KR20150127177A

KR20150127177A - 자기장 센서 시스템

Info

Publication number: KR20150127177A
Application number: KR1020157027883A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 모자리; 게오르그 로흐르
Original assignee: 에이엠에스 아게
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-11-16
Also published as: JP6030782B2; US20160018475A1; EP2778704A1; JP2016510116A; CN105143903B; US9684038B2; KR101697895B1; EP2778704B1; WO2014139848A1; CN105143903A

Abstract

자기장 센서 시스템은, 개별 센서값을 제공하도록 구성되고, 제1부분이 제1인접 영역(A1)에 배열되고 제2부분이 제2인접 영역(A2)에 배열되는 복수의 자기장 센서 소자(CSE); 및 제1코일부(CP1) 및 제1코일부(CP1)에 적어도 접속되는 제2접속부(CP2 내지 CP10)를 포함하는 코일 와이어 배열(CWA)를 포함하고, 제1코일부(CP1)는 제1영역(A1)의 센서 소자(CSE)에 인접하여 배열되고 제2코일부(CP2)는 제2영역(A2)의 센서 소자(CSE)에 인접하여 배열되어, 기결정된 전류가 코일 와이어 배열(CWA)에 인가되면, 제1자기장 요소가 제1영역(A1)에서 생성되고 제2자기장 요소가 제1자기장 요소에 대항하는 제2영역(A2)에서 생성된다. 자기장 센서 시스템은 제1영역(A1) 내에 마련된 개별 센서값과 제2영역(A2) 내에 마련된 개별 센서값 사이의 차이에 기초하는 전체 센서값이 생성되도록 구성된다.

Description

자기장 센서 시스템{MAGNETIC FIELD SENSOR SYSTEM}

본 발명은 자기장 센서 시스템에 관한 것으로, 특히 교정을 위해 사용될 수 있는 자기장 센서 시스템에 관한 것이다.

다양한 애플리케이션에서, 집적 코일(integrated coils)은 테스트나 본래 교정 목적용 자기장을 생성하기 위해 자기장 센서와 같이 사용된다. 이러한 집적 코일은 코일에 인가되는 전류 당 발생되는 자기장을 결정하는 코일 팩터(coil factor)에 의해 그 중에서 규정된다. 특히, 코일에 의해 생성되고 자기장 센서에 의해 감지된 자기장은 예를 들어 자기장 센서의 센서 영역의 평균인, 코일 팩터가 곱해진 코일 전류에 기초한다. 기결정된 공급 전압에서, 최대 코일 전류는 공급 전압을 코일의 옴 저항으로 나누어 얻어진다. 큰 센서에서, 코일 길이는 매우 길어지므로, 코일 저항은 크다. 따라서, 주어진 공급 전압으로 얻을 수 있는 최대 발생 자기장은 제한적이다.

큰 센서는 다양한 방식으로 전기적으로 접속될 수 있는 복수의 단일 센서 소자로 형성될 수 있다. 교정 공정에서, 각 센서 소자는 코일에서 발생된 자기장을 측정한다. 종래 방법에서는, 코일의 코일 와이어가 배열되어 균질한 자기장이 큰 센서의 각 센서 소자의 각각의 위치에서 생성된다. 이에 따라 코일 와이어의 길이가 더 길어져, 이에 따라 교정에 대한 효과가 감소된다.

미국특허공개공보 US2011/0031960호는 횡방향 홀 소자 세트 주위에 놓인 종방향 홀 소자에 걸쳐 적어도 마련된 비대칭적으로 분포된 교정 와이어를 갖는 3차원 홀 센서를 개시한다. 상이한 교정 자기장 요소의 차이는 부분적인 센서 결과의 출력 신호의 평균으로 측정된다.

본 발명의 목적은 복수의 자기장 센서 소자와 코일 와이어 배열을 갖는 자기장 센서 시스템의 효과적인 구성을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 독립항의 청구 대상으로 얻얻진다. 실시형태들은 종속항의 청구 대상이다.

예를 들어, 자기장 센서 시스템은 복수의 자기장 센서 소자를 포함하고, 각 자기장 센서 소자는 그에 인가되는 자기장에 응답하여 개별적인 센서값을 제공하도록 구성된다. 센서 시스템은, 자기장을 생성하기 위해 기결정된 전류가 인가될 수 있는 코일 와이어 배열을 더 포함한다.

효과적은 구성은, 복수의 자기장 센서 소자가 적어도 두 부분으로 나누어져, 제1부분이 제1인접 영역에 배열되고 자기장 센서 소자의 제2부분이 제2인접 영역에 배열된다는 아이디어에 기초한다. 더욱이, 코일 와이어 배열은 제1코일부와 적어도 제1코일부에 접속되는, 특히 연속하여 접속되는 제2코일부를 포함한다. 상이한 코일부들이 배열되어, 코일부들은 서로 다른 배향을 갖는 자기장 요소를 생성한다. 예를 들어, 제1코일부는 특정 공간 차원에 대해 양의 자기장을 생성하고, 제2코일부는 그 공간 차원에 대해 음의 자기장을 생성한다. 제1코일부에 의해 발생된 자기장은 제1영역의 센서 소자에 의해 감지되고, 제2코일부에 의해 발생된 자기장은 제2영역의 센서 소자에 의해 감지된다. 바람직하게, 제1부분은 또한 제1인접 영역에서 상호 접속되고, 자기장 센서 소자의 제2부분도 제2인접 영역에서 상호 접속된다.

각 센서 결과값은 서로 조합되어, 제1영역에서 오는 센서값과 제2영역에서 오는 센서 값 사이의 차이가 형성된다. 각각 자기장의 대항하는 배향과 센서값에 의해, 전체 센서 결과값은 개별 센서 값의 절대값 합에 상응한다.

효과적인 구성에 따르면, 적어도 두 개의 코일 부분이, 코일 부분들 사이에 코일을 연장할 필요 없이, 서로 인접하게, 즉 역평행하게 놓일 수 있다. 따라서, 코일 와이어 배열의 저항이 최적화될 수 있고, 코일 와이어 배열에 대한 동일한 공급 전압에 기초하여 자기장이 더 커진다. 차이는, 자기장 센서 소자의 각 영역에서 개별적으로 또는 전체적으로, 자기장 센서 소자의 각 전기적 상호접속에 의해 바로 형성될 수 있다. 또한, 차이를 만드는 다른 방법도 사용될 수 잇다. 그러나, 각 센서값은 전부 동시에 제공되는 것이 바람직하고, 특히 코일 와이어 배열에 공급 전압이나 공급 전류가 인가되는 동안 동시에 제공되는 것이 바람직하다.

자기장 센서 시스템의 일 실시형태에 따르면, 코일 와이어 배열의 제1코일부가 제1영역의 센서 소자에 인접하여 배열되고, 제2코일부가 제2영역의 센서 소자에 인접하게 배열되어, 기결정된 전류가 코일 와이어 배열에 인가되면, 제1자기장 요소가 제1영역에서 생성되고, 제2자기장 요소가 제1자기장 요소에 대항하는 제2영역에서 생성된다. 자기장 센서 시스템은, 제1영역 내에 마련된 개별 센서값과 제2영역 내에 마련된 개별 센서값 사이의 차이에 기초하여 전체 센서값을 생성하도록 구성된다. 각 개별 센서값 전부는 동시에 제공된다.

효과적인 구성은 유연한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 복수의 자기장 센서 소자는 교정될 센서 소자의 어레이로서 동일한 형태 또는 유사한 형태를 갖는 전체 영역에 배열된다. 이러한 센서 어레이는 코일 와이어 배열과 함께 복수의 자기장 센서 소자 주변에 놓일 수 있다.

더욱이, 자기장 센서 시스템의 상이한 영역들이 교차배치되는(interleaved) 방식으로 배열되어, 교정될 자기장 센서 소자가 상이한 영역들 사이에 놓일 수 있다. 이에 따라, 전체 영역은 교정용으로 사용되는 두 개의 자기장 센서들로 형성되고, 측정 및 교정용으로 사용되는 자기장 센서 소자들로 형성된다.

또 다른 선택사항으로, 복수의 자기장 센서 소자에 의해 형성되는 상이한 영역들이 자기장 요소의 방향에 따라 평가되어, 각 센서값에 기초한 차이가 상술한 바와 같이 교정용으로 형성되는 한편, 모든 영역에서 각 센서값에 기초한 합계가 측정용으로 형성된다.

다양한 실시형태에 따르면, 각 영역은 자기장 센서 소자의 각 부분을 구성하는 하나 이상의 직선 열 또는 행의 형태이다. 예를 들어, 각 영역은 직사각형 형태이다. 예를 들어, 각 열이나 행은 4개 이상의 자기장 센서 소자를 포함한다.

영역이 단일 열 또는 행의 형태라면, 이 영역의 자기장 센서 소자는 직렬 방식 또는 병렬 방식으로 상호 접속될 수 있거나, 직렬 및 병렬 접속의 조합으로 상호 접속될 수 있다.

일부 실시형태에서, 영역들 중 적어도 하나는 적어도 2개의 직선 열 또는 행의 형태이다. 이러한 영역은 일차원 이상을 갖는 메쉬로 접속되는 각 자기장 센서 소자로 구성될 수 있다.

상이한 영역은 상이한 크기 및 상이한 숫자의 자기장 센서 소자를 가질 수 있다. 그러나, 모든 영역이 같은 종류로 구성되는 것이 유리할 것이다.

다양한 실시형태에서, 자기장 센서 소자는 상호 접속되어, 각 영역 내에서, 영역은 큰 크기의 단일 자기장 센서와 같이 전체 영역을 동작하도록 하는 접속을 가진다. 또한, 대안적으로, 단일 자기장 센서 소자들 또는 단일 영역들이 상호 접속되어, 영역들의 하나 이상의 그룹이 단일 자기장 센서와 같이 동작할 수 있다. 예를 들어, 양의 자기장 요소에 상응하는 센서값을 제공하는 영역은 고정된 접속으로 접속되고, 음의 자기장 요소를 제공하는 영역은 고정된 방식으로 전기적으로 상호 접속된다. 이는 전체 센서값을 생성하기 위해 상술한 차이를 용이하게 형성할 수 있게 한다. 또한, 적용가능하다면, 상이한 영역의 센서값의 합도 용이하게 생성될 수 있다.

더욱이, 복수의 자기장 센서 소자 전체는 일부 구현예에서 1차원 이상을 갖는 메쉬로 상호접속될 수도 있다. 예를 들어, 양 및 음의 자기장 요소에 상응하는 센서값을 제공하는 모든 센서 소자는 고정된 접속으로 함께 접속되고, 각 자기장 센서 소자의 접속 단자들은 각각 극성을 갖도록 선택된다. 따라서, 각 전체 센서값의 차이는 자기장 센서 소자의 어레이의 외부 접속에서 취해질 수 있고, 이는 큰 크기의 단일 자기장 센서와 같이 전체 어레이를 동작하도록 한다.

예를 들어, 적어도 두 영역의 자기장 센서 소자는 1차원 이상을 갖는 메쉬에서 상호 접속된다. 이러한 메쉬는 또한 큰 크기의 단일 자기장 센서와 같이 동작될 수 있다.

자기장 센서 시스템의 다양한 실시형태에서, 각 코일부는 단일 와이어 또는 적어도 두 개의 와이어의 병렬 접속 또는 병렬로 안내되는 적어도 두 개의 와이어로 형성될 수 있다. 각 코일부의 적어도 하나의 와이어는 각 영역의 각 자기장 센서 소자에 인접하여 배열된다.

영역이, 상술한 바와 같이, 하나 이상의 직선 열 또는 행의 형태라면, 각 코일부의 적어도 하나의 와이어가, 일직선 또는 선형 형태로, 각 영역의 각 열 또는 행에 각각 인접하여 배열된다.

상술한 다양한 실시형태에서, 효과적인 구성은 각 자기장 센서 소자를 구성하는 두 영역의 규정에 대해 설명하는 것이다. 그러나, 복수의 자기장 센서 소자가 그에 인접하게 배열된 코일 와이어 배열의 각 코일부와 함께 더 많은 수의 영역으로 나뉜다면 더욱 효율적일 것이다. 이러한 구현예에서, 추가 영역의 개별 센서값은 상술한 제1영역 및 제2영역과 유사하게 평가된다. 특히, 각 영역의 절대값은 각 코일부에서 생성된 자기장 요소의 양 또는 음의 방향과 개별 센서값에 기초한 영역의 기여도를 각각 더하거나 빼서 형성된다. 분명히, 전체 센서값의 사인은 코일 전류의 방향을 따르고, 각 절대값의 합은 양 또는 음의 값이 된다.

예를 들어, 복수의 자기장 센서 소자의 제3부분은 제3인접 영역에 배열된다. 코일 와이어 배열은 제2코일부 뒤에 연속적으로 접속하는 제3코일부를 포함한다. 다시 말해, 제2코일부는 제1코일부와 제3코일부 사이에 연속적으로 접속된다. 제3코일부는 제3영역의 센서 소자에 인접하여 배열되어, 기결정된 전류가 코일 와이어 배열에 인가되면, 제3자기장 요소가 제1자기장 요소와 동일한 배향을 갖는 제3영역에서 생성된다. 예를 들어, 전체 센서값이 생성될 때, 제3영역 내에 마련된 개별 센서값은 제1영역 내에 마련된 개별 센서값과 같이, 즉 제1영역과 같이 동일한 사인으로 더해져, 처리된다.

다른 개선예에서, 복수의 자기장 센서 소자의 제4부분이 제4인접 영역에 배열된다. 코일 와이어 배열은 제3코일부에 연속적으로 부착되는 제4코일부를 포함한다. 다시 말해, 제3코일부는 제2코일부와 제4코일부 사이에 배열된다. 제4코일부는 제4영역의 센서 소자에 인접하여 배열되어, 기결정된 전류가 코일 와이어 배열에 인가되면, 제4자기장 요소가 제2자기장 요소와 동일한 배향을 갖는 제4영역에서 생성된다. 다시 말해, 제2영역 및 제4영역의 자기장 요소는 제1영역 및 제3영역의 자기장 요소에 대항하는 배향을 갖는다. 결과적으로, 제4영역의 개별 센서값은 전체 센서값을 생성하는 동안 제2영역의 개별 센서값과 같이 처리된다.

바람직하게, 자기장 센서 소자의 각 부분은 그 인접 영역에서 상호 접속된다.

예를 들어, 전체 센서값은 제1영역 및 제3영역 내에 마련된 개별 센서값의 합과 제2영역 및 제4영역 내에 마련된 개별 센서값의 합 사이의 차이에 기초한다. 바람직하게는 하나 이상의 열 또는 행의 형태인 상이한 영역들이 그 번호 순서로 배열될 수 있다. 이러한 구성에서, 코일 와이어 배열은 구불구불한(serpentine-like) 형식으로 형성되어, 모든 영역이나 모든 자기장 센서 소자가 각각 피복될 때까지, 일 코일부가 일 방향으로 각 영역을 거쳐하고, 다음 코일부가 대항하는 방향으로 다음 영역을 거쳐간다. 또한, 이는 오직 두 영역만으로 구현될 수 있다.

더욱 일반적으로, 영역의 두 그룹이 형성될 수 있고, 예를 들어, 제1그룹은 홀수 번호 영역을 포함하고, 제2그룹은 짝수 번호 영역을 포함한다. 이어서, 전체 센서값을 생성하기 위해, 제1그룹의 개별 센서값과 제2그룹의 개별 센서값 사이에 차이가 형성된다.

적어도 4개의 영역과 각 4개의 코일부를 갖는 일 특정 구현예에서, 코일 와이어 배열은 달팽이(snail)와 같은 형식이어서, 예를 들어, 홀수 번호 영역들이 함께 배열되고 짝수 번호 영역들이 함께 배열된다. 코일부는 상이한 영역에 걸쳐 달팽이형 또는 나선형을 형성한다.

예를 들어, 4개의 영역 구성을 위해, 제3영역 및 제4영역은 제1영역 및 제2영역 사이에 위치되고, 제3영역은 제1영역 옆에 위치되며, 제4영역은 제2영역 옆에 위치된다. 코일부는 각 영역에 인접하여 나선형 형태로 배열된다.

적어도 4개의 영역을 갖는 대안적인 구현 형태에서, 코일부는 바이파일러 감기(bifilar winding)를 형성한다. 바이파일러 감기는 구불구불한(serpentine-like) 감기와 유사하나, 각 위치에서 서로 인접하여 배열된 전진 및 후퇴 경로를 갖는다. 따라서, 코일부들 중 각 두 부분은 서로 이웃하여 위치된 두 영역에 인접하여 평행하게 안내된다. 바람직하게, 영역의 수는 코일 와이어 배열의 바이파일러 감기를 더욱 용이하게 구현하기 위해 짝수이다.

다양한 실시형태에서, 상이한 영역들은 각 인접한 영역에 코일부의 영향을 감소시키기 위해 서로 떨어져서 배열될 수 있다.

일부 실시형태에서, 자기장 센서 시스템은, 서로 독립적으로 동작될 수 있는, 둘 이상의 코일 와이어 배열을 포함한다. 특히, 상이한 코일 와이어 배열은 코일 와이어 배열에 인가되는 코일 전류나 전압용 독립적인 공급원을 갖는다. 모든 코일 와이어 배열은 상술한 상이한 코일부와 함께 단일 코일 와이어 배열과 같이 구성될 수 있다. 특히, 코일 와이어 배열의 코일부는 대항하는 방향의 자기장 요소를 생성하기 위해 상이한 영역에 인접하여 배열될 수 있다. 전체 센서값은 단일 코일 와이어 배열을 위해 상술한 바와 동일한 방식으로 생성될 수 있다.

더욱 일반적으로, 상술한 상이한 실시형태들의 단일 코일 와이어 배열은 둘 이상의 코일 와이어 배열로 쪼개질 수 있고, 각각은 독립적으로 공급된다. 그러나, 상이한 영역에 걸친 임의의 코일 와이어의 구조는 단일 코일 와이어 배열의 구조와 동일하다.

독립적으로 공급되는 둘 이상의 코일 와이어 배열을 사용하여, 예를 들어, 전원 전압 제한이, 예를 들어, 추가 전원 접속을 제공하여 극복될 수 있다.

다양한 실시형태에서, 자기장 센서 시스템은 기결정된 교정 전류를 코어 와이어 배열에 인가하도록 구성된다. 이 경우, 교정 전류를 인가하는 동안 생성된 전체 센서값은 교정값에 상응한다. 자기장 센서 시스템의 동작 동안, 코일 와이어 배열에 인가되는 전류의 사인 또는 흐름 방향은 변할 수 있다.

이러한 교정값은 각각 교정 또는 측정 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 자기장 센서 시스템은 추가적인 복수의 자기장 센서 소자를 포함하고, 각각은 그에 인가되는 자기장에 응답하여 개별적인 센서값을 제공하도록 구성되고 전기적으로 상호접속된다. 자기장 센서 시스템은 추가적인 복수의 자기장 센서 소자의 개별적인 센서값과 교정값에 기초하여 측정값을 생성하도록 구성된다. 별개의 자기장 센서 소자가 측정 목적을 위해서만 사용된다면, 상술한 바와 같은 코일을 갖는 애플리케이션의 차이를 형성하는것 없이, 다양한 영역의 상호접속과 유사하게 상호 접속될 수 있다. 그러나, 이 센서 소자는 1차원 이상을 갖는 메쉬에서 전기적으로 접속될 수 있다.

일부 실시형태에서, 자기장 센서 시스템은 제1영역 내에 마련된 개별 센서값과 제2영역 내에 마련된 개별 센서값의 합에 기초하여 측정값을 생성하도록 구성된다. 또는, 더욱 일반적으로, 자기장 센서 시스템은 영역의 제1그룹 내에 마련된 개별 센서값과 영역의 제2그룹 내에 마련된 개별 센서값의 합에 기초하여 측정값을 생성하도록 구성될 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 전체 센서값의 생성은 교정값과 측정값의 생성이 각각 동시에 또는 예를 들어 순차적인 방식으로, 동시적이지 않게 수행될 수 있다.

바람직하게, 각 개별 센서값 모두는 동시에 마련되고, 특히 동시 생산을 위해 마련된다. 이는 또한, 코일 와이어 배열에 의해 생성된 자기장 요소에 의한 신호 기여도를 서로 상쇄하는 경우, 코일 와이어 배열에 교정 전류를 인가하는 동안 가능하다.

따라서, 각 자기장 센서 소자는 이중 목적, 즉 교정 목적과 측정 목적을 위한 기능을 한다. 이는 자기장 센서 시스템을 구현하는데 필요한 크기를 감소시킨다.

바람직하게, 자기장 센서 시스템에 의해 생성된 측정값은 외부 자기장 요소에 상응한다. 예를 들어, 외부 자기장 요소는 외부 영구 자석이나 외부 전자기장에 의해 발생된다. 외부 자기장은 또한 지구의 자기장일 수 있다.

상술한 실시형태에서, 교정 및 측정용으로 사용되는 자기장 센서 소자는 공통 반도체 바디 내에 집적될 수 있다. 따라서, 자기장 센서 시스템은 집적 회로 내에 구현될 수 있다.

예를 들어, 모든 자기장 센서 소자는 동일한 센서 종류이며, 홀 센서, GMR(giant magnetoresistive) 소자, AMR(anisotropic magnetoresistive) 소자 및 TMR(tunnel magnetoresistive) 소자 중 어느 하나로부터 선택된다. 자기장 센서 소자는 편평한 표면 내 또는 편평한 표면 상에 마련될 수 있다. 자기장 센서 소자는 이러한 표면에 기본적으로 수직하거나 이러한 표면에 기본적으로 평행한 자기장 요소에 민감하다.

홀 센서를 예로 들면, 횡방향 홀 센서가 제1케이스로 사용되는 한편, 종방향 홀 센서가 제2케이스로 사용될 수 있다. 표면에 평행한 요소에 민감한 자기장 센서 소자를 사용하는 것은, 코어 와이어 배열을 용이하게 구현할 수 있다는 점에서 이점이 있다. 예를 들어, 와이어는 우 배향을 갖는 우측 위치에서 자기장을 생성하기 위해 각 자기장 센서 소자의 중심에 걸쳐 놓일 수 있다.

이하에서는 본 발명을 도면을 참조하여 예시적인 실시형태로 상세히 설명한다. 여러 도면에서 유사한 기능을 갖는 요소나 회로부, 동일한 요소나 회로부에 동일한 도면부호가 사용된다. 따라서, 일 도면에서 요소나 회로부의 설명은 다음 도면에서 반복하지 않는다.

도 1은 자기장 센서 시스템의 일 실시형태를 도시한다.
도 2는 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태를 도시한다.
도 3a는 횡방향 홀 센서의 구현예를 도시한다.
도 3b는 종방향 홀 센서의 구현예를 도시한다.
도 4 내지 도 12는 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태들을 도시한다.

도 1은 복수의 자기장 센서 소자(CSE)를 포함하는 자기장 센서 시스템의 예시적인 실시형태를 도시한다. 센서 소자들(CSE)은 10 × 10 어레이로 배열되며, 어레이의 길이 및 폭은 신중히 선택된다. 특히, 다른 크기들도 선택될 수 있으며, 폭과 길이의 크기가 다르게 선택될 수 있다. 각 자기장 센서 소자(CSE)는 그에 인가되는 자기장에 응답하여 개별 센서값을 제공하도록 구성된다.

이 실시형태에서, 복수의 자기장 센서 소자(CSE)는 10개의 별개의 인접 영역들(A1 내지 A10)로 나누어진다. 따라서, 각 영역(A1 내지 A10)에서, 10개의 자기장 센서 소자(CSE)가 상호접속된다. 이 실시형태에서, 영역(A1 내지 A10)의 공간 배치는 그 번호에 따른다.

자기장 센서 시스템은 코일 와이어 배열(CWA)를 더 포함하고, 코일 와이어 배열(CWA)은, 예를 들어, 자기장 센서 소자(CSE)의 어레이에 걸쳐 놓이는 와이어나 금속 시트로 형성된다. 코일 와이어 배열(CWA)은, 각 자기장 센서 소자(CSE)를 포함하는 상응하는 영역들(A1 내지 A10) 중 하나에 걸쳐 배열되는 각 코일부(CP1 내지 CP10)를 갖는, 10개의 순차적으로 접속된 코일부(CP1 내지 CP10)를 포함한다.

이 실시형태에서, 코일 와이어 배열(CWA)은 각 영역의 자기장 센서 소자(CSE)의 행 또는 열에 걸쳐 일직선으로 배열되는 코일부(CP1 내지 CP10) 중 하나에 의해 형성되는 구불구불한(serpentine) 각 부분을 갖는 구불구불한 형태로 형성된다. 이는 상이한 코일부들 사이의 접속을 가능한 짧게 유지할 수 있다는 효과를 갖는다. 따라서, 코일 와이어 배열(CWA)의 전체 저항은 낮게 유지될 수 있고, 특히 종래 기술과 비교할 때 낮게 유지될 수 있다.

도 1의 실시형태에 코일 와이어 배열(CWA)의 두 단부들 사이에 기결정된 DC 전류를 제공하는 경우, 제1코일부(CP1)에 의해 생성된 자기장 요소의 방향이 제2코일부(CP2)에 의해 생성된 자기장 요소의 방향과 대항한다는 점은 당업자에게 명확해질 것이다. 일반적으로, 홀수 번호 코일부(CP1, CP3, CP5, CP7, CP9)는 일방향의 자기장 요소를 생성하고, 짝수 번호 코일부(CP2, CP4, CP6, CP8, CP10)는 대항하는 방향의 자기장 요소를 생성할 것이다. 각 자기장 센서 소자(CSE)가 동일한 배향의 자기장에 기본적으로 민감하다고 가정하면, 홀수 번호 영역(A1, A3, A5, A9)의 자기장 센서 소자(CSE)는, 짝수 번호 영역(A2, A4, A6, A8, A10)의 자기장 센서 소자(CSE)의 개별 센서값과 비교하여 대항하는 사인을 갖는 개별 센서값을 각각 제공할 것이다.

센서 소자(CSE)의 전체 어레이에 걸쳐 균질한 자기장에 상당하는 결과를 얻기 위해, 자기장 센서 시스템은 홀수 번호 영역(A1, A3, A5, A7, A9) 내에 마련된 개별 센서값과 짝수 번호 영역(A2, A4, A6, A8, A10) 내에 마련된 개별 센서값 사이의 차이에 기초하는 전체 센서값을 생성하도록 구성되고, 각 개별 센서값 모두 동시에 제공될 수 있다. 결과적으로, 전체 센서값은 단일 영역(A1 내지 A10)의 절대값의 합에 상응한다. 명확히, 전체 센서값의 사인은 코일 전류에 방향에 따르므로, 합은 양 또는 음의 값이다.

전체 센서값은 측정 목적용 교정값으로 사용될 수 있다.

코어 와이어 배열(CWA)의 전체 저항을 도 1의 실시형태에 따른 낮은 값으로 얻을 수 있게됨에 따라, 코어 와이어 배열(CWA)의 두 단부에 기결정된 교정 전압을 인가할 때 더 높은 교정 전류가 얻어진다. 결과적으로, 코일 와이어 배열(CWA)에 의해 생성되는 자기장 강도가 증가된다. 그 결과, 자기장 센서 소자(CSE)의 개별 센서값은 더 높은 자기장 강도에 따라 더 높은 중요도를 갖는다.

도 1의 설명 시작시 언급한 바와 같이, 코일부에서 영역의 수는 다르게 선택될 수 있다. 예를 들어, 2 이상의 수가 상술한 원칙, 즉 각 영역 내의 절대값에 기초하여 전세 센서값을 형성하는 것을 채용하는 것을, 특히 각 차이를 얻는 것을 수행하여, 사용될 수 있다.

더욱 일반적으로, 영역이 두 그룹으로 형성될 수 있고, 제1그룹은 예를 들어 홀수 번호 영역(A1, A3, A5, A7, A9)을 포함하고, 제2그룹은 짝수 번호 영역(A2, A4, A6, A8, A10)을 포함한다. 이어서, 전체 센서값을 생성하기 위해, 제1그룹의 개별 센서값과 제2그룹의 개별 센서값 사이의 차이가 형성된다.

다양한 실시형태에서, 상술한 원칙이 동작 전 또는 동작 동안 자기장 센서의 교정을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어,추가적인 복수의 자기장 센서 소자가 자기장 센서 시스템에 마련될 수 있고, 이들은 전기적으로 상호접속된다. 이러한 실시형태에서, 자기장 센서 시스템은 추가적인 복수의 자기장 센서 소자의 개별 센서값과 교정값에 기초하여 측정값을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 측정값은 외부 자기장 요소에 상응한다.

도 2는 이러한 실시형태의 특정 구현예를 도시하는 것으로, 자기장 센서 시스템은 도 1에 도시된 배열을 포함한다. 도 1의 배열의 자기장 센서 소자가 교정 목적으로 사용됨에 따라, 교정 센서 소자(CSE)라고도 부를 수 있다. 도 2의 자기장 센서 시스템은 측정 목적용으로 사용되는 추가적인 복수의 자기장 센서 소자를 더 포함하여, 측정 센서 소자(MSE)라고도 부를 수 있다.

바람직하게, 측정 센서 소자(MSE)의 어레이는 교정 센서 소자(CSE)의 어레이와 동일하거나 적어도 유사한 크기를 갖는다. 이는 결과 어레이가 동일하거나 유사한 민감도를 갖는 것을 지원하여, 교정 센서 소자(CSE)로 생성된 교정값이 측정 센서 소자(MSE)의 실제 측정보다 높은 중요도를 갖는다.

센서 소자들(CSE, MSE) 각각은 센서 종류 및 구현이 동일해야 한다. 예를 들어, 센서 소자들(CSE, MSE)은 홀 센서, GMR(giant magnetoresistive) 소자, AMR(anisotropic magnetoresistive) 소자 또는 TMR(tunnel magnetoresistive) 소자로 형성될 수 있고, 모두 당업계에 공지된 소자들이다. 이러한 자기장 센서 소자는 공간에서 일 방향의 자기장 요소에만 민감하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 센서 소자들(CSE, MSE)은, 지금까지 도시된 어레이형 구조의 표면에 상응하는, 표면에 기본적으로 수직인 자기장 요소에 민감하다. 더욱이, 센서 소자들은 상기 표면에 평행한 자기장 요소에 민감할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 구현예 또는 이하의 도 4 내지 도 11에 도시되는 구현예와 관련하여, 자기장 센서 소자(CSE, MSE)는 어레이의 표면에 기본적으로 평행하고 코일부(CP1 내지 CP10)의 각 직선에 수직인 자기장 요소에 민감하다.

다른 종류의 자기장 소자가 사용될 수도 있으나, 그 개념을 더욱 잘 이해하기 위해 홀 센서 소자에 대해 이하에 간략히 설명한다.

도 3a 및 도 3b에는 홀 센서 소자의 예시적인 실시형태가 동작 동안 전류 흐름의 가능한 방향과 함께 도시되어 있다. 여기서, 도 3a는 횡방향 홀 센서 소자의 일 실시형태를 도시하며, 예를 들어, 스핀 전류 기술의 일 동작 위상에서, 전류(I1)는 소자 단자(A)에서 소자 단자(C)로 흐르는 반면, 다른 동작 위상에서 전류(I2)는 소자 단자(B)에서 소자 단자(D)로 흐른다. 예를 들어, 사각형으로 도시된 홀 센서 소자의 측면들 상의 중심에서 전기적 접촉점들이 소자 접속(A, B, C, D)으로 기능하도록 마련된다. 이러한 횡방향 홀 센서 소자를 갖고, 사각형으로 도시된 소자의 표면에 수직인, 자기장이 측정될 수 있다.

도 3b는 종방향 홀 센서 소자의 일 실시형태를 도시하는 것으로, 예를 들어, n-도핑된 웰(W)이 p-도핑된 반도체 바디(HL) 내에 마련된다. 반도체 바디(HL)과 웰(W)의 표면 상에 각각, 소자 단자들(A, B, C, D)용 접촉 패드가 마련되고, 소자 단자(A)용 접촉 패드가 두번 또는 대칭적으로, 각각 실행된다.

도 3a에 도시된 홀 센서 소자로부터 유추하면, 도 3b의 종방향 홀 센서 소자 내에서 전류가, 화살표(I1A, 1IB)로 도시된 흐름과 같이, 소자 단자(C)에서 소자 단자(A)의 접촉 패드로 제1동작 위상에서 흐른다. 제2동작 위상에서, 전류(I2)는 소자 단자(B)에서 소자 단자(D)로 유사한 방식으로 흐른다. 도 3b에 도시된 홀 센서 소자로, 반도체 바디(HL) 또는 웰(W)의 표면에 평행한 자기장이 측정될 수 있다. 특히, 도 3b의 도면에서 수직으로 흐르는, 자기장의 측정이 수행된다.

도 4는 복수의 자기장 센서 소자(CSE), 특히 교정 센서 소자 및 동일한 수의 측정 센서 소자를 갖는 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태를 도시한다. 도 4의 실시형태는 교정 절차와 관련하여 도 1과 동일한 아이디어에 기초한다. 이를 위해, 코어 와이어 배열(CWA)은 구불구불한 형상을 갖는다. 자기장 센서 시스템은 각각 단일 행으로 배열된 5개의 교정 센서 소자(CSE)를 갖는 5개의 영역(A1, A2, A3, A4, A5)을 포함한다. 영역(A1 내지 A5)은 각 영역(A1 내지 A5)에 인접하여 배열된 측정 센서 소자(MSE)의 각 행과 교차배치되어 배열된다.

도 1의 배열과 유사하게, 홀수 번호 영역(A1, A3, A5)은 코일부(CP1, CP3, CP5)에 의해 생성되는 제1자기장 요소에 응답하는 개별 센서값을 제공한다. 짝수 번호 영역(A2, A4)은 상응하는 짝수 번호 코일부(CP2, CP4)에 의해 생성된, 대항하는 방향의 자기장 요소에 상응하는 개별 센서값을 제공한다. 도 4와 같이, 홀수 번호 영역과 짝수 번호 영역의 개별 센서값들 사이의 차이는 절대값을 갖기 위해 형성된다. 교정 센서 소자(CSE)와 측정 센서 소자(MSE)의 dls접한 배열 때문에, 센서 소자들(MSE, CSE) 사이의 좋은 매칭이 얻어질 수 있다.

도 4의 실시형태에서, 교정 전류가 코일 와이어 배열(CWA)에 인가되는 동안 측정이 또한 가능하다. 이를 위해, 코일 와이어 배열(CWA)은 그 아래 센서 소자를 갖지 않고 제5코일부(CP5)에 평행하게 안내되는 제6코일부(CP6)를 포함한다. 그러나, 제5영역(A5)의 우측 상의 센서 소자(MSE)를 측정하기 위해, 제5코일부(CP5)에 의해 생성된 자기장 요소는 제6코일부(CP6)에 의해 생성된 각 자기장 요소를 상쇄한다. 그러나, 코일부(CP6)는 또한 생략될 수도 있고, 특히, 동시에 측정 및 교정을 의도하지 않을 경우 생략될 수도 있다. 더욱이, 코일부(CP6)는, 코일 전류가 시간에 걸쳐 교차하는 신호나 흐름 방향을 갖고 마련된다면, 용이하게 생략될 수도 있다.

도 5는 기본적으로 도 1과 유사한 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태를 도시한다. 그러나, 교정 센서 소자(CSE)가 5개의 영역(A1, A2, A3, A4, A5)으로만 나뉘어지고, 각각은 자기장 센서 소자(CSE)의 각 부분을 구성하는 2개의 직선 행의 형태이다.

상응하는 코일부(CP1, CP2, CP3, CP4, CP5) 각각은 2개의 와이어의 병렬 접속으로 형성되고, 각 경우 하나의 와이어는 직선으로 각 영역의 각 행에 인접하거나 각 행에 걸쳐 배열된다. 각 코일부(CP1 내지 CP5)에서 2개의 와이어의 병렬 접속에 의해, 코일 와이어 배열(CWA)의 저항이 더욱 감소된다.

센서 소자(CSE)의 동시에 측정된 개별 센서 신호의 평가는 상술한 원칙에 따른다.

자기장 센서 시스템의 유사한 실시형태가 도 6에 도시된다. 도 5의 실시형태와 달리, 코일부(CP1 내지 CP5)가 2개의 와이어의 실제 병렬 접속으로 구성되지 않고, 2개의 와이어가 각 영역에서 각 행에 걸쳐 또는 각 행에 인접하여 병렬로 안내된다. 각 경우에, 일 영역의 하나의 와이어는 인접한 영역의 하나의 와이어에 직렬로 접속된다. 전기적 관점에서 볼 때, 코일 와이어 배열(CWA)은 병렬로 접속된 2개의 와이어를 포함하고, 이 병렬로 안내된 와이어가 구불구불한 형식으로 상이한 영역(A1 내지 A5)에 걸쳐 배열된다. 교정값의 평가 및 결정과 관련하여, 예를 들어, 도 5에서 적용된 동일한 원리가 사용된다.

도 7a 및 도 7b는 이전 실시예와 같이, 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태를 도시하며, 복수의 교정 센서 소자(CSE)와 코어 와이어 배열(CWA)을 포함한다. 도 7a 및 도 7b에서, 교정 센서 소자는 2개의 영역(A1, A2)으로 나뉘고, 각각은 직사각 형태를 갖고 5×10 센서 소자의 크기를 갖는다. 따라서, 코일 와이어 배열(CWA)은 2개의 코일부(CP1, CP2)를 갖고, 각각은 5개의 병렬 접속된 직선 와이어로 구성되고, 센서 소자(CSE)의 각 행에 대해, 하나의 와이어가 이 행에 인접하거나 행에 걸쳐 배열된다. 교정 전류가 코어 와이어 배열(CWA)에 인가되면, 상이한 배향의 자기장 요소가 코일부(CP1, CP2)에 의해 생성된다. 효과적인 구성에 따르면, 제1영역(A1) 내에서 생성된 개별 센서값과 제2영역(A2) 내에서 생성된 개별 센서값 사이에 차이가 형성된다.

도 7a에서, 교정 센서 소자(CSE)는 영역(A1, A2)의 가장자리 행들 사이에서 특히 연속적인 규칙적 간격으로 배열된다. 이에 반해, 도 7b에서 두 영역(A1, A2)은 서로 떨어져 있다. 이는 각 다른 영역에 의해 생성된 자기장에 의한 상호 간섭을 감소시킨다. 따라서, 더욱 정확한 교정값을 얻을 수 있다. 도 7a 및 도 7b의 실시형태에서, 코일 와이어 배열(CWA)의 코일 저항은 낮게 유지될 수 있다. 결과적으로, 다른 실시형태와 같이, 더 높은 자기장이 생성될 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 도 7a 및 도 7b와 유사한 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태를 도시한다. 특히, 복수의 교정 센서 소자(CSE)가 두 영역(A1, A2)으로 나뉘어지고, 코일 와이어 배열(CWA)이 2개의 코일부(CP1, CP2)으로 나뉘어진다. 그러나, 도 5에서 도 6의 이행과 같이, 코일부(CP1, CP2)이 와이어가 각 코일부 내에서 병렬로 접속되지 않고, 센서 소자(CSE)의 각 행에 걸쳐 병렬로만 안내된다. 특히, 제1코일부(CP1)의 각 와이어는 제2코일부(CP2)의 와이어들 중 정확히 하나에 직렬로 접속된다.

도 7a 및 도 7b에서 설명한 바와 같이, 도 8a의 실시형태는 교정 센서 소자(CSE)가 일정한 간격을 갖는 한편, 도 8b의 실시형태에서 두 영역(A1, A2)은 서로 떨어져 있다. 또한, 코일부들 중 하나에 의해 생성된 자기장이 다른 영역에 미치는 영향은 감소될 수 있다.

도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b에 도시된 실시형태에서, 교정 센서 소자의 어레이 크기는 변할 수 있고, 예를 들어, 여기에 도시되지 않은 측정 센서 소자(MSE)의 어레이의 크기에 따라 변할 수 있다. 바람직하게, 각 코일부(CP1, CP2)에 병렬 접속되거나 병렬로 안내된 와이어의 수는 동일하다. 또한, 다른 실시형태에서, 각 코일부의 와이어 수는 행의 수와 달라지도록 증가될 수 있다. 예를 들어, 각 행마다 이 행의 센서 소자(CSE)에 인접하여 병렬로 2개의 와이어가 안내될 수 있다. 따라서, 코일 와이어 배열(CWA) 내의 응집된 와이어 배열이 사용될 수 있다. 이는 교정 전류가 코일 와이어 배열(CWA)에 인가되는 동안 센서 소자(CSE)에 의해 감지되는 자기장을 더욱 증가시킬 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 코일 와이어 배열(CWA)이 바이파일러 감기(bifilar winding) 형태인 자기장 센서 시스템의 실시형태를 도시한다. 도 9a에서, 10×10 어레이의 교정 센서 소자가 제공되고, 각각 단일 행의 센서 소자(CSE)로 형성된 10개의 영역(A1 내지 A10)으로 나뉜다. 이전 실시형태와 달리, 특히 도 1의 실시형태와 달리, 상이한 영역(A1 내지 A10)의 순서가 달라진다. 교정 전류의 전류 방향을 고려하여, 각 코일부(CP1 내지 CP10)가 배열되어, 순방향의 일 코일부는 역방향의 코일부에 평행하게 배열되므로, 코일 와이어 배열(CWA)의 바이파일러 구조가 형성된다. 평행하게 안내되는 순방향 및 역방향 부분은 어레이의 좌측에서 우측으로 감긴다.

바이파일러 배열은, 각 자기장 요소가 코일 와이어 배열(CWA)로부터 거리 증가에 따라 서로 상쇄되기 때문에, 시스템의 외측에서 감지되는 자기장이 감소한다. 그러나, 도 1의 실시형태와 같이, 홀수 번호 영역(A1, A3, A5, A7, A9)의 그룹의 센서 소자(CSE)는 일 방향의 자기장 요소를 감지하는 한편, 짝수 번호 영역(A2, A4, A6, A8, A10)의 그룹의 교정 센서 소자(CSE)는 대항하는 방향의 자기장 요소를 감지한다. 상술한 바와 같이, 교정 센서값은 홀수 번호 영역의 개별 센서값과 짝수 번호 영역의 개별 센서값 사이의 차이에 기초하는 자기장 센서 시스템에 의해 형성된다.

도 9b는 감소된 크기의 바이파일러 감기 코일 와이어 배열(CWA)을 갖는 자기장 센서 시스템의 실시형태, 즉, 각각 4개의 영역(A1, A2, A3, A4)과 4개의 코일부(CP1, CP2, CP3, CP4)를 갖는 4×4 어레이의 교정 센서 소자(CSE)를 도시한다. 도 9a에서 설명한 바와 동일한 원칙이 여기에도 적용된다.

도 10a 및 도 10b는 코일 와이어 배열(CWA)이 각 영역(A1 내지 A10)에 인접하여 나선형으로 배열된 코일부(CP1 내지 CP10)를 갖는 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태를 도시한다. 도 10a 및 도 10b의 실시형태에서, 나선은 와부 영역(A1, A2)에서부터 내부 영역(A9, A10)으로 감긴다. 따라서, 교정 센서 소자(CSE)의 어레이의 좌측 절반에는 홀수 번호 영역(A1, A3, A5, A7, A9)이 위치되는 반면, 우측 절반에는 짝수 번호 영역(A2, A4, A6, A8, A10)이 위치된다. 따라서, DC 전류가 코일 와이어 배열(CWA)에 교정 전류로 인가되면, 각 절반부에서 전류가 동일한 방향으로 흐르고, 이에 따라 동일한 배향의 자기장이 생성된다. 각 교정 센서 소자(CSE)에 대해, 코일 저항은 다를지라도, 이는 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b에 도시된 실시형태에서 유사하다. 그러나, 전체 교정값을 생성하기 위한 개별 센서 신호의 평가는 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b에 설명한 바와 동일하다.

도 7a와 도 7b 사이의 차이 또는 도 8a와 도 8b 사이의 차이를 참조할 때, 도 10b의 실시형태는 홀수 번호 어레이(A1, A3, A5, A7, A9)와 짝수 번호 어레이(A2, A4, A6, A8, A10)를 갖는 두 개의 절반부가 서로 떨어져서 배열되어 생성되는 자기장의 상호 간섭이 감소된다는 점에서, 도 10a의 실시형태와 상이하다.

도 11은 교정 센서 소자(CSE)와 코일 와이어 배열(CWA)의 배치가 도 1의 실시형태에 기초하는 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태를 도시한다. 그러나, 도 11의 실시형태에서는, 두 그룹의 센서 소자가 형성되며, 즉 센서 소자(CSE)가 점선으로 표시된 홀수 번호 영역(A1, A3, A5, A7, A9)의 그룹과 센서 소자(CSE)가 실선으로 표시된 짝수 번호 영역(A2, A4, A6, A8, A10)의 그룹이 형성된다.

이 실시형태에 따르면, 자기장 센서 시스템은 제1그룹의 개별 센서값의 조합에 기초한 제1값을 생성하고 제2그룹의 개별 센서값의 조합에 기초한 제2값을 생성하도록 구성된다. 이전 설명과 관련하여, 교정값은 제1값과 제2값의 차이를 형성하여 얻을 수 있으며, 따라서, 교정 전류가 코일 와이어 배열(CWA)에 인가되면 생성되는 자기장의 절대값을 얻을 수 있다.

또한, 자기장 센서 배열은 제1값과 제2값의 합에 기초하는 측정값을 생성하도록 구성되어, 외부 자기장에 상응한다. 이는, 각 자기장 요소가 각각 상이한 배향에 의해 서로 상쇄됨에 따라 인가되는 교정 전류 없는 경우 및 교정 전류가 인가되는 동안 모두 가능하다. 이는 양 및 음의 기여도가 동일하게 분포하는 경우 가장 잘 작동한다. 상이한 구현예에 따르면, 각 교정값의 전체 센서값 및 측정값의 생성은 동시에 또는 비-동시(예를 들어, 교대로)에 수행될 수 있다. 특히, 동시에 생성되는 경우, 동일한 개별 센서값이 측정값과 각 교정값의 전체 센서값 모두를 위해 사용된다.

도 11에 도시된 배열은 자기장 센서 소자(CSE)가 교정 및 측정 목적 모두를 위해 사용될 수 있다는 점에서 장점이 있다. 따라서, 외부 자기장을 측정하기 위한 추가적인 자기장 센서 소자가 필요하지 않다.

도 12는 도 1의 실시형태에 기초하는 자기장 센서 시스템의 다른 실시형태를 도시한다. 특히, 동일한 수의 자기장 센서 소자(CSE)와 동일한 순서의 영역(A1 내지 A10)이 마련된다. 도 1의 실시형태와의 차이로, 도 12의 실시형태는 2개의 코일 와이어 배열(CWA, CWA2)을 포함한다. 제1코일 와이어 배열(CWA)은 영역(A1 내지 A5)에 걸쳐 배열된 코일부(CP1 내지 CP5)를 포함하는 한편, 제2코일 와이어 배열(CWA2)은 영역(A6 내지 A10)에 걸쳐 배열된 코일부(CP6 내지 CP10)를 포함한다. 2개의 코일 와이어 배열(CWA, CWA2)은 서로에 대해 독립적으로 공급될 수 있다.

도 1의 실시형태와 비교할 때, 도 1의 코일 와이어 배열은 도 12에서 2개의 코일 와이어 배열로 쪼개진다. 예를 들어, 공급 전압 제한이 이 측정에 의해 극복될 수 있다. 여기에 도시되지 않은 다른 실시형태에서, 더 많은 수의 코일 와이어 배열이 자기장 센서 시스템 내에 마련될 수 있다.

자기장 센서 시스템의 동작 동안, 자기장 센서 소자(CSE)의 개별 센서값의 평가는 도 1의 실시형태의 평가에 상응한다.

상술한 실시형태에서, 효과적인 구성의 원리를 구현하는 다양한 실시예가 도시된다. 특히, 각 케이스에서 코일 와이어 배열(CWA)이 형성되고 배열되어, 자기장이 상이한 코일부에서 상이한 배열을 갖고 발생된다. 더욱이, 최종 개별 센서값의 절대값이 형성되며, 특히 개별 센서값의 차이를 형성하여 형성된다.

상술한 실시형태는 자기장 센서 소자의 추가 어레이를 가질 수 있고, 특히, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 동일하거나 유사한 크기, 숫자의 측정 센서 소자의 추가 어레이를 가질 수 있다.

효과적인 구성은 상이한 공간 배향 중 하나에서 자기장 요소에 민감한 다양한 자기장 센서 소자가 사용될 수 있다는 점이다. 특히, 자기장 센서 요소는 그 표면에 수직인 요소에 민감하거나 그 표면에 평행한 자기장 요소에 민감하게 사용될 수 있다. 이는 횡 방향 및 종 방향 홀 소자의 예로서 도 3a 및 도 3b에 예시되어 있다. 코일부는 발생된 자기장 요소가 각각 사용되는 자기장 센서 소자에 의해 감지될 수 있도록 배열될 수 있다.

자기장 센서 소자는, 바람직하게 센서 소자에서 평가 회로까지의 접속 와이어의 수를 줄이기 위해 그 영역 내에서 상호 접속된다. 예를 들어, 하나의 행 또는 열을 갖는 영역에서, 센서 소자는 그 영역 내에서 직렬 또는 병렬, 또는 그의 조합으로 접속될 수 있다. 이러한 상호접속은, 예를 들어, 여기에 그 내용이 참조로서 포함되는 국제 공개공보 WO2012/140074 A1에 설명되어 있다.

둘 이상의 행으로 구성되는 영역 또는 적어도 두 개의 영역에서, 자기장 센서 소자는 메쉬 형태 연결로 접속될 수 있고, 특히 1차원 이상을 갖는 매쉬 내로 접속될 수 있다. 이는 센서 소자의 각 단일 접속이 외부로부터 접촉되는 것이 아니라, 센서 소자 일부가 그 센서 소자들이 존재하는 내부에서 접속된다는 것을 의미한다. 이는 여기에 그 내용이 참조로서 포함되는 국제출원 PCT/EP2012/066697호에 더욱 상세히 설명되어 있다.

상이한 영역 사이에서 형성되는 차이는 동일한 배향을 갖는 각 영역의 개별 센서값을 별개로 평가하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 이는 도 11에 도시된 실시형태에 적용가능하다. 그러나, 차이는 단일 센서 출력의 극성을 고려하는 각 전기적 접속에 의해서도 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 구현은 여기에 참조로서 포함되는 유럽 특허 출원 EP12153493호에 설명되어 있다.

Claims

각각 그에 인가되는 자기장에 따라 개별 센서값을 제공하도록 구성되고, 제1부분이 제1인접 영역(A1)에 배열되고 제2부분이 제2인접 영역(A2)에 배열되는 복수의 자기장 센서 소자(CSE); 및
제1코일부(CP1) 및 제1코일부(CP1)에 적어도 접속되는, 특히 연속하여 접속되는, 제2접속부(CP2 내지 CP10)를 포함하는 코일 와이어 배열(CWA)를 포함하고,
제1코일부(CP1)는 제1영역(A1)의 센서 소자(CSE)에 인접하여 배열되고 제2코일부(CP2)는 제2영역(A2)의 센서 소자(CSE)에 인접하여 배열되어, 기결정된 전류가 코일 와이어 배열(CWA)에 인가되면, 제1자기장 요소가 제1영역(A1)에서 생성되고 제2자기장 요소가 제1자기장 요소에 대항하는 제2영역(A2)에서 생성되고,
제1영역(A1) 내에 마련된 개별 센서값과 제2영역(A2) 내에 마련된 개별 센서값 사이의 차이에 기초하는 전체 센서값이 생성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제1항에 있어서,
각 영역(A1 내지 A10)은, 자기장 센서 소자(CSE)의 각 부분을 구성하는 하나 이상의 직선 행 또는 열의 형태인 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각 코일부(CP1 내지 CP10)는,
- 단일 와이어;
- 적어도 2개 와이어의 병렬 접속; 및
- 병렬로 안내되는 적어도 2개의 와이어
중 어느 하나로 형성되고,
각 코일부의 적어도 하나의 와이어는 각 영역(A1 내지 A10)의 각 자기장 센서 소자(CSE)에 인접하여 배열되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
각 코일부(CP1 내지 CP10)의 적어도 하나의 와이어는 직선 형태로 각 영역(A1 내지 A10)의 각 열 또는 행에 각각 인접하여 배열되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제3항 또는 제4항에 있어서,
각 코일부(CP1, CP2)의 병렬로 접속된 와이어의 수 또는 병렬로 안내된 와이어의 수는 동일한 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
영역(A1 내지 A10) 중 적어도 하나는 적어도 2개의 직선 열 또는 행의 형태이고, 1차원 이상을 갖는 메쉬로 접속되는 자기장 센서 소자(CSE)의 각 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 두 영역(A1 내지 A10)의 자기장 센서 소자(CSE)는 1차원 이상을 갖는 메쉬로 상호접속되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 자기장 센서 소자(CSE)의 제3부분은 제3인접 영역(A3)에 배열되고;
코일 와이어 배열(CWA)은 제3코일부(CP3)를 포함하고;
제2코일부(CP2)는 제1코일부(CP1)와 제3코일부(CP3) 사이에 연속적으로 접속되고;
제3코일부(CP3)는 제3영역(A3)의 센서 소자(CSE)에 인접하여 배열되어, 기결정된 전류가 코일 와이어 배열(CWA)에 인가되면, 제3자기장 요소가 제1자기장 요소와 동일한 배향을 갖는 제3영역(A3)에서 생성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제8항에 있어서,
복수의 자기장 센서 소자(CSE)의 제4부분은 제4인접 영역(A4)에 배열되고;
코일 와이어 배열(CWA)은 제3코일부(CP3)에 순차적으로 부착된 제4코일부(CP4)를 포함하고;
제4코일부(CP4)는 제4영역(A4)의 센서 소자(CSE)에 인접하여 배열되어, 기결정된 전류가 코일 와이어 배열(CWA)에 인가되면, 제4자기장 요소가 제2자기장 요소와 동일한 배향을 갖는 제4영역(A4)에서 생성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제9항에 있어서,
제3영역 및 제4영역(A3 및 A4)은 제1영역 및 제2영역(A1 및 A2) 사이에 위치되고;
제3영역(A3)은 제1영역(A1) 옆에 위치되고;
제4영역(A4)은 제2영역(A2) 옆에 위치되며;
코일부(CP1, CP2, CP3, CP4)는 각 영역(A1, A2, A3, A4)에 인접하여 나선형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제9항에 있어서,
코일부(CP1, CP2, CP3, CP4)는 서로 이웃하여 위치되는 두 영역에 인접하여 병렬로 안내되는 각 2개의 코일부(CP1, CP2, CP3, CP4)로 바이파일러 감기를 형성하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
기결정된 교정 전류를 코일 와이어 배열(CWA)에 인가하도록 구성되고, 교정 전류의 인가 동안 생성되는 전체 센서값은 교정값에 상응하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제12항에 있어서,
추가적인 복수의 자기장 센서 소자(MSE)를 더 포함하고, 각 자기장 센서 소자(MSE)는 그에 인가되는 자기장에 따라 개별 센서값을 제공하고 전기적으로 상호접속되도록 구성되고, 상기 자기장 센서 시스템은, 추가적인 복수의 자기장 센서 소자(MSE)의 개별 센서값과 교정값에 기초하여 측정값을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
제1영역(A1) 내에 제공되는 개별 센서값과 제2영역(A2) 내에 제공되는 개별 센서값의 합에 기초하는 측정값을 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서,
측정값은 외부 자기장 요소에 상응하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
모든 자기장 센서 소자(CSE, MSE)는 동일한 종류이며,
- 홀 센서;
- GMR(giant magnetoresistive) 소자;
- AMR(anisotropic magnetoresistive) 소자; 및
- TMR(tunnel magnetoresistive) 소자
중 어느 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서 시스템.