KR20140079314A - 신호 레벨의 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

신호 레벨의 모니터링 장치 및 방법 Download PDF

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로베르트 케른
토비아스 키퍼
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 자계를 검출하기 위한 홀 센서들(302, 304, 306)에 의해 생성된 신호들(500, 502, 504)의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 장치(100)에 관한 것이다. 장치(100)는 제 1 입력단(102)과, 제 2 입력단(104)과, 제 3 입력단(106)과, 진단 유닛(110)을 포함한다. 제 1 입력단(102)은, 제 1 홀 센서(302)의 제 1 신호(500)를 수신하도록 형성된다. 제 1 입력단(102)과 중심점(108) 사이에는 제 1 전기 저항기(112)가 접속된다. 제 2 입력단(104)은 제 2 홀 센서(304)의 제 2 신호(502)를 수신하도록 형성된다. 제 2 입력단(104)과 중심점(108) 사이에는 제 2 전기 저항기(114)가 접속된다. 제 3 입력단(106)은, 제 3 홀 센서(306)의 제 3 신호(504)를 수신하도록 형성된다. 제 3 입력단(106)과 중심점(108) 사이에는 제 3 전기 저항기(116)가 접속된다. 진단 유닛(110)은 중심점(108)과 접속된다. 진단 유닛(110)은, 제 1 신호(500), 제 2 신호(502) 및 제 3 신호(504)로부터 구해진 평균값(600)을 이용해서 검출된 자계의 위치를 검출하도록 형성된다.

Description

신호 레벨의 모니터링 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MONITORING SIGNAL LEVELS}
본 발명은 신호 레벨을 모니터링하기 위한 장치, 신호 레벨을 모니터링하기 위한 방법, 및 상응하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
직류 모터의 전자 정류를 제어하기 위해, 로터의 자계의 위치가 고려될 수 있다. 위치의 검출을 위해 하나 이상의 홀 센서가 사용될 수 있다.
DE 10 2007 031 385 A1은 하나 이상의 홀 센서의 부족전압 공급을 검출하기 위한 방법 및 장치를 개시하고 있다.
본 발명의 과제는 자계를 검출하기 위한 홀 센서들에 의해 생성된 신호들의 신호 레벨들을 간단하고 경제적으로 모니터링하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항들에 따른, 자계를 검출하기 위한 홀 센서들에 의해 생성된 신호들의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 장치, 자계를 검출하기 위한 홀 센서들에 의해 생성된 신호들의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 방법, 및 상응하는 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 각각의 종속 청구항들과 하기의 설명에 제시된다.
홀 센서들용 모니터링 장치에 전기 저항기들을 사용함으로써, 홀 센서들의 공급 전압의 모니터링에 추가해서, 단일의 채널을 통해 자계의 위치 및/또는 배향 검출이 실시될 수 있다. 그럼으로써 위치 검출을 위한 별도의 입력 채널들이 생략될 수 있고, 그에 따라 경제적인 부품이 사용될 수 있다.
자계를 검출하기 위한 홀 센서들에 의해 생성된 신호들의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 장치가 제안되며, 상기 장치는 적어도 하기 특징들을 포함한다:
제 1 홀 센서의 제 1 신호를 위한 제 1 입력단으로서, 제 1 전기 저항기가 제 1 입력단과 중심점 사이에 접속되는, 상기 제 1 입력단;
제 2 홀 센서의 제 2 신호를 위한 제 2 입력단으로서, 제 2 전기 저항기가 제 2 입력단과 중심점 사이에 접속되는, 상기 제 2 입력단;
제 3 홀 센서의 제 3 신호를 위한 제 3 입력단으로서, 제 3 전기 저항기가 제 3 입력단과 중심점 사이에 접속되는, 상기 제 3 입력단; 및
중심점과 접속되며, 제 1, 제 2 및 제 3 신호로부터 구해진 평균값을 이용해서 검출된 자계의 위치 및/또는 배향을 검출하도록 형성된 진단 유닛.
또한, 자계를 검출하기 위한 홀 센서들에 의해 생성된 신호들의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 방법도 제안되며, 상기 방법은 적어도 하기 단계들을 포함한다:
제 1 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 1 전기 저항기에서 제 1 홀 센서의 제 1 신호의 제 1 신호 레벨을 감소시키는 감소 단계;
제 2 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 2 전기 저항기에서 제 2 홀 센서의 제 2 신호의 제 2 신호 레벨을 감소시키는 감소 단계;
제 3 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 3 전기 저항기에서 제 3 홀 센서의 제 3 신호의 제 3 신호 레벨을 감소시키는 감소 단계;
중심점에 감소된 신호 레벨들의 평균값을 제공하는 제공 단계; 및
평균값을 이용해서 홀 센서들에서의 전기 결함 및/또는 검출된 자계의 위치 및/또는 배향을 검출하는 검출 단계.
상기 방법은, 추가의 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 추가 전기 저항기에서 추가 홀 센서의 추가 신호의 하나 이상의 추가 신호 레벨이 감소되는, 하나 이상의 추가 감소 단계를 포함할 수 있다.
홀 센서의 신호란, 전기 신호를 의미할 수 있다. 신호는 홀 센서에서 자계의 자속의 세기에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 신호는 아날로그 또는 이진으로 주어질 수 있다. 신호가 이진으로 주어진다면, 신호는 홀 센서에서의 자속이 임계값보다 더 큰지 또는 더 작은지의 여부를 나타낼 수 있다. 이진 신호는 히스테리시스를 포함할 수 있다. 히스테리시스에 의해, 자속이 상승할 경우의 임계값은 자속이 감소할 경우의 임계값과 다를 수 있다. 이진 신호는 신호 라인 내 전기 전압일 수 있다. 서로 상이한 2개의 신호 레벨은 2개의 신호 상태를 나타낼 수 있다. 신호 레벨은 전기 저항기에서 감소할 수 있다. 위치란, 자계의 (예컨대 공간상) 위치 또는 방향성을 의미할 수 있다. 배향이란, 자계의 전계 벡터들의 방향을 의미할 수 있다. 평균값은 복수의 감소된 신호 레벨의 합일 수 있으며, 예컨대 고려된 신호 레벨들의 산술 평균을 형성할 수 있다. 진단 유닛에서는 평균값의 레벨을 기초로 자계의 위치가 추론될 수 있는데(또는 자계의 위치를 결정할 수 있는데), 그 이유는 홀 센서들에서의 자속이 자계의 각각의 위치에서 상이하기 때문이다.
제 2 저항기는 제 1 저항기에 대한 제 1 비율을 가질 수 있다. 제 3 저항기는 제 1 저항기에 대해 제 2 비율을 가질 수 있다. 제 1 비율과 제 2 비율은 서로 다를 수 있다. 제 1 비율과 제 2 비율은 고정적으로 사전 설정될 수 있다. 특히 제 2 저항기는 제 1 저항기의 2배의 크기를 가질 수 있다. 제 3 저항기는 제 1 저항기의 4배의 크기를 가질 수 있다. 또한, 대안으로서, 제 3 저항기는 제 1 저항기의 3배의 크기를 가질 수 있다. 등급 분류된 저항값들에 의해, 신호들의 가능한 조합이 상이한 경우 평균값에 대해 여러 가지(예컨대 구별될 수 있는) 기대되는 신호 레벨들이 생긴다. 자계의 상이한 위치들에서 신호들의 상이한 조합들이 규칙적으로 반복되기 때문에, 평균값의 신호 레벨로부터 자계의 위치, 방향성 또는 배향이 추론될 수 있다.
상기 장치는 추가 홀 센서의 추가 신호를 위한 하나 이상의 추가 입력단을 포함할 수 있고, 추가 전기 저항기가 추가 입력단과 중심점 사이에 접속된다. 자계는 3개 이상의 홀 센서에 의해 검출될 수 있다. 더 많은 개수의 홀 센서는 증가된 각도 정확성의 측정을 가능하게 한다. 특히 자계는 5개의 홀 센서에 의해 검출될 수 있다. 홀 센서들은 자계의 둘레에 규칙적으로 배치될 수 있다.
하나 이상의 추가 저항기는 제 1 저항기에 대해 추가 비율을 가질 수 있다. 추가 비율은 제 1 비율 및 제 2 비율과 다를 수 있다. 추가 비율은 고정적으로 사전 설정될 수 있다. 특히 추가 저항기는 제 1 저항기의 6배의 크기를 가질 수 있다. 고정적으로 사전 설정된 비율에 의해, 신호 레벨은, 자계의 위치, 방향성 및/또는 배향에 명확히 할당될 수 있는 하나 이상의 추가 특성 값을 가질 수 있다.
또한, 진단 유닛은, 평균값이 공차 범위보다 크게, 기대되는 평균값 또는 평균값들의 시간 곡선과 차이를 나타낸다면, 홀 센서들에서 전기 결함을 검출하도록 형성될 수 있다. 기대되는 곡선은 사전 설정된 시간 간격 이내에 달성되어야 하는 2개 이상의 목표 값을 가질 수 있다. 평균값이 곡선과 차이를 나타낸다면, 이는 예컨대 하나 이상의 홀 센서의 공급 전압에서 결함을 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 차이는 하나 이상의 신호 라인의 차단 또는 홀 센서의 고장을 나타낼 수 있다. 진단 유닛은, 전기 결함이 검출된다면, 결함 메시지를 제공하도록 형성될 수 있다. 그리고 나서, 결함은 즉시 제거될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 반도체 메모리, 하드디스크 저장 장치 또는 광학 메모리와 같은 기계 판독 가능한 캐리어 상에 저장될 수 있으면서, 만일 해당 프로그램 제품이 컴퓨터 또는 장치에서 실행된다면, 앞서 설명한 실시예들 중 한 실시예에 따르는 방법의 실시를 위해 사용되는, 프로그램 코드를 포함한 컴퓨터 프로그램 제품도 제안된다.
본 발명은 하기에서 첨부된 도면을 참고로 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는, 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 장치의 블록 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는, 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 3은 홀 센서들의 신호들을 위한 신호 모니터링부의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는, 홀 센서들의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 장치의 회로도이다.
도 5는 홀 센서들의 신호들의 신호 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는, 홀 센서들의 신호들의 신호 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예들의 하기 설명에서, 여러 도에 도시되어 있으면서 유사하게 작용하는 소자들에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호들이 사용되며, 상기 소자들의 반복 설명은 생략된다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시예에 따르는, 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 장치(100)의 블록 회로도가 도시되어 있다. 장치(100)는 자계를 검출하기 위한 홀 센서들에 의해 생성된 신호들의 신호 레벨들을 모니터링하도록 형성된다. 장치(100)는 제 1 입력단(102)과, 제 2 입력단(104)과, 제 3 입력단(106)과, 중심점(108)과, 진단 유닛(110)을 포함한다. 제 1 입력단(102)은, 제 1 홀 센서의 제 1 신호를 수신하도록 형성된다. 제 1 입력단(102)과 중심점(108) 사이에는 제 1 전기 저항기(112)가 접속된다. 제 2 입력단(104)은, 제 2 홀 센서의 제 2 신호를 수신하도록 형성된다. 제 2 입력단(104)과 중심점(108) 사이에는 제 2 전기 저항기(114)가 접속된다. 제 3 입력단(106)은, 제 3 홀 센서의 제 3 신호를 수신하도록 형성된다. 제 3 입력단(106)과 중심점(108) 사이에는 제 3 전기 저항기(116)가 접속된다. 진단 유닛(110)은 중심점(108)과 접속된다. 진단 유닛(110)은, 제 1, 제 2 및 제 3 신호로부터 구해진 평균값을 이용해서 검출된 자계의 위치를 검출하도록 형성된다.
도 2에는, 본 발명의 일 실시예에 따르는, 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 방법(200)의 흐름도가 도시되어 있다. 방법(200)에 의해, 자계를 검출하기 위한 홀 센서들에 의해 생성된 신호들의 신호 레벨들이 모니터링된다. 방법(200)은, 제 1 감소 단계(202)와, 제 2 감소 단계(204)와, 제 3 감소 단계(206)와, 제공 단계(208)와, 검출 단계(210)를 포함한다. 제 1 감소 단계(202)에서, 제 1 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 1 홀 센서의 제 1 신호의 제 1 신호 레벨이 제 1 전기 저항기에서 감소된다. 제 2 감소 단계(204)에서, 제 2 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 2 홀 센서의 제 2 신호의 제 2 신호 레벨이 제 2 전기 저항기에서 감소된다. 제 3 감소 단계(206)에서는, 제 3 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 3 홀 센서의 제 3 신호의 제 3 신호 레벨이 제 3 전기 저항기에서 감소된다. 제공 단계(208)에서 감소된 신호 레벨들의 평균값이 중심점에서 제공된다. 검출 단계(210)에서는 평균값을 이용해서 홀 센서들에서의 전기 결함 및/또는 검출된 자계의 위치가 검출된다.
도 3에는, 3개의 홀 센서(302, 304, 306)의 신호들을 위한 신호 모니터링부(300)의 회로도가 도시되어 있다. 신호 모니터링부(300)는 신호 라인들(308, 310, 312)을 통해 홀 센서들(302, 304, 306)과 접속된다. 홀 센서들(302, 304, 306)은, 이진 신호들을 제공하도록 형성된다. 홀 센서들(302, 304, 306)은 전압 공급부(314)로부터 공급 전압을 공급받는다. 신호 모니터링부(300) 내에서 신호 라인들(308, 310, 312)은 다이오드들(316, 318, 320)을 통해 공통 출력단(322)으로서의 분압기와 접속된다. 다이오드들(316, 318, 320)은, 홀 센서들(302, 304, 306)의 신호가 다이오드들(316, 318, 320)의 차단 전압보다 더 낮은 전압을 가지면, 홀 센서들(302, 304, 306)의 신호를 차단한다. 차단 전압은 공급 전압보다 더 낮다.
전기 모터들, 즉 직류 모터들뿐 아니라 전자 정류식 (EC) 모터들의 구동 시, 로터의 위치 검출을 위해 홀 센서들이 사용될 수 있다. 여기서 EC 모터들의 경우, 모터당 3개의 홀 신호 라인은 충분한 정확성을 가능하게 한다. 상기 홀 신호 라인들은 디지털 신호 패턴을 통해 1회의 전기 회전 이내에 로터의 위치를 지시한다. 그에 따라, 홀 신호가 3개인 경우, 홀 신호 비트 패턴이 일정하게 유지되는 60°의 전기 분해능이 주어진다. 위치 검출을 위한 전자 제어 유닛(ECU) 내부에서의 디지털 평가 외에도, 상기 신호들은, 아날로그 홀 신호 진단을 가능하게 하기 위해, 논리 연산될 수 있다[다이오드들(316, 318, 320)을 통한 논리합 연산]. 상기 유형의 회로(300)에서는, 홀 신호들의 공급 전압이 타당한 범위 이내에 있는지의 여부가 진단된다.
도 4에는, 본 발명의 일 실시예에 따르는, 홀 센서들(302, 304, 306)의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 장치(100)의 일부분의 회로도가 도시되어 있다. 홀 센서들(302, 304, 306)과 신호 라인들(308, 310, 312)은 도 3의 도시에 상응한다. 도 3과 다르게, 신호 라인들(308, 310, 312)은 저항기들(112, 114, 116)을 경유하여 중심점(108)을 통해 공통 출력단(322)과 접속된다. 본 실시예에서, 저항기들(112, 114, 116)은 상이한 저항값들을 갖는다. 이 경우, 제 2 저항기(114)는 제 1 저항기(112)의 2배의 크기를 갖는다. 제 3 저항기(116)는 제 1 저항기(112)의 4배의 크기를 갖는다. 출력단(322)과 접속된 진단 유닛은 여기에 도시되어 있지 않다.
여기서 제시된 해결책을 통해, 모터당 하나의 아날로그 측정 채널의 사용을 유지하면서 홀 신호 연산의 매칭에 의해 진단 가능성이 확장되며, 그에 따라 더욱 철저한 진단 가능성들이 제공될 수 있다.
여기에 제시된 해결책에서는, 특히 서로 비례하는 저항 네트워크(112, 114, 116)가 홀 위치 신호들의 연산을 위해 사용된다. 그럼으로써 센서 공급 전압 진단 외에도 추가로 위치 진단이 실시될 수 있는데, 그 이유는 6개의 비트 패턴 상태 각각에, 저항기들(112, 114, 116)과의 결선을 통해, 고정된 아날로그 전압 값이 할당되기 때문이다. 정류 정확성에 대한 요건이 낮을 경우(예컨대 낮은 회전 속도를 갖는 모터의 경우) 3개의 디지털 신호의 디지털 판독 입력이 생략될 수 있으며, 그 대신 여기에 제시된 특별한 저항 네트워크(112, 114, 116)를 이용한 아날로그 판독 입력만이 사용될 수 있다. 그럼으로써 컴퓨터 입력 포트들이 절감될 수 있고, 더 소형이면서 더 경제적인 파생물들이 사용될 수 있다.
서로 비례(R, 2*R, 4*R)하는 저항기들(112, 114, 116)로 도 3의 다이오드들을 대체함으로써, 그리고 아날로그 입력단(322)에서 도 3에 도시된 분압기를 제거함으로써, 진단 가능성은 실질적으로 확장된다.
도 5에는, 홀 센서들의 신호들(500, 502, 504)의 신호 곡선이 도시되어 있다. 신호들(500, 502, 504)은 2개의 상태를 취할 수 있는 이진 신호이다. 신호들(500, 502, 504)은 제 1 상태에서 낮은 신호 레벨을, 그리고 제 2 상태에서는 높은 신호 레벨을 가질 수 있다. 이 실시예에서, 낮은 신호 레벨은 접지 전위이고, 높은 신호 레벨은 홀 센서들의 공급 전압이다. 홀 센서(500, 502, 504)에서의 자속이 임계값보다 더 낮으면, 홀 센서(500, 502, 504)의 신호는 낮은 신호 레벨을 갖는다. 자속이 임계값보다 더 높으면, 신호(500, 502, 504)는 높은 신호 레벨을 갖는다. 이 실시예에서, 신호 레벨들 간의 전환은 홀 센서에서 자속의 부호의 반전을 나타낼 수 있다. 신호들(500, 502, 504)은 신호 흐름도에 360°의 각도에 걸쳐, 또는 2개의 π에 걸쳐 도시되어 있다. 각도는 전기 모터의 로터의 각도 위치를 나타내고, 그에 따라 로터와 함께 회전하면서 자속을 야기하는 자계의 각도 위치를 나타낸다. 신호들(500, 502, 504)은 각각 180°에 걸쳐 낮은 신호 레벨을 갖고, 후속하여 180°에 대해 높은 신호 레벨로 전환된다. 이어서 신호들은 후속하는 회전에 대해 다시 낮은 신호 레벨로 전환된다. 여기서 3개인 홀 센서들은 전기 모터 내에서 상호 간에 120°의 각도 오프셋으로 배치된다. 그에 따라 신호들(500, 502, 504)도 마찬가지로 상호 간에 120°의 각도 오프셋을 갖는다. 그로부터 신호들(500, 502), 504) 각각은 60°의 각도 오프셋으로 신호 레벨들 간의 전환을 나타내게 된다. 따라서, 이 실시예에서, 각도 검출의 정확성은 60°로 제한된다. 3개의 신호(500, 502, 504)의 아래에는 공급 전압의 미미하게 감소된 신호 레벨(506)이 도시되어 있으며, 이 신호 레벨은 360° 전체에 걸쳐 일정하게 유지된다. 도 3에서처럼 다이오드들을 통한 모니터링 시에 신호(506)는 출력단에 인가될 것이다. 이를 위해, 3개의 홀 신호 경로(500, 502, 504)는 제어 장치 내부적으로 3개의 다이오드를 통해 논리 연산되고 후속하는 분압기를 경유하여 아날로그 입력단을 통해 검출된다. 이 경우, 아날로그 입력단에 인가된 전압(506)은 다이오드 플럭스 전압을 제외한 홀 신호 공급 전압에 상응한다. 그럼으로써, 센서들이 컴퓨터의 디지털 입력단에서 개별 홀 에지들(hall edge)의 비-검출을 초래할 수도 있는 부족 전압을 공급받는지의 여부가 검출된다.
도 6에는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 홀 센서들의 신호들(500, 502, 504)의 신호 흐름도가 도시되어 있다. 홀 센서들의 신호들은 도 5의 신호들에 상응한다. 신호들(500, 502, 504) 아래에는, 여기에 제시된 해결책에 따르는, 모니터링하기 위한 장치의 출력 신호(600)가 도시되어 있다. 출력 신호(600)는 6개의 상이한 신호 레벨을 포함한다. 출력 신호(600)는 각각 여러 가지 저항기들에 의해 약화된 3개의 신호(500, 502, 504)의 신호 레벨들의 조합으로부터 생성된다. 이 실시예에서, 제 1 신호(500)의 제 1 신호 레벨은 제 1 저항기(R)에 의해 약화된다. 제 2 신호(502)의 제 2 신호 레벨은 제 1 저항기(R)의 2배의 크기를 가진 제 2 저항기(2*R)에 의해 약화된다. 제 3 신호(504)의 제 3 신호 레벨은 제 1 저항기(R)의 4배의 크기를 가진 제 3 저항기(4*R)에 의해 약화된다. 신호들(500, 502, 504)의 120°의 각도 오프셋에 의해, 여기서는 각각 60°마다 출력 신호(600)의 신호 레벨의 변동이 발생한다. 신호들(500, 502, 504) 중 각각 하나의 신호만이 특정 각도 위치에서 변동하기 때문에, 출력 신호(600)의 신호 레벨에 대해, 각각 저항기들에 의해 결정된 레벨이 출력 신호(600)에 가산되거나, 또는 출력 신호(600)에서 감산된다.
이 실시예에서, 제 1 신호(500)는 0도일 때 낮은 신호 레벨에서 높은 신호 레벨로 전환된다. 제 2 신호(502)는 낮은 신호 레벨로 유지되고 제 3 신호(504)는 높은 신호 레벨로 유지된다. 그럼으로써 출력 신호(600)의 신호 레벨은 제 3 신호(504)의 결과인 최소 신호 레벨(602)에서 두 번째로 높은 신호 레벨(604)로 증가한다. 두 번째로 높은 신호 레벨(604)은 제 1 신호(500)와 제 3 신호(504)의 조합의 결과이다. 60°의 각도 위치에서, 제 3 신호(504)는 높은 신호 레벨에서 낮은 신호 레벨로 전환된다. 제 1 신호(500)는 높은 신호 레벨로 유지되고 제 2 신호(502)는 낮은 신호 레벨로 유지된다. 그럼으로써 출력 신호(600)의 신호 레벨은 제 1 신호(500)만의 결과인 세 번째로 높은 신호 레벨(606)로 떨어진다. 120°의 각도 위치에서, 제 2 신호(502)는 낮은 신호 레벨에서 높은 신호 레벨로 전환된다. 제 1 신호(500)는 높은 신호 레벨로 유지되고 제 3 신호(504)는 낮은 신호 레벨로 유지된다. 그럼으로써 출력 신호(600)의 신호 레벨은 제 1 신호(500)와 제 2 신호(502)의 결과인 최고 신호 레벨(608)로 상승한다. 180°에서 제 1 신호(500)는 높은 신호 레벨에서 낮은 신호 레벨로 전환된다. 제 2 신호(502)는 높은 신호 레벨로 유지되고 제 3 신호(504)는 낮은 신호 레벨로 유지된다. 그럼으로써 출력 신호(600)는 제 2 신호(502)만의 결과인 두 번째로 낮은 신호 레벨(610)로 떨어진다. 240°의 각도 위치에서, 제 3 신호(504)가 높은 레벨로 전환된다. 제 1 신호(500)는 낮은 신호 레벨로 유지되고 제 2 신호(502)는 높은 신호 레벨로 유지된다. 그러므로 출력 신호(600)의 신호 레벨은 세 번째로 낮은 신호 레벨(612)로 상승한다. 300°에서, 제 2 신호(502)가 높은 신호 레벨에서 낮은 신호 레벨로 전환된다. 제 1 신호(500)는 낮은 신호 레벨로 유지되고, 제 3 신호(504)는 높은 신호 레벨로 유지된다. 그럼으로써 출력 신호(600)의 신호 레벨은 최저 신호 레벨(602)로 떨어진다. 360° 또는 0도에서, 상기 시퀀스가 다시 개시된다. 6개의 신호 레벨(602, 604, 606, 608, 610, 612)을 통해, 자계의 1회의 완전한 회전의 각각의 각도 범위에는, 분명하게 검출될 수 있는 출력 신호(600)의 특정 신호 레벨 또는 그 값이 할당된다.
기계의 1회의 전기 회전 동안 6개의 스위칭 상태 이내에 항상 하나 이상의 홀 입력단이 접지 전위에 위치하고 하나 이상의 추가 입력단이 항상 홀 신호 공급 전위에 위치한다. 그럼으로써 3개의 홀 경로(500, 502, 504)에 대한 상이한 저항기 결선을 기초로, 분압기 비율이 1회의 전기 회전 이내의 총 6개의 비트 패턴 상태에 대해 서로 구별되는, 분압기가 제공된다. 그럼으로써 홀 신호 센서 공급을 이용한 홀 신호들의 공급을 기초로 6개의 이산 전압 레벨(602, 604, 606, 608, 610, 612)이 생성되며, 이들 전압 레벨은 각각의 홀 신호 비트 패턴에 명확히 할당되며, 그에 따라 1회의 전기 회전 이내에 로터의 위치에 할당된다.
여기에 제시된 분압기 저항기들(R5, R15 = 2*R5 및 R25 = 4*R5)의 레이아웃의 경우, 가용 전압 범위의 최적의 분배가 제공된다. 감소된 홀 신호들의 각각의 스위칭 상태에 대한 정확한 전압 값은 기대되는 곡선(600)에 조합될 수 있다.
정류 정확성(홀 에지에서부터 실제 정류까지의 시간 오프셋)에 대해 낮은 요건을 갖는 시스템의 경우, 3개의 디지털 입력단을 이용한 홀 신호들(500, 502, 504)의 인터럽트 처리가 생략될 수 있고 단 하나의 아날로그 입력단과 상응하는 고주파의 샘플링으로 대체될 수 있다. 그럼으로써 더 간단하면서도 더 경제적인 컴퓨터 파생물이 사용될 수 있다.
정류의 가능성 외에도, 상기 아날로그 입력단을 통해 결함이 진단될 수 있다. 예컨대 홀 센서 공급의 초과 전압/부족 전압이 검출될 수 있다. 이 경우, 이산 전압 레벨들은 타당한 범위를 벗어날 수도 있다. 마찬가지로 타당성이 없는 홀 신호들, 다시 말하면 3회의 High 신호 또는 3회의 Low 신호가 검출될 수 있는데, 그 이유는 이 경우 전압 레벨(600)이 일정하게 센서 공급 레벨 또는 접지 전위에 놓일 수 있기 때문이다. 또한, 홀 센서의 고장은 예컨대 센서 공급 전압 또는 접지에 대한 폐쇄에 의해 검출될 수 있다. 이 경우, 1회의 전기 회전 이내에 이산 전압 값들(602, 604, 606, 608, 610, 612) 중 하나의 전압 값이 접지 또는 센서 공급 레벨에 위치할 수도 있다. 상이한 신호 레벨들은 오실로스코프 측정을 통해 쉽게 검출될 수 있다.
여기에 제시된 위치 검출은, 전기 기계의 로터의 위치가 디지털 홀 신호들에 의해 검출되는 모든 시스템에 적용될 수 있다. 이 경우, 모터가 EC 모터인지 또는 DC 모터인지의 여부는 중요하지 않다. 예컨대 36°의 전기 분해능이 달성될 수 있는 5개의 홀 센서의 사용처럼 분해능이 더 높은 시스템들의 경우, 진단 회로가 상응하게 확장되고 마찬가지로 사용될 수 있다. 5배 홀 시스템의 경우, 분압기 저항기들의 상호 간 비율은 R5, R15 = 2*R5, R25 = 3*R5, R35 = 6*R5 및 R45 = 6*R5일 수 있다.
설명되고 도면들에 도시된 실시예들은 예시로서만 선택된 것이다. 여러 가지 실시예들은 전체가 또는 개별 특징들과 관련하여 서로 조합될 수 있다. 또한, 일 실시예는 추가 실시예의 특징들에 의해 보완될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 방법 단계들은 반복해서 실시될 수 있을 뿐 아니라, 설명한 순서와 다른 순서로도 실시될 수 있다.
일 실시예가 제 1 특징과 제 2 특징 사이에 "및/또는" 접속어를 포함한다면, 이는 상기 실시예가 일 실시 형태에 따라서 제 1 특징뿐 아니라 제 2 특징도 포함하며, 추가 실시 형태에 따라서는 제 1 특징만, 또는 제 2 특징만을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 장치
102 제 1 입력단
104 제 2 입력단
106 제 3 입력단
108 중심점
110 진단 유닛
112 제 1 전기 저항기
114 제 2 전기 저항기
116 제 3 전기 저항기
200 방법
202 제 1 감소 단계
204 제 2 감소 단계
206 제 3 감소 단계
208 제공 단계
210 검출 단계
302 제 1 홀 센서
304 제 2 홀 센서
306 제 3 홀 센서
500 제 1 신호
502 제 2 신호
504 제 3 신호
600 평균값

Claims (8)

  1. 자계를 검출하기 위한 홀 센서들(302, 304, 306)에 의해 생성된 신호들(500, 502, 504)의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 장치(100)에 있어서,
    상기 장치(100)는 적어도
    제 1 홀 센서(302)의 제 1 신호(500)를 위한 제 1 입력단(102)으로서, 제 1 전기 저항기(112)가 상기 제 1 입력단(102)과 중심점(108) 사이에 접속되는, 상기 제 1 입력단(102)과,
    제 2 홀 센서(304)의 제 2 신호(502)를 위한 제 2 입력단(104)으로서, 제 2 전기 저항기(114)가 상기 제 2 입력단(104)과 상기 중심점(108) 사이에 접속되는, 상기 제 2 입력단(104)과,
    제 3 홀 센서(306)의 제 3 신호(504)를 위한 제 3 입력단(106)으로서, 제 3 전기 저항기(116)가 상기 제 3 입력단(106)과 상기 중심점(108) 사이에 접속되는, 상기 제 3 입력단(106)과,
    상기 중심점(108)과 접속되며, 상기 제 1 신호(500), 상기 제 2 신호(502) 및 상기 제 3 신호(504)로부터 구해진 평균값(600)을 이용해서 검출된 자계의 위치 및/또는 배향을 검출하도록 형성된 진단 유닛(110)을 포함하는, 신호 레벨의 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 저항기(114)는 상기 제 1 저항기(112)에 대해 제 1 비율을 갖고, 상기 제 3 저항기(116)는 상기 제 1 저항기(112)에 대해 제 2 비율을 가지며, 상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율은 서로 다른, 신호 레벨의 모니터링 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 추가 홀 센서의 추가 신호를 위한 하나 이상의 추가 입력단이 제공되고, 추가 전기 저항기가 상기 추가 입력단과 상기 중심점(108) 사이에 접속되는, 상기 하나 이상의 추가 입력단을 포함하는 신호 레벨의 모니터링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가 저항기는 상기 제 1 저항기(112)에 대해 추가 비율을 갖고, 상기 추가 비율은 상기 제 1 비율 및 상기 제 2 비율과 다른, 신호 레벨의 모니터링 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진단 유닛(110)은, 상기 평균값(600)이 공차 범위보다 크게, 기대되는 평균값(600) 또는 평균값들(600)의 곡선과 차이를 나타낸다면, 상기 홀 센서들(302, 304, 306)에서 전기 결함을 검출하도록 형성되는, 신호 레벨의 모니터링 장치.
  6. 자계를 검출하기 위한 홀 센서들(302, 304, 306)에 의해 생성된 신호들(500, 502, 504)의 신호 레벨들을 모니터링하기 위한 방법(200)에 있어서,
    상기 방법(200)은
    제 1 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 1 전기 저항기(112)에서 제 1 홀 센서(302)의 제 1 신호(500)의 제 1 신호 레벨을 감소시키는 감소 단계(202)와,
    제 2 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 2 전기 저항기(114)에서 제 2 홀 센서(304)의 제 2 신호(502)의 제 2 신호 레벨을 감소시키는 감소 단계(204)와,
    제 3 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 제 3 전기 저항기(116)에서 제 3 홀 센서(306)의 제 3 신호(504)의 제 3 신호 레벨을 감소시키는 감소 단계(206)와,
    중심점(108)에서 감소된 신호 레벨들의 평균값(600)을 제공하는 제공 단계(208)와,
    상기 평균값(600)을 이용해서 상기 홀 센서들(302, 304, 306)에서의 전기 결함 및/또는 검출된 자계의 위치 및/또는 배향을 검출하는 검출 단계(210)를 포함하는, 신호 레벨의 모니터링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 추가 감소된 신호 레벨을 획득하기 위해, 추가 전기 저항기에서 추가 홀 센서의 추가 신호의 추가 신호 레벨을 감소시키는 하나 이상의 추가 감소 단계를 포함하는 신호 레벨의 모니터링 방법.
  8. 프로그램 제품이 장치에서 실행될 때 제 6 항 또는 제 7항에 따른 방법을 실시하기 위한 프로그램 코드를 포함한 컴퓨터 프로그램 제품.
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