M-System에서는 두께 5.9mm라는 초소형 기능과 절전 기능을 실현시킨 유로단자 접속형 초슬림형 변환기 <M6D 시리즈>를 개발하여, 『MS TODAY』 2007년 4월 호에 소개한 바 있습니다.
이번 호에서는 M6D 시리즈에 새롭게 추가된 PC 설정형 변환기의 편리한 기능을 컨피규레이터 소프트를 통해 소개 드리려고 합니다.

PC 설정형 변환기는 Windows 컴퓨터에서 작동하는 프로그램을 사용하여 입출력 범위 등의 매개변수를 자유롭게 조정할 수 있는 변환기입니다. 컨피규레이터 소프트는 M-System 홈페이지에서 무료로 다운받으실 수 있습니다. (https://www.m-system.co.jp/) 그리고 전용 컨피규레이터 접속 케이블(형식: MCN-CON)을 사용하여 변환기와 컴퓨터를 접속시키면 PC 화면으로 변환기를 설정할 수 있게 됩니다.
이번 호에서 소개하는 기기는 직류입력변환기 (형식: M6DXV), 커플변환기 (형식: M6DXT), 측온저항체변환기 (형식: M6DXR), 포텐쇼미터변환기 (형식: M6DXM) 와 이 변환기들을 조작하는 컨피규레이터 소프트 (형식: M6CFG) 입니다.
이들 변환기는 M6D 시리즈의 규정치수인 폭 5.9mm의 초슬림형으로 (그림 1), 절전 설계, 출력부하저항 550Ω (출력 DC4~20mA일 때) 등 성능 면에서도 다른 아날로그형 M6D 시리즈와 동등합니다. 변환기 앞면에는 전원표시 램프 이외에도 변환기 작동 상태를 알려주는 상태표시 램프, 컨피규레이터 접속형 잭 등이 배치되어 있습니다.

컨피규레이터 소프트 (M6CFG) 화면은 크게 두 영역으로 나뉘어 있습니다. (그림 2)
왼쪽 부분의 기기설정 영역은 통신으로 접속중인 기기의 매개변수를 표시하고 편집하기 위한 것입니다. 기기의 정보를 참조하거나 기기의 기본 매개변수를 실시간으로 편집하는 조작 등을 할 수 있습니다. 입출력 신호를 표시하는 바그래프도 장착되어 있어 변환기의 입출력 상태를 시각적으로도 확인 가능합니다.
오른쪽 파일 설정 영역에서는 기기의 매개변수를 오프라인에서 편집할 수 있습니다. 물론 여기에서 편집한 매개변수를 파일에 보존하거나 파일을 불러내는 일도 가능합니다.
업로드 버튼을 사용해 기기에서 매개변수를 불러내어 파일 설정 영역에 표시할 수 있습니다.

또 다운로드 버튼을 사용해 파일 설정 영역의 매개변수를 기기에 입력할 수도 있습니다.
컨페어 버튼을 사용하면 기기설정 영역과 파일 설정 영역 매개변수의 차이점을 비교 체크할 수 있습니다. 매개변수가 다른 것은 빨간 색으로 표시되기 때문에 시각적으로 파악하기 쉬우며 기기를 관리하는데도 편리합니다. 기기에 입력되어 있는 매개변수가 의도한 설정 파일 매개변수와 차이점은 없는지, 기기에 입력하려는 매개변수와 현재 입력되어 있는 매개변수가 어느 점에서 다른지 확인하는 데에도 유효합니다. (그림 3)

이어서 각 변환기의 기능에 대해 설명드리겠습니다.
커플변환기와 측온저항체변환기는 다양한 센서 종류에 대응하고 있습니다. 측온저항체변환기는 2선식, 3선식에 추가해 4선식 입력에도 대응하고 있습니다.
입력센서 단선을 검지했을 때의 출력작동 (번아웃) 은 상방, 하방, 또는 번아웃없음으로 설정 가능합니다. 또 번아웃 발생은 상태표시 램프 점멸로도 확인할 수 있도록 되어 있습니다.
현장 설정의 경우에는 기기 입력을 실제로 0%로 한 후에 0% 교정 버튼을, 또 입력을 실제로 100%로 한 후에 100% 교정 버튼을 클릭하면, 그 상황의 입력에 따라 0%, 100% 수치가 결정되어 간단하게 조작할 수 있습니다. (그림 4)

각 변환기에는 리니어라이저가 표준 사양으로 있습니다. 직류입력변환기, 포텐쇼미터변환기에서는 사용자 지정 꺽임선 그래프 테이블 (최대 101점) 을 설정할 수 있고, 입력 (X) 과 출력 (Y) 을 테이블로 설정하여 임의의 꺽임선 그래프 특성으로 입출력변환이 가능합니다.
커플변환기, 측온저항체변환기에서는 이용자가 사용할 임의의 센서 기전력표 또는 저항치표부터 테이블 개시온도, 꺽임선 그래프 온도스텝, 테이블 포인트수 (최대 300점), 이에 대응하는 전력치 [mV] 또는 저항치 [Ω] 를 지정하여, 커스텀 테이블을 작성할 수 있습니다. 그림 5에 측온저항체 저항치표를 그래프에 표시한 예와 커스텀 RTD 테이블 작성 예를 나타냈습니다.

또 측온저항체변환기에서 백금측온저항체를 입력센서로 사용하는 경우, 필요한 계수만 설정하면 Callendar-Van Dusen 근사식^주) 을 이용하여 저항치에 대한 온도를 계산, 출력으로 변환하는 일도 가능합니다. Callendar-Van Dusen 근사식은 다음과 같습니다.

• Rt = R0 [1+ At + Bt² + C(t-100)t³]
• 단 t ≥ 0ºC 에서는 C=0
• Rt : tºC 에서의 저항치 [Ω]
• R0 : 0ºC 에서의 저항치 [Ω]
• t : 온도 [ºC]
• A, B, C : 계수

또 모든 PC 설정형 변환기에는 출력을 임의의 수치로 설정할 수 있는 루프테스트 기능이 부착되어 있어 시스템 가동 등에 사용하면 유효합니다.

이번 호에서는 폭 5.9mm라는 초슬림형이면서도 이제까지 발매된 PC 설정형 변환기와 동등 이상의 기능을 갖춘 M6D 시리즈를 소개 드렸습니다. 초소형, 절전화에 고기능과 높은 유연성이 추가된 이들 제품이 고객에게 만족을 드릴 수 있는 유용한 변환기임을 확신합니다.
기능과 사용방법 등에 대해 의견과 요망사항이 있으시면 M-System Hot Line으로 보내주시기 바랍니다. 앞으로의 제품개발에 반영해 가겠습니다.

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주) IEC60751 참조

이번에는 신호변환기의 ‘응답시간’에 대해 설명을 드리겠습니다

전기회로는 R(저항)이나 C(콘덴서) 및 L(인덕터) 등으로 구성됩니다. 전기회로의 상태 (회로 내의 전압 등) 가 변화하면 C나 L에 저장되어 있는 전기 에너지도 변화합니다. 이 에너지의 변화는 연속적으로 이루어지기 때문에, 전기회로가 어느 한 상태에서 다른 상태로 이행하기 위해서는 시간이 걸립니다. 이러한 전기회로가 어느 한 정상상태에서 다른 정상상태로 이행하는 기간을 과도기간이라고 부르며, 그 사이에 나타나는 현상을 과도현상이라고 부르고 있습니다.
공업계기분야에서는, 입력이 스텝상태로 변화한 순간에서부터 출력이 그 전 변화분이 지정된 퍼센트에 도달할 때까지 걸리는 시간을 스텝응답의 응답시간이라고 합니다 (JIS B0155).

공업계기의 스텝응답의 성능표시법에 대해서는, JIS C1803에 “스텝응답은 통상 스텝입력에 대한 출력의 과도적 변화를 연속적으로 파악하여, 필요에 따라 (a)~(e) 로 표시한다.”고 규정되어 있습니다.

1. 정정시간 (  )s [스텝입력 (  ) ~ (  )%, 최종치의 (  )%]
2. 시정수 (  )s
3. 응답시간 (  )s [최종치에 대해 (  )%]
4. 무효시간 (  )s
5. 초과량 (  )% [스텝입력 (  ) ~ (  )%]

M-System의 신호변환기의 응답성능에 대해서는 (c) 의 표현방법을 채용하여, 이하의 예에 나타낸 바와 같이, 사양서의 성능 항목에 최종치에 대해 90%의 값에 도달하기까지의 응답시간을 표시하고 있습니다.
또한 스텝응답시간으로서 타사에서는 최종치의 90%가 아니라, 63.2%에 도달하기까지의 시간을 표시하고 있는 예도 있습니다만, M-System에서는 90% 도달까지의 시간이 특성표현으로서는 바람직하다고 생각하고 있습니다.

• 예: 직류입력변환기 (형식: SV)의 경우
  응답시간: 0.5s 이하 (0→90%)
  (고속 응답형 약 25ms)
• 예: 초고속 직류입력변환기 (형식: SVF) 의 경우
  응답시간: 500㎲ 이하 (0→90%)

신호변환기의 응답시간을 무턱대고 빠르게 하면, 입력신호를 타게 될 우려가 있는 50/60Hz의 유도 노이즈를 신호변환기의 출력신호로서 출력시켜 시스템을 오작동시킬 가능성이 있습니다.
통상 M-System의 신호변환기는, 입력신호에 50/60Hz의 유도 노이즈가 더해져도 출력신호가 크게 변화하지 않도록 (시스템이 오작동하지 않도록) 응답시간을 느린 값 (통상 ‘0.5s 이하 (0→90%)’) 으로 설정하고 있습니다.
고속응답의 신호변환기도 개발하고 있습니다만, 입력신호에 중첩한 노이즈도 출력신호로서 출력하는 경우가 많기 때문에, 노이즈원의 격리나 실드선에서의 배선 등, 사용 시에는 노이즈 대책에 대해 주의할 필요가 있습니다.

M-System의 대부분의 아날로그식 신호변환기는, 정상상태에 도달하기까지 시간이 걸립니다만, 오버슈트 (그림 1의 ①의 응답특성) 나 링잉 (그림 1의 ②의 응답특성) 등, 진동적인 응답이 되지 않도록 1차 지연 응답특성 (그림 1의 ③의 응답특성)인 로우 패스 필터에 가까운 특성을 가지고 있습니다.
1차 지연 로우 패스 필터는 RC 직렬회로로 구성되어 있기 때문에 시정수 T는 식1로 표시됩니다.

• T (s) = R (Ω) • C (F) ·····식 1

1차 지연 로우 패스 필터의 과도기간 (T (s) 후) 의 출력치 E는 식2에 의해 산출할 수 있습니다.

• E (%) = (1 - ε ^-(t/CR)) X 100 ·····식 2

(여기서 ε는 자연 대수의 밑 (2.71828…))

또한 목표치의 90%에 도달하기까지의 응답시간은 식 1의 시정수 T의 약 2.3배 (약 2.3T) 가 됩니다 (그림 1 참조).