KR0180980B1

KR0180980B1 - 직렬통신에 의한 굴삭기 전기계통의 이상진단과 표시장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR0180980B1
Application number: KR1019960037056A
Authority: KR
Inventors: 김경수
Original assignee: 김정국; 현대중공업주식회사
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR19980017284A

Abstract

본 발명은 직렬통신에 의한 굴삭기 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치에 관한 것으로, 특히 굴삭기(Excavator)의 전기계통의 이상유무를 컨트롤러 내부의 이상진단 회로를 통해 진단하고, 그 결과를 직렬통신으로 전송하여 액정표시장치에 표시하는 장치에 관한 것이다.

종래의 굴삭기 전기계통의 고장진단 장치의 경우, 제어장치와 별도로 제어장치와 전기계통 사이에 점검용 중간모듈을 삽입하여 중간모듈에 의해 전기 계통의 이상유무를 진단하는 방식을 채택하므로 인하여 굴삭기 전기계통의 이상발생을 굴삭기 운전중에 수시로 인지할 수 없었고, 또한 중간모듈을 통해야만 이상유무 및 고장상태를 파악할 수 밖에 없는 문제점들이 있었으나, 본 발명에서는 전기계통에 이상이 발생한 경우 별도의 진단용 중간모듈을 사용하지 않고 이를 직렬통신에 의해 클러스터에 바로 전달되도록함에 의해 신속 정확하게 자기진단하여 그 결과를 표시할 수 있도록 하는 굴삭기 전기계통의 이상진단 및 표시장치에 관한 것이다.

Description

직렬통신에 의한 굴삭기 전기계통의 이상진단과 표시장치 및 그 방법

제1도는 종래의 굴삭기 전기계통의 고장진단 장치를 도시한 블럭도.

제2도는 본 발명에 따르는 장치의 블럭도.

제3도는 본 발명의 직렬통신부 상세 회로도.

제4도는 본 발명의 이상진단과 표시방법을 순차적으로 도시한 제어 흐름도(FLOW CHART).

제5도는 본 발명에 따르는 제1실시예를 도시한 블럭도.

제6도는 본 발명에 따르는 제2실시예를 도시한 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중간모듈 2 : 콘트롤러

2a : CPU 2b : 이상진단회로

2c : 직렬통신부 2d : 구동부

2e : 입력부 3 : 클러스터

3a : CPU 3b : 직렬통신부

3c : LCD출력부 3d : 부저음제어부

4 : 전기장치 5 : 유압장치

6 : 와이어하네스 6c : 통신신호

7 : 램프 8 : 모타

9 : 릴레이 10 : 솔레노이드

11 : 센서류 12 : 조작스위치

13 : 감지스위치 14 : 휴대용컴퓨터

본 발명은 직렬통신에 의한 굴삭기 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치에 관한 것으로 특히, 굴삭기(Excavator)의 전기계통의 이상유무를 컨트롤러 내부의 이상진단회로를 통해 진단하고, 그 결과를 직렬통신으로 전송하여 액정표시장치에 표시하는 장치에 관한 것이다. 굴삭기의 전기계통은 밧데리를 비롯하여 발전기, 각종 표시램프, 솔레노이드 및 모터 등을 비롯하여 각종 전장품들을 포함하는 것이다.

굴삭기의 전기계통에 고장이 발생한 경우 이를 점검·수리하기 위해서는 굴삭기의 전장품 및 와이어 하네스에 대한 충분한 지식을 갖춘 기술자와 전기계통의 점검에 필요한 전압계 및 전류계 등의 시험기기가 필요하고, 또한 굴삭기 전기계통의 점검을 하는 시간동안 굴삭기의 운전중지로 인한 손실이 발생 하므로 상기 전기계통의 이상유무를 사전에 점검하거나 고장시 이를 신속정확하게 수리할 수 있도록 하는 장치가 요구되어 왔다.

종래의 굴삭기 전기계통의 고장진단장치의 경우, 제어장치와 별도로 제어장치와 전기계통 사이에 점검용 중간모듈을 삽입하여 중간모듈에 의해 전기계통의 이상유무를 진단하는 방식을 채택하므로 인하여 굴삭기 전기계통의 이상발생을 굴삭기 운전중에 수시로 인지할 수 없었고, 또한 중간모듈을 통해야만 이상유무 및 고장상태를 파악할 수 밖에 없는 문제점들이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전기계통상에 이상이 발생한 경우 별도의 진단용 중간모듈을 사용치 않고 이를 신속·정확하게 자기진단하여 그 결과를 표시하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치는 상기 전기계통의 각 전장품들의 구동, 제어, 자기진단 및 후술하는 클러스터와 데이타 교환등을 행하는 콘트롤러와, 상기 콘트롤러에서 자기진단한 결과를 문자, 숫자, 소리등으로 표시하고, 상기 콘트롤러와 데이타 교환등을 행하는 클러스터를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기한 클러스터 대신에 휴대용 컴퓨터와 통신신호를 변환하는 통신신호 변환장치를 포함할 수도 있다.

상기한 콘트롤러는 상기한 전기 계통상의 이상유무를 진단하는 이상진단회로와, 전기계통상의 각종 부품들의 구동을 제어하는 구동부와 상기한 이상진단회로로 부터 받은 데이타를 처리하고 입출력하는 마이크로 프로세서와, 상기 데이타 입출력에 사용되는 ROM 및 RAM과, 상기한 클러스터와 직렬통신으로 데이타를 교환하는 직렬 통신부를 포함하고 있다.

상기한 클러스터는 콘트롤러로 부터 직렬통신으로 데이타를 송수신하는 직렬 통신부와, 이상유무에 따라 그 결과를 표시하는 LCD 출력부와, 경보음을 제공하는 경보음 제어부와 이상유무에 관한 출력을 제어하는 마이트로 프로세서를 포함하고 있다.

상기한 통신신호 변환장치는 상기한 콘트롤러의 직렬통신부로부터 송수신되는 신호전압을 신호로 변환하는 전압변환 회로와 상기 전압 변환 회로에서 변환한 신호를 다시 RS232C에 따르는 신호로 변환하는 통신신호 변환 회로를 포함하고 있다.

본 발명을 보다 이해하기 쉽도록 첨부도면을 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 종래의 굴삭기 전기계통의 고장진단장치를 도시한 것으로써, 굴삭기의 전기계통 즉, 램프, 발전기, 밧데리, 모타등의 전기장치(4)와 솔레노이드밸브, 압력센서 등의 유압장치(5)가 와이어 하네스(6)를 통해 제어장치(2) 및 표시장치(3)와 전기적으로 연결되어 있다. 사용중 고장 또는 와이어 하네스의 단선과 단락등에 의한 이상이 발생한 경우 종래기술에서 고장내용을 진단하기 위해서는 전압/전류 시험기와 같은 중간모듈(1)을 와이어 하네스(6)중간에 삽입하여야 한다. 따라서 굴삭기 전기계통의 이상유무를 진단하여 고장부위를 점검 및 수리하기 위해서는 중간모듈을 반드시 구비해야만 한다.

또한 중간모듈(1)과 컨트롤러(2) 및 표시장치(3) 사이를 전기적으로 접속하는 와이어 하네스(6)도 개별 신호선마다 1개씩 구비해야 하므로 전체 와이어 하네스의 수가 현저히 증가하게 된다. 제2도에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르면 컨트롤러(2)와 클러스터(3) 사이의 접속방식을 종래기술과 같이 하드와이어 방식으로 하지 아니하고 직렬통신방식으로 하면 와이어 하네스(6)가 4개의 line만 있으면 가능하다.

따라서, 본 발명에 따르는 진단 및 그 표시장치에 따르면 이러한 중간모듈 사용의 불편함을 해소하고 운전중에도 전기계통의 고장 및 이상발생을 운전자가 간편하고 신속하게 인지할 수 있다.

제2도는 본 발명의 전기계통 이상진단 장치의 일실시예를 도시한 블럭도이다. 램프(7), 모타(8), 릴레이(9), 솔레노이드(10)등은 컨트롤러(2)의 구동부(2d)에 의해 구동되고, 각종 센서류(11), 조작 스위치(12), 압력 및 상태 감지용 스위치(13)등은 입력부(2e)에 의해 상태신호가 CPU(2a)로 입력되도록 컨트롤러(2)와 각종 전장품들을 와이어 하네스로 연결한다. 이렇게 연결된 전장품들이 와이어 하네스의 단선, 또는 단락등에 의해 이상이 발생한 경우 또는 해당 전장품들이 내부 부품의 고장에 의한 고장이 발생한 경우, 이상진단회로(2b)는 상기 구동부(2d)에 의해 구동되는 전장품들의 고장내용에 대한 자기진단을 실시하여 그 진단결과에 관한 정보를 디지탈화한 데이터를 마이크로 컴유터인 CPU(2a)로 전송한다. 상기한 CPU(2a)는 수집한 고장진단 데이터를 직렬통신부(2c)에 의해 클러스터(3)에 전송한다. 클러스터(3)의 직렬통신부(3b)에서 수신한 정보 데이터에 따라 CPU(3a)은 액정화면(LCD)출력부(3c)에 제어명령을 보내 액정표시화면(LCD)상에 문자 또는 숫자의 형태로 고장내용을 표시함과 동시에 부저음제어부(3d)를 통해 부저음을 발생하여 운전자에게 굴삭기의 전기계통에 이상이 발생했음을 경보한다.

또한, 동작상태를 점검하기 위한 모의시험도 가능한데, 실제의 엔진 및 펌프가 구동되어야 동작이 가능한 여러 가지 전장품을 모의시험하려하는 경우, 운전자가 클러스터(3)에서 스위치의 조작을 통해 제어명령을 직렬통신으로 컨트롤러(2)로 전송하면 컨트롤러의 구동부(2d)는 해당 전장품을 ON/OFF 동작되게 하는 제어명령을 프로그램 메모리인 ROM(2ｇ)에 미리 입력한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 굴삭기의 운전석에 장착된 클러스터(3) 대신에 휴대용 컴퓨터를 사용하여 상기한 전기 계통에 대한 상세한 정보 수집 및 처리를 할 수 있도록 휴대용 컴퓨터와 컨트롤러가 직렬통신할 수 있는 통신신호변환장치(6)를 구비할 수 있다.

컴퓨터의 직렬통신방식인 RS232C 방식으로 컨트롤러(2)와 휴대용 컴퓨터간에 통신하기 위해서는 컨트롤러(2)의 직렬통신부로 부터 송·수신되는 신호전압을 전압변환회로(6b)에서 변환하고 이를 다시 통신신호변환회로(6c)에서 RS232C의 규격에 맞도록 신호변환하여 휴대용 컴퓨터로 송·수신한다. 통신신호변환장치(6)의 전원은 컨트롤러(2)와 접속된 직렬통신용 와이어하니스를 통해 공급되는 24Vdc 전원을 5Vdc전원으로 변환하여 사용한다.

제3도는 본 발명의 직렬통신부(2c)의 상세 회로도를 도시한 것이다.

제3도에서 보는 바와 같이, 컨트롤러(2)와 클러스터(3)간의 직렬통신은 2 line의 와이어 하네스 접속에 의해 가능하고, 컨트롤러(2)에서 전송된 통신데이타 신호전류가 클러스터(3)로 전송된 다음, 다시 컨트롤러(2)로 순환전송하는 폐회로 방식으로 구성되어 자기진단에 의해 통신의 이상유무를 확인할 수 있으며, 또한 전류방식에 의해 통신라인상의 이상전압 및 노이즈에 대해 강인하도록 구성하였다.

그리고 CPU(2a)의 송신단(Tx)과 수신단(Rx)을 포토 커플러(Photo-coupler)를 사용하여 직렬통신선의 전원과 독립적으로 연결함으로써 노이즈에 대해 강인한 회로를 구성하였다. 그리고 상기 실시예에 따르면, 저항(R1∼R5)을 마련하여 직렬통신선이 차체와 단락되거나 두선간 또는 24V전원선과 접촉되는경우 상기 저항(R1∼R5)을 통해 전류제한을 함으로서 통신라인상에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 만일 통신라인상에 과도한 전류가 흐르게 되면 트랜지스터(Tr₁,Tr₂)가 파손 된다.

제4도는 본 발명의 제어 흐름도(FLOW CHART)를 간략히 나타낸 것이다. 클러스터(3) 및 컨트롤러(2)는 Key On과 동시에 전원이 인가되어 모든 변수 및 제어값을 초기화 한다. 클러스터(3)는 약 2초동안 Lamp Check를 통해 LCD 및 표시 Lamp의 정상동작을 Check한 다음 직렬통신을 가능하게 설정된다. 그리고 컨트롤러(2)로부터 직렬통신으로 수신된 DATA를 처리하여 LCD화면에 표시하고 클러스터의 선택스위치 신호를 입력받아 기능 GROUP을 선택한 다음 모의시험 또는 고장진단 등의 실행모드를 지정하고 컨트롤러로 전송할 DATA를 처리한 다음, 상기 데이타를 직렬통신으로 컨트롤러(2)로 전송하는 단계를 도면에 도시한 순서로 수행하고 상기 단계들을 반복적으로 수행한다. 그리고 컨트롤러(2)는 제어연산을 통해 모타, 솔레노이드, 램프 등의 전장품을 구동하고 클러스터(3)로부터 선택된 실행모드에 따라 모의시험 또는 고장진단을 실행한다. 그리고 결과 DATA를 수집하여 다시 클러스터(3)로 전송하는 과정을 반복 실행 한다.

제5도는 본 발명의 제1실시예를 도시한 것이다.

유압식 굴삭기의 모든 전기계통은 램프, 밧데리, 발전기(ALTERNATOR), 릴레이 등의 전기장치(4)와 유압 솔레노이드, 압력센서 등의 유압장치(5)로 대변할 수 있다. 이것들은 와이어 하너스(6)로 컨트롤러(2)와 접속되어 컨트롤러(2)의 제어하에 각 기능을 구현하도록 구성되어 있으며, 이러한 굴삭기의 전기계통에서 와이어 하네스(6)의 단선, 단락 및 각종 전장 품의 고장 등의 이상유무는 컨트롤러(2) 내부의 이상진단회로 (2b)에서 진단한다. 진단결과 데이터를 컨트롤러(2)와 클러스터(3)사이의 직렬통신을 통해 클러스터(3)에 전송하고, 상기 전송된 정보 데이터를 클러스터(3) 내부의 마이크로 프로세서(3a)가 액정화면표시(LCD)용 데이터로 변환하여 운전자가 인지할 수 있는 문자 및 숫자 정보로 표시한다.

또한 클러스터(3)에 있는 각종 조작 스위치를 운전자가 임의로 눌러 모의 시험항목 및 대상을 선정하여 해당된 전장품을 동작(ON) 또는 정지(OFF) 시키도록 하는 제어명령을 직렬통신으로 컨트롤러(2)로 전송하면, 컨트롤러(2)에서는 해당 전장품을 강제로 동작/정지시키는 등의 엔진과 펌프 등의 동력장치를 실제로 구동하지 않는 상태에서도 굴삭기의 전기계통에 대한 모의 시험이 가능하다.

제6도는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것이다.

본 실시예는 상기한 클러스터(3) 대신에 휴대용 컴퓨터(14)를 구비하여, 굴삭기의 전기장치(4)뿐 아니라 유압장치(5) 및 기계장치에 대한 보다 상세한 정보 데이터를 수집 및 처리하고, 상기 휴대용 컴퓨터(14)를 컨트롤러(2)와 직렬통신이 가능하도록 접속하여 상기 컨트롤러(2)로 부터 수집된 고장 및 운전상태를 나타내는 정보 데이터를 직렬통신으로 수신한다. 그리고 수신된 정보 데이터를 휴대용 컴퓨터(14)의 기억장치에 저장하여 장기간 보관할 수도 있으며, 모니터 화면으로 디스플레이 할 수도 있다. 컨트롤러(2)와 휴대용 컴퓨터(14)간에 직렬통신을 가능하게 하기 위해서는 통신신호 변환장치(6)를 통신라인의 중간에 삽입하여 상기 통신신호 변환장치(6)로 하여금 RS232C의 통신방식으로 휴대용 컴퓨터(14)와 직렬통신이 가능하도록 통신신호를 변환한다.

본 발명에 따르는 직렬통신에 의한 굴삭기 전기계통의 이상진단 및 표시장치를 사용하면 컨트롤러(2)의 내부에 구성된 자기진단회로를 통해 해당 전기계통의 전기적신호의 이상유무를 자기진단하여 이상유무 및 고장내역에 대한 정보 데이타를 직렬통신으로 휴대용 컴퓨터(14) 및 클러스터(3)에 문자 또는 그림으로 표시하거나 소리로써 경고함으로써 신속한 고장점검 및 수리가 가능하다. 또한 전기계통의 고장진단을 위해 별도의 장치 또는 중간모듈이 필요하지 않으며, 직렬통신에 의한 와이어하네스의 절감에 따른 제작비 절감 효과도 있다.

Claims

굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치에 있어서, 상기 전기계통의 각 전장품들의 구동, 제어, 자기진단 및 후술하는 클러스터와 데이타 교환등을 행하는 콘트롤러와, 상기 콘트롤러에서 자기진단한 결과를 문자, 숫자, 소리등으로 표시하고, 상기 콘트롤러와 데이타 교환등을 행하는 클러스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제1항에 있어서, 상기한 콘트롤러는 상기한 전기 계통상의 이상유무를 진단하는 이상진단 회로와, 전기계통상의 각종 부품들의 구동을 제어하는 구동부와, 상기한 이상진단 회로로 부터 받은 데이타를 처리하고 입출력하는 마이크로 프로세서와, 상기 테이타 입출력에 사용되는 ROM 및 RAM과, 상기한 클러스터와 직렬통신으로 데이타를 교환하는 직렬통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제1항에 있어서, 상기한 클러스터는 콘트롤러로부터 직렬통신으로 데이타를 송·수신하는 직렬통신부와, 이상유무에 따라 그 결과를 표시하는 LCD출력부와, 경보음을 제공하는 경보음 제어부와 이상유무에 관한 출력을 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기 계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기한 콘트롤러와 클러스터가 2 line의 와이어 하네스로 접속된 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기한 콘트롤러와 클러스터 간의 데이타 전송은 직렬통신방식이고, 폐회로 방식으로 구성되어 데이타가 순환전송하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 콘트롤러의 마이크로 프로세서의 송신단과 수신단이 포토커플러이고, 콘트롤러 내부에 저항을 구비하여 직렬 통신라인상에 과도한 전류가 흐르지 못하게 한 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치에 있어서, 상기 전기계통의 각 전장품들의 구동, 제어, 자기진단 및 후술하는 클러스터와 데이타 교환등을 행하는 콘트롤러와, 상기 콘트롤러에서 자기진단한 결과를 문자, 숫자, 소리등으로 표시하고, 상기 콘트롤러와 데이타 교환등을 행하는 휴대용 컴퓨터와 통신신호를 변환하는 통신신호 변환장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제7항에 있어서, 상기한 콘트롤러는 상기한 전기 계통상의 이상유무를 진단하는 이상진단 회로와, 전기 계통상의 각종 부품들의 구동을 제어하는 구동부와, 상기한 이상진단 회로로 부터 받은 데이타를 처리하고 입출력하는 마이크로 프로세서와, 상기 데이타 입출력에 사용되는 ROM 및 RAM과, 상기한 클러스터와 직렬통신으로 데이타를 교환하는 직렬통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제7항에 있어서, 상기한 클러스터는 콘트롤러로부터 직렬통신으로 데이타를 송·수신하는 직렬 통신부와, 이상유무에 따라 그 결과를 표시하는 LCD출력부와, 경보음을 제공하는 제어부와 이상유무에 관한 출력을 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제7항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기한 콘트롤러와 클러스터가 2 Line 의 와이어 하네스로 접속된 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제7항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기한 콘트롤러와 클러스터간의 데이타 전송은 직렬통신 방식이고, 폐회로 방식으로 구성되어 데이타가 순환전송하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기한 콘트롤러의 마이크로 프로세서의 송신단과 수신단이 포토커플러이고, 콘트롤러 내부에 저항을 구비하여 직렬통신라인상에 과도한 전류가 흐르지 못하게 한것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시장치.
굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시방법에 있어서, 클러스터 및 컨트롤러에 전원을 인가함과 동시에 모든 변수 및 제어값을 초기화 하고, 상기 클러스터는 약 2초 동안 LCD 및 표시램프의 정상동작을 체크하는 램프체크와 직렬통신 가능하게 세트하는 통신 인에이블 단계와, 콘트롤러로 부터 직렬통신으로 수신한 데이타를 처리하는 단계와, 상기한 처리결과를 LCD 화면에 출력하는 단계와, 상기 클러스터의 선택스위치 신호를 입력받아 기능 그룹을 선택하는 단계와, 선택된 기능 그룹에 따른 실행모드를 지정하는 단계와, 상기 단계들과 관련한 데이타를 콘트롤러로 직렬통신으로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 콘트롤러는 직렬 통신으로 받은 데이타를 제어연산하는 단계와, 연산 결과에 따라 전장품들을 구동 및 제어하는 단계와, 모의 시험인지 또는 실제모드인지의 실행모드를 구분하는 단계와, 실행후 시험결과 또는 고장 데이타를 수집하여 직렬통신으로 클러스터에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 전기계통의 이상진단 및 그 표시방법.