KR910001292B1 - High speed high precision linear method of linear compensator - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 본 발명에 따른 회로도.1 is a circuit diagram according to the present invention.
제2도는 제1도의 센서 감지에 대한 메모리 저장데이터의 출력상태그래프.2 is an output state graph of memory storage data for sensor detection of FIG.
제3도는 제1도 아나로그/디지탈 변환기의 입력신호대 출력 데이터 테이블.3 is an input signal to output data table of an analog-to-digital converter.
제4도는 제1도 메모리의 어드레스에 대한 데이터 테이블.4 is a data table for the address of the FIG. 1 memory.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
TC : 서멀커풀 10 : 연산증폭기TC: Thermal Coupler 10: Operational Amplifier
20 : 아나로그/디지탈 변환기 30 : 메모리20: analog / digital converter 30: memory
40 : 타이밍제어부 60 : 표시부40: timing controller 60: display unit
본 발명은 제어요소를 자동 제어하는 시스템에 있어서, 비선형의 출력을 갖는 아나로그 소자의 출력신호를 고속 고정밀도의 데이터로써 선형화하는 방식에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
통상적으로 각종 데이터 축적시스템(Data Acquisition System) 및 온도, 압력, 유량등의 제어요소를 자동 제어하는 시스템에 있어서 비선형의 출력을 갖는 아나로그(Analog)소자의 출력신호를 선형화하는 방식으로 다음과 같은 세가지의 방법이 주로 사용되고 있다.In general, in the system for automatically controlling various data acquisition systems and control elements such as temperature, pressure, and flow rate, the output signals of analog devices having nonlinear outputs are linearized as follows. Three methods are mainly used.
첫째는 입력소자의 출력 특성에 맞는 신호 보정용 증폭기(Anplifier)를 사용하는 방법과, 둘째로는 입력신호를 디지탈 신호로 변환하고 이를 선형화 방정식에 대입하여 소프트웨어(Software)로 처리하는 방법과, 셋째는 입력신호를 디지탈 신호로 변환하여 미리 준비된 하드웨어로직 (Hardware Logic)을 이용하여 계산처리하는 방법이 이용되고 있다. 그러나 상기와 같은 방법으로 입력되는 신호를 선형화하는 경우에는 하기와 같은 문제가 발생되었다.First, a method of using a signal compensating amplifier suitable for the output characteristics of an input device, second, a method of converting an input signal into a digital signal and substituting it into a linearization equation to process the software. A method of converting an input signal into a digital signal and performing a calculation process using hardware logic prepared in advance is used. However, when linearizing the input signal in the above manner, the following problem occurs.
상기 첫번째의 경우에는 별도의 증폭회로를 구성제작하여야 함으로써 기기가 복잡하여지고, 이로인해 가격의 상승 및 회로의 복잡성으로 인한 고장발생의 원인이 되었다.In the first case, a separate amplification circuit must be made and manufactured, which makes the device complicated, thereby causing a failure due to an increase in price and complexity of the circuit.
둘째와 같은 방법인 경우에는 입력된 신호를 소프트웨어로서 처리함으로 프로그램을 작성하여야 하는 불편 및 처리속도에 있어서도 수십 msec로부터 수백 msec의 장시간이 요하는 불편한 점이 있었다.In the case of the second method, there is an inconvenience in that a program must be created by processing an input signal as software, and an inconvenience in that a long time of several tens of msec to several hundred msec is required.
상기 세번째의 경우에 있어서도 입력신호를 하드웨어로 처리하기 위해서는 고정밀도의 하드웨어가 필요로 하게 됨으로써 시스템의 가격이 상승하는 요인이 되어 왔다.Even in the third case, high-precision hardware is required to process the input signal by hardware, which has caused the price of the system to increase.
따라서 본 발명의 목적은 메모리에 센싱값을 출력하는 소자의 입력에 대한 출력의 보정값을 저장하여 센싱소자의 출력변화 값에 대한 고정밀도의 선형화 디지탈 데이터를 고속으로 출력되도록 하는 방식을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of storing high-precision linearized digital data at high speed with respect to an output change value of a sensing element by storing a correction value of an output of an input of an element outputting a sensing value in a memory. .
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 따른 회로도로써, 온도를 센싱하여 소정의 전기적 신호를 출력하는 서멀커풀(Thermocouple) (TC)와, 상기 서멀커풀(TC)의 출력을 소정 증폭하는 연산증폭기(10)와, 상기 연산증폭기 (10)의 출력아나로그 신호를 아나로그 신호 입력단자(AIN)으로 입력하여 디지탈 신호로 변환 출력하는 아나로그/디지탈변환기 (Analog-to-Digital Converter : 이하 A/D변환기라 함) (20)와, 상기 A/D변환기(20)의 출력 데이터를 어드레스 신호로 입력하고, 이에 의해 기설정 기억된 선형화된 데이터를 엑세스 출력하는 메모리(30)와, 상기 A/D변환기(40)의 아나로그/디지탈 변환시간을 제어하기 위한 클럭(Clock)와 상기 메모리(30)의 데이터 출력을 위한 인에이블(Enable)신호를 출력하는 타이밍 제어부(40)와, 상기 메모리(30)에서 출력되는 선형화된 데이터를 디코딩하여 시각적으로 이를 디스플레이하는 표시부(50)로 구성되어지며, 이때 상기의 메모리(30)는 영구메모리(Read Only Memory)로써 저장되어지는 데이터의 값은 센서(TC)의 입력에 대한 출력측의 보정값이 차트화되어 입력되어 있다. 그리고 표시부(50)는 2진 코드의 데이터 또는 16진 코드의 데이터를 디코딩하여 7-시그멘트를 표시하는 7-시그먼트드라이버를 내장하고 있다.1 is a circuit diagram according to the present invention, a thermal coupler (TC) for sensing a temperature and outputting a predetermined electrical signal, an operational amplifier (10) for amplifying a predetermined output of the thermal coupler (TC), Analog-to-Digital Converter (hereinafter referred to as A / D converter) which inputs the output analog signal of the
제2도는 센서소자(TC)의 특정 방정식이 Y=X2/2로 주어지는 경우의 입력에 대한 출력측의 보정값의 그래프도로써, Y측은 서멀커플(TC)의 실제의 센싱 출력값이고, X측은 Y측의 입력신호에 대한 보정값이다.Second turn as a graph of the correction value on the output side to the input of the case, given by the sensor element (TC) a particular equation is Y = X 2/2 a, Y side and the actual sensing output of the thermal couple (TC), X side This is a correction value for the input signal on the Y side.
우선 제2도를 설명하여 보면, 비선형 소자 예를 들어 센서 또는 트랜스듀서(Sensor of Transducer)는 그 특성별로 입력대 출력의 방정식이 알려져 있기 때문에 입력에 대한 출력측의 보정값이 쉽게 차트(Chart)화 될 수 있다.First, referring to FIG. 2, since the equation of the input-to-output is known for each nonlinear element such as a sensor or a transducer of the sensor, the correction value on the output side of the input can be easily charted. Can be.
따라서 상기 비선형 소자로부터 출력되는 아나로그 신호를 디지탈 신호로 변환하면 센싱신호 레벨에 해당하는 디지탈 데이터(숫자)를 얻을 수 있다. 이때 상기의 디지탈 데이터 (숫자)가 비선형 소자가 출력하는 신호를 바로 디지탈(숫자)로 표시한 값이되며, 이는 선형화되기 이전의 값이므로 비선형 소자의 특성 방정식에 대입하거나 비교차트를 사용하면 출력되는 숫자에 해당하는 실제의 측정치를 얻게 된다.Accordingly, when the analog signal output from the nonlinear device is converted into a digital signal, digital data (number) corresponding to the sensing signal level can be obtained. At this time, the above-mentioned digital data (number) is a value in which the signal outputted by the nonlinear element is directly expressed as a digital number. Since this is a value before being linearized, it is output by substituting the characteristic equation of the nonlinear element or using a comparison chart. You get the actual measurements for the numbers.
따라서 비선형 소자의 특성 방정식이 Y=X2/2로 주어지는 경우 비선형 소자의 출력 Y에 대하여 선영화된 값을 X라 하면 하기 (1)식과 같이 됨을 알 수 있는 동시에 특성 곡선은 제2도와 같이 됨을 알 수 있다.Therefore, if the characteristic equation of the non-linear device is given by Y = X 2/2 at the same time can be seen that the film value line for the output Y of the nonlinear device as expression to when La X (1) characteristic curve is that, as the second assist Able to know.
단 Y=0-10(플스 케일 : Pull Scale)Y = 0-10 (Full Scale: Pull Scale)
이때 비선형 소자의 출력값 Y을 디지탈로 변환하여 출력하는 A/D변환기가 8비트(Bit)의 변화기라면 해상도(분해능)는 하기 (2)식과 같이 쓸 수 있다.At this time, if the A / D converter for converting and outputting the output value Y of the nonlinear element into digital is an 8-bit (Bit) changer, the resolution (resolution) can be written as in the following Equation (2).
그러므로 비선형소자의 출력치에 대응하는 선형화된 데이터가 상기 제2식의 해상도에 의해 저장되어야 한다.Therefore, the linearized data corresponding to the output value of the nonlinear element should be stored by the resolution of the second equation.
제3도는 상기와 같은 특성 방정식 Y=X2/2을 가지는 비선형 소자의 출력 Y을 8비트의 A/D변환기로 디지탈 하였을때의 출력을 테이블화한 것이다.The third turn is the output Y of a nonlinear device having the characteristic equation Y = X 2/2 as described above a tabulated output at the time when digital by an 8-bit A / D converter.
상기 제3도에서 실제값은 비선형 소자의 출력 Y이며, 10진 ADDR과 16진 ADDR은 비선형 소자의 출력값 Y의 실제값(아나로그 신호)을 디지탈 변환하는 A/D변환기의 출력데이터(8비트의 데이터)를 10진수의 어드레스와 16진수의 어드레스로 표기한 것이다.In FIG. 3, the actual value is the output Y of the nonlinear element, and the decimal ADDR and the hexadecimal ADDR are output data (8 bits) of the A / D converter for digitally converting the actual value (analog signal) of the output value Y of the nonlinear element. Data is written in decimal and hexadecimal addresses.
제4도는 비선형 소자의 특성 방정식이 Y=X2/2을 가지는 경우 상기 비선형 소자의 출력 Y에 대하여 선형화된 값 X을 전술한 식(1)에 의거하여 이를 계산하고 그 결과를 메모리 (30)에 테이블화한 것이다.The count that the basis of the equation (1) described above the value X linearized with respect to the output Y of the nonlinear device, and the result memory 30. If the characteristic equation of the non-linear element having a Y = X 2/2 turns 4 Tableed in
상기 제4도중 ADDRESS는 10진 어드레스로써 A/D변환기(20) 출력데이터이며, 이는 메모리 (30)의 어드레스이다.In the fourth diagram, ADDRESS is a decimal address, which is output data of the A /
그리고 MEMORY는 상기 ADDRESS가 지정하는 저장 영역에 저장된 데이터로 전술한 식(2)에 의거하여 계산된 선형화된 값이다.MEMORY is data stored in a storage area designated by ADDRESS and is a linearized value calculated based on Equation (2).
이하 본 발명의 일실시예의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of one embodiment of the present invention will be described.
지금 서멀커풀(TC)이 감지 출력하는 소정의 신호가 연산증폭기(10)로 입력되면, 연산증폭기(10)는 이를 소정 증폭하여 A/D변환기(20)의 아나로그 신호 입력단자(AIN)으로 출력한다. 이때 상기 서멀커풀(TC)에서 출력되는 실제값 Y신호가 "2"라면 A/D변환기(20)는 타이밍 제어부(40)에서 출력하는 클럭에 의한 속도로 제2식에 의하여 상기 실제값 Y인 "2"을 디지탈 신호로 변환한 데이터 16진 ADDR "34H"(10진 ADDR으로는 52) (제3도 테이블 참조) (여기서 "H"는 16진수를 의미함)를 메모리(30)의 어드레스(30)로 출력한다.When a predetermined signal sensed and output by the thermal coupler TC is input to the
상기 A/D변환기(20)에서 출력하는 어드레스신호 16진 ADDR "34H"(10진 ADDR "52")를 입력한 메모리(30)는 타이밍 제어부(40)에서 주기적으로 출력하는 인에이블 신호에 의해 지정되어진 어드레스에 저장된 선형화 데이터 2.015564(제4도 테이블 참조)를 표시부(50)로 출력한다. 즉 A/D변환기(20)의 출력데이터 "34H"를 어드레스로 입력한 메모리(30)는 전술한 제1식에 의거하여 기록된 선형화 데이터 "2.0155(제2도의 특성 곡선 및 제4도 참조)"를 타이밍 제어부(40)의 제어신호에 의해 리이드(Read)하여 표시부(50)로 출력한다.The memory 30 inputting the address signal hexadecimal ADDR "34H" (decimal ADDR "52") output from the A /
이때 표시부(50)는 상기 메모리(30)로부터 출력되는 선형화 데이터를 표시데이터로 디코딩하여 7-시그멘트 표시기를 구동함으로서 시각적으로 디스플레이된다. 이때 서멀커풀(TC)에서 출력된 비선형신호의 선형화시간은 수백 nsec로부터 수십 μsec이내 임으로써 고속으로 출력됨을 알 수 있으며, 표시부(50) 대신 프로세싱유니트(Processing Unit) 예를 들어 컴퓨터(Computer)등을 연결하면 데이터 축적시스템(Data Acquisition System)등으로도 사용할 수 있다.In this case, the display unit 50 is visually displayed by decoding the linearized data output from the memory 30 into display data and driving a 7-segment indicator. At this time, it can be seen that the linearization time of the nonlinear signal output from the thermal coupler (TC) is output at high speed because it is within several tens of microseconds from several hundred nsec. Can be used as a Data Acquisition System.
상술한 바와 같이 본 발명은 메모리에 기억시킨 비선형 소자의 입력에 대한 출력측의 보정값의 데이터를 아나로그/디지탈 변환기로부터 출력하는 비선형소자의 실제의 출력값이 상기 메모리의 어드레스로 작용하여 이에 해당하는 선형화된 데이터가 메모리로부터 출력되게 됨으로 복잡한 프로그램이 없어도 쉽게 선형화된 데이터를 얻을 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, the actual output value of the nonlinear element which outputs the correction value data on the output side with respect to the input of the nonlinear element stored in the memory from the analog / digital converter acts as an address of the memory and linearizes it. Since the data is output from the memory, it is easy to obtain linearized data without a complicated program.
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