열손실 특성을 갖는 히팅 자켓의 모델 식별과 온도 실험을 통한 검증

남진문 대한전자공학회 2023 전자공학회논문지 Vol.60 No.12

본 논문에서 열손실 특성을 가지는 히팅자켓의 이론적 모델을 제시하고 온도실험을 통하여 모델식별을 검증한다. 반도체 공정 설비에서 원료 기체 배송 경로의 온도를 일정하게 유지하는 히팅자켓을 실험에 이용한다. 열손실율과 온도변화의 관계를 기술하는 기존 모델에 가열소자에 의한 온도변화를 추가로 도입하여 모델 식을 확장하였다. 또한 모델식에서 열용량과 열손실율의 상수를 정의하여 제어대상을 정확히 기술할 수 있음을 제시한다. 이 모델을 이용한 온도 시뮬레이션의 결과와 실제 온도실험이 일치하는 결과를 얻었고 이론적 모델이 정확함을 증명하였다. 범용 온도제어기는 PID알고리즘을 이용한다. 이는 제어 대상의 모델링 과정을 생략하고 PID튜닝으로 대체하여도 제어 안정성이 우수하고 성능을 신뢰할 수 있기 때문이었다. 그러나 실제로 PID튜닝이 불가능한 경우가 많고, 제어에 영향을 주는 변수가 실시간으로 변하는 경우에도 본 논문에서 제안하는 모델과 시뮬레이션을 이용하면 PID튜닝을 가상적으로 실시할 수 있어 효과적이다. In this paper, we present a theoretical model of a heating jacket with heat loss characteristics and verify model identification through temperature experiments. In semiconductor processing facilities, a heating jacket that maintains a constant temperature of the raw material gas delivery path is used in the experiment. The model equation was expanded by additionally introducing temperature change due to the heating element to the existing model that describes the relationship between heat loss rate and temperature change. It also suggests that the control target can be accurately described by defining constants for heat capacity and heat loss rate in the model equation. The results of the temperature simulation using this model were consistent with the actual temperature experiment, proving that the theoretical model was accurate. General-purpose temperature controllers use the PID algorithm. This was because control stability was excellent and performance was reliable even if the modeling process of the control object was omitted and replaced with PID tuning. However, in reality, PID tuning is often impossible and even when variables affecting control change in real time, PID tuning can be performed virtually using the model and simulation proposed in this paper, making it effective.

컴퓨터 시뮬레이션을 통한 가상 PID 알고리즘 튜닝 기법과 데이터 분석

남진문 국제문화기술진흥원 2023 The Journal of the Convergence on Culture Technolo Vol.9 No.6

In this paper, we propose a virtual tuning technique for a temperature controller using the PID algorithm. Virtual simulation on a computer was used using the mathematical expression of the control object. A technique for accurately calculating the gain of the PID algorithm was introduced through detailed computer data analysis, and superior performance compared to conventional experimental tuning results was verified. In addition, it has the advantage of replacing tuning experiments conducted on actual control subjects, so there are no temporal or spatial limitations. Tuning experiments that actually operate the control object do not show detailed data that appears during the process. The accuracy of the experiment could not be guaranteed, and the results could not be confirmed immediately. Through the proposed technique, the entire tuning process can be accurately checked on a computer and the cause of problems that occur can also be analyzed.

용량형 지문인식센서를 위한 전하분할 방식 감지회로의 CMOS 구현

남진문,이문기 한국센서학회 2005 센서학회지 Vol.14 No.2

In this paper, a CMOS integrated detection circuit for capacitive type fingerprint sensor signal processing is described. We designed a detection circuit of charge-sharing sensing scheme. The proposed detection circuit increases the voltage difference between a ridge and valley. The test chip is composed of 160 x 192 array sensing cells (12 by 12.7 mm2). The chip was fabricated on a 0.35m standard CMOS process. Measured difference voltage between a ridge and valley was 0.95V.

지문인식센서용 회로설계

남진문,정승민,이문기 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.4

옵토커플러의 절연을 이용한 멀티채널 아날로그 신호의디지털 전송

남진문 국제문화기술진흥원 2018 The Journal of the Convergence on Culture Technolo Vol.4 No.4

The transmission of analog signals through Galvanic isolators often results in signal distortion. Optocoupler gain is temperature dependent and also varies considerably, which would cause deformations of analog signals. Digital isolators have better noise immunity than analog, and digital transmission is a cost-effective noise rejection method for multichannel analog signals, which can solve temperature-induced signal distortion problems. Digital data, converted from multichannel analog signals, can be transmitted through a single optocoupler. We proposed advanced circuits and data frame for robust transmission of multichannel analog signals. Numerical experiments were performed to investigate distortion of multichannel analog signals during transmission. 본 논문은 절연된 환경에서 멀티채널 아날로그 신호의 정확하고 안전한 전송을 위해 옵토커플러를 활용한 신호의 전송과 절연에 대해 다룬다. 신호의 전송 과정에서 절연 소자의 온도 의존성과 비선형성에 의한 신호의 왜곡을최소화하고 우수한 잡음 여유도를 확보하기 위해 디지털 절연을 이용한 디지털 전송을 연구한다. 옵토커플러를 적용한 디지털 전송에 대한 이론적 고찰을 토대로 멀티채널 아날로그 신호의 전송 회로를 제안하였고 디지털 데이터의직렬 전송 프레임도 설계하였다. 이론적 고찰과 일치하는 실험 결과를 통하여 제안하는 회로와 구현된 프로그램이 절연 장벽을 극복하고 멀티채널 아날로그 신호를 정확히 전송할 수 있음을 증명하였다.

오버슈트를 제한하는 실시간 적응형 PID 온도제어

남진문 국제문화기술진흥원 2023 The Journal of the Convergence on Culture Technolo Vol.9 No.6

In this paper, we propose a new real-time adaptive PID temperature control technique. This is a technique that prevents overshoot by introducing a model that represents the control object. To prevent excessive integration that causes overshoot, integral control adjusts the integral gain to track the heat loss of the model in real time. In the conventional PID control, the integration was dependent on proportional control and the gain was fixed to a constant. As a result, applying two gains that mismatch each other could cause excessive overshoot. However, the proposed adaptive control actively eliminates overshoot so that the integral control amount does not always exceed the heat loss. The cause of overshoot in PID control is integration. Basically, proportional control does not cause overshoot. Therefore, according to the proposed technique, adaptive PID control without the need for tuning experiments can be realized.

지문인식센서용 회로설계

남진문,정승민,이문기 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.4A

반도체 방식의 용량형 지문인식센서의 신호처리를 위한 개선된 회로를 설계하였다. 최 상위 센서플레이트가 지문의 굴곡을 감지한 용량의 변화를 전압의 신호로 전환하기 위해서 전하분할 방식의 회로를 적용하였다. 지문센서 감도저하의 가장 큰 원인인 센서플레이트에 존재하는 기생용량을 최소화하고 융선(ridge)과 계곡(valley) 사이의 전압차를 향상시키기 위하여 기존과는 다른 아날로그버퍼회로를 설계하였다. 센서전압과 기준전압 신호를 비교하기 위해서 비교기를 설계하였다. 제안된 신호처리회로는 0.3$\mu\textrm{m}$ 표준 CMOS 공정으로 레이아웃을 실시하였다. This paper proposes an advanced circuit for fingerprint sensor signal processing. We increased the voltage between ridge and valley by modifying the parasitic capacitance eliminating circuit of sensor plate. The analog comparator was designed for comparing the sensor signal voltage with the reference signal voltage. 1-Pixel Fingerprint sensor circuit was designed and simulated, and the layout was performed.

기준전위가 서로 다른 회로간의 단일 포토커플러를 이용한 아날로그 신호의 절연 및 전송

남진문(Jin Moon Nam) 대한전자공학회 2018 전자공학회논문지 Vol.55 No.12

본 논문에서는 그라운드가 분리된 절연장벽 너머로 아날로그 신호를 안전하고 정확하게 전송하기 위해 효과적인 전기적 절연과 효율적인 신호의 전송에 대해 다룬다. 전기신호의 전송경로에 존재하는 기준전위의 차이는 신호의 도달을 제한하므로 이를 간단하고 경제적으로 극복하기 위해 내부가 전기적으로 절연된 포토커플러를 활용한다. 아날로그 신호의 전송과정에서 포토커플러에 존재하는 전류 전달률의 차이와 변화가 신호를 왜곡하는 과정을 이론적으로 분석하였고 왜곡이 최소화되는 모델을 찾아 검증하였다. 이를 토대로 노이즈에 민감한 아날로그 신호의 안전하고 정확한 전송이 가능하도록 개선된 신호 전송 방식을 제안한다. 아날로그 신호의 전송과 절연을 구현하는 실험을 통하여 제안한 디지털 전송이 포토커플러 전류 전달률의 차이와 변화에 영향을 받지 않고 정확하게 아날로그 신호를 전송하였으며 기존 방식 대비 우수한 성능이 증명되었다. Analog signal transmissions across electrical isolation barriers often take place over remote locations, there may be the large electric differences of ground potential between nodes remotely located from one another. Designers may directly connect remote grounds with one another, thus creating noisy ground current loops. In many cases the integrity of the transmission signal is compromised, which can lead to system down and worst case, destruction of the transceivers. Galvanic isolation by using an optical coupling to transfer signals is an excellent solution for many analog isolation problems. But the current transfer ratio of photocouplers is temperature dependent and also varies considerably depending on diode current, which would influence analog signal transmissions. We proposed an advanced circuit and data frame for robust transmissions of isolated analog signals. Numerical experiments were performed to investigate distortion of analog signal during transmission based on the proposed circuit and data frame.

용량형 지문인식센서를 위한 전하분할 방식 감지회로의 CMOS 구현

남진문 ( Jin Moon Nam ),이문기 ( Moon Key Lee ) 한국센서학회 2005 센서학회지 Vol.14 No.1

N/A In this paper, a CMOS integrated detection circuit for capacitive type fingerprint sensor signal processing is described. We designed a detection circuit of charge-sharing sensing scheme. The proposed detection circuit increases the voltage difference between a ridge and valley. The test chip is composed of 160 x 192 array sensing cells (12 by 12.7 mm²). The chip was fabricated on a 0.35 m standard CMOS process. Measured difference voltage between a ridge and valley was 0.95 V.

CMOS로 구현된 32b 마이크로콘트롤러 내장 용량형 지문인식 센서

정승민,남진문,양동훈,이문기,Jeong, Seung-Min,Nam, Jin-Mun,Yang, Dong-Hun,Lee, Mun-Gi IT-SOC협회 2004 IT SOC magazine Vol.4 No.-