KR0160809B1

KR0160809B1 - 다채널 온도측정용 데이타 수집장치

Info

Publication number: KR0160809B1
Application number: KR1019940026347A
Authority: KR
Inventors: 박주용
Original assignee: 김재복; 주식회사기아기공
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1999-03-30

Abstract

본 발명은 열전대센서를 이용하여 열이 많이 발생하는 기계본체 및 각 부위의 작동유 온도를 다채널로 측정하여 각부의 현재온도를 컴퓨터화면을 통해 직접 확인토록 해주는 다채널 온도측정용 데이타 수집장치에 대한 것으로, 본 발명은 열전대센서(S)에서 감지되는 신호를 증폭 출력하는 신호입력부(10)와, 상기 신호입력부(10)의 신호를 받아 이를 디지탈신호로 변환시켜주는 신호변환부(20)와, 상기 신호입력부(10) 및 신호변환부(20)의 동작을 제어하며 연산, 메모리기능을 갖는 시스템제어부(30)와, 상기 시스템제어부(30)의 저장데이타를 컴퓨터(PC)로 전송해주는 통신부(40)를 포함하여 구성되며, 본 발명에 의하면 다수개의 열전대센서(S)에서 출력되는 감지신호가 시스템제어부(30)에 의해 온도신호로 변환되어 컴퓨터(PC)로 전송 출력되도록 함으로써 온도감시 및 온도변화에 따른 기계의 상태변화 등을 용이하게 제어할 수 있게 되는 것이다.

Description

다채널 온도측정용 데이타 수집장치

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 온도측정용 데이타 수집장치의 전체 구성도이다.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 온도측정용 데이타 수집장치의 전체 회로도로서, (a)는 신호입력부 상세회로도이고, (b)는 시스템제어부 상세회로도이고, (c)는 출력부 상세회로도이다.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 온도측정용 데이타 수집장치의 동작 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 신호입력부 20 : 신호변환부

30 : 시스템제어부 40 : 통신부

S : 열전대센서 IC₁: 1차증폭회로

OPC : 2차증폭회로 IC₂: 아날로그멀티플렉서

IC_3-1,IC_3-2,IC_3-3: 연산증폭기 IC₄: A/D컨버터

IC₅: 전압발생기 U₁: 중앙제어기

U₂∼U₄: 데이타버퍼 U₅: 롬소자

U₆: 램소자 U₁,U₈: 어드레스디코더

U₉: 인터페이스 U₁₀: 통신소자

U₁₁: 통신드라이버 U₁₂: 카운터타이머

본 발명은 다채널 온도측정용 데이타 수집장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 공업용으로 많이 사용되는 K형 열전대센서를 이용하여 열이 많이 발생하는 기계본체 및 각종 작동유(기름)의 온도를 다채널을 측정하여 각부의 현재온도를 컴퓨터화면으로 전송해주는 다채널 온도측정용 데이타 수집장치에 관한 것이다.

기존의 범용 A/D데이타 수집장치는 온도센서 신호처리를 위해 증폭기등의 전용신호 전처리회로가 필요하며, 또한 대부분 컴퓨터(PC)의 확장슬로트(Slot)에 연결되는 병렬방식을 채용하고 있어 PC외의 컴퓨터수치제어(CNC)기기 등과의 인터페이스(Interface)가 불가능하고, 또한 CNC와의 통신 필요시에 데이타 송/수신을 위한 프로토콜(protocol)이 맞지 않아 기존의 직렬통신방식의 데이타 수집장치를 사용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 다수개의 열전대센서로부터 검출되는 출력전압을 측정하여 PC 또는 CNC 기기등에 전송하도록 함으로써 효율적인 온도감시가 이루어지도록 하고, 나아가 온도변화에 따른 기계의 상태변화등을 제어할 수 있는 다채널 온도측정용 데이타 수집장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

본 발명은 제1도의 전체구성도와 같이 열전대센서(S)에서 감지되는 신호를 증폭 출력시켜주는 신호입력부(10)와, 상기 신호입력부(10)의 신호를 받아 이를 디지탈신호로 변환시켜주는 신호변환부(20)와, 상기 신호입력부(10) 및 신호변환부(20)를 제어하며 연산메모리기능을 갖는 시스템제어부(30)와, 상기 시스템제어부(30)의 저장데이타를 컴퓨터(PC)로 전송해주는 통신부(40)로 구성된다.

상기 신호입력부(10)는 열전대센서(S)에서 감지되는 온도신호(출력전압)를 1℃당 10㎷로 증폭시켜주는 냉접점 보상기능을 보유한 다수개의 1차증폭회로(IC₁)와, 상기 다수개의 1차증폭회로(IC₁)에서 증폭된 온도신호를 받아 순차적으로 1개의 신호를 출력하는 아날로그멀티플렉서(IC₂)와, 상기 아날로그멀티플렉서(IC₂)의 출력신호를 증폭해주는 2차증폭회로(OPC)로 구성된다.

상기 2차증폭회로(OPC)는 3개의 고정도 연산증폭기(IC_3-1)(IC_3-2)(IC_3-3)로 구성되는 차동증폭기회로로 이루어진다.

상기 신호변환부(20)는 2차증폭회로(OPC)에서 출력되는 아날로그신호를 받아 디지탈신호로 변환시켜주는 A/D컨버터(IC₄)와, 2.5V의 기준전압을 발생하는 전압발생기(IC₅)로 구성된다.

상기 시스템제어부(30)는 아날로그멀티플렉서(IC₂)와 A/D컨버터(IC₄)의 동작을 제어하며, A/D컨버터(IC₄)를 거쳐 입력되는 열전대센서(S)의 출력전압을 온도로 환산해주는 연산기능을 수행하는 중앙제어기(U₁)와, 데이타버퍼(U₂-U₄)와, 메모리기능의 롬, 램소자(U₅)(U₆)와, 신호선택용 어드레스디코더(U₇)(U₈)와, 입출력인터페이스(U₉)로 구성된다.

상기 통신부(40)는 중앙제어기(U₁)의 제어에 따라 인터럽트를 실행하는 통신소자(U₁₀)와, 상기 통신소자(U₁₀)로 입력되는 클럭신호를 제어하는 카운터타이머(U₁₂)와, 상기 통신소자(U₁₀)의 출력신호를 전송출력신호로 변환시켜주는 통신드라이버(U₁₁)로 구성된다.

도면중 미설명 부호은 IC₆은 1차증폭회로(IC₁)에 5V의 전원을 공급해주는 정전압회로이고, RSC는 통신커넥터이고, OSC는 수정발진기이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 다채널 온도측정용 데이타 수집장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

열전대센서(S)를 통하여 기계본체 및 각부의 작동유(기름)의 온도가 감지되면 다수개의 열전대센서(S)와 1:1로 대응 연결된 다수개의 1차증폭회로(IC₁)로 온도감지신호(출력전압)가 인가된다. 그러면 각각의 1차증폭회로(IC₁)에서는 각 센서(S)의 접촉온도에 따라 약 -200℃∼1250℃ 범위의 온도를 1℃당 10㎷의 전압을 출력한다. (센서 주변온도가 25℃일때 250㎷ 출력) 이 출력전압은 다 채널을 구비한 아날로그멀티플렉서(IC₂)의 입력으로 전달된다.

상기 1차증폭회로(IC₁)에 연결 설치된 저항(R₄₀)과 콘덴서(C₄₀)는 노이즈를 제거하기 위한 저역필터이다.

아날로그멀티플렉서(IC₂)에서는 중앙제어기(U₁)의 출력제어에 의한 채널선택으로 다수개(예를들어 8개)의 1차증폭회로(IC₁)에서 입력된 신호를 순서적으로 1개씩 출력한다.

상기 아날로그멀티플렉서(IC₂)에서 출력된 신호는 고정도 연산증폭기(IC_3-1)(IC_3-2)(IC_3-3) 및 이들 조절용저항(R₃₀-R₃₆)들로 구성되는 차동증폭회로인 2차증폭회로(OPC)에서 재증폭된다. 여기서 증폭기의 이득은의 식에 의해 구해진다.

2차증폭회로(OPC)에 의해 증폭된 아날로그신호는 신호변환부(20)를 구성하는 A/D컨버터(IC₄)에서 디지탈신호로 변환되어 중앙제어기(U₁)의 제어에 의해 메모리소자인 램(RAM)소자(U₆)에 저장된다. 여기서의 A/D변환은 제3도의 신호변환 흐름도에서 예시한 바와 같이 8개의 채널(CH₀-CH₈)을 시분할(Time Sharing)로 각각 변환한 후 같은 동작을 256번 수행한다. 즉, 1개의 센서신호를 256개씩 변환 및 램(RAM)소자(U₆)에 저장하여 이 값을 평균하여 현재온도를 산출한다. 여기서 A/D변환 1사이클당 수집되는 데이타의 수는 256×8개이다. 이때 A/D변환동작은 외부 컴퓨터(PC)에서 인터럽트가 없는 경우에는 계속 반복적으로 수행되고, 인터럽트가 발생되면 최종적으로 변환되어 온도로 환산한 값(RAM에 저장된 값)을 통신부(4)을 구성하는 통신소자(U₁₀)와 통신드라이브(U₁₁)를 통해 컴퓨터(PC) 또는 기계의 조작반화면으로 전송한다.

이와같이 본 발명에서는 다수개(8개)의 열전대센서(S)에서 출력되는 감지신호를 측정하여 개인용컴퓨터(PC) 또는 CNC 기기 조작반화면 등에 전송토록 함으로써 온도감시 및 온도변화에 따른 기계의 상태변화등을 용이하게 제어할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Claims

열전대센서(S)에서 감지되는 온도신호를 1℃당 10㎷로 증폭해 주는 냉접점 보상기능을 보유한 1차증폭회로(IC₁)가 다수 구비되고, 상기 다수개의 1차증폭회로(IC₁)에서 증폭된 온도신호를 받아 순차적으로 1개의 신호를 출력하는 아날로그멀티플렉서(IC₂)와, 상기 아날로그멀티플렉서(IC₂)의 출력신호를 증폭해 주는 2차증폭회로(OPC)로 구성되는 신호입력부(10)와; 상기 신호입력부(10)를 구성하는 2차증폭회로(OPC)에서 출력되는 아날로그신호를 받아 디지탈신호로 변환시켜주는 A/D컨버터(IC₄)와, 2.5V의 기준전압을 발생하는 전압발생기(IC₅)로 구성되는 신호변환부(20)와; 상기 아날로그멀티플렉서(IC₂)와 A/D컨버터(IC₄)의 동작을 제어하며, 열전대센서의 출력전압을 온도로 환산해주는 연산기능을 수행하는 중앙제어기(U₁)와 데이타버퍼(U₂-U₄)와 메모리기능의 롬,램소자(U₅)(U₆)와 신호선택용 어드레스디코더(U₇)(U₈)와, 입출력 인터페이스(U₉)로 구성되는 시스템제어부(30)와; 상기 시스템제어부(30)를 구성하는 중앙제어기(U₁)의 제어에 따라 인터럽트를 실행하는 통신소자(U₁₀)와, 상기 통신소자(U₁₀)로 입력되는 클럭신호를 제어하는 카운터타이머(U₁₂)와, 상기 통신소자(U₁₀)의 출력신호를 전송출력신호로 변환시켜주는 통신드라이버(U₁₁)로 구성되는 통신부(40)를 포함하며, 상기 신호입력부(1)를 구성하는 2차증폭회로(OPC)가 3개의 고정도 연산증폭기(IC_3-1)(IC_3-2)(IC_3-3)로 구성되는 차동증폭회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다채널 온도측정용 데이타 수집장치.