DAC(Digital-to-Analog Converter)란, DAC란, Digital to Analog Converter라고 하여 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시켜 주는 장치를 말합니다. 이전 ADC 관련 포스팅에서 '아날로그 신호를 측정'할 때 ADC를 소개하였다면 DAC의 경우 '아날로그 신호를 생성'할 때 사용된다고 보시면 되겠습니다. 즉, ADC는 AI(Analog Input), DAC는 AO(Analog Output)로 분류할 수 있겠네요. (ADC 참조 링크) DAC 블록도를 살펴보면 디지털 신호를 변환하기 위해 아래와 같이 n-bit Register, Voltage Switching, Summing Circuit, Output Amplifier 순서로 구성되어 있습니다. n-bit ..
푸리에 역변환(Inverse Fourier Transform, IFT) 푸리에 역변환은 비주기 신호의 Freq-domain 값들을 적분하여 원신호를 복원하는 것을 말합니다. 말그대로 푸리에 변환의 역계산 방식이죠. 필요하신 분들을 위해 이전 포스팅 참고로 띄워놓겠습니다. 푸리에 급수(Fourier Series) 푸리에 급수(Fourier Series) 보통 신호와 관련된 내용을 찾다보면 "모든 주기 함수는 sin과 cos의 무한 합으로 표현할 수 있다."란 말을 많이 합니다. 이게 바로 푸리에 급수에 대한 내용인데요. 푸리 moonnote.tistory.com 푸리에 변환(Fourier Transform, FT) 푸리에 변환(Fourier Transform, FT) 우리가 흔히 말하는 푸리에 변환(Fou..
신호를 다루는데 있어 주파수의 개념은 어떤 산업 분야를 막론하고 중요하다고 할 수 있습니다. 앞서 푸리에 변환(Fourier Transform)이 무엇인지 살펴 보았는데요. 이번 시간에는 이산 푸리에 변환(DFT)와 고속 푸리에 변환(FFT)에 대해 알아보도록 하겠습니다. 푸리에 변환(Fourier Transform, FT) 푸리에 변환(Fourier Transform, FT) 우리가 흔히 말하는 푸리에 변환(Fourier Transform, FT)이라고 하면 주파수 분석 하기위해 Time-Domain을 Frequency-Domain으로 변환하는 과정을 말합니다. 그러나 푸리에 변환 moonnote.tistory.com 이산 푸리에 변환(DFT, Discrete Fourier Transform) 디지털 ..
푸리에 변환(Fourier Transform, FT) 우리가 흔히 말하는 푸리에 변환(Fourier Transform, FT)이라고 하면 주파수 분석 하기위해 Time-Domain을 Frequency-Domain으로 변환하는 과정을 말합니다. 그러나 푸리에 변환에서 말하는 주파수란, 우리가 흔히 알고 있는 "초당 몇회 반복되는지"의 개념만 가지고 설명할 수는 없고 확장된 개념으로 공간적인 의미을 내포하고 있다고 보는 것이 더 정확하다고 할 수 있습니다. 그렇기 때문에 오일러 공식을 통해 푸리에 급수의 기본 함수를 삼각함수가 아닌 \(e^{2\pi i\theta }\)로 사용하기도 합니다. (\(z = cosx + isinx\)는 복소 평면에서 단위원을 말함, 아래 이미지에서는 실수에 대해 \(\varph..
푸리에 급수(Fourier Series) 보통 신호와 관련된 내용을 찾다보면 "모든 주기 함수는 sin과 cos의 무한 합으로 표현할 수 있다."란 말을 많이 합니다. 이게 바로 푸리에 급수에 대한 내용인데요. 푸리에 급수(Fourier Series)는 주기성을 가지는 신호를 sin 또는 cos으로 표현하는 것을 말합니다. 일정한 속도로 주기적인 특성을 가진 파형을 흔히 정현파(Sinusoidal Signal)라고 부르는데, 이러한 연속적이고 주기적인 특성을 sin과 cos의 조합으로 표현하는 것이죠. 대표적인 정현파로 우리가 알고 있는 ¹사인파, ²삼각파, ³톱니파, ⁴사각파가 있습니다. 예시로 사인파와 코사인파 생성에 대한 이미지를 첨부하오니 참고하시면 좋을듯 하네요. sin과 cos은 서로 Phas..
버퍼 에러(Buffer Error) 지난 시간 버퍼란 메모리 영역 중 '데이터를 임시 저장하는 공간'이라고 설명했었습니다. 버퍼 에러는 이 버퍼 구간에서 발생하는 에러를 말하며 데이터 수집에서는 기본적으로 크게 오버플로우(Overflow), 오버라이트(Overwrite) 두 가지를 다룹니다. 오버플로우(Overflow) 디바이스 FIFO(First In First Out) 메모리가 한계치에 도달하였을 때 발생하는 에러입니다. 장비마다 메모리 영역에서의 버퍼 크기는 한계가 있을 수밖에 없는데 이는 우리가 장비를 컨트롤할 때 설정하는 샘플링 스펙에 영향을 많이 받습니다. 샘플링이 빠르면 그만큼 버퍼에 데이터가 쌓이는 속도 또한 빠른만큼 적절하게 빨리 비워줘야지만 오버플로우 현상을 막을 수 있습니다. 샘플링 ..
버퍼(Buffer)란, 메모리 영역 중 한 곳으로 데이터를 임시 저장하는 공간을 말합니다. 버퍼 수집이란 버퍼링(Buffering) 또는 큐(Queue)라고도 부르는데 버퍼에다가 데이터를 채우는 작업을 말합니다. 대표적으로 버퍼 구조에 따라 큐(Queue), 스택(Stack)이라 부르고, 해당 구조에 따른 데이터 처리 방식을 FIFO, LIFO라고 부릅니다. 본 포스팅에서는 큐, 스택에 대한 자세한 설명은 생략하고 추후 업데이트를 한다면 링크를 걸도록 하겠습니다. 정리해보자면 버퍼 수집은 결국엔 DAQ와 PC쪽 메모리 영역 어딘가에서 데이터를 주고 받기 전 데이터를 버퍼에 저장하는 작업을 말합니다. 이후 샘플링 작업으로 서로 데이터를 주고 받는 것인데 리마인드가 필요하신 분들은 이전 포스팅에서 '샘플링 ..
이번 시간에는 신호 소스와 접지 모드(터미널 설정)에 대해서 알아보겠습니다. DAQ 시스템이란 결국엔 사용되는 센서의 출력 신호를 DAQ 장비가 측정하는 것인데요. 센서와 장비간 물리적인 연결을 할 때 신호 소스 타입이 어떻게 되는지, 그리고 신호 소스 타입에 맞추어 적절한 접지를 잡아주는 것이 관건이라고 하겠습니다. 센서의 경우에도 종류가 워낙 다양하지만 결국에는 전기적인 신호로 변환시켜 출력을 보내주게 되므로 대부분의 센서 출력은 전압(또는 전류)이라고 볼 수 있습니다. '전압'이란, 두 지점 사이의 전위차를 말하며 전류가 흐를 수 있도록하는(전하가 이동시킬 수 있는) 능력입니다. 신호 소스 타입(Grounded vs Floating) 신호 소스 타입의 경우 크게 접지된 신호(Grounded Sign..
에일리어싱(Aliasing)이란, 에일리어싱(Aliasing)이란 표본화(Sampling)하는 과정에서 원신호를 정상적으로 복원하지 못하고 "일그러짐"이 발생하는 것을 말합니다. 즉, 신호의 왜곡이 발생하는 것이죠. 계단 현상이라고 부르기도하는데 일반적인 처리법으로 안티-에일리어싱(Anti-Aliasing)이 있습니다. 말그대로 에일리어싱을 해결하기 위한(Anti-) 기술인데 아래 그림처럼 가장자리 색의 값과 배경색의 값을 산출한 뒤 나누어서 중간색을 만들고 계단의 사이사이 픽셀을 메우는 방법입니다. 본문에서는 따로 안티-에일리어싱에 대해서는 자세히 다루지 않으니 궁금하신 분들은 검색을 통해 한번 관련 글을 읽어보시기 바랍니다. 데이터 수집에서는 "에일리어싱은 신호의 왜곡을 말한다."라고만 숙지한 후 아..
시스템에 가장 적합한 DAQ 디바이스는 무엇인가? 이번 시간에는 DAQ 장비를 선정하기 위해 고려해야할 스펙 3가지(입력 범위, 분해능, 코드폭)를 알아보겠습니다. 입력 범위(Input Range) 우리가 수집하는 센싱 데이터는 대부분 전류, 전압 신호라고 볼 수 있습니다. 보통의 센서 데이터들은 수mV, 4~20mA, 1 ~ 5V, 0~10V 정도의 출력 범위를 가지는데 측정하고자 하는 신호의 범위와 최대한 유사하게 입력 범위를 맞추어 측정해야지만 정확한 측정이 가능합니다. 이에 맞추어 DAQ 장비도 보통 ±10V, ±20mA의 bipolar 입력 범위를 가집니다. 분해능(Resolution) 신호를 얼마나 잘게 쪼갤 수 있는지 나타내는 ADC 스펙입니다. 비트 단위로 표현하며 8 bits의 분해능을 ..
샘플링 용어 샘플링(Sampling), 샘플(Sample) 샘플링(Sampling)이란 어떤 자료에서 일부 값을 추출하는 것을 말합니다. DAQ에서는 대표적으로 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 추출하는 것이라고 생각하시면 되겠습니다. 그 외에도 음악에서는 일부 구간을 잘라 사용한다거나 통계에서 표집하는 것을 샘플링이라고 부르기도 합니다. DAQ 시스템 구성을 생각해보면 [센서] - [DAQ] - [PC] 순으로 연결이 되었었는데요. 센서로부터 취득한 데이터를 PC로 가져와 디스플레이 하거나(AD 컨버팅) 반대로 PC에서 생성한 디지털 데이터를 DAQ 보드로 전달할 때 데이터를 주고받는 과정을 샘플링이라고 합니다. 샘플(Sample)은 디지털화된 데이터 하나(이미지에서는 한 포인트)를 말합니다. 샘플링 ..
이전 포스팅에서 Analog와 Digital 신호에 대한 개념을 어느정도 익혔다면 우리가 데이터 수집(Data Acquisition, DAQ)을 하는 과정에서 센서의 값을 PC에서 본다라고 하면 PC에서 보는 값은 디지털 값이라고 생각할 수 있습니다. DAQ를 처음 배울 때 이런 고민을 많이 했었죠.. 센서가 물리적인 현상을 전기적인 신호로 바꿔준다는 것은 알겠는데, 어떻게 DAQ 장비는 이 전기적인 신호의 값을 알 수 있는가? 바로 ADC인데요. 관련 전공자 분들은 쉽게 아쉴 수 있지만 모르시는 분들을 위해 이번 시간에는 ADC가 무엇인지 살펴보도록 하겠습니다. ADC(Analog to Digital Converter)란 ADC란, Analog to Digital Converter를 말하며 아날로그 신..
우리가 데이터 수집(DAQ, Data Acquisition)을 할 때 측정 신호나 정보를 표현하는 방법은 그 형태에 따라 아날로그(Analog)와 디지털(Digital)로 나뉘게 됩니다. 아날로그∙디지털의 대표적인 예로 우리가 노래를 들을 때에도 아날로그 방식의 레코드판(LP)과 디지털 방식의 광 디스크(CD)로 노래를 재생시키는 경우를 생각해볼 수 있습니다. 왜 레코드판(LP)이 아날로그이고 광 디스크(CD)가 디지털이냐? 이 물음에 대한 대답을 위해 조금 더 설명을 해보자면 레코드판(LP)의 경우 LP판을 올리고 바늘을 판으로 이동시켜 재생해야 하는 말 그대로 모두 수동으로 동작하는 방식이고, 광 디스크(CD)의 경우 트레이에 CD를 넣고 버튼을 누르는 것 정도 외에는 크게 할 일이 없는 동작 방식이..
데이터 수집(Data Acquisition, DAQ) DAQ(Data Acqusition)이란 센서와 컴퓨터를 이용하여 전기적(전압, 전류), 화학적(온도, 압력, 음성 등) 신호를 측정하는 과정을 말합니다. (DAS라고 부르는 업체도 있으며 Data Acquistion System의 줄임말입니다.) DAQ 시스템은 "센서(Sensor) >> 데이터 수집 장치(DAQ Device) >> PC" 순서로 연결되며 센서로부터 측정된 값을 디지털화하여 PC 메모리로 가지고 오게 되죠. 그림에서 보는 바와 같이 센서 데이터를 DAQ로 가지고 오는 입력(Input) 핀과 DAQ에서 출력으로 내보내 주는 출력(Output) 핀을 I/O 핀이라고 부르며, I/O 핀은 센서의 신호선과 연결해주는 단자로서 신호는 크게 A..