분광기의 트리거 모드( Spectrometer, Trigger Mode )

이번에는 분광기에서 사용하는 트리거 모드에 대해서 말씀드리려고 합니다.

먼저 “트리거”에 대해서 알아보겠습니다. 사전적 의미로는 권총과 같은 총기류의 방아쇠를 말합니다. 측정 장치로 말하자면 사용자가 원하는 시점에 데이터를 얻고자 할 때, 데이터 획득을 지시하는 행위를 말합니다. 카메라로 예를 들면, 촬영 버튼을 눌러서 이미지를 얻게 되는데, 이때 버튼을 누르는 행위를 트리거라고 말 할 수 있겠습니다. 이와 같이 분광기도 외부의 신호를 받아 원하는 시점에 측정을 할 수 있도록 기능을 제공하며 보통 외부 트리거(Trigger) 모드라고 합니다.

다음으로는 트리거로 사용할 신호에 대해서 알아보겠습니다. 입력 전압의 변화를 이용한 디지털 신호를 트리거 입력 신호로 사용하며 대부분 LVTTL(3.3V)와 TTL(5V) 2 종류를 사용합니다. 신호를 구분하는 방법은 보통 2가지로 알려져 있는데, 먼저 “Edge Trigger” 방법입니다. 입력 전압이 High(3.3 or 5V) → Low(0V)로 변하는 것을 Falling Edge라고 하고 반대의 경우는 Rising Edge라고 합니다. 이 변하는 Edge가 발생한 시점을 위에 설명한 트리거로 사용하며 저희 분광기 시리즈도 트리거 신호로 사용하고 있습니다. 두번째는 신호가 유지되는 기간 동안을 트리거 신호로 사용하는 것을 “Level Trigger” 방식이라고 하며, CL 시리즈를 사용시 구성된 프레임 그래버 보드에 따라 지원하기도 합니다.

이제 트리거 모드에서 신호 입력 시 분광기가 데이터를 얻는 과정에 대해서 간략하게 설명 드리겠습니다. 먼저 분광기를 외부 트리거 모드로 설정 시 데이터 획득을 멈추고 외부 트리거 입력을 대기하게 됩니다. 그리고 트리거 신호가 입력되면, 데이터 획득을 위한 노출이 시작됩니다. 그림으로 표현하면 아래 그림 1과 같이 정리할 수 있습니다.

위 그림에서 보듯 이렇게 트리거 모드를 사용하면 원하는 시점에서의 데이터를 획득할 수 있는 환경을 만들 수 있습니다. 예를 들면, 모터 스테이지와 Encoder를 연계하여, 출력되는 신호를 입력신호로 사용한다면, 움직이는 물체에 대해서 일정한 간격으로 데이터를 획득할 수 있는 환경을 구성할 수 있습니다.

마지막으로 위의 방법과 같이 반복적인 신호를 이용하여 측정할 때, 고려해야할 부분을 설명 드리겠습니다. 위 그림에서 보듯 데이터 프레임을 획득하는 시간은 동작에 필요한 최소 시간(td)과 사용자가 노출 시간(Exposure time)이 최소한 필요하므로 트리거를 반복적으로 사용하는 경우,
이 간격도 고려해야 합니다. 만약 트리거 신호 반복 간격을 프레임 데이터 측정 종료 시간보다 짧은 간격으로 입력하는 경우, 아래 그림과 같이 트리거 신호 (N+1)과 (N+3)에 대한 데이터를 소실하게 되는 결과를 가져오게 되니 이와 같은 상황이 발생하지 않도록 주의해야 합니다.