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스마트 폰을 이용한 전기신호 측정기 개발에 관한 연구
A Study on the Development of Electric Signal Measuring Device Using a Smart Phone 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.17 no.11, 2017년, pp.9 - 17  

손영달 ((주)에스이지) ,  은창수 (충남대학교)

초록
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본 논문에서는 산업 현장에서 전기 신호 측정을 위해 사용되는 디지털 멀티미터를 스마트 폰의 배터리와 디스플레이를 이용하여 개발할 수 있는 방법을 제안한다. 기존 스마트 폰과 연동되는 멀티미터는 대부분 블루투스로 연결되어 배터리 사용에 대한 불편함과 측정 정확도가 낮다는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위하여 스마트 폰의 전원을 공유하여 사용할 수 있는 USB OTG 방식으로 전원 공급과 데이터 전송이 동시에 가능한 스마트 멀티미터를 개발하였으며 저항과 직류 전압, 전류, 교류 전압과 전류를 측정할 수 있는 회로를 개발하였고 측정 데이터를 표시하고 측정하고자 하는 전기신호의 종류를 선택할 수 있는 버튼을 가진 안드로이드 앱을 개발하였으며 제작한 시스템이 정상적으로 동작하는지 공인시험기관의 시험을 통해 현재 판매중인 디지털 멀티미터와 동등 이상의 성능임을 검증하였다. 본 연구 결과를 통해 기존 계측기와 비교하여 동등 이상의 성능을 가지면서 별도의 전원이나 디스플레이가 필요 없는 스마트 계측기의 제작이 가능하다는 것을 확인하였고 향후 다양한 스마트 계측기 개발에 참고가 될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a method to develop a multimeter which is used for measuring electric signals in industrial field by using battery and display of smart phone. Most of the multimeters that are linked to existing smartphones are connected to Bluetooth, which is inconvenient for battery use a...

주제어

#사물인터넷   #전기신호측정   #멀티미터  

표/그림 (23)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 스마트 폰 USB-OTG 기능을 사용하여 무전원 전기신호 측정 단말기와 안드로이드 앱을 설계하여 스마트 계측기 개발에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구의 목적은 일반인들이 사용하기 어려운 고가의 계측기를 스마트 폰을 이용하여 일반인들도 쉽고 편리하게 또한 저렴한 가격에 사용할 수 있도록 하는데 있다.
  • 본 연구에서는 스마트 폰 USB-OTG 를 사용하여 디지털 멀티미터의 저항, 직류 전압과 전류, 교류 전압과 전류를 측정할 수 있는 기능을 구현하고자 한다.
  • 셋째, 스마트폰으로 계측기를 제어하고 측정값을 표시해주기 위한 앱의 제작이다. 본 연구에서는 안드로이드 기반 앱을 제작하여 측정하고자 하는 전기신호를 선택하고 측정값을 전송받아 표시하는 기능을 가지는 앱을 제작하였다.
  • 본 논문에서는 스마트 폰 USB-OTG 기능을 사용하여 무전원 전기신호 측정 단말기와 안드로이드 앱을 설계하여 스마트 계측기 개발에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구의 목적은 일반인들이 사용하기 어려운 고가의 계측기를 스마트 폰을 이용하여 일반인들도 쉽고 편리하게 또한 저렴한 가격에 사용할 수 있도록 하는데 있다. 스마트 계측기의 종류로는 최근 아두이노와 같은 오픈 하드웨어들이 전 세계적으로 확산되고 있어 전자회로 시험에 필수 계측기인 디지털 멀티미터로 선정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
디지털 멀티미터의 구성은 무엇인가? 디지털 멀티미터는 전기, 전자 회로 시험을 위해 반드시 필요한 계측기로서 측정할 전기신호를 선택하기 위한 로터리 스위치와 높은 입력 전압과 전류 값을 감쇄시켜 주기 위한 감쇄기, 아날로그 측정값을 디지털 값으로 변환해주기 위한 A/D 컨버터와 측정값 처리를 위한 마이크로프로세서와 측정값 표시를 위한 디스플레이로 구성된다. 본 연구에서는 디지털 멀티미터의 측정 하드웨어 구성을 위하여 HYCON 사의 Analog Front End 칩셋인 HY3131을 사용하였다.
스마트 계측기의 장점은 무엇인가? 이러한 스마트 계측기들은 스마트 폰의 디스플레이와 메모리, 통신 모듈을 사용하기 때문에 사용의 편리성과 확장성, 가격이 저렴하다는 장점이 있지만 전기 신호 측정 회로와 블루투스 통신 모듈에 전원을 공급하기 위한 배터리가 포함되어야 한다. 배터리가 포함된 계측기는 주기적으로 배터리를 충전하거나 교환 하여야 하므로 사용에 불편을 주고 있다.
스마트 계측기를 개발하기 위한 3가지 개발요소는 무엇인가? 첫째, 측정하고자 하는 대상의 특성을 정량화할 수 있는 노이즈 제거를 포함한 센서 회로와 A/D 컨버터, 마이크로프로세서와 같은 하드웨어 설계이며 본 연구에서는 전기회로 측정을 위한 전용 소자인 HY3131을 사용하였으며 별도의 노이즈 제거와 감쇄를 위한 회로, 측정 종류를 설정하기 위한 스위칭 회로들을 설계하였다. 둘째, 개발한 계측기의 측정값은 표준 값과 차이가 있으므로 이를 보정해주기 위한 캘리브레이션을 수행하여야 한다. 본 연구에서는 저항, 전압, 전류 측정을 위하여 각각의 측정 종류마다 표준 전압과 저항을 사용하여 캘리브레이션을 수행하여 Offset과 Gain 값을 산출하여 측정값에 반영하여 최종 결과 값을 출력하도록 하였다. 셋째, 스마트폰으로 계측기를 제어하고 측정값을 표시해주기 위한 앱의 제작이다. 본 연구에서는 안드로이드 기반 앱을 제작하여 측정하고자 하는 전기신호를 선택하고 측정값을 전송받아 표시하는 기능을 가지는 앱을 제작하였다.
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참고문헌 (10)

  1. NICE평가정보, "2014년 계측기기산업 경쟁력 조사," 2014년 산업경쟁력조사, pp.19-21, 2014. 

  2. USB-IF, "On-The-Go Supplement to the USB 2.0 Specification," Revision1.0, 2001. 

  3. D. D. Patil and S. K. Bhise, "Smart Digital Oscilloscope using Bluetooth and Android," IARJSET, Vol.4, Special Issue.2, pp.1-2, 2017. 

  4. Martin Rowe, "Former Agilent engineers developing a wireless oscilloscope," EDN NETWORK, 2016. 

  5. Shivaraman llango, "An Android Phone Thermometer for biomedical temperature Measurement," International Journal of Scientific & Engineering Research, Vol.4, Issue.12, 2013. 

  6. http://www.pcsensor.com/android-thermometer/temperotg.html. 

  7. https://vsagar.org/how-digital-multimeterworks/ 

  8. HY3130/HY3131 Datasheet, HYCON Technology Corp. 

  9. H. M. D. B. Seneviratne and K. N. Abhayasinghe, "Bluetooth Embedded Portable Oscilloscope," SAITM Research Symposium on Eneineering Advancements, pp.103-105, 2003. 

  10. 권오훈, "제어 계측 기술의 향후 10년을 주도할 새로운 패러다임," 제2월호, 계장기술, 2012. 

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