센서는 물리적 현상을 측정가능한 전자 신호로 바꾼다. 그러나 일부 센서들은 변화하는 물리적 현상이나 필요한 신호 조절에 반응하지 못 한다. 센서 출력이 디지털화 되기 전에, 측정 하드웨어의 충분한 능력을 이용할 수 있고, 외부 인터페이스로부터 발생하는 노이즈 효과를 줄일 수 있는 신호를 생산하기 위해 신호는 추가적인 장치와 전기회로망을 필요로 할 수 도 있다. 이 자료는 센서와 설비의 연결, 실행을 위한 적절한 신호 조절, 그리고 시스템 에러의 잠재적 소스를 줄이는 실제 사례들로 구성되어 있다.

서모커플, RTDs, 서미스터는 다양한 온도 변화 속 특정 금속의 예측가능하고 측정가능한 반응적 특성을 기본으로 만들어졌다. 이 세 가지의 경우 측정 반응이 일반적으로 매우 작다는 점과, 매우 낮은 온도 단계의 측정에서는 정확하고 신뢰할 만한 측정이 어렵다는 단점이 있다. 측정 시스템 하드웨어와 소프트웨어 구성 속 적절한 신호 조절은 온도측정을 매우 간단하게 할 수 있다. 다음에 나오는 내용은 서모커플, RTD, 그리고 서미스터의 정확성을 위한 권장 신호 조절 필요조건들을 보여준다.

필터링

온도 측정은 종종 측정 장비와 멀리 떨어진 곳에서 이루어지고는 한다. 이는 아날로그 신호가 디지털 신호로 옮겨지는 과정에서 먼 곳을 이동해야 한 다는 것을 의미한다. 이렇게 긴 케이블을 통과 하다 보면, 운영 환경으로부터 발생하는 노이즈가 아날로그 신호에 잡히게 되고, 이는 곧 정확하지 못 한 측정으로 이어진다. 케이블을 설치 할 때는 이런 문제를 최소화 하기위해 고민 해야 할 것이다. 교류전력과 형광 빛, 그리고 컴퓨터 모니터를 피하는 것은 50/60Hz 송전선 노이즈를 피하는 데 도움이 된다.

또한 원하지 않는 고역 신호를 제거하는 데에는 저역필터(lowpass filter)를 들어오는 신호에 적용하거나, 측정 하드웨어에 내장 하는 것이 도움이 된다.

분리

서모커플, RTDs, 그리고 서미스터의 공통된 핵심은 전기에 반응하는 금속으로 만들어 졌다는 것이다. 만약 이에 대해 간과하고 설치 작업을 했다면 이는 측정 장비나 작업자를 잠재적 위험에 노출 시키는 것을 의미하게 된다.

거대한 전기 모터의 피복(casing)에 서모커플을 적용했다고 생각해 보자. 거대한 모터는 매우 높은 전압을 필요로 하고, 종종 운영되는 동안 그 보다 더 높은 전압의 스파이크가 발생하기도 한다. 만약 모터의 피복(casing)이 내적 결함으로 인해 이러한 높은 전압에 노출 되었다고 가정해보자, 전압의 스파이크는 서모커플의 배선을 통해 측정 하드웨어로 흘러가게 될 것이다. 이것을 방지하기 위해서는 분리된 서모커플을 사용할 수 있다. 하지만, 이럴 경우 느린 반응 시간과 추가 비용이 발생한다.

대안으로는 분리 채널을 가지고 있는 측정 장비를 사용 하는 것인데, 이는 ADC(analog-to-digital)변환기 전기회로망을 보호하고, 가까운 채널로부터의 노이즈를 최소화 하는데 도움이 될 수 있다. 또한, 높은 공통모드(common-mode)⁴ 전압이 분리된 ADC 전기회로망에 의해 주어졌을 때, 정확한 측정을 하기 위해 분리된 측정 장치를 사용할 수 있다.

선형화⁵

서모커플, RTDs, 서미스터로부터 발생하는 유닛당 전압 출력 온도는 선형의 관계에 있지 않다. 왜냐하면, 간단하게 말해 스케일링⁶ 계수는 측정된 전압에서 서모커플의 모든 범위 내에 의미 있는 온도 출력 값으로 변환하기위해 적용할 수 없기 때문이다.

Figure 1.) 예를 들어, 온도 변화 값에 걸친 다양한 서모커플들의 서모일렉트릭(열전변화, thermoelectric)⁷ 전압 출력 값을 한 번 보자. 이들은 선형의 관계에 있지 않다.



이 비선형성(nonlinearity)⁸에 대한 정확한 측정과 크기 조절을 이 두 가지 옵션으로부터 선택 할 수 있다.

1. 표 색인과 표에 나타나 있는 데이터 값 사이의 측정된 전압 값을 위한 선형 보간(interpolation)⁹를 사용하자. 이는 꽤나 효과적이지만, Figure2에 표여지는 타입K 서모커플을 위한 하나의 주제와 같이 잠재적으로 큰 표 색인의 코딩을 필요로 한다.



2. 측정을 위해 사용하는 센서 종류에 전압-온도 방정식을 적용해 보자. 예를 들어, 고차 다항식은 어떤 서모커플에도 필수 이다.