KR20170036730A - 전기화학적 감지 모듈 - Google Patents

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Abstract

전기화학적 센서를 위한 감지 회로는 디지털-대-아날로그 변환기(DAC), 연산 증폭기, 계측 증폭기, 및 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)를 포함한다. DAC는 연산 증폭기에 의해 수신되는 바이어싱된 접지 전압 신호를 생성한다. 연산 증폭기는 전기화학적 센서에 연결된 단자들의 쌍 중 하나 상에 고 전류 바이어싱된 전압을 생성한다. 계측 증폭기는 단자들의 쌍으로부터 신호를 수신하고, 고 전류 바이어싱된 접지 전압 신호에 관하여 단자들의 쌍에 걸친 전압을 표현하는 출력을 생성한다. ADC 변환기는 출력을 수신하고, 전기화학적 센서에 의해 행해진 실제의 전압 판독을 도출한다.

Description

전기화학적 감지 모듈{ELECTROCHEMICAL SENSING MODULE}
관련 출원들에 대한 상호-참조
본원은 발명의 명칭이 "전기화학적 감지 모듈"이고 2014년 7월 24일자로 출원된 미국 가 특허 출원 번호 제 62/028,469 호를 우선권으로 주장하며, 그러한 미국 가 특허 출원의 전체 내용은 그 전부가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 발명의 실시예들은 전기화학적 센서들에 관한 것이고, 더 상세하게는, 전기화학적 센서를 위한 감지 회로에 관한 것이다.
센서가 침지된 유체의 수소 농도 또는 pH 값을 측정하는 하이 엔드 센서들이 얼마간의 시간 동안 존재해 왔다. 그러나, 그러한 디바이스들을 사용한 효과적인 디지털 측정은 어려울 수 있다. 예컨대, pH 회로 상에서 사용되는 전형적인 프로브들은 대략 수 밀리볼트 내지 수백 밀리볼트의 전압들을 생성한다. 그러한 프로브들은 또한, 대부분의 디지털 측정들을 수행하는데 사용되는 대부분의 아날로그 대 디지털 변환기들(ADC들)이 음의 전압들을 측정하도록 장비되지 않기 때문에 문제가 되는 음의 전압들을 생성할 수 있다. 따라서, 효과적인 디지털 측정을 위해, 시스템의 아날로그 전단부(AFE)는 음의 전압을 ADC에 제공하지 않도록 설계되어야 한다. 신호 컨디셔닝을 통해, 시스템이 ADC의 대부분의(전부가 아닌 경우) 동적 범위를 사용할 뿐만 아니라, ADC에 제공되는 잡음을 필터링하고 그리고/또는 억제하는 것이 또한 바람직하다.
ADC의 동적 범위가 가장 효과적으로 사용되는 것을 보장하기 위해, 전형적인 회로들은 회로의 AFE 섹션에 게인을 도입할 것이다. 이는 전형적으로, 수개의 문제들을 제시하고, 예컨대, a) 게인이 잡음을 도입하고, b) 게인이 다른 에러를 도입하고(예컨대, 입력 오프셋 전류 게인 및 다른 게인 비선형성들), 그리고 c) 게인이 매우 다양한 신호들을 효과적으로 컨디셔닝하기 위해 가변적이어야만 한다.
따라서, ADC의 동적 범위의 대부분의 사용을 가능하게 하고, 감도 및 정확도를 증가시키고, 추가적인 시스템들에 의해 전송 및 활용될 수 있는 디지털 형태로 데이터를 제공하는 전기화학적 센서를 위한 감지 회로를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들은 전기화학적 센서를 위한 감지 회로를 포함한다. 감지 회로는 디지털-대-아날로그 변환기(DAC), 연산 증폭기, 계측 증폭기, 및 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)를 포함한다. DAC는 연상 증폭기에 의해 수신되는 바이어싱된 접지 전압 신호를 생성한다. 연산 증폭기는 전기화학적 센서에 연결된 단자들의 쌍 중 하나 상에서 저 전류 바이어싱된 전압을 생성한다. 계측 증폭니느 단자들의 쌍으로부터 신호를 수신하고, 고 전류 바이어싱된 접지 전압 신호에 관하여 단자들의 쌍에 걸친 전압을 표현하는 출력을 생성한다. ADC 변환기는 출력을 수신하고, 전기화학적 센서에 의해 행해진 실제의 전압 판독을 도출한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명은 첨부된 도면들과 함께 읽게 되는 경우에 더 양호하게 이해될 것이다. 예시의 목적을 위해, 현재 바람직한 실시예가 도면들에서 도시된다. 그러나, 본 발명이 도시된 정밀한 배열들 및 수단들에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지 회로의 개략도이다.
도 2는 도 1의 회로에 대한 헤더 핀 배열의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 센서로부터 판독을 도출하기 위한 방법의 흐름도이다.
특정한 용어가 단지 편의를 위해 다음의 설명에서 사용되고, 제한적인 것이 아니다. "우측", "좌측", "하측", 및 "상측"이라는 단어들은 참조되는 도면들에서의 방향들을 지시한다. "내측으로" 및 "외측으로"라는 단어들은, 각각, 디바이스 및 디바이스의 지시된 부분들의 기하학적 중심을 향하는 그리고 그로부터 멀어지는 방향들을 지칭한다. 용어는 위에서-열거된 단어들, 그 파생어들, 및 유사한 의미의 단어들을 포함한다. 부가적으로, 청구항들에서 그리고 명세서의 대응하는 부분들에서 사용되는 바와 같은 단수 표현("a" 및 "an")의 단어들은 "적어도 하나"를 의미한다.
본 발명의 실시예들은 게인 대신에 ADC에 대한 가변적인 레퍼런스(reference)들을 사용함으로써, 위에서 논의된 어려움들을 해소한다. 비-제한적인 예로서, pH 프로브는 (400 mV의 총 동적 범위에 대해) -200 mV 내지 +200 mV의 유효 범위를 가질 수 있다. 증폭기를 통해 이를 게이닝하는 대신에, 감지 회로는 ADC에 대해 0.512 V 레퍼런스를 대신 사용할 수 있고, 이는 신호에 대해 필요한 400 mV의 동적 범위를 포함한다. 오버샘플링 기법들을 사용하여, 이러한 신호를 16 비트 해상도로 샘플링하여, 프로브의 400 mV 범위에 대해 51,200개의 별개의 ADC 상태들을 허용하는 효과적인 8 μV 해상도를 산출하는 것이 가능하다. 레퍼런스들을 변경하는 능력은 효과적으로, 게인 스테이지를 대체하여, 오늘날의 집적 CPU들의 최대 능력들을 활용하는 더 간단한 회로를 허용한다.
유사한 번호들이 전반에 걸쳐 유사한 엘리먼트들을 표시하는 도면들을 참조하면, 도 1에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 전기화학적 센서(미도시)와 함께 사용하기 위한 감지 회로(10)가 도시된다. 전기화학적 센서는 매우 약한 배터리인 것으로 생각될 수 있다. 예컨대, pH 프로브와 같은 전기화학적 센서는 매우 높은 저항을 갖는 단순한 단일 셀 배터리로서 작용하고, 여기에서, 생성되는 전압은 프로브 주위의 수소 이온 농도에 비례하고, 그에 따라, 수소 이온 농도의 로그에 비례한다. 생성되는 전압은, 예컨대, 측정되고 있는 용액의 pH에 따라 양 또는 음일 수 있고, 마이크로볼트만큼 낮을 수 있거나, 또는 수 볼트만큼 높을 수 있다. 전형적인 pH 프로브의 소스 임피던스는 매우 높고, 이는, 얇은 글래스 전구가 전형적으로 10 메가옴(MΩ) 내지 10 GΩ의 범위에 있는 큰 저항을 갖기 때문이다. 신호 경로를 따르는 다른 컴포넌트들(예컨대, 아날로그-대-디지털 변환기(ADC), CPU 등)에 의해 센서 신호가 적절하게 활용될 수 있도록 센서 신호를 컨디셔닝하게 될 회로를 설계하기 위해, 중요한 센서 특성들이 고려될 필요가 있다.
다수의 전기화학적 센서들이 양극성 신호를 생성하고, 대부분의 애플리케이션들이 단일 공급 상에서 동작하기 때문에, 본 발명의 실시예들은 신호를 시프트한다. 따라서, 회로(10)는 원하는 전압의 바이어싱된 출력 신호(12a)를 생성하기 위해 CPU(14)에 의해 프로그래밍된 디지털-대-아날로그 변환기(DAC) 유닛(12)을 포함한다. 바이어싱된 출력(12a)의 전류는 인공 접지에 대해 너무 약할 수 있다. 따라서, 바이어싱된 출력(12a)은 연산 증폭기(16)의 비-반전 입력(16a)에 커플링된다. 전압 폴로어로서 구성되어, 연산 증폭기(16)는 비-반전 입력(16a)의 전압을 "따르는"(예컨대, 매칭하는) 출력(16b)을 생성한다. 추가로, 전압 폴로어의 특성적으로 높은 입력 임피던스 및 낮은 출력 임피던스로 인해, 연산 증폭기(16)는 연산 증폭기(16)의 비-반전 입력(16a)에서의 전류보다 더 큰 전류를 출력한다. 위에서 논의된 바와 같이, DAC 유닛(12)으로부터 출력된 신호는 매우 낮은 전류를 갖는다. 그러나, 연산 증폭기(16)를 통한 연산 후에, 출력(16b)은 이제, 감지 회로(10)의 나머지에 의해 사용되기에 충분히 높은 전류를 갖는다.
연산 증폭기 출력(16b)은 아날로그-대-디지털 변환기(ADC) 유닛(18)의 입력(18b), 계측 증폭기(22)의 레퍼런스 전압(22b), 뿐만 아니라, 바이어싱된 접지 전압이 되는 전기화학적 센서의 접지 핀(38)(도 2에서 도시됨)에 커플링된다. 따라서, 사실상, 이러한 바이어싱된 접지 전압은 양극성 전기화학적 센서 신호를 단극성 신호로 시프트하도록 기능하고, 그러한 단극성 신호는, 예컨대, 단일-공급 시스템(예컨대, 양의 전압들만을 판독할 수 있는 시스템)과 함께 사용될 수 있다. 바이어싱된 접지 전압 상의 잡음을 제거하기 위해, 디커플링 캐패시터(19)가 연산 증폭기(16)의 출력(16b)에 커플링된다. 캐패시터(19)는 바람직하게, 1 나노 패럿의 캐패시턴스를 갖는다. 그러나, 다른 캐패시턴스들이 본 발명과 일치하면서 또한 사용될 수 있다. 전기화학적 센서들이 전류에 대해 매우 민감하기 때문에, 연산 증폭기 출력(16b)은 전류 제한 저항기(20)를 통해 접지에 커플링된다. 전류 제한 저항기(20)는 바람직하게, 100 (Ω)의 저항을 갖는다. 그러나, 다른 저항들이 본 발명과 일치하면서 또한 사용될 수 있다.
계측 증폭기(22)는 센서(미도시)가 연결된 단자들(24a, 24b)의 쌍에 걸쳐 연결된 입력들을 갖는다. 단자들(24a, 24b)은 포스트들, 소켓들, 동축 리셉터클들, 또는 유사한 타입들의 전기 커넥터들을 포함할 수 있다. 단자(24a)는 바이어싱된 전압을 표현하는 한편, 단자(24b)는 전기화학적 센서가 판독하고 있는 전압이다. 프로브의 인입 신호들로부터 임의의 저 주파수 잡음을 제거하기 위한 노력으로, 저역 통과 필터들(27 및 29)이 각각 단자들(24a 및 24b)에 연결된다. 저역 통과 필터들(27 및 29) 각각은 캐패시터(31) 및 저항기(33)를 포함한다. 캐패시터(31)는 바람직하게, 1 나노 패럿의 캐패시턴스를 갖고, 저항기(33)는 바람직하게, 1 kΩ의 저항을 갖는다. 접지 전압이 바이어싱되기 때문에, 프로브로부터의 출력은 이러한 바이어싱된 전압과 관련될 것이다. 예컨대, 바이어싱된 접지 전압이 100 mV로 세팅되고, 프로브가 5 mV를 판독하고 있는 경우에, 계측 증폭기(22)로의 단자들(24a, 24b)에 걸친 프로브로부터의 출력은 105 mV일 것이다. 다른 예로서, 바이어싱된 접지 전압이 100 mV로 세팅되고, 프로브가 -5 mV를 판독하고 있는 경우에, 계측 증폭기(22)로의 단자들에 걸친 프로브로부터의 출력은 95 mV일 것이다.
전기화학적 센서에 의해 생성되는 전압 차이는 극도로 작고(예컨대, 밀리볼트 범위 - 이상적으로, 실온에서 pH 단위 당 59.16 밀리볼트), 사용가능한 전류를 거의 갖지 않는다. 따라서, 사용되는 임의의 측정 디바이스는 매우 민감할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 그러한 작은 전압을 소비하지 않으면서 그러한 작은 전압을 판독하기 위해 계측 증폭기(22)를 채용한다. 예컨대, 계측 증폭기(22)는 단자들(24a, 24b)에 걸친 프로브로부터의 출력 전압을 입력으로서 수신하고, 출력 전압과 바이어싱된 접지 값 사이의 차이를 결정한다. 계측 증폭기(22)는 또한, 입력/출력(I/O) 유닛(25)에 의해 출력되는 신호를 인에이블 입력(22c)으로서 수신한다. 그 후에, 계측 증폭기(22)는 바이어싱된 접지 전압 값에 그러한 차이를 부가하고, 그에 따라, 그 입력에서 나타난 값과 유사한 값을 갖는 출력(22a)을 생성한다. 따라서, 계측 증폭기(22)는 프로브로부터의 인입 전압이 바이어싱된 접지에 정확하고 적절하게 레퍼런싱되는(referenced) 것을 보장한다.
계측 증폭기(22)의 출력(22a)은 ADC(18)의 입력(18a)으로 피드백되고, 그러한 ADC(18)는 연산 증폭기(16)로부터의 바이어싱된 전압 출력(18b) 및 바람직하게 각각 10 kΩ 및 100 kΩ의 저항 값들을 갖는 2개의 저항기들(26 및 28)을 포함하는 전압 분할기 회로(44)로부터 출력된 공급 전압 신호(18c)를 입력으로서 더 포함한다. 그러나, 이러한 저항기들의 구성은 무관하다는 것이 유의되어야 한다. 예컨대, 저항기(26)는 10 kΩ의 저항 값을 가질 수 있고, 저항기(28)는 100 kΩ의 저항 값을 가질 수 있다. 진단 목적들을 위해, 전압 분할기 회로(44)는 감지 모듈 회로가 전력공급된 전압을 결정한다. 계측 증폭기 출력(22a)으로부터 바이어싱된 전압을 감산함으로써, 감지 모듈(10)은 정확한 프로브 전압 판독을 결정하고, 그러한 프로브 전압 판독은 그 후에, 수용액의 원하는 측정(예컨대, pH, ppm 암모늄 등)을 도출하기 위해 사용될 수 있다.
펄스 폭 변조기(PWM) 유닛(30), I/O 유닛(25), 및 ADC(18)는 바람직하게, CPU(14)의 일부이거나 또는 CPU(14)에 의해 적어도 제어된다. CPU(14)는 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC) 등일 수 있다. 예컨대, PWM 유닛(30), I/O 유닛(25), 및 ADC(18) 중 하나 이상은, 위에서 설명된 입력들 및 출력들이 CPU(14)의 핀들(미도시)의 형태일 수 있도록, CPU(14) 내에 상주할 수 있다. 또한 추가로, PWM 유닛(30), I/O 유닛(25), 및 ADC(22) 중 하나 이상은 CPU(14)로부터 외부에 위치된 회로들일 수 있고, 트레이스들, 와이어들, 또는 다른 유사한 전기 커넥터들(미도시)을 통해 CPU(14)에 커플링될 수 있다. CPU(14)는, 예컨대, 공급되는 전력, 세팅들, 및 파라미터들을 제어할 수 있고, PWM 유닛(30), I/O 유닛(25), 및 ADC(18)에 대한 통신들을 용이하게 할 수 있다.
적어도 연산 증폭기(16), 계측 증폭기(22), 전류 제한 저항기(20), 전압 분할기 회로(44), 및 단자들(24a, 24b)이 공통으로 하우징되는 것이 바람직하다. 하우징(미도시)은 또한, 원하는 대로, PWM 유닛(30), I/O 유닛(25), ADC(18), 및/또는 CPU(14)를 포함할 수 있다.
센서로부터 획득된 데이터는 바람직하게, 범용 비동기 수신기/송신기(UART) 프로토콜들(예컨대, RS-232, TTL 시리얼, RS-422, RS-485 등), 인터-집적 회로(I2C) 프로토콜 등과 같은 통상적인 방법들을 사용하여, 회로(10)로부터 외부 회로(미도시)로 전달된다. 도 2를 참조하면, 위에서 설명된 바와 같이, 외부 회로와의 통신을 가능하게 하도록, 송신기 및 수신기 핀들(32, 34)의 쌍이 바람직하게 제공된다. 전력 및 접지 핀들(36, 38)이 또한 제공될 수 있다. 부가하여, 단자들(26a, 26b)에 센서를 연결하기 위해, 프로브 핀들(40, 42)이 제공될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 사용자에게 회로(10)의 상태를 표시하기 위해, LED들(50, 52, 54)이 바람직하게 제공된다. 예컨대, 적색 LED(50)는 에러 표시자로서 제공될 수 있다. 녹색 LED(52)는 통신이 UART 프로토콜에 따라 발생하고 있는 것을 표시하기 위해 제공될 수 있다. 유사하게, 청색 LED(54)는 통신이 I2C에 따라 발생하고 있는 것을 표시하기 위해 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서 LED들이 사용되지만, 알파뉴메릭 디스플레이들, 청각 표시자들 등을 포함하는 다른 타입들의 표시자들이 또한 사용될 수 있다. 부가하여, 디바이스(10) 및/또는 센서의 다른 상태들이 사용자에게 통신될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 60 Hz 험(hum) 및 특정한 공통 모드 잡음들과 같은 간섭 및 잡음의 공통 소스들을 제거하기 위해, 공통 LPF(저역 통과 필터) 회로 및 노치 필터들을 통해 간단한 잡음 제거를 제공한다. ADC에 입력되는 신호들은 여전히, 작은 크기의 잡음이지만 이들과 연관된 랜덤 잡음을 가질 수 있고, 이러한 잡음은 현대의 ADC 샘플링 기법들의 이익에 대해 사용된다. ADC 판독을 오버샘플링하기 위해, 측정 하의 신호가 "백색 잡음"으로서 분류되는 잡음을 포함하는 것이 바람직하고, 이는, ADC에 의해 측정가능한 범위 내에서, 신호의 스펙트럼의 전력 밀도가 일정한 것을 암시한다. (EMI, 열 잡음, 화학적 잡음, 뿐만 아니라, 다른 소스들에 의해 야기될 수 있는) 그러한 잡음을 유지하는 것은 신호를 오버샘플링하는 마이크로프로세서의 능력을 보조한다. 따라서, 오늘날의 임베딩된 마이크로프로세서들 상의 10 또는 12 비트 ADC들은 쉽게, 더 높은 해상도 샘플이 행해지게 허용하도록 4-6 비트로 상향 확장될 수 있다. 추가적인 디지털 프로세싱 기법들(예컨대, LPF 및 다른 평균 기법들)은, 복잡한 AFE 회로 없이, 정밀하고 높은 해상도 측정들이 행해지게 허용하고, 그에 따라, 마이크로프로세서의 능력들의 사용을 최대화한다.
본 발명의 실시예들은, 위에서 논의된 전기 컴포넌트들을 기계적으로 지지하고, 바람직하게 금-도금된 리드들로 연결하기 위해, 다-층 인쇄 회로 기판을 채용할 수 있다. 위로부터 입증된 바와 같이, 감지 회로의 섹션들은 인공 바이어싱된 접지를 사용하고, 다른 섹션들은 실제 접지를 사용한다. 따라서, 인공 접지를 사용하는 회로의 섹션은 인공 바이어싱된 접지에 연결된 접지 평면인 다-층 PCB의 층을 갖는다. 마찬가지로, 실제 접지를 사용하는 회로의 섹션은 실제 접지에 연결된 접지 평면인 PCB의 층을 갖는다.
도 3은 센서로부터 판독을 도출하기 위한 방법(300)의 일 실시예의 흐름도이다. 방법(300)은 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있는 다수의 단계들을 포함할 수 있다. 단계(302)는 제 1 전류를 갖는 제 1 바이어싱된 전압 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 단계(304)는 제 1 바이어싱된 전압 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 단계(306)는 제 1 전류보다 더 큰 제 2 전류를 갖는 제 2 바이어싱된 전압 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 이러한 제 2 바이어싱된 전압 신호는 감지 회로의 다른 컴포넌트들에 의해 사용될 수 있다. 단계(308)는 센서가 부착된 단자들의 쌍으로부터 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 단계(310)는 제 2 바이어싱된 전압 신호에 관하여 단자들의 쌍에 걸친 전압을 표현하는 출력을 생성하는 단계를 포함한다.
전술한 바로부터, 본 발명의 실시예들이 전기화학적 센서들을 위한 감지 회로들을 포함하는 것을 알 수 있다. 위에서 설명된 실시예들의 넓은 발명의 개념으로부터 벗어나지 않으면서, 위에서 설명된 실시예들에 대해 변경들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 그에 따라, 본 발명이 개시된 특정한 실시예들에 제한되지 않고, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내의 변형들을 커버하도록 의도된다는 것이 이해된다.

Claims (20)

  1. 센서를 위한 감지 회로로서,
    제 1 전류를 갖는 제 1 바이어싱된 전압 신호를 생성하도록 구성된 디지털-대-아날로그 변환기(DAC);
    연산 증폭기 ― 상기 연산 증폭기는,
    상기 제 1 바이어싱된 전압 신호를 수신하고, 그리고
    상기 제 1 전류보다 더 큰 제 2 전류를 갖는 제 2 바이어싱된 전압 신호를 생성하도록 구성됨 ―;
    계측 증폭기 ― 상기 계측 증폭기는,
    상기 센서가 부착된 단자들의 쌍으로부터 신호를 수신하고, 그리고
    상기 제 2 바이어싱된 전압 신호에 관하여 단자들의 쌍에 걸친 전압을 표현하는 출력을 생성하도록 구성됨 ―; 및
    상기 출력을 사용하여, 상기 센서로부터 판독된 센서 전압을 도출하도록 구성된 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)
    를 포함하는,
    감지 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 전압은 상기 출력으로부터의 상기 제 2 바이어싱된 전압 신호의 감산에 의해 도출되는,
    감지 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 회로의 동작 상태를 표시하도록 구성된 하나 이상의 표시자들을 더 포함하는,
    감지 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 증폭기를 위한 인에이블 입력을 생성하도록 구성된 입력/출력 유닛을 더 포함하는,
    감지 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 계측 증폭기, 상기 입력/출력 유닛, 및 상기 ADC 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는,
    감지 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 회로에 대해 원거리에 있는 회로에 상기 센서 전압을 통신하도록 구성된 트랜시버를 더 포함하는,
    감지 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 회로가 전력공급되는 전압을 결정하도록 구성된 전압 분할기 회로를 더 포함하는,
    감지 회로.
  8. 센서를 위한 감지 회로로서,
    제 1 전류를 갖는 제 1 바이어싱된 전압 신호를 생성하도록 구성된 디지털-대-아날로그 변환기(DAC);
    연산 증폭기 ― 상기 연산 증폭기는,
    상기 제 1 바이어싱된 전압 신호를 수신하고, 그리고
    상기 제 1 전류보다 더 큰 제 2 전류를 갖는 제 2 바이어싱된 전압 신호를 생성하도록 구성됨 ―;
    계측 증폭기 ― 상기 계측 증폭기는,
    상기 센서가 부착된 단자들의 쌍으로부터 신호를 수신하고, 그리고
    상기 제 1 접지 전압 신호에 관하여 단자들의 쌍에 걸친 전압을 표현하는 출력을 생성하도록 구성됨 ―; 및
    상기 출력으로부터 상기 제 2 바이어싱된 전압 신호를 감산함으로써, 상기 센서로부터 판독된 센서 전압을 도출하도록 구성된 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)
    를 포함하는,
    감지 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 감지 회로의 동작 상태를 표시하도록 구성된 하나 이상의 표시자들을 더 포함하는,
    감지 회로.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 계측 증폭기를 위한 인에이블 입력을 생성하도록 구성된 입력/출력 유닛을 더 포함하는,
    감지 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 계측 증폭기, 상기 입력/출력 유닛, 및 상기 ADC 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는,
    감지 회로.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 감지 회로에 대해 원거리에 있는 회로에 상기 센서 전압을 통신하도록 구성된 트랜시버를 더 포함하는,
    감지 회로.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 감지 회로가 전력공급되는 전압을 결정하도록 구성된 전압 분할기 회로를 더 포함하는,
    감지 회로.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 연상 증폭기, 상기 계측 증폭기, 상기 전압 분할기 회로, 및 상기 프로세서 중 적어도 2개는 공통으로 하우징되는,
    감지 회로.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력과 연관된 잡음을 필터링하도록 구성된 저역 통과 필터를 더 포함하는,
    감지 회로.
  16. 감지 회로를 사용하여, 센서로부터의 판독을 도출하기 위한 방법으로서,
    아날로그-대-디지털 변환기(ADC)에 의해, 제 1 전류를 갖는 제 1 바이어싱된 전압 신호를 생성하는 단계;
    연산 증폭기에 의해, 상기 제 1 바이어싱된 전압 신호를 수신하는 단계;
    상기 연산 증폭기에 의해, 상기 제 1 전류보다 더 큰 제 2 전류를 갖는 제 2 바이어싱된 전압 신호를 생성하는 단계;
    계측 증폭기에 의해, 상기 센서가 부착된 단자들의 쌍으로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 계측 증폭기에 의해, 상기 제 2 바이어싱된 전압 신호에 관하여 단자들의 쌍에 걸친 전압을 표현하는 출력을 생성하는 단계; 및
    상기 ADC에 의해, 상기 센서로부터 판독된 센서 전압을 도출하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 센서 전압을 도출하는 단계는, 상기 출력으로부터 상기 제 2 바이어싱된 전압 신호를 감산하는 단계를 포함하는,
    방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 감지 회로의 동작 상태의 표시를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 감지 회로에 대해 원거리에 있는 회로에 상기 센서 전압을 통신하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 출력과 연관된 잡음을 필터링하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
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