KR101534252B1 - driver circuit and Offset Compensation Method for pressure sensor - Google Patents
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Abstract
압력센서의 구동회로 및 오차 보상 방법에 관한 것이다.
압력센서의 구동회로는 브릿지 구조의 압력센서, 그리고 상기 압력센서의 센싱 동작을 위한 전원을 차단한 상태에서 상기 압력센서로부터 출력되는 출력신호를 토대로 오프셋을 획득하며, 상기 구동회로의 재구동 시 상기 오프셋의 변화량을 이용하여 상기 압력센서의 영점(zero point)을 보정하는 제어수단을 포함한다. A driving circuit of a pressure sensor and an error compensation method.
The driving circuit of the pressure sensor obtains an offset based on a pressure sensor of a bridge structure and an output signal output from the pressure sensor in a state in which the power source for the sensing operation of the pressure sensor is shut off, And a control means for correcting a zero point of the pressure sensor by using a change amount of the offset.
Description
본 발명은 압력센서의 구동회로 및 오차 보상 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브릿지를 이용한 압저항형 압력센서의 구동회로 및 오차 보상 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
압력센서는 입력된 압력을 감지하여 전기신호로 변환시키는 목적으로 사용되는 센서이다. 압력센서는 가전제품을 비롯하여 자동차, 의료기기, 환경관련 설비, 대규모 시스템 제어 등 그 응용분야가 다양하다. The pressure sensor is a sensor used to detect the input pressure and convert it into an electric signal. Pressure sensors are used in a variety of applications, including home appliances, automobiles, medical devices, environmental equipment, and large-scale system control.
압력센서는 압력 검출방식에 따라 기계식과 전자식으로 분류될 수 있다. Pressure sensors can be classified into mechanical and electronic depending on the pressure detection method.
전자식 압력센서로는 압전물질(Piezo-material)의 압전현상을 이용한 압전형 압력센서와, 압력이 작용하는 원판(diaphragm)에 스트레인(straim) 게이지를 부착하여 작용 압력에 비례하여 변형되는 원판의 변형량을 측정하는 압저항형(piezoresistive) 압력센서 등이 있다. The electronic pressure sensor is composed of a piezo-electric pressure sensor using piezo-electric material and a strain gauge attached to a pressure diaphragm to change the deformation of the disk in proportion to the working pressure And a piezoresistive pressure sensor for measuring the pressure of the fluid.
압저항형 압력센서는 고감도, 직선성, 높은 신뢰성을 가지고 대량 생산이 가능하다는 장점이 있어서, 일반 공업용은 물론 자동차용, 의료용 등의 다양한 분야에서 이용된다. The pressure resistance type pressure sensor has advantages of high sensitivity, linearity, high reliability and mass production, and is used in various fields such as general industrial use, automobile use, and medical use.
압저항형 압력센서는 4개의 압저항을 휘트스톤 브릿지(Wheat-stone bridge) 구조로 구성하고, 작용 압력에 의한 응력에 비례하는 압저항의 저항 변화를 검출하는 센서이다. 압저항의 저항 변화는 휘트스톤 브릿지에 의해 전기신호(전류, 또는 전압)로 변환되어 출력된다. The piezoresistive type pressure sensor is constituted by a Wheat-stone bridge structure with four piezoresistors and detects the resistance change of the piezoresistance proportional to the stress due to the operating pressure. The resistance change of the piezoresistance is converted into an electric signal (current or voltage) by the Wheatstone bridge and outputted.
일반적으로 압저항형 압력센서의 출력신호는 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Conveter, ADC)로 입력되고, 아날로그 디지털 컨버터는 압저항형 압력센서의 출력신호를 디지털 데이터로 변환하여 출력한다. Generally, the output signal of the pressure resistance type pressure sensor is input to an analog to digital converter (ADC), and the analog digital converter converts the output signal of the pressure resistance type pressure sensor into digital data and outputs it.
한편, 이상적인 경우 동일한 입력 하에서 전원을 재 투입시마다 아날로그 디지털 컨버터를 거쳐 출력되는 압력센서의 출력값은 일정해야 한다. 그러나, 실제 아날로그 디지털 컨버터를 거쳐 출력되는 압력센서의 출력값은 다양한 요인에 의해 전원 재투입시마다 미세하게 변화한다. 예를 들어, 아날로그 디지털 컨버터로 입력되는 기준전압의 오차, 전원 인가에 따른 압력센서의 센서 특성 변화 등이 오차 발생 요인으로 작용할 수 있다. On the other hand, in the ideal case, the output value of the pressure sensor output through the analog digital converter must be constant whenever the power is turned on again under the same input. However, the output value of the pressure sensor output through the actual analog-digital converter varies finely at every power-on due to various factors. For example, the error of the reference voltage input to the analog-to-digital converter and the change of the sensor characteristics of the pressure sensor depending on the power supply may cause the error.
한편, 압력센서에 작용 압력이 가해지지 않은 상태에서 전원이 꺼졌다가 재투입되는 경우에는 압력센서의 영점(zero point)을 재설정하는 것이 가능하다. 그러나, 압력 전송기의 경우 압력센서에 압력이 가해진 상태에서 전원이 꺼졌다가 재투입되는 경우가 종종 발생하며, 이런 경우 영점 설정이 불가능하여 올바른 압력을 측정하지 못하는 결과를 초래할 수도 있다. On the other hand, it is possible to reset the zero point of the pressure sensor when the power is turned off and then turned on in the state where the operating pressure is not applied to the pressure sensor. However, in the case of pressure transmitters, it is often the case that the power is turned off and then back on while pressure is applied to the pressure sensor. In this case, zero setting is not possible and may result in failure to measure the correct pressure.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 브릿지 구조의 압저항용 압력센서의 오차를 보상하기 위한 구동회로 및 오차 보상 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a driving circuit and an error compensation method for compensating an error of a pressure-resistant pressure sensor having a bridge structure.
본 발명의 일 실시 예에 따른 압력센서의 구동회로는, 브릿지 구조의 압력센서, 그리고 상기 압력센서의 센싱 동작을 위한 전원을 차단한 상태에서 상기 압력센서로부터 출력되는 출력신호를 토대로 오프셋을 획득하며, 상기 구동회로의 재구동 시 상기 오프셋의 변화량을 이용하여 상기 압력센서의 영점(zero point)을 보정하는 제어수단을 포함한다. The driving circuit of the pressure sensor according to an embodiment of the present invention acquires an offset based on an output signal output from the pressure sensor in a state in which the power source for the sensing operation of the pressure sensor is shut off, And control means for correcting the zero point of the pressure sensor by using the amount of change of the offset when the drive circuit is driven again.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력센서의 오차 보상 방법은, 상기 압력센서의 구동이 시작되면, 상기 압력센서의 센싱 동작을 위한 전원이 차단된 상태에서 상기 압력센서의 출력신호를 이용하여 제1오프셋을 획득하는 단계, 상기 압력센서가 재구동되면, 상기 전원의 공급을 차단한 상태에서 상기 압력센서의 출력신호를 이용하여 제2오프셋을 획득하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2오프셋의 차이값을 이용하여 상기 압력센서의 영점(zero point)을 보정하는 단계를 포함한다. In another aspect of the present invention, there is provided a method of compensating an error of a pressure sensor, comprising: when an operation of the pressure sensor is started, an output signal of the pressure sensor is used in a state in which a power source for sensing operation of the pressure sensor is shut off Obtaining a first offset by using the output signal of the pressure sensor in a state in which the power supply is cut off when the pressure sensor is restarted; And correcting the zero point of the pressure sensor using the difference value of the pressure sensor.
본 발명의 실시예에 따르면, 전원의 투입시마다 변화하는 압력센서의 센서 특성으로 인해 발생하는 디바이스 오프셋을 반영하여 압력센서의 영점을 설정함으로써, 전원 재투입으로 발생하는 압력센서의 오차를 최소화하는 것이 가능하다. According to the embodiment of the present invention, by setting the zero point of the pressure sensor to reflect the device offset generated due to the sensor characteristic of the pressure sensor which changes every time the power is turned on, it is possible to minimize the error of the pressure sensor caused by re- It is possible.
또한, 아날로그 디지털 컨버터의 출력 데이터를 이용하여 오프셋을 획득함으로써, 아날로그 디지털 컨버터 단에서 발생하는 오차 또한 디바이스 오차에 포함시켜 보상하는 것이 가능한 효과가 있다. Further, by obtaining the offset by using the output data of the analog-digital converter, the error generated in the analog-digital converter stage is also included in the device error so as to be compensated.
또한, 전원이 꺼졌다가 다시 투입되는 경우, 상대적인 오프셋 변화량을 이용하여 영점을 재설정하고 있어 압력이 남아 있는 상태에서 전원이 꺼졌다가 다시 투입되더라도 압력센서의 오차를 정확하게 보정할 수 있다. Also, when the power is turned off and then on again, the zero point is reset using the relative offset change amount, so that the error of the pressure sensor can be accurately corrected even if the power is turned off and then turned on again.
도 1은 일반적인 압저항형 압력센서의 구동회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 압저항형 압력센서의 구동회로를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압저항형 압력센서의 오차 보상 방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a circuit diagram showing a driving circuit of a general pressure resistance type pressure sensor.
2 is a circuit diagram showing a drive circuit of a pressure-resistant type pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an error compensation method of a pressure-resistant type pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제2, 제1등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2구성요소는 제1구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1구성요소도 제2구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 문서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 문서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Whenever a component is referred to as "comprising " in this document, it is meant to include other components as well, without departing from the other components unless specifically stated otherwise.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
본 문서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "접속되어" 있다거나 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 접속되어 있거나 또는 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 접속되어" 있다거나 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to in this document as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but there may be other elements in between It should be understood. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 압저항형 압력센서의 구동회로 및 오차 보상 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, a driving circuit and an error compensation method of a pressure-resistant type pressure sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 일반적인 압저항형 압력센서의 구동회로를 도시한 것이다. Fig. 1 shows a driving circuit of a general piezoresistive pressure sensor.
도 1을 참조하면, 압저항형(piezoresistive) 압력센서(1)는 4개의 압저항(R1, R2, R3, R4)을 포함하는 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge) 구조로 구성된다. Referring to FIG. 1, a
압저항형 압력센서(1)는 브릿지 구조를 이용하여 압력센서(1)에 가해지는 압력에 대응하는 전기신호를 출력한다. The
압력센서(1)를 구동하기 위해 정전류원인 전원(VExt)이 인가되면, 압력센서(1)를 구성하는 압저항(R1, R2, R3, R4)에 의해 전압 강하가 발생한다. 이러한 전압 강하에 의해 압력센서(1)의 출력전압(Vab)이 결정된다. A voltage drop occurs due to the piezoresistors R1, R2, R3, and R4 constituting the
한편, 각 압저항(R1, R2, R3, R4)에서의 전압 강하는 각 압저항(R1, R2, R3, R4)의 저항값에 대응하는데, 압력센서(1)를 구성하는 압저항(R1, R2, R3, R4)은 압력이 가해짐에 따라 저항값이 변하는 특성이 있다. 따라서, 압저항형 압력센서(1)에 압력이 가해짐에 따라 각 압저항(R1, R2, R3, R4)의 저항값이 변화하면, 각 압저항(R1, R2, R3, R4)에서의 전압강하가 달라져 압력센서(1)의 출력전압(Vab)이 변경되므로, 압력센서(1)의 출력전압(Vab)으로부터 작용 압력값을 획득하는 것이 가능하다. The voltage drop in each of the piezoresistors R1, R2, R3 and R4 corresponds to the resistance value of each piezoresistor R1, R2, R3, R4, , R2, R3, R4 have the characteristic that the resistance value changes as the pressure is applied. Therefore, when the resistance values of the piezoresistors R1, R2, R3, and R4 change as the pressure is applied to the piezoresistive
아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Conveter, ADC)(3)는 압력센서(1)에서 출력되는 출력전압(Vab)을 디지털 데이터로 변환하여 출력한다. An analog to digital converter (ADC) 3 converts the output voltage V ab output from the
제어수단(4)은 아날로그 디지털 컨버터(3)로부터 디지털 데이터로 변환된 출력전압(Vab)을 읽어오고, 이를 이용하여 압력센서(1)에 가해지는 압력값을 산출한다. The control means 4 reads the output voltage V ab converted from the analog
한편, 이상적인 경우 압력센서(1)에 동일한 압력이 가해지면 전원이 꺼졌다가 다시 인가되더라도 아날로그 디지털 컨버터(3)의 출력 데이터는 일정해야 한다. On the other hand, if the same pressure is applied to the
그러나, 실제 압력센서(1)의 구동회로에서 아날로그 디지털 컨버터(3)를 통해 출력되는 데이터는 다양한 요인에 의해 동일한 압력 상태인데도 전원 재투입시마다 미세하게 변화한다. However, the data outputted from the driving circuit of the
아날로그 디지털 컨버터(3)를 통해 출력되는 데이터에 오차가 발생하는 요인으로는, 아날로그 디지털 컨버터(3)에 인가되는 기준전압(Vref)의 오차, 아날로그 디지털 컨버터(3) 자체가 가지는 오차, 압력센서(1)에 인가되는 전원(VExt)의 오차, 제조공정상에서 발생하는 압력센서(1) 고유의 센서특성(또는 소자특성), 전원(VExt)이 인가됨에 따라 변화하는 압력센서(1)의 센서특성(또는 소자특성) 등이 작용할 수 있다. The error of the data output through the analog /
본 발명의 실시 예에 따르면, 압저항형 압력센서의 구동회로는 전술한 오차 발생을 최소화하기 위해 압력센서 구동회로가 가지는 오프셋을 보상하는 회로를 더 구비할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the driving circuit of the piezoresistive type pressure sensor may further include a circuit for compensating an offset of the pressure sensor driving circuit in order to minimize the occurrence of the error.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전형 압력센서의 구동회로를 도시한 회로도이다. 2 is a circuit diagram showing a driving circuit of a piezoelectric type pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 압력센서(11)는 4개의 압저항(R11, R12, R13, R14)을 포함하는 휘트스톤 브릿지 구조로 구성되며, 센싱동작에 필요한 정전류원인 전원(VExt)을 입력 받아 압력센서(11)에 가해지는 압력에 대응하는 출력전압(Vab)을 출력한다. 아래에서는 설명의 편의를 위해 센싱 동작을 위해 압력센서(11)로 입력되는 정전류원(VExt)을 '센싱전원'이라 명명하여 사용한다. 2, the
아날로그 디지털 컨버터(12)는 압력센서(11)의 출력전압(Vab)을 디지털 데이터로 변환하여 출력한다. The analog-to-
제어수단(13)은 아날로그 디지털 컨버터(12)로부터 디지털 데이터로 변환된 압력센서(11)의 출력전압(Vab)을 읽어오고, 이를 토대로 압력센서(11)에 가해진 압력값을 산출한다. The control means 13 reads the output voltage V ab of the
센싱전원(VExt)과 압력센서(11) 사이에는 스위치(14)가 연결된다. 스위치(14)는 온(on)/오프(off)되어 센싱전원(VExt)을 압력센서(11)로 공급하거나 차단하는 기능을 수행한다. A
제어수단(13)은 제어신호(SW_ctl)를 출력하여 스위치(14)의 온(on)/오프(off)를 제어한다. 즉, 제어수단(13)은 스위치(14)를 제어하여 센싱전원(VExt)을 차단하거나 공급한다. The control means 13 outputs a control signal SW_ctl to control the on / off state of the
제어수단(13)은 압력센서(11)에 가해진 압력값이 '0'인 상태에서 획득되는 압력센서(11)의 출력전압을 토대로 압력센서(11)의 영점(zero point)를 획득한다. The control means 13 acquires the zero point of the
또한, 제어수단(13)은 압력센서(11)에 센싱전원(VExt)이 공급되지 않은 상태에서 압력센서(11) 고유의 센서특성으로 인해 발생하는 디바이스 오프셋을 획득한다. 디바이스 오프셋은 구동전원(Vcc)이 재투입될 때마다 미세하게 변화한다. 이러한 디바이스 오프셋의 변화는 압력센서(11)의 영점에도 영향을 미친다. 따라서, 제어수단(13)은 구동전원(Vcc)이 재투입될 때마다 초기 디바이스 오프셋에서 디바이스 오프셋이 얼마나 변화하였는지를 나타내는 디바이스 오프셋 변화량을 획득하고, 이를 이용하여 압력센서(11)의 영점을 보정한다. 그리고, 보정된 영점을 토대로 압력값을 산출함으로써 압력센서(11)의 오차를 보상한다. The control means 13 acquires the device offset generated due to the inherent sensor characteristic of the
압력센서(11)의 오차 보상 방법은 후술하는 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. The error compensation method of the
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력센서의 오차 보상 방법을 도시한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating an error compensation method of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 구동전원(Vcc)이 최초 투입됨에 따라 압력센서(11)의 초기 구동이 시작된다(S101). Referring to FIG. 3, the initial driving of the
상기 S101 단계에서, 압력센서(11)의 초기 구동은 압력센서(11)의 설치 후 구동전원(Vcc)이 최초로 투입되는 경우를 나타낸다. In step S101, the initial driving of the
본 문서에서, 압력센서(11)를 센서로도 동작시키기 위해 입력되는 센싱전원(VExt)은 압력센서(11)의 센싱 동작을 위해 정전류원일 필요가 있다. 따라서, 압력센서(11)의 센싱전원(VExt)은 전체 구동회로를 동작시키기 위한 구동전원(Vcc)과는 서로 다른 전원이 사용될 수 있다. 구동회로에 구동전원(Vcc)이 공급되더라도, 압력센서(11)에 센싱전원(VExt)이 공급되지 않으면 압력센서(11)는 센서로서 동작할 수 없다. In this document, the sensing power supply V Ext input to operate the
초기 구동이 시작되면, 제어수단(13)은 스위치(14)를 오프(off) 상태로 초기화한다(S102). 이에 따라, 압력센서(11)는 센싱전원(VExt)이 인가되지 않은 상태로 초기화된다. When the initial drive is started, the control means 13 initializes the
이후, 제어수단(11)은 압력센서(11)에 압력이 가해지지 않은 상태에서의 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터를 읽어온다(S103). 상기 S103 단계에서, 스위치(14)는 오프(Off) 상태를 유지하며, 이에 따라 압력센서(11)에 센싱전원이 공급되지 않은 상태이다. Thereafter, the control means 11 reads the output data of the analog-
상기 S103 단계에서 읽어온 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터는, 센싱전원(VExt)과 압력이 가해지지 않은 상태에서 압력센서(11)의 출력전압(Vab)을 읽어온 것이므로, 압력센서(11)가 가지는 고유의 센서특성(또는 소자특성)에 의해 발생하는 오프셋이다. The output data of the analog
또한, 상기 S103 단계에서 읽어온 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터는, 아날로그 디지털 컨버터(12)로 입력되는 기준전압(Vref)의 오차, 아날로그 디지털 컨버터(13)가 가지는 오차 등이 반영되어 출력되는 오프셋이기도 하다. 아래에서는 설명의 편의를 위해 상기 S103 단계를 통해 획득한 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터를 초기 디바이스 오프셋라 명명하여 사용한다. The output data of the analog-to-
이후, 제어수단(13)은 스위치(14)를 온(On)하여 센싱전원(VExt)을 압력센서(11)에 공급하여 압력센서(11)가 압력값을 센싱하도록 구동시킨다(S104). 그리고, 압력센서(11)에 압력이 가해지지 않은 상태에서의 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터를 읽어온다(S105). Thereafter, the control means 13 turns on the
상기 S105 단계에서 읽어온 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터는, 압력센서(11)가 압력이 가해지지 않은 상태를 센싱하여 출력하는 출력전압에 대응하므로, 제어수단(13)이 압력값을 산출하는 기준이 되는 영점(zero point)에 해당한다. 아래에서는 설명의 편의를 위해 상기 S105 단계를 통해 획득한 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터를 초기 영점이라 명명하여 사용한다.The output data of the analog /
이후, 제어수단(13)은 스위치(14)를 오프(off)하여 센싱전원(VExt)의 공급을 다시 차단한다(S106). 그리고, 센싱전원(VExt)이 공급되지 않은 상태에서의 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터를 읽어온다(S107). 여기서, 제어수단(13)은 압력센서(11)에 가해진 압력과는 상관없이 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터를 읽어온다.Thereafter, the control means 13 turns off the
상기 S107 단계에서 읽어온 아날로그 디지털 컨버터(12)의 출력 데이터는, 센싱전원(VExt)의 투입으로 변화된 압력센서(11)의 센서특성(또는 소자특성)에 의해 발생하는 오프셋이다. 브릿지 구조의 압력센서(11)의 센서특성은 센싱전원(VExt)이 인가됨에 따라 미세하게 변화하고, 일반적으로 이러한 센서특성 변화는 센싱전원(VExt)이 다시 차단된다 해도 어느 정도 유지된다. 따라서, 제어수단(13)은 상기 S107 단계를 통해 변화된 센서특성으로 인해 변화된 디바이스 오프셋을 재획득한다. The output data of the analog
제어수단(13)은 상기 S107 단계에서 획득한 디바이스 오프셋과 상기 S103 단계를 통해 획득한 초기 디바이스 오프셋의 차이값을 산출하여, 오프셋 변화량을 획득한다(S108). The
또한, 제어수단(13)은 상기 S108 단계를 통해 획득한 오프셋 변화량을 반영하여 상기 S105 단계를 통해 획득한 압력센서(11)의 영점을 보정한다(S109). In addition, the
즉, 상기 S105 단계를 통해 획득한 압력센서(11)의 초기 영점에 센서특성 변화에 따른 오프셋 변화량을 가감하여 압력센서(11)의 영점을 보정한다. That is, the zero point of the
이후, 제어수단(13)은 스위치(14)를 온(on)시켜 압력센서(11)에 센싱전원(VExt)을 공급하여, 압력값 센싱을 시작한다(S110). 즉, 제어수단(13)은 압력값 센싱이 시작되면 아날로그 디지털 컨버터(12)를 통해 현재 작용 압력에 대응하는 압력센서(11)의 출력전압(Vab)을 획득한다. Thereafter, the control means 13 turns on the
그리고, 제어수단(13)은 아날로그 디지털 컨버터(12)를 통해 획득한 압력센서(11)의 출력전압(Vab)에 상기 S109 단계를 통해 획득한 영점을 가감하여 압력센서(11)의 출력전압에 포함된 오차를 보상한다(S111). 또한, 오차가 보상된 출력전압을 이용하여 압력센서(11)에 가해지는 작용 압력의 압력값을 최종 획득한다. The control means 13 adds or subtracts the zero point obtained in the above step S109 to the output voltage V ab of the
한편, 제어수단(13)은 구동회로에 공급되는 구동전원(Vcc)이 오프(Off)되는 등의 요인으로 압력센서(11)의 구동회로가 구동을 종료하였다가(S112), 다시 재구동되면(S113), 상기 S106 단계 내지 상기 S109 단계를 다시 수행하여 압력센서(11)의 영점을 다시 획득한다. 그리고, 다시 획득한 영점을 이용하여 압력센서(11)의 오차 보상을 수행한다. On the other hand, the control means 13 stops driving the driving circuit of the pressure sensor 11 (S112) due to the fact that the driving power supply Vcc supplied to the driving circuit is turned off or the like (S113), and repeats steps S106 to S109 to again obtain the zero point of the
한편, 상기 S103 단계 및 상기 S105 단계를 통해 획득한 초기 디바이스 오프셋 및 초기 영점은 압력센서(11)의 초기 구동 시 획득되는 데이터로서, 전원이 꺼졌다가 다시 투입되는 경우에도 압력센서(11)의 영점을 구하기 위해 다시 사용된다. 따라서, 제어수단(13)은 초기 디바이스 오프셋 및 초기 영점을 EEPROM과 같은 비휘발성 메모리(미도시)에 저장함으로써, 전원 재 투입시에도 사용이 가능하도록 한다. On the other hand, the initial device offset and the initial zero point obtained through steps S103 and S105 are data obtained at the time of initial operation of the
전술한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 센싱전원의 투입시마다 변화하는 압력센서의 센서 특성으로 인해 발생하는 디바이스 오프셋을 반영하여 압력센서의 영점을 설정함으로써, 전원 재투입으로 발생하는 압력센서의 오차를 최소화하는 것이 가능하다. According to an embodiment of the present invention, by setting the zero point of the pressure sensor to reflect the device offset generated due to the sensor characteristic of the pressure sensor which changes every time the sensing power is turned on, the error of the pressure sensor Can be minimized.
또한, 아날로그 디지털 컨버터의 출력 데이터를 이용하여 오프셋을 획득함으로써, 아날로그 디지털 컨버터 단에서 발생하는 오차 또한 디바이스 오차에 포함시켜 보상하는 것이 가능한 효과가 있다. Further, by obtaining the offset by using the output data of the analog-digital converter, the error generated in the analog-digital converter stage is also included in the device error so as to be compensated.
또한, 전원이 꺼졌다가 다시 투입되는 경우 상대적인 오프셋 변화량을 이용하여 영점을 재설정하고 있어, 압력이 남아 있는 상태에서 전원이 꺼졌다가 다시 투입되더라도 압력센서의 오차를 정확하게 보정할 수 있다. In addition, when the power is turned off and then turned on again, the zero point is reset using the relative offset change amount, so that the error of the pressure sensor can be accurately corrected even if the power is turned off and then turned on again.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
Claims (16)
브릿지 구조의 압력센서, 그리고
상기 압력센서의 센싱 동작을 위한 전원을 차단한 상태에서 상기 압력센서로부터 출력되는 출력신호를 토대로 오프셋을 획득하며, 상기 구동회로의 재구동 시 상기 오프셋의 변화량을 이용하여 상기 압력센서의 영점(zero point)을 보정하는 제어수단; 및
상기 압력센서와 상기 제어수단 사이에 연결되며, 상기 출력신호를 디지털 데이터로 변환하여 상기 제어수단으로 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 구동회로. In the driving circuit of the pressure sensor,
Bridge-structured pressure sensors, and
Wherein the control unit obtains an offset based on an output signal output from the pressure sensor in a state in which the power source for the sensing operation of the pressure sensor is shut off, control means for correcting the position of the point; And
And an analog-to-digital converter connected between the pressure sensor and the control means for converting the output signal into digital data and outputting the digital data to the control means.
상기 제어수단은, 상기 구동회로의 최초 구동 시 상기 전원을 차단한 상태에서의 상기 출력신호를 이용하여 제1오프셋으로 획득하고,
상기 구동회로가 재구동되면 상기 전원을 차단한 상태에서의 상기 출력신호를 이용하여 제2오프셋을 획득하며,
상기 제1 및 제2오프셋의 차이값을 상기 변화량으로 획득하는 것을 특징으로 하는 구동회로. The method according to claim 1,
Wherein the control means obtains the first offset by using the output signal in a state in which the power source is cut off when the drive circuit is initially driven,
When the driving circuit is driven again, acquiring a second offset using the output signal in a state in which the power source is cut off,
And obtains a difference value between the first and second offsets as the change amount.
상기 제어수단은, 상기 압력센서에 압력이 가해지지 않은 상태에서 상기 제1오프셋을 획득하는 것을 특징으로 하는 구동회로. 3. The method of claim 2,
Wherein the control means obtains the first offset in a state where no pressure is applied to the pressure sensor.
상기 제어수단은, 상기 압력센서에 가해지는 압력에 상관없이 상기 제2오프셋을 획득하는 것을 특징으로 하는 구동회로. 3. The method of claim 2,
Wherein the control means obtains the second offset regardless of a pressure applied to the pressure sensor.
상기 제어수단은 상기 구동회로의 최초 구동 시 상기 전원을 공급한 상태에서의 상기 출력신호를 이용하여 상기 영점을 설정하는 것을 특징으로 하는 구동회로.The method according to claim 1,
Wherein said control means sets said zero point by using said output signal in a state in which said power source is supplied at the time of initial driving of said drive circuit.
상기 제어수단은 상기 영점에 상기 변화량을 가감하여 상기 영점을 보정하는 것을 특징으로 하는 구동회로. 6. The method of claim 5,
Wherein the control means corrects the zero point by adding or subtracting the change amount to the zero point.
상기 전원과 상기 압력센서 사이에 연결되는 스위치를 더 포함하고,
상기 제어수단은 상기 스위치를 온(on)/오프(off)하여 상기 압력센서에 상기 전원을 공급하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 구동회로. The method according to claim 1,
Further comprising a switch connected between the power source and the pressure sensor,
Wherein the control means turns on / off the switch to supply or cut off the power to the pressure sensor.
상기 압력센서의 구동이 시작되면, 상기 압력센서의 센싱 동작을 위한 전원이 차단된 상태에서 상기 압력센서의 제1출력신호를 획득하는 단계;
아날로그 디지털 컨버터가 상기 제1출력신호를 디지털 데이터로 변환하여 제어수단으로 출력하는 단계;
상기 제어수단이 상기 제1출력신호를 이용하여 제1오프셋을 획득하는 단계,
상기 압력센서가 재구동되면, 상기 전원의 공급을 차단한 상태에서 상기 압력센서의 제2출력신호를 획득하는 단계;
상기 아날로그 디지털 컨버터가 상기 제2출력신호를 디지털 데이터로 변환하여 제어수단으로 출력하는 단계;
상기 제어수단이 상기 제2출력신호를 이용하여 제2오프셋을 획득하는 단계; 및
상기 제1 및 제2오프셋의 차이값을 이용하여 상기 압력센서의 영점(zero point)을 보정하는 단계
를 포함하는 오차 보상 방법. In the pressure sensor error compensation method,
Acquiring a first output signal of the pressure sensor in a state in which the power source for the sensing operation of the pressure sensor is shut off when the driving of the pressure sensor is started;
Converting the first output signal into digital data and outputting the digital data to the control means;
The control means using the first output signal to obtain a first offset,
When the pressure sensor is driven again, acquiring a second output signal of the pressure sensor in a state in which the power supply is cut off;
Converting the second output signal into digital data and outputting the digital data to the control means;
The control means using the second output signal to obtain a second offset; And
Correcting a zero point of the pressure sensor using a difference value between the first and second offsets
.
상기 제1오프셋은 상기 압력센서의 최초 구동시에 획득되는 것을 특징으로 하는 오차 보상 방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the first offset is obtained at the initial driving of the pressure sensor.
상기 제1오프셋을 상기 압력센서에 압력이 가해지지 않은 상태에서 획득되는 것을 특징으로 하는 오차 보상 방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the first offset is obtained in a state where no pressure is applied to the pressure sensor.
상기 제2오프셋은 상기 압력센서에 가해지는 압력에 상관없이 획득되는 것을 특징으로 하는 오차 보상 방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the second offset is obtained regardless of the pressure applied to the pressure sensor.
상기 압력센서에 상기 전원을 공급한 상태에서 상기 압력센서의 출력신호를 이용하여 상기 영점을 획득하는 단계를 더 포함하는 오차 보상 방법. 10. The method of claim 9,
And obtaining the zero point by using an output signal of the pressure sensor in a state where the power is supplied to the pressure sensor.
상기 영점을 획득하는 단계는, 상기 압력센서의 최초 구동 시에 수행되는 것을 특징으로 하는 오차 보상 방법. 14. The method of claim 13,
Wherein the obtaining of the zero point is performed at the time of initial driving of the pressure sensor.
상기 영점을 보정하는 단계는, 상기 영점에 상기 차이값을 가감하여 상기 영점을 보정하는 단계인 오차 보상 방법. 14. The method of claim 13,
And correcting the zero point by adding or subtracting the difference value to the zero point.
상기 압력센서의 센싱이 시작되면, 상기 영점을 토대로 상기 압력센서의 출력신호로부터 압력값을 산출하는 단계
를 더 포함하는 오차 보상 방법. 10. The method of claim 9,
Calculating a pressure value from the output signal of the pressure sensor based on the zero point when the sensing of the pressure sensor starts,
The error compensation method further comprising:
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