KR20090065677A - 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법 - Google Patents

전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

동일 시험의 반복이 필요하지 않으며 지역적 제한에 구애받지 않고 손쉽게 전자부품의 성능 시험을 할 수 있는 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법이 소개된다. 그 시스템은, 작동 중인 표본부품의 전원 및 입출력선들로부터 파형들을 감쇄 입력받아, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 다채널 데이터 수집기; 및 상기 파형 데이터를 저장하며, 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버; 상기 파형 데이터를 다채널을 통하여 재생하는 파형 발생기; 및 상기 파형 발생기에서 재생되는 파형들을 원래의 파형들로 증폭하여, 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 대상 부품으로 출력하는 증폭기;를 포함한다.
시뮬레이터, 진단, 시험, 부품

Description

전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법{Examination System Using Simulation for an Electronic Component and Method thereof}
본 발명은 다양한 조건하에서 작동되는 표본 전자부품으로부터 샘플링된 전원 및 입출력 파형들을 데이터 베이스화하고, 이를 동종 전자부품의 성능 시험 또는 성능 개선에 이용하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법에 관한 것이다.
새로운 전자부품이 개발된 경우, 해당 전자부품이 오작동 없이 작동되는지가 반드시 테스트되어야 한다. 예로서, 차량 메이커의 경우, 새로운 전자부품이 개발되면, 이를 차량에 탑재하고 다양한 조건하에서 주행 시험을 하여 이상이 감지되는지의 여부를 테스트한다.
그런데, 국내와는 다른 기후 조건하에서 전자 부품에 대한 성능 시험이 필요한 경우, 그러한 조건을 갖는 지역을 직접 찾아가서 성능 시험을 진행하는 것은 상당한 수로로움이 뒤따르게 된다. 더구나, 이러한 상황은 해당 부품이 업그레이드될 때마다 동일하게 반복되어야 하는 것이므로, 고비용을 발생시키며 비효율적이다.
한편, 차량 주행 시험시 전자부품의 이상 감지는, 운전자의 감각에 의존하여 램프 이상 점등, 네비게이션의 오작동, 오디오의 이상 유무, 기어변속의 이상, 엔진 이음, 기타 전자부품의 오작동 등을 기록하는 방식으로 이루어진다. 따라서, 이러한 주행 시험 결과를 토대로 결함이 있는 전자부품을 업그레이드시킨 경우, 해당 업그레이드된 전자부품의 성능 개선 여부의 검증을 위하여는 종래에 문제가 발생되었던 주행 구간 혹은 조건을 다시 재현하여야 한다는 문제가 있다. 그러나, 이는 상당한 노력과 비용을 발생시키는 쉽지 않은 일이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점의 해결을 위한 것으로, 필드에서 동일한 시험을 반복하지 않아도 되며 지역적 제한에 구애받지 않고 손쉽게 전자부품의 성능 시험을 할 수 있는 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 전자부품의 오작동을 유발하는 비정상 파형을 이용하여 부품의 성능 개선에 이용할 수 있는 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템은, 작동 중인 표본부품의 전원 및 입출력선들로부터 파형들을 감쇄 입력받아, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 다채널 데이터 수집기; 및 상기 파형 데이터를 저장하며, 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버; 상기 파형 데이터를 다채널을 통하여 재생하는 파형 발생기; 및 상기 파형 발생기 에서 재생되는 파형들을 원래의 파형들로 증폭하여, 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 대상 부품으로 출력하는 증폭기;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 다채널 데이터 수집기 및 다채널 파형 발생기는 단일의 시뮬레이터 장비 내에 통합 구성된다.
상기 표본부품의 전원 및 입출력선들과 다채널 데이터 수집기의 채널들은 감쇄 프로브로 연결될 수 있다.
한편, 시스템은, 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들로부터 파형들을 감쇄 입력받아, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 다채널 데이터 수집기; 및 이 다채널 데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터를 저장하며, 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버;를 포함하는 구성일 수 있다. 여기서, DB서버에는, 적어도 기후, 도로 또는 주행 조건이 상이한 상태에서 상기 표본 부품을 장착한 차량 주행 시험결과로부터 얻어진 표본 부품의 파형 데이터가 각각의 시험 조건별로 분류되어 저장된다.
또한, 시스템은, 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들로부터 파형들을 실시간으로 감쇄 입력받아, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 다채널 데이터 수집기; 상기 파형 데이터로부터 적어도 표본 부품의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터의 추출이 가능한 파형 편집기; 및 상기 비정상 파형 데이터가 저장되며 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버;를 포함하는 구성일 수 있다.
전자부품용 시뮬레이션 시험 방법은, 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력 선들을 다채널 데이터 수집기에 연결하여 파형데이터를 수집하는 단계, 여기서, 파형데이터는 수집과정 중 감쇄되며, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장됨; 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버에 상기 다채널 데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터를 업로드하는 단계; 상기 파형 DB 서버로부터 파형 데이터를 다운로드 받아 이를 다채널 파형 발생기를 이용하여 적어도 전원 및 입력 파형들을 재생하는 단계; 및 상기 파형 발생기에서 재생되는 파형들을 증폭기에서 원래의 파형들로 증폭하고, 이 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 대상 부품에 입력하는 단계;를 포함한다.
상기 표본 부품은 차량에 장착된 전자부품이며, 상기 파형 DB 서버에는 적어도 기후, 도로, 또는 주행 조건이 상이한 상태에서의 주행 시험결과 얻어진 표본 부품의 파형 데이터가 각각의 시험 조건별로 분류되어 저장될 수 있다.
또한, 상기 파형 DB 서버에는, 상기 다채널 데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터로부터 추출된 비정상 파형 데이터가 분류되어 저장될 수 있다.
상술한 바와 같은 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법에 따르면, 다양한 조건하에서 작동되는 표본 전자부품으로부터 샘플링된 전원 및 입출력 파형들이 데이터 베이스화되어 네트워크 상에서 공유되므로, 언제 어디서라도 필요로 하는 파형 데이터를 다운로드 받아, 손쉽게 동종 전자부품의 성능 시험 또는 성능 개선에 이용할 수 있게 된다.
또한, 여러 개의 비정상 파형에 의해 야기되는 복잡한 문제에 대하여도 손쉽 게 대처할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템 및 방법에 대하여 살펴본다.
도 1에서 보듯이, 시스템은 표본 부품을 차량(또는 시험장비)에 장착한 상태에서 다양한 기후, 도로 또는 주행 조건으로 (주행)시험을 하여 파형 데이터를 얻고, 그 파형 데이터를 각각의 시험 조건별로 분류하여 파형 DB를 구축하고, 그 DB를 다수의 원격 단말기를 통해 접근할 수 있도록 한다.
도 2를 참조하여 먼저 시스템에 대하여 살펴보면, 시스템은 데이터 수집기, 파형 발생기, 증폭기, 파형 편집기, 네트워크 연결된 파형 DB서버로 구성된다. 데이터 수집기와 파형 발생기는 하나의 시뮬레이터 장비 내에 통합된 모듈을 이룬다.
데이터 수집기는 일종의 디지털 스코프의 기능과 레코드 기능을 구비하는데, 표준 부품으로부터 전원 및 입출력 파형 데이터를 100:1 프로브(차량에서의 신호 전압은 ±100V 정도이나 디지털 스코프의 경우 ±10V 정도이다)를 통하여 실시간 입력받아 이를 스토리지에 저장한다. 데이터 수집기는 100MS/s의 샘플링 속도, 14비트 분해능, 100MHz의 대역폭을 갖는 수십 채널을 구비하며, 데이터 버스로는 1초당 1GB/s로 데이터 스트리밍이 가능한 PCI express, 가능하다면 PXI express가 사용된다. 그리고, 스토리지는 초당 600Mb의 데이터를 기록할 수 있는 TB 급 용량이 사용되며, 저장방식으로는 레이드(Redundant Array of Inexpensive Disk: RAID)가 이용될 수 있다. CPU에는 Dual Core, Octar Core 이상의 CPU가 사용된다.
파형 발생기는 데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터를 다시 재생하는데, 표준 부품으로부터 수집되는 전원 및 입력 파형을 그대로 모사할 수 있도록, 데이터 수집기에서 같은 시간 동안 수집된 파형 데이터를 다채널을 통하여 함께 출력한다. 따라서, 파형 발생기는 데이터 수집기과 같이 수십 채널을 구비할 필요가 있는데, 16비트 분해능과 200MS/s의 샘플링 속도를 가지며, 데이터 버스로는 PCI 기반 PXI express가 사용된다. 이러한 파형 발생기로는, 내셔널 인스트루먼트 사의 PXI-5422 제품이 사용될 수 있을 것이다.
증폭기는 파형 발생기에서 재생되는 전원 및 입력 파형들을 다시 1:100으로 증폭하여 원래의 파형들로 재현하며, 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 대상 부품으로 출력한다. 파형 편집기는 시뮬레이터 장비에 통합되거나 별도로 구성되며, PC 운영기반의 전용 분석툴을 갖는다. 이러한 파형 편집기는 사용자가 파형 데이터 중 필요한 부분만을 편집할 수 있도록 구성된다.
파형 DB 서버는 데이터 수집기에서 수집된 전원 및 입출력 파형 데이터 및/또는 파형 편집기에서 편집된 파형들을 저장한다. 이러한 파형 DB 서버는 원격 단말기들에 네트워크 연결되며, 원격 단말기로부터 접근한 사용자가 필요로 하는 파형 데이터를 다운로드할 수 있도록 파형 데이터는 일정한 규칙에 따라 분류되어 저장된다.
도 2 및 도 2을 참조하여 전자부품용 시뮬레이션 시험 방법에 대하여 살펴본다. 전자부품은 차량용 부품인 것으로 가정한다.
도 2에서 보듯이, 표준 부품은 샘플 파형의 획득을 위해 차량이나 시험 장비 에 연결되며, 표준 부품의 전원 및 입출력 신호선들은 결선되어 데이터 수집기에 연결된다. 표준 부품으로부터 데이터 수집기로 전송되는 파형 데이터는 100:1 프로브에 의해 감쇄되며, 이렇게 감쇄되어 데이터 수집기에 입력된 파형 데이터는 샘플링 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 잘려져서 스토리지에 저장된다.
또한, 파형 DB 서버에는 파형 편집기를 이용하여 편집된 비정상 파형 데이터가 별도로 저장된다. 비정상 파형 데이터는, 데이터 수집기에서 수집된 전원 및 입출력 파형들 중, 출력 파형에서 비정상적인 전압 변동이 발생된 구간을 찾아 그 구간 전체의 전원 및 입력 파형들을 잘라내거나 서로 이어 붙이는 편집을 통해 얻어진다. 얻어진 비정상 파형 데이터가 실제로 부품의 오작동을 야기하는가에 대해서는, 해당 파형 데이터를 부품에 입력함으로써 확인할 수 있다.
데이터 수집기에 저장된 (입력)파형 데이터(이 데이터는 파형 DB 서버 또는 단말기에서 다운로드 받은 데이터일 수도 있다)는 다채널 파형 발생기에서 재생된 후, 증폭기에서 1:100으로 증폭되어 대상 부품으로 입력된다. 이로써, 실차 시험이 필요 없는 시뮬레이션에 의한 성능 시험이 가능해진다. 한편, 다채널을 통한 파형 발생기에서의 파형 데이터의 재생에는 파형 데이터에 부가된 채널 및 샘플링 시간 정보가 이용된다.
한편, 도 3를 참조하여, 비정상 파형 데이터에서 부품의 오작동을 야기하는 원인 분석 방법을 살펴본다.
도 3에서 보듯이, 원인 분석은, 시뮬레이터 장비에서 4개 채널(물론, 실제로 채널은 수십 개이다)의 입력 파형들이 재생되어 증폭기를 거쳐 문제 부품에 입력된 다고 가정할 때, 시뮬레이터 장비로부터 문제 부품으로 전달되는 입력 파형을 ①,②,③,④ 순서대로 1개씩 제거하면서, 문제 부품의 오작동이 해소되는지 확인하는 방식으로 이루어진다. 만일, ①번 채널의 입력 파형이 제거되어 있을 때 오작동이 해소되었다면, 오작동의 원인은 ①번 채널에 대응하는 부품의 신호단 측에 문제가 있었던 것이라 판단할 수 있다.
도 4a와 도 4b에는 파형 DB 서버에 저장된 비정상 파형 데이터를 이용한 개선부품의 성능시험 방법이 소개되어 있다.
일례로서, 도 4a에서 보듯이, 파형 DB 서버로부터 문제가 되는 비정상 파형 데이터를 다운로드 받아, 시뮬레이터 장비를 이용하여 다채널 재생한 후, 증폭하여 개선 부품의 전원 및 입력단자들로 입력한다. 비정상 파형 데이터의 입력에도 불구하고 부품의 오작동이 발생하지 않는다면, 부품의 개선은 검증된 것이라 볼 수 있을 것이다.
또 다른 예로서, 도 4b에서 보듯이, 파형 DB 서버에는 문제가 되는 특정 채널의 입력 파형들이 별도로 분류되어 저장될 수 있다. 파형 데이터에는 채널 정보가 포함되어 있고, 채널과 부품의 입력단 간의 매칭이 가능하므로, 어느 특정 채널의 입력 파형을 이와 매칭되는 특정 입력단에 입력하여 부품의 개선 여부를 검증할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템의 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템의 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 시스템을 이용한 문제부품의 오작동 원인 분석방법을 도시한 도면,
도 4a는 도 2에 도시된 시스템을 이용한 개선부품 성능 시험방법의 일례,
도 4b는 도 2에 도시된 시스템을 이용한 개선부품 성능 시험방법의 또 다른 예를 도시한 도면이다.

Claims (8)

  1. 작동 중인 표본부품의 전원 및 입출력선들로부터 파형들을 감쇄 입력받아, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 다채널 데이터 수집기; 및
    상기 파형 데이터를 저장하며, 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버;
    상기 파형 데이터를 다채널을 통하여 재생하는 파형 발생기; 및
    상기 파형 발생기에서 재생되는 파형들을 원래의 파형들로 증폭하여, 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 대상 부품으로 출력하는 증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 다채널 데이터 수집기 및 다채널 파형 발생기는 단일의 시뮬레이터 장비 내에 통합 구성된 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 표본부품의 전원 및 입출력선들과 다채널 데이터 수집기의 채널들은 감쇄 프로브로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템.
  4. 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들로부터 파형들을 감쇄 입력받아, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 다채널 데이터 수집기;
    상기 다채널 데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터를 저장하며, 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버, 여기서, DB서버에는, 적어도 기후, 도로 또는 주행 조건이 상이한 상태에서 상기 표본 부품을 장착한 차량 주행 시험결과로부터 얻어진 표본 부품의 파형 데이터가 각각의 시험 조건별로 분류되어 저장됨;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템.
  5. 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들로부터 파형들을 실시간으로 감쇄 입력받아, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장하는 다채널 데이터 수집기;
    상기 파형 데이터로부터 적어도 표본 부품의 오작동을 야기하는 비정상 파형 데이터의 추출이 가능한 파형 편집기; 및
    상기 비정상 파형 데이터가 저장되며 다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 시스템.
  6. 작동 중인 표본 부품의 전원 및 입출력선들을 다채널 데이터 수집기에 연결하여 파형데이터를 수집하는 단계, 여기서, 파형데이터는 수집과정 중 감쇄되며, 시간 및 채널 정보와 함께 주기적으로 저장됨;
    다수의 원격 단말기에 네트워크 연결된 파형 DB 서버에 상기 다채널 데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터를 업로드하는 단계;
    상기 파형 DB 서버로부터 파형 데이터를 다운로드 받아 이를 다채널 파형 발생기를 이용하여 적어도 전원 및 입력 파형들을 재생하는 단계; 및
    상기 파형 발생기에서 재생되는 파형들을 증폭기에서 원래의 파형들로 증폭하고, 이 증폭된 파형들을 각각에 대응하는 전원 및 입력선들을 통하여 대상 부품에 입력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 표본 부품은 차량에 장착된 전자부품이며, 상기 파형 DB 서버에는 적어도 기후, 도로, 또는 주행 조건이 상이한 상태에서의 주행 시험결과 얻어진 표본 부품의 파형 데이터가 각각의 시험 조건별로 분류되어 저장된 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 파형 DB 서버에는, 상기 다채널 데이터 수집기에서 수집된 파형 데이터로부터 추출된 비정상 파형 데이터가 분류되어 저장된 것을 특징으로 하는 전자부품용 시뮬레이션 시험 방법.
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