KR100827399B1 - 측정된 아날로그 신호의 주변 온도에 따른 보정 장치 및 그방법 - Google Patents

측정된 아날로그 신호의 주변 온도에 따른 보정 장치 및 그방법 Download PDF

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Abstract

주변부 온도에 따라 아날로그 입력 신호의 오차를 보상하기 위해, 별도의 온도 센서를 구비하고, 측정된 온도에 대응하는 보정 값을 산출하여 아날로그 신호 인식 값을 보정하여, 온도 변화에 무관하게 정확한 아날로그 신호를 인식할 수 있는 장치 및 방법이 개시된다.
Figure R1020060133648
아날로그 신호 측정, 온도 보정

Description

측정된 아날로그 신호의 주변 온도에 따른 보정 장치 및 그 방법{Robust signal correction device of analog input measured under changing temperature condition and method thereof}
도 1은 종래 기술에 따른 자동제어 시스템의 아날로그 신호 입력 처리 장치에서 주변 온도 변화에 따라 쉬프트된 신호 인식 값을 계산하는 상황을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동제어 시스템의 아날로그 신호 입력 처리 장치에서 주변 온도 변화에 무관하게 정확한 신호 인식 값을 계산하는 상황을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 아날로그 신호 측정 방법의 흐름도를 나타낸다.
본 발명은 주변 온도의 변화에도 불구하고 안정적인 아날로그 신호를 측정하기 위한 측정된 아날로그 신호의 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
아날로그 신호 입력 회로는 입력 신호와 회로 구성 소자의 특성상 오차를 유발할 수 있는 여러 원인을 가지고 있다. 그 중 주변 환경 온도가 기존의 노말 동작 온도(normal operating temperature; 상온)와 다르게 변할 경우 정상적으로 신호가 입력될 때에도 실제 값에서 온도 변화에 따라 쉬프트된 신호로 아날로그 입력 모듈(아날로그 신호 입력 처리 장치)이 판단하는 경우가 발생하여 정상 입력값을 판단하는 데 많은 어려움이 발생한다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동제어 시스템의 아날로그 신호 입력 처리 장치에서 주변 온도 변화에 따라 쉬프트된 신호 인식 값을 계산하는 상황을 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 측정된 아날로그 신호가 아날로그 신호 입력 처리 장치의 PCB(100) 내부로 입력되면, 신호 변환부(102)에서는 입력된 아날로그 신호를 대응되는 내부 신호(즉, PCB 보드 레벨의 신호)로 변환시킨다. 예를 들어, 입력되는 신호가 0~ 20V 의 입력신호라면, 이를 PCB 보드 레벨에 맞도록 0~5V 이내의 신호로 변환시킨다. 변환된 내부 신호는 프로세싱부(101)의 인식값 계산부(103)로 입력되는 데, 인식값 계산부(103)로 입력된 신호는 PCB 보드(100)의 온도에 따라 오차가 발생된 신호를 입력받게 된다. 예를 들어, 인식값 계산부(103)는 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환시켜, 아날로그 신호에 대응하는 숫자로 계산할 수 있다.
이때, 인식값 계산부(103)에서 최종 계산된 아날로그 측정값은 실제 측정된 입력 신호값에 온도에 따른 오차가 더해진 온도 편차가 발생된 측정값이 된다.
즉, 아날로그 신호 입력 처리 장치가 실온에서 일반적으로 측정되도록 만들 어졌기 때문에, PCB 보드가 상온이 아닌 고온/저온 상태가 되면, PCB 보드 등의 외부 온도의 영향에 의해 내부에서 변환된 신호는 실제 값에서 쉬프트된 값으로 측정될 수밖에 없는 문제점이 있다.
그리고, 이러한 문제를 해결하기 위해 내온도성 소자와 고온/저온 온도대비 소자를 사용하는 경우에는 원가 상승이라는 문제가 남게된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상술한 문제점을 보완하여, 주변 환경 온도가 상온이 아닐 경우에도 정확한 아날로그 신호를 측정할 수 있도록 하는 아날로그 신호 측정 장치를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 특징에 의하면, 하나의 PCB 보드에 내장된 아날로그 신호 측정 장치는, 외부에서 측정된 아날로그 입력 신호를 대응되는 측정 신호로 변환하는 제1 변환부, 상기 PCB 보드의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 온도 센서에서 출력되는 신호를 대응되는 측정 신호로 변환하는 제2 변환부, 상기 제1 변환부에서 출력된 신호의 인식값을 계산하는 인식값 계산부, 상기 제2 변환부에서 출력된 신호로 상기 PCB 보드의 온도를 계산하는 보드 온도 계산부, 상기 보드 온도 계산부에서 출력된 온도 정보를 바탕으로 대응하는 보정값을 저장한 메모리부, 및 상기 메모리부에서 출력된 상기 PCB 온도 대응 보정값을 바탕으로 상기 인식값 계산부에서 출력된 아날로그 신호의 인식값을 보정하는 신호보정 및 인식값 결정부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 아날로그 입력 신호는 RTD(resistance temperature detector) 센서로부터 출력되는 온도 측정 신호, 써모커플러(Thermocoupler) 센서로부터 출력되는 온도 측정 신호, 전위차 측정기(Potential meter) 로부터 출력되는 전위 신호, 전류 및 전압 측정 신호, 및 압력 센서로부터 출력되는 압력 측정 신호 중 어느 하나이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 자동제어 시스템의 아날로그 신호 입력 처리 장치에서 주변 온도 변화에 무관하게 정확한 신호 인식값을 계산하는 상황을 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자동제어 시스템의 아날로그 신호 입력 처리 장치는 프로세싱부(201), 제1 신호변환부(202), 인식값 계산부(203), RTD 온도 센서(204), 제2 신호변환부(205), 보드 온도 계산부(206), 메모리부(207) 및 신호보정 및 인식값 결정부(208)를 포함한다.
제1 변환부(202)는 외부에서 측정된 아날로그 입력 신호를 대응되는 신호로 변환하는 기능을 하며, 온도 센서(204)는 PCB 보드(200) 등의 외부 온도를 측정하는 기능을 수행하고, 제2 변환부(205)는 온도 센서(204)에서 출력되는 신호를 대응되는 신호로 변환하는 기능을 수행하며, 프로세싱부(201)는 제2 변환부(205)에서 입력된 PCB 온도 대응 신호값에 따라 제1 변환부(202)에서 입력된 아날로그 신호 인식값을 보정하는 기능을 수행한다.
그리고 프로세싱부(201) 내부의 인식값 계산부(203)는 제1 변환부(202)에서 출력된 신호의 인식값을 계산하는 기능을 수행하며, 여기서 계산된 인식값은 종래 기술에서와 같이 PCB 보드(200)의 온도에 따른 오차를 포함하고 있다. 보드 온도 계산부(206)는 제2 변환부(205)에서 출력된 신호로 PCB 보드의 온도를 계산하는 기능을 한다. 그리고 메모리부(207)는 보드 온도 계산부(206)에서 출력된 온도 정보를 바탕으로 대응하는 보정값을 출력한다. 즉, 메모리부(207)는 온도 특성 테이블을 저장하여, 측정된 온도에 대응하는 보정값을 출력한다. 신호보정 및 인식값 결정부(208)는 메모리부(207)에서 출력된 PCB 온도 대응 보정값을 바탕으로 인식값 계산부(203)에서 출력된 아날로그 신호의 인식값을 보정하는 기능을 수행한다.
메모리부(207)는 프로세싱부(201) 내부에 존재할 수도 있으며, 프로세싱부(201) 외부에 존재할 수도 있다.
한편, 상기 아날로그 입력 신호는 RTD(resistance temperature detector) 센 서로부터 출력되는 온도 측정 신호일 수도 있으며, 써모 커플러(Thermocoupler) 센서로부터 출력되는 온도 측정 신호일 수도 있으며, 전위차 측정기(Potential meter) 로부터 출력되는 전위 신호일 수도 있고, 전류 및 전압 측정 신호, 및 압력 센서로부터 출력되는 압력 측정 신호일 수도 있다. 또한, 상기 아날로그 입력 신호는 상술한 신호 외에 기기로 측정할 수 있는 어떠한 아날로그 신호여도 무방하다.
도 3은 본 발명에 따른 아날로그 신호 측정 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 아날로그 신호 측정 장치의 기능 및 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 아날로그 신호가 측정 장치에 입력되면(단계 301), 입력된 아날로그 신호를 대응하는 측정 신호로 변환시킨다 (단계302). 그리고 나서 변환된 측정 신호를 통해 상기 아날로그 신호의 제1 인식값을 계산한다(단계 303). 이때, 제1 인식값은 외부 주변 온도에 따라 오차가 발생된 오차 포함 인식값이 된다.
한편, 온도 센서에서는 PCB 보드 온도 등의 외부 온도를 측정하고(단계 304), 측정된 온도에 대응하는 측정 신호로 변환하여(단계 305) PCB 온도를 계산한다(단계 306). 그리고 나서 PCB 온도에 대응하는 보정값을 산출한다(단계 307). 그리고 최종적으로 이 보정값을 바탕으로 제1 인식값을 보정하여 PCB 온도에 따른 온도 보정을 한 제2 인식값을 계산한다(단계 308).
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 아날로그 신호 측정 장치 및 방법에 따르면, PCB 보드 등의 외부 주변 온도가 실온이 아니고 고온/저온 상태가 되더라도 외부 온도에 영향없이 정확한 아날로그 신호를 측정할 수 있다. 또한, 별도의 내온도성 소자를 사용하지 않기 때문에 내온도성 소자의 사용으로 인한 원가 상승 문제를 해결할 수 있다.

Claims (2)

  1. 하나의 PCB 보드에 내장된 아날로그 신호 측정 장치에 있어서,
    외부에서 측정된 아날로그 입력 신호를 대응되는 측정 신호로 변환하는 제1 변환부;
    상기 PCB 보드의 온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 온도 센서에서 출력되는 신호를 대응되는 측정 신호로 변환하는 제2 변환부;
    상기 제1 변환부에서 출력된 신호의 인식값을 계산하는 인식값 계산부;
    상기 제2 변환부에서 출력된 신호로 상기 PCB 보드의 온도를 계산하는 보드 온도 계산부;
    상기 보드 온도 계산부에서 출력된 온도 정보를 바탕으로 대응하는 보정값을 저장한 메모리부; 및
    상기 메모리부에서 출력된 상기 PCB 온도 대응 보정값을 바탕으로 상기 인식값 계산부에서 출력된 아날로그 신호의 인식값을 보정하는 신호보정 및 인식값 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 신호 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 아날로그 입력 신호는 RTD(resistance temperature detector) 센서로부 터 출력되는 온도 측정 신호, 써모커플러(Thermocoupler) 센서로부터 출력되는 온도 측정 신호, 전위차 측정기(Potential meter) 로부터 출력되는 전위 신호, 전류 및 전압 측정 신호, 및 압력 센서로부터 출력되는 압력 측정 신호 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 아날로그 신호 측정장치.
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