제어예비리포트1

본문내용

에서 출력되는 전압이나 전류는 진폭(Amplitude)이 매우 낮거나 노이즈가 심하여 바로 측정하기 힘든 상태이다. 그러므로 센서의 출력 전압을 증폭해주거나 노이즈 필터링을 취해줘서 측정하기 좋은 신호로 바꾸어줘야 한다. 이러한 용도의 하드웨어를 시그널 컨디셔닝 모듈이라고 부fms다. 또한 대부분의 센서는 작동전원이 필요하며, 절연(Isolation) 등도 필요하므로 시그널 컨디셔닝 모듈은 센서전원공급과 Isoation의 역할도 수행한다. 그리고 DAQ 측정은 전압측정이므로 전류신호를 전압신호로 바꾸어주는 것도 시그널 컨디셔닝에 속한다.
c. DAQ 하드웨어
DAQ 보드는 센서나 시그널 컨디셔닝 모듈을 통하여 출력되는 전압 값을 컴퓨터가 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환시켜주는 하드웨어이다. ADC(Analog to Digital Convertor)칩을 이용하며, PCI, PCIe, PXI, PXIe, PCMCIA, USB,Firewire 등의 다양한 Bus 타입의 DAQ하드웨어들이 있다.
d. 컴퓨터와 소프트웨어
Windows, Linux 그리고 RT 등의 다양한 OS가 설치된 데스크톱 PC, 노트북, PXI, 그리고 PAC 등의 컴퓨터가 DAQ에 사용될 수 있다. 또한 DAQ하드웨어를 구동하는 하드웨어 드라이버와 데이터 수집 프로그램을 작성할 수 있는 LabVIEW가 필요하다.
1.2.2 DAQ보드 선택시 유의사항
데이터 수집 보드를 선택할때 중요한 부분은 몇 채널을 사용하는가? 분해능과 샘플링은 얼마로 해야할것인지가 결정이 되야한다. 채널 수는 당연히 아날로그 신호를 몇 개를 받아드릴것인지이고 분해능은 아날로그신호를 얼마나 정밀하게 측정하는지를 결정해주는 것이다.
일반적인 DAQ보드는 12bit(4096)인데 이는 1/4096으로 나누어 표현할 수 있다는 얘기이다. 1을 16bit(65536)로 분해한다면 더 정밀한 값을 가질 수 있다. 하지만 분해능이 높다고해서 좋은것은 아니다. 만약 온도센서가 1/1000의 정밀도를 가진다면 이를 16bit보드로 받아서 처리한다면 과설계가 된다. 이런경우는 10bit(1024)경우로도 충분히 처리할 수 있는 값이다. 분해능력이 높을수록 보드 가격도 많이 비싸진다.
또 보드선택시 중요한 사항은 속도에 있다. 이것이 샘플링이다. 수위 변화나 온도변화를 측정하는데, 100KHZ이상의 변환속도를 가진 DAQ 보드를 사용하는것도 과설계된경우이다.
온도나 수위는 그 변화속도가 느려 1초에 한번씩만 받아도 전혀 문제가 없다.1Hz의 속도를 가진 DAQ 보드면 충분하다. 이런 경우는 약 10-20KHz정도의 저가형이 적합하다. 이 경우는 보다 정확한 데이터를 얻기위해 데이터를 100번 받아 그의 평균을 내는 정도로 시간이 많이 남는다. 그러나, 자동차의 충돌시험, 에어백 시험,충격 에너지 측정등 고속의 데이터취득이 필요할때는 고속 샘플링이 지원되는 보드를 선택해야 한다.
2. 생각해볼 문제 풀이
① 펄스 변조 기법의 종류와 특징에 대해 간략히 설명하시오(ex. PAM, PWM, PCM...).
2. 표본화
3. 펄스변조
4. 펄스변조과정
5. 펄스아날로그변조
나. 펼스시변조(PTM:Pulse Time Modulation)
다. 펄스폭변조(PWM:Pulse Width Modulation)
PWM을 발생하는 단안정 멀티바이블래이터
PWM 제어회로모듈의 블록도
PWM 제어회로모듈
라. 펄스위상모듈(PPM:Pulse Phase Modulation)
PLL(Phase Locked Loop):펄스위상제어루프
6.펄스 디지털 변조
나.펄스 부호 변조(PCM:Pulse Code Modulation)
부호화의 원리
7. 차분변조방식
델타변조의 원리
나. 차분펄스부호변조(DPCM:Differential PCM)
② 모터 드라이브(motor drive)의 원리와 필요성에 대해 설명하시오.
모터 드라이브의 원리와 필요성
서보 드라이브는 서보모터의 성능을 충분히 발휘 시키는 것 이외에 각종 보호기능이 내장
되어있다.
서보 모터를 구동 시키기 위해서는 반드시 같은 시리즈의 드라이버가 필요하다.
다른 시리즈의 드라이버는 접속이 불가능 하다.
드라이버는 아나로그 입력 타입과, 펄스열 입력 타입의 두 종류가 있다. 상위 제어기로
부터 출력신호가 아나로그 인지 펄스열 인지에 따라 드라이브를 선택한다.
-속도제어(아나로그 입력 타입)
위치제어(아나로그)의 구성
아나로그 속도지령 전압에 의해 모터의 속도를 제어합니다.
엔코더의 신호로부터 속도를 검출하여, 지령대로의 속도인가를 항상 감시합니다.
지령된 속도를 검출하여 실제속도를 비교하고, 차이가 생기면 그 차를 “0”이 되도록
전류를 흘립니다.
<1펄스 지령에 대한 위치결정>
1 위치제어 유니트의 펄스 발진기로부터 1개의 펄스가 편차카운터에 출력됩니다.
2 편차카운터의 저장 펄스양은 “+1”이 됩니다.
3 “+1” 펄스에 해당하는 전압(-10~+10V)을 D/A 변환기를 통해 드라이버에 출력합니다.
4 전압지령을 받은 드라이버는 모터로 전류를 공급합니다.
5 드라이버로부터 전류를 공급 받은 모터는 회전을 하고 엔코더를 통해 펄스를 발생
시킵니다.
6 위치제어 유니트의 편차카운터는 엔코더로부터 피드백 되어진 펄스만큼을 “(-)“로
카운트 합니다.
7 “-1” 펄스를 카운트 하면 편차카운터의 저장펄스양은 “0”이 되고 D/A변환(속도지령)
전압도 “0V”가 됩니다.
8 속도지령이 “0V”가 되므로 모터는 정지하고, 결국 “1”펄스만큼 회전하게 됩니다.
-위치제어(펼스열 입력 타입)
위치제어(펄스열)의 구성
위치제어 유니트(펄스열 출력)에 서보드라이버(펄스열 입력)를 접속하여 위치제어를 합
니다. 편차카운터는 아나로그 타입과 달리 드라이버 내부에 있습니다.
모터드라이브의 회로도
3. 참고문헌
-Barr, Michael."Pulse Width Modulation," Embedded Systems Programming, September 2001, pp. 103-104.
-다스씨스템 홈페이지 기술지원
-blog.daum.net/princesschohy
-Ohm사 '컴퓨터 기반의 제어와 계측 LabVIEW
-콘트론 서보모터제어

키워드

제어공학설계실험,   제어,   공학