KR100640171B1 - Apparatus for generating a magnetic field and the method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자계가 인체에 미치는 영향을 테스트하기 위하여 복수의 자계를 발생하는 방법에 있어서, 정현파의 1주기를 다수의 포인트로 분할한 후 각 포인트에 해당하는 정현파의 크기 데이터를 어드레스별로 저장하는 단계와, 소정의 기준신호에 해당되는 제 1 어드레스를 호출함과 아울러 미리 설정된 위상제어신호에 따라 상기 기준신호와 일정 위상차를 갖는 제 n 어드레스를 각각 호출하는 단계와, 상기 기준신호에 해당하는 제 1 어드레스와 상기 기준신호와 일정 위상차를 갖는 제 n 어드레스에 수록된 데이터를 각각 읽어들어 그에 해당하는 아날로그신호로 변환하여 복수의 정현파를 각각 생성하는 단계, 및 상기에서 생성된 정현파를 각각 전류와 전압을 증폭한 후 자계코일로 인가하여 복수의 자계를 발생하는 단계를 수행함으로써, 기존의 단상 전원인가 방식을 개선하여 서로 다른 위상을 가지는 전원을 수평, 수직코일에 인가하여 공간내에 발생하는 자계의 위상을 임의로 조절할 수 있어 다양한 자계환경의 설정이 가능하고, 또한 마이크로프로세서를 이용한 60Hz의 정현파를 외부 전원에 의존하지 않고 내부적으로 생성함으로써, 외부에서 공급되는 전원의 변동에 따른 출력전압의 영향을 줄였으며, 이에 따라 보다 안정화된 전원을 지속적으로 공급할 수 있어 자계 영향 테스트에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 위상제어용 자계 발생 장치 및 그 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of generating a plurality of magnetic fields in order to test the effect of the magnetic field on the human body, comprising: dividing one period of the sine wave into a plurality of points and storing size data of the sine wave corresponding to each point for each address; And calling a first address corresponding to a predetermined reference signal and calling an n-th address having a predetermined phase difference from the reference signal according to a preset phase control signal, respectively, and a first corresponding to the reference signal. Generating a plurality of sinusoids by reading data stored in an address and an nth address having a predetermined phase difference from the reference signal, and converting the data into an analog signal corresponding to each of the sinusoids; After performing the step of generating a plurality of magnetic field by applying to the magnetic field coil, By improving the power supply method, the power source having different phases can be applied to the horizontal and vertical coils to arbitrarily adjust the phase of the magnetic field generated in the space, enabling various magnetic environment settings, and using a 60Hz sine wave using a microprocessor. By generating internally without relying on external power, it reduces the influence of output voltage due to the fluctuation of the externally supplied power, and accordingly, it is possible to continuously supply more stabilized power, thereby increasing the reliability of the magnetic field test. A magnetic field generating device for phase control and a method thereof are provided.
Description
도 1은 종래 기술에 의한 자계발생 장치를 나타낸 회로도이고,1 is a circuit diagram showing a magnetic field generating device according to the prior art,
도 2는 본 발명에 의한 위상제어용 자계 발생 장치를 나타낸 회로블록도이고,2 is a circuit block diagram showing a magnetic field generating device for phase control according to the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 마이크로프로세서의 세부 구성을 나타낸 회로블록도이고,3 is a circuit block diagram showing a detailed configuration of a microprocessor according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 도 2의 프리증폭기의 세부 회로를 나타낸 회로도이고,4 is a circuit diagram illustrating a detailed circuit of the preamplifier of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 도 2의 전력증폭부의 세부 회로를 나타낸 회로도이고, 5 is a circuit diagram illustrating a detailed circuit of the power amplifier of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명에 의한 자계발생 위상제어 방법을 설명하기 위해 도시한 플로우챠트이다.6 is a flowchart illustrating a method for controlling magnetic field generation phase according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100: 파형생성제어부 110: 발진수단100: waveform generation control unit 110: oscillation means
120: 위상조절수단 130: 메모리120: phase adjusting means 130: memory
140: 마이크로프로세서 141: 카운터140: microprocessor 141: counter
145: 가산기 150: D/A컨버터145: Adder 150: D / A Converter
160: 후처리부 161,165: 증폭기160: post-processing unit 161,165: amplifier
200: 전력증폭부 210: 절연변압기200: power amplifier 210: insulated transformer
230: 프리증폭기 231-1,231-3: 차동증폭기230: preamplifier 231-1,231-3: differential amplifier
250: 전력증폭기 251-1∼251-4: 증폭부250: power amplifier 251-1 to 251-4: amplifier
270: 승압변압기270: boost transformer
본 발명은 자계발생 전원 장치에 관한 것으로, 특히 상용주파수대의 전자계 환경에서 발생하는 자계가 생체에 미치는 영향을 시험 분석하기 위한 위상제어용 자계 발생 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
현대사회에서 전기는 필수적인 에너지원으로써 산업의 발달과 더불어 전력수요가 급증하고 있는 추세이다. 전력설비 및 송배전선로에서는 전자계가 필연적으로 발생하며 이들 전자계가 인체에 미치는 영향에 대한 연구가 절실히 요구되고 있다.In modern society, electricity is an essential energy source and the demand for electricity is increasing rapidly along with the development of industry. In electric power facilities and transmission and distribution lines, electromagnetic fields are inevitably generated, and studies on the effects of these fields on the human body are urgently required.
자계 노출에 따른 생체의 안전성 평가를 위해서는 공간내에 균일한 자계를 발생시키는 자계노출 장치가 필요하다.In order to evaluate the safety of the living body according to the magnetic field exposure, a magnetic field exposure apparatus for generating a uniform magnetic field in the space is required.
종래에는 도 1에 나타낸 바와 같이 서로 직교배치된 코일(1)에 동일한 전류원을 인가하여 수평 및 수직방향의 자계를 발생하였다. 종래의 전원공급장치는 동일한 위상의 전압을 각각 수평코일(2) 및 수직코일(3)에 인가함에 따라 발생하는 자계의 위상을 임의로 제어할 수가 없어서 다양한 자계환경의 설정이 근본적으로 불가능하였다.Conventionally, as shown in FIG. 1, the same current source is applied to the
또한, 슬라이닥스(5)를 통해 전압을 제어하는 종래의 방식은 입력전압의 불규칙한 변동에 의해 자계노출장치에 공급되는 전압도 연동하여 변함으로써, 균일한 자계를 장기간동안 유지할 수 없어서 생체에 미치는 자계의 영향을 정확하게 진단하기에는 그 한계가 있었다.In addition, the conventional method of controlling the voltage through the slide dax (5) also changes in conjunction with the voltage supplied to the magnetic field exposure device by the irregular variation of the input voltage, so that a uniform magnetic field can not be maintained for a long time to affect the living body There was a limit to the precise diagnosis of the effects of the disease.
따라서, 본 발명의 목적은 자계의 위상을 제어하기 위해 단상의 전원을 공급받아 서로 다른 위상을 가지는 복수의 교류신호를 발생하는 위상제어용 자계 발생 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a phase control magnetic field generating device for generating a plurality of AC signals having different phases by receiving power from a single phase in order to control the phase of the magnetic field, and a method thereof.
본 발명의 다른 목적은 복수의 교류신호를 발생할 경우 60Hz의 정현파를 외부 전원에 의존하지 않고 내부적으로 자체 생성함으로써, 외부에서 공급되는 전원의 변동에 따른 출력전압의 영향을 줄일 수 있어 보다 안정화된 전원을 지속적으로 공급할 수 있는 위상제어용 자계 발생 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention to generate a plurality of alternating signals by internally generating a sinusoidal wave of 60Hz without depending on the external power source, thereby reducing the influence of the output voltage due to the fluctuation of the power supplied from the outside more stable power It is to provide a magnetic field generating device for phase control and a method for continuously supplying the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 자계가 생체에 미치는 영향을 테스트하기 위한 장치에 있어서: 일정 위상차를 갖는 서로다른 크기의 정현파를 생성하는 파형생성제어부; 및 상기 파형생성제어부를 통해 생성된 서로다른 위상의 정현파를 각각 증폭하여 출력하는 전력증폭부;로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for testing an effect of a magnetic field on a living body, the apparatus comprising: a waveform generation controller for generating sinusoids of different sizes having a predetermined phase difference; And a power amplifier configured to amplify and output sine waves of different phases generated by the waveform generation controller, respectively.
상기 파형생성제어부는, 1주기의 정현파를 n개의 포인트로 분할하기 위한 클록신호를 발생하는 발진수단; 1주기의 정현파에 대한 위상제어신호를 출력하는 위상조절수단; 상기 발진수단에서 출력된 클록신호에 따라 내부 메모리에 저장된 해당 어드레스를 호출하여 정현파 크기에 대한 제 1 데이터를 출력함과 아울러 상기 위상조절수단의 위상제어신호에 따라 메모리에 저장된 해당 어드레스를 호출하여 정현파 크기에 대한 제 2 데이터를 각각 출력하는 마이크로프로세서; 상기 메모리로부터 호출된 제 1 데이터 및 제 2 데이터를 아날로그신호로 각각 변환하는 복수의 D/A변환기; 및 상기 D/A변환기를 통해 출력된 교류파형을 증폭함과 아울러 교류신호에 포함된 직류성분 노이즈를 제거하는 후처리부;로 이루어져 있으며, 상기 마이크로프로세서는, 정현파의 크기를 나타내는 데이터를 어드레스별로 저장하고 있는 메모리; 상기 발진수단으로부터 출력된 클록신호를 제공받아 카운트하여 메모리로부터 해당 어드레스에 수록된 정현파 크기에 대한 제 1 데이터를 호출하는 카운터; 및 상기 카운터의 출력신호 및 위상조절수단으로부터 출력되는 위상제어신호를 가산하여 메모리로부터 해당 어드레스에 수록된 정현파 크기에 대한 제 2 데이터를 출력하는 가산기;로 이루어진 것을 특징으로 한다.The waveform generation control section includes oscillation means for generating a clock signal for dividing a sine wave of one period into n points; Phase adjusting means for outputting a phase control signal for a sine wave of one cycle; Call the corresponding address stored in the internal memory according to the clock signal output from the oscillation means to output the first data for the sine wave size, and call the corresponding address stored in the memory according to the phase control signal of the phase adjusting means. Microprocessors respectively outputting second data for the size; A plurality of D / A converters respectively converting the first data and the second data called from the memory into analog signals; And a post-processing unit for amplifying the AC waveform output through the D / A converter and removing DC component noise included in the AC signal, wherein the microprocessor stores data indicating the magnitude of the sine wave for each address. Memory being played; A counter which receives the clock signal outputted from the oscillation means and counts and calls the first data of the sine wave size stored in the corresponding address from the memory; And an adder configured to add the output signal of the counter and the phase control signal output from the phase adjusting means to output second data corresponding to the magnitude of the sine wave stored in the corresponding address from the memory.
또한, 전력증폭부는, 상기 파형생성제어부로부터 출력되는 교류신호를 제공받아 파형의 크기를 가변 조정할 수 있는 절연변압기; 상기 절연변압기의 출력신호를 제공받아 교류파형의 극성에 따라 별도로 차동 증폭한 후 레벨을 시프트하여 출력하는 복수의 프리증폭기; 상기 프리증폭기로부터 출력되는 교류파형을 각각 제공받아 극성에 따라 별도로 전류용량을 증폭하여 출력하는 복수의 전력증폭기; 및 상기 전력증폭기로부터 출력된 신호를 각각 증폭하여 자계코일로 출력하는 승압변압기;로 이루어져 있고, 상기 프리증폭기는, 절연변압기로부터 출력되는 교류파형의 극성에 따라 별도로 응답하는 복수의 차동증폭기; 및 상기 차동증폭기를 통해 차동 증폭된 신호를 레벨 시프트하여 출력하는 스위치수단;으로 이루어져 있으며, 상기 전력증폭기는, 상기 복수의 프리증폭기로부터 출력되는 신호를 극성에 따라 병렬로 각각 연결된 복수의 증폭부를 통해 제공받아 입력전류를 증폭한 후 자계코일로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The power amplifier may include: an insulation transformer configured to variably adjust the magnitude of the waveform by receiving an AC signal output from the waveform generation controller; A plurality of pre-amplifiers which receive the output signal of the isolation transformer and differentially amplify them separately according to the polarity of the AC waveform, and then output the shifted levels; A plurality of power amplifiers each receiving an AC waveform output from the preamplifier and amplifying and outputting a current capacity separately according to polarity; And a boost transformer for amplifying the signals output from the power amplifier and outputting the signals to the magnetic field coil, wherein the preamplifier includes: a plurality of differential amplifiers that respond separately according to polarities of the AC waveforms output from the insulation transformer; And switch means for level shifting and outputting the differentially amplified signal through the differential amplifier, wherein the power amplifier includes a plurality of amplifiers connected in parallel with signals output from the plurality of preamplifiers in parallel according to polarities. After receiving the amplified input current is characterized in that configured to supply to the magnetic field coil.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 자계가 인체에 미치는 영향을 테스트하기 위하여 복수의 자계를 발생하는 방법에 있어서: 정현파의 1주기를 다수의 포인트로 분할한 후 각 포인트에 해당하는 정현파의 크기 데이터를 어드레스별로 저장하는 제 1 단계; 소정의 기준신호에 해당되는 제 1 어드레스를 호출함과 아울러 미리 설정된 위상제어신호에 따라 상기 기준신호와 일정 위상차를 갖는 제 n 어드레스를 각각 호출하는 제 2 단계; 상기 기준신호에 해당하는 제 1 어드레스와 상기 기준신호와 일정 위상차를 갖는 제 n 어드레스에 수록된 데이터를 각각 읽어들어 그에 해당하는 아날로그신호로 변환하여 복수의 정현파를 각각 생성하는 제 3 단계; 및 상기에서 생성된 정현파를 각각 전류와 전압을 증폭한 후 자계코일로 인가하여 복수의 자계를 발생하는 제 4 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.The technical method of the present invention for achieving the above object, in a method for generating a plurality of magnetic fields to test the effect of the magnetic field on the human body: after dividing one period of the sine wave into a plurality of points corresponding to each point A first step of storing the sine wave size data for each address; A second step of calling a first address corresponding to a predetermined reference signal and calling an n-th address having a predetermined phase difference from the reference signal according to a preset phase control signal; A third step of reading a plurality of sine waves by reading data stored in a first address corresponding to the reference signal and an nth address having a predetermined phase difference from the reference signal, and converting the data into analog signals corresponding thereto; And a fourth step of generating a plurality of magnetic fields by amplifying the current and the voltage generated by the sine wave, respectively, and applying the same to a magnetic field coil.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 위상제어용 자계 발생 장치를 나타낸 회로블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 마이크로프로세서의 세부 구성을 나타낸 회로블록도이다.2 is a circuit block diagram showing a phase control magnetic field generating device according to the present invention, Figure 3 is a circuit block diagram showing a detailed configuration of a microprocessor according to an embodiment of the present invention.
즉, 본 발명은 자계가 생체에 미치는 영향을 테스트하기 위한 장치에 관한 것으로, 크게 파형생성제어부(100)와 전력증폭부(200)로 구성되어 있다.That is, the present invention relates to an apparatus for testing the influence of the magnetic field on the living body, and is largely composed of the waveform
상기 파형생성제어부(100)는 일정 위상차를 갖는 서로 다른 크기의 정현파를 생성하도록 구성되어 있고, 상기 전력증폭부(200)는 파형생성제어부(100)를 통해 생성된 서로 다른 위상의 정현파를 각각 증폭하여 자계코일을 통해 출력하도록 구성되어 있다.The
상기 파형생성제어부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 1주기의 정현파를 n개의 포인트로 분할하기 위한 소정 주파수의 클록을 발생하는 발진수단(110)과, 1주기의 정현파에 대한 위상제어신호를 출력하는 위상조절수단(120)과, 상기 발진수단(110)에서 출력된 클록신호에 따라 메모리(130)에 저장된 해당 어드레스를 호출하여 정현파 크기에 대한 제 1 데이터를 출력함과 아울러 상기 위상조절수단(120)의 위상제어신호에 따라 메모리(130)에 저장된 해당 어드레스를 호출하여 정현파의 크기에 대한 제 2 데이터를 각각 출력하는 마이크로프로세서(140)와, 상기 메모리(130)로부터 호출된 제 1 데이터 및 제 2 데이터를 아날로그신호로 각각 변환하는 제 1 및 제 2 D/A변환기(150), 및 상기 D/A변환기(150)를 통해 출력된 교류파형을 증폭함과 아울러 교류신호에 포함된 직류성분 노이즈를 제거하는 제 1 및 제 2 후처리부(160)로 이루어져 있고, 상기 후처리부(160)는 교류파형을 증폭하는 제 1 및 제 2 증폭기(161)(165)와, 상기 제 1 및 제 2 증폭기(161)(165)로부터 출력되는 교류신호 중 직류성분에 해당하는 노이즈를 제거하는 콘덴서와 같은 필터(C1)(C5)로 각각 이루어져 있다.As shown in FIG. 2, the waveform
그리고, 상기 마이크로프로세서(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이 정현파의 크기를 나타내는 데이터를 어드레스별로 저장하고 있는 메모리(130)와, 상기 발진수단(110)으로부터 출력된 클록신호를 제공받아 카운트하여 메모리(130)로부터 해당 어드레스에 수록된 정현파 크기에 대한 제 1 데이터를 호출하는 카운터(141), 및 상기 카운터(141)의 출력신호 및 위상조절수단(120)으로부터 출력되는 위상제어신호를 가산하여 메모리(130)로부터 해당 어드레스에 수록된 정현파 크기에 대한 제 2 데이터를 출력하는 가산기(145)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 3, the
상기 메모리(130)는 정현파의 크기에 대한 제 1 데이터를 어드레스별로 저장하고 있는 제 1 롬(131)과 상기 정현파의 크기에 대한 제 2 데이터를 어드레스별로 저장하고 있는 제 2 롬(135)으로 각각 구성하는 것이 바람직하며, 마이크로프로세서(140)의 내장할 수도 있지만 별도로 구성할 수도 있다.The
상기 내부 메모리(130)는 1주기의 정현파를 다수개의 포인트로 분할한 정현 파의 크기 데이터를 어드레스별로 수록하되, 최대 360°의 위상차를 갖는 복수의 정현파를 발생하기 위해서 상기 정현파의 크기 데이터가 정현파의 2주기동안 반복하여 수록하는 것이 바람직하다.The
또한, 상기 발진수단(110)은 60Hz의 주파수를 갖는 정현파의 1주기인 360°를 n개의 포인트로 분할하기 위한 60×nHz의 클록을 발생하며, 상기 카운터(141)는 발진수단(110)에서 출력되는 클록신호를 카운트하되 1주기의 클록신호가 모두 카운트되면 자동으로 리셋하여 동작을 반복한다.In addition, the oscillating
아울러, 상기 마이크로프로세서(140)와 D/A변환기(150)의 복수의 채널(Ch1, Ch2)을 통해 발생되는 서로다른 위상의 정현파는 서로 동일한 구성을 갖고 있는 장치(160∼270)들에 의해서 처리되는 데, 설명의 편의상 주로 한 채널(Ch1)을 기준으로 설명하고자 한다.In addition, the sinusoids of different phases generated through the plurality of channels Ch1 and Ch2 of the
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 전력증폭부(200)는, 상기 파형생성제어부(100)로부터 출력되는 교류신호를 제공받아 파형의 크기를 가변 조정할 수 있는 절연변압기(210)와, 상기 절연변압기(210)의 출력신호를 제공받아 교류파형의 극성에 따라 별도로 차동 증폭한 후 레벨을 시프트하여 출력하는 제 1 내지 제 4 프리증폭기(230)와, 상기 프리증폭기(230)로부터 출력되는 교류파형을 각각 제공받아 극성에 따라 별도로 전류용량을 증폭하여 출력하는 제 1 및 제 2 전력증폭기(250), 및 상기 전력증폭기(250)로부터 출력된 신호를 각각 증폭하여 자계코일로 출력하는 승압변압기(270)들로 이루어져 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 2, the
또한, 제 1 프리증폭기(231)는 도 4에 도시된 회로도와 같이 절연변압기(211)의 2차측 코일로부터 출력되는 교류파형의 극성에 따라 별도로 응답하는 제 1 및 제 2 차동증폭기(231-1, 231-3)와, 상기 각 차동증폭기(231-1, 231-3)를 통해 차동 증폭된 신호를 레벨 시프트하여 각각 출력하는 스위치수단(231-2, 231-4)으로 이루어져 있다.In addition, the
그리고, 제 1 전력증폭기(251)는 도 5에 도시된 회로도와 같이 상기 제 1 및 제 2 프리증폭기(231, 232)로부터 출력되는 신호를 극성에 따라 병렬로 각각 연결된 제 1 내지 제 4 증폭부(251-1∼251-4)를 통해 제공받아 입력전류를 증폭한 후 승압변압기(271)를 통해 도 1의 수평코일과 수직코일과 같은 자계코일(미 도시함)로 공급하도록 구성되어 있다.The
상기 제 1 전력증폭기(251)의 제 1 및 제 2 증폭부(251-1, 251-2)는, 제 1 프리증폭기(231)로부터 출력되는 정극성의 교류전원에 응답하여 전류용량을 증폭하는 병렬로 연결된 복수의 NPN형 트랜지스터들(Q21∼Q24)과, 제 1 프리증폭기(231)로부터 출력되는 부극성의 교류전원에 응답하여 전류용량을 증폭하는 병렬로 연결된 복수의 PNP형 트랜지스터들(Q25∼Q28)로 이루어져 있다.The first and second amplifiers 251-1 and 251-2 of the
즉, 상기 전력증폭기(251)는 도 5와 같이 부하에 충분한 전력을 공급하기 위해 제 1 프리증폭기(231)로부터 출력된 신호에 공통으로 응답하는 동일한 NPN형 트랜지스터들(Q21∼Q24)을 병렬로 연결한 제 1 증폭부(251-1)와, 제 1 프리증폭기(231)로부터 출력된 신호에 공통으로 응답하는 PNP형 트랜지스터들(Q25∼Q28)을 병렬로 연결한 제 2 증폭부(251-2)와, 제 2 프리증폭기(232)로부터 출력된 신호에 공통으로 응답하는 동일한 NPN형 트랜지스터들(Q31∼Q34)을 병렬로 연결 한 제 3 증폭부(251-3)와, 제 2 프리증폭기(232)로부터 출력된 신호에 공통으로 응답하는 PNP형 트랜지스터들(Q35∼Q38)을 병렬로 연결한 제 4 증폭부(251-4)로 각각 구성되어 있다.That is, the
이와 같이 구성된 본 발명의 위상제어용 자계 발생 장치는 자계가 인체에 미치는 영향을 테스트하기 위하여 일정 설계과정을 통해 구현되는 바, 도 6과 같이 정현파의 1주기를 다수의 포인트로 분할하는 과정(S1)과, 상기 분할된 각 포인트에 해당하는 정현파의 크기 데이터를 어드레스별로 저장하는 과정(S2)과, 소정의 기준신호를 발생하여 기준신호에 해당되는 제 1 어드레스를 호출하는 과정(S3)과, 미리 설정된 위상제어신호를 발생하여 상기 기준신호와 위상제어신호에 따라 기준신호와 일정 위상차를 갖는 제 n 어드레스를 호출하는 과정(S4)과, 상기 기준신호에 해당하는 제 1 어드레스에 수록된 데이터를 읽어들여 그에 해당하는 아날로그신호로 변환하여 제 1 정현파를 생성하는 과정(S5)과, 상기 기준신호와 위상제어신호를 참조하여 기준신호와 일정 위상차를 갖는 제 n 어드레스에 수록된 데이터를 읽어들어 그에 해당하는 아날로그신호로 변환하여 제 2 정현파를 각각 생성하는 과정(S6), 및 상기에서 생성된 정현파를 각각 전류와 전압을 증폭한 후 자계코일로 인가하여 복수의 자계를 발생하는 과정(S7)으로 이루어져 있다.The phase control magnetic field generating device of the present invention configured as described above is implemented through a predetermined design process in order to test the effect of the magnetic field on the human body, as shown in FIG. 6, a process of dividing one cycle of the sine wave into a plurality of points (S1). And storing the sine wave size data corresponding to each of the divided points for each address (S2), generating a predetermined reference signal and calling a first address corresponding to the reference signal (S3); Generating a set phase control signal to call an n-th address having a predetermined phase difference from the reference signal according to the reference signal and the phase control signal (S4), and reading data stored in the first address corresponding to the reference signal; Generating a first sinusoidal wave by converting it into an analog signal corresponding thereto (S5); and referring to the reference signal and the phase control signal, Reading data stored in an n-th address having a phase difference and converting the data into an analog signal corresponding thereto to generate a second sinusoid (S6); and amplifying the generated sinusoids by a current and a voltage, respectively, into a magnetic field coil. It consists of a process (S7) for generating a plurality of magnetic fields by applying.
상기에서 정현파의 크기에 대한 데이터를 어드레스별로 메모리(130)에 저장하는 과정에서 각 어드레스의 개수는 정현파의 1주기를 다수의 포인트로 분할한 개수에 2를 곱한 개수만큼 할당하며, 이는 제 1 및 제 2 정현파가 일정 위상차를 갖고 발생하게 되므로, 정현파의 1주기에 대한 크기 데이터를 2주기로 반복하여 어드 레스를 할당한다. 따라서, 제 1 및 제 2 정현파는 0ㅀ부터 360°내에서의 위상차를 갖도록 설계할 수 있다.In the process of storing data about the size of the sine wave in the
상기와 같이 구성된 위상제어용 자계 발생 장치의 제반 작용 및 동작을 실시예에 근거하여 보다 상세하게 살펴보고자 한다.The overall operation and operation of the phase control magnetic field generating device configured as described above will be described in more detail based on the embodiments.
상기 파형생성제어부(100)는 60Hz의 주파수를 갖는 정현파를 발생하기 위한 것으로 발진수단(110), 위상조절수단(120), 마이크로프로세서(140), D/A컨버터(150) 및 후처리부(160)로 구성되어 있고, 상기 전력증폭부(200)는 생성된 정현파를 증폭하는 것으로 절연변압기(210), 프리증폭기(230), 전력증폭기(250) 및 승압변압기(270)로 구성되어 있다.The waveform
상기 파형생성제어부(100), 즉 위상제어가 가능한 두개의 정현파를 생성하기 위한 회로블록도를 도 3에 나타내었으며, 도시된 바와 같이 60Hz의 주파수를 갖는 정현파의 1주기, 즉 360°를 n개의 포인트로 나타내기 위해 발진수단(110)은 60×n Hz의 클록이 필요하며, 예컨데 본 발명에서는 86.4kHz의 클록을 발생시키는 발진수단(110)을 수정진동자와 분주 IC로 구성하여 1440개의 포인트로 정현파의 1주기를 분할하였다.3 is a circuit block diagram for generating the
제 1 롬(131)과 제 2 롬(135)으로 구성된 메모리(130)는 각 롬(131, 135)에 2880개의 어드레스를 각각 할당하여 1주기의 정현파를 1440개로 분할시에 각 포인트에 해당하는 정현파의 크기를 나타내는 데이터를 2주기동안 반복하여 저장한다.The
상기 발진수단(110)에 의해 카운터(141)가 구동되면 이는 제 1 롬(131)의 해당 어드레스를 호출하여 저장된 데이터를 제 1 D/A변환기(151)로 전송하고, 제 1 D/A변환기(151)는 디지털데이터를 아날로그신호로 변환하여 그에 상응하는 주기를 갖는 제 1 정현파를 발생한다. 동시에 카운터(141)의 출력신호에 위상차에 해당하는 위상조절수단(120)의 위상제어신호를 가산기(145)를 통해 합산하고 그 합에 해당하는 어드레스의 데이터를 제 2 롬(135)으로 호출하여 제 2 D/A변환기(155)로 전송하고, 제 2 D/A변환기(155)는 디지털데이터를 아날로그신호로 변환하여 그에 상응하는 주기를 갖는 제 2 정현파를 발생한다.When the
상기 카운터(141)의 출력신호에 위상차에 해당하는 위상제어신호를 가산기(145)를 통해 합산하여 그에 해당하는 제 2 롬(135)의 어드레스의 데이터를 호출하여 제 2 D/A변환기(155)로 전송함으로써, 제 1 D/A변환기(151)에서 발생한 정현파와 상대적인 위상차를 갖는 정현파를 출력한다. 예를 들어 카운터(141)의 출력이 0이고, 위상조절신호의 출력이 n이면 제 1 D/A변환기(151)는 0번지에 저장된 데이터를 호출하며, 동시에 제 2 D/A변환기(155)는 n번지에 저장된 데이터를 출력으로 내보내게 되어 결과적으로 n×(360/1440)°만큼의 위상차를 갖는 두개의 정현파가 출력되게 된다.The phase control signal corresponding to the phase difference is added to the output signal of the
본 발명에서는 360°로 된 1주기를 1440등분으로 분할함으로써, 0.25°단위로 위상을 조정할 수가 있다. 카운터(141)는 1440까지 신호를 전송한 후 자동 리셋되어 동과정을 반복 수행하며, 위상조정은 가산되는 신호를 0부터 1440까지 제어함으로써, 0°에서 360°까지 위상조절이 가능하다. 이때 제 1 롬(131) 및 제 2 롬(135)은 카운트신호 및 위상조절신호의 합(최대; 1440+1440)을 표현하기 위해 최소 2880개의 어드레스가 각각 필요하다.In the present invention, the phase can be adjusted in 0.25 ° units by dividing one cycle of 360 ° into 1440 equal parts. The
도 2에서 D/A변환기(151)를 통해 출력된 정현파는 1V정도의 미약한 신호이므로, 이를 후처리부(160)인 증폭기(161)를 이용하여 증폭하고 콘덴서(C1)를 통해 교류신호에 포함된 직류성분의 노이즈를 제거한다.In FIG. 2, since the sine wave output through the D /
아울러, 상기 후처리부(160)의 콘덴서(C1)를 통과한 교류신호는 전력증폭부(200)의 절연변압기(211)로 입력되어 입력단에 연결된 가변저항(212)에 의해 신호의 크기를 가변시킬 수 있으며, 이를 통해 최종 증폭되어 나오는 출력측 2차코일의 전압을 조정할 수가 있다. 상기 절연변압기(211)는 한 쌍의 독립된 출력단(213, 214)을 가지며, 서로 위상이 반전된 정현파가 출력되어 제 1 및 제 2 프리증폭기(231, 232)에 각각 입력된다.In addition, the AC signal passing through the capacitor (C1) of the
상기 각 프리증폭기(231)는 도 4와 같이 양방향 차동증폭기(231-1, 231-3)로 구성되어 있다.Each
상기 절연변압기(231)에서 출력된 정극성의 신호는, FET 소자로 구성된 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 2 트랜지스터(Q2)에 차동 입력되어 직선성을 향상시키고 낮은 입력 커패시터를 유지하기 위해 각각 제 5 및 제 6 트랜지스터(Q5, Q6)를 이용하여 캐스코드 방식으로 접속한다. 그리고, 제 9 트랜지스터(Q9)는 레벨시프트 회로를 구성하며 이미터 접지된 제 10 트랜지스터(Q10)에 의해 증폭된 신호가 출력단을 통해 전력증폭기(251)로 입력된다.The positive signal output from the
한편, 부극성의 신호에 대해서는 제 3 및 제 4 트랜지스터(Q3, Q4)에 차동 입력되어 제 11 트랜지스터(Q11)에 의해 레벨 시프트한 후 제 12 트랜지스터(Q12)에 의해 증폭되어 전력증폭기(251)로 입력된다.On the other hand, the negative signal is differentially input to the third and fourth transistors Q3 and Q4, level-shifted by the eleventh transistor Q11, and then amplified by the twelfth transistor Q12 to be a
제 1 및 제 2 프리증폭기(231, 232)를 통해 입력된 구동신호는 전력증폭기(251)의 각 증폭부(251-1∼251-4)를 통해 전류용량이 각각 증가되어 출력단의 승압용 변압기(271)를 통해 승압되어 최종 자계코일에 인가된다. 이때 승압변압기(271)에 입력되는 전압은 제 1 및 제 2 프리증폭기(231, 232)의 입력전압이 서로 180°위상차를 가지므로 제 1 전력증폭기(251)의 출력전압도 180°의 위상차를 가지게 되며, 각각 증폭된 전압의 2배 크기의 전압이 승압변압기(271)에 인가되므로 낮은 승압비로 충분한 전력을 얻을 수 있다.The driving signals inputted through the first and
본 발명에서 이용되는 직류 바이어스전원은 외부 전원(AC 220V)을 정류회로부(310)를 통해 소정의 직류전압으로 변환한 후 정전압회로부(320)를 통해 일정한 정전압을 유지하면서 제반 회로부로 공급되므로, 입력전압의 변동에 무관하게 각 회로부로 공급되는 전압을 일정하게 유지시킬 수 있다.Since the DC bias power used in the present invention is converted into a predetermined DC voltage through the AC 220V to the predetermined DC voltage through the constant
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 발진수단의 클록수와 위상조절 주파수 및 필요한 위상차를 감안하여 1주기의 정현파에 대한 분할 포인트의 개수를 변경한다던지 하는 등 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.Although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, the present invention may be carried out by those skilled in the art, for example, by changing the number of splitting points for a sine wave in one cycle in consideration of the number of clocks, the phase adjusting frequency, and the necessary phase difference of the oscillation means. It is obvious that various modifications can be made. Such modified embodiments should not be understood individually from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
따라서, 본 발명에서는 전력설비 및 송전선로에서 발생하는 자계에 의한 생 체의 영향을 평가하기 위해 자계코일에 전류를 공급하기 위한 전원장치로써 기존의 단상 전원인가 방식을 개선하여 서로 다른 위상을 가지는 전원을 수평, 수직코일에 인가함으로써, 공간내에 발생하는 자계의 위상을 임의로 조절할 수 있어 다양한 자계환경의 설정이 가능한 이점이 있다.Therefore, the present invention improves the existing single-phase power supply method as a power supply device for supplying current to the magnetic field coil in order to evaluate the influence of the living by the magnetic field generated in the power equipment and transmission line power source having a different phase By applying to the horizontal and vertical coil, the phase of the magnetic field generated in the space can be arbitrarily adjusted, there is an advantage that it is possible to set a variety of magnetic field environment.
또한, 마이크로프로세서를 이용한 60Hz의 정현파를 외부 전원에 의존하지 않고 내부적으로 생성함으로써, 외부에서 공급되는 전원의 변동에 따른 출력전압의 영향을 줄였으며, 이에 따라 보다 안정화된 전원을 지속적으로 공급할 수 있어 자계 영향 테스트에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, by generating a 60 Hz sine wave using a microprocessor internally without depending on the external power source, the influence of the output voltage due to the fluctuation of the externally supplied power can be reduced, thereby providing a more stable power supply. This has the advantage of increasing the reliability of the magnetic field impact test.
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