Earticle

An intelligent light emitting diode (LED) dimming system is designed and implemented for energy-saving lighting systems. An LED light bulb is powered by an LED driver controlled by a microcontroller using pulse width modulation (PWM) signals. By changing the duty cycle of the PWM signals, the LED driver generates a driving current of up to 1,000 mA. The current consumption by the LED light bulb exhibits a very linear characteristic that indicates that the level of LED dimming can be finely tuned. Multiple sensors-lighting intensity and ultrasonic range sensors-are combined with the LED dimming system to realize an automatically controllable LED lighting system. The light intensity sensor is capable of sensing ambient light. The ultrasonic range sensor can detect objects from 0.15 to 5.6 m at a resolution of 0.0254 m. The collected information by the light intensity and ultrasonic range sensors is processed by the microcontroller that in turn automatically controls the brightness of the LED light bulb. The algorithm of the software for the LED dimming system is also described.

An interesting of desktop air-conditioning system is the Personal Environmental Module(PEM) System. The PEM system allows the occupant to choose the desired temperature, air volume and direction of the discharged air. In this study, the measurements on the age of air and the air change effectiveness, using the tracer gas method, are carried out to analyze the ventilation performance for provision of fresh air near the breathing zone by the PEM. The relations between the PEM for optimal control and other factors related to indoor air quality, and the ventilation for the PEM are examined. Also, three different supply diffuser types(desktop, floor and ceiling) are compared in view of their ability to distribute supply air to the workstation breathing zone. The desktop diffuser type could deliver air directly to the occupants breathing zone with a high degree of effectiveness. The minimum local age of air was measured in the breathing zone, which is directly supplied with air from the PEM diffusers, and the measured local air change effectiveness of the desktop diffuser in the breathing zone was about 1.13 to 1.23 times greater than that of the ceiling and floor diffusers. When the minimum outside air change rate as specified using ASHRAE Standard 62R is supplied with a desktop diffuser type, the volume of outside air can be reduced 13 to 23%, resulting in a commensurate in ventilation energy use.

4차 산업혁명 관련 기술의 대두와 더불어 각 산업에서는 첨단기술들을 적극 도입함으로써 생산성을 획기적으로 높이려는 노력을 기울이고 있다. 최근 국토부에서 스마트 건설기술개발사업 추진을 통하여 인프라 건설에 4차 산업혁명 관련 첨단기술을 적용하여 건설업의 생산성 및 안전성 관련 문제를 해결하고자 하고 있다. 본 연구는 스마트 건설기술개발사업의 일부 연구로 수행되었으며, 도로공사 수행시 투입되는 건설장비를 위하여 작업계획에 기반하여 자동으로 이동경로를 생성되도록 하는 기술을 개발하는 것을 목적으로 하고 있다. 생성된 이동경로는 건설장비 운전자에게 안전하게 효율적인 작업경로를 제시하고, MC 및 MG가 효율적으로 작동될 수 있도록 지원하는데 사용될 수 있다. 건설장비 이동경로는 Visibility Graph 기반으로 생성되도록 하였으며 실현장을 모델로 하여 어떻게 경로가 생성되는지 사례연구를 수행하였다.

Along with the emergence of technologies related to the 4th industrial revolution, all industry sectors are making efforts to dramatically increase productivity by actively introducing high-tech technologies. Recently, the MLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transport) is trying to solve problems related to low productivity and high accident rate in the construction industry by applying the 4th industrial revolution technologies to infrastructure construction through smart construction R&D projects. This research was performed as part of the smart construction R&D project supported by MLIT, and the purpose is to develop a module that automatically generates moving paths for construction equipment based on the earthwork plan for road construction. The generated moving path can be used to provide safe and efficient paths for construction equipment and to support MC and MG to work efficiently. The moving paths for construction equipment are created based on the Visibility Graph and a case study is performed to show how the paths are generated based on a given construction site.

A bootstrap circuit for floating power supply has the advantage of being simple and inexpensive. However, the duty cycle and on-time are limited by the requirement to refresh the charge in the bootstrap capacitor. Hence, this paper deals with a design of charge pump circuit for a floating gate power supply of an IPM. The operation of the proposed circuit applied by three-phase inverter system for driving induction motor are verified through the experiments.

본 논문은 다극 BLDC(Brushless Direct Current) 전동기를 구동하기 위한 인버터 게이트 구동회로 일체형 스위칭 모듈인 IPM(Intelligent Power Module)에 대한 연구이다. 여러 제조사의 IPM을 이용하여 인버터를 설계할 때 각 제조사와 IPM의 버전에 따른 전기적, 논리적 특성을 평가하는 전자회로 시스템을 설계한다.

This Paper is about the study that use the IPM(Intelligent Power Module) which is a integrated switching module to drive inverter gates for driving of a multi-pole BLDC(Brushless Direct Current) motors. When designing a inverter using the various manufacturers IPM, it suggests a electronic circuit system to evaluate the electrical and logical characteristics of the IPM with various brands.

일반적으로 Intelligent power module (IPM)의 상부 스위치 구동을 위한 플로팅 전원 공급 방법으로 부트스트랩 회로가 많이 사용되고 있다. 부트스트랩 회로는 구성이 간단하고 집적화가 가능하다는 장점이 있으나 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 상부 스위치 게이트 드라이버 회로에 전원을 공급하기 위해 매 주기마다 충분한 에너지를 충전할 수 있는 시간이 요구되며, 충전된 에너지는 한정적이므로 스위치 턴 온 (turn-on)시간의 제한을 갖게 된다. 그리고 주파수가 낮아질수록 부트스트랩 커패시터 용량이 증가하여 집적화에 장애요인이 된다. 이러한 단점은 전하 펌프 회로를 사용함으로써 보완될 수 있다. 본 논문에서는 IPM의 플로팅 전원 공급 방법으로 전하 펌프 회로를 적용하여 분석하였으며, 이러한 분석을 기반으로 전하 펌프 회로의 설계 방법을 제안하였다. 분석과 제안된 설계 방법의 타당성을 검증하기 위하여 시뮬레이션과 실험을 수행하였으며, 제시된 결과는 제안된 설계 방법의 유용성을 입증하였다.

A bootstrap circuit is widely used for the floating gate power supply of Intelligent power module (IPM). A bootstrap circuit is simple and inexpensive. However, the duty cycle and on-time are limited by the requirement to refresh the charge in the bootstrap capacitor. And the value of the bootstrap capacitor should be increased as the switching frequency decreases. A charge pump circuit can be used to overcome the problems. This paper deals with an analysis and design of a charge pump circuit for the floating gate power supply of an IPM. The simulation and experiment are carried out for an induction motor drive system. The results well verifies the validity of the proposed circuit and design method.

With distribution industrial control system, the use of tow cost to achieve a highly reliable and safe system in real time distributed embedded application is proposed. This developed intelligent node is based on two microcontrollers, one for the execution of the application code, also as master controller for ensuring the real time control & the logic operation with PLD and other for communication task and the easy control execution, i.e., I/O digital input, digital output and interrupting. This paper also presents where the case NCS(Networked control system) with LonTalk protocol is applied for the filtration process control system of a small water treatment plant.

네트워크 통신(network communication)을 위해서는 개별 정보가전기기의 전원인가 상태가 상시 유지되어야 하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 통신요청시에는 그 때마다 통신동작이 가능하도록 충분한 전력공급을 제공하는 절대조건을 만족시키는 반면, 통신대기시에는 최소한의 전력만이 공급됨으로서 해서 초절전을 실현할 수 있는 정보가전기기의 PLC통신모듈용 전원장치를 먼저 개발하였다. 그리고, 최근 절전이 강조되고 있은 시점에서, 제품자체의 절전기능이 포함되어 전기에너지를 절약할 수도 있지만, 사용자의 절전의지와 행위에 의해서도 전기에너지를 절약할 수 있다. 이러한 관점에서 볼때 본 연구개발에서는, 제품의 전원플러그를 콘센트에 꽂는 과정에서 콘센트와 전원플러그 사이에 전기에너지량을 계측할 수 있는 전자회로 및 계측값을 나타내는 표시장치 그리고 필요에 따라서 통신기능을 포함하는 전기콘센트 단위의 Electric Energy Metering Sensor(이하 EEMS) 모듈을 개발하였다.

본 논문에서는 지능형 교습시스템에서 필요한 교수 모듈을 분석하고 이에 근거하여 새로운 교습모듈을 제시하고 구현하였다. 학습자의 학습능력을 평가하고 이에 따른 교습 전략을 세우고 교습방법을 설정하기 위하여 학습자의 성향을 정확히 파악하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 구축된 지식베이스와 학습자 성향을 파악하는 history database를 근거하여 개념 지도(concept map)을 이용하여 학습자 성향과 학습자의 지식 정도를 정확히 파악하여 교습모듈을 제시.구현하였다.

현대 로봇 분야의 개발에 있어 지능형 서비스 로봇은 모듈 기반으로 구성될 수 있다. 여기서 모듈이란 로봇의 특정 태스크들 수행하기 위해 만들어진 자동화 하드웨어 단위를 의미한다. 이러한 모듈 기반의 로봇시스템 내부는 네트워크의 이종성에 따라 다양한 네트워크들을 통해 연결될 수 있기 때문에 다중 모듈간 안정적이고 효율적인 통신을 하기 위해서는 상호운영을 위한 기술이 뒷받침 되어야 한다. 이를 위해 본 논문은 모듈기반의 로봇을 위한 통신용 미들웨어를 제안한다. 제안된 미들웨어는 네트워크 인터페이스 계층과 네트워크 적응 계층으로 나누어진다. 네트워크 인터페이스 계층은 각 이종 인터페이스들을 논리적인 채널로 추상화하는 기능을 갖는다. 반면, 네트워크 적응 계층은 모듈간의 통신을 위한 메시지 형식을 정의하고 주소할당 및 이종 네트워크를 고려한 라우팅 기능들을 갖는다. 결국, 제안된 미들웨어는 두 계층을 통해 상위 로봇 어플리케이션 개발자들에게 네트워크의 투명성을 보장할 수 있으며 모듈 기반의 로봇내에서 모듈간의 안정적이고 효율적인 통신을 지원한다.

In the case of using sensor in the industrial control systems, the location of sensor is not close to the system which utilizes the sensor data. Two main functions of intelligent sensor are data processing and communication. In this paper, we will show that the developed result of intelligent sensor, which process the sensor data inside of the sensor module, except for the communication function. For this, we refered to the Profibus and Fieldbus Foundation standard.

본 논문은 3상 AC 모터와 영구동기자석 모터제어를 위한 새로운 1200V, 5A/10A 지능형 전력반도체 모듈(Intelligent Power Module, IPM) 제품을 소개한다. 이 전력 모듈은 DIP(Dual in line)패키지의 DBC(Direct Bond Copper)로 구성되어 있으며 Silicon on Insulator, SOI type의 6 채널 게이트 드라이브와 6개의 IGBT, Diode로 구성되어 있다. 본 논문에서는 1200V, 5A/10A 의 새로운 전력반도체의 전기적 특성 및 드라이빙 퍼포먼스를 소개한다.

In this paper, a new distributed intelligent control module based on LonWorks fieldbus for air handling unit(AHU) of heating, ventilating and air-conditioning(HVAC) is proposed to replace with a conventional direct digital control(DDC) with 32 bit microprocessor. The proposed control architecture has a excellent features such as highly compact and flexible function design, a low priced smart front-end and reliable performance with various functions. This also addresses issues in control network configuration, logical design of field devices by S/W tool, Internet networking and electronic element installation. Experimental results showing the system performance are also included in this paper.

Embedded OS is used widely in many case of today's systems. Using of Embedded OS for IED(Intelligent electronic device) is vary useful method of the processing of complex operations. In this paper, we designed embedded OS module for use as a more effective way in IED systems.

본 논문은 IPM의 구동부, 과열, 과전류, 단락 및 제어부의 부족전압 제어하는 IC의 설계중 Over-Temperature protection기능에 대한 것으로서 기존의 온도센서나 과열검출 Tr을 사용하지 않고, 온도에 따른 MOSFET의 Rds(on)변화를 검출하여 과열을 방지하는 Direct Over Temperature protection기능을 PSpice를 이용하여 modelling하고 simulation 한 결과에 대해서 기술하였다.

It's difficult for manufacturers to derive a new design from the demands of consumers as quickly as possible and a designer carries out design operation using insufficient resources in initial design. To carry out initial design process efficiently for an excavator front group, it is necessary for a designer to manage lots of parameter with an existing knowledge or with in-house know-how and develop function module that calculates working range and excavator force. By doing so, it will bring up the optimized values of parameters based on the DOE in the early design stage. In this paper, a new approach to improve the process with optimized parameters is proposed to reduce a product development time of the excavator front design.

본 논문은 역설계 기법을 이용하여 비접촉 방법으로 인체의 발을 3차원으로 복원하고, 발에 관련된 분야에서 필요한 데이터를 추출하는 시스템에서 신발 제작에 필요한 데이터를 지능 기법을 이용하여 분류하는 모듈을 제안한다. 신발의 경우 개개인의 신체조건이 다르고 유행과 개성을 추구하고자 하기 때문에 기존의 생산체계로는 한계가 있다. 측정데이터를 기반으로 하는 맞춤 신발은 기존의 전통적인 수제화 방식과 대량생산 방식의 장점만을 취하여 저렴하고 편리하게 제작된다. 또한 3차원 측정기를 이용하여 측정한 화형 데이터를 적당하게 분류한다면 기성화와 수제화 제작에 필요한 라스트 생성과 개인의 발의 구조 분석에 활용 가능 할 것이다. 따라서 본 논문에서는 획득된 발 데이터를 미리 정해 놓은 그룹으로 결정하기위해 신경망을 사용하여 신발 제작에 필요한 최적의 라스트 데이터를 선택하게 한다.