KR101872003B1 - 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치 - Google Patents

정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광센서를 사용하여 방사선을 검출하거나 원자력발전소의 제어봉 제어계통과 노외 중성자속 감시계통 등 발전소 제어 분야의 각종 시스템에서 발생하는 신호를 포착할 때 불필요한 신호는 제거하고 원하는 신호만을 취득하기 위해, 기준전압 발생부, 하한 및 상한전압 감시부, 출력신호 범위 결정부, 출력신호부로 구성된 아날로그 회로를 이용하여 작은 크기의 백색잡음이나 외부에서 유입되는 큰 크기의 교란신호를 동시에 제거할 수 있는 장치이다. 이 장치회로를 검증하기 위해 회로의 각 부품에 시스템이 필요로 하는 값을 부여하고 일정한 크기와 주파수를 가진 정현파 전압을 최초 입력전압으로 인가하여 전자회로를 시뮬레이션 한 그 결과가 각 전압레벨에 따른 최종 출력전압이 정량적으로 분석한 값과 일치된다는 것을 확인하였다. 이 장치는 또한 입력전압이 정현파 교류전압이 아닌 직류전압인 경우에도 동일한 결과를 나타내는 효과가 있다.

Description

정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치{An apparatus for removing electric noises from electronic control board using constant voltage regulator}
본 발명은 광센서를 사용하여 방사선을 검출하거나 원자력발전소의 제어봉 제어계통과 노외 중성자속 감시계통 등 관련 발전소 제어 분야의 각종 시스템에서 발생하는 신호를 포착할 때 불필요한 신호는 제거하고 원하는 신호만을 취득하기 위해, 기준전압 발생부, 하한 및 상한전압 감시부, 출력신호 범위 결정부, 출력신호부로 구성된 아날로그 회로를 이용하여 작은 크기의 백색잡음이나 외부에서 유입되는 큰 크기의 교란신호를 동시에 제거할 수 있는 장치이다. 이 장치 회로를 검증하기 위해 회로의 각 부품에 시스템이 필요로 하는 값을 부여하고 일정한 크기와 주파수를 가진 정현파 전압을 최초 입력전압으로 인가하여 전자회로 시뮬레이션을 한 결과가 각 전압레벨에 따른 최종 출력전압이 정량적으로 분석한 값과 일치된다는 것을 확인하고, 입력전압이 정현파 교류전압이 아닌 직류전압인 경우에도 동일한 결과를 나타내는 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치에 관한 기술이다.
전자회로는 트랜지스터, 저항, 축전기, 인덕턴스 등의 회로소자를 사용하여 증폭, 발진, 변조, 전원 및 디지털 회로 등을 구성하고 제작하려는 시스템 제어의 목적에 맞게 적용하게 된다.
이러한 전자회로를 사용하여 다양한 감지 장치에서 측정된 데이터를 전기적 신호로 변환하고 분석하는 과정에서 광범위하게 걸쳐 존재하는 작은 크기의 백색잡음이나 큰 크기의 교란신호와 같은 잡음들이 불가피하게 발생하게 되는데, 이 때 실제 감지된 신호만을 검출하고 상기 잡음을 제거하는 방법은 매우 중요한 기술이나 구현하기가 쉽지 않다.
광센서를 사용하여 방사선을 검출하거나 원자력발전소의 제어봉 제어계통과 노외 중성자속 감시계통 등 발전소 제어 분야의 각종 시스템에서 발생하는 신호를 포착하여 처리하는 과정에 다양한 문제가 발생한다. 특히, 필요한 신호 외에 광범위에 걸쳐서 존재하는 모든 전기적 소리 또는 전기신호의 혼합체인 연속적으로 끊임없이 계속되는 작은 크기의 백색잡음(White noise)을 비롯하여 반대로 외부에서 유입되는 큰 크기의 교란신호(Disturbance)와 같은 잡음들이 신호에 불규칙하게 섞여 있으므로 이들을 선별하여 원하는 신호만을 포착하는 것이 중요하다.
그러나 신호의 크기가 다양한 잡음을 제거하는 일은 간단하지가 않다. 신호를 주파수의 크기별로 선별하여 제거하는 것이라면 고주파나 저주파필터, 대역필터 등 다양한 형태의 필터를 이용하면 효과적이지만, 신호를 전압 크기별로 선별하여 제거한다는 것은 쉽지 않다. 잡음을 제거하기 위해서는 필요한 신호보다 작은 신호나 큰 신호를 분리하여 제거(Eliminate)해야 하는데 이에 대한 기술도 마땅하지 않다.
작은 신호를 제거하는 기존의 방법은 여러 가지가 있다. 대표적인 방법이 클램핑 회로(Clamping circuit)나 클리핑 회로(Clipping circuit)에 의한 방식이며, 기타 연산증폭기(Operational amplifier)를 이용하면 다양한 방법으로 잡음을 제거할 수 있다.
그러나 작은 잡음신호를 제거하는 방법과 달리 큰 잡음신호를 제거하는 방법은 쉽지 않다. 큰 잡음신호인 경우, 필요한 잡음제거 회로를 구성하여 일정신호 이상을 어느 레벨로 제한(Limit)할 수는 있으나 제거할 수는 없다. 예를 들어, 필요로 하는 입력신호의 크기가 0.4V 이상 1.2V 이하라 하면 0.4V 미만의 신호를 잡음으로 간주하여 제거하기는 쉽다. 그러나 1.2V 이상의 외란신호에 대해서는 제거할 방법이 어렵다. 신호를 제한하기 위한 클램프 또는 클리핑 회로를 이용해도 잡음신호가 제거되지 않는다. 단지 최대치가 1.2V로 제한되도록 할 수 있을 뿐이다.
전자회로 문헌에서는 클램핑 회로나 클리핑 회로를 이용하여 신호를 제한하거나 제거하는 방법에 대해서 논하고 있지만, 어느 크기 이상의 신호를 제거할 방법은 제시하지 못하고 있다. 또한, 각종 클리핑 회로와 클리퍼의 원리 및 적용분야, 적용 예 등을 예시하고 있으나, 이것은 어디까지나 신호전압의 상하한 값을 제한하는 방법에 대해서만 언급되었다. 기타 관련된 여러 가지 문헌에서도 크기가 큰 잡음에 대해서 제거하는 방법을 제시하지 못하고 있다.
무작위로 발생되는 각종 신호를 받아 처리하는 과정에서 혼합되어 들어오는 잡음을 제거하고자 할 때 잡음의 크기가 작을 경우는 클램핑 회로나 클리핑 회로, 하한회로 등을 이용하면 제거가 가능하다. 그러나 잡음의 크기가 큰 경우에는 상한회로를 이용해도 제거할 수가 없다. 상한회로는 어느 일정한 상한치를 넘지 않도록 제한하는 역할만을 할 뿐, 상한 이상의 신호를 제거하지 못한다.
예로서 도 1에서 제시한 모의파형의 경우 ②번과 ⑦번의 경우가 취해야 할 필요 신호이고 ①번, ④번은 하한 이하의 신호로서 백색잡음이며 ③번, ⑤번, ⑥번이 상한 이상의 신호로서 외부 잡음이라 할 때, 클리핑 회로를 이용하여 ①번, ④번과 같은 하한신호 잡음은 제거할 수가 있다. 그러나 ③번, ⑤번, ⑥번과 같은 상한신호 잡음은 제거가 불가능하여 제한만 할 수 있다. 즉, 그 값이 아무리 커도 상한치만큼의 크기를 가지는 신호로 인식되는 것이다.
그러므로 광센서를 사용하여 방사선을 검출하거나 원자력발전소의 제어봉 제어계통과 노외 중성자속 감시계통 관련 발전소 제어 분야의 각종 시스템에서 발생하는 신호를 포착할 때 불필요한 신호는 제거하고 원하는 신호만을 취득할 수 있는 장치의 개발이 필요하며, 기준전압 발생부, 하한 및 상한전압 감시부, 출력신호 범위 결정부, 출력신호부로 구성된 아날로그 회로를 이용하여 작은 크기의 백색잡음이나 외부에서 유입되는 큰 크기의 교란신호를 동시에 제거할 수 있는 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
KR 20-1986-0005269(1986. 4. 18)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 광센서를 사용하여 방사선을 검출하거나 원자력발전소의 제어봉 제어계통과 노외 중성자속 감시계통 관련 발전소 제어 분야의 각종 시스템에서 발생하는 신호를 포착할 때 불필요한 신호는 제거하고 원하는 신호만을 취득할 수 있는 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 기준전압 발생부, 하한 및 상한전압 감시부, 출력신호 범위 결정부, 출력신호부로 구성된 아날로그 회로를 이용하여 작은 크기의 백색잡음이나 외부에서 유입되는 큰 크기의 교란신호를 동시에 제거할 수 있는 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 회로를 검증하기 위하여 회로의 각 부품에 시스템이 필요로 하는 값을 부여하고 일정한 크기와 주파수를 가진 정현파 전압을 최초 입력전압으로 인가하여 전자회로를 시뮬레이션 하고 그 결과가 각 전압레벨에 따른 최종 출력전압이 정량적으로 분석한 값과 일치된다는 것을 확인하기 위한 것이다. 또 이 장치는 입력전압이 정현파 교류전압이 아닌 직류전압인 경우에도 동일한 결과를 나타내는 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치는 외부로부터의 입력신호를 정전압 레귤레이터를 중심으로 외부에 두 개의 저항을 조합하여 상하한의 기준이 되는 기준전압을 만드는 기준전압 발생부와; 상기 입력된 전압신호를 전압분배기를 통하여 분압한 후 감시하고 그 값이 규정 값보다 작아지는가를 감시하여 하한전압 클리퍼가 아니라 하한전압을 제거하기 위한 신호를 발생시키는 것으로, 입력되는 전압신호의 크기가 어느 기준치 이하로 낮아지는가를 감시하기 위한 회로이고, 상기 회로는 입력신호를 기준전압과 비교하기 위한 비교기이며, 입력신호가 직류신호이든 교류신호이든 관계없이 이 이하가 되면 L 신호를 내고, 입력신호의 레벨이 기준전압보다 높으면 항상 H 신호를 유지하는 하한전압 감시부와; 상기 입력된 전압신호를 전압분배기를 통하여 분압한 후 감시하고 그 값이 규정 값보다 높아지는가를 감시하여 상한전압 클리퍼가 아니라 상한전압을 제거하기 위한 신호를 발생시키는 것으로, 정상시 H 신호를 유지하고 있다가 전압분배기에 의하여 분압된 입력신호를 기준전압과 비교하여 비교하고자 하는 전압보다 높아지게 되면 L 신호를 내는 상한전압 감시부와; 상기 하한전압 감시부와 상한전압 감시부에서 출력된 신호를 받아서 출력을 결정할 아날로그 스위치에 신호를 보내주는 것으로, 입력신호가 하한치 이상이고 동시에 상한치 이하일 때는 L 신호를 출력하여 스위치를 작동시키지 않으므로 최초의 입력신호가 그대로 출력되도록 하고, 입력신호가 하한치 이하이거나 상한치 이상일 때는 H 신호를 내어 스위치를 동작시켜 출력신호부가 출력을 차단하도록 하며, NAND 게이트로 구성되는 출력신호 범위 결정부와; 상기 출력신호 범위 결정부로부터의 신호에서 최초의 입력신호가 상한치와 하한치 범위 내에 있으면 신호가 출력되고, 하한치보다 작거나 상한치보다 큰 경우에는 신호가 제거되며, 아날로그 스위치와 저항으로 구성되는 출력신호부; 를 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 기준전압 발생부에서 레귤레이터의 기준 출력 전압의 범위는 2.5V 내지 36V이며, 외부저항을 조합하면 양의 전압이든 음의 전압이든 원하는 기준전압을 프로그램 할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 한다.
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상술한 바와 같이, 본 발명인 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 광센서를 사용하여 방사선을 검출하거나 원자력발전소의 제어봉 제어계통과 노외 중성자속 감시계통 관련 발전소 제어 분야의 각종 시스템에서 발생하는 신호를 포착할 때 불필요한 신호는 제거하고 원하는 신호만을 취득할 수 있다.
둘째, 본 발명은 기준전압 발생부, 하한 및 상한전압 감시부, 출력신호 범위 결정부, 출력신호부로 구성된 아날로그 회로를 이용하여 작은 크기의 백색잡음이나 외부에서 유입되는 큰 크기의 교란신호를 동시에 제거할 수 있다.
셋째, 본 발명은 회로를 검증하기 위하여 회로의 각 부품에 시스템이 필요로 하는 값을 부여하고 일정한 크기와 주파수를 가진 정현파 전압을 최초 입력전압으로 인가하여 전자회로를 시뮬레이션 하여 그 결과가 각 전압레벨에 따른 최종 출력전압이 정량적으로 분석한 값과 일치된다는 것을 확인할 수 있으며, 입력전압이 정현파 교류전압이 아닌 직류전압인 경우에도 동일한 결과를 나타낸다는 것을 알 수 있다.
도 1은 광센서를 사용하여 방사선을 검출하거나 원자력발전소의 제어봉 제어계통과 노외 중성자속 감시계통 등 발전소 제어 분야의 각종 시스템에서 발생하는 신호의 모의파형.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성을 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상한전압 감시부와 하한전압 감시부로 구성된 상하한 제거회로의 출력파형.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 출력신호부에서 출력되는 신호범위를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성을 나타낸 전체 회로도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 기준전압 발생 회로를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 하한전압 감시 회로를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 상한전압 감시 회로를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 출력신호 범위 결정회로를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 출력신호 회로를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치가 적용된 출력신호의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상한전압 감시부와 하한전압 감시부로 구성된 상하한 제거회로의 출력파형이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 출력신호부에서 출력되는 신호범위를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성을 나타낸 전체 회로도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 기준전압 발생 회로를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 하한전압 감시 회로를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 상한전압 감시 회로를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 출력신호 범위 결정회로를 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성 중 출력신호 회로를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명인 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치는 외부로부터의 입력신호(A)를 정전압 레귤레이터를 중심으로 외부에 두 개의 저항을 조합하여 상하한의 기준이 되는 기준전압을 만드는 기준전압 발생부(10)와; 상기 입력된 전압신호를 전압분배기를 통하여 분압한 후 감시하고 그 값이 규정 값보다 작아지는가를 감시하여 하한전압 클리퍼가 아니라 하한전압을 제거하기 위한 신호를 발생시키는 하한전압 감시부(20)와; 상기 입력된 전압신호를 전압분배기를 통하여 분압한 후 감시하고 그 값이 규정 값보다 높아지는가를 감시하여 상한전압 클리퍼가 아니라 상한전압을 제거하기 위한 신호를 발생시키는 상한전압 감시부(30)와; 상기 하한전압 감시부(20)와 상한전압 감시부(30)에서 출력된 신호를 받아서 출력을 결정할 아날로그 스위치에 신호를 보내주는 출력신호 범위 결정부(40)와; 상기 출력신호 범위 결정부(40)로부터의 신호에서 최초의 입력신호(A)가 상하한 범위 안에 있을 경우에만 출력신호(B)를 출력시키는 출력신호부(50); 를 구비한다.
상기 본 발명인 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치를 구성하는 각 기술적 수단들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
상기 기준전압 발생부(10)는 외부로부터의 입력신호(A)를 정전압 레귤레이터를 중심으로 외부에 두 개의 저항을 조합하여 상하한의 기준이 되는 기준전압을 만드는 것이다. 여기서, 상기 기준전압 발생부(10)에서 레귤레이터의 기준출력 전압은 2.5V가 가장 바람직하고, 레귤레이터의 기준출력 전압의 범위는 2.5V 내지 36V이며, 외부저항을 조합하면 양의 전압이든 음의 전압이든 원하는 기준전압을 프로그램할 수 있는 것이다.
상기 하한전압 감시부(20)는 상기 입력된 전압신호(A)를 전압분배기를 통하여 분압한 후 감시하고 그 값이 규정 값보다 작아지는가를 감시하여 하한전압 클리퍼가 아니라 하한전압을 제거하기 위한 신호를 발생시키는 것이다. 여기서, 상기 하한전압 감시부(20)에서는 입력되는 전압신호의 크기가 어느 기준치 이하로 낮아지는가를 감시하기 위한 회로이고, 상기 회로는 입력신호를 기준전압과 비교하기 위한 비교기이며, 입력신호가 직류신호이든 교류신호이든 관계없이 이 이하가 되면 L 신호를 내고, 입력신호의 레벨이 기준전압보다 높으면 항상 H 신호를 유지하는 것이다.
상기 상한전압 감시부(30)는 상기 입력된 전압신호(A)를 전압분배기를 통하여 분압한 후 감시하고 그 값이 규정 값보다 높아지는가를 감시하여 상한전압 클리퍼가 아니라 상한전압을 제거하기 위한 신호를 발생시키는 것이다. 여기서, 상기 상한전압 감시부(30)에서는 정상시 H 신호를 유지하고 있다가 전압분배기에 의하여 분압된 입력신호를 기준전압과 비교하여 비교하고자 하는 전압보다 높아지게 되면 L 신호를 내는 것이다.
결국, 상하한 제거회로는 입력전압이 어느 범위 내의 정상치일 때에 최초의 입력이 출력되도록 보조하는 회로이며, 도 3에 상하한 제거회로의 출력신호를 나타낸 것이다.
상기 출력신호 범위 결정부(40)는 상기 하한전압 감시부(20)와 상한전압 감시부(30)에서 출력된 신호를 받아서 출력을 결정할 아날로그 스위치에 신호를 보내주는 것이다. 여기서, 상기 출력신호 범위 결정부(40)에서는 입력신호가 하한치 이상이고 동시에 상한치 이하일 때는 L 신호를 출력하여 스위치를 작동시키지 않으므로 최초의 입력신호가 그대로 출력되도록 하고, 입력신호가 하한치 이하이거나 상한치 이상일 때는 H 신호를 내어 스위치를 동작시켜 출력신호부가 출력을 차단하도록 하며, NAND 게이트로 구성되는 것이다.
상기 출력신호부(50)는 상기 출력신호 범위 결정부(40)로부터의 신호에서 최초의 입력신호(A)가 상하한 범위 안에 있을 경우에만 출력신호(B)를 출력시키는 것이다. 여기서, 도 4는 입력신호가 선형적으로 증가한다고 가정했을 때 출력되는 신호를 표시한 것이며, 도 4에 도시한 바와 같이, 점선부분이 최초 입력신호이고, 실선이 최종 출력신호인 것이다. 상기 출력신호부(50)에서는 최초의 입력신호가 상한치와 하한치 범위 내에 있으면 신호가 출력되고, 하한치보다 작거나 상한치보다 큰 경우에는 신호가 제거되며, 아날로그 스위치와 저항으로 구성되는 것이다.
도 5는 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치의 구성을 나타낸 전체 회로도이며, 도 6 내지 도 10은 전체 회로도의 구성들인 기준전압 발생부, 하한전압 감시부, 상한전압 감시부, 출력신호 범위 결정부, 출력신호부 관련 각 회로의 세세한 기능은 아래와 같이 설명하는 것이다.
상기 기준전압 발생부에서, 기준전압 발생은 도 6에 도시한 바와 같이, 정전압 레귤레이터를 이용하여 기준전압을 출력한다. 여기서 만들어진 기준전압은 하한전압비교기의 반전입력 측에, 그리고 상한전압비교기의 비반전입력 측에 제공한다. 도 6과 같은 저항에 의한 결선인 경우 기준전압 Vref는 U3의 고유출력전압과 동일하다.
상기 하한전압 감시부에서, 입력신호를 Vs라 하면 비교기 U1의 비반전입력 측의 전압 VL은 아래와 같다.
Figure 112018004994481-pat00001
(1)
이 전압을 반전입력 측의 기준전압 Vref와 비교한다. 이 VL의 값이 기준전압보다 클 경우 비교기의 출력은 H가 되고 최초 입력신호가 정상적인 입력인 것으로 인식한다. 신호가 이 전압보다 낮아지게 되면 비교기의 출력이 L이 되어 최초의 입력신호가 비정상임을 나타낸다. 정상동작 상태인 최초 입력신호 VS의 하한치 VSL은
Figure 112018004994481-pat00002
(2)
이다. 이 이상이 되면 정상사태이고 그 이하가 되면 비정상상태로 인식된다.
상기 상한전압 감시부에서는, 반대로 입력신호의 상한치를 감지하기 위해 비교기 U2의 반전입력 측에 입력신호를 인가한다. 이때, 반전입력 측의 전압 VU는
Figure 112018004994481-pat00003
(3)
이다. 이 반전입력 측의 전압을 비반전 측의 기준전압 Vref보다 작을 경우 비교기의 출력은 H가 되고 입력신호가 정상입력인 것으로 인식한다. 반대로 이 전압이 기준전압 Vref보다 높아지게 되면 비교기의 출력이 L이 되어 입력신호가 비정상임을 나타낸다. 정상동작 상태인 반전입력 측의 전압 상한치를 VSU는
Figure 112018004994481-pat00004
(4)
로 표현되며, 반전입력전압이 이 이하가 되면 최초 입력신호가 정상상태이고 그 이상이 되면 비정상상태가 된다.
상기 출력신호 범위 결정부에서, 비교기 U1, U2의 입력신호 VO'가
Figure 112018004994481-pat00005
(5)
범위에 속하면 정상상태로서 U4의 입력은 모두 H가 되어 출력이 L이 되므로 아날로그 스위치 S1에 출력차단 동작신호를 보내지 않는다. 그러나 이 값이 상한치를 초과하거나 하한치에 미달될 때는 두 비교기 중의 하나 또는 전부가 L이 되므로 U4의 출력이 H가 되어 아날로그 스위치 S1을 동작시켜서 출력을 차단한다.
상기 출력신호부에서는, 최초의 입력신호를 직접 받되 출력신호의 범위를 규정하는 출력신호 범위 결정부의 신호에 따라서 출력하기도 하고 차단시키기도 한다. 출력신호 범위 결정회로의 출력신호가 L인 경우에만 최초 입력신호를 출력시키고 그 외의 범위에 대해서는 이를 잡음으로 인식하여 출력을 차단시킨다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치가 적용된 출력신호의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
이 발명에서 개발한 회로의 성능을 입증하기 위해 회로의 각 소자에 다음 표 1의 값들을 적용하여 전자회로를 시뮬레이션을 하였으며, 정전압 레귤레이터의 Vref는 2.5V로서 이것이 상하한 비교기의 기준전압이 된다. 그 시뮬레이션 결과는 도 11과 같다. 도 11에 도시한 바와 같이, 점선으로 표시된 정현파는 Voff=3V, Vamp=3V, f=2㎑인 최초의 입력정현파 신호이고, 실선은 입력신호의 전압레벨에 따라 통과되는 출력과 차단되는 출력을 나타낸 것이다.
이때, 방정식(2)와 (4)에 의하여
Figure 112018004994481-pat00006
Figure 112018004994481-pat00007
로서,
도 11의 하한 값, 상한 값과 동일하다. 도 11에 도시한 바와 같이, 이 범위에 미달되거나 초과하는 전압이 제거되었음을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 입력 값이 직류이건 교류이건 관계없이 성립되는 것이다.
표 1. 회로의 부품 적용 값
components values components values
Vcc +5V R2 3.3K
Vs Vsin* R3 1K
U1 AD847 R4 2K
U2 AD847 R5 1K
U3 TL431 R6 1K
U4 74HC00 R7 10K
S1 Sbreak R8 3.3K
R1 1K Rv 2K(POT)
* Vsin 신호 : Voff=3V, Vamp=3V, f=2kHz
상술한 바와 같은, 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치는 방사선의 검출과, 원자력발전소의 제어봉 제어계통과 노외 중성자속 감시계통과 같은 발전소 제어 분야의 각종 시스템에서 발생하는 잡음을 제거하는 용도로 적용할 수 있으므로 그 적용대상이 광범위하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기준전압 발생부 20 : 하한전압 감시부
30 : 상한전압 감시부 40 : 출력신호 범위 결정부
50 : 출력신호부 A : 입력신호
B : 출력신호

Claims (6)

  1. 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치에 있어서,
    외부로부터의 입력신호를 정전압 레귤레이터를 중심으로 외부에 두 개의 저항을 조합하여 상하한의 기준이 되는 기준전압을 만드는 기준전압 발생부와;
    상기 입력된 전압신호를 전압분배기를 통하여 분압한 후 감시하고 그 값이 규정 값보다 작아지는가를 감시하여 하한전압 클리퍼가 아니라 하한전압을 제거하기 위한 신호를 발생시키는 것으로, 입력되는 전압신호의 크기가 어느 기준치 이하로 낮아지는가를 감시하기 위한 회로이고, 상기 회로는 입력신호를 기준전압과 비교하기 위한 비교기이며, 입력신호가 직류신호이든 교류신호이든 관계없이 이 이하가 되면 L 신호를 내고, 입력신호의 레벨이 기준전압보다 높으면 항상 H 신호를 유지하는 하한전압 감시부와;
    상기 입력된 전압신호를 전압분배기를 통하여 분압한 후 감시하고 그 값이 규정 값보다 높아지는가를 감시하여 상한전압 클리퍼가 아니라 상한전압을 제거하기 위한 신호를 발생시키는 것으로, 정상시 H 신호를 유지하고 있다가 전압분배기에 의하여 분압된 입력신호를 기준전압과 비교하여 비교하고자 하는 전압보다 높아지게 되면 L 신호를 내는 상한전압 감시부와;
    상기 하한전압 감시부와 상한전압 감시부에서 출력된 신호를 받아서 출력을 결정할 아날로그 스위치에 신호를 보내주는 것으로, 입력신호가 하한치 이상이고 동시에 상한치 이하일 때는 L 신호를 출력하여 스위치를 작동시키지 않으므로 최초의 입력신호가 그대로 출력되도록 하고, 입력신호가 하한치 이하이거나 상한치 이상일 때는 H 신호를 내어 스위치를 동작시켜 출력신호부가 출력을 차단하도록 하며, NAND 게이트로 구성되는 출력신호 범위 결정부와;
    상기 출력신호 범위 결정부로부터의 신호에서 최초의 입력신호가 상한치와 하한치 범위 내에 있으면 신호가 출력되고, 하한치보다 작거나 상한치보다 큰 경우에는 신호가 제거되며, 아날로그 스위치와 저항으로 구성되는 출력신호부; 를 포함함을 특징으로 하는 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기준전압 발생부에서 레귤레이터의 기준 출력 전압의 범위는 2.5V 내지 36V이며, 외부저항을 조합하면 양의 전압이든 음의 전압이든 원하는 기준전압을 프로그램 할 수 있는 것을 포함함을 특징으로 하는 정전압 레귤레이터를 이용한 전자 제어카드의 잡음제거 장치.
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