KR20240025892A - 시퀀스 신호 재활용을 통한 샘플링 속도 보상 기반의 환경 계측 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

시퀀스 신호 재활용을 통한 샘플링 속도 보상 기반의 환경 계측 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치는 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 센서 저항을 포함하는 센싱부; 상기 센서 저항에 의해 계측된 값을 단일 입력 신호로 입력받아 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 차동부; 상기 차동부가 출력한 단일 입력 신호 또는 노이즈 제거 신호를 디지털 신호로 변환하는 전처리부; 상기 디지털 신호와 관련된 정보를 저장하는 메모리부; 및 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

시퀀스 신호 재활용을 통한 샘플링 속도 보상 기반의 환경 계측 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램{APPARATUS, METHOD, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM AND COMPUTER PROGRAM FOR MEASURING ENVIRONMENT BASED ON COMPENSATING SAMPLING RATE THROUGH RECYCLING SEQUENCE SIGNAL}
본 발명은 시퀀스 신호 재활용을 통한 샘플링 속도 보상 기반의 환경 계측 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
일반적으로 환경 계측 장치의 경우, 측정하려는 환경 변수(ex. 가스 농도)에 따라 저항값이 변하는 센서 저항을 이용하여 계측 대상인 변수를 측정하고 있다. 이때 센서 저항의 데이터를 측정하기 위해, 반도체 칩 내부 또는 외부에 다양한 소자를 연동하여 센싱 저항의 저항값을 확인한다.
한편, 환경 계측 장치가 가스를 감지하는 용도의 경우, 환경 계측 장치에 포함된 센서 저항이 저농도부터 고농도까지의 가스까지 검출할 수 있으려면 센서 저항의 가변 범위가 약 50 Ohm에서 180k Ohm 까지로 넓은 센서 저항이 사용된다. 다만, 저농도의 범위에서 저항값의 변화는 매우 미세하여 검출되는 신호에 노이즈와 섞이는 경우 정확한 가스 검출이 어려워진다는 문제가 있다.
이러한 경우, 의사 차동 장치를 통해 노이즈를 제거할 수 있으나, 의사 차동 장치에 입력되는 두 개의 입력 신호에 대한 각각의 샘플링이 요구되어, 환경 계측 장치의 검출 속도가 절반으로 감소된다는 단점이 있다.
이에 따라, 본 문서는 의사 차동 장치를 통해 노이즈를 제거하면서도, 샘플링 속도의 변화가 없는 기술을 제공하고자 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-2365419호 (2022년 02월 21일 공고): 가스 센서의 캘리브레이션 방법, 컴퓨터 판독 가능한 컴퓨터 프로그램
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노이즈를 제거하기 위한 의사 차동 장치를 포함하면서도 환경 변수의 검출을 위한 샘플링 속도를 유지시킬 수 있는, 시퀀스 신호 재활용을 통한 샘플링 속도 보상 기반의 환경 계측 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 환경 계측 장치는 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 센서 저항을 포함하는 센싱부; 상기 센서 저항에 의해 계측된 값을 단일 입력 신호로 입력받아 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 차동부; 상기 차동부가 출력한 단일 입력 신호 또는 노이즈 제거 신호를 디지털 신호로 변환하는 전처리부; 상기 디지털 신호와 관련된 정보를 저장하는 메모리부; 및 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차동부는 상기 센서 저항에 의해 계측된 값을 단일 입력 신호로 입력받아 순차적 시퀀스 간의 단일 입력 신호를 비교하여, 비교한 순차적 시퀀스의 값이 동일한 경우 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환하여 노이즈 제거 신호를 출력하고, 비교한 순차적 시퀀스의 값이 상이한 경우 상기 단일 입력 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 차동부는 상기 순차적 시퀀스 중 이전 시퀀스에서 샘플링한 값 중 중복으로 사용되는 시퀀스의 값을 다음 시퀀스에서 재사용할 수 있다.
또한, 상기 차동부는 상기 순차적 시퀀스 중 이전 시퀀스에서 샘플링한 값을 저장하는 버퍼를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차동부는 차동 입력 신호를 생성하는 시퀀스마다 상기 차동 입력 장치에 대한 입력을 초핑하여 이전 시퀀스의 현재 신호를 다음 시퀀스의 과거 신호로 사용할 수 있다.
일 실시예에 따른 환경 계측 장치가 수행하는 환경 계측 방법은 센서 저항을 통해 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 동작; 상기 센서 저항에 의해 감지된 값을 단일 입력 신호로 획득하고, 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 동작; 상기 출력된 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 동작; 및 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력하는 동작은 상기 센서 저항에 의해 계측된 값을 단일 입력 신호로 입력받아 순차적 시퀀스 간의 단일 입력 신호를 비교하여, 비교한 순차적 시퀀스의 값이 동일한 경우 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환하여 노이즈 제거 신호를 출력하고, 비교한 순차적 시퀀스의 값이 상이한 경우 상기 단일 입력 신호를 출력하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력하는 동작은 상기 순차적 시퀀스 중 이전 시퀀스에서 샘플링한 값 중 중복으로 사용되는 시퀀스의 값을 다음 시퀀스에서 재사용하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력하는 동작은 상기 순차적 시퀀스 중 이전 시퀀스에서 샘플링한 값을 버퍼를 통해 저장하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력하는 동작은 차동 입력 신호를 생성하는 시퀀스마다 상기 차동 입력 장치에 대한 입력을 초핑하여 이전 시퀀스의 현재 신호를 다음 시퀀스의 과거 신호로 사용하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 센서 저항을 통해 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 동작; 상기 센서 저항에 의해 감지된 값을 단일 입력 신호로 획득하고, 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 동작; 상기 출력된 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 동작; 및 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 동작의 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 센서 저항을 통해 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 동작; 상기 센서 저항에 의해 감지된 값을 단일 입력 신호로 획득하고, 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 동작; 상기 출력된 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 동작; 및 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 동작의 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 순차적 시퀀스의 단일 입력 신호를 의사 차동 장치의 입력으로 사용함에 따라 이전 시퀀스에 샘플링한 신호를 재활용할 수 있기에, 의사 차동 장치를 사용하면서도 샘플링 속도를 동일하게 유지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예는 고해상도 성능을 지원할 수 있기에 낮은 농도로도 치명적인 가스를 감지해야 하는 상황에 적용될 수 있으며, 실시간으로 빠르게 가스를 센싱해야 하는 다양한 상황에도 적용될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치의 전처리부 회로 구성의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치의 전처리부에 포함된 Pseudo-Differentiator, Digital Comparator 및 Phase Generator가 동작하는 타임 시퀀스의 예시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 Pseudo-Differentiator에 포함된 스위치 동작에 따른 타임 시퀀스의 예시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 Pseudo-Differentiator가 순차적 시퀀스의 샘플링 신호를 재사용하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치의 동작 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성의 조합일 수 있다.
또한 어떤 구성 요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성 요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성 요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
나아가 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 환경 계측 장치(100)는 센싱부(110), 차동부(120), 전처리부(130), 메모리부(140), 제어부(150), 통신부(160) 및 통합부(170)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 각 블록의 내부는 각 블록의 역할을 수행하기 위해 구성할 수 있는 회로의 일 실시예이다. 본 문서의 내용을 실시하려는 설계자는 실시예에 따른 설명에 입각하여 자명한 범위 내로 회로의 구성을 변경할 수 있으며, 본 문서의 권리 범위가 각 블록의 내부에 도시된 회로 구성에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 도시된 각 기능 블록의 동작은 프로세서에 의해 수행되도록 설계된 모듈로 이해될 수 있다.
센싱부(110)는 주변 환경에서 계측 대상이 되는 제1 변수에 의해 감지되는 전류, 전압 또는 저항값의 변화를 기초로 제1 변수의 수치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(110)는 제1 변수의 수치에 따라 저항값이 변하는 센서 저항(RSENSOR), 인가되는 신호에 따라 저항값이 변하여 센서 저항의 저항값을 보상하는 가변 저항(Rdac), 센서 저항에 전류를 인가하는 전류원(ISENSOR), 가변 저항에 전류를 인가하는 전류원(Idac), 전원(VDD) 및 스위치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예는 제1 변수의 예시로서 가스의 농도를 계측하는 것을 가정하여 설명하나, 제1 변수는 가스의 농도 이외에도 다양한 변수를 포함할 수 있다.
차동부(120)는 센싱부(110)로부터 센서 저항의 저항값 또는 전류값을 단일 입력 신호로 입력받고, 입력된 단일 입력 신호의 크기에 기초하여 해당 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 지 결정할 수 있다. 예를 들어, 차동부(120)는 센싱부(110)의 가변 저항 또는 전류원의 동작을 제어하는 SAR logic, 입력된 단일 입력 신호의 크기를 검출하는 Digital Comparator, 단일 입력 신호의 위상을 변환하는 Phase Generator, 차동 입력 신호를 기초로 노이즈를 제거하는 Pseudo-Differentiator, Pseudo-Differentiator가 출력한 아날로그 신호를 증폭하는 CDS를 포함할 수 있다.
전처리부(130)는 차동부(120)가 출력하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 전처리부(130)는 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하는 SAR ADC 또는 Incremental ADC를 포함할 수 있다.
메모리부(140)는 디지털 신호와 관련된 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(140)는 데이터를 읽어들이는 SPI READ(141), 데이터를 기록하는SPI WRITE(142)를 포함할 수 있다.
제어부(150) 디지털 신호에 기초하여 제1 변수의 수치를 판별할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 획득된 데이터를 저장하는 Data acquisition 모듈, SPI READ(141) 및 SPI WRITE(142)와 통신하는 Wireless Tx 모듈을 포함할 수 있다.
통신부(160)는 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(160)는 외부 서버와 데이터를 송수신하는 PC Monitoring 모듈 또는 Mobile Monitoring 모듈을 포함할 수 있다.
통합부(170)는 칩의 구동에 관련된 다양한 집적 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통합부(170)는 LDO(Low Dropout), BGR (Bandgap reference circuit) 및 Clock generator를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치(100)의 전처리부(130)에 포함된 Pseudo-Differentiator(121), Digital Comparator(123), 및 Phase Generator(125)의 예시도이다.
도 2를 참조하면, Pseudo-Differentiator(121)는 Switched capacitor를 이용하여 단일 입력 신호를 Vin과 Vcm 차이만큼 저장했다가 (Vin-Vcm) 전압차를 역전시켜 (Vcm-Vin)의 전압을 Vin.p에 발생시킬 수 있다.
Digital Comparator(123)는 레지스터를 통해 센싱부(110)로부터 입력된 단일 입력 신호를 저장하여 시퀀스를 비교할 수 있다. 예를 들어, Digital Comparator(123)는 레지스터에 저장된 단일 입력 신호의 순차적 시퀀스 중 과 이전 데이터 값인 를 비교할 수 있다. Digital Comparator(123)는 Xnor gate를 통해 과 의 값이 동일할 경우 ENpseudo 는 1을 출력하고, 동일하지 않을 경우 ENpseudo는 0을 출력할 수 있다. 예를 들어, 단일 입력 신호가 8비트인 경우, 과 에 대해 각각의 8가지 비트가 전부 동일한 지 비교하고, ENpseudo의 모든 값이 1로 출력되는 경우, Phase Generator(125)및 Pseudo-Differentiator(121)를 동작시킬 수 있다.
Phase Generator(125)는 Digital Comparator(123)통해 비교한 순차적 시퀀스의 단일 입력 신호가 동일한 경우, Pseudo-Differentiator(121)가 노이즈 제거를 위해 필요한 시퀀스를 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치(100)의 전처리부(130)에 포함된 Pseudo-Differentiator(121), Digital Comparator(123), 및 Phase Generator(125) 가 동작하는 타임 시퀀스의 예시도이다.
도 3을 참조하면, 시점 T1에서 과 동일하지 않아 ENpseudo 신호가 0으로 내려가 있는 상황이다. 따라서, Phase Generator(125)는 동작하지 않고, 단일 입력 신호를 받기 위해 과 의 스위치는 닫혀 있는 상태로 동작할 수 있다.
이후, 시점 T1 및 시점 T2를 지나도 단일 입력 모드로 동작하고 있지만 시점 T3을 지났을 때 만약 과 의 값dl 동일하여 ENpseudo 신호가 1이 되면, Phase Generator(125) 및 Pseudo-Differentiator(121)가 동작할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 Pseudo-Differentiator(121)에 포함된 스위치 동작에 따른 타임 시퀀스의 예시도이다.
도 4를 참조하면, 시점 T1에서 과 의 값이 동일하여 ENpseudo 신호가 1인 상태이다. 따라서, Phase Generator(125)가 작동하여 차동 입력 신호를 생성하고 있다.
가 1인 시점은 과 을 비교하는 시점으로서, 가 1인 시점 동안에는 전압을 스위치 을 통해 캐패시터에 (Vin[n]-Vcm) 만큼 저장하고, 스위치 에서 Vcm기준으로 (Vcm-(Vin[n]-Vcm)=-Vin[n]) 만큼 전환시킬 수 있다.
가 1인 시점은 과 을 비교하는 시점으로서, 전압을 스위치 을 통해 캐패시터에 저장할 수 있다. 또한, 스위치 을 통해 저장된 값을 버퍼에 전달할 수 있고, 스위치 을 통해 전압을 확대 또는 축소시키는 CDS로 전압을 전달할 수 있다. 이에 따라, CDS 에서 확대된 전압은 차동으로 측정될 수 있다. -(-
Figure pat00031
2 . 토글 스위치 는 샘플링 속도를 유지하기 위해 순차적 시퀀스의 전압을 재활용하기 위해 다음 도 5와 같이 초핑될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 Pseudo-Differentiator(121)가 순차적 시퀀스의 샘플링 신호를 재사용하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, T=[n] 시퀀스에서는 Vin[n-1]과 Vin[n]의 신호를 이용하여 Vout.N과 Vout.p 신호를 생성할 수 있다.
T=[n+1] 시퀀스에서는 T=[n] 시퀀스에서 사용되었던 Vin[n]의 신호를 T=[n] 시점의 Vin.p쪽으로 chopping하여 T=[n] 시점에서 샘플링된 신호를 재활용하고, Vin[n+1]의 신호를 T=[n] 시점의 Vin.n쪽으로 chopping하여, Vout.N과 Vout.P 신호를 생성할 수 있다.
T=[n+2] 시퀀스에서는 T=[n+1] 시퀀스에서 사용되었던 Vin[n+1]의 신호를 T=[n+1] 시점의 Vin.n쪽으로 chopping하여 T=[n+1] 시점에서 샘플링된 신호를 재활용하고, Vin[n+2]의 신호를 T=[n+1] 시점의 Vin.p쪽으로 chopping하여, Vout.N과 Vout.P 신호를 생성할 수 있다.
즉, 의사 차동 장치를 사용하는 경우 각각의 Vin.p 노드와 Vin.n 노드를 한 번씩 샘플링해야 하기 때문에 샘플링 속도가 절반으로 줄 수 있지만, 본 문서의 실시예에서는 Pseudo-Differentiator(121)가 순차적 시퀀스에 따른 단일 입력 신호를 재사용함에 따라 이전 신호를 재활용할 수 있기에 의사 차동 장치를 사용함에도 샘플링 속도가 유지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 계측 장치(100)의 동작 흐름도이다.
도6을 참조하면, S1010 단계에서, 센싱부(110)가 동작하면 S1020 단계에서 차동부(120)는 SAR Logic을 통해 Rdac의 수치를 디지털화하고, S1030 단계에서 차동부(120)는 SAR Logic을 통해 디지털 값을 시퀀스 별로 저장한다. S1040 단계에서 차동부(120)는 단일 입력 신호의 시퀀스 중 과 이전 데이터 값인 를 비교할 수 있다. S1040 단계에서 두 값이 같은 경우, 센서 저항의 저항값이 빠르게 변화하고 있지 않은 상태이므로, Pseudo-Differentiator(121)를 통해 노이즈를 제거할 수 있는 상황으로 판별할 수 있다. S1050 단계에서, 차동부(120)의 Phase Generator(125)는 단일 입력 신호의 위상을 역전시키고, S1060 단계에서 차동부(120)의 Pseudo-Differentiator(121)는 차동 입력 신호를 기초로 노이즈를 제거할 수 있다. S1070 단계에서 CDS 는 Pseudo-Differentiator(121)가 출력한 신호를 증폭시키고, S1080 단계에서 ADC는 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(150)가 가스 농도를 판별할 수 있도록 한다.
한편, S1040 단계에서 두 값이 상이한 경우는 센서 저항의 저항값이 빠르게 변화하고 있다는 상태이므로, 다른 디지털 값으로 설정된 서로 다른 두 시퀀스 간의 단일 입력 신호인 과 은 차동으로 동작할 시 오류가 발생하기 때문에 차동 입력 신호로 전환하지 않고, 단일 입력 신호인 상태로 곧바로 ADC로 입력되어 S1080 단계가 수행될 수 있다.
상술한 실시예에 의하면, 순차적 시퀀스의 단일 입력 신호를 의사 차동 장치의 입력으로 사용함에 따라 이전 시퀀스에 샘플링한 신호를 재활용할 수 있기에, 의사 차동 장치를 사용하면서도 샘플링 속도를 동일하게 유지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예는 고해상도 성능을 지원할 수 있기에 낮은 농도로도 치명적인 가스를 감지해야 하는 상황에 적용될 수 있으며, 실시간으로 빠르게 가스를 센싱해야 하는 다양한 상황에도 적용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드 등이 기록된 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 또는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 프로세서와 데이터를 주고받을 수 있다.
또한 본 발명에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 인코딩 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방법으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
더불어 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 환경 계측 장치
110: 센싱부
120: 차동부
121: Pseudo-Differentiator
123: Digital Comparator
125: Phase Generator
130: 전처리부
140: 메모리부
141: SPI READ
142: SPI WRITE
150: 제어부
160: 통신부
170: 통합부

Claims (12)

  1. 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 센서 저항을 포함하는 센싱부;
    상기 센서 저항에 의해 계측된 값을 단일 입력 신호로 입력받아 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 차동부;
    상기 차동부가 출력한 단일 입력 신호 또는 노이즈 제거 신호를 디지털 신호로 변환하는 전처리부;
    상기 디지털 신호와 관련된 정보를 저장하는 메모리부; 및
    상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 제어부를 포함하는,
    환경 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차동부는,
    상기 센서 저항에 의해 계측된 값을 단일 입력 신호로 입력받아 순차적 시퀀스 간의 단일 입력 신호를 비교하여, 비교한 순차적 시퀀스의 값이 동일한 경우 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환하여 노이즈 제거 신호를 출력하고, 비교한 순차적 시퀀스의 값이 상이한 경우 상기 단일 입력 신호를 출력하는,
    환경 계측 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차동부는,
    상기 순차적 시퀀스 중 이전 시퀀스에서 샘플링한 값 중 중복으로 사용되는 시퀀스의 값을 다음 시퀀스에서 재사용하는,
    환경 계측 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차동부는,
    상기 순차적 시퀀스 중 이전 시퀀스에서 샘플링한 값을 저장하는 버퍼를 포함하는,
    환경 계측 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차동부는,
    차동 입력 신호를 생성하는 시퀀스마다 상기 차동 입력 장치에 대한 입력을 초핑하여 이전 시퀀스의 현재 신호를 다음 시퀀스의 과거 신호로 사용하는,
    환경 계측 장치.
  6. 환경 계측 장치가 수행하는 환경 계측 방법에 있어서,
    센서 저항을 통해 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 동작;
    상기 센서 저항에 의해 감지된 값을 단일 입력 신호로 획득하고, 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 동작;
    상기 출력된 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 동작; 및
    상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 동작을 포함하는,
    환경 계측 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 출력하는 동작은,
    상기 센서 저항에 의해 계측된 값을 단일 입력 신호로 입력받아 순차적 시퀀스 간의 단일 입력 신호를 비교하여, 비교한 순차적 시퀀스의 값이 동일한 경우 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환하여 노이즈 제거 신호를 출력하고, 비교한 순차적 시퀀스의 값이 상이한 경우 상기 단일 입력 신호를 출력하는 동작을 포함하는,
    환경 계측 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 출력하는 동작은,
    상기 순차적 시퀀스 중 이전 시퀀스에서 샘플링한 값 중 중복으로 사용되는 시퀀스의 값을 다음 시퀀스에서 재사용하는 동작을 포함하는,
    환경 계측 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 출력하는 동작은,
    상기 순차적 시퀀스 중 이전 시퀀스에서 샘플링한 값을 버퍼를 통해 저장하는 동작을 포함하는,
    환경 계측 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 출력하는 동작은,
    차동 입력 신호를 생성하는 시퀀스마다 상기 차동 입력 장치에 대한 입력을 초핑하여 이전 시퀀스의 현재 신호를 다음 시퀀스의 과거 신호로 사용하는 동작을 포함하는,
    환경 계측 방법.
  11. 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
    센서 저항을 통해 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 동작;
    상기 센서 저항에 의해 감지된 값을 단일 입력 신호로 획득하고, 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 동작;
    상기 출력된 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 동작; 및
    상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 동작의 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는,
    컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  12. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
    센서 저항을 통해 주변 환경의 제1 변수를 감지하는 동작;
    상기 센서 저항에 의해 감지된 값을 단일 입력 신호로 획득하고, 상기 단일 입력 신호의 크기에 기초해 상기 단일 입력 신호를 차동 입력 신호로 변환할 것인지 결정하여, 상기 결정에 따라 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 출력하는 동작;
    상기 출력된 단일 입력 신호 또는 차동 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 동작; 및
    상기 디지털 신호에 기초하여 상기 제1 변수의 수치를 판별하는 동작의 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는,
    컴퓨터 프로그램.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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