KR20170065541A - 회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서 - Google Patents

회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서 Download PDF

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Abstract

회전 요소(12)의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서(10)가 제안된다. 센서(10)는, 회전 요소(12)에 연결될 수 있으며 적어도 하나의 제 1 판독 트랙(16)을 갖는 엔코더 휠(14)을 포함한다. 판독 트랙(16)은 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기(18)를 포함한다. 센서(10)는 또한 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기(18)에 의해 생성된 자기 이벤트를 검출하기 위한 적어도 하나의 제 1 자기 센서(22)를 포함한다. 제 1 판독 트랙(16)은 제 1 다수의 이벤트 송신기(18)의 자계 강도가 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 제 1 최대 북극(28)으로부터 제 1 최대 남극(30)으로 점차적으로 변화되도록 설계된다.

Description

회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서{SENSOR FOR DETERMINING AT LEAST ONE ROTATION CHARACTERISTIC OF A ROTATING ELEMENT}
본 발명은 회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서에 관한 것이다.
회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 검출하는 다수의 센서가 종래 기술로부터 알려져 있다. 회전 특성은 일반적으로 회전 요소의 회전을 적어도 부분적으로 나타내는 특성을 의미한다. 이들은 예를 들어, 각 속도, 회전 속도, 각 가속도, 회전 각, 각 위치, 또는 회전 요소의 연속적인 또는 불연속적인, 균일한 또는 불균일한 회전을 특징짓는 다른 특성일 수 있다. 이러한 센서의 예는 Konrad Reif(eds.): Sensoren im Kraftfahrzeug(자동차의 센서), 2010년 1 판, 63-73 및 120-129 페이지에 설명되어 있다.
DE 10 2012 221 327 A1에는 회전 요소의 적어도 하나의 제 1 회전 속도 범위에서 제 1 판독 트랙의 자기 이벤트 송신기에 의해 생성된 이벤트의 검출을 가능하게 하기 위해, 그리고 제 1 속도 범위와는 다른 적어도 하나의 제 2 회전 속도 범위에서 제 2 판독 트랙의 자기 이벤트 송신기에 의해 생성된 자기 이벤트의 검출을 가능하게 하기 위해, 적어도 하나의 자기 센서를 포함하는 회전 속도 센서가 설명되어 있다. 이 경우, 제 2 판독 트랙의 자기 이벤트 송신기의 개수는 제 1 판독 트랙의 자기 이벤트 송신기의 개수를 적어도 팩터 1.4만큼 초과한다.
그러나 본 발명을 기본적으로 제한하지 않는 본 발명의 특별한 초점은 캠 샤프트의 절대 각도 위치를 검출하는 것이다. 캠 샤프트 센서들은 일반적으로 엔진 시동 시에 캠 샤프트와 크랭크 샤프트 사이의 동기화를 위해 사용된다. 크랭크 샤프트와 캠 샤프트에는 각각 엔코더 휠이 장착된다. 보통의 경우 캠 샤프트에는 각각의 실린더에 대해 엔코더 휠 상의 톱니/갭 쌍이 사용된다. 따라서 캠 샤프트 상의 4기통 엔진은 4개의 톱니/갭 쌍을 가진 엔코더 휠을 포함한다. 측정을 위해, 홀 효과 또는 XMR 원리(X 자기 저항)를 기반으로 하는 센서들이 사용된다. 전형적으로, 영구 자석이 상기 센서에 설치되며, 상기 영구 자석의 자기장은 회전하는 엔코더 휠에 의해 변조된다. 이 변조된 자기장은 전술한 원리에 의해 검출되어 사용 가능한 신호로 변환될 수 있다. 캠 샤프트 센서는 엔진 사이클의 개략적인 검출을 위해 또는 모터가 어떤 엔진 사이클에 있는지를, 즉 실린더 위치를 결정하기 위해 사용된다. 센서들은 톱니 또는 갭의 명확한 검출을 위한 기능을 가질 수 있다. 센서들은 또한 센서 신호가 중단되지 않으면서, 센서가 엔코더 휠의 이동 방향을 향해 회전할 수 있는 기능을 가질 수 있다. 모든 센서는 엔코더 휠 톱니의 톱니 에지를 검출한다.
이러한 센서에 의한 개선에도 여전히 개선의 여지가 있다. 최신 엔진 세대의 동적으로 조정 가능한 캠 샤프트 위치는 캠 샤프트 위치의 고분해능 검출을 필요로 한다. 또한, 이 캠 샤프트 위치를 절대 각으로서 검출할 필요가 있다. 지금까지의 센서들은 이러한 요구 사항을 충족시킬 수 없었다. 절대 각은 동적인 경우에만, 즉 회전하는 엔코더 휠의 경우에만 그리고 톱니/갭 조합으로 인해 개략적으로만 엔진 제어 장치에 의해 계산될 수 있다. 센서 신호만으로는 절대 각을 제공할 수 없다. 분해능은 사용된 엔코더 휠의 작은 지름에 의해 제한된다. 상기 작은 지름에 의해, 유지되어야 할 최소 갭 크기가 주어진다.
본 발명의 과제는, 적어도 공지된 센서의 단점을 가능한 한 피할 수 있고, 특히 회전 요소의 회전 특성을 고분해능으로 검출할 수 있고, 특히 캠 샤프트의 절대 각을 고분해능으로 검출할 수 있는, 회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서는, 회전 요소에 연결될 수 있으며 적어도 하나의 제 1 판독 트랙을 갖는 엔코더 휠을 포함한다. 판독 트랙은 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기를 포함한다. 센서는 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기에 의해 생성된 자기 이벤트를 검출하기 위한 적어도 제 1 자기 센서를 더 포함한다. 제 1 판독 트랙은, 제 1 다수의 이벤트 송신기의 자계 강도가 송신기 휠의 전체 원주에 걸쳐 제 1 최대 북극으로부터 제 1 최대 남극까지 점차적으로 변화되도록, 설계된다.
따라서, 전체 원주, 즉 360 °에 걸쳐 제 1 판독 트랙이 센서 휠에 제공되는 센서가 제안된다. 제 1 판독 트랙은 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기를 포함한다. 이는 일반적으로, 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기를 갖는 엔코더 휠이 실시예에 따라 센서의 영역에서 각각의 개별 이벤트 송신기로 자기장을 생성할 수 있거나, 또는 이 영역에 존재하는 자기장을 변화시키거나 상기 자기장에 영향을 줄 수 있는 것을 의미한다.
자기 이벤트는 센서 영역 내의 자기장의 영향 또는 변화를 의미한다. 센서에 의해 검출된 자기 이벤트는 절대 각을 결정하기 위한 토대로서 사용될 수 있다. 이는 특히, 제 1 다수의 이벤트 송신기의 자계 강도가 엔코더 휠의 원주에 걸쳐 제 1 최대 북극으로부터 제 1 최대 남극으로 점차적으로 변화됨으로써 달성된다. 즉, 엔코더 휠 상의 제 1 판독 트랙은 정확히 하나의 최대 북극과 최대 남극을 포함한다. 이들 사이에서, 제 1 다수의 이벤트 송신기의 자계 강도는 점차적으로 변화된다. 더 정확하게는, 자계 강도가 최대 북극으로부터 점차적으로 감소한다. 예를 들어, 0 mT 에서 남극으로 변경된다. 이제 자계 강도는 다시 최대 남극까지 점차적으로 상승한다. 따라서 최대 남극과 최대 북극은 서로 나란히 놓인다.
제 1 판독 트랙은, 이벤트 송신기의 자계 강도가 엔코더 휠의 전체 원주에 걸쳐 제 1 최대 북극으로부터 제 1 최대 남극까지 연속적으로 변화되도록 설계될 수 있다. 다시 말해, 자계 강도의 점차적 변화는 개별 단계들이 극히 작게 선택되도록 이루어진다.
엔코더 휠은 또한 제 2 판독 트랙을 포함할 수 있다. 제 2 판독 트랙은 제 2 다수의 자기 이벤트 송신기를 포함할 수 있다. 제 2 판독 트랙은 제 2 다수의 이벤트 송신기의 자계 강도가 엔코더 휠의 전체 원주에 걸쳐 제 2 최대 북극으로부터 제 2 최대 남극으로 점차적으로 변화되도록 설계될 수 있다. 제 1 다수의 이벤트 송신기의 자계 강도는 제 1 방향으로 변화될 수 있다. 제 2 다수의 이벤트 송신기의 자계 강도는 제 2 방향으로 변화될 수 있다. 제 2 방향은 제 1 방향과 반대일 수 있다. 센서는 제 2 다수의 자기 이벤트 송신기에 의해 생성된 자기 이벤트를 검출하기 위한 제 2 자기 센서를 더 포함할 수 있다. 제 1 자기 센서는 제 1 신호를 출력하도록 형성될 수 있다. 제 2 자기 센서는 제 2 신호를 출력하도록 형성될 수 있다. 제 1 신호 및 제 2 신호로부터의 차이 신호는 회전 요소의 회전 특성을 결정하는데 사용될 수 있다. 펄스 폭 변조된 신호는 제 1 신호 또는 차이 신호로부터 생성될 수 있다. 엔코더 휠은 제 3 판독 트랙을 더 포함할 수 있다. 제 3 판독 트랙은 제 3 다수의 자기 이벤트 송신기를 포함할 수 있다. 제 3 판독 트랙은, 제 3 다수의 이벤트 송신기가 송신기 휠의 전체 원주에 걸쳐 교대로 배치된 다수의 북극 및 다수의 남극을 포함하도록 설계될 수 있다. 즉, 다수의 북극 및 다수의 남극은 각각 엔코더 휠의 원주에 걸쳐 분포된 다수의 쌍으로서 배치되어 있다. 센서는 제 3 다수의 자기 이벤트 송신기에 의해 생성된 자기 이벤트를 검출하기 위한 제 3 자기 센서를 더 포함할 수 있다. 홀 센서, 즉 홀 플레이트와 같은 홀 소자를 갖는 센서가 자기 센서로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 센서는 특히 회전 요소가 캠 샤프트라면, 캠 샤프트의 절대 각을 검출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 캠 샤프트의 절대 각이 비접촉식으로 측정될 수 있다. 본 발명은 가변적으로 조정 가능한 분해능으로 절대 각을 측정하는 것을 가능하게 한다.
절대 각 측정을 가능하게 하기 위해, 다극 엔코더 휠이 사용된다. 상기 엔코더 휠 상에 1개 내지 3개의 판독 트랙이 자화된다. 절대 각 검출의 경우, 적어도 하나의 판독 트랙에 다음과 같은 자화가 적용되어야 한다: 엔코더 휠의 총 360 °에 걸쳐 북극으로부터 남극으로 단 2번의 변경이 있다. 100 % 또는 -100 %가 최대 북극 또는 남극에 상응한다. 즉, 자계 강도는 최대 북극으로부터 점차적으로 감소한다. 약 0 mT 에서 남극으로의 변경이 일어난다. 이제 자계 강도는 최대 남극까지 점차적으로 상승한다. 따라서 최대 남극과 최대 북극은 서로 나란히 놓인다. 이러한 "재자화"는 "연속적으로" 또는 양자화되어 이루어질 수 있다. 연속적인 재자화는 몇 가지 단점을 가지만 장점도 있으며, 이들 모두는 이하에서 더 상세히 설명된다.
에어 갭 영향 및 다른 방해를 최소화하기 위해, 제 1 판독 트랙에 대해 반전된 자화를 갖는 추가 판독 트랙이 제공될 수 있다. 이들 두 판독 트랙으로부터 차이 신호가 형성될 수 있으며, 이는 공기 갭 변화에 대해 덜 민감하며, 비-연속적인 자화의 경우 자화의 더 미세한 양자화를 허용한다.
상기 분해능이 충분치 않으면, 제 3 판독 트랙이 엔코더 휠에 제공될 수 있다. 이 판독 트랙은 북극과 남극으로 교대로 자화되어 전형적인 톱니/갭 쌍을 생성한다. 이 제 3 판독 트랙은 엔진이 정지할 때 절대 각의 분해능에 기여할 수 없다. 그러나 캠 샤프트가 회전할 때, 제 1 판독 트랙으로부터의 신호 또는 제 1 및 제 2 판독 트랙의 신호들을 추가로 세분하는 신호가 생성될 수 있다. 특히, 제 1 판독 트랙 또는 제 1 및 제 2 판독 트랙의 양자화된 자화의 경우, 작동 동안 더 높은 분해능이 달성될 수 있다.
홀 플레이트들은 판독 트랙을 스캔하는데 사용된다. 펄스 폭 변조된 신호는 제 1 판독 트랙 또는 제 1 및 제 2 판독 트랙의 신호들로부터 생성된다(듀티 사이클, 약어 DC). 제 3 판독 트랙이 존재하는 경우, 전형적인 구형파 신호가 제 3 판독 트랙으로부터 생성된다. 이 신호들의 조합은 캠 샤프트 위치의 고분해능 검출을 허용한다. 본 발명은 제 1 판독 트랙 및 DC 신호로만, 제 1 및 제 2 판독 트랙과 차이 DC 신호로만, 또는 제 1 내지 제 3 판독 트랙 및 조합된 신호로만 구현될 수 있다. 유효 신호 범위가 10 % 내지 90 %인 DC 신호를 사용하여, 진단 기능들이 추가로 실시될 수 있다. 상기 값 아래 또는 위의 신호는 진단을 위해 사용될 수 있다. DC 신호의 주파수 및 신호 길이, 판독 트랙의 배치, 자계 강도 및 제 1 및 제 2 판독 트랙에 대한 양자화 단계의 크기는 가능한 최상의 성능을 위한 추가 개발 단계에서 최적화되어야한다.
연속적인 또는 양자화된 자화가 바람직한지의 여부는 각각의 요구 사항에 따라 다르다. 제 1 및 제 2 판독 트랙의 연속적인 자화의 장점은, 한편으로는 유효 신호 범위가 최대 북극과 최대 남극의 스팬(span)으로부터 알고리즘에 의해 검출되고, 후속해서 DC 특성 곡선의 양자화가 동일한 알고리즘에 의해 수행될 수 있다는 것이다. 다른 한편으로는, 알고리즘이 매 회전마다 자계 강도의 스팬을 검사할 수 있다는 것이다. 추세에서, DC 특성 곡선의 양자화가 업데이트될 수 있으므로 스팬의 변화에 반응할 수 있다. 따라서, 에어 갭 변화, 온도 변화 등과 같은 환경적 변화들이 보상될 수 있다. 연속적인 자화의 단점은 센서의 스위치 온 시에 즉시 각도가 판독될 수 없고 북극 또는 남극의 180 °에 있는지의 여부만이 확인될 수 있다는 것이다. 최악의 경우, 최대 북극 및 최대 남극이 한 번 검출되어 DC 신호가 계산될 때까지 캠 샤프트의 완전한 일 회전이 지속될 수 있다.
상기 고려 사항은 홀 효과를 기반으로 하는 측정에 관련된다. 원칙적으로 XMR 기반 측정 원리(X 자기 저항)도 사용될 수 있다. 이에 상응하게, 자화가 판독 트랙들에 맞춰져야 한다. 3D 홀 센서를 갖는 솔루션도 가능하다.
본 발명의 추가의 선택적인 세부 사항들 및 특징들은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시 예의 하기 설명에 제시된다.
도 1은 회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서의 기본 구성을 도시하고,
도 2는 자계 강도 또는 자화와 회전 요소의 각도 사이의 관계를 나타내기 위한 다이어그램이며,
도 3은 회전 요소의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 추가 센서의 구성을 도시하고,
도 4는 자계 강도 또는 자화와 회전 요소의 각도 사이의 관계를 나타내기 위한 다이어그램이며,
도 5는 자계 강도 또는 자화와 회전 요소의 각도 사이의 관계를 나타내기 위한 다이어그램이고,
도 6은 자계 강도 또는 자화와 회전 요소의 각도 사이의 관계를 나타내기 위한 다이어그램이며,
도 7은 펄스 폭 변조된 신호와 증분된 신호로 구성되는 출력 신호의 전체 조합을 나타내기 위한 다이어그램이고,
도 8은 자계 강도 또는 자화와 회전 요소의 각도 사이의 관계를 나타내기 위한 다이어그램이다.
도 1은 회전 요소(12)의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서(10)의 구성을 도시한다. 회전 요소(12)는 예를 들어 내연 기관의 캠 샤프트이다. 센서(10)는 회전 요소(12)에 연결될 수 있는 엔코더 휠(14)을 포함한다. 엔코더 휠(14)은 적어도 하나의 제 1 판독 트랙(16)을 포함한다. 제 1 판독 트랙(16)은 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기(18)를 포함한다. 제 1 판독 트랙(16)은 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 연장되도록 엔코더 휠(14) 상에 배치된다. 달리 표현하면, 제 1 판독 트랙(16)은 엔코더 휠(14)의 전체 원주 또는 360 °를 덮는다.
센서(10)는 적어도 하나의 제 1 자기 센서(22)를 포함한다. 제 1 자기 센서(22)는 제 1 홀 센서(24)이고, 예를 들어 홀 플레이트 형태인 적어도 하나의 제 1 홀 소자(26)를 포함한다. 제 1 판독 트랙(16)은 제 1 다수의 이벤트 송신기(18)의 자계 강도가 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 제 1 최대 북극(28)으로부터 제 1 최대 남극(30)으로 점차적으로 변화되도록 설계된다. 제 1 판독 트랙(16)은 특히 제 1 다수의 이벤트 송신기의 자계 강도가 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 제 1 최대 북극(28)으로부터 제 1 최대 남극(30)으로 연속적으로 변화되도록 설계된다. 즉, 자계 강도의 점차적인 변화는 무한히 작다.
도 2는 X 축(34)에 도시된 회전 요소(12)의 각(32), 특히 절대 각과 Y 축(38)에 도시된 제 1 다수의 이벤트 송신기(18)의 자계 강도 또는 제 1 판독 트랙(16)의 자화(36)의 정도(백분율로 표시) 사이의 관계를 도시한다. 곡선(40)은 각도(32)에 따른 자화를 나타낸다. 예를 들어, 100 %의 자화는 최대 북극(28)에 할당되고 -100 %의 자화는 최대 남극(30)에 할당된다. 0 °의 절대 각(32)이 최대 남극(30)에 할당되고 360 °의 절대 각(32)은 최대 북극(28)에 할당됨을 알 수 있다. 또한, 최대 북극(28)으로부터 자계 강도가 점차적으로 낮아짐을 알 수 있다. 이 단계들은 곡선(40)에 따른 자화가 각도(32)에 따라 선형으로 변화될 정도로 작게 선택된다. 자계 강도로서 0 % 또는 0 mT의 자화의 경우, 남극으로의 변경이 이루어진다. 이제 다시 자계 강도가 최대 남극(30)까지 점차적으로 상승한다. 따라서, 최대 남극(30)과 최대 북극(28)은 서로 나란히 놓인다. 또한, 상기 "재자화"는 연속적으로 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 3은 회전 요소(12)의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 추가 센서(10)의 구성을 도시한다. 이전의 실시 예와의 차이점만이 이하에서 설명되고 동일한 부품들은 동일한 도면 부호로 표시된다. 도 3의 센서(10)의 경우, 제 1 판독 트랙(16)의 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기(18)의 자계 강도의 변화는 동일한 단계(42)로 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 4는 각도(32)와 자화(36) 간의 대응 관계를 도시한다. 재자화는 단계(42)로 인해 양자화되어 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 1을 참조로, 센서(10)는 엔코더 휠(14)이 선택적으로 제 2 다수의 자기 이벤트 송신기(46)를 갖는 제 2 판독 트랙(44)을 포함하도록 설계될 수 있다. 제 2 판독 트랙(44)은 제 2 다수의 자기 이벤트 송신기(46)의 자계 강도가 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 제 2 최대 북극(48)으로부터 제 2 최대 남극(50)으로 점차적으로 변화되도록 설계된다. 센서(10)는 제 2 다수의 자기 이벤트 송신기(46)에 의해 생성된 자기 이벤트의 검출을 위한 제 2 자기 센서(52)를 포함한다. 제 2 자기 센서(52)는 제 2 홀 센서(54)일 수 있다. 따라서, 제 2 자기 센서(52) 또는 제 2 홀 센서(54)는 예를 들어 "홀 플레이트" 형태의 제 2 홀 소자(56)를 포함한다. 홀 소자들(26, 56)은 단일 자기 센서 내에 통합될 수 있다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기(18)의 자계 강도는 제 1 방향(58)으로 변화된다. 제 2 다수의 자기 이벤트 송신기(46)의 자계 강도는 제 2 방향(60)으로 변화된다. 제 2 방향(60)은 제 1 방향(58)과 반대이다.
도 5는 2개의 판독 트랙(16, 44)이 엔코더 휠(14) 상에 전술한 방식으로 존재할 때 각도(32)와 자화(36) 사이의 관계를 도시한다. 곡선(62)은 제 2 판독 트랙(44)의 자화를 나타낸다. 나타나는 바와 같이, 제 1 판독 트랙(16)의 곡선(40)과 제 2 판독 트랙(44)의 곡선(62)은 반대로 연장되는데, 그 이유는 제 2 다수의 자기 이벤트 송신기(46)의 자계 강도가 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기(18)의 자계 강도와 반대 방향으로 변화되기 때문이다. 이는 에어 갭 영향 및 다른 방해를 최소화하기 위해 사용된다.
도 3을 참조로, 거기에 도시된 센서의 추가 변형 예가 설명된다. 도 1과 유사하게, 제 2 판독 트랙(44)의 자계 강도는 점차적으로, 예를 들어 동일한 크기의 단계들(64)로 변경될 수 있다.
도 6은 곡선(40 및 62)을 기초로 각도(32)와 자화(36) 간의 대응 관계를 도시한다. 자화의 점차적 변화는 양자화된 형태의 단계(42, 64)로 인해 이루어지는 것이 나타난다.
도 7은 펄스 폭 변조된 신호와 증분된 신호로 구성된 출력 신호의 전체 조합을 나타내는 다이어그램이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 자기 센서(22), 또는 자기 센서(22)로부터 자기 센서(52)를 뺀 내부 차이 신호가 제 1 신호(66)를 출력하도록 설계될 수 있다. 제 3 자기 센서(82)는 제 2 신호(68)를 출력하도록 설계될 수 있다. 제 1 신호(66)로부터, 또는 제 1 신호(66)와 제 2 신호(68)의 조합으로부터, 회전 요소(12)의 회전 특성이 결정될 수 있다.
도 7은 도 1 및 도 3에 도시된 센서의 추가 변형 예를 도시한다. 제 1 신호(66)는 펄스 폭 변조된 신호일 수 있다. 제 2 신호(68)는 1-2개의 고정된 펄스 폭을 갖는 펄스 폭 변조된 신호일 수 있다. 제 2 펄스 폭은 회전 방향 검출을 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 제 1 신호(66) 또는 제 2 신호(68)는 자계 강도에 따른 듀티 사이클로, 예를 들어 20 %로 회전 방향을 따라 펄스 폭 변조된다. 이는 절대 각 위치의 더 정확한 분해능을 허용한다. 각도(32)는 X 축(34)에, 그리고 0과 1 사이에서 변할 수 있는 관련 신호 값(70)은 Y 축에 도시된다.
도 1 및 도 3을 참고로, 다른 변형 예가 설명된다. 엔코더 휠(14)은 제 3 판독 트랙(72)을 포함할 수 있다. 제 3 판독 트랙(72)은 제 3 다수의 자기 이벤트 송신기(74)를 포함할 수 있다. 제 3 판독 트랙(72)은, 제 3 다수의 이벤트 송신기(74)가 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 교대로 배치된 다수의 북극(76) 및 다수의 남극(78)을 포함하도록 설계된다. 상응하는 것이 도 3의 센서에도 적용된다. 제 3 자기 센서(80)는 제 3 다수의 자기 이벤트 송신기(74)에 의해 생성된 자기 이벤트를 검출하기 위해 제공될 수 있다. 제 3 자기 센서(80)는 홀 센서, 특히 홀 소자(84)를 갖는 제 3 홀 센서(82)를 포함할 수 있다. 홀 소자들(26, 56, 84)의 접속도 도시되어 있다. 홀 소자들(26, 56, 84)은 또한 단일 자기 센서 내에 통합될 수 있다.
도 8은 각도(32)와 자화(36) 사이의 관계를 제 3 판독 트랙(72)의 제 1 신호(66)로서 곡선(40), 제 2 신호(68)로서 곡선(62), 및 제 3 신호로서 곡선(86)과 함께 도시한다. 제 3 판독 트랙(72)은 분해능의 추가 상승을 위해 사용된다. 제 3 판독 트랙(72)은, 통상의 엔코더 휠의 전형적인 톱니/갭 쌍을 생성하기 위해, 북극(76) 및 남극(78)으로 교대로 자화된다. 제 3 판독 트랙(72)은 엔진의 정지 시에 절대 각의 분해능에 기여할 수 없다. 그러나 캠 샤프트가 회전함에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 판독 트랙(16)과 제 2 판독 트랙(44)의 신호를 추가로 세분하는 신호들이 생성될 수 있다. 특히, 제 1 판독 트랙(16) 또는 제 1 판독 트랙(16) 및 제 2 판독 트랙(44)의 양자화된 자화의 경우, 작동 중에 더 높은 분해능이 달성될 수 있다. 이 신호들의 조합은 캠 샤프트 위치의 고분해능 검출을 허용한다.
10 센서
12 회전 요소
14 엔코더 휠
16 제 1 판독 트랙
18 이벤트 송신기
20 원주
22 제 1 자기 센서
44 제 2 판독 트랙
46 이벤트 송신기
52 제 2 자기 센서
66 제 1 신호
68 제 2 신호
72 제 3 판독 트랙
74 이벤트 송신기

Claims (10)

  1. 회전 요소(12)의 적어도 하나의 회전 특성을 결정하기 위한 센서(10)로서, 상기 센서(10)는 상기 회전 요소(12)에 연결될 수 있으며 적어도 하나의 제 1 판독 트랙(16)을 갖는 엔코더 휠(14)을 포함하고, 상기 판독 트랙(16)은 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기(18)를 포함하며, 상기 센서(10)는 또한 상기 제 1 다수의 자기 이벤트 송신기(18)에 의해 생성된 자기 이벤트를 검출하기 위한 적어도 하나의 제 1 자기 센서(22)를 포함하는, 상기 센서(10)에 있어서,
    상기 제 1 판독 트랙(16)은 상기 제 1 다수의 이벤트 송신기(18)의 자계 강도가 상기 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 제 1 최대 북극(28)으로부터 제 1 최대 남극(30)으로 점차적으로 변화되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 센서(10).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 판독 트랙(16)은 상기 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 상기 제 1 다수의 이벤트 송신기(18)의 자계 강도가 상기 제 1 최대 북극(28)으로부터 상기 제 1 최대 남극(30)으로 연속적으로 변화되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 센서(10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 엔코더 휠(14)은 제 2 판독 트랙(44)을 더 포함하고, 상기 제 2 판독 트랙(44)은 제 2 다수의 자기 에벤트 송신기(46)를 포함하며, 상기 제 2 판독 트랙(44)은 상기 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 상기 제 2 다수의 이벤트 송신기(46)의 자계 강도가 제 2 최대 북극(48)으로부터 제 2 최대 남극(50)으로 점차적으로 변화되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 센서(10).
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 다수의 이벤트 송신기(18)의 자계 강도는 제 1 방향(58)으로 변화되고, 상기 제 2 다수의 이벤트 송신기(46)의 자계 강도는 제 2 방향(60)으로 변화되며, 상기 제 2 방향(60)은 상기 제 1 방향(58)과 반대인 것을 특징으로 하는 센서(10).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 센서(10)는 또한 상기 제 2 다수의 이벤트 송신기(46)에 의해 생성된 자기 이벤트를 검출하기 위한 제 2 자기 센서(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서(10).
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 자기 센서(22)는 제 1 신호(66)를 출력하도록 설계되거나 또는 상기 제 1 자기 센서(22) 및 상기 제 2 자기 센서(52)로부터의 차이 신호가 제 1 신호(66)의 출력을 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 센서(10).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 신호(66) 및 상기 제 2 신호(68)로부터 제 1 펄스 폭 변조된 신호 및 제 2 펄스 폭 변조된 신호가 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 센서(10).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔코더 휠(14)은 또한 제 3 판독 트랙(72)을 포함하고, 상기 제 3 판독 트랙(72)은 제 3 다수의 자기 이벤트 송신기(74)를 포함하며, 상기 제 3 판독 트랙(72)은 상기 제 3 다수의 이벤트 송신기(74)가 상기 엔코더 휠(14)의 전체 원주(20)에 걸쳐 교대로 배치된 다수의 북극(76) 및 다수의 남극(78)을 포함하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 센서(10).
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 센서(10)는 또한 상기 제 3 다수의 자기 이벤트 송신기(74)에 의해 생성된 자기 이벤트를 검출하기 위한 제 3 자기 센서(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서(10).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 요소(12)는 캠 샤프트이고, 상기 회전 특성은 상기 캠 샤프트의 절대 각인 것을 특징으로 하는 센서(10).
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