IEEE 1451.4 TEDS 센서 템플릿 개요

IEEE 1451.4는 아날로그 트랜스듀서에 플러그 앤 플레이 기능을 추가하기 위해 새롭게 부상하는 표준입니다. 플러그 앤 플레이 식별 기능의 메커니즘은 TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)의 표준화입니다. TEDS에는 디바이스나 측정 시스템이 아날로그 센서에서 신호를 구별하고, 정의하고, 상호 작용하고, 알맞게 사용하기 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다. 센서 타입, 제조업체, 교정 정보와 같은 데이터는 TEDS에 저장될 수 있는 일부입니다. TEDS는 다음 두 방법 중 하나로 센서에 설치됩니다. 먼저, TEDS는 IEEE 1451.4 표준에서 정의된 대로 아날로그 트랜스듀서 내의 임베디드 메모리(일반적으로 EEPROM)에 있을 수 있습니다. 두 번째로 버추얼 TEDS는 별도의 파일로 존재하며, 인터넷에서 다운로드할 수 있습니다. 버추얼 TEDS 개념은 표준화된 TEDS의 장점을 내장 메모리나 EEPROM을 사용할 수 없는 기존 센서와 어플리케이션으로 확장합니다.

IEEE 1451.4 표준은 광범위한 센서 타입에 대한 TEDS 정보를 인코딩하는 방법을 정의합니다. 메모리 사용을 최소화하면서 이러한 광범위한 범위를 다루기 위해, IEEE 1451.4 TEDS 개념은 다양한 센서 타입의 특정 프로퍼티를 정의하는 템플릿의 개념을 사용합니다. 이 문서에서는 기본 TEDS 및 각 특정 센서 템플릿을 포함하여 IEEE 1451.4 TEDS의 구조와 내용에 대해 설명합니다.

TEDS 센서를 사용할 때의 장점은 다음과 같습니다.

• 데이터 안정성
• 자동으로 트랜스듀서 데이터를 소프트웨어에 업로드
• 연결의 용이성
• 더 빠른 센서 설정
• 수동 입력 제거
• 개방형 표준

IEEE 1451.4 스펙은 TEDS를 완전한 TEDS를 형성하기 위해 함께 연결된 여러 섹션으로 구성된 것으로 정의합니다. 첫 번째 섹션은 필수 식별 정보로 구성된 기본 TEDS입니다. 일반적으로 특정 센서 타입의 중요한 프로퍼티를 정의하는 하나의 IEEE 표준 TEDS는 기본 TEDS를 따릅니다. 옵션으로, 이 표준 템플릿 TEDS 다음에 교정 템플릿이 따라갈 수 있습니다. TEDS 데이터의 2비트 선택자는 다음 섹션을 나타냅니다. 마지막으로 TEDS의 끝 섹션은 개방형 사용자 영역으로 지정됩니다.

버추얼 TEDS 파일과는 달리 EEPROM으로 프로그래밍된 TEDS 데이터도 그림 1에 포함되지 않은 체크섬 값을 포함합니다.

센서 TEDS의 첫 번째 64비트는 기본 TEDS입니다. 기본 TEDS는 센서를 고유하게 식별하며 디바이스의 제조업체 ID(14비트), 모델 번호(15비트), 버전 문자(5비트 문자 코드), 버전 번호(6비트), 시리얼 번호(24비트)를 포함합니다. 이 데이터는 비휘발성 메모리에서 표 1에 설명된 포맷에 따라 구성되어 있습니다.

테이블 1. 기본 TEDS 콘텐츠

	비트 길이	허용 범위
제조업체 ID	14	17 - 16381
모델 번호	15	0-32767
버전 문자	5	A-Z (데이터 타입 Chr5)
버전 번호	6	0-63
시리얼 번호	24	0-16777215

노트 — 많은 트랜스듀서는 이 표준의 초안 버전(D0.9x)을 사용하여 제조되는데, 이 표준은 기본 TEDS에 대해 이 표준에서 사용되는 것과 다른 포맷을 설명합니다. 이들에 대한 정보는 부록 A를 참조하십시오.

제조업체 ID는 제조업체의 열거형입니다. 초기 사용자에게 몇 가지 ID가 할당되며, 이후의 할당은 IEEE에 의해 관리됩니다. 이러한 ID 할당은 IEEE 또는 소프트웨어 제공자에서 사용할 수 있는 ASCII 텍스트 파일로도 사용할 수 있습니다. 소프트웨어는 이 파일을 사용하여 manurfacturer 이름을 디스플레이할 수 있습니다. 값 0-16 및 16382-16383은 여러 노드 설정의 노드 리스트 및 사용자 정의 템플릿과 같은 특수한 용도로 예약되어 있습니다.

기본 TEDS의 나머지 부분의 어플리케이션 및 할당은 제조업체의 재량에 따라 결정됩니다. 특히, 모델 번호는 주어진 제조업체의 모델 이름의 열거형으로 정의될 수 있습니다. 이 열거형은 소프트웨어 어플리케이션의 ASCII 파일로 제조업체에서 사용할 수 있습니다.

표준은 표 2와 같이 센서의 일반적인 클래스에 대한 템플릿 모음을 정의합니다. 템플릿 25 ~ 39는 특정 트랜스듀서 타입에 필요한 프로퍼티를 포함하는 트랜스듀서 타입 템플릿입니다. 템플릿 40, 41, 42는 교정 템플릿이며 센서 타입 템플릿 중 하나와 함께 사용할 수 있습니다.



다음 섹션의 테이블은 각 IEEE 표준 템플릿의 내용을 요약한 것입니다. 테이블의 각 행은 케이스 선택과 같이 TEDS의 비트를 사용하는 프로퍼티 명령(% 부호를 가진 템플릿에서 지정) 또는 컨트롤 명령에 대응합니다. 많은 테이블의 첫번째 열인 선택이라는 라벨은 템플릿에서 케이스 선택에 대한 다양한 케이스를 나타냅니다. 예를 들어, TEDS에서 읽은 2비트 케이스 선택은 4개의 다른 케이스를 가질 수 있으며, 각 케이스는 대응하는 케이스 선택 값에 사용되는 템플릿의 섹션을 포함합니다.

또한 테이블은 각 프로퍼티에 사용되는 비트 개수, 접근 레벨(사용자, 교정 또는 식별), 데이터 타입을 자세히 설명합니다. 표준 템플릿에서 사용되는 데이터 타입은 표 3에 요약되어 있습니다.

표 3. IEEE 표준 템플릿에서 사용되는 데이터 타입

ConRes와 ConRelRes는 비트가 맵핑되는 한정된 범위를 정의하여 최소 비트 사용을 가진 정수가 아닌 값을 코딩하는 방법을 제공합니다. ConRes 및 ConRelRes 프로퍼티의 범위와 해상도는 템플릿에 나열되어 있습니다.

템플릿 25: 가속도계 및 포스 트랜스듀서
이 템플릿은 동적 가속도계 및 정전류 전원이 공급되는 힘 센서, 즉 IEPE와 함께 사용하도록 설계되었습니다.

템플릿 27: 마이크(내장형 사전 증폭기 포함)

이 템플릿은 통합된 전치증폭기가 포함된 측정 마이크를 위한 것입니다. 일반적으로 이러한 디바이스에는 정전류 전원 공급(IEPE) 인터페이스가 있습니다.

템플릿 26, 28, 29 및 43

템플릿 26과 43은 전하 증폭기에 사용되며, 가속도계 또는 힘 센서(force transducer) 중 하나인 부착된 압전기 트랜스듀서를 나타냅니다. 템플릿 28은 첨부된 마이크 캡슐을 지정할 수 있는 마이크 전치증폭기 템플릿입니다. 템플릿 29는 커패시브 마이크를 설명하는 템플릿입니다.

템플릿 26, 28, 29, 43의 내용과 구성에 대한 세부사항은 IEEE 1451.4 스펙의 부록 A에 포함되어 있습니다.

템플릿 30: 높은 레벨 전압 출력 템플릿

이 템플릿은 다양한 센서에 사용 가능한 범용 템플릿입니다. 아날로그 전압 출력을 동반한 센서는 거의 모두 이 템플릿을 사용할 수 있습니다. 첫 번째 6비트 선택 케이스는 물리적 측정과 대응하는 단위(예: PSI, N, m/s², mm, % 등)를 나타냅니다.

템플릿 31: 현재 루프 출력 템플릿

전압 출력 템플릿과 마찬가지로, 이 템플릿은 매우 광범위한 센서와 함께 사용할 수 있도록 설계된 범용 템플릿입니다. 전류 루프 출력을 동반한 센서(보통 4-20 mA 또는 0-20 mA)는 거의 모두 이 템플릿을 사용할 수 있습니다. 첫 번째 6비트 선택 케이스는 물리적 측정과 대응하는 단위(예: PSI, N, m/s², mm, % 등)를 나타냅니다.

템플릿 32: 저항 출력 센서 템플릿
이 템플릿은 전기 출력이 가변 저항인 모든 센서용 범용 템플릿입니다. 저항 센서를 포텐셔미터로 설정하는 경우, 템플릿 39이 더 적합할 수 있습니다. 첫 번째 6비트 선택 케이스는 물리적 측정과 대응하는 단위(예: PSI, N, m/s², mm, % 등)를 나타냅니다.

템플릿 33: 브리지 센서 템플릿

브리지 센서 템플릿은 선형 출력을 동반하는 저항 브리지인 전기 출력 인터페이스의 센서에 사용됩니다. 예를 들어, 로드 셀, 압력 센서 또는 가속도계가 이에 해당합니다. 첫 번째 6비트 선택 케이스는 물리적 측정과 대응하는 단위(예: PSI, N, m/s², mm, % 등)를 나타냅니다.

템플릿 34: AC LVDT/RVDT 템플릿
TEDS LVDT/RVDT 템플릿은 AC 기반 LVDT(Linear Variable Differential Transformer; 선형 가변 차동 변압기) 및 RVDT(Rotary Variable Differential Transform; 회전형 가변 차동 변압기) 센서에 사용됩니다. 첫번째 3비트 선택 케이스는 물리적 측정과 대응하는 단위(예를 들어, m, mm, 인치, 라디안, 또는 도)를 나타냅니다.

템플릿 35: 스트레인 게이지 템플릿

스트레인 게이지 템플릿은 브리지 측정 설정에 사용되는 스트레인 게이지용입니다. 브리지에 보이는 데이터의 스케일링이 게이지 인자에 따른 것이고 선형일 수도 또는 아닐 수도 있지만, 최소 및 최대, 물리적 및 전기적 범위의 프로퍼티는 그에 상관없이 포함되어 센서의 작동 범위를 정의합니다.

스트레인 게이지의 측정 파라미터가 게이지의 설치 및 장착 방식에 따라 결정되는 점이 고유합니다. 따라서, 게이지가 장착된 측정 설정과 프로퍼티로 결정되는 프로퍼티가 부가로 이 템플릿에 포함됩니다. 이 예는 포아송 계수, 영률, 브리지 타입 입니다.

템플릿 36: 열전쌍 템플릿

열전쌍 템플릿에는 측정 범위, 전기 출력 범위, 열전쌍 타입이 지정됩니다. 비표준 열전쌍 커브의 상세한 스펙은 이 템플릿에 포함되지 않습니다.

템플릿 38: 써미스터 템플릿

써미스터 템플릿은 스테인하트-하트 써미스터 방정식을 사용하여 써미스터의 동작을 지정합니다.

템플릿 37: 저항 온도 검출기(RTD) 템플릿

RTD 템플릿은, RTD 커브 선택 케이스를 통해, 캘런더-반 두센 계수를 사용하여 표준 DIN 커브(케이스 0 ~ 5) 또는 사용자 커브(케이스 6 ~ 7)의 스펙을 보여줍니다.

템플릿 39: 포텐셔미터 전압 제수 템플릿

온도 39는 저항 전압 분할기 설정에서 포텐셔미터로 설정된 센서용입니다. 첫 번째 6비트 선택 케이스는 물리적 측정과 대응하는 단위(예: PSI, N, m/s², mm, % 등)를 나타냅니다.

IEEE 표준에는 이전 섹션의 표준 트랜스듀서 템플릿 중 하나와 함께 사용할 수 있는 교정 템플릿으로 지정된 세 가지 표준 템플릿이 포함되어 있습니다. 교정 테이블과 교정 CURVE 템플릿은 센서의 입력 대 출력 커브를 완전히 지정하는 메커니즘을 제공합니다.

교정 테이블 템플릿(ID = 40)을 사용하면 여러 데이터 쌍을 포함하여 센서의 입력-출력 함수를 지정할 수 있습니다. 교정 테이블 템플릿은 표준 트랜스듀서 템플릿에 포함된 최소 및 최대 물리적 및 전기적 값을 사용하며, 이 범위 내의 데이터 쌍의 임의의 개수(테이블 16의 값 n)를 지정합니다.

교정 CURVE 템플릿(ID = 41)을 사용하면 센서의 입력-출력 함수를 여러 부분 다항식 CURVE 스펙할 수 있습니다. 교정 CURVE 템플릿은 표준 트랜스듀서 템플릿에 포함된 최소 및 최대 물리적 및 전기적 값을 사용하며, 이 범위 내에서 임의의 다항식 커브 수를 지정합니다.

Frequency Response Table Template (ID = 42)를 사용하면 센서의 주파수 응답 함수를 진폭-주파수 데이터 쌍의 세트로 지정할 수 있습니다.

많은 트랜스듀서는 v0.9로 지정된 IEEE 1451.4 표준의 초기 버전과 함께 사용됩니다. 이 센서의 TEDS는 다른 템플릿과 다른 기본 TEDS 포맷을 사용합니다. ID 값이 0에서 24인 템플릿이 사용되었지만, 다음 테이블은 이러한 센서에서 사용되는 기본 TEDS와 함께 가장 인기있는 레거시 템플릿을 요약한 것입니다.

표 19. V0.9 레거시 센서의 기본 TEDS 콘텐츠

	비트 길이	허용 범위
제조업체 ID	12	17 - 4095
모델 번호	16	0-65535
버전 문자	5	A-Z (데이터 타입 Chr5)
버전 번호	6	0-63
시리얼 번호	24	0-33554431

또한 참조:

LabVIEW에서 스마트 TEDS 센서 및 버추얼 TEDS 파일 읽기