KR20220067698A - 비접촉식 자기 센싱 시스템 - Google Patents

비접촉식 자기 센싱 시스템 Download PDF

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KR20220067698A
KR20220067698A KR1020200154206A KR20200154206A KR20220067698A KR 20220067698 A KR20220067698 A KR 20220067698A KR 1020200154206 A KR1020200154206 A KR 1020200154206A KR 20200154206 A KR20200154206 A KR 20200154206A KR 20220067698 A KR20220067698 A KR 20220067698A
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김은중
최성민
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주식회사 해치텍
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Abstract

본 발명은 비접촉식 자기 센싱 시스템을 개시한다. 회전 자석의 중심축이 다수 개 자기 센서가 배치되되 중심점으로부터 90도의 각도로 각각이 배치되는 회전각을 추출할 수 있는 센싱 시스템이 제시된다.

Description

비접촉식 자기 센싱 시스템{CONTACTLESS MAGNETIC SENSING SYSTEM}
본 발명은 비접촉식 자기 센싱 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 3차원 공간 상의 움직임을 검출할 수 있는 자기 센서와 그 자기 센서를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
최근 모바일 기기의 성능 비교에서는 통신 기능의 우열보다는 점차 카메라 기능의 비교, 다양한 앱(app)의 설치로 인한 작동의 원활성, 저장 성능의 극대화 등이 보다 중요해지고 있다. 또한 반도체 기술의 발달에 따라 모바일 기기에 장착되는 여러 센서들에 의한 인체의 생리학적 정보를 모바일 기기 내에서 처리할 수 있게 되었으며, 3차원 센서 또는 3축 센서를 이용하여 모바일 기기 그 자체의 움직임에 대한 정보도 획득하여 이를 기기 내에 반영하여 모바일 기기의 활용성을 더욱 높이고자 하는 기술도 더욱 다양하게 적용되고 있다.
이하, 발명의 배경 기술에 대해 설명한다.
도 1은 회전축을 가지고 회전할 수 있는 둥근 모양의 회전 자석과 3차원 좌표계를 나타낸 것이다. 자석은 N극과 S극이 분리될 수 없는 것이므로 편의상 양 극은 원의 중심에서 나눠진다고 가정한다. 자석의 회전을 표현하기 위하여 가상의 회전축이 회전 자석의 중심에 위치하고 있는 것으로 가정한다. 누구나 상식적으로 알고 있듯이 자기장을 나타내는 자력선은 N극으로부터 출발하여 S극에 도달한다. 도 2에서는 이러한 자력선의 방향을 화살표가 부가된 선으로 나타내어 도시하였다.
회전축이 3차원 좌표계의 원점에 위치한 회전 자석을 위에서 내려다보면, 즉 X-Y 평면을 위에서 내려다보면 도 3과 같이 둥근 원으로 보인다. 회전 자석이 원점에 축을 둔 상태로 회전하면 마치 원이 회전하는 것과 같은 모습이 된다. 회전이 시작되기 직전 N극은 위로 S극은 아래에 위치하고 있다고 가정하고 이를 각도상으로는 0으로 가정하였다. 자석이 회전하면 자기장의 방향도 동일하게 회전하게 된다. 도 3과 같은 좌표계에서, 원점에서 자기장의 세기를 측정할 경우, 회전 각도가 0도 일 때 자기장의 Y축 성분은 최대가 되고, 자기장의 X축 성분은 최소가 된다. 회전 각도가 90도일때는 자기장의 Y축 성분은 최소가 되고, X축 성분은 최대가 된다. 회전은 X-Y평면 상에서 이루어지는 것이므로 Z축 성분은 일정하다.
그러므로 회전이 원점을 중심으로 0도에서 360도까지 이루어져 한바퀴의 회전이 이루어질 때, 원점에서 측정한 자력의 각 축 방향의 자기장 변화는 도 4에서 도시된 것처럼, X축 성분은 싸인파형(sine waveform)으로, Y축 성분은 코싸인 파형(cosine waveform)으로 나타나고, Z축 성분은 일정하다. 도4에서 수평축은 회전각도를, 수직축은 자력의 크기를 각각 나타낸다. 회전 자석과 자기장을 측정하는 센서가 공히 원점에 위치할 때에는 자기장의 Z축 성분은 0이어서 도 4에서는 이를 직선으로 도시하고 있다. 그런데 실제로는 회전 자석이 센서와 같은 공간을 점유할 수는 없으므로 센서가 존재하는 원점으로부터 살짝 거리를 두고 있게 된다. 이 경우 자기장의 Z축 성분은 약하게 검출되되 회전과 무관하게 일정한 상수가 되므로 도 4에서는 이를 점선으로 도시하고 있다. 자기장의 검출은 홀(Hall)효과를 이용하는 홀(Hall) 센서 등에 의해 가능하다.
회전 자석이 X-Y 평면 상에서 이루는 각도는 자력의 X축 성분과 Y축 성분으로 표시할 수 있다. 도 5에 도시한 X-Y 각도 다이어그램(angular diagram)에서, 회전 각도가 각각 0, 90, 180, 270도 일 때는 이 성분들을 각각 [0,1], [1,0], [0,-1], [-1,0]으로 표현할 수 있고, 이때 [] 속의 0, 1, -1의 값들은 각각 최소값, 양의 최대값, 음의 최대값을 나타낸다. 기타 임의의 각도에서는 []속의 값들이 -1에서 1 사이의 값을 가진다. 즉, []속의 값들은 센서의 출력에 해당하며 이로부터 회전 자석의 각도를 정확히 알아 낼 수 있다. 보다 정확하게는, []속의 값을 아크탄젠트(arctangent)를 취함으로써 알아낸다. 만약 회전 자석의 회전 축이 X센서와 Y센서의 중심점과 정확히 일치하면 도 5의 각도 다이어그램은 중심점을 원점으로 하는 완전한 원 모양이 된다. 자기장의 Z축 성분은 0이므로 Z-Y 다이어그램 및 Z-X 다이어그램은 도 5에 도시된 바와 같이 직선이 되고, 작지만 일정한 값일때에는 점선이 된다.
그런데 이는 센서들을 원점에 배치해야 하고, 이들 센서들이 차지하는 공간때문에 회전 자석을 정확히 원점에 추가로 배치할 수 없는 단점이 있다.
특허문헌: 미국 등록번호 10,551,222 B2(2020.02.04)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 3차원 공간의 자기장을 검출하는데있어서 한 축을 담당하는 자기 센서들만 가지고서도 3차원 공간의 자기장을 검출 가능한 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 자기 센서들이 존재하는 평면의 중심에 회전 자석을 위치시키고, 자기 센서들은 이 중심점에서 일정한 거리를 두고 배치하여 공간활용성이 증대된 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 3차원 공간의 자기장을 검출하는데있어서, 단지 한 축 방향의 자기장을 검출하는 두 개의 자기 센서들만 가지고서도 회전 자석의 회전각을 검출할 수 있는 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3차원 공간에서 한 축 방향의 자기장을 측정하는 다수 개의 자기 센서들; 센서들이 이루는 대각선의 교차점 또는 중심점에 회전축이 위치한 회전 자석; 자기 센서들이 배치된 기판;을 포함하는 비접촉식 자기 센싱 시스템인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3차원 공간에서 한 축 방향의 자기장을 측정하는 제 1 센서; 제 1 센서와 중심점을 중심으로 90도의 간격을 두고 배치된 제 2 센서; 중심점에 회전축이 위치한 회전 자석; 자기 센서들이 배치된 기판;을 포함하는 비접촉식 자기 센싱 시스템인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 비접촉식 자기 센싱 시스템에서 부품 비용이 절약될 뿐만 아니라 자기 센서들이 중심점에서 벗어나 배치할 수 있어서 회전자석을 배치하는 공간 활용성도 뛰어나다.
도 1은 회전 자석과 그 좌표계를 도시한 것이다.
도 2는 회전 자석을 옆면에서 본 자기장의 방향을 나타낸 것이다.
도 3은 위에서 내려다 본 회전 자석 및 그 좌표계이다.
도 4는 회전 자석에 의한 자기장의 3차원 축 성분을 각각 나타낸 것이다.
도 5는 각도 다이어그램을 나타낸 것이다.
도 6은 한 가지 종류의 센서들의 배치를 나타낸 것이다.
도 7은 한 가지 종류의 센서들의 배치와 회전 자석을 나타낸 것이다
도 8은 한 가지 센서들이 감지한 회전 자석의 회전에 따른 자기장의 변화를 도시한 것이다.
도 9는 한 가지 종류의 센서들의 개수를 최소화한 평면도이다.
도 10은 한 가지 종류의 센서들의 개수를 최소화한 사시도이다.
도 11은 한 가지 종류의 센서들의 개수를 최소화한 경우의 각도 다이어그램이다.
도 12은 비접촉식 자기 센싱 시스템을 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 참조부호들 중 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명의 실시예에서는 회전 자석의 축이 센서의 중심에서 벗어나 배치된 비접촉식 회전 자석 및 그 시스템이 개시된다.
본 발명의 명세서 전반에서 '기판'이라고 기재된 단어는 각종 자기 센서들이 장착되거나 형성되어 있는 반도체 집적회로, 인쇄회로 기판, 반도체 집적회로를 포함하는 인쇄회로기판 및 완성된 전자 제품에 부품으로 장착될 수 있는 각종 모듈 등을 통칭하는 것으로 쓰이지만, 때에 따라서는 설명의 편의상 자기 센서들이 배치된 평면이 포함된 구성을 한정적으로 설명하기 위한 것으로도 쓰일 수 있다.
또한 본 발명의 명세서 전반에서 '원점'또는 '중심점'이라는 의미는 회전센서의 회전축과 자기 센서들이 위치하거나 배치된 센싱 평면과 직교하는 지점을 말하는 것이다.
또한 본 발명에서는 회전 자석의 회전축 및 회전축 연장선은 각각 회전을 설명하기 위한 가상의 축 및 가상의 선일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 3축 방향의 자기장을 검출함에 있어서 X축 및 Y축 센서의 도움없이, 네 개의 Z축 센서를 가지고 할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 네 모서리 부분에 각각 Z축 센서들(Z1,Z2,Z3,Z4)를 배치한 다음 그 중심부에 회전 자석을 올려놓게 되면 Z축 방향의 자력의 크기를 감지할 수 있고, 그 크기는 도 8에 나타난 것과 같이 각 센서별로 90도의 위상차이를 보이게 된다. 이러한 위상 차이는 네 개의 센서가 센싱 평면의 중심점을 기준으로 90도씩 차이 나게 배치함에 기인한 것이다. 이때의 센싱 평면이란 센서들이 위치하거나 부착된 평면을 의미할 수 있다.
보다 중요한 점은, 도 8의 도시에서 알 수 있는 바와 같이 여러 Z축 센서들 가운데서 Z1 센서에 의해 검출된 값은 X 센서의 값들과 비교하여 진폭(amplitude)만 작을 뿐 위상(phase)은 동일하다. 마찬가지로 Z3 센서에 의해 검출된 값은 Y 센서의 값들과 비교하여 진폭만 작을 뿐 위상은 동일함을 알 수 있다. 나머지 Z2 센서 및 Z4 센서에 의한 값들은 각각 Z1, Z3센서로부터 진폭은 동일하되 90도의 위상차만 가질 뿐이다. 그러므로, 예를 들어 (Z1-Z3)의 값은 X축 센서가 존재하지 않음에도 불구하고 마치 센싱 평면의 중심점에 X축 센서가 위치한 것과 동일하거나 유사한 위상정보를 가질 수 있고, (Z2-Z4)의 값 역시 값은 Y축 센서가 존재하지 않음에도 불구하고 마치 센싱 평면의 중심점에 Y축 센서가 위치한 것과 Y센서의 출력과 동일하거나 유사한 위상정보를 가질 수 있게 된다.
이는 원점에 위치하는 센서 없이 네 개의 Z 센서만으로 3차원 공간에서의 움직임을 검출할 수 있게 되어 원점 부근의 공간 활용성은 증대되지만 센서의 개수가 네 개가 되어야 한다. 본 발명의 다른 실시 예에서는 센서의 개수를 더욱 줄이더라도 3차원 공간의 자기장을 검출할 수 있는 시스템이 개시된다. 이 실시 예서는 부품 비용의 절감되는 다른 장점이 있어, 보다 비용 효율적(cost effective)으로 3축 방향의 자기장을 감지할 수 있게 된다. 이 실시 예서는 회전 자석의 회전축이 단지 두개의 Z축 센서들이 위치한 평면의 중심점에 일치하거나 적어도 근접하여 배치된 비접촉식 회전 자석 및 그 시스템이 개시된다.
도 9의 평면도 및 도 10의 사시도를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 이 실시 예는 원점 부근의 공간활용성이 증대될 뿐만 아니라, 센서의 개수가 더욱 줄어들어 부품 비용이 절감되는 또 다른 장점이 있다. 이러한 장점은 모바일 기기에 적용될 때 더욱 강점이 된다.
3차원 공간의 자기장을 감지하는 센서 가운데 한 축을 담당하는 센서들, 여기서는 편의상 Z축 센서라고 표시하는 센서들이 센싱 평면(152)의 중심점(151) 또는 중심점의 연장선 상에 회전 자석(100)이 위치하고 있다. 도 10의 사시도에서는 설명의 편의상 회전 자석(100)이 회전축이 중심점(151)으로부터 수직 방향, 즉 Z축 방향으로 이격된 것으로 표시하였을 뿐 실제로는 중심점(151)과 접촉 또는 매우 근접하게 위치하고 있다.
센싱 평면(152)란 센서들이 배치되거나 장착된 평면을 의미하며, 실제로는 반도체 기판이나 인쇄회로 기판 등의 일부 면을 의미할 수 있다.
중심점(151)이란 본 발명의 자기 센서들(Z1, Z2)와 가상의 자기 센서들(Z3,Z4)들을 서로 대각선으로 연결할 때 생기는 교차점을 의미하며, 이 중심점(151)은 대개 기판(200)의 평면(152)상에 존재하게 된다. 중심점(151) 역시 때에 따라 가상의 점일수도 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 단지 두 개의 Z축 센서 Z1, Z2만 존재하고 이 두 센서들은 중심점(151)에서 보았을 때 90도의 각도를 유지하도록 배치되어 있다. 점선으로 표시한 나머지 두 개의 센서들 Z3, Z4는 설명의 편의를 위해 대각선 상에 그려 놓은 가상의 센서일 뿐 실제로는 존재하지 않는다.
중심점(151) 또는 중심점에 극히 인접하게 위치한 회전 자석(100)의 N극이 정확히 Z1센서를 향하고, S극이 Z1센서의 반대편으로 위치할 때를 기준으로 할 때 Z1센서가 감지하는 자기장의 크기는 0이 되고, Z2센서가 감지하는 자기장의 크기는 최대가 된다.
회전 자석(100)이 시계방향으로 90도 회전하여 N극이 정확히 Z2센서를 향하고, S극이 Z2센서의 반대편으로 위치하면 이번에는 Z2센서가 감지하는 자기장의 크기는 최대가 되고, Z1센서가 감지하는 자기장의 크기는 0이 된다.
회전 자석(100)이 시계방향으로 180도 회전하여 회전 자석(100)의 S극이 정확히 Z1센서를 향하고, N극이 Z1센서의 반대편으로 위치할 때를 기준으로 할 때 Z1센서가 감지하는 자기장의 크기는 0이 되고, Z2센서가 감지하는 자기장의 크기는 최소, 즉 음의 최대가 된다.
회전 자석(100)이 시계방향으로 270도 회전하여 회전 자석(100)의 S극이 정확히 Z2센서를 향하고, N극이 Z2센서의 반대편으로 위치할 때를 기준으로 할 때 Z1센서가 감지하는 자기장의 크기는 최소, 즉 음의 최대가 되고, Z2센서가 감지하는 자기장의 크기는 0이 된다.
두 개의 센서들, 즉 Z1 및 Z2로 기재된 제 1 센서 및 제 2 센서들이 감지한 자기장의 크기를 회전 자석(100)의 회전 각도에 따라 표시하면 도 11에 도시된 바와 같이 제 1 센서(Z1센서)는 싸인파형(sine waveform)으로, 제 2 센서(Z2 센서)는 코싸인 파형(cosine waveform)으로 각각 나타난다. 그러므로 두 센서가 감지하는 자기장의 크기는 같고 위상은 90도의 차이를 가진다. 두 센서가 중심점(151)과의 거리가 서로 동일하고, 정확히 90도 차이 나게 배치되어 있을 경우 자기장의 진폭 AZ1 및 AZ2 역시 서로 같다.
만약 두 센서에 의해 검출된 자기장의 세기가 작다면 인위적으로 자기장을 증폭시킨 다음 적절히 이용할 수 있다. 예를 들어 Z1 센서에서 감지된 자기장의 정보에 부호가 바뀌도록 처리한다면 Z1 센서와는 진폭은 같고 위상은 180도 차이가 나는 반대 위상의 정보를 얻을 수 있고 이는 음의 싸인파(sine waveform)으로 간주할 수 있다. 동일한 방법으로 Z2 센서에서 감지된 자기장의 정보에 부호를 바꾸도록 처리한다면 Z2 센서와는 진폭은 같고 위상은 180도 차이가 나는 반대 위상의 정보를 얻을 수 있고 이는 음의 코싸인파(cosine waveform)으로 간주할 수 있다.
또한 필요에 따라 자기 센서에 의해 전기 신호로 변환된 자기장의 정보는 디지털 신호로 변환되거나, 필터링되거나, 저장되거나, 기타 다른 연산에 사용될 수 있다. 상술한 여러 동작들은 각 센서의 출력을 이어받은 다른 구성요소들, 예컨대, 증폭기, 신호처리기, 신호 변환기, 기억장치, 필터 등에 의해 처리될 수 있고 이러한 구성요소들은 도 12에 도시된 바와 같이 비접촉식 센싱 시스템(10)을 이루는 제어연산부(230)에 포함될 수 있다. 도 12에서 센서들은 편의상 '210'의 도면부호로 표시하였다. 센서들(210)과 제어연산부(230)는 하나의 기판에 형성될 수도 있고, 여러 개의 기판에 나누어 형성될 수 있으며, 때로는 센서들(210)과 제어연산부(230)의 여러 기능들이 하나 또는 다수 개의 모듈로 나뉘어질 수도 있어서 도 12에서는이를 도면부호 '200'으로 표시하고 기판(200)이라고 기재한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예 또는 본 발명의 핵심적인 아이디어에 따르면, 기판의 원점에 자기 센서를 배치할 필요가 없어 공간 활용에 유리하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면 자기 센서의 개수를 최소화하여 3차원 공간의 자기장을 감지할 수 있어서 부품 비용의 절감이 가능하고, 모바일 기기에 적용될 때 자기 센서들이 차지하는 공간을 더 절약할 수 있게 된다.
본 발명은 도면들에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이들로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 비접촉식 자기 센싱 시스템 100 : 회전 자석
151 : 원점 152 : 센싱 평면
200 : 기판 210 : 자기 센서들
230 : 제어연산부

Claims (19)

  1. 3차원 공간에서 한 축 방향의 자기장을 측정하는 다수 개의 자기 센서들;
    상기 센서들이 이루는 대각선의 교차점 또는 중심점에 회전축이 위치한 회전 자석;
    상기 자기 센서들이 배치된 기판;
    을 포함하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  2. 제1항에 있어서 상기 기판은,
    집적회로(Integrated Circuits)인 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  3. 제1항에 있어서 상기 기판은,
    하나 이상의 전자부품 및 이를 연결하는 연결선을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교차점 및 상기 중심점 대신 상기 교차점의 연장선 및 상기 중심점의 연장선에 상기 회전 자석의 회전축이 위치한 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  5. 제1항에 있어서 상기 센서들은,
    그 각각이 상기 대각선의 교차점 또는 상기 중심점을 중심으로 90도씩 차이를 두고 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  6. 제1항에 있어서 상기 센서들은,
    상기 대각선의 길이가 각각 동일한 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  7. 제1항에 있어서 상기 자기 센서들은,
    상기 회전 자석에 의해 발생된 자기장 데이터를 전기 신호로 바꾸는 것을 이루는 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  8. 제1항에 있어서 상기 회전축은,
    상기 회전 자석의 회전을 나타내기 위한 가상의 구조물인 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  9. 제1항에 있어서 상기 기판은,
    상기 자기 센서들이 검출한 자기장의 변화를 연산하기 위한 제어연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  10. 3차원 공간에서 한 축 방향의 자기장을 측정하는 제 1 센서;
    상기 제 1 센서와 중심점을 중심으로 90도의 간격을 두고 배치된 제 2 센서; 상기 중심점에 회전축이 위치한 회전 자석;
    상기 자기 센서들이 배치된 기판;
    을 포함하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  11. 제10항에 있어서 상기 기판은,
    집적회로(Integrated Circuits)인 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  12. 제10항에 있어서 상기 기판은,
    하나 이상의 전자부품 및 이를 연결하는 연결선을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 중심점 대신 상기 중심점의 연장선에 상기 회전 자석의 회전축이 위치한 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  14. 제10항에 있어서 상기 센서들은,
    상기 중심점과의 거리가 동일한 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  15. 제10항에 있어서 상기 자기 센서들은,
    상기 회전 자석에 의해 발생된 자기장 데이터를 전기 신호로 바꾸는 것을 이루는 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  16. 제10항에 있어서 상기 회전축은,
    상기 회전 자석의 회전을 나타내기 위한 가상의 구조물인 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  17. 제10항에 있어서 상기 기판은,
    상기 자기 센서들이 검출한 자기장의 변화를 연산하기 위한 제어연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  18. 제17항에 있어서 상기 제어연산부는,
    신호의 증폭, 필터링, 변환, 연산, 저장 동작 가운데 최소한 하나 이상의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
  19. 제 1항 또는 제10항에 있어서 상기 센서들은,
    같은 평면에 배치 또는 장착된 것을 특징으로 하는 비접촉식 자기 센싱 시스템.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10551222B2 (en) 2016-06-09 2020-02-04 Ams Ag Controller to reduce integral non-linearity errors of a magnetic rotary encoder

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5694040A (en) * 1996-07-02 1997-12-02 Honeywell Inc. Magnetic sensor circuit with two magnetically sensitive devices
US7126331B2 (en) * 2002-07-29 2006-10-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Integrated gradiometer
US7714567B2 (en) * 2008-06-22 2010-05-11 Heger Research Llc Power cable magnetic field sensor
US9523589B2 (en) * 2013-02-12 2016-12-20 Asahi Kasei Microdevices Corporation Rotation angle measurement apparatus
JP6205774B2 (ja) * 2013-03-22 2017-10-04 セイコーエプソン株式会社 検出回路、半導体集積回路装置、磁界回転角検出装置、及び、電子機器
US9268001B2 (en) * 2013-07-17 2016-02-23 Infineon Technologies Ag Differential perpendicular on-axis angle sensor
US9810519B2 (en) * 2013-07-19 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as tooth detectors
US9892836B2 (en) * 2015-01-26 2018-02-13 Infineon Technologies Ag Rotary encoder with shielded magnet
DE102016002420B4 (de) * 2016-03-02 2017-11-30 TE Connectivity Sensors Germany GmbH Verfahren zur Bestimmung der Position eines Magneten relativ zu einer Sensorzelle
JP6395060B2 (ja) * 2016-06-01 2018-09-26 Tdk株式会社 角度センサおよびその補正方法ならびに角度センサシステム
US10782152B2 (en) * 2017-08-16 2020-09-22 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensors and method for determining position and orientation of a magnet
JP6530797B2 (ja) * 2017-09-26 2019-06-12 ファナック株式会社 回転角度検出装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10551222B2 (en) 2016-06-09 2020-02-04 Ams Ag Controller to reduce integral non-linearity errors of a magnetic rotary encoder

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