KR200401691Y1 - 디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식 전송기 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 2선 방식의 전송기에 관한 것으로서, 마이크로 프로세서의 제어에 의해서 2선 방식에 전송기의 소비전류인 4mA 이내에서 하나의 몸체에 동일한 신호선으로 온도, 습도센서 데이터를 출력하는 디지털 복합 센서를 사용하는 2선 방식의 온도, 습도 전송기에서 센서의 측정값을 디지털 값으로 표시하는 지시부를 구동시키고, 하나의 디지털 복합 센서 사용하여 온도, 습도 센서의 측정값을 서로 분리하고 독립적으로 2선 방식의 4-20mA로 출력 시킨다.

따라서, 본 고안은 기존의 온도,습도 각각의 회로와 센서를 사용하여 4∼20mA 신호 전송 전류를 발생 시키던 2 선 방식 전송기에서 하나의 중앙 처리 장치와 하나의 몸체에서 하나의 온도,습도 디지털 신호를 출력하는 센서를 이용하기 때문에 제소자가 온도,습도 센서 각각의 회로를 구성치 않고 각각 분리된 2선 방식의 전송기를 제작이 가능하며, 센서원가 절감 및 조정 시간절약이 가능하여, 현장에서 습도,온도 센서의 측정값을 손쉽게 확인할 수 있음은 물론, 중앙처리 장치를 이용하여 전송기의 변수를 손쉽게 변경, 저장할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식 전송기{ Transmitter for 2 wire }

본 고안은 온,습도 2선 방식의 전송기 관한 것이다.

보다 상세하게는 2선 방식의 전송기에 온,습도 디지털 복합 센서를 사용하여 제조자가 온,습도 각각의 센서를 사용하여 이에 대응하는 2선 방식 전송기 회로를 구성치 않고 하나의 몸체로 구성된 디지털 복합 센서를 사용하고 단일 중앙처리장치를 사용하여 온도,습도 센서 측정값을 손쉽게 온도,습도 독립된 2선 방식와 4∼20mA의 전류 값으로 전송할 수 있도록 하는 현장 지시부를 적용한 전송기에 관한 것이다.

일반적으로 전송기는 측정하고자 하는 프로세서의 물리적인 량(온도, 습도 등)을 센서와 A/D 변환(Analog to Digital Conversion) 기능을 갖는 센서 입력부를 통하여 디지털 값으로 입력 받고, 입력된 디지털 값을 4∼20mA의 전류 값으로 수치적으로 변환한 후 D/A변환(Digital to Analog Conversion) 기능을 갖는 마이크로 프로세서 출력 회로부를 통하여 2선 방식의 4∼20mA의 전류 값으로 출력하여 외부의 제어장치 등에 전송하는 장비이다.

즉, 전송기는 내장된 마이크로 프로세서를 중심으로 하며, 센서의 신호를 디지털로 입력하여 프로세스값으로 변환하는 기능, 프로세스값을 4∼20mA로 출력하기 위해 수치적으로 변환하는 기능, 수치적으로 변환된 값을 실제적으로 2선 방식의 4∼20mA의 아날로그 값으로 출력하는 정전류의 출력기능 등을 수행하는 것이다.

이와 같은 종래의 온도, 습도 전송기는 대부분 2선 방식을 사용하고 있고, 전송기 내부에서 사용되는 최대 소비전류는 4mA이고, 4∼20mA(0-100%)의 전류는 센서를 통해 측정한 값의 신호전송에 이용되며, 습도, 온도 센서를 통해 측정된 데이터를 제어장치에 전송할 때 온,습도에 대응하는 독립된 센서와 회로를 구성하여 4∼20mA의 전류를 전송하는 방식을 적용하고 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 2선 방식 전송기는, 습도, 온도 센서의 측정값을 전송하기 위하여 독립된 센서와 회로를 사용하여야 하였음은 물론, 디지털 복합 센서를 사용할 경우 독립된 4∼20mA의 전류를 출력하기 위하여 디지털 복합 센서를 습도, 온도 각각에 하나의 신호만 이용하여 회로를 구성하는 방법을 사용하여 센서의 원가 부담이 2배로 증가 되었고, 온도,습도 서로 분리된 개별 회로를 구성하여야 함으로 회로 원가도 증가 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 2선 방식의 습도, 온도 전송기 신호 측정부의 크기를 증가 시켜 소형화에도 어려움이 있어 효율적으로 활용하지 못하는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 2선 방식의 습도,온도 전송기에 하나의 몸체로 구성된 디지털 복합 센서를 사용하고 단일 중앙처리장치를 사용하여 온도,습도 센서의 측정값을 손쉽게 온도,습도 독립된 2선 방식의 4∼20mA(0-100%)의 전류 값으로 전송할 수 있도록 하고, 현장 지시부를 추가 적용한 2선 방식의 전송기와 전송기의 변수를 손쉽게 변경, 저장할 수 있도록 하는 2선 방식의 전송기를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 온도,습도 전송기는, 전송기의 각 구성요소로 필요 전원을 공급하는 전원 공급부와; 신호전송에 사용되는 전류출력단과 직, 병렬로 연결되어 있으며, 디지털 데이터로 변환되어 입력되는 온도,습도 등의 센서 측정값을 마이크로 프로세서에서 4∼20mA의 전류 값으로 수치 변환하고; 마이크로 프로세서에서 원거리 전송하기 위해 출력되는 4∼20mA의 전류 값을 아날로그로 변환하는 마이크로프로세서 내부의 D/A 변환부와; D/A 변환부를 통해 변환된 아날로그 전류 값과 현재 온도,습도 전송기 내에서 사용되는 전류 값을 비교하고, D/A 변환부를 통해 변환된 아날로그 전류 값이 현재 온도,습도 전송기 내에서 온도,습도 출력 전류 값보다 적은 경우 전류 증폭을 위한 데이터를 출력하는 온도,습도 전류 비교부와; 전류 비교부에서 출력되는 데이터에 의해 구동되어 CPU 전압 공급부를 통해 현재 공급중인 전류를 미세하게 증폭시켜 출력하는 온도,습도 전류 보정부와; 신호 전송 전류 값을 온도,습도 각각의 전류 비교부로 출력하는 전류 검출부와, CPU 전압 공급부를 통해 온도,습도 전송기의 각 구성요소로 동작 전류를 공급하는 정전류 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 온도,습도 전송기는, 전송기의 온도,습도 각각의 구성요소로 필요 전원을 공급하는 CPU 전원 공급부와; 온도,습도 등의 센서 측정값을 디지털 값으로 표시하는 지시부와; 디지털 데이터로 변환되어 입력되는 온도,습도 등의 센서 측정값을 4∼20mA의 전류 값으로 마이크로프로세서로 수치 변환하고, 수치 변환된 지시치를 지시부 신호전원 레벨 변환부를 통해 지시부에 지시하고, 센서 측정값을 전송기의 신호전송 전류 4∼20mA의 전류 값으로 수치 변환된 센서 측정값을 아날로그로 (D/A) 변환하는 마이크로프로세서를 이용하여 전류신호 전원 레벨 변환부를 통해 레벨 변환된 4∼20mA의 전류 값을 온도,습도 각각의 아날로그 전류값과 현재 온도,습도 전송기 내에서 사용되는 온도,습도 각각의 전류값을 비교하고 온도,습도 각각의 아날로그 전류값이 현재 온도,습도 전송기 내에서 사용되는 전류값보다 적은 경우 전류 증폭을 위한 데이터를 출력하는 온도,습도 전류 비교부와; 전류 비교부에서 출력되는 데이터에 의해 구동되어 지시부 전원 공급부를 통해 현재 공급중인 전류를 미세하게 증폭시켜 출력하는 온도,습도 전류 보정부와; 지시부 전원 공급부와 전류 검출부를 통해 온도,습도 전송기의 각 구성요소로 공급되는 온도,습도 각각의 전류의 총합을 검출하며, 검출된 전류값을 온도,습도 각각의 전류 비교부로 출력하는 전류 검출부를 포함하여 구성된 것을 다른 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 디지털 복합 센서를 적용한 온도,습도 2선 방식 전송기를 상세하게 설명한다.

도 1, 2은 본 고안에 따른 온도,습도 디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식의 전송기를 나타낸 블록도 및 회로도 이고, 도 3,4는 본 고안에 따른 디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식의 지시부 일체형 전송기의 구성을 나타낸 블록도 및 회로도 이며. 표시된 바와 같이, 설정 입력부(110)는 전송기의 전면 소정 위치에 구비되어 있으며, 작업자의 조작에 따른 데이터를 마이크로 프로세서(120)로 출력하여 전송기의 변수를 변경하거나, 저장할 수 있도록 한다.

CPU전원 공급부(105)는 전송기의 각 구성요소로 필요 전원을 공급한다.

디지털 복합 센서(130)는 전송기 외부의 소정 위치에 구비되어 있으며, 습도, 압력을 디지털로 변환하여 마이크로 프로세서(120)로 출력한다.

마이크로 프로세서(120)는 디지털 데이터로 변환되어 입력되는 습도, 압력 등의 디지털 복합 센서 측정값을 4∼20mA의 전류값으로 온도,습도 수치 변환하고 이때, 상술한 마이크로 프로세서(120)는, 4∼20mA의 전류값으로 수치 변환된 온도, 습도 등의 센서 측정값을 4∼20mA의 전류값을 아날로그로(D/A) 변환하여 전류 비교부(144,145)로 출력한다.

전류 비교부(144,145)는 마이크로프로세서(120)를 통해 변환된 아날로그 전류값과 현재 전송기 내에서 전송기 동작전류로 사용되는 정전류회로(850,851) 값을 제한 온도, 습도 신호 출력 전류값을 전류 검출부(146,147)에서 검출한 전류값과 비교하고, 출력(4-20mA) 전류 증폭을 위한 데이터를 전류 보정부(160,161)로 출력한다.

전류 보정부(160,161)는 트랜지스터(Q1, Q1B)로 구성되며, 전류 비교부(144,145)에서 출력되는 데이터에 의해 구동되어 CPU 전원 공급부(105)통해 현재 공급중인 전류를 미세하게 증폭시켜 트랜지스터(Q1, Q1B)로 출력한며,전류 검출부(146,147)는 전원 공급부(103)를 통해 온도, 습도 전송기의 각각의 출력 전류의 합을 검출하며, 검출된 전류값을 전류 비교부(144,145)로 출력하고 정 전류 회로(850,851)는 4mA 이하로 회로 동작용 및 센서 동작 전류이다.

또한, 도3,4는 본 고안에 따른 지시부를 적용한 습도,온도 2선 방식 전송기의 다른 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 4는 도 3의 상세 회로도로서, 습도,온도 등을 검출하는 디지털 복합 센서를 사용하고 현장 지시부 사용되는 경우에 사용되는 습도,온도 2선 방식 전송기의 실시 예이다

여기에서, 설정 입력부(110), CPU 정 전압 전원부(103),디지털 복합 센서(130), 중앙 처리부(120)의 동작은 전술한 실시 예에서의 설명과 동일하므로 여기에서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

중앙 처리부(120)는 디지털 복합 센서(130)를 통해 디지털 데이터로 변환되어 입력되는 온도, 습도 등의 센서 측정값을 4∼20mA의 전류 값으로 수치 변환하고, 지시부에 표시하기 위한 제어신호를 생성하여 지시부 전원 레벨 변환부(500,510)로 출력하고 신호 전송 출력값를 전류신호전원 레벨 변환부(800,810)로 출력한다. 즉 지시부 전원 레벨 변환부(500,510), 전류신호전원 레벨 변환부(806,810)는 신호의 전달 기능을 수행한다.

전원 신호레벨 변환부(800,810)를 통해 레벨 변환된 4∼20mA의 전류 값을 아날로그로 변환하여 전류 비교부(144,145)로 출력한다.

전류 비교부(144,145)는 마이크로 프로세서를 통해 D/A 변환된 아낱로그 전류 값과 현재 습도,온도 2선방식 전송기 내에서 사용되는 전류값(즉, 전류 검출부(146,147)에서 검출한 전류값)을 비교하고, 전류 비교부(144,145)를 통해 변환된 아날로그 전류값이 현재 전송기 내에서 사용되는 전류값보다 적은 경우 전류 증폭을 위한 데이터를 전류 보정부(160,161)로 출력한다.

전류 보정부(160,161)는 전류 비교부(144,145)에서 출력되는 데이터에 의해 구동되어 CPU 정 전압 전원부(103)와 음 전압 공급부(700,710) 통해 현재 공급중인 전류를 미세하게 증폭시켜 트랜지스터(Q1, Q1B)로 출력한다.

전류 검출부(146,147)는 CPU 정 전압 전원부(105)와 음 전압 공급부(700,710)를 통해 전송기의 각 구성요소로 공급되는 전류의 총합을 검출하며, 검출된 전류값을 전류 비교부(144,145)로 출력한다.

전송 출력되는 4∼20mA의 전류값은 마이크로 프로세서를 통해 변환된(D/A) 아날로그 전류값과 현재 전송기 내에서 사용되는 전류값(전류 검출부에서 검출한 전류값)을 비교하며, 비교 결과 마이크로 프로세서를 통해 D/A 변환된 아날로그 전류값이 현재 온,습도 전송기 내에서 사용되는 전류값 보다 적은 경우 전류 증폭을 위한 데이터를 전류 보정부로 출력하여 현재 공급중인 전류를 미세하게 증폭시킴으로써, 센서 측정값에 외부의 제어장치에서는 전송하여 온도, 습도 센서 측정값을 확인할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 고안의 디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식의 습도,온도 전송기에 따르면, 2선 방식 전송기에 전류제어에 필요한 마이크로 프로세서와 디지털 복합 센서를 일체형으로 구성하여 기존의 온도,습도 센서를 개별로

사용하여 개별구성 하는 온, 습도 전송기를 하나의 디지털 복합 센서 출력을 사용하여 습도, 온도 센서의 측정값을 손쉽게 2선 방식의 전슬기 신호(4-20mA)로 독립적으로 출력 할 수 있고, 전송기의 변수를 손쉽게 변경, 저장할 수 있으므로 매우 경제적인 효과가 있다.

여기에서, 상술한 본 고안에서는 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 해당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식 온,습도 전송기를 나타낸 실시예의 구성을 나타낸 블록도,

도 2는 본 고안에 따른 디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식 온,습도 전송기의 일 실시예의 구성을 나타낸 회로도,

도 3는 본 고안에 따른 디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식 지시형 온,습도 전송기의 일 실시예의 구성을 나타낸 블록도,

도 4는 본 고안에 따른 디지털 복합 센서를 적용한 2선 방식의 지시형 온,습도 전송기를 나타낸 실시예의 구성을 나타낸 회로도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 설정 입력부 105 : CPU 전압 공급부

130 : 디지털 복합 센서 120 : 마이크로프로세서

144,145 : 전류 비교부 146,147 : 전류 검출부

140,141 : D/A 변환부 160,161 : 전류 보정부

170,171: 지시부 전원 공급부 175,176 : 지시부

500,510 : 지시부 신호 전원 레벨 변환부

800,810 : 전류 신호 전원 레벨 변환부

850,851 : 정전류부

Claims (6)

1. 센서에서 측정된 온도, 습도 등에 대한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하며, 변환된 디지털 데이터를 4∼20mA의 전류값으로 변환하여 외부의 제어장치에 전송하는 온,습도 2선방식 전송기에 있어서,상기 온,습도 전송기의 각 구성요소로 필요 전원을 공급하는 전원 공급부;디지털 데이터로 변환되어 입력되는 온도,습도 등의 센서 측정값을 마이크로프로세서를 연산하여 4∼20mA의 전류값으로 수치 변환하고, 센서 측정값을 온,습도 2선 방식 전송기의 각각의 최소 소비전류 내에서,

   상기 하나의 마이크로프로세서를 통해 변환된 (D/A) 아날로그 전류값과 현재 상기 온,습도 전송기 내에서 각각 전송 전류값을 비교출력하고, 상기 마이크로프로세서를 통해 (D/A) 변환된 아날로그 전류값이 현재 상기 마이크로프로세서를 통해 변환된 D/A 온,습도 각각의 출력 전류값 보다 적은 경우 전류 증폭을 위한 데이터를 출력하는 전류 비교부;상기 전류 비교부에서 출력되는 데이터에 의해 구동되어 전류 검출부를 통해 현재 공급중인 전류를 미세하게 증폭시켜 출력하는 전류 보정부; 및 상기 전원 공급부를 통해 상기 온,습도 전송기의 각각의 구성요소로 동작 전류를 공급하는 정전류 회로부를 포함하며,온도,습도 4-20mA 전송회로가 독립적으로 구성된 것을 특징으로하는 디지털 복합 센서를 적용한 온,습도 2선 방식 전송기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하나의 마이크로 프로세서 연결되며, 온,습도 각각의 정전류 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 복합 센서를 적용한 온,습도 2선방식 전송기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 하나의 마이크로 프로세서는,

   4∼20mA의 전류값으로 수치 변환된 온도, 습도 등의 센서 측정값을 항상 정해진 각각의 전류값이 출력 하도록 출력전류조절을 수행하며,

   상기 전류 보정부를 통해 온,습도각각 신호 전류값을 보정하도록 함을 특징으로 하는 디지털 복합 센서를 적용한 온,습도 2선 방식 전송기.
4. 센서에서 측정된 온도, 압력 등에 대한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하며, 변환된 디지털 데이터를 화면상에 표시함과 동시에 4∼20mA의 전류값으로 변환하여 외부의 제어장치에 전송하는 온,습도 전송기에 있어서,상기 온,습도 전송기의 각 구성요소로 필요 전원을 공급하는 전원 공급부;

   온도, 습도 등의 센서 측정값을 디지털 값으로 표시하는 지시부;

   디지털 데이터로 변환되어 입력되는 온도, 압력 등의 센서 측정값을 4∼20mA의 전류값으로 수치 변환하고, 센서 측정값을 온,습도 전송기의 4∼20mA의 전류값으로 수치 변환된 센서 측정값을 출력하는 마이크로 프로세서;

   상기 하나의 마이크로 프로세서에서 출력되는 온,습도 각각의 지시부 제어신호를 레벨 변환하여 상기 지시부에 전달하는 지시부 신호 전원레벨 변환부;

   상기 마이크로프로세서의 온,습도 각각의 전류 신호 전원레벨 변환부를 통해 전달된 아날로그 전류값과 현재 상기 온,습도 전송기 내에서 사용되는 전류값을 비교하고, 상기 마이크로 프로세서에서 D/A변환부를 통해 변환된 아날로그 전류값이 현재 상기 온습도 전송기 내에서 사용되는 전류값보다 적은 경우 전류 증폭을 위한 데이터를 출력하는 전류 비교부; 상기 전류 비교부에서 출력되는 데이터에 의해 구동되어 상기 전원 공급부를 통해 현재 공급중인 전류를 미세하게 증폭시켜 상기 정전류 공급부로 출력하는 전류 보정부; 및 상기 전원 공급부와 상기 정전류 공급부를 통해 상기 온,습도 전송기의 각 구성요소로 공급되는 전류의 총합을 검출하며, 검출된 전류값을 상기 전류 비교부로 출력하는 전류 검출부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 복합 센서를 적용한 온,습도 2 선 방식 전송기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 온,습도 전송기는,

   온도, 습도 등을 검출하는 상기 마이크로프로세서에서 지시부 신호 전달용 지시부 신호 전원 레벨 변환부를 적용한 2선 방식의 온,습도 전송기.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 온,습도 전송기는,

   온도, 습도 등을 검출하는 상기 마이크로프로세서에서 신호(4-20mA) 전송용 전류 신호 전원 레벨 변환부를 적용한 2선 방식의 온,습도 전송기.