KR20140017813A - Displacement sensor and method for detecting displacement using thereof - Google Patents

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KR20140017813A
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고영훈
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Abstract

A displacement sensor and a method for detecting displacement using the same are disclosed. According to an embodiment of the present invention, the displacement sensor comprises: a coupler element which can perform a motion mutually associated with the position of a component; a transmitting coil which is excited by a excitation signal in order to generate electromagnetic radiation; multiple receiving coils which share grounding (GND) and generate individual receiving signals through inductive coupling with the transmitting coil according to the shielding of the electromagnetic radiation by the coupler element; a reference coil which generates a reference signal irrelevant to the position of the coupler element through inductive coupling with the transmitting coil; and a signal processing unit which generates a compensation signal including information on a gap where common mode factors are removed, using the reference signal and multiple receiving signals, and senses the displacement corresponding to the position of the component by considering the gap using the generated compensation signal and the multiple receiving signals. The reference coil generates a reference signal having a signal change amount different from the signal change amount to the addition of the multiple receiving signals according to changes in a gap from the coupler element, in order to compensate for the common mode factors and the gap error at the same time, thereby improving the accuracy in sensing the displacement. [Reference numerals] (AA,CC) Area A; (BB,DD) Area B

Description

변위 센서 및 이를 이용한 변위 감지 방법 {Displacement sensor and method for detecting displacement using thereof}Displacement sensor and method of detecting displacement using the same

본 발명은 변위 센서와 이를 이용한 변위 감지에 대한 것으로, 상세하게는 한 개의 기준 코일로부터 생성되는 커플러 소자의 위치와 무관한 기준 신호와 복수의 수신 코일로부터 생성되는 복수의 수신 신호의 합에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 공통 모드 요소와 갭 오차를 함께 보상할 수 있는 변위 센서 및 이를 이용한 변위 감지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a displacement sensor and a displacement detection method using the displacement sensor. More particularly, the present invention relates to a displacement sensor, and more particularly, to a displacement sensor that detects a ratio of a sum of a plurality of reception signals generated from a plurality of reception coils, The present invention relates to a displacement sensor capable of compensating for a common mode element and a gap error by using a -metric method, and a displacement sensing method using the displacement sensor.

자동차에서, 스로틀 페달(throttle pedal)등의 부품은 통상 케이블에 의해 엔진 스로틀에 기계적으로 연결되어 있다. 그렇지만, 보다 최신의 자동차에서는, 스로틀 위치 센서가 기계적으로 스로틀 페달에 연결되어 이 스로틀 페달의 눌림 정도를 나타내는 전기 출력 신호를 발생시킨다. 이러한 시스템을 흔히 "플라이 바이 와이어(fly-by-wire)" 시스템이라고 한다.In automobiles, components such as throttle pedals are typically mechanically connected to the engine throttle by a cable. However, in more modern cars, the throttle position sensor is mechanically connected to the throttle pedal to generate an electrical output signal indicating the degree of depression of the throttle pedal. Such a system is often referred to as a "fly-by-wire" system.

한 유형의 스로틀 위치 센서에서는, 송신 코일 또는 여기 코일(exciter coil)이 고주파원에 의해 여기되어 송신 코일이 전자기 방사를 발생시키게 된다. 이 송신 코일은 원형 패턴으로 배치되어 있으나, 다른 패턴 구성이 대신 사용될 수도 있다.In one type of throttle position sensor, the transmitting coil or the exciter coil is excited by a high frequency source, causing the transmitting coil to generate electromagnetic radiation. The transmission coil is arranged in a circular pattern, but another pattern configuration may be used instead.

수신 코일 또한 송신 코일 근방에 있는 위치 센서에 배치된다. 따라서, 송신 코일이 여기되면, 수신 코일은 송신 코일과의 유도 결합(inductive coupling)으로 인해 출력 신호를 발생시키게 된다.The receiving coil is also disposed in the position sensor in the vicinity of the transmitting coil. Thus, when the transmit coil is excited, the receive coil generates an output signal due to inductive coupling with the transmit coil.

스로틀의 위치를 나타내는 출력 신호를 발생시키기 위해, 위치 센서에 커플러 소자가 회전 가능하게 장착되어 스로틀 페달의 눌림 및 해제와 동기화되어 회전한다. 커플러 소자는 송신 코일 및 수신 코일 모두의 위치에 중첩되어 있다. 결과적으로, 커플러 소자의 이동 또는 회전 시 송신 코일과 수신 코일 간의 유도 커플링이 가변하게 된다.In order to generate an output signal indicative of the position of the throttle, a coupler element is rotatably mounted on the position sensor and rotated in synchronization with the depression and release of the throttle pedal. The coupler elements are superimposed on the positions of both the transmitting coil and the receiving coil. As a result, the inductive coupling between the transmitting coil and the receiving coil during the movement or rotation of the coupler element becomes variable.

이런 유도 커플링의 변화에 의하여 생성되는 수신 코일의 출력 신호는 커플러 소자의 각 위치(angular position) 또는 선형 위치(linear position) 및 커플러 소자에 기계적으로 결합되어 있는 부품 위치의 함수로서 가변한다.The output signal of the receiving coil produced by this change of inductive coupling varies as a function of the angular position or linear position of the coupler element and the position of the part mechanically coupled to the coupler element.

하지만, 수신 코일의 출력 신호는 공통 모드 요소(common mode factors)와 제조 편차 등에 의해 발생될 수 있는 커플러 소자와 송신(또는 수신) 코일 사이의 갭(gap)에 의하여 변화되기 쉽다.However, the output signal of the receive coil is susceptible to change by a gap between the coupler element and the transmit (or receive) coil, which may be caused by common mode factors and manufacturing variations.

여기서, 공통 모드 요소는 송신 코일에 인가되는 여기 전압의 변화, 수신 노이즈를 포함하는 주변 전자기장, 온도 변화 등을 포함할 수 있다.Here, the common mode element may include a change in the excitation voltage applied to the transmission coil, a surrounding electromagnetic field including reception noise, a temperature change, and the like.

수신 코일의 출력 신호는 공통 모드 요소와 갭 오차에 의하여 변화될 수 있으며, 정확한 변위를 감지하는데 있어서 이에 대한 변화들을 보정하는 것이 매우 중요하다.
The output signal of the receiving coil can be changed by the common mode element and the gap error, and it is very important to correct the changes in detecting the accurate displacement.

따라서, 공통 모드 요소와 갭 오차를 함께 보정하여 변위를 감지할 수 있는 변위 센서의 필요성이 대두된다. Therefore, there is a need for a displacement sensor capable of detecting a displacement by correcting the common mode element and the gap error together.

한국공개특허 제2007-0009684호 (공개일 2007.01.18)Korean Published Patent Application No. 2007-0009684 (Published January 18, 2007) 한국공개특허 제2008-0021819호 (공개일 2008.03.07)Korean Published Patent Application No. 2008-0021819 (Published on Mar. 07, 2008) 한국공개특허 제2010-0083152호 (공개일 2010.07.21)Korea Patent Publication No. 2010-0083152 (published on July 21, 2010)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 한 개의 기준 코일로부터 생성되는 커플러 소자의 위치와 무관한 기준 신호와 복수의 수신 코일로부터 생성되는 복수의 수신 신호의 합에 대한 ratio-metric 방식을 이용함으로써, 공통 모드 요소와 갭 오차를 함께 보상할 수 있는 변위 센서 및 이를 이용한 변위 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the conventional art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting a ratio of a sum of a plurality of reception signals generated from a plurality of reception coils, -metric method, it is an object of the present invention to provide a displacement sensor capable of compensating for a common mode element and a gap error, and a displacement sensing method using the same.

또한, 본 발명은 공통 모드 요소와 갭 오차를 함께 보상함으로써, 변위 감지의 정확성을 향상시킬 수 있는 변위 센서 및 이를 이용한 변위 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a displacement sensor capable of improving the accuracy of displacement detection by compensating common mode elements and gap errors, and a displacement sensing method using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변위 센서는 부품 위치와 상호 연관되는 운동 가능한 커플러 소자; 여기 신호에 의해 여기되어 전자기 방사를 생성하는 송신 코일; 접지(GND)를 공유하며, 상기 커플러 소자에 의한 상기 전자기 방사의 차폐에 따른 상기 송신 코일과의 유도 결합에 의하여 각각의 수신 신호를 생성하는 복수의 수신 코일; 상기 송신 코일과의 유도 결합에 의하여 상기 커플러 소자의 위치와 무관한 기준 신호를 생성하는 기준 코일; 및 상기 기준 신호와 복수의 수신 신호를 이용하여 공통 모드 요소가 제거된 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성하고, 상기 생성된 상기 보상 신호와 상기 복수의 수신 신호를 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지하는 신호 처리부를 포함한다.In order to accomplish the above object, a displacement sensor according to an embodiment of the present invention includes a movable coupler element correlating with a part position; A transmit coil excited by an excitation signal to produce electromagnetic radiation; A plurality of receiving coils sharing a ground (GND) and generating respective reception signals by inductive coupling with the transmission coil according to the shielding of the electromagnetic radiation by the coupler elements; A reference coil for generating a reference signal irrelevant to the position of the coupler element by inductive coupling with the transmission coil; And generating a compensation signal including information on a gap in which the common mode element is removed by using the reference signal and the plurality of reception signals, and using the generated compensation signal and the plurality of reception signals to consider the gap And a signal processor for sensing a displacement corresponding to the part position.

상기 기준 코일은 상기 커플러 소자와의 갭 변화에 따라 상기 복수의 수신 신호의 합에 대한 신호 변화량과 다른 신호 변화량을 갖는 기준 신호를 생성할 수 있다.The reference coil can generate a reference signal having a signal variation amount different from the signal variation amount with respect to the sum of the plurality of received signals according to the gap change with the coupler element.

상기 신호 처리부는 상기 기준 신호와 상기 복수의 수신 신호의 합에 대한 차와 합의 비율을 이용하여 상기 보상 신호를 생성할 수 있다.The signal processing unit may generate the compensation signal using a difference and a sum ratio of the sum of the reference signal and the plurality of reception signals.

상기 신호 처리부는 상기 기준 신호와 두 개의 수신 신호가 수신되는 경우, 상기 생성된 상기 보상 신호와 상기 두 개의 수신 신호의 차(VA-VB)와 합(VA+VB)의 비율을 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지할 수 있다.The signal processing is the ratio of the reference signal and two received when the signal is received, the generated difference between the compensation signal and the two received signals (V A -V B) and the sum (V A + V B) It is possible to detect a displacement corresponding to the position of the part in consideration of the gap.

상기 신호 처리부는 상기 기준 신호와 세 개 이상의 수신 신호가 수신되는 경우, 상기 세 개 이상의 수신 신호 중 선택된 두 개의 수신 신호의 차와 합의 비율과 상기 생성된 상기 보상 신호를 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지할 수 있다.Wherein the signal processor receives the reference signal and three or more received signals, calculates a ratio of the sum and sum of the two selected signals among the three or more received signals, The displacement corresponding to the part position can be detected.

상기 기준 코일은 상기 커플러 소자의 형태를 고려하여 배치될 수 있다.
The reference coil may be disposed in consideration of the shape of the coupler element.

본 발명의 일 실시 예에 따른 변위 감지 방법은 부품 위치와 상호 연관되는 운동 가능한 커플러 소자; 및 여기 신호에 의해 여기되어 전자기 방사를 생성하는 송신 코일을 포함하는 변위 센서를 이용한 변위 감지 방법에 있어서, 상기 커플러 소자에 의한 상기 전자기 방사의 차폐에 따른 상기 송신 코일과 복수의 수신 코일 간의 유도 결합에 의하여 상기 복수의 수신 코일로부터 복수의 수신 신호를 생성하는 단계; 상기 송신 코일과 기준 코일의 유도 결합에 의하여 상기 기준 코일로부터 상기 커플러 소자의 위치와 무관한 기준 신호를 생성하는 단계; 상기 생성된 상기 기준 신호와 상기 복수의 수신 신호를 이용하여 공통 모드 요소가 제거된 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 상기 보상 신호와 상기 복수의 수신 신호를 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지하는 단계를 포함한다.A displacement sensing method in accordance with an embodiment of the present invention includes a movable coupler element correlated with a component location; And a displacement coil including a transmission coil excited by an excitation signal to generate electromagnetic radiation, the displacement detection method comprising: an inductive coupling between the transmission coil and a plurality of reception coils due to shielding of the electromagnetic radiation by the coupler element; Generating a plurality of reception signals from the plurality of reception coils by a plurality of reception coils; Generating a reference signal independent of a position of the coupler element from the reference coil by inductively coupling the transmission coil and the reference coil; Generating a compensation signal including information on a gap where a common mode element is removed using the generated reference signal and the plurality of received signals; And sensing a displacement corresponding to the part position considering the gap using the generated compensation signal and the plurality of received signals.

상기 기준 신호를 생성하는 단계는 상기 커플러 소자와의 갭 변화에 따라 상기 복수의 수신 신호의 합에 대한 신호 변화량과 다른 신호 변화량을 갖는 기준 신호를 생성할 수 있다.The generating of the reference signal may generate a reference signal having a signal change amount different from the signal change amount with respect to the sum of the plurality of received signals according to a gap change with the coupler element.

본 발명에 따르면, 커플러 소자의 위치와 무관한 기준 신호와 복수의 수신 신호의 합을 이용하여 공통 모드 요소와 갭 오차를 함께 보상할 수 있기 때문에 변위 센서에 의해 감지되는 부품의 변위 감지 정확성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since the common mode element and the gap error can be compensated by using the sum of the reference signal and the plurality of received signals regardless of the position of the coupler element, it is possible to improve the displacement detection accuracy of the component sensed by the displacement sensor .

갭 오차에 따라 발생될 수 있는 부품의 변위 오차를 줄일 수 있다. It is possible to reduce a displacement error of a component that can be generated according to a gap error.

보다 상세하게, 본 발명은 한 개의 기준 신호와 복수의 수신 신호의 합에 대한 차와 합의 비율을 이용하는 ratio-metric 기반의 방식을 사용하여 기준 신호에 대한 공통 모드 요소를 제거하고, 커플러 소자와 송신 코일 또는 수신 코일 간의 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성하며, 생성된 보상 신호와 커플러 소자의 변위에 종속적인 신호를 이용하여 갭 오차에 따라 발생될 수 있는 부품의 변위 오차를 줄일 수 있다.More particularly, the present invention eliminates common mode elements for a reference signal using a ratio-metric-based scheme that uses a difference and a sum ratio for a sum of one reference signal and a plurality of received signals, A compensation signal including information on the gap between the coil or the reception coil is generated and the displacement error of the component which can be generated according to the gap error can be reduced by using the generated compensation signal and the signal depending on the displacement of the coupler element .

즉, 본 발명은 커플러 소자의 변위를 감지하는데 오차를 발생시킬 수 있는 공통 모드 요소와 갭 오차를 함께 보상함으로써, 커플러 소자의 변위를 정확하게 감지할 수 있고, 이를 통해 변위 감지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.That is, according to the present invention, the common mode element capable of generating an error in sensing the displacement of the coupler element and the gap error are compensated together, so that the displacement of the coupler element can be accurately detected, have.

또한, 본 발명은 커플러 소자의 변위에 독립적인 기준 신호와 복수의 수신 신호의 합에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 기준 신호의 공통 모드 요소를 제거하고, 이를 통해 갭 오차를 보상할 수 있는 보상 신호를 생성함으로써, 제품 제조 시 발생될 수 있는 갭 오차, 마모에 의해 발생될 수 있는 갭 오차를 보상할 수 있고, 따라서 변위 감지가 정확해 지며, 변위 감지에 따른 동작의 신뢰성이 높아질 수 있다.Also, according to the present invention, a common mode element of a reference signal is removed by using a ratio-metric method for a sum of a reference signal independent of the displacement of the coupler element and a plurality of received signals, thereby compensating for a gap error By generating a signal, it is possible to compensate for a gap error that may be caused by a gap error and abrasion that may occur in the manufacture of a product, so that the displacement detection becomes accurate and the reliability of the operation due to the displacement detection can be enhanced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 센서의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 코일과 수신 코일에 대한 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 기준 코일, 수신 코일과 커플러 소자의 일 실시예 형태를 함께 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 수신 코일 구조에 대한 다른 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 수신 코일 구조에 대한 또 다른 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 센서를 이용한 변위 감지 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a structure of a displacement sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a structure of a reference coil and a reception coil according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a form of an embodiment of the reference coil, the receiving coil and the coupler element shown in FIG. 2 together.
Fig. 4 shows another embodiment of the receiving coil structure of the present invention.
Fig. 5 shows another embodiment of the receive coil structure of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of detecting a displacement using a displacement sensor according to an embodiment of the present invention.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the term "comprising" or " comprising " is intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, , But do not preclude the presence or addition of one or more other features, elements, components, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변위 센서 및 이를 이용한 변위 감지 방법을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a displacement sensor according to an embodiment of the present invention and a displacement sensing method using the same will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 센서의 구조를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 코일과 수신 코일에 대한 구조를 나타낸 것이며, 도 3은 도 2에 도시된 기준 코일, 수신 코일과 커플러 소자의 일 실시예 형태를 함께 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a structure of a displacement sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a structure of a reference coil and a reception coil according to an embodiment of the present invention. Reference coils, receive coils and coupler elements.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 변위 센서는 송신 코일(110), 두 개의 수신 코일(130, 140), 기준 코일(150) 및 신호 처리부(160)를 포함한다.1 to 3, the displacement sensor includes a transmission coil 110, two reception coils 130 and 140, a reference coil 150, and a signal processing unit 160.

송신 코일(110)은 여기 전원(excitation source)에 의하여 여기되어 송신 신호 즉, 전자기 방사를 생성한다.The transmit coil 110 is excited by an excitation source to produce a transmit signal, i.e., electromagnetic radiation.

이 때, 송신 코일(110)은 원형으로 형성될 수 있고, 수신 코일과의 유도 결합, 기준 코일과의 유도 결합에 의해 수신 코일과 기준 코일 각각으로부터 신호가 생성될 수 있도록 특정 영역에 형성될 수 있다.At this time, the transmitting coil 110 may be formed in a circular shape, and may be formed in a specific region so that signals can be generated from the receiving coil and the reference coil by inductive coupling with the receiving coil and inductive coupling with the reference coil. have.

두 개의 수신 코일(130, 140) 각각은 센터 탭(center-tap)(GND)을 공유하고, 일정 영역 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 수신 코일(130)은 A 영역에 형성되고, 제2 수신 코일(140)은 B 영역에 형성되어 있으며, 송신 코일(110)과의 유도 결합(inductive coupling)에 의하여 수신 신호를 생성한다.Each of the two receiving coils 130 and 140 shares a center-tap (GND), and the first receiving coil 130 is divided into a certain area, for example, as shown in FIG. 2, And a second reception coil 140 is formed in the B region and generates a reception signal by inductive coupling with the transmission coil 110. [

여기서, 유도 결합은 송신 코일 및 수신 코일 모두의 위치에 중첩되어 있는 커플러 소자(120)의 이동 또는 회전에 의하여 가변된다.Here, the inductive coupling is varied by the movement or rotation of the coupler element 120 superimposed on the positions of both the transmission coil and the reception coil.

기준 코일(150)은 커플러 소자(120)의 변위에 독립적인 기준 신호를 생성하는 코일로서, 기준 코일(150)로부터 생성된 기준 신호(Vref)는 수신 코일들(130, 140)로부터 생성된 수신 신호 합과의 ratio-metric 방식을 이용하여 커플러 소자(120)와 송신 코일(120) 또는 수신 코일(130, 140) 간의 갭(또는 간극)에 대한 정보를 생성하는데 사용될 수 있다.The reference coil 150 is a coil for generating a reference signal independent of the displacement of the coupler element 120. The reference signal Vref generated from the reference coil 150 is received by the reception coils 130 and 140 (Or gap) between the coupler element 120 and the transmission coil 120 or the reception coils 130 and 140 using a ratio-metric scheme with respect to the signal sum.

이 때, 기준 코일(150)로부터 생성된 기준 신호와 두 개의 수신 코일(130, 140)로부터 생성된 수신 신호의 합(VA+VB)은 커플러 소자(120)와의 갭 변화에 따라 신호 변화량이 서로 다를 수 있다.At this time, the sum (V A + V B ) of the reference signal generated from the reference coil 150 and the reception signal generated from the two reception coils 130 and 140 changes according to the gap change with the coupler element 120 May be different.

갭 변화에 따른 기준 신호와 수신 신호의 합(VA+VB)의 신호 변화량이 서로 다른 것은 기준 코일(150)이 송신 코일(110)에 의하여 생성되는 전자기 방사의 자속 밀도(magnetic flux density)가 높고 커플러 소자(120)에 의해 모두 가려지는 중심 영역에 형성되고, 두 개의 수신 코일(130, 140)은 송신 코일(110)에 의하여 생성되는 전자기 방사의 자속 밀도가 낮고 커플러 소자(120)의 폴(pole)에 의해 일부 가려지는 가장자리에 형성되기 때문이다.The signal variation of the sum (V A + V B ) of the reference signal and the reception signal due to the gap change is different from that of the reference coil 150 because the magnetic flux density of the electromagnetic radiation generated by the transmission coil 110, And the two receiving coils 130 and 140 are formed in a central region where they are all covered by the coupler element 120 and the magnetic flux density of the electromagnetic radiation generated by the transmitting coil 110 is low, Because it is formed at the edge that is partially obscured by a pole.

기준 코일(150)은 수신 코일(130, 140)이 형성된 영역과 겹치지 않은 내부 영역에 형성되며, 커플러 소자(120)에 의해 모두 가려지도록 형성될 수 있다.The reference coil 150 may be formed in the inner region which does not overlap with the area where the receiving coils 130 and 140 are formed and may be formed so as to be completely covered by the coupler element 120.

물론, 기준 코일(150)이 커플러 소자(120)에 의해 모두 가려지도록 형성되지 않고, 커플러 소자(120)에 의해 일부만이 가려지도록 형성될 수도 있는데, 이 경우에도 갭 변화에 따른 기준 신호의 신호 변화량이 수신 신호의 합(VA+VB)에 대한 신호 변화량과 서로 다르게 생성되어야 한다.Of course, the reference coil 150 may not be formed so as to be covered by the coupler element 120, but may be formed so as to be partially covered by the coupler element 120. In this case as well, Must be generated differently from the amount of signal change for the sum of the received signals (V A + V B ).

커플러 소자(120)는 기준 코일(150)이 형성된 모든 영역 또는 일부가 가려지도록 형성된 중앙 부분과 수신 코일의 일부가 가려지도록 형성된 두 개의 폴(pole)로 구성된다.The coupler element 120 is constituted by a central portion formed so as to cover all or a part where the reference coil 150 is formed and two poles formed so that a part of the receiving coil is covered.

이 때, 폴이 형성되는 크기와 그 수는 상황에 따라 달라질 수 있다.At this time, the size and number of the pawls may vary depending on the situation.

신호 처리부(160)는 기준 코일(150)과 두 개의 수신 코일(130, 140)로부터 기준 신호와 두 개의 수신 신호를 수신하고, 수신된 기준 신호(Vref)와 두 개의 수신 신호 합(VA+VB)에 대한 차(Vref-(VA+VB))와 합(Vref+(VA+VB))의 비율 즉, (Vref-(VA+VB))/(Vref+(VA+VB))을 이용하여 공통 모드 요소가 제거하며, 공통 모드 요소가 제거된 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성한다.The signal processor 160 receives the reference signal and the two reception signals from the reference coil 150 and the two reception coils 130 and 140 and outputs the reception reference signal Vref and the two reception signal sums V A + the ratio of primary (Vref- (V a + V B )) and the sum (Vref + (V a + V B)) for the V B) i.e., (Vref- (V a + V B)) / (Vref + (V a + V B ) to remove the common mode element and generate a compensation signal that includes information about the gap from which the common mode element has been removed.

또한, 신호 처리부(160)는 두 개의 수신 신호에 대한 차(VA-VB)와 합(VA+VB)의 비율을 이용하여 수신 신호에서 공통 모드 요소를 제거하고, 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 이용하여 갭을 고려한 즉, 갭 오차를 보상한 부품 위치에 해당하는 커플러 소자의 변위를 감지한다.Also, the signal processing unit 160 removes the common mode element from the received signal using the ratio of the difference (V A -V B ) to the sum (V A + V B ) for the two received signals, The displacement of the coupler element corresponding to the position of the part in which the gap error is compensated is sensed.

즉, 신호 처리부(160)는 기준 신호와 두 수신 신호의 합에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 기준 신호에서 공통 모드 요소를 제거하기 때문에 갭에 대한 정보를 포함하는 신호만이 남겨진다. 이는 기준 신호와 두 수신 신호의 합이 갭에 대해서만 종속적인 신호이기 때문이다. 그리고, 신호 처리부(160)는 다시 ratio-metric 방식을 이용하여 수신 신호에서 공통 모드 요소를 제거하고, 보상 신호를 이용하여 커플러 소자의 변위를 감지한다. 이 때, 수신 신호는 갭과 변위에 종속적인 신호이기 때문에 신호 처리부(160)는 갭에 대한 정보와 변위 정보를 이용하여 갭을 고려한 부품 위치에 해당하는 커플러 소자(120)의 정확한 변위를 감지할 수 있다.
That is, the signal processing unit 160 removes the common mode element from the reference signal using the ratio-metric method for the sum of the reference signal and the two received signals, so that only the signal including information on the gap is left. This is because the sum of the reference signal and the two received signals is only a signal dependent on the gap. Then, the signal processing unit 160 removes the common mode element from the received signal by using the ratio-metric method, and detects the displacement of the coupler element using the compensation signal. Since the received signal is a signal dependent on the gap and the displacement, the signal processing unit 160 detects the accurate displacement of the coupler element 120 corresponding to the position of the part taking the gap into consideration by using the gap information and the displacement information .

본 발명에서 수신 코일은 센터 탭을 공유하는 두 개의 수신 코일을 사용할 수도 있지만, 센터 탭을 공유하지 않은 플로팅(floating) 상태에 있는 적어도 세 개 이상의 수신 코일을 사용할 수도 있으며, 센터 탭을 공유하는 적어도 세 개 이상의 수신 코일을 사용할 수도 있다. 이에 대해 도 4와 도 5를 참조하여 설명한다.
In the present invention, the receiving coil may use two receiving coils sharing a center tap, but at least three receiving coils in a floating state that do not share a center tap may be used. At least three receiving coils sharing a center tap More than two receiving coils may be used. This will be described with reference to FIG. 4 and FIG.

도 4는 본 발명의 수신 코일 구조에 대한 다른 일 실시예를 나타낸 것이다.Fig. 4 shows another embodiment of the receiving coil structure of the present invention.

도 4를 참조하면, 세 개의 수신 코일(410 내지 430) 각각은 센터 탭(GND)을 공유하며 미리 설정된 각 영역에 형성되는데, 세 개의 수신 코일(410 내지 430)은 도 2에 도시된 두 개의 수신 코일이 형성된 영역에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, each of the three receiving coils 410 to 430 shares a center tap GND and is formed in each predetermined area. The three receiving coils 410 to 430 include two receiving coils 410 to 430, And may be formed in an area where the reception coil is formed.

세 개의 수신 코일(410 내지 430) 중 제1 수신 코일(410)이 서로 마주보는 A 영역에 형성되고, 제2 수신 코일(420)이 서로 마주보는 B 영역에 형성되며, 제3 수신 코일(430)이 서로 마주보는 C 영역에 형성된다. 물론, 세 개의 수신 코일(410 내지 430) 각각은 송신 코일(110)과의 유도 결합(inductive coupling)에 의하여 수신 신호(VA, VB, VC)를 생성한다.The first receiving coil 410 of the three receiving coils 410 to 430 is formed in the region A facing each other and the second receiving coil 420 is formed in the region B facing each other and the third receiving coil 430 Are formed in the region C facing each other. Of course, each of the three receiving coils 410 to 430 generates the receiving signals V A , V B , and V C by inductive coupling with the transmitting coil 110.

이 때, 세 개의 수신 신호의 합(VA+VB+VC)은 커플러 소자(120)의 변위에 독립적이면서 커플러 소자(120)와의 갭에 종속적인 신호로서, 기준 신호(Vref)와의 ratio-metric 방식을 통해 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성할 수 있다. 이하, 기준 코일로부터 생성된 기준 신호는 제1 기준 신호로 정의하고, 복수의 수신 코일로부터 생성된 수신 신호들의 합은 제2 기준 신호로 정의한다.At this time, the sum of the three received signals (V A + V B + V C ) is independent of the displacement of the coupler element 120 and is a signal dependent on the gap with the coupler element 120, -metric scheme to generate a compensation signal that includes information about the gap. Hereinafter, the reference signal generated from the reference coil is defined as a first reference signal, and the sum of the reception signals generated from the plurality of reception coils is defined as a second reference signal.

마찬가지로, 갭 변화에 따른 제1 기준 신호와 제2 기준 신호의 신호 변화량은 서로 다르게 나타난다.Likewise, signal variation amounts of the first reference signal and the second reference signal vary according to the gap change.

도 4에서 센터 탭을 공유하는 세 개의 수신 코일에 대해 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 센터 탭을 공유하는 네 개 이상의 수신 코일을 사용할 수도 있으며, 수신 코일의 수에 따라 커플러 소자의 형태가 달라질 수도 있다. 또한, 수신 코일 각각이 서로 마주보는 영역에 형성되는 것으로 한정되는 것은 아니다.
Although the three receiving coils sharing the center tap are described in FIG. 4, the present invention is not limited thereto. Four or more receiving coils sharing the center tap may be used, and the shape of the coupler element may vary depending on the number of receiving coils . Further, the receiving coils are not limited to be formed in areas facing each other.

도 5는 본 발명의 수신 코일 구조에 대한 또 다른 일 실시예를 나타낸 것이다.Fig. 5 shows another embodiment of the receive coil structure of the present invention.

도 5를 참조하면, 세 개의 수신 코일(510 내지 530) 각각은 접지를 사용하지 않은 플로팅(floating) 상태의 두 단자를 포함하고 일정 영역에 권선 방향이 서로 다른 두 루프를 포함한다.Referring to FIG. 5, each of the three receiving coils 510 to 530 includes two terminals in a floating state that do not use a ground, and includes two loops having different winding directions in a certain region.

이 때, 세 개의 수신 코일(510 내지 530) 각각은 권선 방향이 서로 다른 루프가 이웃하여 형성될 수 있다.In this case, each of the three receiving coils 510 to 530 may be formed in a loop in which the winding directions are different from each other.

즉, 세 개의 수신 코일(510 내지 530) 각각은 제1 방향으로 권선된 제1 루프(511, 521, 531)와 제2 방향으로 권선된 제2 루프(512, 522, 532)가 포함되어 형성됨으로써, 커플러 소자(120)의 위치에 따라 가변되는 제1 수신 신호(VA), 제2 수신 신호(VB) 및 제3 수신 신호(VC)를 생성한다. 여기서, 제1 수신 신호, 제2 수신 신호 및 제 3 수신 신호는 두 단자에서 출력되는 두 전압의 차이에 해당하는 값을 의미하지만, 설명의 편의상 VA, VB, VC로 정의한다.That is, each of the three receiving coils 510 to 530 includes a first loop 511, 521, 531 wound in a first direction and a second loop 512, 522, 532 wound in a second direction Thereby generating a first reception signal V A , a second reception signal V B and a third reception signal V C that vary according to the position of the coupler element 120. Here, the first reception signal, the second reception signal, and the third reception signal are values corresponding to the difference between the two voltages output from the two terminals, but are defined as V A , V B , and V C for convenience of explanation.

이 때, 세 개의 수신 신호의 합(VA+VB+VC) 즉, 제2 기준 신호는 도 4에서와 마찬가지로 커플러 소자(120)의 변위에 독립적이면서 커플러 소자(120)와의 갭에 종속적인 신호로서, 기준 신호(Vref)와의 ratio-metric 방식을 통해 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성할 수 있다.In this case, the sum of the three received signals (V A + V B + V C ), that is, the second reference signal, is independent of the displacement of the coupler element 120 and depends on the gap with the coupler element 120 As a signal, a compensation signal including information on the gap can be generated through a ratio-metric method with the reference signal Vref.

또한, 갭 변화에 따른 제1 기준 신호와 제2 기준 신호의 신호 변화량은 서로 다르게 나타난다.In addition, signal variation amounts of the first reference signal and the second reference signal vary according to the gap change.

도 5에서 플로팅 상태의 세 개의 수신 코일에 대해 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 플로팅 상태의 네 개 이상의 수신 코일을 사용할 수도 있으며, 수신 코일의 수에 따라 커플러 소자의 형태가 달라질 수도 있다.
Although three receiving coils in a floating state are described in FIG. 5, the present invention is not limited thereto. Four or more receiving coils in a floating state may be used, and the shape of a coupler element may vary depending on the number of receiving coils.

도 4와 도 5와 같은 수신 코일 구조로부터 수신 신호가 생성되는 경우, 신호 처리부(160)는 제1 기준 신호와 수신 신호들의 합(제2 기준 신호)에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 커플러 소자의 변위에 독립적이면서 갭에 종속적인 신호 즉, 보상 신호를 생성하고, 제1 기준 신호 또는 수신 신호들의 합(제2 기준 신호) 중 어느 하나와 수신 신호들 중 선택된 두 개의 수신 신호에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 수신 신호에서 공통 모드 요소가 제거된 부품 위치에 해당하는 커플러 소자의 변위를 감지한다.When a reception signal is generated from the reception coil structure as shown in FIGS. 4 and 5, the signal processing unit 160 uses the ratio-metric method for the sum of the first reference signal and the reception signals (second reference signal) (Second reference signal) of the first reference signal or the received signals and the ratio-to-noise ratio of two selected signals of the received signals, the displacement of the coupler element corresponding to the part position where the common mode element is removed from the received signal is detected using the metric method.

일 예로, 도 4의 수신 코일 구조로부터 수신 신호가 수신되는 경우, 신호 처리부(160)는 제1 기준 신호와 제2 기준 신호에 대한 ratio-metric 방식 즉, (Vref-(VA+VB+VC))/(Vref+(VA+VB+VC))을 이용하여 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성하고, 세 개의 수신 신호 중 변위를 결정하기 위한 두 개의 수신 신호 예를 들어, VA와 VB의 차(VA-VB)와 수신 신호들의 합(제2 기준 신호)에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 수신 신호에서 공통 모드 요소를 제거한다. 그리고, 신호 처리부(160)는 ratio-metric 방식으로 획득된 커플러 소자의 변위 정보 즉, 갭이 고려되지 않은 변위 정보에 보상 신호 즉, 갭에 대한 정보를 적용함으로써, 갭을 고려한 부품 위치에 해당하는 커플로 소자의 변위를 감지한다.For example, when a reception signal is received from the reception coil structure of FIG. 4, the signal processing unit 160 calculates a ratio-metric scheme for the first reference signal and the second reference signal, that is, Vref- (V A + V B + V C )) / (Vref + (V A + V B + V C )) to generate a compensation signal including information on the gap, and two examples of reception signals for determining displacement among three reception signals For this purpose, the common mode element is removed from the received signal using a ratio-metric scheme for the difference (V A -V B ) between V A and V B and the sum of the received signals (second reference signal). Then, the signal processing unit 160 applies the compensation information, that is, the gap information, to the displacement information of the coupler element obtained by the ratio-metric method, that is, the displacement information in which the gap is not taken into consideration, Couple detects the displacement of the device.

다른 일 예로, 도 5의 수신 코일 구조로부터 수신 신호가 수신되는 경우, 신호 처리부(160)는 제1 기준 신호와 제2 기준 신호에 대한 ratio-metric 방식 즉, (Vref-(VA+VB+VC))/(Vref+(VA+VB+VC))을 이용하여 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성하고, 세 개의 수신 신호 중 변위를 결정하기 위한 두 개의 수신 신호 예를 들어, VA와 VB의 차와 제1 기준 신호(Vref)에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 수신 신호에서 공통 모드 요소를 제거한다. 그리고, 신호 처리부(160)는 ratio-metric 방식으로 획득된 갭이 고려되지 않은 변위 정보에 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 적용함으로써, 갭을 고려한 부품 위치에 해당하는 커플로 소자의 변위를 감지한다.5, the signal processing unit 160 may use a ratio-metric method for the first reference signal and the second reference signal, that is, Vref- (V A + V B + V C )) / (Vref + (V A + V B + V C )) is used to generate a compensation signal including information on the gap, and two reception signals The common mode element is removed from the received signal by using a ratio-metric method for the difference between V A and V B and the first reference signal Vref. Then, the signal processing unit 160 applies the compensation signal including information on the gap to the displacement information that does not consider the gap obtained by the ratio-metric method, Detection.

비록 도 4와 도 5에서, 신호 처리부(160)는 ratio-metric 방식을 이용하여 변위 정보를 획득할 때 선택된 두 개의 수신 신호의 차와 수신 신호들의 합 또는 기준 신호 중 어느 하나를 이용한 ratio-metric 방식을 이용하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정하지 않고, 선택된 두 개의 수신 신호의 차와 합에 대한 ratio-metric 방식을 이용할 수도 있다.
In FIG. 4 and FIG. 5, the signal processing unit 160 calculates the ratio-metric value using one of the difference between the two received signals and the sum of the received signals or the reference signal selected when the displacement information is obtained using the ratio- However, the present invention is not limited to this, and a ratio-metric method may be used for the difference and sum of the two selected reception signals.

이와 같이, 본 발명에 따른 변위 센서는 한 개의 기준 코일로부터 생성된 제1 기준 신호와 적어도 두 개 이상의 수신 코일로부터 생성된 수신 신호들의 합(제2 기준 신호)에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 공통 모드 요소가 제거된 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성하고, 수신 신호들 중 미리 선택된 두 개의 수신 신호들의 차와 제1 기준 신호 또는 제2 기준 신호에 대한 ratio-metric 방식을 이용하거나 선택된 두 개의 수신 신호들의 차와 합에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 수신 신호에서 공통 모드 요소를 제거한 변위 정보를 획득한다. 물론, 이렇게 획득된 변위 정보는 갭에 대한 정보를 고려하지 않은 상태이기 때문에 갭에 대한 정보를 포함하고 있는 보상 신호를 이용하여 커플러 소자의 변위를 보상함으로써, 공통 모드 요소와 갭 오차가 보상된 커플러 소자의 변위가 획득될 수 있다.
As described above, the displacement sensor according to the present invention uses a ratio-metric method for a sum of a first reference signal generated from one reference coil and a reception signal generated from at least two reception coils (second reference signal) Generating a compensation signal including information on a gap from which the common mode element has been removed, calculating a difference between two pre-selected reception signals of the reception signals and a ratio-metric method for the first reference signal or the second reference signal And the displacement information obtained by removing the common mode element from the received signal is obtained by using the ratio-metric method for the difference and sum of the two selected received signals. Of course, since the displacement information thus obtained does not take into account the gap information, it compensates for the displacement of the coupler element by using the compensation signal including the information about the gap, so that the common mode element and the gap error compensated coupler The displacement of the element can be obtained.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 센서를 이용한 변위 감지 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.6 is a flowchart illustrating a method of detecting a displacement using a displacement sensor according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 변위 감지 방법은 여기 신호에 의해 여기되어 전자기 방사를 생성하는 송신 코일과 두 개의 수신 코일 간의 유도 결합에 의해 두 개의 수신 신호를 생성한다(S610).Referring to FIG. 6, the displacement sensing method generates two received signals by inductive coupling between a transmitting coil and a receiving coil that are excited by an excitation signal to generate electromagnetic radiation (S610).

여기서, 수신 코일은 커플러 소자에 의한 전자기 방사의 차폐에 따른 송신 코일과의 유도 결합에 의하여 수신 신호를 생성한다.Here, the reception coil generates a reception signal by inductive coupling with the transmission coil due to shielding of electromagnetic radiation by the coupler element.

단계 S610에서 수신 신호가 두 개의 수신 코일로부터 생성되는 것으로 기재되었지만, 이에 한정하지 않으며 도 2와 도 4에 도시된 센터 탭을 공유하는 두 개 이상의 수신 코일로부터 두 개 이상의 수신 신호가 생성될 수도 있고, 도 5에 도시된 플로팅 상태의 세 개 이상의 수신 코일로부터 세 개 이상의 수신 신호가 생성될 수도 있다.Although it has been described in step S610 that the received signal is generated from two receive coils, it is not limited thereto, and more than two receive signals may be generated from two or more receive coils sharing the center tap shown in Figs. 2 and 4 , Three or more reception signals may be generated from three or more reception coils in the floating state shown in Fig.

마찬가지로, 송신 코일과 기준 코일 간의 유도 결합에 의해 커플러 소자의 위치와 무관한 또는 독립적인 기준 신호 즉, 제1 기준 신호를 생성한다(S620).Similarly, the first reference signal, which is independent of or independent of the position of the coupler element, is generated by inductive coupling between the transmission coil and the reference coil (S620).

여기서, 제1 기준 신호는 커플러 소자의 변위에 독립적이고, 커플러 소자와 무관한 변위인 갭에 종속되는 신호로서, 커플러 소자와 송신 코일 또는 수신 코일 간의 갭 변화에 종속적으로 가변될 수 있다.Here, the first reference signal is a signal that is independent of the displacement of the coupler element and is dependent on the gap which is displacement independent of the coupler element, and can be varied depending on the gap change between the coupler element and the transmit coil or the receive coil.

이 때, 생성되는 제1 기준 신호는 커플러 소자와의 갭 변화에 따라 복수의 수신 신호의 합 즉, 제2 기준 신호에 대한 신호 변화량과 다른 신호 변화량을 가질 수 있으며, 제2 기준 신호 또한 커플러 소자의 변위에 독립적이고, 커플러 소자와의 갭에 종속적인 신호이다.In this case, the generated first reference signal may have a sum of a plurality of received signals, that is, a signal variation amount different from the signal variation amount to the second reference signal, according to a gap change with the coupler element, And is a signal dependent on the gap with the coupler element.

단계 S610과 S620이 순차적으로 이루어지도록 도시되었지만, 병렬적으로 이루어질 수도 있다.Although steps S610 and S620 are shown to be performed sequentially, they may be performed in parallel.

생성된 제1 기준 신호와 복수의 수신 신호의 합(제2 기준 신호)을 이용하여 공통 모드 요소가 제거된, 커플러 소자와 송신 코일 또는 수신 코일 간의 갭 정보를 포함하는 보상 신호를 생성한다(S430).Generates a compensation signal including the gap information between the coupler element and the transmission coil or the reception coil from which the common mode element is removed by using the sum of the generated first reference signal and the plurality of reception signals (second reference signal) ).

이 때, 보상 신호는 제1 기준 신호와 제2 기준 신호에 대한 차와 합의 비율에 의한 ratio-metric 방식에 의하여 생성될 수 있으며, ratio-metric 방식을 사용하면 공통 모드 요소가 제거된다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 자명하기에 그 상세한 설명은 생략한다.In this case, the compensation signal can be generated by a ratio-metric method based on the difference between the first reference signal and the second reference signal, and the ratio-metric method eliminates the common mode element. It will be obvious to those skilled in the art that a detailed description thereof will be omitted.

단계 S630에 의하여, 갭을 보상하기 위한 보상 신호가 생성되면, 보상 신호와 수신 코일로부터 수신된 복수의 수신 신호를 이용하여 갭을 고려한 부품 위치에 해당하는 변위를 감지한다(S640). 즉, 단계 S640은 갭 오차가 보상된 커플러 소자의 변위에 해당하는 부품 위치를 연산하는 과정이다.When a compensation signal for compensating the gap is generated in step S630, a displacement corresponding to the position of the part in consideration of the gap is sensed using the compensation signal and the plurality of reception signals received from the reception coil (S640). That is, step S640 is a process of calculating the position of a part corresponding to the displacement of the coupler element whose gap error is compensated.

이 때, 단계 S640은 수신 코일의 개수에 따라 변위를 감지하는 방식이 상이할 수 있다.At this time, step S640 may be different from the method of sensing displacement according to the number of receiving coils.

일 예로, 수신 코일이 센터 탭을 공유하는 두 개의 수신 코일인 경우, 단계 S640은 두 개의 수신 신호에 대한 ratio-metric 방식 즉, 두 수신 신호의 차(VA-VB)와 합(VA+VB)의 비율을 이용하여 수신 신호에서 공통 모드 요소를 제거하고, 공통 모드 요소가 제거된 변위 정보를 획득한다. 이런 과정에 의해 갭 오차가 보상되지 않은 변위 정보가 획득되면 갭 정보를 포함하고 있는 보상 신호를 이용하여 변위 정보에 갭 정보를 적용함으로써, 커플러 소자와 송신 코일 또는 수신 코일 간의 갭을 고려한 커플러 소자의 변위를 감지한다.For example, if the receiving coils of the two receiving coils sharing a center tap, step S640 is a ratio-metric method for the two received signals, that is, difference between the two received signals (V A -V B) and the sum (V A + V B ) to remove the common mode element from the received signal, and obtains the displacement information from which the common mode element has been removed. When the gap information is obtained by the above process, the gap information is applied to the displacement information using the compensation signal including the gap information. Thus, the gap information between the coupler element and the transmission coil or the reception coil, Detect displacement.

다른 일 예로, 수신 코일이 센터 탭을 공유하거나 플로팅 상태의 세 개 이상의 수신 코일인 경우, 단계 S640은 세 개 이상의 수신 신호들 중 변위 정보를 생성하기 위한 두 개의 수신 신호를 선택하고, 선택된 두 개의 수신 신호의 차와 기준 신호(제1 기준 신호 또는 제2 기준 신호)에 대한 ratio-metric 방식을 이용하여 수신 신호에서 공통 모드 요소를 제거함으로써, 공통 모드 요소가 제거된 변위 정보를 획득한다. 이렇게 획득된 변위 정보는 갭 오차가 보상되지 않은 변위 정보이기 때문에 갭 오차가 보상된 변위 정보를 획득하기 위해, 갭 정보를 포함하고 있는 보상 신호를 적용하고, 이를 통해 커플러 소자와 송신 코일 또는 수신 코일 간의 갭을 고려한 커플러 소자의 변위를 감지한다. In another example, if the receiving coil is a shared center tap or three or more receiving coils in a floating state, step S640 selects two received signals for generating displacement information from three or more received signals, The common mode element is removed from the received signal using the ratio-metric method for the difference between the received signals and the reference signal (the first reference signal or the second reference signal), thereby obtaining the displacement information from which the common mode element has been removed. Since the obtained displacement information is displacement information in which the gap error is not compensated, a compensation signal including the gap information is applied to obtain the displacement information compensated for the gap error, and through the coupler element and the transmission coil or the reception coil And detects the displacement of the coupler element in consideration of the gap between them.

여기서, 변위 정보를 획득하기 위해 선택되는 두 개의 수신 신호는 세 개 이상의 수신 신호 각각의 값에 따라 결정될 수 있다.Here, the two received signals selected for obtaining the displacement information may be determined according to the values of each of the three or more received signals.

또한, 수신 신호의 공통 모드 요소를 제거하는 방식으로, 두 수신 신호의 차와 기준 신호에 대한 ratio-metric 방식을 이용할 수도 있지만, 선택된 두 수신 신호의 차와 합에 대한 ratio-metric 방식을 이용할 수도 있다.
In addition, the ratio-metric method for the difference between the two received signals and the reference signal may be used as a method of removing the common mode element of the received signal, but the ratio-metric method for the difference and sum of the two selected received signals may also be used have.

본 발명의 일 실시 예에 따른 변위 감지 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The method for detecting a displacement according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (11)

부품 위치와 상호 연관되는 운동 가능한 커플러 소자;
여기 신호에 의해 여기되어 전자기 방사를 생성하는 송신 코일;
접지(GND)를 공유하며, 상기 커플러 소자에 의한 상기 전자기 방사의 차폐에 따른 상기 송신 코일과의 유도 결합에 의하여 각각의 수신 신호를 생성하는 복수의 수신 코일;
상기 송신 코일과의 유도 결합에 의하여 상기 커플러 소자의 위치와 무관한 기준 신호를 생성하는 기준 코일; 및
상기 기준 신호와 복수의 수신 신호를 이용하여 공통 모드 요소가 제거된 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성하고, 상기 생성된 상기 보상 신호와 상기 복수의 수신 신호를 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지하는 신호 처리부
를 포함하는 변위 센서.A movable coupler element correlating with the component position;
A transmit coil excited by an excitation signal to produce electromagnetic radiation;
A plurality of receiving coils sharing a ground (GND) and generating respective reception signals by inductive coupling with the transmission coil according to the shielding of the electromagnetic radiation by the coupler elements;
A reference coil for generating a reference signal irrelevant to the position of the coupler element by inductive coupling with the transmission coil; And
Generating a compensation signal including information on a gap in which a common mode element has been eliminated by using the reference signal and a plurality of reception signals, and generating the compensation signal by using the generated compensation signal and the plurality of reception signals, A signal processing unit for detecting a displacement corresponding to a part position
. 제1항에 있어서,
상기 기준 코일은
상기 커플러 소자와의 갭 변화에 따라 상기 복수의 수신 신호의 합에 대한 신호 변화량과 다른 신호 변화량을 갖는 기준 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 변위 센서.The method of claim 1,
The reference coil
And generates a reference signal having a signal variation amount that is different from the signal variation amount with respect to the sum of the plurality of reception signals in accordance with the gap change with the coupler element. 제1항에 있어서,
상기 신호 처리부는
상기 기준 신호와 상기 복수의 수신 신호의 합에 대한 차와 합의 비율을 이용하여 상기 보상 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 변위 센서.The method of claim 1,
The signal processing unit
And generating the compensation signal using a difference and a sum ratio of the sum of the reference signal and the plurality of received signals. 제3항에 있어서,
상기 신호 처리부는
상기 기준 신호와 두 개의 수신 신호가 수신되는 경우, 상기 생성된 상기 보상 신호와 상기 두 개의 수신 신호의 차(VA-VB)와 합(VA+VB)의 비율을 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지하는 것을 특징으로 하는 변위 센서.The method of claim 3,
The signal processing unit
When the reference signal and the two received signals are received, the gap by using the ratio (V A -V B ) and the sum (V A + V B ) of the generated compensation signal and the two received signals Displacement sensor, characterized in that for detecting the displacement corresponding to the position of the component. 제3항에 있어서,
상기 신호 처리부는
상기 기준 신호와 세 개 이상의 수신 신호가 수신되는 경우, 상기 세 개 이상의 수신 신호 중 선택된 두 개의 수신 신호의 차와 합의 비율과 상기 생성된 상기 보상 신호를 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지하는 것을 특징으로 하는 변위 센서.The method of claim 3,
The signal processing unit
When the reference signal and three or more received signals are received, a ratio of the sum and sum of the two selected signals among the three or more received signals, and a ratio And a displacement sensor for detecting a displacement of the displacement sensor. 제1항에 있어서,
상기 기준 코일은
상기 커플러 소자의 형태를 고려하여 배치되는 것을 특징으로 하는 변위 센서.
The method of claim 1,
The reference coil
Wherein the displacement sensor is arranged in consideration of the shape of the coupler element.
부품 위치와 상호 연관되는 운동 가능한 커플러 소자; 및 여기 신호에 의해 여기되어 전자기 방사를 생성하는 송신 코일을 포함하는 변위 센서를 이용한 변위 감지 방법에 있어서,
상기 커플러 소자에 의한 상기 전자기 방사의 차폐에 따른 상기 송신 코일과 복수의 수신 코일 간의 유도 결합에 의하여 상기 복수의 수신 코일로부터 복수의 수신 신호를 생성하는 단계;
상기 송신 코일과 기준 코일의 유도 결합에 의하여 상기 기준 코일로부터 상기 커플러 소자의 위치와 무관한 기준 신호를 생성하는 단계;
상기 생성된 상기 기준 신호와 상기 복수의 수신 신호를 이용하여 공통 모드 요소가 제거된 갭에 대한 정보를 포함하는 보상 신호를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 상기 보상 신호와 상기 복수의 수신 신호를 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지하는 단계
를 포함하는 변위 감지 방법.A movable coupler element correlating with the component position; And a displacement coil excited by the excitation signal to generate electromagnetic radiation, the displacement detection method comprising:
Generating a plurality of reception signals from the plurality of reception coils by inductive coupling between the transmission coil and a plurality of reception coils due to shielding of the electromagnetic radiation by the coupler element;
Generating a reference signal independent of a position of the coupler element from the reference coil by inductively coupling the transmission coil and the reference coil;
Generating a compensation signal including information on a gap where a common mode element is removed using the generated reference signal and the plurality of received signals; And
Detecting a displacement corresponding to the part position considering the gap using the generated compensation signal and the plurality of reception signals
/ RTI > 제7항에 있어서,
상기 기준 신호를 생성하는 단계는
상기 커플러 소자와의 갭 변화에 따라 상기 복수의 수신 신호의 합에 대한 신호 변화량과 다른 신호 변화량을 갖는 기준 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 변위 감지 방법.The method of claim 7, wherein
The step of generating the reference signal
And generates a reference signal having a signal variation amount different from a signal variation amount with respect to a sum of the plurality of received signals according to a gap change with the coupler element. 제7항에 있어서,
상기 보상 신호를 생성하는 단계는
상기 기준 신호와 상기 복수의 수신 신호의 합에 대한 차와 합의 비율을 이용하여 상기 보상 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 변위 감지 방법.The method of claim 7, wherein
The step of generating the compensation signal
And generating the compensation signal using a difference and a sum ratio of the sum of the reference signal and the plurality of received signals. 제9항에 있어서,
상기 감지하는 단계는
상기 기준 신호와 두 개의 수신 신호가 생성되는 경우, 상기 생성된 상기 보상 신호와 상기 두 개의 수신 신호의 차와 합의 비율을 이용하여 상기 갭을 고려한 상기 부품 위치에 해당하는 변위를 감지하는 것을 특징으로 하는 변위 감지 방법.
10. The method of claim 9,
The sensing step
When the reference signal and the two reception signals are generated, a displacement corresponding to the position of the component in consideration of the gap is sensed by using the difference and the sum ratio between the generated compensation signal and the two reception signals / RTI >
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium in which a program for executing the method of any one of claims 7 to 10 is recorded.
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