KR101081567B1 - Multi-channel signal acquisition apparatus and method with high reliability - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고신뢰성 다채널 신호취득 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 신뢰성과 저중량의 설계를 필요로 하는 위성발사체 및 인공위성, 항공기 등에 적용가능한 고신뢰성 다채널 신호취득 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치는 복수의 전기신호 중 하나를 선택하기 위한 멀티플렉서, 상기 멀티플렉서로부터 선택된 전기신호를 증폭하는 서로 병렬로 연결된 3개의 프로그램 가능한 앰프, 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프 각각에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 3개의 AD 변환기 및 상기 3개의 AD 변환기 각각의 출력값을 서로 비교하고, 상기 멀티플렉서와, 상기 3개의 프로그램가능한 앰프 및, 상기 3개의 AD 변환기의 동작을 제어하기 위한 제어기로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a high reliability multi-channel signal acquisition device and method, and more particularly, to a high reliability multi-channel signal acquisition device and method that can be applied to satellite launchers, satellites, aircraft, etc. requiring high reliability and low weight design. will be. A high reliability multi-channel signal acquisition device according to the present invention includes a multiplexer for selecting one of a plurality of electrical signals, three programmable amplifiers connected in parallel to each other to amplify the electrical signal selected from the multiplexer, and each of the three programmable amplifiers. Compares the output values of each of the three AD converters and the three AD converters for converting the amplified signal into a digital signal, and controls the operation of the multiplexer, the three programmable amplifiers, and the three AD converters. It is characterized by consisting of a controller for.

다채널, 신호취득, 고신뢰성, AD 변환기, 증폭기  Multi-Channel, Signal Acquisition, High Reliability, AD Converters, Amplifiers

Description

고신뢰성 다채널 신호취득 장치 및 방법{MULTI-CHANNEL SIGNAL ACQUISITION APPARATUS AND METHOD WITH HIGH RELIABILITY}MULTI-CHANNEL SIGNAL ACQUISITION APPARATUS AND METHOD WITH HIGH RELIABILITY

본 발명은 고신뢰성 다채널 신호취득 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 신뢰성과 저중량의 설계를 필요로 하는 위성발사체 및 인공위성, 항공기 등에 적용가능한 고신뢰성 다채널 신호취득 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high reliability multi-channel signal acquisition device and method, and more particularly, to a high reliability multi-channel signal acquisition device and method that can be applied to satellite launchers, satellites, aircraft, etc. requiring high reliability and low weight design. will be.

일반적으로, 종래의 다채널 신호취득 장치는 도 1에 도시된 바과 같이, 각각의 신호(S1, S2, S3, ... Sn)가 입력되는 각각의 앰프(A1, A2, A3, ... An)와, 상기 각각의 앰프(A1, A2, A3, ... An)를 통해 증폭된 신호 중 한 신호를 선택하는 멀티플렉서(11)와, 상기 멀티플렉서(11)에서 선택된 신호를 디지털 신호로 변환시키는 AD 변환기(12) 및, 이들을 제어하는 제어기(13)로 구성된다.In general, in the conventional multi-channel signal acquisition apparatus, as shown in FIG. An), a multiplexer 11 for selecting one of the signals amplified by the respective amplifiers A1, A2, A3, ... An, and the signal selected by the multiplexer 11 is converted into a digital signal. And an AD converter 12 and a controller 13 for controlling them.

여기서, 각각의 신호(S1, S2, S3, ... Sn)가 입력되는 채널별로 이득율이 고정된 별도의 앰프(A1, A2, A3, ... An)를 구비하고 있는데, 이는 어느 한 앰프의 고장이 다른 신호채널에 미치는 영향이 전혀 없으므로, 신뢰성이 높은 장점이 있는 반면, 채널 수에 비례하여 앰프(A1, A2, A3, ... An)의 수가 늘어나므로 제작비용 및 중량이 크다는 단점이 있다. 여기서, 중량의 문제는 탑재물의 무게가 매우 중요한 요소가 되는 위성발사체나 인공위성, 또는 항공기의 경우 상당히 큰 단점으로 부각된다.Here, separate amplifiers A1, A2, A3, ... An having a fixed gain ratio are provided for each channel to which each of the signals S1, S2, S3, ... Sn is input. Since the failure of the amplifier does not affect other signal channels at all, it has the advantage of high reliability, whereas the number of amplifiers (A1, A2, A3, ... An) increases in proportion to the number of channels. There are disadvantages. Here, the weight problem is a significant disadvantage in the case of satellite launchers, satellites, or aircraft, in which the weight of the payload is a very important factor.

이 문제를 해결하는 방안 중 하나가 도 2에 도시된 바와 같이 멀티플렉서(21)와 실시간으로 이득율을 조절할 수 있는 프로그램 가능한 앰프(21)를 이용하여 모든 채널의 신호증폭을 하나의 앰프(21)를 통해 이루어지도록 설계하는 것이다. 이 방안은 무게를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있는 반면, 상기 앰프(21)가 고장날 경우 전 채널의 신호취득이 불가능해 진다는 단점이 있다.One way to solve this problem is to use a multiplexer 21 and a programmable amplifier 21 that can adjust gain in real time as shown in FIG. It is designed to be done through. This method has the advantage of greatly reducing the weight, while the amplifier 21 has a disadvantage that the signal acquisition of all channels is impossible.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 멀티플렉서를 통과한 신호를 3개의 프로그램 가능한 앰프로 분산하고, 각 앰프별로 AD 변환기를 거치도록 하여 3중화함으로써, 3개의 앰프와 3개의 AD 변환기 중 어느 하나가 고장 나더라도 정상값을 출력할 수 있게 되어 높은 신뢰성을 유지할 수 있는 고신뢰성 다채널 신호취득 장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, by distributing the signal passed through the multiplexer to three programmable amplifiers, and by three to pass through the AD converter for each amplifier, three amplifiers and It is an object of the present invention to provide a high reliability multi-channel signal acquisition apparatus and method capable of maintaining high reliability by outputting a normal value even if any one of the three AD converters fails.

본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치는 복수의 전기신호 중 하나를 선택하기 위한 멀티플렉서; 상기 멀티플렉서로부터 선택된 전기신호를 증폭하는 서로 병렬로 연결된 3개의 프로그램 가능한 앰프; 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프 각각에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 3개의 AD 변환기 및 상기 3개의 AD 변환기 각각의 출력값을 서로 비교하고, 상기 멀티플렉서와, 상기 3개의 프로그램가능한 앰프 및, 상기 3개의 AD 변환기의 동작을 제어하기 위한 제어기로 구성되는 것을 특징으로 한다.A high reliability multi-channel signal acquisition device according to the present invention comprises a multiplexer for selecting one of a plurality of electrical signals; Three programmable amplifiers connected in parallel to each other to amplify the electrical signal selected from the multiplexer; Comparing the output values of each of the three AD converters and the three AD converters for converting the signal amplified in each of the three programmable amplifiers into a digital signal, and comparing the multiplexer, the three programmable amplifiers, and the three And a controller for controlling the operations of the two AD converters.

또한, 상기 제어기는 상기 3개의 AD 변환기 각각의 출력값을 서로 비교하여 상대적으로 더 유사한 2 개의 값을 참값으로 선택하는 것을 특징으로 한다.In addition, the controller is characterized by comparing the output values of each of the three AD converters to select two relatively similar values as true values.

또한, 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 방법은 복수의 전기신호가 멀티플렉서에 입력되는 단계와; 상기 멀티플렉서에 의해 하나의 전기신호를 선택하는 단계와; 실시간으로 이득율을 조절할 수 있는 3개의 프로그램 가능한 앰프를 이용하여 상기 선택된 하나의 전기신호를 증폭하는 단계; 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프와 1;1로 연결된 3개의 AD 변환기를 통해 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계 및; 상기 3개의 AD 변환기 각각의 출력값을 서로 비교하고, 상기 멀티플렉서와, 상기 3개의 프로그램가능한 앰프 및, 상기 3개의 AD 변환기의 동작을 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the high reliability multi-channel signal acquisition method according to the present invention comprises the steps of inputting a plurality of electrical signals to the multiplexer; Selecting one electrical signal by the multiplexer; Amplifying the selected one electrical signal using three programmable amplifiers capable of adjusting gain in real time; Converting the signals amplified in the three programmable amplifiers into digital signals through three AD converters connected to the three programmable amplifiers in a 1: 1 manner; Comparing the output values of each of the three AD converters and controlling the operation of the multiplexer, the three programmable amplifiers, and the three AD converters.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치 및 방법 은 각 채널별 별도의 앰프가 필요치 않아, 상기 고신뢰성 다채널 신호취득 장치의 제작비용 및 중량을 감소시킴과 동시에 앰프와 AD 변환기를 3중화함으로써, 높은 신뢰성을 유지할 수 있다는 이점이 있다.As described above, the high reliability multi-channel signal acquisition device and method according to the present invention does not require a separate amplifier for each channel, while reducing the manufacturing cost and weight of the high-reliability multi-channel signal acquisition device, and the amplifier and the AD. By triplening the converter, there is an advantage that high reliability can be maintained.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치 및 방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a high reliability multi-channel signal acquisition apparatus and method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a client's or operator's intention or custom. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.Like numbers refer to like elements throughout the drawings.

이하, 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치의 구성을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of a high reliability multi-channel signal acquisition apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

도 3은 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치(30)의 구성을 나타낸 블록 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치의 제어기와 이 제어기에 의해 제어되는 소자의 관계를 도시한 블럭도이며, 도 5는 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 방법의 순서도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the high reliability multi-channel signal acquisition device 30 according to the present invention, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of acquiring a highly reliable multichannel signal according to the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장 치(30)는 복수의 전기신호(S1, S2, S3, ... Sn) 중 하나를 선택해 주는 멀티플렉서(12)와, 상기 멀티플렉서(12)와 병렬로 연결되며, 실시간으로 이득율을 조절할 수 있는 3개의 프로그램 가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3)와, 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3) 각각에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 3개의 AD 변환기(32-1, 32-2, 32-3) 및, 상기 3개의 AD 변환기(32-1, 32-2, 32-3) 각각의 출력값을 서로 비교하여 유사한 2 개의 값을 참 값으로 선택하고, 각 소자들의 동작을 제어하기 위한 제어기(13)로 구성된다.3 and 4, the highly reliable multi-channel signal acquisition device 30 according to the present invention is a multiplexer 12 for selecting one of a plurality of electrical signals (S1, S2, S3, ... Sn) And three programmable amplifiers 31-1, 31-2, and 31-3 connected in parallel with the multiplexer 12 and capable of adjusting gain in real time, and the three programmable amplifiers 31-. Three AD converters 32-1, 32-2, and 32-3 for converting the signals amplified in each of 1, 31-2, and 31-3 into digital signals, and the three AD converters 32-1. 32-2, 32-3) Comparing each output value with each other, selecting two similar values as true values, and a controller 13 for controlling the operation of each element.

여기서, 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치(30)의 멀티플렉서(12)는 다채널 신호 중 취득하고자 하는 신호를 선택해서 출력하는 역할을 수행한다.Here, the multiplexer 12 of the high reliability multi-channel signal acquisition device 30 according to the present invention serves to select and output a signal to be acquired from the multi-channel signal.

상기 멀티플렉서(12)에서 출력된 신호는 3개로 분산되어 3개의 프로그램 가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3)로 전달된다. 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3)에 의해 증폭된 신호는 3개의 AD 변환기(32-1, 32-2, 32-3)에 의해 디지털 신호로 변환된다.The signals output from the multiplexer 12 are divided into three and transmitted to three programmable amplifiers 31-1, 31-2, and 31-3. The signals amplified by the three programmable amplifiers 31-1, 31-2, and 31-3 are converted into digital signals by the three AD converters 32-1, 32-2, and 32-3.

상기 3개의 AD 변환기(32-1, 32-2, 32-3)에 의해 변환된 3개의 디지털 신호가 제어기(13)로 입력되는데, 상기 제어기(13)는 상기 변환된 3개의 디지털 신호들을 서로 비교해서 상대적으로 더 유사한 2개의 디지털 신호를 참값으로 인식하도록 프로그램되어 있어, 상기 3개의 프로그램가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3)와 상기 3개의 AD 변환기(32-1, 32-2, 32-3) 중 어느 한 소자에서 고장이 발생하여, 상기 고장난 소자에서 특이한 값이 입력되더라도, 이 특이한 값은 버리고, 나머지 두 개의 소자에서 취득한 값을 정상값으로 하여 정상값을 취득할 수 있게 된다.Three digital signals converted by the three AD converters 32-1, 32-2, and 32-3 are input to the controller 13. The controller 13 sends the converted three digital signals to each other. In comparison, two relatively similar digital signals are programmed to recognize as true, so that the three programmable amplifiers 31-1, 31-2, 31-3 and the three AD converters 32-1, 32 -2, 32-3) Even if a fault occurs in one of the elements, and if an unusual value is inputted in the faulty element, the unusual value is discarded and a normal value can be obtained by setting the values obtained in the other two elements as normal values. It becomes possible.

이제, 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 방법을 설명하면 다음과 같다.Now, referring to Figure 5, a high reliability multi-channel signal acquisition method according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 방법은 먼저, 복수의 전기신호가 멀티플렉서(11)에 입력된다(S510). 그 후, 상기 멀티플렉서(11)에 의해 하나의 전기신호가 선택된다(S520).In the high reliability multi-channel signal acquisition method according to the present invention, first, a plurality of electrical signals are input to the multiplexer 11 (S510). Thereafter, one electrical signal is selected by the multiplexer 11 (S520).

이 후, 상기 선택된 하나의 전기신호를 상기 멀티플렉서(11)와 병렬로 연결된 3개의 프로그램 가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3)를 통해 실시간으로 이득율을 조절한다(S530).Thereafter, the gain is adjusted in real time through the three programmable amplifiers 31-1, 31-2, and 31-3 connected in parallel with the multiplexer 11 in step S530.

그 후, 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3)와 1;1로 연결된 3개의 AD 변환기(32-1, 32-2, 32-3)를 통해 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3)에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환한다(S540).Thereafter, the three programmable amplifiers 31-1, 31-2, 31-3 are connected with the three AD converters 32-1, 32-2, 32-3 connected to 1: 1; The signal amplified by the programmable amplifiers 31-1, 31-2, and 31-3 is converted into a digital signal (S540).

이 후, 상기 3개의 AD 변환기(32-1, 32-2, 32-3) 각각의 출력값을 서로 비교하고, 상기 멀티플렉서(11)와, 상기 3개의 프로그램가능한 앰프(31-1, 31-2, 31-3) 및, 상기 3개의 AD 변환기(32-1, 32-2, 32-3)의 동작을 제어한다(S550). 이로써, 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 방법이 이루어진다.Thereafter, the output values of each of the three AD converters 32-1, 32-2, and 32-3 are compared with each other, and the multiplexer 11 and the three programmable amplifiers 31-1 and 31-2 are compared. , 31-3), and the operation of the three AD converters 32-1, 32-2, and 32-3 (S550). As a result, a high reliability multi-channel signal acquisition method according to the present invention is achieved.

비록, 본 발명의 실시 예에선 3개의 프로그램가능한 앰프와 3개의 AD 변환기가 사용되었지만, 프로그램 가능한 앰프와 AD 변환기의 갯수는 이에 제한되지 않음은 명백하다.Although three programmable amplifiers and three AD converters are used in the embodiment of the present invention, it is apparent that the number of programmable amplifiers and AD converters is not limited thereto.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실 시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but these embodiments are intended to illustrate the present invention, not to limit the present invention. Various changes, modifications, or adjustments to the embodiments will be possible. Therefore, the protection scope of the present invention should be construed as including all changes, modifications or adjustments belonging to the gist of the technical idea of the present invention.

도 1은 종래의 다채널 신호취득 장치의 구성을 도시한 블럭도.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional multi-channel signal acquisition device.

도 2는 종래의 다채널 신호취득 장치의 구성을 도시한 블럭도.2 is a block diagram showing the configuration of a conventional multi-channel signal acquisition device.

도 3은 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치의 구성을 도시한 블럭도.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a high reliability multi-channel signal acquisition apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 장치의 제어기와 이 제어기에 의해 제어되는 소자의 관계를 도시한 블럭도.4 is a block diagram showing a relationship between a controller of a high reliability multi-channel signal acquisition device and an element controlled by the controller according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 고신뢰성 다채널 신호취득 방법의 순서도.5 is a flow chart of a high reliability multi-channel signal acquisition method according to the present invention.

* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing

11: 멀티플렉서 12, 32-1, 32-2, 32-3: AD 변환기11: Multiplexer 12, 32-1, 32-2, 32-3: AD Converter

13: 제어기13: controller

21, 31-1, 31-2, 31-3: 프로그램 가능한 앰프21, 31-1, 31-2, 31-3: Programmable Amplifier

30: 고신뢰성 다채널 신호취득 장치30: High reliability multi-channel signal acquisition device

Claims (3)

복수의 전기신호 중 하나를 선택하기 위한 멀티플렉서; A multiplexer for selecting one of the plurality of electrical signals; 상기 멀티플렉서로부터 선택된 전기신호를 증폭하는 서로 병렬로 연결된 3개의 프로그램 가능한 앰프; Three programmable amplifiers connected in parallel to each other to amplify the electrical signal selected from the multiplexer; 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프 각각에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 3개의 AD 변환기; 및 Three AD converters for converting the amplified signal in each of the three programmable amplifiers into a digital signal; And 상기 3개의 AD 변환기 각각의 출력값을 서로 비교하고, 상기 멀티플렉서와, 상기 3개의 프로그램가능한 앰프 및, 상기 3개의 AD 변환기의 동작을 제어하기 위한 제어기를 구비하며, A controller for comparing the output values of each of the three AD converters with each other and for controlling the operation of the multiplexer, the three programmable amplifiers and the three AD converters, 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프는 실시간으로 이득율을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 다채널 신호취득 장치.And said three programmable amplifiers are capable of adjusting gain in real time. 제 1항에 있어서, 상기 제어기는, The method of claim 1, wherein the controller, 상기 3개의 AD 변환기 각각의 출력 값을 서로 비교하여 상대적으로 더 유사한 2개의 값을 참값으로 선택하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 다채널 신호취득 장치.And comparing the output values of each of the three AD converters with each other to select two relatively more similar values as true values. 복수의 전기신호가 멀티플렉서에 입력되는 단계; Inputting a plurality of electrical signals to the multiplexer; 상기 멀티플렉서에 의해 하나의 전기신호를 선택하는 단계; Selecting one electrical signal by the multiplexer; 실시간으로 이득율을 조절할 수 있는 3개의 프로그램 가능한 앰프를 이용하여 상기 선택된 하나의 전기신호를 증폭하는 단계; Amplifying the selected one electrical signal using three programmable amplifiers capable of adjusting gain in real time; 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프와 1;1로 연결된 3개의 AD 변환기를 통해 상기 3개의 프로그램 가능한 앰프에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및 Converting the signals amplified in the three programmable amplifiers into digital signals through the three AD converters connected to the three programmable amplifiers 1 and 1; And 상기 3개의 AD 변환기 각각의 출력값을 서로 비교하고, 상기 멀티플렉서, 상기 3개의 프로그램가능한 앰프 및 상기 3개의 AD 변환기의 동작을 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 다채널 신호취득 방법. Comparing output values of each of the three AD converters and controlling the operation of the multiplexer, the three programmable amplifiers and the three AD converters.
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