KR20060015371A - 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치 - Google Patents

하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치 Download PDF

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KR20060015371A
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Abstract

본 발명은 신호처리장치 혹은 중앙처리장치등과 같은 디지털 장치들이 각종 센서 혹은 아날로그 신호 발생 장치로부터 유입되는 아날로그 신호를 인식하기 위해 전 단계에서 사용되는 데이터 인식 장치에 관한 것으로, 특히 하나의 기판과; 기판에 다수의 구성이 결합 형성되어지며 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환모듈과; 동일한 기판에 형성되어지며 외부로부터 입력되는 VCC전압을 상기 신호변환모듈의 구동전원으로 변환하되 아날로그측과 디지털측의 상호 간섭을 배제하기위한 절연전원모듈; 및 신호변환모듈과 외부의 다른 어플리케이션 모듈을 연결시켜주는 다수의 인터페이스용 신호 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치를 제공하여 사용자는 아날로그 회로의 특성이나 성능에 신경쓰지 않고 칩 매뉴얼에 따라 일반적인 디지털 제어 설계시와 마찬가지로 계측회로 혹은 제어회로를 설계하기만 하면 되며, 그 부피를 회기적으로 줄일 수 있다.

Description

하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치{data acquisition drive of hybrid one-chip type}
도 1은 근래 상용화 되어 있는 일예의 DAQ보드 실사 이미지
도 2는 기존의 방식에 따라 DAQ보드의 사용하기 위한 DAQ 및 주변 구성에 대한 블록 다이어그램 예시도
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 블록 다이어그램과 주변 구성들과의 신호체계를 나타낸 예시도
도 4는 도 3에 도시되어 있는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 패키지 모듈화 예시도
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >
410 : 입력단보호부 420 : 가변증폭부
430 : 절연증폭부 440 : AD변환부
450 : 콘트롤부 460 : 세팅부
470A, 470B : 절연부 480 : 절연전원부
490 : 인터페이스용 신호 핀
본 발명은 신호처리장치 혹은 중앙처리장치등과 같은 디지털 장치들이 각종 센서 혹은 아날로그 신호 발생 장치로부터 유입되는 아날로그 신호를 인식하기 위해 전 단계에서 사용되는 데이터 인식(Data Acquisition; 이하 DAQ라 칭함) 장치에 관한 것으로 특히, 범용적인 부품의 조합으로 구성됨에 따라 하나의 보드 타입을 취하고 있던 기존의 DAQ를 하나의 원칩으로 구성하도록 하여 그 구성의 간소화를 제공하도록 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 단순히 기존의 DAQ를 주문형 반도체를 이용하여 하나의 칩으로만 형성하는 것이 아니라, 기존의 DAQ에 해당하는 구성 이외에 DAQ가 정상적으로 작동하기 위해 주변에 갖추어져야 했던 증폭회로나 독립된 전원을 공급하기 위한 전원회로 등등을 함께 구비함으로써 작업자는 하나의 디지털 소자를 취급 하는 것처럼 사용할 수 있도록 하기 위한 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 현대 문명은 전자와 통신 분야의 급격한 기술발전에 힘입어 급격하게 편의와 안전성 등이 강조되고 있는 추세이며, 이러한 추세는 21세기 들어 유비쿼타스(ubiquitous)라는 하나의 거대 트랜드(trend)를 형성하고 있다.
상술한 유비쿼타스를 IT 혹은 인터넷 등의 개념에서 살펴보면, 언제 어디서나 의식하지 않고서도 인터넷이나 네트워크에 접속할 수 있는 시스템이나 장치 혹은 일상용품 등을 이야기 한다 할 수 있다.
그러나 로봇공학이나 산업공학적인 측면에서 살펴본다면 유비쿼타스의 개념은 '생명의 흉내를 내는 물건'이라 정의한다고 해도 과언이 아닐 것이다. 즉, 상당히 방대한 혹은 많은 주변의 정보를 센서를 통해 수집하여 이를 스스로의 선별 기준에 따라 필요 정보와 불필요 정보로 분류하고 필요한 정보를 이용하여 필요한 동작 혹은 결과는 얻도록 하는 일련의 장치를 칭한다.
이러한 로봇공학이나 산업공학적인 측면에서 살펴본다면 유비쿼타스의 개념은 소설가 베르나르 베르베르가 쓴 단편집 '나무'의 내용 중 「(생략) 뤽은 프라이팬의 바퀴가 삐걱거리는 소리 때문에 몽상에서 깨어났다. 프라이팬은 관절이 있는 팔을 움직여 계란 하나를 집더니 그것을 깨서 기름에 던졌다. 프라이팬 뒤에서는 커피 머신이 잔에 따뜻한 커피를 따르고 있었다. "자아 맛있는 콜롬비아 커피를 대령했습니다!" 커피잔이 하는 소리였다. 잔에서는 김이 모락모락 나고 안데스 지방의 팬파이프 선율까지 흘러나왔다(생략)」과 유사하다 할 수 있다.
상술한 유비쿼타스의 개념까지는 아니더라도 근래 상용화되고 있는 분야를 살펴보면, 제어계측분야, 무인감시시스템 등등 실제적으로 많은 부분이 우리의 실생활에 적용되고 있는데, 이러한 분야 대부분이 마이컴(MICOM) 혹은 중앙처리장치(CPU)등에서 제어하여야 한다.
그러나 실제적으로 자연계의 대부분의 물리량은 아날로그(analog)형으로 이루어져 있는데, 이 물리량들을 센서(sensor)를 통해 수집한 이후 분석하고 활용하기 위해서는 센서를 통해 검출된 전기적인 아날로그형의 신호를 디지털(digital)형의 신호로 바꾸어야만 한다.
이때, 단순히 하나 혹은 두개 정도의 센서를 통해 검출되는 신호를 디지털 데이터로 변화시키는 데는 신호 안정화 이후에 AD컨버터(convertor)를 이용하는 것이 통상적이나, 검출하고자 하는 자연물리량이 복수인 경우 예를 들어 4~8개 이상인 경우는 그 각각의 변화 대상에 대하여 아날로그 회로를 꾸미는 것이 번거로울 뿐만 아니라 그 부피도 커지게 되며, 추후 유지 보수도 어려워진다는 문제점이 발생되었다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 상용적으로 개발되어진 것이 DAQ보드라는 것으로 그 실제적인 예를 들면 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와 같다.
첨부한 도 1은 근래 상용화 되어 있는 DAQ보드의 실사 이미지로써, 8개의 센서로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변화하여 출력하도록 구현되어진 것이다.
상기 첨부한 도 1의 구성을 블록 다이어그램으로 표시하고, 기존의 방식에 따라 DAQ보드의 사용하기 위한 주변 구성을 도시하면 첨부한 도 2에 도시되어 있는 구성과 같다.
첨부한 도 2의 구성을 간략히 살펴보면, 센서부와 제어부로 크게 구분할 수 있는데, 센서부는 자연적인 물리량을 검출하여 전기적인 신호로 출력하는 검출신호 발생부(100)로 구성된다. 이때 상기 검출신호 발생부(100)는 계측센서 또는 CCD 촬상소자 또는 외부의 검사장치일 수도 있으며, 어느 하나로 특정되는 것은 아니다.
반면에 제어장치는 그 구성을 생략하고, 참조번호 200으로 지칭되는 DAQ보드와 DAQ보드(200)의 구동 전원을 공급하기 위한 절연전원부(300)만을 도시하였으며 신호 관계만 나타내었다.
상기 구성 중 절연전원부(300)는 제어장치내부의 전원공급부에서 발생되는 전원(통상 디지털 제어장치의 구동전원은 +5V)을 입력받아 DAQ보드(200)내에서 사용하는 전원(통상 DC 12 ~ 24V)으로 변환하여 공급하되 아날로그측과 디지털측의 상호 간섭을 방지하기 위해 절연형으로 구성 하였다.
또한 상기 DAQ보드(200)의 구성을 살펴보면, 상기 검출신호 발생부(100)에서 발생되는 아날로그 신호는 통상 매우 미약하기 때문에 이를 특정 이득값으로 증폭하여 출력하는 증폭부(210)와, 상기 증폭부(210)에서 증폭되어진 신호를 디지털 데이터로 변환하는 AD 변환부(220), 및 상기 AD 변환부(220)에서 변환되어진 디지털 데이터를 직렬통신 혹은 병렬통신으로 변환하여 제어장치내의 신호처리장치 측으로 전송하는 변환신호 출력부(230)로 구성된다.
이때, 상기와 같이 구성되어지는 DAQ보드는 그 동작상에 문제점을 갖는 것이 아니나, 기존의 DAQ보드를 사용하기 위해서는 다음과 같은 문제점을 감수하여야 한다.
우선, 기존의 DAQ보드를 사용하기 위해서는 아날로그 소자들의 구동전원과 디지털 소자들의 구동전원의 차이점으로 인해 DAQ보드 이외에 별도의 전원장치(첨부한 도 2에서 참조번호 300)가 필요하다는 점이다. 즉, 디지털 제어회로에 아날로그 신호 계측부분을 추가하려면, 실제 제어회로를 구현하는 데 있어 디지털 프로세싱 부분보다는 아날로그 신호처리부분이 전체의 대다수를 차지함과 동시에 그 부피가 상당히 증가하며, 전원의 구별 및 구분에 따른 부분이 새로이 회로변경을 수행하게 되는 문제점을 나타내게 된다.
또한, 기존의 DAQ보드를 사용하기 위해서는 제어장치 자체의 부피가 상당히 커지게 되는 문제점이 발생된다. 즉, 부피가 커지는 문제점은 현대인들이 지향하고 있는 소형화 간략화 등등의 추세를 역하는 것이며, 추후 유비쿼타스의 개념의 생활가전 혹은 전자장비를 생산하기 위해서는 필히 극복하여야 하는 문제점인 것이다.
또한, 기존의 DAQ보드를 사용하기 위해서는 제품의 설계자가 아날로그 신호 처리를 위한 프로세싱에 숙련되어 있어야 하는데 반하여, 근래 제품의 설계자들은 디지털 프로세싱에는 익숙한데 반하여 아날로그 프로세싱에는 미숙함에 따라 유지 보수 및 시스템 설계에 많은 시간과 노력이 들어간다는 것이 문제점으로 제시될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 신호처리장치 혹은 중앙처리장치등과 같은 디지털 장치들이 각종 센서 혹은 아날로그 신호 발생 장치로부터 유입되는 아날로그 신호를 인식하기 위해 전 단계에서 사용되는 데이터 인식(Data Acquisition; 이하 DAQ라 칭함) 장치에 관한 것으로 특히, 범용적인 부품의 조합으로 구성됨에 따라 하나의 보드 타입을 취하고 있던 기존의 DAQ를 하나의 원칩으로 구성하도록 하여 그 구성의 간소화를 제공하도록 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 부가적인 목적은 단순히 기존의 DAQ를 주문형 반도체를 이용하여 하나의 칩으로만 형성하는 것이 아니라, 기존의 DAQ에 해당하는 구성 이외에 DAQ가 정상적으로 작동하기 위해 주변에 갖추어져야 했던 증폭회로나 독립된 전원을 공급하기 위한 전원회로 등등을 함께 구비함으로써 작업자는 하나의 디지털 소자를 취듭 하는 것처럼 사용하도록 하기 위한 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 특징은, 신호처리장치 혹은 중앙처리장치등과 같은 디지털 장치들이 각종 센서 혹은 아날로그 신호 발생 장치로부터 유입되는 아날로그 신호를 인식하기 위해 전 단계에서 사용되는 데이터 인식 장치에 있어서: 하나의 기판과; 상기 기판에 다수의 구성이 결합 형성되어지며 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환모듈과; 상기 기판에 형성되어지며 외부로부터 입력되는 VCC전압을 상기 신호변환모듈의 구동전원으로 변환하되 아날로그측과 디지털측의 상호 간섭을 방지하기위한 절연전원모듈; 및 상기 신호변환모듈과 외부의 다른 어플리케이션 모듈을 연결시켜주는 다수의 인터페이스용 신호 핀을 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 부가적인 특징은, 상기 신호 변환모듈은 센서 등과 같은 다수의 검출장치들로부터 발생되어 입력되는 아날로그 신호의 전기적인 충격으로부터 내부 회로를 보호하기 위한 입력단보호부와; 상기 입력단보호부에서 출력되는 신호를 입력받고 미세신호를 일정 신호의 크기로 증폭하여 출력하는 증폭부와; 상기 증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD변환부와; 및 상기 AD변환부에서 출력되는 디지털 신호를 직렬 혹은 병렬의 데이터 통신으로 변환하여 출력하는 데이터 출력부를 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 부가적인 다른 특징은, 상기 신호 변환모듈은 센서 등과 같은 다수의 검출장치들로부터 발생되는 아날로그 신호들을 입력받고 제1 제어신호에 의해 순차적 혹은 선택적으로 출력하는 멀티플렉서로 구성되며 입력되는 아날로그 신호의 전기적인 충격으로부터 내부 회로를 보호하기 위한 입력단보호부와; 상기 입력단보호부에서 출력되는 신호를 입력받고 제2 제어신호에 의해 증폭 이득을 달리하여 증폭 출력하는 가변증폭부와; 상기 가변증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 기 설정되어 있는 증폭 이득으로 증폭하여 출력하되 입력단과 출력단간의 직접적인 전기적 연결을 차단한 절연증폭부와; 제3 제어신호에 의해 구동하여 상기 절연증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD변환부; 및 상기 AD변환부에서 출력되는 디지털 신호를 직렬 혹은 병렬의 데이터 통신으로 변환하여 출력하며 상기 제1 내지 제3 제어신호를 발생시켜 각 구성요소들의 제어를 수행하는 콘트롤부를 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 부가적인 또 다른 특징은, 디지털 소자인 상기 콘트롤부에서 발생시키는 제1, 제2 제어신호의 신호 공급로를 따라 아날로그 소자인 상기 입력단보호부와 각회로간 간섭을 방지하기 위한 제1, 제2 절연부를 더 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 부가적인 또 다른 특징은, 상기 콘트롤부에는 제1 내지 제3 제어신호를 적절히 발생시키기 위한 자체적인 운영 소프트웨어를 탑재하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 부가적인 또 다른 특징은, 상기 콘트롤부에 탑재되어 있는 운영소프트웨어를 사용자의 설정에 맞게 옵션적으로 세팅하기 위한 세팅신호를 외부로부터 입력받아 이를 상기 콘트롤부에 전달하기 위한 세팅부를 더 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 다른 특징은, 신호처리장치 혹은 중앙처리장치등과 같은 디지털 장치들이 각종 센서 혹은 아날로그 신호 발생 장치로부터 유입되는 아날로그 신호를 인식하기 위해 전 단계에서 사용되는 데이터 인식 장치에 있어서: 센서 등과 같은 다수의 검출장치들로부터 발생되는 아날로그 신호들을 입력받고 제1 제어신호에 의해 순차적 혹은 선택적으로 출력하는 멀티플렉서로 구성되며 입력되는 아날로그 신호의 전기적인 충격으로부터 내부 회로를 보호하기 위한 입력단보호부와; 상기 입력단보호부에서 출력되는 신호를 입력받고 제2 제어신호에 의해 증폭 이득을 달리하여 증폭 출력하는 가변증폭부와; 상기 가변증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 기 설정되어 있는 증폭 이득으로 증폭하여 출력하되 입력단과 출력단간의 직접적인 전기적 연결을 차단한 절연증폭부와; 제3 제어신호에 의해 구동하여 상기 절연증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD변환부와; 상기 AD변환부에서 출력되는 디지털 신호를 직렬 혹은 병렬의 데이터 통신으로 변환하여 출력하며 탑재되어 있는 운영프로그램에 의해 상기 제1 내지 제3 제어신호를 발생시켜 각 구성요소들의 제어를 수행하는 콘트롤부와; 디지털 소자인 상기 콘트롤부에서 발생시키는 제1, 제2 제어신호의 신호 공급로를 따라 아날로그 소자인 상기 입력단보호부와 회로간 간섭을 방지하기 위한 제1, 제2 절연부; 및 외부로부터 입력되는 VCC전압을 상기 구성요소들의 구동전원으로 변환하되 변환된 전원이 외부로 유출되는 것을 방지하는 절연전원부를 포함하되 하나의 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 다른 부가적인 특징은, 상기 콘트롤부에 탑재되어 있는 운영소프트웨어를 사용자의 설정에 맞게 옵션적으로 세팅하기 위한 세팅신호를 외부로부터 입력받아 이를 상기 콘트롤부에 전달하기 위한 세팅부를 더 포함하는 데 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
우선 본 발명에 적용되는 기술적 사상에 대해 간략히 살펴보면, 범용적인 부품의 조합으로 구성됨에 따라 하나의 보드 타입을 취하고 있던 기존의 DAQ를 하나의 원칩으로 구성하되 그 내부에 절연전원부를 포함시키는 경우, 내부에서의 구동 전원은 예를 들어 DC -15~+15V일망정 제어회로 혹은 설계자의 측면에서 보면 구동전원은 제어회로의 구동전원과 같이 DC 5V인 VCC전원을 그대로 사용하는 것이기 때문에 그 전체적인 부피의 간소화 및 설계의 용이성이 확보될 수 있을 것이라는 데 착안한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 블록 다이어그램과 주변 구성들과의 신호체계를 나타낸 예시도이며, 도 4는 도 3에 도시되어 있는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 패키지 모듈화 예시도이다.
첨부한 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치의 구성 및 주변 구성요소들과의 신호관계를 살펴보면, 센서 등과 같은 다수의 검출장치들로부터 발생되는 아날로그 신호들을 입력받고 제1 제어신호(C1)에 의해 순차적 혹은 선택적으로 출력하는 멀티플렉서(MUX)로 구성되며 입력되는 아날로그 신호의 전기적인 충격으로부터 내부 회로를 보호하기 위한 입력단보호부(410)와, 상기 입력단보호부(410)로에서 출력되는 신호를 입력받고 제2 제어신호(C2)에 의해 증폭 이득을 달리하여 증폭 출력하는 가변증폭부(420)와, 상기 가변증폭부(420)에서 출력되는 신호를 입력받아 기 설정되어 있는 증폭 이득으로 증폭하여 출력하되 입력단과 출력단간의 직접적인 전기적 연결을 차단한 절연증폭부(430)와, 제3 제어신호(C3)에 의해 구동하여 상기 절연증폭부(430)에서 출력되는 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD변환부(440)와, 상기 AD변환부(440)에서 출력되는 디지털 신호를 직렬 혹은 병렬의 데이터 통신으로 변환하여 출력하며 상기 제1 내지 제3 제어신호를 발생시켜 각 구성요소들의 제어를 수행하는 콘트롤부(450)와, 외부로부터 입력되는 +5볼트의 구동전압을 내부의 아날로그 소자들의 구동전압( -15~+15V)으로 변환하여 공급하되 변환되어진 전원과 제어장치 측과의 간섭을 방지하기 위한 절연전원부(480), 및 디지털 소자인 상기 콘트롤부(450)에서 발생시키는 제1, 제2 제어신호의 신호 공급로를 따라 아날로그 소자인 상기 입력단보호부(410)와 제1, 제2 절연부(470A, 470B)로 구성된다.
또한, 상기 콘트롤부(450)에는 제1 내지 제3 제어신호(C1~C3)를 적절히 발생시키기 위한 자체적인 운영 소프트웨어를 탑재하게 되는데, 상기 콘트롤부(450)의 운영소프트웨어를 사용자의 설정에 맞게 옵션적으로 세팅하기 위한 세팅신호를 외부로부터 입력받아 이를 상기 콘트롤부(450)에 전달하기 위한 세팅부(460)를 더 포함한다.
상기 구성에서 절연전원부(480)로부터 전원을 공급받는 구성은 상기 입력단보호부(410)와 가변증폭부(420) 및 절연증폭부(430)이며, 외부로부터 입력되는 +5볼트의 구동전압을 공급받는 구성은 AD 변환부(440)와 콘트롤부(450) 및 세팅부(460)이다.
즉, 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치는 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 패키지를 형성하여 디지털 소자와 같이 Vcc(+5V)전압을 구동전압으로 사용하는 것처럼 사용자가 인식할 수 있도록 되어진 것이다.
상술한 구성요소들의 동작을 살펴보면, 첨부한 도 4에 도시되어 참조번호 490번으로 지칭되는 외부의 다른 어플리케이션 모듈(미도시)을 연결시켜주는 다수의 인터페이스용 신호 핀 중 아날로그 신호 입력단을 통해 외부의 센서 등과 같은 다수의 검출장치들로부터 발생되는 아날로그 신호들이 인가되어진다.
상기 아날로그 신호 입력단을 통해 유입되는 아날로그 신호는 입력단보호부(410)측으로 입력되어지는데, 멀티플렉서(MUX)로 구성되는 상기 입력단보호부(410)는 상기 아날로그 신호 입력단을 통해 유입되는 아날로그 신호의 전기적인 충격으로부터 후단에 위치하는 패키지 내부의 회로를 보호하는 역할을 수행함과 동시에 초기 상태의 제1 제어신호(C1)에 의해 순차적 혹은 선택적으로 출력하게 된다.
상기 입력단보호부(410)로에서 출력되는 신호는 가변증폭부(420)에서 입력받게 되는데, 상기 가변증폭부(420)는 초기상태의 제2 제어신호(C2)에 의해 기준 증폭 이득으로 입력되는 신호를 증폭하여 출력하게 되며, 상기 가변증폭부(420)에서 출력되는 신호는 절연증폭부(430)에서 한번 더 증폭되어 출력되어진다.
상기 절연증폭부(430)에서 출력되는 신호를 입력받은 AD변환부(440)는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 콘트롤부(450)에 전달하게 된다.
상기 콘트롤부(450)는 상기 AD변환부(440)에서 출력되는 디지털 신호를 입력받아 내부에 탑재되어 있는 운영 프로그램에 따라 직렬 혹은 병렬의 데이터로 변환하여 외부의 신호처리장치 측으로 전달하게 된다.
이러한 신호 처리의 결과는 입력받은 신호처리장치에서 처리되어진 결과를 설계자 혹은 운영자가 검토하여 설계목적에 맞도록 검출되는 아날로그 신호별로 증폭이득을 조절하거나
아날로그 신호의 입력에 따른 처리순서 혹은 처리 빈도를 조절하고자 하는 경우 상기 콘트롤부(450)에 탑재되어 있는 운영 프로그램을 세팅하게 된다. 이때, 세팅 방식은 일반적인 프로그램 세팅 방식과 동일하거나 유사한 데, 설계자 혹은 운영자는 신호처리장치를 이용하여 참조번호 460으로 지칭되는 세팅부측으로 세팅하고자 하는 목적의 요청신호를 송출 인가한다.
따라서 상기 세팅부(460)는 입력되는 사용자의 세팅 요청 신호를 상기 콘트롤부(450)에 전달하여 상기 콘트롤부(450)에 탑재되어 있는 운영프로그램의 초기화상태 혹은 기 설정상태를 새로이 설계자 혹은 운영자가 요구하는 상태로 변환시키게 된다.
이와 같은 동작 이후 상기 제 1 내지 제 3 제어신호(C1~C3)는 종전의 상태와는 다르게 되는데, 그 결과 제 1제어신호(C1)에 의해 상기 입력단보호부(410)는 다수개의 채널을 통해 입력되는 아날로그신호를 순차적으로 출력하거나 혹은 선택적으로 출력하게 된다.
또한, 제 1제어신호(C1)에 의해 상기 가변증폭부(420)는 그 증폭 이득이 변동되어지며, 이러한 변동은 예로 써 각 채널별로 입력되는 모든 아날로그신호를 동일한 크기로 출력하기 위해 각 채널별로 증폭 이득을 달리하는 것이 될 수도 있다.
이때, 절연전원부(480)는 외부로부터 입력되는 +5볼트의 구동전압을 내부의 아날로그 소자들의 구동전압인 +12~24볼트의 전압으로 변환하여 공급하되 변환되어진 고전압이 제어장치 측의 구성으로 역기전력에 의해 역류하는 것을 방지하게 된다.
또한, 절연전원부(480)로부터 전원을 공급받는 구성은 상기 입력단보호부(410)와 가변증폭부(420) 및 절연증폭부(430)이며, 외부로부터 입력되는 +5볼트의 구동전압을 공급받는 구성은 AD 변환부(440)와 콘트롤부(450) 및 세팅부(460)이다.
즉, 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치는 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 패키지를 형성하여 디지털 소자와 같이 Vcc(+5V)전압을 구동전압으로 사용하는 것처럼 사용자가 인식할 수 있도록 되어진 것이다.
따라서 설계자는 칩 매뉴얼에 따라 일반적인 디지털 제어 설계시와 마찬가지로 계측회로 혹은 제어회로를 설계하기만 하면 된다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치를 제공하면 사용자는 아날로그 회로의 특성이나 성능에 신경쓰지 않고 칩 매뉴얼에 따라 일반적인 디지털 제어 설계시와 마찬가지로 계측회로 혹은 제어회로를 설계하기만 하면 되며, 그 부피를 회기적으로 줄일 수 있다는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 신호처리장치 혹은 중앙처리장치등과 같은 디지털 장치들이 각종 센서 혹은 아날로그 신호 발생 장치로부터 유입되는 아날로그 신호를 인식하기 위해 전 단계에서 사용되는 데이터 인식 장치에 있어서:
    하나의 기판과;
    상기 기판에 다수의 구성이 결합 형성되어지며 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환모듈과;
    상기 기판에 형성되어지며 외부로부터 입력되는 VCC전압을 상기 신호변환모듈의 구동전원으로 변환하되 아날로그측과 디지털측의 상호 간섭을 방지하기위한 절연전원모듈; 및
    상기 신호변환모듈과 외부의 다른 어플리케이션 모듈을 연결시켜주는 다수의 인터페이스용 신호 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 변환모듈은 센서 등과 같은 다수의 검출장치들로부터 발생되어 입력되는 아날로그 신호의 전기적인 충격으로부터 내부 회로를 보호하기 위한 입력단보호부와;
    상기 입력단보호부에서 출력되는 신호를 입력받고 미세신호를 일정 신호의 크기로 증폭하여 출력하는 증폭부와;
    상기 증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD변환부와; 및
    상기 AD변환부에서 출력되는 디지털 신호를 직렬 혹은 병렬의 데이터 통신으로 변환하여 출력하는 데이터 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 변환모듈은 센서 등과 같은 다수의 검출장치들로부터 발생되는 아날로그 신호들을 입력받고 제1 제어신호에 의해 순차적 혹은 선택적으로 출력하는 멀티플렉서로 구성되며 입력되는 아날로그 신호의 전기적인 충격으로부터 내부 회로를 보호하기 위한 입력단보호부와;
    상기 입력단보호부에서 출력되는 신호를 입력받고 제2 제어신호에 의해 증폭 이득을 달리하여 증폭 출력하는 가변증폭부와;
    상기 가변증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 기 설정되어 있는 증폭 이득으로 증폭하여 출력하되 입력단과 출력단간의 직접적인 전기적 연결을 차단한 절연증폭부와;
    제3 제어신호에 의해 구동하여 상기 절연증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD변환부; 및
    상기 AD변환부에서 출력되는 디지털 신호를 직렬 혹은 병렬의 데이터 통신으로 변환하여 출력하며 상기 제1 내지 제3 제어신호를 발생시켜 각 구성요소들의 제어를 수행하는 콘트롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    디지털 소자인 상기 콘트롤부에서 발생시키는 제1, 제2 제어신호의 신호 공급로를 따라 아날로그 소자인 상기 입력단보호부와 제1, 제2 절연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 콘트롤부에는 제1 내지 제3 제어신호를 적절히 발생시키기 위한 자체적인 운영 소프트웨어를 탑재하고 부가적으로 증폭도를 자동으로 조절하는 기능이 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치.
  6. 제 3항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 콘트롤부에 탑재되어 있는 운영소프트웨어를 사용자의 설정에 맞게 옵션적으로 세팅하기 위한 세팅신호를 외부로부터 입력받아 이를 상기 콘트롤부에 전달하기 위한 세팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치.
  7. 신호처리장치 혹은 중앙처리장치등과 같은 디지털 장치들이 각종 센서 혹은 아날로그 신호 발생 장치로부터 유입되는 아날로그 신호를 인식하기 위해 전 단계에서 사용되는 데이터 인식 장치에 있어서:
    센서 등과 같은 다수의 검출장치들로부터 발생되는 아날로그 신호들을 입력받고 제1 제어신호에 의해 순차적 혹은 선택적으로 출력하는 멀티플렉서로 구성되며 입력되는 아날로그 신호의 전기적인 충격으로부터 내부 회로를 보호하기 위한 입력단보호부와;
    상기 입력단보호부에서 출력되는 신호를 입력받고 제2 제어신호에 의해 증폭 이득을 달리하여 증폭 출력하는 가변증폭부와;
    상기 가변증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 기 설정되어 있는 증폭 이득으로 증폭하여 출력하되 입력단과 출력단간의 직접적인 전기적 연결을 차단한 절연증폭부와;
    제3 제어신호에 의해 구동하여 상기 절연증폭부에서 출력되는 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD변환부와;
    상기 AD변환부에서 출력되는 디지털 신호를 직렬 혹은 병렬의 데이터 통신으로 변환하여 출력하며 탑재되어 있는 운영프로그램에 의해 상기 제1 내지 제3 제어신호를 발생시켜 각 구성요소들의 제어를 수행하는 콘트롤부와;
    디지털 소자인 상기 콘트롤부에서 발생시키는 제1, 제2 제어신호의 신호 공급로를 따라 아날로그 소자인 상기 입력단보호부와 제1, 제2 절연부; 및
    외부로부터 입력되는 VCC전압을 상기 구성요소들의 구동전원으로 변환하되 변환된 전원이 외부로 유출되는 것을 방지하는 절연전원부를 포함하되 하나의 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 콘트롤부에 탑재되어 있는 운영소프트웨어를 사용자의 설정에 맞게 옵션적으로 세팅하기 위한 세팅신호를 외부로부터 입력받아 이를 상기 콘트롤부에 전달하기 위한 세팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 원칩형 데이터 인식 장치.
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