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주파수 스윕(Frequency Sweep) 기술을 갖춘 스마트 솔루션

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장치산업 및 식품산업은 물론, 풍력발전 설비나 기타 여러 산업 분야에서 수많은 저장장치 및 버퍼, 오수 탱크에서 레벨은 반드시 식별되어야 한다. 일반적으로 사용되는 레벨 스위치는 모니터링되는 여러 다양한 매개체에 따라 달라진다.

바우머(Baumer)는 주파수 스윕(frequency sweep) 기술을 사용하여 완벽한 CleverLevel LBFS/LFFS 스위치를 개발했다. 이 방법은 물체의 특성과 상관없이 모든 소재들이 매개체에 대한 고유의 유전율을 가지고 있다는 점을 이용하고 있다.

이는 액체 및 분말, 심지어 정전기 매개체를 비롯한 사실상 거의 모든 매개체에 적합한 새로운 레벨 스위치를 만들 수 있도록 해준다. 이와 함께 다른 스위치에서는오류를 유발할 수 있는 접착성물질이나 거품로 인한 영향을 받지 않는다. 또한 서로 다른 매개체를 구별할 수도 있다.

이를 통해 CleverLevel은 기존의 레벨 제어에 사용되던vibrating fork타입을 간단히 대체할 수 있게 해준다. 셋팅은 티치-인(Teach-in) 단자를 이용해 가능하다. 이는 플렉스 프로그래머(Flex Programmer) 소프트웨어 보다 편리하며, 동시에 시각화도 가능하다. 디스플레이된 정보는 필요한 경우 상위 레벨의 컨트롤러와 통신이 가능하며, 운영 단계에 따라서 해석된다.

레벨 검출은 장치산업에서 가장 중요한 요소다. 탱크의 원료 충진 레벨의 최대 및 최소값을 모니터링하거나 초과 및 고갈되는 것을 막을 수 있다. 서로 다른 기술에 기반한 여러limit switch가 공급되고 있다.

지금까지 단일 레벨 스위치로 모든 애플리케이션을 커버하는 것은 불가능했기 때문에 특정 애플리케이션을 위해서는 조정작업이 필요했다. 이제frequency sweep 기술을 이용한 새로운 레벨 스위치가 출시됨으로써 거의 모든 매개체에 대해 실질적으로 다양하게 사용할 수 있게 되었다.

레벨 스위치에 대한 요구는 애플리케이션에 따라 매우 다양하다. 따라서 검출하려는 매개체의 특성이나 인화성, 발포성, 그리고 접착물질 및 불리한 설치조건, 충진 공정의 속도는 물론 요구되는 정확도 등과 같은 수많은 애플리케이션에 특화된 요소들이 고려되어야 한다.

폭넓게 사용되고 있는vibrating fork는 최상의 조건을 위한 필수요건은 아니다. 일부는 측정되는 소재를 확장시키는 상당히 큰 성분을 가지고 있다. 측정 오류는 높은 점도의 소재가 이러한 굽쇠에 부착함으로써 발생한다.

굵은 입자의 매개체는forks 사이에 쉽게 박힐 수 있고, 또한 측정 오류를 유발한다. 이forks는 청결을 유지하기 어렵고, 액체나 분말 물질은 서로 다른 버전이 필요하다. 따라서 지금까지 하나의 레벨 스위치로 모든 애플리케이션을 커버하는 것이 불가능했다.

탁월한 구성의 다기능 센서
바우머의 CleverLevel 시리즈 레벨 스위치는 이러한 갭을 해결해준다. 이 제품은frequency sweep 기술에 기반하고 있다. 이 센서는 센서 팁 아래에 있는 매개체의 유전상수에 의해 영향을 받는 진동회로의 공진 주파수를 분석한다.

따라서 센서 팁 상의 접착제나 거품의 영향을 제어할 수 있다. 1.5에서 100 이상의 폭넓은 유전상수 범위에 걸쳐 높은 민감도를 제공하기 때문에 모든 종류의 파우더나 과립자, 액체에 대한 한계 검출이 가능하며 또한 설정도 간단하다.

디폴트 설정은대부분의 매개체를 인지한다. 티치-인 기능이 불안한 부분을 해결해 주며, 보다 복잡한 구성도 Flex Programmer 소프트웨어로 매우 간단하게 처리할 수 있다. 사용자는 센서와 마찬가지로 거의 동일하게 볼 수 있다.

스위칭 범위는 예를 들어, 최대값 혹은 최소값 모니터링에서 거품을 무시하는데 원하는대로 조정이 가능하다. 센서가 접착물질을 무시하도록 해야 한다면, 이 경우에도 동일하게 적용된다. 액체 초콜릿이 있는 탱크는 가장 일반적인 사례다. 비어 있는 경우라도 센서와 컨테이너 벽은 초콜릿으로 묻어있게 마련이다.

설정에 따라 CleverLevel은 탱크가 실제로 가득 차 있거나 비어있는 경우에만 스위칭한다. 흔히 파우더 물질 검출 시 고려해야만 하는 정전기식 부착 또한 적절한 스위칭 범위 정의를 통해 구분될 수 있다.

간단한 그래픽 구성 소프트웨어는 보다 사용이 편리하도록 해준다. 예를 들어, 센서의 내부 신호를 관찰하는 것이 가능하며, 임계값을 그래픽 도식 안에서 마우스 클릭만으로 조정할 수 있다.

뿐만 아니라 구성 방법이 직관적이기 때문에 쉽게 습득이 가능하며, 언제라도 그래픽적으로 확인할 수 있어 결과의 신뢰도를 상당히 개선할 수 있다. 또한 2개의 매개체가 동일한 유전상수를 가지고 있다 하더라도 매개체의 전도성을 고려하여 설정 방법을 조정할 수도 있다.

예를 들어, 다른 종류의 생선용 소스나 맥주와 같이, 동일한 공정 라인이나 공정 탱크의 서로 다른 매개체라 하더라도 최종 제품을 구별하기 위해 검출이 가능하다. 이를 위해 서로 다른 매개체 및 거품, 접착성 물질에 대한 각각의 다른 유전상수가 구분될 수 있도록 조절하여 측정 신호를 출력할 수 있다. 이를 통해 물과 기름이 섞인 것처럼 매개체가 또 다른 매개체로 오염되는 경우에도 검출이 가능하다.

측정결과 평가 및 플래닝 유지관리
또한 소프트웨어의 도움으로 시각화된 정보는 상위 레벨의 컨트롤러로 전송이 가능하다. 그런 다음 측정 신호를 평가할 수 있다.

예를 들어, 주입하는 동안 또 다른 매개체가 탱크 안에 있어서 스위칭 지점 위치가 달라졌다면 결과적으로 이를 파악할 수 있다. 또한 탱크 안의 먼지도 이러한 방법으로 검출할 수 있으며, 세척은 스케쥴에 따라 가능하다. 오늘날 대부분의 애플리케이션 분야는 이러한 정보에 의존하고 있다.

풍력발전 설비는 이러한 사례의 전형으로, 자발적인 윤활유 컨테이너의 유지관리는 막대한 비용이 소모되고, 추가적인 비용을 유발시킬 수 있다. 동일하게 기관차나 선박 혹은 농업 분야의 이동식 시스템도 이에 해당한다.

이 레벨 모니터링 센서의 또 다른 강점은 특히 이동식 탱크에서 잘 드러난다. 이는 일반적으로 0.1sec의 반응시간으로 작동하며, 고속 충진 공정 및 충진 레벨의 정밀 관리가 가능하다.

하지만 탱크가 움직이고 내용물이 출렁거리면 이는 불리한 요건이 된다. 이런 경우, 탱크 움직임으로 인한 오신호를 피하기 위해 최고 10sec의 스위칭 지연을 설정할 수 있다.

ATEX 인증을 받은 견고하고 위생적인 솔루션
새로운 CleverLevel 시리즈는 더 많은 혜택을 제공한다. 레벨 스위치는 심지어 접근하기 어려운 곳은 물론 어떠한 위치에서도 설치가 가능하다. 스위칭 프로세스를 보여주는 LED는 모든 방향에서 알아보기 쉽다.

센서는 소음없이 동작하며, 표준으로 요구되는 IP67 보호등급을 준수하며, -40° C에서 +200° C 사이에 이르는 주변온도에 적합하다. 또한 작동은 진동으로 인해 영향을 받지 않는다.

마지막으로 중요한 것은 레벨 스위치가 시운전을 보호하도록 펌프 가까이에 위치하는 것이다. 또한 15mm의 작은 삽입 깊이는 이러한 환경에 긍정적인 요소가 된다. 유량 및 압력은 거의 영향을 미치지 않는다. 한편 간격에 구애받지 않는 설치 및 매끈한 팁 덕분에센서에 잘 부착되지 않는다.

산업용 프로세스 커넥션과 더불어, 엄격한 위생 조건을 갖춘 애플리케이션을 위해 EHEDG 인증 버전 및 Ex 장소을 위한 ATEX 버전이 제공된다. 이러한 다기능 레벨 스위치에 적합한 애플리케이션은 수없이 많다.

제약 및 화학, 석유화학, 상수도 및 폐수처리 분야의 프로세스 엔지니어링은 물론 식품 및 음료산업 또한 다른 모든 산업만큼 충분한 혜택을 얻을 수 있다. 또 다른 애플리케이션 분야로는 풍력발전 설비 및 이동식 장비, 시리얼 공장이나 세척설비, 펌핑 시스템 등에서 찾아볼 수 있다. ©

Baumer Korea www.baumer.com/cleverlevel

아이씨엔 매거진 2013년 11월호

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스마트자동차

유니티, 마이크로소프트와 협력한 자율주행 시뮬레이터 ‘에어심’ 공개

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유니티가 마이크로소프트와 협력해 자율주행 테스트용 오픈소스 플랫폼을 제공한다

자율주행용 딥러닝 및 인공지능(AI) 테스트 오픈소스 플랫폼 ‘에어심(AirSim)’ 발표
GitHub에서 누구나 무료로 다운로드 가능

세계적으로 가장 널리 사용되는 리얼타임 3D 개발 플랫폼을 제작하는 유니티 테크놀로지스가 마이크로소프트와 협업해 개발자가 가상 환경을 제작하고 자율주행 시스템에 관한 딥러닝 및 인공지능(AI)을 테스트할 수 있는 오픈소스 플랫폼 ‘에어심(AirSim)’을 공개했다.

에어심은 소프트웨어 개발 플랫폼 GitHub(https://github.com/Microsoft/AirSim)에서 무료로 다운로드할 수 있다. 유니티의 AI 소프트웨어 개발 키트인 ‘머신러닝 에이전트(Machine Learning Agents, ML 에이전트)’ SDK를 사용하는 에어심은 운영 효율화 및 사업 비용 절감을 꾀하는 자동차 및 드론 제조업체에게 큰 이점을 제공할 것으로 기대된다.

아시시 카푸르(Ashish Kapoor) 마이크로소프트 연구 & AI 분야 수석연구원은 “에어심을 통해 제조사와 연구자들이 자율주행 차량용 AI와 딥러닝을 발전시킬 수 있도록 돕고자 한다”며, “유니티는 자동차 제조업계의 기업들이 비용 효율적인 방식으로 사실적인 가상 환경을 개발하고, 자율주행과 딥러닝에 관한 새로운 실험을 해볼 수 있도록 지원한다”고 밝혔다.

유니티가 마이크로소프트와 협력해 자율주행 테스트용 오픈소스 플랫폼을 제공한다

유니티가 마이크로소프트와 협력해 자율주행 테스트용 오픈소스 플랫폼을 제공한다

모빌리티 업계의 기업들은 빠르게 변화하는 시장 환경, 비용 부담과 매출 변동 등 다양한 문제에 직면해 있어, 높은 비용이 드는 자율주행 테스트를 진행하기 어렵다. 자율주행 테스트에 필요한 사실적인 가상 환경을 만들기 위해서는 복잡한 인프라와 값비싼 하드웨어가 필요하다. 반면 에어심은 커뮤니티 중심의 테스트용 오픈소스 플랫폼을 제공하고, 유니티 에셋 스토어에서 기존에 판매되던 패키지를 사용해 빠르고 손쉽게 가상 환경을 생성할 수 있어 이러한 비용을 절감할 수 있다.

에어심은 유니티의 ‘엔티티 컴포넌트 시스템(ECS, Entity Component System)’과 ‘C# 잡 시스템(C# Job System)’을 활용해 시뮬레이션 실행 시 더 높은 초당 프레임 수와 원활한 퍼포먼스를 얻을 수 있다. 또한 유니티의 ML 에이전트를 에어심에 통합해 새로운 딥러닝 및 강화 학습 테스트를 실행할 수도 있다.

호세 데 올리베이라(Jose De Oliveira) 유니티 수석 소프트웨어 엔지니어는 “현재 자율주행 테스트를 진행하는 브랜드들은 고객의 기대에 부응하는 동시에, 전면 도입과 수익 창출에 몇 년이 더 걸릴 기술에 더 많은 비용을 투자해야만 하는 어려움에 처해 있다”며, “유니티와 에어심을 활용하면 테스트 비용을 절감하고, 더욱 정확한 데이터를 바탕으로 의사 결정을 내릴 수 있으며 자율주행 시스템의 성능을 높일 수 있다”고 강조했다.

박은주 기자 news@icnweb.co.kr

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스마트시티/빌딩

마이크로칩, 업계 최저 소비전력 LoRa SiP 제품군 출시

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원거리 무선 커넥티비티 및 시스템 배터리 수명 증대 구현

LoRa® (Long Range) 기술은 저전력 성능과 원거리 무선 커넥티비티를 결합해 사물인터넷(IoT)의 통신 거리를 넓히고 있다. 마이크로컨트롤러, 혼합 신호, 아날로그 반도체 및 플래시-IP 솔루션 분야의 세계적인 리더인 마이크로칩테크놀로지(북아시아 총괄 및 한국 대표: 한병돈)는 LoRa 기반 커넥티드 솔루션 개발을 가속화하기 위해 초저전력 32비트 마이크로컨트롤러(MCU), sub-GHz RF LoRa 트랜시버 및 소프트웨어 스택을 갖춘 고도로 통합된 LoRa 시스템 인 패키지 (SiP, System-in-Package)를 출시했다고 밝혔다. SAM R34/35 SiP 는 인증된 레퍼런스 디자인과 함께 주요 LoRaWAN™ 게이트웨이와 네트워크 제공 업체를 통해 검증된 상호운용성을 제공하므로 하드웨어, 소프트웨어 및 지원을 통해 전체 개발 프로세스를 크게 간소화할 수 있다. 이들 디바이스는 슬립 모드에서 업계 최저 소비전력을 지원하고 원격 IoT 노드의 배터리 수명을 더욱 늘려 준다.

대부분의 LoRa 엔드 디바이스는 장시간 슬립 모드를 유지하며 적은 양의 데이터 패킷을 전송할 경우에만 깨어나 동작한다. 초저전력 SAML21 Arm® Cortex® -M0+ 기반 MCU가 탑재된 SAM R34 디바이스는 전력 소비를 크게 줄이고 엔드 애플리케이션에서의 배터리 수명을 연장할 수 있도록 최저790nA에 불과한 소비전력으로 슬립 모드를 지원한다. 소형 6×6 mm 패키지에 고도로 통합된 SAM R34/35 제품군은 작은 폼팩터 설계 및 수년간의 배터리 수명을 요하는 장거리용 저전력 IoT 애플리케이션에 적합하다.

이러한 초저 소비전력 외에도, 개발자들은 간소화된 개발 프로세스를 통해 애플리케이션 코드를 마이크로칩의 LoRaWAN 스택과 결합하여 Atmel Studio 7 SDK(Software Development Kit)로 지원되는 ATSAMR34-XPRO 개발 보드(DM320111)를 활용하여 신속히 프로토타입을 제작해 보다 빠른 디자인을 구현할 수 있다. FCC(Federal Communications Commission), IC(Industry Canada), RED(Radio Equipment Directive) 로부터 인증 받은 이 개발 보드를 통해 개발자들은 자신들의 설계가 여러 지역에 걸쳐 규제기관 요건을 충족시킬 수 있을 것이라는 신뢰성을 확보할 수 있다.

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LoRa 기술은 저전력 애플리케이션이 LoRaWAN 오픈 프로토콜을 통해 지그비®(Zigbee®), Wi-Fi® 및 Bluetooth® 대비 훨씬 넓은 범위에서 통신할 수 있도록 설계됐다. 스마트 도시, 농업 모니터링 및 공급망 추적과 같은 다양한 응용 분야에 적합한 LoRaWAN은 도시 및 농촌 환경에서 모두 동작할 수 있는 유연한 IoT 네트워크를 구현한다. 로라 얼라이언스(LoRa Alliance™)에 따르면, LoRaWAN 사업자 수는 1년새 40곳에서 80곳으로 2배 이상 증가했으며, 100여개가 넘는 국가에서 LoRaWAN 네트워크를 활발하게 구축하고 있다.

마이크로칩의 무선 솔루션 사업부 부사장인 스티드 콜드웰 (Steve Caldwell)은 “LoRa 생태계는 급속한 성장 단계에 접어들고 있으며, 마이크로칩은 로라 얼라이언스(LoRa Alliance)의 창립 멤버로서 LoRa 기술 성공을 위한 강력한 성장 동력이다”라고 전하며, “마이크로칩은 SAM R34를 통해 무료 소프트웨어, 우수한 고객 지원 및 신뢰할 수 있는 공급 등의 혜택을 제공하는 소형 및 저전력 디바이스를 위한 종합 공급업체로서 명성을 이어나간다”고 덧붙였다.

SAM R34/35 제품군은 마이크로칩의 LoRaWAN 스택 지원과 인증 및 검증된 칩 패키지를 통해 고객의 위험 부담을 낮추고 RF 애플리케이션 설계를 가속화할 수 있도록 돕는다. 862-1020 MHz 범위에서 동작하는 전세계 LoRaWAN 지원으로 개발자는 디자인 프로세스를 간소화하고 재고 부담을 줄이는 동시에 어느 곳에서나 단일 가변부(part variant)를 이용할 수 있다. SAM R34/35 제품군은 특허권을 보유한 포인트 투 포인트 연결은 물론 Class A, Class C 엔드 디바이스를 지원한다.

마이크로칩의 SAM R34/35 LoRa 제품군은 6가지 변형 디바이스로 출시되어 개발자들에게 엔드 애플리케이션을 위한 주변장치 및 메모리의 최적 조합을 선택할 수 있는 유연성을 제공한다. 해당 제품군은 64-리드 TFBGA 패키지로 제공되는 SAM R34 디바이스와 USB 인터페이스가 없는 SAM R35 디바이스를 포함한다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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스마트자동차

인피니언, 차량용 LED 드라이버 제품군 LITIX™ Basic+ 출시

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infieon Litix Basic

인피니언테크놀로지스는 시중에서 유연성이 가장 뛰어난 싱글 LED 단락 회로 진단 기능을 통합한 LED 드라이버 제품군 LITIX™ Basic+를 출시한다고 밝혔다. 새로운 엑티브 리트라이(Active Retry) 기능 모드는 오진단 가능성을 줄여, 운전자가 불필요하게 정비소를 방문하는 일을 피할 수 있다는 것.

이미 미국과 독일 자동차 회사들은 싱글 LED 단락 회로를 검출할 수 있는 LED 드라이버 제품을 요구하고 있다. LITIX Basic+ 제품군은 이 기능을 통합한 3개 디바이스를 제공한다. 1개 입력 및 1개 출력 채널(1in/1out) 제품인 TLD2132-1EP, TLD2131-3EP(1in/3out), TLD2331-3EP(3in/3out)이다. 결함 진단을 위해서 LED 체인의 전압을 사전에 지정된 레퍼런스 전압과 비교한다. 사용하는 LED와 동작 조건에 따라서 저항을 사용해서 레퍼런스 전압을 조절할 수 있다.

오류가 발생하면 LED 드라이버가 마이크로컨트롤러에 상태를 보고한다. 시스템의 진단 요청에 따라 해당 채널을 비활성화 하거나 활성화 상태로 놔둔다. 시중의 다른 솔루션과 달리, LITIX Basic+ 제품은 채널이 비활성화 되더라도 추가적인 엑티브 리트라이 기능을 사용할 수 있다. 엑티브 리트라이는 채널들을 잠시 다시 활성화하여 LED를 주기적으로 스캔하는 것을 말한다. 그럼으로써 오류 조건이 제거되었을 때 자동으로 재시작 할 수 있다.

LITIX Basic+ 제품은 싱글 LED 단락 회로 외에도 개방 부하 결함과 접지 단락 회로 결함을 검출할 수 있다. 또한 진단 기능들을 유연하게 구성할 수 있다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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