KR0127228B1

KR0127228B1 - 자동판매기 온도센서의 출력 독취방법

Info

Publication number: KR0127228B1
Application number: KR1019940020698A
Authority: KR
Inventors: 윤형섭
Original assignee: 이희종; 엘지산전주식회사
Priority date: 1994-08-22
Filing date: 1994-08-22
Publication date: 1998-10-01
Also published as: KR960008628A

Abstract

본 발명은 음료 자동판매기에 사용되는 온도센서의 출력신호를 인지하는 기술에 관한 것으로, 자동판매기의 온도센서 출력 변환회로에 있어서는 온도센서 특성의 선형화를 고려하지 않아 측정하고자 하는 온도구간내에서 온도센서의 출력값이 비선형적으로 변화되므로 그 온도센서의 출력값을 근거로 시스템의 구동을 제어하는 제어부에서 온도변화를 정확하게 인지하지 못하게 되는 결함이 있고, 주위의 환경변화에 의해 온도센서의 출력값을 정확하게 인지할 수 없어 시스템을 정확하게 구동시킬 수 없는 결함이 있었는 바, 본 발명은 이를 해결하기 위하여 측정하고자 하는 온도구간 내에서 최대한 선형화된 특성을 보장하는 저항값을 산출하고, 동적 평균값을 취하도록 하였다.

Description

자동판매기 온도센서의 출력 독취방법

제1도는 본 발명에 적용되는 자동판매기 온도센서의 출력 변환회로도.

제2도는 제1도에서 아날로그 전원 공급부의 일실시 회로도.

제3도는 온도센서로 사용된 더미스터의 출력특성 그래프.

제4도는 온도센서의 출력 예시회로도.

제5도는 온도센서와 직렬접속되는 저항값 변화에 따른 온도센서의 특성 그래프.

제6도의 (a)는 온도센서의 온수용 특성그래프이고,

(b)는 온도센서의 냉수용 특성그래프.

제7도는 제1도에서 아날로그인터페이스부의 일실시 회로도.

제8도는 본 발명 자동판매기 온도센서의 출력 독취방법에 대한 설명도.

제9도는 본 발명의 입력데이타 처리방법에 신호 흐름도.

제10도의 (a)는 본 발명의 독취방법에서 인터럽트 신호 흐름도.

(b)는 본 발명의 독취방법에서 메인 신호 흐름도.

제11도는 본 발명의 독취방법에서 독취데이타 처리방법에 대한 신호 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 아날로그 인터페이스부 2 : 중앙처리장치

3 : 아날로그전원 공급부 R_T: 온도센서

본 발명은 음료 자동판매기에 사용되는 온도센서의 출력신호를 인지하는 기술에 관한 것으로, 특히 온도센서의 출력값이 선형적으로 변화되는 구간을 선택하기 위한 저항값을 산출하고, 그 온도센서의 출력값에 포함되는 노이즈성분을 배제하기 위하여 소정 주기의 평균값을 취하는데 적당하도록한 자동판매기 온도센서의 출력 독취방법에 관한 것이다.

일반적인 자동판매기의 온도센서 출력 변환회로에 있어서는 온도센서 특성의 선형화를 고려하지 않아 측정하고자 하는 온도구간내에서 온도센서의 출력값이 비선형적으로 변화되므로 그 온도센서의 출력값을 근거로 시스템의 구동을 제어하는 제어부에서 온도변화를 정확하게 인지하지 못하게 되는 결함이 있고, 주위의 환경변화에 의해 온도센서의 출력값을 정확하게 인지할 수 없어 시스템을 정확하게 구동시킬 수 없는 결함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 측정하고자 하는 온도구간 내에서 최대한 선형화된 특성을 보장하는 저항값을 산출하고, 환경변화에 관계없이 온도센서의 출력값을 보다 정확하게 인지할 수 있도록 소정시간동안 독취된 값의 평균값을 취하는 방법을 제공함에 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명 온도센서의 출력변환회로는 제1도에서와 같이, 시스템 주위의 온도변화에 따라 저항값을 달리하는 온도센서(R_T)와, 상기 온도센서(R_T)의 저항값 변화에 따라 그에 상응되는 전압을 출력함에 있어서, 상기 온도센서(R_T)와 직렬접속되는 저항의 값을 소정의 산출과정을 통해 특정값으로 선정하여 측정하고자 하는 온도 구간내에서 그 온도센서(R_T)의 선형화된 특성을 얻도록하는 아날로그인터페이스부(1)와, 상기 아날로그인터페이스부(1)를 통해 입력되는 신호를 근거로 주위의 온도변화를 체크하여 시스템의 구동을 제어하는 중앙처리장치(2)와, 아날로그인터페이스부(1) 및 중앙처리장치(2)에 내장된 아날로그/디지탈변환기에 기준전원을 공급하는 아날로그전원 공급부(3)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제2도 내지 제7도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

아날로그전원 공급부(3)는 중앙처리장치(2)에 내장된 A/D변환기 및 메인보드의 아날로그인터페이스부(1)에 기준전압을 공급하기 위한 또하나의 전원부로서 직류 6V를 공급받아 3.75[V]의 기준전압을 생성한다.

제2도에서와 같이 제너다이오드(ZD)의 전압기준단자에 저항 R1(1 KΩ)과 저항 R2(2 KΩ)을 접속하면 접지단자(AGND)와 접속점(APWR)간의 전압의 다음의 식에 따라 3.75[V]가 된다.

상기 3.75[V]는 중앙처리장치(2)의 아날로그단자(A_VCC)와 아날로그 접지단자(A_VSS)에 공급되며, 중앙처리장치(2)에 내장된 A/D변환기는 그 아날로그단자(A_VCC)와 아날로그 접지단자(A_VSS)를 통해 입력되는 전압을 각각 최대치와 최소치로하여 아날로그 입력 채널로 입력되는 값을 디지탈값으로 변환한다.

본 회로에 적용되는 온도센서(R_T)는 제3도에서와 같이 온도가 상승됨에 따라 저항값이 지수함수적으로 감소되는 부특성 더미스터를 예로하였으며, 이의 온도 특성은 다음의 식과 같다.

온도센서(R_T)의 출력변화를 입력받는 가장 간단한 방법은 제4도에서와 같이 온도센서(R_T)에 저항(R)을 직렬로 접속한 후 그 온도센서(R_T)의 양단에 걸리는 전압(E_O)을 측정하는 것이다.

직렬저항(R)의 저항값 변화에 따라 온도센서(R_T)의 양단에 걸리는 전압E_O(T)과 온도(0∼100℃)와의 관계 그래프는 제5도와 같다.

제5도에서와 같이 R=1KΩ일 경우 0℃ 부근에서 온도변화에 대한 출력전압E_O(T)의 변화가 작으므로 온도측정시 오차가 커질 수 있으며, R=1KΩ의 경우에는 100 ℃ 부근에서 역시 같은 결과가 초래될 수 있다.

따라서, 측정하고자 하는 온도구간내에서 최대한 선형화된 특성을 얻기 위하여 저항(R)의 값을 적절히 선정하는 것이 중요하며, 이를 구하기 위한 방법은 즉, 온도측정구간 양 끝점에서 접선의 기울기가 같아지도록 저항(R)값을 계산하는 방법은 하기와 같다.

상기 식(1)을 좀더 정확하게 표현하면,

(식2)에서

라 할때, (식3)을 (식4)에 대입한 후

(T_L: 최소측정온도, T_H: 최대측정온도)

을 풀면

여기서,

결과식 (식5)를 이용하여 온수용회로(측정구간 0∼100℃)의 R값을 구해보면, R = 3.239 KΩ이 되며, 이렇게 저항(R) 값을 선택하였을때 E_OT와 온도특성은 제6도에서와 같이 측정구간 전역에 걸쳐 선형화 되었음을 알 수 있다.

음료 자동판매기에서 냉수용 회로(측정구간:0∼50℃)는 측정시 정밀도가 요구되는 온도구간이 0∼20℃이므로 이를 기준값으로 R값을 선정하였으며, 15KΩ(1%)를 사용하였다.

냉수용 회로의 E_OT대 온도특성은 제6도에서와 같으며, 0∼20℃에서 거의 선형화된 특성을 볼 수 있다. 상기 제6도의 (a),(b)를 비교해 보면 측정온도 구간이 좁을수록 선형성이 좋아지며 그만큼 측정온도의 정확도가 높아짐을 알 수 있다.

이득조정은 가변저항(VR2)을 이용하여 상기한 오프셋 조정방법에서와 같이 실행하는데, 조정포인트는 측정구간내의 임의의 점을 기준으로 정할 수 있으나 주로 사용되는 온도구간에서 정해져야 오차가 줄어든다. 본 회로에서는 주 측정구간이 90∼100℃이므로 끝점인 100℃를 조정포인트로 정하였다.

온도조정방법으로서, 내부 디지탈값은 메인모드상의 딥스위치를 이용하여 표시모드를 선택하고 표시부에 디스플레이되는 숫자를 보면서 온도를 조정할 수 있으며, 다른 방법으로는 하드웨어 테스트모드에서 조정하는 것도 가능하다.

한편, 중앙처리장치(2)가 상기 아날로그인터페이스부(1)를 통해 입력되는 온도센서(R_T)의 출력을 독취함에 있어서, 외부의 환경변화에 의해 아날로그인터페이스부(1)의 출력값이 시간적으로 변화되는 것을 감안하여 즉, 노이즈를 배제하기 위하여 평균값을 취하는 독취방법은 아날로그인터페이스를 통해 입력되는 아날로그 감지신호를 디지탈값으로 변환하는 입력단계와, 상기 입력단계에서 순차적으로 입력되는 디지탈값을 소정 갯수 단위로 취하여 평균값을 구하고, 그 평균값을 온도로 환산한 후 동적평균값을 산출하는 동적평균값 계산단계와, 상기 동적평균값 계산단계에서 구한 온도데이타를 근거로 히터의 구동을 제어하여 자동판매기의 음료수 온도를 조정하는 구동단계로 이루어지는 것으로, 이를 설명하면 하기와 같다.

전체적인 처리과정은 제9도에서와 같이, 아날로그인터페이스부(1)를 통해 입력되는 아날로그의 온도감지전압을 내장된 A/D변환기를 이용하여 디지탈값으로 변환하고, 제8도에서와 같이 순차적으로 입력되는 온도데이타를 소정갯수씩(예,5개씩) 묶어 이들의 평균값(ave.1),(ave.2), …, (ave.5)을 구한다.

그리고, 상기 평균값(ave.1),(ave.2), …, (ave.5)을 각각의 온도로 환산한 후 다시 그 환산된 평균온도의 평균값을 취하여 즉, 동적평균(Moving average)값을 취하여 이를 근거로 냉,온 음료자동판매기의 온도를 제어하게 되는데, 상기의 전체적인 처리과정을 입력과정과 처리과정으로 분리하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제10도의 (a)와 같은 인터럽트 루틴에서, 디지탈 온도데이타를 소정주기(예, 스캔타임:150MS)입력하고, 플래그가 온수모드로 세트되어 있으면 즉, 플래그가 할이면 콜드 데이타(Cold data)를 저장한 후 플래그를 콜드로 세팅하고 리턴한다. 그러나, 상기에서 플래그가 콜드 이면 할 데이타를 저장한후 플래그를 콜드로 세팅하고 리턴한다.

그리고, 제10도의 (b)에서와 같은 메인루틴에서, 플래그가 할이면 온수온도를 계산한 후 플래그를 콜드로 세팅하고 리턴한다. 그러나, 플래그가 콜드이면 냉수온도를 계산한 후 플래그를 할으로 세팅하고 리턴한다.

한편, 제11도를 참조하여 평균값계산, 온도환산, 동적평균값계산, 출력과정을 상세히 설명하면 하기와 같다.

첫째, 평균값 계산과정을 설명하면, 제8도에서와 같이 순차적으로 입력되는 디지탈데이타를 5개씩 샘플로 취하여 각각의 평균 데이타를 구한다.

둘째, 온도환산 과정을 설명하면, 평균데이타를 이용하여 온도센서(더미스터)의 저항값을 계산한 후 표준 테이블을 이용하여 온도로 환산한다.

셋째, 동적평균값 계산과정을 설명하면, 이전 스텝의 온도데이타 2개와 현재 온도데이타 등 3개의 데이타를 샘플로 하여 평균온도 데이타를 구하게 되며, 이것이 최종적인 온도값이 된다.

네째, 출력과정을 설명하면, 최종 온도데이타를 디스플레이하며, 이를 이용하여 히터의 구동을 제어함에 따라 그 히터는 93℃에서 온되고, 95℃에서 오프된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 온도센서의 출력값이 선형적으로 변화되는 구간을 선택하기 위한 저항값을 산출하고, 그 온도센서의 출력값에 포함되는 노이즈성분을 배제하기 위하여 소정 주기로 평균값 구하고, 그 평균값에 대해 다시 평균값을 취하므로서 자동판매기와 같은 시스템에서 주위의 환경변화에 관계없이 판매하고자 하는 음료수의 온도를 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims

주위의 온도변화에 따라 저항값을 달리하는 온도센서(R_T)와, 상기 온도센서(R_T)의 아날로그 출력값을 얻도록 하는 아날로그인터페이스부(1)와, 상기 아날로그인터페이스부(1)를 통해 입력되는 신호를 근거로 주위의 온도변화를 체크하여 시스템의 구동을 제어하는 중앙처리장치(2)와, 아날로그인터페이스부(1) 및 중앙처리장치(2)에 기준전압을 공급하는 아날로그전원 공급부(3)를 구비한 후, 상기 온도센서(R_T)의 출력변화를 입력받기 위해 온도센서(R_T)에 저항(R)을 직렬접속하고, 상기 직렬저항(R)의 저항값을 변화시켜 온도센서(R_T)의 양단에 걸리는 전압(E_O)을 측정하고, 이에 따른 온도와 전압(E_O)의 관계 그래프에서 임의의 온도 측정구간의 양 끝점에서 접선의 기울기가 같아지도록 하는 저항(R)의 값을 구하므로서 온도 측정구간내에서 그 온도센서(R_T)의 선형화된 특성을 이용하여 측정온도의 동적평균값에 의해 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 자동판매기 온도센서의 출력 독취방법.
제1항에 있어서, 측정온도의 동적평균값 산출과정은 아날로그인터페이스부(1)를 통해 입력되는 아날로그값을 디지탈값으로 변환하여 순차적으로 입력되는 디지탈값을 소정 갯수 단위로 취하여 각각 1차 평균값을 구하고, 그 1차 평균값을 소정의 갯수 단위로 다시 2차 평균값을 구하여 온도로 환산한 후 다음 스텝에서 1차 평균값의 이전 데이타와 현재 데이타로 다시 2차 평균값을 구하여 온도값을 소정의 주기에 의해 순차적으로 산출하여 자동판매기의 온도를 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동판매기 온도센서의 출력 독취방법.