KR20120046960A - Sensor module having internal power source - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내부 전원을 구비한 센서 모듈에 관한 것으로서, 특히 센싱된 신호를 내부 전원 공급부의 동작 개시 신호로 이용하여 그에 따른 출력 전압을 A/D 변환부의 동작 전압으로 이용함으로써 전원 공급과 더불어 아날로그 센싱 신호를 처리할 수 있는 내부 전원을 구비한 센서 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a sensor module having an internal power supply, and in particular, by using a sensed signal as an operation start signal of an internal power supply unit and using an output voltage according to the A / D conversion unit's operating voltage, analog sensing as well as power supply. The present invention relates to a sensor module having an internal power supply capable of processing a signal.
일반적으로 트랜스미터는 측정하고자 하는 물리적인 량(온도, 습도 등)을 센서와 A/D 변환(Analog to Digital conversion)기능을 갖는 센서 입력부를 통하여 아날로그 값으로 입력받고, 입력된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환한 후 D/A 변환(Digital to Analog conversion)기능을 갖는 마이크로 프로세서 출력 회로부를 통하여 2선 방식의 4?20mA의 전류 값으로 출력하여 외부의 제어 장치 등에 전송하는 장비이다.In general, the transmitter receives the physical quantity (temperature, humidity, etc.) to be measured as an analog value through a sensor and a sensor input unit having an analog to digital conversion function, and converts the input analog value into a digital value. After the conversion, it outputs the current value of 4 ~ 20mA of 2-wire type through the microprocessor output circuit part with D / A conversion function and transmits it to the external control device.
즉, 트랜스미터는 내장된 마이크로 프로세서를 중심으로 하며, 센서의 신호를 아날로그로 입력하여 디지털 값으로 변환하는 기능, 수치적으로 변환된 값을 실제적으로 2선 방식의 4?20mA의 아날로그 값으로 출력하는 정전류의 출력기능 등을 수행하는 것이다. In other words, the transmitter is centered on the built-in microprocessor, and the function of converting the sensor's signal into an analog value and converting it into a digital value, and outputting the numerically converted value as an analog value of 4-20 mA in a 2-wire manner It is to perform constant current output function.
이와 같은 예는 도 1에 도시된다.An example of this is shown in FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 2선식 트랜스미터(100)는 센서부(110), 센서 선택부(120), 증폭부(130), A/D 변환부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the two-
센서부(110)는 온도, 습도, 압력의 물리량을 센싱하여 전기적인 신호로 변환하여 센서 선택부(120)에 출력한다.The
센서 선택부(120)는 센서부(110)로부터 출력된 아날로그 신호를 제어부(150)의 제어 신호에 따라서 선택을 한다.The
증폭부(130)는 센서 선택부(120)로부터 출력된 아날로그 신호를 입력받아 증폭한다.The
A/D 변환부(140)는 증폭부(130)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.The A /
여기서, ±24V의 외부 전원은 증폭부(130)를 포함한 필요 구성 블록에 전원을 공급하고, ±15의 외부 전원은 A/D 변환부(140)에 전원을 공급한다.Here, the external power of ± 24V supplies power to the required component block including the
이와 같이 종래의 온도, 습도, 압력 등을 센싱하는 대부분의 트랜스미터는 ±24V의 외부 전원을 공급받고, 또한 A/D 변환을 위하여 별도의 추가적인 ±15V의 전원 공급이 필요함으로 그에 따른 비용이 증가한다는 문제가 있었다.
As such, most transmitters that sense temperature, humidity, pressure, etc. are supplied with external power of ± 24V, and additional power supply of ± 15V is required for A / D conversion, resulting in increased cost. There was a problem.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 센서 모듈에 내부 전원 공급부를 구비하여 별도의 전원 공급없이 A/D 변환부의 동작 전압을 제공할 수 있는 내부 전원을 구비한 센서 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the problems as described above, to provide a sensor module having an internal power supply that can provide the operating voltage of the A / D converter without a separate power supply by providing an internal power supply to the sensor module. The purpose is.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 내부 전원을 구비한 센서 모듈은 각종 물리량을 센싱하여 전기적 신호로 변환하는 센서부;The present invention provides a sensor module having an internal power source according to the present invention to achieve the above object, the sensor unit for sensing various physical quantities and converting them into electrical signals;
상기 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 수신하고 제어부의 제어에 의해 상기 물리량을 선택하는 센서 선택부;A sensor selector which receives an electrical signal output from the sensor unit and selects the physical quantity under control of a controller;
상기 센서 선택부로부터 출력되는 상기 전기적 신호를 소정의 범위로 증폭하는 증폭부;An amplifier for amplifying the electrical signal output from the sensor selector to a predetermined range;
상기 증폭부로부터 출력된 상기 전기적 신호를 디지털 값으로 변환하여 출력하는 A/D 변환부;An A / D converter converting the electrical signal output from the amplifier into a digital value and outputting the digital value;
상기 센서 선택부 및 A/D 변환부를 제어하는 제어부; 및 A controller for controlling the sensor selector and the A / D converter; And
상기 증폭부의 출력 신호를 감지하여 상기 A/D 변환부에 동작 전원을 공급하는 내부 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And an internal power supply unit configured to sense an output signal of the amplifier and supply operating power to the A / D converter.
여기서, 상기 내부 전원 공급부는 상기 증폭부의 출력 신호를 감지하여 하이 신호를 출력하는 비교기, 상기 하이 신호를 입력받고 온 되는 트랜지스터, 상기 트랜지스터의 온에 따라 온 되는 포토 커플러 및 상기 포토 커플러의 온 동작에 따라 전원을 인가받고 그에 따른 동작 전원을 출력하는 트랜스포머를 포함할 수 있다.
Here, the internal power supply unit detects an output signal of the amplifier and outputs a high signal, a transistor that receives the high signal and is turned on, a photo coupler that is turned on according to the on of the transistor, and the on operation of the photo coupler. Accordingly, it may include a transformer that receives the power and outputs the operating power accordingly.
이와 같이 본 발명은 별도의 추가적인 외부 전원 공급 없이 A/D 변환부의 동작 전원을 생성 및 공급할 수 있어 중,소규모의 PLC 시스템에서 센서 모듈의 사용시, 비용을 감소할 수 있는 장점을 가진다.As described above, the present invention can generate and supply the operating power of the A / D converter without additional external power supply, and thus, the use of the sensor module in a small and medium-sized PLC system can reduce costs.
또한, 본 발명은 센싱된 온도, 습도 및 압력 등의 물리량에 대응한 전기적 신호를 A/D 변환부의 동작 개시 신호인 공급 전압으로 이용함으로서 내부 신호 처리를 효율적으로 하고 소비 전력을 절약할 수 있는 장점을 가진다.
In addition, the present invention by using the electrical signal corresponding to the physical quantity of the sensed temperature, humidity, pressure, etc. as the supply voltage which is the operation start signal of the A / D converter, the internal signal processing can be efficiently and the power consumption can be saved Has
도 1은 종래에 따른 2선식 트랜스미터의 시스템 블록 다이어그램이다.
도 2은 본 발명에 따른 내부 전원을 구비한 센서 모듈의 시스템 블록 다이어그램이다.
도 3은 도 2에 도시된 내부 전원 공급부의 회로도 이다.1 is a system block diagram of a two wire transmitter according to the prior art.
2 is a system block diagram of a sensor module with an internal power source in accordance with the present invention.
3 is a circuit diagram of the internal power supply unit shown in FIG. 2.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 내부 전원을 구비한 센서 모듈의 시스템 블록 다이어그램, 도 3은 도 2에 도시된 내부 전원 공급부의 회로도 이다.2 is a system block diagram of a sensor module having an internal power source according to the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram of the internal power supply unit shown in FIG.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 내부 전원을 구비한 센서 모듈(200)은 센서부(210), 센서 선택부(220), 증폭부(230), A/D 변환부(240), 제어부(250) 및 내부 전원 공급부(260)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the
센서부(110)는 온도, 습도 및 압력과 같은 각종 물리량 중 적어도 어느 하나를 센싱하도록 각각의 센서를 구비한다.The
센서부(110)는 센싱된 온도, 습도 및 압력을 전류 또는 전압 값의 전기적 신호로 센서 선택부(220)에 전송한다.The
센서 선택부(220)는 릴레이 접점과 같은 3개의 스위치(S1,S2,S3)로 구성되고, 제어부(250)는 제어 신호를 출력하여 3개의 스위치(S1,S2,S3)의 각각을 온 또는 오프시킨다.The
여기서, 센싱된 파라미터가 3개이면 3개의 스위치가 사용되고, 센싱된 파라미터가 4개이면 4개의 스위치, 5개이면 5개의 스위치가 사용된다.Here, three switches are used when three sensed parameters are used, four switches are used when four sensed parameters are used, and five switches are used when five are sensed parameters.
센서 선택부(220)는 센서부(210)의 센싱된 신호에 대응하여 다수 개의 스위치로 구성된다.The
센서 선택부(220)는 선세부(210)로부터 출력되는 전기적 신호를 수신하고, 해당 스위치를 온 함으로서 상기 전기적 신호를 선택한다.The
제어부(250)는 그 내부에 미리 정해진 프로그램 또는 센서부(210)의 출력 신호의 크기에 따라서 3개의 스위치(S1,S2,S3)의 각각을 온 또는 오프시킨다.The
증폭부(230)는 상기 온된 센서 선택부(220)로부터 출력된 전기적인 아날로그 신호를 A/D 변환부(240)에 맞게 소정의 범위로 증폭한다.The
상기 소정의 범위는 A/D 변환부(240)에 입력되는 전압 입력 범위이다.The predetermined range is a voltage input range input to the A /
A/D 변환부(240)는 증폭부(230)를 통하여 출력된 전기적인 신호를 그에 비례하는 디지털 값으로 변환하여 제어부(250)에 출력한다.The A /
제어부(250)는 D/A 변환 기능을 가지며, A/D 변환부(240)로부터 출력된 상기 디지털 값을 아날로그 값으로 변환하여 통신부(270)에 출력한다.The
통신부(270)는 외부에 위치한 원격 제어 장치이며 제어부(250)와 데이터 통신을 위한 통신 인터페이스 모듈을 구비한다.The
또한, 제어부(250)는 센서 선택부(220), A/D 변환부(240)를 포함한 센서 모듈(200) 전체의 동작을 제어한다.In addition, the
외부 기기로부터 출력되는 외부 전원(±24V)은 센서 모듈(200)의 필요한 회로 블록에 동작 전원을 공급한다.An external power source (± 24V) output from an external device supplies operating power to a necessary circuit block of the
내부 전원 공급부(260)는 외부 기기로부터 출력된 외부 전원(±24V)을 동작 전원(±E0)로 변환하여 A/D 변환부(240)에 공급한다.The internal
동작 전원(±E0)은 외부 전원(±24V)을 다운한 전압으로 ±3V~±18V 범위이며 바람직하게는 ±5V~±15V 범위이다.The operating power supply (± E 0 ) is a voltage down from the external power supply (± 24V), and is in the range of ± 3V to ± 18V, preferably in the range of ± 5V to ± 15V.
또한, 내부 전원 공급부(260)는 증폭부(230)로부터 출력되는 아날로그 전압 신호를 감지하여 A/D 변환부(240)의 동작을 시작한다.In addition, the internal
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내부 전원 공급부(260)는 크게 비교기(261), 트랜지스터Q1(262), 포토 커플러(263) 및 트랜스포머(264)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the
이하에서는 내부 전원 공급부(260)의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the internal
먼저, 센서부(210)의 출력 신호 및 제어부(250)의 제어 신호에 따른 센서 선택부(220)의 스위치 온에 의한 증폭부(230)로부터의 출력 신호가 개시 신호(S)가 된다.First, the output signal from the amplifying
상기 개시 신호(S)가 비교기(261)의 (+)입력 단자에 인가(감지)되면, 비교기(261)는 (-)입력 단자의 그라운드(0V)와 비교하여 그 출력 단자에 하이(High;5V) 신호를 출력한다.When the start signal S is applied (detected) to the (+) input terminal of the
하이(High;5V) 신호는 트랜지스터Q1(262)를 온 시키고 포토 다이오드(D1)를 온 시킨다.A high (5V) signal turns on
상기 포토 다이오드(D1)는 포토 트랜지스터(Q2)의 베이스를 구동하고, 포토 트랜지스터(Q2)는 온 된다.The photodiode D1 drives the base of the phototransistor Q2, and the phototransistor Q2 is turned on.
즉, 포터 커플러(263)가 온 동작 된다.That is, the
외부 전원(±24V)은 포토 커플러(263)를 통하여 트랜스포머(264)에 입력된다.An external power supply (± 24V) is input to the
트랜스포머(264)는 외부 전원(±24V)을 입력(인가)받고, 동작 전원(±E0)을 출력한다.The
트랜스포머(264)는 일반적으로 시중에서 판매되는 제품이며, 보통 각각의 트랜스포머의 동작 전원(출력 전압)은 ±3V~±18V 범위이다.Transformers 264 are generally commercially available, and the operating power (output voltage) of each transformer is typically in the range of ± 3V to ± 18V.
상기 동작 전원(±E0)은 A/D 변환부(240)의 전원 입력 단자에 공급되어 A/D 변환부(240)를 동작시키는 트리거 전압이 된다.The operating power (± E 0 ) is supplied to a power input terminal of the A /
따라서, 센서 모듈(260)은 센서부(210)의 온도, 습도 또는 압력 중 적어도 하나를 센싱함과 동시에 내부 전원 공급부(260)의 동작 전원 출력에 의하여 A/D 변환부(240)의 A/D 변환이 수행된다.Therefore, the
즉, 본 발명은 센싱된 아날로그 전압 신호의 개시 신호(S)에 따라 내부 전원 공급부(260)를 동작하고 그에 따른 A/D 변환부(240)에 동작 전원(±E0)을 공급함으로써 센싱된 아날로그 신호를 처리한다. That is, the present invention senses the sensed by operating the internal
또한, 제어부(250)가 센서부(210)의 출력 신호에 따라 센서 선택부(220)를 제어하여 3개의 스위치(S1,S2,S3)의 각각을 모두 오프하면, 증폭부(230)는 센서 선택부(220)로부터 0V의 출력 전압을 감지한다. In addition, when the
따라서, 비교기(261)의 (+)입력 단자는 증폭부(230)로부터 출력된 0V의 출력 전압을 감지하고, (-)입력 단자의 0V의 기준 전압을 (+)입력 단자의 0V의 출력 전압과 비교한다.Accordingly, the (+) input terminal of the
그러면 비교기(261)의 출력 단자는 로우(Low;0V) 전압이 되어, 트랜지스터(262) 오프, 포토커플러(263)오프 되어, 외부 전원(±24V)은 트랜스포머(264)로부터 차단되어, 트랜스포머(264)의 입력 단자에 공급되지 않는다.Then, the output terminal of the
따라서, 트랜스포머(264)의 출력 단자의 동작 전원(±E0)은 OV로 되어, A/D 변환부(240)의 전원 공급이 차단되어 A/D 변환을 수행하지 않는다.Therefore, the operating power (± E 0 ) of the output terminal of the
이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
As mentioned above, the present invention has been described in detail through the preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and applications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.
200 : 센서 모듈
210 : 센서부
240 : A/D 변환부200: sensor module
210: sensor
240: A / D converter
Claims (2)
상기 센서부로부터 출력되는 전기적 신호를 수신하고 제어부의 제어에 의해 상기 물리량을 선택하는 센서 선택부;
상기 센서 선택부로부터 출력되는 상기 전기적 신호를 소정의 범위로 증폭하는 증폭부;
상기 증폭부로부터 출력된 상기 전기적 신호를 디지털 값으로 변환하여 출력하는 A/D 변환부;
상기 센서 선택부 및 A/D 변환부를 제어하는 제어부; 및
상기 증폭부의 출력 신호를 감지하여 상기 A/D 변환부에 동작 전원을 공급하는 내부 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 전원을 구비한 센서 모듈.A sensor unit for sensing various physical quantities and converting them into electrical signals;
A sensor selector which receives an electrical signal output from the sensor unit and selects the physical quantity under control of a controller;
An amplifier for amplifying the electrical signal output from the sensor selector to a predetermined range;
An A / D converter converting the electrical signal output from the amplifier into a digital value and outputting the digital value;
A controller for controlling the sensor selector and the A / D converter; And
And an internal power supply unit configured to sense an output signal of the amplifier and supply operating power to the A / D converter.
상기 내부 전원 공급부는 상기 증폭부의 출력 신호를 감지하여 하이 신호를 출력하는 비교기, 상기 하이 신호를 입력받고 온 되는 트랜지스터, 상기 트랜지스터의 온에 따라 온 되는 포토 커플러 및 상기 포토 커플러의 온 동작에 따라 전원을 인가받고 그에 따른 동작 전원을 출력하는 트랜스포머를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 전원을 생성하는 센서 제어 장치.
The method of claim 1,
The internal power supply unit detects an output signal of the amplifier and outputs a high signal, a transistor that receives the high signal and is turned on, a photo coupler that is turned on according to the on of the transistor, and a power source according to an on operation of the photo coupler. The sensor control device for generating an internal power source, characterized in that it comprises a transformer for receiving the output power.
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