온도제어시스템에 대해서..

목차

[항온 항습 시스템의 자동제어]
1. 개요
2. 항온 항습 제어의 특징
3. 자동제어 방식과 제어기기의 종류
3-1. 자동제어 방식
3-2. 제어 동작(Control Action)
3-3. 자동제어 기기의 종류와 특징
4. 항온 항습의 자동제어 예
4-1. 패케이지 공조기
4-2. Air Handling Unit
4-3. 복수 Zone 시스템
5. 제어정도(制御精度)
5-1. 계기정도와 교정
5-2. 조작기와 유효특성
6. 에너지 절약
7. 맺음말

[인터넷을 이용한 원격 온도 감시 시스템]
요 약
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 온도 감시 시스템
1. 설계
2. 신호 처리용 보드 제작 및 평가
Ⅲ. 인터넷과의 인터페이스
Ⅳ. 결론

본문내용

원격 감시 및 제어가 가능하도록 하는 것이다. 원격 센싱 및 제어를 위해서 시스템들을 네트웍으로 연결할 때 전용 회선을 사용하면 신뢰성 면에서 우수한 센싱 및 제어가 가능하나, 엄청난 설비비가 필요하다는 것과 전용 회선 내에서만 센싱 및 제어가 가능하다는 문제점이 있다. 또한 전화 및 무선 통신을 이용한 원격 측정 및 제어 방법도 현재 사용되고 있지만 여러 가지 한계가 있다.
본 논문에서는 인터넷을 이용한 저가의 원격 온도 감시 시스템을 구현했다. 본 시스템의 특징은 인터넷상에서 현장과 동일한 제어 환경을 제공하여, 온도 감시에 시간적, 공간적인 제한이 없다는 것이다. 사용자가 세계의 어느 곳에 있다고 해도 주위에 인터넷이 가능한 컴퓨터만 있다면 온도의 감시 및 제어가 가능하게 된다.
Ⅱ. 온도 감시 시스템
그림 1.에 전체 시스템을 나타내었다.
온도 감시 시스템은 온도 센서를 포함하는 신호 처리용 보드와 제어용 컴퓨터로 구성되어 있다.
신호 처리용 보드는 마이크로프로세스 기반으로 설계되었다.
신호 처리용 보드의 기능을 강화시켜서, 전용 회선을 사용하는 네트워크에 비해 다소 문제시되는 신뢰성을 보강하고, 가능하면 모든 신호 처리를 신호 처리용 보드가 하게 해서 컴퓨터의 부하를 줄여 원활한 인터넷 통신이 가능하게 한다.
1. 설계
일반적으로 온도 감시는 온도의 상한 및 하한 값을 설정하고, 온도가 설정 값을 오버할 경우에 경보 또는 제어용 신호를 발생시키는 형식이 많다[2].
그러나 온도의 특성상 변화의 관성이 커서, 급격한 온도 변화에 의한 오버슈트(over shoot)가 발생하여, 감시 대상 시스템에 심각한 손상을 발생시킬 수 있으며, 사고 발생의 원인이 될 수도 있다.
본 논문에서는 그림 2.에 나타낸 것과 같이 온도 감시 시스템의 감시 항목을 상한 및 하한 값에 온도의 시간 변화율을 추가하여 온도 변화를 예측 가능하도록 해서 급격한 온도 변화에 대비했다.
온도의 변화 속도가 설정한 시간 변화율보다 빠른 경우에는 부저와 LED를 이용한 경보 및 제어용 신호를 발생하도록 설계했다.
제어용 신호는 마이크로프로세스에서 외부로 발생하는 신호로, 약 5V의 전압을 유지하다가 온도가 각 설정 값을 오버했을 경우 0V로 전압이 떨어져서 온도가 설정 값 이내로 회복할 때까지 유지하게된다.
이 제어용 신호는 스위치를 제어하여 히터 또는 냉각기 등을 동작시킬 수 있다.
온도의 상한, 하한 및 시간 변화율 등 세 개 항목을 적절히 설정함으로서 효과적이고 안전한 온도 감시 및 제어가 가능하다
2. 신호 처리용 보드 제작 및 평가
신호 처리용 보드는 온도 센서(NTC), 증폭부, 마이크로프로세스와 출력부로 구성되어 있다.
제작된 보드의 사진을 그림 3.에 나타내었다.
온도 센서는 NTC 100kΩ을 사용하였다. NTC의 온도에 대한 저항의 변화가 비교적 직선적인 부분을 사용하여 온도계를 제작했다. 마이크로프로세스는 A/D 컨버터가 내장되어있는 PIC16C74를 사용하였다[3].
출력부는 컴퓨터 연결부와 외부의 장치를 제어할 수 있는 신호를 발생하는 외부 신호 발생 단자로 구성되었다.
컴퓨터와의 연결은 RS-232C를 사용하였다.
그림 4.에 입력 온도와 외부 신호 발생 단자의 전압 출력 특성을 나타내었다.
그림 4.의 (a)는 상한 값 30℃에 설정했을 경우로, 온도가 30℃를 오버했을 때, 외부 신호 발생 단자의 전압 출력 특성을 나타내었다.
그림 4.의 (b)는 하한 값을 10℃로 설정했을 경우의 외부 신호 발생 단자의 전압 출력 특성을 나타내었다.
약간의 딜레이가 발생하는 이유는 샘플링 타임을 1초로 길게 설정했기 때문이다.
샘플링 타임을 짧게 하면 딜레이는 줄어들게 된다.
그림 5.에 하한 10℃, 상한 50℃ 및 변화율 10%로 설정했을 경우의 외부 신호 발생 단자의 전압 출력 특성을 나타내었다.
그림 5.에서, 상한 및 하한 설정 값에서 외부 신호 출력 단자의 전압이 5V에서 0V로 떨어짐을 알 수 있다.
또한 전체의 온도 변화구간에서 온도의 변화율(기울기)가 설정 값인 10%보다 큰 구간에서는 외부 신호 발생 단자의 전압이 0V로 바뀌는 것을 알 수 있다.
온도의 변화율을 측정함으로서 온도의 급격한 변화를 차단하는 효과를 얻을 수 있었고, 신뢰성 있는 온도 감시가 가능했다.
외부 신호 발생 단자의 전압이 0V로 바뀔 때, 즉 온도가 설정 값을 오버할 경우에는 부저, LED 및 컴퓨터 상에서 경보도 같이 발생하도록 했다.
그림 4. 출력 특성 Fig 4. Output characteristics
Ⅲ. 인터넷과의 인터페이스
온도 제어용 보드를 인터넷과 연결하기 위해서, 보드를 컴퓨터를 통하여 서버에 연결했다. 본 시스템은 단독 서버에 구축할 필요가 없어, 인터넷 서비스를 받을 수 있는 서버에 연결된 PC 상에서 구현할 수 있다. 본 연구에서는 DCOM(Distributed component object model)의 개념을 이용하여 인터넷과의 연결을 구현했다. DCOM은 COM에 분산 기능을 부여하여 네트워크 상의 서로 다른 컴퓨터 사이에서 COM 개체가 서로 커뮤니케이션할 수 있는 기능을 제공한다. 즉 클라이언트 어플리케이션은 DCOM을 통하여 네트위크 상의 다른 컴퓨터에 배치된 COM개체의 서비스를 사용할 수 있다. DCOM 개념을 이용하여 본 연구의 목표인 인터넷상에서 현장과 같은 환경의 온도 제어가 가능했다.
Ⅳ. 결론
본 논문에서는 인터넷을 이용한 온도 감시 시스템을 개발했다. 인터넷 통신의 부하를 줄이기 위하여 온도 센서를 포함하는 신호 처리 보드의 성능을 극대화했다. 온도 감시에 있어서는 설정 값을 상한 및 하한 값 뿐아니라 온도의 변화율을 측정하게 해서 온도 변화를 예측 가능하게 하고, 제어 신호를 통하여 급격한 온도 변화를 차단하도록 했다. DCOM 개념을 이용하여 보드와 인터넷의 연결을 구현했다.
참고문헌
[1] J.W.Gardner,"Microsensors", John Wiley & Sons, 1994.
[2] 박선호,"FA센서응용백과", 영진출판사, 1993.
[3] 컴파일테크놀로지,"PIC16C7X 테크니컬 핸드북", 컴파일테크놀로지, 1999.

키워드

항온 항습,   패케이지,   항온 항습 제어의 특징,   자동제어 방식,   제어 동작,   패케이지 공조기