KR100753052B1 - 학습 근접 검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대상물(target)(19)의 존재(存在) 또는 부재(不在)에 대한 이진 출력신호를 전달하는 자기적응 가능한(self-adaptable) 근접 검출장치에 관한 것이다. 검출장치(10)는 처리유닛(15)을 포함하고, 그 환경에 관련되어 조절하기 위한단기 학습모드(AC), 그 환경 및 대상물(19)에 관련되어 조절하기 위한 장기 학습모드(AL) 및 정상 동작모드에 대응하는 작업모드에 따라 동작한다. 검출장치(10)는, 학습모드에서 처리유닛에 의해 구동되며, 가변 디지털 저장 저항장치의 값(R)의 변동이 스위칭 문턱치(SC)의 변동을 일으키는 검출 스테이지(12)에 접속된 가변 디지털 저장 저항장치를 구비한다. 작업모드에 있어서, 처리유닛(15)은 대기상태에 있고, 가변 디지털 저장 저항장치(14)는 그 설정 동작값(RF)을 유지한다.
대상물, 학습, 근접, 검출장치, 가변 디지털 저장 저항장치, 디지털, 검출

Description

학습 근접 검출장치{Learning proximity detector}
도 1은 본 발명에 의한 근접 검출장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 검출장치에 대한 학습모드의 과정을 기술하는 간단한 플로우챠트이다.
본 발명은 학습 근접 검출장치에 관한 것으로서, 예컨대 대상물의 존재 또는 부재에 대한 이진 출력신호를 전달하고, 대상물 및 환경에 관련해서 검출장치의 검출범위를 자기적응(self-adaption)적으로 달성하기 위한 학습모드를 가지는 유도형 학습 검출장치에 관한 것이다.
이러한 장치 고유의 검출거리는 하나의 검출장치에서 다른 검출장치에 이르기까지 변화하고, 동일한 검출장치, 특히 금속체(metal mass)에 삽입된 유동형 검출장치는 설치 및 환경 상태에 따라 변화한다. 게다가, 어떤 적용은, 검출장치의 감도(sensitivity)가 사용에 따라 변화될 수 있는 것을 필요로 한다. 그러므로, 근접 검출장치의 검출범위를 사용 위치에 따라 조절할 수 있는 것이 유익하다.
검출장치가 조절되는 동안 학습모드를 가지는 것에 부가해서, 검출장치의 정 상 동작모드에 대응하는 작업모드를 가지는 검출장치는, 이미 공지되어 있다(유럽특허, EP 0740716 참조). 독일특허 DE 4331555에서도, 샘플링 신호에 의해 시작된 학습단계에서 내부 카운터의 값과 센서로부터의 검출신호 값의 비교로부터 결정된 스위칭 문턱치를 저장하는 불휘발성 메모리에 접속된 처리유닛을 사용함으로써, 근접 검출장치가 조절되는 것이 제안되었다. 또한, 독일특허 DE 4331555에 있어서, 근접 검출장치의 조절 성분은 디지털 워드(word)에 의해 수개의 저항성 소자를 구동하는 불휘발성 메모리로 구성되며, 이 메모리의 변동 방향은 조작자(operator)의 행동을 통해서만 결정될 수 있다.
본 발명의 목적은, 피검출 대상물의 종류 뿐만 아니라 검출장치의 일반적인 환경에 따라 검출범위를 조절할 수 있는, 상이한 복합 용도에 자동적으로 신속하게 적응할 수 있는 근접 검출장치를 제공하는데 있다. 작업모드시 검출장치에서의 지나친 전력 소비도 바람직하게 방지되어, 특히 2선(two-wire)형의 출력을 가지는 근접 검출장치에 대해 수용 가능한 누설전류가 특히 과도하게 되지 않는다. 이것은, 처리유닛에 관련되어 과도한 전력 소비없이, 또 학습모드로부터의 스위칭 문턱치를 처리유닛에 접속된 메모리에 저장하는 일 없이 검출장치가 작업모드에서 동작할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 학습모드시, 조작자가 검출장치로 명령을 송신하고 또 검출장치의 현재 상태를 나타내는 피드백 정보를 수신하는 가능성이 중요하고, 요컨대 간단하고 경제적인 해결책이 남는다. 최종적으로, 검출장치의 원거리 도달 소형화를 제공하는 해결책이 사용되는 것이 바람직하다.
이것을 위해, 본 발명은 대상물의 거리에 따라 아날로그 신호를 전달할 수 있는 센서유닛과, 아날로그 신호와 스위칭 문턱치 사이의 비교 결과로 생기는 검출신호를 전달할 수 있는 검출 스테이지와, 검출장치의 출력신호를 전달하기 위한 검출신호를 증폭하여, 형성하는 출력 스테이지 및 검출신호를 입력으로서 수신하는 처리유닛을 구비하는 근접 검출장치를 설명한다. 검출장치의 검출범위 조절에 대응하는 학습모드와 검출장치의 정상 동작모드에 대응하는 작업모드에 따라 동작하기 위한 검출장치가 설계된다. 검출장치는, 처리유닛에 의해 구동되며, 가변 디지털 저장 저항장치의 값의 변동이 스위칭 문턱치의 변동을 일으키는 검출 스테이지에 접속된 가변 디지털 저장 저항장치를 구비하는 점에 특징이 있다. 학습모드시, 처리유닛은, 검출신호의 상태에 따라, 가변 디지털 저장 저항장치에 대한 설정 동작값을 결정하기 위해 가변 디지털 저장 저항장치의 값에서 작동하고, 이 설정 동작값은 작업모드시 적용된다. 작업모드시, 처리유닛은 대기상태에 있다.
또한, 검출장치는 처리유닛에 접속되어, 특히 학습모드 또는 작업모드가 조작자에 의해 선택될 수 있고, 또 검출장치의 상태가 조작자에게 통지될 수 있는 대화수단을 구비한다.
검출장치에 대한 학습모드는, 검출장치의 교습이 그 환경에만 관련되어 실행되는 단기 학습모드나, 그 환경과 검출장치로부터 떨어져 위치된 대상물에 관련되어 실행되는 장기 학습모드를 구비한다.
첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 한정하지 않는 다음의 설명은 본 발명의 이점 및 장점을 나타낸다.
도 1에 나타낸 근접 검출장치는, 케이싱내에, 검출장치(10)의 전면에서, 예컨대 금속 대상물인 대상물(19)의 거리에 따라 아날로그 신호(21)를 전달하는, 예컨대 유도형의 센서유닛(11)을 구비한다. 검출 스테이지(12)는 센서유닛(11)에 의해 방출된 아날로그 신호(21)를 수신하여, 스위칭 문턱치(SC)와 비교한 결과로 생기는 이진 검출신호(22)를 전달한다.
검출장치(10)는 검출신호(22)를 입력으로서 수신하고, 검출장치(10)로부터 이진 출력신호(23)를 전달하기 위해 이 신호(22)를 증폭하여, 형성하는 역할을 하는 출력 스테이지(13)를 구비한다. 출력 스테이지(13)는, 예컨대 다이오드, 사이리스터 또는 MOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 검출장치(10)는, 검출신호(22)를 입력으로서 수신하여, 값(R)을 저장하는 가변 디지털 저장 저항장치(14) (또는 전위차계)를 구동하는, 유리하게는 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, 논리회로 또는 다른 회로일 수 있는 처리유닛(15)도 구비한다. 가변 디지털 저장 저항장치는 아날로그 방식이 아닌 디지털 방식으로 변화하고, 논리신호에 의해 제어되며, 내부적으로 조절 값을 저장할 수 있는 저항장치로서 규정된다.
처리유닛(15)은, 값(R)을 소정의 값으로 특정하기 위해, 값(R)을 저장하는 명령뿐만 아니라 값(R)을 증가 또는 감소시키는 명령도 특히 가변 디지털 저장 저항장치(14)에 지시할 수 있다. 값(R)이 한번 저장되면, 가변 디지털 저장 저항장치는 자율적으로 되고, 정전 후라도 이 값(R)을 유지한다. 가변 디지털 저장 저항장치는, 특히 수개의 저항 성분 또는 검출장치의 원거리 도달 소형화를 제공하는 저항장치 네트워크보다 적은 공간을 점유하는 이점을 제공한다. 또한, 값(R)이 한번 저장되면, 가변 디지털 저장 저항장치는 처리유닛에 대해서 독립적으로 동작한다.
가변 디지털 저장 저항장치(14)는 검출 스테이지(12)에 직접 연결되어, 그 값(R)의 변동이 스위치 문턱치(SC)의 변동을 일으킨다. 그러므로, 가변 디지털 저장 저항장치(14)의 값(R)의 변동은 검출장치(10)와 대상물(19) 사이의 거리가 고정되어 있는 동안 검출신호(22)의 상태 변화를 일으킬 수 있다.
다른 한편, 대화수단(30)은 처리유닛(15)에 접속되어 검출장치(10)상에 직접 설치된다. 바람직한 실시예에 의하면, 검출장치(10)에 대해서 경제적이고 소형화된 해결책을 유지하기 위해, 대화수단(30)은 처리유닛(15)에 구동되는 발광 다이오드(31)와 마이크로 스위치형 또는 다른 어떤 등가의 유닛으로 이루어지는 푸시버튼(32)만으로 구성된다.
검출장치(10)는 학습모드와 작업모드에 따라 동작하도록 설계된다. 검출장치의 범위 조절을 실행할 목적의 학습모드가, 이후 설명된다. 작업모드는, 출력신호(23)의 상태, 예컨대 개방 또는 폐쇄 상태가 대상물(19)과 검출장치(10) 사이의 거리에 의존하는 검출장치의 정상 동작모드이다.
작업모드에서 학습모드로의 변화는 대화수단(30)의 푸시버튼(32)을 작동시키는 것에 의해 달성된다. 조작자는, 검출장치(10)의 교습과정을 실행하기 위해, 검출장치(10)가 그 환경에만 관련되어 조절되는 단기 학습모드(AC)나, 그 환경과 검출 장치로부터 소정의 거리(DN)만큼 떨어져 위치된 대상물(19)에 관려되어 조절되는 장기 학습모드(AL)와 같은 2개의 상이한 방식 사이의 선택권을 가진다. 학습모드의 선택은 상이한 압력을 푸시버튼(32)상에 적용함으로써 제공될 수 있다.
단기 학습모드(AC)는, 환경이 고려된, 예컨대 검출기가 금속 또는 플라스틱 지지체상에 설치된 상태에서, 검출장치(10)의 최대 수용 가능한 범위의 조절을 실행하는 것을 의미한다. 장기 학습모드(AL)는, 대상물이 실제로 검출되는 소망의 위치의 조절을 추가적으로 실행하는 것을 의미한다. 그것에 의해 얻어진 범위는 환경을 고려하여 매우 짧은 최대 수용 가능한 범위가 될 수 있다. 이 기능으로, 피검출 대상물의 종류와 사용 환경에 따라 상이한 구성에 자동적으로 적응할 수 있는 학습 근접 검출장치를 얻는 것이 가능하며, 그것에 의해 검출장치의 정밀도가 최적화 된다.
도 2는 학습모드 과정의 간략화된 플로우챠트를 나타낸다. 장기 학습모드(AL)뿐만 아니라 단기 학습모드(AC)에 있어서, 검출장치(10)의 교습은, 먼저, 대상물(19)의 어떠한 존재에도 관계없이 그 환경(즉, 기계의 프레임, 백그라운드 등)에 관련되어 실행된다. 이것을 위해, 가변 디지털 저장 저항장치(14)의 값(R)을 극단적인 값(R0), 예컨대 최소치로 설정함으로써 처리유닛(15)이 작동하기 시작한다. 다음에, 처리유닛(15)은 검출신호(22)가 전환되어 그 상태를 변경할 때까지 R값을 규칙적으로 변화, 예컨대 증가시킨다. 이때, 처리유닛(15)이 변화시켜놓은 대응하는 값(R)은 환경 검출값(RE)이라 불려진다. 처리유닛(15)은 환경적인 차이 EE = (RE - RO)/RE를 계산하여 처리유닛에 대한 내부적인 감도 문턱치(SS)와 비교한다.
환경적인 차이(EE)가 감도 문턱치(SS)보다 작으면, 검출장치(10)가 전자기 환경 적합성(EMC) 표준, 작은 온도변동 등에 따른 통상적인 파라미터를 보증하기 위해 충분한 동작마진을 갖지 않는 것으로 간주된다. 이 경우, 대화수단(30)의 발광 다이오드(31)는, 학습과정이 적절하게 수행되지 않고(학습 OK 아님), 처리유닛(15)이 학습모드를 종료하는 것을 의미하는 실패의 발생을 신호로 보낸다.
환경적인 차이(EE)가 감도 문턱치(SS) 이상이고, 선택된 학습모드가 단기 학습모드(AC)라면, 처리유닛(15)은 감도 문턱치(SS)에 의해 감소된 환경 검출값(RE)과 같은 설정 동작값(RF)을 계산하며, RF = RE * (1 - SS), 학습모드를 종료하기 이전에 이 설정 값(RF)을 가변 디지털 저장 저항장치(14)에 적용한다. 가변 디지털 저장 저항장치(14)는, 이 설정 동작값(RF)을 변경하기 위해 처리유닛(15)에서 어떤 새로운 명령을 받지 않는 한 저장한다.
환경적인 차이(EE)가 감도 문턱치(SS) 이상이고, 선택된 학습모드가 장기 학습모드(AL)라면, 처리유닛(15)은 대상물의 학습과정으로 진행하기 위해 조작자가 요망하는 거리(DN)에 대상물(19)을 배치할 것을 다이오드(31)를 통해 조작자에게 요청한다. 조작자에게 대상물(19)의 적절한 위치가 처리유닛(15)에서 한번 통지되면, 처리유닛(15)은 검출신호(22)가 전환되어 그 상태를 변경할 때까지 가변 디지털 저장 저항장치(14)의 값(R)을 규칙적으로 변경한다. 이때, 대응하는 값(R)은 대상물 검출값(RC)이라 불린다. 처리유닛(15)은 대상물 차이 EC = (RE - RC)/RE를 계산하여 내부 감도 문턱치(SS)와 비교한다.
대상물 차이(EC)가 감도 문턱치(SS)보다 작으면, 검출장치(10)가 전자기 환경적합성(EMC) 표준, 작은 온도변동 등에 따른 통상적인 파라미터를 보증하기 위해 충분한 동작마진을 갖지 않는 것으로 간주된다. 이 경우, 발광 다이오드(31)는 학습과정이 적절하게 수행되지 않고(학습 OK 아님), 처리유닛(15)이 학습모드를 종료하는 것을 의미하는 실패의 발생을 신호로 보낸다.
대상물 차이(EC)가 감도 문턱치(SS) 이상이면, 처리유닛(15)은 대상물 검출값(RC)과 같은 설정 동작값(RF)을 계산하여, RF = RC, 학습모드가 종료하기 이전에 이 값(RF)을 가변 디지털 저장 저항장치(14)에 적용한다. 가변 디지털 저장 저항장치(14)는, 이 설정 동작값(RF)을 변경하기 위해 처리유닛(15)에서 어떤 새로운 명령을 받지 않는 한 저장한다.
학습과정이 적절하게 수행되지 않을 때(학습 OK 아님), 즉시 검출장치(10)가 소망의 조절 상태하에서 적절하게 동작할 수 없고, 따라서 검출장치는 요청된 범위뿐만 아니라 대상물의 속성으로 이루어진 환경에 관계없이 모든 성능을 유지하는 것을 조작자에게 보증할 수 없는 것이, 발광 다이오드(31)를 통해 직접 조작자에게 통지된다.
학습과정이 적절하게 수행되지 않을 때(학습 OK가 아님), 검출장치(10)는 자동적으로 작업모드측으로 전환된다. 가변 디지털 저장 저항장치(14)가 자율적으로 되고, 학습모드에서의 설정 동작값(RF)이 가변 디지털 저장 저항장치(14)에 직접 저장되며, 그 때 검출장치(10)는 처리유닛(15)을 사용하는 일 없이 동작할 수 있다. 이것 때문에, 전체 작업모드시, 처리유닛(15)은 대기상태 또는 "SLEEP" 유형의 명령 후의 대기상태와 같은 등가의 상태에 있다. 따라서, 검출장치(10)는 지나친 전력소비가 방지되고, 따라서 이것은 출력신호를 위해 보증된 낮은 누설전류 레벨을 유지하면서 더 강력한 전원공급에 대한 필요성을 회피한다. 처리유닛(15)은 학습모드의 최후에서 대기상태로 전환되며, 학습모드로 전환하기 위해 조작자가 푸시버튼(32)을 적절하게 작동시킬때 그 대기상태를 벗어난다. 이와 같은 근접 검출장치는, AC 또는 DC 전원공급하의 작업모드에서 최대 누설전류를 1.5㎃ 이하로 소모할 수 있다. 이 낮은 누설전류는 검출장치에 대한 2선 출력기술의 사용을 가능하게 하는 실질적인 이점이 있다.
등가적으로, 작업모드에서 최대 누설전류를 1.5㎃ 이하로 유지하기 위해, 처리유닛(15)의 전력소비는 다음의 파라미터중 하나 이상을 동작시킴으로써 최소화 될 수 있다; 처리유닛(15)의 클록 주파수를 낮춘다(예컨대 주파수를 50㎑ 이하로), 처리유닛(15)의 전원 전압을 낮춘다(예컨대 전압을 3V 이하로), 작업모드에서 처리유닛(15)을 대기상태에 놓는다.
본 발명의 사상에서 이탈됨이 없이, 다른 대안 및 상세한 개선이 연구될 수 있고, 또한 동등한 수단의 사용이 예상될 수 있는 것이 명백하게 이해된다.

Claims (12)

  1. 대상물(19)의 거리에 따라 아날로그 신호(21)를 전달할 수 있는 센서장치(11)와;
    상기 아날로그 신호(21)와 스위칭 문턱치(SC) 사이의 비교 결과로 생기는 검출신호(22)를 전달할 수 있는 검출 스테이지(12)와;
    출력 논리신호(23)를 전달하기 위해 검출신호(22)를 증폭하여, 형성하는 출력 스테이지(13); 및
    검출신호(22)를 입력으로 수신하는 처리유닛(15)을 구비하고,
    상기 검출장치(10)는 검출장치의 조절범위에 대응하는 학습모드와 정상 동작모드에 대응하는 작업모드에 따라 동작시키기 위해 설계되고, 상기 검출장치(10)는학습모드에서 상기 처리유닛(15)에 의해 구동되며, 가변 디지털 저장 저항장치(14)의 값(R)의 변동이 스위칭 문턱치(SC)의 변동을 일으키는 것과 같은 방식으로 상기 검출 스테이지(12)에 접속된 가변 디지털 저장 저항장치(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    학습모드시, 가변 디지털 저장 저항장치(14)에 저장되어 작업모드시 적용되는 설정 동작값(RF)을 결정하기 위해, 상기 처리유닛(15)은 검출신호(22)가 전환될 때까지 가변 디지털 저장 저항장치(14)의 값(R)을 변경하는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출장치(10)가 작업모드에 있을 때, 상기 처리유닛(15)은 대기상태에 있는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출장치(10)는, 상기 처리유닛(15)에 접속되어, 특히 조작자가 학습모드 또는 작업모드를 선택하는 것을 가능하게 하고, 검출장치(10)의 상태를 조작자에게 통지할 수 있는 대화수단(30)을 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 대화수단(30)은, 상기 검출장치(10)상에 직접 설치된 푸시버튼(32)과 발광 다이오드(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 검출장치용 학습모드는, 검출장치(10)의 교습이 그 환경에만 관련되어실행되는 단기 학습모드(AC)나, 검출장치(10)의 교습이 그 환경과 검출장치에서 떨 어진 거리(DN)에 위치된 대상물(19)에 관련되어 실행되는 장기 학습모드(AL)를 구비하는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단기 학습모드(AC)와 상기 장기 학습모드(AL) 사이의 선택은 상기 대화수단(30)을 통해서 실행되는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    환경에 관련된 상기 검출장치의 교습시, 상기 처리유닛(15)은 가변 디지털 저장 저항장치(14)를 극단적인 값(R0)으로 설정한 후, 가변 디지털 저장 저항장치(14)를 검출신호(22)의 전환에 대응하는 환경 검출값(RE)까지 변경하는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 처리유닛(15)은 환경 검출값(RE)과 극단적인 값(R0)에 따른 환경 차이(EE)를 계산한 후, 환경 차이(EE)가 처리유닛에 포함된 감도 문턱치(SS)보다 작으면, 대화수단(30)을 통해 실패 및 학습모드의 종료를 신호로 보내는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    단기 학습모드(AC)에 있어서, 환경 차이(EE)가 감도 문턱치(SS) 이상이면, 상기 처리유닛(15)은 가변 디지털 저장 저항장치(14)를 감도 문턱치(SS)에 의해 감소된 환경 검출값(RE)과 같은 설정 동작값(RF)으로 설정하고, 대화수단(30)을 통해 학습모드의 종료를 신호로 보내며, 자동적으로 작업모드측으로 전환되는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    장기 학습모드(AL)에서 대상물이(19) 검출장치로부터 거리(DN)만큼 떨어져 위치된 후, 상기 처리유닛(15)은 가변 디지털 저장 저항장치(14)를 검출신호(22)의 전환에 대응하는 대상물 검출값(RC)까지 변경하는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    장기 학습모드(AL)에 있어서, 상기 처리유닛(15)은 대상물 검출값(RC)과 환경 검출값(RE)에 따른 대상물 차이를 계산한 후, 대상물 차이(EC)가 처리유닛에 포함된 감도 문턱치(SS)보다 작으면, 대화수단(30)을 통해 실패를 신호로 보내고, 대상물 차이(EC)가 감도 문턱치(SS) 이상이면, 가변 디지털 저장 저항장치(14)를 대상물 검출값(RC)과 같은 설정 동작값(RF)으로 설정하고, 대화수단(30)을 통해 학습모드의 종료를 신호로 보내며, 자동적으로 작업모드측으로 전환되는 것을 특징으로 하는 근접 검출장치.
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