KR102616885B1 - 무전원 디지털 지시계 - Google Patents

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KR102616885B1
KR102616885B1 KR1020230167589A KR20230167589A KR102616885B1 KR 102616885 B1 KR102616885 B1 KR 102616885B1 KR 1020230167589 A KR1020230167589 A KR 1020230167589A KR 20230167589 A KR20230167589 A KR 20230167589A KR 102616885 B1 KR102616885 B1 KR 102616885B1
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윤희복
이상율
김태우
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주식회사 미래이앤아이
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Abstract

본 발명의 일실시예는 전원으로부터 2선식 루프 배선을 통해 4~20mA DC를 공급받아 작동하는 트랜스미터가 감지한 센싱값을 표시하는 무전원 디지털 지시계로서, 별도의 전원공급 없이 상기 트랜스미터의 출력전류의 일부 전류를 입력받아 작동하되, 상기 트랜스미터의 출력전류인 현재의 센싱값과 이전의 센싱값을 비교하여 서로 동일하면 제1 신호를 출력하고 서로 다르면 제2 신호를 출력하는 비교부; 상기 제1 신호가 입력되면 전원 소모를 차단하도록 제1 경로로 선택하고, 상기 제2 신호가 입력되면 상기 현재의 센싱값의 표시를 위해 상기 트랜스미터의 출력전류를 전달하는 제2 경로를 선택하는 스위치부; 상기 제2 신호를 입력받은 상기 스위치부에 의해 상기 트랜스미터의 출력전류를 공급받아 변환하여 전원을 출력하는 전원생성부; 상기 전원생성부로부터 출력된 전원을 받아 상기 현재의 센싱값을 계산하는 마이크로 컨트롤러; 및 상기 마이크로 컨트롤러로부터 계산된 현재의 센싱값을 디지털로 표시하 디지털 종이 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무전원 디지털 지시계를 제공한다.

Description

무전원 디지털 지시계{Unpowered Digital Indicators}
본 발명은 무전원 디지털 지시계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무전원 2선식 다기능 디지털 지시계에 관한 것이다.
일반적으로 4~20mA DC 전류로 작동되는 센서를 사용하는 장치산업 현장이 많다. 전원으로부터 원거리 현장에 설치되는 이러한 센서는 단 2가닥의 선으로 상기 전류를 공급받을 뿐만 아니라 정보를 센싱하여 전송할 수 있다. 즉 센서는 이러한 2선식 배선으로 PC 또는 PLC(Programmable Logic Controller) 등에 연결되어 현장값(센싱값)을 모니터링하고 있다.
도 1은 지시계가 없는 트랜스미터가 설치된 현장 사진이다. 도 2는 지시계가 내장된 트랜스미터가 설치된 현장 사진이다.
이러한 2가닥의 선으로 센싱과 전송을 동시에 구현할 수 있는 센서를 트랜스미터라고 하며, 유량, 압력, 레벨, 온도 등의 트랜스미터가 있다. 이 트랜스미터들은 24V DC가 실려있는 4~20mA DC 루프전류를 공급받으며, 현장에서 별도의 전원이 없이 사용할 수 있고, 원 거리 전송도 될 수 있어 장치산업에 많이 사용되고 있다. 산업 현장에서 사용되는 트랜스미터들은 전술한 바와 같이 다양한 물리적, 화학적 변수를 측정하며, 이러한 측정된 값을 사용자에게 명확하게 보여주는 장치가 지시계(indicator)이다. 그러나 장치산업의 현장에 따라, 전원공급이 원활하지 않아, 눈금 메터계를 사용하거나, 센서와 지시계 일체형 제품을 설치 하는 곳이 있다. 그러나, 눈금 메터계(아날로그 지시계)는 정확도와 유지관리 통신 측면에서 불리하고, 일체형 제품은 가격도 비싸고, 교체하려면 현장 공정을 셧다운한 다음 교체해야 하는 등의 여러가지 문제가 있다. 따라서 산업현장에서는 손쉽게 교체가 가능하고 정확도와 유지보수 및 통신 등 장점을 가진 디지털 지시계로 교체하되, 전원공급이 원활하지 않은 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 디지털 지시계가 요청된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 전원 없이 필요한 경우에만 선택적으로 트랜스미터에 공급되는 2선식 루프전류를 사용함으로써 소비전력을 최소화하는 무전원 디지털 지시계를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기설 제어반에 설치 가능한 무전원 2선식 다기능 디지털 지시계를 제공하는 것이다.본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 전원으로부터 2선식 루프 배선을 통해 4~20mA DC를 공급받아 작동하는 트랜스미터가 감지한 센싱값을 표시하는 무전원 디지털 지시계로서, 별도의 전원공급 없이 상기 트랜스미터의 출력전류의 일부 전류를 입력받아 작동하되, 상기 트랜스미터의 출력전류인 현재의 센싱값과 이전의 센싱값을 비교하여 서로 동일하면 제1 신호를 출력하고 서로 다르면 제2 신호를 출력하는 비교부; 상기 비교부로부터의 상기 제1 신호가 입력되면 전원 소모를 차단하도록 제1 경로로 선택하고, 상기 제2 신호가 입력되면 상기 현재의 센싱값의 표시를 위해 상기 트랜스미터의 출력전류를 전달하는 제2 경로를 선택하는 스위치부; 상기 제2 신호를 입력받은 상기 스위치부에 의해 상기 트랜스미터의 출력전류를 공급받아 변환하여 전원을 출력하는 전원생성부; 상기 전원생성부로부터 출력된 전원을 받아 상기 현재의 센싱값을 계산하는 마이크로 컨트롤러; 및 상기 마이크로 컨트롤러로부터 계산된 현재의 센싱값을 디지털로 표시하되, 표시한 후에는 전원 소비 없이 표시를 유지하는 디지털 종이 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무전원 디지털 지시계를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스위치부는 상기 제1 신호가 입력되면 상기 제1 경로로서 상기 트랜스미터의 출력전류의 일부 전류를 상기 2선식 루프 배선으로 회귀시키도록 연결하거나 접지시키는 경로를 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 전원생성부는, 상기 제2 신호에 의해 상기 스위치부로부터 상기 트랜스미터의 출력전류를 공급받아 증폭하는 증폭부; 및 상기 증폭부로부터의 전류를 DC로 변환하는 A/D 컨버터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 비교부에 4~20mA DC가 입력되고, 상기 전원생성부는 상기 제2 신호에 의해 상기 스위치부로부터 상기 트랜스미터의 출력전류를 공급받아 2.0V ~ 2.5V전원을 생성하여 상기 마이크로 컨트롤러에 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러와 소통하며 상기 센싱값 표시에 필요한 데이터를 저장하고, 표시정보로서 저장된 상기 이전의 센싱값을 상기 비교부에 제공하며, 상기 디지털 종이 디스플레이에 표시될 현재의 센싱값에 의해 상기 표시정보를 업데이트하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 저장부는 상기 현재의 센싱값에 의해 상기 표시정보를 업데이트 한 후, 상기 표시정보를 상기 비교부에 제공하고, 상기 비교부는 상기 제1 신호를 출력하여 상기 스위치부가 상기 제1 경로를 선택함으로써, 후속 전원 소비를 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무전원 디지털 지시계는 상기 트랜스미터와 직렬연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 별도의 전원 없이 트랜스미터에 공급되는 2선식 루프전류를 사용하여 전원공급이 원활하지 않은 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있는 무전원 디지털 지시계를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 트랜스미터에 공급되는 2선식 루프전류를 일부 사용하되 현재의 센싱값이 이전의 센싱값과 다른 경우에만 디지털 종이 디스플레이에 표시함으로써 소비전력를 극히 작게 하므로 전원공급이 원활하지 않은 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있는 무전원 디지털 지시계를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기설 제어반에 설치 가능한 무전원 2선식 다기능 디지털 지시계를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 지시계가 없는 트랜스미터가 설치된 현장 사진이다.
도 2는 지시계가 내장된 트랜스미터가 설치된 현장 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무전원 디지털 지시계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 3에 도시된 무전원 디지털 지시계의 입력 및 출력의 일 예를 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 무전원 디지털 지시계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 비교부의 회로의 일 예를 나타낸다.
도 7은 도 5 및 도 6에서 설명된 무전원 디지털 지시계의 소비전력을 테스트를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무전원 디지털 지시계를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 3에 도시된 무전원 디지털 지시계의 입력 및 출력의 일 예를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 2선식 루프전류를 트랜스미터에 공급하는 시스템에서 무전원 디지털 지시계(200)가 루프전류를 공급하는 배선을 통해 트랜스미터(100)에 연결되어 측정값(센싱값)을 표시하는 구성이 나타나 있다. 즉 트랜스미터(100)는 전원으로부터 2선식 배선을 통해 4~20mA DC를 공급받아 압력, 온도, 레벨 등 물리적 또는 화학적 값을 센싱할 수 있다. 본 실시예의 무전원 디지털 지시계(200)는 별도의 전원공급을 받지 않고 2선식 루프전류 또는 전원을 일부 사용하여 트랜스미터(100)가 감지한 센싱값을 표시할 수 있다.
무전원 디지털 지시계(200)는 2선식 전원 루프 상에서 트랜스미터(100)와 직렬연결될 수 있다. 트랜스미터(100)의 출력측에 무전원 디지털 지시계(200)의 입력단이 연결되고, 무전원 디지털 지시계(200)의 출력단이 전원에 연결될 수 있다. 트랜스미터(100)의 전류 출력은 측정값을 나타내므로, 무전원 디지털 지시계(200)가 트랜스미터(100)의 전류 출력에 영향을 미치면 측정값이 왜곡될 수 있다. 따라서 무전원 디지털 지시계(200)는 트랜스미터(100)의 전류 출력에 영향을 미치지 않는, 또는 영향을 극히 작게 하는 방식으로 연결되어야 한다. 본 실시예에서는 무전원 디지털 지시계(200)의 내부 저항은 트랜스미터(100)의 전류 출력에 영향을 미치지 않으면서, 무전원 디지털 지시계(200)에 필요한 전압을 제공할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 무전원 디지털 지시계(200)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
무전원 디지털 지시계(200)는 별도의 전원공급 없이 트랜스미터(100)의 출력전류의 일부 전류를 입력받아 작동하되, 비교부(210), 스위치부(220), 전원생성부(230,240), 마이크로 컨트롤러(250), 디지털 종이 디스플레이(260) 및 저장부(270)를 포함할 수 있다.
도 5에서 4-20mA DC INPUT은 트랜스미터(100)로부터 오는 표준 산업용 전류 루프 신호일 수 있다. 트랜스미터(100)는 온도, 유량, 수위 등 물리적 또는 화학적 조건을 측정하고 그 값을 4-20mA의 전류 신호로 변환하여 전송할 수 있다. 4mA는 일반적으로 측정 범위의 최소값을 나타내며, 20mA는 최대값을 나타낸다. 도 5에서 2.5V는 시스템에서 필요한 참조 전압을 나타낼 수 있다. 비교부(210)나 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 올바르게 작동하기 위해 안정적인 참조 전압이 필요할 수 있다.
무전원 디지털 지시계(200)의 각 구성은 모두 초저전력 부품으로 구비될 수 있으며, 내부 전원전압을 3.3V 가 아닌 2.0V ~ 2.5V 로 하도록 설계될 수 있다.
비교부(210)는 트랜스미터(100)로부터의 신호(출력전류)를 받아서 설정된 기준값이나 이전 측정값과 비교할 수 있다. 이를 통해 신호가 특정 임계값 내에 있는지 확인하고, 필요한 조치를 취할 수 있다. 비교부(210)는 별도의 전원공급 없이 트랜스미터(100)의 출력전류, 즉 4 ~ 20mA의 출력전류 중 일부 전류를 받아 작동할 수 있다. 비교부(210)는 트랜스미터(100)의 출력전류인 현재의 센싱값과 이전의 센싱값을 비교하여 서로 동일하면 제1 신호를 출력하고 서로 다르면 제2 신호를 출력할 수 있다. 비교부(210)에 대해서는 더 후술된다. 비교부(210)는 이러한 일부 전류 내지 전력의 사용으로 인해 트랜스미터(100)의 센싱값 측정에 영향을 차단하도록 일부 전류를 설정값 이하로 제한할 수 있다.
스위치부(220)는 비교부(210)로부터의 제1 신호가 입력되면 전원 소모를 차단하도록 제1 경로로 선택하고, 제2 신호가 입력되면 현재의 센싱값의 표시를 위해 트랜스미터(100)의 출력전류를 전달하는 제2 경로를 선택할 수 있다. 예를 들어, 스위치부(220)는 비교부(210)에 의해 제어될 수 있다. 입력된 전류 또는 전압이 설정된 범위 또는 이전에 표시된 센싱값과 동일할 경우 스위치는 2선식 루프 회로로 연결되어 전류 소모를 최소화할 수 있다. 만약 범위를 벗어나거나 이전에 표시된 센싱값과 다른 경우, 스위치는 디지털 종이 디스플레이(260)가 표시하도록 경로를 변경할 수 있다. 스위치부(220)는 제1 신호가 입력되면 트랜스미터(100)의 출력전류의 일부 전류를 2선식 루프 배선으로 회귀시키도록 연결하거나 접지시키는 경로(제1 경로)를 선택할 수 있다.
전원생성부(230,240)는 제2 신호를 입력받은 스위치부(220)에 의해 트랜스미터(100)의 출력전류를 공급받아 변환하여 자체 사용을 위한 전원을 출력할 수 있다. 즉, 전원생성부(230,240)는 4 ~ 20mA 입력을 받아서 자체 구동을 위한 2.0V ~ 2.5V전원을 생성하는 내부 전원부의 일 예로서 작동할 수 있다. 이러한 내부 전원부는 소모전류가 거의 0mA 에 가깝게 설계될 수 있다.
전원생성부(230,240)는 트랜스미터(100)의 출력전류 일부를 사용하여 자체 동작 전원전압을 생성할 수 있다. 전원생성부(230,240)는 트랜스미터(100)의 출력전류 4 ~ 20mA 의 일부를 공급받아 증폭하는 증폭부(230)와 증폭부(230)로부터의 전류를 DC로 변환하는 A/D 컨버터(240)를 포함할 수 있다. A/D 컨버터(240)는 트랜스미터(100)로부터의 아날로그 전류 신호를 14비트 디지털 값으로 변환하여 마이크로 컨트롤러가 처리할 수 있게 할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(250)는 변환된 디지털 신호를 처리하고 계산한다. 마이크로 컨트롤러는 또한 디지털 종이 디스플레이(260)를 제어하고, 필요한 경우 저장부에 데이터를 저장할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(250)는 전원생성부(230,240)로부터의 전류를 공급받아 트랜스미터(100)가 감지한 현재의 센싱값을 계산할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(250)는 고성능의 32 Bit ARM Core MCU 를 적용하고, 자체 소비전류가 수백 uA 이하이다.
디지털 종이 디스플레이(260)는 마이크로 컨트롤러(250)로부터 계산된 현재의 센싱값을 받아 디지털로 표시하되, 표시한 후에는 전원 소비 없이 표시를 유지할 수 있다. 디지털 종이 디스플레이(260)는 전자 잉크 또는 전자 페이퍼 (e-Paper) 기술을 사용하여 종이처럼 읽기에 편안하고 전력 소비가 매우 낮은 디스플레이다. 예를 들어, 디지털 종이 디스플레이(260)는 수많은 초미세 마이크로캡슐을 포함하고 각 마이크로캡슐에는 양전하를 띠는 흰색 입자와 음전하를 띠는 검은색 입자가 들어 있다. 마이크로 컨트롤러로부터 받은 신호에 따라, 디지털 종이 디스플레이(260)의 각 픽셀에 전기장이 적용된다. 전기장의 극성에 따라 흰색 또는 검은색 입자가 마이크로캡슐의 전면으로 이동하여 표시된다. 전기장에 의해 이동된 입자들이 디스플레이 표면에 고정되어, 텍스트나 이미지를 형성한다. 이 과정은 픽셀별로 이루어지며, 디스플레이 전체에 걸쳐 이미지나 텍스트를 형성할 수 있다. 입자들이 전면에 위치한 후에는 전기장이 제거되어도 그 위치를 유지한다. 디지털 종이 디스플레이(260)는 이미지 또는 텍스트를 형성한 후에는 해당 상태를 유지하기 위해 추가적인 전력이 필요하지 않다. 즉, 전술된 비교부(210)로부터의 제2 신호가 발생된 경우에만 새로운 정보(현재 센싱값)를 표시할 때만 전력을 소비하고, 한번 표시된 센싱값은 전력 공급 없이도 유지된다. 새로운 정보를 표시하려면, 마이크로 컨트롤러가 새로운 전기장을 적용하여 입자들의 위치를 변경하며. 이 과정에서만 전력이 소모된다. 디지털 종이 디스플레이(260)는 낮은 전력 소비와 햇빛 아래에서도 뛰어난 가독성을 가진다.
저장부(270)(EEPROM)는 전자적으로 지울 수 있는 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리로, 시스템 설정이나 측정값 같은 중요 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다. 저장부(270)는 마이크로 컨트롤러(250)와 소통하며 센싱값 표시에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부는 표시정보로서 저장된 이전의 센싱값을 비교부(210)에 제공하며, 디지털 종이 디스플레이(260)에 표시될 현재의 센싱값에 의해 표시정보를 업데이트할 수 있다. 저장부는 현재의 센싱값에 의해 표시정보를 업데이트 한 후, 표시정보를 비교부(210)에 제공하고, 비교부(210)는 제1 신호를 출력하여 스위치부(220)가 제1 경로를 선택함으로써, 후속 전원 소비를 차단할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 비교부(210)의 회로의 일 예를 나타낸다.
비교부(210) 회로는 기본적으로 두 입력 전압을 비교하고, 한 입력이 다른 입력보다 높거나 낮은지에 따라 출력 전압을 조정할 수 있다. 비교부(210) 회로는 연산 증폭기를 사용하여 구성할 수 있다. 도 6에는 비교부(210)의 회로의 일 예로 윈도우 비교기가 예시되어 있다. V1은 저장부로부터 입력되는 이전의 센싱값을 나타내는 전압이고, V2는 현재 센싱값을 나타내는 트랜스미터의 출력전압일 수 있다. 두개의 연산증폭기, 즉 제1 비교기 및 제2 비교기에 각각 V1, V2가 입력된다. V2가 실질적으로 V1과 동일한 경우, 또는 설정된 값a에 대해 V1-a < V2 < V1+a 인 경우 제1 비교기 및 제2 비교기의 출력은 낮은 상태가 되어 다이오드 D1, D2는 역방향 바이어스가 되고 Vout은 0으로 유지된다. 반대로 V1-a > V2 또는 V2 > V1+a 인 경우 제1 비교기 또는 제2 비교기는 높은 상태가 되고 다이오드 D1, D2는 순방향 바이어스가 되고 Vout은 높은 출력(Vh)이 된다. Vout = 0 가 스위치부(220)에 입력되면 이전 센싱값과 현재 센싱값이 동일 범위에 있는 경우이므로 스위치부(220)는 경로 1를 선택하여 무전원 디지털 지시계의 후속 과정으로 전원공급을 하지 않음으로써 전력 소비를 최소화 하고 디지털 종이 디스플레이(260)는 이전의 센싱값의 표시상태를 계속 유지한다. Vout = Vh 가 스위치부(220)에 입력되면 이전 센싱값과 현재 센싱값이 동일 범위에 있지 않은 경우이므로 스위치부(220)는 트랜스미터의 출력전류를 공급하는 경로 2를 선택하여 전원생성부-마이크로 컨트롤러(250)를 통해 디지털 종이 디스플레이(260)에 현재의 센싱값을 표시한다. 현재의 센싱값이 저장부에 업데이트되고 저장부로부터 현재의 센싱값이 V1으로 비교기에 제공됨으로써 스위치부(220)는 다시 제1 신호를 출력하여 후속되는 전력소비를 차단하게 된다.
본 실시예의 무전원 디지털 지시계(200)의 입력 단자에 입력된 4-20mA의 전류 신호는 2.0V~2.5V 자체 구동전원으로 변환될 수 있다. 무전원 디지털 지시계(200)는 루프전류의 전압 강하를 사용하여 작동할 수 있다. 따라서, 무전원 디지털 지시계(200)는 별도의 전원 공급 없이 루프전류를 사용하여 작동할 수 있다. 이러한 구조는 무전원 디지털 지시계(200)에 별도의 전원 공급이 필요하지 않고, 루프전류의 전압 강하를 사용하여 작동하기 때문에, 유지 보수 및 설치가 간편하다는 장점이 있다.
특히, 본 실시예의 무전원 디지털 지시계는 이전의 센싱값과 현재의 센싱값이 다른 경우에만 전력을 소비하여 표시하도록 함으로써 전원공급이 원활하지 않은 환경에서도 작동할 수 있는 초저소비전력으로 작동할 수 있다.
도 7은 도 5 및 도 6에서 설명된 무전원 디지털 지시계의 소비전력을 테스트를 설명하기 위한 도면이다.
디지털 멀티메터의 전류가 4mA 근처 및 20mA 근처가 되게 저항값을 적절하게 선택하게 연결하고, DC 24V 전원을 공급하면 저항을 지나 지시계로 전류가 흐르게 된다. 전류가 흐르면 전압측정용 디지털 멀티메터에 전압이 표시되고 아래의 계산 공식에 의해 무전원 디지털 지시계(200)의 소비전력을 계산하여 목표에 부합함을 확인하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
트랜스미터(100)
무전원 디지털 지시계(200)
비교부(210)
스위치부(220)
전원생성부(230,240)
증폭부(230)
A/D 컨버터(240)
마이크로 컨트롤러(250)
디지털 종이 디스플레이(260)
저장부(270)

Claims (7)

  1. 전원으로부터 2선식 루프 배선을 통해 4~20mA DC를 공급받아 작동하는 트랜스미터가 감지한 센싱값을 표시하는 무전원 디지털 지시계로서,
    별도의 전원공급 없이 상기 트랜스미터의 출력전류의 일부 전류를 입력받아 작동하되, 상기 트랜스미터의 출력전류인 현재의 센싱값과 이전의 센싱값을 비교하여 서로 동일하면 제1 신호를 출력하고 서로 다르면 제2 신호를 출력하는 비교부;
    상기 비교부로부터의 상기 제1 신호가 입력되면 전원 소모를 차단하도록 제1 경로로 선택하고, 상기 제2 신호가 입력되면 상기 현재의 센싱값의 표시를 위해 상기 트랜스미터의 출력전류를 전달하는 제2 경로를 선택하는 스위치부;
    상기 제2 신호를 입력받은 상기 스위치부에 의해 상기 트랜스미터의 출력전류를 공급받아 변환하여 전원을 출력하는 전원생성부;
    상기 전원생성부로부터 출력된 전원을 받아 상기 현재의 센싱값을 계산하는 마이크로 컨트롤러; 및
    상기 마이크로 컨트롤러로부터 계산된 현재의 센싱값을 디지털로 표시하되, 표시한 후에는 전원 소비 없이 표시를 유지하는 디지털 종이 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무전원 디지털 지시계.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 제1 신호가 입력되면 상기 제1 경로로서 상기 트랜스미터의 출력전류의 일부 전류를 상기 2선식 루프 배선으로 회귀시키도록 연결하거나 접지시키는 경로를 선택하는 것을 특징으로 하는, 무전원 디지털 지시계.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전원생성부는,
    상기 제2 신호에 의해 상기 스위치부로부터 상기 트랜스미터의 출력전류를 공급받아 증폭하는 증폭부; 및
    상기 증폭부로부터의 전류를 DC로 변환하는 A/D 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무전원 디지털 지시계.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 비교부에 4~20mA DC가 입력되고,
    상기 전원생성부는 상기 제2 신호에 의해 상기 스위치부로부터 상기 트랜스미터의 출력전류를 공급받아 2.0V ~ 2.5V전원을 생성하여 상기 마이크로 컨트롤러에 공급하는 것을 특징으로 하는, 무전원 디지털 지시계.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러와 소통하며 상기 센싱값 표시에 필요한 데이터를 저장하고, 표시정보로서 저장된 상기 이전의 센싱값을 상기 비교부에 제공하며, 상기 디지털 종이 디스플레이에 표시될 현재의 센싱값에 의해 상기 표시정보를 업데이트하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무전원 디지털 지시계.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 저장부는 상기 현재의 센싱값에 의해 상기 표시정보를 업데이트 한 후, 상기 표시정보를 상기 비교부에 제공하고,
    상기 비교부는 상기 제1 신호를 출력하여 상기 스위치부가 상기 제1 경로를 선택함으로써, 후속 전원 소비를 차단하는 것을 특징으로 하는, 무전원 디지털 지시계.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 무전원 디지털 지시계는 상기 트랜스미터와 직렬연결된 것을 특징으로 하는 무전원 디지털 지시계.
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