KR100205927B1

KR100205927B1 - 전원 공급선로를 이용한 직렬통신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100205927B1
Application number: KR1019960079758A
Authority: KR
Inventors: 전수용
Original assignee: 송재인; 엘지정밀주식회사
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 1999-07-01
Also published as: KR19980060400A

Abstract

본 발명은 전원 공급선로를 이용한 직렬통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 주장비와 원격출력장비 사이에 적어도 3선이 필요하였고, 데이타 선과 전원선이 잘못 연결되지 않도록 주의해야 한다.

본 발명은 전원선을 단속하여 데이타를 전송하고, 수신측에서 전원선의 단속을 포토커플러를 통해 검출하여 데이타를 검출하며, 단속되는 전원을 안정화시켜 원격출력장비의 동작 전원을 사용하도록 구성함으로써, 2선만으로 전원 공급과 데이타 송신이 가능해진다. 또한, 송신데이타를 2조로 나누어 1조의 데이타를 1비트 왼쪽으로 쉬프트시킨 데이타와 나머지 데이타를 각각 '01010101' 과 OR조합하고, OR조합된 각조의 데이타 앞뒤에 시작 및 끝비트 데이타를 실어 데이타를 송신하며, 수신된 처음 데이타는 '1010101'과 AND조합 한 후 오른쪽으로 쉬프트 시키고 두 번째 데이는 '1010101'과 AND조합하여 상기 처음 수신되어 쉬프트된 데이타와 OR조합하여 데이타를 복원하도록 함으로써, '0' 데이타 전송을 1/2 이하로 줄여 전원 단속으로 인한 전력 부족을 방지한다.

Description

전원 공급선로를 이용한 직렬통신 장치 및 방법

제1도는 종래 기술에 의한 주장비와 원격출력장비의 통신 개념도.

제2도는 본 발명에 의한 전원공급 선로를 이용한 직렬통신 회로도.

* 도면의 주요부분에대한부호의설명

100 : 주장비 110 : 주장비 송신부

111 : 주장비 데이터 송신부 200 : 원격출력장비

210 : 데이타 검출부 220 : 전원 안정부

Q1 : 트랜지스터 PC1 : 포토커플러

U1 : 버퍼 D1 : 브릿지다이오드

PS1 : 레귤레이터 R1 - R4 : 저항

C1, C2 : 콘덴서

본 발명은 전원 공급 선로를 이용하여 데이타 주고 받을 수 있도록 하는 직렬통신 장치를 제공하고, 전원 단속에 따른 전력 부족을 방지할 수 있는 통신방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 주장비와 분리되어 주장비로부터 전원을 공급받음과 아울러 제어 데이타에 의해 원격 제어되는 원격출력장비의 데이타 통신에 관한 것으로, 종래에는 주장비에서 원격 제어되는 출장장비에 전원을 공급하는 전원라인과, 통신 선로가 별도로 구비되어야만 원격 제어가 가능하였다.

제1도는 종래 기술에 의한 주장비와 원격출력장비간의 통신 개념도로서, 이에 도시된 바와 같이, 주장비의 송신장치(10)와 원격출력장비의 수신장치(20)간에는 전원선(VPP, GDN)(31)(33)와, 직렬통신선(DATA)(33)이 연결되어 주장비에서 원격 출력장비에 전원(VPP, GDN)을 공급하고, 원격 제어 데이타는 직렬통신선(33)을 통해서 송수신하도록 되어 있다.

이와같이 일반적으로 주장비와 분리되어 원격제어 되는 출력장비는 주장비로부터 제어신호를 입력받아 동작하게 된다. 최근에는 마이크로프로세서 및 디지탈부품 등의 가격하락과 보편화로 제어 신호를 데이타화하여 통신함으로써, 주장비에서 원격출력장비를 제어하고 이에따른 신뢰성 향상을 꾀할 수 있게 되었다.

그런데, 주장비와 원격출력장비간에는 2라인의 전원공급선(31)(32) 과, 데이타 전송선(33)이 필요하였다. 즉, 원격출력장비의 전원을 별도록 공급하지 않고 주장비에서 제어하는 경우 주장비에서 전원을 공급하기 위한 전원선 및 제어데이타를 송수신하기 위한 테이터 통신선등 적어도 3라인의 연결선로가 필요하였다.

그러므로, 전원공급선과 통신선등 최소 3선이 필요하고, 각 선을 잘못 연결 하였을 경우에 양쪽 장비에 고장이 발생 될 수 있다. 오배선을 방지하기 위하여 콘넥터 등을 사용할 수 있으나, 이는 전용 케이블이 필요하고, 군수제품등과 같이 여러 경우에도 오동작을 방지할 수 있도록 설계되어야 하는 즉, 함부로 사용되는 곳에는 적합치 않은 단점이 있었다.

본 발명은 주장비에서 원격출력장비에 전원을 공급하면서 제어하는 경우에 별도의 데이타 통신선 없이 전원 공급라인을 통하여 직렬통신으로 데이타를 통신 할 수 있도록 하여 선로의 수를 줄이고, 특별한 장치나 콘넥터가 달린 전용선 없이도 잘못 연결에 의한 장비의 고장을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 전원선을 단속하여 데이타를 송신하고 이를 수신받을 때, 전원 단속으로 인한 수신측의 전력부족을 방지하기 위하여 '0'데이타 전송을 1/2이하고 줄여 송신하고 이를 복원하는 직렬통신압법을 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 의한 전원 공급 선로를 이용한 직렬통신 장치의 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이, 주장비(100)의 송신부(110)에 원격출력장비(200)와 연결되는 전원선(31)(32)중 어느 한 선(32)을 송신데이타(TXD)에 의해 단속하여 데이타를 송신하기 위한 데이타 송신부(111)를 구비하고, 원격출력장비(200)의 수신부에 상기 전원선(31)(32)의 단속에 의해 송신되는 데이타를 수신하기 위한 데이타 검출부(210)와, 원격출력장비(200)의 수신부에 상기 전원선(31)(32)을 통해 공급되는 전원을 전파정류하고 안정화 시켜 원격출력장비(200)의 동작전원으로 공급하기 위한 전원안정부(220)를 구비시켜 구성된다.

상기 데이타 송신부(111)는, 전원(VPP)을 원격출력장비(200)에 공급함과 아울러 제어 데이타를 송신하되, 송신데이타(TXD)에 의해 전원선을 단속하기 위한 트랜지스터(Q1) 등의 스위칭소자를 포함하여 구성된다.

상기 데이타 검출부(210)는, 전원선(31)(32)에 각각 연결되는 병렬 연결된 저항 및 콘덴서(R2)(C2)와 저항(R3)과, 그 병렬 연결된 저항 및 콘덴서(R2)(C2)와 저항(R3) 사이에 양방향으로 병렬 연결된 두 개의 포토다이오드 및 그 포토다이오드의 빛을 수광하는 수광트랜지스터로 이루어지는 포토커플러(PC1)와, 그 포토 커플러(PC1)의 수광 트랜지스터의 출력신호를 버퍼링하여 수신테이타(RXD)로 검출하는 버퍼(U1)로 구성된다.

상기 전원 안정부(220)는, 데이타 송신에 의해 단속되는 전원을 안정화시켜 원격출력장비(200)의 동작전원으로 공급하기 위한 것으로, 상기 두 전원선 (31)(32)의 전원을 전파정류하기 위한 브릿지 다이오드(D1)와, 그 전파정류된 전원을 안정화시키는 레귤레이터(PS1)와, 그 레귤레이터(PS1)의 출력전압을 평활시켜 동작전원 Vcc로 공급하는 콘덴서(C1)로 구성된다.

여기서, 상기 주장비의 송신부(110)와 원격출력장비(200)의 수신부는 단 2개의 선으로 연결되며, 2개의 선은 서로 바뀌어 열결되어도 무관하다.

이 와같이 구성된 본 발명은, 주장비(100)내의 송신부(110)는 전원(VPP)과 제어데이터에 따라 전원을 단속하는 트랜지스터(Q1)로 구성되며, 평상시 데를 송신하고 있지 않을때에는 송신데이터(TXD)가 "1"이고, 이에 따라 트랜지스터(Q1)는 도통상태로서 전원전류가 흘러 원격출력장치(200)에 전원을 공급한다.

데이타 전송시에는 송신데이터(TXD)가 "1"일때는 평상시와같이 트랜지스터(Q1)가 도통되어 전원전류가 흘러서 원격출력장치(200)에 전원을 공급함과 아울러 데이타"1"을 전송하게 되며, 데이타(TXD)가 "0"일때는 트랜지스터(Q1)가 개방되어 전원전류가 차단되고, 원격출력장치(200)에는 전원을 차단함과 동시에 데이타 "0"을 전송하게 된다.

한편, 원격출력장치(200)의 수신부에는 전원안정부(220)와, 데이타 검출부(210)가 구비된다. 전원 안정부(220)는 전원선(31)(32)의 전원을 브릿지 다이오드(D1)를 통해 정류하고, 그 정류된 전원을 레귤레이터(PS1)를 통하여 일정한 전압으로 안정화시켜 평활용 콘덴서(C1)를 통하여 원격출력장치(200)의 동작전원 Vcc로 공급한다.

이는 원격출력장치(200)에서 필요로하는 동작전원으로 변환함과 동시에 전원선을 통한 데이타 전송에 의해 단속되는 전원을 안정적으로 원격출력장치(200)에 공급하는 역할을 한다. 즉, 브릿지 다이오드(D1)는 연결선로의 극성에 관계없이 아무렇게나 연결하여도 레귤레이터(PS1)에 양(+)전압을 공급하도록 하는 정류회로 이고, 레귤레이터(PS1)는 공급된 전원을 원격출력장치(200)에서 필요한 레벨의 전압(Vcc)으로 변환하여 출력하고, 그 레귤레이터(PS1)의 출력전압을 평활용 콘덴서(C1)에서 평활시켜 동작전원 Vcc로 공급한다. 그 콘덴서(C1)는 원격출력장치(200)의 전류변동에 따른 전압의 변동을 완충시킴과 동시에 데이타 송신부(111)에서 데이타"0"을 송신하기 위해 전원을 차단했을 때 원격출력장치(200)에 지속적으로 전원을 공급하는 역할을 한다.

데이타 검출부(210)는 포토 커플러(PC1)를 통하여 전원이 공급 또는 차단되는 상태를 검출하여 수신테이터(RXD)로 출력한다. 데이터 송신부(111)에서 데이타"1"을 송신할 때에는 수신부로 전원이 공급되므로 전류가 흘러 포토커플러(PC1)의 발광 다이오드가 점등되고, 수광 트랜지스터가 도통되면 그의 콜렉터측 출력이 로우상태가 되고, 그 로우신호는 버퍼(U1)에서 반전 버퍼링되어 수신데이터(RXD) "1"로 출력된다. 데이타 송신부 (111)에서 "0"을 송신할 때에는 수신부로 전원이 공급되지 않으므로 전류가 차단되어 포토커플러(PC1)내의 발광 다이오드가 소등되고 포토커플러(PC1)의 수광트랜지스터가 개방되어 버퍼(U1)를 통하여 수신데이터(RXD)"0"으로 출력된다.

한편, 본 발명의 이용할 때 데이타"0"이 전송되어 전원이 차단되더라도 원격출력장치(200)가 정상적으로 동작할 수 있도록 다음과 같이 설계한다.

첫째, 원격출력장치(200)를 저전력화시킨다.

둘째 전원안정부(220)의 평활용 콘덴서(C1)의 용량을 적절하게 선정한다. 여기서, 콘덴서(C1)의 용량은 데이타"0" 일 때 방전되는 전류가 데이타 "1"일 때 충전되는 전류에 의해서 결정되는데, 최악의 경우에도 원격출력장치(200)가 정상 동작하도록 선정하여야 한다.

셋째, 상기 콘덴서(C1)의 용량을 감안하여 데이타 "0"이 긴 시간동안 또는 빈번하게 전송되지 않도록 프로토콜을 정한다. 비동기 직렬통신과 같은 단순한 방식의 경우 8비트의 데이타를 2조로 나누어 다음과 같이 전송한다.

① 전송할 데이타 : D₇D₆D₅D₄D₃D₂D₁D₀

② 송신부에서 데이타를 왼쪽으로 1비트 이동(SHIFT)시키고 01010101과 OR시켜 전송한 후, 쉬프트 시키지 않은 원래의 데이타를 01010101과 OR시켜 전송한다.

③ 선로의 데이타 : S 1 D₀1 D₂1 D₄1 D₆P S 1 D₁1 D₃1 D₅1 D₇P

(S:Start bit=0, P:Stop bit=1)

④ 수신부는 처음 수신한 데이타를 10101010과 AND시키고, 오른쪽으로 1비트 이동(SHIFT) 시킨후, 다음 수신한 데이타를 10101010과 AND시키고 앞에서 처리된 데이타와 OR시키면 송신시의 원래의 데이타를 구할 수 있다.

위와 같은 방법을 사용하면 데이타 "0"의 빈도가 1/2이하로 되어 원격출력장비에 충분한 전력을 공급할 수 있게 된다. 그 외에도 여러 가지 방법을 생각할 수 있으며, 멘체스터 코드 등을 사용하여 같은 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 2개의 선만을 이용하여 전원 공급과 데이타 전송을 동시에 꾀할 수 있으므로, 전선의 감소로 인한 비용 절감과 선로 연결시의 오배선 염려가 전혀 없는 보다 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims

주장비에서 원격출력장비에 전원을 공급함과 동시에 제어 데이타를 송신하는 장치에 있어서, 주장비에서 원격출력장비에 전원을 공급하도록 연결되는 2라인의 전원선중 어느 한 선을 송신데이터(TXD)에 의해 단속하여 데이타를 송신하기 위한 데이타 송신수단을 상기 주장비의 송신부에 구비하고, 원격출력장비의 수신부에는, 상기 전원선의 단속을 검출하여 이를 데이타로 복원하기 위한 데이타 검출수단과, 상기 전원선을 통해 공급되는 전원을 정류하고 안정화 시켜 원격출력장비에서 필요로 하는 전압으로 변환함과 아울러 데이타 송신에 의한 전원 단속과 무관하게 안정적으로 원격출력장비에 동작전원을 공급하기 위한 전원안정수단을 구비시켜 구성된 것을 특징으로 하는 전원공급선로를 이용한 직렬통신 장치.
제1항에 있어서, 상기 주장비 송신부에 구비되는 데이타 송신수단은, 송신 데이타(TXD)에 의해 2라인의 전원선중 어느 한 선을 단속하기 위한 스위칭 소자로 구성된 것을 특징으로 하는 전원 공급선로를 이용한 직렬통신 장치.
제1항에 있어서, 상기 원격출력장비 수신부의 데이타 검출수단은, 상기 전원선에 각각 연결되는 병렬 연결된 저항 및 콘덴서(R2)(C2)와 저항(R3)과, 그 병렬 연결된 저항 및 콘덴서(R2)(C2)와 저항(R3) 사이에 양방향으로 병렬 연결된 두 개의 포토다이오드 및 그 포토다이오드의 빛을 수광하는 수광 트랜지스터로 이루어지는 포토커플러(PC1)와, 그 포토커플러(PC1)의 수광 트랜지스터의 출력신호를 버퍼링하여 수신데이타(RXD)로 검출하는 버퍼(U1)로 구성된 것을 특징으로 하는 전원 공급선로를 이용한 직렬통신 장치.
제 1항에 있어서, 상기 원격출력장비 수신부의 전원 안정 수단은, 상기 두 전원선의 연결극성과 무관하게 전원을 전파정류하기 위한 브릿지 다이오드(D1)와, 그 전파정류된 전원을 안정화시키는 레귤레이터(PS1)와, 그 레귤레이터(PS1)의 출력전압을 평활시켜 동작전원(Vcc)을 공급하되, 데이타 송신에 의해 전원이 차단되는 경우에도 안정적으로 원격출력장비의 동작전원을 공급할 수 있는 용량을 가진 콘덴서(C1)로 구성된 것을 특징으로 하는 전원 공급선로를 이용한 직렬통신 장치.
주장비에서 원격출력장비에 전원을 공급함과 동시에 제어 데이타를 송신하는 통신방법에 있어서, 상기 주장비에서 원격출력장비에 전원을 공급하는 전원선을 단속하여 제어 데이타를 송신하는 주장비의 데이타 송신수단과, 전원선의 단속에 의해 송신되는 제어데이타를 수신하기 위한 원격출력장비의 데이타 검출수단을 구비하고, 상기 데이타 송신은, 전송할 데이타를 짝수 비트 데이타와, 홀수 비트 데이타로 2조로 나누고, 상기 짝수비트 조의 데이타를 왼쪽으로 1비트 쉬프트시킨 후, 시작비트(S)와 해당 짝수비트 조의 최하위에서 최상위의 각 데이타 비트 및 끝비트(P)의 각 비트 사이에"1"이 삽입되도록 '01010101'군의 데이타와 OR조합하고, 상기 쉬프트시키지 않은 홀수비트 조의 데이타를 시작비트(S)와 해당 홀수비트 조의 최하위에서 최상위의 각 데이타 비트 및 끝 비트(P)의 각 비트 사이에 "1"이 삽입되도록 '01010101'군의 데이타와 OR조합하여, 시작비트(S)부터 끝비트(P)까지 연속해서 직렬데이터로 송신하고, 상기 데이타 수신은, 처음 수신한 데이타를 상기 '01010101'군의 OR데이타를 삭제하기 하기 위한 '01010101'군의 AND시키고, 오른쪽으로 1비트 쉬프트시키며, 이어서 수신된 데이타를 상기 '01010101'군의 데이타와 AND시키고, 앞에서 처리된 데이타와 OR시켜 원래의 송신데이터를 수신데이터로 복원시키는 것을 특징으로 하는 전원 공급 선로를 이용한 직렬통신 방법.