MFC Readout unit 개발: C 펌웨어와 장비 통신
폴스타인과 (주)큐에스에프가 공동 개발한 1채널 MFC Readout unit입니다. RP2354A의 펌웨어를 C로 작성해, 작업자가 노브로 설정한 목표 유량을 질량유량제어기(MFC)에 전달하고 실제 유량을 같은 패널에서 확인할 수 있도록 했습니다.
목표 유량을 보내고, 실제 유량을 읽는 펌웨어
작업자가 입력하는 값은 유량이지만 MFC가 받는 값은 전압입니다. 목표 유량을 설정하면 펌웨어가 I²C로 디지털-아날로그 변환기(DAC)에 값을 쓰고, DAC는 후면 MFC 단자로 0–5 V 설정 신호를 출력합니다.
측정값은 반대 방향으로 흐릅니다. MFC가 돌려보낸 0–5 V 측정 신호를 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 읽으면, 펌웨어가 I²C로 그 값을 가져와 유량으로 표시합니다. 이렇게 설정한 값과 실제로 흐르는 값을 구분했습니다.
두 유량을 비교하는 전면 패널
목표 유량과 측정 유량에 각각 4자리 표시창을 배정했습니다. 펌웨어는 SPI로 두 표시창을 갱신합니다. 작업자는 화면을 전환할 필요 없이 두 값을 비교하고, 회전 노브로 목표값을 조절하거나 FLOW ON/OFF 버튼으로 운전을 시작·정지할 수 있습니다.
장비 통신: RS-232와 RS-485
외부 장비와의 직렬 통신에는 MCU의 UART 두 개를 사용했습니다. 하나는 RS-232로 변환해 외부 장비 한 대와 연결하고, 다른 하나는 여러 제어 유닛을 한 버스에 연결할 수 있도록 RS-485로 구성했습니다. RS-485에서는 송신과 수신이 같은 선로를 쓰기 때문에 펌웨어가 송수신 방향을 전환합니다.
직렬 통신을 쓰지 않는 외부 장비를 위해 후면에 RMT COM 단자도 두었습니다. 이 단자는 TTL 입력을 받고, 릴레이 무전압 접점으로 상태를 전달합니다.
FLOC 3660 유량 신호 연동
FLOC 3660 연결도에서 C 펌웨어의 출력과 입력이 실제 단자에 어떻게 이어지는지 볼 수 있습니다. 노브로 목표 유량을 바꾸면 DAC가 만든 0–5 V 설정 신호가 유닛의 Set-point Signal에서 FLOC 3660의 Flow Set Hi로 전달됩니다. 반대 방향에서는 FLOC의 MFCOUT이 내보낸 측정 전압이 유닛의 Flow Signal을 거쳐 ADC로 들어옵니다.
양쪽의 +15VDC와 -15VDC는 같은 극성끼리 연결합니다. 유닛 쪽에서 GND로 표기한 세 선은 FLOC 쪽에서 각각 전원 공통 GND, 설정 신호 기준 Flow Set Lo, 측정 신호 기준 MFCOUT COM으로 이어집니다. 이 배선으로 목표값을 보내는 경로와 실제 유량을 읽는 경로를 각각 추적할 수 있습니다.
개발 결과
메인 제어 보드와 전·후면 보드를 금속 케이스에 조립해 MFC 한 대를 구동하는 독립형 유닛을 완성했습니다. 한 채널은 전면 패널에서 바로 운전하고, 가스 라인이 늘어날 때는 같은 유닛을 추가해 RS-485로 연결할 수 있는 구성입니다.