KR100460603B1 - multi-capacity 2 channel ion pump controller and vacuum measuring method using the same - Google Patents

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KR100460603B1 KR10-2002-0082784A KR20020082784A KR100460603B1 KR 100460603 B1 KR100460603 B1 KR 100460603B1 KR 20020082784 A KR20020082784 A KR 20020082784A KR 100460603 B1 KR100460603 B1 KR 100460603B1
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Abstract

본 발명의 컨트롤러는 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러에 있어서,The controller of the present invention is a multi-capacity 2-channel ion pump controller,

계산용 마이크로 프로세서(60)와, 디스플레이용 마이크로 프로세서(70)와, 상기 양 마이크로 프로세서가 입출력할 수 있는 듀얼포트 메모리(80)를 포함하여 구성되고, 상기 계산용 마이크로 프로세서(60)는 진공용기(10)에 고전압을 발생시키는 고전압 발생기(62)를 제어하는 고전압 스위치(61)와, 메모리(63)와, 채널별 파라미터를 저장하는 EEPROM과, 진공용기(10)로부터 전류 검출기(64)가 감지한 전류값을 증폭 및 전압 변환(65)한 것을 디지털화(66)하는 ADC(66)의 동작을 제어하도록 구성되며, 상기 디스플레이용 마이크로 프로세서(70)는 키보드(71)로부터 파라미터를 입력받고, 디스플레이(72)로 출력하도록 구성되며, 상기 전류 검출기(64)를 포함하는 입력단은 2채널 입력을 가능하도록 모듈 형태로 설계된 2개를 구비하도록 구성하고, 멀티플렉서를 사용하여 채널별 아날로그 전류값을 입력받을 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러이다.And a dual port memory 80 through which both microprocessors can input and output, and the calculation microprocessor 60 includes a vacuum container. A high voltage switch 61 for controlling a high voltage generator 62 for generating a high voltage at 10, a memory 63, an EEPROM for storing channel-specific parameters, and a current detector 64 from the vacuum vessel 10. Configured to control the operation of the ADC 66 to digitize 66 the amplified and voltage converted 65 of the sensed current value, wherein the display microprocessor 70 receives parameters from the keyboard 71, Is configured to output to the display 72, and the input stage including the current detector 64 is configured to have two modules designed in a modular form to enable two-channel input, and using a multiplexer Multi-dose response, characterized by configured to receive the input analog current value is a two-channel ion-pump controllers.

Description

멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러 및 이를 이용한 진공도 측정방법 {multi-capacity 2 channel ion pump controller and vacuum measuring method using the same}Multi-capacity 2 channel ion pump controller and vacuum measuring method using the same}

본 발명은 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러 및 이를 이용한 진공도 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 다양한 용량, 예컨대 30리터에서 600리터까지의 이온 용기의 용량별 특성에 대응할 수 있고, 2채널을 동시 측정할 수 있으며, 2개의 저가 마이크로 프로세서와 듀얼포트 메모리를 사용하여 고가 이온펌프컨트롤러의 결과치를 룩업테이블에 미리 저장하여 놓고 참조함으로써 정확도를 크게 향상시킨 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러 및 이를 이용한 진공도 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-capacity 2-channel ion pump controller and a vacuum measuring method using the same, and more particularly, it can cope with various capacities, for example, the capacity-specific characteristics of ion containers from 30 liters to 600 liters, and simultaneously Multi-capacity 2-channel ion pump controller that can measure and improve accuracy by using two low-cost microprocessors and dual port memory in advance by storing and refering the result of expensive ion pump controller in the lookup table. It relates to a measuring method.

일반적으로 방사광 가속기 등 진공 상태에서 동작하는 진공 기기의 내부 진공도를 측정하기 위하여 반드시 필요한 장비가 진공도 측정기이다. 이러한 진공도 측정기에서는, 진공 펌프를 사용하여 진공기기 내부의 공기 혹은 특수 가스를 빼내거나 내부로 주입시켜 사용자가 원하는 정도의 진공도를 조절하며, 동시에 진공 측정기를 통하여 진공도를 측정하게 된다.In general, the equipment necessary to measure the internal vacuum degree of a vacuum device operating in a vacuum state such as a radiation accelerator is a vacuum gauge. In such a vacuum gauge, a vacuum pump is used to remove or inject air or a special gas into the vacuum apparatus to adjust the degree of vacuum desired by the user, and at the same time, to measure the vacuum degree through the vacuum gauge.

이러한 진공도 측정기의 진공도 측정 원리는 진공용기 내부에 고압을 걸어 강제 방전을 발생시키고, 이때 흐르는 전류의 양을 측정하여 이로부터 진공도를 얻는 것이다. 이때 진공용기를 진공화시킬 경우 진공용기 내부는 단위체적당 이온량이 감소하게 되며, 진공도가 높아질수록 두 전극 사이에 흐르는 전류의 량이 줄어들게 된다. 따라서 고진공으로 갈수록 진공도를 정밀하게 측정하기 위해서는 진공용기 내의 전극에 더 높은 전압을 걸어주어야 하며, 이때 흐르는 전류를 정확하게 측정할 수 있어야 한다. 즉, 진공 측정을 위하여는 진공용기 내에 흐르는 전압 및 전류의 량을 측정하여야 하며, 동시에 전압 값을 적절하게 제어해 주어야 한다.The vacuum measurement principle of the vacuum gauge is to apply a high pressure to the inside of the vacuum vessel to generate a forced discharge, and at this time by measuring the amount of current flowing to obtain a vacuum degree from it. At this time, when the vacuum container is evacuated, the amount of ions per unit volume decreases inside the vacuum container. As the degree of vacuum increases, the amount of current flowing between the two electrodes decreases. Therefore, in order to measure the degree of vacuum precisely toward the high vacuum, a higher voltage must be applied to the electrode in the vacuum vessel, and the current flowing must be accurately measured. That is, for the vacuum measurement, the amount of voltage and current flowing in the vacuum vessel should be measured, and at the same time, the voltage value should be properly controlled.

상기와 같이 전압 및 전류의 측정과 전압 제어 작업을 수행하는 장치를 이온 펌프 컨트롤러라고 한다.An apparatus for measuring voltage and current and performing voltage control as described above is called an ion pump controller.

도 1은 진공용기와 이온펌프 컨트롤러의 연결을 나타내는 하드웨어 구성도이고, 도 2는 진공용기 내부의 진공 측정을 위한 용기 내 전극 배치 및 이온펌프 컨트롤러의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a hardware configuration diagram showing the connection between the vacuum vessel and the ion pump controller, Figure 2 is a view showing the configuration of the electrode arrangement and the ion pump controller for the vacuum measurement inside the vacuum vessel.

종래의 진공 측정용 이온펌프 컨트롤러는 매우 비싼 장비로서, 국내외적으로 개발 업체가 많지 않은 실정이다. 또한 진공 측정기기마다 동일한 진공에 대한 측정값이 각각 다르며, 게다가 진공도 측정을 위한 정확한 자료는 공개되지 않고 있다.The conventional ion pump controller for vacuum measurement is a very expensive equipment, and there are not many developers at home and abroad. In addition, different vacuum measuring devices have different measurement values for the same vacuum, and furthermore, accurate data for measuring the degree of vacuum are not disclosed.

현재 국내에서 개발된 이온펌프 컨트롤러의 경우에도 진공도 측정 원리는 위의 설명과 동일하나, 진공도 측정 정밀도의 면에서 문제점을 가지고 있다.Even in the case of the current ion pump controller developed in Korea, the principle of vacuum measurement is the same as the above description, but has a problem in terms of accuracy of vacuum measurement.

또한, 이온 용기의 경우 용량이 30, 60, 90, 120, 180, 240, 480, 600 리터 등으로 각기 다른 경우에 여러 가지 물리적인 특성변화로 인하여 동일한 이온펌프 컨트롤러로 각기 다른 이온 용기에 대하여 진공도를 측정을 하면 정확한 값을 얻을 수 없는 문제가 발생한다.In addition, in case of ion container, the capacity of 30, 60, 90, 120, 180, 240, 480, 600 liters, etc. is different. If you measure it, you will not get the correct value.

뿐만 아니라 통상적으로 진공도 측정은 2 채널 이상을 요구하는 경우가 많은데, 이 경우 1채널 이온펌프 컨트롤러 2대 사용할 수도 있으나, 가격이 그만큼 비싸지는 문제점이 있다.In addition, the vacuum measurement usually requires more than two channels, but in this case, two 1-channel ion pump controllers may be used, but the cost is high.

또한 기존의 1채널 이온펌프 컨트롤러의 계산과 출력 부분을 담당하는 두 개의 마이크로 프로세서간 데이터 전송은 인터럽트 기반의 1bit 직렬 통신 방식을 이용하였는데, 마이크로 프로세서의 계산 및 디스플레이 부하와 함께 통신 부하가 과다하여 가끔씩 다운되는 현상이 발생한다는 문제점도 있었다.In addition, the data transfer between two microprocessors, which are in charge of the calculation and output part of the conventional 1-channel ion pump controller, uses an interrupt-based 1-bit serial communication method. There was also a problem that the phenomenon occurs.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한용량의 이온 용기의 특성에 맞춰서 동시에 적용할 수 있고, 또한 소프트웨어적으로 동시에 2채널 이상의 고압 제어 및 진공도를 측정하고 디스플레이를 할 수 있으며, 저가의 마이크로 프로세서를 기반으로 시스템을 설계하여 제품 원가를 줄이고, 용량별 룩업 테이블을 기존의 선진사 제품의 결과를 바탕으로 저장하며, 계산과 출력 부분을 담당하는 두 개의 마이크로 프로세서간 통신을 듀얼포트메모리(dual port memory)를 사용하도록 하여 전체적인 시스템 안정성을 높인 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러 및 이를 이용한 진공도 측정방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, can be applied at the same time according to the characteristics of the ion container of various capacities, and also can measure and display the high-pressure control and vacuum degree of two channels or more simultaneously in software. Reduces product costs by designing systems based on low-cost microprocessors, stores capacity-specific lookup tables based on existing advanced product results, and dualizes communication between two microprocessors responsible for computation and output The purpose of the present invention is to provide a multi-capacity 2-channel ion pump controller for improving overall system stability by using a dual port memory and a vacuum measuring method using the same.

도 1은 진공용기와 이온펌프 컨트롤러의 연결을 나타내는 하드웨어 구성도이다.1 is a hardware configuration diagram illustrating a connection between a vacuum vessel and an ion pump controller.

도 2는 진공용기 내부의 진공 측정을 위한 용기 내 전극 배치 및 이온펌프 컨트롤러의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing the configuration of the electrode arrangement and the ion pump controller in the container for vacuum measurement inside the vacuum vessel.

도 3은 전류값을 읽어서 증폭 및 전압 변환 과정을 거친 후 룩업테이블을 이용하여 계산한 후 진공도를 계산하는 절차의 흐름도이다.3 is a flowchart of a procedure of calculating a degree of vacuum after a current value is calculated and calculated using a lookup table after amplification and voltage conversion.

도 4는 용량별 ADC 값에 대응하는 진공도를 나타낸 3차원 룩업테이블의 예시도이다.4 is an exemplary diagram of a three-dimensional lookup table showing a degree of vacuum corresponding to an ADC value for each capacity.

도 5는 임의의 용량에 대하여 룩업테이블 데이터로부터 진공도를 계산하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 5 is a graph for explaining a method of calculating the degree of vacuum from lookup table data for an arbitrary capacity.

도 6은 진공도 측정 부분 및 결과 디스플레이 부분으로 구분하여 설계하고, 듀얼포트 메모리를 통한 프로세서간 통신 내용을 설명하기 위한 진공 이온펌프컨트롤러 구성도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a vacuum ion pump controller for designing the vacuum degree measurement part and the result display part, and for explaining the communication contents between the processors through the dual port memory.

< 도면의 주요부분에 대한 설명 ><Description of main parts of drawing>

10 : 진공용기10: vacuum container

50 : 이온펌프 컨트롤러50: ion pump controller

60, 70 : 마이크로 프로세서60, 70: microprocessor

61 : 진공 컨트롤러(고전압 스위치)61: vacuum controller (high voltage switch)

62 : 고전압 발생기62: high voltage generator

63 : 메모리63: memory

64 : 전류 검출기64: current detector

65 : 증폭 및 전압 변환수단65: amplification and voltage conversion means

66 : ADC(Analog to Digital Converter)66: ADC (Analog to Digital Converter)

67 : 3D 룩업테이블(LUT: Look Up Table)67: 3D Look Up Table (LUT)

71 : 키보드71: keyboard

72 : 진공도 디스플레이72: vacuum degree display

80 : 듀얼포트 메모리80: dual port memory

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 컨트롤러는The controller of the present invention to achieve the above technical problem

멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러에 있어서,In the multi-capacity 2-channel ion pump controller,

계산용 마이크로 프로세서(60)와, 디스플레이용 마이크로 프로세서(70)와, 상기 양 마이크로 프로세서가 입출력할 수 있는 듀얼포트 메모리(80)를 포함하여 구성되고,A microprocessor 60 for calculation, a microprocessor for display 70, and a dual port memory 80 capable of inputting and outputting the microprocessor,

상기 계산용 마이크로 프로세서(60)는 진공용기(10)에 고전압을 발생시키는 고전압 발생기(62)를 제어하는 고전압 스위치(61)와, 메모리(63)와, 채널별 파라미터를 저장하는 EEPROM과, 진공용기(10)로부터 전류 검출기(64)가 감지한 전류값을 증폭 및 전압 변환(65)한 것을 디지털화(66)하는 ADC(66)의 동작을 제어하도록 구성되며,The calculation microprocessor 60 includes a high voltage switch 61 for controlling a high voltage generator 62 for generating a high voltage in the vacuum vessel 10, a memory 63, an EEPROM for storing parameters for each channel, and a vacuum. Configured to control the operation of the ADC 66 to digitize 66 the amplification and voltage conversion 65 of the current value sensed by the current detector 64 from the vessel 10,

상기 디스플레이용 마이크로 프로세서(70)는 키보드(71)로부터 파라미터를 입력받고, 디스플레이(72)로 출력하도록 구성되며,The display microprocessor 70 is configured to receive a parameter from the keyboard 71 and output it to the display 72,

상기 전류 검출기(64)를 포함하는 입력단은 2채널 입력을 가능하도록 모듈 형태로 설계된 2개를 구비하도록 구성하고, 멀티플렉서를 사용하여 채널별 아날로그 전류값을 입력받을 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러이다.The input terminal including the current detector 64 is configured to have two modules designed in a modular form to enable two-channel input, multi-capacitance characterized in that configured to receive the analog current value for each channel using a multiplexer It is a corresponding two-channel ion pump controller.

한편, 본 발명의 측정방법은On the other hand, the measuring method of the present invention

멀티 용량 대응 2채널 이온펌프 컨트롤러를 이용한 진공도 측정방법에 있어서,In the vacuum measuring method using a multi-capacity 2-channel ion pump controller,

미리 진공용기의 용량별로 진공도를 변화시켜 가면서 전류값의 ADC 값과, 그때의 고정밀 장비의 진공도값을 3차원 룩업테이블 형태로 저장하여 두는 준비단계와;A preparatory step of storing the ADC value of the current value and the vacuum value of the high precision equipment at the time in the form of a three-dimensional lookup table while changing the vacuum degree for each capacity of the vacuum container in advance;

실제 진공도를 측정하기 위하여 멀티플렉서를 통하여 하나의 채널을 선택하는 제1 채널 선택 단계와;A first channel selection step of selecting one channel through the multiplexer to measure an actual degree of vacuum;

상기 채널에 설치된 진공용기의 용량을 포함한 파라미터를 디스플레이용 마이크로 프로세서가 듀얼포트 메모리의 미리 정해져 있는 번지에 저장하는 저장 단계와;A storage step of storing, by the display microprocessor, a parameter including the capacity of the vacuum vessel installed in the channel at a predetermined address of the dual port memory;

계산용 마이크로 프로세서가 상기 채널의 전류값을 측정하고, 이를 증폭 및 전압 변환하고, ADC를 거쳐서 디지털화(x)한 후, 듀얼포트 메모리의 미리 정해져 있는 번지로부터 진공용기의 용량을 포함한 파라미터를 읽어서 3차원 룩업테이블을 참조하는 검색 단계와;The computational microprocessor measures the current value of the channel, amplifies and converts it, digitizes it through the ADC, and reads a parameter including the capacity of the vacuum vessel from a predetermined address of the dual port memory. Retrieving a dimension lookup table;

상기 전류의 디지털값(x)의 바로 직전과 직후의 값(x1, x2)을 찾아서, 그때의 진공도 대응치(y1, y2)를 읽어서 비례식에 의하여 진공도(y)를 계산하는 진공도 계산 단계와;A vacuum degree calculating step of finding a value (x1, x2) immediately before and immediately after the digital value (x) of the current, reading the corresponding vacuum degree values (y1, y2) and calculating the vacuum degree (y) by a proportional expression;

계산용 마이크로 프로세서가 상기 계산된 진공도를 듀얼포트 메모리의 미리 정해져 있는 번지에 저장하고, 디스플레이용 마이크로 프로세서가 상기 번지를 읽어서 디스플레이에 디스플레이하는 디스플레이 단계와;A display step in which a computing microprocessor stores the calculated degree of vacuum in a predetermined address of a dual port memory, and the display microprocessor reads the address and displays it on a display;

멀티플렉서를 이용하여 다른 채널을 선택하는 제2 채널 선택 단계와;A second channel selection step of selecting another channel using the multiplexer;

저장단계, 검색 단계, 진공도 계산 단계 및 디스플레이 단계를 다시 반복하는 단계;Repeating the storing step, retrieving step, vacuum degree calculation step and display step again;

로 구성됨을 특징으로 하는 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러를 이용한 진공도 측정방법이다.It is a vacuum measurement method using a multi-capacity two-channel ion pump controller, characterized in that consisting of.

즉, 본 발명은 기존에 존재하는 고가의 장비가 각 용량별 이온 용기에 대하여 계산한 진공도를 본 발명을 통해 개발한 하드웨어의 아날로그-디지털 컨버터 결과와 함께 3차원의 룩업 테이블 형태로 저장하여 두고, 그 값을 기반으로 하여 고가 장비와 동일한 결과를 계산하도록 구현한 것이다. 또한, 2채널을 독립적으로 동작할 수 있도록 설계하였으며, 측정부와 출력부를 각각 별도의 마이크로 프로세서를 이용하여 구성함으로써 부족한 마이크로 프로세서 사양을 보완하였고, 프로세서간에 듀얼포트 메모리를 통한 통신 방법을 이용하여 시스템의 안정성을 확보하였다. 그리고 채널별로 계산한 결과는 소프트웨어적인 과정을 거쳐 2채널에 대한 파라미터를 전달 방식을 통해 독립적인 결과 출력 기능을 구현하였다.That is, the present invention stores the vacuum degree calculated by the existing expensive equipment for each capacity of the ion container in the form of a three-dimensional lookup table with the analog-to-digital converter results of the hardware developed through the present invention, Based on that value, it is implemented to calculate the same result as expensive equipment. In addition, it is designed to operate 2 channels independently, and the measurement unit and the output unit are each configured by using a separate microprocessor to compensate for the insufficient microprocessor specification, and the system using a communication method through the dual port memory between processors The stability of the. In addition, the results calculated for each channel are implemented through the software process, and the independent result output function is implemented by passing the parameters for the two channels.

이하, 발명의 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the invention will be described.

■전체 흐름도Full flow chart

도 3은 본 발명의 전체 흐름도이다. 먼저 전류값을 입력받아 증폭 과정을 거치고 전압으로 변환한 후 ADC 변환 과정을 통해 디지털화된다. 이 값은 용량별로 저장된 룩업 테이블의 데이터를 기반으로 진공도값으로 변환된 후 채널별로 결과를 출력하게 된다.3 is an overall flow chart of the present invention. First, the current value is input, amplified, converted to voltage, and then digitized through ADC conversion. This value is converted into a vacuum value based on the data of the lookup table stored for each capacity and then outputs the result for each channel.

■3차원 룩업테이블(Look-Up Table)3D Look-Up Table

기존에 존재하는 외국 고급 장비는 정밀도가 뛰어난 반면 매우 비싸며, 상대적으로 저 사양의 마이크로 프로세서를 기반으로 하는 개발 제품은 정밀도가 떨어지는 단점이 있다. 또한 기존 개발 업체가 진공도 측정에 관련된 여러 가지 노하우를 공개하고 있지 않아서 타사에서 새로 제품을 개발하는 경우 측정 정밀도를 보장받을 수 없는 문제점을 가지고 있다. 또한 진공 용기의 용량은 예컨대 30리터에서 600리터까지 다양한데, 각 용량별로 물리적 특성이 달라서 진공제어 및 측정 장비가 전용 장비화되어 있다. 따라서, 바람직하게는 측정 장비는 용량별로 간단한 설정을 통해서 정밀한 진공도 측정이 가능하여야만 한다.Existing foreign high-end equipment has high precision, but is very expensive, and a development product based on a relatively low specification microprocessor has a disadvantage of low precision. In addition, the existing developer does not disclose a variety of know-how related to the measurement of vacuum, there is a problem that can not guarantee the measurement accuracy when developing new products from other companies. In addition, the capacity of the vacuum vessel varies from 30 liters to 600 liters, for example, because the physical characteristics are different for each capacity, the vacuum control and measurement equipment is dedicated equipment. Therefore, the measuring equipment should preferably be capable of precise vacuum measurement through a simple setting for each capacity.

이 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 외국 제품 중 정밀도에서 가장 우수한 제품을 선정하여 용량별로 예컨대 30리터에서 600리터까지 진공도를 변화시켜 가면서 전류값과 그때의 진공도값을 아날로그-디지털 컨버터(ADC : Analog Digital Converter)를 통하여 변환한 후 결과를 저장하여 둔다. 이렇게 함으로써 진공도 정밀도를 외국 고급 제품과 동일한 성능으로 향상시킬 수 있다.In order to solve this problem, the present invention selects the most accurate product among foreign products, and changes the vacuum degree from capacity of 30 liters to 600 liters for each capacity, and converts the current value and the vacuum value at that time into an analog-to-digital converter (ADC: Analog). After converting through Digital Converter, save the result. In this way, the degree of vacuum accuracy can be improved to the same performance as that of foreign luxury products.

도 4는 용량별로 측정된 아날로그 값인 전류값을 읽어서 디지털값으로 변환한 ADC 결과에 대응하는 진공도를 테이블로 나타낸 3차원 룩업테이블의 예를 보였다. 그리고 도 5는 ADC 측정값으로부터 진공도를 계산하는 방법을 그래프로 표현한 것이다. 도 4의 룩업테이블의 예를 이용하면 현재 진공도를 측정하고자 하는 대상의 전류값의 ADC 변환 값이 2,020인 경우 진공도는 다음과 같이 계산할 수 있다.4 shows an example of a three-dimensional lookup table showing a table of vacuum degrees corresponding to an ADC result obtained by reading a current value, which is an analog value measured for each capacity, and converting it into a digital value. 5 is a graph illustrating a method of calculating a vacuum degree from an ADC measurement value. Using the example of the lookup table of FIG. 4, when the ADC conversion value of the current value of the target to measure the current vacuum degree is 2,020, the vacuum degree may be calculated as follows.

■측정부와 계산부의 분리 및 듀얼포트 메모리 채용Separate measurement and calculation units and dual port memory

본 발명의 컨트롤러는 8비트 마이크로 프로세서를 기반으로 하여 계산부와 출력부를 독립적으로 설계하였으며, 전류값을 ADC 변환하여 이를 기반으로 진공도를 계산하고, 그 결과를 액정 디스플레이 장치를 통하여 출력한다.The controller of the present invention is designed independently of the calculation unit and the output unit based on the 8-bit microprocessor, the ADC is converted to the current value to calculate the degree of vacuum based on this, and outputs the result through the liquid crystal display device.

또한 이온펌프 컨트롤러는 진공용기 내부에 고 전압을 걸어주는 스위치를 작동시키며, 직렬 통신을 통하여 컴퓨터로 진공도를 확인할 수 있다.In addition, the ion pump controller operates a switch that applies a high voltage to the inside of the vacuum chamber, and the degree of vacuum can be checked by a computer through serial communication.

저가격의 8비트 마이크로 프로세서는 이 모든 작용을 동시에 수행하기에는 성능이 부족한 면이 있다. 따라서 본 발명에서는 저가격의 8비트 마이크로 프로세서를 두개 사용하여, 진공도 측정 부분과 디스플레이 및 키 입력 부분을 분리시켰다.Low-cost 8-bit microprocessors lack performance to do all of these things simultaneously. Therefore, in the present invention, two low-cost 8-bit microprocessors are used to separate the vacuum measurement part from the display and key input parts.

디스플레이부의 프로세서는 진공도 계산값을 프로세서간 통신을 통해 얻은 후 LCD에 출력하며, 키보드 입력을 통해 내부 파라미터를 변경할 수 있도록 하였다.The processor of the display unit obtains the vacuum calculation value through communication between the processors and outputs it to the LCD, and changes the internal parameters through the keyboard input.

한편, 공유 메모리를 이용하여 시스템 안정성을 확보하였다.On the other hand, the system stability by using shared memory.

기존의 1채널 이온펌프컨트롤러는 계산부와 디스플레이부가 각각 하나씩의 마이크로 프로세서를 기반으로 설계되었으며, 마이크로 프로세서간 데이터 전송은 인터럽트 기반의 1bit 직렬 통신 방식을 이용하였으며, 마이크로 프로세서의 계산 및 디스플레이 부하와 함께 통신 부하가 과다하여 가끔씩 다운되는 현상이 발생하였다.Conventional 1-channel ion pump controller is designed based on one microprocessor and one microprocessor. The data transfer between microprocessors is based on interrupt-based 1bit serial communication. Occasional downtime due to excessive communication load.

계산부 및 디스플레이부는 간접적인 통신 방식을 통해 전체 시스템의 부하를 줄여줄 수 있으며 또한 시스템 안정성을 확보할 수 있다. 이를 위하여 공유메모리를 사용하였다. 즉, 두 개의 프로세서간에는 듀얼포트 메모리를 이용하여 데이터를 교환할 수 있도록 하여 시스템 전체의 안정성을 높였다.The calculation unit and the display unit can reduce the load of the entire system through indirect communication and can also ensure system stability. For this purpose, shared memory is used. In other words, dual-port memory is used to exchange data between two processors, increasing the stability of the entire system.

계산부의 마이크로 프로세서는 2채널 전류 입력 값을 이용하고, 공유메모리의 약속된 번지에 저장된 파라미터를 이용하여 소프트웨어적인 방법으로 진공도를 계산한 후, 공유메모리의 약속된 번지에 값을 쓴다. 그러면 디스플레이부의 마이크로 프로세서는 공유메모리의 약속된 번지 값을 읽어서 LCD 화면에 출력한다.The microprocessor of the calculation unit uses the two-channel current input value, calculates the degree of vacuum by a software method using the parameters stored in the promised address of the shared memory, and writes the value to the promised address of the shared memory. The microprocessor of the display unit reads the promised address value of the shared memory and outputs it to the LCD screen.

한편, 디스플레이부에서 채널별 파라미터를 수정하는 경우 수정된 내용을 내부 EEPROM에 저장함과 동시에 공유메모리의 약속된 번지에 변경된 값을 저장한다. 그러면 계산부에서는 채널별 파라미터의 수정된 내용을 공유메모리에서 확인하여 진공도 계산에 활용한다.On the other hand, in the case of modifying the parameters for each channel in the display unit, the modified contents are stored in the internal EEPROM and at the same time, the changed value is stored in the promised address of the shared memory. Then, the calculation unit checks the modified contents of the channel-specific parameters in the shared memory and uses them in the vacuum calculation.

위의 설명과 같은 방법을 이용하여 계산부와 디스플레이부의 마이크로 프로세서는 서로 동기를 강제로 맞추지 않고, 공유메모리에 값을 쓰거나 읽어서 필요한 기능을 수행하여, 마이크로 프로세서간의 직렬 통신을 위한 부하를 가지지 않게 되며, 결과적으로 시스템 전체의 안정성이 매우 향상되는 결과를 얻을 수 있다.Using the same method as described above, the microprocessor of the calculation unit and the display unit perform the necessary functions by writing or reading a value into the shared memory without forcing synchronization with each other, and thus do not have a load for serial communication between the microprocessors. As a result, the stability of the entire system is greatly improved.

■2채널 동시 동작 구현2-channel simultaneous operation

한편, 2채널 구현을 위하여 기존의 계산부에서는 기존 1채널 아날로그 회로 부분을 2채널로 확장하여 설계하였으며, 채널별 선택은 멀티플렉스를 이용한 선택적 동작을 하도록 하였다. 채널별 동작 결과 및 각종 파라미터는 듀얼포트 메모리에 저장되어 결과를 효과적으로 출력할 수 있도록 하였다.On the other hand, in order to implement 2 channels, the existing calculation unit designed the existing 1 channel analog circuit part to 2 channels and designed the channel-by-channel selective operation using multiplex. Channel-specific operation results and various parameters are stored in dual-port memory for effective output.

2채널 구현은 하드웨어적인 면과 소프트웨어 적인 면에 있어서 기존의 1채널에 비해 몇 가지 변화가 있다.The two-channel implementation has some changes compared to the existing one-channel in terms of hardware and software.

(1) 하드웨어(1) hardware

1채널 진공 측정을 위한 하드웨어 입력단을 모듈 형태로 설계하였다. 그리고, 입력단 하드웨어 모듈을 최대 두 개 사용하여 2채널 진공 측정에 사용할 수 있도록 하였다. 또한, 멀티플렉스를 사용하여 채널별 아날로그 전류값을 하나의 ADC를 통해 디지털화할 수 있도록 하였다. 그리고, 진공 계산을 위한 부분은 하나의 마이크로 프로세서를 이용하여 설계하여 하드웨어 구성을 최소화하였고, 채널별 진공도 계산은 소프트웨어를 통해 구현하였다.The hardware input stage for 1-channel vacuum measurement is designed in the form of module. A maximum of two input stage hardware modules were used for two-channel vacuum measurement. In addition, the multiplex allows the analog current value of each channel to be digitized through a single ADC. The vacuum calculation part was designed using one microprocessor to minimize hardware configuration, and the vacuum calculation for each channel was implemented through software.

(2) 소프트웨어(2) software

저가의 마이크로 프로세서를 이용하여 2 채널 진공도를 동시에 측정할 수 있도록 하였다. 이때 채널별로 지정해야 하는 파라미터는 EEPROM에 저장하여 전원이 꺼져도 지워지지 않도록 하였다. 그리고 채널별 파라미터 설정은 LCD 창을 통해 손쉽게 수정할 수 있도록 하였다. 또한, RS485 직렬 통신을 통해 채널별 파라미터를 수정할 수 있도록 하였으며, 진공도를 원격에서 측정할 수 있도록 하였다.Using a low cost microprocessor, two channels of vacuum can be measured simultaneously. At this time, the parameters that should be specified for each channel are stored in the EEPROM so that they cannot be deleted even if the power is turned off. And parameter setting for each channel can be easily modified through LCD window. In addition, through RS485 serial communication, the channel-specific parameters can be modified, and the degree of vacuum can be measured remotely.

그리고, 정전이 발생한 후 다시 전원이 공급되면 정전되기 이전의 상태로 동작하게끔 하였고, 전원이 공급된 상태에서 컨트롤러 뚜껑을 열면 위험 경보를 울리고, LCD 창에 경고 표시를 하며, 고압 발생을 중단하도록 하여 안전성을 높였으며, 설정한 값 이상의 과전류가 흐를 경우, 경고 표시를 하고, 전원을 차단하도록 하였다.When the power is supplied again after the power failure, the controller is operated in the state before the power failure.When the controller lid is opened while the power is supplied, a danger alarm sounds, a warning is displayed on the LCD window, and the high pressure is stopped. The safety is increased, and if over current exceeds the set value, a warning is displayed and the power is shut off.

2 채널의 진공도 및 기타 파라미터는 EEPROM과 Dual Port Memory에 메모리맵을 설정하여 저장하거나 참조하도록 하였다.The vacuum and other parameters of the two channels were set and stored or referenced in the memory map in EEPROM and Dual Port Memory.

기타, 시스템 전체 동작의 다양한 변화를 내부 파라미터화하여 LCD, 스피커, LED 등을 통해 사용자에게 빨리 전달할 수 있도록 하였다. 내부 계산에 필요한 파라미터는 내부 EEPROM에 저장되어 있어서 정전이 발생하였다가 다시 전원이 공급되어도 문제 없이 정전 이전 상태로 자동 복원되도록 하였다. 또, 전원이 켜진 상태에서 뚜껑 열기 등 비정상적 상황에서 발생할 수 있는 고압 사고를 방지하는 기능을 추가하였다.In addition, various changes in the overall operation of the system are internalized so that they can be quickly delivered to users through LCDs, speakers, and LEDs. The parameters required for internal calculations are stored in the internal EEPROM so that if a power failure occurs and power is supplied again, it automatically returns to the state before the power failure. It also adds a function to prevent high voltage accidents that can occur in abnormal situations such as opening the lid while the power is on.

상기와 같은 본 발명에 의하면 측정의 전에 미리 용량별로 진공용기 내부에 고압을 걸고 흐르는 전류를 디지털값으로 변환한 후 외국의 고가 고정밀 제품이 계산한 진공도를 본 발명에서 개발된 제품의 ADC와 함께 3차원 룩업테이블 형태로 저장하여 둔 후, 측정할 때는 측정한 ADC 값을 이용하여 상기 룩업테이블을 기반으로 진공도를 측정하도록 하여 고정밀 측정을 가능하도록 하였고, 진공도 계산을 위한 부분과 결과를 출력하고 내부 파라미터를 변경하기 위한 부분을 분리하여 하드웨어를 구성하여 저 가격의 8비트 마이크로 프로세서로 구현할 수 있도록 하였으며, 2 채널을 동시에 측정할 수 있고, 공유 메모리를 통하여 파라미터를 수정하고 확인하도록 함으로써 안정성을 향상시킬 수 있는 매우 획기적인 효과가 있다.According to the present invention as described above before applying the high-pressure inside the vacuum vessel by volume before the measurement converts the current into a digital value and the degree of vacuum calculated by the foreign high-priced high-precision products with the ADC of the product developed in the present invention 3 After storing it in the form of a dimensional lookup table, the measurement was performed to measure the degree of vacuum based on the lookup table using the measured ADC value to enable high-precision measurement. It is possible to implement hardware with low cost 8-bit microprocessor by separating the part to change, and measure two channels at the same time, and improve stability by having to modify and check parameters through shared memory. That has a very breakthrough effect.

Claims (2)

멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러에 있어서,In the multi-capacity 2-channel ion pump controller, 계산용 마이크로 프로세서(60)와, 디스플레이용 마이크로 프로세서(70)와, 상기 양 마이크로 프로세서가 입출력할 수 있는 듀얼포트 메모리(80)를 포함하여 구성되고,A microprocessor 60 for calculation, a microprocessor for display 70, and a dual port memory 80 capable of inputting and outputting the microprocessor, 상기 계산용 마이크로 프로세서(60)는 진공용기(10)에 고전압을 발생시키는 고전압 발생기(62)를 제어하는 고전압 스위치(61)와, 메모리(63)와, 채널별 파라미터를 저장하는 EEPROM과, 진공용기(10)로부터 전류 검출기(64)가 감지한 전류값을 증폭 및 전압 변환(65)한 것을 디지털화(66)하는 ADC(66)의 동작을 제어하도록 구성되며,The calculation microprocessor 60 includes a high voltage switch 61 for controlling a high voltage generator 62 for generating a high voltage in the vacuum vessel 10, a memory 63, an EEPROM for storing parameters for each channel, and a vacuum. Configured to control the operation of the ADC 66 to digitize 66 the amplification and voltage conversion 65 of the current value sensed by the current detector 64 from the vessel 10, 상기 디스플레이용 마이크로 프로세서(70)는 키보드(71)로부터 파라미터를 입력받고, 디스플레이(72)로 출력하도록 구성되며,The display microprocessor 70 is configured to receive a parameter from the keyboard 71 and output it to the display 72, 상기 전류 검출기(64)를 포함하는 입력단은 2채널 입력을 가능하도록 모듈 형태로 설계된 2개를 구비하도록 구성하고, 멀티플렉서를 사용하여 채널별 아날로그 전류값을 입력받을 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러.The input terminal including the current detector 64 is configured to have two modules designed in a modular form to enable two-channel input, multi-capacitance characterized in that configured to receive the analog current value for each channel using a multiplexer 2-channel ion pump controller. 멀티 용량 대응 2채널 이온펌프 컨트롤러를 이용한 진공도 측정방법에 있어서,In the vacuum measuring method using a multi-capacity 2-channel ion pump controller, 미리 진공용기의 용량별로 진공도를 변화시켜 가면서 전류값의 ADC 값과, 그때의 고정밀 장비의 진공도값을 3차원 룩업테이블 형태로 저장하여 두는 준비단계와;A preparatory step of storing the ADC value of the current value and the vacuum value of the high precision equipment at the time in the form of a three-dimensional lookup table while changing the vacuum degree for each capacity of the vacuum container in advance; 실제 진공도를 측정하기 위하여 멀티플렉서를 통하여 하나의 채널을 선택하는 제1 채널 선택 단계와;A first channel selection step of selecting one channel through the multiplexer to measure an actual degree of vacuum; 상기 채널에 설치된 진공용기의 용량을 포함한 파라미터를 디스플레이용 마이크로 프로세서가 듀얼포트 메모리의 미리 정해져 있는 번지에 저장하는 저장 단계와;A storage step of storing, by the display microprocessor, a parameter including the capacity of the vacuum vessel installed in the channel at a predetermined address of the dual port memory; 계산용 마이크로 프로세서가 상기 채널의 전류값을 측정하고, 이를 증폭 및 전압 변환하고, ADC를 거쳐서 디지털화(x)한 후, 듀얼포트 메모리의 미리 정해져 있는 번지로부터 진공용기의 용량을 포함한 파라미터를 읽어서 3차원 룩업테이블을 참조하는 검색 단계와;The computational microprocessor measures the current value of the channel, amplifies and converts it, digitizes it through the ADC, and reads a parameter including the capacity of the vacuum vessel from a predetermined address of the dual port memory. Retrieving a dimension lookup table; 상기 전류의 디지털값(x)의 바로 직전과 직후의 값(x1, x2)을 찾아서, 그때의 진공도 대응치(y1, y2)를 읽어서 비례식에 의하여 진공도(y)를 계산하는 진공도 계산 단계와;A vacuum degree calculating step of finding a value (x1, x2) immediately before and immediately after the digital value (x) of the current, reading the corresponding vacuum degree values (y1, y2) and calculating the vacuum degree (y) by a proportional expression; 계산용 마이크로 프로세서가 상기 계산된 진공도를 듀얼포트 메모리의 미리 정해져 있는 번지에 저장하고, 디스플레이용 마이크로 프로세서가 상기 번지를 읽어서 디스플레이에 디스플레이하는 디스플레이 단계와;A display step in which a computing microprocessor stores the calculated degree of vacuum in a predetermined address of a dual port memory, and the display microprocessor reads the address and displays it on a display; 멀티플렉서를 이용하여 다른 채널을 선택하는 제2 채널 선택 단계와;A second channel selection step of selecting another channel using the multiplexer; 저장단계, 검색 단계, 진공도 계산 단계 및 디스플레이 단계를 다시 반복하는 단계;Repeating the storing step, retrieving step, vacuum degree calculation step and display step again; 로 구성됨을 특징으로 하는 멀티 용량 대응 2 채널 이온펌프 컨트롤러를 이용한 진공도 측정방법.Vacuum degree measurement method using a multi-capacity 2-channel ion pump controller, characterized in that consisting of.
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