[ GPIB (IEEE488.1, IEEE488.2) ]

1. GPIB 통신의 사용 목적.
여러가지 용도로 사용될 수 있으나 제일 큰 목적은 PC를 통하여 계측기나 기타 장비 등 표준 프로토콜로 병렬 및 고속 제어하기 위하여 사용됩니다. 시스템 구성한 부분에서 하나의 파워서플라이가 망가졌어도 타사의 파워서플라이를 끼우기만하면 고민없이 오퍼레이팅하는데 문제없습니다. 이는 전자에 거론한 표준 프로토콜로 구현되어 있기 때문입니다.
PC와의 연결은 즉 이에 연결된 고유 Address를 가진 Host(계측기나 기타 장비)로부터 원하는 데이터를 받고, 제어를 함에 목적이 있습니다. 여기서는 프로그래머블 파워서플라이의 제어에 대하여 논의하겠습니다.

2. GPIB (PC에 장착되는 GPIB Card)장치의 역할 : Controller, Talker, Listener
GPIB 통신에 참여하는 장치는 기본적으로 컴퓨터와 계측기의 2 가지입니다. 일반적으로 컴퓨터는 계측기를 제어하며, 계측기는 컴퓨터의 요청을 실행합니다. 이를 위해서 컴퓨터에는 GPIB 카드를, 계측기에는 GPIB 포트를 장착합니다.(컴퓨터에 장착하는 GPIB 카드 대신 다른 형태의 인터페이스를 사용할 수 있지만 IEEE 488.2 규격하에서는 궁극적으로 GPIB 신호로 변환되어 계측기로 전달됩니다.)

GPIB 규격의 관점에서는 이러한 행위를 위한 역할을 3 가지, Controller, Talker 및 Listener로 구분합니다.

컨트롤러(Controller)는 모든 장치에 명령을 전송하여 GPIB 상에서 정보의 흐름을 관리하는 즉 PC가 이에 해당되는 장치를입니다. GPIB 컨트롤러는 GPIB 케이블을 모니터하여, 디바이스[송신자, Talker]가 메시지를 전송하기 위한 데이터메세지를 전송하면, Talker와 Listener의 주소를 지정(또는 인에이블)하여, 송신자[Talker]를 수신자[Listener]에 연결합니다.

토커(Talker)는 메시지를 전송하는 장치이며, 리스너(Listener)는 메시지를 수신하는 장치입니다.
이는 컨트롤러(PC)의 허락없이 송수신을 할 수 없습니다.
일반적으로 컴퓨터에 장착하는 GPIB 보드는 컨트롤러/토커/리스너의 역할을 하며, 또한 USB 타입의 별도 GPIB 카드 또한 위의 세가지 역할을 수행합니다. 당사의 프로그래머블 파워의 경우에는 GPIB 모듈이 GPIB 카드에서 수행하는 컨트롤러, 토커, 리스너 역할을 파워서플라이로 전송하고 이를 다시 컴퓨터로 올리는 역할을 수행합니다. 이와 달리 다른 계측기들의 경우는 일반적으로 토커/리스너의 역할을 수행합니다. 여기서 일반적이라고 한 이유는 계측기이기 때문에 반드시 GPIB 컨트롤러의 역할을 수행하지 못하는 것은 아니기 때문입니다. GPIB 통신을 위한 AISC 자체에 컨트롤러 기능이 포함된 것과 그렇지 않은 것으로 구분되어 있으며, 컨트롤러 기능이 포함된 반도체를 사용한다 하더라도 컨트롤러 기능을 구현하지 않았으면 토커/리스너 역할만 수행하게 됩니다. 만일 계측기에 일반적인 컴퓨터 기능이 장착되어 있으며, 이 계측기가 사용하는 GPIB AISC이 GPIB 컨트롤러 역할까지 실행할 수 있다면 계측기도 컨트롤러의 역할을 수행할 수 있습니다.

PC에 장착된 GPIB 컨트롤러는 컨트롤 역할을 수행 후 부터는 토커와 리스너의 역할을 수행합니다. 계측기에 명령을 전송하는 순간에는 컴퓨터의 GPIB가 토커, 명령을 수신하는 계측기가 리스너가 됩니다. 리스너가 응답을 하는 순간에는 리스너가 토커, 응답을 수신하는 컴퓨터가 리스너가 되고요.

GPIB에 수의 컨트롤러가 존재할 수 있지만, 임의의 시간에 단 하나의 컨트롤러만이 컨트롤러의 역할을 할 수 있으며, 이를 CIC(Controller-In-Charge)라 합니다.
CIC를 하기위해서는 IFC(interface clear line)을 이용하여 모든 device를 clear한 후 다른 컨드롤러에게 제어권을 넘겨주는 것입니다.

3. 컴퓨터와 장비의 연결 방식.
선형 연결방식(Linear configuration)과 집중연결방식(Star configuration)방식이 있습니다.
선형 연결방식이란 컴퓨터에서 장비 1로, 장비 1에서 GPIB 케이블을 통해 장비 2로, 또 장비 2에서 GPIB 케이블을 이용해 장비 3으로 이런식의 직선형 연결을 의미합니다.

집중연결방식은 PC에서 장비 1로, PC에서 장비 2로, PC에서 장비 3으로, PC에서 4번 장비로 연결하는 형태.. 이런식으로 병렬 연결하는 방식입니다. GPIB 케이블은 이 연결이 가능하도록 제작되어 있습니다.

주의할 점은 반드시 CIC 규칙을 지켜 시스템 상에 1대의 컨드롤러만 존재하도록 나머지를 nonController로 만들어 주어야 합니다. 통상적으로 PC에 설치된 GPIB 카드는 Controller 역할을 합니다. 이를 nonController로 만들기 위해서는 제공되는 GPIB 설정 프로그램의 옵션에 있습니다.


4. GPIB 케이블링 제한사항 관련

GPIB의 원래 목적인 고속전송을 유지하기 위해서, 다음과 같이 장치간의 거리와 개수가 제한됩니다.

* 일반적 제한사항
① 두 장치간의 최대 거리는 4 미터이며 장치간의 평균 거리는 2 미터를 초과하지 않아야 한다.
② 전체 GPIB 케이블의 최대 길이는 20미터를 초과하지 않아야 한다.
③각 GPIB 버스에 15개 이하의 장치를 사용해야 하며, 3분의 2 이상의 장치에 전원이 공급되어야 한다.

* 고속 통신을 위한 제한사항(3-wire IEEE 488.1 핸드쉐이크(T1 delay = 350 ns) 및 HS488):
① 전체 케이블의 길이가 15 미터를 초과하지 않고 각각의 길이는 1 미터를 초과하지 않아야 한다.
② 모든 장치에 전원이 공급되어야 한다.
③ 모든 장치가 48mA 3-상(three-state) 드라이버 사용해야 한다.
④ 각 GPIB 신호상의 캐패시턴스는 각 장치당 50 pF를 초과해서는 않된다.


5. EEE 488.1

IEEE 488.1은 계측기와 컴퓨터간의 통신을 위한 기계적, 전기적 및 하드웨어 프로토콜 규격을 정의하여, 서로 다른 회사의 계측기들을 동일한 케이블로 연결할 수 있게 되었습니다. 그러나 IEEE 488.1는 데이터포맷, 상태 보고, 메시지교환 프로토콜, 설정 명령어, 계측기 교유 명령어 정의 및 사용방식등에 대해 정의하지 않아서, 각각의 계측기 제조회사가 이들 항목들을 임의로 구현하게 되어 계측기간의 물리적인 호환에도 불구하고 상위 소프트웨어 레벨에서는 서로 호환되지 않았습니다.


6. IEEE 488.2

IEEE 488.2은 IEEE 488.1 에서 정의되지 않았던 내용을 정의하였습니다. 즉, 계측기로 보내지는 명령어 포맷과 종류, 계측기가 보내는 응답의 포맷과 코딩에 대한 메시지교환 프로토콜을 정의했다. 또한 계측기가 통신하기 위해서 버스 상에서 수행해야하는 특정 동작과 이에 대한 상태를 보고해야 하는데, 이러한 동작을 실행시키는 명령어와 상태정보를 받기 위한 쿼리문을 정의합니다..

7. IEEE 488.2 계측기가 반드시 구현해야 하는 명령어
Mnemonic Group Description
*IDN? System Data Identification query
*RST Internal Operations Reset
*TST? Internal Operations Self-test query
*OPC Synchronization Operation complete
*OPC? Synchronization Opearation complete query
*WAI Synchronization Wait to complete
*CLS Status and Event Clear status
*ESE Status and Event Event status enable
*ESE? Status and Event Event status register query
*ESR? Status and Event Event status register query
*SRE Status and Event Service request enable
*SRE? Status and Event Service request enable query
*STB? Status and Event Read status byte query

위에서 이야기한 대로, GPIB를 이용하면 굉장히 빠른 속도로(현재 하드웨어가 쫓아가지 못할 정도입니다.) 계측기를 제어하면서 데이터를 올릴 수 있으며 이는 연구개발시에 제품의 신뢰성 테스트를 위하여 제품 생산시에는 제품생산의 가속화와 정확성, 품질 관리 등에 효율적으로 사용할 수 있습니다.

많은 이해가 되셨기를 바라며, 기타 자세한 내용은 전화 문의하여 주시면 부가하여 설명을 드리겠습니다. 또한 당사의 제품메뉴얼에는 gpib 관련 자료가 수록되어 있으니 많은 참조 바랍니다.

다음은 전자 부하기(Electronic Load)의 CV,CC,CR 기능에 대한 설명입니다.
전자 부하기는 산업분야에서 여러 가지로 쓰이고 있으며 아래의 기능을 정확히 인지하시고 사용을 하셔야 활용도를 높일 수 있습니다.

[ CV ]
Constant Voltage, 정전압 모드로서 전압 값을 미리
정한 후 Load ON시 설정된 전압 값으로 될 때까지
자동적으로 부하가 증가됩니다.
Current Limit 테스트 시 이용을 많이 합니다.

[ CC ]
Constant Current, 정전류모드로서 전압에 상관없이
미리 설정한 부하 값으로 일정하게 부하를 걸어줍니다.
예를 들어 파워서플라이와 전자부하기를 연결한 후
전자부하기의 전류를 파워서플라이에서 출력할수 있는
값으로 셋팅하고 로드를 건 뒤, 파워서플라이의 전압을
변동시키면 전자부하기의 로드가 변하는 것을 확인하실
수 있습니다.

[ CR ]
Constant Resistor, 정저항모드로서 부하의 양을 저항값
으로 정한 뒤 사용하는 것입니다. 저항의 값이 고정이므로
전압을 변화시키면 전류가 변하는 것을 확인하실 수 있고,
전류를 변화시키면 전류가 변하는 것을 확인하실 수 있습
니다.
 

리니어 파워서플라이란?

DC를 생성하기 위해 내부 컨트롤 회로에서 연속적인 아날로그 시그널을 정류부에 입력하여 Limit 설정값을 출력할 수 있도록 하는 구조 입니다.
리니어 파워의 장점으로는 응답속도가 빠르고 출력 노이즈가 스위칭제품보다는 적습니다.
 

스위칭 파워서플라이란?

전자스위치 방식으로 출력으로 쓰는 용량만큼만 스위치를 ON 해서 출력 측으로 전력을 전달시켜 주는 방식입니다.
스위칭 파워의 장점으로는 효율성이 좋고 제품 용량대비 작은 사이즈로 제작 가능합니다. 인버터, 모터등 노이즈가 발생되는 부하게 강합니다.

Programmable은 Regulated 파워서플라이에 비하여 출력값의 Resolution이 좋고 Readback 값이 정확합니다. 세팅 값을 설정할 수 있어 안정성 있게 사용 가능합니다.
과전압 과전류 설정기능 및 전압보상기능 factory Mode가 가능합니다. PC 컨트롤이 가능하며, 시스템사용과 자동화 구현이 가능합니다.

전선의 두께는 전압값의 크기와는 상관없이 전류값의 크기에 따라 두께가 선정됩니다.
간단하게 DC 사용 전류값의 나누기 4를 하게되면 되므로 사용자도 쉽게 선정 할 수 있습니다.
예) EX30-80 제품은 전압 30V 전류 80A의 제품이므로 출력 케이블의 두께는 80A / 4 = 20SQ = 20㎟ 두께의 혹은 그 이상의 케이블을 선정해주시면 됩니다.

제품 사용 중 정전 또는 전력이 일시적으로 차단되어 제품이 재부팅이 될 경우, 기존의 설정되어있는 값을 다시 설정하기에 어려운 환경이 될 경우가 있습니다.
이럴경우 자동저장 기능이 있어 마지막으로 설정된 값을 전원이 복구 되었을 때 자동실행 되는 기능입니다.
당사 옵션기능 중 LAST STATE 기능이라고 하며, 기본 세팅값, 출력 ON/OFF 상태 등 자동으로 기억하며 재부팅 시 자동으로 복구되는 기능입니다.

랙을 사용하면 높은 공간 활용성과 PC와 함께 시스템 구성에 좋습니다.
당사 제품은 브라켓이나 마운트 브라켓을 이용하여 간단하게 표준 랙에 설치 할 수 있습니다.
19" 표준렉 타입으로 사용가능하며, 높이는 800mm ~ 2100mm까지 장착 할 수 있습니다.

제품의 현재 설정되어 있는 전압, 전류 값이나 출력중인 상태에서 정확한 값을 설정하기 위해 Limit Display 기능이 있습니다.
프로그래머블 파워서플라이에서만 가능한 기능이며, 보다 안정적으로 전압, 전류 설정을 할 수 있습니다

부하까지의 배선이 긴 경우, 부하단에서의 전압값이 출력 설정값보다 낮게 출력되는 경우가
있습니다. 쉽게 말해서 전압 드롭이 생기는데, 당사 전원 내부의 피드백하는 전압 검출 위치를
출력단이 아닌 부하단으로 이동함으로서 전압 강하분을 보상할 수 있습니다.

당사 제품은 PC 또는 외부 아날로그 단자를 통하여 제품을 원격으로 제어 할 수 있습니다.
PC제어를 할 수 있도록 SCPI를 지원하며, 모델별로 RS-232C, RS485, USB, TCP/IP등 기본창착 및 옵션으로 통신지원을 하고 있습니다. PC제어 이외에 외부 아날로그로 제어 할 수 있습니다.
외부 신호(전압0~5V 혹은 0~10)로 출력 전압, 전류제어 및 모니터링이 가능하며, 외부 접점 신호로 출력 ON/OFF 제어 할 수 있도록 옵션기능이 있습니다.

CV, CC모드란? 

CV 모드는 Constant Voltage의 약자로써 정전압이란 뜻 입니다. 

이는 사용자가 설정하여 놓은 전압을 항상 유지 합니다. 이때 전류는 부하의 용량에 따라 공급받게 됩니다. 

CC 모드는 Constant Current의 약자로써 정전류란 뜻이 되겠습니다. 

정전압모드와 반대로 사용자가 설정하여 좋은 전류를 항상 유지 합니다. 

이때 전압은 부하의 용량에 따라 공급받게 됩니다. 

만약 사용자가 파워서플라이의 출력설정을 전압 10V, 전류 1A로 셋팅후 부하 R-5몸을 연결하였을때 I=V/R공식에 의거 전류는 2A가 됩니다. 

하지만 전류 셋팅을 1A로 설정했기때문에 ㅣ는 항상 1A가 흐르게 됩니다. 

따라서 R(부하)은 고정, 1(전류)도 고정, V(전압) I-R이 되겠습니다. 따라서 전압은 5V가 부하에 공급이 됩니다. 

이상태를 정전류모드 상태라고 합니다. 부하 R=20움을 연결하였을때 I=V/R공식에 의거 전류는 0.5A가 됩니다. 

전류를 1A로 설정하여도 1A가 다 흐리지 못하고 항상 전압은 10V, 전류는 부하의 용량에 맞게 0.5A가 흐르게 됩니다. 

이상태를 정전압모드 상태라고 합니다. 

결론은 부하에 흐르는 전류가 1A이상일때 정전류 모드로 진입하게 되고 1A 미만일때 정전압모드로 작동합니다.