KR910005399Y1 - 경사 감지 연결회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

경사 감지 연결회로

제 1 도는 종래의 블럭도.

제 2 도는 종래의 구체회로도.

제 3 도는 일반적인 경사 감지기의 결선도.

제 4 도는 본고안에 따른 블럭도.

제 5 도는 본 고안에 따른 제 3 도의 구체회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 원브리지 발진기 102 : 필터

103 : 제1앰프 104 : 경사감지기

105 : A/D변환기 106 : MUX

107 : 제2앰프

본 고안은 위치 및 변위를 감지하는 경사 감지 연결회로에 관한 것으로서, 특히 경사 감지기에 공급하는 기준전압을 안버터 대신 단순한 발진기를 이용하여 정확한 기준 전압을 얻어내고 회로의 단순화와 시스템의 안전을 기할 수 있는회로에 관한 것이다.

일반적으로 경사감지기는 사격통제장치 및 유도장비의 위치 검출 및 상대속도 측정에 적용되는 한편, 산업상의 안전 및 감시장치의 카메라 또는 위치검출에 적용할 수 있는 기술로 수평면 또는, 수직면에 대한 기준면의 편차를 감지하는 아나로그 감지에 의해 현지 각종 사격 통제 장치의 필수적인 장치이다. 상기 장치의 신호처리는 대체로 기준 전압에 대한 출력 신호의 비를 확산하여 처리하게 되어 있다. 여기서 공급되는 기준 전압은 대개의 경사감지기는 자이로(GYLO)의 경우 일정한 전압 레벨을 갖는 정현파를 필요로 하기 때문에 이를 위해서 시스템에서 사용되는 직류전압을 교류로 바꾸어 공급하여 왔었다.

그런데, 대개의 차량장착 또는 함정의 경우 24-30VCD를 사용하므로 이러한 종류의 감지기를 연결하기 위해서는 인버터(INVERTER)의 사용이 일반적인 방법이었다. 그러나 이러한 인버터(INVERTER)의 사용은 결국 전원회로로 구성되는 파워 서플라이 모듈에서 시스템의 구성이 어려웠고, 인버터 회로의 구성이 단순하지가 않아 그의 크기가 작지 못하다는 단점이 있었고, 정확한 기눈전압의 공급이 원활하지 못함으로 인해 시스템의 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.

제 1 도를 참조하여 종래의 문제점을 구체적으로 살펴보면, 인버터(10)를 통해 입력되는 ±15V 또는 10V의 직류 전압을 경사(20) 감지기에서 필요로 하는 ±10-13V의 교류 전압으로 변환 시킨다. 일반적으로 경사감지기(20)등에서 사용되는 기준 전압이 발생하기 위해서는 존슨 카운터에 의한 인버터를 사용하고 있는 것이 통례이다. 경사감지기(20)는 경사를 감지하는 기능을 가지며, 이는 상기 인버터(10)의 출력 기준전압에 대해 경사진 정도에 따른 위도 전압차를 출력한다. MUX(30)는 대개의 사격 통제 장치에서 경사감지기(20)외에도 바람, 속도(Tacho)등의 신호를 받아 들이기 때문에 그에 대해 게이트 제어의 기능을 하게 된다. 즉 A/D변환기(40)에 공급되는 신호를 시간에 따라서 반복적으로 공급하여, 이는 대체로 소프트 웨어의 조정에 의해 수행되어 왔었다. 경사 감지기(20)만을 직접 연결시엔 MUX(30)를 통하지 않고 직접 A/D변환기(40) 입력에 공급하여도 무방하다.

상기 A/D 변환기(40)는 경사감지기(20)의 출력이 아나로그의 신호이기 때문에 컴퓨터에서 읽을 수 있는 디지탈 신호로 변환시키는 기능을 수행한다.

제 2 도는 제 1도의 구체회로도로서, 볼테지 레귤레이터(U1)은 10V의 안정 전원을 얻기 위한 것으로서 회로 전반에 안정된 10V의 전원을 공급하고 있다. 쉬프트 레지스터(U2)는 출력단(CK)으로 인가되는 클럭에 의해 Q1A, Q2A, Q3A, Q4A, Q1B, Q2B, Q3B,Q4B를 통해 데이타가 출력되면 이를 낸드게이트(U3)를 이용한 데이타 A에 궤환을 구성하여 가장 일반적인 존슨 카운터를 구성하고 있다.

U4은 연상증폭기로서 쉬프트레지스터(U2)의 출력은 연산증폭기(U4)의 반전 입력단에 공급되어 가산 및 적분 되므로서 연산증폭기(U4)와 저항(R6-R12), 캐패시터(C4)는 일종의 디지탈-아나로그변환기가 되는 것이다.연산증폭기(U4)의 출력은 AC 성분이므로 출력은 캐패시터(C5)과 저항(R13)에 의해 AC 커플링되고 있다.

연산증폭기(15)는 이 회로에서는 연산증폭기(U4)를 통한 출력의 전류를 안정화시키기 위해서 U5에 의한 전류 증폭을 구성하고 있다.

T1은 변압기로서 경사 감지기에 필요한 기준전압을 생성하여 출력하고 있다.

대체로 T1은 철심 코어로 구성된다.

그외의 사항은 일반적인 사항이므로 생략한다. 제 3 도는 일반적인 경사감지기의 핀 연결로를 나타내고 있다.

경사감지기는 로테이터와 스테이터로 구성되며, 경사에 따라 로테이터가 변하므로서 그의 전압이 유도되어 그값을 일고 있다. 제3도 A, B, C단자는 로테이터이며, E-T 까지는 스테이터이다. 이의 규격서에 의하면 일반적으로 K, J단자에 기준 전압(Vref)를 공급하고 M, L, F, C, H, G는 접지로 연결하게 되어 있으며 신호의 출력은 로테이터부인 A단자에서 나오도록 되어 있다 이의 출력상태는 다음과 같다.

Eac=T×[Eeh ×CosC＋Ejm ×SinC]×Sinwt

Ebc=T×[Eeh ×SinC＋Ejm ×CosC]×Sinwt

여기에서 T=Transformation Ratio(변환율)

W=2лf=800л

C=경사각

Eref=g sin 800wt=Ein이다.

즉 제 1, 2 도의 구성에서 설명하고 제 1 도 종래의 경사감지기에 연결되는 연결회로의 블력도에서 나타낸 바와같이 먼저 인버터(10)에서 직류를 필요로한 교류로 변환하여 직접 경사 감지기(20)의 기준 전압을 공급하며, 그의 출력은 바로 변환회로의 MUX(30)를 통하여 A/D 변환기(40)로 공급되어 있다.

제 2 도는 제 1 도를 구체적으로 도시한 사격 통제 장치에서 사용하는 기준 전압 발생기의 상세회로를 나타내고 있다. 먼저 존슨 카운터로 구성된 카운터의 출력을 A/D 변환기를 통하여 아나로그 신호로 바꾸고 증폭기 및 저주파 필터를 통해서 경사 감지기(20)의 기준 전압으로 공급된다. 여기서 T1은 접지구분 및 전원의 진폭을 조정하기 위해서 적용되고 있다. 그러나 이러한 구성은 인버터(10)를 전원 상자에 설치해야하고, 그로 인해서 시스템의 구성이 쉽지 않은 문제점을 갖고 있으며, 별도의 10V 전원을 하나 더 필요로 하고 존슨 카운터를 구동하기 위한 별도의 발진기를 가져야 한다.

또한 경사 감지기(20)의 기존이 바뀌어 기준 전압을 변경할 경우 인버터(10)의 설계를 다시 해야한다는 문제가 있어서, 경사 감지기(20)의 기종에 다른 호환성이 전혀 없는 것이다. 또한 입력신호를 감지기 출력에서 직접 받으므로해서 출력신호의 노이즈로부터의 보호기능이 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 종래의 복잡한 구성의 인버터의 사용을 배제하고 원브리지 발진기 사용에 의한 교류전원을 발생하여 기준 전압을 얻어낼 수 있는 회로를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 노이즈의 방지 및 신호의 왜곡을 피하기 위해 동일한 변환회로를 기판상에 구성할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 회로의 단순화와 시스템을 안정화할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

이하 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 4 도는 본 고안에 따른 블럭도로서, 101은 원 브릿지 발진기로 경사 감지기에 공급되는 Eref에 해당하는 주파수 및 전압을 갖는 정현파를 만들어 내고, 본 고안의 경우 필요한 Eref는 약 9 sin 800лt이다. 이는 상기 제 3 도의 경사 감지기에 따라서 결정된다.

102는 필터로서 필터(102)는 저주파 필터로 상기 원 브릿지 발진기(101)에서의 출력을 보다 안정화 시킴으로서 정확한 Eref 를 공급히기 위한 것이다.

103는 제1앰프로 앰프의 이득은 1로 정해져 있다. 이는 경사 감지기(104)에 연결되는 Eref를 1차로 버퍼링하며 시스템의 안정을 증대시키기 위한 것이다.

104는 경사감지기로 제 3 도에 설명한 바와 같다.

105는 A/D 변환기로 이는 경사감지기(104)출력이 MUX(106)를 거쳐 나오는 형태가 아나로그 형태이므로 이를 컴퓨터에서 읽을 수 있는 형태인 디지탈 신호로 변환하기 위한 것이다.

MUX(106)은 사격 통제 장치에는 다수의 감지기를 사용하고 있다. 대개 바람.광학식 사거리 변환기, 상대속도 측정등의 감지기를 사용하므로 이들 시간에 따라 주기적으로 받아들이며 역시 아나로그 신호이므로 1개 또는 2개의 A/D 변환기(104)를 사용한다. 그러므로 그에 대한 신호 입력을 조정하기 위해서 MUX(106)를 적용한다.

제 5 도는 본 고안에 따른 제 4 도의 구체회로도로서 제 5 도를 R1-R22은 저항, C1-C5는 캐패시터, Q1은 전계효과 트랜지스터, D1은 다이오드 U1-U4는 연산증폭기, 106는 멀티플렉서(MUX), 107은 A/D 변환기이고, VR1-VR3은 가변저항이다.

저항(R1-R8), 다이오드(D1), 캐패시터(C1-C4), 전계효과트랜지스터(Q1), 가변저항(VR1-VR3)으로 구성된 부분이 원브리지 발진기(101)이고, 저항(R9-R11), 캐패시터(C5), 연산증폭기(U2)로 구성된 부분이 필터(102)이며, 저항(R12-R17), 캐패시터(C6), 연산증폭기(U3)로 구성된 부분이 제1앰프(103)이고, 저항(R21-R23), 연산증폭기(U4)로 구성된 부분이 제2앰프(107)이며 경사감지기(104), MUX(106) 및 A/D변환기(105)의 구성을 제 4 도와 동일하다.

따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제 4, 5 도를 참조하여 상세히 설명하면 연산증폭기(U1) 및 저항(R1), 캐패시터(C3, C2), 저항(R2), 가변저항(VR2)로 구성된 궤환에 의해서 이루어진 호로는 가장 일반적인 원브릿지 회로의 구성 방식이다. 연산증폭기(U1)은 일반적인 앰프로도 가능하다. 전계효과트랜지스터(Q1), 저항(R5), 캐패시터(C1)그리고 그에 따라는 반전 입력단에서 회로는 본 회로의 CR 발진 방식에서의 진폭제한 회로로 사용된다. 전계효과 트랜지스터(Q1)은 일반적인 FET 이의 가변 저항 특성은 소신호 레벨에서 유효하지만 여기에서는 진폭 제한 회로로 사용된 것이다.

결국, U1 및 Q1으로 이루어진 본 발진기에서의 CR에 의한 감쇠량은 1/(1＋2R1/CR2＋VR2)로 되어 약 0-33가 나타난다 이는 가변저항(VR2)에 의해 조정된다. 결국 감쇠량은 가변저항(VR2)에 의해서 결정되어지며 본 회로에서는 이득을 3이 되도록 조정하여 지속적인 발진이 이루어진다. 또한, 진폭 제한 회로에서는 연산증폭기(U1)의출력을 다이오드(D1)로 평활 및 정류하여 전계효과 트랜지시터(Q1)의 게이트에 공급된다. 캐패시터(C1)은 평횔 기능을 담당하여 가변저항(VR1)은 이 발진기에서의 이득 조정 기능을 한다. 즉 저항(R3, R4), 가변저항(VR1)의 조합으로 이득이 결정되며, 가변저항(VR1)의 값이 커지면 이득이 증가하며 가변저항(VR1)의 값이 작어지면 이득이 작아진다. 결국 본 회로에서의 발진은 가변저항(VR1) 및 (VR2)의 조정에 의해서 결정된다고 할 수 있다.

저항(R8)및 가변저항(VR3)은 발진기의 출력 전압 레벨을 조정할수 있게 하기 위해 적용된다. 저항(R8)은 가변저항(VR3)의 변화에 대해 연산증폭기(U1)의 출력값은 안정된다. 결국 가변저항(VR3)을 조정하므로서 Eref가 다른 어떤 경사감지기(104)에 대해서도 연결이 가능하게 되는 것이다.

연산증폭기(U2)은 캐패시터(C5), 저항(R9, R11)에 의해서 일반적인 적분 회로를 구성하게 되어 원 브리지 발진기(101)의 출력에 의해 필터 역할을 하도록 되어 있다. 이는 원브릿지 발진기(101)의 출력이 보다 안정된 상태로 유지되게 하기 위해 적용된 것으로 이의 특성은 일반적인 능동 필터의 그것과 같다.

연산증폭기(U3)과 저항(R12, R14, R15, R16), 캐패시터(C5)등은 이득1의 앰프이다. 이는 경사감지기(104)에 공급되는 Eref가 안정하고 왜곡없는 매끈한 정현파가 되게 하기 위해서 적용된다.

저항(R12)는 50K, 저항(R13)은68K로 선정하였으며 저항(R14)는 25K-20K의 값을 갖게 취하였을때 가장 안정한 것으로 판명되었다.

저항(R15)는 20K 이내의 값이다.

회로도에서 K, J, M, L, F, C, H, G, A, B등은 경사 감지기(104)의 단자를 나타낸다. 코일(L1, L4, R19, L5, L2) 저항(R18)등은 경사감지기(104)의 스테이퍼를 구성하는 부분이고 코일(L3, L6)은 로테이퍼 부분을 나타낸 것으로 저항(R20)은 B단자를 통해 나오는 출력에 대한 로컬로 사용하였으며 A단자에서 나오는 신호는 연산증폭기(U4)를 통해서 받아 들여지며 본 고안에서의 사용 경우 경사감지기(104)의 A단자에서 나오는 신호는 전압은 Eac라면

Eac=Ein×sin C×sin wt

여기서 Eref=Ein sin wt

sin C에서 C는 경사각이다.

윗식에서 sin C=Eac/Eref로서 구해진다.

연산증폭기(U4)와 저항(R21, R22, R23)으로 구성된 회로는 역시 이득1의 앰프이다. 이는 경사감지기(104)의 신호를 안정된 상태로 받아 들이기 위해서 사용되었다. 연산증폭기(U4)는 LF 156이며 저항(R21, R22, R23)은 각각 50K, 25K, 50K로 사용된다. MUX(105)는 여러가지의 입력 아날로그 신호에 대한 게이트로서 사용되었음은 제 4 도에서의 설명과 같다. 본 고안에서 MUX(106)는 여러가지의 아나로그 신호에 대한 게이트로서 사용되었음은 제 4 도에서 설명과 같다. 본 고안에서 MUX(106)는 MV808M을 사용하였으며 이의 조정은 10진 카운터에 의해 이루어진다. A/D변환기(105)는 입력되는 신호가 아나로그이므로 이를 컴퓨터에서 이용할 수 있는 디지탈 신호로 변환하는 기능을 한다 다수의 아나로그 신호를 처리할 경우는 본 고안에서와 같이 MUX(106)와 A/D 변환기(105)를 사용하였으나 경사감지기(104)만을 연결된 경우는 직접 A/D 변환기 연결하여도 무방하다.

본 고안에서 사용된 A/D 변환기는 ADC HS 125이다.

그리고 이의 출력값은 4 BIT의 DATA로 나타나며 간단한 인터페이스회로를 통해 컴퓨터에서 처리되게 되어 있다.

상술한 바와같이 본 고안은 종래의 기준 전압의 발생을 위한 인버터의 사용을 배에하여 회로의 구성을 극히 단순화시켜 그에 따른 신뢰도의 향상을 기대할 수 있으며, 또한 인버터의 존슨 카운터의 동작을 위한 제3의 직류 전원을 없애므로 설계 및 구성의 단순화를 이룩하고 또한 주파수 분주기의 사용이 불필요해지는 장점과(이는 존슨카운터의 구동을 위한 클럭이 필요 없기 때문)설사 주파수 분주기가 시스템에서 사용되더도 인버터의 사용을 위한 클럭이 없으므로 회로의 구성은 단순해지며, 많은 주파수가 시스템에 존재할 때보다 각종 필터의 수가 줄어들게 되며, 장비의 신뢰성, 생산성, 단가측면에서 볼때 많은 잇점을 가지고 있다. 또한 구성이 월등하게 단순하므로 구성이 간단하며 또한 경사감지기의 종류가 바뀌어도 발진기의 출력 레벨의 가변성이 있기 때문에 회로의 기준 전압을 공급하므로 호환성 기대할 수 있다.

Claims (1)

1. A/D변환기(105), 멀티플렉서(106), 경사감지기(014)를 구비한 경사감지 연결회로에 있어서, 상기 경사감지기(104)에 공급되는 기준전압에 해당하는 주파수 및 전압을 갖는 정현파를 발생하는 원브릿지 발진기(101)와, 상기 원 브릿지 발진기(101)에서의 출력을 보다 안정화시켜 정확한 기준전압을 하도록 필터링하는 필터(102)와, 상기 경사감지기(104)에 연결되는 기준전압을 1차로 버퍼링하며 시스템의 안정을 증대시키기 위한 제1앰프(103)로 구성되며 감지기에 따른 기준전압 가변을 통해 감지기에 대한 수환성을 갖는 것을 특징으로 하는 경사감지기 연결회로 및 장치.