KR102554225B1 - 3차원 자기장 측정 장치 및 자기장 매핑 시스템 - Google Patents

3차원 자기장 측정 장치 및 자기장 매핑 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 공간의 자기장 데이터를 장치의 이동 없이 실시간으로 측정할 수 있으며, 측정 영역의 확장 및 축소가 용이하고, 소형화 및 경량화를 이룰 수 있는 3차원 자기장 측정 장치 및 자기장 매핑 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치는 회로기판, 상기 회로기판에 실장되며 x축 및 y축 방향으로 일정 간격 이격되어 배열되는 복수개의 자기장 센서 및 상기 회로기판 상에 형성되는 z축 연결부를 포함하는 모듈을 포함하고, 적어도 두 개 이상의 상기 모듈이 상기 z축 연결부에 의해 z축 방향으로 분리 가능하게 연결되어, x축, y축, z축 자기장 측정이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

3차원 자기장 측정 장치 및 자기장 매핑 시스템{3D magnetic field measurement device and the magnetic field mapping system}
본 발명은 자기장 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모듈간의 결합을 통해 x축, y축 ,z축 각각의 자기장 측정이 가능한 3차원 자기장 측정 장치 및 자기장 매핑 시스템에 관한 것이다.
3차원 공간에서의 자기장 데이터를 측정하기 위해서 종래에는 도 1과 같이 한 개의 자기 센서와 한 개의 조종기로 구성된 측정 장치를 이용하여, 측정하는 점을 한 개씩 물리적으로 이동시켜가며 측정했다. 그러나 이러한 방법으로 3차원 공간의 자기장 데이터를 측정하는 것은, 물리적으로 장치를 이동시켜야 했기 때문에 측정 시간이 오래 걸렸으며, 이동 정확성이 떨어져 측정 신뢰성 및 정밀성을 담보할 수 없었고, 3차원 공간의 자기장을 실시간으로 측정할 수 없는 문제가 있었다.
또한, 종래에는 도 2와 같이 2차원 어레이 형태의 자기 센서를 포함하는 측정 장치를 이용하여 어레이 영역을 옮겨가며 3차원 공간의 자기장 데이터를 측정할 수 있었다. 그러나, 이러한 방법으로 3차원 공간의 자기장 데이터를 측정하는 것은, 일 점 측정보다 시간을 단축시킬 수 있었지만 여전히 장치를 옮겨가며 자기장 데이터를 측정해야하므로 측정 속도가 느리며, 이동 정확성이 떨어져 측정 신뢰성 및 정밀성을 담보할 수 없었고, 측정하는 면의 실시간 데이터를 확보할 수 있었지면, 그 외의 면 또는 공간의 실시간 데이터 측정은 어려운 어려움이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 3차원 공간의 자기장 데이터를 장치의 이동 없이 실시간으로 측정할 수 있으며, 측정 영역의 확장 및 축소가 용이하고, 소형화 및 경량화를 이룰 수 있는 3차원 자기장 측정 장치 및 자기장 매핑 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치는, 회로기판, 상기 회로기판에 실장되며 x축 및 y축 방향으로 일정 간격 이격되어 배열되는 복수개의 자기장 센서 및 상기 회로기판 상에 형성되는 z축 연결부를 포함하는 모듈을 포함하고, 적어도 두 개 이상의 상기 모듈이 상기 z축 연결부에 의해 z축 방향으로 분리 가능하게 연결되어, x축, y축, z축 자기장 측정이 가능한 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 z축 연결부는 상기 회로기판의 일면에 형성되는 제1 삽입부 및 상기 회로기판의 타면에 형성되며, 상기 제1 삽입부에 삽입되는 제1 돌출부를 포함할 수 있다.
더 나아가, 상기 z축 연결부는 서로 다른 상기 모듈들의 전원 및 신호를 전기적으로 연결할 수 있다.
더 나아가, 상기 모듈은 서로 다른 상기 모듈들을 x축 방향으로 연결하는 x축 연결부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 x축 연결부는 x축 양의 방향에 형성되는 제2 삽입부 및 x축 음의 방향에 형성되고 상기 제2 삽입부에 삽입되는 제2 돌출부를 포함할 수 있다,
더 바람직하게는, 상기 제2 돌출부가 상기 제2 삽입부에 삽입되면, 서로 다른 상기 모듈에 형성된 상기 회로기판이 x축 방향으로 이격된 공간 없이 밀착될 수 있다.
더 나아가, 상기 모듈은 서로 다른 상기 모듈들을 y축 방향으로 연결하는 y축 연결부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 y축 연결부는 y축 음의 방향에 형성되는 제3 삽입부 및 y축 양의 방향에 형성되고 상기 제3 삽입부에 삽입되는 제3 돌출부를 포함할 수 있다.
더 바람직하게는, 상기 제3 돌출부가 상기 제3 삽입부에 삽입되면, 서로 다른 상기 모듈에 형성된 상기 회로기판이 y축 방향으로 이격된 공간 없이 밀착될 수 있다.
더 나아가, 상기 회로기판에 형성되는 마이크로컨트롤러와 복수개의 상기 자기장 센서 사이에는 SPI 통신이 이루어지고, 서로 다른 모듈에 형성되는 상기 마이크로컨트롤러 사이에는 I2C 통신이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 자기장 매핑 시스템은, 회로기판, 상기 회로기판에 실장되며 x축 및 y축 방향으로 일정 간격 이격되어 배열되는 복수개의 자기장 센서 및 상기 회로기판 상에 형성되는 z축 연결부를 포함하는 모듈을 포함하고, 적어도 두 개 이상의 상기 모듈이 상기 z축 연결부에 의해 z축 방향으로 분리 가능하게 연결되어, x축, y축, z축 자기장 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 3차원 자기장 측정 장치 및 상기 3차원 자기장 측정 장치로부터 복수개의 상기 모듈의 자기장 데이터를 수신하여 실시간으로 3차원 자기장 그래프를 생성하는 출력 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 3차원 자기장 측정 장치는 복수개의 상기 모듈간 전원 및 신호가 전기적으로 연결되고, 상기 복수개의 상기 모듈 중 어느 하나와 연결되고, 상기 출력 장치와 연결되는 마스터 모듈을 더 포함할 수 있다.
더 나아가, 상기 출력 장치는 상기 3차원 자기장 측정 장치의 복수개의 상기 자기장 센서의 배열 간격 및 복수개의 상기 모듈간의 연결 간격을 기초로 복수개의 상기 자기장 센서의 공간정보를 설정하여 상기 3차원 자기장 그래프를 생성할 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치는, 장치를 이동시키지 않아도 장치의 현재 위치에서의 3차원 자기장 측정이 가능하며, 3차원 동시에 실시간 자기장 데이터 측정이 가능한 효과가 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치를 실시간 측정 능력을 인공지능 강화형 학습과 접목하여 자기장 제어 가능한 마이크로로봇의 자기장 제어 및 구동을 위한 최적의 조건을 도출해낼 수 있으며, 영구자석 및 전자석 기반 시스템의 자기장 특성평가 및 검수를 효율적으로 할 수 있고 이를 통해 자기장 시스템을 제작하는 업체는 보다 빠르고 정확하게 개발한 자기장 시스템의 성능을 평가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치는 종래의 유사 제품에 비하여 더 낮은 가격으로 제작이 가능하여, 기업 및 교육기관에서 자기장 제어 시스템 개발용 장치 또는 자기장 교육용 장치로 사용할 수 있다.
도 1은 종래의 모바일 매핑 시스템 정면도 및 측정 방법을 나타낸 간략 도면
도 2는 종래의 자기장 측정 기기 사시도 및 측정 방법을 나타낸 간략 도면
도 3은 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치 분해 정면도 및 결합 정면도
도 4는 본 발명에 따른 모듈 저면도
도 5는 본 발명에 따른 모듈 평면도
도 6은 본 발명에 따른 복수개의 모듈 분해 평면도
도 7은 본 발명에 따른 복수개의 모듈 결합 평면도
도 8은 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치 시스템 운용 블록 다이어그램
도 9는 본 발명에 따른 자기장 매핑 시스템 간략 구성도
도 10은 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치 실제 사진 및 3차원 자기장 세기 및 방향 데이터 그래프
도 11은 본 발명에 따른 전자석 기반 자기장 제어 시스템 특성 평가 실제 사진 및 3차원 자기장 세기 및 방향 데이터 그래프
도 12는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 자기장 매핑 시스템 자기장 데이터 송신 및 수신 순서도
도 13은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 마스터 모듈의 자기장 데이터 송신 및 수신 순서도
도 14는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 모듈의 자기장 데이터 송신 및 수신 순서도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서, 복수개의 모듈(100A, 100B, 100C)간의 연결은 결합 및 분해가 용이하게 이루어지는 것이 바람직하며, 볼트 체결, 용접과 같이 결합 및 분해에 추가 구성이나 장비가 필요한 결합은 이에 해당하지 않는다.
도 3 내지 4를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)는, 회로기판(110), 상기 회로기판(110)에 실장되며 x축 및 y축 방향으로 일정 간격 이격되어 배열되는 복수개의 자기장 센서(120) 및 상기 회로기판(110) 상에 형성되는 z축 연결부(130)를 포함하는 모듈(100A, 100B, 100C)을 포함하고, 적어도 두 개 이상의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)이 상기 z축 연결부(130)에 의해 z축 방향으로 분리 가능하게 연결되어, x축, y축, z축 자기장 측정이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
자기장을 감지하는 상기 자기장 센서(120)는 상기 회로기판(110) 상에 복수개가 실장되되, x축 및 y축으로 서로 일정 간격 이격되어 배열됨으로써, 하나의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)은 xy평면의 자기장 측정이 가능하고, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)는 상기 z축 연결부(130)에 의해서 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)이 z축 방향으로 연결되어 이루어짐으로써, 이동 없이 x, y, z 공간의 자기장 측정이 실시간으로 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)는, 장치를 이동시키지 않아도 장치의 현재 위치에서의 3차원 자기장 측정이 가능하며, 3차원 동시에 실시간 자기장 데이터 측정이 가능한 효과가 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)를 실시간 측정 능력을 인공지능 강화형 학습과 접목하여 자기장 제어 가능한 마이크로로봇의 자기장 제어 및 구동을 위한 최적의 조건을 도출해낼 수 있으며, 영구자석 및 전자석 기반 시스템의 자기장 특성평가 및 검수를 효율적으로 할 수 있고 이를 통해 자기장 시스템을 제작하는 업체는 보다 빠르고 정확하게 개발한 자기장 시스템의 성능을 평가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)는 종래의 유사 제품에 비하여 더 낮은 가격으로 제작이 가능하여, 기업 및 교육기관에서 자기장 제어 시스템 개발용 장치 또는 자기장 교육용 장치로 사용할 수 있다.
또한, 상기 z축 연결부(130)는 상기 회로기판(110)의 일면에 형성되는 제1 삽입부(131) 및 상기 회로기판(110)의 타면에 형성되며, 상기 제1 삽입부(131)에 삽입되는 제1 돌출부(132)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 z축 연결부(130)는 서로 다른 상기 모듈(100A, 100B, 100C)을 z축 방향으로 연결하는 구성으로, 상기 제1 돌출부(132)가 상기 제1 삽입부(131)에 삽입되어 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)이 z축 방향으로 적층된다.
상기 z축 연결부(130)가 상기 제1 삽입부(131) 및 상기 제1 돌출부(132)로 형성되면, 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)이 z축 방향으로 서로 연결될 때, 상기 모듈(100A, 100B, 100C) 간의 z축 방향 사이 거리를 최소화 할 수 있어, 더욱 조밀하게 z축에 형성된 자기장을 측정할 수 있어, 측정 신뢰도 및 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 z축 연결부(130)는 서로 다른 상기 모듈(100A, 100B, 100C)들의 전원 및 신호를 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 상기 z축 연결부(130)는 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)을 z축 방향으로 물리적인 연결을 할 뿐만 아니라 전기적 연결이 가능하여, 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)간에 전원 및 신호 전달이 가능하다.
도 5 내지 7을 참조하면, 상기 모듈(100A, 100B, 100C)은 서로 다른 상기 모듈(100A, 100B, 100C)들을 x축 방향으로 연결하는 x축 연결부(140)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 x축 연결부(140)를 통해서 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)은 서로 x축 방향으로 연장되어 연결될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)는 측정 범위에 따라서 상기 모듈(100A, 100B, 100C)을 이동시키지 않고, 상기 x축 연결부(140)를 통해 측정 범위를 x축 방향으로 확장시켜 실시간 자기장 데이터를 킬 수 있다. 이때, 상기 x축 연결부(140)는 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)을 x축 방향으로 물리적으로 연결할 뿐만 아니라 서로다른 상기 모듈(100A, 100B, 100C)의 전원 및 신호를 전기적으로 연결할 수도 있다.
이때, 상기 x축 연결부(140)는 x축 양의 방향에 형성되는 제2 삽입부(141) 및 x축 음의 방향에 형성되고 상기 제2 삽입부(141)에 삽입되는 제2 돌출부(142)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 삽입부(141)와 상기 제2 돌출부(142)는 단일개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)에 형성되며, 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)들이 상기 x축 연결부(140)에 의해서 x축 방향으로 연결되되, 상기 제2 삽입부(141)와 상기 제2 돌출부(142)의 끼움결합에 의해 연결되면, 사용자의 손이나 추가 장비 없이 상기 모듈(100A, 100B, 100C)의 위치가 지지되어 상기 모듈(100A, 100B, 100C)의 움직임에 의해 데이터 측정 신뢰도가 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 모듈(100A, 100B, 100C)과 모듈(100A, 100B, 100C) 사이의 거리가 일정 간격을 이루어 측정 간격 설정이 용이하여 측정 신뢰성을 높일 수 있다.
더 바람직하게는, 상기 제2 돌출부(142)가 상기 제2 삽입부(141)에 삽입되면, 서로 다른 상기 모듈(100A, 100B, 100C)에 형성된 상기 회로기판(110)이 x축 방향으로 이격된 공간 없이 밀착될 수 있다.
즉, 상기 제2 삽입부(141)상기 x축 연결부(140)에 의해 연결되는 상기 모듈(100A, 100B, 100C) 사이에 틈이 없도록 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)이 연결되면, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)의 내구성이 증가하고, 상기 x축 연결부(140)에 전달되는 피로도가 감소할 수 있으며, 각각의 상기 회로기판(110)에 실장된 복수개의 상기 자기장 센서(120)의 사이 거리를 최소화 하여 더욱 조밀한 간격으로 x축에 형성되는 자기장을 측정할 수 있다.
또한, 상기 모듈(100A, 100B, 100C)은 서로 다른 상기 모듈(100A, 100B, 100C)들을 y축 방향으로 연결하는 y축 연결부(150)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 y축 연결부(150)를 통해서 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)은 서로 y축 방향으로 연장되어 연결될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)는 측정 범위에 따라서 상기 모듈(100A, 100B, 100C)을 이동시키지 않고, 상기 y축 연결부(150)를 통해 측정 범위를 y축 방향으로 확장시켜 실시간 자기장 데이터를 킬 수 있다. 이때, 상기 y축 연결부(150)는 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)을 y축 방향으로 물리적으로 연결할 뿐만 아니라 서로 다른 상기 모듈(100A, 100B, 100C)의 전원 및 신호를 전기적으로 연결할 수도 있다.
이때, 상기 y축 연결부(150)는 y축 음의 방향에 형성되는 제3 삽입부(151) 및 y축 양의 방향에 형성되고 상기 제3 삽입부(151)에 삽입되는 제3 돌출부(152)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3 삽입부(151)와 상기 제3 돌출부(152)는 단일개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)에 형성되며, 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)들이 상기 y축 연결부(150)에 의해서 y축 방향으로 연결되되, 상기 제3 삽입부(151)와 상기 제3 돌출부(152)의 끼움결합에 의해 연결되면, 사용자의 손이나 추가 장비 없이 상기 모듈(100A, 100B, 100C)의 위치가 지지되어 상기 모듈(100A, 100B, 100C)의 움직임에 의해 데이터 측정 신뢰도가 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 모듈(100A, 100B, 100C)과 모듈(100A, 100B, 100C) 사이의 거리가 일정 간격을 이루어 측정 간격 설정이 용이하여 측정 신뢰성을 높일 수 있다.
더 바람직하게는, 상기 제3 돌출부(152)가 상기 제3 삽입부(151)에 삽입되면, 서로 다른 상기 모듈(100A, 100B, 100C)에 형성된 상기 회로기판(110)이 y축 방향으로 이격된 공간 없이 밀착될 수 있다.
즉, 상기 제3 삽입부(151)상기 y축 연결부(150)에 의해 연결되는 상기 모듈(100A, 100B, 100C) 사이에 틈이 없도록 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)이 연결되면, 본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)의 내구성이 증가하고, 상기 y축 연결부(150)에 전달되는 피로도가 감소할 수 있으며, 각각의 상기 회로기판(110)에 실장된 복수개의 상기 자기장 센서(120)의 사이 거리를 최소화 하여 더욱 조밀한 간격으로 y축에 형성되는 자기장을 측정할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 회로기판(110)에 형성되는 마이크로컨트롤러(MC)와 복수개의 상기 자기장 센서(120) 사이에는 SPI 통신이 이루어지고, 서로 다른 모듈(100A, 100B, 100C)에 형성되는 상기 마이크로컨트롤러(MC) 사이에는 I2C 통신이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 자기장 측정 장치(100)는 소형화 및 경량화를 이루기 위하여 물리적 및 전기적 연결개수를 최소화하기 위한 통신 프로토콜(communication protocol)의 선택이 매우 중요한데, 본 발명에서는 이러한 레고식 연결 시스템에 적합한 I2C protocol이 사용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 자기장 매핑 시스템(1000)은, 회로기판(110), 상기 회로기판(110)에 실장되며 x축 및 y축 방향으로 일정 간격 이격되어 배열되는 복수개의 자기장 센서(120) 및 상기 회로기판(110) 상에 형성되는 z축 연결부(130)를 포함하는 모듈(100A, 100B, 100C)을 포함하고, 적어도 두 개 이상의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)이 상기 z축 연결부(130)에 의해 z축 방향으로 분리 가능하게 연결되어, x축, y축, z축 자기장 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 3차원 자기장 측정 장치(100) 및 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)로부터 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)의 자기장 데이터를 수신하여 실시간으로 3차원 자기장 그래프를 생성하는 출력 장치(200)를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 자기장 매핑 시스템(1000)은, 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)는 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)의 조립 또는 분해를 통해 자기장 데이터를 얻고자 하는 영역의 사이즈 및 모양에 맞게 자기장을 측정하고, 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)에서 획득한 자기장 데이터를 통해 상기 출력 장치(200)가 자기장 매핑을 유연하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)는, 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)간 전원 및 신호가 전기적으로 연결되고, 상기 복수개의 상기 모듈100A, 100B, 100C) 중 어느 하나와 연결되고 상기 출력 장치(200)와 연결되는 마스터 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력 장치(200)는, 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)의 복수개의 상기 자기장 센서(120)의 배열 간격 및 복수개의 상기 모듈(100A, 100B, 100C)간의 연결 간격을 기초로 복수개의 상기 자기장 센서(120)의 공간정보를 설정하여 상기 3차원 자기장 그래프를 생성할 수 있다. 즉, 상기 출력 장치(200)는 상기 공간정보를 통해 복수개의 상기 자기장 센서(120)의 위치를 지정할 수 있고, 이를 기초로 3차원 공간의 자기장 그래프를 출력할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 자기장 매핑 시스템(1000)은, 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)가 3차원 자기장 데이터를 측정하고, 상기 출력 장치(200)에서 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)가 측정한 자기장 데이터를 이용하여 자기장의 세기 및 방향 데이터를 생성할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 자기장 매핑 시스템(1000)은, 전자석 기반 자기장 제어 시스템의 특성을 평가 할 수 있다. 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)가 자기장 제어 시스템의 일정 영역 내에서 서로 다른 위치에 배치되어 3차원 자기장을 측정하고, 상기 출력 장치(200)가 상기 3차원 자기장 측정 장치(100)에서 측정한 자기장 데이터를 3차원으로 출력하여 자기장 제어 시스템의 특성평가 및 검수가 가능하다.
도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 자기장 매핑 시스템(1000)의 자기장 데이터 송신 및 수신 단계를 설명하면, 1) 각 모듈 마다 주소가 생기며 주소 숫자가 각 모듈의 케이스에 물리적으로 부여된다. 사용자(user)는 모듈을 테이블화 시켜 배열 및 구성(configuration)한다. 2) 배열이 끝나면, 컴퓨터 소프트웨어가 복수개의 모듈 중 어느 하나와 연결된 마스터 모듈과 통신하며 그래프를 업데이트 한다. 3) 마스터 모듈은 각 모듈과 통신하며 데이터를 컴퓨터 소프트웨어에 저장한다. 4) 마스터 모듈이 모든 모듈에 데이터를 보내고 나면, 데이터가 그래프로 컴퓨터 화면에 그려진다. 이때, 복수개의 자기장 센서의 배열 간격 및 복수개의 모듈간의 연결 간격 등의 물리적 정보를 기초로 생성된 공간정보가 설정되어 각 센서마다의 위치를 알 수 있다. 5) 단계 3,4가 무한 반복하며 실시간으로 데이터를 얻을 수 있다.
도 13을 참조하여, 상기 마스터 모듈의 자기장 데이터 송신 및 수신 단계를 설명하면, 1) 마스터 모듈이 I2C 통신의 초기설정을 진행 한다. 2) 모듈의 숫자를 확인하고 각 모듈의 주소를 저장한다. 3) 모듈의 테이블 화를 위한 배열 및 구성을 위해 각 모듈의 주소를 출력 장치에 보낸다. 4) 이전에 획득한 주소로 각 모듈을 인터럽트하며 자기장 데이터를 저장한다. 5) 저장한 데이터로 그래프 업데이트를 위해 출력 장치와 통신한다. 6) 단계 4, 5가 반복된다.
도 14를 참조하여, 상기 모듈의 자기장 데이터 송신 및 수신 단계를 설명하면, 1) 각 모듈은 미리 지정된 고유 주소를 받는다. I2C 통신이 초기설정 및 시작된다. 2) 모듈은 인터럽트가 될 때까지 지속적으로 데이터를 얻고 업데이트한다. 3) 인터럽트되면 모듈은 데이터를 마스터 모듈로 보낸다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 자기장 매핑 시스템
100 : 3차원 자기장 측정 장치
100A, 100B, 100C : 모듈
110 : 회로기판 120 : 자기장 센서
130 : z축 연결부 131 : 제1 삽입부
132 : 제1 돌출부 140 : x축 연결부
141 : 제2 삽입부 142 : 제2 돌출부
150 : y축 연결부 151 : 제3 삽입부
152 : 제3 돌출부 MC : 마이크로컨트롤러
200 : 출력 장치

Claims (13)

  1. 회로기판 및 상기 회로기판에 실장되며 x축 및 y축 방향으로 일정 간격 이격되어 배열되는 복수개의 자기장 센서를 포함하는 모듈을 포함하며,
    상기 모듈은,
    상기 회로기판 상에 형성되는 z축 연결부;
    서로 다른 상기 모듈들을 x축 방향으로 연결하며 x축 양의 방향에 형성되는 제2 삽입부 및 x축 음의 방향에 형성되고 상기 제2 삽입부에 삽입 및 끼워맞춤 되는 제2 돌출부를 가지는 x축 연결부; 및
    서로 다른 상기 모듈들을 y축 방향으로 연결하며 y축 음의 방향에 형성되는 제3 삽입부 및 y축 양의 방향에 형성되고 상기 제3 삽입부에 삽입 및 끼워맞춤 되는 제3 돌출부를 가지는 y축 연결부;를 포함하고,
    적어도 두 개 이상의 상기 모듈이 상기 z축 연결부에 의해 z축 방향으로 분리 가능하게 연결되어, x축, y축, z축 자기장 측정이 가능하며,
    상기 제2 돌출부가 상기 제2 삽입부에 삽입되면, 서로 다른 상기 모듈에 형성된 상기 회로기판이 x축 방향으로 이격된 공간 없이 밀착되고, 상기 제3 돌출부가 상기 제3 삽입부에 삽입되면, 서로 다른 상기 모듈에 형성된 상기 회로기판이 y축 방향으로 이격된 공간 없이 밀착되는 것을 특징으로 하는 3차원 자기장 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 z축 연결부는,
    상기 회로기판의 일면에 형성되는 제1 삽입부; 및
    상기 회로기판의 타면에 형성되며, 상기 제1 삽입부에 삽입되는 제1 돌출부;
    를 포함하는 3차원 자기장 측정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 z축 연결부는,
    서로 다른 상기 모듈들의 전원 및 신호를 전기적으로 연결하는 3차원 자기장 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 회로기판에 형성되는 마이크로컨트롤러와 복수개의 상기 자기장 센서 사이에는 SPI 통신이 이루어지고,
    서로 다른 모듈에 형성되는 상기 마이크로컨트롤러 사이에는 I2C 통신이 이루어지는 3차원 자기장 측정 장치.
  11. 제1항의 3차원 자기장 측정 장치; 및
    상기 3차원 자기장 측정 장치로부터 복수개의 상기 모듈의 자기장 데이터를 수신하여 실시간으로 3차원 자기장 그래프를 생성하는 출력 장치;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장 매핑 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 3차원 자기장 측정 장치는,
    복수개의 상기 모듈간 전원 및 신호가 전기적으로 연결되고,
    상기 복수개의 상기 모듈 중 어느 하나와 연결되고, 상기 출력 장치와 연결되는 마스터 모듈;
    을 더 포함하는 자기장 매핑 시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 출력 장치는,
    상기 3차원 자기장 측정 장치의 복수개의 상기 자기장 센서의 배열 간격 및 복수개의 상기 모듈간의 연결 간격을 기초로 복수개의 상기 자기장 센서의 공간정보를 설정하여 상기 3차원 자기장 그래프를 생성하는 자기장 매핑 시스템.
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