KR19990054189A - Azimuth detector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음탐기의 방위감지부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방위센서와 인터페이스 회로를 부가하여 선박의 이동방향과 크기, 그리고 해수의 방향과 크기에 따른 음향탐지장치의 상태를 정확히 진단할 수 있는 음향센서부에 관한 것이다.The present invention relates to an orientation detector of a sound detector, and more specifically, by adding an orientation sensor and an interface circuit, it is possible to accurately diagnose a state of an acoustic detector according to the direction and magnitude of a ship and the direction and magnitude of a seawater. It relates to an acoustic sensor unit.
본 발명은, 방위감지센서와, 정전류 구동부와, 그레이 코드 변환기와, D/A 변환기를 포함하여 구성되는 음탐기의 방위센서부에 있어서, 상기 D/A 변환기의 차동출력을 입력으로 하는 제 1 연산증폭기와; 상기 제 1 연산증폭기의 출력에 연결되어 출력전류를 감지하는 전류감지용 저항기와; 상기 전류감지용 저항기를 통한 출력측에, 저항기를 통하여 그 정단자(+)에 전압입력을 가지며, 그 부단자(-)와 그 출력측에 상기 저항기과 같은 값의 저항기가 연결되어 버퍼증폭을 달성하는 제 2 연산증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방위센서부의 회로구조를 제공함으로서, 본 발명은, 음탐기의 방위를 수치상으로 인식하도록 하여 음향 탐지장치의 상태를 정확히 진단하게 함으로서, 음향센서로부터 감지되는 목표물의 정보를 해석하고 계산하는데 필요한 데이터를 확보할 수 있게 한다.The present invention is directed to a first sensor having a differential output of the D / A converter as an input in an azimuth sensor unit of a sound detector including an orientation sensor, a constant current driver, a gray code converter, and a D / A converter. An operational amplifier; A current sensing resistor connected to an output of the first operational amplifier to sense an output current; On the output side through the current-sensing resistor, through the resistor having a voltage input to the positive terminal (+), the negative terminal (-) and a resistor of the same value as the resistor is connected to the output side to achieve a buffer amplification By providing a circuit structure of the azimuth sensor unit, characterized in that it comprises a two operational amplifier, the present invention, by detecting the orientation of the sound detector in numerical value to accurately diagnose the state of the sound detection device, by detecting from the acoustic sensor Ensure that you have the data necessary to interpret and calculate the information on your targets.
Description
본 발명은 음탐기의 방위감지부에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방위센서와 인터페이스 회로를 부가하여 선박의 이동방향과 크기, 그리고 해수의 방향과 크기에 따른 음향탐지장치의 상태를 정확히 진단할 수 있는 음향센서부에 관한 것이다.The present invention relates to an orientation detector of a sound detector, and more specifically, by adding an orientation sensor and an interface circuit, it is possible to accurately diagnose the state of an acoustic detector according to the direction and magnitude of a ship and the direction and magnitude of a seawater. It relates to an acoustic sensor unit.
일반적으로 수중의 음향 신호를 감지하여 음향원의 정확한 위치 등을 탐지하기 위한 음탐기에 있어서, 수중의 음파를 감지하는 방식은 음향에너지를 방사하여 그 음향에너지가 물체로부터 반사되는 것을 수신하는 능동 소나(Sonar)방식과, 다른 음원으로부터 방사하는 음향에너지만을 수신하는 수동 소나방식이 있다.In general, a sound detector for detecting an acoustic signal in the water to detect the exact position of a sound source, etc., is a method for detecting the sound waves in the water by an active sonar that emits acoustic energy and receives the reflected sound energy from an object ( Sonar) and passive sonar receive only acoustic energy emitted from other sound sources.
도 1은 일반적인 음탐기를 개략적으로 나타낸 블럭회로도이다. 이 음탐기 시스템은, 수중의 음향 신호를 감지하고 이를 전기적 아날로그 신호로 변환하고 이를 다시 디지털 신호로 변환한 후 다중화하여 전송하기 위한 음향센서부(10)와; 상기 음향센서부(10)를 함상(40)에 연결하기 위한 예인케이블(30)과; 상기 예인케이블(30)에 의해 상기 음향센서부(10)와 연결되는 함상(40)을 포함하여 구성된다.1 is a block circuit diagram schematically showing a general sound detector. The sound detector system includes: an acoustic sensor unit 10 for detecting an underwater sound signal, converting it into an electrical analog signal, converting it back into a digital signal, and then multiplexing and transmitting the same; A towing cable 30 for connecting the acoustic sensor unit 10 to the ship 40; It is configured to include a ship (40) connected to the acoustic sensor unit 10 by the towing cable (30).
또한 상기 함상(40)은 음향센서부(10)로부터 전송된 먹스신호를 처리하는 데이터 수신장치(42)와, 상기 데이터 수신장치(42)로부터 수신된 전기신호 데이터를 분류, 검색, 처리하여 음향신호를 복원하는 자료처리부(44)로 구성되는 한편, 상기 음향센서부(10)를 제어하고 전원을 공급하는 제어신호 및 전원공급부(46)를 포함하여 구성된다.In addition, the ship 40 is classified into a data receiver 42 for processing a mux signal transmitted from the acoustic sensor unit 10, and the electrical signal data received from the data receiver 42, the sound by It is composed of a data processor 44 for restoring a signal, and comprises a control signal and a power supply 46 for controlling and supplying power to the acoustic sensor unit 10.
수중에서 발생하는 음향은 해수 입자의 기계적인 소밀 작용에 의해 주변으로 전파된다. 이러한 음향진동은 주파수의 제곱과 진폭과의 곱에 정비례하는 크기로 수중청음기(12)에 도달되어 체적변화를 일으키고, 수중청음기(12)는 상기 체적변화에 반응하여 그 음파와 동형인 전기파형에 해당하는 전기적 신호를 발생한다. 이러한 전기신호는 잡음제거를 위한 차동증폭기(14)를 거쳐 먹스부(16)에 입력된다.Sound generated in the water is propagated to the surroundings by the mechanical tight action of seawater particles. The acoustic vibration reaches the hydrophone 12 in a magnitude proportional to the product of the square of the frequency and the amplitude, causing the volume change, and the hydrophone 12 responds to the volume change in response to an electric wave that is homogeneous with the sound wave. Generates the corresponding electrical signal. The electrical signal is input to the mux unit 16 via a differential amplifier 14 for noise reduction.
먹스부(16)에 입력된 신호는 순차적으로 멀티플렉싱되어진 후 샘플링 및 양자화 과정을 거쳐 디지털 신호화된 후, 진동격리모듈(미도시)을 거쳐 예인케이블(30)을 통하여 함상(40)으로 전송한다. 이때의 전송신호는 전류의 변화 또는 전압의 변화형태로 표현될 수 있으나, 예인케이블(30)은 수킬로미터에 이르는 장거리이므로, 전류형태로 변환하여 전송하는 것이 일반적이다.The signal input to the mux unit 16 is sequentially multiplexed, and then digitally signaled through a sampling and quantization process, and then transmitted to the ship 40 through a towing cable 30 through a vibration isolation module (not shown). . In this case, the transmission signal may be expressed in the form of a change in current or a change in voltage. However, since the towing cable 30 is a long distance of several kilometers, it is generally converted into a current form and transmitted.
그러나 상기와 같이 수중에 놓여진 음향 모듈은 해수의 흐름, 선박의 이동 등에 의해 방위의 상태가 달라진다. 이러한 방위상태에 따라 음향모듈의 감지능력의 차이가 생기므로 이를 인식하여 보완할 필요가 있다.However, in the acoustic module placed in the water as described above, the orientation of the orientation is changed by the flow of sea water, the movement of the ship. Since the detection capability of the acoustic module is different according to the orientation state, it needs to be recognized and compensated for.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 방위센서와 인터페이스 회로를 부가한 방위센서부를 제공하여 선박의 이동방향과 크기, 그리고 해수의 방향과 크기에 따른 음향탐지장치의 상태를 정확히 진단할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an orientation sensor unit with an orientation sensor and an interface circuit to detect the sound according to the direction and size of the ship and the direction and size of the sea water An object of the present invention is to provide an apparatus for accurately diagnosing a state of an apparatus.
도 1은 일반적인 음탐기의 회로구성을 개략적으로 나타낸 블럭회로도,1 is a block circuit diagram schematically showing a circuit configuration of a general sound detector;
도 2는 본 발명이 적용되는 음탐기의 음향센서부의 외관을 개략적으로 나타낸 구성도,2 is a schematic view showing the appearance of an acoustic sensor unit of a sound detector to which the present invention is applied;
도 3은 본 발명에 따라 구성한 방위센서부의 회로구성을 보인 블럭회로도이다.3 is a block circuit diagram showing a circuit configuration of the orientation sensor unit constructed in accordance with the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
10 ; 음향센서부 30 ; 예인케이블10; Acoustic sensor unit 30; Towing cable
40 ; 함상 51 ; 꼬리로프 조립체40; Ship 51; Tail rope assembly
52 ; 비음향모듈 53 ; 음향모듈52; Non acoustic modules 53; Sound module
54 ; 신호전송모듈 55 ; 진동차단모듈54; Signal transmission module 55; Vibration Blocking Module
510 ; 그레이 코드 변환기 520 ; D/A 변환기510; Gray code converter 520; D / A Converter
530 ; 방위감지센서 540 ; 정전류 구동부530; Orientation sensor 540; Constant current driver
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 방위감지센서와, 정전류 구동부와, 그레이 코드 변환기와, D/A 변환기를 포함하여 구성되는 음탐기의 방위센서부에 있어서, 상기 D/A 변환기의 차동출력을 입력으로 하는 제 1 연산증폭기와; 상기 제 1 연산증폭기의 출력에 연결되어 출력전류를 감지하는 전류감지용 저항기와; 상기 전류감지용 저항기를 통한 출력측에, 저항기를 통하여 그 정단자(+)에 전압입력을 가지며, 그 부단자(-)와 그 출력측에 상기 저항기과 같은 값의 저항기가 연결되어 버퍼증폭을 달성하는 제 2 연산증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방위센서부의 회로구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a differential output of the D / A converter in the azimuth sensor unit of the sound detector including an orientation sensor, a constant current driver, a gray code converter, and a D / A converter. A first operational amplifier configured as an input; A current sensing resistor connected to an output of the first operational amplifier to sense an output current; On the output side through the current-sensing resistor, through the resistor having a voltage input to the positive terminal (+), the negative terminal (-) and a resistor of the same value as the resistor is connected to the output side to achieve a buffer amplification It provides a circuit structure of the orientation sensor unit comprising a two operational amplifier.
이때, 상기 구성에 추가하여, 제 1 연산증폭기의 출력과 전류감지용 저항기 사이에 연결된 저항기와, 상기 전류감지용 저항기의 후단과 상기 제 2 연산증폭기의 정단자(+)에 연결된 저항기로 구성되어, 외부에서 유입되는 서지전압으로부터 상기 제 2 연산증폭기를 보호하는 것을 특징으로 하는 구성도 바람직하다.In this case, in addition to the above configuration, it is composed of a resistor connected between the output of the first operational amplifier and the current sensing resistor, a resistor connected to the rear end of the current sensing resistor and the positive terminal (+) of the second operational amplifier The second operational amplifier may be protected from surge voltage flowing from the outside.
또한 본 발명의 일 실시예로서, 상기 제 1 연산증폭기의 출력과 그 부단자(-)에 연결된 커패시터; 상기 제 2 연산증폭기의 출력과 그 부단자(-)에 연결된 커패시터로서, 아날로그 신호로 입력되는 스위칭 작용에 대한 동작을 안정화시키도록 구성하는 것도 가능하다.In addition, an embodiment of the present invention, a capacitor connected to the output of the first operational amplifier and its negative terminal (-); A capacitor connected to the output of the second operational amplifier and its negative terminal (−) may be configured to stabilize an operation of a switching action input as an analog signal.
이와 같은 방위센서부를 통하여, 음향탐지 장치의 방위를 수치상으로 인식할 수 있는 장치가 구현된다.Through the orientation sensor unit as described above, a device capable of numerically recognizing the orientation of the sound detection device is implemented.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명이 적용되는 음탐기의 음향센서부의 외관을 개략적으로 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the appearance of the acoustic sensor unit of the sound detector to which the present invention is applied.
음향센서부는 꼬리로프조립체(51), 비음향모듈(52), 음향모듈(53), 신호전송모듈(54), 진동차단모듈(55), 그리고 예인케이블(30)을 포함하여 구성된다.The acoustic sensor unit includes a tail rope assembly 51, a non-acoustic module 52, an acoustic module 53, a signal transmission module 54, a vibration blocking module 55, and a towing cable 30.
음향센서부는 폴리우레탄 튜브내에 일정한 간격으로 수중청음기를 배열하고 사용 주파수 대역에 따라 이를 몇개씩 그룹핑(Grouping)하여 사용하며, 수중에서 예인함에 따른 강한 인장력을 견딜수 있어야 하고, 중성부력 유지 및 예인시 발생되는 소음을 억제할 수 있어야 한다.The acoustic sensor unit arranges the hydrophones at regular intervals in the polyurethane tube and uses them by grouping them several times according to the frequency band used, and must be able to withstand the strong tensile force due to towing in the water, and maintain the neutral buoyancy and occur when towing It should be possible to suppress the noise.
음향모듈의 외부호스는 케블라로 내심이 되어있는 폴리우레탄 호스를 사용하며, 예인시 발생하는 인장력을 견디기 위해서 내부에 인장멤버(Steel strength member)를 갖는 지지구조를 갖는다.The external hose of the acoustic module uses a polyurethane hose that is internally made of Kevlar, and has a support structure having a tensile strength member inside to withstand the tensile force generated during towing.
꼬리로프조립체(51)와 진동차단모듈(55)은 음향센서부의 주위에 발생되는 진동과 예인시의 진동을 감쇠시켜 오신호 포착 등을 방지하기 위한 것이다.The tail rope assembly 51 and the vibration blocking module 55 attenuate vibration generated at the periphery of the acoustic sensor unit and vibration at the time of towing, thereby preventing false signal capture.
비음향모듈(52)은 방위(Heading), 깊이(Depth), 온도(Temperature) 등의 보조신호를 감지하여 전송하기 위한 것이다. 이러한 보조신호는 음향신호와 더불어 신호다중화방법이 적용되어 함상으로 전송된다.The non-acoustic module 52 is for sensing and transmitting auxiliary signals such as heading, depth, temperature, and the like. The auxiliary signal is transmitted to the ship by applying a signal multiplexing method together with the acoustic signal.
도 3은 본 발명에 따라 구성한 방위감지부의 회로구성을 보이는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an orientation sensing unit constructed in accordance with the present invention.
본 발명에 따른 방위감지부 회로는 두개의 연산증폭기(U1, U2)와, D/A 변환기(520)와, 그레이 코드 변환기(510)와, 정전류 구동부(540)와, 방위감지센서(530)를 포함하여 구성된다.According to the present invention, the azimuth detector circuit includes two operational amplifiers U1 and U2, a D / A converter 520, a gray code converter 510, a constant current driver 540, and an azimuth sensor 530. It is configured to include.
방위감지센서(530)는 마그네틱 및 광학타입의 센서를 사용하여 구성한다. 이 센서는 방위값에 따라, 360도의 방위를 1024로 나눈 값(약 0.35도)을 10비트의 디지탈 신호를 출력한다. 방위감지센서(530)의 헤딩값은 쿼드런트(quadrant) 마다 256값씩 증가하는 그레이 코드로서 그 헤딩값을 출력한다.The orientation sensor 530 is configured using a magnetic and optical type of sensor. The sensor outputs a 10-bit digital signal obtained by dividing the 360 degree azimuth by 1024 (about 0.35 degrees) according to the azimuth value. The heading value of the orientation detection sensor 530 is a gray code that increases by 256 values for each quadrant and outputs the heading value.
정전류 구동부(540)는 두개의 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하여 구성된다. 동작전원(Vcc)과 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 사이에 연결된 저항기(R9)와, 두개의 다이오드(D1, D2)에 의하여, 방위감지센서(530)에는 일정한 전류가 흐르게 된다. 이러한 정전류는 방위감지센서(530)의 그레이 코드값에 의하여 변조되고, 이는 저항기(R10) 의 전압레벨 변화로 감지되어, 그레이 코드 변환기(510)에 입력된다.The constant current driver 540 includes two transistors Q1 and Q2. The resistor R9 connected between the operating power source Vcc and the collector of the transistor Q1 and the two diodes D1 and D2 allow a constant current to flow through the orientation sensor 530. This constant current is modulated by the gray code value of the azimuth sensor 530, which is detected as a change in the voltage level of the resistor R10 and input to the gray code converter 510.
그레이 코드 변환기(510)는 방위감지값을 2진코드로 변환하여 D/A 변환기(520)에 출력하고, D/A 변환기(520)는 2진 코드값을 0V 에서 5V 사이의 전압값으로 변환하여 출력한다.The gray code converter 510 converts the azimuth detection value into a binary code and outputs it to the D / A converter 520. The D / A converter 520 converts the binary code value into a voltage value between 0V and 5V. To print.
본 발명의 방위감지부 회로는 정전류 구동부(540)와 방위감지센서(530)로부터 감지되어 D/A 변환기(520)를 통해 출력되는 전압형태의 방위감지신호를 전류형태로 변환하여 출력한다. 이때, 출력되는 전류의 변화폭은 연산증폭기의 출력전류를 고려할 때, 최대값을 ±15㎃로 정하는 것이 바람직하다.The azimuth detection unit circuit of the present invention converts the azimuth detection signal in a voltage form detected by the constant current driver 540 and the azimuth detection sensor 530 and output through the D / A converter 520 to output a current form. At this time, it is preferable to set the maximum value to ± 15 mA when the variation width of the output current is considered in consideration of the output current of the operational amplifier.
한편, 연산증폭기에는 동작전압(Vcc)으로서, ±15V의 전압이 인가된다. 따라서, 전류 변환비율은 다음과 같다.On the other hand, a voltage of ± 15 V is applied to the operational amplifier as the operating voltage Vcc. Therefore, the current conversion ratio is as follows.
전류/전압 변환비 = 15㎃ : 5V 차동Current / Voltage Conversion Ratio = 15㎃: 5V Differential
도 3의 회로에서 각각의 저항의 기능에 대해 설명한다. 저항기(R1, R2, R3, R4)는 차동증폭기의 기능수행, 저항기(R5)는 출력전류 감지용, 저항기(R6, R7)은 외부에서 유입될 가능성이 있는 서지전압에서 연산증폭기(U2)를 보호하기 위한 것이다. 또한, 저항기(R8)는 출력 케이블에 의한 용량성 부하에서 연산증폭기(U1)가 안정하게 작동할 수 있게 하기 위한 것이다.The function of each resistor in the circuit of FIG. 3 will be described. The resistors R1, R2, R3, and R4 perform the function of the differential amplifiers, the resistor R5 is used to detect the output current, and the resistors R6 and R7 are connected to the operational amplifier U2 at surge voltages that may be introduced from the outside. It is to protect. In addition, the resistor R8 is for enabling the operational amplifier U1 to operate stably at the capacitive load by the output cable.
한편, 커패시터(C1)는 연산증폭기(U1)의 안정화를 위한 커패시터이다. 이는 연산증폭기(U1)의 입력단은 아날로그 신호에 의하여 스위칭되는 회로이므로, 동작파형의 순간변화에 대하여 이를 안정화시키는 것이 필요하다.Meanwhile, the capacitor C1 is a capacitor for stabilizing the operational amplifier U1. Since the input terminal of the operational amplifier U1 is a circuit switched by an analog signal, it is necessary to stabilize it against an instantaneous change in an operating waveform.
여기서, 저항기(R3)/저항기(R1) = 저항기(R4)/저항기(R2)를 G라 하고, 출력전류를 I라 하고, 입력전압을 V라 하면,Here, when the resistor R3 / resistor R1 = resistor R4 / resistor R2 is G, the output current is I, and the input voltage is V,
I = -(G/R5)×V ==> G = -I × R5/VI =-(G / R5) × V ==> G = -I × R5 / V
이때, I = 15㎃, V = 15V, R5 = 100Ω을 대입하면, G = 10를 얻는다.At this time, G = 10 is obtained by substituting I = 15 ms, V = 15 V, and R5 = 100 ms.
따라서,therefore,
R3 = R4 = 1㏀ 인 경우, R1 = R2 = 10㏀이 되어야 한다.If R3 = R4 = 1 ms, R1 = R2 = 10 ms.
이때, 연산증폭기(U1, U2)는 저 오프세트, 저잡음, 고속 특성 외에 전류 출력이 15㎃이상 되는 것을 사용하여야 한다.In this case, the operational amplifiers U1 and U2 should use a current output of 15 mA or more in addition to low offset, low noise, and high speed characteristics.
한편, 본 발명에 따라 전류형태로 변환된 방위신호는 그 후단의 비음향모듈을 거쳐 음향센서부에서 다중화되어 함상에 전송된다.On the other hand, according to the present invention, the azimuth signal converted into the current form is multiplexed by the acoustic sensor unit through the non-acoustic module of the rear stage and transmitted to the ship.
이상 설명에서 알 수 있는 바와같이 본 발명은, 음탐기의 방위를 수치상으로 인식하도록 하여 음향 탐지장치의 상태를 정확히 진단하게 함으로서, 음향센서로부터 감지되는 목표물의 정보를 해석하고 계산하는데 필요한 데이터를 확보할 수 있게 한다.As can be seen from the above description, the present invention enables the numerical recognition of the orientation of the sound detector to accurately diagnose the state of the sound detection device, thereby securing data necessary for analyzing and calculating the information of the target detected by the sound sensor. To do it.
본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, it will be appreciated that the invention can be modified and modified in various ways without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. Those skilled in the art will readily know.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970073977A KR19990054189A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Azimuth detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970073977A KR19990054189A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Azimuth detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990054189A true KR19990054189A (en) | 1999-07-15 |
Family
ID=66098908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970073977A KR19990054189A (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Azimuth detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990054189A (en) |
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1997
- 1997-12-26 KR KR1019970073977A patent/KR19990054189A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990054191A (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-15 | 전주범 | Rotation Detection Unit of Sonar Detection System |
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Legal Events
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