KR20030068216A - Air press control system using the bluetooth rf module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 블루투스(Bluetooth) RF 모듈을 이용한 공기압 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 공기압 제어 시스템의 중앙 제어기기와 주변기기인 센서 및 솔레노이드 밸브 유닛에 각각 블루투스 RF 모듈을 장착하여 이들간에 무선 데이터 송수신이 가능하도록 한 블루투스 RF 모듈을 이용한 공기압 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a pneumatic control system using a Bluetooth (RF) Bluetooth module, and in particular to the Bluetooth RF module mounted on the sensor and solenoid valve unit, the central controller and peripheral devices of the pneumatic control system to enable wireless data transmission and reception between them. It relates to an air pressure control system using a Bluetooth RF module.
최근 들어 유선 통신 방법을 무선 통신 방법으로 대체하는 많은 연구가 진행되고 있는데, 그 중 한 분야가 근거리/단거리 무선 통신 수단인 블루투스가 있다.Recently, many researches are being made to replace the wired communication method with the wireless communication method, and one of them is Bluetooth, which is a short-range / short-range wireless communication means.
이러한 블루투스는 이동전화, 컴퓨터, PDA 등이 근거리 무선접속을 사용하고 있는 가정이나 회사의 전화 또는 컴퓨터들과 어떻게 서로 쉽게 연결될 수 있을 까를 기술하고 있는 컴퓨터 및 통신 산업계의 규격으로, 하나의 마스터(Master)와 최대 7개의 슬레이브(Slave)로 구성된 피코넷(Piconet)이라는 네트워크 환경 구축을 가능하게 하므로 시스템 확장이 매우 용이하다.Bluetooth is a standard in the computer and telecommunications industry that describes how mobile phones, computers, PDAs, etc. can be easily connected to each other at home or at work using a short-range wireless connection. It is very easy to expand the system because it enables to build a network environment called 'Piconet' which is composed of Master) and up to seven slaves.
즉, 피코넷의 경우 하나의 마스터를 지정하고 그 주변에 최대 7개의 슬레이브를 지정하여 마스터와 각각의 슬레이브가 한점 대 다점 통신이 가능하다. 이때, 마스터는 TDM(Time Division Multiplexing)을 사용하여 각 슬레이브와의 통신 시간과 횟수를 정해주어 전체 대역폭이 각 슬레이브에 배분되도록 조정한다.That is, in the case of piconet, one master can be designated and up to seven slaves can be designated around the master to enable one-to-multipoint communication between the master and each slave. At this time, the master uses time division multiplexing (TDM) to determine the communication time and number of times with each slave to adjust the total bandwidth to be distributed to each slave.
그리고, 통신 영역이 넓어지거나 네트워크 수가 많아지는 경우 각각의 피코넷을 연결해주는 스캐터넷(Scatternet) 구성이 가능하므로 피코넷의 확장된 네트워크 환경 구축 역시 구현 가능하다.In addition, when the communication area becomes wider or the number of networks increases, a scatternet that connects each piconet can be configured, and thus an extended network environment of the piconet can also be implemented.
한편, 공기압 제어 시스템은 액츄에이터의 변위에 따라 솔레노이드 밸브를 작동시켜 공기의 압력을 제어하는 시스템으로서, 액츄에이터의 변위를 감지하는 센서와, 이 센서에서 감지된 신호를 입력받아 연산하여 솔레노이드 밸브를 작동시키기 위한 제어신호를 출력하는 중앙 제어기기와, 이 중앙 제어기기에서 출력되는 제어신호에 따라 솔레노이드 밸브를 작동시키는 솔레노이드 밸브 유닛으로 구성된다.On the other hand, the air pressure control system is a system that controls the pressure of the air by operating the solenoid valve in accordance with the displacement of the actuator, a sensor for detecting the displacement of the actuator, and by receiving the signal detected from the sensor to operate the solenoid valve And a solenoid valve unit for operating the solenoid valve in accordance with the control signal output from the central controller.
상기와 같이 구성된 종래 공기압 제어 시스템에 있어서, 중앙 제어기기는 센서의 감지신호를 입력받기 위해 입력 선로를 통해 센서와 연결되어 있고, 솔레노이드 밸브 제어신호를 솔레노이드 밸브 유닛으로 출력하기 위해 출력 선로를 통해 솔레노이드 밸브 유닛과 연결되어 있다.In the conventional pneumatic control system configured as described above, the central controller is connected to the sensor through the input line to receive the detection signal of the sensor, the solenoid through the output line to output the solenoid valve control signal to the solenoid valve unit It is connected to the valve unit.
다시 말해, 종래 공기압 제어 시스템은 상기 입출력 선로에 해당하는 통신 선로를 통해 데이터를 송수신하는 유선 통신 방법으로 공기의 압력을 제어하고 있는 것이다.In other words, the conventional air pressure control system controls the air pressure by a wired communication method for transmitting and receiving data through a communication line corresponding to the input / output line.
그러나, 상기와 같이 유선 통신 방법에 의한 공기압 제어 시스템은 통신 선로의 제약 때문에 설치 공간을 활용하기가 어려울 뿐만 아니라 별도의 배선 작업을 수반해야 하는 문제점이 있었다.However, as described above, the pneumatic control system using the wired communication method has a problem in that it is difficult to utilize the installation space due to the limitation of the communication line, and also requires a separate wiring work.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 공기압제어 시스템의 중앙 제어기기와 주변기기인 센서 및 솔레노이드 밸브 유닛에 각각 블루투스 RF 모듈을 장착하고, 블루투스 RF 모듈을 장착한 중앙 제어기기를 마스터로, 블루투스 RF 모듈을 장착한 센서 및 솔레노이드 밸브 유닛을 슬레이브로 각각 지정 및 사용하여 이들간에 무선 데이터 송수신이 가능하도록 하고, 마스터와 슬레이브로 구성되는 피코넷, 스캐터넷 등을 구성하여 공기압 제어 시스템의 무선 네트워크 구현이 용이하도록 한 블루투스 RF 모듈을 이용한 공기압 제어 시스템을 제공하는 데에 있다.The present invention is to solve the above problems, the object is to mount the Bluetooth RF module to the sensor and solenoid valve unit, respectively, the central controller and peripheral devices of the pneumatic control system, the central controller equipped with a Bluetooth RF module As a master, the sensor and solenoid valve unit equipped with a Bluetooth RF module are designated and used as slaves to enable wireless data transmission and reception between them, and the piconet, scatternet, etc. composed of the master and slave are configured to An object of the present invention is to provide a pneumatic control system using a Bluetooth RF module to facilitate the implementation of a wireless network.
도 1은 본 발명에 의한 블루투스 RF 모듈을 이용한 공기압 제어 시스템의 블록 구성도,1 is a block diagram of a pneumatic pressure control system using a Bluetooth RF module according to the present invention,
도 2는 본 발명에 의한 공기압 제어 시스템내 센서와 중앙 제어기기간의 무선 데이터 송수신 방법을 보인 도면,2 is a view showing a wireless data transmission and reception method between a sensor and a central controller in the air pressure control system according to the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 공기압 제어 시스템내 솔레노이드 밸브 유닛의 상세 구성도,3 is a detailed configuration diagram of a solenoid valve unit in an air pressure control system according to the present invention;
도 4는 도 3의 솔레노이드 밸브 제어기의 상세 구성도,4 is a detailed configuration diagram of the solenoid valve controller of FIG. 3;
도 5는 본 발명에 의한 공기압 제어 시스템내 중앙 제어기기(마스터)와 주변기기(슬레이브)간의 데이터 송수신 방법을 보인 도면.5 is a diagram illustrating a data transmission / reception method between a central controller (master) and a peripheral device (slave) in an air pressure control system according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 액츄에이터10 : 센서1: Actuator 10: Sensor
20 : 중앙 제어기기21 : 제어기20: central controller 21: controller
22 : 블루투스 안테나30 : 솔레노이드 밸브 유닛22: Bluetooth antenna 30: Solenoid valve unit
31 : 솔레노이드 밸브 제어기32 : 솔레노이드 밸브31: solenoid valve controller 32: solenoid valve
31-1 : 블루투스 안테나31-2 : 표시등31-1: Bluetooth antenna 31-2: Indicator light
31-3 : 전원 입력단31-5 : 전원 출력단31-3: Power input terminal 31-5: Power output terminal
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 블루투스 RF 모듈을 이용한 공기압 제어 시스템은, 블루투스 RF 모듈이 장착되고, 액츄에이터의 변위를 감지하는 센서와, 블루투스 RF 모듈이 장착되고, 상기 센서에서 감지된 신호를 블루투스 RF 모듈을 통해 입력받아 마이크로 프로세서(CPU)에서 연산하여 솔레노이드 밸브를 작동시키기 위한 제어신호를 출력하는 중앙 제어기기와, 블루투스 RF 모듈이 장착되고, 상기 중앙 제어기기에서 출력되는 제어신호를 블루투스 RF 모듈을 통해 입력받아 이 제어신호에 따라 마이크로 프로세서(CPU)에서 최종적인 솔레노이드 밸브 제어신호를 출력하여 솔레노이드 밸브를 작동시키는 솔레노이드 밸브 유닛으로 구성되고, 상기 센서, 중앙 제어기기, 솔레노이드 밸브 유닛 상호간에 블루투스 RF 모듈을 통해 무선 데이터 송수신을 수행하는 것을 특징으로 한다.The air pressure control system using the Bluetooth RF module of the present invention for achieving the above object, the Bluetooth RF module is mounted, a sensor for detecting the displacement of the actuator, the Bluetooth RF module is mounted, the signal detected by the sensor Is inputted through the Bluetooth RF module and the microprocessor (CPU) is calculated by the microcontroller (CPU) and outputs a control signal for operating the solenoid valve, Bluetooth RF module is mounted, the control signal output from the central controller Bluetooth It is composed of solenoid valve unit which inputs through RF module and outputs solenoid valve control signal from microprocessor (CPU) according to this control signal and operates solenoid valve. The sensor, central controller and solenoid valve unit Wireless data transmission via Bluetooth RF module It is characterized by performing the reception.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 블루투스 RF 모듈을 이용한 공기압 제어 시스템의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the air pressure control system using a Bluetooth RF module according to the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 블루투스 RF 모듈을 이용한 공기압 제어 시스템의 블록 구성도로서, 블루투스 RF 모듈이 장착되어 슬레이브로 동작하는 센서(10)와, 블루투스 RF 모듈이 장착되어 마스터로 동작하는 중앙 제어기기(PLC 또는 기타 컨트롤러)(20)와, 블루투스 RF 모듈이 장착되어 슬레이브로 동작하는 솔레노이드 밸브 유닛(30)으로 구성된다.1 is a block diagram of a pneumatic pressure control system using a Bluetooth RF module according to the present invention, the sensor is equipped with a Bluetooth RF module (10) to operate as a slave, the Bluetooth controller is equipped with a central controller operating as a master (PLC or other controller) 20 and a solenoid valve unit 30 mounted with a Bluetooth RF module to operate as a slave.
이때, 하나의 마스터(중앙 제어기기(20))에는 다수의 슬레이브(센서(10) 및 솔레노이드 밸브 유닛(30))가 블루투스 RF 모듈에 의해 구축되는 블루투스 무선 통신 라인으로 연결되어 있으며 각각의 슬레이브는 할당된 주소를 가지고 있다.At this time, a plurality of slaves (sensor 10 and solenoid valve unit 30) are connected to one master (central controller 20) by a Bluetooth wireless communication line established by a Bluetooth RF module, and each slave It has an assigned address.
그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 블루투스 RF 모듈에 의한 블루투스 무선 통신 라인의 구축에 따라 하나의 마스터와 최대 7개의 슬레이브로 구성되는 피코넷을 구현할 수 있으며, 더 나아가 각각의 피코넷을 연결해주는 스캐터넷을 구현할 수 있다.As shown in FIG. 1, a piconet consisting of one master and up to seven slaves may be implemented according to the construction of a Bluetooth wireless communication line by a Bluetooth RF module. Furthermore, a scatternet connecting each piconet may be implemented. Can be implemented.
즉, 네트워크를 구성하려는 슬레이브가 많아 피코넷 구현이 어려울 경우에는 상기 솔레노이드 밸브 유닛(30)을 마스터/슬레이브 기능을 하도록 프로그램화하여 슬레이브를 할당하는 스캐터넷 기능을 통해 네트워크를 구성하도록 한다.That is, when there are many slaves to construct a network, it is difficult to implement a piconet, so that the solenoid valve unit 30 is programmed to function as a master / slave function so as to configure a network through a scatternet function of allocating a slave.
도 2는 본 발명에 의한 공기압 제어 시스템내 센서와 중앙 제어기기간의 무선 데이터 송수신 방법을 보인 도면으로서, 블루투스 RF 모듈이 장착된 센서(10)가 액츄에이터(1)의 변위를 감지하고, 이 감지된 신호를 블루투스 RF 모듈을 통해 중앙 제어기기(20)로 전송한다.2 is a diagram illustrating a wireless data transmission / reception method between a sensor in a pneumatic control system and a central controller according to the present invention, in which a sensor 10 equipped with a Bluetooth RF module detects a displacement of an actuator 1, The signal is transmitted to the central controller 20 through the Bluetooth RF module.
이에 따라, 중앙 제어기기(20)는 블루투스 RF 모듈이 실제적으로 장착되어있는 제어기(21)의 블루투스 안테나(22)를 통해 상기 센서(10)에서 전송되는 감지신호를 입력받아 블루투스 RF 모듈로 전송한다.Accordingly, the central controller 20 receives the detection signal transmitted from the sensor 10 through the Bluetooth antenna 22 of the controller 21 in which the Bluetooth RF module is actually mounted and transmits the detected signal to the Bluetooth RF module. .
이어, 상기 제어기(21)에 장착된 블루투스 RF 모듈이 URAT 또는 RS-232 통신 방법으로 상기 전송된 감지신호를 제어기(21)내 마이크로 프로세서(CPU)에 전송하면, 마이크로 프로세서(CPU)는 상기 전송된 감지신호를 하나의 데이터로 처리 및 연산하고, 그 결과를 URAT 또는 RS-232 통신 방법으로 블루투스 RF 모듈에 전송하여 이후 블루투수 안테나(22)를 통해 솔레노이드 밸브 유닛(30)으로 전송하도록 한다.Subsequently, when the Bluetooth RF module mounted on the controller 21 transmits the transmitted detection signal to the microprocessor (CPU) in the controller 21 by the URAT or RS-232 communication method, the microprocessor (CPU) transmits the transmission. The processed detection signal is processed and calculated as one data, and the result is transmitted to the Bluetooth RF module by URAT or RS-232 communication method, and then transmitted to the solenoid valve unit 30 through the blue pitched antenna 22.
도 3은 본 발명에 의한 공기압 제어 시스템내 솔레노이드 밸브 유닛의 상세 구성도로서, 솔레노이드 밸브 유닛(30)은 블루투스 RF 모듈이 실제적으로 장착되어 있는 솔레노이드 밸브 제어기(31)와 이 솔레노이드 밸브 제어기(31)의 제어신호에 따라 작동되는 솔레노이드 밸브(32)로 구성된다.3 is a detailed configuration diagram of the solenoid valve unit in the pneumatic pressure control system according to the present invention. The solenoid valve unit 30 includes a solenoid valve controller 31 and a solenoid valve controller 31 in which a Bluetooth RF module is actually mounted. It consists of a solenoid valve 32 that operates according to the control signal of.
도 4는 상기 솔레노이드 밸브 제어기(31)의 상세 구성도로서, 블루투스 안테나(31-1)와, 표시등(31-2)과, 전원 입력단(31-3)과, 상측 커버(31-4)와, 전원 출력단(31-5)과, 레일 홈(31-6)과, 하측 커버(31-7) 등으로 구성된다.4 is a detailed configuration diagram of the solenoid valve controller 31, which includes a Bluetooth antenna 31-1, an indicator light 31-2, a power input terminal 31-3, and an upper cover 31-4. And a power supply output terminal 31-5, a rail groove 31-6, a lower cover 31-7, and the like.
즉, 상기 중앙 제어기기(20)의 블루투스 RF 모듈을 통해 전송되는 신호를 솔레노이드 밸브 제어기(31)의 블루투스 안테나(31-1)를 통해 솔레노이드 밸브 제어기(31)내 블루투스 RF 모듈이 수신하면, 블루투스 RF 모듈은 이 수신된 신호를 UART 또는 RS-232 통신 방법으로 솔레노이드 밸브 제어기(31)내 마이크로 프로세서(CPU)로 전송하는 동시에 신호의 수신을 완료했다고 하는 응답 신호를 상기 중앙 제어기기(20)에 전송한다.That is, when the Bluetooth RF module in the solenoid valve controller 31 receives the signal transmitted through the Bluetooth RF module of the central controller 20 through the Bluetooth antenna 31-1 of the solenoid valve controller 31, The RF module transmits the received signal to the microprocessor (CPU) in the solenoid valve controller 31 by the UART or RS-232 communication method, and simultaneously sends a response signal to the central controller 20 that the reception of the signal is completed. send.
이때, 상기 표시등(31-2)을 통해서는 중앙 제어기기(20)와의 무선 연결 상태가 표시된다.At this time, the wireless connection state with the central controller 20 is displayed through the indicator 31-2.
이후, 상기 솔레노이드 밸브 제어기(31)내 마이크로 프로세서(CPU)는 수신된 신호를 다시 한번 연산 처리하여 최종적인 솔레노이드 밸브 제어신호를 전원 출력단(31-6)을 통해 솔레노이드 밸브(32)로 출력한다.Thereafter, the microprocessor (CPU) in the solenoid valve controller 31 calculates the received signal once more and outputs the final solenoid valve control signal to the solenoid valve 32 through the power output terminal 31-6.
그러면, 상기 솔레노이드 밸브(32)는 상기 솔레노이드 밸브 제어신호에 따라 작동됨으로써 공기의 압력을 제어하게 된다.Then, the solenoid valve 32 is operated according to the solenoid valve control signal to control the pressure of air.
도 5는 본 발명에 의한 공기압 제어 시스템내 중앙 제어기기(마스터)와 주변기기(슬레이브)간의 데이터 송수신 방법을 보인 도면으로서, 블루투스 RF 모듈을 장착한 중앙 제어기기(20)를 마스터(가)로 지정하고, 블루투스 RF 모듈을 장착한 센서(10) 및 솔레노이드 밸브 유닛(30)의 주변기기를 슬레이브(나)로 지정한 후, 먼저 마스터(가)와 슬레이브(나)는 (a)와 같이 대기 상태(Standby)로 있는다.FIG. 5 is a diagram illustrating a data transmission / reception method between a central controller (master) and a peripheral device (slave) in the air pressure control system according to the present invention, in which a central controller 20 equipped with a Bluetooth RF module is designated as a master. Then, the peripheral device of the sensor 10 and the solenoid valve unit 30 equipped with the Bluetooth RF module is designated as a slave (B), and then the master (A) and the slave (B) are in a standby state (Standby) as shown in (a). There is).
이때, 마스터(가)에 저장되어 있는 제어 프로그램이 시작하려면 각 기기에 장착된 블루투스 RF 모듈이 서로 송수신 가능한지 확인해야 한다.At this time, in order to start the control program stored in the master, it is necessary to check whether the Bluetooth RF modules mounted in each device can transmit and receive to each other.
즉, 마스터(가)는 슬레이브(나)의 지정된 주소를 찾기 위해 (b)와 같이 슬레이브(나)에게 요청하고, 이 요청에 대해 (c), (d), (e), (f), (g)의 순으로 응답하여 마스터(가)에서 슬레이브(나)의 주소를 찾는다.That is, the master requests the slave (I) as (b) to find the designated address of the slave (I), and for this request (c), (d), (e), (f), In response to (g), the master finds the address of the slave (I).
상기 마스터(가)에서 슬레이브(나)의 주소를 찾으면 (i)의 상태로 진행되지만, 만일 주소를 찾지 못하거나 주소가 없으면 다시 요청 작업을 반복해서 수행한다.If the master finds the address of the slave (I), it proceeds to the state of (i), but if the address is not found or there is no address, the request is repeatedly performed.
상기 마스터(가)에서 슬레이브(나)의 주소를 찾아 (i)의 상태로 진행되면 중앙 제어기기(20), 주변기기인 센서(10) 및 솔레노이드 밸브 유닛(30)에 장착된 블루투스 RF 모듈이 서로 무선 연결되어 블루투스 RF 모듈을 통해 각 기기간의 무선 데이터 송수신이 이루어진다.When the master finds the address of the slave (I) and proceeds to the state of (i), the Bluetooth controllers mounted on the central controller 20, the peripheral sensor 10 and the solenoid valve unit 30 are mutually different. Wirelessly connected, wireless data transmission and reception between each device through the Bluetooth RF module.
즉, 상기 (i) 상태가 되면 마스터(가)에 저장된 제어 프로그램에 의해 마이크로 프로세서(CPU)가 데이터를 연산하고 그 연산 결과를 UART 또는 RS-232 통신 방법으로 블루투스 RF 모듈에 전송한다. 이어, (j)와 같이 마스터(가)의 블루투스 RF 모듈이 상기 연산 결과를 슬레이브(나)의 블루투스 RF 모듈에 전송하면 블루투스 RF 모듈은 UART 또는 RS-232 통신 방법으로 슬레이브(나)의 마이크로 프로세서(CPU)에 전송함으로써 일련의 동작을 수행한다.That is, in the state (i), the microprocessor (CPU) calculates data by the control program stored in the master and transmits the result to the Bluetooth RF module by UART or RS-232 communication method. Subsequently, when the master's Bluetooth RF module transmits the operation result to the slave's (i) Bluetooth RF module as shown in (j), the Bluetooth RF module is the microprocessor of the slave (i) by UART or RS-232 communication method. It performs a series of operations by sending to (CPU).
상기와 같은 본 발명의 블루투스 RF 모듈을 이용한 공기압 제어 시스템은 전술한 예에 국한되지 않고 본 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형 실시할 수 있다.The air pressure control system using the Bluetooth RF module of the present invention as described above is not limited to the above-described examples and can be variously modified within the range allowed by the technical idea.
이상, 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공기압 제어 시스템의 중앙 제어기기에 블루투스 RF 모듈을 장착하여 마스터로 지정 및 사용하고, 주변 장치인 센서 및 솔레노이드 밸브 유닛에 블루투스 RF 모듈을 장착하여 슬레이브로 지정 및 사용함으로써 중앙 제어기기와 주변 장치간에 블루투스 RF 모듈을 이용한 무선 데이터 송수신 라인이 구축되어 양방향 통신 및 무선 데이터 송수신이 가능한 효과가있다.As described above, in the present invention, a Bluetooth RF module is mounted on the central controller of the air pressure control system and designated and used as a master. By using this, a wireless data transmission / reception line using a Bluetooth RF module is established between the central controller and the peripheral device, thereby enabling two-way communication and wireless data transmission and reception.
상기와 같이 무선 데이터 송수신 라인의 구축을 통해 공기압 제어 시스템의 설치 공간이 자유로울 뿐만 아니라 별도의 배선 작업이 필요없어 설치 작업이 간단해짐은 물론 설치 시간 역시 단축되는 등, 파급되는 효과가 많으며, 특히 마스터 및 슬레이브로 구성되는 피코넷, 스캐터넷의 구성이 가능하여 공기압 제어 시스템의 무선 네트워크 구현이 용이한 효과도 있다.As described above, the construction of the wireless data transmission and reception line frees the installation space of the pneumatic control system and does not require a separate wiring work, which simplifies the installation work and shortens the installation time. And it is possible to configure a piconet, a scatternet composed of a slave, it is also easy to implement a wireless network of the air pressure control system.
또한, 본 발명의 공기압 제어 시스템은 블루투스 RF 모듈이 장착된 다른 기기와도 무선 데이터 접속이 가능하므로 활용 범위가 넓다.In addition, the air pressure control system of the present invention has a wide range of applications since wireless data connection is possible with other devices equipped with a Bluetooth RF module.
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