KR102615330B1 - 온도센서 보정방법 - Google Patents

Abstract

개시되는 온도센서 보정방법은, 보정대상 온도범위에서 측정대상을 가열 또는 냉각하고, 표준 온도센서로 상기 측정대상의 온도를 측정하여 표준 온도값을 생성하고, 보정대상 온도센서로 상기 측정대상의 온도를 측정하여 측정 온도값을 생성하는 제1 단계; 상기 표준 온도값을 x값으로하고 상기 측정 온도값을 y값으로하는 좌표계에, 상기 표준 온도값과 상기 측정 온도값의 상관성 그래프 및, 상기 표준 온도값과 상기 측정 온도값의 상관계수가 1인 표준 그래프를 생성하는 제2 단계; 상기 x축을 적어도 두 개 이상의 단위범위로 분할하는 제3 단계; 분할된 제n 단위범위(단, n은 1 이상의 자연수)에서 상기 상관성 그래프의 시작점과 상기 표준 그래프의 시작점 사이의 y축 방향 차이값인 제n 절편보정값만큼 상기 상관성 그래프를 축 방향으로 이동시키는 제4 단계; 상기 제n 단위범위에서 상기 상관성 그래프 시작점과 최종점을 잇는 선분의 기울기로 상기 표준 그래프의 기울기를 나눈 제n 기울기보정값을 산출하는 제5 단계; 상기 제n 단위범위에 매칭하는 상기 상관성 그래프를 (상관성 그래프 + 제n 절편보정값) x 제n 기울기보정값으로 보정하여 제1차 보정 그래프를 산출하는 제6 단계; 상기 제n 단위범위에서 상기 제1차 보정 그래프의 최종점과, 상기 제n+1 단위범위에서 상기 상관성 그래프의 시작점 사이의 y축 방향 차이값인 제n+1 절편보정값만큼 상기 상관성 그래프를 축 방향으로 이동시키는 제7 단계; 상기 제n+1 단위범위에서 상기 제7 단계에서 제공되는 상기 상관성 그래프 시작점과 최종점을 잇는 선분의 기울기로 상기 표준 그래프의 기울기를 나눈 제n+1 기울기보정값을 산출하는 제8 단계; 상기 제n+1 단위범위에 매칭하는 상기 상관성 그래프를 (상관성 그래프 + 제n+1 절편보정값) x 제n+1 기울기보정값으로 보정하여 제1차 보정 그래프를 산출하는 제9 단계; 및 상기 단위범위 전체에 대해 상기 4 단계 내지 상기 제9 단계를 반복하는 제10 단계;를 포함한다.

Description

온도센서 보정방법{METHOD OF ADJUSTING A TEMPERATURE SENSOR}

본 발명(Disclosure)은, 온도센서 보정방법에 관한 것으로서, 구체적으로 보정 알고리즘이 단순하고, 각 단위범위 경계에서의 보정된 온도값이 연속성을 가질 수 있으며, 본 발명에 따르면, 보정대상 온도범위 전체의 측정오차 누적을 최소화함으로서, 측정가능 범위 전체의 측정 신뢰성을 향상시킬 수 있는 온도센서 보정방법에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

온도센서는 측정대상의 온도를 감지하고 이를 표시한다.

하지만 일반적인 온도센서는 측정 가능 범위 이내에서 사용되더라도 오차를 가진다. 또한, 측정 가능 범위 내의 온도에 따라서도, 나타나는 오차의 크기가 다를 수 있다.

최근에 사용되는 CMOS 온도센서와 같은 디지털 온도센서는 측정값을 디지털 정보로 생성할 수 있기 때문에, 오차를 보정할 수 있다.

온도센서의 보정방법에 있어서 가장 이상적인 방법으로는, 측정 가능 범위 전체에 대해, 최소 측정단위로 간격으로 측정한 후, 검교정된 표준 온도센서의 측정값을 1:1 대입한 테이블을 이용하는 것이다.

그러나, 최소 측정단위로 측정하면 보정 시간이 오래걸릴 수 있다.

뿐만 아니라, 측정 대상의 온도가 동일하더라도, 측정이 반복됨에 따라 온도센서의 측정값이 달라질 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 보정시간을 단축할 수 있으며, 동일한 온도를 반복 측정할 때 나타나는 측정오차에 대한 민감도를 낮출 수 있는 온도센서 보정방법이 필요하다.

1. 한국등록특허 제10-2029602호

본 발명(Disclosure)은, 측정가능 범위 전체적으로 측정오차를 최소화할 수 있는 온도센서 보정방법의 제공을 일 목적으로 한다.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 온도센서 보정방법은, 보정대상 온도범위에서 측정대상을 가열 또는 냉각하고, 표준 온도센서로 상기 측정대상의 온도를 측정하여 표준 온도값을 생성하고, 보정대상 온도센서로 상기 측정대상의 온도를 측정하여 측정 온도값을 생성하는 제1 단계; 상기 표준 온도값을 x값으로하고 상기 측정 온도값을 y값으로하는 좌표계에, 상기 표준 온도값과 상기 측정 온도값의 상관성 그래프 및, 상기 표준 온도값과 상기 측정 온도값의 상관계수가 1인 표준 그래프를 생성하는 제2 단계; 상기 x축을 적어도 두 개 이상의 단위범위로 분할하는 제3 단계; 분할된 제n 단위범위(단, n은 1 이상의 자연수)에서 상기 상관성 그래프의 시작점과 상기 표준 그래프의 시작점 사이의 y축 방향 차이값인 제n 절편보정값만큼 상기 상관성 그래프를 축 방향으로 이동시키는 제4 단계; 상기 제n 단위범위에서 상기 상관성 그래프 시작점과 최종점을 잇는 선분의 기울기로 상기 표준 그래프의 기울기를 나눈 제n 기울기보정값을 산출하는 제5 단계; 상기 제n 단위범위에 매칭하는 상기 상관성 그래프를 (상관성 그래프 + 제n 절편보정값) x 제n 기울기보정값으로 보정하여 제1차 보정 그래프를 산출하는 제6 단계; 상기 제n 단위범위에서 상기 제1차 보정 그래프의 최종점과, 상기 제n+1 단위범위에서 상기 상관성 그래프의 시작점 사이의 y축 방향 차이값인 제n+1 절편보정값만큼 상기 상관성 그래프를 축 방향으로 이동시키는 제7 단계; 상기 제n+1 단위범위에서 상기 제7 단계에서 제공되는 상기 상관성 그래프 시작점과 최종점을 잇는 선분의 기울기로 상기 표준 그래프의 기울기를 나눈 제n+1 기울기보정값을 산출하는 제8 단계; 상기 제n+1 단위범위에 매칭하는 상기 상관성 그래프를 (상관성 그래프 + 제n+1 절편보정값) x 제n+1 기울기보정값으로 보정하여 제1차 보정 그래프를 산출하는 제9 단계; 및 상기 단위범위 전체에 대해 상기 4 단계 내지 상기 제9 단계를 반복하는 제10 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 온도센서 보정방법은, 상기 제9 단계와 상기 제10 단계 사이에, 상기 제n 단위범위와 상기 제n+1 단위범위 각각에 대하여, 상기 제1차 보정 그래프와 상기 표준 그래프의 y축방향 차이값을 합산한 제n 오차 누적값 및 제n+1 오차 누적값을 산출하는 제9-1 단계; 및 상기 제n 오차 누적값과 상기 제n+1 오차 누적값합이 최소값을 가지도록 상기 제n 기울기보정값 및 상기 제n+1 기울기보정값을 조정하는 제9-2 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 온도센서 보정방법은, 상기 제10 단계 이후에, 상기 단위범위 전체에 대해 n의 내림차순에 따라 상기 제4 단계 내지 상기 제10 단계를 반복하는 제11 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 보정대상 온도범위를 복수의 단위범위로 분할하고 각각의 단위범위를 순차적으로 보정함으로써, 보정 알고리즘이 단순하고, 각 단위범위 경계에서의 보정된 온도값이 연속성을 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 보정대상 온도범위 전체의 측정오차 누적을 최소화 함으로서, 측정가능 범위 전체의 측정 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 온도센서 보정방법의 제1 실시형태를 설명하는 도면.
도 5 내지 도 11은 본 발명에 따른 온도센서 보정방법의 제2 실시형태를 설명하는 도면.

이하, 본 발명에 따른 온도센서 보정방법을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 온도센서 보정방법의 제1 실시형태를 설명하는 도면이다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법은, 보정대상 온도범위에서 측정대상을 가열 또는 냉각하고, 표준 온도센서로 측정대상의 온도를 측정하여 표준 온도값을 생성하고, 보정대상 온도센서로 측정대상의 온도를 측정하여 측정 온도값을 생성하는 제1 단계에서 시작한다.

다음으로 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제2 단계에서는 표준 온도값을 x값으로하고 측정 온도값을 y값으로하는 좌표계에, 표준 온도값과 측정 온도값의 상관성 그래프(Lm) 및, 표준 온도값과 측정 온도값의 상관계수가 1인 표준 그래프(Lf)를 생성한다.

상관계수가 1인 표준 그래프(Lf)는 표준 온도값과 측정 온도값이 동일한 경우로서, 보정대상 온도센서의 측정값이 이상적인 경우에 해당한다.

따라서 표준 그래프(Lf)에 상관성 그래프(Lm)을 일치시키는 과정에서 측정 온도값을 보정할 수 있는 보정 수식을 도출할 수 있다.

제3 단계에서는 x축을 적어도 두 개 이상의 단위범위(a1, a2)로 분할한다.

도 1에서 확인할 수 있듯이, 제1 단위범위(a1) 영역에서는, 측정 온도값이 표준 온도값보다 낮게 측정되었다.

또한 제2 단위범위(a2) 영역에서는, 상관성 그래프(Lm)의 시작점(mp2)은 표준 그래프의 시작점(fp2) 보다 작은 반면에, 상관성 그래프(Lm)의 최종점(mp3)은 표준 그래프의 시작점(fp3) 보다 크다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법의 제4 단계에서는, 분할된 제n 단위범위(단, n은 1 이상의 자연수)에서 상관성 그래프의 시작점과 표준 그래프의 시작점 사이의 y축 방향 차이값인 제n 절편보정값만큼 상관성 그래프를 축 방향으로 이동시킨다.

도 2에 n=1일 때 제1 절편보정값(dp1)을 도시하였다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법의 제5 단계에서는, 제n 단위범위에서 상관성 그래프 시작점과 최종점을 잇는 선분의 기울기(ms1)로 표준 그래프의 기울기(sf)를 나눈 제n 기울기보정값을 산출한다.

도 3에 따르면, 제1 단위범위에서 제1 기울기보정값은, sf/ms1이거나, s2/s1이다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법의 제6 단계에서는, 제n 단위범위에 매칭하는 상관성 그래프를 (상관성 그래프 + 제n 절편보정값) x 제n 기울기보정값으로 보정하여 제1차 보정 그래프를 산출한다.

도 3 내지 도 4를 참조하면 제1 단위범위에서 제1차 보정 그래프는 동일한 단위범위의 표준 그래프(Lf)와 같다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법의 제7 단계에서는, 분할된 제n 단위범위에서 제1차 보정 그래프의 최종점과, 제n+1 단위범위에서 상관성 그래프의 시작점 사이의 y축 방향 차이값인 제n+1 절편보정값만큼 상관성 그래프를 축 방향으로 이동시킨다.

도 3에 제2 절편보정값(dp2)를 도시하였다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법의 제8 단계에서는, 제n+1 단위범위에서 제7 단계에서 제공되는 상관성 그래프 시작점과 최종점을 잇는 선분의 기울기로 표준 그래프의 기울기를 나눈 제n+1 기울기보정값을 산출한다.

도 4에 따르면 제2 기울기 보정값은 sf/ms2로 산출될 수 있다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법의 제9 단계는, 제n+1 단위범위에 매칭하는 상관성 그래프를 (상관성 그래프 + 제n+1 절편보정값) x 제n+1 기울기보정값으로 보정하여 제n+1 단위범위에 대한 제1차 보정 그래프를 산출한다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법의 제10 단계는, 단위범위 전체에 대해 제4 단계 내지 제9 단계를 반복한다.

도 1 내지 도 4는 단위범위내의 측정 온도값은 시작점과 최종점을 잇는 직선상에 있음을 가정한 것이다.

그러나 일반적인 측정 온도값과 표중 온도값의 오차는 특정한 범위에서 선형으로 나타나지 않는다.

도 5 내지 도 11은 본 발명에 따른 온도센서 보정방법의 제2 실시형태를 설명하는 도면으로서, 본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법은 단위범위내 측정 온도값이 비선형적 특징을 가지는 상관성 그래프에 한 보정 방법이다.

또한 본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법은, 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명에 따른 온도센서 보정방법의 제1 실시형태의 단계를 모두 포함하고, 아래의 단계를 더 포함한다.

도 5 내지 도 9는 도 1 내지 도 4에 도시된 온도센서 보정방법의 제1 실시형태를 수행한 것을 도시하였다.

도 9를을 참조하면, 제1 단위범위에서의 제1차 보정 그래프와 표준 그래프의 오차는 제2 단위범위에서의 그것 보다 현저히 작다.

이렇게 되면 해당 보정대상 온도센서는, 제1 단위범위만 측정가능한 가용 범위에 해당된다.

본 발명에 따른 온도센서 보정방법의 제2 실시형태는 이러한 경우에 제2 단위범위에서도 오차를 줄임으로써, 제1, 2 단위범위를 모두 가용범위로 할 수 있는 것이다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법은, 제n 단위범위와 제n+1 단위범위 각각에 대하여, 제1회 온도 보정값으로 도시되는 제1차 보정 그래프와 표준 그래프의 y축방향 차이값을 합산한 제n 오차 누적값 및 제n+1 오차 누적값을 산출하는 제9-1 단계를 포함한다.

도 10에, 도 9에서 제1 오차 누적값(c1) 및 제2 오차 누적값(c2)를 추가적으로 도시하였다.

또한 본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법은, 제n 오차 누적값과 제n+1 오차 누적값합이 최소값을 가지도록 제n 기울기보정값 및 제n+1 기울기보정값을 조정하는 제9-2 단계를 더 포함한다.

도 11은, 도 10에서 제1 오차 누적값(c1)과 제2 오차 누적값이 최소값을 가지도록, 제1 기울기보정값과 제2 기울기보정값을 보정한 상태를 도시한 것이다.

이에 따라 제2 단위범위에서도 제1차 보정그래프와 표준 그래프의 오차가 현저히 감소함을 확인할 수 있다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법은, 단위범위 상호간에 발생한 오차를 피드백 시킴으로써, 전체 측정범위에서의 오차를 줄일 수 있다.

이는 측정범위 전체에서 균일한 오차를 갖도록한다.

본 실시형태에 따른 온도센서 보정방법은, 상술한 제10 단계 이후에, 단위범위 전체에 대해 n의 내림차순에 따라 제4 단계 내지 제10 단계를 반복하는 제11 단계를 더 포함한다.

도 1 내지 도 11은, 단위범위 전체중 n의 올림차순에 대응하는 단위범위 순서로 제n 절편보정값 및 제n 기울기보정값을 도출하였다.

이에 따르면 빠른 차순의 단위범위의 오차 누적값은 늦은 차순의 단위범위의 오차 누적값으로 분산되는 효과가 있다.

따라서, n의 내림차순 및 올림차순으로 제4 단계 내지 제7 단계를 번갈아 반복함으로써, 전체 단위범위, 즉 전체 보정대상 온도범위 전체의 오차 누적값을 최소화할 뿐만 아니라, 특정 단위범위의 오차 누적값을 다른 단위범위로 분산하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 보정대상 온도범위에서 측정대상을 가열 또는 냉각하고, 표준 온도센서로 상기 측정대상의 온도를 측정하여 표준 온도값을 생성하고, 보정대상 온도센서로 상기 측정대상의 온도를 측정하여 측정 온도값을 생성하는 제1 단계;
   상기 표준 온도값을 x값으로하고 상기 측정 온도값을 y값으로하는 좌표계에, 상기 표준 온도값과 상기 측정 온도값의 상관성 그래프 및, 상기 표준 온도값과 상기 측정 온도값의 상관계수가 1인 표준 그래프를 생성하는 제2 단계;
   상기 x축을 적어도 두 개 이상의 단위범위로 분할하는 제3 단계;
   분할된 제n 단위범위(단, n은 1 이상의 자연수)에서 상기 상관성 그래프의 시작점과 상기 표준 그래프의 시작점 사이의 y축 방향 차이값인 제n 절편보정값만큼 상기 상관성 그래프를 축 방향으로 이동시키는 제4 단계;
   상기 제n 단위범위에서 상기 상관성 그래프 시작점과 최종점을 잇는 선분의 기울기로 상기 표준 그래프의 기울기를 나눈 제n 기울기보정값을 산출하는 제5 단계;
   상기 제n 단위범위에 매칭하는 상기 상관성 그래프를 (상관성 그래프 + 제n 절편보정값) x 제n 기울기보정값으로 보정하여 제1차 보정 그래프를 산출하는 제6 단계;
   상기 제n 단위범위에서 상기 제1차 보정 그래프의 최종점과, 상기 제n+1 단위범위에서 상기 상관성 그래프의 시작점 사이의 y축 방향 차이값인 제n+1 절편보정값만큼 상기 상관성 그래프를 축 방향으로 이동시키는 제7 단계;
   상기 제n+1 단위범위에서 상기 제7 단계에서 제공되는 상기 상관성 그래프 시작점과 최종점을 잇는 선분의 기울기로 상기 표준 그래프의 기울기를 나눈 제n+1 기울기보정값을 산출하는 제8 단계;
   상기 제n+1 단위범위에 매칭하는 상기 상관성 그래프를 (상관성 그래프 + 제n+1 절편보정값) x 제n+1 기울기보정값으로 보정하여 제1차 보정 그래프를 산출하는 제9 단계; 및
   상기 단위범위 전체에 대해 상기 4 단계 내지 상기 제9 단계를 반복하는 제10 단계;를 포함하는 온도센서 보정방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제9 단계는,
   상기 제9 단계 및 상기 제10 단계 사이에 수행되고, 상기 제n 단위범위와 상기 제n+1 단위범위 각각에 대하여,
   상기 제1차 보정 그래프와 상기 표준 그래프의 y축방향 차이값을 합산한 제n 오차 누적값 및 제n+1 오차 누적값을 산출하는 제9-1 단계; 및
   상기 제n 오차 누적값과 상기 제n+1 오차 누적값합이 최소값을 가지도록 상기 제n 기울기보정값 및 상기 제n+1 기울기보정값을 조정하는 제9-2 단계;를 더 포함하는 온도센서 보정방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제10 단계 이후에,
   상기 단위범위 전체에 대해 n의 내림차순에 따라 상기 제4 단계 내지 상기 제10 단계를 반복하는 제11 단계;를 더 포함하는 온도센서 보정방법.

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