표제지
목차
약어설명 10
Abstract 11
I. 서론 12
1.1. 연구배경 12
1.2. 연구목적 및 방법 14
II. 선박 안전운항장치 이론 및 원리 15
2.1. 적외선 센서 이론 15
2.2. 적외선 센서 종류 18
2.3. 열형 적외선 센서 기본 원리 19
2.4. 적외선 LED 특성 21
2.4.1. 근적외선 22
2.4.2. 중적외선, 원적외선 22
2.4.3. 극원적외선 22
2.5. 적외선 통신 23
2.6. 적외선 송수신기 25
2.7. 선박 엔진 제어 장치 이론 26
2.7.1. 안개 26
2.7.2. 발생조건 27
2.7.3. Saunders 방법 29
2.7.4. Swinbank 방법 30
2.7.5. 시정 31
2.8. 속도 제어 시스템 이론 34
2.8.1. ATmega128의 구동방식 38
2.8.2. ATmega128의 특징 38
2.8.3. ATmega128의 외부 구조 40
2.8.4. ATmega128의 내부 구조 42
2.8.5. ATmega128의 메모리 구조 44
2.8.6. ATmega128의 외부인터페이스 46
2.8.7. 락/퓨즈비트 46
2.8.8. 시스템 클럭 47
2.8.9. 시스템 리셋 48
2.8.10. 슬립 모드 48
2.8.11. 부트로더 49
2.9. 궤환 제어 시스템 50
III. 선박 안전운항장치 설계 및 제작 64
3.1. 안개 센서 장치 설계 및 제작 64
3.1.1. 설계목표 64
3.1.2. 안개 센서 장치 설계 64
3.1.3. 알고리즘 구현 67
3.1.4. 안개 센서 장치 제작 71
3.2. 선박 동력 자동 제어시스템 설계 및 제작 73
3.2.1. 설계목표 73
3.2.2. 선박 동력 자동 제어시스템 설계 73
3.2.3. 선박 동력 자동 제어시스템 제원 및 제작 76
IV. 선박 안전운항장치 실험 및 결과 84
4.1. 안개 센서 장치 실험 및 결과 84
4.2. 선박 동력 자동 제어시스템 실험 및 결과 86
V. 결론 88
참고문헌 90
표 2-1. 적외선 파장 영역별 명칭과 적용 분야 17
표 2-2. IBC 기준 적외선의 분류 22
표 2-3. 선박 사고 현황 통계표 26
표 2-4. 시정에 따른 안개의 국제 분류 32
표 2-5. 시정 계급표 33
표 2-6. ATmega128의 특징 39
표 2-7 ATmega128 외부구조 핀의 특징 41
표 3-1. 발광부의 절대 최대 정격 및 전기/광학 특성 77
표 3-2. 수광부의 절대 최대 정격 및 전기/광학 특성 79
표 4-1. 안개 농도에 따른 RPM 변화 87
그림 2-1. 파장에 따른 빛의 분류 15
그림 2-2. 적외선 센서의 구조 16
그림 2-3. 열형 적외선 센서 구성도 19
그림 2-4. 안개발생의 조건 28
그림 2-5. 대기의 냉각과 해무 발생 관계 28
그림 2-6. 영국 남동부 지방의 10~11월 안개 예보 30
그림 2-7. 안개 발생과 그 시각 예상(영국 Lincolnshire와 Yorkshire 지방) 31
그림 2-8. 개루프 제어의 일반적인 원리 34
그림 2-9. 폐루프 제어의 일반적인 원리 35
그림 2-10. 피드백 제어시스템 35
그림 2-11. 리니어 모터의 회전·직선 교류모터 37
그림 2-12. ATmega128의 외부 구조 40
그림 2-13. ATmega128의 내부 구조 42
그림 2-14. 코어부분의 블록도 43
그림 2-15. ATmega128의 하버드구조와 2단계 파이프라인 처리방식 44
그림 2-16. ATmega128의 메모리 구조 45
그림 2-17. ATmega128의 프로그램 메모리와 데이터메모리 구성도 45
그림 2-18. ATmega128의 외부인터페이스 46
그림 2-19. 클럭 발생 및 배분블록도 47
그림 2-20. 궤환 제어시스템의 전형적인 구성 50
그림 2-21. 출력에 잡음이 개입된 폐 루프 제어 시스템 52
그림 2-22. 타코미터로 전동기 속도를 제어하는 시스템 55
그림 2-23. 전동기를 이용한 전형적인 위치 제어 시스템 57
그림 2-24. 속도와 위치를 모두 궤환시키는 제어 시스템 59
그림 2-25. 궤환 제어 시스템에서의 외란 61
그림 2-26. 타코미터에 의한 폐 루프 시스템의 외란 63
그림 3-1. 안개 경보 장치의 제어 구성도 65
그림 3-2. 적외선 발광부 66
그림 3-3. 적외선 수광부 및 A/D 변환 데이터 전송부 66
그림 3-4. 안개 측정 디스플레이 66
그림 3-5. 음성 경보 출력부 66
그림 3-6. 주 프로그램 순서도 68
그림 3-7. 인터럽트 루틴 순서도 69
그림 3-8. Slave MCU 순서도 70
그림 3-9. 선박안전운항 실험 장치 71
그림 3-10. 안개 측정 & 디스플레이 & 사운드 부 72
그림 3-11. Fog sensing 부 72
그림 3-12. 전체 구성도 74
그림 3-13. ATmega128에 입력된 C++의 source code 75
그림 3-14. SI5315-DS 발광부 내부 구조도 76
그림 3-15. ST5811 수광부 내부 구조도 78
그림 3-16. 모터의 설계도면 및 장착된 모터의 사양 80
그림 3-17. 두 채널 홀 효과 인코더의 단면도 및 특성 81
그림 3-18. 출력회로의 구성과 파형 및 특징 82
그림 3-19. 자동제어시스템 전체 구성 83
그림 4-1. 안개 미 발생시 안개농도 84
그림 4-2. 안개 발생시 안개농도 85
그림 4-3. 안개가 없을 때 RPM 86
그림 4-4. 안개가 있을 때 RPM 86