KR20050023281A - 디지털 커패시턴스 다이어프램 게이지를 위한 내장시스템의 동작 방법 및 시스템 - Google Patents

디지털 커패시턴스 다이어프램 게이지를 위한 내장시스템의 동작 방법 및 시스템 Download PDF

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    • G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor

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Abstract

센서를 디지털로 제어하는 시스템 및 방법. 일 실시예에서, 커패시턴스 다이어프램 게이지를 위한 디지털 제어기가 디지털 신호 처리기 (DSP) 에 내장된다. 제어기는 가변 이득 모듈, 영 오프셋 모듈 및 아날로그-디지털 변환기를 통하여 센서 AFE 로부터의 양자화된 입력을 수신한다. 제어기는 자동적으로 가변 이득 및 영 오프셋 모듈을 조정함으로써 그 수신된 입력을 측정한다. 또한, 제어기는 센서에서의 적당한 온도를 유지하기 위하여 히터 어셈블리를 모니터링 및 조정하다. 제어기는 커널 모듈을 이용하여, 처리 자원을 게이지 제이기 모듈의 다양한 임무에 할당한다. 커널 모듈은 반복적으로 루프의 반복을 실행하고, 각각의 반복에서, 높은 우선순위 임무들 세트 모두가 수행되고, 낮은 우선순위 임무들 세트 중 하나가 수행된다. 그에 따라, 제어기는 보조적인 기능을 수행하면서도 정확한 주기 간격에서 센서 측정 출력을 제공한다.

Description

디지털 커패시턴스 다이어프램 게이지를 위한 내장 시스템의 동작 방법 및 시스템{SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF AN EMBEDDED SYSTEM FOR A DIGITAL CAPACITANCE DIAPHRAGM GAUGE}
본 발명은 통상적으로 센서의 동작을 위한 시스템과 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내부 게이지 기능을 처리하기 위하여 커널 및 게이지 제어 알고리즘을 포함하는, 개량된 디지털 신호 처리기를 사용하는 디지털 커패시턴스 다이어프램 게이지를 위한 내장된 제어 시스템에 관한 것이다.
많은 제조 공정은 결정적인 처리 단계들 동안에 정확하고도 반복가능한 압력 측정을 요한다. 이들 공정은 공정 체임버 (chamber) 압력의 정확한 판단을 달성하기 위하여 커패시턴스 다이어프램 게이지에 의존할 수 있다. 커패시턴스 다이어프램 게이지들 (또는 커패시턴스 마노미터들) 은 반도체 분야에서 널리 사용되고 있다. 부분적으로는, 이는, 이 게이지들이 전형적으로 이 분야의 부식성 서비스에 잘 맞기 때문이다. 또한, 이 게이지들은, 높은 정확성과 오염에 대한 높은 내성 때문에 선호된다.
커패시턴스 마노미터는 공정 체임버 내의 압력과 같은 파라미터들을 측정하는데 사용될 수 있는 센서의 일종이다. 커패시턴스 마노미터는 다이어프램에 의하여 분리되는 2 개의 체임버들을 포함하는 하우징 (housing) 을 갖는다. 그 체임버들 중 하나는 압력이 측정될 그 공정 체임버 또는 도관 (conduit) 과 유체 통신한다. 그 마노미터의 또 다른 체임버는 (필요적인 것은 아니지만) 통상 비워져 있다. 이것은 압력 기준 체임버이다. 플레이트들은 마노미터 하우징 상에 그리고 다이어프램 상에 위치된다. 이 플레이트들은 측정될 수 있는 커패시턴스를 갖는다. 공정 가스가 제 1 체임버에 들어가는 경우, 이는 다이어프램에 대하여 압력을 가하며, 다이어프램으로 하여금 이동하게 한다. 다이어프램에 연결된 용량성 플레이트는 그 결과 마노미터 하우징에 연결된 플레이트 방향으로 이동하여, 플레이트들 사이의 커패시턴스를 변화시킨다. 커패시턴스의 변화는 압력의 증가와 대응되고, 압력의 측정으로 사용될 수 있다.
커패시턴스 마노미터들은 통상적으로 감지 전극들의 상대적인 이동으로부터의 전기적인 커패시턴스의 변화를 측정함으로써 동작한다. 커패시턴스의 변화는 밸런싱된 다이오드 브릿지 인터페이스들, 가드된 2 차 변환기 기반의 브릿지 인터페이스들, 및 정합된 기준 커패시터 브릿지 인터페이스들과 같은 다양한 서로 다른 유형의 전기 인터페이스들을 사용하여 측정될 수 있다. 그 커패시턴스의 변화 및 그 측정된 파리미터의 대응하는 변화를 판단하기 위하여, 이들 인터페이스들은 그 마노미터의 용량성 플레이트들과 결합된 회로를 사용하여 커패시턴스의 변화를 측정한다.
커패시턴스 다이어프램 게이지의 주된 장점들 중 하나는 매우 작은 다이어프램의 이동, 그에 따른 측정된 공정 파라미터들에서의 매우 작은 변화를 검출하는 그 능력에 있다. 이 센서들의 정확성은 통상적으로 생성된 판독치의 0.25 내지 0.5 % 이다. 예컨대, 전형적인 커패시턴스 다이어프램 압력 센서에서, 얇은 다이어프램은 10-5 Torr 까지 측정할 수 있다. 보다 두꺼운 그러나 보다 울퉁불퉁한 다이어프램들은 낮은 진공로부터 대기 범위까지를 측정할 수 있다. 넓은 진공 범위를 커버하기 위하여, 2 개 이상의 커패시턴스 감지 헤드가 다중 범위 패키지에 연결될 수 있다.
차동 커패시턴스 마노미터들을 이용하는 시스템은, 하루에 전체 스케일의 0.02% 까지로 제한되는 오프셋 드리프트를 갖는, 압력 판독의 반복성을 위한 엄격한 요건을 갖는다. 차동 커패시턴스 마노미터에 대한 전체 스케일 검출은 통상적으로 0.2 내지 2.0 pF (10-12 F) 의 커패시턴스 변화를 초래한다. 따라서, 감지 소자에 대한 전자적인 인터페이스 ("아날로그 전단" 또는 "AFE") 는 하루에 0.04 펨토파라드 (10-15 F) 를 초과하는 드리프트를 경험해서는 안된다.
엄격한 수행 요건에 더하여, 차동 커패시턴스 마노미터 기반의 시스템이 다른 공정 장치의 이점을 이용할 수 있도록 하는 특징들에 대한 고객들의 요구가 증가하고 있다. 예컨대, 디지털 통신, 내장된 진단 (diagnotics), 및 저온 민감성은 최근의 일부 공정 기술에서 요구되고 있다. 종래의 커패시턴스 다이어프램 게이지는 이러한 요건들을 충족시킬 수 없다.
도 1 은 일 실시예에서의 내장된 시스템 제어기를 나타내는 하드웨어 블록도이다.
도 2 는 일 실시예에서의 내장된 시스템의 커널 모듈의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 3 은 일 실시예에서의 게이지 제어기 모듈을 나타내는 블록도이다.
상술한 문제점들 중 하나 이상은 본 발명의 다양한 실시예에 의하여 해결될 수 있다. 넓게 이야기하자면, 본 발명은 센서를 디지털로 제어하는 시스템 및 방법을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예들은 센서를 동작시키는 종래기술의 시스템 및 방법과 관련된 단점 및 문제점들을 실질적으로 감소시키거나 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 커패시턴스 다이어프램 게이지를 위한 디지털 제어기는 디지털 신호 처리기 (DSP) 에 내장된다. 제어기는 센서 아날로그 전단으로부터의 양자화된 입력을 가변 이득 모듈, 영 오프셋 모듈, 및 아날로그-디지털 변환기 (ADC) 를 통하여 수신한다. 제어기는 가변 이득 및 영 오프셋 모듈을 조정함으로써 그 수신된 입력을 자동적으로 스케일링한다. 또한, 제어기는 그 센서에서 적당한 온도를 유지하기 위하여 히터 어셈블리를 모니터링 및 조정한다. 제어기는 처리 자원을 게이지 제어기 모듈의 다양한 임무에 할당하는 커널 (kernel) 소프트웨어 모듈을 이용한다. 커널 모듈은 루프의 반복을 반복적으로 실행하는데, 각 반복에서 높은 우선순위 임무들 모두가 수행되고, 낮은 우선순위 임무들 중 하나가 수행된다. 그에 따라, 제어기 모듈은, 보조 기능 (예컨대, 자동 스케일링, 영 오프셋 조정, 및 내장 진단) 을 수행하면서도, 정확히 주기적인 간격으로 센서 측정 출력을 제공한다.
본 발명의 시스템 및 방법은 종래기술에 비하여 많은 장점을 제공할 수 있다. 예컨대, 제어기로 하여금 디지털 툴 제어기 인터페이스 및 내장된 진단 포트 인터페이스를 동시에 서비스하는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 제어기 내에서 내장된 진단이 가능하게 할 수 있다. 제어기의 디지털 엔진은 시스템 변수들을 별도로 모니터링할 수 있고, 툴 제어기 및/또는 그 내장된 진단 포트로 데이터를 일정하게 제공할 수 있다. 시스템 변수는 게이지 압력, 센서 온도, 히터 드라이브, 주위 온도, 사전처리된 게이지 압력, 영 오프셋, 및 장치 조건을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 본 발명의 시스템 및 방법에서는 수동 조정을 위한 포텐셔미터가 요구되지 않는다. 어셈블리 동안에 수동으로 인스톨된 단일한 게이지 밸런싱 저항을 제외하고는, 모든 측정 조정은 자동화된 측정 스탠드에 의하여 디지탈로 행해진다. 모든 측정 파라미터들은 비휘발성 메모리에 저장되고, 내장된 진단 포트를 통하여 접근가능하다. 또한, 본 발명의 시스템 및 방법은 그 내장된 진단 포트를 통하여 센서 히터 제어기의 구성 및 게이지의 선형화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부된 도면 및 후술하는 상세한 설명으로부터 분명하게 알 수 있다.
본 발명은 다양한 변형 및 선택적인 형태가 가능하지만, 도면 및 첨부된 상세한 설명의 예를 통하여 특정한 실시예를 도시되어 있다. 그러나, 도면 및 상세한 설명은 본 발명을 설명한 특정한 실시예에 한정하고자 함이 아님은 물론이다. 그 대신에, 이 개시사항은 첨부된 청구범위에 의하여 한정되는 바와 같은 본 발명의 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물 및 대체사항을 커버하도록 의도된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 이하에서 설명하는 이 실시예 또는 다른 실시예는 예시적인 것이고, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 예시하기 위함이다.
넓게 이야기하자면, 본 발명은 센서를 디지털로 제어하는 시스템 및 방법을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예들은 센서를 동작시키는 종래기술의 시스템 및 방법과 관련된 단점 및 문제점들을 실질적으로 감소시키거나 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 커패시턴스 다이어프램 게이지를 위한 디지털 제어기는 디지털 신호 처리기 (DSP) 에 내장된다. 제어기는 센서 AFE 로부터의 양자화된 입력을 가변 이득 모듈, 영 오프셋 모듈, 및 아날로그-디지털 변환기 (ADC) 를 통하여 수신한다. 제어기는 가변 이득 및 영 오프셋 모듈을 조정함으로써 그 수신된 입력을 자동적으로 스케일링한다. 또한, 제어기는 그 센서에서 적당한 온도를 유지하기 위하여 히터 어셈블리를 모니터링 및 조정한다.
제어기는 처리 자원을 게이지 제어기 모듈의 다양한 임무에 할당하는 커널 (kernel) 소프트웨어 모듈을 이용한다. 커널 모듈은 루프의 반복을 반복적으로 실행하는데, 각 반복에서 높은 우선순위 임무들 모두가 수행되고, 낮은 우선순위 임무들 중 하나가 수행된다. 일 실시예에서, 높은 우선순위 임무들은 센서로부터의 양자화된 입력을 판독하는 것, 입력을 선형화하는 것, 및 압력 출력을 제공하는 것을 포함한다. 낮은 우선순위 임무들은, 직렬 통신 인터페이스 (SCI) 메시지들을 서비스하는 것, 제어 영역 네트워크 (CAN) 메시지를 서비스하는 것, 주위 온도를 보상하는 것, 센서 히터를 제어하는 것, 온도 및 상태 LED 를 제어하는 것, 영 압력 및 과잉 압력을 체크하는 것 등을 포함한다.
제어기의 디지털 엔진은 정확하고, 반복가능하고 온도 보상되는 압력 출력을 생성할 목적으로 시스템 변수들을 모니터링하는 한편, 디지털 툴 제어기 인터페이스, 독립적인 진단 인터페이스, 폐루프 히터 제어기 및 다른 게이지 기능을 동시에 지원한다. 이 기능들 모두가 게이지의 정확성 또는 성능에 영향을 주지 않고 실행된다.
장점. 차동 커패시턴스 마노미터 시스템에 대한 많은 새로운 요건을 충족시키기 위하여, 디지털 제어 시스템이 요구될 수 있다. 기존의 아날로그 신호들은 잡음, 그라운드 루프, 및 신호 손실에 민감하였다. 이 문제들은 디지털 통신으로 해결될 수 있는데, 이는 잡음 및 신호 열화에 대한 디지털 통신의 내성에 기인한다. 일 실시예에서, 게이지 상의 디지털 통신 인터페이스는, 내장된 디지털 제어 시스템을 사용하여 구현된다.
종래 기술은 진단 특징을 거의 제공하지 않는다. 기존의 아날로그 게이지들은 툴이 진단되기 위하여 제거되어야 한다. 본 발명의 시스템 및 방법을 사용할 때, 게이지는 문제들을 진단 및 해결하기 위하여 제거될 필요가 없다. 내부 시스템 파라미터들은 예컨대 디지털 진단 포트, 즉 PC, 노트북 컴퓨터, PDA 또는 측정 스탠드에 대한 인터페이스를 통한 통상의 동작 동안에 모니터링 또는 검색될 수 있다. 또한, 게이지들은 툴 또는 게이지 문제의 해결을 가능하게 하는 삽입된 진단을 포함할 수 있다. 이러한 특징들은, 툴 또는 센서 문제가 빨리 식별 및 해결될 수 있도록 함으로써 비용을 감소시킬 수 있다.
종래의 아날로그 게이지들은, 주로 수동 측정의 하나인 공정을 통하여 많은 수의 포텐셔미터들을 조정함으로써 측정되었다. 그러나, 본 발명의 시스템 및 방법은 (예컨대, 자동화된 측정 스탠드에 의한) 자동적인 측정을 제공한다. 일 실시예에서, 내장된 디지털 엔진은 자동화된 측정 및 테스팅을 가능하게 하는데, 이는 제조 비용을 절감시키고, 장치마다의 변이를 감소시킨다. 종래 기술에 비하여 어떠한 포텐셔미터도 요구되지 않는다. 측정이 디지털 및 자동적으로 수행되기 때문에, 사람에 의하여 유발된 변이의 가능성도 훨씬 적다. 따라서 보다 높은 수준의 정확성, 반복가능성, 및 장치 생산성이 가능하다.
고성능 커패시턴스 다이어프램 게이지들은 통상적으로 온도 계수 요건에 의존한다. 즉, 온도 변화에 대한 게이지의 민감성은 최소화되어야 한다. 온도 계수 값들을 감소시키는 것은 통상적으로 정확한 센서 히터 제어 시스템을 요한다. 또한, 개량된 히터 제어는 히터 출력을 모니터링 및 제어하기 위하여 디지털 기술을 사용하는 본 발명의 시스템 및 방법에 의하여 가능해진다. 본 발명의 시스템 및 방법은 또한 주위 온도의 측정을 이용하여, 전자 회로의 온도의 변화를 보상한다.
따라서, 본 발명의 시스템 및 방법은 높은 수준의 게이지 성능을 제공하는 한편, 호스트 장비 및 진단 장비와의 동시의 디지털 통신을 가능하게 한다. 게다가, 본 발명의 시스템 및 방법은 게이지의 제조 비용을 감소시키고, 최종 사용자의 소유 비용을 감소시킨다.
도 1 을 참조하면, 디지털 제어기를 갖는 센서 시스템의 구조를 도시하는 기능적 블록도가 도시되어 있다. 이 도면에 도시한 실시예에서, 제어기는 디지털 신호 처리기 (DSP; 110) 로 구현된다. 다른 실시예에서, 제어기는 마이크로 제어기 또는 다른 데이터 처리기로 구현될 수 있다. 제어기는 센서 (10) 로부터 양자화된 입력을 수신하고, 그 입력을 처리하고, 그 센서 및 관련된 컴포넌트를 제어하고, 다양한 서비스 기능을 수행하고, 출력 데이터를 사용자에게 제공한다. 일 실시예에서, 제어기 (DSP) 는 센서에 내장 (집적) 된다.
압력 획득. 이 실시예에서, 센서 (예컨대, 커패시턴스 다이어프램 게이지) (10) 로부터의 신호가 아날로그 전단 (AFE; 30) 에 의하여 전압으로 변환된다. 그 후, AFE 신호는 프로그램 가능한 이득 증폭기 (40) 에 의하여 증폭되고, 영 오프셋 모듈 (50) 에 의하여 영 조정된다. 프로그램 가능한 이득 증폭기 (40) 및 영 오프셋 모듈 (50) 모두가 내장된 제어기 (DSP; 110) 에 의하여 제어된다. 그 후, 증폭되고 오프셋된 아날로그 신호는 아날로그-디지털 변환기 (ADC; 60) 에 의하여 디지털 신호로 변환된다. 그 후, ADC (60) 는 내장된 제어 코드로부터의 명령시에 디지털 신호를 프로세서로 통신한다.
센서 출력이 센서마다 중대하게 변할 수 있기 때문에, 프로그램 가능한 이득 증폭기 (40) 및 영 오프셋 모듈 (50) 이 AFE (30) 에 의하여 생성되는 신호를 보정하는데 사용된다. 따라서, 신호는 양자화 이전에 적당한 레벨로 자동적으로 조정된다. 이 컴포넌트들은 이득 및 오프셋 조정을 위한 종래 기술의 시스템에 사용된 포텐셔미터를 대체한다. 부정확한 조정에 취약하고, 전형적으로 높은 온도 계수를 갖는 포텐셔미터를 제거함으로써, 게이지 성능이 향상된다.
신호 처리. DSP (110) 에 의하여 수신되는 양자화된 압력 신호는 디지털 기술을 사용하여 처리되어, 비선형 센서 신호를 선형 압력 신호로 변환한다. 이 프로세스는 제어기의 자동적인 측정 동안에 연산되는 상수들에 기초하는 선형화 알고리즘을 사용한다. 이 상수들은 EEPROM (150) 에서의 비휘발성 메모리에서 유지된다. 온도 보상 알고리즘은 또한 전자부품 (electronics) 에서의 온도 변화를 보상하기 위하여 신호를 처리하는데 사용된다.
디지털 신호가 DSP 에 의하여 처리된 후에 하나 이상의 출력 포트로 전송될 수 있다. 디지털 신호는 제어 영역 네트워크 (CAN) 트랜시버 (101) 와 같은 디지털 장치 또는 네트워크로 직접 송신될 수 있는데, 그 후 DeviceNet 네트워크 (102) 또는 RS232/485 내장된 진단 포트에 이용가능할 수 있으며, 이를 통하여 측정 스탠드, PC 또는 다른 장치에 대하여 이용가능할 수 있다. 처리된 디지털 신호는 또한 디지털-아날로그 변환기 (DAC; 70) 로 전송되어, 아날로그 장치에 적합한 아날로그 신호를 생성한다. 아날로그 신호는 회로 (103) 에 의하여 스케일링되고, 장치 (104) 로 전달되기 이전에 필요한 경우 알고리즘에 의하여 선형화된다.
영 오프셋. 영 오프셋은 기저 압력 또는 게이지의 검출 분해도 이하인 압력에 노출되는 때의 게이지의 출력이다. 종래의 CDG 가 갖는 문제점들 중 하나는 게이지에서의 영 오프셋 드리프트의 제어이다. 대부분의 게이지들은 시간이 경과함에 따라 일정한 드리프트, 즉 영 오프셋 값의 쉬프팅을 경험하게 된다. 따라서, 게이지들은 드리프트를 보상하기 위하여 주기적으로 조정될 필요가 있게 된다. 종래의 게이지들은 사용자 (예컨대, 기술자) 가 기저 압력에 노출될 때 게이지 출력이 영 볼트를 나타낼 때까지 포텐셔미터를 조정할 것을 요한다.
본 발명의 시스템 및 방법은 조정 포텐셔미터를 제거함으로써 이 영 조정 절차를 간략화한다. 제어기는 압력 신호를 모니터링하고 적당한 명령에 응답하여 영 오프셋 모듈 (50) 을 자동적으로 조정하도록 구성된다. 영 오프셋의 조정이 제어기에 의하여 자동적으로 수행되기 때문에, 영 오프셋을 조정하는데 요구되는 시간이 최소화된다. 포텐셔미터의 조정에서의 사람의 실수의 가능성이 제거되기 때문에, 부정확한 조정의 위험이 또한 감소된다. (조정의 정확성이 포텐셔미터의 수동 조정에 의하여 획득될 수 있는 것보다 실질적으로 더 큰 것은 물론이다.) 영 조정 절차는 (예컨대, 사용자가 버튼을 누름으로써) 수동으로 개시되거나, 툴 포트, 진단 포트, 접촉 클로져, 또는 제어기 그 자체로부터의 신호에 응답하여 개시될 수도 있다.
일 실시예에서, 제어기는 영 조정 절차와 관련한 폐쇄 특징을 포함한다. 영 오프셋의 조정은 적당한 조건이 존재하는 경우에만 수행되어야 한다. 이 조건들 중 하나가 충족되지 않는 경우, 에러가 후속하는 측정으로 도입될 수 있다. 일 실시예에서, 다음의 조건들이 영 조정 절차가 수행되기 전에 충족되어야 한다: 입구 압력이 게이지의 영 조정 한계 이하에 있어야 한다; 센서는 세트 포인트 온도에 있어야 한다; 전자부품의 주위 온도는 소정의 범위 내에 있어야 한다; 과잉 압력 신호가 나타나지 않아야 한다; 어떠한 오류 상태도 센서 또는 제어기 내에 존재하지 않아야 한다. 이 조건들을 준수하는데 실패하면 부적절한 조정을 초래하기 때문에, 제어기는 이 조건이 충족될 때까지 영 조정이 발생하지 않도록 구성된다.
가변 이득. 제어기는 또한 시스템의 자동적인 측정을 제공할 수 있다. 센서 신호가 최적의 신호 범위를 갖지 않을 수 있기 때문에 (즉, 크기 및 영으로부터의 이동), 아날로그-디지털 변환기 및 제어기로의 입력을 위하여 가능한한 최상의 신호를 획득하기 위하여, 때때로 영 오프셋 모듈 뿐만 아니라 가변 이득 모듈을 조정하는 것이 필요하다. 제어기는 가변 이득 및 영 오프셋 모듈로의 제어 입력을 제공하여, 이들을 조정하도록 구성된다. 이는 종래의 시스템에서와 같은 수동으로 포텐셔미터를 조정할 필요를 제거한다. 양자화된 센서 신호에 기초하여 이 모듈들을 조정함으로써, 측정의 정확성 및 반복가능성이 향상된다.
히터 제어. 이 실시예에서, 제어기는 또한 센서 히터 어셈블리 (20) 를 제어하는 것을 담당한다. 히터 어셈블리는, 센서 출력이 온도의 함수이고, 센서 성능이 센서 (커패시턴스 다이어프램 게이지) 의 다이어프램 상에 공정 가스의 응집에 의하여 수행될 수 있기 때문에, 이 실시예에서 필요하다. 따라서, 제어기는 센서의 온도를 모니터링하고, 센서에서의 원하는 세트 포인트 온도를 유지하기 위하여 히터 어셈블리의 온도를 조정한다. 히터의 제어는 다른 시스템 기능과 병렬로 동작되고, 게이지 정확성 또는 성능을 열화시키지 않는 폐루프 서브시스템에서 구현된다.
주위 온도 보상. 주위 온도도 센서 온도의 영향보다는 통상적으로 크지 않지만, 센서의 성능에 영향을 끼친다. 따라서, 제어기는 주위 온도 센서 (140) 에 결합되어 있다. 제어기는 센서 (140) 로부터 주위 온도 정보를 수신하고, 주위 온도의 영향을 보상하기 위하여 디지털 신호를 처리한다.
디지털 통신 포트. 상술한 바와 같이, 제어기는 처리된 디지털 신호를 다양한 다른 장치에 의한 사용을 위하여 많은 수의 포트에 제공할 수 있다. 예컨대, 제어기는 그 후에 DeviceNet 네트워크로 데이터를 전송할 수 있는 CAN 트랜시버 (101) 로 데이터를 전송하기 위한 CAN 인터페이스를 가질 수 있다. 유사하게, 제어기는 DAC (70) 에 결합된 압력 출력 포트를 갖는데, 이는 (디지털 신호에 대응하는) 아날로그 신호를 외부 아날로그 장치로 제공할 수 있다. 또한, 제어기는 UART (범용 비동기화 송수신기) 를 통하여 데이터를 RS232/485 진단 포트 (100) 로 전송할 수 있다. 진단 포트 (100) 는 독립적이고, 자동적인 제어기의 측정, 테스팅, 고장수리 특징을 가능하게 하는데 이용된다. 이 포트는 제어기로 하여금 PC, 랩탑, PDA, 특정 스탠드 등 (105) 으로의 직렬 링크를 통하여 진단 데이터를 제공할 수 있게 한다. 또한, 진단 포트는 적당한 웹 서버 장치와 인터페이스되는 경우 원격 진단을 가능케 할 수 있다.
다른 하드웨어 모듈. 이 실시예에서 제어기에 의하여 모니터링되는 다른 신호들은 주소, 보오율 (baud rate) 선택기 및 MacID 스위치 (160), 및 다양한 상태 (예컨대, 오류) 및 온도 LED (170) 를 포함한다. 상태 및 온도 LED 는 제어기에서의 내장된 진단기에 의하여 구동될 수 있다. 또한, 제어기는 측정 및 구성 파라미터들을 저장하기 위하여 비휘발성 메모리 (예컨대, EEPROM (150)) 와 인터페이스한다. 이 하드웨어 특징들은 본 명세서의 다른 부분에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
소프트웨어. 제어기가 구현되는 DSP 는, 센서 신호를 처리하는 것과 관련한 기능적 임무들 및 진단, 측정 및 다른 비측정 기능과 관련한 보조 기능을 포함하는, 특정 기능을 주기적으로 실행하도록 프로그램된다. 이 프로그래밍은 커널 모듈 및 제어기 모듈에 의하여 일 실시예에서 구현된다. 제어기 모듈이 실제로 임무들을 수행하는 동안, 커널 모듈은 연속적으로 실행되고, 처리 자원을 수행될 다양한 임무에 할당한다.
커널 모듈. 상술한 바와 같이, 내장된 제어기의 이 실시예에서의 커널은 프로세서 자원을 제어기 모듈의 개개의 임무에 할당한다. 내장된 제어기의 주 목적이 센서를 제어하는 것이기 때문에, 제어기의 제 1 우선순위는 시스템의 감지 기능을 서비스하는 것이다. 커널은 이 기능의 정확히 주기적인 서비스를 제공하도록 설계된다. 이 실시예에서, 이 기능은 아날로그-디지털 변환기로부터 양자화된 압력 신호를 판독하는 것, 양자화된 압력 신호를 선형화하는 것, 그 선형화된 신호를 다양한 출력 포트들 (특히 센서 출력이 특히 의도된 것들) 에 제공하는 것을 포함한다. 먼저 높은 우선순위 임무들에 자원을 할당함으로써, 커널은 감지된 압력의 정시의 정확한 판단을 보장한다.
이 실시예에서의 내장된 제어기가 폐루프 압력 제어 시스템에 사용되기 때문에, 제어기가 압력 응답 시간의 어떠한 편차도 갖지 않는 것이 중요하다. 압력 신호의 처리와 관련한 기능들이 지연되는 경우, 압력 제어 시스템은 스테일 (stale) 데이터를 가지고 효율적으로 동작하게 된다. 따라서, 커널은 프로세서 자원을, 높은 우선순위 압력 계산 임무를 지연시키거나 인터럽트하지 않는 방식으로 보다 낮은 우선순위 임무들에 할당한다.
커널은 높은 우선순위의 압력 계산 임무를 트리거링하는 인터럽트를 주기적으로 생성하는 타이머에 의하여 속도 조절된다. 이 실시예에서, 각 인터럽트는 높은 우선순위 임무들 모두와 보다 낮은 우선순위 임무들 중 하나를 포함하는 제어 흐름의 새로운 반복을 트리거링한다. 각 높은 우선순위 임무는 그 다음 타이머 인터럽트에 앞서 실행을 완료한다. 그 다음 인터럽트 이전의 시간의 나머지는 보다 낮은 우선순위 임무에 대하여 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 높은 우선순위 임무들은, 아날로그-디지털 변환기로부터 AFE 출력을 판독하는 것, 선형화된 압력 출력을 계산하는 것, 선형화된 압력값을 DAC 에 기록하는 것, CAN 버퍼에 서비스하는 것, 및 포트 버퍼에 서비스하는 것을 포함한다.
이 실시예에서, 보다 낮은 우선순위 임무들은, (내장된 진단 포트 (100) 를 통하여) 직렬 통신 메시지를 처리하는 것, (DeviceNet 포트 (101) 를 통하여) CAN 메시지를 처리하는 것, 주위 온도 보상을 업데이트하는 것, 폐루프 히터 알고리즘을 서비스하는 것, 온도 LED 를 서비스 하는 것, 과잉 압력 및 영 조정 입력을 모니터링하는 것, 상태 LED (170) 및 스위치 (160) 를 서비스하는 것, 및 EEPROM (150) 을 서비스하는 것을 포함한다.
도 2 를 참조하면, 내장된 시스템 커널의 동작을 도시하는 흐름도가 도시되어 있다. 전원이 켜질 때 (또는 리셋 이벤트 시에), 커널은 제어기 모듈 및 커널 모듈 그 자체를 포함하여, DSP 의 초기화에 자원을 할당한다. 초기화가 완료된 후에, 커널은 단계 220 및 230 으로 통상 구성되는 루프 (200) 를 반복적으로 실행시킨다. 이 루프의 각 반복은 타이머 (210) 로부터의 신호에 응답하여 실행되어, 루프가 정확히 주기적인 방식으로 실행되는 것이 보장된다.
단계 220 은 출력 신호 (즉, 높은 우선순위 임무) 를 생성하기 위하여 센서 출력의 처리와 관련한 임무들을 포함한다. 상술한 실시예에서, 이 임무들은 아날로그-디지털 변환기 (60) 에 의하여 생성되는 디지털 신호를 판독하는 것, 이 신호를 선형화하여 선형 압력 출력 신호를 생성하는 것, 압력 신호의 온도 보상 조정을 수행하는 것, 및 그 결과 얻어지는 압력 데이터를 디지털-아날로그 변환기, CAN 및 진단 (SCI) 포트로부터의 버퍼에 기록하는 것을 포함한다. 이 임무들 각각은 루프의 매 반복마다 한번씩 실행된다. 따라서, 센서 제어기 시스템의 측정 기능은 타이머 (210) 와 동일한 주기를 갖는다.
단계 220 의 높은 우선순위 임무가 수행된 후에, 낮은 우선순위 임무들 중 하나가 단계 230 에서 선택된다. 이 임무들 각각이 별도의 단계 240 - 270 으로 도시되어 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 낮은 우선순위 임무들은 SCI 메시지를 서비스하는 것 (240), CAN 메시지를 서비스하는 것 (241), 온도 보상을 수행하는 것 (242), 히터 제어를 수행하는 것 (243), 온도 LED 를 제어하는 것 (244), 영 및 과잉 압력 검사를 수행하는 것 (245), 상태 LED 를 제어하는 것 (246), 및 EEPROM 및 시간 경과 타이머를 제어하는 것 (247) 을 포함한다. 루프의 주어진 반복에서 실행될 낮은 우선순위 임무는 각 루프에서 낮은 우선순위 임무의 완료시에 증분될 임무 카운터에 기초하여 선택된다 (단계 250 참조). 그 결과, 단계 240 - 247 의 낮은 우선순위 임무는 루프 (200) 의 반복마다 하나씩 순차적으로 실행된다. 다시 말해서, 각 낮은 우선순위 임무는 매 "N" (N 은 임무 리스트에서 임무들의 수) 타이머 반복마다 서비스된다.
이 실시예에서, 루프 (200) 의 각 반복의 초기화를 제어하는 타이머 (210) 는 모든 높은 우선순위 임무들 및 보다 낮은 우선순위 임무들 중 (임무 카운터의 증분은 물론 ) 임의의 하나의 완료에 충분한 시간을 허용하도록 설정된다. 다른 실시예에서, 제어기에 의하여 생성되는 센서 출력 판독이 보다 자주 업데이트되도록 하기 위하여 타이머 사이클을 단축시키는 것이 바람직할 수 있다. 이 예에서, 선택된 보다 낮은 우선순위 임무를 완료하는데 충분한 시간이 없을 수도 있다. 따라서, 선택된 임무의 불완전한 실행 및 이후 시간에서 그 임무의 계속 또는 재실행을 가능케 하는 설계가 제공될 수 있다. 선택적으로는, 제어기의 센서 출력 판독을 자주 업테이트하는 것이 필요하지 않을 수 있다. 이 예에서, 보다 낮은 우선순위 임무들 중 하나가 루프의 단일한 반복에서 완료될 수 있도록, 타이머의 간격을 증가시키는 것이 가능할 수 있다. 다른 변형이 또한 가능할 수 있다.
도 2 에서 도시한 커널 제어 루프를 사용하여, 각 임무는 그 다음 타이머 인터럽트가 발생하기 전에 완료된다. 이 순차적인 프로세스는 게이지 제어 시스템이 모든 다른 게이지 기능을 서비스하면서 정확히 주기적인 방식으로 체임버 압력을 판독, 선형화, 및 출력할 수 있는 것을 보장한다. 이 제어 흐름은 보조 기능을 제공하면서 게이지 정확성 및 성능을 최대화하는 목적으로 연산 자원에 효율적으로 우선순위를 정한다.
제어기 모듈. 상술한 바와 같이, 제어기 모듈은 자원이 커널에 의하여 할당됨에 따라 내장된 제어기의 임무를 실행한다. 제어기 모듈의 구조는 도 3 에 도시되어 있다. 그 구조는 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
일 실시예에서, 제어기 모듈 소프트웨어는 DSP 내에 프로그래밍되어 있다. (여기서의 "소프트웨어" 는 DSP 로 하여금 특정한 임무를 수행하도록 구성된 프로그램 명령어 세트를 의미하고, 소프트웨어, 펌웨어, 하드 코딩된 명령어를 포함하도록 의도됨은 물론이다.) 제어기 모듈은 히터 어셈블리 및 센서, AFE 및 아날로그-디지털 변환기로부터 데이터를 수신하도록 구성된다. 또한, 제어기 모듈은 (사용자가 자동적인 영 프로세스를 개시하기 위하여 버튼을 누르는 경우에) 영 버튼으로부터 제어 입력을 수신한다. 제어기 모듈은 제어 출력을 히터 어셈블리 및 센서 뿐만 아니라 아날로그 영 오프셋 및 이득 컴포넌트들로 제공한다.
제어기 모듈 (300) 은 센서 (10) 에 결합된 온도 센서들로부터 온도 데이터를 수신하도록 구성된 히터 제어기 모듈 (310) 을 포함한다. 히터 제어기 모듈 (310) 은 이 데이터를 처리하여, 센서 (10) 의 온도가 적당한지를 판단하고, 필요한 경우 그 온도를 조정한다. 이것은, 센서 (10) 의 다른 영역에 대응하는 다수의 가열 컴포넌트를 별도로 제어하는 것을 포함한다. 히터 세트 포인트 및 튜닝값들이 EEPROM 에 저장되고, 전원이 켜질 때 복원된다.
영 조정 모듈 (330) 은 영 버튼으로부터 수신되는 신호에 응답하여 영 오프셋 조정 절차를 개시하도록 구성된다. 영 조정 모듈 (330) 은 보정될 수 있도록, 센서 및/또는 아날로그 전단의 드리프트를 자동적으로 판단한다. 다시 말해서, 영 조정 모듈 (330) 은 아날로그-디지털 변환기에 의하여 양자화된 센서 신호가, 압력이 유효하게 영인 경우 (최소 분해가능한 압력 이하인 경우), 영이 되도록 하는데 필요한 조정을 판단한다. 그 후, 이 정보는 영 오프셋 조정 모듈로 전송되어, 영 오프셋 하드웨어 모듈의 실제 조정을 초래한다. 조정은 EEPROM 에 저장되고 전원이 켜질 때 복원된다.
일 실시예에서, 영 조정 모듈 (330) 이 폐쇄 특징을 포함하는 것은 물론이다. 이는, 조정을 위한 적당한 조건 (조정이 적절히 실행될 수 있도록 하기 위한 것들) 이 충족되지 않는 경우, 영 오프셋 조정을 방지한다. 다시 말해서, 자동적인 영 오프셋 조정 절차가 폐쇄된다. 이 실시예에서 충족되어야 하는 특정한 조건은 센서에서의 압력이 소정의 임계치 이하인 것, 센서 온도가 원하는 세트 포인트에 있는 것, 전자부품의 주위 온도가 소정의 범위 내에 있는 것, 및 어떠한 오류 상태도 제어기에 존재하지 않는 것이다.
EEPROM 모듈 (320) 은 EEPROM (전기적 소거 및 프로그램 가능 읽기 전용 기억 장치) 에서의 데이터의 저장을 관리하도록 구성된다. EEPROM 모듈은 이득 및 영 조정 값, 구성 데이터, 진단 데이터 히스토리, 및 히터 구성 및 제어 데이터를 저장한다. 상술한 바와 같이, 제어기 모듈 (300) 에 의하여 연산되는 선형화 상수도 EEPROM 에 저장된다. 이 상수들은 압력 선형화 모듈 (340) 에 의하여 사용되어, 아날로그-디지털 변환기로부터 수신되는 비선형 양자화된 신호를 적당한 포트를 통하여 출력될 수 있는 선형 압력 신호로 변환한다. 압력 선형화 모듈 (340) 에 의하여 생성되는 선형 압력 신호는, 주위 온도의 변화를 보정하기 위하여 온도 보상 모듈 (350) 에 의하여 처리되어야만 할 수도 있음은 물론이다.
일단 압력 신호가 선형화 및 온도 보상되면, 이 신호는 적당한 출력 모듈로 보내진다. 일 실시예에서, 이 모듈들은 (DeviceNet 네트워크에 이용가능하게 될 수 있는) CAN 포트로의 출력을 제어하도록 구성되는 툴 제어기 모듈 (360), 전용 진단 포트로의 출력을 제어하도록 구성되는 내장된 진단 및 측정 모듈 (370), 및 디지털-아날로그 변환기로의 출력을 제어하도록 구성되는 디지털-아날로그 변환기 모듈 (380) 을 포함한다.
내장된 진단 및 측정 모듈 (370) 은 제어기 모듈과 측정 스탠드 또는 PC 와 같은 외부 장치 사이의 통신을 가능하게 한다. 따라서, 제어기는 디지털 신호 데이터 및 내부 제어기 데이터를 사용하여 진단 절차를 수행할 수 있고, 그 후 이 정보를 사용자에게 통신할 수 있다. 수행되는 특정한 진단이 실시예마다 다를 수 있음은 물론이며, 따라서 특정한 절차를 여기에서 설명하지는 않는다. 특정한 절차의 프로그래밍은 본 발명의 기술분야에서 당업자의 능력 내에 있다고 여겨진다. 진단은, 그 후 사용자에게 통신될 수 있고, LED 표시기를 구동하는데 사용될 수 있으며, 다른 진단 절차 등에 사용될 수 있는 오류 상태의 표시를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 오류 상태는 그 후의 분석을 위하여 히스토리 데이터베이스에 기록된다.
내장된 진단 및 측정 모듈 (370) 에 의하여 수행되는 측정은 또한 외부 장치, 즉 측정 스탠드로부터의 통신을 이용한다. 그 모듈은 측정 상수 또는 자동적인 측정 절차에서 이용되는 다변수 (multi-variable) 응답 함수를 나타내는 다른 데이터와 같은 측정 스탠드로부터 다운로드된 데이터를 수신하도록 구성된다. 그 후, 이 정보는 비처리 센서 신호, 주위 온도, 센서 온도, 및 과잉 압력 신호와 같은 내부 변수들과 함께 사용되어, 최적의 입력 데이터를 획득하기 위하여, 가변 이득 및 영 오프셋 모듈들을 제어할 수 있다.
아날로그 센서 신호의 오프셋을 제어하는 영 오프셋 제어 모듈에 더하여, 제어기 모듈 (300) 이 센서 이득 제어 모듈을 포함함을 도 3 으로부터 알 수 있다. 이 모듈은 아날로그 전단으로부터 아날로그 센서 신호를 증폭하는 프로그램 가능한 이득 하드웨어 모듈을 제어한다. 이는, 가장 적당한 신호 레벨이 아날로그-디지털 변환기의 입력으로 제공되는 것을 가능케한다. 증폭기 이득 및 영 조정 값들 모두는 EEPROM 에 저장되고, 전원이 켜질 때 복원된다. 제어기 모듈 (300) 은 아날로그 전단에서 과잉 압력 조건을 감지하도록 구성되는 과잉 입력 모듈을 추가적으로 포함한다.
상술한 본 발명의 실시예에 더하여, 본 발명의 개시사항의 범위 내에 있는 다양한 선택적인 실시예가 있다. 예컨대, 하나의 선택적인 실시예는 예컨대, 센서를 갖는 센서 시스템, 아날로그 전단, 아날로그-디지털 변환기, 및 디지털 제어기를 포함할 수 있다. 이 시스템은 단독 또는 조합으로 다른 하드웨어 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이 컴포넌트들은 센서 히터, 가변 이득 모듈, 영 오프셋 모듈, 메모리 (예컨대, EEPROM), 통신 포트, 측정 스탠드, PC, PDA, 네트워크, 또는 다른 장치를 포함할 수 있다.
다른 실시예는 방법을 포함할 수 있다. 예컨대, 하나의 선택적인 실시예는 영 조정을 수행하는 방법을 포함한다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 영 조정 명령 (예컨대, 사용자의 버튼누름 스위치, 접촉 클로져 또는 통신 포트로부터의 디지털 명령) 을 검출하는 단계 , 입구 압력 신호의 영 오프셋 값을 감지하는 단계, 선형화된 압력 출력 신호로부터 영 오프셋 신호를 디지털로 제거하는 단계, 및 영 조정 상태 변수를 업데이트하는 단계. 이 방법은 영 조정 동작의 성공 또는 실패를 표시하는 단계, 소정의 조건이 충족된 경우에만 그 절차를 수행하는 단계 (그렇지 않은 경우에 그 절차를 폐쇄하는 단계) 등을 추가적으로 포함할 수 있다.
또 다른 선택적인 실시예는 커패시턴스 다이어프램 게이지와 같은 센서를 측정하는 방법을 포함할 수 있다. 이 방법의 단계들은, 센서 입구에서 실제의 압력을 측정하는 단계, 커패시턴스 다이어프램 게이지와 관련한 일련의 시스템 변수 (예컨대, 비처리 입력 압력 신호, 주위 온도 신호, 센서 온도 신호 또는 과잉 압력 신호) 를 감지하는 단계, 커패시턴스 다이어프램 게이지와 관련된 또 다른 일련의 시스템 변수들 (예컨대, 센서 이득 증폭기 값 또는 영 오프셋 값) 을 제어하는 단계, 시스템 변수에 의하여 게이지 압력을 나타내는 다변수 응답 함수를 생성하는 리그레션 기술을 가지고 압력을 모델링하는 단계, 및 압력 신호의 출력을 가능하게 하도록, 내장된 제어 시스템 내로 다변수 응답 함수를 입력하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하여 제공될 수 있는 이점 및 장점이 특정한 실시예와 관련하여 설명되었다. 이 이점 및 장점들, 및 이들이 발생하고 보다 잘 전달될 수 있도록 하는 구성요소들 또는 한정들은 청구범위의 모두 또는 일부의 결정적이거나 요구되거나 필수적인 특징으로 간주되지 않는다. 여기서 사용하는 바와 같이, 용어 "포함" 은 이 용어에 의한 구성요소들 또는 한정을 포함하는 비배타적인 것으로 해석되도록 의도된다. 따라서, 구성요소의 목록을 포함하는 공정, 방법, 소자 또는 장치는 단지 이 구성요소들만을 포함하는 것이 아니라 열거되지 않았지만 그 청구된 공정, 방법, 소자 또는 장치 고유의 다른 구성요소들을 포함할 수 있다.
본 발명을 특정한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 이 실시형태는 도시적인 것이고 본 발명의 범위를 이 실시예에 한정하고자 함이 아님은 물론이다. 상술한 실시예에 대한 많은 변형, 수정, 부가 및 개량이 가능하다. 이 변형, 수정, 부가 및 개량은 이하의 청구범위 내에 기재한 본 발명의 범위에 해당한다.

Claims (52)

  1. 센서;
    상기 센서에 결합되고, 아날로그 센서 신호를 생성하도록 구성된 아날로그 전단 (front end) 모듈;
    상기 아날로그 센서 신호를 디지털 센서 신호로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 (A/D) 변환기; 및
    상기 디지털 센서 신호를 수신하고, 상기 신호를 처리하여, 상기 디지털 센서 신호에 대응하는 측정된 파라미터를 나타내는 출력 신호를 제공하는 디지털 제어기를 구비하고,
    상기 제어기는 제어 루프의 반복을 수행하도록 구성된 커널 모듈을 이용하고, 상기 제어 루프는 모든 높은 우선순위의 임무 세트의 실행과 하나 이상의 낮은 우선순위 임무의 실행을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 디지털 신호 처리기 (DSP) 에서 구현되고, 상기 DSP 는 상기 센서에 내장되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 마이크로 제어기에서 구현되고, 상기 마이크로 제어기는 상기 센서에 내장되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 커패시턴스 다이어프램 게이지 (capacitance diaphragm guage) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 루프의 각 반복은 주기적인 시간에 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 높은 우선순위 임무들은, 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 상기 디지털 센서 신호를 판독하는 것, 상기 디지털 센서 신호로부터 선형화된 압력값을 계산하는 것, 상기 선형화된 압력값을 디지털-아날로그 변환기에 기록하는 것, 및 상기 선형화된 압력값들을 하나 이상의 포트 버퍼로 전달하는 것으로 구성된 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 낮은 우선순위 임무들은, 진단 포트로부터 수신되는 통신 메시지들을 처리하는 것, 제어 영역 네트워크 메시지들을 처리하는 것, 주위 온도 보상을 수행하는 것, 폐루프 히터 알고리즘을 수행하는 것, 온도 LED 들을 서비스하는 것, 과잉 압력 및 영 조정 입력들을 모니터링하는 것, 상태 LED 들 및 스위치들을 서비스하는 것, EEPROM 을 서비스하는 것, 자동 아날로그 스케일링 절차를 수행하는 것, 자동 영 조정 절차를 수행하는 것, 및 내장된 진단 절차를 수행하는 것으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 자동 측정 절차를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 측정 상수들 - 선형화 계산은 상기 측정 상수들에 기초함 - 세트를 연산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 리그레션 (regression) 절차를 사용하여 상기 측정 상수 세트를 연산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 비휘발성 메모리에서 상기 측정 상수들 세트를 보존 (archive) 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 측정 스탠드로부터 상기 디지털 제어기로 임포팅된 측정 데이터를 사용하여 상기 자동 측정 절차를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 자동 영 조정 절차를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 사용자로부터의 표시에 응답하여 상기 자동 영 조정 절차를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 네트워크 접속을 통하여 수신되는 전자적 표시에 응답하여 상기 자동적 영 조정 절차를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 제어 데이터를 아날로그 영 조정 모듈로 제공하고, 상기 제어 데이터는 상기 자동 영 조정 절차에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는, 소정의 조건 세트가 충족되지 않는 경우, 상기 자동 영 조정 절차를 폐쇄하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 소정의 조건 세트는, 입구 압력이 상기 센서의 검출 한도 미만에 있도록 하는 것, 상기 센서 및 그 전자장치가 세트 포인트 온도에 있도록 하는 것, 주위 온도가 소정의 범위 이내에 있도록 하는 것, 과잉 압력 신호가 나타나지 않도록 하는 것, 및 상기 센서 또는 제어기 내에 어떤 오류 상태도 존재하지 않도록 하는 것으로 구성된 그룹 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 하나 이상의 내장된 진단 절차를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 상기 하나 이상의 내장된 진단 절차에 의하여 검출되는 오류 상태의 표시를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 검출된 오류 상태를 보존하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 상기 하나 이상의 내장된 진단 절차로부터의 진단 데이터를 진단 포트로 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 전용 진단 포트를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기에 저장된 내부 데이터는 외부 장치들에게 접근가능한 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 상기 디지털 센서 신호를 선형화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 비휘발성 메모리에 저장된 값들에 기초하는 선형화 표현들을 사용하여 상기 디지털 센서 신호를 선형화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 비휘발성 메모리는 EEPROM 인 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 상기 디지털 센서 신호를 온도 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 센서 시스템.
  29. 아날로그 센서 신호를 수신하는 단계;
    상기 아날로그 센서 신호를 디지털 센서 신호로 변환하는 단계;
    상기 신호를 처리하여, 상기 센서 신호에 대응하는 측정된 파라미터를 나타내는 출력신호를 제공하는 단계; 및
    커널 모듈에서의 제어 루프의 반복을 수행하는 단계; 를 포함하고,
    상기 제어 루프는 높은 우선순위 임무들 세트 모두의 실행과 하나 이상의 낮은 우선순위 임무의 실행을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 방법은 디지털 신호 처리기 (DSP) 에서 구현되고, 상기 DSP 는 상기 센서에 내장되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 방법은 마이크로 제어기에서 구현되고, 상기 마이크로 제어기는 상기 센서에 내장되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    커패시턴스 다이어프램 게이지를 사용하여 상기 센서 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  33. 제 29 항에 있어서,
    주기적인 시간에서 상기 제어 루프의 각 반복을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  34. 제 29 항에 있어서,
    상기 높은 우선순위 임무들은, 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 상기 디지털 센서 신호를 판독하는 것, 상기 디지털 센서 신호로부터 선형화된 압력값을 계산하는 것, 상기 선형화된 압력값을 디지털-아날로그 변환기에 기록하는 것, 및 상기 선형화된 압력값들을 하나 이상의 포트 버퍼로 전달하는 것으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  35. 제 29 항에 있어서,
    상기 낮은 우선순위 임무들은, 진단 포트로부터 수신되는 통신 메시지들을 처리하는 것, 제어 영역 네트워크 메시지들을 처리하는 것, 주위 온도 보상을 수행하는 것, 폐루프 히터 알고리즘을 수행하는 것, 온도 LED 들을 서비스하는 것, 과잉 압력 및 영 조정 입력들을 모니터링하는 것, 상태 LED 들 및 스위치들을 서비스하는 것, EEPROM 을 서비스하는 것, 자동 아날로그 스케일링 절차를 수행하는 것, 자동 영 조정 절차를 수행하는 것, 및 내장된 진단 절차를 수행하는 것으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  36. 제 29 항에 있어서,
    자동 측정 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 자동 측정 절차를 수행하는 단계는, 측정 상수들 - 선형화 계산은 상기 측정 상수들에 기초함 - 세트를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 측정 상수들 세트를 연산하는 단계는 리그레션 절차를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  39. 제 36 항에 있어서,
    비휘발성 메모리에서 상기 측정 상수들 세트를 보존하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  40. 제 36 항에 있어서,
    측정 스탠드로부터 임포팅된 측정 데이터를 사용하여 상기 자동적인 측정 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  41. 제 29 항에 있어서,
    자동 영 조정 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 자동 영 조정 절차에 의하여 생성되는 제어 데이터에 따라서 아날로그 영 조정 모듈을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  43. 제 41 항에 있어서,
    소정의 조건들 세트가 충족되지 않는 경우, 상기 자동 영 조정 절차를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 소정의 조건들 세트는, 입구 압력이 상기 센서의 영 조정 한도 미만에 있도록 하는 것, 상기 센서 및 그 전자장치가 세트 포인트 온도에 있도록 하는 것, 상기 전자 장치의 주위 온도가 소정의 범위 이내에 있도록 하는 것, 과잉 압력 신호가 나타나지 않도록 하는 것, 및 상기 센서 또는 제어기 내에 어떤 오류 상태도 존재하지 않도록 하는 것으로 구성된 그룹 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  45. 제 29 항에 있어서,
    하나 이상의 내장된 진단 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 내장된 진단 절차에 의하여 검출되는 오류 상태의 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  47. 제 45 항에 있어서,
    상기 검출된 오류 상태를 보존하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  48. 제 29 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 내장된 진단 절차로부터의 진단 데이터를 진단 포트로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  49. 제 29 항에 있어서,
    상기 디지털 센서 신호를 양자화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  50. 제 29 항에 있어서,
    상기 양자화 센서 신호는, 비휘발성 메모리에 저장된 값들에 기초한 선형화 표현들을 사용하여 선형화되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 비휘발성 메모리는 EEPROM 인 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
  52. 제 29 항에 있어서,
    상기 디지털 센서 신호를 온도 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템 디지털 제어 방법.
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