KR100327809B1 - Built-in programmable sensor compensation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서를 신속하게 낮은 비용으로 보정하는 장치에 관한 것이다. 장치는 증폭기, 스위치, 이득 회로, 오프셋 회로 및 메모리를 포함한다. 상기 스태틱 RAM 및 쉬프트 레지스터를 포함하는 직렬 기록식 메모리일 수 있으며, 이득 회로, 오프셋 회로 및 증폭기에 의한 사용을 위해 이득 및 오프셋 계수를 저장한다. 상기이득 회로 및 오프셋 회로는 저장된 이득 및 오프셋 디지탈 값을 아날로그의 등가값으로 변환하는 디지탈-아날로그 컨버터를 포함한다, 이득 및 오프셋값은 입력이 없고 풀 스케일 출력 상태에서 보정 안된 센서 출력을 먼저 측정함으로써 계산된다. 이들 값은 그런 다음 오프셋 및 이득값을 계산하는 방정식에 사용된다.The present invention relates to an apparatus for calibrating a sensor quickly and at low cost. The apparatus includes an amplifier, a switch, a gain circuit, an offset circuit and a memory. It may be a serial write memory including the static RAM and the shift register, and store gain and offset coefficients for use by gain circuits, offset circuits, and amplifiers. The gain and offset circuits include a digital-to-analog converter that converts the stored gain and offset digital values into analog equivalent values, the gain and offset values being measured by first measuring the uncorrected sensor output at full scale output. Is calculated. These values are then used in the equations to calculate the offset and gain values.

Description

내장된 프로그램 가능한 센서의 보정 장치Calibration device with built-in programmable sensor

발명의 배경Background of the Invention

본 발명은 센서 분야에 관한 것으로서, 특히 센서의 보정(補正)과 관련이 있다. 본 출원은 1993년 12월 30일에 출원되고 허니웰 인코포레이티드에게 양도된 "내장된 프로그램 가능 센서 보정 방법"이란 명칭의 미국 특허 출원 번호 제 08/175,908호와 관련되어 있다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of sensors, and in particular, to calibration of sensors. This application is related to US patent application Ser. No. 08 / 175,908, filed on December 30, 1993 and assigned to Honeywell Incorporated.

전자 센서의 출현이래, 센서의 보정은 센서 비용에 대한 실질적인 비용을 센서의 최종 사용자에게 떠맡겨 왔다. 일반적으로, 센서의 최종 용도에 따라 3회의 보정이 필요하였다.Since the advent of electronic sensors, the calibration of sensors has entrusted the actual cost of the sensor costs to the end users of the sensors. In general, three calibrations were required, depending on the end use of the sensor.

최초의 보정은 일반적으로 광범위한 소정의 허용 범위를 충족하도록 센서 제조자에 의해 수행되었다. 현재 이러한 보정법은 소정의 저항에 대한 바이어스 저항기 네트워크의 레이저 제조 기술을 포함하고 있다. 이 보정법은 일반적으로 중급(中級) 실행 장치를 사용할 때 다수의 통과 과정 및 20초 이상의 총경과(總經過) 시간을 필요로 하게 되었다.Initial calibration was generally performed by the sensor manufacturer to meet a wide range of predefined tolerances. Currently this calibration involves laser fabrication of the bias resistor network for a given resistance. This calibration method generally requires a number of passes and a total elapsed time of 20 seconds or more when using an intermediate execution device.

다음에, 원래의 장치 제조자(OEM)는 센서가 요건 충족을 보장하기 위한 보정을 수행하게 된다. 일반적으로, 이는 센서가 갖추어진 적어도 한 개의 멀티-턴(multi-turn) 전위계를 포함하고, 소정의 수행 특성이 달성될 때까지 잘 알려진 방식으로 상기 전위계를 조정함으로써 행해졌다. 마지막으로, 세팅을 고정시키기 위해 전위계 위에 에폭시(epoxy)를 배치할 수 있게 된다. 이것은 고가의 방법이었다.The original device manufacturer (OEM) then performs a calibration to ensure that the sensor meets the requirements. In general, this has been done by including at least one multi-turn electrometer equipped with a sensor and adjusting the electrometer in a well known manner until the desired performance characteristics are achieved. Finally, it is possible to place an epoxy on the electrometer to fix the settings. This was an expensive way.

결국, 센서류의 실행 특성은 이들이 사용되는 현장의 조건에 의한 영향을 받았다. 따라서, 현장에서의 보정은 센서 실행이 센서를 의도된 적용 기기에 설치하였을 때 용인될 수 있도록 하는 데 필요하였다. 일반적으로, 이러한 보정에는 멀티-턴 전위계에 대한 조정이 더 포함되었다.In the end, the performance characteristics of the sensors were affected by the conditions of the site in which they were used. Therefore, in-situ calibration was necessary to ensure that sensor implementation was acceptable when the sensor was installed in the intended application. In general, this calibration further included adjustments to the multi-turn electrometer.

여기서 흥미 있는 특별한 하나의 센서는 유량(流量) 센서(flow sensor)이었다. 유량 센서는, 예컨대 도관을 통과하는 공기류(空氣流)를 측정하는 것과 같이, 난방, 환기 및 공기 조절 기기에 종종 사용되었다. 이 정보는 조절된 실내의 온도를 제어하는 데 사용될 수 있었다. 통상, 이와 같은 센서는 HVAC(난방, 환기 및 공조) 제어기 내에 배치되었다. 이 제어기는 통상 메모리에 의해 저장되고 클록된 산술 연산 논리 장치(ALU)에 의해 실행되는 명령에 따라 동작하였다. 상기 제어기 자신은 실내의 상부 공간 내에 배치될 수 있었다. 이는 제어기가 설치되고 나면 전위계의 수동 조절을 어렵게 만드는 수가 있었다.One particular sensor of interest here was the flow sensor. Flow sensors have often been used in heating, ventilation and air conditioning equipment, for example, to measure the air flow through a conduit. This information could be used to control the controlled room temperature. Typically, such sensors have been placed in HVAC (heating, ventilation and air conditioning) controllers. This controller has typically operated in accordance with instructions stored by arithmetic arithmetic logic units (ALUs) stored in memory and clocked. The controller itself could be placed in the upper space of the room. This could make manual adjustment of the electrometer difficult after the controller was installed.

따라서, 본 발명의 목적은 센서의 보정 도중에 저항기의 공장 레이저 트리밍(laser triming)을 만드는 필요성을 실질적으로 제거하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 실질적으로 센서를 보정하는 비용을 감소시키는 데 있다. 발명의 또 다른 목적은 센서의 보정에 요하는 육체적 노동을 감소시키는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to substantially eliminate the need to make factory laser trimming of the resistor during calibration of the sensor. Another object of the present invention is to substantially reduce the cost of calibrating the sensor. Another object of the invention is to reduce the physical labor required for the calibration of the sensor.

발명의 개요Summary of the Invention

본 발명은 클록된 ALU 및 메모리와 관련하여 사용되는 센서를 보정하기 위한장치이다. 본 발명은 상기 센서로부터 수신되는 신호를 증폭하는 증폭기 수단과, 상기 센서에 접속되고 상기 증폭기에 접속된 기준 전압 공급원과, 상기 증폭기 수단에 접속되고 상기 ALU 및 메모리에 접속되어 기지의 오프셋에 대하여 보정하도록 증폭기의 이득을 조절하는 오프셋 수단과, 상기 증폭기 수단에 접속되고 상기 ALU 및 메모리에 접속되어 소정의 풀 스케일(full scale) 출력에 따라 상기 증폭기 수단의 출력을 조절하는 이득 수단 회로와, 상기 증폭기 수단, 이득 회로 및 ALU에 접속되고 전치(前置) 증폭기 출력 및 프로그램 가능한 증폭기 출력을 멀티플렉싱(multi-plexing)하는 스위치 수단을 포함한다.The present invention is an apparatus for calibrating sensors used in conjunction with clocked ALUs and memories. The present invention provides an amplifier means for amplifying a signal received from the sensor, a reference voltage source connected to the sensor and connected to the amplifier, and connected to the amplifier means and connected to the ALU and a memory to correct for known offsets. Offset means for adjusting the gain of the amplifier so that the gain means circuit is connected to the amplifier means and connected to the ALU and the memory to adjust the output of the amplifier means in accordance with a predetermined full scale output; Means, a gain circuit and a switch means connected to the ALU and multiplexing the preamplifier output and the programmable amplifier output.

제조시, 상기 센서의 0 입력 레벨에서는 보정되지 않은 출력이 발생되며, 그 센서의 출력 전압이 기록된다. 이어서, 상기 센서는 최고 입력 레벨에서 자극을 받으며 출력 전압이 다시 기록된다. 이들은 일반적으로 센서의 널 앤드 풀(null and full) 스케일 출력 특성으로서 알려져 있다. 이어서, 상기 널 앤드 풀 스케일 증폭된 출력을 소정의 아날로그-디지탈 컨버터에 대하여 유용한 범위 내에 오도록 프로그램 가능한 증폭기 내에서 사용하기 위한 계수(係數)가 계산된다.In manufacturing, an uncorrected output occurs at the zero input level of the sensor, and the output voltage of that sensor is recorded. The sensor is then stimulated at the highest input level and the output voltage is recorded again. These are commonly known as the null and full scale output characteristics of the sensor. Then, a coefficient is calculated for use in the amplifier that is programmable to bring the null and full scale amplified output into a useful range for a given analog-to-digital converter.

제1도는 본 발명의 시스템을 포함하는 제어기의 블록도이다.1 is a block diagram of a controller incorporating the system of the present invention.

제2도는 본 발명에 의한 회로의 블록도이다.2 is a block diagram of a circuit according to the present invention.

제3도는 대표적인 센서에 접속된 본 발명 회로의 실시 상태의 개략적인 블록도이다.3 is a schematic block diagram of an embodiment of a circuit of the present invention connected to a representative sensor.

바람직한 실시예의 상세한 설명Detailed description of the preferred embodiment

제1도를 참조하면, 본 발명의 장치를 포함하는 제어기(10)가 도시되어 있다. 상기 제어기(10)는 보정 회로(20)에 접속된 센서(15)를 포함하고 있다. 상기 보정회로(20)는 아날로그-디지탈 컨버터(22), 산술 연산 논리 장치(ALU), 메모리 및 입/출력부(40)에 접속된다. 상기 ALU는 클록(30)에 접속된다.Referring to FIG. 1, a controller 10 is shown that includes the apparatus of the present invention. The controller 10 includes a sensor 15 connected to a correction circuit 20. The correction circuit 20 is connected to an analog-to-digital converter 22, an arithmetic logic unit (ALU), a memory, and an input / output unit 40. The ALU is connected to a clock 30.

동작시, 센서(15)는 감지할 조건을 나타내는 센서 신호를 발생한다. 상기 센서는 널(null) 입력 및 풀(full) 스케일 출력(FSO) 변동을 보정하기 위해 알고리즘을 사용하는 보정 회로(20)에 접속된다. 이어서, 디지탈화된 방식의 보정된 회로는 아날로그 디지탈 컨버터(22)를 통해 ALU로 전송된다. 상기 알고리즘에 사용되는 계수는 메모리 (25)에 저장된다. 또한, 리드 온리 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리의 양자를 포함하여도 좋은 메모리(25)는, ALU(35)를 동작시키는 명령을 저장한다. ALU(35)는 마이크로프로세서, 마이크로 제어기, 마이크로컴퓨터 등일 수 있는 것으로서, 수정된 신호와 메모리로부터의 명령을 수신하며, 입/출력부(40)를 통해 제어되는 장치(도시되지 않음)에 전송되는 제어 신호를 발생한다. 명령의 동작 및 통신을 질서 있게 보장하기 위해, 클록(30)은 상기 제어기의 모든 구성 요소에 사용되는 타이밍 신호를 발생한다.In operation, the sensor 15 generates a sensor signal indicative of the condition to be sensed. The sensor is connected to a correction circuit 20 that uses an algorithm to correct for null input and full scale output (FSO) variations. The calibrated circuit in a digitalized manner is then sent to the ALU via analog digital converter 22. The coefficients used in the algorithm are stored in the memory 25. The memory 25 that may include both read only memory (ROM) and random access memory stores instructions for operating the ALU 35. The ALU 35 may be a microprocessor, a microcontroller, a microcomputer, or the like. The ALU 35 receives a modified signal and a command from a memory and is transmitted to an apparatus (not shown) controlled through the input / output unit 40. Generate a control signal. To ensure orderly operation and communication of the command, clock 30 generates timing signals used for all components of the controller.

제2도를 참조하면, 본 발명의 보정 회로(20)의 블록도가 도시되어 있다. 상기 보정 회로(20)는 증폭기 수단(205), 기준 전압 발생기(210), 오프셋 수단(215), 이득 수단(220), 스위치 수단(225) 및 메모리(230)를 포함한다. 증폭기(205)는 센서 신호를 수신하고, 그 센서 신호를 ALU에 의해 사용될 수 있는 레벨로 증폭한다. 또한, 증폭기(205)는 소정의 스팬(span) 및 오프셋 특성을 가지도록 출력 신호를조절하기 위해 오프셋 수단(215) 및 이득 수단(220)으로부터 수신된 신호에 따라 신호를 증폭한다. 기준 전압 수단(210)은 센서(15), 증폭기(205) 및 오프셋 수단(215)에 의해 사용되는 기준 전압을 발생한다. 상기 장치를 공통의 기준 전압을 사용하여 바이어스함으로써, 회로는 온도 변화에 의해 유도될 수 있는 기준 전압에서의 공통 변위에 영향받는다. 따라서, 이러한 장치에서의 온도 오프셋은 비례적으로(ratiometrically) 상쇄된다.Referring to FIG. 2, a block diagram of the correction circuit 20 of the present invention is shown. The correction circuit 20 comprises an amplifier means 205, a reference voltage generator 210, an offset means 215, a gain means 220, a switch means 225 and a memory 230. Amplifier 205 receives the sensor signal and amplifies the sensor signal to a level that can be used by the ALU. In addition, the amplifier 205 amplifies the signal in accordance with the signal received from the offset means 215 and the gain means 220 to adjust the output signal to have a predetermined span and offset characteristics. The reference voltage means 210 generates a reference voltage used by the sensor 15, the amplifier 205 and the offset means 215. By biasing the device using a common reference voltage, the circuit is subject to a common displacement in the reference voltage that can be induced by temperature changes. Thus, the temperature offset in such a device is canceled proportionally.

스위치 수단(225), 이득 수단(220) 및 오프셋 수단(215)은 메모리에 저장된 정보에 의해 제어된다. 상기 정보는 센서가 메모리(25)로부터 개시되는 각 시간에 메모리로 공급된다. 메모리(320)는 스태틱 램(SRAM), 비휘발성 램(NOVRAM) 및 전기적으로 삭제 가능한(Electrically Erasable) 프로그램 가능롬(EEPROM)의 구성 요소를 가질 수 있다. 상기 스위치 수단(225)은 보정된 센서 신호 또는 증폭은 되었지만 보정되지 않은 센서 신호가 메모리(230)로부터 수신된 출력에 근거하여 증폭기 수단(205)으로부터 출력되는 것을 제어한다. 오프셋 수단(215)은 오프셋 에러에 대하여 센서 신호를 보정하기 위해 메모리(230)로부터 저장된 계수를 수신한다. 이득 수단(220)은 풀 스케일 출력 신호에서의 에러에 대하여 센서 신호를 보정하기 위해 메모리(230)로부터 계수를 수신한다. 이에 대한 더 상세한 설명은 제3도를 참조하여 설명하겠다.The switch means 225, the gain means 220 and the offset means 215 are controlled by the information stored in the memory. This information is supplied to the memory at each time the sensor is started from the memory 25. The memory 320 may have components of static RAM (SRAM), nonvolatile RAM (NOVRAM), and electrically erasable programmable ROM (EEPROM). The switch means 225 controls the corrected sensor signal or the amplified but not corrected sensor signal to be output from the amplifier means 205 based on the output received from the memory 230. The offset means 215 receives the stored coefficients from the memory 230 to correct the sensor signal for offset errors. Gain means 220 receives coefficients from memory 230 to correct the sensor signal for errors in the full scale output signal. A more detailed description thereof will be described with reference to FIG. 3.

제3도를 참조하면, 센서(15) 및 보정 회로(20)의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 상기 보정 회로는 본 발명의 양호한 실시예를 나타내며 더 상세히 도시되어 있다. 상기 증폭기 수단(205)은 전치 증폭기(305)와 증폭기(308)를 포함한다.전치 증폭기는 센서 출력 신호를 ALU에 의해 이용 가능한 레벨까지 일정한 스케일로 하는 데 사용된다. 증폭기(308)는 소정의 이득 레벨로 프로그램 가능할 수 있으며, 오프셋 수단(215) 및 이득 수단(220)의 출력에 의해 영향받는다.Referring to FIG. 3, a schematic block diagram of the sensor 15 and the correction circuit 20 is shown. The correction circuit represents a preferred embodiment of the present invention and is shown in more detail. The amplifier means 205 comprises a preamplifier 305 and an amplifier 308. The preamplifier is used to scale the sensor output signal to a level up to the level available by the ALU. The amplifier 308 may be programmable to a certain gain level and is affected by the output of the offset means 215 and the gain means 220.

오프셋 수단(215)은 디지탈-아날로그 컨버터를 포함한다. 이득 수단(220)은 저항기(R1) 및 이득부(221)를 포함한다.The offset means 215 comprises a digital to analog converter. The gain means 220 comprises a resistor R1 and a gain portion 221.

메모리(230)는 디지탈-아날로그 컨버터 메모리부(316), 이득 메모리부(321) 및 래치 메모리부(322)를 포함한다. 이러한 메모리부는 직렬 기록식 메모리의 형태를 갖는다.The memory 230 includes a digital-analog converter memory unit 316, a gain memory unit 321, and a latch memory unit 322. This memory section has the form of a serial recordable memory.

스위치 수단(225)은 스위치(325,326) 및 NOT 게이트(327)를 포함한다. 아날로그-디지탈 컨버터(350)는 출력 신호를 ALU에 의해 저장되고 사용될 수 있는 형태로 변환하는 데 사용된다.Switch means 225 comprises switches 325 and 326 and NOT gate 327. Analog-to-digital converter 350 is used to convert the output signal into a form that can be stored and used by the ALU.

양호한 실시예에 있어서의 이득부(221)는 소정의 변환 함수를 갖는 사다리형의 디지탈-아날로그 컨버터이다. 이는 디지탈-아날로그 컨버터(215)와 동일하다. 이들 컨버터의 변환 함수의 선택과 구조는 특정의 용도를 위한 설계 선정상의 문제이며 당업자에게 잘 알려져 있다. 본 발명에 있어서, 이들 컨버터는 소정의 저항값을 생성하도록 선택적으로 선정할 수 있는 7개의 저항기로 구성된다.The gain section 221 in the preferred embodiment is a ladder type digital-analog converter having a predetermined conversion function. This is the same as the digital-to-analog converter 215. The selection and structure of the conversion functions of these converters is a matter of design choice for a particular application and is well known to those skilled in the art. In the present invention, these converters consist of seven resistors that can be selectively selected to produce a predetermined resistance value.

센서(15)는 상이한 출력 신호를 발생하도록 설계된 어떠한 센서라도 좋다. 여기서, 유량 센서는 브리지의 요소로서 저항기 Rb1, Rb2, Rfs1 및 Rfs2가 있는 휘스톤 브리지(Wheatstone Bridge)로서 구성된다. 저항기(Rb3)는 전치 증폭기(305)의 포지티브 및 네가티브 입력에서 발생되는 차동 전압을 레벨 쉬프팅시킨다.The sensor 15 may be any sensor designed to generate different output signals. Here, the flow sensor is configured as a Wheatstone Bridge with resistors Rb1, Rb2, Rfs1 and Rfs2 as elements of the bridge. Resistor Rb3 level shifts the differential voltage generated at the positive and negative inputs of preamplifier 305.

센서는 허니웰 AWM 계열의 유량 센서와 같은 유량 센서일 수 있다. 본 명세서에서 설명된 센서는 예시적인 것이며 상기 센서가 본 발명과 관련되어 있는 중에, 그것은 결코 본 발명의 일부분가 아니라는 사실을 유의하는 것이 중요하다.The sensor may be a flow sensor such as a honeywell AWM series flow sensor. It is important to note that the sensor described herein is exemplary and, while the sensor is related to the present invention, it is never part of the present invention.

보정시, 본 발명은 다음과 같이 동작한다. 먼저, 스위치(325)는 인에이블되며, 스위치(326)는 직렬 기록식 메모리의 제1 비트에 a1을 기록함으로써 디스에이블 된다. 다른 모든 비트는 이 시점에서 상관없다.In correction, the present invention operates as follows. First, switch 325 is enabled, and switch 326 is disabled by writing a1 to the first bit of the serial write memory. All other bits do not matter at this point.

그 다음, 상기 센서는 제로 자극(zero stimulus)이 센서에 인가되는 상태(0 입력 레벨)에 놓이며, 센서 출력값은 메모리(Vlo)에 저장된다. 이어서, 상기 센서는 풀 스케일 출력이 생성되는 레벨에서 자극되며, 센서 출력값은 메모리(Vhi)에 저장된다.The sensor is then placed in a state where zero stimulus is applied to the sensor (zero input level), and the sensor output value is stored in memory Vlo. The sensor is then stimulated at the level at which the full scale output is generated, and the sensor output value is stored in the memory Vhi.

이들 2개의 값은 다음 식으로 구할 수 있다.These two values can be obtained by the following equation.

상기 식에서,Where

Vo2는 0 센서 입력에서의 소정의 전압 출력(바람직한 실시예에서는 0.05Vdc)이고,Vo2 is the predetermined voltage output (0.05 Vdc in the preferred embodiment) at the zero sensor input,

Vo1은 풀 스케일 출력에서의 소정의 전압 출력(바람직한 실시예에서는 4.50Vdc)이며,Vo1 is the predetermined voltage output (4.50 Vdc in the preferred embodiment) at the full scale output,

Vr은 요구되는 오프셋 전압이다.Vr is the required offset voltage.

다음으로, 이득은 위에서 계산된 Vr을 사용하여 계산될 수 있다. 즉,The gain can then be calculated using Vr calculated above. In other words,

Rf=((Vhi-Vo1)*R1)/(Vr-Vhi) 이며,Rf = ((Vhi-Vo1) * R1) / (Vr-Vhi),

GAIN' = Rf/Rp 이다.GAIN '= Rf / Rp.

상기 식에서 R1의 값은 프로그램 가능한 증폭기의 소정의 출력 및 이득부를 얻도록 선택된다. 이러한 저항기를 선택하는 방법은 당업자에게 잘 알려져 있다. 즉, 여기에서 본 출원인은 R1=4990Ω을 선택한다.In the above equation, the value of R1 is chosen to obtain the desired output and gain portion of the programmable amplifier. Methods of selecting such resistors are well known to those skilled in the art. That is, the applicant here selects R1 = 4990Ω.

상기 "이득"이라는 용어는 Rf 대 R1의 비만을 일컫는 것임을 유의하여야 하며, 증폭기(308)의 실제 출력 전압은 Vo=(GAIN'+1)×Vin+Vr×(GAIN')으로 정의된다, Vin은 전치증폭기의 출력이다.It should be noted that the term "gain" refers to the ratio of Rf to R1, and the actual output voltage of the amplifier 308 is defined as Vo = (GAIN '+ 1) × Vin + Vr × (GAIN'), Vin. Is the output of the preamplifier.

스위치 수단(225) 및 래치 메모리부는 본 발명의 기본적인 실시예에서는 필요하지 않다는 점을 유의해야 한다. 이들 기능은 보정 동안에만 센서 출력에 접속된 회로에 의해 실행될 수 있다. 일단 보정이 완결되고 나면 이들 기능은 더 이상 필요하지 않으며 외부 회로는 분리될 수 있다. Vr 및 이득값은 본 명세서에서 설명한 바와 같이 여전히 적재(積載)된 채로 있을 수 있다.It should be noted that the switch means 225 and latch memory portion are not necessary in the basic embodiment of the present invention. These functions can be performed by circuitry connected to the sensor output only during calibration. Once the calibration is completed, these functions are no longer needed and external circuits can be disconnected. The Vr and gain values may remain loaded as described herein.

이득 및 Vr이 결정되고 나면, 이득 및 Vr의 데시멜 등가값(decimel equivalent value)이 계산된다. 이들 값은 이득부의 변환 함수 및 분석, 그리고 아날로그-디지탈 컨버터에 의해 좌우된다.Once the gain and Vr are determined, the decimel equivalent value of the gain and Vr is calculated. These values depend on the conversion function and analysis of the gain section and the analog-to-digital converter.

Dec(Offset) = Int((Vref*12.8/Vr-44.8))Dec (Offset) = Int ((Vref * 12.8 / Vr-44.8))

Dec(gain)=Int((336/Gain')-32+0.1)Dec (gain) = Int ((336 / Gain ')-32 + 0.1)

(Vref는 바람직한 실시예에서,=5.45V이다)(Vref is = 5.45V in the preferred embodiment)

다음에, 위에서 계산하여 얻은 데시멜 코드는 스위치(325)를 차단하고 스위치(326)를 턴온하기 위해 첫째 비트로 오프셋 코드, 둘째 비트로 이득 코드 및 마지막 비트로서 0이 배열된다. 이어서, 상기 코드는 메모리부로 입력되고, 보정된 센서 출력 신호는 이들 레벨에서 센서를 다시 자극함으로써 소정의 널 앤드 풀 스케일 출력 레벨에 대해 체크된다. 이들 출력 레벨에서의 출력 레벨이 소정의 기준을 충족하면, 오프셋 및 이득 데시멜 코드는 메모리(25)에 저장되며 센서의 동작 중에 이용된다.The decimel code obtained above is then arranged with an offset code as the first bit, a gain code as the second bit, and zero as the last bit to shut off the switch 325 and turn on the switch 326. The code is then input to the memory section and the corrected sensor output signal is checked for a predetermined null and full scale output level by re-stimulating the sensor at these levels. If the output levels at these output levels meet certain criteria, the offset and gain decimel codes are stored in the memory 25 and used during operation of the sensor.

센서의 개시시, Vr 및 이득의 디지탈값[디지탈-아날로그 컨버터 베모리부(16)의 Vr 및 이득부 메모리(321)의 이득 및 래치 메모리부(322)의 디지탈값]은 메모리(25)로부터 메모리(230)의 적절한 메모리에 적재된다. 따라서, 아날로그- 디지탈 컨버터(350)로 보내진 보정된 출력 신호는 제3도에 나타난 회로를 통해 이득 및 Vr값에 의해 보정된다.At the start of the sensor, Vr and the digital value of the gain (Vr of the digital-analog converter memory portion 16 and the gain of the gain portion memory 321 and the digital value of the latch memory portion 322) are taken from the memory 25. Loaded into the appropriate memory of memory 230. Thus, the corrected output signal sent to analog-to-digital converter 350 is corrected by the gain and Vr value through the circuit shown in FIG.

이상, 오프셋 및 널 에러에 대해 센서를 보정하는 신규하고 진보된 장치에 관하여 설명하였다. 본 발명의 사상 내에서의 다수의 단순한 변형은 당업자에게 자명하게 될 것이다. 출원인은 이상의 설명을 제한시키고자 하는 의도는 없으며, 그 대신 첨부된 청구항을 통하여 본 발명의 범위를 규정하고자 한다.The foregoing describes a novel and advanced apparatus for calibrating sensors for offset and null errors. Many simple variations within the spirit of the invention will be apparent to those skilled in the art. Applicants do not intend to limit the above description, but instead intend to define the scope of the invention through the appended claims.

Claims (7)

센서 내의 오프셋 에러와 스팬 에러의 보정 장치에 있어서,In the offset error and span error correction device in the sensor, 상기 오프셋 에러에 대해 센서 출력 신호를 보정하기 위한 오프셋 보정값 및 상기 스팬 에러에 대해 센서 출력 신호를 보정하기 위한 스팬 보정값을 수신하고 저장하는 메모리와;A memory for receiving and storing an offset correction value for correcting a sensor output signal for the offset error and a span correction value for correcting a sensor output signal for the span error; 상기 메모리에 접속되며, 상기 오프셋 보정값을 아날로그 신호로 변환시키는 오프셋 수단과;Offset means connected to said memory and converting said offset correction value into an analog signal; 상기 메모리에 접속되며, 이득값을 소정의 레벨의 아날로그 신호로 변환시키는 이득 수단과;Gain means connected to said memory, for converting a gain value into an analog signal of a predetermined level; 상기 센서, 상기 이득 수단, 상기 오프셋 수단과 상기 메모리에 접속되며, 상기 센서 출력 신호를 소정의 제1 레벨로 증폭하고, 상기 이득값 및 오프셋 값과 실질적으로 동일한 아날로그 등가 신호에 의해 상기 센서 출력 신호를 더 증폭하는 증폭기 수단을 포함하는 센서 내의 오프셋 에러와 스팬 에러의 보정 장치.The sensor output signal connected to the sensor, the gain means, the offset means and the memory, and amplified the sensor output signal to a predetermined first level, and by an analog equivalent signal substantially equal to the gain value and the offset value. The offset error and span error correction device in the sensor comprising an amplifier means for further amplifying. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 메모리는 직렬 기록식 메모리를 포함하는 것인 센서 내의 오프셋 에러와 스팬 에러의 보정 장치.And said memory comprises a serial recording memory. 제2항에 있어서The method of claim 2 상기 직렬 기록식 메모리는 쉬프트 레지스터에 접속된 스태틱 랜덤 액세스 메모리 (SRAM)로 구성되며;The serial write memory consists of a static random access memory (SRAM) connected to a shift register; 상기 SRAM은 장치의 개시 후에 상기 쉬프트 레지스터에 연속적으로 상수값을 제공하는 것인 센서 내의 오프셋 에러와 스팬 에러의 보정 장치.And the SRAM continuously provides a constant value to the shift register after initiation of the device. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 직렬 기록식 메모리는 오프셋값을 각각 저장하고 쉬프팅하는 제1 SRAM 및 쉬프트 레지스터와 상기 이득값을 각각 저장하고 쉬프팅하는 제2 SRAM 및 쉬프트 레지스터를 포함하는 것인 센서 내의 오프셋 에러와 스팬 에러의 보정 장치.The serial write memory includes a first SRAM and a shift register for storing and shifting offset values, respectively, and a second SRAM and shift register for storing and shifting the gain values, respectively. Device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 메모리 및 상기 증폭기에 접속된 스위치가 더 포함되고, 상기 메모리는 센서의 보정 중에 증폭기가 상기 소정의 제1 레벨에서 센서 출력 신호를 출력하도록 하는 값을 상기 스위치에 전송하는 것인 센서 내의 오프셋 에러와 스팬 에러의 보정 장치.And a switch connected to the memory and the amplifier, wherein the memory transmits a value to the switch that causes the amplifier to output a sensor output signal at the predetermined first level during calibration of the sensor. And correction of span error. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이득 수단 및 상기 오프셋 수단은 사다리형 디지탈-아날로그 컨버터를 포함하는 것인 센서 내의 오프셋 에러와 스팬 에러의 보정 장치.And said gain means and said offset means comprise a ladder-type digital-to-analog converter. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증폭기 수단은,The amplifier means, 다수의 센서 출력 단자에 접속된 입력 단자 및 출력 단자를 가지며 고정된 이득을 갖는 전치 증폭기와;A preamplifier having an input terminal and an output terminal connected to the plurality of sensor output terminals and having a fixed gain; 상기 전치 증폭기의 상기 출력 단자에 접속된 제1 입력 단자 및 상기 오프셋수단과 상기 이득 수단에 접속되어 아날로그 등가 신호를 수신하는 제2 입력 단자를 가지며, 상기 아날로그 등가값의 함수인 보정된 센서 신호가 생성되는 출력 단자를 갖는 프로그램 가능한 증폭기를 포함하는 것인 센서 내의 오프셋 에러와 스팬 에러의 보정 장치.A corrected sensor signal having a first input terminal connected to said output terminal of said preamplifier and a second input terminal connected to said offset means and said gain means for receiving an analog equivalent signal, wherein the corrected sensor signal is a function of said analog equivalent value And a programmable amplifier having a generated output terminal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210001664A (en) 2019-06-28 2021-01-06 한국생산기술연구원 Sensor data smart transceiver and the method thereof

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19628539A1 (en) * 1996-07-16 1998-03-12 Csb Syst Software Entwicklung Arrangement and method for quality assurance of electronic measuring devices
DE19647897C2 (en) * 1996-11-20 1998-10-01 A B Elektronik Gmbh Device for adjusting output values or curves of angle of rotation and speed sensors
EP1602907A1 (en) * 2004-05-31 2005-12-07 Gefran Sensori S.r.l. Automatic sensor correction with feedback microprocessor
DE102006005709B4 (en) * 2006-02-08 2016-08-04 Robert Bosch Gmbh Pressure measuring device and method for parameterizing a pressure measuring device
US7591165B2 (en) 2006-03-29 2009-09-22 Tekscan Incorporated Control circuit for sensor array and related methods
JP2009053110A (en) * 2007-08-28 2009-03-12 Toshiba Corp Sensor device
US9052217B2 (en) * 2012-11-09 2015-06-09 Honeywell International Inc. Variable scale sensor
US10747214B2 (en) 2014-10-10 2020-08-18 Carrier Corporation HVAC system including active sensor network calibration

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2020816B (en) * 1977-08-09 1983-02-02 Micro Sensors Inc Capacitive measuring system with automatic calibration means
US4263803A (en) * 1978-05-09 1981-04-28 Ex-Cell-O Corporation Calibration system and method of using same
GB1602385A (en) * 1978-05-15 1981-11-11 Water Res Centre Self-calibrating processing unit
JPS6029043A (en) * 1983-06-20 1985-02-14 Nec Corp Constant current driving ladder-type da converter
DE69011655T2 (en) * 1989-11-30 1995-02-16 Texas Instruments Inc Circuit and method for normalizing a detector output.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210001664A (en) 2019-06-28 2021-01-06 한국생산기술연구원 Sensor data smart transceiver and the method thereof

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AU697904B2 (en) 1998-10-22
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