TEDS

센서를 측정 시스템에 연결할 때에는, 소프트웨어가 센서 데이터를 올바르게 사용하고 스케일링할 수 있도록 측정 범위, 감도, 스케일 계수와 같은 중요한 센서 파라미터를 사용자가 직접 입력해야 합니다.

기존 방식에서는 센서의 제조사와 모델명을 확인한 뒤, 해당 데이터시트에서 필요한 정보를 찾아 입력하는 과정을 거쳤습니다.

이러한 설정 과정을 자동화하기 위해 TEDS(Transducer Electronic Data Sheet) 스마트 센서를 사용할 수 있습니다.

TEDS 센서에는 측정을 수행하는 데 필요한 모든 정보가 포함되어 있으며,

TEDS 호환 계측 장비와 소프트웨어는 이 데이터를 읽어 취득 설정을 자동으로 구성하고 스케일 계수를 적용할 수 있습니다.

TEDS는 다음 두 가지 방식 중 하나로 센서에 적용됩니다.

1. TEDS가 센서 자체 또는 케이블 내부의 임베디드 메모리(일반적으로 EEPROM)에 저장되는 방식입니다.

2. 가상 TEDS(Virtual TEDS) 형태로, 인터넷에서 다운로드할 수 있는 별도의 파일로 존재할 수 있습니다. 가상 TEDS는 센서에 임베디드 메모리나 EEPROM을 사용할 수 없는 기존(레거시) 센서의 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 또한, 센서의 사용 환경상 EEPROM과 같은 전자 부품을 센서에 포함시킬 수 없는 응용 분야에서도 가상 TEDS는 유용합니다.

IEEE 1451.4 표준은 다양한 센서 유형에 대해 TEDS 정보를 인코딩하는 방법을 정의합니다.

최소한 IEEE 1451.4 TEDS에는 해당 트랜스듀서의 제조사, 모델 번호, 시리얼 번호가 포함됩니다.

일반적으로 TEDS에는 이 외에도 측정 범위, 감도, 온도 계수, 전기적 인터페이스와 같은 센서 또는 액추에이터의 중요한 특성이 함께 기술됩니다. 표 1에는 로드셀(load cell)의 TEDS 예시가 제시되어 있습니다.

표 1

다양한 종류의 센서를 최소한의 메모리 사용으로 지원하기 위해,

IEEE 1451.4 표준은 센서 유형별로 특정 속성을 정의한 템플릿(template)을 사용합니다.

전하 증폭기부터 서미스터에 이르기까지, 각 센서 유형마다 고유한 템플릿이 정의되어 있습니다. 이러한 16개의 표준 템플릿 외에도, 센서는 다음 세 가지 중 하나의 보정(calibration) 템플릿을 가질 수 있습니다.

보정 테이블(calibration table)
보정 곡선(다항식, polynomial)
주파수 응답 테이블(frequency response table)

측정 정확도를 높이기 위해, TEDS 호환 하드웨어와 소프트웨어는 센서의 보정 룩업 테이블 또는 곡선 피팅 테이블을 활용해 센서 특성을 보다 정밀하게 반영할 수 있습니다. 제조사와 사전 협의가 이루어진 경우, 최대 128개의 보정 포인트 또는 구간별 다차 다항식(segmented multiorder polynomial)의 계수를 저장할 수 있습니다.

측정 하드웨어와의 연결

IEEE 1451.4 표준은 두 가지 유형의 혼합 모드(mixed-mode) 인터페이스를 정의합니다.

Class 1: 2선식(two-wire)
Class 2: 다선식(multiwire)

그림 1에 나타난 Class 1 2선식 인터페이스는 가속도계와 같이 정전류로 구동되는 트랜스듀서에 사용됩니다.

Class 1 트랜스듀서에는 다이오드 또는 아날로그 스위치가 포함되어 있어, 하나의 와이어 쌍에서 아날로그 신호와 디지털 TEDS 정보를 다중화(multiplexing)할 수 있습니다.

그림 1

Class 2 인터페이스는 혼합 모드 인터페이스에서 아날로그 신호와 디지털 신호를 각각 별도의 연결로 분리하여 사용합니다.

이 방식에서는 센서의 아날로그 입·출력(I/O)은 변경하지 않고 그대로 유지하며, 디지털 TEDS 회로를 병렬로 추가합니다.

이러한 구조를 통해, 열전대, RTD, 서미스터, 브리지 센서, 전해식 화학 셀, 4–20 mA 전류 루프 센서를 포함한 거의 모든 유형의 센서나 액추에이터에 대해 플러그 앤 플레이(plug-and-play) 트랜스듀서를 구현할 수 있습니다.

그림 2는 Class 2 혼합 모드 인터페이스의 구현 예를 보여줍니다

그림 2

결론

TEDS 기술을 도입하더라도 위험 요소는 거의 없습니다.

이는 TEDS 구현 방식이 센서의 아날로그 출력 신호를 조작하거나 변경하지 않기 때문이며,

기존의 전통적인 아날로그 인터페이스와도 완전히 호환되기 때문입니다.

TEDS 센서와 장비가 제공하는 플러그 앤 플레이 기능은,

여러 제조사의 데이터시트와 보정 성적서를 일일이 검토해야 하는 과정을 없애 설정 시간을 크게 단축해 줍니다.

또한, 기술자나 엔지니어가 시스템을 수동으로 설정하는 과정에서 잘못된 센서 파라미터를 설정할 가능성을 제거하여,

설정 오류로 인한 측정 문제를 효과적으로 방지할 수 있습니다.