KR100730896B1

KR100730896B1 - 공급전압 변동에도 안정적인 에이디씨 입력값의 측정이가능한 에이디씨 측정회로장치

Info

Publication number: KR100730896B1
Application number: KR1020050022313A
Authority: KR
Inventors: 박미진
Original assignee: (주)에스디시스템
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2007-06-21
Also published as: WO2006098533A1; KR20060100627A

Abstract

전압공급수단; 외부 요인에 따라 변화되는 고유저항을 가지는 감지수단; 상기 전압공급수단의 전압을 공급전압 입력단자(Vin)를 통해 입력받아 공급전압 출력단자(Vout)에 저항(R1)(R2)과 함께 직렬 접속된 상기 감지수단에 전압을 공급하는 전압공급부; 상기 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되는 전압을 상기 저항(R1)(R2)의 절점(N1)으로부터 참조전압 입력단자(Vref)를 통해 입력받아 상기 감지수단에 공급되는 전압에 대한 참조전압값을 생성하는 참조전압생성부; 상기 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되는 전압에 의해 측정되는 상기 감지수단의 고유저항(R3)의 변화에 따른 전압를 나타내는 ADC 입력값을 상기 저항(R2)과 고유저항(R3)의 절점(N2)에 접속된 저항(R4)으로부터 ADC 입력단자(ADCin)를 통해 입력받는 ADC입력부; 및 상기 ADC입력값에 대한 참조전압값의 비를 계산하여 ADC결과값을 생성하는 ADC연산부를 포함하는 공급전압 변동에도 안정적인 ADC입력값의 측정이 가능한 ADC 측정회로장치가 제공된다.

ADC, 감지수단, 센서, 배터리, 참조전압

Description

공급전압 변동에도 안정적인 에이디씨 입력값의 측정이 가능한 에이디씨 측정회로장치{ADC measuring circuit unit capable of measuring stable ADC input data in spite of fluctuating supply voltage}

도 1은 종래의 조도센서가 구비된 ADC 측정회로장치의 일예를 개략적으로 나타낸 회로도;

도 2는 종래의 참조전압을 이용한 ADC 측정회로장치의 일예를 개략적으로 나타낸 회로도;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공급전압 변동에도 안정적인 ADC입력값의 측정이 가능한 ADC 측정회로장치를 나타낸 회로도; 및

도 4는 도 3의 ADC 측정회로장치에 있어서 마이컴의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 배터리 200 : 감지수단

300 : 마이컴 310 : 전압공급부

320 : 참조전압생성부 330 : ADC입력부

340 : ADC연산부 350 : ADC출력부

본 발명은 ADC(Analog to Digital Conversion) 측정회로장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 요인에 따라 저항값이 변하는 감지수단에 공급되는 공급전압이 변동하더라도 상기 감지수단으로부터 안정적인 ADC 입력을 측정할 수 있는 ADC 측정회로장치에 관한 것이다.

ADC 측정회로장치란, 이론상으로 무한한 개수의 값들 사이에서 변화하는 전압들로 구성되는 ADC 입력값 예를 들면, 빛의 밝기, 온도, 습도 및 소리 등의 감지시 고유 저항값이 변하는 감지수단으로부터 출력되는 아날로그 전압 파형 등을 미리 정의된 차원들 또는 상태들로 구성된 디지털 신호인 ADC 출력값으로 출력하기 위한 장치이다. 또한, 상기 감지수단의 ADC 입력값에 대응된 ADC 출력값을 무선 또는 유선으로 연결된 홈네트워크 시스템에 전송하여 상기 ADC 측정회로장치가 설치된 공간의 주변 상황(빛의 밝기, 온도, 습도 및 소리 등)을 홈네트워크 시스템으로 하여금 인식하게 한다.

이하, 도면을 참조하면서 종래의 ADC 측정회로장치에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 조도센서가 구비된 ADC 측정회로장치의 일예를 개략적으로 나타낸 회로도이고, 도 2는 종래의 참조전압을 이용한 ADC 측정회로장치의 일예를 개략적으로 나타낸 회로도이다.

종래의 ADC 측정회로장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 저전력 공급수단인 배터리(10)로부터 동작전압을 공급받아 빛의 밝기를 측정하는 조도센서(20), 복수개의 저항(R1,R2), 회로안정용 커패시터(C) 및 조도센서(20)의 ADC 입력값을 ADC 입력단자(ADCin)를 통해 입력받아 ADC 출력값으로 변환하여 빛의 밝기를 측정하는 마이컴(30)을 포함한다.

그러나 상기와 같이 저전력 공급수단인 배터리(10)를 이용하는 ADC 측정회로장치는, 배터리(10)의 전압이 소모됨에 따라 조도센서(20)에 공급되는 공급전압이 변화하게 되어 조도센서(20)에 같은 양의 빛이 감지되더라도 마이컴(30)에 입력되는 ADC 입력값은 오차를 가지게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 참조전압을 이용한 ADC 측정회로장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 종래의 ADC 측정회로에 저전력 공급수단인 배터리(10)로부터 마이컴(30)의 Vref 단자(Vref)와 조도센서(20)에 안정적인 전압을 공급하는 정전압용 IC 또는 정전압 다이오드를 이용한 정전압회로(40)와 저항(R3)이 추가로 구성되어, 배터리(10)로부터 조도센서(20)에 공급되는 동작전압의 변화시 Vref 단자(Vref)에 공급되는 참조전압을 기준으로 하여 조도센서(20)에 공급되는 공급전압의 변화량에 대응된 조도센서(20)의 ADC 입력값을 측정한다.

그러나 상기와 같이 정전압회로(40)로부터 참조전압을 공급받는 ADC 측정회로장치는, 별도의 정전압회로(40)를 구성함에 따라 그에 대한 비용이 더 소요되며 배터리(10)의 전류가 정전압회로(40)에 의해 소모되어 배터리(10)의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 별도의 정전압회로를 구성하지 않고도 공급전압의 변동에도 안정적인 ADC 입력값을 측정할 수 있는 ADC 측정회로장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 저전력 공급수단인 배터리의 전류 소비를 최소화 하여 배터리의 수명을 연장할 수 있는 ADC 측정회로장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 전압공급수단; 외부 요인에 따라 변화되는 고유저항을 가지는 감지수단; 상기 전압공급수단의 전압을 공급전압 입력단자(Vin)를 통해 입력받아 공급전압 출력단자(Vout)에 저항(R1)(R2)과 함께 직렬 접속된 상기 감지수단에 전압을 공급하는 전압공급부; 상기 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되는 전압을 상기 저항(R1)(R2)의 절점(N1)으로부터 참조전압 입력단자(Vref)를 통해 입력받아 상기 감지수단에 공급되는 전압에 대한 참조전압값을 생성하는 참조전압생성부; 상기 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되는 전압에 의해 측정되는 상기 감지수단의 고유저항(R3)의 변화에 따른 전압를 나타내는 ADC 입력값을 상기 저항(R2)과 고유저항(R3)의 절점(N2)에 접속된 저항(R4)으로부터 ADC 입력단자(ADCin)를 통해 입력받는 ADC입력부; 및 상기 ADC입력값에 대한 참조전압값의 비를 계산하여 ADC결과값을 생성하는 ADC연산부를 포함하는 공급전압 변동에도 안정적인 ADC입력값의 측정이 가능한 ADC 측정회로장치가 제공된다.

이때, 상기 참조전압값은 Vref = {(R2+R3)/(R1+R2+R3)} * Vcc 식에 의한 값을 가지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 ADC입력값은 ADC = {R3/(R1+R2+R3)} * Vcc 식에 의한 값을 가지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 ADC출력값은 상기 전원공급수단 전압 변동에 따른 상기 감지수단의 측정 오차가 감소되도록 하는 알고리즘에 의하여 X = ADC/Vref 식에 의한 값을 가지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공급전압 변동에도 안정적인 ADC입력값의 측정이 가능한 ADC 측정회로장치를 나타낸 회로도이고, 도 4는 도 3의 ADC 측정회로장치에 있어서 마이컴의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ADC 측정회로장치는, 배터리(100), 외부 요인에 따라 고유저항(R3)의 값이 변화하는 소자인 감지수단(200) 및 배터리(100)의 공급전압에 대응된 참조전압을 생성하고 상기 공급전압을 감지수단(200)에 공급하여 상기 참조전압을 토대로 감지수단(200)의 측정값을 연산하여 배터리(100)의 공급전압 변동으로 인한 상기 측정값의 오차를 줄이기 위한 마이컴(300)을 포함한다.

배터리(100)는, 일반적으로 DC 3V의 전압을 공급하는 건전지와 같은 저전력 공급수단인 것이 좋다.

감지수단(200)은, 일반적으로 빛의 밝기, 온도, 습도 및 소리 등의 감지시 고유 저항값이 변하는 조도센서, 온도센서, 습도센서 및 적외선센서 등과 같은 각종 센서로써, ADC 입력값을 생성하는 수단이다.

마이컴(300)은, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(100)로부터 공급전압 입력단자(Vin)를 통해 동작전원을 공급받아 공급전압 출력단자(Vout)에 저항(R1)(R2)과 함께 접속된 감지수단(200)에 전압을 공급하는 전압공급부(310), 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되어 감지수단(200)에 공급되는 전압을 상기 저항(R1)(R2)의 절점(N1)으로부터 참조전압 입력단자(Vref)를 통해 입력받아 감지수단(200)에 공급되는 전압에 대한 참조전압값을 생성하는 참조전압생성부(320), 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되는 전압에 따라 동작되는 감지수단(200)의 고유저항(R3) 값의 변화에 따른 ADC 입력값을 상기 저항(R2)과 고유저항(R3)의 절점(N2)에 접속된 저항(R4)으로부터 ADC 입력단자(ADCin)를 통해 입력받는 ADC입력부(330), 배터리(100)의 전압 변동에 따른 감지수단(200)의 측정 오차가 감소되도록 상기 ADC입력값에 대한 참조전압값의 비를 계산하여 ADC출력값을 생성하는 ADC연산부(340) 및 상기 ADC출력값을 ADC 출력단자(ADCout)를 통해 유선 또는 무선으로 외부의 홈네트워크 시스템에 출력하는 ADC출력부(350)를 포함한다. 여기서, 참조전압생성부(320)와 ADC입력부(330)는 각각 회로를 보호하기 위한 회로안정용 커패시터(C1)(C2)를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 마이컴(300)은, 배터리(100)의 전압 변동에 따른 감지수단(200)의 측정 오차가 감소되도록 상기 참조전압값과 ADC입력값의 비를 연산하기 위한 알고리즘을 구비한다.
또한, 감지수단(200)에 동작전원을 공급하는 배터리(100)의 전류소모를 최소화하기 위하여 외부의 홈네트워크 시스템으로부터 감지수단(200)의 동작 여부를 제어하는 제어신호가 수신된 경우에만 감지수단(200)이 동작되도록 배터리(100)로부터 동작전원이 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 참조전압입력부(320)에 의해 생성되는 참조전압값은, 도 3에 도시된 바와 같은, 회로설계에 의하여 Vref = {(R2+R3)/(R1+R2+R3)} * Vcc 식에 의한 값을 가진다.

또한, ADC입력부(330)에 입력되는 ADC입력값은, 도 3에 도시된 바와 같은, 회로설계에 의하여 ADC = {R3/(R1+R2+R3)} * Vcc 식에 의한 값을 가진다.

또한, ADC연산부(340)에 의해 생성되는 ADC출력값은, 배터리(100)의 전압 변동에 따른 감지수단(200)의 측정 오차가 감소되도록 하는 알고리즘에 의하여 X = ADC/Vref 식에 의한 값을 가진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ADC 측정회로장치에 의해 측정되는 감지수단의 ADC 입력값에 대하여 상기 연산식에 의해 계산된 이론적인 ADC 출력값과 상기 알고리즘에 의해 측정된 실험적인 ADC 결과값을 나타내면 다음과 같다.

여기서, 상기 저항(R1,R2,R3)들의 값은 각각 R1 = 200 Ω, R2 = 5.1 kΩ 및 R3 = 1.7 kΩ으로 하고 상기 배터리(100)로부터 공급되는 공급전압은 각각 Vcc = 3.0 V와 Vcc = 2.2 V로 하였다.

먼저, 본 발명의 ADC 측정회로장치의 연산식에 의한 ADC 출력값을 나타내면 다음과 같다.

마이컴(300)의 공급전압 입력단자(Vin)에 입력되는 배터리(100)의 공급전압이 Vcc = 3.0 V 일 때 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되는 전압을 Vcc-a라고 하면,

상기 참조전압값은, Vref-a = {(R2+R3)/(R1+R2+R3)} * Vcc-a = 2.914 V 이고,

상기 ADC입력값은, ADC-a = {R3/(R1+R2+R3)} * Vcc-a = 0.729 V 이며,

상기 ADC출력값은, X-a = ADC-a/Vref-a = 0.2501 이다.

또한, 마이컴(300)의 공급전압 입력단자(Vin)에 입력되는 배터리(100)의 공급전압이 Vcc = 2.2 V 일 때 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되는 전압을 Vcc-b라고 하면,

상기 참조전압값은, Vref-b = {(R2+R3)/(R1+R2+R3)} * Vcc-b = 2.137 V 이고,

상기 ADC입력값은, ADC-b = {R3/(R1+R2+R3)} * Vcc-b = 0.534 V 이며,

상기 ADC출력값은, X-b = ADC-b/Vref-b = 0.2498 이다.

따라서 배터리(100)의 공급전압 Vcc의 값이 3.0 V에서 2.2 V로 변동(약 30% 변화)되어 감지수단(200)에 공급되더라도 감지수단(200)에 의해 측정된 ADC입력값에 대응된 ADC출력값(Xa와 Xb의 편차)은 1 % 이내의 오차를 가지게 된다.

한편, 본 발명의 ADC 측정회로장치의 알고리즘에 의한 ADC 출력값을 나타내면 다음과 같다.

Vcc	ADC 입력값	ADC 출력값
3.0 V	0.804 V	291
2.2 V	0.578 V	285

따라서 배터리(100)의 공급전압 Vcc의 값이 3.0 V에서 2.2 V로 변동(약 30% 변화)되어 감지수단(200)에 공급되더라도 상기 ADC입력값에 대한 참조전압값의 비를 나타내는 ADC출력값은 5% 이하의 변화차를 보임에 따라 신뢰성 있는 ADC출력값을 얻을 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 ADC 측정회로장치는, 감지수단에 공급되는 배터리의 공급전압이 변동하더라도 상기 공급전압에 대한 참조전압값에 대한 상기 감지수단의 ADC입력값의 비를 연산하여 신뢰성 있는 ADC출력값을 출력할 수 있다.

또한, 종래의 정전압 수단을 적용하지 않고 상기 감지수단의 ADC입력값이 필요할 경우에만 배터리의 공급전압이 공급되도록 함으로써, 보다 경제적인 회로설계를 가능하게 하고 불필요한 전류소모를 최소화하여 배터리의 수명 연장을 가능하게 할 수 있다.

상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 ADC 측정회로장치에 의하면, 별도의 정전압회로를 구성하지 않아 보다 경제적인 회로 설계를 가능하게 함으로써, 배터리의 전류 소비를 최소화 하여 배터리의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 상기 배터리로부터 감지수단에 공급되는 전압의 참조전압값에 대한 상 기 감지수단의 ADC입력값의 비를 연산하여 해당되는 ADC출력값을 출력함으로써, 상기 배터리의 공급 전압이 변동되더라도 신뢰성 있는 ADC출력값을 생성할 수 있다.

Claims

전압공급수단;

외부 요인에 따라 변화되는 고유저항을 가지는 감지수단;

상기 전압공급수단의 전압을 공급전압 입력단자(Vin)를 통해 입력받아 공급전압 출력단자(Vout)에 저항(R1)(R2)과 함께 직렬 접속된 상기 감지수단에 전압을 공급하는 전압공급부;

상기 공급전압 출력단자(Vout)로부터 상기 감지수단에 공급되기 위해 출력되는 전압을 상기 저항(R1)(R2)의 절점(N1)으로부터 참조전압 입력단자(Vref)를 통해 입력받아 상기 감지수단에 공급되는 전압에 대한 참조전압값을 생성하는 참조전압생성부;

상기 공급전압 출력단자(Vout)로부터 출력되는 전압에 따라 동작되는 상기 감지수단의 고유저항(R3)의 변화에 따른 전압를 나타내는 ADC 입력값을 상기 저항(R2)과 고유저항(R3)의 절점(N2)에 접속된 저항(R4)으로부터 ADC 입력단자(ADCin)를 통해 입력받는 ADC입력부; 및

상기 ADC입력값에 대한 참조전압값의 비를 계산하여 ADC결과값을 생성하는 ADC연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급전압 변동에도 안정적인 ADC입력값의 측정이 가능한 ADC 측정회로장치.
제1항에 있어서, 상기 참조전압값은 Vref = {(R2+R3)/(R1+R2+R3)} * Vcc 식에 의한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 공급전압 변동에도 안정적인 ADC입력값의 측정이 가능한 ADC 측정회로장치.
제2항에 있어서, 상기 ADC입력값은 ADC = {R3/(R1+R2+R3)} * Vcc 식에 의한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 공급전압 변동에도 안정적인 ADC입력값의 측정이 가능한 ADC 측정회로장치.
제3항에 있어서, 상기 ADC결과값은 상기 전원공급수단 전압 변동에 따른 상기 감지수단의 측정 오차가 감소되도록 하는 알고리즘에 의하여 X = ADC/Vref 식에 의한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 공급전압 변동에도 안정적인 ADC입력값의 측정이 가능한 ADC 측정회로장치.