KR910001292B1 - High speed high precision linear method of linear compensator - Google Patents

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Abstract

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Description

선형보상기기의 고속 고정밀도 선형방식High speed high precision linear method of linear compensator

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 INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for linearly controlling the output signal of an analog device having a nonlinear output with high speed and high precision data in a system for automatically controlling a control element.

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 operational amplifier 10 to an analog signal input terminal (AIN) and converts it into a digital signal. (20), a memory (30) for inputting output data of the A / D converter (20) as an address signal, thereby accessing and outputting the linearized data stored in advance, and the A / D converter (40). A timing controller 40 for outputting a clock for controlling an analog / digital conversion time of the controller and an enable signal for outputting data of the memory 30, and outputted from the memory 30; Decode the linearized data to visually It is composed of a display unit 50 for displaying the data, wherein the memory 30 is a value of the data stored as a permanent memory (Read Only Memory) chart of the correction value of the output side with respect to the input of the sensor TC It is inputted. The display unit 50 includes a 7-segment driver that decodes binary code data or hexadecimal code data to display 7-segments.

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.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

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).

Figure kpo00002
Figure kpo00002

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 / D converter 20, which is an address of the memory 30.

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 operational amplifier 10, the operational amplifier 10 amplifies the predetermined signal to the analog signal input terminal AIN of the A / D converter 20. Output At this time, if the actual value Y signal output from the thermal coupler TC is "2", the A / D converter 20 is the actual value Y according to the second equation at the speed of the clock output from the timing controller 40. Data hexadecimal ADDR "34H" (52 for decimal ADDR) (see Table 3) (where "H" means hexadecimal number) converted from digital signal to address of memory 30 Output to (30).

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 / D converter 20 is enabled by the enable signal periodically output from the timing controller 40. The linearization data 2.015564 (refer to FIG. 4 table) stored at the designated address is outputted to the display unit 50. That is, the memory 30 having inputted the output data "34H" of the A / D converter 20 as an address has the linearized data "2.0155" recorded in accordance with the above-described first equation (refer to the characteristic curve in FIG. 2 and FIG. 4). "Is read by the control signal of the timing control part 40, and it outputs to the display part 50. FIG.

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.

Claims (1)

선형 보상기기의 고속 고정밀도 선형방식에 있어서, 온도를 센싱하여 소정의 전기적 신호로 출력하는 서멀커풀(TC)의 출력을 입력하여 증폭 출력하는 증폭기(10)와, 상기 증폭기(10)의 출력단자에 입력단자가 접속되어 있으며 상기 중폭된 아나로그 신호를 디지탈신호로 변환하여 선형화된 데이터를 출력하기 위한 어드레스 신호를 출력하는 아나로그/디지탈 변환기(20)와, 상기 아나로그/디지탈 변환기(20)의 출력단에 입력어드레스 단자가 접속되어 상기 디지탈 변환 출력 데이터를 어드레스 신호로 입력하여, 소정 제어신호가 입력될 때 상기 입력 어드레스 저장 영역에 기설정 기억된 선형화 데이터를 엑세스 출력하는 메모리(30)와, 상기 아나로그/디지탈 변환기(20)의 아나로그/디지탈 변환 시간을 제어하기 위한 클럭과 상기 메모리(30)의 데이터를 출력하기 위한 인에이블 신호를 출력하는 타이밍 제어부(40)와, 상기 메모리부(30)의 출력단자에 접속되어 상기 메모리(30)에서 출력되는 선형화 데이터를 표시데이터로 디코딩하여 디스플레이하는 표시부(50)를 구비하여, 비선형 센서인 서멀커풀(TC)의 출력값을 디지탈신호로 변환하고 이 값을 센서의 입력에 대한 출력측의 보정을 하기 위한 선형화값이 저장된 메모리(30)의 어드레스로 하여 선형화데이터를 디스플레이하는 선형 보상기기의 고속 고정 밀도 선형 방식.In the high-speed, high-precision linear method of the linear compensator, an amplifier 10 for inputting and amplifying and outputting the output of the thermal coupler TC which senses temperature and outputs it as a predetermined electrical signal, and an output terminal of the amplifier 10 An analog / digital converter 20 connected to an input terminal and outputting an address signal for outputting linearized data by converting the amplified analog signal into a digital signal; and the analog / digital converter 20 A memory 30 for connecting an input address terminal to an output terminal of the input terminal and inputting the digital conversion output data as an address signal to access and output the linearized data preset in the input address storage region when a predetermined control signal is input; Outputs a clock and data of the memory 30 to control the analog / digital conversion time of the analog / digital converter 20 A timing controller 40 for outputting an enable signal for outputting the signal, and a display unit 50 connected to an output terminal of the memory unit 30 for decoding and displaying linearized data output from the memory 30 into display data. And converting the output value of the thermal coupler TC, which is a nonlinear sensor, into a digital signal and displaying the linearized data using the value as an address of the memory 30 in which the linearization value for correction of the output side with respect to the input of the sensor is stored. High speed, high precision linear scheme of linear compensators.
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