KR101911184B1 - 미세전류 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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배재대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 장치는 축전지에 충전된 전압을 측정하는 전압 측정부; 및 상기 측정된 전압, 충전 진행 시간, 및 상기 축전지의 용량에 기초하여 전류 값을 계산하는 전류 측정부를 포함한다.

Description

미세전류 측정 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING MICRO CURRENT}
본 발명의 실시예들은 미세전류 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
한편, 본 발명은 국토교통부의 연구비 지원에 의해 수행된 "국토교통기술촉진연구사업 (16CTAP-CO98410-02)"의 성과이다.
미세전류를 측정하기 위한 방법으로, 키르히호프의 전류법칙을 이용한 Shunt 저항에 흐르는 전류를 측정하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.
Shunt 저항을 이용한 미세전류 측정 방법에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이 전류원에서 나오는 전류는 R1, R2, R3에 모두 같은 양이 인가된다. 이 전류는 R2 저항 양단의 전압 차로 나타난다. 오른쪽 오실로스코프 화면은 시뮬레이션 화면으로 R2의 양단의 전압 파형을 나타내고 있다. 이 전압 차이를 저항 값으로 나누면 흐르는 전류 양을 측정 할 수 있다.
그러나, 전압 차 또한 미세하여 Op-AMP를 이용하여 수백 배에서 수천 배까지 증폭을 해서 사용하여야 한다. 이런 증폭 과정에 잡음이 생기고 잡음을 배제시킬 부가적인 회로 또한 필요하게 된다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0031621호(발명의 명칭: 미세전류 검출장치 및 방법, 공개일자: 2013.03.29)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 증폭기와 노이즈 필터(Noise Filter)가 필요 없도록 회로 구성을 개선하여 증폭 과정에서 생기는 잡음을 배제시킴으로써 보다 정확하게 미세전류를 측정할 수 있는 미세전류 측정 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 장치는 축전지에 충전된 전압을 측정하는 전압 측정부; 및 상기 측정된 전압, 충전 진행 시간, 및 상기 축전지의 용량에 기초하여 전류 값을 계산하는 전류 측정부를 포함한다.
상기 전압 측정부는 적어도 하나의 축전지; 상기 적어도 하나의 축전지와 직렬로 연결되는 제1 스위치; 및 상기 적어도 하나의 축전지와 병렬로 연결되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
상기 축전지는 상기 제1 스위치가 온(ON)되고 상기 제2 스위치가 오프(OFF)되면, 상기 제1 스위치를 통해 입력된 시그널의 전류를 충전하고, 상기 제1 스위치가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치가 오프(OFF)되면 상기 축전지에 충전된 전압을 유지하며, 상기 제1 스위치가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치가 온(ON)되면 상기 축전지에 충전된 전압을 방전시킬 수 있다.
상기 전압 측정부는 상기 제1 스위치가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치가 오프(OFF)되면 상기 축전지에 충전된 전압을 측정하는 ADC를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 장치는 상기 축전지가 서로 용량이 다른 복수개로 구성된 경우, 상기 계산된 전류 값을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 상기 비교의 결과에 기초하여 상기 복수개의 축전지 중 용량이 다른 축전지를 선택하는 축전지 선택부를 더 포함하고, 상기 전압 측정부는 상기 선택된 축전지에 충전된 전압을 측정할 수 있다.
상기 축전지 선택부는 상기 계산된 전류 값이 상기 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 상기 복수개의 축전지 각각에 직렬로 연결된 스위치의 변경을 통해 상기 복수개의 축전지 중 용량이 상대적으로 낮은 축전지를 선택할 수 있다.
상기 전류 측정부는 상기 충전 진행 시간 동안 상기 측정된 전압의 변화량을 산출하고, 산출된 상기 전압의 변화량에 상기 축전지의 용량을 곱하여 상기 전류 값을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 방법은 미세전류 측정 장치의 전압 측정부가 축전지에 충전된 전압을 측정하는 단계; 및 상기 미세전류 측정 장치의 전류 측정부가 상기 측정된 전압, 충전 진행 시간, 및 상기 축전지의 용량에 기초하여 전류 값을 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 방법은 상기 미세전류 측정 장치의 제어부가 상기 축전지에 입력 시그널의 전류를 충전하기 위해, 상기 축전지와 직렬로 연결된 제1 스위치에 온(ON) 신호를 인가하고 상기 축전지와 병렬로 연결된 제2 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하는 단계; 및 상기 미세전류 측정 장치의 제어부가 상기 축전지에 충전된 전압을 유지시키기 위해, 상기 제1 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하는 단계를 더 포함하고, 상기 축전지에 충전된 전압을 측정하는 단계는 상기 제1 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하는 단계 이후에 상기 전압 측정부의 ADC에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 방법은 상기 축전지에 충전된 전압을 측정하는 단계 이후에, 상기 미세전류 측정 장치의 제어부가 상기 축전지에 충전된 전압을 방전시키기 위해, 상기 제1 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치에 온(ON) 신호를 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 방법은 상기 축전지가 서로 용량이 다른 복수개로 구성된 경우, 상기 미세전류 측정 장치의 축전지 선택부가 상기 계산된 전류 값을 미리 설정된 기준치와 비교하는 단계; 상기 미세전류 측정 장치의 축전지 선택부가 상기 비교의 결과에 기초하여 상기 복수개의 축전지 중 용량이 다른 축전지를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 축전지에 충전된 전압을 측정하는 단계는 상기 복수개의 축전지 중 용량이 다른 축전지를 선택하는 단계 이후에 선택된 다른 축전지를 대상으로 다시 수행될 수 있다.
상기 복수개의 축전지 중 용량이 다른 축전지를 선택하는 단계는 상기 계산된 전류 값이 상기 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 상기 복수개의 축전지 각각에 직렬로 연결된 스위치의 변경을 통해 상기 복수개의 축전지 중 용량이 상대적으로 낮은 축전지를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전류 값을 계산하는 단계는 상기 충전 진행 시간 동안 상기 측정된 전압의 변화량을 산출하는 단계; 및 산출된 상기 전압의 변화량에 상기 축전지의 용량을 곱하여 상기 전류 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 증폭기와 노이즈 필터(Noise Filter)가 필요 없도록 회로 구성을 개선하여 증폭 과정에서 생기는 잡음을 배제시킴으로써 보다 정확하게 미세전류를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 전압 측정부의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 축전지에 전류를 충전, 유지 및 방전하는 것과 관련한 동작 신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 전압 측정부의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전류 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 7은 종래기술에 따른 미세전류 측정 방법으로서 Shunt 저항을 이용한 미세전류 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1의 전압 측정부(110)의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 장치(100)는 전압 측정부(110), 전류 측정부(120), 축전지 선택부(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
상기 전압 측정부(110)는 상기 미세전류 측정 장치(100)로 인가되는 입력 시그널(Signal)의 전류가 축전지에 충전되면, 상기 충전지에 충전된 전압을 측정할 수 있다.
이를 위해, 상기 전압 측정부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 축전지(210), 제1 스위치(220), 제2 스위치(230), 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)(240)를 포함할 수 있다.
상기 축전지(210)는 상기 미세전류 측정 장치(100)로 인가되는 입력 시그널(Signal)의 전류를 충전할 수 있다. 상기 축전지(210)는 하나의 커패시터(Capacitor)로 구현될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 여러 개의 커패시터로 구현될 수도 있다. 상기 축전지(210)가 여러 개의 커패시터로 구현되는 경우에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
상기 축전지(210)는 상기 커패시터의 용량에 따라 상기 축전지(210)에 충전되는 전류의 양이 결정될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 축전지(210)에 충전되는 전류는 1 ~ 1000 마이크로암페어(μA)의 미세전류인 것이 바람직하다.
따라서, 상기 축전지(210)에 충전된 미세전류가 상기 커패시터의 용량보다 낮으면 상기 미세전류의 측정에 정확도가 떨어질 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 이유로 본 발명의 일 실시예에서는 적당한 용량의 커패시터를 경험치에 의해서 선택할 수 있다.
상기 제1 스위치(220)는 상기 축전지(210)와 직렬로 연결될 수 있다.
상기 제2 스위치(230)는 상기 축전지(210)와 병렬로 연결될 수 있다.
상기 제1 스위치(220)가 온(ON)되고 상기 제2 스위치(230)가 오프(OFF)되면, 상기 축전지(210)는 상기 제1 스위치(220)를 통해 입력된 시그널의 전류를 충전할 수 있다.
상기 제1 스위치(220)가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치(230)가 오프(OFF)되면, 상기 축전지(210)는 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 유지할 수 있다.
상기 제1 스위치(220)가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치(230)가 온(ON)되면, 상기 축전지(210)는 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 방전시킬 수 있다.
이와 같이 상기 축전지(210)에 전류를 충전, 유지 및 방전하는 것과 관련한 동작 신호는 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3의 (a)는 상기 축전지(210)에 전류를 충전시키는 신호이다. 하이(HIGH) 상태일 때 상기 축전지(210)와 직렬로 연결된 상기 제1 스위치(220)가 온(ON) 된다. 이에 따라, 도 3의 (1) 구간에서와 같이 충전이 이루어지게 된다.
도 3의 (b)는 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 유지시키는 신호이다. 후술하는 ADC(240)는 이 신호에 연동하여 전압을 측정할 수 있게 된다. 도 3의 (2) 구간이 전압이 유지되는 구간에 해당된다.
도 3의 (c)는 다음 전류 값의 계산을 위해 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 방전시키는 신호이다. 하이(HIGH) 상태일 때 상기 축전지(210)와 병렬로 연결된 상기 제2 스위치(230)는 온(ON) 된다. 이에 따라, 도 3의 (3) 구간에서와 같이 방전이 이루어지게 된다.
한편, 상기 ADC(240)는 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 측정할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 스위치(220)가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치(230)가 오프(OFF)되면, 상기 ADC(240)는 동작하여 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 측정할 수 있다.
상기 ADC(240)는 상기 측정된 전압을 아날로그-디지털 변환하여 상기 전류 측정부(120)에 전달할 수 있으며, 상기 전류 측정부(120)는 상기 ADC(240)로부터 전달받은 전압 값을 이용하여 상기 입력 시그널(SIGNAL)의 전류 값을 계산할 수 있다.
즉, 상기 전류 측정부(120)는 상기 전압 측정부(110)에 의해 측정된 전압, 충전 진행 시간, 및 상기 축전지(210)의 용량에 기초하여 전류 값을 계산할 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 하기의 수학식 1 내지 3에서와 같이, 상기 축전지(210)에 충전되는 전압의 변화는 인가되는 전하량의 변화와 비례하고, 그 비례 상수는 상기 축전지(210)의 용량이므로, 상기 축전지(210)의 전압 변화를 이용하여 전하량의 변화를 측정할 수 있다. 왜냐하면 전하량의 변화가 전류이기 때문이다.
[수학식 1]
Figure 112017069834608-pat00001
[수학식 2]
Figure 112017069834608-pat00002
[수학식 3]
Figure 112017069834608-pat00003
여기서, Q는 전하량, V는 전압, C는 축전지(콘덴서) 용량, t는 충전 진행 시간, i는 전류를 나타낸다.
상기 전류 측정부(120)는 상기 수학식 3을 이용해서 상기 축전지(210)에 충전된 전류 값을 계산할 수 있다. 즉, 상기 전류 측정부(120)는 상기 충전 진행 시간(t) 동안 상기 측정된 전압(V)의 변화량을 산출할 수 있다. 상기 전류 측정부(120)는 산출된 상기 전압(V)의 변화량에 상기 축전지(210)의 용량(C)을 곱하여 상기 전류(i) 값을 계산할 수 있다.
상기 축전지 선택부(130)는 도 2에 도시된 것과 같이 상기 축전지(210)가 하나인 경우에는 상기 미세전류 측정 장치(100)의 필수 구성요소에 포함되지 않을 수 있다. 즉, 상기 축전지 선택부(130)는 상기 축전지(210)의 개수에 따라 구현 가능한 옵션이다.
상기 축전지(210)에 복수개인 경우에 대해서 도 4를 더 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 4는 도 1의 전압 측정부의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 축전지(210)는 서로 용량이 다른 복수개로 구성될 수 있다. 즉, 상기 복수개의 축전지(210)는 각각 상기 제1 스위치(220)와 직렬로 연결되고 상기 제2 스위치(230)와 병렬로 연결될 수 있다. 상기 복수개의 축전지(210)에는 스위치의 변경을 통해 다른 축전지(210)를 선택할 수 있도록 하기 위해, 복수의 제3 스위치(212)가 직렬로 연결될 수 있다.
상기 축전지 선택부(130)는 상기 전류 측정부(120)에 의해 계산된 전류 값을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 상기 비교의 결과에 기초하여 상기 복수개의 축전지(210) 중 용량이 다른 축전지(210)를 선택할 수 있다.
구체적으로, 상기 축전지 선택부(130)는 상기 전류 측정부(120)에 의해 계산된 전류 값이 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 상기 복수개의 축전지(210) 각각에 직렬로 연결된 상기 제3 스위치(212)의 변경을 통해 상기 복수개의 축전지 중 용량이 상대적으로 낮은 축전지를 선택할 수 있다.
예를 들어, 3개의 축전지 A, B, C 각각은 '소', '중', '대'의 용량을 가진다고 가정한다. 이러한 경우, 상기 축전지 선택부(130)는 축전지 A에 충전된 전압에 근거하여 계산된 전류 값이 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 스위치 변경을 통해 '중'의 용량을 가지는 축전지 B를 선택할 수 있다. 상기 축전지 B에 충전된 전압에 근거하여 계산된 전류 값이 또 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 상기 축전지 선택부(130)는 스위치 변경을 통해 '대'의 용량을 가지는 축전지 C를 선택할 수 있다.
이와 같이, 상기 축전지 선택부(130)는 상기 축전지의 용량을 '소' -> '중' -> '대'의 순으로 선택을 반복할 수도 있지만, 이에 한정되지 않고 '중' -> '대' -> '소'의 순으로 선택을 반복할 수도 있고 '대' -> '중' -> '소'의 순으로 선택을 반복할 수 있는 등 다양한 실시가 가능하다.
상기 전압 측정부(110)는 상기 축전지 선택부(130)에 의해 선택된 축전지에 충전된 전압을 측정하고, 상기 전류 측정부(120)는 상기 선택된 축전지에 충전된 전압의 측정치에 기초하여 전류 값을 계산할 수 있다.
상기 제어부(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 장치(100), 즉 상기 전압 측정부(110), 상기 전류 측정부(120), 상기 축전지 선택부(130) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전류 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
여기서 설명하는 미세전류 측정 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 축전지(210)에 전류가 충전되면, 단계(520)에서 미세전류 측정 장치(100)의 전압 측정부(110)는 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 측정한다.
상기 단계(510)에서, 상기 축전지(210)에 입력 시그널의 전류를 충전하기 위해, 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)는 상기 축전지(210)와 직렬로 연결된 제1 스위치(220)에 온(ON) 신호를 인가하고 상기 축전지(210)와 병렬로 연결된 제2 스위치(230)에 오프(OFF) 신호를 인가할 수 있다.
또한, 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 측정하는 단계(520)는, 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)가 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 유지시키기 위해 상기 제1 스위치(220)에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하는 단계 이후에 상기 전압 측정부(110)의 ADC(240)에 의해 수행될 수 있다.
다음으로, 단계(530)에서 상기 미세전류 측정 장치(100)의 전류 측정부(120)는 상기 측정된 전압, 충전 진행 시간, 및 상기 축전지의 용량에 기초하여 전류 값을 계산한다.
다음으로, 단계(540)에서 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)는 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 방전시킨다. 이를 위해, 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)는 상기 제1 스위치(220)에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치(230)에 온(ON) 신호를 인가할 수 있다.
다음으로, 단계(550)에서 전류 측정을 종료할 것인지를 판단한다.
상기 판단 결과 전류 측정을 종료하는 경우(550의 "예" 방향), 본 실시예는 종료되고, 상기 판단 결과 전류 측정을 종료하지 않는 경우(550의 "아니오" 방향), 상기 단계(510)으로 리턴하여 상기의 단계들(510~550)을 반복한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전류 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
여기서 설명하는 미세전류 측정 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 단계(610)에서 상기 미세전류 측정 장치(100)의 축전지 선택부(130)는 복수개의 용량이 다른 축전지 중에서 하나의 축전지를 임의로 선택한다.
다음으로, 단계(620)에서 축전지(210)에 전류가 충전되면, 단계(630)에서 상기 미세전류 측정 장치(100)의 전압 측정부(110)는 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 측정한다.
상기 단계(620)에서, 상기 축전지(210)에 입력 시그널의 전류를 충전하기 위해, 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)는 상기 축전지(210)와 직렬로 연결된 제1 스위치(220)에 온(ON) 신호를 인가하고 상기 축전지(210)와 병렬로 연결된 제2 스위치(230)에 오프(OFF) 신호를 인가할 수 있다.
또한, 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 측정하는 단계(630)는, 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)가 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 유지시키기 위해 상기 제1 스위치(220)에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하는 단계 이후에 상기 전압 측정부(110)의 ADC(240)에 의해 수행될 수 있다.
다음으로, 단계(640)에서 상기 미세전류 측정 장치(100)의 전류 측정부(120)는 상기 측정된 전압, 충전 진행 시간, 및 상기 축전지의 용량에 기초하여 전류 값을 계산한다.
다음으로, 단계(650)에서 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)는 상기 전류 측정부(120)에 의해 계산된 전류 값을 미리 설정된 기준치와 비교한다.
상기 비교 결과 상기 전류 값이 상기 기준치보다 작으면(650의 "예" 방향), 단계(655)에서 상기 미세전류 측정 장치(100)의 축전지 선택부(130)는 용량이 낮은 축전지(210)로 스위치(제3 스위치, 212)를 변경한 후, 상기 단계(610)을 수행한다.
즉, 상기 미세전류 측정 장치(100)의 축전지 선택부(130)는 상기 복수개의 축전지(210) 각각에 직렬로 연결된 스위치(제3 스위치, 212)의 변경을 통해 상기 복수개의 축전지 중 용량이 상기 단계(610)에서 선택된 축전지(210)보다 상대적으로 낮은 축전지(210)를 선택할 수 있다.
반면에, 상기 비교 결과 상기 전류 값이 상기 기준치보다 크거나 같으면(650의 "아니오" 방향), 단계(660)에서 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)는 상기 축전지(210)에 충전된 전압을 방전시킨다. 이를 위해, 상기 미세전류 측정 장치(100)의 제어부(140)는 상기 제1 스위치(220)에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치(230)에 온(ON) 신호를 인가할 수 있다.
다음으로, 단계(670)에서 전류 측정을 종료할 것인지를 판단한다.
상기 판단 결과 전류 측정을 종료하는 경우(670의 "예" 방향), 본 실시예는 종료되고, 상기 판단 결과 전류 측정을 종료하지 않는 경우(670의 "아니오" 방향), 상기 단계(620)으로 리턴하여 상기의 단계들(620~670)을 반복한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
110: 전압 측정부
120: 전류 측정부
130: 축전지 선택부
140: 제어부
210: 축전지
220: 제1 스위치
230: 제2 스위치
240: ADC

Claims (13)

  1. 축전지에 충전된 전압을 측정하는 전압 측정부;
    상기 측정된 전압, 충전 진행 시간, 및 상기 축전지의 용량에 기초하여 전류 값을 계산하는 전류 측정부; 및
    상기 축전지가 서로 용량이 다른 복수개로 구성된 경우, 상기 계산된 전류 값을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 상기 비교의 결과에 기초하여 상기 복수개의 축전지 중 용량이 다른 축전지를 선택하는 축전지 선택부
    를 포함하고,
    상기 전압 측정부는
    상기 선택된 축전지에 충전된 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 측정부는
    적어도 하나의 축전지;
    상기 적어도 하나의 축전지와 직렬로 연결되는 제1 스위치; 및
    상기 적어도 하나의 축전지와 병렬로 연결되는 제2 스위치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 축전지는
    상기 제1 스위치가 온(ON)되고 상기 제2 스위치가 오프(OFF)되면, 상기 제1 스위치를 통해 입력된 시그널의 전류를 충전하고, 상기 제1 스위치가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치가 오프(OFF)되면 상기 축전지에 충전된 전압을 유지하며, 상기 제1 스위치가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치가 온(ON)되면 상기 축전지에 충전된 전압을 방전시키는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압 측정부는
    상기 제1 스위치가 오프(OFF)되고 상기 제2 스위치가 오프(OFF)되면 상기 축전지에 충전된 전압을 측정하는 ADC
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 축전지 선택부는
    상기 계산된 전류 값이 상기 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 상기 복수개의 축전지 각각에 직렬로 연결된 스위치의 변경을 통해 상기 복수개의 축전지 중 용량이 상대적으로 낮은 축전지를 선택하는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정부는
    상기 충전 진행 시간 동안 상기 측정된 전압의 변화량을 산출하고, 산출된 상기 전압의 변화량에 상기 축전지의 용량을 곱하여 상기 전류 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 장치.
  8. 미세전류 측정 장치의 전압 측정부가 축전지에 충전된 전압을 측정하는 단계;
    상기 미세전류 측정 장치의 전류 측정부가 상기 측정된 전압, 충전 진행 시간, 및 상기 축전지의 용량에 기초하여 전류 값을 계산하는 단계;
    상기 축전지가 서로 용량이 다른 복수개로 구성된 경우, 상기 미세전류 측정 장치의 축전지 선택부가 상기 계산된 전류 값을 미리 설정된 기준치와 비교하는 단계; 및
    상기 미세전류 측정 장치의 축전지 선택부가 상기 비교의 결과에 기초하여 상기 복수개의 축전지 중 용량이 다른 축전지를 선택하는 단계
    를 포함하고,
    상기 축전지에 충전된 전압을 측정하는 단계는
    상기 복수개의 축전지 중 용량이 다른 축전지를 선택하는 단계 이후에 선택된 다른 축전지를 대상으로 다시 수행되는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 미세전류 측정 장치의 제어부가 상기 축전지에 입력 시그널의 전류를 충전하기 위해, 상기 축전지와 직렬로 연결된 제1 스위치에 온(ON) 신호를 인가하고 상기 축전지와 병렬로 연결된 제2 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하는 단계; 및
    상기 미세전류 측정 장치의 제어부가 상기 축전지에 충전된 전압을 유지시키기 위해, 상기 제1 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 축전지에 충전된 전압을 측정하는 단계는
    상기 제1 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하는 단계 이후에 상기 전압 측정부의 ADC에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 축전지에 충전된 전압을 측정하는 단계 이후에,
    상기 미세전류 측정 장치의 제어부가 상기 축전지에 충전된 전압을 방전시키기 위해, 상기 제1 스위치에 오프(OFF) 신호를 인가하고 상기 제2 스위치에 온(ON) 신호를 인가하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 축전지 중 용량이 다른 축전지를 선택하는 단계는
    상기 계산된 전류 값이 상기 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 상기 복수개의 축전지 각각에 직렬로 연결된 스위치의 변경을 통해 상기 복수개의 축전지 중 용량이 상대적으로 낮은 축전지를 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 전류 값을 계산하는 단계는
    상기 충전 진행 시간 동안 상기 측정된 전압의 변화량을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 전압의 변화량에 상기 축전지의 용량을 곱하여 상기 전류 값을 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세전류 측정 방법.
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