의 유도 결합을 변경하는 이동 가능한 커플러 소자; 및 수신기 신호와 기준 신호 중 적어도 하나로부터 유도된 비율계량 신호를 제공하는 전자 회로를 포함한다.
기준 신호는 커플러 위치와 상관관계에 있지 않은 수신기 신호의 변동, 예를 들어 노이즈, 공급 전압 변동, 및 제조 변동을 보상하는 데 사용될 수 있다. 기준 신호는 수신기 신호들의 조합으로부터, 또는 코일을 태핑함으로써 수신기 코일의 부분으로부터 얻어진 신호로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 기준 신호는 수신기 코일(들) 또는 이것들의 부분들로부터의 비-위상-감지 정류(non-phase-sensitive rectification)의 둘 이상의 신호로부터 얻어질 수 있다.
시스템의 전압 레벨은 모듈러스 각(modulus angle)을 넘는 회전 신호의 선형 범위를 증가시키도록, 예를 들어 RM의 하나의 신호를 다른 신호에 연결함으로써 조정될 수 있다. 본 문맥에서, 선형 범위는 수신기 신호가 이 선형 범위에 걸쳐 회전 각도와 선형인 범위이다.
센서 범위는 예를 들어 부품에 권선된 권선의 수 또는 다른 모듈러스 각을 트랙킹함으로써 확장될 수 있다. AM 신호(기준 신호)는 권선의 수에 매핑될 수 있다. 이것은 모듈러스 정보를 갖는 AM 출력과 직접적인 관계이며, 모듈러스 제한을 넘어 측정하기 위해 시스템의 전압 레벨을 결정할 것이다.
전자 모듈 (또는 모듈)은 신호 컨디셔닝을 위한 ASIC 모듈일 수 있으며, 즉 출력을 모으기 위해 센서 어셈블리를 구동하는 장치일 수 있다.
회전 센서의 코일 본체는 자계/전계를 발생하는 축 변조기(기준 코일이라고도 하고, AM 코일(들) 또는 근접성 감지 코일(들), 회전 변존기(RM, 수신기 코일), 및 캐리어(여자기 코일, 또는 전송기 코일)이라고도 함)를 포함할 수 있다.
전자 스로틀 제어기 응용을 위한 회전 센서와 같은 일부의 예에서는 기준 신호를 사용하여 커플러 소자와 수신기 코일 간의 갭의 변동을 정정할 수 있다. 이 갭은 코일의 축 방향을 따라 측정되고 그래서 별도의 기준 코일을 축 변조기(Axial Modulator)(AM, 또는 근접성 감지 코일)라 명명할 수 있다. 마찬가지로, 기준 신호를 AM 신호라 명명할 수 있다. 수신기 코일은 회전에 의존하는 신호를 제공하며, 회전 변조기(RM)이라 명명할 수 있다. 하나 이상의 수신기 코일이 있을 수 있다. 수신기 코일은 기준 신호의 발생을 허용하도록 하나 이상의 위치에서 태핑될 수 있다. 여자기 코일도 전송기 코일 또는 캐리어(CR)이라 칭할 수 있다. 그렇지만, 선형 센서와 같은 다양한 구성에 예를 채택할 수 있으며, 예를 들어 도시된 예와 같은 RM 코일에 대한 언급은 본 발명의 개념을 회전 센서에만 제한하지 않는다.
일부의 예는 변조기/복조기 신호 분석을 사용할 수 있다. 변조기에 의해 회전 각 신호(rotational angle signal)(또는 임의의 위치-종속 신호)를 포함하는 신호는 여자기 신호에 의해 배가될 수 있다. 복조기는 변조된 신호를 위한 위상 감지 정류기이며, 복조기 없이 2배의 양까지 선형 측정 각을 확장할 수 있다. 복조기는 자신들의 접속부를 가지는 트리머블 저항 및 LC 오실레이터를 가지는 모듈일 수 있다. 복조기와 같은 전자 모듈 컴포넌트는 적절한 신호가 공급되는 코일-본체와는 독립적으로 테스트될 수 있다.
무선-메트릭 감지는 수신기 신호(또는 이 수신기 신호로부터 유도되어 부품 위치를 감지하는 위치-감시 신호)와 기준 신호 간의 비율을 형성하는 것과 관련이 있으므로, 공통 모드 요소의 효과를 제거한다. 복조된 신호는 신호의 출력이 캐리어 전압(여자기 코일 전압)과는 훨씬 더 종속적인 방식으로 형성된다. 이 문맥에서, 기준 신호는 원하는 측정 방향을 따라 부품 위치와는 실질적으로 독립된 신호가다. 별도의 기준 코일로부터, 또는 수신기 코일의 부분으로부터의 결합 신호로부터, 그렇지 않으면 신호가 결합됨으로써 얻어질 수 있다. 전자 회로는 d.c(비교류) 위치-종속 신호 및 위치-독립 신호를 얻는데 사용될 수 있다. 비율계량 신호는 (아날로그 분압기 및 캘리브레이션 데이터를 저장하기 위한 디지털 메모리와 같은) 아날로그 또는 디지털 회로, 또는 이것들의 일부의 조합에 의해 형성될 수 있다.
도 1a는 비율계량 구성을 도시하고, 도 1b는 두 부분(12 및 14)으로 이루어진 수신기 코일(18)을 위한 차동 접속을 나타낸다. 도 1a 및 도 1b는 도면 부호 20으로 표시된 코일 어셈블리를 도시하며, 이 어셈블리는 여자기 코일(10) 및 부분(12 및 14)을 가지는 수신기 코일(18)을 포함한다. 이동 가능한 커플러 소자는 도면 부호 16으로 도시되어 있고, 관심의 대상이 되는 부품의 위치와 상관관계에 있는 위치를 갖는다.
본 발명의 다양한 예에서, 수신기 코일은 태핑될 수 있는 데, 예를 들어 중앙 태핑될 수 있고, 양쪽에 탭이 있는 2개의 코일 부분을 제공한다. 2개의 코일 부분은 대향하는 와인딩 방향들을 가질 수 있으므로, 여자기 코일로부터 자속에 의한 여기 하에 수신기 코일 내에 반대의 전위를 발생한다. 그런 다음 도 1b의 V3와 같은 위치-감지 신호는 도면 부호 16으로 도시된 커플러 소자의 위치에 민감한 수신기 코일로부터 얻어진다. 또한, 커플러 소자의 위치와는 실질적으로 독립된 신호는 코일 부분으로부터의 신호들의 크기들의 합으로부터 형성될 수 있으며, 본 예에서는 도 1a에서의 V1 및 V2이다.
2개의 수신기 코일 부분(12 및 14)은 반대의 와인딩 감지부를 가지는 데, 중앙 탭과 관련해서 제1 전압 및 제2 전압(도 1a에서 V1 및 V2)을 각각 제공한다. 이러한 두 전압의 차분은 여자기 코일(10)과 수신기 코일 간의 상대적 플럭스 커플링과 관련이 있다. 플럭스 커플링은 커플러 소자(16)를 사용하여 공간적으로 변조되므로, 두 전압 간의 차분은 커플러 위치와 상관관계에 있다. 예를 들어, 회전 센서에서, 커플러 소자는 회전할 수 있다. 선형 센서에서, 커플러 소자는 선형적으로 변환될 수 있다. 일부의 예에서, 커플러 소자 이동은 회전형 컴포넌트 및 선형 컴포넌트 모두를 포함할 수 있다. 도 1a에서, 두 신호의 상대적 크기는 결정될 수 있다. 도 1b에서, 출력 전압 V3은 수신기 신호이고, 때때로 수신기 신호로부터의 차동 신호 전압이라 하며, 커플러 소자 위치와 상관관계에 있도록 플럭스 커플링 상의 커플러 소자 효과에 의해 변조된다.
도 2는 중앙 탭을 가지는 수신기 코일을 사용하는 기준 신호 발생 및 수신기 신호 발생을 도시한다. 수신기 코일은 도면 부호 30 및 32로 각각 붙여진 제1 섹션 및 제2 섹션을 가진다. 이러한 부분들은 실질적으로 동일 평면 상에 있거나 기판 상에 있을 수 있으며, 예를 들어 인쇄회로기판의 방식으로 제조된다. 도시된 바와 같이, 내부 코일 주변 및 외부 코일 주변은 다각형이지만, 다른 예에서는, 코일 부분이 방사상의 그리고 원형의 아치형 부분을 포함할 수 있다.
두 개의 반대-감음 코일이 여자기 코일로부터 자속에 노출될 때, 그라운드와 관련해서 두 개의 반대의 전압이 유도되고 이것들은 전압원으로서 작동한다. 두 개의 반대의 유도 전압 간의 차분이기 때문에, 반대의 전압들의 합을 차동 전압이라 할 수 있다. 이 차분 신호는 커플러 소자의 각 위치와 상관관계에 있으며, 회전 센서에서는 회전 변조기(RM) 신호라 명명할 수 있다. 또한, 반대의 전압들의 크기의 합을 사용하여 기준 신호를 발생할 수 있으며, 마찬가지로 여기서는 공통 모드 전압 또는 AM(axial modulator) 신호로서 언급한다.
기준 신호는 커플러 소자의 회전 위치와 실질적으로 독립적이게 되도록 발생될 수 있는 반면, 코일 어셈블리 및 커플러 소자의 축 분리 및 여자기 신호 전압과 같은 그외 공통 모드 요소에 민감하다. 공통 모드 신호는 위치 감지 신호 및 위치 비감지 신호 모두에 영향을 미치며, 비율계량 신호를 형성함으로써 이러한 공통 모드 효과의 제거를 허용한다. 기준 신호는 수신기 코일의 부분들로부터의 신호들로부터, 또는 본 명세서에서 언급한 바와 같은 그외 방법들에 의해, 별도의 기준 코일에 의해 발생될 수 있다. 수신기 코일도 또한 회전 센서에서 사용될 때, 회전 변조기 코일, 또는 RM 코일이라 명명할 수 있다. 그렇지만, 전문 용어 RM을 이하의 예에서 사용하더라도, 본 발명의 개념은 회전 센서에 제한되지 않으며 선형 센서에서도 사용될 수 있다.
기준 신호(공통 모드 신호)는 도 2에 도시된 바와 같은 중앙 탭을 가지는 수신기 코일로부터 발생될 수 있다. 두 개의 코일 부분(30 및 32)이 서로 반대의 방향(예를 들어, 시계 방향 및 반시계 방향)으로 감길 때, 각각의 부분에서의 유도 신호는 그라운드에 대해 극성이 반대이며, RM+ 및 RM-으로 표시될 수 있다. 이것들은 도 1a에 도시된 V1 및 V2와 유사하다. 신호 RM은 수신기 신호이고, 부품 위치와 상관관계에 있다. 각각의 신호는 교호 신호일 수 있지만, 어느 특별한 시간에서는, 유도 전압들이 반대일 수 있다. 위치 정보는 차동 신호(두 개의 반대의 신호가 동일한 크기를 가지는 경우 제로이다)로부터 결정될 수 있는 반면, 기준 신호는 두 개의 신호의 크기의 합에 의해 제공된다.
도 3은 기준 신호 및 수신기 신호를 얻기 위한 전자 회로를 도시한다. 코일 어셈블리는 도 1a 및 도 1b와 관련해서 전술한 바와 같이 도면 부호 12 및 14로 각각 붙여진 제1 섹션 및 제2 섹션을 가지는 여자기 코일(10) 및 수신기 코일을 포함한다. 제1 증폭기(40)는 부품 위치와 상관관계인 신호를 발생한다. 제2 증폭기(42)는 관심의 대상이 되는 부품 위치와 일반적으로 독립적지만, 공통 모드 요소와는 상관관계에 있는 신호를 발생한다. 출력은 도면 부호 44 및 46으로 각각 도시된 RM(수신기 신호) 및 AM(기준 신호)이다. 수신기 코일로부터의 신호는 RM+ 및 RM-로 붙여져 있고, 두 개의 수신기 코일 부분으로부터의 반대의 신호를 나타낸다.
수신기 코일 섹션 신호는 본 발명이 회전 위치 센서에 제한되지 않지만, RM+, RM-로 표시될 수 있다. 차동 신호(수신기 신호)는 위치 범위에 걸쳐 위치와의 상관관계를 가진다. 차동 신호는 서로 대향하는 경향이 있는, RM+과 RM-의 조합 후의 결과적인 신호이다. 위치 신호는 넓은 각 범위에 걸쳐 고유하게 정의된 범위 대 각 범위에 제한되지 않는다. 그렇지만, 다중-권선 센서에서, 기준 신호는 각 범위(예를 들어, 다중-권선 센서의 회전의 수)를 결정하는 데 사용될 수 있으며, 이에 따라 장치는 넓은 위치 범위에 걸쳐 각도를 고유하게 결정할 수 있다.
기준 신호 크기 및 갭
갭에 반비례하는 기준 신호를 얻기 위해, 하나의 위치-독립 신호를 베이스라인 전압, 예를 들어 여자기 신호 전압으로부터, 또는 이것의 일부로부터 유도된 베이스라인 전압으로부터 공제할 수 있다. 예를 들어, 분압기를 사용하여 여자기 전압의 미리 결정된 부분을 얻을 수 있고, 이 미리 결정된 부분으로부터 제1 기준 신호를 공제하여 부품 위치와는 실질적으로 독립된 향상된 제2 기준 신호를 얻는다. 기준 신호는 여기에서 일반적으로 부품 위치와는 실질적으로 독립된 신호를 서술하는 데 사용되며, 본 발명의 신호에 대한 일부의 예에서 제1 위치 독립 신호(기준 신호로서 유용할 수 있음)는 베이스라인 전압으로부터 공제되어 공통 모드 요소와 같은 환경 변수와의 원하는 관계를 가지는 제2 기준 신호를 얻는다.
예시적 방법에 대해 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같은 커패시터 페어(또는 저항 페어)로부터 형성된 분압기를 사용하여, 여자기 신호 전압은 값 CRr로 감소되며, 여기서 CRr = CR/2 x C1/(C1+C2)이다. 이 값은 방정식 CRr = RM+ max + RM- max를 만족하도록 설계되며, 기준 신호 전압(여기서는 RM으로 표시됨)은 다음 식을 만족하도록 설계된다.
AM = CR - (RM+ X + RM- X)
여기서, RM+ X는, 최대 자속을 생성하는 커플러 위치(예를 들어 회전자 위치(rotor position))에서, 커플러가 백워드 RM 코일을 제로 갭(zero gap)으로 완전하게 커버할 때, 포워드 RM 코일의 유도 전압을 나타낸다.
여기서, RM- X는, 최대 자속을 생성하는 온도에서, 커플러가 포워드 RM 코일을 제로 갭으로 완전하게 커버할 때, 백워드 RM 코일 부분의 유도 전압을 나타낸다. 원하는 속성을 가지는 AM 신호를 생성할 수 있는 구현의 예에 대해 후술한다; 그리고 CRr은 여자기 신호로부터 유도된 베이스라인 전압이다.
그렇지만, 본 발명은 베이스라인 전압의 어떤 특별한 유도에 제한되지 않는다. 예를 들어, 베이스라인 전압은 여자기 신호를 사용하여 얻어질 수 있으며, 그외 바람직하게 동일한 전원 공급 상의 오실레이터 또는 회로, 전원 공급 레벨, 베이스라인 전압을 규정하는 저장된 메모리 위치, 또는 그외 소스를 사용하여 얻어질 수 있다.
도 4는 분압기는 베이스라인 전압 CRr 신호가, 2개의 반대의 RM 코일 부분의 절대값의 합과 자신들의 최대치에서 일치하도록 설계될 수 있다. 여자기 코일(60)의 한 부분을 교차하는 용량성 브릿지 내의 출력(64)에서 얻어진 이 CRr 신호는 도시된 바와 같은 용량성 분할에 의해서나 또는 한 쌍의 저항을 사용하여 저항성 분할에 의해 얻어질 수 있다. 본 예에서, CRr은 전압 콜렉션에 의해 얻어지며, 중앙 탭(62)은 그라운드에 접지된다.
도 5는 전류 콜렉션을 사용하는 CRr 신호의 발생을 도시한다. 이 예는 여자기 코일(80), 및 제2 여자기 코일(82)과 보조 기준 신호 코일(84)을 사용하는 CRr 발생기를 사용한다. 본 예에서, 코일(82 및 84)의 조합은 절연 트랜스포머에 의해 제공된다. 여기서, CRr 신호는 절연 트랜스포머의 제2 와인딩의 출력(86)으로부터 얻어지며, 제1 와인딩은 제2 여자기 코일이다.
다른 예에서는, 보조 기준 코일(80)이 여자기 코일(80) 근처에 있도록 위치하여 여자기 코일(80)로부터의 플럭스에 의해 전력을 공급받으며, 그래서 제2 여자기 코일(82)이 생략된다.
도 6a는 CRr로 표시된 베이스라인 전압을 사용하는 갭 정정 기준 신호(AM) 발생을 도시하고 있다. 이것은 전압 커플링 회로인데, 이론적으로는 도출되지 않지만 실제로는 여자기 코일(CR) 인덕턴스가 거의 일정할 때 사용될 수 있다. CRr은 여자기 신호로부터 도출된 베이스라인 전압을 나타낼 수 있다. 정류 또는 그외 신호 처리를 사용하여 원한다면 d.c. 베이스라인 전압 레벨을 얻을 수 있다.
도면 부호 100으로 전체적으로 도시된 코일 어셈블리는 여자기 코일 및 수신기 코일을 포함하며, 도 1에 도시된 구성과 유사하다. 그러므로 여자기 코일(10) 및 수신기 코일(12 및 14)은 도 1과 관련해서 더욱 완전하게 설명된 바와 같이 사용될 수 있다. CRr 신호는 도 4에 도시된 바와 같이 여자기 코일의 부분의 용량성 브리징에 의해 얻어진다. 증폭기(106)는 향상된 기준 신호(110)를 얻기 위해, CRr 신호로부터 차동 신호의 공제를 얻는다. 연산 증폭기(104)는 도 3과 관련해서 서술된 바와 같이, 108에서 수신기 신호(RM 신호)를 제공하는 데 사용된다. 출력(108)은 도 3의 출력(44)과 동일할 수 있지만, 기준 신호(AM)는 CRr 신호로부터 공제된 것이다.
도 6b는 절연 트랜스포머를 사용하는 전류 커플링 회로를 도시한다. CRr 유도 전압은 CR과 동위상(in phase)을 유지하고 우수한 전압원을 유지하며, 증폭기에 대해 낮은 임피던스를 가진다.
도 6a 및 도 6b의 회로를 사용하여 (출력(110 및 112) 각각에서) 얻어진 기준 신호는 갭-정정 기준 신호라 할 수 있으며, 베이스라인 전압의 적절한 부분에 의한 바와 같이 갭-정정 기준 신호는 수신기 코일을 포함하는 코일 어셈블리와 커플러 소자 사이의 갭이 감소할 때 크게 된다. 이것은 수신기 신호(이 경우, 도면 부호 108에서의 신호)와 동일한 경향이며, 따른다. 그러므로 갭 정정 기준 신호는 갭 변동을 정정하는 데 사용될 수 있다.
본 예에서, 코일 어셈블리는 도 1a에 도시된 바와 동일할 수 있는 여자기 코일 및 수신기 코일을 포함하며, 또한 CRr 신호는 전류 콜렉션을 사용하여 발생된다. 이 예는, 예를 들어 도 5와 관련해서 전술한 바와 같이, 예를 들어 수신기 코일에 유도적으로 결합된 여자기 코일과 분리되어 있는 절연 트랜스포머의 형태로 되어 있는, 제2 여자기 코일(122) 및 보조 기준 신호 코일(126)을 사용하는 CRr 발생을 사용한다. CRr 신호는 출력(128)으로부터 얻어지며, 공통 모드 요소의 정정을 위해 기준 신호를 발생시키도록 증폭기(106)에 의해 사용된다.
추가의 예에서, 제2 여자기 코일은, 예를 들어, 절연 트랜스포머를 사용하지 않음으로써 삭제되며, 보조 기준 코일은 여자기 코일 근처에 위치하여, 이 여자기 코일로부터의 플럭스에 의해 전력을 공급받는다.
비율계량 코일 설계
도 7은 향상된 회전 센서에 수신기 신호(RM, 회전 변조기 신호) 및 기준 신호(AM, 축 변조기 신호)를 제공하기 위해, 전체적으로 도면부호 140으로 표시된 두 개의 극성 코일 설계를 도시한다.
본 예에서, 기준 코일은 단일 루프(142)이며, 수신기 코일은 차동 구조를 포함한다. 주변의 화살표들은 유도 전위의 상대적 방향(시간에 따라 교대됨)을 나타내며, 이에 따라 수신기 신호 출력은 반대의 감음부에서의 반대의 전위의 합이다. 예를 들어, 인접하는 외부의 아치형 부분(144 및 146)에서의 유도된 전위는 출력 RMF 및 RMB로부터 얻어진 결과적인 수신기 신호에서 반대로 되는 경향이 있다. 마찬가지로, 인접하는 내부의 아치형 부분에서의 신호들은 반대이다.
코일 어셈블리는 여자기 코일을 더 포함하며, 이 여자기 코일은 일반적으로 원형이고 기준 코일과 유사한 (또한 예를 들어, 수신기 코일의 외부 반경과 유사한) 반경(radius)을 갖는다.
일부의 예에서, 비차동 기준 코일로부터의 위치 독립 신호의 진폭은 베이스라인 레벨로부터 공제될 수 있다.
도 8은 전체적으로 도면부호 5-극성 수신기 코일 설계를 도시하며, 외부 기준 코일(162) 및 수신기 코일은 차동 구조를 가진다. 기준 코일의 인접하는 실질적 주변부는 수신기 신호에 반대의 전위에 기여한다. 본 예에서, 코일은 다각형 코일이고, 이것은 일부의 예에서 (프레임워크 상의 금속 로드를 사용하는 어셈블리와 같이) 제조를 용이하게 하고, 설명도 용이하게 한다. 다른 예에서, 코일은 대신 아치형(또는 원형의 쇄기 형상)일 수도 있다. 본 예에서, RM 코일 쌍은 접지를 중심으로 차동이며, 반면 AM 코일(단일의 루프 기준 코일(162))은 차동은 아니지만, 전자 회로를 사용하면 효과적으로 차동으로 될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호는 다른 예에 의해 제공된 CRr 신호와 같이, 베이스라인 값으로부터 공제될 수 있다.
기준(AM) 신호는 출력(168)에 제공되며, 수신기 신호는 출력(170 및 172)에 제공되며, 출력(174)은 수신기 코일에 중앙 탭을 제공한다.
코일 어셈블리는 다각형 또는 원형일 수 있는 여자기 코일을 더 포함할 수 있으며, 기준 코일 또는 수신기 코일의 반경과 유사한 반경 또는 등가의 치수(또는 중심에서부터 주변까지의 거리의 평균과 같은, 등가의 치수)를 가진다.
도 9a는 수신기 코일 및 기준 코일로부터의 신호 세기를 증폭하기 위해 위치하는 철분-함유 금속 플레이트(200)를 도시한다. 강자성 플레이트(페로 플레이트(ferro plate))는 커플러 소자(210)로부터 코일 어셈블리 구조체의 반대측 상에서 지지된다. 본 예에서는, 이 방식이 선형 센서에도 이점이 있지만, 커플러 소자는 회전자이다. 코일 어셈블리는 기판(202)(예를 들어, 회로 보드) 상의 기준 코일(AM, 본 예에서는 단일의 루프)(208)을 포함하며 다른 기판들(206 및 204)은 선택적으로 다른 컴포넌트를 지지하도록 제공된다. 강자성 플레이트는 단일의 증폭기 플레이트로서 작용하며, (고주파에서의 페라이트를 포함하는) 임의의 강자성 재료, 또는 유도 커플링을 증가시킬 수 있는 그외 재료를 포함할 수 있다.
도 9b는 지지 기판에 삽입된 페로(예를 들어, 강자성 강철) 또는 페라이트 재료와 같은 인덕터 코어를 도시하고 있으며, 이것은 인쇄배선보드와 같은 회로 보드일 수 있다. 1MHz 이상과 같은 고 여자기 코일 주파수에서, 페라이트 재료는 강자성 재료와 같이 작용할 수 있어, 센서 크기가 감축될 수 있다. 또한, CR(여자기) 코일에 대한 온도 영향이 더욱 독립적이게 되도록 인덕턴스가 증가된다.
도 9b는 일반적으로 기판(220) 상의 컴포넌트의 위치를 도시한다. 도면 부호 222로 간단하게 도시된 코일 어셈블리는 외부 주변에 수신기 코일(상세히 도시되지 않음) 및 단일의 루프 기준 코일(마찬가지로 간략하게 도시되어 있음)을 포함한다. 향상된 기준 신호를 얻기 위해, 도면 부호 224와 같은 추가의 코일 구조가, 루프로 태핑함으로써 기준 코일에 대한 일련의 배열에 연결된다. 추가의 코일 구조는 기준 신호를 높이기 위해, 기판상에서 지지되는 강자성 디스크 또는 플레이트와 같은 강자성 코어를 가진다. 전자 회로는 도면부호 228과 같은 위치에서 동일한 기판(인쇄회로기판일 수 있음)에 의해 지지될 수 있다. 출력은 도면 부호 230에서 기판의 에지에 제공되어, 예를 들어 어셈블리가 수신 슬롯에 삽입될 수 있다.
일부의 예에서, 추가의 코일 구조가 베이스라인 전압원으로서 사용될 수 있다. 일부의 예에서, 강자성 코어를 가지는 추가의 코일 구조를 사용하는 유사한 방식을 사용하여, 수신기 코일의 인덕턴스를 향상시킬 수 있다. 얻어진 CRr이 충분한 경우에는 에어 코어(air core)가 사용될 수 있다.
전자 회로 및 신호 컨디셔닝
도 10a는 위의 도 6a에 도시된 바와 같이 본 예에서, 전체적으로 도면 부호 100으로 표시된 코일 어셈블리를 포함하며, 다시 도 6a와 관련해서 전술한 바와 같이, CRr 신호는 도면 부호 102로 표시된 용량성 브릿지로부터 얻어진다. 도 6a의 구성의 증폭기(104 및 106)의 출력은 여기서 차동 증폭기로서 사용되는, 길버트 셀(Gilver Cell) 증폭기(240 및 242)를 통과한다. 길버트 셀 회로로 진입하기 전에, AC(용량성) 커플링은 길버트 셀 회로를 가상의 그라운드 레벨과 격리시키고 전압 레벨은 길버트 셀에 적절한 것에 조정된다. 다른 예에서는, 연산 증폭기 또는 그외 회로가 길버트 회로 대신 사용될 수 있다. 전자 회로는 전체적으로 또는 부분적으로 ASIC로서 구현될 수 있다.
도 10b는 전체적으로 도면 부호 120으로 표시된 코일 어셈블리를 사용하는 도 10a의 회로의 전류 커플러 버전을 도시하며, 도 6b와 관련해서 서술된 바와 같이 도면 부호 128에서 CRr 신호를 제공하도록 절연 트랜스포머를 사용한다. 다른 관점들은 도 10a의 회로와 유사하다.
추가의 전자 회로 구성
설명된 다양한 예에 있어서, 제너 재핑(zener zapping) 또는 그외 프로그래머블 논리 회로를 사용하여, 가상 그라운드 레벨과 같은 전압 레벨을 변경하고 신호 레벨을 제어한다. 다른 형태의 스태틱 메모리가 사용될 수 있다. 자동차의 전자 스로틀 제어기로서 사용되는 대표적인 예에서, 입력 신호는 1의 최대 비율에서 그 최대치가 20 mV일 수 있다. 최대 RM 신호의 크기 및 최대 AM 신호의 크기는 동일할 수 있다.
도 11a는 유닛(260) 내에서 제어되는 전자 회로의 추가의 예시적 개략도를 도시한다. 장치는 또한 명세서의 다른 부분에서 더욱 상세히 설명된 바와 같은, 코일 어셈블리(100), 증폭기(104 및 106), 길버트 셀 회로(240 및 242)를 포함하며, 간략화를 위해 여기서는 반복 설명하지 않는다. 여기서, 길버트 셀 회로의 대표는 보조 컴포넌트를 포함한다. 본 예에서, 길버트 셀 회로(240 및 242)의 출력은 아날로그 디바이더(디지털 디바이더도 사용될 수 있음)와 같은 비율계량 회로를 통과한다.
본 예에서, 디폴트 구성은 비활성화된 논리 컨디션(deactivated logic condition)일 수 있으며, 논리-구동 선택 가능한 스위치는 항상 RM1 신호를 연결한다. 이 방법에서, ETC(전자 스로틀 제어기) 기능은 도면 부호 268에서 출력을 사용하여 얻어질 수 있으며, 공통 모드 요소는 실질적으로 제거되어 있다.
도 11b는 도면 부호 128에서 CRr 신호를 제공하도록 절연 트랜스포머를 사용하는, 도 11a의 다른 버전의 회로를 도시하며, 도 5b 및 도 6b와 관련해서 상세히 전술하였다. 도면 부호 270에서의 비율계량 출력은 ETC(전자 스로틀 제어기) 응용에서 사용될 수 있다.
도 12a는 다중-권선 센서를 포함한, 확장된 각도 범위 응용을 위해 사용될 수 있는 확장된 구성을 도시한다. 전체적으로 도면 부호 300으로 표시된 코일 어셈블리는 여자기 코일(302) 및 한 쌍의 수신기 코일(304 및 306)을 포함하며, 이것들 사이의 상대적 위상 오프셋을 가진다. RM1 및 RM2로 붙여진 두 개의 수신기 신호가 얻어지고, 넓은 각도 범위에 걸쳐 선형 응답이 얻어질 수 있다.
전자 회로가 도면 부호 301로 도시되어 있다. 도면 부호 308에서 회로부는 도 6a와 관련해서 서술된 회로부와 유사하며, 도면 부호 312에서 제1 수신기 신호 RM1을 제공한다. 제2 RM 발생 회로는 제2 수신기 코일과 연관된, 도면 부호 310에 제공되어, 도면 부호 314에서 RM2를 발생한다. 도 6a와 관련해서 전술한 바와 같이, 여기서는 하나의 AM만이 발생된다. 신호 RM1 및 RM2는 기준 신호 AM과 함께, 316과 같은 길버트 셀 회로를 통과하여 디바이더 회로(318)(RM1 및 AM) 및 (320)(RM2 및 AM)로 보내진다. 비교기(322)에 결합된 논리 구동 스위치(332)는 하나의 모듈러스(고유의 각도-종속 신호의 범위)를 톱니 신호형으로 스팬(span)하기 위해 동작한다. 스위치는 RM1을 사용하여 얻어진 비율계량 신호, RM1, RM2를 사용하여 얻어진 반전 신호, 또는 RM2를 사용하여 얻어진 반전 신호를 선택하고, 그 선택된 신호는 직접적으로 또는 펄스 폭 변조로서 330에서 출력된다. 이 방식을 사용하여 추가의 수신기 코일로부터 추가의 RM 신호를 얻을 수 있다.
이 모드에서, 신호 컨디셔너는 여기서 4개의 선형 신호 세그먼트를 포함하는 하나의 모듈러스 내의 고유한 위치를 논리 동작을 통해 식별할 수 있다. 논리 회로는 스택 카운터(stack counter)를 사용하여 정확한 각도 범위를 결정할 수 있고, 출력 신호에 가산하도록 오프셋 값을 제공하여 넓은 각도 범위에 걸쳐 선형 응답을 얻을 수 있다. 회전 센서의 경우, 수신기 코일들 간의 위상 오프셋은 각각의 코일에 대하여 극성의 2배수로 나눈 360도와 관련될 수 있는 데, 예를 들어, 한 쌍의 2-극 코일에 대해 90도일 수 있다.
PWM(324)에 의해 결정된, PWM 주파수는 외부의 수동 소자 트리밍(trimming), 제너 잽 설정을 가진 내부의 수동 소자 또는 그외 스태틱 논리를 통해 선택될 수 있다. 주파수 범위는 예를 들어 100 Hz 내지 1 KHz일 수 있다. 이 확장된 구성은 갭 비율계량 측정 특징으로 인하여 스티어링 결합 센서(steering combined sensor)(결합 토크 및 스티어링 각도 센서)에서 직접적으로 사용될 수 있다.
디바이더 회로(326)는 AM 신호 및 CRr 신호의 비율을 형성함으로써, 도면 부호 328에서 갭 출력을 제공하도록 사용된다. 갭 출력은 다중-권선 센서 응용에서 권선의 수와 같은 모듈러스 값을 결정하도록 사용될 수 있다.
마이너 선택 동작 모드를 가진 레이션메트릭 칩 주위에 통합된 세 개의 기능은 작은 각도의 동작 및 큰 각도의 동작 모두를 허용한다. 추가의 RM 처리 블록은 (360도 범위와 같은) 하나의 완전한 모듈러스 처리, PWM 처리, 및 AM 신호에 대한 CRr 신호의 비율을 사용하는 갭 검출을 허용한다.
도 12b는 도 12a의 회로의 전류 커플링 버전을 도시한다. 전자 회로(301)는 도 12a에서와 동일하며, 코일 어셈블리(340)는 절연 트랜스포머(342)를 사용하여 CRr 신호를 발생한다. 이 구성은 도 5 및 도 6b와 관련해서 설명된 것과 유사할 수 있다.
제너 재핑, 또는 그외 스태틱 메모리 또는 프로그래머블 논리를 사용하여 전압 레벨을 조정할 수 있다. 예시적 값들을 보면, 제조상의 허용공차 조정을 위한 넓은 제너 재핑에 있어서는 5비트이고; 상위 플라토(upper plateau)에 있어서는 3 비트; 하위 플라토에 있어서는 4 비트; ±3.2도(회전 센서 조정에서)를 커버하기 위해, 각도 이동에 따른 신호의 캘리브레이션에 있어서는 6 비트이다.
도 13a는 출력 위상에서의 용량성 커플링의 효과를 도시하고 있다. 본 예에서, 코일 어셈블리(100)는 도 6b에서 설명한 것과 동일하다. 도면 부호 362 및 360으로 표시된 커패시터는 용량성 커플링을 나타내기 위해 도시되어 있으며, 이산 컴포넌트(discrete component)를 나타내지 않는다. 화살표(366 및 368)는 화살표(364)에 의해 표시되는 여자기 신호 위상과 관련해서, 증폭기(104 및 106)의 출력의 가능성 있는 상대적 위상을 나타낸다. 화살표의 상대적 방향은 상대적 신호 위상을 나타낸다.
여자기 코일(CR)에 대한 무한 Q의 이상적인 경우에 있어서, CR과 RM 사이의 용량성 커플링은 없으며, 증폭기(연산 증폭기(104 및 106))에 대한 무한 슬루율(slew rate)을 가진다: CR이 전체 회로를 Vcr*sin(wt)로 구동하고, Arm은 제2 연산 증폭기의 증폭에 의해 나누어진 제1 연산 증폭기의 증폭이고, 커플링 요인은 k이고, 코일 와인딩 비율은 1이면, 탱크 전류(tank current)는 이고, 이것은 CR 전압을 유도된 전압과 동위상으로 하는 렌츠의 법칙(Lenz law)의 결론과 함께, 수신기 코일(RM)에 유도되며, 다음과 같이 된다.
전압 유도도 또한 노이즈 경로(niose path)를 통해 얻어질 수 있다:
여기서 Req는 RM의 루프 저항을 나타낸다. 전체 유도된 전압은 다음과 같다:
위의 두 번째 식에서 상대적으로 큰 CRr은 Vam이 Vrm으로부터의 위상을 벗어나게 한다. 화살표는 370에서 각도로서 도시된, Φ로 표시될 수 있는, 결과적인 위상 지연을 나타낸다. 이 위상 지연은 온도 변동으로 인해 신호 드리프팅(signal drifting)을 일으킬 수 있어서, 위상 지연은 최소화되어야 하거나, 기준 신호(AM) 증폭기(106) 뒤에 위상 조정 디바이스(또는 RC 디바이더)가 설치되어야 한다.
도 13b는 AC 커플링을 사용하고 위상 시프터 회로(380)를 사용하여, 위상을 제어하는 대안의 방법을 도시한다. AM 합산 연산 증폭기 및 CRr 간의 AC 커플링을 사용하면, 위상은 도시된 바와 같이 정정될 수 있다. 이 경우, R + jwC의 벡터 조합은 Vrm을 갖는 전압 벡터를 얼라인하도록 주의 깊게 선택된다. 도 13a는 용량성 브릿지 출력(102) 및 증폭기(106) 사이에 유도된 위상 시프트 회로를 도시한다. 이러한 컴포넌트들은 도 6a에 도시된 회로에 부가된다.
CRr' 항목은 388에서 위상 다이어그램을 사용하여 표시된 바와 같이, 임피던스 벡터들(저항 및 캐패시터)의 조합 양단의 전압 벡터를 나타낸다. CRr' 항목은 임피던스 벡터를 통해 원하는 CRr을 얻도록 제어된다. 이 위상 시프터 회로는 그외 회로 컴포넌트에 사용되는 ASIC와 같이, 실리콘 칩으로 조립될 수 있다.
Vrm과 Vam 사이의 위상 차의 최소화는 노이즈를 최소화할 뿐만 아니라 증배 효과도 최대화한다. Vrm과 Vam이 동위상이면, 작은 위상 드리프팅은 노이즈 및 증배 효과에 실질적으로 영향을 미치지 않는다.
CRr 신호의 진폭
예시적 방식에서, CRr은 RM+(수신기 코일의 순방향 감음부로부터의 신호)의 절대값(크기)과 RM-(수신기 코일의 역방향 감음부로부터의 신호)의 절대값(크기)의 합이 되도록 설정된다. 최대 RM 신호는 RT가 순방향 및 역방향 와운드(forward or backward wound output) RM 출력들 중 하나를 완전하게 커버할 때, 순방향 또는 역방향 와운드(forward or backward wound output) RM 출력을 말한다.
이상적으로 CRr의 값은 최대 RM의 값의 2배이고, 이것은 회전자(또는 그외 커플러 소자)가 그외 RM 코일부를 완전하게 커버하는 하나의 RM 코일부 출력이 되도록 지지한다. CRr의 값은 또한 제거된 커플러 소자를 가진 RM+ 및 RM- 모두의 합을 취함으로써 결정될 수 있는 반면, 다른 방식은 RM 순방향 값을 완전하게 얻도록 하나의 RM을 차단하는 커플러 소자를 측정하고, 그외 RM을 차단하는 커플러 소자로 측정을 반복하며, 이 측정값들을 합산하는 것이다.
엄밀한 이론적 관점으로부터, 두 개의 측정치는 커플러 소자로부터의 자속의 영향, 및 커플러 소자의 효과 때문에 다를 수 있다. 최대 RM은 동일할 수도 있으며, 측정 방식과는 관계없이, 정상적인 갭에서 그 값의 대략 두 배일 수 있다.
도 14a 내지 도 14c는 커플러 소자 위치의 함수로서 도 3의 회로로부터의 가능성 있는 신호를 도시하고 있다.
도 14a는 RMF(회전 변조기 순방향 감음부 신호, 또는 RM+로 표시됨), RMB(역방향 감음부, RM-) 및 여기서 RM+과 RM-의 합인 COM를 도시한다. 여기서, RM+의 피크 값은 좌에서 우로 떨어지고, RM-의 값은 좌에서 우로 증가하며, 그 합의 피크 값은 일정하게 유지하는 경향이 있다. 예를 들어, 피크(400)는 그 합 곡선의 피크 값을 나타낸다. 피크(400)는 조합의 피크이다. 커플러가 제거될 때의 신호 크기는 도 14a에 도시된 최대치 크기의 두 배일 수 있다.
도 14b는 최대 비율에서 최소 비율까지 커플러 소자 위치의 함수로서 RM 값을 도한다. 예를 들어, 곡선(402)은 RMB 신호이다.
도 14c는 CRr의 가능성 있는 값을 도시하고, 404에서 피크와 등가이다.
도 14d는 AM 신호와 RM 신호가 갭에 따라 어떻게 변하는지를 나타낸다. 본 예에서, AM 신호는 일정한 베이스라인 전압, 즉 CRr 값으로부터 공제되며, 그 결과적인 기준 신호는 갭이 감소함에 따라 증가한다. 이것은 전자 스로틀 제어기에서 갭 정정을 향상시키며, 이 응용 및 그외 응용에서 그외 공통 모드 요소(예를 들어 온도)에 대한 정정을 더 향상시킬 수 있다.
레이셔-메트릭 신호 및 그 비율
두 가지의 극단적인 경우에 있어서, 갭 및 온도의 효과는 이하와 같이 시험된다. 이러한 두 가지의 경우가 사실인 것으로 입증되면, 모든 다른 경우는 이러한 극단적인 경우가 변하는 정도에 따라 이 두 가지의 경우의 조합이 될 수 있을 것이다.
갭 보상 증명: 커플러 효과가 100%인 것으로 가정하고, 역방향 RM은 커플러에 의해 완전하게 커버되며, 이때 최대 공통 모드 신호(최대치에서의 AM)는 이하를 만족한다:
결론적으로, 비율=RM/AM은 모든 갭 변수에 대해 동등하다.
도 15는 라인 442로 도시된 바와 같이, 위치 독립 신호에서 베이스라인 전압을 공제한 후, 비율계량 신호 RM/AM이 갭에 독립적임을 나타낸다. 이 도면에서, 라인 440은 AM 신호가 갭에 따라 어떻게 변하는 지를 나타내며, AM 값은 대시 라인 446으로 위에서 도시한 CRr의 상수 값으로부터 공제된 라인 440으로부터의 값이며, 또한 RM 신호가 라인 444로서 갭에 따라 어떻게 변하는 지를 나타낸다. 위치 독립 신호는 회전 위치 센서에서 커플러 소자 회전과 실질적으로 독립이지만, 갭, 즉 코일 어셈블리와 커플러 소자의 축 분리(axial eparation)에 민감할 수 있다.
온도 보상 증명: 커플러 효과는 100퍼센트인 것으로 상정되며, 커플러는 역방향 RM의 75퍼센트를 커버되므로(커플러 및 RM 코일의 조합으로 인해 순방향 RM의 25퍼센트가 동시에 커버된다), 순방향 RM의 전압이 더 크다. RM은 이전의 경우와는 반대로, 50퍼센트의 게인으로 시작한다. 그렇지만, 제로에서의 갭 및 100퍼센트에서의 커플러 효과에 따라, 이것은 기대된 바와 같이 AM 레벨의 동일한 초기 값을 커버한다.
도 16은 온도가 극단적인 최대치로 갈 때, CR이 그래프에 도시된 바와 같이 동일한 위치에서 제로로 떨어지는 것을 나타낸다. 마찬가지로, 다른 곡선들은 동일한 방향으로 진행하고 동일한 위치에서 제로로 떨어진다.
갭 값과 온도 값의 조합에서, 두 개의 공통 모드 신호들에 대한 비율계량 플레인은 일반적으로 일정하며, 반면에 구동 전압(CRr) 플레인 및 신호 플레인은 온도 및 갭 플레인에 걸쳐 다소 변한다.
대안의 구성
기준 신호를 얻기 위해 사용된 방법들은 홀 센서(Hall sensor)와 같은, 그외 센서와 함께 사용하기 위해 채택될 수 있다.
도 17 및 도 18은 3-극성 홀 센서로부터 얻어진 기준 신호(AM)를 도시하며, 이때 센서는, 예를 들어, 비율계량 방식을 사용하여 공통 모드 요소에 대한 홀 센서로부터의 위치 신호를 보상하는 데 사용될 수 있다. 이것은 자동차 응용에서 이전에는 달성되지 않았었다. 이러한 예에서, 홀 센서는 별 또는 델타 형상을 가진다. 이것은 칩 상의 물리적 형상으로 설계될 수 있으며, 다른 예에서는 홀 센서의 전기적 구성으로서 설계될 수 있으며, 도시된 물리적 방향을 가지지 않는다.
도 17은 델타 구성에서 도시된 바와 같이 감지 전극 및 구동 전극(484 및 486))을 가지는 홀 센서(480)를 도시한다. 다이오드 어레이(482)를 사용하여 490에서 기준 신호 출력을 얻을 수 있다.
도 18은 494에 도시된 기준 신호 출력을 가지는, 유사한 홀 센서의 별 구성을 도시하고 있다.
유사한 구성을 사용하여 별 및 델타 전기적 구성의 수신기 코일로부터 기준 신호를 얻을 수 있다. 바람직하게, 전압 다이오드 드롭이 최소화된다. 그러므로 정류된 센서 신호들의 합으로부터 기준 신호(AM)가 얻어질 수 있으며, 여기서 센서 신호는 수신기 코일, 홀 센서, 용량성 센서, 피에조 센서, 또는 그외 위치 센서로부터 얻어져서, 공통 모드 요소에 대해 보상된 (액체 레벨 센서를 포함하는) 위치 센서를 얻는다.
본 발명의 예는 또한 예를 들어 U자형 또는 다르게 구성된 커플러 소자를 가지는 선형 센서를 포함한다. 향상된 선형 위치 센서는 중앙-태핑 수신기 코일을 포함하며, 별도의 기준 코일 없이 AM 신호가 생성될 수 있다. AM 신호는 브릿지 회로 또는 절연 트랜스포머로부터 유도된, 베이스라인 전압으로부터, 예를 들어 일부의 여자기 전압으로부터 공제함으로써 형성된다.
도 19는 페달 어셈블리의 하나의 플레어드 단부(flared end)의 단부에 제공된 커플러 소자를 가지는, 전자 스로틀 제어기를 위한 수신기 코일을 도시한다. 본 예에서, 기준 신호는 예를 들어, 도 3에 도시된 구성 또는 사용된 단일의 루프 AM 코일을 사용하여, 수신기 코일의 교차 접속부 근처의(또는 접속부 내의) 중앙 탭을 사용하여 얻어질 수 있다.
도면은 466에서의 출력, 페달 아암 확장부(462)의 단부에서 지지되는 금속판으로서의 커플러 소자(464)를 가지는 차동 수신기 코일 구조체(460)를 도시하고 있다. 페달의 강하(depression)는 페달 아암 확장부를 아치형 경로를 따라 이동시키고, 수신기 코일부에 대해 차단하는 상대적 플럭스를 변경한다. 중앙 탭은 468에 포함될 수 있으며(중앙 탭은 정확한 중에 있을 필요가 없다), 이에 따라 위치 종속 신호 및 위치 독립 신호가 이 코일 어셈블리로부터 얻어질 수 있다.
유도 위치 센서는 이하의 공동 양도된 US 출원 공보: 2008/0007251(스티어링 각도 센서); 2007/0194782(유도 위치 센서); 2007/0001666(선형 및 회전 유도 위치 센서); 2006/0255794(유도 위치 센서를 위한 신호 컨디셔닝 시스템); 2006/0233123(공통 모드 정정 와인딩 및 간략화된 신호 컨디셔닝을 가지는 유도 위치 센서); 2005/0225320(유도 위치 센서); 및 2005/0223841(차량 전자 스로틀 제어기를 위한 유도 센서)에 개시되어 있다. 본 발명의 실시예는 하나 이상의 태핑 수신기 코일을 포함하고, 여기에 개시된 방법들을 이용하여 위치-독립 신호를 발생시키도록 구성된 전자 회로를 더 포함하도록 채택된, 여기에 개시된 예들을 포함하며, 또한 위치-독립 신호가 베이스라인 전압으로부터 공제되어 향상된 기준 신호를 발생하는 예들을 포함한다
본 발명은 전술한 예시적 예들에 제한되지 않는다. 예들은 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되어 있지 않다. 여기에 개시된 방법, 장치, 회로, 재료 조성 등은 예시적이며 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되어 있지 않다. 여기에서의 변화 및 다른 사용은 당업자에게 자명할 것이다. 본 발명의 범주는 청구의 범위에 의해 정의된다.

Claims (15)

  1. 커플러 소자의 위치에 관한 신호를 제공하기 위한 신호 제공 장치에 있어서,
    전력을 공급받으면 자속을 발생시키도록 구성된 여자기 코일;
    수신기 코일과 상기 여자기 코일 간의 유도 결합에 의해 상기 여자기 코일이 전력을 공급받으면 수신기 신호를 발생시키도록 구성된 상기 수신기 코일;
    상기 수신기 신호를 사용하여, 상기 커플러 소자의 위치와 상관관계에 있는 위치-종속 신호를 발생시키도록 구성된 전자 회로
    를 포함하며,
    상기 유도 결합은 상기 수신기 신호가 상기 커플러 소자의 위치와 상관관계에 있도록 상기 커플러 소자의 이동에 의해 변경되고,
    상기 수신기 코일은, 제1 섹션 신호를 발생하는 제1 섹션 및 제2 섹션 신호를 발생하는 제2 섹션을 가지며,
    상기 전자 회로는 또한 상기 제1 섹션 신호와 상기 제2 섹션 신호를 사용하여 위치-독립 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 위치-독립 신호는 상기 커플러 소자의 위치와는 실질적으로 독립된 신호인, 신호 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 회로는 또한 상기 위치-종속 신호 및 상기 위치-독립 신호를 사용하여 비율계량(ratiometric) 신호를 발생시키도록 구성된, 신호 제공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    회전 위치 센서인 신호 제공 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    선형 위치 센서인 신호 제공 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    전자 스로틀 제어기(electronic throttle control)인 신호 제공 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 회로는 또한 기준 신호를 발생시키도록 구성되어 있고,
    상기 기준 신호는 상기 커플러 소자의 위치와는 실질적으로 독립된 신호이며,
    상기 기준 신호는 상기 위치-독립 신호를 베이스라인 전압(baseline voltage)으로부터 공제함으로써 발생되는, 신호 제공 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전자 회로는 또한 상기 위치-종속 신호 및 상기 기준 신호를 사용하여 비율계량 신호를 발생시키도록 구성된, 신호 제공 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 베이스라인 전압은 상기 여자기 코일에 전력을 공급하기 위해 사용되는 여자기 신호로부터 얻어지는, 신호 제공 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이스라인 전압은 브릿지 회로(bridge circuit)를 사용하여 상기 여자기 신호로부터 얻어지는, 신호 제공 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 베이스라인 전압은 절연 트랜스포머를 사용하여 상기 여자기 신호로부터 얻어지는, 신호 제공 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 베이스라인 전압은 상기 위치-독립 신호보다 큰, 신호 제공 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 신호 제공 장치는 복수의 수신기 코일을 포함하며,
    기준 신호 발생기는 복수의 수신기 신호를 수신하는, 신호 제공 장치.
  13. 커플러 소자의 위치에 관한 신호를 제공하기 위한 신호 제공 장치에 있어서,
    전력을 공급받으면 자속을 발생시키도록 구성된 여자기 코일;
    수신기 코일과 상기 여자기 코일 간의 유도 결합에 의해 상기 여자기 코일이 전력을 공급받으면 수신기 신호를 발생시키도록 구성된 상기 수신기 코일;
    상기 수신기 신호를 사용하여, 상기 커플러 소자의 위치와 상관관계에 있는 위치-종속 신호를 발생시키도록 구성된 전자 회로
    를 포함하며,
    상기 유도 결합은, 상기 수신기 신호가 부품 위치(part position)와 상관관계에 있도록 상기 커플러 소자의 이동에 의해 변경되고,
    상기 전자 회로는 또한 상기 커플러 소자의 위치와는 실질적으로 독립된 기준 신호를 발생시키도록 구성되며,
    상기 기준 신호는 베이스라인 전압으로부터 위치-독립 신호를 공제함으로써 발생되는, 신호 제공 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수신기 코일은 제1 섹션 신호 및 제2 섹션 신호를 각각 발생하는 제1 섹션 및 제2 섹션을 가지며,
    상기 전자 회로는 상기 제1 섹션 신호 및 상기 제2 섹션 신호를 사용하여 상기 위치-독립 신호를 발생시키도록 구성된, 신호 제공 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    기준 코일을 더 포함하며,
    상기 기준 코일은, 상기 여자기 코일이 상기 기준 코일과 상기 여자기 코일 간의 유도 결합에 의해 전력을 공급받으면, 상기 위치-독립 신호를 제공하도록 구성된, 신호 제공 장치.
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