KR20200061273A - 회전체 감지 장치 - Google Patents

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KR20200061273A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 감지 장치는 회전체의 회전축의 연장 방향과 수직한 일 면에 마련되는 피검출부; 상기 피검출부와 대향 배치되고, 상기 회전체의 회전 방향을 따라 배치되는 두 개의 센서를 포함하는 센서부; 및 상기 두 개의 센서의 센싱값에 따라 상기 회전체의 회전 정보를 산출하는 회전 정보 산출부; 를 포함하고, 상기 회전 정보 산출부는, 상기 두 개의 센서의 센싱값에 기초하여 생성되는 차분값에 따라 상기 회전체의 회전 각도를 산출할 수 있다.

Description

회전체 감지 장치{APPARATUS FOR SESNSING ROTATING DEVICE}
본 발명은 회전체 감지 장치에 관한 것이다.
회전체는 소형화 및 슬림화가 요구되는 모터 및 웨어러블 기기의 휠 스위치 등의 다양한 분야에 적용되고 있다. 이러한 동향에 따라, 회전체의 위치를 감지하는 센싱 회로 또한 회전체의 미세한 변위를 감지하도록 요구되고 있다.
본 발명의 과제는 회전체의 미세한 변위를 감지할 수 있는 회전체 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 감지 장치는 회전체의 회전축의 연장 방향과 수직한 일 면에 마련되는 피검출부; 상기 피검출부와 대향 배치되고, 상기 회전체의 회전 방향을 따라 배치되는 두 개의 센서를 포함하는 센서부; 및 상기 두 개의 센서의 센싱값에 따라 상기 회전체의 회전 정보를 산출하는 회전 정보 산출부; 를 포함하고, 상기 회전 정보 산출부는, 상기 두 개의 센서의 센싱값에 기초하여 생성되는 차분값에 따라 상기 회전체의 회전 각도를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 발진 신호의 주파수 변화로부터 회전체의 미세한 변위를 정밀하게 감지할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 감지 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 감지 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피검출부의 정면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피검출부의 회전에 따른 피검출부와 센서부의 위치 관계를 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피검출부의 회전에 따라 센서부에서 측정되는 센싱값을 나타내는 그래프이다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검출부와 센서부의 위치 관계를 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 정보 산출부의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주요 신호의 파형도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 일 예로, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 감지 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 감지 장치의 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 감지 장치는 피검출부(20), 센서부(30), 및 회전 정보 산출부(40)를 포함할 수 있고, 추가적으로 센서부(30) 및 회전 정보 산출부(40)가 장착되는 기판을 더 포함할 수 있다.
피검출부(20)는 회전축(11)을 통하여, 휠(10)과 연결될 수 있다. 휠(10)은 전자기기에 채용되어, 사용자에 의해 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전되는 회전체로 이해될 수 있다. 피검출부(20)는 휠(10)과 함께 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전할 수 있다.
피검출부(20)는 적어도 하나의 패턴부를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 피검출부(20)는 제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22)를 포함할 수 있다. 도 1에서, 피검출부(20)가 제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 피검출부(20)는 하나의 패턴부 및 세 개 이상의 패턴부를 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 피검출부(20)가 두 개의 패턴부를 포함하는 것을 가정하여 설명하도록 한다.
제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22)는 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22)는 회전축(11)의 연장 방향과 수직한 일면에 배치될 수 있다. 일 예로, 회전축(11)의 연장 방향과 수직한 일면은, 회전축(11)의 일 단면에 해당할 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22)가 회전축(11)의 일 단면에 마련되는 것으로 가정하여 설명하도록 한다. 제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22)는 회전축에 의해 동일 방향 및 동일 속도로 회전할 수 있다.
제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)는 원판형의 금속 및 자성체를 가공한 후, 회전축(11)에 부착하여, 형성될 수 있다. 따라서, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)는 금속, 및 자성체 중 하나로 형성될 수 있다.
제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22)는 기준 각도에 대응하는 사이즈를 가질 수 있다. 제1 패턴부(21)의 회전 방향으로의 연장 길이가 제1 패턴부(21)의 사이즈로 정의될 수 있고, 제2 패턴부(22)의 회전 방향으로의 연장 길이가 제2 패턴부(22)의 사이즈로 정의될 수 있다.
제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22)는 회전 방향을 따라, 기준 각도만큼 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22) 외의 영역, 구체적으로, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)가 마련되지 않는 영역은 비패턴부로 지칭될 수 있다. 따라서, 피검출부(20)는 적어도 하나의 패턴부 및 적어도 하나의 패턴부 외의 영역에 해당하는 적어도 하나의 비패턴부를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 적어도 하나의 패턴부 및 적어도 하나의 비패턴부는 회전체의 회전 방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 이 때, 패턴부 및 비패턴부는 동일한 사이즈를 가질 수 있고, 패턴부 및 비패턴부는 동일 개수 마련될 수 있다. 적어도 하나의 패턴부 및 적어도 하나의 비패턴부의 전체 사이즈는 회전 각도 360°에 대응된다.
제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)는 호(弧, arc) 형상, 삼각형 형상, 사각형 형상 등으로 형성될 수 있다. 일 예로, 회전축(11)이 원기둥 형상으로 형성되는 경우, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)는 호(弧, arc) 형상으로 형성될 수 있고, 회전축(11)이 사각기둥 형상으로 형성되는 경우, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)는 삼각형 형상, 사각형 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)는 호 형상, 삼각형 형상, 사각형 형상 중 중심 영역이 절단된 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예의 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)의 형상은, 상술한 형상 외에, 다양한 형상으로 변경될 수 있다.
이하, 설명의 편의상, 회전축(11)이 원기둥 형상으로 형성되어, 회전축(11)의 일 단면에 마련되는 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)가 호 형상으로 형성되는 것을 가정하여 설명하도록 한다.
센서부(30)는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 일 예로, 센서부(30)는 피검출부(20)와 대향 배치되는 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)를 포함할 수 있다. 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)는 피검출부(20)와 대향 배치되어, 회전축(11)의 회전 방향을 따라 배치된다. 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)의 회전에 의해, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)와 중첩되는 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)의 면적이 변경된다.
제1 센서(31) 및 제2 센서(32) 각각의 사이즈는 하나의 패턴부의 사이즈의 절반에 대응되고, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)가 차지하는 전체 사이즈는 하나의 패턴부의 사이즈에 대응된다.
따라서, 회전축(11)의 회전에 의해, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32) 모두가 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22) 중 하나와 중첩되거나, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32) 모두가 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)와 중첩되지 않거나, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32) 중 하나의 센서는 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22) 중 하나와 중첩되고, 다른 하나의 센서는 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22) 중 하나와 중첩되지 않는다.
제1 센서(31) 및 제2 센서(32) 각각은 센싱 코일을 포함할 수 있다. 센싱 코일은 기판 상에 회로 패턴을 형성하여, 마련될 수 있다. 실시예에 따라, 센싱 코일은 권선형 인덕터 코일 및 솔레노이드 코일 중 하나로 형성될 수 있다. 센싱 코일로 형성되는 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)와의 중첩 면적에 따라 변화하는 인덕턴스에 따라, 회전체의 회전을 감지할 수 있다.
회전 정보 산출부(40)는 집적 회로로 구성되어, 기판(50) 상에 실장될 수 있고, 회전 정보 산출부(40)는 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)와 전기적으로 연결될 수 있다. 회전 정보 산출부(40)는 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)의 인덕턴스 변화에 따라 회전체의 회전 방향, 회전 각도 및 각속도 중 적어도 하나를 포함하는 회전 정보를 산출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피검출부의 정면도이다. 도 3(a)는 피검출부가 2개의 패턴부에 의해 구성되는 실시예에 해당하고, 도 3(b)는 피검출부가 1개의 패턴부에 의해 구성되는 실시예에 해당한다.
도 3(a)은 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22) 각각이 90°에 대응되는 사이즈를 가지는 경우의 실시예에 해당한다. 이 때, 제1 패턴부(21)와 제2 패턴부(22) 간의 이격 거리는 90°에 대응될 수 있다.
도 3(b)은 제1 패턴부(21)가 180°에 대응되는 사이즈를 가지는 경우의 실시예에 해당한다. 이 때, 피검출부(20)는 180°의 사이즈를 가지는 제1 패턴부(21)에 의해 구성되므로, 패턴부가 마련되지 않는 180°의 사이즈에 의해, 제1 패턴부(21)의 양 단부가 이격될 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 피검출부(20)의 패턴부의 사이즈 및 개수는 변경될 수 있다. 일 예로, 피검출부(20)는 60°의 사이즈를 가지는 3개의 패턴부를 구비할 수 있고, 3개의 패턴부는 60°의 사이즈만큼 이격될 수 있다. 또한, 피검출부(20)는 4개 이상의 패턴부를 포함할 수 있고, 패턴부의 사이즈는 4개 이상의 개수에 대응되는 각도에 따라 결정될 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부의 정면도이다. 도 4(a)는 2개의 패턴부를 포함하는 피검출부에 대응되는 실시예에 해당하고, 도 4(b)는 1개의 패턴부를 포함하는 피검출부에 대응되는 실시예에 해당한다.
도 4(a)를 참조하면, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32) 각각의 사이즈는 45°에 대응되고, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)가 차지하는 전체 사이즈는 90°에 대응된다. 도 4(b)를 참조하면, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32) 각각의 사이즈는 90°에 대응되고, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)가 차지하는 전체 사이즈는 180°에 대응된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피검출부와 센서부의 위치 관계를 설명하기 위하여 제공되는 도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피검출부의 회전에 따라 센서부에서 측정되는 센싱값을 나타내는 그래프이다.
도 5을 참조하면, 휠(10) 또는 회전축(11)의 회전에 의해, 피검출부(20)와 센서부(30)의 중첩 면적은 변경될 수 있다. 구체적으로, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)와 제1 센서(31)의 중첩 면적과, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)와 제2 센서(32)의 중첩 면적은 변경될 수 있다. 도 5에서, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)가 시계 반대 방향으로 회전하는 것으로 가정한다.
제1 상태(State 1)에서 제1 센서(31)는 제1 패턴부(21)와 중첩되고, 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)와 중첩되지 않는다. 센싱 코일로 구성되는 제1 센서(31)에 금속 물질로 구성되는 패턴이 인접하는 경우, 센싱 코일에서 발생하는 자속에 의해 패턴에 전류가 인가되고, 패턴에 인가되는 전류에 의해 패턴에서 자속이 발생한다. 이 때, 패턴에서 발생한 자속은 제1 센서(31)의 센싱 코일의 자속을 상쇄하여, 제1 센서(31)의 센싱 코일의 인덕턴스는 감소한다. 따라서, 제1 상태(state 1)에 대응되는 도 6의 0°를 참조하면, 제1 센서(31)의 인덕턴스(graph 1)는 로우 레벨로 유지되는 반면, 제2 센서(32)의 인덕턴스(graph 2)는 하이 레벨로 유지된다.
제1 상태(State 1) 이후, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)가 시계 반대 방향으로 45°회전하여, 제2 상태(State 2)에서, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21)와 중첩된다. 따라서, 제2 상태(state 2)에 대응되는 도 6의 45°를 참조하면, 제1 센서(31)의 인덕턴스(graph 1)는 로우 레벨로 유지되고, 제2 센서(32)의 인덕턴스(graph 2)는 로우 레벨로 변경된다.
제2 상태(State 2) 이후, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)는 시계 반대 방향으로 45°회전하여, 제3 상태(State 3)에서, 제1 센서(31)는 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)와 중첩되지 않고, 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21)와 중첩된다. 따라서, 제3 상태(state 3)에 대응되는 도 6의 90°를 참조하면, 제1 센서(31)의 인덕턴스(graph 1)는 하이 레벨로 변경되고, 제2 센서(32)의 인덕턴스(graph 2)는 로우 레벨을 유지한다.
제3 상태(State 3) 이후, 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(21)가 시계 반대 방향으로 45°회전하여, 제4 상태(State 4)에서, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21) 및 제2 패턴부(22)와 중첩되지 않는다. 따라서, 제4 상태(state 4)에 대응되는 도 6의 135°를 참조하면, 제1 센서(31)의 인덕턴스(graph 1)는 하이 레벨을 유지하고, 제2 센서(32)의 인덕턴스(graph 2)는 하이 레벨로 변경된다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검출부의 회전에 따른 피검출부와 센서부의 위치 관계를 설명하기 위하여 제공되는 도이다.
도 7을 참조하면, 휠(10) 또는 회전축(11)의 회전에 의해, 피검출부(20)와 센서부(30)의 중첩 면적은 변경될 수 있다. 구체적으로, 제1 패턴부(21)와 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)의 중첩 면적은 변경될 수 있다. 도 7에서, 제1 패턴부(21)가 시계 반대 방향으로 회전하는 것으로 가정한다.
제1 상태(State 1)에서 제1 센서(31)는 제1 패턴부(21)와 중첩되고, 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21)와 중첩되지 않는다. 센싱 코일로 구성되는 제1 센서(31)에 금속 물질로 구성되는 패턴이 인접하는 경우, 센싱 코일에서 발생하는 자속에 의해 패턴에 전류가 인가되고, 패턴에 인가되는 전류에 의해 패턴에서 자속이 발생한다. 이 때, 패턴에서 발생한 자속은 제1 센서(31)의 센싱 코일의 자속을 상쇄하여, 제1 센서(31)의 센싱 코일의 인덕턴스는 감소한다. 따라서, 제1 상태(state 1)에서, 제1 센서(31)의 인덕턴스(graph 1)는 로우 레벨로 유지되는 반면, 제2 센서(32)의 인덕턴스(graph 2)는 하이 레벨로 유지된다.
제1 상태(State 1) 이후, 제1 패턴부(21)가 시계 반대 방향으로 90°회전하여, 제2 상태(State 2)에서, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21)와 중첩된다. 따라서, 제2 상태(state 2)에서, 제1 센서(31)의 인덕턴스(graph 1)는 로우 레벨로 유지되고, 제2 센서(32)의 인덕턴스(graph 2)는 로우 레벨로 변경된다.
제2 상태(State 2) 이후, 제1 패턴부(21)가 시계 반대 방향으로 90°회전하여, 제3 상태(State 3)에서, 제1 센서(31)는 제1 패턴부(21)와 중첩되지 않고, 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21)와 중첩된다. 따라서, 제3 상태(state 3)에서, 제1 센서(31)의 인덕턴스(graph 1)는 하이 레벨로 변경되고, 제2 센서(32)의 인덕턴스(graph 2)는 로우 레벨을 유지한다.
제3 상태(State 3) 이후, 제1 패턴부(21)가 시계 반대 방향으로 90°회전하여, 제4 상태(State 4)에서, 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)는 제1 패턴부(21)와 중첩되지 않는다. 따라서, 제4 상태(state 4)에서, 제1 센서(31)의 인덕턴스(graph 1)는 하이 레벨을 유지하고, 제2 센서(32)의 인덕턴스(graph 2)는 하이 레벨로 변경된다.
회전 정보 산출부(40)는 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)의 인덕턴스 변화에 따라 회전체의 회전 방향, 회전 각도 및 각속도 중 적어도 하나를 포함하는 회전 정보를 산출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 정보 산출부의 블록도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주요 신호의 파형도이다.
도 8를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체 감지 장치의 회전체 감지 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 회전 정보 산출부(40)는 발진부(410), 주파수 연산부(420), 변화 검출부(430), 차 연산부(440), 보정 연산부(450), 및 변위 검출부(460)를 포함할 수 있다.
발진부(410)는 적어도 두 개의 발진 회로(411, 412)를 포함할 수 있다. 일 예로, 적어도 두 개의 발진 회로(411, 412)는 제1 발진 회로(411) 및 제2 발진 회로(412)를 포함할 수 있다. 제1 발진 회로(411)는 제1 센싱 코일(L1)과 연결되는 제1 커패시터(C1)를 포함하고, 제2 발진 회로(412)는 제2 센싱 코일(L2)과 연결되는 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 도 8에서, 제1 센싱 코일(L1) 및 제2 센싱 코일(L2)은 도 1, 및 도 2의 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)의 일 실시예인 센싱 코일에 해당한다. 한 쌍의 센싱 코일과 커패시터는 소정의 LC 발진기를 구성할 수 있다. 실시예에 따라, 적어도 두 개의 발진 회로는 널리 알려진 다양한 형태의 발진기를 포함할 수 있다.
제1 발진 회로(411) 및 제2 발진 회로(412) 각각은 제1 발진 신호(L_OSC) 및 제2 발진 신호(R_OSC)를 출력한다. 회전에 따라, 피검출부(20)와 제1 센싱 코일 및 제2 센싱 코일의 중첩 면적이 변경되면, 제1 발진 회로(411) 및 제2 발진 회로(412)에서 출력되는 제1 발진 신호(L_OSC) 및 제2 발진 신호(R_OSC)의 주파수가 변동된다.
주파수 연산부(420)는 제1 발진 회로(411) 및 제2 발진 회로(412)로부터 제공되는 제1 발진 신호(L_OSC) 및 제2 발진 신호(R_OSC)의 주파수 변화에 따라, 제1 카운트 값(L_CNT) 및 제2 카운트 값(R_CNT)을 생성할 수 있다. 일 예로, 주파수 연산부(420)는 제1 발진 신호(L_OSC) 및 제2 발진 신호(R_OSC)의 주파수를 카운트하여, 제1 카운트 값(L_CNT) 및 제2 카운트 값(R_CNT)을 생성할 수 있다.
변화 검출부(430)는 제1 카운트 값(L_CNT) 및 제2 카운트 값(R_CNT)의 변화를 검출할 수 있다. 일 예로, 변화 검출부(430)는 기준 시간 간격(△t)으로, 제1 카운트 값(L_CNT) 및 제2 카운트 값(R_CNT)의 변화를 검출하여, 제1 카운트 증가 값(L_inc), 제1 카운트 감소 값(L_dec), 제2 카운트 증가 값(R_inc), 제2 카운트 감소 값(R_dec)을 생성할 수 있다. 일 예로, 변화 검출부(430)는 제1 카운트 값(L_CNT)이 증가시, 제1 카운트 증가 값(L_inc)을 1로 결정하고, 제1 카운트 값(L_CNT)이 감소시, 제1 카운트 감소 값(L_dec)을 1로 결정하고, 또한, 제2 카운트 값(R_CNT)이 증가시, 제2 카운트 증가 값(R_inc)을 1로 결정하고, 제2 카운트 값(R_CNT)이 감소시, 제2 카운트 감소 값(R_dec)을 1로 결정한다. 이 외의 경우, 제1 카운트 증가 값(L_inc), 제1 카운트 감소 값(L_dec), 제2 카운트 증가 값(R_inc), 제2 카운트 감소 값(R_dec)을 0으로 결정한다.
차 연산부(440)는 제1 카운트 값(L_CNT) 및 제2 카운트 값(R_CNT)의 차를 연산하여 차분값(Diff_val)을 산출할 수 있다. 한편, 차 연산부(440)는 차분값(Diff_val)의 최대값(Max)과 최소값(Min)에 따라 차분값(Diff_val)을 정규화(normalizing)하여, 정규화된 차분값(Diff_val_n)을 산출할 수 있다. 일 예로, 차분값(Diff_val)의 최대값(Max)과 최소값(Min)을 10bit로 정규화하는 경우, 정규화된 차분값(Diff_val_n)은 하기의 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 1]
Diff_val_n= (Diff_val - Min)*1023/(Max-Min)
이하, 설명의 편의상 차분값(Diff_val)을 기준으로 회전체 감지 장치의 동작을 상세히 설명하도록 한다. 다만, 후술할 설명이 정규화된 차분값(Diff_val_n)에 적용될 수 있음은 물론이다.
보정 연산부(450)는 목표 감지 각도, 및 패턴부의 사이즈에 따라 복수의 비교값(Com_val)을 산출하여, 변위 검출부(460)로 제공할 수 있다.
복수의 비교값(Com_val)은 차분값(Diff_val)의 최대값(Max)과 최소값(Min)의 범위 내에 위치할 수 있다. 한편, 복수의 비교값 중 인접하는 비교값 간의 차는 모두 동일하고, 복수의 비교값 중 최대 크기의 비교값과 차분값(Diff_val)의 최대값(Max)의 차는 복수의 비교값 중 인접하는 비교값 간의 차의 두 배에 해당할 수 있고, 복수의 비교값 중 최소 크기의 비교값과 차분값(Diff_val)의 최소값(Min)의 차는 복수의 비교값 중 인접하는 비교값 간의 차의 두 배에 해당할 수 있다.
복수의 비교값은 목표 감지 각도, 및 패턴부의 사이즈에 따라 결정될 수 있다. 복수의 비교값의 수는 패턴부의 사이즈에 대응하는 각도 및 목표 감지 각도의 비에 따라 결정될 수 있고, 복수의 비교값의 레벨은 패턴부의 사이즈에 대응하는 각도를 목표 감지 각도만큼 분할하도록 결정될 수 있다.
도 9을 참조하면, 두 개의 비교값(Com_val1, com_val2)이 도시되어 있으나, 두 개의 비교값은 예시적인 것으로서, 비교값의 수는 목표 감지 각도 및 패턴의 사이즈에 따라 결정될 수 있다.
일 예로, 센싱 코일의 사이즈가 90도에 대응되고, 패턴의 사이즈가 180도에 대응되고, 목표 감지 각도가 7.5도인 경우, 24(=90/7.5*2)개의 비교값을 산출할 수 있다. 24개의 비교값에 의해, 패턴의 사이즈에 대응되는 180도는 목표 감지 각도에 해당하는 7.5도로 균등하게 분할될 수 있다.
또한, 센싱 코일의 사이즈가 45도에 대응되고, 패턴의 사이즈가 90도에 대응되고, 목표 감지 각도가 7.5도인 경우, 12(=45/7.5*2)개의 비교값을 산출할 수 있다. 12개의 비교값에 의해, 패턴의 사이즈에 대응되는 90도는 목표 감지 각도에 해당하는 7.5도로 균등하게 분할될 수 있다.
또한, 센싱 코일의 사이즈가 22.5도에 대응되고, 패턴의 사이즈가 45도에 대응되고, 목표 감지 각도가 7.5도인 경우, 6(=22.5/7.5*2)개의 비교값을 산출할 수 있다. 6개의 비교값에 의해, 패턴의 사이즈에 대응되는 45도는 목표 감지 각도에 해당하는 7.5도로 균등하게 분할될 수 있다.
또한, 센싱 코일의 사이즈가 7.5도에 대응되고, 패턴의 사이즈가 15도에 대응되고, 목표 감지 각도가 7.5도인 경우, 2(=7.5/7.5*2)개의 비교값을 산출할 수 있다. 2개의 비교값에 의해, 패턴의 사이즈에 대응되는 15도는 목표 감지 각도에 해당하는 7.5도로 균등하게 분할될 수 있다.
변위 검출부(460)는 차분값(Diff_val)과 복수의 비교값의 비교 시점에서 검출되는 제1 카운트 증가 값(L_inc), 제1 카운트 감소 값(L_dec), 제2 카운트 증가 값(R_inc), 제2 카운트 감소 값(R_dec)과 적어도 두 개의 센싱 코일의 배치 관계에 따라, 회전체의 회전 방향을 산출할 수 있다.
일 예로, 일 시점에서, 제1 카운트 증가 값(L_inc), 제2 카운트 증가 값(R_inc), 제1 카운트 감소 값(L_dec), 제2 카운트 감소 값(R_dec)의 신호가 순서대로 1000이고 다음 시점에서, 0100인 경우, 제1 카운트 증가 값(L_inc), 제2 카운트 증가 값(R_inc)에 따라 회전 방향을 산출할 수 있다.
변위 검출부(460)는 차분값(Diff_val)을 보정 연산부(450)으로부터 제공되는 복수의 비교값(Com_val)과 비교하여, 출력값(OUTPUT)을 산출할 수 있다. 변위 검출부(460)는 차분값(Diff_val)의 레벨이 제1 비교값 및 제2 비교값 각각의 레벨과 동일한 시점에서, 출력값(OUTPUT)의 상태를 전환하여, 출력값(OUTPUT)을 산출할 수 있다.
예를 들어, 보정 연산부(450)로부터 2개의 제1 비교값 및 제2 비교값이 제공되고, 제1 비교값과의 비교 이전에 출력값(OUTPUT)이 로우 레벨인 것으로 가정하면, 변위 검출부(460)는 제1 비교값 이상의 차분값(Diff_val)을 하이 레벨로, 제2 비교값 미만의 차분값(Diff_val)을 하이 레벨로, 제1 비교값 미만 제2 비교값 이상의 차분값(Diff_val)을 로우 레벨로 결정하여, 출력값(OUTPUT)을 산출할 수 있다.
변위 검출부(460)는 출력값(OUTPUT)의 하이 레벨과 로우 레벨의 구간 간격 각각으로부터 피검출부의 회전 각도를 산출할 수 있다. 일 예로, 변위 검출부(460)는 출력값(OUTPUT)의 하이 레벨 및 로우 레벨의 구간 간격으로부터 회전 각도를 산출할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 회전체
20: 피검출부
21: 제1 패턴부
22: 제2 패턴부
30: 코일부
31: 제1 센서부
32: 제2 센서부
40: 회전 정보 산출부

Claims (16)

  1. 회전체의 회전축의 연장 방향과 수직한 일 면에 마련되는 피검출부;
    상기 피검출부와 대향 배치되고, 상기 회전체의 회전 방향을 따라 배치되는 두 개의 센서를 포함하는 센서부; 및
    상기 두 개의 센서의 센싱값에 따라 상기 회전체의 회전 정보를 산출하는 회전 정보 산출부; 를 포함하고,
    상기 회전 정보 산출부는, 상기 두 개의 센서의 센싱값에 기초하여 생성되는 차분값에 따라 상기 회전체의 회전 각도를 산출하는 회전체 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피검출부는,
    금속 및 자성체 중 하나에 의해 형성되는 적어도 하나의 패턴부 및 상기 적어도 하나의 패턴부 외의 영역에 해당하는 적어도 하나의 비패턴부를 포함하는 회전체 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패턴부 및 상기 비패턴부는 동일한 사이즈를 가지는 회전체 감지 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패턴부 및 상기 적어도 하나의 비패턴부는 상기 회전체의 회전 방향을 따라 교대로 배치되는 회전체 감지 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 두 개의 센서 각각은 상기 패턴부의 절반에 대응되는 사이즈를 가지는 회전체 감지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 두 개의 센서의 전체 사이즈는 상기 패턴부의 사이즈에 대응되는 회전체 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 두 개의 센싱 코일을 포함하고, 상기 두 개의 센싱 코일 각각은 상기 두 개의 센서 중 서로 다른 센서에 포함되는 회전체 감지 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 회전 정보 산출부는,
    상기 두 개의 센싱 코일 중 서로 다른 센싱 코일과 연결되어, 두 개의 발진 회로를 형성하는 커패시터를 포함하는 회전체 감지 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 회전 정보 산출부는,
    상기 두 개의 발진 회로에서 출력되는 두 개의 발진 신호를 차분하여, 상기 차분값을 산출하는 회전체 감지 장치.
  10. 회전체의 회전축의 연장 방향과 수직한 일 면에 마련되는 피검출부;
    상기 피검출부와 대향 배치되고, 상기 회전체의 회전 방향을 따라 배치되는 두 개의 센서를 포함하는 센서부; 및
    상기 두 개의 센서의 센싱값에 따라 상기 회전체의 회전 정보를 산출하는 회전 정보 산출부; 를 포함하고,
    상기 피검출부는 금속 및 자성체 중 하나에 의해 형성되는 적어도 하나의 패턴부 및 상기 적어도 하나의 패턴부 외의 영역에 해당하는 적어도 하나의 비패턴부를 포함하는 회전체 감지 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 패턴부 및 상기 비패턴부의 개수는 상기 패턴부 및 상기 비패턴부의 사이즈에 따라 결정되는 회전체 감지 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 패턴부 및 상기 비패턴부는 동일한 사이즈를 가지는 회전체 감지 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패턴부 및 상기 적어도 하나의 비패턴부의 전체 사이즈는 회전 각도 360°에 대응되는 회전체 감지 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 두 개의 센서 각각은 상기 패턴부의 절반에 대응되는 사이즈를 가지고, 상기 두 개의 센서의 전체 사이즈는 상기 패턴부의 사이즈에 대응되는 회전체 감지 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 두 개의 센서 각각은 상기 피검출부와 대향 배치되는 기판에 마련되는 센싱 코일을 포함하는 회전체 감지 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 센싱 코일은 상기 기판에 형성되는 회로 패턴에 의해 구현되는 회전체 감지 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002090109A (ja) * 2000-09-20 2002-03-27 Koyo Seiko Co Ltd 回転角検出装置、トルク検出装置、及び舵取装置
US20040085079A1 (en) * 2002-08-27 2004-05-06 Yingjie Lin Capacitive angular position sensor
JP2006258561A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Nippon System Kaihatsu Kk 変位センサ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002090109A (ja) * 2000-09-20 2002-03-27 Koyo Seiko Co Ltd 回転角検出装置、トルク検出装置、及び舵取装置
US20040085079A1 (en) * 2002-08-27 2004-05-06 Yingjie Lin Capacitive angular position sensor
JP2006258561A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Nippon System Kaihatsu Kk 変位センサ

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