KR101047131B1 - 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 컨트롤러; 측정 센서에서 감지된 센싱 신호의 측정값과 동일한 신호 형태 및 크기를 갖도록 상기 센싱 신호를 모사(Copy)하여, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 일정 크기를 갖는 센서 모사 신호를 출력하는 센서 신호 모사기; 상기 컨트롤러의 제어에 따라, 상기 센서 신호 모사기와 복수 개의 다채널 신호조절 회로를 신호 연결하여, 상기 센서 신호 모사기로부터 출력된 센서 모사 신호를 입력받아 상기 다채널 신호조절 회로로 전달하는 매트릭스 스위치; 상기 다채널 신호 조절 회로에 의해 신호 조절 및 A/D 변환된 센서 모사 신호를 입력받아, 상기 컨트롤러에 입력 가능한 일정한 통신 규격을 갖는 출력신호의 형태로 변환시키는 버스분석기;를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 센서 신호 모사기로부터 출력된 센서 모사 신호와, 상기 버스분석기를 통해 입력된 출력 센서 신호를 저장하며, 저장된 상기 센서 모사 신호와 상기 출력 센서 신호의 신호값을 상호 비교 분석하여 교정데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치를 개시한다.

교정데이터, 신호변환, 버스분석기

Description

다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치{Automatic Calibration Data Producing Device for Multi-Channel Signal Conditioning Circuit}

본 발명은 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다채널 신호조절 회로를 점검시 실시간으로 오차범위 환산에 적용 가능한 교정데이터를 자동적으로 생성하는 교정데이터 자동생성 장치에 관한 것이다.

일반적으로 측정 센서의 신호조절 회로는, 필터, 위트스톤 브릿지, 앰프 및 전압 레퍼런스 등으로 구성된다. 이런 구성요소들은 일반적으로 입력대 출력비가 선형적이어서 앰프이득과 바이어스를 계수로 하는 1차 다항식으로 기술 가능하지만, 실제 앰프 출력범위의 하단과 상단부분은 비선형적인 경우가 많으며, 정밀도가 높아질수록 이론값과 실제 출력값의 오차가 커져서 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

이런 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 신호조절 회로의 전 구간에 대해 원하는 정밀도의 입력대 출력 데이터를 테이블로 저장해 두고 이를 측정 센서 점검시 활용하는 방식을 적용하였는데, 이는 정밀한 테이블 작성에 매우 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다.

한편, 종래에는 한 개의 센서 신호 모사 장치로 다수의 신호조절 회로를 검사하기 위해서는, 센서 신호 모사장치와 신호조절 회로간 연결은 터미널 블록을 이용하여 일정한 회로 연결 조건에 맞추어 수작업으로 연결되었다.

따라서, 검사 대상의 신호조절 회로의 점검채널을 교체할 때에는 일일이 수작업에 의존해야 하기 때문에 시간이 많이 걸리는 단점이 있었고, 특히, 작업자의 실수로 인해 신호조절 회로의 단락이 빈번하여, 상기 신호조절 회로의 검사 진행이 원활하지 못하게 되거나, 신호조절 회로를 구성하는 소자가 훼손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로,

측정 센서의 신호조절 회로 교정시 비선형적인 앰프의 입력대 출력을 정확하게 측정하기 위하여, 신호조절 회로의 전 구간에 대해 원하는 정밀도의 입력대 출력 데이터를 테이블로 저장한 후, 이를 상기 측정 센서 점검시 실시간 활용하는데 그 목적이 있다.

또한, 다채널 매트릭스 스위치(Matrix Switch)를 사용하여 상기 센서 신호 모사기와 신호조절 회로간을 신호 연결함으로써, 수작업으로 인한 시간 소모를 크게 줄여주며, 작업자의 실수로 인해 빈번하게 발생할 수 있는 신호조절 회로의 단락을 방지하는데 또 다른 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치는, 컨트롤러; 측정 센서에서 감지된 센싱 신호의 측정값과 동일한 신호 형태 및 크기를 갖도록 상기 센싱 신호를 모사(Copy)하여, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 일정 크기를 갖는 센서 모사 신호를 출력하는 센서 신호 모사기; 상기 컨트롤러의 제어에 따라, 상기 센서 신호 모사기와 복수 개의 다채널 신호조절 회로를 신호 연결하여, 상기 센서 신호 모사기로부터 출력된 센서 모사 신호를 입력받아 상기 다채널 신호조절 회로로 전달하는 매트릭스 스위치; 상기 다채널 신호 조절 회로에 의해 신호 조절 및 A/D 변환된 센서 모사 신호를 입력받아, 상기 컨트롤러에 입력 가능한 일정한 통신 규격을 갖는 출력신호의 형태로 변환시키는 버스분석기;를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 센서 신호 모사기로부터 출력된 센서 모사 신호와, 상기 버스분석기를 통해 입력된 출력 센서 신호를 저장하며, 저장된 상기 센서 모사 신호와 상기 출력 센서 신호의 신호값을 상호 비교 분석하여 교정데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측정 센서는, 온도 측정 센서, 변형률 측정 센서, 압력 측정 센서 및 습도 측정 센서 중 선택된 하나 이상의 측정 센서일 수 있다.

게다가, 상기 버스분석기는, 상기 다채널 신호조절 회로로부터 전달 받은 상기 출력 센서 신호를 MIL-STD-1553B의 통신 규격을 갖는 출력신호의 형태로 변환시키도록 구비될 수 있다.

아울러, 상기 컨트롤러는, 상기 센서 모사 신호와 상기 출력 센서 신호를 저장하되, 테이블 형태의 텍스트 파일로 저장되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치에 의하면, 센서 신호 모사기와 복수 개의 다채널 신호조절 회로가 다채널 매트릭스 스위치에 의해 자동적으로 신호 연결되므로, 수작업에 의해 발생 가능한 회로 단락의 위험을 줄여주며, 교정 데이터를 실시간 획득할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 교정데이터가 테이블 형태의 텍스트 파일로 저장되므로, 신호조절 회로의 해당 채널에 대한 실제 센서 점검시 상기 교정데이터를 실시간 활용 가능한 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치(이하 '교정데이터 자동생성 장치'라 함)는, 컨트롤러(110), 센서 신호 모사기(120), 매트릭스 스위치(130) 및 버스 분석기(140)를 포함한다.

먼저, 상기 센서 신호 모사기(120)는, 측정 센서에서 감지된 센싱 신호의 측정값과 동일한 신호 형태 및 크기를 갖도록 상기 센싱 신호를 모사(Copy)하여, 상기 컨트롤러(110)의 제어에 따라 일정 크기를 갖는 센서 모사 신호를 출력하는 기능을 한다.

여기서, 상기 측정 센서는, 온도 측정 센서, 변형률(Strain) 측정 센서, 압력 측정 센서 및 습도 측정 센서 중에서 선택된 하나 이상의 측정 센서를 의미한다.

또한, 일반적으로 상기 온도 측정 센서, 변형률 측정 센서, 압력 측정 센서 및 습도 측정 센서에 의해 감지된 측정값은 저항(Ω), 전압(V) 및 전류(A)의 형태로 상기 측정값의 크기를 출력하여 나타낸다.

즉, 상기 센서 신호 모사기(120)는, 상기 다양한 측정 센서에 따라 감지된 측정값과 동일한 형태로 저항, 전압 또는 전류의 형태로 측정값의 크기를 출력할 수 있다.

여기서, 다채널 신호조절회로(200)는 측정 센서의 출력신호를 A/D 변환에 알맞는 일정 크기의 전기적 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 예를 들어 임의의 온도 측정 센서는 온도범위 0℃ ~ +100℃ 에서 100Ω ~ 138.5Ω의 저항값 범위를 갖는다고 할 때, 상기 다채널 신호조절회로(200)는 상기 저항값 범위를 0V ~ 5V의 전기신호로 변환하게 된다.

또한, 상기 센서 신호 모사기(120)는, 상기 저항값 범위에서 사용자가 원하는 정밀도로 저항값을 순차적으로 출력하고, 출력된 저항값은 다채널 신호조절 회로(200)에 의해 특정한 전압값으로 변환되며, 변환된 전기신호는 A/D 변환을 거쳐 버스분석기(140)를 통해 컨트롤러(110)로 전송된다. 그리고, 상기 컨트롤러(110)은 센서 신호 모사기(120)에서 생성된 저항값과 상기 버스분석기(140)를 통해 전송된 출력값을 텍스트 파일 형태의 테이블로 저장한다.

이와 관련하여, 상기 다양한 측정 센서 중 온도 측정 센서의 예를 들어 설명하면, 측정 환경에서의 온도가 0℃일 경우, 상기 온도 측정 센서가 이를 감지하여 저항 100Ω의 크기로 측정 출력값을 나타낸다면, 상기 센서 신호 모사기(120)는 상기 컨트롤러(110)로부터 입력되는 임의의 입력값이 0℃로 입력되면, 상기 온도 측정 센서가 감지한 온도 대비 출력값과 동일한 형태 및 크기인 100Ω으로 이를 나타내게 되는 것이다.

한편, 상기 매트릭스 스위치(130)는, 상기 컨트롤러(110)의 제어에 따라 상기 센서 신호 모사기(120)와 복수 개의 다채널 신호조절 회로(200)를 신호 연결하여, 상기 센서 신호 모사기(120)로부터 출력된 센서 모사 신호를 입력받아 상기 다채널 신호조절 회로(200)로 전달하는 기능을 한다.

또한, 상기 다채널 신호조절 회로(200)는 상기 다양한 측정 센서별로 대응되는 복수 개의 채널이 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 매트릭스 스위치(130)는, 컨트롤러(110)로부터 입력된 복수 개의 임의의 입력값들에 대응하여 상기 센서 신호 모사기(120)로부터 출력된 복수 개의 센서 모사 신호를 입력받아, 상기 복수 개의 센서 모사 신호가 갖는 개별적인 신호특성에 맞는 다채널 신호조절 회로(200)에 연결되는 것이다.

예를 들어 설명하면, 상기 컨트롤러(110)로부터 입력된 임의의 입력값이 0℃로 입력되면, 상기 센서 신호 모사기(120)는 이를 상기 온도 측정 센서로부터 출력되는 측정값과 동일한 형태 및 크기인 100Ω으로 나타내며, 상기 100Ω의 출력값은 상기 매트릭스 스위치(130)에 의해 상기 복수 개의 다채널 신호조절 회로(200) 중 온도 측정 센서의 신호를 조절하는 다채널 신호조절 회로의 하나의 채널과 연결되어 입력되는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 다채널 신호조절 회로(200)의 교정데이터 자동생성 장치(100)에 의하면, 센서 신호 모사기(120)와 다채널 신호조절 회로(200)를 연결하기 위한 별도의 수작업이 필요로 하지 않고, 센서 신호 모사기(120)와 복수 개의 다채널 신호조절 회로(200)가 다채널 매트릭스 스위치(130)에 의해 자동적으로 신호 연결되므로, 수작업에 의해 발생 가능한 회로 단락의 위험을 줄여주며, 교정 데이터를 실시간 점검할 수 있는 효과를 구현할 수 있는 것이다.

이후, 상기 다채널 신호조절 회로(200)로 입력된 각각의 센서 모사 신호는, 상기 버스 분석기(140) 및 컨트롤러(110)의 입력 신호 레벨에 따라 신호 조절됨과 동시에 A/D 변환(Analog to Digital)된다.

한편, 상기 버스 분석기(140)는, 상기와 같이 신호 조절 및 A/D 변환된 센서 모사 신호를 입력받아, 상기 컨트롤러(110)에 입력 가능한 일정한 통신 규격을 갖는 출력 센서 신호의 형태로 변환시킨다.

여기서, 상기 일정한 통신 규격은 통상적으로 이용되는 신뢰성이 우수한 통신 규격을 의미하며, 본 발명의 일실시예에서와 같이 소형 위성 발사체에 적용되는 경우에는, MIL-STD-1553B의 통신 규격을 갖는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤러(110)는, 상술한 바와 같이 센서 신호 모사기(120), 매트릭스 스위치(130)를 제어하여, 센서 신호 모사기(120)로부터 센서 모사 신호를 발생시키며, 매트릭스 스위치(130)를 이용하여 상기 센서 신호 모사기(120)로부터 발생된 센서 모사 신호의 신호 특성에 맞추어 다채널 신호조절 회로(200)와 자동적으로 연결시킨다.

또한, 상기 컨트롤러(110)는, 상기 센서 신호 모사기(120)로부터 출력된 센서 모사 신호와, 상기 버스 분석기(140)를 통해 입력된 출력 센서 신호를 저장하며, 저장된 상기 센서 모사 신호와 상기 출력 센서 신호의 신호값을 상호 비교 분석하여 교정데이터를 생성한다.

여기서, 컨트롤러(110)는, 상기 센서 모사 신호와 출력 센서 신호를 저장하되, 테이블 저장 형태를 갖는 텍스트 파일로 저장되도록 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 신호조절 회로(200)에 실제 측정 센서가 연결될 경우, 상기 컨트롤러(110)는 상기와 같이 텍스트 파일로 저장된 데이터 파일을 메모리로 로드한다. 또한, 상기 버스 분석기(140)로 입력된 센서 출력 신호는 메모리에 로드된 테이블에 대입되어 신호조절 회로(200)로 입력된 센서값을 추정할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...교정데이터 자동생성 장치 110...컨트롤러

120...센서 신호 모사기 130...매트릭스 스위치

140...버스 분석기 200...신호조절 회로

Claims (4)

1. 컨트롤러;

   측정 센서에서 감지된 센싱 신호의 측정값과 동일한 신호 형태 및 크기를 갖도록 상기 센싱 신호를 모사(Copy)하여, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 일정 크기를 갖는 센서 모사 신호를 출력하는 센서 신호 모사기;

   상기 컨트롤러의 제어에 따라, 상기 센서 신호 모사기와 복수 개의 다채널 신호조절 회로를 신호 연결하여, 상기 센서 신호 모사기로부터 출력된 센서 모사 신호를 입력받아 상기 다채널 신호조절 회로로 전달하는 매트릭스 스위치;

   상기 다채널 신호 조절 회로에 의해 신호 조절 및 A/D 변환된 센서 모사 신호를 입력받아, 상기 컨트롤러에 입력 가능한 일정한 통신 규격을 갖는 출력신호의 형태로 변환시키는 버스분석기;를 포함하며,

   상기 컨트롤러는, 상기 센서 신호 모사기로부터 출력된 센서 모사 신호와, 상기 버스분석기를 통해 입력된 출력 센서 신호를 테이블 형태의 텍스트 파일로 저장하며, 저장된 상기 센서 모사 신호와 상기 출력 센서 신호의 신호값을 상호 비교 분석하여 교정데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 측정 센서는,

   온도 측정 센서, 변형률 측정 센서, 압력 측정 센서 및 습도 측정 센서 중 선택된 하나 이상의 측정 센서인 것을 특징으로 하는 다채널 신호조절 회로의 교정 데이터 자동생성 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 버스분석기는,

   상기 다채널 신호조절 회로로부터 전달 받은 상기 출력 센서 신호를 MIL-STD-1553B의 통신 규격을 갖는 출력신호의 형태로 변환시키는 것을 특징으로 하는 다채널 신호조절 회로의 교정데이터 자동생성 장치.
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