정전용량 형 압력맵핑센서를 위한 록인 증폭기 어레이 개발

김청월,이영태 한국반도체디스플레이기술학회 2017 반도체디스플레이기술학회지 Vol.16 No.4

In this study, We developed a simple and low cost capacitive pressure mapping sensor and microcontroller-base lock-in amplifier array. We developed capacitive type pressure mapping sensor by forming the electrode and adhesives on plastic films using only the printing process, and the finishing the process by bonding the two films. Lock-in amplifier array was based on a general purpose microcontroller and had only a charge amplifier as analog circuits. In this study, a 10×10 capacitive type pressure mapping sensor and lock-in amplifier array was fabricated and its characteristics were analyzed.

임피던스 측정법을 이용한 대용량 곡물의 실시간 함수율 측정장치의 구현

김청월,김종성 국립7개대학공동논문집간행위원회 2004 공업기술연구 Vol.4 No.-

This paper presents the implementation of the real-time moisture rate measurement apparatus for a large volume of grains using the impedance measurement method. The moisture rate of grains can be modelled as the electrostatic capacitance, which is measured using the phase-shift circuits. But this method is not accurate in the high moisture rate of grains since the resistance component of grains can not be neglected. In this paper, we considered the amplitude in the phase-shift circuits as well as the phase to reduce the measurement error of moisture rate. A sinusoidal signal with amplitude of 5V and frequency of 1MHz was used as a reference signal in the phase-shift circuits and a resistor of 300Ω was done as a phase-shift resister. The amplitude and phase variations in the phase-shift circuits were converted to dc voltage signal using a synchronous detection circuits. In the implemented apparatus, a reference curve of moisture rate measurement, which showed the relationship of the moisture rate of grains to the magnitude of the phase and amplitude difference signal, was obtained using the oven method. For the rice, implemented apparatus can measure the moisture rate in the range from 10 percents to 35 percents. The measurement error was less than 1 percent when the moisture rate of rice was measured in real time in the unit weight of 100Kg.

4상한 아날로그 곱셈회로

김청월,김원우 대한전자공학회 1994 대한전자공학회 학술대회 Vol.1994 No.1

수직형 각속도 센서의 신호처리 ASIC의 구현

김청월 安東大學校 工業技術硏究所 2001 공업기술연구논문집 Vol.8 No.1

본 논문은 수직형 각속도 센서로부터 각속도 신호를 검출하는 아날로그 신호처리 ASIC의 구현에 관한 것이다. 구현된 ASIC은 0.5㎛ CMOS 공정으로 제작되었으며, 3V의 전원전압에서 3.6㎃의 전류를 소비하였다. 각속도 센서의 출력은 구조적으로 콘덴서의 용량변화로 나타나므로 이를 검출하기 위하여 전하 증폭기를 이용하였으며, 센서의 제조 공정의 특성 변화나 온도 변화와 같은 외부 요인에 의한 발진특성의 열화를 방지하기 위하여 자동이득조절회로를 사용하였다. 진폭변조 형태로 나타나는 각속도 신호성분을 검출하기 위하여 동기검파회로를 사용하였다. 동기검파회로에서는 반송파의 크기에 따라 검파신호의 크기가 달라지는 현상을 방지하기 위하여 스위칭 방식의 곱셈회로를 사용하였으며, 100㎐의 차단주파수를 가진 2차 저역통과여파기를 이용하여 각속도 신호를 검출하였다. This paper presents the implementation of an analog signal-processing ASIC for detecting an angular rate signal from an angular rate detection sensor. The ASIC was implemented using 0.5㎛ CMOS process and consumed 3.6㎃ under the supply voltage of 3V. The output of the sensor was detected using charge amplifiers and an automatic gain control circuit was utilized to prevent the deterioration of self oscillation characteristics due to external elements such as the characteristic variation of the sensor process and the temperature variation. A synchronous detection circuit was used to detect angular rate signal from the amplitude modulated signal. To prevent the variation of detection signal in the detection circuit because of the change of carrier signal amplitude, a switching multiplication circuit was used and an angular rate signal was detected through a second oder low pass filter with 100㎐ cutoff frequency.

펄스방식의 핵자기 공명장치에 구현에 관한 연구

김청월 안동대학교 사범대학부속 과학교육연구소 1998 과학교육연구소논문집 Vol.1 No.-

본 논문을 핵자기 공명신호를 검출하기 위하여 자석상자 내에 한 개의 코일을 가진 펄스방식의 핵자기 공명장치에 대한 새로운 구현방법에 관한 것이다. 수소 원자핵의 Larmor 주파수가 5MHz가 되도록 설계된 자석상자에 5MHz 고주파 자기장을 인가하여 자석상자 내에 투입된 글리세린 시료로부터 수소 원자핵의 공명신호를 얻었다. 자석상자 내의 정자기장은 자기장의 세기가 1168 gauss인 영구자석을 사용하여 만들었으며, 고주파 자기장은 5MHz의 주파수를 가지며 전류의 크기가 8A인 고주파 신호를 5.73μH의 코일에 인가하여 발생시켰다. 고주파 장기장의 발생시간을 2.8μsec로 하였을 때 핵자기 공명신호는 최대 크기로 나타났으며, 반복 검출을 하기 위하여 고주파 자기장의 발생주기를 100msec로 설계하였다. 시료에서 발산되어 자석상자 내의 코일에 감지되는 핵자기 공명신호는 Larmor 주파수와 같은 주파수를 가지는 신호가 진폭변조된 형태로 나타났다. 코일에 감지된 신호를 송수신 분리회로와 전치증폭기 및 증간증폭기에서 각각 20.7dB, 36dB 및 40dB로 증폭하고 동기검파회로에서 핵자기 공명신호를 얻었다. This paper presents a new implementation method of the pulsed NMR (nuclear magnetic resonance) apparatus, which contains a single coil in a magnet console, to detect a NMR signal. Applying an RF magnetic field of 5㎒ to the magnet console which is designed to have Larmor frequency of 5㎒ for hydrogen atom, the hydrogen NMR signal was obtained from the glycerin which was put in the magnet console as a sample. The DC magnetic field in the magnet console was implemented with a permanent magnet of 1168 gauss and the RF magnetic field was generated appling an RF signal with the frequency of 5㎒ and the current magnitude of 8A to a coil of 5.73 μH. The magnitude of the NMR signal was maximum when the RF magnetic field was generated for 2.8 μsec, and the period of generating the RF magnetic field was designed to 100msec for detecting the NMR signal repeatedly. The NMR signal, radiated from the sample in the magnetic console, was appeared as an amplitude-modulated signal with a frequency equal to the Larmor frequency. The signal, induced in the coil, was amplified in the tx/rx separation circuit, preamplifier and intermediate amplifier by a factor of 20.7dB, 36dB and 40dB, respectively, and the signal was detected by a synchronous detection circuits, then the NMR signal was obtained.

새로운 알고리드믹 에이디이변환 회로

김청월 안동대학교 공업기술연구소 1995 공업기술연구논문집 Vol.2 No.1995

An analog-to-digital converter(ADC) is proposed in this paper, which is applicable to analog-to-digital conversion in audio frequency or low frequency range. Algorithmic analog-to-digital converters(ADCs) which perform successive approximation algorithm of ADC serially consist of analog arithmetic circuits and digial circuits. The analog circuits perform sampling, comparision, multiplication by a factor of two and subtraction. To multiply a signal by a factor of two, conventional algorithmic ADCs adopt capacitor ratio and charge redistribution techniques. In this paper, algorithm of ADC is modified by replacing multiplication with coping and addition operations and a new ADC is developed using the modified algorithm. The proposed ADC requires additional clock period per bit for sampling. However, Only two capacitors are needed in the proposed ADC. This reduces the complexity of ADC circuits and the chip area of VLSI. Therefore, the proposed algorithmic ADC is suitable for a peripheral cell of microprocessors.

진동형 각속도 검출 센서를 위한 애널로그 신호처리 ASIC의 구현

김청월,李秉烈,李尙禹,崔俊赫 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.40 No.4

This paper presents the implementation of an analog signal-processing ASIC to detect an angular velocity signal from a vibratory angular velocity detection sensor. The output of the sensor to be appeared as the variation of the capacitance value in the structure of the sensor was detected using charge amplifiers and a self oscillation circuit for driving the sensor was implemented with a sinusoidal self-oscillation circuit using the resonance characteristics of the sensor. Specially an automatic gain control circuit was utilized to prevent the deterioration of self-oscillation characteristics due to the external elements such as the characteristic variation of the sensor process and the temperature variation. The angular velocity signal, amplitude-modulated in the operation characteristics of the sensor, was demodulated using a synchronous detection circuit. A switching multiplication circuit was used in the synchronous detection circuit to prevent the magnitude variation of detected signal caused by the amplitude variation of the carrier signal. The ASIC was designed and implemented using 0.5㎛ CMOS process. The chip size was 1.2mm × 1mm. In the experiment under the supply voltage of 3V, the ASIC consumed the supply current of 3.6㎃ and noise spectrum density from dc to 50Hz was in the range of -95dBrms/ SQRT {Hz} 본 논문은 진동형 각속도 검출 센서로부터 각속도 신호를 검출하는 애널로그 신호처리 ASIC의 구현에 관한 것이다. 각속도 검출 센서의 출력은 구조적으로 콘덴서의 용량변화로 나타나므로 이를 검출하기 위하여 전하 증폭기를 이용하였으며, 센서의 구동에 필요한 자체발진회로는 각속도 검출 센서의 공진 특성을 이용한 정현파 발진회로로 구현하였다. 특히 센서의 제조 공정으로 인한 특성 변화나 온도 변화와 같은 외부 요인에 의한 자체발진특성의 열화를 방지하기 위하여 자동이득조절회로를 사용하였다. 진동형 각속도 검출 센서의 동작특성에 의하여 진폭변조 형태로 나타나는 각속도 신호를 검출하기 위하여 동기검파회로를 사용하였다. 동기검파회로에서는 반송파의 크기에 따라 검파신호의 크기가 달라지는 현상을 방지하기 위하여 스위칭 방식의 곱셈회로를 사용하였다. 설계된 칩은 0.5㎛ CMOS 공정으로 구현하였으며, 1.2mm × 1mm의 칩 크기로 제작되었다. 실험 결과 3V의 전원전압에서 3.6mA의 전류를 소비하였으며, 칩과 각속도 센서를 결합한 정상동작상태에서 직류에서 50Hz까지 잡음 스펙트럼 밀도는 -95dBrms/ SQRT {Hz}

이동 로봇 섀시 누전 모니터링 센서 개발

김청월,권익현,김성득,이영태 한국반도체디스플레이기술학회 2018 반도체디스플레이기술학회지 Vol.17 No.3

In this paper, we developed a sensor for monitoring the leakage current through the chassis of the robot. The leakage current sensor needs to be developed because it is a necessary part to prevent electric shock accidents that may occur through the chassis of a robot or an electric vehicle. This leakage monitoring sensor was developed to be mounted directly on the chassis of the robot. This sensor protects the control system from noise by discharging static and high-frequency noise that may occur in the chassis of the robot and monitors the leakage current by measuring the amount of current discharged through the ground. In this paper, a leakage monitoring sensor was developed with a simple structure using resistors, capacitors and OP-AMP, and the performance was evaluated

펄스방식의 핵자기 공명장치에 관한 새로운 구현방법

김청월 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, C Vol.c35 No.10

This paper presents a new implementation method of the pulsed NMR(nuclear magnetic resonance) apparatus, which contains a single coil in a magnet console, to detect a NMR signal. Applying an RF magnetic field of 5MHz to the magnet console which is designed to have Larmor frequency of 5MHz for hydrogen atom, the hydrogen NMR signal was obtained from the glycerin which was put in the magnet console as a sample. The DC magnetic field in the magnet console was implemented with a permanent magnet of 1168 gauss and the RF magnetic field was generated appling an RF signal with the frequency of 5MHz and the current magnitude of 8A to a coil of 5.73${\mu}$H. The magnitude of the NMR signal was maximum when the RF magnetic field was generated for 2.8 ${\mu}$sec, and the period of generating the RF magnetic field was designed to 100msec for detecting the NMR signal repeatedly. The NMR signal, radiated from the sample in the magnetic console, was appeared as an amplitude-modulated signal with a frequency equal to the Larmor frequency. The signal, induced in the coil, was amplified in the tx/rx separation circuit, preamplifier and intermediate amplifier by a factor of 20.7dB, 36dB and 40dB, respectively, and the signal was detected by a synchronous detection circuits, then the NMR signal was obtained. 본 논문은 핵자기 공명신호를 검출하기 위하여 자석상자 내에 한 개의 코일을 가진 펄스방식의 핵자기 공명장치에 대한 새로운 구현방법에 관한 것이다. 수소 원자핵의 Larmor 주파수가 5MHz가 되도록 설계된 자석상자에 5MHz 고주파 자기장을 인가하여 자석상자 내에 투입된 글리세린 시료로부터 수소 원자핵의 공명신호를 얻었다. 자석상자 내의 정자기장은 자기장의 세기가 1168 gauss인 영구자석을 사용하여 만들었으며, 고주파 자기장은 5MHz의 주파수를 가지며 전류의 크기가 8A인 고주파 신호를 5.73μH의 코일에 인가하여 발생시켰다. 고주파 자기장의 발생시간을 2.8μsec로 하였을 때 핵자기 공명신호는 최대 크기로 나타났으며, 반복 검출을 하기 위하여 고주파 자기장의 발생주기를 100msec로 설계하였다. 시료에서 발산되어 자석상자 내의 코일에 감지되는 핵자기 공명신호는 Larmor 주파수와 같은 주파수를 가지는 신호가 진폭변조된 형태로 나타났다. 코일에 감지된 신호를 송수신 분리회로와 전치증폭기 및 중간증폭기에서 각각 20.7dB, 36dB 및 40dB로 증폭하고 동기검파회로에서 검파하여 핵자기 공명신호를 얻었다.

정전용량방식을 이용한 대용량 곡물의 실시간 함수율 측정장치의 구현

김청월 安東大學校 工業技術硏究所 1999 공업기술연구논문집 Vol.6 No.1

본 논문은 정전용량방식을 이용한 곡물의 실시간 함수율 측정장치의 구현에 관한 것이다. 곡물에 인가되는 기준신호로는 6V의 진폭을 가지는 10KHz의 정현파를 사용하였으며, 곡물의 정전용량에 따라 측정신호의 위상을 편이시키는 저항은 8㏀을 사용하였다. 구현된 장치에서는 위상차 신호의 크기와 곡물의 함수율 관계를 나타내는 함수율 기준곡선은 오븐법을 이용한 수분측정법을 사용하여 구하였다. 보리의 경우에 함수율 10%에서 30%까지 측정할 수 있도록 함수율 기준곡선을 구하고, 이를 이용하여 여러 수분 값을 가지는 보리를 100Kg 단위로 실시간으로 측정한 결과 1%이내의 오차를 나타내었다. This paper presents the implementation of the of the real-time moisture rate measurement apparatus for a large volume of grains using the electrostatic capacitance method. A sinusoidal signal with amplitude of 6V and frequency of 10KHz, to measure the electrostatic capacitance of gains, was used as a reference signal and a resistor of 8 ㏀ was used to shift the phase of the measurement signal according to the variation of the electrostatic capacitance of gains. In the implemented apparatus, the reference curve of the moisture rate measurement, which showed the relationship of the moisture rate of grains to the magnitude of the phase difference signal, was obtained the moisture measurement technique using the oven method. For the barley, the moisture rate reference curve was obtained to be measure moisture rate from 10 percents to 30 percents. the measuremenet error was Jess than 1 percent when the moisture rate of barley was measured in the unit of weight of 100 Kg and on real time.