KR100350062B1 - Apparatus for accurately measuring impedance and method used therein - Google Patents
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Abstract
임피던스를 측정하기 위한 장치는 정현파를 나타내는 디지털코드로부터 교류를 발생시키고, 대상물(11)로 흐르는 교류에 의한 ac전압을 디지털신호로 변환시키며; 곱셈기(5)는 디지털신호의 이진값들에 정현파 및 여현파를 나타내는 디지털코드의 이진값들을 연속적으로 곱하고, 어큐뮬레이터(6)는 그 적(product)들을 연속적으로 합하며, 마이크로컴퓨터(9)는 적들의 합을 근거로 대상물(11)의 임피던스를 산출함으로써, 산출결과의 정확성을 향상시킨다.An apparatus for measuring impedance generates alternating current from a digital code representing a sinusoidal wave, and converts an ac voltage by alternating current flowing into the object 11 into a digital signal; The multiplier 5 successively multiplies the binary values of the digital signal by the binary values of the digital code representing the sine and cosine waves, the accumulator 6 successively sums the products, and the microcomputer 9 By calculating the impedance of the object 11 based on the sum of the enemies, the accuracy of the calculation result is improved.
Description
본 발명은 임피던스 측정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임피던스 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to impedance measurement, and more particularly, to an impedance measuring apparatus and method.
이하의 설명에서, '임피던스'라는 용어는 전기회로의 임피던스의 절대값, 실수부의 값, 허수부의 값 및 그것들 사이의 비를 의미한다. 임피던스를 측정하는 전형적인 실례는 일본공개특허공보 소61-266965호에 의해 공지되었다. 도 1은 임피던스 측정을 위한 종래의 장치를 나타낸다. 참조기호들이 다르더라도, 도 1은 위의 일본공개특허공보에 공지된 도 1과 대응한다.In the following description, the term 'impedance' means the absolute value of the impedance of the electric circuit, the value of the real part, the value of the imaginary part and the ratio between them. A typical example of measuring impedance is known from Japanese Patent Laid-Open No. 61-266965. 1 shows a conventional apparatus for impedance measurement. Although the reference symbols are different, Fig. 1 corresponds to Fig. 1 known from the Japanese Laid-Open Patent Publication.
종래의 장치는 대상회로(100)의 임피던스를 측정한다. 대상회로(100)는 용량소자로 가정되며, Y = G + jB로 표현되는 어드미턴스(admittance, Y)를 가지며, 여기서 G는 컨덕턴스(conductance)이고 B는 서셉턴스(susceptance)이다. 종래의 장치는 교류전원(102), 전류전압컨버터(103), 위상판별기(104), 위상시프터(105), 위상판별기(106), 비교기(107), 스위칭부(108), 및 아날로그디지털컨버터(110)를 포함한다. 교류전원(102)이 대상회로에 전압(e)을 인가하고, 전류(ig)는 대상회로(100)에서부터 전류전압컨버터(103)로 흐른다. 전류량은 e(G + jB)로 표현된다. 전류전압컨버터(103)는 전류(ig)를 출력전압(ey)으로 변환시키며, 출력전압(ey)은 - R ×ig 와 같다. 출력전압(ey)은 위상판별기(104, 106)에 인가된다.The conventional apparatus measures the impedance of the target circuit 100. The target circuit 100 is assumed to be a capacitive element and has an admittance (Y) expressed as Y = G + jB, where G is conductance and B is susceptance. Conventional devices include an AC power supply 102, a current voltage converter 103, a phase discriminator 104, a phase shifter 105, a phase discriminator 106, a comparator 107, a switching unit 108, and an analog It includes a digital converter 110. The AC power supply 102 applies the voltage e to the target circuit, and the current ig flows from the target circuit 100 to the current voltage converter 103. The amount of current is represented by e (G + jB). The current voltage converter 103 converts the current ig into the output voltage e y , and the output voltage ey is equal to −R × ig. The output voltage ey is applied to the phase discriminators 104 and 106.
위상판별기(104)는 전압(ey)에 교류전원(102)의 출력전압(e)을 곱하고, 직류성분을 구한다. 위상판별기(104)는 컨덕턴스(G)에 비례하는 dc전압(ea)을 출력한다. 한편, 다른 위상판별기(106)는 전압(ey)에 위상시프터(105)의 출력전압을 곱한다. 위상시프터(105)는 교류전원(102)의 전압(e)을 인가받아, 전압(e)과 출력전압간에 90도의 위상지연이 있게 한다. 이러한 이유로, 위상판별기(106)는 서셉턴스(B)에 비례하는 dc전압(eb)을 출력한다.The phase discriminator 104 multiplies the voltage e y by the output voltage e of the AC power supply 102 to obtain a DC component. The phase discriminator 104 outputs a dc voltage e a proportional to the conductance G. On the other hand, the other phase discriminator 106 multiplies the voltage e y by the output voltage of the phase shifter 105. The phase shifter 105 receives a voltage e of the AC power supply 102 to allow a phase delay of 90 degrees between the voltage e and the output voltage. For this reason, the phase discriminator 106 outputs a dc voltage e b proportional to the susceptance B.
스위칭부(108)는 두개의 입력단자(109a, 109b)를 갖는다. dc전압(ea)은 입력단자(109a)에 인가되며, 다른 dc전압(eb)은 다른 입력단자(109b)에 인가된다. 스위칭부(108)는 dc전압(ea, eb)을 아날로그디지털컨버터(110)에 선택적으로 공급하며, 아날로그디지털컨버터(110)는 dc전압(ea, eb)을 디지털신호로 변환시킨다.The switching unit 108 has two input terminals 109a and 109b. The dc voltage e a is applied to the input terminal 109a, and the other dc voltage e b is applied to the other input terminal 109b. The switching unit 108 selectively supplies the dc voltages e a and e b to the analog-to-digital converter 110, and the analog digital converter 110 converts the dc voltages e a and e b to a digital signal. .
종래의 측정장치는 마이크로컴퓨터(111), 교류전압직류전압컨버터(AC/DC컨버터)(112), 아날로그디지털컨버터(113) 및 디스플레이부(114a, 114b)를 더 포함한다. 출력전압(ey)이 ac전압dc전압컨버터(112)에 인가되고, ac전압dc전압컨버터(112)는 출력전압(ey)을 dc전압으로 변환시켜 출력한다. 이 dc전압은 어드미턴스(Y)의 절대값에 비례한다. dc전압이 아날로그디지털컨버터(113)에 인가되어, 디지털신호로 변환된다.The conventional measuring device further includes a microcomputer 111, an AC voltage DC converter (AC / DC converter) 112, an analog digital converter 113, and display units 114a and 114b. The output voltage e y is applied to the ac voltage dc voltage converter 112, and the ac voltage dc voltage converter 112 converts the output voltage e y into a dc voltage and outputs the converted voltage. This dc voltage is proportional to the absolute value of the admittance (Y). The dc voltage is applied to the analog digital converter 113 and converted into a digital signal.
아날로그디지털컨버터(110, 113)는 마이크로컴퓨터(111)에 연결된다. 마이크로컴퓨터(111)는 아날로그디지털컨버터(110)로부터 인가된 디지털신호를 근거로 컨덕턴스(G)와 서셉턴스(B)를 산출하고, 디스플레이부(114a, 114b)는 각각 컨덕턴스(G), 서스셉턴스(B)를 표시한다. 마이크로컴퓨터는 아날로그디지털컨버터(113)으로부터 인가된 디지털신호를 근거로 어드미턴스의 절대값을 산출한다.The analog digital converters 110 and 113 are connected to the microcomputer 111. The microcomputer 111 calculates the conductance G and the susceptance B based on the digital signal applied from the analog-to-digital converter 110, and the display units 114a and 114b respectively conduct the conductance G and the susceptor. The turn B is displayed. The microcomputer calculates the absolute value of the admittance based on the digital signal applied from the analog-digital converter 113.
이하, 비교기(107)의 동작을 설명한다. dc전압(ea)을 dc전압(eb)과 비교한다. 만약, 어드미턴스(Y)가 컨덕턴스(G)보다 훨씬 크면, 즉 Y ≫ G 이면, 서스셉턴스(B)는The operation of the comparator 107 will now be described. Compare the dc voltage (e a ) with the dc voltage (e b ). If the admittance (Y) is much greater than the conductance (G), i.e. if Y '' G, then the susceptance (B) is
로 표현된다.It is expressed as
이러한 이유로, 마이크로컴퓨터(111)는 dc전압(eb)로부터 변환된 디지털신호를 무시하고, 아날로그디지털컨버터(113)으로부터 인가된 디지털신호를 근거로 서셉턴스(B)를 산출한다.For this reason, the microcomputer 111 ignores the digital signal converted from the dc voltage e b and calculates the susceptance B based on the digital signal applied from the analog digital converter 113.
한편, 어드미턴스(Y)가 서스셉턴스(B)보다 훨씬 크면, 즉 Y ≫ B 이면, 컨덕턴스(G)는On the other hand, if the admittance (Y) is much larger than the susceptance (B), that is, if Y > B, then the conductance (G) is
로 표현된다.It is expressed as
이러한 이유로, 마이크로컴퓨터(111)는 dc전압(ea)로부터 변환된 디지털신호를 무시하고, 아날로그디지털컨버터(113)으로부터 인가된 디지털신호를 근거로 컨덕턴스(G)를 산출한다. 이것은 ac전압dc전압컨버터(112)가 정확성이 위상판별기(104, 106)보다 훨씬 우수하기 때문이다. 사실, 위상판별기(104, 106)에 의한 에러는 0.1 에서 0.2 퍼센트 정도이다. 반면에, ac전압dc전압컨버터(112)에 의한 에러는 0.01 퍼센트 정도이다. 그러므로, 마이크로컴퓨터(111)는 ac전압dc전압컨버터(112)로부터 아날로그디지털컨버터(113)를 통해 공급된 디지털신호에 우선권을 주어, 정확성을 향상시킨다.For this reason, the microcomputer 111 disregards the digital signal converted from the dc voltage e a and calculates the conductance G based on the digital signal applied from the analog digital converter 113. This is because the ac voltage dc voltage converter 112 is much better than the phase discriminators 104 and 106. In fact, the error by phase discriminators 104 and 106 is on the order of 0.1 to 0.2 percent. On the other hand, the error caused by the ac voltage dc voltage converter 112 is about 0.01 percent. Therefore, the microcomputer 111 gives priority to the digital signal supplied from the ac voltage dc voltage converter 112 through the analog to digital converter 113, thereby improving accuracy.
위의 일본공개특허공개에는 인덕티브소자의 임피던스를 측정하는 장치가 더 공개되었다. 저항(R), 리액턴스(X) 및 임피던스(Z)가 상술된 방법과 유사한 방법으로 측정된다. 마이트로컴퓨터는 임피던스(Z)를 나타내는 dc전압으로부터 변환된 디지털신호에 우선권을 주어, Z ≫ X 또는 Z ≫ R 조건하의 디지털신호를 근거로 저항(R) 또는 리액턴스(X)를 산출한다.In the above Japanese Laid-Open Patent Publication, a device for measuring impedance of an inductive element is further disclosed. The resistance R, reactance X and impedance Z are measured in a similar manner to the method described above. The mitrocomputer gives priority to the digital signal converted from the dc voltage representing the impedance Z, and calculates the resistance R or the reactance X based on the digital signal under the conditions Z »X or Z» R.
하지만, ac전압dc전압컨버터(112)에 주어진 우선권이 측정(Y ≫ G 또는 Y ≫ B 조건하의 컨덕턴스 또는 서셉턴스의 측정)의 정확성을 향상시킬지라도, 측정은 여전히 dc전압(eb또는 ea)로부터 변환된 디지털신호를 근거로 산출된 서셉턴스 또는 컨덕턴스를 포함한다. 어드미턴스(Y)가 컨덕턴스(G) 및 서셉턴스(B)보다 훨씬 크지 않다면, 컨덕턴스(G) 및 서셉턴스(B) 모두 dc전압들(ea, eb)로부터 변환된 디지털신호들을 근거로 산출되어진다. 그러므로, 종래의 장치는 여전히 측정의 정확성에 문제점을 가지고 있다. 이것이 종래의 장치에 있는 첫번째 본질적인 문제이다.However, even if the priority given to the ac voltage dc voltage converter 112 improves the accuracy of the measurement (measurement of conductance or susceptance under the conditions Y '' G or Y '' B), the measurement is still a dc voltage (e b or e a). Susceptance or conductance calculated based on the converted digital signal. If the admittance (Y) is not much larger than the conductance (G) and the susceptance (B), both the conductance (G) and the susceptance (B) are calculated based on the digital signals converted from the dc voltages (e a , e b ). It is done. Therefore, the conventional apparatus still has a problem in the accuracy of the measurement. This is the first inherent problem in conventional devices.
두번째 문제는 위상판별기(104, 106)의 dc오프셋전압 때문에 발생하는 노이즈성분이다. 종래의 장치는 여러종류의 전기회로(105)와 연결되어 있으며 위상판별기(104, 106)는 다이나믹범위를 위한 dc증폭이 필요하다. dc전압(ea, eb)은 dc오프셋전압을 포함하며, dc오프셋전압은 AD변환을 통해 디지털신호로 전송된다. 그로인해, 디지털신호는 노이즈성분을 포함하게 되며, 이러한 노이즈성분이 측정을 열화시킨다. 이것이 종래의 장치에 있는 두번째 본질적인 문제이다.The second problem is the noise component caused by the dc offset voltages of the phase discriminators 104 and 106. Conventional devices are connected to several types of electrical circuits 105 and phase discriminators 104 and 106 require dc amplification for the dynamic range. The dc voltage (e a , e b ) includes a dc offset voltage, which is transmitted as a digital signal through the AD conversion. As a result, the digital signal contains noise components, which degrade the measurement. This is the second essential problem in conventional devices.
세번째 문제는 위상시프터(105)에 있다. 위상시프터(105)는 위상을 90도 지연시키기 위한 것이지만, 위상시프터는 항상 출력전압(e)를 90도만큼 시프트시킬 수 없다. 이것은 아날로그 곱셈이 정확하지 않다는 것을 의미한다.The third problem lies in the phase shifter 105. The phase shifter 105 is for delaying the phase by 90 degrees, but the phase shifter cannot always shift the output voltage e by 90 degrees. This means that analog multiplication is not accurate.
같은 문제가 인덕티브소자를 사용하는 종래의 장치에 발생한다.The same problem arises with conventional devices using inductive elements.
그러므로, 본 발명의 목적은 임피던스를 정확하게 측정하기 위한 장치를 제공하는데 있다.Therefore, it is an object of the present invention to provide an apparatus for accurately measuring impedance.
또한, 본 발명의 다른 목적은 정확하게 임피던스를 측정하기 위한 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for accurately measuring impedance.
도 1은 일본공개특허공보 소61-266965호에 공개된 종래의 측정장치의 회로구성을 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional measuring apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-266965.
도 2는 본 발명에 따른 측정장치의 회로구성을 나타내는 블럭도이다.2 is a block diagram showing a circuit configuration of a measuring apparatus according to the present invention.
도 3은 평균각주파수와 이득간의 관계를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a relationship between an average angular frequency and a gain.
도 4는 본 발명에 따른 다른 측정장치의 회로구성을 나타내는 블럭도이다.4 is a block diagram showing a circuit configuration of another measuring apparatus according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 측정장치의 회로구성을 나타내는 블럭도이다.5 is a block diagram showing a circuit configuration of another measuring apparatus according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 또다른 측정장치의 회로구성을 나타내는 블럭도이다.6 is a block diagram showing a circuit configuration of another measuring apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.* Explanation of symbols for the main parts of the drawings.
1 : 읽기전용메모리 2 : 디지털아날로그컨버터1: read-only memory 2: digital analog converter
3 : 전압전류컨버터 4 : 아날로그디지털컨버터3: voltage and current converter 4: analog and digital converter
5 : 곱셈기 6 : 어큐뮬레이터5: multiplier 6: accumulator
7, 8 : 레지스터 9 : 마이크로컴퓨터7, 8: register 9: microcomputer
10 : 컨트롤러 11 : 대상물10: controller 11: object
12 : 혼합기 13 : 노이즈원12: mixer 13: noise source
14 ~ 23 : 레지스터 24 : 전압플로우어14 ~ 23: Register 24: Voltage flower
25 : 저항소자 26 : OP앰프25 resistor element 26 op amp
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 임피던스를 결정하기 위해 신호처리를 디지털화하는 것을 제시한다.The present invention for achieving this object proposes to digitize signal processing to determine impedance.
본 발명의 첫번째 목적을 달성하기 위한, 대상물의 임피던스를 측정하기 위한 장치는, 대상물에 연결되는 단자와, 단자에 연결되며 임피던스에 의해 변화하는 제 2 아날로그신호를 발생시키기 위해, 주기적으로 변화하고 제 1 디지털신호로부터 생성되는 제 1 아날로그신호를 단자를 통해 대상물에 공급하는 주기적신호발생기와, 제 2 아날로그신호로부터 제 2 디지털신호를 발생시키는 디지털신호발생기와, 그리고 주기적신호발생기 및 디지털신호발생기에 연결되며 임피던스를 결정하기 위한 제 1 디지털신호 및 제 2 디지털신호를 공급하는 데이터프로세서를 포함한다.In order to achieve the first object of the present invention, an apparatus for measuring an impedance of an object includes a terminal connected to the object and a second analog signal connected to the terminal and changing periodically to generate a second analog signal. A periodic signal generator for supplying a first analog signal generated from a digital signal to an object through a terminal, a digital signal generator for generating a second digital signal from a second analog signal, and a periodic signal generator and a digital signal generator And a data processor for supplying a first digital signal and a second digital signal for determining impedance.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한, 대상물의 임피던스를 측정하기 위한 방법은, a) 제 1 디지털신호로부터 제 1 아날로그신호를 발생시키는 단계와, b) 임피던스에 의해 변화하는 제 2 아날로그신호를 생성하기 위해 제 1 아날로그신호를 대상물에 공급하는 단계와, c) 제 2 아날로그신호를 제 2 디지털신호로 변환하는 단계와, 그리고 d) 제 1 디지털신호 및 제 2 디지털신호상에서 디지털프로세싱를 통해 임피던스를 결정하는 단계를 포함한다.To achieve another object of the present invention, a method for measuring an impedance of an object includes the steps of a) generating a first analog signal from a first digital signal, and b) generating a second analog signal that varies with impedance. Supplying a first analog signal to an object for the purpose, c) converting the second analog signal to a second digital signal, and d) determining impedance through digital processing on the first digital signal and the second digital signal. It includes a step.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 측정장치 및 방법에 대한 특성 및 장점들을 설명함으로써 보다 명확하게 이해될 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be more clearly understood by explaining the characteristics and advantages of the measuring device and method.
제 1 실시예First embodiment
도 2에 있어서, 본 발명을 구체화한 측정장치는 읽기전용메모리(1), 디지털아날로그컨버터(2), 전압전류컨버터(3), 아날로그디지털컨버터(4), 곱셈기(5), 어큐뮬레이터(6), 레지스터(7, 8), 마이크로컴퓨터(9) 및 컨트롤러(10)를 포함한다. 대상물(11)은 측정장치와 그라운드사이에 연결되어 있으며, 대상물(11)의 임피던스가 측정된다.In Fig. 2, the measuring device embodying the present invention includes a read-only memory 1, a digital analog converter 2, a voltage current converter 3, an analog digital converter 4, a multiplier 5 and an accumulator 6 , Registers 7 and 8, microcomputer 9 and controller 10. The object 11 is connected between the measuring device and the ground, and the impedance of the object 11 is measured.
읽기전용메모리(1)는 정현파(사인파)의 1/4을 나타내는 이산값들을 저장하며, 이 이산값들은 시간에 대하여 저장된다. 정현파는 각주파수(0)를 갖는다. 이산값들은 반복적으로 읽기전용메모리(1)에서 독출되어, 디지털아날로그컨버터(2)를 통해 전압전류컨버터(3)에 공급된다. 교류는 이산값들로부터 생성되어, 대상물(11)로 유입된다, 교류는 ac전압으로 변환되고, 아날로그디지털컨버터(4)는 ac전압을 디지털화한다. 마이크로컴퓨터(9)는 ac전압 및 이산값을 나타내는 디지털데이터신호를 근거로 각주파수(0)에서 대상물(11)의 임피던스를 산출한다.The read only memory 1 stores discrete values representing one quarter of a sine wave (sine wave), which are stored over time. The sine wave is the angular frequency ( 0). The discrete values are repeatedly read from the read-only memory 1 and supplied to the voltage current converter 3 through the digital analog converter 2. The alternating current is generated from the discrete values and flows into the object 11, the alternating current is converted into an ac voltage, and the analog-digital converter 4 digitizes the ac voltage. The microcomputer 9 uses angular frequencies (based on digital data signals representing ac voltages and discrete values). The impedance of the object 11 is calculated at 0).
컨트롤러(10)는 읽기전용메모리(1), 곱셈기(5), 어큐뮬레이터(6)를 제어한다. 자세하게는, 컨트롤러(10)는 읽기전용메모리(1)로부터 이산값들을 독출한다. 상술한 바와 같이, 이산값은 정현파의 1/4을 나타내며, 컨트롤러(10)는 순차적으로 다음과 같이 메모리의 위치를 어드레싱한다. 우선, 컨트롤러(10)는 규칙적인 순서로 이산값들을 순차적으로 독출하며, 다음에, 그 이산값들을 역으로 독출한다. 다음에, 컨트롤러(10)는 읽기전용메모리(1)에게 명령하여 이산값들의 극성을 바꾸고, 규칙적인 순서로 이산값들을 독출한다. 최종적으로, 컨트롤러(10)는 극성이 바뀐 이산값들을 역으로 독출한다. 그러면, 정현파가 이산값들로부터 생성된다.The controller 10 controls the read-only memory 1, the multiplier 5, and the accumulator 6. In detail, the controller 10 reads the discrete values from the read-only memory 1. As described above, the discrete value represents a quarter of the sinusoidal wave, and the controller 10 sequentially addresses the location of the memory as follows. First, the controller 10 sequentially reads the discrete values in a regular order, and then reads the discrete values in reverse. Next, the controller 10 instructs the read-only memory 1 to change the polarity of the discrete values, and read the discrete values in a regular order. Finally, the controller 10 reads back the discrete values whose polarities are changed. Sinusoidal waves are then generated from the discrete values.
여현파(코사인파)가 이산값들로부터 더 생성된다. 컨트롤러(10)는 시분할방식으로 정현파의 발생과 여현파의 발생을 반복한다. 우선, 컨트롤러(10)는 이산값들을 역으로 독출한다. 컨트롤러(10)는 읽기전용메모리(1)에게 명령하여 이산값들의 극성을 바꾸고, 극성이 바뀐 이산값들을 규칙적인 순서로 독출한다. 다음에, 컨트롤러(10)는 극성이 바뀐 이산값들을 역으로 독출한다. 최종적으로, 컨트롤러(10)는 극성의 바뀜없이 규칙적인 순서로 이산값들을 독출한다. 여현파는 정현파와는 90도의 위상차가 있다.A cosine wave (cosine wave) is further generated from the discrete values. The controller 10 repeats generation of a sine wave and generation of a cosine wave in a time division manner. First, the controller 10 reads the discrete values back. The controller 10 instructs the read-only memory 1 to change the polarities of the discrete values, and read the discrete values whose polarities are changed in a regular order. Next, the controller 10 reversely reads discrete values whose polarities are changed. Finally, the controller 10 reads the discrete values in a regular order without changing polarity. The cosine wave is 90 degrees out of phase with the sinusoidal wave.
디지털아날로그컨버터(2)는 정현파 또는 여현파를 나타내는 일련의 이산값들을 아날로그신호로 변환한다. 이 아날로그신호는 전압레벨이 변화되며, 전압전류변환기(3)에 인가된다. 전압전류변환기(3)는 아날로그전압신호로부터 교류를 발생시키며, 이 교류를 대상물(11)에 공급한다. 전압전류컨버터(3)는 도 1의 OP앰프에 의해 구현되어질 수 있다.The digital analog converter 2 converts a series of discrete values representing sinusoidal or cosine waves into an analog signal. The analog signal is changed in voltage level and applied to the voltage current converter 3. The voltage current converter 3 generates an alternating current from the analog voltage signal, and supplies the alternating current to the object 11. The voltage current converter 3 may be implemented by the OP amplifier of FIG. 1.
교류가 대상물(11)로 유입되면, 교류량이 대상물(11)의 임피던스에 의해 곱해진다. 그 곱은 ac전압으로 표현된다. ac전압은 시분할방식으로 정현파 및 여현파를 나타낸다. ac전압이 아날로그디지털컨버터(4)로 공급되어, 디지털신호로 변환된다. 디지털신호는 곱셈기(5)에 인가된다.When alternating current flows into the object 11, the alternating current is multiplied by the impedance of the object 11. The product is expressed in ac voltage. The ac voltage represents sinusoidal and cosine waves in a time division manner. The ac voltage is supplied to the analog digital converter 4 and converted into a digital signal. The digital signal is applied to the multiplier 5.
곱셈기(5)는 디지털신호에 정현파의 일부을 나타내는 이산값을 곱한다. 곱셈기(5)는 또 디지털신호에 여현파의 일부분을 나타내는 이산값을 곱한다. 읽기전용메모리(1)에 저장된 이산값들은 각주파수(0)를 갖는 정현파의 1/4만을 나타낸다. 그러나, 디지털아날로그변환에서 아날로그디지털변환까지의 신호처리가 양자화노이즈 및 외부노이즈를 디지털신호에 유입되게 한다. 이러한 이유 때문에, 디지털신호는 각 주파수(0)와 더불어 여러 각주파수들()을 갖는 여현파 또는 정현파를 나타낸다. 그러나, 디지털신호가 직류와 교류의 차이를 고려하지 않고 각주파수(0)의 정현파 및 여현파를 나타낸다는 가정하에, 본 발명에 따른 측정의 원리에 대한 설명이 우선적으로 이루어졌다.The multiplier 5 multiplies the digital signal by discrete values representing part of the sinusoidal wave. The multiplier 5 also multiplies the digital signal by a discrete value representing a portion of the cosine wave. Discrete values stored in the read-only memory 1 can Only one quarter of a sinusoid with 0) is shown. However, signal processing from digital analog conversion to analog to digital conversion causes quantization noise and external noise to flow into the digital signal. For this reason, the digital signal must In addition to several angular frequencies (0) Represents a cosine wave or a sine wave. However, the digital signal does not take into account the difference between direct current and alternating current. Under the assumption that sine and cosine waves of 0) are represented, explanation of the principle of measurement according to the present invention has been made first.
정현파(sin0t)는 교류를 나타내며, 대상물(11)의 임피던스는 교류에 영향을 미치고, 응답함수들은 임피던스의 실수부에 의한 정현파(sin0t) 및 임피던스의 허수부에 의한 여현파(cos0t)이다. 상술한 바와 같이, 곱셈기(5)는 디지털신호에 다른 시간에 정현파(sin0t) 및 여현파(cos0t)를 나타내는 이산값들을 곱한다. 곱셈기(5)가 정현파(sin0t)의 값 및 여현파(cos0t)의 값에 정현파(sin0t)를 나타내는 이산값들을 곱하면, 임피던스의 실수부는 sin2 0t = 1/2(1 - cos20t)를 포함하는 적(procduct)을 생성하고, 임피던스의 허수부는 sin0t × cos0t = 1/2 sin20t를 포함하는 적을 생성한다. 교류성분인 cos20t 및 sin20t는 상기 적으로부터 감산되어, 차이를 나타내는 디지털신호는 임피던스의 실수부에 비례하는 값을 갖는다.Sine wave 0t) represents an alternating current, the impedance of the object 11 affects the alternating current, and the response functions are sinusoidal (sin) by the real part of the impedance. 0t) and the cosine wave by the imaginary part of the impedance (cos 0t). As described above, the multiplier 5 has a sinusoidal sin at different times in the digital signal. 0t) and cosine wave (cos Multiply the discrete values representing 0t). The multiplier (5) is sinusoidal (sin Value of 0t and cosine wave (cos Sine wave to the value of 0t Multiplying the discrete values representing 0t), the real part of the impedance is sin 2 0t = 1/2 (1-cos2 Create a procduct containing 0t), and the imaginary part of the impedance is sin 0t × cos 0t = 1/2 sin2 Create an enemy containing 0t. AC component cos2 0t and sin2 0t is subtracted from the product so that the digital signal representing the difference has a value proportional to the real part of the impedance.
한편, 곱셈기(5)가 정현파(sin0t)의 값들 및 여현파(cos0t)의 값들에 여현파(cos0t)를 나타내는 이산값들을 곱하면, 임피던스의 실수부는 cos0t × sin0t = 1/2 sin20t를 포함하는 적을 생성하고, 임피던스의 허수부는 cos0t × cos0t = 1/2(1 + cos20t)를 포함하는 적을 생성한다. 교류성분의 제거후, 디지털신호는 임피던스의 허수부에 비례한다.On the other hand, the multiplier 5 is sinusoidal (sin Values of 0t and cosine wave Cos to the values of 0t Multiplying the discrete values representing 0t), the real part of impedance is cos 0t × sin 0t = 1/2 sin2 Create an enemy containing 0 t and the imaginary part of the impedance is cos 0t × cos 0t = 1/2 (1 + cos2 Create an enemy containing 0t). After removal of the AC component, the digital signal is proportional to the imaginary part of the impedance.
어큐뮬레이터(6)는 적들을 나타내는 디지털신호로부터 교류성분을 제거한다. 어큐뮬레이터(6)는 연속적으로 복수주기에 대해 적들을 더한다. 만약, 아날로그디지털컨버터(4)로부터 인가된 디지털신호가 양자화노이즈 및 외부노이즈를 포함하지 않는다면, 교류성분은 단지 sin20t 및 cos20t뿐이며, 교류성분은 단지 한주기에 대한 누산만을 통해 디지털신호로부터 제거된다. 그러나, 곱셈기(5)에 공급된 디지털신호는 불가피하게 양자화노이즈 및 외부노이즈을 포함한다. 적들로부터 이러한 노이즈성분 및 교류성분을 제거하기 위해, 어큐뮬레이터(6)는 100 주기 이상으로 적들을 누산한다. 누산결과, 적들의 합 및 다른 적들의 합은 각각 레지스터(7, 8)에 인가되어 그곳에 저장된다. 레지스터들(7, 8)은 이하에서 설명될 것처럼 각각 정현 항과 여현 항에 할당된다.The accumulator 6 removes the AC component from the digital signal representing the enemies. The accumulator 6 successively adds enemies for multiple periods. If the digital signal applied from the analog-digital converter 4 does not include quantization noise and external noise, the AC component is only sin2. 0t and cos2 Only 0t, the alternating current component is removed from the digital signal only through accumulation for one cycle. However, the digital signal supplied to the multiplier 5 inevitably includes quantization noise and external noise. In order to remove such noise and alternating current components from the enemies, the accumulator 6 accumulates the enemies in more than 100 cycles. As a result of accumulation, the sum of the enemies and the sum of the other enemies are applied to the registers 7 and 8, respectively, and stored there. Registers 7 and 8 are assigned to the sine and cosine terms respectively, as will be explained below.
누산의 완료 하에, 마이크로컴퓨터(9)는 레지스터들(7, 8)로부터 적들의 합들을 나타내는 디지털값들을 인출한다. 마이크로컴퓨터(9)는 적들의 합들을 각각 제곱하여 서로 더한다. 마이크로컴퓨터(9)는 그 합의 제곱근을 구한다. 제곱근은 임피던스의 절대값에 비례한다. 마이크로컴퓨터(9)는 허수부에 대한 실수부의 비, 즉, 위상각 tan와 동일한 합의 비를 결정한다.Upon completion of accumulation, the microcomputer 9 retrieves digital values representing the sums of the enemies from the registers 7, 8. The microcomputer 9 adds each other by square the sums of the enemies. The microcomputer 9 finds the square root of its sum. The square root is proportional to the absolute value of the impedance. The microcomputer 9 has a ratio of the real part to the imaginary part, that is, the phase angle tan Determine the same agreement ratio as
곱셈기(5)에 인가된 디지털신호(vi)는 Asin(t + φ)로 표현된다. 곱셈기(5)가 n 주기에 대해 정현파의 일부를 나타내는 디지털값들과 여현파의 일부를 나타내는 디지털값들의 곱을 실행하고, 어큐뮬레이터(6)는 정현 항 Hs() 및 여현 항 Hc()을 레지스터(7, 8)에 각각 저장한다. 정현 항 Hs() 및 여현 항 Hc()은 다음과 같이 표현된다.The digital signal vi applied to the multiplier 5 is divided into Asin ( t + φ). The multiplier 5 performs the product of the digital values representing the part of the sinusoid and the digital values representing the part of the sinusoid for n periods, and the accumulator 6 performs the sinusoidal term Hs ( ) And the cosine term Hc ( ) Are stored in registers 7 and 8, respectively. Sine Port Hs ( ) And the cosine term Hc ( ) Is expressed as
우선, 정현 항 Hs()은First of all, the sinusoidal term Hs ( )silver
로 계산되며, 만약,=0 이면, 정현 항 Hs()은Is calculated as = If 0, the sine term Hs ( )silver
로 주어진다.Is given by
한편, 만약,≠0 이면, 정현 항 Hs()은On the other hand, if ≠ If 0, the sine term Hs ( )silver
Hs() = (Ai/2)[[sin{(-0)t +}/(-0)] -Hs ( ) = (Ai / 2) [[sin {( - 0) t + } / ( - 0)] -
= (Ai/2)[[sin{2n((/0)-1) +} - sin()]/(-0) -= (Ai / 2) [[sin {2n (( Of 0) -1) + }-sin ( )] / ( - 0) -
[sin{2n((/0)+1) +} - sin()]/(+0)][sin {2n (( Of 0) +1) + }-sin ( )] / ( + 0)]
= (Ai/2){sin{2n(/0)+} - sin()}{20/( 2-02)}= (Ai / 2) {sin {2n ( Of 0) + }-sin ( )}{2 0/( 2- 0 2 )}
= 2 Aicos{n(/0)+} sin{n(/0)}{0/( 2-02)}= 2 Aicos {n ( Of 0) + } sin {n ( Of 0) } { 0/( 2- 0 2 )}
로 주어진다.Is given by
여현 항 Hc()는Cosine Port Hc ( )
로 계산되며, 만약,=0 이면, 여현 항 Hc()은Is calculated as = If 0, the cosine term Hc ( )silver
로 주어진다.Is given by
한편, 만약,≠0 이면, 여현 항 Hs()은On the other hand, if ≠ If 0, the cosine term Hs ( )silver
= -(Ai/2)[[cos{2n((/0)+1) +} - cos()]/(+0) +=-(Ai / 2) [[cos {2n (( Of 0) +1) + }-cos ( )] / ( + 0) +
[cos{2n((/0)-1) +} - cos()]/(-0)][cos {2n (( Of 0) -1) + }-cos ( )] / ( - 0)]
= -(Ai/2){cos{2n(/0)+} - cos()}[{1/(+0)} +=-(Ai / 2) {cos {2n ( Of 0) + }-cos ( )}[{One/( + 0)} +
{1/(-0)}]{One/( - 0)}]
= 2 Aisin{n(/0)+} sin{n(/0)}{0/( 2-02)}= 2 Aisin {n ( Of 0) + } sin {n ( Of 0) } { 0/( 2- 0 2 )}
로 주어진다.Is given by
만약,=0 이면, 제곱의 합 H()2은if, = If 0, sum of squares H ( ) 2 is
로 주어진다.Is given by
한편, 만약,≠0 이면, 제곱의 합 H()2은On the other hand, if ≠ If 0, sum of squares H ( ) 2 is
로 주어진다.Is given by
본 발명은 n이 32인 경우를 가정하여 도 3에 합 H()2을 도시하였다. 각주파수()가 각주파수(0)로부터 떨어지면, 이득이 감소한다.In the present invention, assuming that n is 32, the sum of H ( 2 ). Angular frequency ( ) Is the angular frequency ( Off, 0, the gain decreases.
제 1 실시예에 있어서, 읽기전용메모리(1), 컨트롤러(10), 디지털아날로그컨버터(2) 및 전압전류변환기(3)는 전체로서 주기적 신호발생기를 구성하고, 아날로그디지털컨버터(4)는 디지털신호발생기로서 역할을 한다. 곱셈기(5), 컨트롤러(10), 어큐뮬레이터(6), 레지스터(7, 8) 및 마이크로컴퓨터는 그 전부가 데이터프로세서를 구성한다.In the first embodiment, the read-only memory 1, the controller 10, the digital analog converter 2 and the voltage current converter 3 constitute a periodic signal generator as a whole, and the analog-digital converter 4 is digital. It acts as a signal generator. The multiplier 5, the controller 10, the accumulator 6, the registers 7 and 8 and the microcomputer all constitute a data processor.
상술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 측정장치는 정현파를 나타내는 데이터정보의 일부를 디지털코드의 형태로 저장하고, ac전압을 디지털신호로 변환시킨다. 이것은 임피던스가 디지털신호처리를 통해 결정된다는 것을 의미한다. 단지 양자화 노이즈만이 아날로그디지털컨버터(4)로부터 곱셈기(5)로 인가된 디지털신호에 도입된다. 이산값들은 디지털코드의 형태로 저장되어, 직접 곱셈기(5)로 공급된다. 이것은 디지털신호에는 dc오프셋전압에 의한 노이즈성분이 없다는 것을 의미한다. 어큐뮬레이터(6)가 N주기동안 정현파의 곱들을 누산하면, 분해능(resolution)의 향상은 1/2log2N으로 주어진다. 만약, N이 256이면, 분해능은 4 비트로 향상된다. 그러므로, 디지털신호처리는 아날로그신호처리보다 더욱 정확하게 되며, 측정장치는 종래의 장치보다 보다 나은 분해능을 성취한다.As can be seen from the above description, the measuring apparatus according to the present invention stores a part of the data information representing the sine wave in the form of a digital code, and converts the ac voltage into a digital signal. This means that the impedance is determined through digital signal processing. Only quantization noise is introduced into the digital signal applied from the analog digital converter 4 to the multiplier 5. The discrete values are stored in the form of digital code and fed directly to the multiplier 5. This means that the digital signal has no noise component due to the dc offset voltage. When accumulating the product of the sine wave for the accumulator (6) N cycles, the improvement of the resolution (resolution) is given by 1 / 2log 2 N. If N is 256, the resolution is improved to 4 bits. Therefore, digital signal processing becomes more accurate than analog signal processing, and the measuring device achieves better resolution than conventional devices.
더욱이, 어큐뮬레이터(6)는 곱셈 이후 디지털필터처럼 dc성분을 뽑아낸다. 이것은 교류성분의 제거를 위해 어떤 로우패스필터가 필요하다는 것을 의미한다. 콘덴서가 로우패스필터에 합쳐지고, 로우패스필터는 직접회로(IC)에 적합하지 않다. 어떠한 콘덴서도 어큐뮬레이터(6)에 통합되지 않으며, 제조업자는 용이하게 구성요소들(1 내지 10)을 반도체칩에 집적한다.Moreover, the accumulator 6 extracts the dc component after the multiplication like the digital filter. This means that some low pass filter is needed to remove the AC components. The capacitor is incorporated in the low pass filter, which is not suitable for the integrated circuit (IC). No capacitor is integrated into the accumulator 6, and the manufacturer easily integrates the components 1 to 10 into the semiconductor chip.
제 2 실시예Second embodiment
도 4는 본 발명을 구체화하는 다른 장치를 설명한다. 혼합기(12), 노이즈원(13) 및 레지스터(14, 15)가 제 1 실시예를 구현하는 측정장치에 추가되었으며, 다른 구성요소들은 제 1 실시예의 구성요소들에 대응된다. 이러한 이유로, 다른 구성요소들은 상세한 설명을 생략하고 제 1 실시예와 동일한 참조번호를 붙인다. 레지스터(14)에 정현파를 나타내는 이산값들이 할당되며, 다른 레지스터(15)에는 여현파를 나타내는 이산값들이 할당된다.4 illustrates another apparatus embodying the present invention. The mixer 12, the noise source 13 and the registers 14 and 15 have been added to the measuring device implementing the first embodiment, and other components correspond to the components of the first embodiment. For this reason, other components are omitted from the detailed description and given the same reference numerals as in the first embodiment. Discrete values representing the sine wave are assigned to the register 14, and discrete values representing the cosine wave are assigned to the other register 15.
상술한 바와같이, 디지털아날로그변환에서 아날로그디지털변환 사이에서 부가된 노이즈성분들이 적들의 누산을 통해 정현 항 Hs() 및 여현 항 Hc()으로부터 제거된다. 그러나, 컨트롤러(10)가 규칙적으로 읽기전용메모리(1)로부터 이산값들을 독출하는 동안, 양자화 노이즈도 역시 곱셈기(5)에 인가된 디지털신호에 규칙적으로 혼합되나, 이것은 적들의 누산을 통해 정현 항 Hs() 및 여현 항 Hc()으로부터 좀처럼 제거되지 않는다. 노이즈원(13)은 불규칙하게 노이즈성분을 발생시키며, 혼합기(12)는 불규칙한 노이즈성분을 디지털신호에 부가한다. 불규칙한 노이즈성분은 양자화노이즈성분의 규칙성을 깨뜨리고, 어큐뮬레이터(6)가 정현 항 Hs() 및 여현 항 Hc()으로부터 노이즈성분을 제거하도록 한다.As described above, the noise components added between the digital analog conversion and the analog-digital conversion are obtained through the accumulation of enemies through the sinusoidal term Hs ( ) And the cosine term Hc ( ) Is removed. However, while the controller 10 regularly reads discrete values from the read-only memory 1, the quantization noise is also regularly mixed with the digital signal applied to the multiplier 5, which is sine through accumulation of enemies. Term Hs ( ) And the cosine term Hc ( Rarely removed from The noise source 13 irregularly generates noise components, and the mixer 12 adds irregular noise components to the digital signal. The irregular noise component breaks the regularity of the quantized noise component, and the accumulator 6 causes the sinusoidal term Hs ( ) And the cosine term Hc ( To remove the noise component.
레지스터(14, 15)는 정현파의 일부를 나타내는 이산값 및 여현파의 일부를 나타내는 이산값을 임시적으로 저장하고, 이들을 곱셈기(5)로 인가한다. 레지스터(14, 15)는 곱에 대한 제어를 간단하게 한다. 물론, 제 2 실시예를 구현하는 측정장치는 제 1 실시예와 연관되어 설명된 장점도 또한 성취한다.The registers 14 and 15 temporarily store discrete values representing part of the sinusoidal wave and discrete values representing part of the cosine wave, and apply them to the multiplier 5. Registers 14 and 15 simplify the control of the product. Of course, the measuring device implementing the second embodiment also achieves the advantages described in connection with the first embodiment.
제 2 실시예에 있어서, 읽기전용메모리(1), 컨트롤러(10), 디지털아날로그컨버터(2) 및 전압전류컨버터(3)는 전체로서 주기적신호발생기를 구성하고, 아날로그디지털컨버터(4), 노이즈원(13) 및 혼합기(12)는 결합되어 디지털신호발생기를 구성한다. 곱셈기(5), 컨트롤러(10), 어큐뮬레이터(6), 레지스터(7, 8, 14, 15) 및 마이크로컴퓨터(9)는 전체로서 데이터프로세서를 구성한다.In the second embodiment, the read-only memory 1, the controller 10, the digital analog converter 2 and the voltage current converter 3 constitute a periodic signal generator as a whole, and the analog digital converter 4, noise The circle 13 and mixer 12 are combined to form a digital signal generator. The multiplier 5, the controller 10, the accumulator 6, the registers 7, 8, 14, 15 and the microcomputer 9 constitute a data processor as a whole.
제 3 실시예Third embodiment
도 5는 본 발명을 구체화하는 또 따른 다른 측정장치를 도시한다. 레지스터(7, 8, 14, 15)는 복수개의 레지스터(16 및 18), 복수개의 레지스터(17 및 19), 복수개의 레지스터(20 및 22) 및 복수개의 레지스터(21 및 23)로 각각 대체된다. 다른 구성요소들은 제 2 실시예의 다른 구성요소들에 대응되며, 상세한 설명없이 같은 참조번호를 붙인다.5 shows another measuring device embodying the present invention. Registers 7, 8, 14, and 15 are replaced by a plurality of registers 16 and 18, a plurality of registers 17 and 19, a plurality of registers 20 and 22, and a plurality of registers 21 and 23, respectively. . The other components correspond to the other components of the second embodiment and are given the same reference numerals without detailed description.
읽기전용메모리(1)은 다른 정현파들을 나타내는 복수개의 이산값 세트들을 저장한다. 복수개의 레지스터(20 및 22)는 각주파수(f1)에서 정현파를 나타내는 이산값들 및 각주파수(f2)에서 다른 정현파를 나타내는 이산값들을 저장한다. 유사하게, 복수개의 레지스터(21 및 23)은 각주파수(f1)에서 여현파를 나타내는 이산값들 및 각주파수(f2)에서 다른 여현파를 나타내는 이산값들을 저장한다. 한편, 복수개의 레지스터(16 및 18)은 각주파수(f1)의 정현 항 Hs() 및 각주파수(f2)의 정현 항 Hs()를 저장하며, 복수개의 레지스터(17 및 19)는 각주파수(f1)의 여현 항 Hs() 및 각주파수(f2)의 여현 항 Hc()를 저장한다. 그럼으로써, 제 3 실시예를 구현하는 장치는 다른 주파수(f1, f2)에서 임피던스를 측정한다. 이러한 특성은, 각주파수에 따라 임피던스값이 다르기 때문에, 바람직하다. 제 3 실시예를 구현한 측정장치를 사용하여, 사용자는 다른 각주파수(f1, f2)에서 임피던스를 측정한다. 제 3 실시예를 구현한 측정장치는 제 1 실시예와 연관하여 설명된 모든 장점을 성취한다.The read only memory 1 stores a plurality of discrete value sets representing different sinusoids. The plurality of registers 20 and 22 store discrete values representing sinusoids at angular frequency f1 and discrete values representing different sinusoids at angular frequency f2. Similarly, the plurality of registers 21 and 23 store discrete values representing the cosine wave at angular frequency f1 and discrete values representing another cosine wave at angular frequency f2. On the other hand, the plurality of registers 16 and 18 correspond to the sinusoidal term Hs of the angular frequency f1 ( ) And the sinusoidal term Hs of the angular frequency (f2) ), And the plurality of registers 17 and 19 correspond to the cosine term Hs of the angular frequency f1 ( ) And the cosine term Hc (of angular frequency (f2) Save). As such, the device implementing the third embodiment measures the impedance at different frequencies f1 and f2. Such a characteristic is preferable because the impedance value varies with each frequency. Using the measuring device embodying the third embodiment, the user measures impedance at different angular frequencies f1 and f2. The measuring device implementing the third embodiment achieves all the advantages described in connection with the first embodiment.
제 4 실시예Fourth embodiment
도 6은 본 발명을 구체화하는 또다른 측정장치를 도시한다. 전압전류컨버터(3)는 전압플로우어(24)로 대체된다. 저항기(25) 및 ac앰프(26)가 회로구성에 추가되었다. 저항기(25)는 대상물(11)의 임피던스의 절대값보다 훨씬 작은 저항값을 갖는다. 저항기(25)는 대상물(11)과 그라운드사이에 연결되어있고, ac앰프(26)의 두 입력단자는 저항기(25)의 양단에 각각 연결되어있다. 제 1, 제 2, 제 3 실시예에 있어서, 교류는 전압전류컨버터(13)로부터 대상물(11)로 공급되어, ac전압으로 변환된다. 그러나, 본발명은 ac전류의 경우에 한정되지 않는다. 제 4 실시예에 있어서, 전압플로우어(24)는 ac전압을 대상물(11)에 인가한다. 저항기(25)는 매우작은 전압강하를 발생시키며, 이러한 매우작은 전압강하는 ac앰프(26)에 의해 증폭된다. 다른 특성들은 제 1 실시예의 경우와 유사하며, 이하, 추가적인 설명은 생략한다. 제 4 실시예를 수행하는 측정장치는 제 1 실시예와 관련되어 설명된 모든 장점들을 성취한다.6 shows another measuring device embodying the present invention. The voltage current converter 3 is replaced with a voltage flowr 24. Resistor 25 and ac amplifier 26 were added to the circuit configuration. The resistor 25 has a resistance value much smaller than the absolute value of the impedance of the object 11. The resistor 25 is connected between the object 11 and the ground, and two input terminals of the ac amplifier 26 are connected to both ends of the resistor 25, respectively. In the first, second and third embodiments, the alternating current is supplied from the voltage current converter 13 to the object 11 and converted into an ac voltage. However, the present invention is not limited to the case of ac current. In the fourth embodiment, the voltage flower 24 applies an ac voltage to the object 11. The resistor 25 generates a very small voltage drop, which is amplified by the ac amplifier 26. The other characteristics are similar to those of the first embodiment, and further description thereof is omitted below. The measuring device carrying out the fourth embodiment achieves all the advantages described in connection with the first embodiment.
제 4 실시예에 있어서, 읽기전용메모리(1), 컨트롤러(10), 디지털아날로그컨버터(2) 및 전압플로우어(24)는 전체로서 주기적신호발생기를 구성한다. 저항기(25), ac앰프(26) 및 아날로그디지털컨버터(4)는 서로 결합되어 디지털신호발생기를 구성한다. 곱셈기(5), 컨트롤러(10), 어큐뮬레이터(6), 레지스터(7, 8) 및 마이크로컴퓨터(9)는 전체로서 데이터프로세서를 구성한다.In the fourth embodiment, the read-only memory 1, the controller 10, the digital analog converter 2 and the voltage flowr 24 constitute a periodic signal generator as a whole. The resistor 25, ac amplifier 26 and analog-to-digital converter 4 are combined with each other to form a digital signal generator. The multiplier 5, the controller 10, the accumulator 6, the registers 7 and 8 and the microcomputer 9 constitute a data processor as a whole.
방법Way
이하, 측정장치의 임피던스 측정방법에 대하여 설명한다. 도 2를 참조하여 측정방법을 설명한다. 읽기전용메모리(1)은 정현파의 1/4을 나타내는 이산값들을 저장한다. 이산값들은 디지털코드의 형태로 저장되며, 소정의 시간간격으로 정현파의 1/4을 나타낸다. 컨트롤러(10)는 소정의 시간간격을 나타내는 제어데이터의 일부 및 누산에 대한 소정의 기간을 나타내는 제어데이터의 다른 일부를 저장한다.Hereinafter, the impedance measuring method of a measuring apparatus is demonstrated. A measuring method will be described with reference to FIG. 2. The read only memory 1 stores discrete values representing one quarter of a sine wave. Discrete values are stored in the form of digital codes and represent one quarter of a sine wave at predetermined time intervals. The controller 10 stores a part of control data indicating a predetermined time interval and another part of control data indicating a predetermined period for accumulation.
대상물(11)은 측정장치의 단자들(T1, T2)사이에 연결된다. 측정장치에는 전류가 통한다. 다음에, 컨트롤러(10)는 소정의 시간간격으로 이산값들을 독출하며, 이산값들은 읽기전용메모리(1)으로부터 디지털아날로그컨버터(2)로 공급된다. 디지털아날로그컨버터(2)는 아날로그신호를 전압전류컨버터(3)로 인가하며, 전압전류컨버터(3)는 교류가 대상물(11)로 흐르게 한다. 결과적으로, ac전압은 단자(T1)에서 발생되어, 아날로그디지털컨버터(4)로 공급된다. 아날로그디지털컨버터(4)는 디지털신호들을 곱셈기(5)로 공급한다. 디지털신호들은 정현파의 일부를 나타내는 이산값들이 곱해지고, 소정의 기간에 대해 어큐뮬레이터(6)에서 연속적으로 더해진다. 그 합은 정현 항 Hs()으로 표시되며, 레지스터(7)에 저장된다. 또, 디지털신호들은 여현파의 일부를 나타내는 이산값들에 곱해지고, 소정의 기간에 대해 어큐뮬레이터(6)에서 연속적으로 더해진다. 그 합은 여현 항 Hc()을 나타내며, 이는 레지스터(8)에 저장된다.The object 11 is connected between the terminals T1 and T2 of the measuring device. The measuring device is energized. Next, the controller 10 reads the discrete values at predetermined time intervals, and the discrete values are supplied from the read-only memory 1 to the digital analog converter 2. The digital analog converter 2 applies an analog signal to the voltage current converter 3, and the voltage current converter 3 causes an alternating current to flow to the object 11. As a result, an ac voltage is generated at the terminal T1 and supplied to the analog-digital converter 4. The analog digital converter 4 supplies the digital signals to the multiplier 5. The digital signals are multiplied by discrete values representing part of the sinusoidal wave and added continuously in the accumulator 6 for a predetermined period of time. The sum is the sinusoidal term Hs ( Is stored in the register (7). In addition, the digital signals are multiplied by discrete values representing a portion of the cosine wave, and continuously added in the accumulator 6 for a predetermined period. The sum is the cosine term Hc ( ), Which is stored in the register 8.
최종적으로, 마이크로컴퓨터(9)는 정현 항 Hs() 및 여현 항 Hc()에 대한 계산을 실행하여, 임피던스의 절대값, 실수부의 값, 허수부의 값 및 실수부와 허수부간의 비를 결정한다.Finally, the microcomputer 9 has a sinusoidal term Hs ( ) And the cosine term Hc ( The absolute value of the impedance, the value of the real part, the value of the imaginary part, and the ratio between the real part and the imaginary part are determined.
상술한 바와같이, 측정장치는 임피던스의 값을 결정하기 위해 디지털데이터프로세싱을 실행하여, 측정의 분해능(resolution) 및 측정값들의 정확성을 향상시킨다.As mentioned above, the measuring device performs digital data processing to determine the value of the impedance, thereby improving the resolution of the measurement and the accuracy of the measured values.
본 발명의 특정한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 당업자에게는 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것은 분명하다.While specific embodiments of the invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the spirit and scope of the invention.
예컨대, 읽기전용메모리은 여현파의 일부를 나타내는 이산값들을 저장할 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(10)는 여현파와 더불어 정현파를 발생시킨다.For example, the read-only memory may store discrete values representing a portion of the cosine wave. In this case, the controller 10 generates a sine wave together with the cosine wave.
디스플레이 및 표시기는 임피던스를 보여주기 위해 마이크로컴퓨터에 연결될 수 있다.Displays and indicators can be connected to the microcomputer to show impedance.
본 발명에 따르면, 상술한 바와같이 임피던스를 측정하기 위한 장치는 정현파를 나타내는 디지털코드로부터 교류를 발생시키고, 대상물로 유입되는 교류에 의한 ac전압을 디지털신호로 변환시키며, 곱셈기는 디지털신호의 이진값들을 정현파 및 여현파를 나타내는 디지털코드의 이진값들로 연속적으로 곱하고, 어큐뮬레이터는 곱들을 연속적으로 합하며, 마이크로컴퓨터는 곱들의 합을 근거로 대상물의 임피던스를 산출함으로써, 산출결과의 정확성을 향상시키는 우수한 효과를 갖는다.According to the present invention, as described above, an apparatus for measuring impedance generates alternating current from a digital code representing a sine wave, converts ac voltage due to alternating current flowing into an object into a digital signal, and a multiplier is a binary value of the digital signal. Multiplied by binary values of digital codes representing sinusoidal and cosine waves, the accumulator successively sums the products, and the microcomputer calculates the impedance of the object based on the sum of the products, thereby improving the accuracy of the calculation result. Has an excellent effect.
Claims (21)
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Citations (1)
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JPH0431773A (en) * | 1990-05-25 | 1992-02-03 | Advantest Corp | Measuring device for impedance |
-
1999
- 1999-12-10 KR KR1019990056446A patent/KR100350062B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0431773A (en) * | 1990-05-25 | 1992-02-03 | Advantest Corp | Measuring device for impedance |
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