KR101597116B1 - 출력 방식의 변환이 가능한 캘리브레이션 압력센서 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력센서 모듈에 관한 것으로서, 본 발명은 압력을 감지하기 위한 압력센싱부, 상기 압력센싱부에서 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 읽어들이는 제어부, 상기 제어부에서 나오는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전압 값 또는 전류 값의 출력신호를 출력하기 위한 아날로그 출력부 및 상기 출력신호의 전압 값 또는 전류 값을 보정하기 위한 제어 신호를 발생시키기 위하여, 사용자가 외부에서 조작할 수 있도록 마련되어 있는 외부 조작부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 외부 조작부로부터 제어 신호가 발생되면, 이에 따라 캘리브레이션(calibration)을 수행하여 상기 전압 값 또는 전류 값을 보정한다. 본 발명에 의하면 압력센서 모듈에서 외부 조작부를 통해 용이하게 출력 레벨 값을 변경할 수 있으므로 사용자의 편의에 기여하는 효과가 있다.

Description

출력 방식의 변환이 가능한 캘리브레이션 압력센서 모듈 {Pressure sensor module with calibration capable of converting output type}

본 발명은 압력센서 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전압 또는 전류로 출력 방식의 변환이 가능한 압력센서 모듈에 관한 것이다.

이처럼 기존의 압력센서는 압력변화에 따라서 출력 전압이나 전류로 출력되었고 이를 OP-AMP로 단순히 증폭하여 출력을 내보내는 방식이다. 따라서 설비 시스템에 설치 후 조정이 불가피한데, 압력센서의 출력값을 조정하는 것이 불편하며, 사용 장소나 환경 등에 맞춰서 출력값을 조절하는 것이 매우 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2009-0047753

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 외부 조작부를 통해 사용장소와 환경에 맞게 출력 레벨 값을 변경할 수 있는 압력센서 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압력을 감지하기 위한 압력센싱부, 상기 압력센싱부에서 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 읽어들이는 제어부, 상기 제어부에서 나오는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전압 값 또는 전류 값의 출력신호를 출력하기 위한 아날로그 출력부 및 상기 출력신호의 전압 값 또는 전류 값을 보정하기 위한 제어 신호를 발생시키기 위하여, 사용자가 외부에서 조작할 수 있도록 마련되어 있는 외부 조작부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 외부 조작부로부터 제어 신호가 발생되면, 이에 따라 캘리브레이션(calibration)을 수행하여 상기 전압 값 또는 전류 값을 보정한다.

상기 외부 조작부는 상기 출력신호의 제로(Zero) 출력 값을 보정하기 위한 제로 스위치와, 상기 출력신호의 스팬(Span) 출력 값을 보정하기 위한 스팬 스위치를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제어부는 상기 제로 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 캘리브레이션의 제로 스케일(scale)을 변경하여 메모리에 저장하고, 상기 스팬 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 캘리브레이션의 스팬 스케일을 변경하여 메모리에 저장할 수 있다.

상기 제어부는 메모리에 저장된 초기 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 상기 제로 스위치 또는 스팬 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 제로 스케일 또는 스팬 스케일이 변경되어 저장된 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 읽어들인 캘리브레이션 데이터에 따라 캘리브레이션을 수행하고, 이에 따라 상기 아날로그 출력부를 통해 전압 값 또는 전류 값을 보정하여 출력하도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는 메모리에 저장된 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 읽어들인 캘리브레이션 데이터에 따라 캘리브레이션을 수행한 후, 상기 압력센싱부로부터 현재 압력을 인식하고, 이에 따라 전압 데이터를 상기 아날로그 출력부에서 출력하도록 하거나 또는 전류 데이터를 상기 아날로그 출력부에서 출력하도록 할 수 있다.

본 발명에 의하면 압력센서 모듈에서 외부 조작부를 통해 용이하게 출력 레벨 값을 변경할 수 있으므로 사용자의 편의에 기여하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 시스템에 따라 전압 값을 출력하는 전압 방식과 전류 값을 출력하는 전류 방식 간에 임의로 변경할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 값 보정이 가능한 압력센서 모듈의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서 모듈의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서 모듈에서의 제어 방법을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 값 보정이 가능한 압력센서 모듈의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 압력센서 모듈은 압력센싱부(110), 제어부(120), 아날로그 출력부(130), 외부 조작부(140)를 포함한다.

압력센싱부(110)는 압력을 감지하는 역할을 한다. 본 발명에서 압력센싱부(110)에서 감지된 아날로그 신호는 ADC 포트를 통해 제어부(120)에 입력된다.

제어부(120)는 압력센싱부(110)에서 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 읽어들인다.

아날로그 출력부(130)는 제어부(120)에서 나오는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전압 값 또는 전류 값의 출력신호를 출력하는 역할을 한다.

외부 조작부(140)는 출력신호의 전압 값 또는 전류 값을 보정하기 위한 제어 신호를 발생시키기 위하여, 사용자가 외부에서 조작할 수 있도록 마련되어 있다.

본 발명에서 제어부는 외부 조작부(140)로부터 제어 신호가 발생되면, 이에 따라 캘리브레이션(calibration)을 수행하여 전압 값 또는 전류 값을 보정한다.

본 발명의 일 실시예에서 외부 조작부(140)는 출력신호의 제로(Zero) 출력 값을 보정하기 위한 제로 스위치와, 출력신호의 스팬(Span) 출력 값을 보정하기 위한 스팬 스위치를 포함하여 이루어질 수 있다.

제어부(120)는 제로 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 캘리브레이션의 제로 스케일(scale)을 변경하여 메모리에 저장한다.

또한, 제어부(120)는 스팬 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 캘리브레이션의 스팬 스케일을 변경하여 메모리에 저장한다.

제어부(120)는 메모리에 저장된 초기 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 제로 스위치 또는 스팬 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 제로 스케일 또는 스팬 스케일이 변경되어 저장된 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 읽어들인 캘리브레이션 데이터에 따라 캘리브레이션을 수행하고, 이에 따라 아날로그 출력부(130)를 통해 전압 값 또는 전류 값을 보정하여 출력하도록 제어한다.

제어부(120)는 메모리에 저장된 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 읽어들인 캘리브레이션 데이터에 따라 캘리브레이션을 수행한 후, 압력센싱부(110)로부터 현재 압력을 인식하고, 이에 따라 전압 데이터를 아날로그 출력부(130)에서 출력하도록 하거나 또는 전류 데이터를 아날로그 출력부(130)에서 출력하도록 한다.

본 발명에서 초기에 압력센싱부(110)의 센서는 온도와 전압 범위의 오차를 항온항습조에서 1차 캘리브레이션이 수행된 상태이다.

압력센싱부(110)에서 센싱된 압력신호를 제어부(120)에서 ADC 포트를 통해 읽어 들이고, 이를 아날로그 출력부(130)를 통하여 전압과 전류로 변환하여 출력한다.

실제 현장 상황에 따라 아날로그 출력부(130)에서 출력되는 출력값이 달라질 수 있는데, 본 발명에서는 이러한 오차를 보정하기 위하여 제로 스위치와 스팬 스위치의 2개의 스위치를 포함하는 외부 조작부(140)를 사용하여 오차를 보정한다. 본 발명의 일 실시예에서 제로 스위치와 스팬 스위치는 푸시(Push) 스위치 형태로 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서 모듈의 회로도이다.

도 2를 참조하면, 압력센싱부(110)는 압력센서(4), ASIC칩(5), 노이즈 제거소자(6)를 포함하여 이루어진다.

압력센서(4)에서 출력된 전압 또는 전류는 일정하지 않은 아날로그 신호이고 이를 ASIC칩(5)에 연결하여 항온항습조에서 온도별 편차와 압력별 오차의 값에 대한 캘리브레이션을 수행한 후 노이즈 제거소자(6)를 통과하여 마이크로 컨트롤러(7)의 ADC포트에 연결된다.

이렇게 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 때 DIP스위치(10)의 3번핀의 ON/OFF신호를 감지하여 ON시 전류출력값 4~20mA의 데이터와 OFF시 전압출력값 0~10V의 비율로 출력 데이터를 DAC칩(8)으로 보내고, 이를 아날로그 신호로 변환하여 출력하게 된다. 그리고, 이를 OP-AMP(9)에서 일정비율로 증폭하여 DIP스위치(10)의 1,2번 단자의 ON/OFF에 따라 OP-AMP(11)을 통하여 외부출력으로 보내게 된다. 또한 외부 푸시 스위치는 설치된 장소에서 센서의 출력 값이 틀리는 경우를 대비하여 압력 무인가 시에 사용되는 제로 버튼과, 스팬 값을 보정하기 위한 스팬 버튼을 포함하는 스위치이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서 모듈에서의 제어 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 처음 프로그램 구동시 메모리에 저장된 캘리브레이션 데이터를 읽는다(S301). 그리고, 위치 조작부(140)에 포함된 외부 푸시 스위치을 확인하여 외부 조작 신호 입력 여부를 확인한다(S303).

외부 조작 신호 입력이 없으면, 현재 압력을 인식한다(S315).

그리고, DIP 스위치(10)를 확인하여 전압원이지 전류원인지를 확인하여 데이터를 DAC칩으로 출력한다. 전류인 경우, 전류 출력값을 조정하고(S319), 전압인 경우 전압 출력값을 조정한다(S321).

그리고, 조정된 전류 출력값 또는 전압 출력값을 아날로그 신호로 출력한다(S323).

S303 단계에서 외부 조작 신호 입력이 있으면, 제로 버튼 입력인지 스팬 버튼 입력인지를 확인한다(S305).

제로 버튼 입력이면, 내부 캘리브레이션의 제로 스케일을 변경하고(S307), 이를 메모리에 저장한다(S309).

스팬 버튼 입력이면, 내부 캘리브레이션의 스팬 스케일을 변경하고(S311), 이를 메모리에 저장한다(S313).

이처럼 본 발명에서 시스템이 설치된 외부현장의 상황에 따라 센싱된 값과 출력값이 다른 경우가 있다. 예를 들어, 제로 값이 다른 경우, 외부 푸시 스위치의 제로 버튼을 누르면, 내부 캘리브레이터의 계산값이 변경되어 현 상태의 제로 출력값이 0V 또는 4mA로 출력된다.

그리고, SPAN 값이 다른 경우, 예를 들어, 압력을 인가한 상태에서 출력 값이 높게 나오는 경우, 외부 푸시 스위치의 스팬 버튼을 누르면, 10V나 20mA의 값으로 변환된다. 이렇게 본 발명에서는 내부 스케일값이 자동으로 갱신되어 출력값을 보정할 수 있다. 또한 스팬 출력 값이 낮게 나오는 경우에도 같은 방법으로 스팬 버튼을 누르면 스케일이 자동으로 갱신되어 출력값이 보정된다.

이처럼, 본 발명에서는 소프트웨어적으로 간단하게 압력센서의 제로값과 스팬값을 보정할 수 있다. 또한, 현장에서 여러 장비 간의 출력 인식 방법이 다른 경우, 이에 따라 용이하게 압력센서의 출력값을 변경할 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

110 압력센싱부
120 제어부
130 아날로그 출력부
140 외부 조작부

Claims (6)

1. 압력을 감지하기 위한 압력센싱부;
   상기 압력센싱부에서 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 읽어들이는 제어부;
   상기 제어부에서 나오는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전압 값 또는 전류 값의 출력신호를 출력하기 위한 아날로그 출력부; 및
   상기 출력신호의 전압 값 또는 전류 값을 보정하기 위한 제어 신호를 발생시키기 위하여, 사용자가 외부에서 조작할 수 있도록 마련되어 있는 외부 조작부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 외부 조작부로부터 제어 신호가 발생되면, 이에 따라 캘리브레이션(calibration)을 수행하여 상기 전압 값 또는 전류 값을 보정하고,
   상기 외부 조작부는 상기 출력신호의 제로(Zero) 출력 값을 보정하기 위한 제로 스위치와, 상기 출력신호의 스팬(Span) 출력 값을 보정하기 위한 스팬 스위치를 포함하여 이루어지며,
   상기 제로 스위치와 스팬 스위치는 푸시(Push) 스위치 형태로 구현될 수 있고,
   상기 제어부는 상기 제로 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 캘리브레이션의 제로 스케일(scale)을 변경하여 메모리에 저장하고, 상기 스팬 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 캘리브레이션의 스팬 스케일을 변경하여 메모리에 저장하고,
   상기 제어부는 메모리에 저장된 초기 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 상기 제로 스위치 또는 스팬 스위치를 통한 조작 신호가 입력되면, 제로 스케일 또는 스팬 스케일이 변경되어 저장된 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 읽어들인 캘리브레이션 데이터에 따라 캘리브레이션을 수행하고, 이에 따라 상기 아날로그 출력부를 통해 전압 값 또는 전류 값을 보정하여 출력하도록 제어하고,
   상기 제어부는 메모리에 저장된 캘리브레이션 데이터를 읽어들이고, 읽어들인 캘리브레이션 데이터에 따라 캘리브레이션을 수행한 후, 상기 압력센싱부로부터 현재 압력을 인식하고, 이에 따라 전압 데이터를 상기 아날로그 출력부에서 출력하도록 하거나 또는 전류 데이터를 상기 아날로그 출력부에서 출력하도록 하며,
   상기 압력센싱부는 압력를 감지하기 위한 압력센서와, 상기 압력센서에서 출력되는 전압 또는 전류 아날로그 신호의 온도별 편차와 압력별 오차를 캘리브레이션하기 위한 ASIC칩, 상기 ASIC칩에서 출력되는 신호의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거소자를 포함하여 이루어지고,
   상기 제어부는 상기 노이즈 제거소자에 연결되어 있는 ADC 포트를 포함하는 마이크로 컨트롤러를 포함하여 이루어지고,
   상기 아날로그 출력부는 상기 마이크로 컨트롤러에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 DAC 칩과, 상기 DAC 칩에서 출력되는 아날로그 신호를 일정 비율로 증폭하기 위한 제1 OP-AMP와, DIP 스위치와, 상기 DIP 스위치의 설정 상태에 따라 상기 제1 OP-AMP의 출력 신호를 증폭하여 외부로 출력시키기 위한 제2 OP-AMP를 포함하여 이루어지며,
   상기 마이크로 컨트롤러는 상기 DIP 스위치의 설정 상태에 따라 미리 정해진 비율의 전류 출력값 데이터 또는 미리 정해진 비율의 전압 출력값 데이터를 상기 DAC칩으로 보내는 것을 특징으로 하는 압력센서 모듈.
   
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