KR20110001526A - 신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치 - Google Patents

신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치 Download PDF

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강상규
박수홍
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Abstract

신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치가 개시된다. 단자부는 제1형식의 제1센서가 각각 연결되는 복수의 제1단자와 제2형식의 제2센서가 각각 연결되는 복수의 제2단자를 구비한다. 신호검출부는 제1센서와 제2센서 각각에 대응하여 구비되어 정전압을 공급하는 복수의 신호 조절기와 제1센서와 제2센서 각각에 대응하여 구비되어 제1센서와 제2센서로부터 입력되는 물리량 신호를 증폭하는 복수의 증폭기로 이루어진다. AD변환부는 제1센서에 대응되는 증폭기 각각에 대응하여 구비되어 제1센서에 대응되는 증폭기로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 복수의 AD변환기로 이루어진다. 신호처리부는 복수의 AD변환기 및 제2센서 각각에 대응되는 증폭기 각각으로부터 입력되는 디지털 신호를 필터링하고 신호레벨을 계산하여 출력한다. 저장부에는 신호처리부로부터 출력되는 디지털 신호가 저장된다. 통신부는 신호처리부로부터 출력되는 디지털 신호를 외부의 정보처리장치로 출력한다. 본 발명에 따르면, 저장장치로 플래시 롬을 사용하여 비선형 검색이 가능하며, USB 인터페이스를 통해 외부의 정보처리장치가 저장되어 있는 데이터에 대한 직접적인 접근이 가능하다.
Figure P1020090059091
데이터 기록 장치, 다채널, 고속, IEPE, 센서

Description

신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치{High speed multi-channel data recording appratus based FLASH memory and having signal conditioner}
본 발명은 신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 센서로부터 각각의 채널을 통해 입력되는 물리량에 대한 신호를 저장하는 데이터 기록 장치에 관한 것이다.
기존의 데이터 기록 장치는 각각의 센서로부터 입력되는 물리량에 대한 신호를 디지털 오디오 테이프(Digital Audio Tape : DAT)에 저장하는 구성을 취하고 있다. 이러한 기존의 데이터 기록 장치는 데이터의 검색 시 임의의 시점에서 입력된 데이터를 검색하는 비선형 검색이 불가능하며, 외부장치를 이용한 데이터 분석시 데이터 기록 장치에 저장되어 있는 전체 데이터를 외부장치로 복사하여야 하는 문제가 있다. 또한 기존의 데이터 기록 장치는 기계적인 저장장치를 사용함으로써 장치가 무겁고 복잡하여 고장발생률과 전력소비율 높은 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 별도의 장비없이 다양한 센서를 직접 구동할 수 있으며, 장치의 경량화와 전력효율을 향상시킬 수 있는 고속 다채널 데이터 기록 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치는, 제1형식의 제1센서가 각각 연결되는 복수의 제1단자와 제2형식의 제2센서가 각각 연결되는 복수의 제2단자를 포함하는 단자부; 상기 제1센서와 제2센서 각각에 대응하여 구비되어 정전압을 공급하는 복수의 신호 조절기와 상기 제1센서와 제2센서 각각에 대응하여 구비되어 상기 제1센서와 제2센서로부터 입력되는 물리량 신호를 증폭하는 복수의 증폭기로 이루어진 신호검출부; 상기 제1센서에 대응되는 증폭기 각각에 대응하여 구비되어 상기 제1센서에 대응되는 증폭기로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 복수의 AD변환기로 이루어진 AD변환부; 상기 복수의 AD변환기 및 상기 제2센서 각각에 대응되는 증폭기 각각으로부터 입력되는 디지털 신호를 필터링하고 신호레벨을 계산하여 출력하는 신호처리부; 상기 신호처리부로부터 출력되는 디지털 신호가 저장되는 저장부; 및 상기 신호처리부로부터 출력되는 디지털 신호를 외부의 정보처리장치로 출력하는 통신부;를 구비한다.
바람직하게는, 사용자로부터 명령을 입력받는 입력장치와 사용자에게 데이터를 출력하는 출력장치로 이루어진 사용자 인터페이스부; 및 상기 입력장치를 통해 입력된 사용자의 명령에 응답하여 상기 신호처리부로부터 입력되는 디지털 신호를 상기 출력장치로 출력하도록 제어하는 제어부;를 더 구비한다.
바람직하게는, 상기 AD변환부 및 상기 제2센서에 대응하는 증폭기로부터 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA변환부; 및 상기 DA변환부로부터 입력된 아날로그 신호를 증폭하여 연결된 외부장치로 출력하는 증폭부;를 더 구비한다.
바람직하게는, 상기 저장부는 플래시 롬으로 이루어지며, 상기 통신부는 USB 인터페이스 장치로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 신호처리부는 상기 복수의 AD변환기 및 상기 제2센서 각각에 대응되는 증폭기 각각으로부터 입력되는 디지털 신호 각각에 대해 각각의 신호의 발생원에 대응하는 고유한 식별정보를 부가하여 출력한다.
본 발명에 따른 다채널 데이터 기록 장치에 의하면, IEPE(Integrated Electronics Piezo Electric) 표준을 지원하는 신호 조절기를 내장하여 IEPE 표준의 소음 센서와 진동 센서를 지원할 수 있으며, 타코 센서로부터의 신호 입력을 지원할 수 있는 구성을 취함으로써 장비의 효용성을 높일 수 있다. 또한 다채널 신호 입력과 신호 출력을 지원하며, 플래시 메모리를 사용하여 다채널의 센서로부터 입력되는 물리량에 대한 신호를 동시에 손실없이 저장할 수 있고, 데이터 속도와 전력효율을 높임과 동시에 장비무게와 고장발생률을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한 USB 인터페이스를 지원하여 외부 장치와 연결시 외부 장치에 의한 데이터의 비선형 검색과 플래시 메모리에 저장되어 있는 데이터에 대한 직접적인 읽기 및 분석이 가능하다는 장점이 있다. 나아가 산업 현장이나 연구소에서 소음이나 진동의 물리량 측정시험시 다채널 센서신호를 효과적으로 저장하고 할 때 사용할 수 있다.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치의 바람직한 실시예의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)는 단자부(110), 신호검출부(120), AD변환부(130), 신호처리부(140), 저장부(150), 제어부(160), 통신부(170), DA변환부(180), 증폭부(190) 및 사용자 인터페이스부(195)를 구비한다.
단자부(110)는 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)가 수용하는 채널수에 대응되는 복수개의 단자로 이루어 진다. 이하의 설명에서는 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)가 16개의 채널을 수용하는 것을 예로 들어 설명하며, 채널 수는 필요에 따라 증감될 수 있다. 이때 각각의 단자(110-1 내지 110-16)는 기본적으로 동축선로 연결단자로 구성되나, 연결되는 센서의 종류에 따라 상이한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)가 12개의 ICP(Integrated Circuit Piezoelectric) 센서와 4개의 타 코 센서(Tacho Sensor)를 수용할 경우에 단자부(110)에는 12개의 동축선로 연결단자와 4개의 BNC 연결단자가 구비될 수 있다.
신호검출부(120)는 센서에 정전압을 공급하고, 센서로부터 입력되는 물리량에 대한 신호를 검출한다. 이러한 신호검출부(120)는 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)가 수용하는 채널수에 대응되는 복수개의 신호검출블록(120-1 내지 120-16)으로 이루어 진다. 각각의 신호검출블록(120-1 내지 120-16)은 단자부(110)에 구비된 각각의 단자에 일대일 대응되어 전기적으로 연결된다. 각각의 신호검출블록(120-1 내지 120-16)은 신호 조절기(122-1 내지 122-16)와 증폭기(124-1 내지 124-16)로 이루어지며, 신호 조절기(122-1 내지 122-16)는 지원하는 센서의 종류에 따라 표준의 신호 조절기(Signal Conditioner)로 구성된다.
앞의 예와 같이 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)가 12개의 ICP 센서와 4개의 타코 센서를 수용할 경우에 제1신호검출블록(120-1) 내지 제10신호검출블록(120-12)은 동일한 구성을 가지며, 제11신호검출블록(120-13) 내지 제10신호검출블록(120-16)은 동일한 구성을 가진다. 이때 제1신호검출블록(120-1) 내지 제10신호검출블록(120-12)에 구비되는 신호 조절기(122-1 내지 122-12)는 IEPE(Integrated Electronics Piezo Electric) 표준의 신호 조절기이고, 제11신호검출블록(120-12) 내지 제10신호검출블록(120-16)에 구비되는 신호 조절기(122-13 내지 122-16)는 타코 센서 신호 조절기이다. 이러한 각각의 신호 조절기(122-1 내지 122-16)는 대응되는 단자(112-1 내지 112-16)에 연결된 동축케이블을 통해 각각의 센서에 정전압을 공급한다. 또한 각각의 신호검출블록(120-1 내지 120-16)에 구 비된 증폭기(124-1 내지 124-16)는 각각의 신호 조절기(122-1 내지 122-16)는 대응되는 단자(112-1 내지 112-16)에 연결된 동축케이블을 통해 각각의 센서로부터 입력되는 물리량에 대한 신호를 증폭하여 출력한다.
도 2에는 IEPE 표준의 신호 조절기를 구비한 신호검출블록의 예가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 신호검출블록(200)은 동축케이블(220)을 통해 연결되어 있는 ICP 센서(210)에 정전압을 공급하는 신호 조절기(230)와 IPC 센서(210)의 센싱동작에 의한 전압변화를 동축케이블(220)로부터 입력받아 증폭하는 증폭기(240)로 구성된다. 이때 CL로 표기된 커패시턴스 성분은 실제 물리적인 커패시터가 아니라 동축케이블의 커패시턴스 성분을 나타낸다. 그리고 신호 조절기(230)와 증폭기(240) 사이에는 커플링 커패시터(CC)가 구비되어 신호 조절기(230)로부터 공급되는 정전압이 증폭기(240)로 향하는 것을 차단한다.
AD변환부(130)는 신호검출부(120)의 후단에 연결되어 각각의 센서로부터 입력되는 물리량 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이러한 AD변환부(130)에는 IEPE 표준의 신호 조절기를 구비한 신호검출블록(120-1 내지 120-12)의 개수에 대응되는 개수의 AD변환기(130-1 내지 130-12)가 구비된다. AD변환기(130-1 내지 130-12)는 24비트의 고해상도 변환기를 사용하는 것이 바람직하다. 타코 센서 신호 조절기는 타코 센서로부터 입력된 물리량을 디지털 신호로 출력하므로, 타코 센서에 대응되는 신호검출블록(120-13 내지 120-16)으로부터 출력되는 디지털 신호는 직접 신호처리부(140)로 입력된다.
신호처리부(140)는 AD변환부(130)로부터 입력되는 디지털 신호 및 타코 센서에 대응되는 신호검출블록(120-13 내지 120-16)으로부터 입력되는 디지털 신호를 저장부(150)에 저장하거나 제어부(160)에 제공한다. 이러한 신호처리부(140)는 디지털 신호 처리장치(Digital Signal Processor)로 구현되는 것이 바람직하며, 이를 통해 입력되는 디지털 신호의 필터링 및 신호 레벨을 계산하여 출력한다. 또한 신호처리부(140)는 입력되는 디지털 신호의 저장 또는 출력시 각각의 디지털 신호의 소스인 각각의 센서에 대응하는 고유한 식별정보를 부가할 수 있다. 이에 의해 사용자는 저장부(150)에 저장되어 있는 데이터 중에서 원하는 센서에 대응하는 데이터를 인식할 수 있으며, 제어부(160) 역시 사용자에게 각각의 센서에 대응하는 데이터를 구별하여 제공할 수 있다. 한편 신호처리부(140)가 저장부(150)에 저장하거나 제어부(160)로 출력하는 각각의 디지털 신호는 각각의 센서가 출력한 아날로그 물리량 신호를 샘플링한 디지털 신호에 대해 압축과 같은 부가적인 처리가 수행되지 않은 원본 데이터이다.
저장부(150)는 플래시 메모리(예를 들면, Flash Rom)과 같은 대용량 저장장치이다. 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)는 DAT를 사용하는 종래의 데이터 기록 장치와 달리 플래시 롬과 같은 저장장치를 사용함으로써 데이터의 비선형 검색이 가능하다는 이점이 있다.
제어부(160)는 마이크로 컨트롤러의 형태로 구현되며, 신호처리부(140)로부터 입력된 각각의 센서에 대응하는 디지털 신호를 사용자 인터페이스(195)를 통해 사용자에게 제공한다. 이러한 제어부(160)는 사용자 인터페이스(195)를 통해 입력 된 사용자의 명령을 처리하고, 사용자의 명령에 따라 사용자가 선택한 센서에 대응하는 디지털 신호를 사용자에게 출력한다.
통신부(170)는 신호처리부(140)로부터 입력된 각각의 센서에 대응하는 디지털 신호를 컴퓨터와 같은 정보처리장치로 전송한다. 이러한 통신부(170)는 USB 인터페이스 장치로 구현되며, 이 경우 정보처리장치를 통해 저장부(150)에 저장되어 있는 데이터에 대한 직접적인 접근이 가능하다는 장점이 있다.
DA변환부(180)는 AD변환부(130)로부터 입력되는 IEPE 표준의 센서에 대응하는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. DA변환부(180)에는 16비트 DA변환기를 채용하는 것이 바람직하다. 그리고 증폭부(190)는 DA변환부(180)로부터 입력되는 아날로그 신호를 증폭하여 연결되어 있는 외부 장치로 출력한다. 이때 타코 센서에 대응하는 신호검출블록(120-13 내지 120-16)으로부터 출력되는 신호는 디지털 신호이므로, 곧바로 DA변환부(180)로 입력된다. 이러한 DA변환부(180)와 증폭부(190)는 필요에 따라 선택적으로 구비되는 구성요소이다.
사용자 인터페이스부(195)는 입력장치(195-1)와 출력장치(195-2)를 구비하여 사용자로부터 명령을 입력받고, 사용자에게 데이터를 출력한다. 입력장치(195-1)는 키패드와 같이 사용자로부터 명령을 입력받는 장치이고, 출력장치(195-2)는 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)의 크기를 고려하여 OLED 디스플레이로 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 사용자 인터페이스부(195)는 터치 스크린 패널로 이루어질 수 있으며, 사용자 인터페이스부(195)를 통한 입출력동작은 제어부(160)에 의해 제어된다. 사용자 인터페이스부(195) 역시 필요에 따라 선택적으로 구비되는 구성요소이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)는 16채널 이상의 아날로그 전압 신호의 처리가 가능하다. 또한 IEPE 표준의 신호 조절기를 구비하여 IPC 소음/진동 센서의 신호 입력을 지원하고, 타코 센서 신호 조절기를 구비하여 타코 센서로부터의 신호 입력을 지원한다.
이하에서는 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)의 동작을 도 3을 참고하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치(100)의 데이터 기록 동작의 수행순서를 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 동축케이블을 이용하여 각각의 센서를 단자부(110)에 연결하면, 신호 조절부(120)에 구비된 각각의 신호 조절기(122-1 내지 122-16)로부터 각각의 센서로 정전압이 공급된다(S300). 만약 특정한 센서(예를 들면, 두번째 단자(112-2)에 연결된 ICP 센서)가 진동 또는 소음을 감지하면, 해당 센서에 대응하는 동축 케이블이 연결된 단자(110-2)에 가해지는 전압이 변하게 된다(S310). 따라서 해당 센서에 대응하는 증폭기(124-2)로 아날로그 신호가 입력되며, 해당 증폭기(124-2)는 입력된 아날로그 신호를 증폭하여 출력한다(S320). 다음으로 해당 증폭기(124-2)에 연결된 AD변환기(130-2)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다(S330). 다음으로 신호처리부(140)는 입력된 디지털 신호에 해당 센서에 대응하는 식별정보를 부가하여 저장부(150)에 저장하고, 제어부(160)로 출력한다(S340). 만약 키패드와 같은 입력장치(195-1)를 통해 사용자로부터 데이터의 출 력을 요청받으면(S350), 제어부(160)는 신호처리부(140)로부터 입력된 디지털 신호를 OLED 디스플레이와 같은 출력장치(195-2)에 출력한다(S360). 또한 통신부(170)에 USB 커넥터를 통해 PC와 같은 정보처리장치가 연결되면(S370), 저장부(150)는 해당 정보처리장치의 외장메모리로 동작하여 해당 정보처리장치는 사용자가 선택한 디지털 데이터에 직접 접근할 수 있다(S380).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치의 바람직한 실시예의 상세한 구성을 도시한 블록도,
도 2는 IEPE 표준의 신호 조절기를 구비한 신호검출블록의 예를 도시한 도면, 그리고,
도 3은 본 발명에 따른 고속 다채널 데이터 기록 장치의 데이터 기록 동작의 수행순서를 도시한 흐름도이다.

Claims (6)

  1. 제1형식의 제1센서가 각각 연결되는 복수의 제1단자와 제2형식의 제2센서가 각각 연결되는 복수의 제2단자를 포함하는 단자부;
    상기 제1센서와 제2센서 각각에 대응하여 구비되어 정전압을 공급하는 복수의 신호 조절기와 상기 제1센서와 제2센서 각각에 대응하여 구비되어 상기 제1센서와 제2센서로부터 입력되는 물리량 신호를 증폭하는 복수의 증폭기로 이루어진 신호검출부;
    상기 제1센서에 대응되는 증폭기 각각에 대응하여 구비되어 상기 제1센서에 대응되는 증폭기로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 복수의 AD변환기로 이루어진 AD변환부;
    상기 복수의 AD변환기 및 상기 제2센서 각각에 대응되는 증폭기 각각으로부터 입력되는 디지털 신호를 필터링하고 신호레벨을 계산하여 출력하는 신호처리부;
    상기 신호처리부로부터 출력되는 디지털 신호가 저장되는 저장부; 및
    상기 신호처리부로부터 출력되는 디지털 신호를 외부의 정보처리장치로 출력하는 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 다채널 데이터 기록 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    사용자로부터 명령을 입력받는 입력장치와 사용자에게 데이터를 출력하는 출력장치로 이루어진 사용자 인터페이스부; 및
    상기 입력장치를 통해 입력된 사용자의 명령에 응답하여 상기 신호처리부로부터 입력되는 디지털 신호를 상기 출력장치로 출력하도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 다채널 데이터 기록 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 AD변환부 및 상기 제2센서에 대응하는 증폭기로부터 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA변환부; 및
    상기 DA변환부로부터 입력된 아날로그 신호를 증폭하여 연결된 외부장치로 출력하는 증폭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 다채널 데이터 기록 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 저장부는 플래시 롬으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속 다채널 데이터 기록 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 통신부는 USB 인터페이스 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속 다채널 데이터 기록 장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 복수의 AD변환기 및 상기 제2센서 각각에 대응되는 증폭기 각각으로부터 입력되는 디지털 신호 각각에 대해 각각의 신호의 발생원에 대응하는 고유한 식별정보를 부가하여 출력하는 것을 특징으로 하는 고속 다채널 데이터 기록 장치.
KR1020090059091A 2009-06-30 2009-06-30 신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치 KR20110001526A (ko)

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KR1020090059091A KR20110001526A (ko) 2009-06-30 2009-06-30 신호 조절기를 내장한 플래시 메모리 기반의 고속 다채널 데이터 기록 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104145176A (zh) * 2012-03-26 2014-11-12 基斯特勒控股公司 用于动态称重传感器的电子电路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104145176A (zh) * 2012-03-26 2014-11-12 基斯特勒控股公司 用于动态称重传感器的电子电路
CN104145176B (zh) * 2012-03-26 2016-06-29 基斯特勒控股公司 用于动态称重传感器的电子电路

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