KR20200032140A - 비-원형 커플러에 의해 생성되는 비-정현 신호를 정정하는 시스템 및 방법 - Google Patents

비-원형 커플러에 의해 생성되는 비-정현 신호를 정정하는 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20200032140A
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라이언 더블유. 엘리엇
미카엘 마이어
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케이에스알 아이피 홀딩스 엘엘씨.
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Abstract

비-원형 커플러, 센서, 메모리 모듈, 및 프로세서 모듈을 포함하는 시스템이 제공된다. 센서는 고주파수 전류원에 의해 급전되도록 구성되는 송신기 코일 및 적어도 두 개의 수신 코일을 포함한다. 커플러의 회전 시에, 수신기 코일 중 하나는 사인-유사 함수 출력 신호를 생성하고, 다른 것은 코사인-유사 함수 출력 신호를 생성한다. 메모리 모듈은 복수 개의 기하학적 오차 및 커플러와 적어도 두 개의 수신 코일 사이의 간극에 의해 초래되는 비-정현 출력 신호를 보상하도록 동작가능하다. 프로세서 모듈은, 제 1 수신기 코일 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 비-정현 출력 신호를 처리하고, 제 1 수신기 코일 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 비-정현 출력 신호에 있는 오차를 결정하며, 오차를 제거하도록 어셈블리를 수학적으로 보상하도록 구성되고, 커플러의 회전 위치를 나타내는 출력 신호를 생성한다.

Description

비-원형 커플러에 의해 생성되는 비-정현 신호를 정정하는 시스템 및 방법
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2017 년 8 월 15 일에 출원된 미국 가출원 번호 제 62/545,627에 대한 우선권을 주장하는데, 그 내용은 원용되어 본원에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 회전식 센서에 관한 것이고, 특히 회전식 센서의 출력에 있는 오차를 정정하기 위한 시스템에 관한 것이다.
인쇄 회로 보드 (PCB) 상에 형성되고 고주파수 신호에 의해 여기되는 송신기 코일과 공동으로 비-원형 커플러를 사용하는 것이 알려져 있다. 적어도 두 개의 수신기 코일도 PCB에 형성되고, PCB 보드 주위의 다수의 세그먼트에 배치되는데, 여기에서 각각의 세그먼트는 인접한 세그먼트들로부터 마주보게 권취된다. 그러면 커플러가 PCB 보드에 상대적으로 장착되어 커플러가 평면형이 되고 PCB 보드의 일부 위에 있게 된다. 커플러는 전도성 재료로 구성되어, PCB 보드에 상대적으로 커플러가 회전하면 송신 코일 및 수신 코일 사이의 유도 결합이 변하게 되며, 따라서 수신기 코일로부터의 전압 출력이 변하게 된다. 결과적으로, 수신기 코일에서의 전압 출력은 커플러의 상대적인 회전 위치에 비례한다.
일반적으로, 커플러는 금속으로 제작되고, 고주파수 자기장이 있으면 흐르는 에디 전류를 가질 것이다. 에디 전류는, 자신을 생성했던 자기장에 반대가 되는 자기장을 생성할 것이다. 결과적으로, 커플러 바로 아래의 교번하는 자기장은 크기가 감소될 것이다. 커플러의 기하학적 구조가 달라지면, 비-정현 입력 신호가 생성되는 것이 알려져 있는데, 이것은 오차, 예컨대 제 4 및 8차 고조파 오차가 생기게 한다. 4차 및 8차 고조파 오차는 매 사이클 중에 사인파의 특정한 위치에서 완벽한 정현파로부터 편차가 생기게 한다. 이와 같이, 고조파 오차는 알려진 기계적인 오차에 더하여 전기각 오차를 생기게 한다. 완벽한 정현파로부터의 편차는, 선형 코일 디자인을 포함하는 사인/코사인 입력 파에 의존하는 임의의 시스템에 있는 임의의 비-원형 커플러에서도 발생할 수 있다. 더 나아가, 비-정현 입력 신호는 커플러와 수신 코일 사이의 공극에 기반해서 변할 수도 있다.
비-정현 입력 신호를 감소 또는 제거하기 위한 현재의 솔루션은 사인 신호를 생성하도록 성형되는 복잡한 코일 형상 및/또는 커플러 형상을 사용한다. 더 나아가, 현재의 솔루션은 수신된 신호를 감소시키는 단점을 가지는데, 그 이유는 세그먼트 코일에 관하여 코일 면적이 원 안의 가용(amiable) 보드 면적으로 최대화되지 않기 때문이다.
따라서, 공극과 무관하게, 비-정현 입력 신호와 연관된 오차를 근본적으로 제거하는 정정 인자를 가지는 복잡하지 않은 센서 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 커플러, 센서, 메모리 모듈, 및 프로세서 모듈을 포함하는 시스템이 제공된다. 센서는 간극을 형성하도록 커플러로부터 이격된다. 센서는 고주파수 전류원에 의해 급전되도록 구성되는 송신기 코일 및 비-정현 출력 신호를 생성하는 적어도 두 개의 수신 코일을 포함하는데, 수신기 코일 중 하나는 커플러의 회전 시에 사인-유사 함수를 생성하고, 수신기 코일 중 다른 것은 커플러의 회전 시에 코사인-유사 함수를 생성한다. 메모리 모듈은 복수 개의 기하학적 오차 및 커플러와 적어도 두 개의 수신 코일 사이의 간극에 의해 초래되는 비-정현 출력 신호를 보상하도록 동작가능하다.
프로세서 모듈은 메모리 모듈에 통신하도록 커플링된다. 프로세서 모듈은 제 1 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 비-정현 출력 신호를 처리하도록 구성된다. 또한 프로세서 모듈은 커플러의 회전 위치를 나타내는 정정된 출력 신호를 생성한다. 프로세서 모듈은, 상기 제 1 수신기 코일 및 제 2 수신기 코일로부터의 출력 신호의 아크탄젠트를 계산하고, 상기 아크탄젠트의 전기각으로부터의 상기 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나의 오차를 정정하며, 상기 간극의 상이한 동작 포인트에 스케일링 인자를 적용하고, 가산되면 상기 간극의 상이한 동작 포인트에서의 상기 스케일링 인자 각각에 대한 값과 동일한, 기울기 및 오프셋 파라미터를 계산하며, 상기 오프셋을 정정된 값으로서 저장하고, 상기 출력 신호에 있는 상기 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나를 상기 정정된 값에 의해 보상하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 커플러, 센서, 메모리 모듈, 및 프로세서 모듈을 포함하는 시스템이 제공된다. 센서는 간극을 형성하도록 커플러로부터 이격된다. 센서는 고주파수 전류원에 의해 급전되도록 구성되는 송신기 코일 및 비-정현 출력 신호를 생성하는 적어도 두 개의 수신 코일을 포함하는데, 수신기 코일 중 하나는 커플러의 회전 시에 사인-유사 함수를 생성하고, 수신기 코일 중 다른 것은 커플러의 회전 시에 코사인-유사 함수를 생성한다. 메모리 모듈은 복수 개의 기하학적 오차 및 커플러와 적어도 두 개의 수신 코일 사이의 간극에 의해 초래되는 비-정현 출력 신호를 보상하도록 동작가능하다. 프로세서 모듈은 메모리 모듈에 통신하도록 커플링된다. 프로세서 모듈은 제 1 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 비-정현 출력 신호를 처리하도록 구성된다. 또한 프로세서 모듈은 커플러의 회전 위치를 나타내는 정정된 출력 신호를 생성한다. 프로세서 모듈은 제 1 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 비-정현 출력 신호에 있는 복수 개의 기하학적 오차를 결정하고, 비-정현 출력 신호를 수학적으로 보상하여 복수 개의 기하학적 오차를 제거하도록 구성된다.
도면에 표시된 실시예들은 성질상 예시적인 것이고 청구항에 의해 규정되는 기술 요지를 한정하려는 것이 아니다. 예시적인 실시예의 후속하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 후속하는 도면과 함께 정독하면 이해될 수 있고, 여기에서 유사한 구성은 유사한 참조 번호로 표시된다:
도 1은 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따라서 비-정현 입력 신호를 보상하도록 구성되는 예시적인 위치 센서 어셈블리의 전개도를 개략적으로 도시한다;
도 2a는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따라 비-정현 입력 신호를 정정하는 데에 사용될 수 있는 프로세서 모듈의 예시적인 하드웨어 컴포넌트를 개략적으로 도시한다;
도 2b는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 로직 컴포넌트를 포함하는 예시적인 메모리 모듈을 개략적으로 도시한다;
도 2c는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 데이터 컴포넌트를 포함하는 예시적인 데이터 저장 디바이스를 개략적으로 도시한다;
도 3a는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따른, 비-정현 입력 신호를 생성하는 비-원형 커플러를 가지는 예시적인 센서의 상면도를 개략적으로 도시한다;
도 3b는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 3a의 센서의 대응하는 그래프를 개략적으로 도시한다;
도 4a는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따른, 오차 대 기계각 그래프를 개략적으로 도시한다;
도 4b는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따른, 오차 대 전기각 그래프를 개략적으로 도시한다; 그리고
도 4c는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따른, 룩업 테이블 내의 오차 감소를 위한 형상을 개략적으로 도시한다.
도면을 전체적으로 참조하면, 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 비-원형 커플러로부터 생성된 비-정현 신호를 정정하기 위한 시스템 및 방법에 직결된다. 이러한 시스템은 비-원형 커플러, 센서, 메모리 모듈, 및 프로세서 모듈을 포함한다. 센서는 고주파수 전류원에 의해 급전되도록 구성되는 송신기 코일 및 적어도 두 개의 수신 코일을 포함한다. 수신기 코일은 커플러의 회전 시에 사인 함수를 생성하고, 수신기 코일 중 다른 것은 비-원형 커플러의 회전 시에 코사인 함수를 생성한다. 메모리 모듈은, 비-정현 출력 신호 및 비-원형 커플러와 적어도 두 개의 수신 코일 사이의 간극에 의해 초래된 출력 신호에 있는 복수 개의 기하학적 오차를 보상하기 위한 머신 판독가능 명령을 가진다. 프로세서 모듈은 메모리 모듈에 통신하도록 커플링된다. 프로세서 모듈은 제 1 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 비-정현 출력 신호를 처리하고, 또한 커플러의 회전 위치를 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성된다. 프로세서 모듈은, 제 1 수신기 코일 및 제 2 수신기 코일로부터의 출력 신호의 아크탄젠트를 계산하고, 아크탄젠트의 전기각으로부터 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나의 오차를 결정하며, 상기 간극의 상이한 두 개의 동작 포인트에 스케일링 인자를 적용하고, 가산되면 간극의 상이한 두 개의 동작 포인트에서의 스케일링 인자 각각에 대한 값과 동일하도록 기울기 및 오프셋을 계산하며, 오프셋을 정정된 값으로서 저장하고, 상기 출력 신호에 있는 상기 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나를 상기 정정된 값에 의해 보상하도록 구성된다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 명세서에서 도시되고 설명되는 실시예에 따라 비-정현 입력 신호를 보상하도록 구성되는 위치 센서 어셈블리(10)의 전개도가 개략적으로 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 위치 센서 어셈블리(10)는 송신기 코일(12)을 포함한다. 송신기 코일(12)은 도전성 재료의 복수 개의 루프를 포함하고, 이들은 고주파수 교류(AC) 소스(14), 예컨대 4 MHz 주파수에 커플링된다. 도시된 바와 같이 루프 또는 송신기 코일(12)은 원형이지만, 루프는 타원과 같은 다른 형상일 수 있다. 고주파수 교류 소스(14)에 의해 급전되면, 송신기 코일(12)이 고주파수 전자기장을 생성하도록, 송신기 코일(12)은 인쇄 회로 보드(PCB)에 인쇄될 수 있다. 송신기 코일(12)이 회로 보드, 행거 보드(perfboard), 스트립 보드(stripboard) 등에 배치될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
위치 센서 어셈블리(10)는 제 1 수신 코일(16) 및 제 2 수신 코일(18)을 더 포함한다. 제 1 및 제 2 수신 코일(16, 18) 양자 모두도 인쇄 회로 보드에 인쇄되고, 송신기 코일(12)과 대략적으로 정렬된다. 그러나, 수신 코일(16, 18)의 각각 또는 양자 모두는 반드시 송신기 코일(12)과 정렬어야 하는 것이 아니고, 더 나아가 수신 코일(16, 18)이 회로 보드, 행거 보드, 스트링 보드 등에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
위치 센서 어셈블리(10)는 커플러 소자(20)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 커플러 소자는 수신 코일(16, 18) 양자 모두 및 송신기 코일(12)과 동심이지만, 이것은 예를 들기 위한 것이고 한정하는 것이 아니다. 즉, 커플러 소자(20)는 수신 코일(16, 18) 및/또는 송신기 코일(12) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두와 반드시 동심이 아닐 수도 있다. 더 나아가, 수신 코일(16, 18), 송신기 코일(12) 및 커플러 소자(20)는 센서 어셈블리(300)(도 3a)에서 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 커플러 소자(20)는 도전성 재료로 구성되어, 송신기 코일(12)이 급전되면 커플러 소자(20) 내에 에디 전류가 생성될 것이고, 따라서 송신기 코일(12) 및 제 1 및 제 2 수신 코일(16, 18) 사이의 유도 결합에 영향을 준다. 더 나아가, 커플러 소자(20)의 실제 형상이 반달 또는 반원형 형상으로 도시되지만, 이러한 형상은 응용예, 수신기 코일(16, 18) 내의 루프의 개수 등에 의존하여 변할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 커플러 소자(20)는 대략적으로 삼각 형상을 가질 수 있는데, 여기에서 이러한 대략적으로 삼각형인 커플러 소자는, 예를 들어 제 1 및 제 2 수신기 코일 양자 모두가 세 개의 로브(lobe)를 가지는 경우에 사용될 수 있다.
커플러 소자(20)는 샤프트, 스로틀 포지션 등에 기계적으로 연결될 수 있어서, 커플러 소자(20)의 회전 위치가 비례하여 변하고, 커플러 소자(20)의 회전이 제 1 수신 코일(16) 및 제 2 수신 코일(18) 양자 모두의 루프 내에 유도된 전압을 변하게 할 수 있게 한다.
도 1을 계속 참조하면, 위치 센서 어셈블리(10)는 프로세서 모듈(24)을 더 포함한다. 프로세서 모듈(24)은 마이크로콘트롤러일 수 있다. 이와 같이, 프로세서 모듈(24)은 데이터를 처리하고, 데이터를 저장하며, 및/또는 수신 코일(16, 18)로부터의 출력 신호(26 및 28)로서 수신된 비-정현 입력 신호를 정정하기 위한 하드웨어를 포함할 수 있다. 따라서, 프로세서 모듈(24) 및/또는 그 컴포넌트는 본 명세서에서 더 자세하게 설명되는, 데이터를 수신하는 것, 오차를 결정하는 것, 오차 정정을 계산하는 것, 오차 정정을 저장하는 것, 및 오차 정정을 처리하는 것과 같은 하나 이상의 컴퓨팅 기능을 수행할 수 있다.
이와 같이, 프로세서 모듈(24)은 하나 이상의 소스(즉 수신 코일(16, 18))로부터 데이터를 수신하고, 데이터를 생성하며, 데이터를 저장하고, 데이터를 인덱싱하며, 데이터를 검색하고, 및/또는 데이터를 전자 제어 유닛, 다른 프로세서 모듈, 차량(또는 그 컴포넌트) 등과 같은 외부 소스로 제공할 수 있다. 더욱이, 프로세서 모듈(24)은, 본 명세서에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이 정정 인자(30)와 같은 데이터를 생성하기 위해서 사용될 수 있다. 프로세서 모듈(24)이, 온 보드 차량 컴퓨팅 시스템과 같은 다른 컴퓨팅 시스템, 서버, 네트워크, 개인용 컴퓨터와 같은 사용자 컴퓨팅 디바이스 등과 함께 동작할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 2a는 비-정현 입력 신호를 정정하는 데에 사용될 수 있는 프로세서 모듈(24)의 예시적인 하드웨어 컴포넌트를 개략적으로 도시한다. 프로세서 모듈(24)은, 본 명세서에서 도시되고 설명되는 실시예에 따르며 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어로 구현되는, 본 명세서에서 설명되는 다양한 프로세스를 완료하기 위한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있다. 일부 실시예들에서 프로세서 모듈(24)은 필수 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어가 있는 범용 컴퓨터로서 구성될 수 있는 반면에, 다른 실시예들에서는 프로세서 모듈(24)이 본 명세서에서 설명된 기능을 수행하도록 특히 설계된 특수 목적 컴퓨터로서 구성될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서 모듈(24)은 비-정현 입력 신호를 정정하기 위하여 연산 및 룩업 테이블을 수학적으로 활용하도록 특히 적응되는 디바이스일 수 있다. 다른 예에서, 프로세서 모듈(24)은 커플러 소자(20) 및 수신 코일(16, 18) 사이의 간극, 예컨대 공극을 결정하고 피드백을 제공하며 및/또는 이러한 간극에 기반하여 명령을 실행하도록 특히 적응되는 디바이스일 수도 있다. 프로세서 모듈(24)이 범용 컴퓨터인 실시예들에서, 본 명세서에서 설명되는 시스템 및 방법은, 오차가 비-정현 입력 신호라고 결정하고 커플러 소자와 수신 코일(16, 18) 사이의 간극을 결정하는 것에 기반하여 오차를 정정함으로써, 위치 센서 어셈블리(10) 또는 수신된 신호의 효율이 감소되지 않게 하고 따라서 코일 면적을 가용 보드 면적으로 최대화하기 위한 메커니즘을 제공한다.
여전히 도 2a를 참조하면, 프로세서 모듈(24)은 처리 디바이스(204), I/O 하드웨어(208), 네트워크 인터페이스 하드웨어(210), 비-일시적 메모리 컴포넌트(212), 시스템 인터페이스(214), 및 데이터 저장 디바이스(216)를 포함할 수 있다. 버스 등과 같은 로컬 인터페이스(202)가 다양한 컴포넌트들을 상호연결할 수 있다.
컴퓨터 처리 유닛(CPU)과 같은 처리 디바이스(204)는, 프로그램을 실행하도록 계산 및 논리 연산을 수행하는 프로세서 모듈(24)의 중앙 처리 유닛일 수 있다. 처리 디바이스(204)는 독자적이거나 다른 컴포넌트와 공동으로, 예시적인 처리 디바이스, 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 또는 이들의 조합이다. 처리 디바이스(204)는 명령(예컨대 데이터 저장 디바이스(216) 및/또는 메모리 컴포넌트(212)로부터 오는 명령)을 수신 및 실행하도록 구성되는 임의의 처리 컴포넌트를 포함할 수 있다.
메모리 컴포넌트(212)는 휘발성 및/또는 비휘발성 컴퓨터-판독가능 매체로서 구성될 수 있고, 이를 고려하면, 랜덤 액세스 메모리(SRAM, DRAM, 및/또는 다른 타입의 랜덤 액세스 메모리를 포함함), 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 레지스터, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 및/또는 다른 타입의 저장 컴포넌트를 포함할 수 있다. 메모리 컴포넌트(212)는, 처리 디바이스(204)에 실행되면 처리 디바이스(204)가 본 명세서에서 설명되는 프로세스와 같은 다양한 프로세스를 완료하게 하는 하나 이상의 프로그래밍 명령을 저장할 수 있다. 도 2a를 계속 참조하면, 메모리 컴포넌트(212)에 저장된 프로그래밍 명령은 복수 개의 소프트웨어 로직 모듈로서 구현될 수 있고, 이러한 경우 각각의 로직 모듈은 도 2b에 더욱 상세하게 후술되는 바와 같은 하나 이상의 태스크를 완료하기 위한 프로그래밍 명령을 제공한다.
네트워크 인터페이스 하드웨어(210)는 임의의 유선 또는 무선 네트워킹 하드웨어, 예컨대 모뎀, LAN 포트, 무선 충실도(Wi-Fi) 카드, WiMax 카드, 모바일 통신 하드웨어, 및/또는 다른 네트워크 및/또는 디바이스와 통신하기 위한 다른 하드웨어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스 하드웨어(210)는 프로세서 모듈(24) 및 비한정적으로 서버 컴퓨팅 디바이스와 같은 네트워크의 다른 컴포넌트 사이에 통신 링크를 제공할 수 있다.
여전히 도 2a를 참조하면, 일반적으로 저장 매체일 수 있는 데이터 저장 디바이스(216)는 수신 및/또는 생성되는 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 데이터 저장소를 포함할 수 있다. 데이터 저장 디바이스(216)는 하드 디스크 드라이브(HDD), 메모리, 착탈식 저장소 등을 비한정적으로 포함하는 임의의 물리적 저장 매체일 수 있다. 데이터 저장 디바이스(216)가 로컬 디바이스로서 도시되는 반면에, 데이터 저장 디바이스(216)가 예를 들어 서버 컴퓨팅 디바이스 등(예를 들어, 서버 컴퓨팅 디바이스)과 같은 원격 저장 디바이스일 수 있다. 데이터 저장 디바이스(216) 내에 포함될 수 있는 예시적인 데이터가 도 2c와 관련하여 후술된다.
도 2a를 계속 참조하면, I/O 하드웨어(208)는 로컬 인터페이스(202) 및 하나 이상의 다른 컴포넌트 사이에 정보를 통신할 수 있다. 예를 들어, I/O 하드웨어(208)는 프로세서 모듈(24) 및 외부 전자 제어 모듈 등과 같은 다른 컴포넌트 사이의 인터페이스로서의 역할을 할 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 하드웨어(208)는 하나 이상의 명령을 다른 컴포넌트에 송신하기 위하여 활용될 수 있다.
시스템 인터페이스(214)는 일반적으로, 예를 들어 사용자 컴퓨팅 디바이스 및/또는 서버 컴퓨팅 디바이스와 같은 하나 이상의 외부 디바이스와 인터페이스하는 기능이 있는 프로세서 모듈(24)을 제공한다. 외부 디바이스와의 통신은 다양한 통신 포트(미도시)를 사용하여 일어날 수 있다. 예시적인 통신 포트는 통신 네트워크에 부착될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 일부 실시예들에서, 메모리 컴포넌트(212)에 포함되는 프로그램 명령은 복수 개의 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있는데, 각각의 모듈은 하나 이상의 태스크를 완료하기 위한 프로그래밍 명령을 제공한다. 예를 들어, 도 2b는 본 명세서에서 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 로직 컴포넌트를 포함하는 메모리 컴포넌트(212)를 개략적으로 도시한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 메모리 컴포넌트(212)는, 예를 들어 연산 로직(220), 스케일 인자 로직(222), 여기 전압 대 수신 신호비 로직(224), 및/또는 오프셋 상수 로직(226)(이들 각각은 일 예로서 컴퓨터 프로그램, 펌웨어, 또는 하드웨어로서 구현될 수 있음)과 같은 다양한 처리 로직을 저장하도록 구성될 수 있다. 동작 로직(220)은 운영 체제 및/또는 프로세서 모듈(24)(도 2a)의 컴포넌트를 관리하기 위한 다른 소프트웨어를 포함할 수 있다. 더 나아가, 동작 로직(220)은 데이터를 송신하고 및/또는 데이터를 분석하기 위한 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다.
도 2b를 계속 참조하면, 스케일 인자 로직(222)은, 본 명세서에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이 하나 이상의 소스(예를 들어 룩업 테이블, 서버 컴퓨팅 디바이스, 다른 프로세서 모듈 및/등)으로부터 데이터를 수집하기 위한 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다. 더욱이, 스케일 인자 로직(222)은 최하위 비트에서 피크 오차 또는 크기를 결정하고, 좌표 회전 디지털 컴퓨터(coordinate rotation digital computer; CORDIC) 알고리즘을 결정하며, CORDIC 계수를 결정하는 등을 할 수 있다.
스케일 인자 로직(222)은 상이한 컴퓨팅 디바이스에 상주할 수 있다. 일 예로서, 본 명세서에서 설명되는 기능 및/또는 컴포넌트 중 하나 이상은 사용자 컴퓨팅 디바이스 및/또는 서버 컴퓨팅 디바이스에 의해 제공될 수 있고, 이것은 스케일 인자 로직(222)으로의 액세스가 제공될 수 있도록 네트워크를 통해 메모리 컴포넌트(212)에 통신하도록 커플링될 수 있다. 예를 들어, 처리 디바이스(204)(도 2a)는 스케일 인자 로직(222)에 액세스하여 룩업 테이블 데이터를 통신 및 취출한 후, 서버 컴퓨팅 디바이스 등을 사용하여 룩업 테이블 데이터를 조작할 수 있다.
여기 전압 대 수신 신호 비율 로직(224)은, 본 명세서에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이 송신기 코일(12)에 인가되는 여기 전압과 프로세서 모듈(24)에 의한 수신된 신호 사이의 비율을 결정하기 위한 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다. 여기 전압 대 수신 신호 비율 로직(224)은 수신 코일(16, 18) 및 커플러 소자(20) 사이의 간극을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 오프셋 상수 로직(226)은 오프셋 상수를 결정하기 위한 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 더 자세하게 논의되는 바와 같이, 오프셋 상수가 외부에서 결정된 후 비율에 가산 또는 감산되어, 값이 획득되고 각각의 동작 포인트에서 스케일링 인자에 적용되게 할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 오프셋 상수 파라미터가 시뮬레이션 또는 실제의 부품 측정으로부터 얻어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그로부터 최선의 근사선을 얻기 위하여, 기울기 및 오프셋 상수를 사용하여 두 포인트로 또는 곡선을 따라 여러 포인트에서 최선의 근사선이 얻어질 수 있다.
도 2c는 저장 디바이스(예를 들어, 데이터 저장 디바이스(216)) 내에 저장된 다양한 데이터의 블록도를 개략적으로 도시한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 데이터 저장 디바이스(216)는, 예를 들어 복수 개의 저장된 룩업 테이블 데이터(228), 예컨대 복수 개의 8 비트 부호화(signed) 정수를 포함할 수 있다.
더욱이, 복수 개의 저장된 룩업 테이블 데이터(228)가 테스팅 및 시뮬레이션에 기반하여 수집된 미리 결정된 데이터일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 복수 개의 저장된 룩업 테이블 데이터(228)도 역시 네트워크 인터페이스(210)(도 2a)를 통하여 수집되고 복수 개의 저장된 룩업 테이블 데이터(228)에 송신되거나 다운로드되는 데이터일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 복수 개의 저장된 룩업 테이블 데이터(228)는, 예를 들어 서버 컴퓨팅 디바이스로부터 또는, 예를 들어 사용자 컴퓨팅 디바이스로부터 수신될 수 있다. 복수 개의 저장된 룩업 테이블 데이터(228)는 영구적으로 저장될 수도, 그렇지 않을 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
데이터 저장 디바이스(216)는, 예를 들어 최하위 비트 데이터(230)를 더 포함할 수 있는데, 이것은 본 명세서에서 더 자세하게 논의되는 바와 같이 실제 데이터 파의 피크 오차 또는 크기 및 룩업 테이블(LUT) 파의 피크 또는 크기로부터 추출될 수 있다. 피크 오차가 진폭 오차 또는 크기라고도 불릴 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 후술되는 바와 같이, 오차의 시그너쳐(signature)의 크기, 또는 LUT가 존재하고, 실제 데이터 내의 오차의 크기가 존재한다. 스케일링 인자는 두 개 사이의 비율일 수 있다.
데이터 저장 디바이스(216)는 복수 개의 여기 전압 데이터(232), 복수 개의 수신된 신호 데이터(234), 및/또는 복수 개의 CORDIC 데이터(236)를 더 포함한다. 복수 개의 여기 전압 데이터(232) 및 복수 개의 수신된 신호 데이터(234)는 처리 디바이스(204)(도 2a)로부터 수신될 수 있다. 본 명세서에서 더 자세하게 후술되는 바와 같이, 복수 개의 여기 전압 데이터(232) 및 복수 개의 수신된 신호 데이터(234)는, 커플러 소자(20) 및 수신 코일(16, 18) 사이의 공극일 수 있는 간극을 추정하기 위한 비율로서 사용된다. 이와 같이, 처리 디바이스(204)(도 2a)는 현재의 여기 전압 데이터 및 현재의 수신된 신호 데이터를 데이터 저장 디바이스(216)에 송신하도록 구성될 수 있다. 현재의 여기 전압 데이터 및 현재의 수신된 신호 데이터는, 본 명세서에서 더 자세하게 후술되는 바와 같이 실시간으로 캡쳐될 수 있다. CORDIC 데이터(236)는 저장된 CORDIC 계수 및 CORDIC 알고리즘에 관련된 다른 데이터를 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c에 도시되는 컴포넌트들은 단순히 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 한정하려는 의도가 아님이 이해되어야 한다. 좀 더 구체적으로는, 도 2a 내지 도 2c의 컴포넌트들은 프로세서 모듈(24) 내에 상주하는 것으로 예시되지만, 이것은 비한정적인 예이다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 모듈(24) 외부에 상주할 수 있다.
더 나아가, 프로세서 모듈(24)이 정상 상태 디바이스, 주문형 집적회로(ASIC) 디바이스 등일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이와 같이, 이러한 디바이스들은 본 발명의 범위를 변경함이 없이, 정정 인자를 수행하도록 구성되는 상이한 컴포넌트 또는 컴포넌트들을 이러한 디바이스 내에 가질 수 있다. 더 나아가, 실시예들에서, 정정 인자는 원시 값을 사용하는 ASIC으로부터 획득될 수 있다.
이제 센서(300)가 비-정현 입력 신호를 생성하고 대응하는 그래프(305)가 개략적으로 도시되는 도 3a 내지 도 3b를 참조한다. 일반적으로, 센서(300)는 위치 센서 어셈블리(10)와 동일하지만, 여기에서 커플러 소자(20)는 삼각 커플러 내에서 발견되는 바와 같은 다수의 직선형 에지(310)를 가질 수 있다. 도 3b는 오차 대 각도를 나타내는 그래프인데, 세로좌표(315)는 도 단위의 오차이고 가로좌표(320)는 도 단위의 각도이다. 더 나아가, 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 1.3 mm 간극(330)이 표시되고, 1.8 mm 간극(335)이 표시되며, 및 2.3 mm 간극이 표시된다.
도 3a 내지 도 3b를 계속 참조하면, 위에서 논의된 바와 같이, 제 1 수신 코일(16)로부터의 출력 신호(26)에 있는 유도된 전압은 커플러 소자(20)가 시계방향에서 회전될 때 사인-유사 함수로서 변할 것이다. 반대로, 제 2 수신기 코일(18)이 전기적으로 제 1 수신 코일(16)로부터 실효적으로 90 도 회전될 수 있기 때문에, 제 2 수신기 코일(18)로부터의 출력 신호(28)에 있는 유도된 전압은 커플러 소자의 회전각의 코사인-유사 함수로서 변할 것이다.
결과적으로, 커플러 소자(20) 형상, 및 특히 커플러 소자(20)의 여러 직선형 에지(310)에 의해 초래될 수 있는 비-정현 입력 때문에, 비-정현 신호가 수신 코일(16, 18)에 의해 캡쳐되고 처리 모듈(24)(도 1)에 출력 신호(26, 28)로서 출력된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 출력 신호(26, 28)로부터 프로세서 모듈(24)(도 1)로 들어가는 비-정현 입력 신호는 커플러 소자(20)와 수신 코일(16, 18) 사이의 간극에 따라 변한다. 특히, 도시된 바와 같이, 간극이 변함에 따라, LUT와 연관된 오차의 시그너쳐가 존재한다. 더 나아가, 간극이 변함에 따라, 오차의 크기도 변한다. 예를 들어, 1.3 mm 간극(330)의 크기는 약 1.1 도에서 표시되지만, 1.8 mm 간극(335)의 오차는 약 0.95 도이고 2.3 mm 간극(340)은 약 0.7 도이다. 이와 같이, 간극이 작을수록 오차는 커지고 수신된 신호는 작아진다. 더 나아가, 간극이 오차의 시그너쳐를 변경시키도록 동적이라는 것이 이해되어야 한다. 이와 같이, 오차 변화는 1.3 mm 간극(330)에서의 1.1 도로부터 2.3 mm 간극(340)에서의 0.7 도까지 변해서, -0.4 도 더 낮은 비례 상수가 존재하게 되고, 따라서 이제 간극에 상대적인 기울기 상수는 -0.4 이다.
그러나, 시스템은 이러한 간극을 알지 못할 수도 있다. 그 대신에, 이러한 오차를 상세히 후술되는 것처럼 정정하기 위하여, 시스템은 여기 전압을 기울기의 배수(multiple by the slope)에 대한 수신된 신호 값의 비율로서 결정하도록 구성된다. 이와 같이, 시스템은 비율 값을 얻기 위해서 수신된 신호에 대한 여기 전압을 비율을 사용할 수 있는데, 일반적으로 여기 전압 또는 수신된 신호 중 하나는 상수이고, 시스템은 특정 동작 포인트에서의 각각의 스케일링 인자에 대한 오프셋 상수를 얻고 이것은 좌표이다. 일부 실시예들에서, 시스템은 수신된 신호 값 및 이득 값에 의해 승산된 여기 전압을 사용할 수 있다. 그러므로, 오차의 시그너쳐를 정정하기 위하여, 다음 수학식이 사용된다:
Figure pct00001
수학식 1은
Figure pct00002
와 같은 선형 선분 방정식(line equation)의 개념에 따를 수 있는데, 여기에서 y는 스케일 인자이고, 기울기는 m이며, x는 여기 전압 대 수신 신호의 비율이고, b는 좌표로서의 오프셋 상수이다.
이제 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 스케일링 인자 계산이 지금부터 논의될 것이다. 스케일 인자 "y"는 다음 수학식에 의해 결정된다:
Figure pct00003
스케일 인자가 두 개 이상의 동작 포인트에서 연산된다는 것이 이해되어야 한다. 최하위 비트(LSB)에 있는 피크 오차를 결정하기 위하여, 4차 고조파 오차일 수 있는 오차, 또는 비-정현 입력 신호는, 4차 성분을 결정하게끔 피크 오차 및 기계각이 분리될 수 있도록 격리될 필요가 있다. 4차 고조파가, 위에서 논의된 바와 같이 간극과 연관된 오차를 근본적으로 제거하는 정정 인자를 생성하기 위한 알고리즘을 요구한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 정정될 필요가 있는 기계각에 대해 정현형 오차가 존재하기 때문에, 이러한 알고리즘을 통해 구현된 정정 값은 비한정적으로 LUT를 포함하는 많은 상이한 방식으로 소프트웨어로서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이와 같이, 본 명세서에서 일반적으로 오차의 시그너쳐 라고 불리는 LUT가 알려져 있다. LUT 대신에 정정하기 위한 추가적인 방법은 정현 오차 형상을 재생성하기 위하여 CORDIC 알고리즘을 사용하는 것이다. CORDIC 알고리즘은 두 가지 상이한 방식으로 적용될 수 있는데, CORDIC는 LUT를 스케일 인자가 적용된 것으로 직접적으로 대체하기 위해 사용될 수 있고, 또는 고유 스케일 인자가 CORDIC 계수에 적용되어 추가 단계가 없이 직접적으로 정정할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c를 계속 참조하면, 도 4a는 본 명세서에서 더 상세히 설명되는, 비트 단위의 오차인 세로좌표(410) 및 비트 단위의 기계적 오차인 가로좌표(415)를 가지는 오차 대 기계각 그래프(400)이다. 오차는 기계적 회전 중에 4회 반복되는 천이된 사인-형 파(420)로서 도시된다. 형상은 일정하게 남아 있지만, 위에서 논의된 바와 같이 오차로부터 초래된 파의 진폭(425)은 변한다. 도 4b는 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 오차 대 전기각 그래프(405)인데 세로좌표(430)는 비트 단위의 오차이고 가로좌표(435)는 비트 단위의 전기각이다. 4차 고조파 오차(440)는 도 4a의 사인형 파(420)에 비하여 더 많이 천이된 사인형 파(445)로서 도시된다. 도 4c는 파(455)와 같은, 오차 감소에 대한 형상을 개략적으로 나타내는 LUT의 그래프(450)인데, 그래프(450)는 8 비트 부호화 정수로서의 LUT 최대 값인 세로좌표(460) 및 각도인 가로좌표(465)를 가진다. 파(455)의 최대 값, 피크, 또는 진폭(470)이 표시되고 본 명세서에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 디바이스 상에서의 기계각으로의 액세스는 제한되고, 따라서 두 인수를 가지는 아크탄젠트 함수가 전기각을 결정하기 위하여 사용된다. 즉, 커플러 소자(20)의 기계각, 또는 회전각을 얻기 위하여, 제 1 및 제 2 수신 코일(16, 18) 각각으로부터의 출력 신호(26 및 28)에 있는 사인 및 코사인형 함수 양자 모두의 아크탄젠트를 취하는 것이 필요하다. 이러한 아크탄젠트 함수는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00004
이와 같이, 계산된 전기각은 제거된 오차를 포함하고, 오차의 형상은 도 4b에 도시된 바와 같이, arctangent2 함수에 의해 반환되는 전기각에 대해서 표시되면 식별될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 오차는 천이된다. 즉, 사인파에 있는 오차의 형상은 천이된다. 예시적인 계산으로서, 스케일 인자는 우선 파의 피크 오차를 결정함으로써 도 4a 내지 도 4c로부터 결정될 수 있는데, 여기에서 오차는 약 0.5%이다(DC 오프셋은 무시함). 이를 고려하면, 이것이 15 비트 각도이기 때문에, 등가 피크는 다음이 될 것이다:
Figure pct00005
반면에, 이것이 16 비트 각도라면, 등가 피크는 다음이 될 것이다:
Figure pct00006
도 4c의 LUT의 파(455)의 피크 또는 진폭(470)은 약 113 이다. 이를 고려하면, 15 비트 각도의 경우, 스케일 인자는 다음으로 계산될 수 있다:
Figure pct00007
16 비트 각도의 경우, 스케일 인자는 2.903 이다. 전술된 바와 같은 스케일링 인자 계산이 두 동작 포인트에서 완료된다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 스케일링 인자 계산은 세 개 이상의 동작 포인트에서 완료될 수도 있다.
상수와 동적 인자가 존재하기 때문에, 스케일링 인자는 언제나 변한다는 것이 이해되어야 한다. 더 나아가, 스케일링 인자가 비례상수라는 것이 이해되어야 한다. 스케일링 인자가 코일에서의 변화, 간극에서의 변화, 폴(pole)에서의 변화 등을 보상할 수 있기 때문에, 이것은 스케일링 인자의 장점이다. 스케일링 인자의 추가적 장점은, 코일과 커플러 소자 사이의 공극, 온도, 습기 등에서의 변동에 의해 초래되는, 제 1 또는 제 2 수신 코일(16, 18) 중 어느 하나에 유도된 전압의 임의의 부정확성이 사인 함수 및 코사인 함수 양자 모두에 대한 동일한 오차 인자에 의해 스케일링될 것이라는 것이다. 결과적으로, 환경 조건 또는 제조 공차에 기인한 임의의 이러한 오차가 자동적으로 보상되고 소거된다. 더 나아가, 선형 근사화가 꼭 있어야 하는 것이 아니고, 스케일링 인자에 대한 더 높은 차수의 함수 또는 고정된 값이 존재할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
스케일 인자가 상이한 동작 포인트에서 알려지면, 기울기 및 오프셋 및 후속하여 정정 값이 결정될 수 있도록, 수학식 1의 타측이 이제 각각의 동작 포인트에서의 각각의 스케일 인자에 대해서 결정될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 여기 전압 대 수신 신호 비율은 y=mx+b의 수학식에서 x 값이고 커플러 소자(20)(도 1)와 수신 코일(16, 18)(도 1) 사이의 간극을 추정하도록 결정된다. 여기 전압은 4 MHz 주파수를 가지는 AC 소스(14)(도 1)로서 도시된다. 이와 같이, 여기 전압 대 수신 신호 비율은 각각의 동작 포인트에서 동적이다. 그러므로, 일반적으로, 연산하는 도중에 여기 전압 또는 수신된 신호 중 오직 하나만이 변한다. 비율이 결정되면(즉 간극이 추정되면), 프로세서 모듈(24)은 좌표인 오프셋 상수를 여기 전압 대 수신 신호 비율에 가산 또는 감산한다.
이제 다음 수학식을 사용하여 기울기가 계산될 수 있다:
Figure pct00008
여기에서, 제1동작 포인트에서의 오차는 제 1 동작 포인트로부터의 스케일 인자 오차이고, 제 2 동작 포인트에서의 오차는 제 2 동작 포인트로부터의 스케일 인자 오차이며, 여기에서 제 1 동작 포인트로부터의 오차가 제 2 동작 포인트로부터의 오차로부터 감산되어 델타 스케일 인자 오차 값이 얻어지고, 제 1 스케일 인자 동작 포인트로부터 얻어지는 간극은 제 2 스케일 인자 동작 포인트의 간극으로부터 감산되어 델타 간극 값이 얻어진다. 델타 스케일 인자 오차 값은 델타 간극 값으로 나누어져서 기울기 또는 m을 얻는다. 상수 b가 이러한 감산으로 소거된다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 스케일 인자는 두 개의 동작 포인트에서 결정되고, 델타 차분이 두 개의 상이한 포인트에서 취해진 비율에 의해 나누어져서 추정된 델타 간극이 얻어진다. 델타 스케일 인자 차분은 델타 간극 차분으로 나누어져서 기울기가 얻어진다. 기울기가 알려지면, 기울기는 수학식 1의 포인트들 중 하나로 대체되어 상수 오프셋을 얻을 수 있다. 그러므로, 동일화된(equated) 기울기 및 오프셋 상수가, 결정된 간극에서의 결정된 오차에 대하여 요구되는 정정 값이다.
동작 등이 되는 중에 스케일링 인자 및/또는 여기 전압 대 수신 신호 비율이 센서 어셈블리들 사이에서 동적이기 때문에, 오프셋 상수도 역시 동적으로 변화도록 적응되거나 변할 수 있어서, 비한정적으로 유도성 센서, 홀 효과 센서, 선형 센서, 2-입력 센서, 자기 유도성 센서 등과 같은 임의의 센서 시스템에서 원시 신호는 사인 및 코사인파 입력에 의해 근사화되는 고조파를 가지게 된다.
더욱이, 커플러는 형상에 있어서, 직경, 내경, 사원면, 반원, 원, 및 보이드 또는 노 보이드(no void) 또는 이들의 일부 조합에 의해 변할 수 있다. 많은 변동이 발명의 범위에 속한다는 것은 이러한 개시 내용으로부터 명백하다. 예를 들어, 커플러는 더 커질 수 있고, 보이드를 가지거나 가지지 않을 수 있으며, 센서의 범위는 변할 수 있고, LUT는 8차 고조파로 진화하여 커플러에 포함된 각도 및 코일 각도 사이의 불일치와 연관된 오차를 정정할 수 있다. 사인 또는 코사인파로부터의 일부 편차가 알려져 있고, 따라서 LUT는 이들을, 예를 들어 송신기 세기에 의해 영향받는 1차 정적 오프셋 또는 1차 동적 기하학적 구조에 기반한 오프셋을 정정하도록 요구되지 않는다.
반면에, 4차 및 8차 오프셋은 훨씬 더 복잡하고, 간극과 연관된 오차를 근본적으로 제거하는 정정 인자를 생성하기 위한 알고리즘을 요구한다. 더 높은 차수의 오차, 예컨대 8차 오차를 정정하기 위하여 위에서 논의된 바와 같은 LUT 방법을 사용할 때, LUT 레퍼런스를 단순히 두 배로 함으로써 더 높은 고조파를 정정하는 값을 얻는다.
본 명세서에서 논의된 바와 같은 방법, 알고리즘, 및/또는 계산의 이점들은, 자기장의 X(또는 Y) 및 Z 성분으로 선형 거리를 측정하는 것이 순수하게 정현파가 아니라는 점에서 생긴다. 그러므로, 이들은 통상적으로 다중점 정정에 의해 정정되는 오차를 가진다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 방법은 4차 오차를 스케일 인자만 가지고 정정할 것이고, 따라서 필요한 교정 포인트들이 줄어들게 되고, 이들을 다른 사용자 교정을 위하여 자유롭게 한다. 또한, 공극이 변하지 않는 시스템에서는 고정된 정정 인자가 여전히 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
비록 본 발명이, 수신 루프를 각각 가지는 한 쌍의 수신 코일을 가지는 위치 센서로서 설명된 바 있지만, 수신 코일은 임의의 짝수 개수의 수신 루프를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 수신 코일(16) 및 제 2 수신 코일(18)은 네 개의 별개의 루프, 여섯 개의 별개의 루프 등을 각각 가진다.
특정 실시예들이 본 명세서에서 예시되고 설명되었지만, 청구된 기술 요지의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 다른 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 비록 청구된 기술 요지의 다양한 양태가 본 명세서에서 설명되었지만, 이러한 양태들은 조합되어 활용될 필요가 없다. 그러므로, 첨부된 청구항은 청구된 기술 요지의 범위 내에 속하는 이러한 모든 변형 및 변경을 망라하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 센서 시스템으로서,
    커플러;
    간극을 형성하도록 상기 커플러로부터 이격되는 센서 - 상기 센서는 고주파수 전류원에 의해 급전되도록 구성되는 송신기 코일 및 비-정현 출력 신호를 생성하는 적어도 두 개의 수신 코일을 포함하고, 수신기 코일 중 하나는 상기 커플러의 회전 시에 사인-유사 함수를 생성하며, 상기 수신기 코일 중 다른 하나는 상기 커플러의 회전 시에 코사인-유사 함수를 생성함 -;
    복수 개의 기하학적 오차 및 상기 커플러와 상기 적어도 두 개의 수신 코일 사이의 간극에 의해 초래되는 비-정현 출력 신호를 보상하도록 동작가능한 메모리 모듈;
    상기 메모리 모듈에 통신하도록 커플링되는 프로세서 모듈을 포함하고,
    상기 프로세서 모듈은 제 1 수신기 코일 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 상기 비-정현 출력 신호를 처리하도록 구성되며,
    상기 프로세서 모듈은 상기 커플러의 회전 위치를 나타내는 정정된 출력 신호를 더 생성하고, 상기 프로세서 모듈은,
    상기 제 1 수신기 코일 및 제 2 수신기 코일로부터의 출력 신호의 아크탄젠트를 계산하고,
    상기 아크탄젠트의 전기각(electrical angle)으로부터의 상기 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나의 오차를 정정하며,
    상기 간극의 상이한 동작 포인트에 스케일링 인자를 적용하고,
    가산되면 상기 간극의 상이한 동작 포인트에서의 상기 스케일링 인자 각각에 대한 값과 동일한, 기울기 및 오프셋 파라미터를 계산하며,
    상기 값을 정정된 값으로서 저장하고,
    상기 출력 신호에 있는 상기 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나를 상기 정정된 값에 의해 보상하도록 구성되는, 센서 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 간극은 공극이고, 상기 간극은 동적인, 센서 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나의 오차는 4차 고조파 오차 또는 8차 고조파 오차이고,
    상기 정정된 값은 상기 8차 고조파 오차를 보상하도록 두 배가 되는(doubled), 센서 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링 인자는 상기 기울기 및 상기 오프셋을 포함하는 동적 상수인, 센서 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스케일링 인자는 상기 간극에 비례하는 동적 파라미터인, 센서 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 간극은 여기 전압 대 수신 신호 값의 비율 파라미터에 의해 결정되고,
    상기 비율은 그 후에 기울기 파라미터에 의해 승산되는, 센서 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 여기 전압 대 수신 신호 값의 비율 파라미터는 동적 값인, 센서 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 스케일링 인자는 다음 수학식:
    Figure pct00009

    이고,
    최하위 비트에 있는 피크 오차는 특정 비트 각도(specific bit angle)에 대한 피크 오차의 크기를 계산함으로써 결정되고, 여기 전압 대 수신 신호 값에서의 변화에 의해 승산되며,
    룩업 테이블 내의 최대 값은, 상기 룩업 테이블 내에서 미리 결정되는 파의 크기인, 센서 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 여기 전압 대 수신 신호 값의 비율 파라미터가 증가하면, 상기 스케일링 인자가 감소되는, 센서 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 기울기 및 오프셋 파라미터는, 폴(pole) 변화, 간극 변화, 또는 코일 변화와 같은 변화에 적응되도록 구성되는 비례상수인, 센서 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    추가 단계 없이 스케일 인자를 결정함으로써, 정정된 값에 대응하는 사전프로그램된 오프셋을 가지는 CORDIC 알고리즘이 사용되거나, 또는 추가 단계가 없이 상기 정정된 값을 결정하도록 고유 스케일 인자가 복수 개의 CORDIC 계수에 적용되는, 센서 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 신호에 있는 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나는, 기계각(mechanical angle)에 대해 정현형(sinusoidal shaped) 오차를 포함하는, 센서 시스템.
  13. 제 14 항에 있어서,
    상기 기계각에 대해 정현형 오차는 4차 고조파 오차인, 센서 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 홀 효과 센서, 2-입력 센서, 선형 센서, 유도성 센서 또는 자기 유도성 센서인, 센서 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 모듈 및 상기 프로세서 모듈은 정상 상태 디바이스 내에 있는, 센서 시스템.
  16. 시스템으로서,
    커플러;
    간극을 형성하도록 상기 커플러로부터 이격되는 센서 - 상기 센서는 고주파수 전류원에 의해 급전되도록 구성되는 송신기 코일 및 비-정현 출력 신호를 생성하는 적어도 두 개의 수신 코일을 포함하고, 수신기 코일 중 하나는 상기 커플러의 회전 시에 사인-유사 함수를 생성하며, 상기 수신기 코일 중 다른 하나는 상기 커플러의 회전 시에 코사인-유사 함수를 생성함 -;
    복수 개의 기하학적 오차 및 상기 커플러와 상기 적어도 두 개의 수신 코일 사이의 간극에 의해 초래되는 비-정현 출력 신호를 보상하도록 동작가능한 메모리 모듈;
    상기 메모리 모듈에 통신하도록 커플링되는 프로세서 모듈을 포함하고,
    상기 프로세서 모듈은 제 1 수신기 코일 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 상기 비-정현 출력 신호를 처리하도록 구성되며,
    상기 프로세서 모듈은 또한 상기 커플러의 회전 위치를 나타내는 정정된 출력 신호를 더 생성하고,
    상기 프로세서 모듈은,
    상기 제 1 수신기 코일 및 제 2 수신기 코일 양자 모두로부터의 상기 비-정현 출력 신호에 있는 상기 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나의 오차를 결정하고, 상기 복수 개의 기하학적 오차 중 상기 적어도 하나의 오차를 제거하도록, 상기 비-정현 출력 신호를 수학적으로 보상하도록 구성되는, 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로세서 모듈은, 상기 제 1 수신기 코일 및 상기 제 2 수신기 코일로부터의 상기 출력 신호의 아크탄젠트의 비-정현 출력 신호를 계산하고 상기 아크탄젠트의 전기각으로부터의 상기 복수 개의 기하학적 오차 중 적어도 하나를 정정함으로써, 상기 비-정현 출력 신호에 있는 상기 복수 개의 기하학적 오차를 결정하는, 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 프로세서 모듈은 상기 간극의 상이한 동작 포인트에 스케일링 인자를 적용하도록 구성되고,
    상기 프로세서 모듈은 가산되면 상기 간극의 상이한 동작 포인트에서의 상기 스케일링 인자 각각에 대한 값과 동일한, 기울기 및 오프셋 파라미터를 계산하도록 구성되며,
    상기 프로세서 모듈은 상기 값을 정정된 값으로서 저장하도록 구성되고,
    상기 프로세서 모듈은 상기 출력 신호에 있는 4차 고조파 오차를 상기 정정된 값에 의해 보상하도록 구성되는, 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 간극은 공극인, 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수 개의 기하학적 오차에 있는 적어도 하나의 오차는 4차 고조파 또는 8차 고조파이고,
    상기 정정된 값은 8차 고조파 오차를 보상하도록 두 배가 되는, 시스템.
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