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RTD (측온저항체,Resistance Temperature Detector) 1. RTD의 원리RTD는 금속의 전기 저항이 온도에 따라 선형적으로 변하는 특성을 이용해 온도를 측정하는 고정밀 센서입니다. 주로 플래티넘(백금, Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu)가 사용되며, 플래티넘이 높은 안정성, 선형성, 내식성으로 가장 널리 사용됩니다.저항-온도 관계RTD의 저항은 온도에 따라 다음 식으로 표현됩니다:\[ R_T = R_0 \left[1 + \alpha (T - T_0) + \beta (T - T_0)^2 + \cdots\right] \]\( R_T \): 온도 \( T \)에서의 저항 (Ω)\( R_0 \): 기준 온도 \( T_0 \) (보통 0°C)에서의 저항 (예: Pt100은 100Ω)\( \alpha \): 온도 계수 (플래티넘: 0.00385/°C, IEC 6075.. 2025. 8. 4.
ThermoCouple(열전대) NIST 기반 보정 알고리즘 코드 구현 1. 개요본 보고서는 NIST(National Institute of Standards and Technology)의 ITS-90 표준을 기반으로 한 열전대 보정 알고리즘의 C언어 구현을 설명한다. 이 알고리즘은 모든 주요 열전대 타입(K, J, T, E, N, S, R, B)에 대해 온도(℃)와 열기전력(mV)을 상호 변환하며, 누락된 온도/EMF 범위 계수 추가, 고차 스플라인 보간법, 뉴턴-랩슨 방법을 포함하여 모든 확장 가능성을 반영한다.2. 목적NIST ITS-90 표준을 준수하여 모든 열전대 타입에 대한 정밀한 온도-열기전력 변환을 수행한다.모듈화된 C언어 코드를 제공하여 재사용성과 확장성을 보장한다.산업, 연구, 임베디드 시스템에서 활용 가능한 고정밀 열전대 보정 알고리즘을 제시한다.3. 배.. 2025. 8. 4.
Thermocouple(열전대) 1. 열전대의 역사적 배경열전대의 기원은 1821년 토마스 제베크(Thomas Johann Seebeck)가 구리-비스무트 접합부에서 온도 차이에 의한 전압 발생을 발견한 데서 시작됩니다. 이는 제베크 효과로 명명되었으며, 1834년 장 샤를 아타나스 펠티에(Jean Charles Athanase Peltier)가 펠티에 효과를, 1851년 윌리엄 톰슨(William Thomson, Lord Kelvin)이 톰슨 효과를 발견하며 열전대의 이론적 기초가 완성되었습니다.19세기 말, 열전대는 철강, 증기 엔진의 온도 측정에 활용되었으며, 1900년대 초에는 백금-로듐(S타입) 열전대가 고온 측정에 도입되었습니다. 1960년대 NIST의 표준화로 K타입 열전대가 산업 표준으로 자리 잡았고, 21세기에는 나노기.. 2025. 8. 3.
Temperature Sensor(온도센서) 관련 전체 요약 1. 서론온도센서는 산업, 과학, 의료, 항공우주, 가전, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 온도를 정밀하게 측정하여 데이터를 제공하는 핵심 기술입니다. 온도센서는 열역학적 원리, 재료 과학, 전자공학의 융합을 통해 물리적 특성의 변화를 전기적 신호로 변환하며, 이를 통해 온도를 정량화합니다. 본 백서는 온도센서의 종류, 동작 원리, 수학적 모델링, 재료 특성, 국제 표준 및 규격, 마이크로컨트롤러(MCU) 기반의 데이터 처리 코드, 신호 처리 회로, 캘리브레이션 절차, 성능 분석, 응용 사례, 설계 고려사항, 최신 기술 동향, 그리고 미래 전망을 학문적이고 실무적인 관점에서 심층적으로 다룹니다.2. 온도센서의 종류 및 동작 원리온도센서는 측정 방식과 물리적 특성에 따라 여러 유형으로 분류됩니다. 아래는.. 2025. 8. 3.
센서 성능과 특성 평가 1. 감도 (Sensitivity)감도는 센서가 입력 신호(\(x\))에 대해 출력 신호(\(y\))를 생성하는 민감도를 나타내며, 선형 영역에서 입출력 곡선의 기울기로 정의됩니다. 수학적으로:\[ S = \frac{\Delta y}{\Delta x} \]비선형 전달 함수에서는 특정 입력값에서의 순간 기울기로 표현됩니다: \[ S(x) = \frac{dy}{dx} \]. 감도는 센서의 핵심 성능 지표로, 단위는 센서 유형에 따라 다양합니다(예: 온도 센서의 mV/°C, 압력 센서의 mV/Pa, 광 센서의 A/W).이론적 배경감도는 센서의 신호 변환 효율을 나타내며, 입력 신호의 미세한 변화를 출력으로 변환하는 능력을 결정합니다. 이는 센서 소자의 물리적 특성(예: 피에조저항 효과, 열전 효과, 광전 효과.. 2025. 8. 3.
Arduino Nano 33 IoT로 LSM6DS3 센서 데이터를 BLE로 전송하기(Sending LSM6DS3 Sensor Data via BLE with Arduino Nano 33 IoT) 준비물아두이노 나노 33 IoT 보드Arduino IDE (최신 버전)Arduino_LSM6DS3 라이브러리 (센서 데이터 읽기용)ArduinoBLE 라이브러리 (BLE 통신용)BLE 수신 앱: nRF Connect 또는 LightBlue (iOS/Android)라이브러리 설치Arduino IDE를 열고 도구 > 라이브러리 관리로 이동합니다.예제 코드아래 코드는 LSM6DS3 센서에서 가속도(x, y, z)와 자이로(x, y, z) 데이터를 읽어 BLE로 전송합니다.#include #include // BLE 서비스 및 특성 UUID 정의 // Define BLE service and characteristic UUIDs BLEService imuService("19B10000-E8F2-537E-4F.. 2025. 8. 3.
Power Electronics 에서 CCM과 DCM 란 무엇인가? CCM과 DCM 상세 설명CCM(Continuous Conduction Mode)과 DCM(Discontinuous Conduction Mode)은 스위칭 전원 공급 장치(SMPS)에서 주로 사용되는 DC-DC 컨버터의 동작 모드로써, 이 두 모드는 인덕터 전류의 흐름 패턴에 따라 구분되며, 각각의 특성과 동작 원리를 아래에서 상세히 설명합니다.1. CCM (Continuous Conduction Mode, 연속 전도 모드)정의CCM은 인덕터 전류가 스위칭 주기 동안 0으로 떨어지지 않고 연속적으로 흐르는 동작 모드입니다. 즉, 인덕터 전류가 항상 양수(또는 음수)로 유지되며, 스위치가 꺼져도 전류가 계속 흐릅니다. 동작 원리스위치 ON 상태: 스위치(예: MOSFET)가 켜지면 인덕터에 전압이 인가되어.. 2025. 8. 2.
Buck-boost Converter 설계 절차 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)는 입력 전압을 낮추거나 높여 출력 전압을 조절할 수 있는 DC-DC 컨버터로, 출력 전압이 입력 전압보다 낮거나 높을 수 있는 특징이 있습니다. 이하에 벅-부스트 컨버터 설계 절차를 상세히 설명하겠습니다. 이 과정은 일반적인 설계 흐름을 따르며, 실제 설계 시에는 부품의 제약, 효율, 비용 등을 고려해야 합니다.1. 설계 사양 설계의 첫 단계는 요구되는 사양을 명확하게 정의하는 것입니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:입력 전압 범위 (Vin): 입력 전압의 최소값(Vin_min)과 최대값(Vin_max). 예: 5V~15V.출력 전압 (Vout): 필요한 출력 전압. 예: 12V.출력 전류 (Iout): 최대 부하 전류. 예: 2A.출력 전력 (P.. 2025. 8. 2.
Flyback Converter 설계 절차 플라이백 컨버터(Flyback Converter)는 전력전자에서 널리 사용되는 DC-DC 컨버터로, 간단한 구조와 전기적 절연을 제공하는 장점 때문에 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 아래는 플라이백 컨버터 설계 절차를 상세히 설명한 단계별 가이드입니다.1. 설계 사양 정의플라이백 컨버터 설계를 시작하기 전에 입력 및 출력 사양을 명확히 정의해야 합니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:입력 전압 범위: \( V_{in,min} \), \( V_{in,max} \) (예: 85V~265V AC 또는 12V~24V DC)출력 전압: \( V_o \) (예: 12V)출력 전력: \( P_o \) (예: 60W)출력 전류: \( I_o \) (예: 5A)스위칭 주파수: \( f_s \) (예: 100kHz)효율 .. 2025. 8. 2.
Buck Converter 설계 절차 벅 컨버터(Buck Converter)는 입력 전압을 낮추어 출력 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터로, 전력전자에서 널리 사용됩니다. 아래는 벅 컨버터 설계 절차를 상세히 설명한 단계별 가이드입니다. 설계 과정은 일반적인 요구사항을 기반으로 하며, 구체적인 사양(입력 전압, 출력 전압, 출력 전류, 스위칭 주파수 등)에 따라 조정될 수 있습니다.1. 설계 사양 정의설계 시작 전, 벅 컨버터의 요구 사양을 명확히 정의합니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:입력 전압 범위 (\( V_{in} \)): 예: 12V ~ 24V출력 전압 (\( V_{out} \)): 예: 5V최대 출력 전류 (\( I_{out} \)): 예: 3A출력 리플 전압 (\( \Delta V_{out} \)): 예: 50mV 이하스위칭 .. 2025. 8. 2.
Boost Converter 설계 절차 부스트 컨버터(Boost Converter)는 입력 전압을 승압하여 더 높은 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터로, 전력전자에서 널리 사용됩니다. 아래는 연속 전도 모드(CCM, Continuous Conduction Mode)를 가정한 설계 절차입니다. 1. 설계 사양 정의부스트 컨버터 설계를 시작하기 위해 필요한 입력 사양을 명확히 정의해야 합니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:입력 전압 (V_in): 입력 전원의 전압 범위 (최소, 최대, 공칭).출력 전압 (V_out): 원하는 출력 전압.출력 전류 (I_out) 또는 출력 전력 (P_out): 부하가 요구하는 전류 또는 전력.스위칭 주파수 (f_s): 스위치의 동작 주파수 (예: 50kHz, 100kHz 등).효율 목표 (η): 컨버터의 전.. 2025. 8. 2.
ZSC31014 Sensor Signal Conditioner IC STM32L432KC에서 I2C통신으로 센서 데이터 읽기 구현 아래는 STM32L432KC에서 ZSC31014의 Normal Operation Mode(Update Mode 또는 Sleep Mode)에서 **센서 데이터(브리지 데이터, 14비트)**와 **온도 데이터(8비트 또는 11비트)**를 I²C 인터페이스를 통해 읽는 C 코드를 제공합니다. 이 코드는 이전에 제공한 EEPROM 읽기/쓰기 코드(zsc31014_eeprom.c)에 추가로 통합되며, 동일한 STM32 HAL 라이브러리를 사용합니다. ZSC31014 데이터시트(REN_ZSC31014_DST_20160120_1.pdf, 페이지 33~36)를 기반으로 작성되었습니다.가정 및 설정MCU: STM32L432KC, HAL 라이브러리 사용.I²C 설정:ZSC31014 슬레이브 주소: 0x28 (EEPROM .. 2025. 8. 2.
ZSC31014 Sensor Signal Conditioner IC STM32L432KC에서 I2C통신으로 EEPROM 데이터 읽기와 쓰기 코드 구현 아래는 STM32L432KC 마이크로컨트롤러에서 ZSC31014의 EEPROM 데이터를 I²C 인터페이스를 통해 전체 읽기/쓰기 및 특정 번지 읽기/쓰기를 수행하는 C 코드를 제공합니다. 코드 작성은 STM32 HAL 라이브러리를 기반으로 하며, ZSC31014 데이터시트(REN_ZSC31014_DST_20160120_1.pdf, 페이지 33~37, 38~43)를 참조하여 구현했습니다.가정 및 설정MCU: STM32L432KC, HAL 라이브러리 사용.I²C 설정:ZSC31014 기본 슬레이브 주소: 0x28 (EEPROM 워드 02HEX, 비트 [9:3], 왼쪽 시프트 후 WRITE 비트 포함).I²C 클럭 속도: 100kHz (ZSC31014는 100kHz 또는 400kHz 지원, 페이지 20).EE.. 2025. 8. 2.
ZSC31014 Sensor Signal Conditioner IC I2C 인터페이스로 센서 데이터 읽기 절차 ZSC31014에서 **센서 데이터(브리지 데이터)**와 온도 데이터를 읽으려면 Normal Operation Mode(Start_NOM으로 진입)에서 동작해야 합니다. Normal Operation Mode에는 Update Mode와 Sleep Mode가 포함되며, 이 모드에서 I²C 또는 SPI를 통해 데이터를 읽을 수 있습니다. Command Mode에서는 센서 데이터와 온도 데이터를 읽을 수 없으며, 주로 EEPROM 읽기/쓰기 및 캘리브레이션 용도로 사용됩니다. 아래는 데이터시트(REN_ZSC31014_DST_20160120_1.pdf, 페이지 26~37)를 기반으로 한 상세 설명입니다.1. Normal Operation Mode로 진입명령: Start_NOM (명령 코드: 80HEX, 데이터:.. 2025. 8. 2.
ZSC31014 Sensor Signal Conditioner IC I2C 인터페이스로 EEPROM 읽기 또는 쓰기 절차 ZSC31014의 EEPROM 데이터를 읽거나 쓰기 위해서는 I²C 인터페이스를 사용하여 **Command Mode(Start_CM)**로 진입한 후, 적절한 EEPROM 읽기 또는 쓰기 명령을 실행해야 합니다. 아래는 데이터시트(REN_ZSC31014_DST_20160120_1.pdf, 페이지 36~37, Table 3.6)를 기반으로 한 상세한 절차입니다.1. I²C로 EEPROM 데이터 읽기/쓰기 절차1.1. Command Mode 진입 (Start_CM)명령: Start_CM (명령 코드: A0HEX, 데이터: 0000HEX)기능: ZSC31014를 Command Mode로 전환하여 EEPROM 읽기/쓰기 명령을 실행할 준비를 합니다.제약:전원 켜짐(POR, Power-On Reset) 후 6ms.. 2025. 8. 2.
ZSC31014 Sensor Signal Conditioner IC의 Command Set 및 I2C로 EEPROM 및 센서 데이타 읽기 절차 ZSC31014의 명령 세트(Command Set)와 EEPROM 맵(EEPROM Map)은 디바이스의 설정, 캘리브레이션, 동작 모드를 제어하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 아래는 데이터시트(REN_ZSC31014_DST_20160120_1.pdf)를 기반으로 한 상세한 설명입니다. 각 섹션은 페이지 번호와 함께 참조되며, 필요한 경우 테이블과 그림을 포함합니다.1. ZSC31014 명령 세트 ZSC31014는 I²C 및 SPI 인터페이스를 통해 동작을 제어하기 위한 명령어를 제공합니다. 명령은 주로 데이터 가져오기(Data Fetch, DF), 측정 요청(Measurement Request, MR), 캘리브레이션 명령(Calibration Commands)으로 나뉘며, 동작 모드(Update Mode.. 2025. 8. 2.
ZSC31014 Sensor Signal Conditioner IC 사양 정리 ZSC31014는 Renesas Electronics에서 제공하는 RBicdite™ Digital Output Sensor Signal Conditioner로, 주로 센서 신호의 고정밀 증폭 및 아날로그-디지털 변환(ADC)을 위해 설계된 CMOS 집적 회로입니다. 이 장치는 차동(differential) 및 하프 브리지(half-bridge) 입력 신호를 처리하며, 오프셋, 감도, 온도 드리프트, 비선형성을 디지털 방식으로 보정할 수 있습니다. 아래는 ZSC31014의 사용법에 대한 주요 지침입니다.1. ZSC31014 개요주요 기능: 차동 및 하프 브리지 센서 신호의 증폭 및 14비트 ADC 변환. 오프셋, 1차 및 2차 스팬, 온도 보정(Tco, Tcg)을 지원. 저전력 Sleep Mode 및.. 2025. 8. 2.
ZSC31014 Sensor Signal Conditioner IC 보정 공식과 파이썬을 이용한 계수 추출 ZSC31014는 센서 신호를 디지털 방식으로 보정하는 칩으로, 브릿지 신호와 온도 신호를 보정하여 정확한 출력을 제공합니다 . 이 글에서는 ZSC31014 데이터시트의 보정 공식과 계수 계산 방법을 설명합니다.1. 브릿지 신호 보정 (Bridge Signal Compensation)브릿지 신호 보정은 원시 브릿지 신호(BR_Raw)를 보정하여 최종 출력(ZB)을 생성합니다 . 포물선형 보정(SOT_curve = 0)은 다음과 같은 공식을 사용합니다.ZB = Gain_B * [1 + Delta_T * (SOT_tcg * Delta_T + Tcg)] * [BR_Raw + Offset_B - ADC_Offset + Delta_T * (SOT_tco * Delta_T + Tco) + SOT_bridge * (.. 2025. 8. 2.
ZSC31014 Sensor Signal Conditioner IC 아두이노 라이브러리 구현 ZSC31014는 Renesas Electronics의 고정밀 센서 신호 컨디셔너로, 차동/하프 브리지 센서의 신호를 증폭하고 디지털로 변환합니다 . 이 글에서는 Arduino를 사용하여 ZSC31014의 EEPROM 데이터를 읽고 쓰며, Normal Operation Mode에서 센서(브리지) 데이터와 온도 데이터를 I²C로 읽는 방법을 설명합니다. 코드와 설정은 ZSC31014 데이터시(REN_ZSC31014_DST_20160120_1.pdf)를 기반으로 합니다 .하드웨어 설정 필요 부품Arduino 보드 (Uno, Nano 등, 3.3V 권장) ZSC31014 센서 모듈 차동/하프 브리지 센서 (예: 압력 센서) 100nF~470nF 커패시터 (VDD-GND 간) 1kΩ~10kΩ 풀업 저항 (I²C.. 2025. 8. 2.
AVR SPI Bit-Bang 을 STM32 HAL API 스타일로 구현 (Implementing SPI Bit-Bang in STM32 HAL Style on ATMega128A) 이 포스트에서는 ATMega128A 마이크로컨트롤러에서 GPIO를 사용해 SPI bit-bang 통신을 STM32 HAL API 스타일로 구현하는 방법을 설명합니다 (This post explains how to implement SPI bit-bang communication on the ATMega128A microcontroller using GPIO in the style of STM32 HAL API). 하드웨어 SPI 모듈 없이 GPIO로 SPI 프로토콜을 구현하며, STM32 HAL과 유사한 직관적인 인터페이스를 제공합니다 (It implements the SPI protocol using GPIO without a hardware SPI module, providing an intuitiv.. 2025. 8. 2.

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