KR20150015932A - 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150015932A
KR20150015932A KR1020130091993A KR20130091993A KR20150015932A KR 20150015932 A KR20150015932 A KR 20150015932A KR 1020130091993 A KR1020130091993 A KR 1020130091993A KR 20130091993 A KR20130091993 A KR 20130091993A KR 20150015932 A KR20150015932 A KR 20150015932A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
driving
phase
amplitude
mass resonance
Prior art date
Application number
KR1020130091993A
Other languages
English (en)
Inventor
황병원
김경린
김창현
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020130091993A priority Critical patent/KR20150015932A/ko
Priority to US14/203,192 priority patent/US20150033851A1/en
Publication of KR20150015932A publication Critical patent/KR20150015932A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치는 구동부, 자동이득제어부 및 제 1 신호변환부를 포함하며, 상기 구동부는 상기 자동이득제어부의 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산이 기설정된 비율에 따라 수행될 수 있도록 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송한다.

Description

자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법{Apparatus and Method for driving gyro sensor}
본 발명은 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 개발되고 있는 모바일 기기에는 외부로부터 인가되는 관성 입력을 이용한 자이로 센서(가속도센서, 자이로 센서 또는 지자기 센서등)들이 탑재되어 출시되는 것이 일반적이며, 이와 같이 다양한 자이로 센서 중에서 자이로 센서는 물체의 회전력이 인가되는 양을 검출하여 해당 각속도를 측정할 수 있는 센서이다. 각속도는 코리올리 힘 "F = 2mΩV"에 의해서 구해질 수 있으며 여기서 m은 센서 Mass의 질량이고, Ω는 측정하고자 하는 각속도이며 V는 센서 Mass의 운동 속도이다.
도 1은 자이로 센서의 각속도 검출 원리를 나타내고 있는바, X 방향으로 센서의 Mass가 공진을 하고 Z 방향으로 회전력이 인가될 때 Y 방향으로 코리올리 힘이 발생하여 해당 신호를 전기적 신호로 변환하며, 상기 변환된 신호는 자이로 센서의 제어회로로부터 소정의 신호처리 과정을 통해, 각속도에 대한 관성력을 검출하는바, 안정적인 관성입력을 검출하기 위해서는 자이로 센서의 Mass를 항상 안정적으로 공진 시키는 것이 매우 중요하다.
그리고, 자이로 센서의 Mass를 안정적으로 공진하기 위해서는 Mass 공진 진폭 제어와 위상 제어가 무엇보다 중요한바, Mass 공진 진폭 제어는 Mass가 항상 일정한 진폭으로 공진을 할 수 있도록 제어하는 것이고, 위상 제어는 제어회로에서 Mass를 공진 시키기 위해 발생시키는 신호 대비 Mass가 공진하는 위상차가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 제어하는 것이다.
따라서, 하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌과 같이 종래의 자이로 센서의 Mass 공진의 위상 또는 진폭제어방식은 수동(manual)으로 제어값을 설정하거나, 아날로그 회로(Phase locked loop 또는 feedback loop)를 이용하는 것이 일반적이었는바, 초기 설정이후에 MEMS 구조체의 변형으로 인한 Mass의 변동을 실시간 모니터링을 통하여, 보정할 수 없었으며, 아날로그 회로를 이용하여 제어하는 방식상 회로 크기의 상대적인 증가로 인해, 소비전류등이 증가하는 문제점이 있었다.
2004212111JP
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자이로 센서의 구동매스 공진에 대한 위상 및 진폭의 안정적 제어를 위해, 디지털 방식의 자동이득제어부를 통해 상기 구동매스 공진의 위상 및 진폭에 대한 차등적 제어를 함으로써, 전체 회로의 크기 및 소비전류를 줄임과 동시에, 정밀도 높은 제어를 수행할 수 있는 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치는 자이로 센서의 구동변위신호로부터, 상기 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하며, 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송하는 구동부, 상기 구동부로부터 전송된 상기 위상값 또는 진폭값을 디지털 값으로 변환한 후, 상기 디지털값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행하는 자동이득제어부 및 상기 제어이득을 아날로그 값으로 변환하여, 상기 구동부로 전송하는 제 1 신호변환부를 포함하며, 상기 구동부는 상기 자동이득제어부의 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산이 기설정된 비율에 따라 수행될 수 있도록 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송한다.
또한, 상기 자동이득제어부는 상기 구동매스 공진의 위상 과 진폭에 대한 제어이득의 연산이 N : 1 = 위상 : 진폭 (N ≥ 1 ) 의 비율에 따라 차등적으로 수행되도록 한다.
또한, 상기 자동이득제어부는 상기 구동매스의 초기구동시에, 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 상기 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 상기 구동부에 전송한다.
또한, 상기 제 1 신호 변환부는 D/A(Digital to analog) 컨버터일 수 있다.
또한, 상기 구동부는 상기 구동매스 공진의 위상 또는 진폭에 대한 제어이득이 반영된 구동신호를 생성하며, 상기 자이로 센서에 인가하고, 상기 자이로 센서로부터 구동변위신호를 입력받아, 상기 구동매스 공진의 위상값 과 진폭값을 검출하는 구동회로모듈 및 상기 자동이득제어부에서의 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산이 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행되도록, 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송하는 데이타 전송모듈을 포함한다.
또한, 상기 구동회로모듈은 상기 구동변위신호를 상기 구동신호보다 90°위상지연된 신호와 곱하여(mixer), 상기 구동매스 공진의 진폭값을 검출하며, 상기 구동변위신호를 상기 구동신호와 위상이 같은 신호와 곱하여(mixer), 상기 구동매스 공진의 위상값을 검출한다.
또한, 상기 데이타 전송모듈은 아날로그 먹스(Analog Mux)일 수 있다.
또한, 상기 자동이득제어부는 상기 구동부로부터 입력된 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값을 디지털 값으로 변환하는 디지털 변환 모듈 및 상기 디지털값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 N : 1 (N ≥ 1 ) 의 비율에 따라 차등적으로 수행하는 이득제어모듈을 포함한다.
또한, 상기 자동이득제어부는 상기 구동매스의 초기구동시에 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 상기 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 저장하는 메모리를 포함한다.
본 발명에 따른 자이로 센서 구동장치의 제어방법은 구동부에서 자이로 센서의 구동변위신호로부터 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하는 단계, 상기 구동부에서 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값의 데이타를 전송하는 단계, 자동이득제어부에서 상기 진폭값 또는 위상값에 대한 데이타를 디지털 값으로 변환한 후, 상기 디지털값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행하는 단계 및 제 1 신호변환부에서 상기 제어이득을 아날로그 값으로 변환하여, 상기 구동회로모듈로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하는 단계이전에 상기 구동부에서 구동매스의 초기구동시에 상기 자동이득제어부로부터 메모리에 저장된 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 상기 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득를 전송받는 단계 및 상기 제어이득이 반영된 구동신호를 상기 자이로 센서에 인가하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하는 단계는 상기 제어이득이 반영된 구동신호를 상기 자이로 센서에 인가하고, 상기 자이로 센서로 부터 구동변위신호를 입력받는 단계, 상기 구동변위신호를 상기 구동신호보다 90°위상지연된 신호와 곱하여(mixer), 상기 구동매스 공진의 진폭값을 검출하는 단계 및 상기 구동변위신호를 상기 구동신호와 위상이 같은 신호와 곱하여(mixer), 상기 구동매스 공진의 위상값을 검출하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값을 전송하는 단계는 상기 자동이득제어부에서 상기 구동매스 공진의 위상과 진폭에 대한 제어이득의 연산이 N:1의 비율에 따라 차등적으로 수행되도록, 상기 구동부에 데이타 전송신호를 전송하는 단계 및 상기 구동부는 상기 데이타 전송신호에 따라 구동매스 공진의 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 자동이득제어부에서 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행하는 단계는 디지털 변환 모듈에서 상기 구동부로부터 입력된 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값을 디지털 값으로 변환하는 단계 및 이득제어모듈에서 상기 디지털 값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 위상 과 진폭에 대한 제어이득의 연산을 N : 1 (N ≥ 1 ) 의 비율에 따라 차등적으로 수행되도록 하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 디지털 변환모듈은 A/D(analog to digital) 컨버터일 수 있다.
또한, 제 1 신호변환부는 D/A(digital to analog) 컨버터일 수 있다.
[발명의 효과]
본 발명에 따르면 자동이득제어부 및 A/D 컨버터를 이용한 디지털 신호처리방식으로 자이로 센서에 대한 구동매스 공진의 위상 및 진폭을 제어함으로써, 전체 제어회로의 크기 및 소비전류를 줄임과 동시에, 아날로그 방식보다 제어의 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 이득제어모듈을 통해, 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 N : 1 (위상 : 진폭)의 비율로 차등적으로 수행하여, 구동매스 공진의 위상에 대한 제어이득 연산이 구동신호 와 구동변위 신호간의 위상차가 90°에 근접하도록 수행된 후에, 구동매스 공진의 진폭에 대한 제어이득 연산이 목표치에 수렴하도록 수행됨으로써, 보다 빠르게 구동매스를 안정적으로 공진하도록 제어할 수 있다.
또한, 메모리에 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 기설정된 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 저장하여, 구동매스의 구동시에 상기 제어이득을 초기값으로 사용함으로써, 초기구동시부터 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어가 상기 목표치에 근접한 범위내에서 이루어질 수 있으며, 이로인해, 자이로 센서의 출력신호에 대한 신뢰성 및 효율성을 확보할 수 있다
도 1은 자이로 센서의 각속도 검출 원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치에 대한 전체 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 구동회모모듈에서 구동매스 공진의 위상 및 진폭값을 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 와 5b는 본 발명에 따른 자동이득제어부에서의 데이타 처리과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치에 대한 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치를 나타낸 블록도이며, 도 6은 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치에 대한 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서의 구동장치는 자이로 센서(100), 구동부(200), 자동이득제어부(300) 및 제1신호변환부(400)를 포함한다.
자이로 센서(100)는 구동매스(미도시)를 포함하여, 공간상에 위치한 3개의 축 방향의 각속도를 검출할 수 있는 센서이고, 구동부(200)로부터 인가된 구동신호(펄스파)는 상기 구동매스(미도시)을 진동시키고, 상기 진동에 의해, 구동변위신호(사인파)가 발생한다.
여기에서, 상기 구동신호에 의해 구동매스(미도시)가 공진하기 위한 조건은 구동신호 와 구동변위신호의 위상차가 90°이어야 하며, 상기 구동매스가 공진하는 경우에는 작은 구동신호의 크기에도 상기 구동매스(미도시)에 큰 움직임이 발생하여, 크기가 큰 구동변위신호를 얻을 수 있다. 따라서, 자이로 센서로부터 큰 출력을 얻기위해서는 상기 구동매스를 항상 안정적으로 공진 시키는 것이 중요하다.
구동부(200)는 자이로 센서(100)로부터 출력되는 구동변위신호로부터, 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하며(S100), 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 자동이득제어부(300)로 전송하고(S110), 구동회로모듈(210) 및 데이타 전송모듈(220)을 포함하며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
자동이득제어부(300)는 구동부(200)로부터 전송된 상기 위상값 또는 진폭값을 디지털 값으로 변환한 후(S120), 상기 디지털값이 기설정된 목표치에 수렴하는지 여부를 판단한 후(S130), 상기 디지털값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행하며(S140), 디지털 변환모듈(310) 및 이득제어모듈(320)을 포함한다.
여기에서, 자동이득제어부(300)는 상기 구동매스 공진의 위상 과 진폭에 대한 제어이득의 연산이 N : 1 = 위상 : 진폭 (N ≥ 1 ) 의 비율에 따라 수행될 수 있도록 상기 구동매스 공진의 위상 과 진폭에 대한 제어를 차등적으로 수행한다.
또한, 자동이득제어부(300)는 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 상기 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 상기 구동매스의 초기구동시에 구동부(200)에 전송하며, 구동부(200)는 상기 제어이득을 구동매스에 적용하여 구동시킬 수 있다.
제1신호변환부(400)는 자동이득제어부(300)에서 디지털 값으로 연산된 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 아날로그 값으로 변환하여, 상기 구동부(200)로 전송하며, 여기에서 제1신호변환부(400)는 D/A(Digital to analog) 컨버터일 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 자동이득제어부(300) 및 A/D 컨버터를 이용한 디지털 신호처리방식으로 자이로 센서에 대한 구동매스 공진의 위상 및 진폭을 제어함으로써, 전체 제어회로의 크기 및 소비전류를 줄임과 동시에, 아날로그 방식보다 제어의 정밀도를 높일 수 있다.
이하, 도 3 및 4를 참고하여, 본 발명에 따른 구동부(200)의 구동방식에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 자이로 센서의 구동장치에 대한 전체 시스템을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 구동회로모듈에서 구동매스 공진의 위상 및 진폭값을 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 구동부(200)는 구동회로모듈(210) 및 데이타 전송모듈(220)을 포함하며, 자이로 센서(100)로부터 출력되는 구동변위신호로부터, 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출한다.
구동회로모듈(210)은 구동매스 공진의 위상 또는 진폭에 대한 제어이득이 반영된 구동신호를 생성하여, 자이로 센서(100)에 인가하고, 상기 자이로 센서로부터 구동변위신호를 입력받아, 상기 구동매스 공진의 위상값 과 진폭값을 검출한다.
즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 구동변위신호(b) 와 구동신호 보다 90°위상지연된 신호(a)를 믹서(Mixer)를 통해 곱한 후, LPF(로우패스필터)에 의한 필터링을 거치게 되면, 고주파 성분이 제거된, 직류(DC)형태인 일정한 전압레벨(A)로 변환된 구동매스 공진의 진폭값을 얻을 수 있다. 여기에서, 자동이득제어부(300)는 상기 전압레벨(A)이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 구동매스 공진의 진폭에 대한 제어이득의 연산을 수행한다.
그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 구동회로모듈(210)은 구동변위신호(b) 와 구동신호(c)를 믹서(Mixer)을 통해 곱한 후, LPF(로우패스필터)에 의한 필터링을 거치게 되면, 고주파 성분이 제거된, 직류(DC)형태인 일정한 전압레벨(P)로 변환된 구동매스 공진의 위상값을 얻을 수 있다. 여기에서, 자동이득제어부(300)는 상기 전압레벨(P)이 '0' 값에 수렴하도록, 구동매스 공진의 위상에 대한 제어이득의 연산을 수행한다.
데이타 전송모듈(220)은 이득제어모듈(320)에서의 구동매스 공진의 진폭 과 위상에 대한 제어이득의 연산이 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행되도록, 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송하며, 여기에서 데이타 전송모듈은 아날로그 먹스(Analog Mux)일 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
이하, 도 5를 참고하여, 본 발명에 따른 자동이득제어부의 구동방식에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동이득제어부에서의 데이타 처리과정을 나타낸 도면이며, 도 5a는 본 발명에 따른 데이타 전송모듈로 전송되는 데이타 전송신호를 나타내고, 도 5b는 본 발명에 따른 이득제어모듈에서의 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산상태를 나타낸다.
자동이득제어부(300)는 디지털 변환모듈(310), 이득제어모듈(320) 및 메모리(330)를 포함하며, 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행한다.
디지털 변환모듈(310)은 데이타 전송모듈(220)로부터 전송된 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값에 대한 데이타를 디지털값으로 변환하며, 여기에서는 A/D(Analog to Digital)컨버터일 수 있다.
이득제어모듈(320)은 상기 디지털 값으로 변환된 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 N : 1 = 위상 : 진폭 (N ≥ 1 ) 의 비율에 따라 차등적으로 수행하며, 여기에서는 비례적분제어(PID 제어)방식에 의해 상기 제어이득의 연산을 수행할 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 이득제어모듈(320)은 구동매스 공진의 위상 제어이득연산(①) 또는 진폭의 제어이득연산(②)을 수행하는 단계에서 N : 1 의 비율로 High 시그널(" 1 ") 과 Low 시그널(" 0 ")의 데이타 전송신호를 데이타 전송모듈(220)로 전송하면, 데이타 전송모듈(220)은 구동회로모듈(210)로부터 입력된 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값에 대한 데이타를 N : 1 의 비율로 전송하며, 이득제어모듈(320)은 전송된 상기 데이타를 기초로 구동매스 공진의 위상 과 진폭에 대한 제어이득 연산을 차등적으로 수행한다.
예를들면, N = 4 로 설정된 경우에 이득제어모듈(320)은 4개의 High 시그널(" 1 ")을 데이타 전송모듈(220)로 전송하며, 데이타 전송모듈(220)은 구동매스 공진의 위상값에 대한 4개의 데이타를 전송하고, 이득제어모듈(320)은 구동매스 공진의 위상에 대한 제어이득 연산을 4번 수행한다.
그리고, 상기 구동매스 공진의 위상에 대한 제어이득 연산이 4번 수행된 후, 이득제어모듈(320)은 1개의 Low 시그널(" 0 ")을 데이타 전송모듈(220)로 전송하며, 데이타 전송모듈(220)은 구동매스 공진의 진폭값에 대한 1개의 데이타를 전송하고, 이득제어모듈(320)은 구동매스 공진의 진폭에 대한 제어이득 연산을 1번 수행한다.
메모리(330)는 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 상기 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 저장하며, 이득제어모듈(320)은 상기 구동매스의 초기구동시에 상기 메모리(330)에 저장된 제어이득을 구동회로모듈(210)에 전송하고, 구동회로모듈(210)은 상기 제어이득이 적용된 구동신호를 자이로 센서(100)에 인가하여, 구동매스가 구동매스 공진의 위상 또는 진폭에 대한 목표치에 근접하여, 구동하게 할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 이득제어모듈(320)을 통해, 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 N : 1 (위상 : 진폭)의 비율로 차등적으로 수행하여, 구동매스 공진의 위상에 대한 제어이득 연산이 구동신호 와 구동변위 신호간의 위상차가 90°에 근접하도록 수행된 후에, 구동매스 공진의 진폭에 대한 제어이득 연산이 목표치에 수렴하도록 수행됨으로써, 보다 빠르게 구동매스를 안정적으로 공진하도록 제어할 수 있다.
또한, 메모리(330)에 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 기설정된 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 저장하여, 구동매스의 구동시에 상기 제어이득을 초기값으로 사용함으로써, 초기구동시부터 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어가 상기 목표치에 근접한 범위내에서 이루어질 수 있으며, 이로인해, 자이로 센서의 출력신호에 대한 신뢰성 및 효율성을 확보할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 자이로센서의 구동장치 및 그 제어방법은 이에 한정되지 않으며, 가속도 센서등을 포함하는 관성센서와 관련하여, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 자이로 센서의 구동장치
100 : 자이로 센서 200 : 구동부
210 : 구동회로 모듈 220 : 데이터 전송모듈
300 : 자동이득제어부 310 : 디지털 변환모듈
320 : 이득제어모듈 330 : 메모리
400 : 제 1 신호변환부

Claims (17)

  1. 자이로 센서의 구동변위신호로부터, 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하며, 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송하는 구동부;
    상기 구동부로부터 전송된 상기 위상값 또는 진폭값을 디지털 값으로 변환한 후, 상기 디지털값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행하는 자동이득제어부; 및
    상기 제어이득을 아날로그 값으로 변환하여, 상기 구동부로 전송하는 제 1 신호변환부를 포함하는 자이로 센서 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 자동이득제어부의 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산이 기설정된 비율에 따라 수행될 수 있도록 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송하는 자이로 센서 구동장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동이득제어부는
    상기 구동매스 공진의 위상 과 진폭에 대한 제어이득의 연산이 N : 1 = 위상 : 진폭 (N ≥ 1 ) 의 비율에 따라 차등적으로 수행되도록 하는 자이로 센서의 구동장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동이득제어부는
    상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 상기 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 상기 구동매스의 초기구동시에, 상기 구동매스에 적용할 수 있는 자이로 센서의 구동장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 신호 변환부는
    D/A(Digital to analog) 컨버터인 자이로 센서의 구동장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 구동매스 공진의 위상 또는 진폭에 대한 제어이득이 반영된 구동신호를 생성하여, 상기 자이로 센서에 인가하고, 상기 자이로 센서로부터 구동변위신호를 입력받아, 상기 구동매스 공진의 위상값 과 진폭값을 검출하는 구동회로모듈 ; 및
    상기 자동이득제어부에서의 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산이 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행되도록, 상기 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송하는 데이타 전송모듈을 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 구동회로모듈은
    상기 구동변위신호를 상기 구동신호보다 90°위상지연된 신호와 곱하여(mixer), 상기 구동매스 공진의 진폭값을 검출하며,
    상기 구동변위신호를 상기 구동신호와 위상이 같은 신호와 곱하여(mixer), 상기 구동매스 공진의 위상값을 검출하는 자이로 센서의 구동장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 데이타 전송모듈은 아날로그 먹스(Analog Mux)인 자이로 센서의 구동장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동이득제어부는
    상기 구동부로부터 입력된 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값을 디지털 값으로 변환하는 디지털 변환 모듈; 및
    상기 디지털값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 진폭 과 위상에 대한 제어이득의 연산을 N : 1 (N ≥ 1 ) 의 비율에 따라 차등적으로 수행하는 이득제어모듈을 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 자동이득제어부는
    상기 구동매스의 초기구동시에 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 상기 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득을 저장하는 메모리를 포함하는 자이로 센서의 구동장치.
  11. 구동부에서 자이로 센서의 구동변위신호로부터 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하는 단계;
    상기 구동부에서 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값의 데이타를 전송하는 단계;
    자동이득제어부에서 상기 진폭값 또는 위상값에 대한 데이타를 디지털 값으로 변환한 후, 상기 디지털값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행하는 단계; 및
    제 1 신호변환부에서 상기 제어이득을 아날로그 값으로 변환하여, 상기 구동부로 전송하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하는 단계이전에
    상기 자동이득제어부로부터 구동매스의 초기구동시에 메모리에 저장된 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값이 상기 목표치에 근접할 수 있도록 기연산된 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득를 전송받는 단계; 및
    상기 제어이득이 반영된 구동신호를 상기 자이로 센서에 인가하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 구동매스 공진의 진폭값 과 위상값을 검출하는 단계는
    상기 제어이득이 반영된 구동신호를 상기 자이로 센서에 인가하고, 상기 자이로 센서로 부터 구동변위신호를 입력받는 단계;
    상기 구동변위신호를 상기 구동신호보다 90°위상지연된 신호와 곱하여(mixer), 상기 구동매스 공진의 진폭값을 검출하는 단계; 및
    상기 구동변위신호를 상기 구동신호와 위상이 같은 신호와 곱하여(mixer), 상기 구동매스 공진의 위상값을 검출하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값을 전송하는 단계는
    상기 자동이득제어부에서 상기 구동매스 공진의 위상 과 진폭에 대한 제어이득의 연산이 N:1의 비율에 따라 차등적으로 수행되도록, 상기 구동부에 데이타 전송신호를 전송하는 단계; 및
    상기 구동부는 상기 데이타 전송신호에 따라 구동매스 공진의 위상값 또는 진폭값에 대한 데이타를 전송하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 자동이득제어부에서 상기 구동매스 공진의 진폭 또는 위상에 대한 제어이득의 연산을 기설정된 비율에 따라 차등적으로 수행하는 단계는
    디지털 변환 모듈에서 상기 구동부로부터 입력된 상기 구동매스 공진의 진폭값 또는 위상값을 디지털 값으로 변환하는 단계; 및
    이득제어모듈에서 상기 디지털 값이 기설정된 목표치에 수렴하도록, 상기 구동매스 공진의 위상 과 진폭에 대한 제어이득의 연산을 N : 1 (N ≥ 1 ) 의 비율에 따라 차등적으로 수행되도록 하는 단계를 포함하는 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 디지털 변환모듈은 A/D(analog to digital) 컨버터인 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    제 1 신호변환부는 D/A(digital to analog) 컨버터인 자이로 센서 구동장치의 제어방법.
KR1020130091993A 2013-08-02 2013-08-02 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법 KR20150015932A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130091993A KR20150015932A (ko) 2013-08-02 2013-08-02 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법
US14/203,192 US20150033851A1 (en) 2013-08-02 2014-03-10 Apparatus for driving gyro sensor and method for controllong thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130091993A KR20150015932A (ko) 2013-08-02 2013-08-02 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150015932A true KR20150015932A (ko) 2015-02-11

Family

ID=52426439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130091993A KR20150015932A (ko) 2013-08-02 2013-08-02 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20150033851A1 (ko)
KR (1) KR20150015932A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190118914A (ko) * 2018-04-11 2019-10-21 한국전자통신연구원 공진기 기반 센서 및 그의 감지 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104656125B (zh) * 2015-02-13 2017-11-07 国家电网公司 一种修正不平衡电流对地震地磁观测影响的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4211840B2 (ja) * 2006-11-10 2009-01-21 セイコーエプソン株式会社 検出装置、センサ及び電子機器
EP2075534A4 (en) * 2007-09-19 2013-05-29 Murata Manufacturing Co COMPOSITE SENSOR AND ACCELERATION SENSOR
JP5365173B2 (ja) * 2008-02-29 2013-12-11 セイコーエプソン株式会社 物理量測定装置および電子機器
JP5362096B2 (ja) * 2010-02-17 2013-12-11 株式会社村田製作所 振動型慣性力センサ
KR20120133899A (ko) * 2011-06-01 2012-12-11 삼성전기주식회사 관성센서의 구동제어모듈 및 구동제어방법
KR101354822B1 (ko) * 2012-03-26 2014-01-22 삼성전기주식회사 관성센서 제어모듈 및 그 제어방법
KR101289172B1 (ko) * 2012-04-20 2013-07-26 삼성전기주식회사 관성센서 제어모듈 및 그 제어방법
KR101289138B1 (ko) * 2012-05-25 2013-07-23 삼성전기주식회사 관성센서 제어모듈 및 그 제어방법
KR20140000996A (ko) * 2012-06-27 2014-01-06 삼성전기주식회사 관성 센서의 자동이득제어 장치 및 방법
KR101376840B1 (ko) * 2012-11-26 2014-04-01 삼성전기주식회사 센서 자동이득제어 장치 및 방법, 그리고 센서 장치
KR101513352B1 (ko) * 2013-07-22 2015-04-17 삼성전기주식회사 관성센서의 구동장치 및 그 제어방법
KR20150064897A (ko) * 2013-12-04 2015-06-12 삼성전기주식회사 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190118914A (ko) * 2018-04-11 2019-10-21 한국전자통신연구원 공진기 기반 센서 및 그의 감지 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20150033851A1 (en) 2015-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2647952B1 (en) Mems device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive
US8754694B2 (en) Accurate ninety-degree phase shifter
CN109313060B (zh) 电子振动传感器以及用于操作电子振动传感器的方法
CN107003176B (zh) 电子振动传感器
JP5360361B2 (ja) 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム
US8183944B2 (en) Method and system for using a MEMS structure as a timing source
JP4741668B2 (ja) ヨーレートセンサの使用開始方法およびヨーレートセンサの使用開始のための回路装置
US20150153174A1 (en) Apparatus for driving gyro sensor and control method thereof
KR102329634B1 (ko) 자이로스코프 신호 복조 방법 및 그 장치
US8671755B2 (en) Angular velocity detection circuit and angular velocity detection apparatus
US11733262B2 (en) Physical quantity sensor module, clinometer, and structure monitoring device
EP2556334B1 (en) Sensors
WO2013125212A1 (ja) 慣性力センサ及びこれを用いた電子機器
JP2014010149A (ja) 慣性センサの自動利得制御装置および方法
KR20150015932A (ko) 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법
KR101513352B1 (ko) 관성센서의 구동장치 및 그 제어방법
US20130167638A1 (en) Gyro sensor driving circuit and method for driving gyro sensor
EP2306148A2 (en) Angular velocity detecting apparatus
KR20150034481A (ko) 자이로 센서의 구동장치
KR102172631B1 (ko) 디지털 촬영시스템 및 그 제어방법
KR101548863B1 (ko) 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법
KR101548853B1 (ko) 자이로 센서의 구동장치 및 그 제어방법
KR20160100088A (ko) 자이로센서의 구동장치 및 그 제어방법
JP5622000B2 (ja) 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム
JP5708458B2 (ja) 角速度検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid