본 발명은 철도 차량의 객실내 온도 분포를 측정하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도 차량의 객실내의 수평, 수직온도 분포를 동시에 측정하여 각 온도를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a system for measuring the temperature distribution in the cabin of a railroad car, and more particularly, the horizontal and vertical temperature distribution in the cabin of the railroad car at the same time to measure each temperature in real time in the railroad car cabin It relates to a heating and cooling temperature distribution measuring device.
공지의 예로, 온도가 인체에 미치는 영향에 대해 우리는 너무 춥다거나, 덥다는 느낌을 제외하고는 간과하기 쉽다.As a known example, the effect of temperature on the human body is easily overlooked except for the feeling of being too cold or too hot.
그러나 실제로 체온이야말로 사람이 안락감을 느끼게 하는 가장 중요한 요소이다.But in fact, body temperature is the most important factor that makes people feel comfortable.
따라서, 열차 객실내의 승객이 느끼는 온도는 냉난방 시스템에 의해 공급되는 공기의 온도, 객실주변 내장재 및 기체 구조물 온도, 근처에 위치한 승객의 숫자, 태양에 의한 복사열, 객실에 공급되는 공기 출구의 위치 등에 따라 각기 다를 수 있다.Thus, the temperature felt by passengers in the cabin of the train depends on the temperature of the air supplied by the air conditioning system, the temperature of the interior materials and gas structures around the cabin, the number of passengers located nearby, radiant heat from the sun, the location of the air outlets supplied to the cabin, etc. Each can be different.
결국, 객실의 냉난방 시스템은 정적인 상태와 동적인 상태를 모두 만족시킬 수 있도록 설계되어야 한다.As a result, the air-conditioning system of the cabin must be designed to satisfy both static and dynamic conditions.
이때, 정적인 상태의 온도 조절이란 일정한 온도를 유지하기 위해 객실에 공급되는 열과 배출되는 열의 양을 일정하게 조절하는 것을 말한다.In this case, the temperature control in the static state refers to adjusting the amount of heat supplied to the room and the amount of heat discharged in order to maintain a constant temperature.
또한, 객실의 열원은 냉난방 시스템에서 공급되는 열 외에도 승객들의 인체에서 발산되는 열도 있다.In addition, the heat source of the cabin, in addition to the heat supplied from the air conditioning system, there is also heat emitted from the human body of the passengers.
실제로 승객이 휴식을 취하고 있을 때 1인당 80~100와트(Watts)의 열이 발산된다고 하는 것이 통설이고, 실예로 탑승인원이 400명이라고 할 때 만석일 경우 객실내에서는 약 35킬로와트(KW)의 열이 지속적으로 발산되고 있는 셈이다.In fact, 80 to 100 watts of heat per person is dissipated when the passengers are at rest. For example, if the number of passengers is 400, the total capacity is about 35 kilowatts (KW) in the cabin. The heat is steadily dissipating.
따라서, 승객의 수에 따라 요구되는 객실 온도를 맞추기 위하여 공급되는 공기의 온도가 조절되어야 하고, 더운날 객실 온도 조절장치는 찬 공기를 지속적으로 공급하는 냉방기 역할을 하며, 추운날에는 따뜻한 공기를 공급하는 난방기 역할을 하게 된다.Therefore, the temperature of the supplied air must be adjusted to meet the required cabin temperature according to the number of passengers, and on a hot day, the air conditioner acts as a cooler to continuously supply cold air, and on a cold day, to supply warm air. To act as a radiator.
한편, 동적인 상태의 온도조절이란 승객의 움직임이나 열차의 출발, 정지로 객실 온도에 영향을 받을 때 객실내 온도를 적절히 조절하는 것을 말하고, 이에 따라 요구하는 기내 온도가 다를 수 있으며, 결론적으로 냉난방 시스템은 선택된 온도를 정확하게 조절할 수 있어야 한다.On the other hand, temperature control in a dynamic state means that the cabin temperature is properly adjusted when the passenger's movement or the train's start or stop is affected by the cabin temperature. Accordingly, the required cabin temperature may be different. The system must be able to adjust the selected temperature accurately.
이렇듯 정확하게 선택된 온도를 조절하기 위해서는 객실 내부의 온도를 정확하게 측정하여야 하고, 측정된 온도에 따라 냉난방 시스템이 연동되어 항시 쾌적한 상태로 유지시켜야 한다. In order to control the selected temperature accurately, the temperature inside the cabin must be measured accurately, and the air-conditioning system must be linked with the measured temperature to keep it comfortable at all times.
따라서, 성능 좋은 냉난방 시스템을 구비하고 있다 하더라도 객실내의 정확한 온도분포를 알지 못하면, 필요없이 냉난방 시스템이 작동되어 동력이 낭비되고, 승객에게 최상의 서비스를 제공하지 못하게 되는 문제점이 도출되어 열차 객실내의 정확한 온도분포를 측정하는 시스템 및 측정방법의 개발이 절실히 요망되었다.Therefore, even if a high-performance air conditioning system is provided, if the exact temperature distribution in the cabin is not known, the air conditioning system can be operated unnecessarily, wasting power, leading to the problem of failing to provide the best service to the passengers. There is an urgent need for the development of systems and methods of measuring distribution.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 철도차량의 객실내 수직 및 수평 온도 분포를 정확하게 측정할 수 있는 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a heating and cooling room temperature distribution measurement apparatus in a railway vehicle cabin that can accurately measure the vertical and horizontal temperature distribution in the cabin of the railway vehicle.
하나의 바람직한 실시 양태에 있어서, 본 발명에 따른 냉난방 온도 분포 측정장치는 전술한 문제를 모두 해소하고, 측정된 객실 내의 수직 및 수평 온도 분포를 동시에 그래픽화하여 직독할 수 있도록 한다.In one preferred embodiment, the heating and cooling temperature distribution measuring device according to the present invention solves all of the above-mentioned problems, and allows the simultaneous reading of the vertical and horizontal temperature distributions in the measured cabin simultaneously.
또한, 본 발명의 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정방법에 있어서는, 고가의 측정장비를 포터블화, 단순화하여 손쉽게 측정을 할 수 있도록 한다.In addition, in the method of measuring the heating and cooling temperature distribution in the cabin of a railroad car of the present invention, an expensive measuring equipment is portable and simplified to enable easy measurement.
따라서, 본 발명의 목적은 철도차량의 객실내 수직 및 수평 온도분포를 동시에 측정할 수 있으며, 그 값들을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템 및 그 측정방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a system and a method for measuring the vertical and horizontal temperature distribution in a cabin of a railway vehicle and monitoring the values in real time.
본 발명의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.Still other objects and effects of the present invention will become apparent from the following detailed description.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치는 철도차량의 객실내에 적어도 하나 이상으로 마련되고, 객실의 수직 및 수평 온도 정보를 감지하는 온도센서(10)와; 상기 온도센서(10)에 의해 출력된 전압주파주중 요청되지 아니한 전압주파수를 제거한 후 요청된 전압주파수만 통과시키는 저주파여파기(20)와; 상기 저주파여파기(20)에 의해 제거된 전압주파수를 전압신호로 변환하여 증폭하므로써 소비전력의 최소화를 도모하는 증폭기(30)와; 상기 온도센서(10)의 작동조건을 유지하면서 감지된 미약한 전압주파수를 인식가능한 신호 레벨로 변환시켜주는 시그날 콘디셔너(40)와; 상기 시스날 콘디셔너(40)를 통과한 아날로그 전압주파수를 연산장치에서 인식할 수 있는 디지탈 데이터로 변환하는 A/D컨버터(50)와; 상기 A/D컨버터(50)에서 디지탈 데이터로 변환된 온도정보를 변환하여 직독할 수 있도록 하는 데이타어퀴지션(60)과; 상기 데이타어퀴지션 (60)에 의해 변환된 디지탈 온도정보를 통신채널에 의해 전송받아 실시간으로 온도정보를 모니터링 할 수 있는 PC(70)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a railway vehicle cabin air conditioner temperature distribution measuring apparatus, including: a temperature sensor 10 provided in at least one cabin of a railroad car and detecting vertical and horizontal temperature information of a cabin; A low frequency filter 20 for removing only unsolicited voltage frequencies among the voltage frequencies output by the temperature sensor 10 and passing only the requested voltage frequencies; An amplifier 30 for minimizing power consumption by converting and amplifying the voltage frequency removed by the low frequency filter 20 into a voltage signal; A signal conditioner 40 for converting the detected weak voltage frequency into a recognizable signal level while maintaining operating conditions of the temperature sensor 10; An A / D converter 50 for converting an analog voltage frequency passed through the signal conditioner 40 into digital data that can be recognized by a computing device; A data acquisition (60) for converting the temperature information converted by the A / D converter (50) into digital data and reading the data directly; It is characterized in that it comprises a PC 70 that can receive the digital temperature information converted by the data acquisition 60 by the communication channel to monitor the temperature information in real time.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저, 도 1은 센서를 효과적으로 사용하여 응용하는 시스템을 구성하기 위한 기본적인 절차를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치에 적용되는 구체적인 구성 블럭도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치를 이용하여 객실의 온도를 측정하는 것을 보인 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치의 절차 흐름도를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치에 의하여 출력된 측정값을 나타낸 것이다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, Figure 1 shows the basic procedure for configuring a system using an effective application of the sensor, Figure 2 shows a specific block diagram applied to the heating and cooling temperature distribution measurement apparatus in a railway vehicle cabin according to the present invention, 3 is a view showing the measurement of the temperature of the cabin using the railroad vehicle cabin air conditioning temperature distribution measuring apparatus according to the present invention, Figure 4 shows a flow chart of the air conditioning room temperature distribution measuring apparatus in the railway vehicle cabin according to the present invention. 5 is a view showing the measured value output by the heating and cooling room temperature distribution measurement apparatus in a railway vehicle cabin according to the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치는 철도차량의 객실내에 적어도 하나 이상으로 마련되고, 객실의 수직 및 수평 온도 정보를 감지하는 온도센서(10)와; 상기 온도센서(10)에 의해 출력된 전압주파주중 요청되지 아니한 전압주파수를 제거한 후 요청된 전압주파수만 통과시키는 저주파여파기(20)와; 상기 저주파여파기(20)에 의해 제거된 전압주파수를 전압신호로 변환하여 증폭하므로써 소비전력의 최소화를 도모하는 증폭기(30)와; 상기 온도센서(10)의 작동조건을 유지하면서 감지된 미약한 전압주파수를 인식가능한 신호 레벨로 변환시켜주는 시그날 콘디셔너(40)와; 상기 시스날 콘디셔너(40)를 통과한 아날로그 전압주파수를 연산장치에서 인식할 수 있는 디지탈 데이터로 변환하는 A/D컨버터(50)와; 상기 A/D컨버터(50)에서 디지탈 데이터로 변환된 온도정보를 변환하여 직독할 수 있도록 하는 데이타어퀴지션(60)과; 상기 데이타어퀴지션 (60)에 의해 변환된 디지탈 온도정보를 통신채널에 의해 전송받아 실시간으로 온도정보를 모니터링 할 수 있는 PC(70)를 포함한다.1 to 3, the railroad vehicle cabin air conditioning temperature distribution measuring apparatus according to the present invention is provided with at least one or more in the cabin of the railroad car, the temperature sensor 10 for detecting the vertical and horizontal temperature information of the cabin Wow; A low frequency filter 20 for removing only unsolicited voltage frequencies among the voltage frequencies output by the temperature sensor 10 and passing only the requested voltage frequencies; An amplifier 30 for minimizing power consumption by converting and amplifying the voltage frequency removed by the low frequency filter 20 into a voltage signal; A signal conditioner 40 for converting the detected weak voltage frequency into a recognizable signal level while maintaining operating conditions of the temperature sensor 10; An A / D converter 50 for converting an analog voltage frequency passed through the signal conditioner 40 into digital data that can be recognized by a computing device; A data acquisition (60) for converting the temperature information converted by the A / D converter (50) into digital data and reading the data directly; And a PC 70 capable of monitoring the temperature information in real time by receiving the digital temperature information converted by the data acquisition 60 through a communication channel.
통상적으로 센서를 효과적으로 사용하여 응용하는 시스템을 구성하기 위한 기본적인 형태는 도 1에서 구체적으로 도시한 바와 같이, 측정하고자 하는 대상에 따라 센서를 선정하여 정보를 추출하고, 추출된 정보를 높은 정도와 빠른 속도로 변환하기 위하여 전기 신호로 변환하고, 미약한 정보는 증폭하고, 잡음을 제거하고, 필요할 경우 멀리 떨어진 곳에 통신채널을 이용하여 전송하여 기록하거나 데이터를 기억장치에 기억시키고 표시하는 기술들이 적용된다. 또한, 대상을 제어하기 위해서는 제어에 관한 기술이 부가되어 관측자 혹은 엑츄에이터에서 대상으로 귀환(Feedback)되는 기술도 필요하다.In general, the basic form for configuring a system that effectively uses the sensor is to extract information by selecting the sensor in accordance with the object to be measured, as shown in detail in FIG. Techniques for converting into electrical signals to convert to speed, amplifying weak information, removing noise and, if necessary, transmitting and recording data using remote communication channels or storing and displaying data in memory . In addition, in order to control an object, a technology related to control is added, and a technology for feeding back to an object from an observer or an actuator is also required.
따라서, 전술한 기본적인 센서 시스템을 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치에 적용하기 위하여는 위 센서를 온도센서(10)로 대체한다. 이러한, 본 발명에 적용되는 온도센서(10)의 주요사양은 K-TYPE의 열전대 (thermocouples)로 그 측정범위는 -200~1200도, 저항체의 금속은 +극 Ni, Cr, -극 Ni, Al으로 마련된다.Therefore, in order to apply the above-described basic sensor system to the heating and cooling room temperature distribution measuring apparatus in the passenger compartment according to the present invention, the above sensor is replaced with a temperature sensor 10. The main specifications of the temperature sensor 10 applied to the present invention are K-TYPE thermocouples whose measurement range is -200 to 1200 degrees, and the metal of the resistor is + pole Ni, Cr, -pole Ni, Al. Is prepared.
이렇게, K-TYPE의 열전대를 사용하는 이유는 645℃ 이상에서 운전 가능하고, 그 내구성이 매우 강하며, 온도 변화에 굉장히 빨리 대응한다는 장점이 발생하기 때문이다.Thus, the reason for using the K-TYPE thermocouple is because it can operate at 645 ℃ or more, its durability is very strong, and responds to temperature changes very quickly.
위와 같은 장점을 지닌 온도센서(10)는 철도차량의 객실내에 적어도 하나 이상으로 마련되고, 객실의 수직 및 수평 온도정보를 감지한다. 또한, 온도분포의 측정을 위하여 마련된 수직위치는 좌석에 승객이 앉은 상태에서 가슴 높이에 위치시키고, 수평위치는 객실의 중앙통로의 중간에 설치한다.Temperature sensor 10 having the above advantages is provided with at least one or more in the cabin of the railway vehicle, and detects the vertical and horizontal temperature information of the cabin. In addition, the vertical position provided for the measurement of the temperature distribution is located at the height of the chest while the passenger is sitting in the seat, the horizontal position is installed in the middle of the center passage of the cabin.
한편, 열전대로 얻어지는 전압은 미세하다. 예를 들어, 본 발명에 적용되는 K-TYPE도 100도에서 4.095mV의 전압 밖에 얻을 수 없다. 그러나 이에 반하여 저임피던스이므로 유도 노이즈가 작다는 이점이 있다.On the other hand, the voltage obtained by a thermocouple is fine. For example, the K-TYPE applied to the present invention can only obtain a voltage of 4.095 mV at 100 degrees. On the other hand, the low impedance has the advantage that the induced noise is small.
따라서, 증폭기(30)는 그다지 예민하지 않아도 되고, 다만 선택시 유의할점은 오프셋 드리프트가 적은 증폭기(30)를 사용해야 하는데 일반적으로 1㎶/℃ 이상의 정밀도를 지닌 고정밀도 제품을 선택해서 사용한다.Therefore, the amplifier 30 does not have to be very sensitive. However, it should be noted that an amplifier 30 having a low offset drift should be used. In general, a high-precision product having a precision of 1 dB / ° C. or higher is selected and used.
증폭기(30)는 온도센서(10)의 작동조건을 유지하고, 출력신호를 전압신호로 변환하여 증폭(온도센서(10)의 작은 ㎷신호를 OP엠프에 의해 DC 5V로 증폭한다)하여 소비전력의 최소화를 도모한다. 그리고 잊지 말 것은 입력측에 필터(Low Pass Filter)를 사용하는 점도 고려해야 한다.The amplifier 30 maintains the operating conditions of the temperature sensor 10, converts the output signal into a voltage signal and amplifies it (amplifies the small r signal of the temperature sensor 10 to DC 5V by the OP amplifier). Minimize the And don't forget to consider the use of a low pass filter on the input side.
이러한, 필터는 입력된 전압주파수 성분중 원하는 전압주파수만 통과시키고 나머지는 감쇄시켜 버리는 저주파여파기(20)가 적용된다.This filter is applied to the low frequency filter 20 that passes only the desired voltage frequency of the input voltage frequency components and attenuates the rest.
저주파여파기(20)는 주로 고주파 잡신호를 걸러내어 저주파의 필요한 신호만을 골라낼 때 많이 사용되는 필터의 구조로 전원단에서 저주파 리플(ripple)을 제거하기 위한 용도 및 고주파 제거, 고조파 억제와 각종 검파등 전분야에 걸쳐 고루 사용되는 필터형태이고, 본 발명에서는 4Hz의 저주파 신호만 통과하도록 구성한다.The low frequency filter 20 is a filter structure that is mainly used to filter out low frequency ripples by filtering out high frequency miscellaneous signals. It is a filter type that is used evenly throughout the field, and in the present invention is configured to pass only a low frequency signal of 4Hz.
계속하여, 상기 온도센서(10)에 의해 감지된 미약한 전압주파수(온도정보)를 인식가능한 신호 레벨로 변환시켜주는 시그날 콘디셔너(40)로 입력된다.Subsequently, a weak voltage frequency (temperature information) detected by the temperature sensor 10 is input to the signal conditioner 40 which converts the signal signal into a recognizable signal level.
시그날 콘디셔너(40)는 객실내에 장착된 온도센서(10)의 ㎷를 입력으로 하여 증폭, 선형화부 보정을 거쳐 DC 출력신호로 변환하는 기능을 수행한다.The signal conditioner 40 performs the function of converting the DC output signal through the amplification and linearization unit input by using the temperature of the temperature sensor 10 mounted in the cabin as an input.
선형화부(미도시)는 현장기기의 온도센서(10)로부터 전송되는 비직선 신호를 직선화하는 회로로, 범용 OP엠프와 다이오드로 구성한 이상화 다이오드에 의해 4 점 절선 근사방식을 취하고 있다. 특히 선형화부는 하이브리드 아이씨(hybrid IC)화하여 회로구성이 용이하다.The linearization unit (not shown) is a circuit for linearizing the non-linear signal transmitted from the temperature sensor 10 of the field device. The linearization unit uses a four-point cut-off approximation method by an idealization diode composed of a general-purpose OP amplifier and a diode. In particular, the linearization unit is a hybrid IC (hybrid IC) to facilitate the circuit configuration.
상기 시스날 콘디셔너(40)를 통과한 아날로그 신호를 연산장치에서 인식할 수 있는 디지탈 데이터로 변환하는 A/D컨버터(50)로 전송된다.The analog signal passing through the signal conditioner 40 is transmitted to the A / D converter 50 which converts the analog signal into digital data that can be recognized by the computing device.
한편, 온도센서(10)에서 나오는 출력값이 어떻게 나오는지를 확인한 후 A/D컨버터(50)의 입력 레인지를 정해서 사용해야 한다. 예를 들면, 온도센서(10)의 경우 3~24V정도의 전원을 공급해야 한다.On the other hand, after checking how the output value coming out of the temperature sensor 10 should be used to determine the input range of the A / D converter 50. For example, the temperature sensor 10 should supply a power of about 3 ~ 24V.
온도센서(10)의 전송으로 얻는 에너지는 전기량이지만 시스템화를 위해서는 최종적으로는 전기신호(주로 전압의 형태, 전압주파수)로 변환해야 한다.The energy obtained by the transmission of the temperature sensor 10 is an electric quantity, but for systemization, the energy must be finally converted into an electric signal (mainly in the form of voltage and voltage frequency).
또한, 대상으로부터 얻어지는 신호는 일반적으로 아날로그 신호(전압주파수)인데 신호처리방식에 따라 아날로그 신호 그대로 이용하거나 아니면 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.In addition, a signal obtained from a target is generally an analog signal (voltage frequency), and according to a signal processing method, an analog signal is used as it is or an analog signal is converted into a digital signal.
본 발명에서는 후술하는 데이타어퀴지션(60)으로 처리하므로 디지털 신호의 출력이 요구되어, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기술(A/D변환기술)이 적용된다.In the present invention, since the data processing 60 is to be described later, the output of a digital signal is required, and a technique for converting an analog signal into a digital signal (A / D conversion technology) is applied.
한편, 연속적인 양인 아날로그 신호를 불연속적인 양인 디지털 신호로 변환하는 경우에 양자화 기술과 2진수인가 BCD(2진화 10진수)인가, 또는 몇 비트(bit)로 변환하는가, 변환할 때 정밀도를 어느 정도로 하는가, 변환시간과 변환방식에 따라 적용되는 기술이 다르므로 출력신호의 사용 목적에 따라 적절한 기술을 선택한다.On the other hand, when converting a continuous analog signal into a discrete digital signal, quantization technique, binary number, BCD (binary decimal number), or how many bits are converted to, to what extent precision Since the technology applied depends on the conversion time and the conversion method, an appropriate technology is selected according to the purpose of the output signal.
따라서, 본 발명에서는 위와 같은 조건들을 만족시키기 위하여 분해능 16비트(bit), 32채널(channel), 채널수(Channel Nomber) 32채널(ch), 샘플링 비율 (Sampling rate)은 333Ks/S의 특성을 갖는 A/D컨버터(50)가 적용된다.Therefore, in the present invention, in order to satisfy the above conditions, the resolution of 16 bits, 32 channels, 32 channels of channels, and sampling rate of 333Ks / S A / D converter 50 having is applied.
이것은, A/D컨버터(50)에 5V의 전압을 입력했을 때, 5V의 신호는 아날로그 값으로, 이 5V의 아날로그 값을 16bit의 분해능을 갖는 A/D컨버터(50)로 읽었을 때, 이 A/D컨버터(50)의 경우는 5V 전압을 2의 16승값인 65,536개로 쪼개어 판독하며, 1초에 10만번 데이터를 판독해낼 수 있는 능력을 가지게 된다.This is when the 5V voltage is input to the A / D converter 50, the 5V signal is an analog value, and when this 5V analog value is read by the A / D converter 50 having a 16-bit resolution, this A In the case of the / D converter 50, the 5V voltage is divided and read into 65,536, which is a power of 16, and has the ability to read 100,000 times a second.
이 65,536이란 디지털값을 전압으로 다시 변환하여, 최종적으로 PC(70)의 디스플레이상에 표시하여 온도값으로 직독할 수 있게 된다.The 65,536 digital value is converted back into a voltage, and finally displayed on the display of the PC 70, and can be read directly by the temperature value.
나아가, 연속적인 아날로그신호를 디지털로 변환할 때 샘플링 처리를 하는데 전압을 디지털화 하기 위해서는 파형의 진폭값을 주기적으로 추출하여 그 크기를 이진 부호로 바꾸어야 하고, 신호파형의 주파수보다 최소한 2배의 높은(빠른) 주파수로 샘플링 한다.Furthermore, when converting a continuous analog signal to digital, sampling processing is performed. In order to digitize the voltage, it is necessary to periodically extract the amplitude value of the waveform and change its magnitude to a binary code, and at least two times higher than the frequency of the signal waveform ( Sampling at a faster frequency.
이러한 샘플링은 짧은 시간에 많은 데이타를 얻어야 분석이 가능하기 때문에, 이에 부응하기 위하여 본 발명에서는 초당 50,000번으로 샘플을 추출하여 그 샘플링 비율이 높아 당연히 데이터 량은 많고, 압력정보값은 더욱 정밀하게 표시될 수 있다.In order to cope with this, in the present invention, the sampling rate is extracted at 50,000 times per second, and the sampling rate is high. Therefore, the amount of data is large, and the pressure information value is displayed more precisely. Can be.
이렇게, A/D컨버터(50)에 의해서 아날로그 신호를 데이터어퀴지션(60)상에서 인식할 수 있는 디지탈 데이터로 변환된 온도정보는 적절한 공식으로 가공한 후 판독 가능한 온도값으로 변환시켜 직독할 수 있는 데이타어퀴지션(60)으로 전송된다.Thus, the temperature information converted by the A / D converter 50 into digital data recognizable on the data acquisition 60 can be directly read by converting it into a readable temperature value after processing with an appropriate formula. It is sent to the data acquisition (60).
데이타어퀴지션(Data Acquisition System, DAQ)(60)은 통상적으로 사용하는 디스플레이부가 장착된 일반 PC(70)와 상호 통신하여 PC(70)를 근간으로 하는 원거리의 물리적 상황을 감시(Monitor)하며, 온도센서(10)의 출력 레인지가 어떠한지 확인한 후 데이터를 수집하고 분석하여 직접 제어(Control)할 수 있도록 한다.The Data Acquisition System (DAQ) 60 communicates with a general PC 70 equipped with a display unit that is commonly used to monitor a physical condition of a long distance based on the PC 70. After checking what the output range of the temperature sensor 10 is, the data can be collected and analyzed for direct control.
이러한 데이터어퀴지션시스템(Data Acquisition System, DAQ)(60)은, A/D컨버터(50)에 의해 디지털 데이터로 변환된 온도정보를 PC(70)에 전송하는 통신장치를 마련하게 되는데, 본 발명에서는 미국의 EIA(미국전기공업협회:Electronic Industries Association)에 의해 규격화된 직렬통신의 세계적인 표준 규격으로 정확하게는 EIA-RS232C 규격이라 부르며, 그 규격내에서는 대체적인 전기적/기계적 특성과 인터페이스 회로의 기능 등이 정의되고 있는 RS232(통신전압 기준방식 : Single-Ended (GND를 기준으로 양, 부논리, 최대드라이버/리시버수 : 1:1 (1송신기당 1수신기 대응), 최대통신거리 : 15 M, 최고통신속도 : 20 Kbit/sec, 지원전송방식 : 풀/하프 듀플렉스, 최대출력전압 : ±25 Vdc, 최소출력전압 : ±15 Vdc)가 적용된다. The Data Acquisition System (DAQ) 60 provides a communication device for transmitting the temperature information converted into digital data by the A / D converter 50 to the PC 70. Is the global standard for serial communication standardized by the American Electronics Industries Association (EIA), which is exactly called the EIA-RS232C standard. RS232 (Communication voltage reference method: Single-Ended (quantity, negative logic, maximum number of drivers / receivers based on GND): 1: 1 (one receiver per transmitter), maximum communication distance: 15 M, maximum Communication Speed: 20 Kbit / sec, Supported Transmission Method: Full / Half Duplex, Maximum Output Voltage: ± 25 Vdc, Minimum Output Voltage: ± 15 Vdc).
또한, 통상적으로는 데이터어퀴지션(60) 내에 A/D컨버터(50), D/A컨버터, Digitial I/O 등이 내장되어 있어 이를 이용하여 외부 신호를 전송받는다.In addition, the A / D converter 50, the D / A converter, the Digitial I / O, etc. are typically built in the data acquisition 60 to receive an external signal using the same.
이렇게 전송받은 압력정보는 다시 PC(CPU 1.0GHz, Memory 1.0GB, Channel No 16ch, 윈도우 환경에 적합한 데이터어퀴지션이 프로그래밍된 데이터프로세싱소프트웨어, 온도센서(10)를 직접 연결하여 PC(70) 자체적으로 인식할 수 포트)(70)에서 데이터어퀴지션프로그래밍된 소프트웨어에 의해 그래픽화되어 디스플레이된다.The received pressure information is directly connected to a PC (CPU 1.0GHz, Memory 1.0GB, Channel No 16ch, data processing software programmed with a data acquisition suitable for a Windows environment, and a temperature sensor 10 directly to the PC 70 itself. The recognizable port 70 is graphically displayed by the data acquisition programmed software.
이때, 본 발명에 적용된 PC(70)에는 소프트프로그램화된 데이터어퀴지션 소프트웨어는 일반적인 프로그래밍 환경인 비주얼C++, 비주얼BASIC,델파이 등에서도 전용 드라이버 없이 바로 프로그래밍이 가능하다.At this time, the data acquisition software soft-programmed in the PC 70 applied to the present invention can be programmed directly without a dedicated driver even in a general programming environment such as Visual C ++, Visual BASIC, Delphi, and the like.
그리고, 위와 같은 스마트한 장치와 고속 처리능력으로 사용자가 측정,제어하고자 하는 어느 현장에나 간단히 취부하여 사용이 가능하며, PC(70)를 이용한 간단한 프로그래밍소프트웨어로 누구나 데이터 수집/제어 솔루션을 구축할 수 있도록 한다.In addition, the above-mentioned smart devices and high-speed processing capability can be easily mounted and used at any site that a user wants to measure and control, and anyone can build a data acquisition / control solution using simple programming software using a PC 70. Make sure
다음에는 이러한 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치 및 이에 따른 효과를 도 4 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.Next, the air-conditioning temperature distribution measuring device and its effects in the cabin of the railway vehicle will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 5.
먼저, 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정방법은 철도차량의 객실내에 설치되어 객실의 내부온도를 감지하는 온도측정단계(S100)와; 상기 온도측정단계(S100)에서 입력된 아날로그 압력정보 신호를 증폭하고, 원하는 대역만 출력하는 신호변환단계(S200)와; 상기 신호변환단계(S200)에서 출력된 아날로그 온도정보를 입력받아 디지탈 데이터 온도정보로 변환한 후 출력하는 디지탈변환단계(S300)와; 상기 디지탈변환단계(S300)에서 디지탈 신호로 변환된 데이터를 수집하고 분석하는 데이터어퀴지션단계(S400)와; 상기 데이터어퀴지션단계(S400)에 의해서 수집되고 분석된 측정값을 비교한 후 외부로 출력하여 디스플레이하는 출력단계(S500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.First, a method for measuring a heating and cooling temperature distribution in a cabin of a railway vehicle according to the present invention includes a temperature measuring step (S100) installed in a cabin of a railroad vehicle to sense an interior temperature of a cabin; A signal conversion step (S200) of amplifying the analog pressure information signal input in the temperature measuring step (S100) and outputting only a desired band; A digital conversion step (S300) for receiving the analog temperature information output in the signal conversion step (S200), converting the digital data into temperature information, and then outputting the digital data temperature information; A data acquisition step (S400) of collecting and analyzing data converted into a digital signal in the digital conversion step (S300); And comparing the measured values collected and analyzed by the data acquisition step (S400), and outputting them to the outside to display the output values (S500).
온도측정단계(S100)에서는 철도차량의 객실내에 설치되어 객실의 내부온도를 감지한다.In the temperature measuring step (S100) is installed in the cabin of the railroad car to detect the internal temperature of the cabin.
본 발명에 적용되는 온도센서(10)는 상기 구성에서도 설명한 바와 같이, K-TYPE 열전대로 단위 온도당 높은 열기전력(Thermal Emf)을 발생시켜 좋은 분해능을 갖는 것을 그 특징으로 한다.As described in the above configuration, the temperature sensor 10 applied to the present invention is characterized by having a high resolution by generating high thermal power per unit temperature with a K-TYPE thermocouple.
신호변환단계(S200)에서는 상기 온도측정단계(S100)에서 입력된 아날로그 압력정보 신호를 증폭하고, 원하는 대역만 출력한다.In the signal conversion step (S200), the analog pressure information signal input in the temperature measuring step (S100) is amplified and only a desired band is output.
증폭기(30)는 3V에서 24V의 직류 전압이 인가되고, 증폭비율은 입력 전압을 Vi, 출력전압을 Vo, 저항을 RA, 저항을 RB 로 하면 증폭된 출력 전압은 다음식으로 알 수 있다.The amplifier 30 is applied with a DC voltage of 3V to 24V, and the amplification ratio is Vi, the output voltage Vo, the resistance RA, and the resistance RB.
그러나, 본 발명에서는 전압주파수가 증폭기(30)를 통과하기 전에 4Hz 이하의 저주파만을 사용할 수 있도록 저주파여파기(20)를 통과하도록 한다.However, in the present invention, the voltage frequency passes through the low frequency filter 20 so that only a low frequency of 4 Hz or less can be used before passing through the amplifier 30.
그 이유는 저대역 주파수의 장거리 전송시 노이즈와 채터링의 발생으로 깨끗한 정보를 얻을 수가 없기 때문에 고주파신호를 같이 실어서 신호를 바꾸는 작업을 수행하게 되고, 수신측에서는 저주파여파기(Low Pass Filter)(20)로 고주파는 거르고 깨끗한 저대역 주파수를 전송받을 수가 있기 때문이다.The reason for this is that noise cannot be obtained due to noise and chattering during long-distance transmission at low band frequency. Therefore, the high frequency signal is loaded together to change the signal. On the receiving side, a low pass filter is used. This is because the high frequency is filtered and can receive a clear low band frequency.
또한, 디지털 변조의 경우에는 상황에 따라 암호화(coding)라는 용어로 대치되기도 하는데, 이러한 고주파신호를 같이 실어서 신호를 바꾸는 작업을 변조라 하기도 한다.In addition, in the case of digital modulation, the term "coding" may be replaced depending on a situation. The operation of changing a signal by carrying such a high frequency signal may also be referred to as modulation.
디지탈변환단계(S300)에서는 출력된 아날로그 온도정보(저주파로 필터링된 전압주파수)를 입력받아 디지탈 데이터 온도정보로 변환한 후 출력한다.In the digital conversion step (S300), the output analog temperature information (low frequency filtered voltage frequency) is input and converted into digital data temperature information.
이것은, 상기 신호변환단계(S200)에서 아날로그 온도정보 신호를 증폭하였으면, 증폭된 아날로그 온도정보 신호를 직독할 수 있도록 변환하는데 필요한 과정으로 아날로그 물리량을 컴퓨터에서 인식할 수 있는 디지탈로 변환하는 방법을 말한다.If the amplified analog temperature information signal is amplified in the signal conversion step (S200), this means a method for converting the amplified analog temperature information signal so that it can be directly read. .
예를 들어 이것은 압력을 측정할때, 16bit의 분해능을 갖는 A/D 변환을 하면 1,024단계로 표현 할 수 있다는 의미이며, 1,000g의 하중을 16bit로 변환하여 표현하면 1,000/1,024의 최소 표현능력(약 0.976g)으로 변환시킬 수 있는 능력을 의미한다.For example, this means that when measuring pressure, A / D conversion with a resolution of 16 bits can be expressed in 1,024 steps, and the minimum expression capability of 1,000 / 1,024 is expressed when converting a load of 1,000 g into 16 bits. About 0.976 g).
상기 디지탈변환단계(S300)에서 디지탈 신호로 변환된 데이터를 수집하고 분석하는 데이터어퀴지션단계(S400)는 가장 범용적인 시리얼통신인 RS232통신을 기반으로 PC(70)와 통신이 이루어지고, 상호 데이터 측정/제어가 이루어지게 최적화되어 있으며, 독립된 CPU를 내장하여 최상의 처리속도를 수행하고 있으며, 통신속도는 RS232통신의 최고속도인 115,200bps까지 스위치를 셋팅함에 따라 자유롭게 설정이 가능하다.The data acquisition step (S400) of collecting and analyzing data converted into a digital signal in the digital conversion step (S300) is performed with the PC 70 based on RS232 communication, which is the most common serial communication, and mutual data. It is optimized to measure / control, and has an independent CPU to perform the best processing speed. The communication speed can be set freely by setting the switch to 115,200bps, the highest speed of RS232 communication.
따라서, PC(70)에서는 별도의 소프트웨어로 온도정보 데이터를 수집/제어 솔루션을 구축할 수 있다.Therefore, the PC 70 may construct a solution for collecting / controlling temperature information data with separate software.
상기 데이터어퀴지션단계(S400)에 의해서 수집되고 분석된 측정값을 외부로 출력하여 압력정보를 비교한 후 디스플레이하는 출력단계(S500)는 RS232통신으로 전송된 신호를 PC(70)에서 수신하여 그 크기 및 변화를 음극선관(CRT)이나 액정 (LCD)과 같은 디스플레이 장치를 통하여 사용자가 직독할 수 있도록 그래픽화되어 누구든지 쉽게 측정할 수 있다. 또한, PC(70)에서는 별도의 소프트웨어로 온도정보 데이터를 수집/제어 솔루션을 구축할 수도 있다.The output step (S500) of outputting the measured value collected and analyzed by the data acquisition step (S400) to the outside to compare the pressure information and then display the signal transmitted by the RS232 communication from the PC 70 The magnitude and change are graphically displayed so that the user can read it directly through a display device such as a cathode ray tube (CRT) or a liquid crystal (LCD) so that anyone can easily measure it. In addition, the PC 70 may establish a solution for collecting / controlling temperature information data using separate software.
즉, 전기 설명으로부터 명확해지듯이, 이 발명은 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치을 제공하여, 열차의 객실의 온도분포를 정확하게 측정하여 그 측정 데이타에 의해서 최적의 냉난방 상태로 온도를 조절할 수 있어 승객에 대한 서비스 품질을 개선할 수 있다.That is, as will be clear from the above description, the present invention provides a heating and cooling temperature distribution measuring device in a passenger compartment of a railway vehicle, and accurately measures the temperature distribution of the passenger compartment of a train and adjusts the temperature to an optimal cooling and heating state based on the measured data. Improve the quality of service for
본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다.This invention can be implemented in other various forms, without deviating from the mind or main characteristic. For this reason, the above-described embodiments are merely examples in all respects and should not be interpreted limitedly.
본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.The scope of the present invention is shown by the scope of the claims, and is not limited by the specification text. Again, all variations and modifications belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치에 의하면, 측정된 객실 내의 수직 및 수평 온도 분포를 동시에 그래픽화하여 직독할 수 있는 측정장비를 제공하여, 고가의 측정장비를 포터블화, 단순화하여 손쉽게 측정을 할 수 있도록 한다.As described in detail above, according to the air-conditioning temperature distribution measuring apparatus in the cabin of a railway vehicle according to the present invention, by providing a measurement equipment that can be directly read by graphicizing the vertical and horizontal temperature distribution in the measured cabin at the same time, expensive measurement The instrument is portable and simplified for easy measurement.
이로 인해, 철도차량의 객실내 수직 및 수평 온도분포를 동시에 측정할 수 있고, 그 값들을 실시간으로 모니터링 할 수 있으며, 그 측정 값에 의해서 최적의 냉난방 상태로 온도를 조절할 수 있어 승객에 대한 서비스 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.Due to this, the vertical and horizontal temperature distribution in the cabin of a railway vehicle can be measured at the same time, the values can be monitored in real time, and the temperature can be adjusted to the optimal air condition by the measured values. There is an effect to improve.
도 1은 센서를 효과적으로 사용하여 응용하는 시스템을 구성하기 위한 기본적인 절차를 나타낸 것이고,1 shows a basic procedure for configuring a system that uses the sensor effectively, and
도 2는 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치에 적용되는 구체적인 구성 블럭도를 나타낸 것이고,Figure 2 shows a specific block diagram applied to the heating and cooling temperature distribution measurement apparatus in a railway vehicle cabin according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치를 이용하여 객실의 온도를 측정하는 것을 보인 것이고,Figure 3 shows that by measuring the temperature of the cabin using the heating and cooling temperature distribution measuring apparatus in the cabin of the railroad vehicle according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치의 절차 흐름도를 나타낸 것이고,4 is a flowchart illustrating a procedure of a heating and cooling temperature distribution measuring apparatus in a cabin of a railway vehicle according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 철도차량 객실내 냉난방 온도 분포 측정장치에 의하여 출력된 측정값을 나타낸 것이다.Figure 5 shows the measured value output by the heating and cooling room temperature distribution measurement apparatus in a railway vehicle cabin according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings
10: 온도센서 20: 주파수여파기10: temperature sensor 20: frequency filter
30: 증폭기 40: 시그날콘디셔너30: amplifier 40: signal conditioner
50: A/D컨버터 50: 데이터어퀴지션50: A / D Converter 50: Data Acquisition
70: PC70: PC
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