KR20220114897A - Magnetic Sensor - Google Patents

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KR20220114897A
KR20220114897A KR1020210018491A KR20210018491A KR20220114897A KR 20220114897 A KR20220114897 A KR 20220114897A KR 1020210018491 A KR1020210018491 A KR 1020210018491A KR 20210018491 A KR20210018491 A KR 20210018491A KR 20220114897 A KR20220114897 A KR 20220114897A
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Abstract

The present invention relates to a magnetic sensor capable of measuring a distance even in the case of small magnetic force. More specifically, the present invention relates to a magnetic sensor which can measure the size of magnetic force of a magnet and calculate the distance from the magnet. To this end, according to the present invention, the magnetic sensor comprises: a magnetic sensing module sensing the size of magnetic force by a magnet; an amplification module amplifying the size of magnetic force in the magnetic sensing module; a first ADC conversion module converting the size of magnetic force detected by the magnetic sensing module into a first digital value; a second ADC conversion module converting the size of magnetic force amplified by the amplification module into a second digital value; a transmission module receiving and transmitting the first digital value converted by the first ADC conversion module and the second digital value converted by the second ADC conversion module; and a control module calculating the distance from the magnet by using one of the first digital value and the second digital value received from the transmission module.

Description

자기 센서{Magnetic Sensor}Magnetic Sensor

본 발명은 자기 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자석의 자력 크기를 측정하여 자석과의 거리를 산출하는 자기 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic sensor, and more particularly, to a magnetic sensor that calculates a distance from a magnet by measuring a magnetic force of a magnet.

거리 측정 센서는 2지점 간의 거리를 측정하는 기기이다.A distance measuring sensor is a device that measures the distance between two points.

이러한 거리 측정 센서는 초음파를 이용하여 거리를 측정하는 초음파식 거리 측정 센서와 광원을 이용하여 거리를 측정하는 광학식 거리 측정 센서가 있다.The distance measuring sensor includes an ultrasonic distance measuring sensor that measures a distance using ultrasonic waves and an optical distance measuring sensor that measures a distance using a light source.

먼저, 초음파식 거리 측정 센서는 대상물을 향해 초음파를 송신한 후, 대상물로부터 반사되는 반사파의 수신을 통해 대상물의 거리를 측정하게 된다. 그러나 이러한 초음파식 거리 측정 센서는 대상물이 스펀지나 스치로폼 같은 흡음재로 이루어진 경우, 대상물에 대한 거리 측정이 이루어지지 못하는 문제가 있다.First, the ultrasonic distance measuring sensor transmits an ultrasonic wave toward an object, and then measures the distance of the object through reception of a reflected wave reflected from the object. However, such an ultrasonic distance measuring sensor has a problem in that when the object is made of a sound-absorbing material such as a sponge or styrofoam, the distance measurement cannot be made with respect to the object.

다음으로 광학식 거리 측정 센서는 적외선 또는 자연광 등의 다양한 광원을 이용하여 2지점 간의 거리를 측정하게 된다.Next, the optical distance measuring sensor measures the distance between two points using various light sources such as infrared or natural light.

이러한 광학식 거리 측정 센서는 측정 방법에 따라 크게 2가지로 나뉠 수 있다. 구체적으로, 대상물의 거리 변화에 따른 초점거리의 이동을 계산하여 거리를 측정하는 삼각 측정법과 대상물을 향해 광을 조사한 후 반사되어 돌아오는 시간을 계산하여 거리를 측정하는 TOF(Time Of Flight) 측정법이 있다.Such an optical distance measuring sensor can be roughly divided into two types according to a measurement method. Specifically, the triangulation method, which measures the distance by calculating the movement of the focal length according to the change in the distance of the object, and the time of flight (TOF) measurement method, which measures the distance by calculating the reflected return time after irradiating light toward the object have.

도 1은 종래의 삼각 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서를 보여주는 예시도이다.도 1을 참고하면, 삼각 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서(10)는 발광부(11), 제1 렌즈(12), 제2 렌즈(13) 및 수광부(14)를 포함한다.1 is an exemplary view illustrating an optical distance measuring sensor using a conventional triangulation method. Referring to FIG. 1 , the optical distance measuring sensor 10 using a triangulation method includes a light emitting unit 11 and a first lens 12 . ), a second lens 13 and a light receiving unit 14 .

발광부(11)는 대상물(T)을 향해 광을 조사하도록 이루어진다. 이러한 발광부(11)로부터 조사되는 광은 제1 렌즈(12)를 투과한 후, 대상물(T)로 조사된다.The light emitting unit 11 is configured to irradiate light toward the object T. The light irradiated from the light emitting unit 11 is irradiated to the object T after passing through the first lens 12 .

수광부(14)는 대상물(T)로부터 반사되어 되돌아오는 광을 받아들이도록 이루어진다. 이때, 제2 렌즈(13)는 대상물(T)로부터 반사되는 광을 수광부(14)로 안내하게 된다.The light receiving unit 14 is configured to receive light reflected back from the object T. At this time, the second lens 13 guides the light reflected from the object T to the light receiving unit 14 .

여기서 발광부(11)와 대상물(T) 간에 거리 변동이 이루어지면, 제2 렌즈(13)로 안내되는 광의 경로는 달라지게 되고, 그에 따른 초점거리가 이동하게 된다. 이와 같이, 광학식 거리 측정 센서(10)는 초점거리의 이동을 계산하여 대상물(T)의 거리를 측정한다.Here, when the distance between the light emitting unit 11 and the object T is changed, the path of the light guided to the second lens 13 is changed, and the focal length is moved accordingly. In this way, the optical distance measuring sensor 10 measures the distance of the object T by calculating the movement of the focal length.

그러나 이러한 삼각 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서(10)는 광학 시스템의 구조가 복잡하고, 외란광에 취약한 문제가 있다.However, the optical distance measuring sensor 10 using such a triangulation method has a complicated optical system structure and is vulnerable to disturbance light.

도 2는 종래의 TOF 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서를 보여주는 예시도이다. 도 2를 참고하면, TOF 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서(20)는 발광부(21)와 수광부(22)를 포함한다. 이러한 광학식 거리 측정 센서(20)는 발광부(21)로부터 조사된 광이 대상물(T)로부터 반사되어 수광부(22)로 안내되는 시간을 계산하여 대상물(T)의 거리를 측정하게 된다.2 is an exemplary view showing an optical distance measuring sensor using a conventional TOF measuring method. Referring to FIG. 2 , the optical distance measuring sensor 20 using the TOF measurement method includes a light emitting unit 21 and a light receiving unit 22 . The optical distance measuring sensor 20 measures the distance of the object T by calculating the time for the light irradiated from the light emitting unit 21 to be reflected from the object T and guided to the light receiving unit 22 .

이와 같은, TOF 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서(20)는 소형화가 가능하여 로봇 청소기, 냉장고 등의 다양한 전자기기에 적용 가능하다.The optical distance measuring sensor 20 using the TOF measurement method can be miniaturized, and thus can be applied to various electronic devices such as a robot cleaner and a refrigerator.

그러나 TOF 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서(20)는 발광부(21)와 수광부(22)가 이웃하게 배치된 구조로, 거리 측정시 오류가 자주 발생되는 문제가 있다. 즉, 발광부(21)와 이웃하게 배치된 수광부(22)는 대상물(T)로부터 반사된 광이 아닌 투시창으로부터 반사되는 광을 받아들이게 되어 대상물의 거리 측정시 오류가 발생되는 문제가 있다. 따라서, 대상물(T)에 대한 정확한 거리 측정이 이루어지지 못하는 문제가 있다.However, the optical distance measuring sensor 20 using the TOF measurement method has a structure in which the light emitting unit 21 and the light receiving unit 22 are arranged adjacent to each other, and there is a problem in that an error frequently occurs during distance measurement. That is, the light receiving unit 22 disposed adjacent to the light emitting unit 21 receives the light reflected from the see-through window instead of the light reflected from the object T, so there is a problem in that an error occurs when measuring the distance of the object. Accordingly, there is a problem in that accurate distance measurement with respect to the object T is not performed.

한국공개특허 제10-2018-0036935호Korean Patent Publication No. 10-2018-0036935

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 거리 측정이 가능한 자기 센서를 제안함에 있다.An object of the present invention is to propose a magnetic sensor capable of measuring a distance.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 자력의 크기가 작은 경우에도 거리 측정이 가능한 자기 센서를 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose a magnetic sensor capable of measuring a distance even when the magnitude of the magnetic force is small.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 측정된 자력의 크기에 따라 상이한 프로세스로 거리를 측정하는 자기 센서를 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose a magnetic sensor for measuring a distance in a different process according to the magnitude of the measured magnetic force.

이를 위해 본 발명의 자기 센서는 자석에 의한 자력의 크기를 센싱하는 자기 센싱모듈; 상기 자기 센싱모듈에서 자력의 크기를 증폭하는 증폭모듈; 상기 자기 센싱모듈에서 센싱한 자력의 크기를 제1 디지털 값으로 변환하는 제1 ADC 변환모듈; 상기 증폭모듈에서 증폭한 자력의 크기를 제2 디지털 값으로 변환하는 제2 ADC 변환모듈; 상기 제1 ADC 변환모듈에서 변환한 제1 디지털 값과 상기 제2 ADC 변환모듈에서 변환한 제2 디지털 값을 제공받아 전송하는 전송모듈; 및 상기 전송모듈로부터 수신한 제1 디지털 값과 제2 디지털 값 중 어느 하나의 값을 이용하여 상기 자석까지의 거리를 산출하는 제어모듈을 포함한다.To this end, the magnetic sensor of the present invention includes a magnetic sensing module for sensing the magnitude of magnetic force by a magnet; an amplification module for amplifying the magnitude of the magnetic force in the magnetic sensing module; a first ADC conversion module for converting the magnitude of the magnetic force sensed by the magnetic sensing module into a first digital value; a second ADC conversion module for converting the magnitude of the magnetic force amplified by the amplification module into a second digital value; a transmission module for receiving and transmitting the first digital value converted by the first ADC conversion module and the second digital value converted by the second ADC conversion module; and a control module for calculating a distance to the magnet by using any one of a first digital value and a second digital value received from the transmission module.

본 발명에 따른 자기 센서는 자석의 자력을 이용하여 자석과의 거리를 측정하는 방안을 제안함으로써 다른 거리 측정 방법에 비해 간단하게 거리를 측정할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 원거리에 위치한 자석의 자력의 크기가 작은 경우에는 자력의 크기를 증폭하여 거리를 측정함으로서 원거리에 위치한 자석의 경우에도 효과적으로 거리를 측정할 수 있는 장점이 있다.The magnetic sensor according to the present invention has the advantage of being able to simply measure the distance compared to other distance measuring methods by proposing a method of measuring the distance to the magnet using the magnetic force of the magnet. In addition, the present invention has the advantage of being able to effectively measure the distance even in the case of a magnet located at a distance by measuring the distance by amplifying the magnitude of the magnetic force when the magnitude of the magnetic force of the magnet located at a distance is small.

도 1은 종래의 삼각 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서를 보여주는 예시도이다.
도 2는 종래의 TOF 측정법이 이용된 광학식 거리 측정 센서를 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서에서 거리를 측정하는 프로세스를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서의 구성을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서에서 측정한 자력의 크기를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서의 회로도를 도시하고 있다. 1 is an exemplary view showing an optical distance measuring sensor using a conventional triangulation method.
2 is an exemplary view showing an optical distance measuring sensor using a conventional TOF measuring method.
3 illustrates a process for measuring a distance in a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a configuration of a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a magnitude of magnetic force measured by a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram of a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, it will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce through these embodiments of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서에서 거리를 측정하는 프로세스를 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서에서 자력을 측정하는 프로세스의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.3 illustrates a process for measuring a distance in a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a structure of a process for measuring a magnetic force in a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3 .

도 3에 의하면, 자기 센서(300)는 일측에 배치된 자석(400)의 자력을 측정한다. 자석(400)은 자장을 가지고 있으며, 자기 센서(300)는 자석의 자장의 크기를 이용하여 자기 센서에서 자석까지의 거리를 산출한다. 즉, 자석으로부터 거리에 따라 자기 센서에서 측정되는 자장의 크기를 달라지며, 자기 센서는 상기한 크기를 갖는 가장을 이용하여 거리를 측정한다.Referring to FIG. 3 , the magnetic sensor 300 measures the magnetic force of the magnet 400 disposed on one side. The magnet 400 has a magnetic field, and the magnetic sensor 300 calculates a distance from the magnetic sensor to the magnet by using the magnitude of the magnetic field of the magnet. That is, the magnitude of the magnetic field measured by the magnetic sensor varies according to the distance from the magnet, and the magnetic sensor measures the distance using a mask having the above-described magnitude.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서의 구성을 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서의 구성에 대해 상세하게 알아보기로 한다.4 illustrates a configuration of a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the magnetic sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 .

도 4에 의하면, 자기 센서(300)는 전력 공급모듈(302), 자기 센싱모듈(304), 증폭모듈(306), 제1 ADC 변환모듈(308), 제2 ADC 변환모듈(310) 및 전송모듈(312)을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 자기 센서에 포함될 수 있다. 특히 본 발명에서 제안하는 자기 센서는 증폭모듈과 두 개의 ADC 측정모듈을 포함한다.According to FIG. 4 , the magnetic sensor 300 includes a power supply module 302 , a magnetic sensing module 304 , an amplification module 306 , a first ADC conversion module 308 , a second ADC conversion module 310 , and transmission. module 312 . Of course, other configurations other than the above-described configuration may be included in the magnetic sensor proposed in the present invention. In particular, the magnetic sensor proposed in the present invention includes an amplification module and two ADC measurement modules.

전력 공급모듈(302)은 자기 센서를 구성하는 각 모듈로 전력을 공급한다. 전력 공급모듈(302)은 외부로부터 공급받은 전력을 변환하여 각 모듈로 공급한다. 일 예로 전력 공급모듈(302)은 외부로부터 공급받은 전력의 전압이 12V인 경우, 5V로 전압 강하한 후 각 모듈로 전력을 공급하며, 외부로부터 공급받은 전력의 전압이 5V인 경우, 전압 변환없이 각 모듈로 전력을 공급한다.The power supply module 302 supplies power to each module constituting the magnetic sensor. The power supply module 302 converts power supplied from the outside and supplies it to each module. For example, when the voltage of the power supplied from the outside is 12V, the power supply module 302 supplies power to each module after the voltage is dropped to 5V, and when the voltage of the power supplied from the outside is 5V, there is no voltage conversion It supplies power to each module.

자기 측정모듈(304)은 상술한 바와 같이 자력의 크기를 측정한다. 일반적으로 자력은 거리에 따라 달라지며, 자기 측정모듈은 자력의 크기를 측정한다. 자기 측정모듈(304)은 측정한 자력의 크기를 증폭모듈(306)과 제1 ADC 변환모듈(308)로 제공한다.The magnetic measurement module 304 measures the magnitude of the magnetic force as described above. In general, the magnetic force varies according to the distance, and the magnetic measurement module measures the magnitude of the magnetic force. The magnetic measurement module 304 provides the magnitude of the measured magnetic force to the amplification module 306 and the first ADC conversion module 308 .

증폭모듈(306)은 공급받은 자력의 크기를 일정 크기로 증폭하며, 증폭한 자력의 크기를 제2 ADC 변환모듈(310)로 제공한다.The amplification module 306 amplifies the magnitude of the supplied magnetic force to a predetermined size, and provides the amplified magnitude of the magnetic force to the second ADC conversion module 310 .

제1 ADC 변환모듈(308)은 제공받은 자력의 크기를 제1 디지털 값으로 변환하며, 제2 ADC 변환모듈(310) 역시 제공받은 자력의 크기를 제2 디지털 값으로 변환한다. 제1 ADC 변환모듈(308)과 제2 ADC 변환모듈(310)은 변환한 디지털 값을 전송모듈(312)로 제공한다. The first ADC conversion module 308 converts the magnitude of the received magnetic force into a first digital value, and the second ADC conversion module 310 also converts the magnitude of the received magnetic force into a second digital value. The first ADC conversion module 308 and the second ADC conversion module 310 provide the converted digital value to the transmission module 312 .

전송모듈(312)은 제공받은 제1 디지털 값과 제2 디지털 값을 제어모듈로 제공한다. 제어모듈에 수행되는 동작에 대해서는 후술하기로 한다.The transmission module 312 provides the received first digital value and the second digital value to the control module. An operation performed on the control module will be described later.

이와 같이 본 발명에서 제안하는 자기 센서는 증폭모듈과 두 개의 ADC 변환모듈을 포함한다. 이에 대해서는 도 5를 이용하여 설명하기로 한다.As described above, the magnetic sensor proposed in the present invention includes an amplification module and two ADC conversion modules. This will be described with reference to FIG. 5 .

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서에서 측정한 자력의 크기를 도시한 그래프이다. 이하, 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서에서 측정한 자력의 크기를 도시한 그래프에 대해 상세하게 알아보기로 한다.5 is a graph illustrating a magnitude of magnetic force measured by a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a graph showing the magnitude of the magnetic force measured by the magnetic sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5 .

도 5에 의하면, 자력의 크기를 도시한 그래프는 자기 측정모듈에서 측정한 자력을 제1 ADC 변환모듈에서 변환한 그래프와 자기 측정모듈에서 측정한 자력을 증폭모듈에서 증폭한 이후 제2 ADC 변환모듈에서 변환한 그래프를 도시하고 있다.According to FIG. 5, the graph showing the magnitude of magnetic force is a graph obtained by converting the magnetic force measured by the magnetic measurement module by the first ADC conversion module and the second ADC conversion module after amplifying the magnetic force measured by the magnetic measurement module by the amplifying module. The graph converted from .

도 5에 의하면, 자석과의 거리가 가까운 근거리의 경우, 증폭모듈을 통해 자기 측정모듈에서 측정한 자력을 증폭하지 않더라도 거리에 따른 자력의 크기가 상이함이 명확히 구별되는 반면, 자석과의 거리가 먼 원거리의 경우. 증폭모듈을 통해 자기 측정모듈에서 측정한 자력을 증폭하지 않는 경우에는 거리에 따라 자력의 크기의 차이가 구별되지 않는다. 이와 같이 거리에 따른 자력의 크기가 구별되지 않는 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 증폭모듈을 이용하여 자기 측정모듈에서 측정한 자력을 증폭한 후 ADC 변환모듈에서 변환하는 방안을 제안한다. According to FIG. 5 , in the case of a short distance with a close distance to the magnet, even if the magnetic force measured by the magnetic measurement module is not amplified through the amplification module, it is clearly distinguished that the magnitude of the magnetic force is different depending on the distance, whereas the distance from the magnet is for long distances. When the magnetic force measured by the magnetic measurement module is not amplified through the amplification module, the difference in the magnitude of the magnetic force is not distinguished according to the distance. In order to solve the problem that the magnitude of the magnetic force is not distinguished according to the distance, the present invention proposes a method of amplifying the magnetic force measured by the magnetic measurement module using an amplification module and then converting the magnetic force in the ADC conversion module.

이와 같이 본 발명에서 자력의 크기가 구별되지 않는 원거리에서의 문제점을 해결하기 위해 증폭모듈을 이용하여 자기 측정모듈에서 측정한 자력을 증폭하는 방안을 제안한다. 물론 제어모듈은 입력받은 두 개의 디지털 값 중 어느 하나의 값을 취사선택하여 자석과의 거리를 산출한다. 물론 이 경우 증폭모듈에 의해 증폭된 값을 선택할 경우, 증폭모듈에서 증폭한 값을 고려하여 자석과의 거리를 산출한다. As described above, in the present invention, in order to solve the problem at a long distance where the magnitude of the magnetic force is not distinguished, a method for amplifying the magnetic force measured by the magnetic measurement module using the amplification module is proposed. Of course, the control module calculates the distance to the magnet by selecting any one of the two digital values received. Of course, in this case, when the value amplified by the amplification module is selected, the distance to the magnet is calculated in consideration of the value amplified by the amplification module.

이하에서 제어모듈에서 수행되는 동작에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, an operation performed by the control module will be described in detail.

본 발명과 관련하여 자기 센서는 자기 센서를 기준으로 제1 지점과 제2 지점을 설정한다. 제2 지점은 제1 지점에 비해 자기 센서로부터 상대적으로 먼 지점에 위치한다. 본 발명과 관련하여 자기 센서는 자석이 제1 지점에 위치한 경우의 자력의 크기를 측정하며, 제2 지점에 위치한 경우의 자력의 크기를 측정한다.In relation to the present invention, the magnetic sensor sets a first point and a second point based on the magnetic sensor. The second point is located at a point relatively farther from the magnetic sensor than the first point. In relation to the present invention, the magnetic sensor measures the magnitude of the magnetic force when the magnet is located at the first point, and measures the magnitude of the magnetic force when the magnet is located at the second point.

제어모듈은 자석이 제1 지점과 제2 지점 사이에 위치하는 경우에는 증폭되지 않은 자력의 크기를 이용하여 자기 센서와 자석의 거리를 측정하며, 제2 지점보다 상대적으로 먼거리에 위치하는 경우에는 증폭된 자력의 크기를 이용하여 자기 센서와 자석의 거리를 측정한다.The control module measures the distance between the magnetic sensor and the magnet by using the magnitude of the unamplified magnetic force when the magnet is located between the first point and the second point, and amplifies when the magnet is located at a relatively greater distance than the second point. Measure the distance between the magnetic sensor and the magnet using the magnitude of the magnetic force.

이를 위해 제1 지점과 제2 지점은 미리 설정되어야 하며, 해당 지점에서의 자력의 크기 역시 미리 저장된다. 특히 제2 지점은 도 5에 도시된 바와 같이 증폭되지 않은 자력의 크기에 의해 거리에 따른 자력의 변화가 구별 가능한 지점을 설정한다. 도 5에서는 4.5㎝가 제2 지점임을 알 수 있다.To this end, the first point and the second point must be set in advance, and the magnitude of the magnetic force at the corresponding point is also stored in advance. In particular, as shown in FIG. 5 , the second point sets a point where a change in magnetic force according to a distance is distinguishable by the magnitude of the magnetic force that is not amplified. It can be seen from FIG. 5 that 4.5 cm is the second point.

부연하여 설명하면, 4.5㎝보다 상대적으로 먼 거리는 거리에 따른 자력의 변화가 구별되기 어려운 지점이다. 따라서, 도 5에 의하면 저장된 4.5㎝에서의 디지털 값과 산출되는(증폭되지 않은) 디지털 값을 비교하여, 저장된 디지털 값보다 산출되는 디지털 값이 큰 경우에는 증폭되지 않은 디지털 값을 이용하여 자석과 자기센서와의 거리를 산출한다. 반면, 저장된 디지털 값보다 산출되는 디지털 값이 작은 경우에는 증폭된 디지털 값을 이용하여 자석과 자기센서와의 거리를 산출한다.In other words, at a distance greater than 4.5 cm, it is difficult to distinguish the change in magnetic force according to the distance. Therefore, according to FIG. 5, by comparing the stored digital value at 4.5 cm and the calculated (non-amplified) digital value, when the calculated digital value is greater than the stored digital value, the magnet and magnetic field using the unamplified digital value Calculate the distance to the sensor. On the other hand, when the calculated digital value is smaller than the stored digital value, the distance between the magnet and the magnetic sensor is calculated using the amplified digital value.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 센서의 회로도를 도시하고 있다. 이하 도 6을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 자기 회로의 회로도에 대해 상세하게 알아보기로 한다. 특히 도 6은 자기 측정모듈 및 증폭모듈의 구성을 도시하고 있다.6 is a circuit diagram of a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a circuit diagram of a magnetic circuit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6 . In particular, FIG. 6 shows the configuration of the magnetic measuring module and the amplifying module.

이하 먼저 자기 측정모듈의 회로 구성에 대해 알아보기로 한다.Hereinafter, the circuit configuration of the magnetic measurement module will be described.

자기 측정모듈은 센서칩을 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이 센서칩은 3개의 단자를 포함한다. 제1 단자는 그라운드와 연결되며, 제2 단자는 외부로부터 전력을 공급받으며, 제3 단자는 측정한 자력에 대응되는 전압을 외부로 제공한다.The magnetic measurement module includes a sensor chip. As shown in FIG. 6 , the sensor chip includes three terminals. The first terminal is connected to the ground, the second terminal receives power from the outside, and the third terminal provides a voltage corresponding to the measured magnetic force to the outside.

제2 단자는 캐패시터(C4)와 인덕터(L2)가 연결된 배선과 연결된다. 즉, 인덕터(L2)의 일측은 외부 전력 공급단자와 연결되며, 타측은 캐패시터(C4)와 연결된다. 제2 단자는 캐패시터(C4)와 인덕터(L2)가 연결된 배선과 연결된다. 캐패시터(C4)의 일측은 인덕터(L2)와 연결되며, 타측은 그라운드와 연결된다.The second terminal is connected to a wire to which the capacitor C4 and the inductor L2 are connected. That is, one side of the inductor L2 is connected to the external power supply terminal, and the other side is connected to the capacitor C4. The second terminal is connected to a wire to which the capacitor C4 and the inductor L2 are connected. One side of the capacitor C4 is connected to the inductor L2, and the other side is connected to the ground.

제3 단자의 출력값은 OP 앰프의 '+입력단자'로 입력되며, OP 앰프에서 증폭되어 출력단자를 통해 외부로 출력된다. 이와 같이 본 발명은 센서칩에서 측정한 자력에 대응되는 전압 또는 OP 앰프에서 증폭한 전압 중 어느 하나의 전압을 이용하여 자석과의 거리를 산출한다.The output value of the third terminal is input to the '+ input terminal' of the op amp, amplified in the op amp, and outputted to the outside through the output terminal. As described above, in the present invention, the distance to the magnet is calculated using either a voltage corresponding to the magnetic force measured by the sensor chip or a voltage amplified by the operational amplifier.

또한, 본 발명은 OP 앰프의 '-입력단자'는 OP 앰프의 출력값과 외부로부터 공급받은 전압이 입력된다. '-입력단자'로 입력되는 전압은 복수 개의 저항과 캐패시터로 구성된 회로에 의해 입력되는 전압의 크기가 달라지며, 입력되는 전압의 크기에 따라 OP 앰프에서 증폭되는 크기가 달라지게 된다.In addition, in the present invention, the '-input terminal' of the op amp receives the output value of the op amp and a voltage supplied from the outside. The voltage input to the '-input terminal' varies in magnitude of the input voltage by a circuit composed of a plurality of resistors and capacitors, and the magnitude of amplification in the op amp varies according to the magnitude of the input voltage.

OP 앰프의 출력값은 저항(R4)와 캐패시터(C6)가 병렬 연결된 회로의 일측에 입력되며, 저항(R4)와 캐패시터(C6)가 병렬 연결된 회로의 타측은 OP 앰프의 '- 입력단자'에 입력된다.The output value of the op amp is input to one side of the circuit in which the resistor (R4) and the capacitor (C6) are connected in parallel, and the other end of the circuit in which the resistor (R4) and the capacitor (C6) are connected in parallel is input to the '-input terminal' of the op amp. do.

또한, OP 앰프의 '- 입력단자'는 3개의 저항(R5, R6, R7) 및 캐패시터(C9)의 출력값이 입력된다. R6의 일측은 외부 전압이 입력되며, 타측은 R7의 타측과 연결된다. 또한, R6의 타측은 R5 및 C9가 직렬 연결된 배선 사이로 입력된다. R7의 일측은 그라운드와 연결된다. C9의 일측은 그라운드와 연결되며, 타측은 R5의 일측과 연결된다. R5의 타측은 OP 앰프의 '- 입력단자'로 입력된다.In addition, the output values of the three resistors R5, R6, and R7 and the capacitor C9 are input to the '-input terminal' of the op amp. An external voltage is input to one side of R6, and the other side is connected to the other side of R7. In addition, the other side of R6 is input between the wirings R5 and C9 are connected in series. One side of R7 is connected to the ground. One side of C9 is connected to the ground, and the other side is connected to one side of R5. The other side of R5 is input to the '-input terminal' of the op amp.

OP 앰프의 부측 전원단자는 그라운드와 연결되며, 정측 전원단자는 외부 전원단자, 캐패시터(C5) 및 인턱터(L3)과 연결된다.The negative power terminal of the op amp is connected to the ground, and the positive power terminal is connected to the external power terminal, the capacitor C5 and the inductor L3.

센서칩의 출력값은 저항(R3)을 경유한 후 '+ 입력단자'로 입력된다. OP 앰프를 출력값은 저항(R2)를 경유한 후 제2 ADC 변환모듈로 입력된다. 특히, 본 발명과 관련하여 R2, R3 및 R5의 저항 값은 동일하며, R4의 저항 값은 R2, R3 및 R5의 저항값보다 상대적으로 크다. 또한, R7의 저항 값은 R2, R3 및 R5의 저항값보다 상대적으로 작다.The output value of the sensor chip is input to the '+ input terminal' after passing through the resistor R3. The output value of the op amp is input to the second ADC conversion module after passing through the resistor (R2). In particular, in relation to the present invention, the resistance values of R2, R3 and R5 are the same, and the resistance value of R4 is relatively larger than the resistance values of R2, R3 and R5. In addition, the resistance value of R7 is relatively smaller than the resistance values of R2, R3 and R5.

C4, C5, C9의 커패시턴스는 동일하며, C6의 커패시턴스보다 상대적으로 크다.The capacitances of C4, C5, and C9 are the same, and are relatively larger than the capacitance of C6.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. .

300: 자기 센서 302: 전력 공급모듈
304: 자기 센싱모듈 306: 증폭모듈
308: 제1 ADC 변환모듈 310: 제2 ADC 변환모듈
312: 전송모듈300: magnetic sensor 302: power supply module
304: magnetic sensing module 306: amplification module
308: first ADC conversion module 310: second ADC conversion module
312: transmission module

Claims (8)

자석에 의한 자력의 크기를 센싱하는 자기 센싱모듈;
상기 자기 센싱모듈에서 자력의 크기를 증폭하는 증폭모듈;
상기 자기 센싱모듈에서 센싱한 자력의 크기를 제1 디지털 값으로 변환하는 제1 ADC 변환모듈;
상기 증폭모듈에서 증폭한 자력의 크기를 제2 디지털 값으로 변환하는 제2 ADC 변환모듈;
상기 제1 ADC 변환모듈에서 변환한 제1 디지털 값과 상기 제2 ADC 변환모듈에서 변환한 제2 디지털 값을 제공받아 전송하는 전송모듈; 및
상기 전송모듈로부터 수신한 제1 디지털 값과 제2 디지털 값 중 어느 하나의 값을 이용하여 상기 자석까지의 거리를 산출하는 제어모듈을 포함함을 특징으로 하는 자기 센서.
a magnetic sensing module for sensing the magnitude of the magnetic force by the magnet;
an amplification module for amplifying the magnitude of the magnetic force in the magnetic sensing module;
a first ADC conversion module for converting the magnitude of the magnetic force sensed by the magnetic sensing module into a first digital value;
a second ADC conversion module for converting the magnitude of the magnetic force amplified by the amplification module into a second digital value;
a transmission module for receiving and transmitting the first digital value converted by the first ADC conversion module and the second digital value converted by the second ADC conversion module; and
and a control module for calculating the distance to the magnet by using any one of a first digital value and a second digital value received from the transmission module.
 제1 항에 있어서, 상기 제어모듈은,
수신한 제1 디지털 값이 설정값 이상인 경우에는 제1 디지털 값을 이용하여 상기 자석까지의 거리를 산출하며,
수신한 제1 디지털 값이 설정값 미만인 경우에는 제2 디지털 값을 이용하여 상기 자석까자의 거리를 산출함을 특징으로 하는 자기 센서.
According to claim 1, wherein the control module,
When the received first digital value is greater than or equal to the set value, the distance to the magnet is calculated using the first digital value,
Magnetic sensor, characterized in that when the received first digital value is less than the set value, the distance between the magnets is calculated using the second digital value.
 제 2항에 있어서, 상기 제어모듈은,
제1 지점과 상기 설정값을 갖는 제2 지점 사이의 거리는 상기 제1 디지털 값을 이용하여 상기 자석까지의 거리를 측정하며,
상기 제1 지점은 상기 제2 지점보다 가까우며,
상기 제1 지점 이내의 거리는 산출하지 않음을 특징으로 하는 자기 센서.
According to claim 2, wherein the control module,
The distance between the first point and the second point having the set value measures the distance to the magnet using the first digital value,
The first point is closer than the second point,
The magnetic sensor, characterized in that the distance within the first point is not calculated.
 제 2항에 있어서, 상기 자기 센서모듈은,
제2 인덕터(L2), 제4 캐패시터(C4), 센서칩 및 제3 저항(R3)을 포함하며,
상기 센서칩은 그라운드 단자, 입력단자 및 출력단자를 포함하며,
상기 입력단자는 직렬 연결된 L2 및 C4의 사이와 연결되며,
상기 출력단자는 R3과 연결됨을 특징으로 하는 자기 센서.
According to claim 2, wherein the magnetic sensor module,
It includes a second inductor (L2), a fourth capacitor (C4), a sensor chip and a third resistor (R3),
The sensor chip includes a ground terminal, an input terminal and an output terminal,
The input terminal is connected between L2 and C4 connected in series,
The output terminal is a magnetic sensor, characterized in that connected to R3.
 제 4항에 있어서, 상기 증폭모듈은,
OP 앰프, 인덕터(L3), 캐패시터(C5, C6, C9) 및 저항(R2, R4 내지 R7)을 포함하며,
상기 OP 앰프의 '+ 입력단자'는 상기 R3와 연결되며,
상기 OP 앰프의 '- 입력단자'는 R5, R6, R7 및 C9로 구성된 회로의 출력값과 OP 앰프의 출력단자로부터 병렬 연결된 R4, C6의 출력값이 입력되며,
상기 R7과 C9는 병렬 연결되며, 상기 R7과 C9의 일측은 R6 및 R5와 연결되며,
상기 OP 앰프의 출력단자는 R2와 연결됨을 특징으로 하는 자기 센서.됨을 특징으로 하는 자기 센서.
5. The method of claim 4, wherein the amplification module,
It contains an op amp, an inductor (L3), capacitors (C5, C6, C9) and resistors (R2, R4 to R7),
The '+ input terminal' of the op amp is connected to R3,
The output value of the circuit composed of R5, R6, R7 and C9 and the output values of R4 and C6 connected in parallel from the output terminal of the op amp are input to the '-input terminal' of the op amp,
R7 and C9 are connected in parallel, and one side of R7 and C9 is connected to R6 and R5,
The magnetic sensor, characterized in that the output terminal of the op amp is connected to R2.
 제 5항에 있어서, 상기 OP 앰프의 정측 전원단자는,
직렬 연결된 C5와 L3의 사이와 연결되며,
C5의 일측은 그라운드와 연결됨을 특징으로 하는 자기 센서.
The method of claim 5, wherein the positive power terminal of the operational amplifier,
It is connected between C5 and L3 connected in series,
Magnetic sensor, characterized in that one side of C5 is connected to the ground.
 제 6항에 있어서, 상기 R2와 R3의 저항값은 동일하며,
R2와 R3의 저항값은 R7보다는 상대적으로 크며, R4 및 R6보다는 상대적으로 작음을 특징으로 하는 자기 센서.
The method of claim 6, wherein the resistance values of R2 and R3 are the same,
A magnetic sensor, characterized in that the resistance values of R2 and R3 are relatively larger than that of R7 and relatively smaller than those of R4 and R6.
 제 7항에 있어서, 상기 C4, C5, C9의 커패시턴스는 동일하며, C6의 커패시턴스보다 상대적으로 큼을 특징으로 하는 자기 센서.The magnetic sensor according to claim 7, wherein the capacitances of C4, C5, and C9 are the same and are relatively larger than that of C6.
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JP2002350754A (en) * 2001-05-24 2002-12-04 Denso Corp Vibration state detecting device
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