A digital signal processor(DSP) is applied to realizing a compensator of control system of active magnetic bearings, to restrict a resonance caused by the first-order bending vibration of a flexible rotor, and to run the rotor beyond the critical speed. A full-order observer is applied to the translatory rotor-motion with the first-order vibration mode. A PID control is used for the conical motion. The rotor used in the experiments is symmetric, and an electromagnet and a displacement sensor are set in collocation.
본 논문에서 자기 이상 검출시스템의 신호 대 잡음비 개선을 위하여 자기환경 필터의 이론을 제안하였다. 자기환경 필터는 검출센서와 기준센서로부터 자기장을 측정하여 주파수 공간에서 상관관계를 측정하여 구성된다. 이를 이용하면 간섭성 잡음을 제거시켜 신호대 잡음비론 개선시킬 수 있다. 최근 DSP 하드웨어 기술을 이용하면 자기환경 필터의 하드웨어 구현이 용이하다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 여러 자기 환경 조건에서 제안된 자기환경 필터의 성능을 보였다. 시뮬레이션 결과 자기환경 필터는 간섭성 잡음을 소거시킬 뿐만 아니라 센서의 오배치에 의한 오차를 제거하고 지역적으로 국한된 규칙적인 잡음도 제거할 수 있음을 알 수 있었다.
Magnetic Levitation System(MLS) levitates a steel ball to the desired position in the gravity field using electromagnetic force. MLS consists of light sensor to measure the position of steel ball and an electromagnet to control the position of the ball, that composes a feedback control system. This work does not use a steel ball with constant mass but variable mass steel balls as magnetic levitation targets. Differential equation of electric circuit for electromagnet and motion equation of the movement of steel ball are derived for modeling nonlinear system, that will be linearized at the nominal operating point. We propose a digital control that can levitate a steel ball of which weight is not known for ED-4810 system. Algorithm for estimating ball weight and feedback control are implemented in digital scheme under pentium PC equiped with A/D and D/A converter, ACL-8112, using C-language. Simulation and experimental results are given to show the usefulness of the proposed controller.
Rogowski coil which detects magnetic flux on current changes. It is used for digital integration with watt-hour meter's current sensor, because, Rogowski coil has non-cored or non-magnetic core structure, so that, it cannot be saturated magnetically. This is a study for inventing accurate electric current sensors that have been applied on multi-layer ceramic substrate. We have confirmed its properties from each different layer's materials and pattern sizes by MWS 3D Electromagnetic field analysis program. And, after sensor manufacturing on multi-layer ceramic substrate, we confirmed its sensing quality is reliable as accurate electric current sensor for watt-hour meter.
Co계 비정질 리본인 Metglass$^{(R)}$2714A 코어를 사용하여, 자기장 측정 범위가 ${\pm}100\;{\mu}T$, 측정 주파수 범위가 dc~10 Hz인 3-축의 피드백형 플럭스게이트 마그네토미터를 제작하였다. 제작된 마그네토미터의 아날로그 출력의 전기잡음은 5 pT/$\sqrt{Hz}$ at 1 Hz 이었으며, Micro-controller와 24 bit ADC(Analog to Digital Converter)를 사용한 마그네토미터의 출력을 0.1 nT의 분해능으로 디지털로 출력 할 수 있게 하였다. 디지털 신호로 출력되는 마그네토미터의 선형도는 $1{\times}10^{-4}$ 이하였으며, 1시간 동안 영점 변화는 0.2 nT 이하였다.
전자자기 컴퍼스의 바위 검출용소자로서, 3축 자기검출소자를 사용한 방위산출의 방법과 자동적인 자차수정의 가능성을 확인하기 위하여 디비에스코프를 이용한 자차측정 시뮬레이션을 한 결과, 3축 자기검출소자로 측정되는 선내자계로부터, 선체 유도자기계수와 영구자기성분의 크기인 포와숀 계수의 산출이 가능한 뿐 아니라 이들 계수는 자기위도의 변화에 관계없이 항상 일정한 값을 갖고 있기 때문에 어느 지점에 있어서의 지자기의 성분(X, Y, Z)의 값을 대입한다고 하면 3축 자기 센서로 측정되는 선내 자계(X', Y', Z')의 측정치로부터 선수자기방위의 산출이 가능하며, 또한 산출된 포와숀 계수로부터 자차 및 자차계수가 구해지기 때문에 이들 계수를 이용한 소프트웨어적인 계산방법으로 자동적인 자차수정의 가능성을 확인 할 수 있었다.
본 논문에서는 인체 감지형 자기장 코일의 감지거리 13.4mm를 이용한 디지털 잠금장치 설계에 관한 연구를 하고자 한다. 현재 사용되는 디지털 잠금장치와는 다르게 실외 케이스는 기존의 고유번호 입력버튼, 조명, 보호 커버, 해당 pcb, 외곽 케이스, 데이터 전송 케이블 등이 삭제되고 구동전원 ON/OFF 스위치와 비상 단자로만 구성하였다. 실내 케이스는 내부에 설치 된 자기장 코일기판이 유리문 몸체에 밀착된 상태로 12mm 간격의 맞은편 실외에서 전송되는 전기적 저항 값을 감지하면 그에 대응하는 유도전류가 흐르게 된다. 이때, 해당 원형 코일의 주파수 변환이 이루어지면 자기장 코일은 센서의 역할을 수행하게 된다. 센서로서의 자기장 코일은 인체가 감지되기 전과 감지 후에 출력되는 발진 주파수의 크기 변화를 감지하고 2,000%이상 증폭시켜 디지털 신호로 변환 조합한 다음 전용 소프트웨어에 전송하여 내장된 고정 데이터와 비교하여 검색하는 역할을 한다. 연구결과 자기장 코일 $12.8{\emptyset}$ 기준으로 인체의 터치 면적에 따른 감지시간은 30% 대비 0.08sec, 80% 대비 0.03sec이며 감지거리는 13.4mm로 최고 수준으로 측정되었다.
고전의 관현악기에서부터 현대의 각종 전자악기까지, 인류는 그 문화와 시대의 변화에 따라 다양한 형태의 악기를 개발하고 활용하였다. 최근에는 전기전자 기술의 발달로 다양한 센서와 프로그램을 활용해서 여러 가지 음색과 효과를 내는 악기가 개발되고 있다. 그 중에서 사람의 움직임을 직접 감지해서 음악적 도구로 활용하는 기술이 주목 받고 있다. 이를 위해 터치 센서(touch sensor), 비젼 센서(vision sensor), 자기장 센서(magnetic sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor) 등이 응용되고 있다. 그러나 지금까지의 센서 기술로는 사람의 움직임과 관련된 위치, 속도, 가속도 등에 대한 정보를 직접 추출하기가 어렵고, 구현된 시스템도 공간의 제약을 받거나 혹은 구현된 부피가 크거나 복잡한 구성형태를 지니고 있는 문제점이 있었다. 그래서 본 논문에서는 사람의 움직임과 관련된 가속도 정보를 직접 감지해서 새로운 형태의 악기로 활용될 수 있는 시스템을 연구하고 개발하였다. 이를 위해 6개의 가속도 정보를 처리하는 기술과 DSP(Digital Signal Processor) 활용 기술, Max/MSP 활용 기술이 응용 되었으며, 소형의 시스템을 개발하기 위해 시그널 컨디셔닝(signal conditioning) 회로와 DSP 보드를 자체 개발하였다. 실험을 통해 사람의 움직임과 관련된 각종 정보가 적절한 소프트웨어의 활용으로 다양한 음색의 변화는 물론 음높이, 음량의 변화까지도 제어할 수 있음을 확인하였고, 새로운 형태의 악기로써 무대 공연이나 노래방 등에 폭넓게 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
This paper describes an alignment algorithm that estimates the initial heading angle of AUVs (Autonomous Underwater Vehicle) for starting navigation in a sea area. In the basic dead reckoning system, the initial orientation of the vehicle is very important. In particular, the initial heading value is an essential factor in determining the performance of the entire navigation system. However, the heading angle of AUVs cannot be measured accurately because the DCS (Digital Compass) corrupted by surrounding magnetic field in pointing true north direction of the absolute global coordinate system (not the same to magnetic north direction). Therefore, we constructed an experimental constraint and designed an algorithm based on extended Kalman filter using only inertial navigation sensors and a GPS (Global Positioning System) receiver basically. The value of sensor covariance was selected by comparing the navigation results with the reference data. The proposed filter estimates the initial heading angle of AUVs for navigation in a sea area and reflects sampling characteristics of each sensor. Finally, we verify the performance of the filter through experiments.
이 연구의 최종목적은 기존의 선박용 자기 컴퍼스를 대체할 수 있는 디지털 컴퍼스 개발에 있다. 우선, 3축의 고정밀 프럭스-게이트 센서와 소형 스텝 모터를 이용하여 새로운 디지털 컴퍼스 장치를 개발하였다. 그리고 기존 자차측정 방법과 달리 선박의 선회 없이 자동으로 자차를 분석하고 수정하며 갱신할 수 있는 자차수정 이론을 제안하였다. 실습선 '새누리호'를 이용한 성능평가 실험을 통하여 개발한 디지털 컴퍼스와 제안한 자차수정 방법의 유효성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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