KR20220075200A - 조향각 센서의 각도 센싱방법 - Google Patents

Abstract

자동차 조향각 센서와 같이 360도 초과 각도 검출을 마그넷 센서 한 개를 이용하여 검출한다.
일반적인 마그넷 로터리 센서의 경우 최대 검출 절대각도는 360도 이하 이다. 그래서 자동차 조향각 센서에서는 로터리 센서 2개 사용하는 방법 등의 복잡한 방법으로 360도 초과 회전을 검출한다. 기존의 마그넷 센서에서 각도 값과 자기장 세기값(앰플리튜트)을 받는 구조로 360도 초과 절대각도를 검출할 수 있다.

Description

조향각 센서의 각도 센싱방법{Steering angle sensing method}

자동차 조향각 센서와 같이 360도 초과 절대각도 검출을 로터리 마그넷 센서 한 개를 이용하여 검출한다

기존 로터리 마그넷 센서에서 자기장 세가값을(앰플리튜트) 함께 센싱하여 360도 초과 각도를 검출할 수 있다.

일반적인 로터리 마그넷 센서의 경우 최대 검출 각도는 360도 이하 이다. 그래서 자동차 조향각 센서에서는 로터리 센서 2개 사용하는 방법 등의 복잡한 방법으로 360도 초과 회전을 검출한다. 기존의 마그넷 센서에서 각도 값과 자기장 세기값(앰플리튜트)을 받는 구조로 360도 초과의 각도를 검출할 수 있다.

로터리 마그넷 센서를 이용하여 절대각 검출을 할 때는 회전을 하더라도 자석과 센서의 거리에는 변화를 주지 않는다. 이런 형태로는 앰플리튜트 값의 변화를 통한 360도 초과 값을 검출할 수가 없다. 그래서 회전을 할 때 앰플리튜트 값의 유의미한 변화를 주기 위해서 구조적으로 회전을 할 때 센서와 자석이 Z축으로 거리의 차이가 생길 수 있는 구조물이 필요하다. 그러기 위해서 자석의 회전축 내부 또는 외부에 나선형 홈을 파면 자석축이 회전할 때 자석이 센서에서 멀어지거나 가까워지게 만들 수 있다. 초기 각도 위치를 0도로 가정하고 자석이 360 도 회전하게 되면 각도 값은 다시 초기값(0도) 과 같이 되지만 앰플리튜트 값은 변화가 생기게 되어 실제 초기 위치와 회전 후 위치를 구분할 수 있게 된다.

각도 계산은 매우 간단하다.

절대 각도값 + (360도 x 앰플리튜값 변화로 확인한 회전수)

계산 예제;

- 초기 절대 각도값 0도, 앰플리튜트값을 40mT, 1바퀴 회전할때의 자기장 앰플리튜트값의 변화를 10mT 로 가정한다.

- 각도 변환 후 절대 각도값 30도, 앰플리튜트값을 29mT 로 측정된다면, 앰플리튜트값은 변화가 11mT 1바퀴 이상 회전했음을 알 수 있음

- 최종 각도값 : 30도 + (360 X 1) = 390도

앰플리튜트 값은 자석 특성이 온도에 따라 변화기 때문에 온도 보정을 해주어야 한다.

앰플리튜트 값은 자석과 센서 거리 거리제곱에 반비례하기 때문에 이를 반영한 값을 계산한다.

앰플리튜트값의 변화를 디지털화 해서 회전수를 계산한다. (예제 : 출력 각도가 0도~30도 이고 앰프값은 변화가 9mT 이상일 경우 +360도 회전으로 계산

<자석과 마그넷 센서의 위치 그리고 X축, Y축, Z축 축에 대한 간단한 모식도>
나선형 회전축이 회전하면서 자석이 마그넷 센서에서 멀어지거나 가까워 진다.

마그넷 센서 공급업체에서 각도와 자기장 세기값(앰플리튜트)을 같이 출력하는 제품을 공급 받아서 자동차 업체에서 요청한 출력 신호에 맞는 제품을 개발한다. 많이 사용하는 출력 신호는 Analog, PMW, SENT, SPI 등이 있다.

기존 조향각 제조업체에서 생산 단가를 낮출수 있으며, 신규 개발 적용도 가능하다.

Z축 : 마그넷 센서의 표면(센서의 윗쪽 마킹면)을 2차원으로 X 축 Y 축으로 정의후 X 축 그리고 Y 축과 수직인 축.

Claims (2)

1. 로터리 마그넷 센서 1개를 이용하여 360도 초과 절대 각도 검출
2. 마그넷이 회전으로 센서와의 Z축으로의 유의미한 거리 차이에 만들고 그에 따른 자기장 세기값(앰플리튜트) 변화를 회전인덱스(회전수 확인)로 이용
   
   

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