KR20070040945A - Sensing device for compensating output error - Google Patents

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Abstract

본 발명은 출력 오차를 보상하기 위한 센싱 장치를 개시한다.The present invention discloses a sensing device for compensating for the output error.

본 발명의 출력 오차를 보상하는 센싱 장치는 외부의 환경변화를 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부; 상기 감지신호 및 상기 감지부 내에 구비된 적어도 하나의 오차인자들의 출력신호를 디지탈신호로 변환하여 출력하는 다중 ADC부; 및 상기 ADC부의 출력신호 중 상기 오차인자들의 출력신호에 대응되는 디지탈신호에 근거하여 상기 감지신호에 대응되는 디지탈신호의 크기를 보상해주는 오차 보상부를 구비하여, 감지신호 뿐만 아니라 감지신호에 영향을 주는 오차인자들의 출력신호를 함께 인가받아 오차인자들의 출력신호에 대한 변화 정도(오차)에 근거하여 감지신호의 크기를 보상해줌으로써 센싱 결과의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.Sensing device for compensating the output error of the present invention includes a sensing unit for detecting a change in the external environment to output a detection signal; A multiple ADC unit for converting an output signal of the detection signal and at least one error factor included in the detection unit into a digital signal and outputting the digital signal; And an error compensator for compensating for the magnitude of the digital signal corresponding to the sensing signal based on the digital signal corresponding to the output signal of the error factors among the output signals of the ADC. The reliability of the sensing result can be improved by receiving the output signal of the error factors together and compensating the magnitude of the detection signal based on the degree of change (error) of the output signal of the error factors.

Description

출력 오차를 보상하는 센싱 장치{SENSING DEVICE FOR COMPENSATING OUTPUT ERROR}SENSING DEVICE FOR COMPENSATING OUTPUT ERROR}

도 1은 이동통신단말기에서 사용되는 종래 센서의 구조를 나타내는 회로도.1 is a circuit diagram showing the structure of a conventional sensor used in a mobile communication terminal.

도 2는 본 발명에 따른 센싱 장치의 구성을 나타내는 회로도.2 is a circuit diagram showing a configuration of a sensing device according to the present invention.

본 발명은 센서의 출력 오차를 보상하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센서의 출력신호 뿐만 아니라 센서 출력에 영향을 주는 오차인자들에 대응하는 신호들도 함께 검출하여 오차인자들의 변화에 따라 센서의 출력신호를 보상해주는 센서 출력 오차 보상 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for compensating an output error of a sensor, and more particularly, to detect not only the output signal of the sensor but also signals corresponding to the error factors affecting the sensor output according to the change of the error factors. The present invention relates to a sensor output error compensation device for compensating an output signal of a sensor.

도 1은 이동통신단말기에서 사용되는 종래 센서의 구조를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the structure of a conventional sensor used in a mobile communication terminal.

도 1의 센서는 감지부(10) 및 AD 변환부(20)를 구비한다.The sensor of FIG. 1 includes a detector 10 and an AD converter 20.

감지부(10)는 저항 R1 ∼ R7, Rsensor 및 증폭기 OP1, OP2를 구비하며, 외부로부터 인가되는 환경(열, 빛 등) 변화에 따라 가변저항 Rsensor 의 저항값이 변화되어 그 환경의 변화 정도에 따라 서로 다른 크기의 아날로그신호인 감지신호 Vsen를 출력한다.The sensing unit 10 includes resistors R1 to R7, R sensors, and amplifiers OP1 and OP2. The resistance value of the variable resistor R sensor is changed according to a change in the environment (heat, light, etc.) applied from the outside, thereby changing the environment. The sensing signal Vsen, an analog signal of different magnitude, is output according to the degree.

AD 변환부(20)는 감지부(10)로부터의 출력신호 Vsen를 디지탈신호로 변환하여 출력한다.The AD converter 20 converts the output signal Vsen from the detector 10 into a digital signal and outputs the digital signal.

즉, 도 1과 같은 종래의 센서는, 도 1에서와 같이 각 센서별로 단지 하나의 ADC(20) 만을 구비하여 감지부(10)의 감지결과에 대응되는 출력신호 Vsen 만을 디지탈신호로 변환시켜 출력한다.That is, the conventional sensor as shown in FIG. 1 includes only one ADC 20 for each sensor as shown in FIG. 1 to convert only the output signal Vsen corresponding to the detection result of the sensing unit 10 into a digital signal and output the same. do.

그런데, 실제 센서에 있어서, 출력신호 Vsen의 크기는 가변저항 Rsensor 의 크기변화에만 영향을 받는 것이 아니라, 센서의 동작에 기여하는 다른 요소들(오차인자)에 의해서도 영향을 받게 된다. 즉, 통상적으로 상용저항 R1 ∼ R7은 최소 1% 정도의 오차를 가지고 있으며, 전원전압도 이상동작에 의해 미세한 흔들림이 발생할 수 있는데, 출력신호 Vsen는 이러한 요소들에 의해서도 영향을 받게 된다.However, in the actual sensor, the magnitude of the output signal Vsen is not only influenced by the change in the size of the variable resistor R sensor but also by other factors (error factors) that contribute to the operation of the sensor. That is, commercial resistors R1 to R7 typically have an error of at least about 1%, and minute shaking may occur due to abnormal operation of the power supply voltage. The output signal Vsen is also affected by these factors.

그러나, 도 1에서와 같이 각 센서별로 하나의 ADC(20) 만을 구비하여 감지부(10)에서 감지된 최종 출력신호 Vsen 만을 디지탈신호로 변환하여 그 디지탈신호를 사용하는 경우에는, 센서 내 오차인자들에 의한 출력 오차를 검출하거나 이를 보상해줄 수 있는 방법이 없다. 따라서, 그러한 오차인자들에 의한 출력 오차로 인해 센서의 센싱 데이터에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제가 있으며, 더욱이 정밀한 센싱을 요구하는 센서의 경우에는 그러한 출력 오차가 더 큰 문제가 될 수 있다.However, as shown in FIG. 1, when only one ADC 20 is provided for each sensor to convert only the final output signal Vsen sensed by the sensing unit 10 into a digital signal and use the digital signal, an error factor in the sensor is used. There is no way to detect or compensate for the output error caused by these devices. Therefore, there is a problem that the reliability of the sensing data of the sensor is lowered due to the output error due to such error factors, and in the case of a sensor that requires precise sensing, such an output error may be a greater problem.

따라서, 상술된 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 감지 대상에 의한 센싱 신호 뿐만 아니라 센싱 신호에 영향을 미치는 센싱 장치 내 다른 오차인자들의 출력신호를 함께 감지하여 센싱 신호를 보상해줌으로써 센싱 데이터에 대한 신뢰성을 향상시키는데 있다.Accordingly, an object of the present invention to solve the above-described problem is to sense not only the sensing signal by the sensing object but also the output signal of other error factors in the sensing device affecting the sensing signal together to compensate for the sensing signal. To improve reliability.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 출력 오차를 보상하는 센싱 장치는 외부의 환경변화를 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부; 상기 감지신호 및 상기 감지부 내에 구비된 적어도 하나의 오차인자들의 출력신호를 디지탈신호로 변환하여 출력하는 다중 ADC부; 및 상기 ADC부의 출력신호 중 상기 오차인자들의 출력신호에 대응되는 디지탈신호에 근거하여 상기 감지신호에 대응되는 디지탈신호의 크기를 보상해주는 오차 보상부를 구비한다.Sensing device for compensating the output error of the present invention for achieving the above object is a sensing unit for outputting a detection signal by detecting an external environment change; A multiple ADC unit for converting an output signal of the detection signal and at least one error factor included in the detection unit into a digital signal and outputting the digital signal; And an error compensator for compensating for the magnitude of the digital signal corresponding to the sensing signal based on the digital signal corresponding to the output signal of the error factors among the output signals of the ADC.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 센싱 장치의 구성을 나타내는 회로도이다. 설명의 편의를 위해 도 2에서는 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하였다.2 is a circuit diagram showing the configuration of a sensing device according to the present invention. For convenience of description, the same reference numerals are used for the same elements as in FIG. 1.

도 2의 센싱 장치는 감지부(10), 다중 ADC부(30) 및 오차 보상부(40)를 구비한다.The sensing device of FIG. 2 includes a detector 10, a multiple ADC 30, and an error compensator 40.

감지부(10)는 외부의 환경변화를 감지하여 그 감지결과를 출력한다. 즉, 감지부(10)는 외부의 환경(빛, 열 등) 변화에 따라 그 크기가 변화되는 가변저항 Rsensor 을 이용하여 그 환경의 변화 정도를 감지하여 그 감지신호 Vsen를 출력한다.The sensing unit 10 detects an external environmental change and outputs the detection result. That is, the sensing unit 10 detects the degree of change in the environment using a variable resistor R sensor whose size is changed according to the change of the environment (light, heat, etc.) and outputs the detection signal Vsen.

이러한 감지부(10)는 저항 R1 ∼ R7, 가변저항 Rsensor 및 증폭기 OP1, OP2를 구비한다. 저항 R1, R2은 전원전압 Vcc과 접지전압 사이에 직렬 연결되며, 증폭기 OP1의 비반전 입력단은 저항 R1, R2의 접지단에 연결되고 반전 입력단은 가변저항 Rsensor 과 저항 R3의 접지단에 연결된다. 가변저항 Rsensor 과 저항 R3은 증폭기 OP1의 출력단과 접지전압 사이에 직렬 연결된다. 저항 R4은 증폭기 OP1의 출력단과 증폭기 OP2의 비반전 입력단 사이에 연결된다. 저항 R5은 증폭기 OP2의 반전 입력단과 접지전압 사이에 연결된다. 저항 R6은 증폭기 OP1의 비반전 입력단과 증폭기 OP2의 비반전 입력단 사이에 연결된다. 저항 R7은 증폭기 OP2의 반전 입력단과 출력단 사이에 연결된다.The sensing unit 10 includes resistors R1 to R7, a variable resistor R sensor, and amplifiers OP1 and OP2. The resistors R1 and R2 are connected in series between the supply voltage Vcc and the ground voltage, and the non-inverting input terminal of the amplifier OP1 is connected to the ground terminal of the resistors R1 and R2 and the inverting input terminal is connected to the variable resistor R sensor and the ground terminal of the resistor R3. . The variable resistor R sensor and resistor R3 are connected in series between the output terminal of the amplifier OP1 and the ground voltage. Resistor R4 is connected between the output of amplifier OP1 and the non-inverting input of amplifier OP2. Resistor R5 is connected between the inverting input of amplifier OP2 and the ground voltage. Resistor R6 is connected between the non-inverting input of amplifier OP1 and the non-inverting input of amplifier OP2. Resistor R7 is connected between the inverting input and output of amplifier OP2.

다중 ADC부(30)는 감지부(10)로부터의 감지신호 Vsen 및 감지신호 Vsen의 발생에 영향을 줄 수 있는 감지부(10) 내 적어도 하나의 구성요소(오차인자)들의 출력신호 V1, Vref를 디지탈신호로 변환하여 오차 보상부(40)로 출력한다.The multiple ADC unit 30 outputs signals V1 and Vref of at least one component (error factor) in the sensing unit 10 that may affect the generation of the sensing signal Vsen and the sensing signal Vsen from the sensing unit 10. Is converted into a digital signal and output to the error compensator 40.

이러한 다중 ADC부(30)는 아날로그신호인 감지신호 Vsen를 인가받아 디지탈신호로 변환하는 ADC부(31), 및 감지부(10) 내 적어도 하나의 오차인자들의 출력신호 V1, Vref를 각각 인가받아 이를 디지탈신호로 변환하는 적어도 하나의 ADC부들(32, 33)을 구비한다. 예컨대, 도 2와 같은 감지부(10)의 회로에서, ADC부(31)는 감지부(10)의 원래 출력신호인 감지신호 Vsen를 디지탈신호로 변환하여 오차 보상부(40)로 출력하고, ADC부(32)는 증폭기 OP2의 반전 입력단에 인가되는 신호 V1를 디지탈신호로 변환하여 출력하며, ADC부(33)는 증폭기 OP1의 비반전 입력단에 인가되는 신호 즉 저항 R1, R2에 의한 기준전압 Vref을 디지탈신호로 변환하여 오차 보상부(40)로 출력한다.The multi-ADC unit 30 receives an analog signal sensing signal Vsen and converts it into a digital signal, and receives the output signals V1 and Vref of at least one error factor in the sensing unit 10 and the ADC unit 31. At least one ADC unit 32, 33 for converting this into a digital signal is provided. For example, in the circuit of the sensing unit 10 as shown in FIG. 2, the ADC unit 31 converts the sensing signal Vsen, which is the original output signal of the sensing unit 10, into a digital signal and outputs the digital signal to the error compensating unit 40. The ADC unit 32 converts the signal V1 applied to the inverting input terminal of the amplifier OP2 into a digital signal and outputs it. The ADC unit 33 applies a signal applied to the non-inverting input terminal of the amplifier OP1, that is, the reference voltages of the resistors R1 and R2. The Vref is converted into a digital signal and output to the error compensator 40.

오차 보상부(40)는 오차인자들에 대한 디지탈신호 즉 ADC부(32, 33)의 출력신호에 따라 감지신호 Vsen에 대한 디지탈신호 즉 ADC부(31)의 출력신호의 크기를 조절한다. 즉, 오차 보상부(40)는 감지신호 Vsen의 발생에 영향을 줄 수 있는 감지부(10) 내 오차인자들의 출력신호 V1, Vref의 변화정도를 측정한 후 이를 기 설정된 정상적인 경우의 값과 각각 비교하여 그 변화정도 즉 오차를 알아낸다. 다음에, 오차 보정부(40)는 그 변화정도(오차) 만큼 감지신호 Vsen에 대한 디지탈신호를 보상해준다.The error compensator 40 adjusts the magnitude of the digital signal for the sensing signal Vsen, that is, the output signal of the ADC unit 31, according to the digital signal for the error factors, that is, the output signals of the ADC units 32 and 33. That is, the error compensator 40 measures the degree of change of the output signals V1 and Vref of the error factors in the sensing unit 10 that may affect the generation of the detection signal Vsen, and then sets the values of the normal cases, respectively. Compare and determine the degree of change or error. Next, the error correction unit 40 compensates the digital signal for the detection signal Vsen by the degree of change (error).

상술된 구성을 갖는 본 발명의 출력 오차를 보상하는 센싱 장치의 동작을 간략하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the sensing device for compensating for the output error of the present invention having the above-described configuration will be briefly described as follows.

전원전압 Vcc가 저항 R1, R2에 의해 분배되어 저항 R2에 걸리는 전압이 기준전압 Vref으로서 증폭기 OP1의 비반전 입력단(+)으로 인가된다.The power supply voltage Vcc is divided by the resistors R1 and R2 so that the voltage across the resistor R2 is applied to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier OP1 as the reference voltage Vref.

이때, 기준전압 Vref의 크기는 수학식 1과 같다.At this time, the magnitude of the reference voltage Vref is shown in Equation 1.

Vref = R1/(R1 + R2) × VccVref = R1 / (R1 + R2) × Vcc

그리고, 증폭기 OP1의 다른 입력단(-)으로 인가되는 전압은 저항 R3에 걸리는 전압으로서 이 전압의 크기는 외부의 환경 변화에 따른 가변저항 Rsensor의 저항값 이 변함에 따라 달라진다.The voltage applied to the other input terminal (-) of the amplifier OP1 is a voltage applied to the resistor R3. The magnitude of the voltage varies as the resistance value of the variable resistor R sensor changes according to an external environmental change.

이때, 증폭기 OP1에서 출력되어 저항 R4를 통해 증폭기 OP2의 비반전 입력단(+)으로 인가되는 전압 V1의 크기는 수학식 2와 같이 계산된다.At this time, the magnitude of the voltage V1 output from the amplifier OP1 and applied to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier OP2 through the resistor R4 is calculated as in Equation 2.

V1 = (1 + Rsensor/R3) × (R5/(R4 + R5)) × VrefV1 = (1 + R sensor / R3) × (R5 / (R4 + R5)) × Vref

그리고, 증폭기 OP2의 다른 입력단(-)으로는 기준전압 Vref이 저항 R6에 의해 감소되어 인가된다.The reference voltage Vref is reduced by the resistor R6 and applied to the other input terminal (−) of the amplifier OP2.

이때, 증폭기 OP2의 출력신호 즉 감지신호 Vsen는 수학식 3과 같이 구해진다.At this time, the output signal of the amplifier OP2, that is, the detection signal Vsen is obtained as in Equation 3.

Vsen = (1 + R7/R6) × V1 - (R7/R6) × VrefVsen = (1 + R7 / R6) × V1-(R7 / R6) × Vref

즉, 상술된 수식들을 통해 알 수 있듯이, 전압 V1 및 기준전압 Vref은 감지부(10) 내의 오차인자인 저항들 R1 ∼ R7의 오차 및 전원전압 Vcc의 흔들림 등에 의해 영향을 받게 되며, 감지부(10)의 출력신호인 감지신호 Vsen는 전압 V1 및 기준전압 Vref의 크기에 영향을 받게 된다.That is, as can be seen through the above-described formula, the voltage V1 and the reference voltage Vref are affected by the error of the resistors R1 to R7 which are the error factors in the sensing unit 10 and the shaking of the power supply voltage Vcc. The sensing signal Vsen, which is an output signal of 10, is affected by the magnitudes of the voltage V1 and the reference voltage Vref.

따라서, 다중 ADC부(30)는 도 1에서와 같이 단순히 감지신호 Vsen 만을 인가받아 디지탈신호로 변환하여 그 신호가 바로 MSM(미도시)으로 인가되어 이용되도록 하지않고, 감지신호 Vsen에 영향을 주는 오차인자들 R1 ∼ R7에 의한 전압 V1, Vref도 함께 인가받아 이를 디지탈신호로 변환한다. 즉, 다중 ADC부(30)는 다수의 ADC부(31 ∼ 33)를 이용해 감지신호 Vsen 뿐만 아니라 오차인자들의 출력신호 V1, Vref도 함께 디지탈신호로 변환하여 오차 보상부(40)로 출력한다.Therefore, the multi-ADC unit 30 receives a sensing signal Vsen simply as shown in FIG. 1 and converts it into a digital signal so that the signal is not directly applied to an MSM (not shown) and used to affect the sensing signal Vsen. The voltages V1 and Vref caused by the error factors R1 to R7 are also applied and converted into digital signals. That is, the multiple ADC unit 30 converts not only the detection signal Vsen but also the output signals V1 and Vref of the error factors into digital signals using the plurality of ADC units 31 to 33 to output to the error compensator 40.

오차 보상부(40)는 다중 ADC부(30)의 각 ADC부(31 ∼ 33)에서 변환된 디지탈신호들을 인가받아 오차인자들에 의한 오차만큼 감지신호 Vsen의 크기를 보상해준다. 즉, 오차 보상부(40)는 ADC부(32, 33)의 출력신호에 근거하여 ADC부(31)의 출력신호의 크기를 조절한다. 이를 위해, 오차 보상부(40)는 전압 V1 및 기준전압 Vref에 대응되는 ADC부(32, 33)로부터의 출력신호를 기 설정된 값과 비교하여 그 차이를 검출한다. 다음에, 오차 보상부(40)는 그 차이에 근거하여 감지신호 Vsen의 크기를 조절한 후 그 보상된 신호를 MSM(미도시)으로 출력한다.The error compensator 40 receives the digital signals converted by the respective ADC units 31 to 33 of the multiple ADC unit 30 and compensates for the magnitude of the detection signal Vsen by the error factor. That is, the error compensator 40 adjusts the magnitude of the output signal of the ADC unit 31 based on the output signals of the ADC units 32 and 33. To this end, the error compensator 40 compares the output signals from the ADCs 32 and 33 corresponding to the voltage V1 and the reference voltage Vref with a preset value and detects the difference. Next, the error compensator 40 adjusts the magnitude of the detection signal Vsen based on the difference and outputs the compensated signal to the MSM (not shown).

상술된 실시예에서는 오차 보상부(40)를 다중 ADC부(30)의 출력단에 두어 디지탈신호로 변환된 감지신호에 대한 오차보상을 수행하였으나, 오차 보상부(40)를 다중 ADC부(30)의 입력단에 두어 아날로그신호 상태에서 먼저 오차보상을 수행한 후 이 오차보상된 감지신호 Vsen를 디지탈 신호로 변환할 수도 있다. 이러한 경우에는 다중 ADC부(30)에 병렬 연결된 다수의 ADC들(31 ∼ 33)을 구비하지 않고 오차보상된 감지신호 Vsen를 디지탈신호로 변환할 하나의 ADC만을 구비할 수 있다.In the above-described embodiment, the error compensation unit 40 is placed at the output terminal of the multiple ADC unit 30 to perform error compensation on the detected signal converted into a digital signal, but the error compensation unit 40 is connected to the multiple ADC unit 30. In the analog signal state, error compensation may be performed first in an analog signal state, and then the error compensated detection signal Vsen may be converted into a digital signal. In this case, instead of the plurality of ADCs 31 to 33 connected in parallel to the multiple ADC unit 30, only one ADC for converting the error compensated sense signal Vsen into a digital signal may be provided.

상술한 바와 같이, 본 발명의 출력 오차를 보상하는 센싱 장치는 감지신호 뿐만 아니라 감지신호에 영향을 주는 오차인자들의 출력신호를 함께 인가받아 오차인자들의 출력신호에 대한 변화 정도(오차)에 근거하여 감지신호의 크기를 보상해줌으로써 센싱 결과의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.As described above, the sensing device for compensating the output error of the present invention receives the output signal of error factors affecting the detection signal as well as the detection signal based on the degree of change (error) of the output signal of the error factors. By compensating for the magnitude of the detection signal, the reliability of the sensing result can be further improved.

Claims (3)

외부의 환경변화를 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부;A detector for detecting a change in an external environment and outputting a detection signal; 상기 감지신호 및 상기 감지부 내에 구비된 적어도 하나의 오차인자들의 출력신호를 디지탈신호로 변환하여 출력하는 다중 ADC부; 및A multiple ADC unit for converting an output signal of the detection signal and at least one error factor included in the detection unit into a digital signal and outputting the digital signal; And 상기 ADC부의 출력신호 중 상기 오차인자들의 출력신호에 대응되는 디지탈신호에 근거하여 상기 감지신호에 대응되는 디지탈신호의 크기를 보상해주는 오차 보상부를 구비하는 출력 오차를 보상하는 센싱 장치.And an error compensator for compensating for the magnitude of the digital signal corresponding to the sensing signal based on the digital signal corresponding to the output signal of the error factors. 제 1항에 있어서, 상기 다중 ADC부는The method of claim 1, wherein the multiple ADC unit 상기 감지신호 및 상기 오차인자들의 출력신호를 각각 디지탈신호로 변환하는 복수의 ADC들을 구비하는 것을 특징으로 하는 출력 오차를 보상하는 센싱 장치.And a plurality of ADCs for converting the detection signal and the output signals of the error factors into digital signals, respectively. 제 1항에 있어서, 상기 오차인자들은The method of claim 1, wherein the error factor is 상기 감지부 내에서 상기 감지신호의 발생에 영향을 주는 요소들인 것을 특징으로 하는 출력 오차를 보상하는 센싱 장치.Sensing device for compensating the output error, characterized in that the elements affecting the generation of the detection signal in the detection unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102087315B1 (en) 2018-11-26 2020-03-10 현대엘리베이터주식회사 Measurement error compensation apparatus for analog to digital converter

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