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고정밀 가속도 센서를 이용한 휴대용 진동 데이터 수집 시스템 개발
Development of a portable vibration data collection system using high precision acceleration sensors 원문보기

한국정보처리학회 2014년도 춘계학술발표대회, 2014 Apr. 22, 2014년, pp.252 - 255  

김수희 (호서대 컴퓨터공학과) ,  손석원 (호서대 모바일시스템공학과) ,  송원길 (RMS 테크놀러지) ,  이현준 (RMS 테크놀러지) ,  우경민 (호서대 컴퓨터공학과) ,  손홍성 (호서대 컴퓨터공학과) ,  안계홍 (호서대 컴퓨터공학과)

초록
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구조적인 한계로 인해 전통적인 진동 측정 시스템의 구축이 곤란할 경우나, 고가의 데이터 수집 시스템을 사용하기가 어려운 상황에 대비하여, 언제 어디서나 용이하게 진동 데이터를 측정하기 위해 휴대용 무선 측정 시스템을 개발한다. 이 연구를 통해 개발한 시스템을 기반으로 기능들을 업그레이드하면 철로 주변의 진동 환경 평가 등을 포함한 다양한 분야에 사용될 수 있으며, 근/원거리 진동 데이터 무선 모니터링 시스템의 개발에 적용될 수 있다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는, 언제 어디서나 용이하게 진동 데이터를 측정하기 위해 휴대용 무선 진동 데이터 수집 시스템을 개발하고자 한다. 이 시스템을 개발하기 위해 먼저 가속도 센서를 이용한 모바일 진동 데이터 수집 시스템을 설계하였으며[3], 이를 기반으로 진동 데이터 수집기를 개발하고, 무선으로 모바일 기기에 측정 데이터를 송신하여 이를 그래프로 변환하여 볼 수 있는 모바일 응용 애플리케이션을 개발한다.
  • 이 연구에서는 구조적인 한계로 인해 전통적인 진동 측정 시스템의 구축이 곤란할 경우나, 고가의 데이터 수집 시스템을 사용하기가 어려운 상황에 대비하여, 언제 어디서나 용이하게 진동 데이터를 측정하기 위해 휴대용 무선 진동 데이터 측정 시스템을 개발하였다. (그림 12)는 개발한 RH-DAQ와 모바일 응용프로그램의 실행 화면을 나타낸다.

가설 설정

  • ICP 센서를 통해 수집한 데이터는 데이터 수집 장치에서 센서가 측정한 신호에 해당하는 전압을 출력하게 되는데, 이를 측정하려는 실제 물리량으로 치환하는 작업이 필요하다. 각 센서마다 차이는 존재하지만 주기적인 신호에 대한 응답은 비례함을 가정한다. 본 연구에서는 정밀한 진동 가진기(exciter)를 통해 동일한 신호를 발생시키고 하나의 센서로부터 나온 신호를 pulse와, 개발한 휴대용 진동 데이터 수집 시스템에서 측정한 값을 각각 그래프로 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
진동이란 무엇인가? 진동이란 물체가 주기적으로 흔들려 움직이는 현상을 말하며, 힘의 크기, 주파수에 따라 다양한 현상을 보이게 된다. 진동의 주파수와 물체가 갖는 고유 진동수가 같아지면 공진 현상이 일어나게 되는데, 이로 인해 시스템이 파괴되거나 정밀제어가 어려운 상황이 생길 수 있다[1].
공진 현상은 어느 경우에 발생하는가? 진동이란 물체가 주기적으로 흔들려 움직이는 현상을 말하며, 힘의 크기, 주파수에 따라 다양한 현상을 보이게 된다. 진동의 주파수와 물체가 갖는 고유 진동수가 같아지면 공진 현상이 일어나게 되는데, 이로 인해 시스템이 파괴되거나 정밀제어가 어려운 상황이 생길 수 있다[1]. 예를 들어, 1973년에 완공된 미국 타코마 해협의 초대형 현수교는 진동 설계를 고려하지 않음으로 인해 바람으로 인한 붕괴 현상을 초래했으며, 우리나라에서도 2011년 테크노마트 피트니스센터의 집단 뜀뛰기로 인한 공진현상으로 건물이 심하게 흔들린 바 있다.
통신 프로토콜을 구성하는 LRC의 사용 목적은 무엇인가? 본 시스템에서 사용하는 통신 프로토콜의 구조는 STX, DATA, LRC, ETX로 이루어져 있다. 패킷의 시작을 명시하는 STX, 패킷의 끝을 알리기 위한 ETX, 데이터의 에러 검출을 위해 LRC를 사용한다. 패킷의 크기는 수신부에서 패킷의 저장시의 안전성과 프로세서의 어드레싱 특성을 고려하여 2의 배수로 고정하였으며 LRC의 크기도 에러 검출 능력 향상을 위해 16비트로 고정하였다.
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