KR19990022678A

KR19990022678A - 인접 필드 효과 또는 자기 효과를 사용하여 대상물의 근접 또는위치를 감지하기 위한 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR19990022678A
Application number: KR1019970709119A
Authority: KR
Inventors: 피터 유 울프; 마샬 이 쥬니어 스미쓰
Original assignee: 피터 유 울프; 마샬 이 쥬니어 스미쓰
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 1999-03-25
Also published as: EP1164357A2; JPH11507132A; WO1996041134A3; DE69624142D1; EP0880679A2; EP0880679B1; AU7234696A; WO1996041134A2; AU701854B2; DE69624142T2; US5670886A

Abstract

본 발명은 인접 필드 효과 또는 자기 효과를 이용하여 물체의 접근을 감지하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 센서 칩은 많은 수의 감지 엘리먼트를 수용하도록 설계된다. 전자기 센서에서, 무선 주파수 에너지는 안테나로 유입된다. 상기 안테나는 물체의 표면을 차징시키기 위하여 상기 무선 주파수 에너지를 방출한다. 물체의 위치가 변화될 때, 인접 필드 효과 때문에 안테나의 임피던스가 변화한다. 이러한 임피던스 변화가 검출되어 물체의 이동을 나타내게 한다. 자기 센서에서, 감지 엘리먼트는 센서에 대하여 직각으로 배치되어 센서 직경 사이에 작은 표면적을 제공하도록 한다. 검출될 물체를 차징시키는 자석은 센서를 밀봉하는 부분으로서 제조된다. 상기 센서 장치는 누설이 되지 않는 센서를 제공하도록 벽에 삽입된다.

Description

인접 필드 효과 또는 자기 효과를 사용하여 대상물의 근접 또는 위치를 감지하기 위한 방법 및 그 장치

위치 센서는 일반적으로 대상물의 실제 위치를 결정하는데 사용되는 반면, 근접 센서는 대상물이 특정 점 또는 위치를 지나 이동할 때를 결정하는데 사용된다. 다수의 근접 센서는 여러 물리적 또는 전기적 특성에 반응하는 것으로 종래 기술에 공지되어 있다. 이전에 개시된 자기 근접 센서는 타겟이 철금속 또는 자기 금속으로 구성되고 센서가 타겟에 대해 정확하고 가까운 거리에 배치될 것을 요구한다. 이런 센서는 타겟과 센서에 아주 근접하여 타겟의 이동과 다른 대상물의 이동을 구별할 수 없다. 이전의 디바이스는 가까운 거리의 연장된 범위에서 작은 대상물을 감지하도록 디자인되지 않고, 일반적으로 부피가 크고 고가이다.

용량적이고 광학적인 근접 센서는 다소의 혼탁 가스 또는 대부분의 액체를 통해 동작한다. 현재 전자기 센서는 도플러 효과를 사용하고 소정 시간 동안 느리게 이동하거나 한 위치에 잔류하는 대상물의 근접을 검출할 수 없다. 초음파 센서는 기계류를 동작할 때와 같은 음향 노이즈가 우세한 환경에서 동작할 수 없다.

감지 소자

감지 소자는 센서와 타겟 사이의 거리를 나타내는, 아마 이것에 비례하는 전기 신호를 발생한다. 접촉형의 감지 소자는 일반적으로 타겟에 물리적으로 접속된다. 일반적으로 3가지 형태의 비접촉 감지 소자: 자기 타겟의 위치 변화에 의해 초래되는 관련 자속 밀도를 측정하는 자기 형태, 타겟이 이동할 때 변화하는 타겟의 캐패시턴스 또는 인덕턴스와 같은 전기적 특성의 변화를 감지하는 전기적 타입, 및 광자의 흐름을 발생하여 광자가 타겟 및 반대로 이동하는데 걸리는 시간을 측정하는 광학 형태가 있다.

접촉형 근접 센서는 일반적으로 타겟이 빨리 이동하거나 타겟이 물리적으로 센서에 접속될 수 없는 응용, 이를테면 대상물이 회전하는 모니터링에 부적절하다.

많은 근접 센서는 대부분의 기계가 자기 재료로 제조되는 밸브 또는 기어를 가지기 때문에 자기 감지 소자를 사용한다. 타겟은 일반적으로 자석과 피팅될 수 있고, 또는 자기화될 수 있다. 센서는 그것을 타겟 자석으로부터의 자속의 자기 라인이 자기 감지 소자를 통과하도록 하는 위치에 배치함으로써 적용된다. 자속 밀도는 타겟의 거리에 반비례하므로 타겟과 센서 사이의 거리에 대한 직접 함수이다.

타겟은 자석이 타겟에 마주하는 감지 소자 뒤에 배치된다면 자기화될 필요는 없다. 타겟이 더가깝게 이동할 때 그것은 자속 밀도를 집중시키려는 경향이 있고, 타겟이 멀리 이동할 때 그것은 자석이 타겟에 부착될때와 동일한 방식으로 감지 소자 양단을 절단하여 자속의 자기 라인을 분리할 것이다. 종래의 자기 근접 센서는 센서 팩키지의 개별 컴포넌트로서 자석을 배치하고, 그러므로 부피가 크고 제조하기에 상대적으로 고가이다.

칩에서 실현될 수 있는 2가지 형태의 자기 감지 소자, 즉 홀(hall) 소자와 자기 저항이 있다. 홀 소자는 자기 저항 보다 덜 민감하고 그러므로 더큰 타겟을 위해 사용된다.

자기 감지 소자는 양호한 동작을 위해 자석의 자기 극성에 평행하게 배치되어야 한다. 이것은 자속의 자기 라인이 직각으로 자기 감지 소자를 관통하도록 하고 자기 감지 소자로부터의 최대 신호를 유도한다. 자기 감지 센서 소자로부터의 신호는 자석에 대한 거리에 반비례하는 아날로그 전압이다. 종래의 자기 센서에서 감지 소자는 통상 신호 조절기와 감지 소자가 칩의 동일 표면 상에 있도록 신호 조절기와 같이 동일한 칩 상에 제조된다. 신호 조절기는 통상 감지 소자보다 여러 배 더 크다. 그러므로 칩의 표면적은 주로 신호 조절기의 크기에 의해 결정된다. 자기 감지 소자는 자계내에 배치되어 그것을 가로지르는 자기 라인 힘이 칩의 평면에 수직이되어야 한다. 또한 신호 조절기가 동일 평면 상에 배치되기 때문에, 센서의 직경은 대부분 신호 조절기가 차지하는 면적에 의해 결정된다.

전기적 감지 소자는 일반적으로 3가지 형태: 용량성, 유도성 및 레이저 원리에 기초된 형태로 분류된다. 용량성 형태는 캐패시터의 한 플레이트를 형성하는 반면, 타겟은 다른 플레이트를 형성한다. 타겟이 접근할 때, 캐패시턴스는 증가하고, 타겟이 멀리 이동할 때 캐패시턴스는 감소한다. 상기 센서는 조합된 타겟과 센서 캐패시터 플레이트의 캐패시턴스에 의존하는 주파수를 가지는 발진기를 포함한다. 상기 출력은 일반적으로 타겟 거리에 비례하는 선형 출력이다. 사용된 캐패시터는 꽤 커야하고, 센서 직경이 약간 클 것을 요구한다. 또한 용량성 감지 소자는 캐패시턴스에 영향을 미치는 유체에 의해 둘러싸여질 수 없고, 다른 이동 대상물에 아주 근접하여 있을 수 없다.

유도형 감지 엘리먼트는 센서내의 인덕터에 대한 인덕턴스를 변조하기 위하여 타겟의 전자기 특성을 사용한다. 상기 센서내의 발진기는 좁은 범위의 인덕턴스에서만 발진하도록 디자인된다. 인덕턴스가 임계점 이상으로 변화하도록 타겟이 이동할 때, 상기 회로는 발진을 중지한다. 그러므로 유도적 감지 소자의 출력은 2개의 전압 레벨 중 하나인데, 하나의 레벨은 타겟이 아주 근접하여 있지 않을 때이고, 다른 레벨은 발진이 중지하도록 타겟이 센서에 충분히 가깝게 이동할 때이다. 유도적 감지 엘리먼트는 통상 분리된 인덕터를 신호 조절기 칩에 부착함으로써 실현된다. 이것은 아주 크고, 신뢰할 수 없으며, 고가인 센서를 제조한다. 이러한 유형의 감지 소자는 또한 자기 입자를 포함하는 유체에 의해 영향을 받으며 타겟과 기타 가까운 이동 물체를 구별할 수 없다.

레이더-유형 감지 소자는 일반적으로 타겟까지의 거리를 결정하기 위해 전자기 에너지를 전달하고 반사된 에너지를 모니터링한다. 이러한 감지 소자는 도플러 효과에 의거하며, 여기서 반환 에너지의 상대 주파수는 타겟의 속도에 의해 변조된다. 타겟이 감지 소자를 향해 이동함에 따라, 반환된 주파수는 점차 증가한다. 타겟이 이동하여 멀어짐에 따라, 반환된 주파수는 감소한다. 타겟이 여전히 움지이지 않거나 매우 느리게 이동한다면, 반환된 주파수는 동일하거나 임의의 차이를 검출하는 것이 불가능한 본래의 주파수와 근사하다. 따라서, 도플러-유형 레이더 감지 소자는 임의의 시간 동안 하나 이상의 위치에 있는 물체의 근처를 모니터링하는 데 적절치 못하다. 종래의 레이더 감지 소자는 일반적으로 인쇄회로 기판 및 이산 안테나를 이용하여 실현되므로 매우 대형이고, 비교적 신뢰도가 떨어지며 고가이다.

이상적인 자기 감지 소자는 자석이 타겟에 위치될 필요없이 그리고 신호 조절기에 의해 요구되는 표면 영역을 포함하도록 충분히 큰 센서 직경을 필요러 함이 없이 자기 타겟을 감지하여야 한다. 이상적인 전기 감지 소자는 적용하는 데 고비용이 들거나 곤란함이 없이 임의의 기타 이동 물체에 매우 근접하게 임의의 속도로 이동하는 임의의 타겟을 감지하여야 한다.

센서 신호 조절기

근접 센서의 가장 일반적인 사용은 완전 폐쇄, 반 개방 또는 완전 개방과 같은 둘 이상의 프리셋트 위치를 획득할 수 있는 밸브와 같은 물체의 위치 또는 휠 또는 기어와 같은 회전 이동을 추적하는 것이다. 어느 경우에도, 감지 소자로 부터의 신호는 두 개의 탭을 갖춘 휠 및 슬롯 또는 3 개의 위치를 갖춘 밸브에 대해 동일 할 것이다. 근접 센서의 출력은 타겟이 두 프리셋트 지점중의 하나를 초과하여 이동할 때 또는 밸브가 3 개의 프리셋트 위치중의 하나를 획득할 때 발생되는 두 개의 디지털 펄스의 형태이다.

펄스는 탭의 일 측이 센서의 바로 정면에 있도록 일 위치로 휠이 회전할 때 스위치 온 또는 오프된다. 스위칭 포인트는 탭의 측을 따라 선택되는 데 이는 감지 소자 신호가 임의의 주어진 회전 속도에 대해 자신의 최대 비율로 변경하는 위치이기 때문이다. 이것은 히스테리시스의 최소양이 신호 조절기의 펄스 발생 스위칭 컴포넌트에 이용되게 할수 있다. 하나의 펄스는 최장 탭의 측이 센서를 통과할 때 발생되고, 다른 펄스는 중간 길이의 탭의 측이 센서를 통과할 때 발생한다. 두 펄스는 슬롯의 측이 센서의 정면을 통과할 때 턴 오프된다.

펄스 발생은 감지 소자의 출력과 신호 조절기에 저장된 두 개의 소정 기준 전압을 비교하므로써, 그리고 신호가 이들 기준 전압을 통과할 때 펄스를 발생시키므로서 성취된다. 예를들어, 슬롯이 센서의 정면에 있을 때, 신호레벨은 4 볼트이고; 중간 탭이 정면에 있을 때, 신호레벨은 4.5볼트이며; 최장 탭이 정면에 있을 때, 감지 소자는 4.5 볼트를 출력한다. 신호 조절기에 대한 두 개의 스위칭 포인트는 그후 4.25 내지 4.75 볼트로 설정된다. 슬롯과 공유하는 중간 탭의 측이 센서의 정면을 통과하도록 휠이 회전 할 때, 신호 레벨은 4 볼트에서 4.5 볼트로 급격히 변화하며, 제 1 펄스는 4.25볼트를 지남에 따라 발생된다.휠이 더욱 회전함에 따라, 중간 탭과 공유하는 최장 텝의 측은 직접 센서의 정면으로 통과라고, 신호 레벨은 4.5 볼트로부터 5 볼트로 변화한다. 제 2 펄스는 그후 신호레벨이 4.75 볼트로 통과함에 따라 발생된다. 휠이 더욱 회전함에 따라, 슬롯과 공유하는 최장 탭의 측은 통과하고, 신호 레벨은 5 볼트로부터 4 볼트로 급격히 변화한다. 두 펄스는 모두 신호 레벨이 먼저 4.75 볼트를 통과하고 그후 4.25 볼트를 통과함에 따라 연속하여 턴 오프된다.

근접 센서에 따른 가장 큰 문제점은 이들 기준 전압들을 설정할 때 생긴다. 임의의 한 셋트의 센서와 타겟간의 전기적 및 물리적 차이에 기인하여, 신호 레벨은 센서의 임의의 두 응용에서 감지 소자의 임의의 두 셋트로 부터의 신호 레벨은 크게 변할 수 있다. 타겟은 더욱 가까워지거나 또는 더욱 멀어질 수 있고, 더욱 크거나 더욱 작아질 수 있고, 또는 다소의 재료가 센서에 매우 근접하여 위치될 수 있고, 감지 소자 신호 레벨을 상당히 감소시킨다. 신호 조절기의 교정 소자 및 감지 소자의 전기적 특성은 또한 하나의 센서로부터 다음 센서로 변한다. 따라서 신호 조절기는 고정된 기준 전압에 의거할 수 없다. 이것은 주어진 상황을 기초로 각각의 경우에 이들 기준 전압을 발생시켜야 한다. 신호 조절기는 슬롯 그후 최장 탭이 센서의 바로 정면에 있을 때 감지 소자로부터 신호 레벨을 결정하므로써 이들 기준 전압을 설정한다. 이것은 그후 두 극단 간의 차의 1/3 값으로 최저 기준을 설정하고, 이들 극단 간의 차의 2/3 값으로 최고 기준을 설정한다. 이들은 센서 출력이 발생되는 스위칭 포인트가 된다. 4 내지 5 볼트 범위에 대한 상기 예에서, 두 기준은 4.25 내지 4.75 볼트로 설정되고; 따라서 센서 스위치는 탭의 두 측이 만날 때 출력한다.

일반적으로 현재 공지된 센서는 최장 탭 및 슬롯이 두 캐패시터상의 센서의 정면에 있을 때 감지 소자로부터 아날로그 전압을 저장하므로써 또는 레벨을 디지털 형태로 변환하고 디지털 메모리 회로를 기준 레벨을 나타내는 이산 수로 설정하므로써 행해진다. 레벨을 캐패시터에 저장함에 따른 문제점은 두 가지인데; 첫째 문제점은 캐패시터에 저장된 전압이 계속해서 누설되기 때문에 발생하며 따라서 반드시 주기적으로 재저장되어야 한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 신호 조절기는 최장 탭이 센서의 정면에 있을 때 감지 소자로 부터의 신호가 자신의 최대 레벨에 도달할 때 마다 하나의 캐패시터에 그 전압을 저장하고, 슬롯이 정면에 있을 때 신호 레벨이 자신의 최소 값을 획득할 때 다른 캐패시터에 그 전압을 저장한다.

캐패시터는 최장 탭 또는 슬롯이 센서의 정면인 위치로 휠이 또다시 턴 할 때 까지 전하를 보유하도록 충분히 커야만 한다. 대부분의 기계적 물체를 위해 이것은 좀 더 대용량의 캐패시터를 필요로 한다. 집적회로 칩상에서 충분한 시간 주기 동안 이들 전하를 보유하기 위해 충분히 큰 캐패시터를 제조하는 것이 곤란하다. 그러므로 캐패시터는 일반적으로 오프 칩으로 구현되며 신호 조절기에 전기적으로 연결된다. 이것은 제조 단가를 비싸게 만들고, 신뢰도를 감소시키며 큰 크기의 센서가 된다.

캐패시터 기준 방법에 따른 두 번째 문제점은 캐패시터에 저장된 에너지의 계속적인 소실에 의해 생긴다. 따라서 레벨은 반드시 계속하여 재충전되거나, 에너지 소실이 제로이어야 한다. 이 재충전은 감지 소자로 부터의 신호가 자신의 최소 또는 최대에 있을 때, 최장 탭 또는 슬롯이 직접 센서의 정면에 있을 때, 또는 밸브가 완전히 개방 또는 완전히 폐쇄일 때에만 행해질 수 잇다. 휠이 이들 두 위치중의 하나에 있는 동안은 수행될 수 없다. 이러한 목적을 위해, 이 방법에 의해 모니터링되는 물체는 반드시 두 극단 위치중의 하나의 위치로 계속하여 이동하여야 한다. 만일 이것이 임의의 기타 위치에 멈추거나 매우 느리게 이동한다면, 기준전압은 강하할 것이고, 다음 신호는 타겟이 이동을 재개하거나 이동 속도를 증가시킬 때 올바르게 발생될 수 없다.

기준 전압 설정의 두 번째 방법은 디지털 회로를 사용하는 것이다. 이 방법에 따른 문제점은 대량의 전기 회로 구성성분이 균등하고 적절한 정밀도를 얻기 위해 사용되어야 한다. 감지 소자 출력을 디지털화하기 위해 아날로그-디지털 컨버터와, 최대 및 최소 레벨을 저장하기 위해 두 개의 디지털 저장부, 및 레벨 넘버를 전압 레벨로 재변환시키기 위한 디지털-아날로그 컨버터를 필요로 한다. 요구되는 대량의 전기 회로 구성성분은 이 방법을 경제적 및 신뢰적이 못되게 하며, 늘어난 갯수의 구성성분을 수용하도록 비교적 커다란 센서를 필요로 한다.

이상적인 근접 센서 신호 조절기의 주요 과제는 커패시터 또는 디지털 저장시스템의 크기와 비용을 증가시키지 않고 또한 상기 커패시터 또는 디지털 저장시스템의 신뢰성을 향상시키면서, 감지 소자로부터의 다수의 신호 레벨에 대해 기준전압을 설정하는 것이다. 그것은 비록 타겟이 임의의 기간동안 정지할지라도 상기 기준세트를 유지해야 한다.

근접 센서

일반적으로, 자기 감지소자는 전기 감지소자보다 가격이 싸다. 그러나, 모든 타겟이 자기 재료로 만들어질 수없으며, 때때로 자석이 기계에 부적절한 영향을 미칠 수있기 때문에 센서 환경에 자석을 설치하는 것은 비실용적이다. 따라서, 임의의 한 응용에서는 고가의 전기센서가 요구될 수있다. 그러나, 양쪽 경우에, 신호 조절기는 동일해야 한다. 이상적인 근접 센서는 감지소자중 어느 한 형태를 수용할 수 있는 신호 조절기를 제공한다. 일반적으로, 근접 센서는 감지센서 및 신호 조절기 부분이 교환될 수 있는 경제적인 장점을 취하도록 설계되지 않았다.

근접 센서는 일반적으로 비교적 큰 크기 때문에 외부 나사 또는 클램프에 의해 제위치에 고정되도록 설계되었다. 이상적인 근접 센서는 임의의 외부 고정기술을 필요로하지 않는다.

본 발명은 전자 센서를 사용하여, 특히 인접 필드 자기 효과 또는 대상물의 위치 변화로부터 초래하는 자속 밀도의 변화에 응답하는 센서를 사용하여 대상물의 근접을 감지하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

도 1은 센서의 단순화된 블록도.

도 2는 센서의 상세 개략도.

도 3은 직교 감지소자를 가진 센서 칩을 나타낸 도면.

도 4a는 전자기 센서의 부분 평면도.

도 4b는 도 4a에 도시된 센서의 측면도.

도 5는 자기 센서의 부분 평면도.

도 6은 하우징의 벽에 설치된 전자기 센서를 나타낸 도면.

본 발명의 목적은 작은 대상물의 이동을 검출하는 개선된 근접 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 대상물이 자화되거나 이 대상물에 자석이 부착되는 것을 요구하지 않고, 자석재료로 만들어진 대상물의 이동을 모니터링하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반드시 자석재료로 만들어지지 않는 도전표면을 가지는 대상물의 부근을 모니터링하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 타겟 대상물에 매우 근접하게 이동하는 다른 대상물의 효과를 무시하면서 작은 대상물의 부근을 감지하는 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 과도한 양의 구성요소없이 제로이하의 임의의 속도로 이동하는 대상물의 부근을 결정하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 자석재료로 이루어진 대상물을 검출하는 두 개의 자석 감지소자중 하나를 사용하기 위해, 또는 도전표면을 가진 비자기 대상물을 검출하는 전자기 감지소자를 사용하기 위해 저가로 만들어질 수 있는 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 감소된 직경을 가진 근접 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 벽에 단순하고 이동가능하게 고정될 수 있는 센서를 제공하는 것이다.

이들 목적 및 다른 목적은 두 개의 근접 전자 소자를 가진 타겟의 위치를 감지하는 시스템을 포함하는 본 발명에 의해 달성된다. 감지소자는 타겟에 대한 거리의 함수인 신호를 발생시킨다. 신호 조절기는 기준을 미리설정하기 위해 감지소자의 출력을 비교하여, 타겟이 임의의 점을 통해 이동할 때 턴온하는 디지털 펄스를 전송한다.

기어는 다수의 모두 동일한 높이를 가진 기어 이(tooth)를 가지는데, 각각의 이사이에는 동일한 깊이를 가진 슬롯이 배치된다. 휘일은 기어와 유사하나, 하나가 다른 하나보다 긴 두 개의 탭과 함께 고정되며, 속도 뿐만아니라 회전방향을 결정하기 위해 사용된다. 센서는 휘일이 회전할 때 센서로부터 휘일의 구성요소까지의 거리가 가능한 빨리 변화하도록 이들 탭에 인접하게 배치된다. 탭은 서로 다음에 배치되며 각 세트의 두 탭 사이에는 계단상 형식으로 하나의 슬롯이 배치되어, 휘일이 임의의 방향으로 임의의 점을 통해 회전할 때 센서는 먼저 슬롯을 만나고, 그다음에 가장 긴 길이를 가진 탭 및 중간 길이를 가진 탭을 만난다. 휘일이 반대방향으로 회전할 때, 센서는 먼저 슬롯을 만나고, 그다음에 중간길이를 가진 탭 및 가장 긴 길이를 가진 탭을 만난다. 이 때문에, 회전방향은 가장 긴 길이를 가진 탭 또는 중간 길이를 가진 탭이 슬롯이 지나간다음 즉시 뒤따르는 지를 결정함으로써 결정된다.

본 발명은 공통 신호 조절기 칩상에 여러 감지센서중 하나를 위치시켜 전술한 목적들을 달성한다. 센서는 예를들어, 도전 대상물을 감지하는 밀리미터 파(MMWave) 전자기 감지소자, 자기재료로 만들어진 비교적 큰 대상물을 감지하는 홀 소자, 또는 자기재료로 만들어진 비교적 작은 대상물을 검출하는 자기저항을 포함한다. 이 때문에, 센서의 신호 조절부분은 칩으로서 대량 생산되며 임의의 감지소자에 용이하게 적용된다. 이에따라, 동일한 장치는 짧은 셋업 및 요구된 눈금을 가진 임의의 센서를 모니터링하기 위해 사용된다.

본 발명은 센서에 대해 가능한 가장 작은 직경을 가진 타겟과 맞선 가능한 가장작은 표면적을 가진 집적회로 센서 칩을 제공한다. 이것은 칩상에 신호 조절기를 형성한다음, 신호 조절기 칩의 측면상에 자기 감지소자를 위치시키고, 그다음에 감지소자가 타겟과 맞서는 측면상으로 칩을 회전시킴으로써 달성된다. 이 때문에, 센서의 직경은 감지소자를 위해 필요한 크기에 의해 단독으로 결정된다.

본 발명은 타겟이 3개 이하의 대응위치중 하나로 이동할 때 적어도 3개의 개별 신호를 발생시킬 수 있는 신호 조절기를 제공한다. 이것은 기준 전압검출 및 저장 회로에 의해 달성된다. 이 시스템은 대용량 커패시터 및 디지털 저장 기술을 사용하지 않는다. 이 모든 구성요소는 매우 작고, 가격이 싸며 높은 신뢰성을 가진 온칩의 센서이다. 이것은 중간 기간동안 느리게 이동하거나, 또는 한 위치에 머물러 있거나 회전을 멈춘 타겟을 감지할 수있게 한다.

본 발명은 일 실시예에서 전자기 센서의 작용범위를 좁게하는 단방향 안테나를 사용하여, 전자기 센서가 보다 작은 대상물을 감지할 수있게 하며, 또한 다른 근접 대상물의 이동을 무시할 수있게 한다.

본 발명은 센서소자를 보호하기 위해 사용되는 캡슐화 재료의 물리적인 구조를 개시한다. 이렇게 형성된 한 부분은 전자기 근접 센서에 대한 안테나이며 다른 부분은 자기 근접 센서에 사용되는 자석이다.

본 발명은 센서 고리를 만들어, 그것을 단순 홀내에 장착되는 부착수단에 제공하는 방법을 개시한다. 이것은 센서를 부착하는데 필요한 기계가공의 양과 설치 및 제거시간을 최소화한다.

본 발명은 금속 튜브에 결합된 세라믹 콘내에 센서를 삽입하고 이 센서를 고정시키기 위해 전기 커넥터에 튜브를 주형하는 방법을 개시한다. 이 때문에, 센서의 길이는 금속 튜브의 단순 트리밍(trimming)에 의해 필요한 만큼 변화된다.

비록 필연적이지는 않지만, 모든 감지 및 신호 조절소자가 매우 작으면서 가격이 싼 장치내에 패키지되는 단일 집적회로상에 배열되는 것은 바람직하다.

본 발명의 방법은 임피던스를 가진 안테나에 무선주파수 에너지를 방사하는 단계와 이동 대상물을 안테나에 인접하게 배치하는 단계를 포함하여, 안테나의 임피던스는 인접 필드 효과의 결과로써 대상물의 위치의 변화와 함께 변화된다. 인접 필드 효과에 의한 안테나의 임피던스 변화가 검출되어, 대상물의 위치가 변화하는 것을 지시하는 안테나의 임피던스 변화에 응답하여 신호가 제공된다. 따라서, 작은 대상물의 이동은 안테나 인접 필드 효과의 주변에 인접하여 다른 대상물이 이동하기 때문에 오류를 지시하지 않고 검출될 수있다.

본 발명은 장치의 벽내의 제 1 개구부에 센서를 설치하는 장치를 포함하며, 상기 제 1개구부는 탄성재료로 만들어지는 플러그를 포함하며, 상기 플러그는 상기 제 1개구부내에 삽입되고 제 2개구부를 포함하며, 상기 제 2개구부는 상기 플러그내에 삽입되어 있으며 이 플러그를 통해 연장된다. 튜브내에 커넥터를 가진 센서는 제 2개구부내에 삽입되며, 튜브는 다수의 나선형 가시 에지를 가진 커넥터에 결합된 상부를 가진다. 이에 따라 튜브가 제 2개구부내에 삽입될 때 제 1개구부내에 센서를 설치하는 장치는 본 발명의 장치의 벽에 단단하게 피팅되며, 튜브가 회전될 때 제 1개구부내에 센서를 설치하는 장치는 본 발명의 장치로부터 분리된다. 상기 장치는 센서와 벽사이에 누설없는 밀봉을 제공하면서 상기 센서가 상기 벽내에 장착될 수 있게 한다.

본 발명은 타겟의 전체 편위를 나타내는 고 및 저 신호전압을 탐색하여, 전압 분배기 네트워크에 이들 두 전압을 공급하는 네트워크를 더 포함한다. 이때, 적정 퍼센트의 전압이 분압되며, 비교기의 임계전압으로써 사용된다.

본 발명은 도 1-6을 참조로하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.

홀소자 및 자기저항 감지소자는 단순히 자기 감지소자로써 언급될 것이다. 홀소자, 자기저항 및 밀리미터 파 감지소자는 감지소자로써 언급될 것이다. 특정 감지소자는 전체 명칭으로 언급될 것이다.

기본적인 센서동작

도 1은 방향성 속도센서로써 구성되며 센서 모니터(S14)에 접속된 센서(10)의 단순화된 블록도이다. 이 블록도는 슬롯(48)을 가진 타겟 휘일(46), 중간 탭(50) 및 가장 긴 길이를 가진 탭(52)을 도시한다. 본 응용예에서는 센서(10)가 휘일(46)의 방향성 속도를 모니터링하며 두 개의 펄스를 센서 모니터(S14)에 전송한다. 휘일(46)이 센서(10)의 전방에서 회전할 때, 타겟의 임의의 부분은 센서(10)에 근접하여 지나간다. 도시된 바와같이, 휘일(46)이 시계방향으로 회전할 때, 휘일(46)의 가장 근접한 부분은 제 1슬롯(48)이다. 그다음에, 휘일(46)이 회전할 때, 휘일(46)의 가장 근접한 부분은 가장 긴 길이를 가진 탭(52)이다. 그다음에, 휘일(46)이 더 회전할 때, 휘일(46)의 가장 근접한 부분은 중간 길이를 가진 탭(50)이다.

신호는 감지소자(X2)에서 발생되며, 휘일(46)의 가장 근접한 부분과 감지 소자(X2)사이의 거리에 반비례한다. 감지소자(46)로부터의 신호는 가장 긴 길이를 가진 탭(52)이 감지소자(X2)의 정면에서 있을 때 가장 높으며 슬롯(48)이 감지소자(X2)의 정면에 있을 때 가장 낮다. 이 신호는 금속 컨덕터(4A, 4C)를 통해, 그다음에 집적된 컨덕터(2A, 2C) 및 저항(R4, R6)을 통해 차동 증폭기(U2)에 접속된다. 또한, 오프셋 발생기(V4)가 저항(R10)을 통해 차동증폭기(U2)의 부입력에 접속된다. 오프셋 발생기(V4)의 출력은 휘일(46)을 고정하는 기계적인 구조와 같은 휘일(46)이 아닌 다른 대상물의 감지에 의해 또는 휘일(46) 그 자체내에 포함된 재료의 감지에 의해 야기된 감지소자(X2)로부터의 정적 오프셋 신호의 효과를 제거하는데 도움이 된다.

차동증폭기(U2)의 출력은 위치신호(74) 및 휘일(46)과 센서(10)사이의 거리의 함수인 아날로그 신호이다. 가장 긴 길이를 가진 탭(52)이 센서의 정면에 있을 때 신호는 가장 높은 레벨에 있으며, 슬롯(48)이 센서의 정면에 있을 때 신호는 가장 낮은 레벨에 있다. 센서소자의 전력은 저항(R2)을 통해 전원(V2)에 의해 공급된다.

신호 조절기(S8)는 최고점 및 최저점에 있을 때 위치 신호(74)의 값을 결정한다. 신호 조절기(S8)는 가장 긴 탭(52)이 센서의 전방에 있을 때 위치 신호(74) 전압과 동일한 하이 버스(200)상에 전압을 저장한다. 이렇게 저장된 전압은 고 기준치(70)가 된다. 신호 조절기(S8)는 슬롯(48)이 센서의 전방에 있을 때 위치 신호(74) 전압과 동일한 로우 버스(300)상에 전압을 저장한다. 이렇게 저장된 전압은 저 기준치(72)가 된다.

신호 조절기(S8)는 세 개의 동일한 값을 갖는 저항(R22,R24, 및 R26)으로 이루어진 전압 분배 네트워크 전반에 걸쳐 고 기준치(70) 및 저 기준치(72)를 인가한다. 저항(R24) 및 (R26) 사이의 접속점에서의 전압은 저 기준치(72) 및 고 전위치(70) 사이의 전압치의 1/3이며 저 스위치 포인트(68)라 부른다. 이것은 휘일(46)이 회전되어 센서가 슬롯(48)과 공유된 중간 탭(50)측의 바로 전방에 있을 때 위치 신호(74)의 값을 나타낸다. 저항(R22) 및 (R24) 사이의 접속점에서의 전압은 저 기준치(72)와 고 기준치(70) 사이의 전압차의 1/2이며 고 스위치 포인트(66)라 부른다. 이것은 휘일이 회전되어 센서가 중간 탭(50)과 공유된 가장 긴 탭(68)측의 바로 전방에 있을 때 위치 신호(74)의 값을 나타낸다. 저 스위치 포인트(68) 및 고 스위치 포인트(66)는 휘일(46)이 회전할 때 센서(10) 출력이 변화하는 포인트이다.

고 스위치 포인트(66) 및 저 스위치(68)는 각각 비교기(U10, U12)상의 기준 핀에 접속되어 있다. 이들 비교기의 출력은 저항(R30, R34)을 통하여 트랜지스터(Q4,Q6)에 접속되어 있다. 이들 트랜지스터의 콜렉터는 저항(R32, R38)을 통하여 센서 파워에 접속되어 있다. 센서 파워는 신호 저항(R40)을 통하여 파워 서플라이(V12)에 의해 공급된다. 센서 출력 신호(76)는 신호 저항(R40)과 동일한 포인트에서 센서에 접속되어 있다. 센서 출력 신호(76)는 신호 저항(R40)을 통하는 전류에 역비례한다. 센서에 의해 취해진 전류가 증가할 때, 신호 저항(R40)에 걸쳐 강하된 전압은 증가하고 그에 상응하게 출력 신호(76)의 값은 감소한다. 트랜지스터(Q4) 또는 (Q6)이 턴온될 때, 센서(10)의 유효 저항은 감소되고 신호 저항(R40)을 통과하는 전류는 감소되어, 그에 상응하게 출력 신호(76)가 감소된다. 비교기(U10 및 U12)는 슬롯(48)이 센서(10)의 바로 전방에 있을 때 두 트랜지스터(Q4,Q6)가 정상적으로 턴온되도록 접속되어 있다. 트랜지스터(Q4) 또는 (Q6)은 증간 탭(50)이나 가장 긴 탭(52)이 센서의 전방으로 회전할 때 턴오프된다. 이것은 휘일(46)이 센서(10)에 접근할 때 출력 신호(76)의 전압 레벨이 양방향으로 증가되도록 행해진다. 이것은 센서의 출력 조절이 서비스 퍼스날에 의한 액세스하기에 더 용이하게 한다.

슬롯(48)이 센서(10)의 전방으로 회전할 때, 위치 신호(74)는 고 스위치 포인트(66) 및 저 스위치 포인트(68)보다 낮아지며 비교기(U10, U12)는 둘 다 턴온된다. 이것은 스위칭 트랜지스터(Q4,Q6)가 턴온되는 것을 유지시킨다. 저항(R40)을 통과하는 전류는 트랜지스터(Q4,Q6)에 의해 취해진 전류에 부가된 포인트 VCC에 접속된 센서의 성분에 의해 얻어진 전류의 합이다. 휘일(46)이 반시계방향으로 회전할 때, 중간 탭(50)은 센서(10)의 바로 전방 위치로 회전한다. 위치 신호(74)는 저 스위치 포인트(68)보다 더 높은 값으로 상승한다. 비교기(U12)는 턴오프되고 스위칭 트랜지스터(Q6)도 턴오프된다. 제 1 레벨의 전류 펄스는 센서(10)에 의해 취해진 전류로부터 감해지고, 그로인해 출력 신호(76)의 값이 증가된다. 휘일(46)이 계속해서 회전하면, 가장 긴 탭(52)은 센서(10)에 가장 가깝게 된다. 위치 센서(74)는 고 스위치 포인트(66)보다 더 높은 값으로 증가한다. U10이 턴오프하면, 트랜지스터(Q4)가 턴오프된다. 이것은 R40을 통과하는 전류를 감소시키고 출력 신호(76) 값을 증가시킨다.

저항(R32 및 R38)의 값은 같으며, 트랜지스터(Q4, Q6)의 전류 이득은 둘 다 같다. 각 스위칭 트랜지스터(Q4,Q6)이 턴온할 때, 동일한 양의 전류가 신호 저항(R40)을 통하여 흐르게 된다. 비교기(U10)가 턴온할 때 마다 비교기(U12)는 위치 신호(74)가 고 스위치 포인트(66)의 값과 아울러 저 스위치 포인트(68)의 값을 초과하기 때문에 항상 턴온된다는 것을 주지한다. 이것은 가장 긴 탭(52)이 센서의 전방에 있을 때 신호 저항(R40)을 통과하는 전류의 양과 중간 탭(50)이 센서의 전방에 있을 때 취해진 전류의 양을 비교하는 기능을 한다. 가장 긴 탭(52)이 센서의 전방에 있을 때, 비교기(U10,U12)는 둘 다 턴오프된다. 이 상황에서 신호 저항(R40)을 통과하는 전류만이 정상 동작동안에 센서 자체에 의해 얻어진다. 이것이 1mA이고 각 트랜지스터(Q4,Q6)가 1mA를 취할 경우, 센서 출력은 슬롯(48)이 센서의 전방에 있을 때의 3mA로부터 중간 탭(50)이 센서의 전방에 있을 때의 2mA로 이어서 가장 긴 탭(52)이 센서의 전방에 있을 때의 1mA로 변화한다.

출력 펄스의 시퀀스는 a-b-c-a-b-c...이고 여기서 a는 센서(10)가 슬롯(48)과 대면할 때 출력 신호(76)의 값이며, b는 센서(10)가 중간 탭(50)과 대면할 때 출력 신호(76)의 값이고, c는 센서(10)가 가장 긴 탭(52)과 대면할 때 출력 신호(76)의 값이다. 이 시퀀스는 휘일(46)이 반시계방향으로 회전할 때 발생한다. 휘일(46)이 시계방향으로 회전하면, 가장 긴 탭(52)은 슬롯(48)을 따르게 된다. 이어서 출력 펄스의 시퀀스는 a-c-b-c-b...가 된다. 센서 출력에 접속된 모니터링 장치는 펄스 b 또는 c가 휘일(46)의 회전방향을 결정하기 위하여 펄스 a의 방향을 바로 뒤따르는 지를 결정한다.

상세한 신호 조절 동작

도 2는 메인 칩(12); 홀 소자(X2a), 자기저항(X2b), 또는 밀리미터파 칩(X2c)을 포함하는 감지 소자(X2); 신호 조절기(S8); 및 센서 모니터(S14)를 포함하는 센서(10)를 도시한다. 기술한 바와 같이, 신호 조절기(S8)는 고 기준치(70)에 대한 위치 신호(74)의 최대값과 동일한 전압으로 놓고 저 기준치(720에 대해서는 위치 신호의 최소값과 동일한 전압을 놓음으로써 고 스위치 포인트(66) 및 저 스위치 포인트(68)를 발생한다. 이것은 다음과 같이 달성된다.

신호 조절기(S8)는 로직 섹션(S100-S108)을 통해 연결된 비교기(U100-U106), 플립-플롭(U400-U408), 및 버스 드라이브 섹션(S200-S208)을 포함한다. 로직 섹션(S100-S108)은 복수의 인버터(U200-U206) 및 복수의 AND 게이트(U302-U308)를 포함한다. 신호 조절기(S8)는 교정 섹션(S2) 및 리세트 섹션(S4)을 포함한다. 리세트 섹션(S4)은 신호 조절기(S8)의 어떤 사전 세팅을 클리어하는 작용을 하며 파워가 제일 먼저 센서(10)에 인가될 때 동작한다. 교정 섹션(S2)은 신호 조절기(S8)의 동작을 제한하는 작용을 한다. 신호 조절기(S8)는 신호가 교정 섹션(S20에 의해 발생되지 않을 경우 고 기준치(70) 및 저 기준치(72)를 리세트하지 않는다.

교정 섹션(S2) 출력이 인에이블될 때, 신호 조절기(S8)는 위치 신호(74)와 로우 버스(200) 및 하이 버스(300)상에 이미 존재하는 전압을 비교하고 하이 버스(200)가 최고 위치 신호(74)와 매칭할 때 까지 그리고 로우 버스(300) 전압이 최저 위치 신호(74)와 매칭할 때 까지 버스 전압을 필요한 만큼 더 높게 또는 더 낮게 스위칭한다. 신호 조절기(S8)의 동작은 다음과 같다:

파워가 초기에 센서 모니터(S14)에 의해 센서(10)에 공급될 때, 리세트 섹션(S4)의 캐패시터(C4)는 저항(R16)을 통하는 공급 전압 VCC을 충전하기 시작한다. 먼저, 캐패시터(C4)에 걸쳐 강하된 전압은 없으며, 그러므로 R14 및 R16의 접합부에서의 전압은 공급 전압 VCC과 동일하게 된다. 이것은 트랜지스터(Q2)의 베이스상에 공급 전압 VCC을 놓이게 하여, 트랜지스터가 턴온되고 그 콜렉터를 통해 에미터로 공급 전압 VCC이 인가된다. 트랜지스터(Q2)의 에미터는 플립-플롭(U400-U408)의 리세트 핀에 접속되어 있다. 이것은 플립-플롭이 모두 리세트되는 원인이 되어, 플립-플롭(U400-U408)의 모든 Q 출력이 로직 로우 전압으로 된다. 이 로직 로우는 모든 트랜지스터(Q500-Q506) 및 (Q602-Q608)의 베이스에 인가되고 그들을 모두 턴오프시킨다. 트랜지스터(Q500-Q506)의 에미터는 하이 버스(200)에 접속되어 있다. 저항(R18)은 트랜지스터(Q500-Q506)가 모두 오프될 때 하이버스(200)상의 전압이 접지에 걸리도록 한다. 트랜지스터(Q602-Q608)의 에미터는 로우 버스(300)에 접속되어 있다. 저항(R20)은 로우 버스(300)상의 전압을 트랜지스터(Q600-Q608)가 모두 오프될 때 센서 파워 VCC의 값이 되도록 한다. 그러므로 리세트 섹션(S4)은 하이 버스(200)에 이용가능한 최저 전압(접지)을 인가하고 로우 버스(300)에 이용가능한 최고 전압(VCC)을 인가하는 기능을 한다. 캐패시터(C4)는 완전 충전될 때 까지 계속해서 충전한다. 이때 저항(R16)을 통하는 전류는 중단된다. Q2의 베이스에서의 전압은 접지 전위로 되돌아가고, 트랜지스터(Q2)를 턴오프시키고, 플립-플롭(U400-U408)상의 리세트 전압을 디스에이블링한다.

센서 모니터(S14)는 파워-업시에 초기에 센서(10)에 7볼트를 인가한다. 이것은 신호 조절기(S8)가 초기 파워-업 동안과 같이 재교정될 때만 행해진다. 이 7볼트에서의 VCC는 그 상부 단자에 6볼트의 전압을 유지하는 제너 다이오드 Z2에 접속된 저항(R12)의 상부에서 교정 섹션(S2)에 인가된다. 이것은 비교기(U4)+입력 핀에 7볼트의 전압을 인가하고 - 핀에 6볼트의 전압을 인가하는 기능을 한다. 이것은 비교기(U4)의 출력이 VCC의 값 근처의 높은 값이 되게 한다. 이것은 세 개의 입력 AND 게이트(U302-U308)의 중간 입력 핀에 인가된다. 신호 조절기 섹션(S8)은 인에이블된다. PD2 및 PD6은 센서 와이어 본드 패드를 존재한다.

교정 휘일(46)이 최소한 센서(10)의 전방에 슬롯(48)을 그리고 가장 긴 탭(52)을 놓기에 충분하게 회전하여야 한다. 이것은 위치 신호(74)가 최소 및 최대값에 도달하는 것을 허용한다. 위치 신호(74)는 일련의 비교기(U100-108)의 + 입력에 인가된다. 이들 비교기(U100-U108)의 각 드레스홀드 - 입력에는 일련의 전압 기준치(V100-V106)를 포함하는 기준 섹션(S6)으로부터 취해진 전압이 인가된다. 각 기준치는 1볼트의 전압차를 갖는다. 그러므로 각 비교기(U100-108)상의 드레스홀드 전압은 그 이하의 비교기상의 전압보다 1볼트 더 높다. 그 결과, 각 비교기(U100-108)는 입력 신호의 전압이 그 드레스홀드 전압보다 더 높을 때 고출력으로 온 된다.

위치 센서(74) 이하의 드레스홀드 전압을 갖는 모든 비교기들은 온 되고, 위치 센서(74)보다 더 높은 드레스홀드 전압을 갖는 비교기들은 오프될 것이다. 예를 들면, 슬롯(48)이 센서(10)의 전방에 있도록 휘일(46)이 회전할 때, 그리고 이상황에 대하여 2.25볼트의 위치 센서(74)가 제공되면, 비교기(U104) 및 그 이하의 모든 비교기들(U106 및 U108)은 온 되고 이상의 비교기들(U100 및 102)은 오프될 것이다.

각 비교기(U100-U108)의 출력은 로직 색션(S100-S108)으로 간다. 하나의 출력은 로직 섹션중 하나에서 AND 게이트(U302-U308)의 최저입력으로 곧바로 진행한다. 비교기의 다른 출력은 출력이 그 이하의 AND 게이트(U302-U308)의 최고 입력 핀에 접속되어 있는 인버터(U200-U206)로 간다. 비교기(U100)의 출력은 로직 섹션(S100)을 통해 플립-플롭(U400)으로 직접 간다. 단지 하나의 논리 섹션에서 S102-S108은 높은 임의의 AND 게이트(U302-308)에 대해 상부 및 하부 입력일 것이다.

상기 예에 대하여, 2.25 볼트의 신호를 가지고, 비교기(U104)는 온이 되고, U100 및 U102는 오프되고, AND 게이트 U304는 온될 것이다. 비교기(U104) 아래의 비교기(U106 및 U108)는 온이되고, U206 이하의 인버터에 하이 상태를 유도하고, 이것은 AND 게이트(U308)상에 로우 상태를 배정한다. 비교기(U104)상의 어느 비교기도 온되지 않고, 비교기(U100) 출력에 직접적으로 접속된 AND 게이트(U302) 및 플립 플롭(U400)에 대해 로우 상태를 유도한다.

AND 게이트(U302-U308) 어느쪽이 온이든, 상기 AND 게이트의 대응 플립 플롭(U402-U408)의 설정 핀에 고전압을 인가한다. 이것은 높은 Q 출력을 가져오고 레지스터(R500-R506 및 R602-R606)를 통하여 적당한 트랜지스터(Q500-Q506 및 Q602-Q608)를 턴온한다. 트랜지스터(Q500-Q602-Q608) 수집기는 적당한 기준(V100-V106)에 접속된다. 트랜지스터(Q500-Q506)의 에미터는 하이 버스(200)에 접속된다. 트랜지스터(Q602-Q608)의 에미터는 차폐 다이오드(D602-D608)를 통하여 로우 버스(300)에 접속된다. 그 결과는 위치 신호(74)의 레벨을 나타내는 적당한 전압이 하이 버스(200) 및 로우 버스(300)에 전기적으로 스위칭된다. 2.25 볼트의 위치 신호(74) 전압에 대한 상기 실시예에서, 플립 플롭(U404)은 온되고 트랜지스터(Q504 및 Q604)를 인에이블하고, 하이 버스(200) 및 로우 버스(300)상에 2 볼트를 배정한다.

휘일(46)은 가장 긴 탭(52)이 센서(10)의 정면에 직접적으로 있도록 회전을 허용한다. 위치 신호(74)는 가장 높은 값으로 향하고, 신호 레벨이 V100-V106으로부터 적당한 기준 전압 이상으로 상승할 때 적당한 비교기(U100-U108)를 인에이블링한다. 이것은 차례로 적당한 플립 플롭(U400-U408)을 인에이블하고, 트랜지스터(Q500-Q506 및 Q602-Q608)가 하이 버스(200) 및 로우 버스(300)상에 적당한 전압을 배치시키도록 한다. 슬롯(48)이 직접적으로 센서(10)의 정면에 있을 때 적당한 플립 플롭(U400-U408) 이하의 어느 플립 플롭(U400-U408)이 위치 신호(74)의 레벨에 의해 인에이블 되는지 간에 그대로 설정되고, 또한 대응 트랜지스터(Q500-Q506 및 Q602-Q608)를 인에이블한다. 또한, 플립 플롭(U400-U408) 사이의 임의의 플립 플롭(U400-U408)은 슬롯(48)이 센서(10)의 정면에 직접적으로 있을 때, 또한 인에이블된다.

그러므로 임의의 수의 트랜지스터(Q500-Q506 및 Q602-Q608)는 휘일(46)이 슬롯(48)을 배치시키도록 회전할 때 인에이블되고 센서(10)의 앞에서 가장 긴 탭(52)을 인에이블한다. 각각의 트랜지스터(Q500-Q506)는 트랜지스터(Q500-Q506)보다 하이 버스(200)상에 보다 낮은 전압을 배치시키고자 한다. 임의의 두 개의 트랜지스터(Q500-Q506)는 인에이블될 때, 임의의 트랜지스터에 의해 하이 버스(200)상에 배치된 전압은 모든 트랜지스터(Q500-Q506)의 베이스 에미터 접합을 역 바이어스하기 위하여 사용하고, 그것을 디스에이블링한다.

각각의 트랜지스터(Q602-Q608)는 트랜지스터(Q602-Q608) 보다 로우 버스(200)상에서 보다 높은 전압을 배치시키고자 한다. 그러나, 차폐 트랜지스터(Q602-Q608)는 임의의 트랜지스터(Q602-Q608)에 의해 로우 버스(300)상에 배치된 기준 전압에 의해 역바이어스된다. 임의의 두 개의 트랜지스터(Q602-Q608)가 인에이블될 때, 로우 버스(300)상에 배치된 전압은 모든 차폐 다이어드(D602-D608)의 접합을 역 바이어스하기 위하여 사용하고, 임의의 다른 기준 전압을 로우 버스(300)에 인가하는 것을 방지한다.

상기 실시예에서, 가장 긴 탭(52)이 센서(10)의 직접적으로 정면에 있을 때 3.25 볼트의 기준 신호(74)와 하이 버스(200) 및 로우 버스(300)에 이미 인가된 2 볼트를 가정하여, 비교기(U102)는 온 되고 비교기(U100)는 오프된다. AND 게이트(U302)는 인에이블되고, 플립 플롭(U402)을 설정한다. 플립 플롭(U402 및 U404) 양쪽의 Q 출력은 온되고, 트랜지스터(Q502 및 Q504) 및 트랜지스터(Q602 및 Q604)를 턴온 시킨다. 트랜지스터(Q502)는 3 볼트를 하이 버스(200)에 인가할 것이다. 이런 3 볼트는 트랜지스터(Q504)에 의해 인가된 2 볼트보다 높고 베이스 에미터 접합부를 역바이어스할 것이다. 트랜지스터(Q604)는 차폐 다이오드(D604)를 통하여 로우 버스(300)에 2 볼트를 인가하고, 반면 트랜지스터(Q602)는 차폐 다이오드(D602)를 통하여 3 볼트를 인가한다. 차폐 다이오드(D604)를 통하여 인가된 2 볼트는 차폐 다이오드(D602)를 역바이어스할 것이다. 그 결과 가장 긴 탭(52)이 센서(10)의 정면에 있을 때 위치 신호(74)를 나타내는 하이 버스(200)는 3 볼트이고, 슬롯(48)이 센서(10)의 정면에 있을 때 위치 신호(74)를 나타내는 로우 버스(300)는 2 볼트이다.

휘일(46)이 적어도 하나의 슬롯(48) 및 센서(10)의 정면에 하나의 가장 긴 탭(52)을 배치시키기 위하여 회전한후, 센서 모니터(S14)는 센서 공급 전압(VCC)을 5 볼트로 낮춘다. 이것은 캘리브레이트 섹션(S2) 비교기의 + 핀상에 5 볼트를 배치시킨다. 제너(Z2)의 턴오프 지연으로 인해, 6 볼트가 한정된 시간량 동안 U4의 - 핀상에 남는다. 비교기(U4) 출력은 낮아지고, AND 게이트(U302-U308)를 디스에이블링한다. 모든 플립 플롭(U400-U408)이 그대로 설정된다. 하이 버스(200) 및 로우 버스(300)상에 배치된 전압은 위치 신호(74)에 의해 이루어진 가장 높고 가장 낮은 값으로 설정된다. 그 결과 하이 기준(70)은 가장 긴 탭(52)이 센서(10)의 정면에 있을 때 위치 신호(74)의 값과 동일하고, 로우 기준(72)은 슬롯(48)이 센서(10)의 저연에 있을 때 위치 신호(74)의 값과 동일하다. 센서(10)는 캘리브레이트된다. 휘일(46)이 회전할 때, 센서(10) 출력은 요구된 바와같이 변할 것이다.

신호 조절기(S8)는 단지 5개의 전압 탭으로 도시된다; 0, 1, 2, 3, 및 4 V. 다른 응용은 이들 전압에 대하여 다른 수의 기준 및 다른 값을 요구한다. 특히, 높은 선명도는 보다 많은 기준을 요구한다. 또한, 다른 기준 섹션 성분(S8)은 이들 전압을 얻기 위하여 사용된다. 모든 아날로그 스위치 트랜지스터(Q500-Q506 및 Q602-Q608)는 이극으로 도시된다; 그러나, 만약 적당한 값을 통과시키고 가장 높거나 가장 낮은 다수의 버스 전압 섹션이 유지되면 임의의 장치는 사용될 수 있다.

자기 감지 엘리먼트 동작

도 3에서 홀 엘리먼트(X2a) 또는 자기저항(X2b)은 신호 조절기(S8) 회로 및 메인 칩(12)상의 다른 센서(10) 회로에 대해 직각으로 배치된다. 신호 조절기(s8) 및 다른 센서(10)를 포함하는 모든 회로 구성요소는 웨이퍼의 표면에 배치되고, 메인 칩(12)는 이런 웨이퍼로부터 커팅된다. 다른 회로 구성요소외에, 집적 전도체(4a-4d)는 심하게 도핑된 반도체 재료에 의해 메인 칩(12)상에 형성된다. 금속 전도체(2a-2d)는 집적 전도체(4a-4d)상에 배치된다. 메인 칩(12)은 90 도 회전되고, 집적 전도체(8a-8d) 및 금속 전도체(6a-6d)는 메인 칩(12)의 측면상에 형성된다. 금속 전도체(2a-2d 및 6a-6d)는 집적 전도체(4a-4d 및 8a-8d)상에 직접적으로 배치되고 신호 조절기(S8)를 자기 감지 엘리먼트(X2)에 전기적으로 접속하기 위하여 사용한다. 홀 엘리먼트(X2a) 또는 자기저항기(X2b)는 메인 칩(12)의 측면에 형성된다. 그 결과는 자기 감지 엘리먼트(X2)가 메인 칩(12) 구성요소에 대해 직각으로 형성된다. 감지 엘리먼트(X2)를 위하여 요구된 표면 영역은 잔류 센서(10) 회로 구성요소에 대하여 요구된 표면 영역보다 작다. 이것은 휘일(46)에 면하는 평면에 가능한한 작은 직경의 센서(10)를 만들기 위하여 사용한다.

도 5는 출력 와이어(58) 및 그라운드 와이어(60)를 가지는 자기 센서(56), 자기 재료(16) 및 비자기 재료(14)를 도시한다. 메인 칩(12)은 전도체 에폭시를 사용하여 출력 와이어(58) 및 접지 와이어(60)에 부착된다. 이 어셈블리는 자기 감지 엘리먼트(X2a 또는 X2b) 뒤쪽 부분적으로 자기 재료(16)으로 둘러싸여있다. 비자기 재료(16)는 자기 재료(16) 및 자기 감지 엘리먼트(X2) 사이에 그려진 라인에 평행한 방향으로 자기적으로 충전된다. 이것은 자기 감지 엘리먼트(X2)에 의해 요구된 자석을 형성한다. 자속이 출발하는 자기 재료(16)의 자기 라인은 자기 재료에 의해 센서(10)에 아주 근접하여 집중된다. 이것은 자기 감지 엘리먼트(X2)에서 자속 밀도를 변화시키고 자기 감지 엘리먼트(X2)의 출력이 휘일(46)의 위치에 비례하여 변화하도록 한다.

전자기 감지 엘리먼트 동작

도 4a 및 도 4b는 MM파 칩(X2c), 링 컨버터(18), 안테나(A2), 및 비자기 재료(14)로 구성된 전자기 센서 엘리먼트(X2)를 가지는 센서(54)의 평면도 및 측면도이다. 전자기 센서는 휘일(46)에 근접하여 무선 주파수 에너지를 방사하는 안테나를 배치시킴으로써 운전된다. 무선 주파수 신호는 안테나에 의해 형성되고, 휘일(46)의 표면을 챠지(charge)하는 좁은 전자기 필드를 유발한다. 휘일(46) 표면은 이동 전도체의 박층으로 챠지한다. 왜냐하면 무선 주파수 신호가 휘일(46)의 표면으로부터 휘일(46)의 접지점으로의 거리와 비교하여 극히 짧은 파장이기 때문이다. 이런 주파수에서 대부분의 전기 에너지는 휘일(46)의 표면상 박층에 집중된다.

휘일(46) 및 안테나 사이의 거리뿐 아니라 휘일(46) 표면상에 포함된 에너지 양은 안테나 시스템 및 안테나 엘리먼트를 형성한다. 휘일(46)은 다소의 에너지가 안테나에 의해 전달되도록 안테나 시스템의 임피던스를 변화시키기 위하여 사용한다. 이것은 휘일(46)이 안테나에 가장 가까운 영역인 안테나 필드 근처에 배치될 때 행해지고, 여기에서 안테나의 전기장은 필드의 자기 성분보다 강한 성분을 가진다. 안테나 및 휘일(46) 사이의 거리를 변화하는 것은 휘일(46)이 안테나 인접 필드에서 이동할 때 안테나의 임피던스를 변조하기 위하여 사용한다. 안테나로부터 반사된 에너지는 휘일(46)에 대한 거리에 직접적으로 비례한다. 이런 에너지는 양방향 커플러에 의해 안테나로부터 결합되고, 이것은 검출기에 접속된다. 반사된 에너지는 휘일(46)에 대한 거리에 집적적으로 비례하는 아날로그 전압으로 전환된다. 휘일(46) 크기의 임의의 범위, 모양, 및 이동 범위에서, 안테나의 임피던스는 용량 임피던스로부터 순수하게 유도 임피던스에 대한 저항 임피던스 또는 임의의 범위로 변화할 수 있다. 센서 위치는 출력 신호가 휘일(46) 위치와 선형적으로 변화하는 것을 보장하기 위한 용량 또는 유도 범위 어느 한쪽 안테나 임피던스를 유지하도록 조절된다.

MM파 칩(12)은 무선 주파수 에너지를 생성하는 발진기(OS2)를 포함한다. 발진기(OS2)는 최신의 밀리미터 파 발진기일 수 있다; 그러나, 바람직한 실시예는 충돌 사태 변이 시간 다이오드(IMPATT)이다. 왜냐하면 그것은 실리콘에서 쉽게 실행되고 고주파 및 온도에서 동작하기 때문이다. 발진기(OS2)는 다양한 온도 범위를 통하여 무선 주파수를 최적으로 조작하는 몇몇 유사 장치를 포함한다. 발진기(OS2)는 발진기(OS2)의 출력 레벨에서 온도 또는 주파수 표류에 대하여 자동적으로 보상하는 전력 회로를 포함한다. 이들 다양한 발진기는 온도가 변화할 때 회로에 자동적으로 스위칭된다. 발진기(OS2)의 실시예는 전달 전자 장치, IMPATT 다이오드, 트랩 플라즈마 사태 트리거 전이 시간 다이오드, 터널 다이오드, 필드 효과 트랜지스터, 이극 트랜지스터, 고전자 운동 트랜지스터, 또는 다른 고체 상태 발진기를 포함할 수 있다. 단결정 회로에서 달성된 IMPATT 발진기의 많은 예는 종래에 잘 공지되었고 편평한 구조로 형성되고 단결정 링 유도체 또는 다른 요구된 엘리먼트에 의해 둘러싸여진 IMPATT 다이오드로 구성된다. 어떻게 이들 IMPATT 다이오드가 제조되고 설계되는가의 예는 여기에서 인용되었고 퍼게몬 프레스에 의해 발행되고 피. 러서에 의한 진공, 제 41권, 4-6번 1033-37 페이지의 밀리미터 파 실리콘 장치에 기술된다.

발진기(OS2)의 전력 레벨은 열 생성을 감소시키기 위하여 낮게(5 mW 총전력 이하) 유지하고 그것에 의해 회로 구성요소의 수명을 증가시킨다. 발진기(OS2)의 주파수는 50-150 ㎓ 범위이고 안테나(A2)로부터 방사된 무선 주파수 에너지 파장이 슬롯(48) 및 가장 긴 탭(52)을 가지는 휘일(46)같은 타겟의 면을 가로지르는 가장 짧은 거리보다 작거나 같다.

MM파 칩(X2c)는 방향성 커플러(DC2)를 포함한다. 무선 주파수 출력 신호는 방향성 커플러(DC2)의 출력 접속부를 통하여 타겟(78)으로 방사하는 안테나(A2)로 통과된다. 안테나(A2)는 안테나 패드(62)를 통하여 방향성 커플러(DC2)에 전도성 에폭시가 접속된다.

안테나(A2)는 안테나(A2)와 휘일(46)사이의 갭을 통하여 무선 주파수 신호를 전송한다. 무선 주파수 신호는 휘일(46)의 표면을 차징시킨다. 반사된 무선 주파수 신호에 포함된 에너지량은 휘일(46) 배치 및 휘일(46)과 안테나(A2)사이의 거리에 의존한다. 휘일(46)이 전도성 표면을 가지는 것이 바람직하다. 안테나(A2)의 임피던스는 휘일(46)과 안테나(A2)사이의 거리의 함수로 변화하는 것을 알 수 있다. 무선 주파수 신호는 안테나(A2)로부터 부분적으로 다시 방향성 커플러(DC2)로 반사된다. 방향성 커플러(DC2)의 방향 성질 때문에, 대부분의 에너지는 발진기(OS2)로 복귀되지만 신호 검출기(DT2)로 유입된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 신호 검출기(DT2)다음에 저역 통과 필터(C2)가 배치되어 있다. 신호 검출기(DT2)는 방향성 커플러(DC2)로부터의 교류 전압을 정류하여 정류 전압 신호를 출력하며, 상기 정류 전압 신호는 휘일(46)과 안테나(A2)사이의 거리에 비례한다. 저역 통과 필터(C2)는 휘일(46)과 안테나(A2)사이의 거리에 비례하는 미리선택된 저주파수 신호만을 통과시키고 발진기(OS2)로부터의 고주파 무선 신호는 차단한다. 다음에 DC 전압 신호는 신호 조절기(S8)로 전달된다.

MMWave 칩 X2c는 메인 칩(12)으로부터의 별도 칩으로서 도시된다. 이들 칩은 금속 도체(2a-2d, 6a-6d) 및 집적된 도체(4a-4d, 8a-8d)를 통하여 연결된다. 상기 두 개의 칩은 끝과 끝을 이여서 배치되고 전도성 엑폭시에 의하여 전기적으로 연결된다.

전자기 센서 설치

도 6을 참조하면, 센서(54)는 강성 튜브(24)의 인접 단부로 삽입된다. 강성 튜브(24)의 원위(distal) 단부(242)는 세라믹 캡(64)으로 밀봉되며, 상기 세라믹 캡은 강성 튜브(24)의 단부에 땜질되어 밀봉 접속부를 형성한다. 이렇게 하여, 모든 센서 소자(54)는 감지 환경에 존재할 수 있는 오염으로부터 차폐된다. 세라믹 캡(64)은 마이크로파 및 밀리파 신호가 투과된다.

강성 튜브(24)는 센서 커넥터(44) 몸체에 몰딩된다. 출력 와이어(58) 및 그라운드 와이어(60)(도 4a)는 바람직하게 공지된 용접 기술에 의하여 센서 커넥터(44) 몸체내의 센서 커넥터(44)의 블레이드(도시안됨)에 연결된다. 나선형 가시(32)는 몰딩 공정 중에 강성 튜브(24)의 상부 단부 주위에 형성되어 센서 커넥터(44) 몸체의 통합 부분을 구성한다. 실린더형 섹션(26)은 몰딩 공정 중에 나선형 가시(32)와 센서 커넥터(44) 몸체 사이에 형성된다. 몰딩 합성물은 또한 강성 튜브(24)로 유입되어 센서(54)를 안착시킨다. 합성 고무 또는 탄성 재료로 만들어진 가요성 플러그(28)는 이동 휘일(46)을 감지하는 위치에서 하우징 벽(38)을 통하여 단순 개구(40)에 의하여 밀봉되도록 하는 크기를 가진 외경(284)을 가진다.

센서(54)는 다음과 같이 설치된다. 먼저 단순 개구(40)에는 하우징 벽(38)으로 구멍이 뚫린다. 견부(42)가 하우징 벽(38)쪽으로 기우는 포인트까지 상기 개구(40)로 가요성 플러그(28)가 삽입된다. 하우징 벽(38)으로 삽입될 가요성 플러그(28)의 단부에는 작은 견부(36)를 가진 원뿔형 섹션(34)이 배치된다. 원뿔형 섹션(34)은 가요성 플러그(28)의 삽입 후에 작은 견부(36)가 하우징 벽(38)의 구멍 직경 이상으로 팽창하여 구멍 내에 가요성 플러그(28)를 억류하고 가요성 플러그(28)가 당겨지는 것을 방지하도록 배치된다.

가요성 플러그(28)가 구멍으로 삽입된 후에, 전체 센서 어셈블리는 가요성 플러그(28)의 중심 개구(30)로 삽입되어 안테나(A2)가 세라믹 컵 원위 팁(642)에 인접하게 배치되고 센서 커넥터 몸체에 인접한 영역이 플러그(28)의 인접면(282)에 대하여 밀봉되도록 배치되게 한다. 가요성 플러그(28)의 중심 개구(30) 직경은 중심 개구(30)의 측면이 센서(54)의 나선형 가시(32) 및 실린더형 섹션(26)을 간섭하도록 선택된다. 이러한 간섭은 센서(54)가 삽입될 때 가요성 플러그(28)를 확장시켜서 하우징 벽(38)의 개구(40)내의 가요성 플러그(28) 및 센서 어셈블리를 안착시키도록 한다.

상기 삽입 공정은 하우징 벽(38)을 통한 누출로부터 감지 환경에 존재할 수 있는 유체 및 외부로부터의 오염에 대하여 개구(40)를 밀봉시킨다. 가요성 플러그(28)와 센서(54)사이의 밀봉을 향상시키기 위하여, 실린더형 섹션(26)이 제공되어 가요성 플러그(28)와 나선형 가시(32)사이에 유입될 수 있는 어떠한 유체가 단순 개구(40)를 통하여 누출되는 것을 방지하도록 한다.

센서(54)를 가요성 플러그(28)의 단순 개구(40)로 간단히 삽입함으로써 센서(54)가 설치될 수 있지만, 상기 센서(54)는 나선형 가시(32) 때문에 동일한 방식으로 제거될 수 없으며; 대신 센서(54)를 반대로 돌려 빼냄으로써 센서(54)가 센서(54)가 되며, 따라서 부주의로부터 보호된다.

이로서 바람직한 실시예에 대한 설명이 끝났다. 당업자는 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 여러 가지 변화를 고려할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims

자속과 높은 영역 및 낮은 영역을 가진 표면을 가진 가동 타겟의 위치를 감지하는 장치에 있어서,

반대쪽의 타겟 표면의 영역에 의하여 방출된 자속 밀도를 감지하는 수단;

상기 감지 수단에 응답하여 상기 감지된 자속 밀도를 위치 신호로 변환시키는 수단;

상기 변환 수단에 응답하며, 상기 높은 영역의 표면 및 낮은 영역의 표면이 상기 감지 수단의 반대쪽에 배치될 때 발생되는 위치 신호에 대응하는 상한치 기준 신호와 하한치 기준 신호를 상기 위치 신호와 비교하는 수단; 및

상기 비교 수단에 응답하여, 상한치 기준 신호와 하한치 기준 신호를 상기 위치 신호와 비교함으로써 타겟 위치를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 감지 장치.
제 1항에 있어서, 상기 비교 수단은 상한치 기준 신호와 하한치 기준 신호를 결정하고 저장하는 기준 전압 검출 및 저장 회로를 포함하는 신호 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 감지 장치.
제 1 또는 2항에 있어서, 상기 감지 수단 및 비교 수단은 신뢰성을 향상시키기 위하여 하나로 집적된 회로 엘리먼트이며, 타겟과 마주보는 평면에서 상기 감지 수단의 표면적을 최소화하기 위하여 직각이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 위치 감지 장치.
제 3항에 있어서, 상기 집적 회로는 타겟과 마주보는 제 1면 및 상기 제 1면의 반대쪽에 있는 제 2면을 가진 하우징을 포함하며, 상기 집적 회로는 또한 상기 하우징의 상기 제 2면에 인접하게 배치된 자기 재료를 포함하며, 상기 자기 재료는 자기 재료와 상기 감지 수단사이의 라인에 병행한 방향으로 자기적으로 차징되며, 상기 자기 재료의 자속 라인은 상기 타겟의 자속에 의하여 집속되는 것을 특징으로 하는 위치 감지 장치.
제 4항에 있어서, 상기 하우징의 상기 제 1면을 감싸도록 부착된 비자기 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 감지 장치.
제 2, 3, 4 또는 5항에 있어서, 상기 상한치 기준 신호와 하한치 기준 신호의 저장은 상기 타겟이 저속으로 이동할 때 및 휴지상태에 있을 때를 타겟 위치가 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 위치 감지 장치.
제 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6항에 있어서, 상기 타겟의 회전 방향을 결정하기 위한 타겟 위치 시퀀스를 비교하는 수단 및 상기 타겟의 회전 속도를 결정하기 위한 타겟 위치 시퀀스의 시간을 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 감지 장치.
무선 주파수 에너지를 형성하는 수단을 포함하며, 높은 영역과 낮은 영역을 가진 전도 표면을 가진 가동 타겟의 위치를 검출하는 전자기 장치에 있어서,

상기 무선 주파수 에너지 형성 수단에 연결되며, 임피던스를 가지며, 마주보는 타겟 표면의 영역 쪽으로 무선 주파수 에너지를 방출하는 안테나 수단을 포함하는데, 상기 타겟 표면은 타겟 표면이 상기 안테나 수단의 인접 필드에 있을 때 상기 안테나 수단의 임피던스를 변화시키며;

상기 안테나 수단에 응답하여 상기 안테나 수단의 임피던스값을 검출하는 수단;

상기 검출수단에 응답하여 상기 검출된 안테나 수단의 임피던스를 위치 신호로 변환시키는 수단;

상기 변환 수단에 응답하며, 상기 높은 영역의 표면 및 낮은 영역의 표면이 상기 감지 수단의 반대쪽에 배치될 때 발생되는 위치 신호에 대응하는 상한치 기준 신호와 하한치 기준 신호를 상기 위치 신호와 비교하는 수단; 및

상기 비교 수단에 응답하여, 상한치 기준 신호와 하한치 기준 신호를 상기 위치 신호와 비교함으로써 타겟 위치를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 장치.
제 8항에 있어서, 상기 검출 수단은 방향성 커플러 및 상기 방향성 커플러에 연결된 신호 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 장치.
제 8 또는 9항에 있어서, 상기 검출 수단은 상기 타겟으로부터 반사된 무선 주파수 에너지의 진폭의 검출에 따른 임피던스 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자기 장치.
제 8, 9 또는 10항에 있어서, 개구를 가지며 상기 타겟에 인접하게 배치된 하우징 벽으로 안테나 수단을 설치하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 장치.
제 11항에 있어서, 상기 설치 수단은:

상기 안테나 수단을 감싸도록 배치되고, 개방된 원위 단부와 개방된 인접 단부를 가진 튜브;

상기 튜브의 원위 단부에 밀봉되도록 부착되고 마이크로파 및 밀리파 에너지를 투과시키는 세라믹 캡;

상기 튜브의 인접 단부에 부착되며, 원위 가시 영역 및 상기 원위 영역보다 큰 인접 영역을 가진 센서 커넥터 몸체; 및

삽입되었을 때 상기 하우징 벽의 개구에 의하여 밀봉되는 크기의 외경을 가지며 상기 가시 영역이 삽입될 때 상기 센서 커넥터 몸체의 가시 영역을 밀봉되도록 감싸는 크기를 가진 개구를 가진 가요성 플러그를 포함하며,

사용할 때, 상기 가요성 플러그는 상기 하우징 벽의 개구에 삽입되며, 상기 안테나 수단은 상기 세라믹 캡의 원위 팁에 충분히 도달하도록 상기 튜브의 원위 단부로 삽입되며, 상기 세라믹 캡 및 튜브는 상기 플러그의 개구를 통하여 삽입되며, 상기 센서 커넥터 몸체의 가시 영역은 상기 센서 커넥터 몸체가 상기 플러그의 원위 표면에 대하여 충분히 밀봉되도록 배치되는 플러그의 개구로 삽입되며, 상기 센서 커넥터 몸체의 원위 영역은 상기 하우징 벽의 원위면 위에 남아있는 것을 특징으로 하는 전자기 장치.
타겟 위치를 감지하는 방법에 있어서,

임피던스를 가진 안테나에 의하여 무선 주파수 에너지를 방출하는 단계;

임피던스가 인접 필드 효과에 의하여 상기 타겟 위치 변화에 따라 변하는 안테나에 인접하도록 상기 타겟을 이동시키는 단계;

상기 타겟 위치 변화에 응답하여 상기 안테나의 임피던스 변화를 검출하는 단계; 및

안테나 임피던스 변화에 응답하여 상기 타겟 위치가 변화하는 것을 나타내는 신호를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 위치를 감지하는 방법.
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제 21항에 있어서,

상기 타겟의 평균 최대 이동을 나타내는 신호를 제공하는 단계;

상기 위치 신호와 상기 최대 이동 신호를 비교하는 단계; 및

상기 최대 이동 신호에 대하여 미리 설정한 레벨에 도달할 때, 상기 타겟이 미리 설정한 간격에 도달하였다는 것을 나타내는 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 위치를 감지하는 방법.