[PCB 센서 제어 프로젝트] 문제점 및 개선안 (05)

문제점

• 20CM 이하의 거리는 측정이 불가하는 문제 발생

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개선안1

송신기와 수신가 사이 거리 증가

• 최소 거리는 20CM로 유지되었다.

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개선안2

비교기의 커패시터값 변경

• 0.01uF > 0.001uF로 변경
• RC시정수가 감소하여 기준 전압이 더 빠르게 안정 상태로 도달한다.
• 이 경우 거리와 무관하게 8CM로 고정값이 출력된다.

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문제 원인 분석

• 기준 전압, 측정 여부와는 무관하게 항상 일정한 검출 신호가 존재한다.
• 기준 전압 보다 클 때 거리 측정이 되므로 앞서 8CM로 고정된 값은 이 신호에 의한 것이다.
• 결국 20CM의 최소 측정 거리는 이 신호에 의해서 설계자가 의도적으로 설정한 것이다.
• 이 신호를 제거하면 최소 측정 거리를 수정할 수 있다.

이 신호의 근원?

• 측정 거리가 가까워질 수록 검출 신호가 좌측으로 이동한다.
• 즉 고정 신호는 수신부와 가깝게 존재하는 신호이다.

문제 신호

1. 항상 고정된 값으로 존재하는 신호이다.
2. 수신부와 가깝게 존재하는 신호이다.
3. 음파는 파동이므로 방사시 구형 패턴을 가진다.

• 이 신호는 송신 > 수신 으로 직통하는 신호이다.

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개선안3

다이오드 변경

• 기존에 클램퍼로 사용하던 다이오드는 쇼트키 다이오드로 Vth(0.3V)의 전압 강하가 존재한다.
• 이를 범용 다이오드로 변경해 Vth를 증가시켜 전압 강하를 추가한다.
• 이로 인해 입력 신호가 기존보다 아래로 이동한다.

• 0.75V이던 신호값이 0.6V로 감소하였지만, 기준 전압이 0.54V로 성능 개선이 불가하다.

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최종 개선안

송,수신 센서 사이에 차단벽 설치, 커패시터 변경

• 회로적인 부분으로 해결하려 했으나, 파동을 제거하기 위해서는 물리적인 차단이 가장 확실하다.

• 이로 인해 문제 신호가 제거 되었다.

• 최소 측정 거리가 20CM에서 6CM로 개선 되었다.