KR100325159B1

KR100325159B1 - 광통신 시스템을 이용한 전자파 내성시험장치

Info

Publication number: KR100325159B1
Application number: KR1019990008270A
Authority: KR
Inventors: 이승수
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2002-02-25
Also published as: KR20000060162A

Abstract

차량에 쓰이는 전자제어용 단품이나 전자제어유닛 등의 전자파 내성 정도를 정확히 분석하기 위한 전자파 내성시험장치를 제공하기 위한 것으로, 전자파 노이즈에 전혀 영향이 없는 광통신 전용 통신보드를 전자제어단품이나 전자제어유닛과 분석용 모니터링부에 각각 설치하고, 광케이블로 연결함으로써 차량내의 모든 센서와 액츄에이터의 변화상태를 전자파의 영향을 받지 않고 정확하게 모니터링할 수 있는 전자파 내성시험장치을 제공함으로써 전자파로 인한 전자제어유닛이나 단품의 고장 부위와 원인을 신속하게 파악할 수 있다.

Description

광통신 시스템을 이용한 전자파 내성시험장치{Using Optical Transmission System a Device for ElectroMagnetic Susceptibility}

본 발명은 전자제어부품이나 전자제어유닛에 대한 전자파 내성시험(EMS : Electromagnetic Susceptibility)을 보다 신속하고 정확하게 실시할 수 있는 전자파 내성 시험장치에 관한 것이다.

최근의 전자제어기술은 시간이 지날수록 비약적으로 발달하고 있으며 이러한 전자제어기술은 자동차의 엔진, 변속기, 가속장치, 제동장치, 그리고 현가장치등에도 널리 적용되고 있는 실정이다.

그러나, 상기와 같이 전자제어방식이 적용되는 경우에는 전자제어단품 및 전자제어유닛 상호간의 전자파나, 송전탑 등 제반조건에 의해 발생하는 전자파로 인하여 많은 오작동 및 에러가 발생한다.

특히, 전자제어유닛에서 에러가 발생하는 경우에는 차량의 급발진이나 엔진정지(Engine Stall)와 같은 치명적인 오동작이 일어날 가능성이 있으며, 실제로는 전자파로 인하여 전자제어유닛의 오동작으로 인한 사고가 빈번하게 발생하고 있다.

이에 따라, 전자파 노이즈에 대한 국제규격은 날로 강화되는 추세여서 전자제어단품들과 전자제어유닛 상호간 혹은 각각의 전자파 내성에 대한 신뢰성 시험은 양산차 개발에 필수적인 사항이다.

따라서, 자동차 생산 메이커에서는 전자제어유닛을 포함하는 전자제어시스템에 관련된 모든 전자제어부품에 대해 전자파에 대한 전자파 내성시험을 실시하여 전자파의 영향을 받지 않는 제품을 생산하고자 심혈을 기울이고 있다.

그러므로, 자동차에 적용되는 전자제어유닛 및 그 단품에 대한 전자파 내성시험에서, 종래에는 전파무향실내에 시험대상용 차량을 넣고, 소정의 전자파를 가한 후, 이 전자파에 의한 엔진의 정지유뮤를 특수제작된 카메라를 이용하여 외부에서 가시적인 확인작업으로만 실시하는 것이 통상적이었다.

그러나, 상기와 같은 방법은 엔진 정지시 전자제어유닛의 어느 부위가 문제의 원인이 되는지 판별하는데 많은 시간과 노력이 필요하여 정확하고 신속하지 못하다는 문제점이 있다.

또한, 신기술 적용제품의 경우에는 신속, 정확한 시험 데이터를 개발자에게 피이드백 시켜주어야 하는데, 신속, 정확한 시험을 기대할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자파 내성 시험장치에서 차량이나 전자제어단품 혹은 전자제어유닛 등의 전자파 내성정도와 문제부위를 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 전자파 내성 시험장치를 제공하기 위한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 전자파 내성 시험장치의 구성도이다.

도2는 본 발명에 적용되는 광통신 시스템의 구성도이다.

도3은 본 발명에 적용되는 광통신 인터페이스의 회로도이다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 차량이나 단품들의 전자파 내성 정도와 문제부위를 정확히 분석하기 위하여 전자파 노이즈에 전혀 영향이 없는 광통신 전용 통신보드를 전자제어단품이나 전자제어유닛 그리고 모니터링부에 각각 설치하고, 광케이블로 서로 연결하여 전자파 발생시 전자제어단품이나 전자제어유닛의 이상유무를 정확하게 모니터링하는 것에 특징이 있다.

이하, 상기 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 의한 전자파 내성 시험장치의 구성도로서, 시험대상물인 전자제어유닛 또는 전자제어단품 혹은 차량(12)(이하 시험대상물)을 수용하는 전자파 무향실(11)에는 전자파를 발생시키는 전자파 발생부(10); 시험대상물(12)을 구동시키는 모의구동 로딩박스(15); 전자파가 전원부(13)에 영향을 미치는 것을 방지하는 전원 임피던스 안정회로(14); 시험 대상물의 상태를 시각적으로 표시하는 모니터링부(17); 시험 대상물(12)과 모니터링부(17) 사이의 통신을 담당하는 제1 광통신 전용 통신보드(16) 및 제2 광통신 전용 통신보드(18)와; 이 제1 광통신 전용 통신보드(16)와 제2 광통신 전용 통신보드(18)를 연결하는 광케이블(19)을 포함한다.

상기에서 전자파 무향실(11)은 전자파 발생부(10)에서 발생된 전자파의 반사를 소거하여 시험 대상물(12)에 대한 전자파의 영향을 정확하게 측정할 수 있다.

그리고 상기 전자파 발생부(10)에서 소정 크기의 전자파가 발생하며, 이 전자파는 전원임피던스 안전회로망(14)에 의해 전원부(13)는 아무런 영향을 받지 않는다. 또한, 상기 모의구동 로딩박스(15)는 상기 전파 무향실내에 들어 있는 시험대상물(12)을 모의구동한다.

이에 따라 전자파 무향실(11)안에서 시험대상물(12)이 셋팅되고 전원부(13)가 전원을 공급한다. 그러면, 모의구동 로딩박스(15)가 시험대상물(12)에 모의구동신호를 보낸 후, 전자파 발생부(10)가 전자파를 발생시킴으로써, 시험대상물(12)에 대한 전자파의 영향이 측정된다.

이러한 전자파 내성 시험장치는 상기 시험대상물(12)이 전자파의 영향을 받지 않고 모니터링부(17)에 연결하기 위하여 시험대상물(12)의 전기적 데이터 형태의 동작데이터를 빛 형태의 데이터로 변환하는 제1 광통신 전용 통신보드(16)가 연결된다.

또한, 모니터링부(17)는 상기 빛 형태로 전송되는 데이터를 전기적 데이터로 변환하기 위하여 제2 광통신 전용 통신보드(18)를 부착하며, 제1 광통신 전용 통신보드(16) 및 제2 광통신 전용 통신보드(18)사이에는 선간임피던스가 '0'이어서 전자파의 영향을 받지 않는 광케이블(19)이 연결된다.

도2는 본 발명에 적용되는 광통신 시스템의 구성도로서 상기 제1 광통신 전용 통신보드(16) 및 제2 광통신 전용 통신보드(18)는 전기적 데이터와 빛 형태의데이터를 상호변환하기 위하여 송신용 포토 커플러(161)과 수신용 포토 커플러(181)를 내장하고 있다. 또한, 제2 광통신 전용 통신보드(18)에는 전기적 신호로 변환된 데이터를 병렬이나 직렬 형태로 변환하기 위하여 직병렬 인터페이스(182)기 설치된다.

이에 따라, 상기와 같이 구성되어 있는 광통신 시스템의 동작은 전원부(13)에서 전원을 공급하고, 시험대상물(12)을 모의구동 로딩박스(15)를 통하여 모의구동한 후, 전자파 발생부(10)에서 전자파가 발생하게 된다.

이 때, 시험대상물(12)의 현재 상태가 전기적 형태의 동작데이터(T_XD)에 담기면, 송신용 포토 커플러(161)가 상기 동작데이터(T_XD)를 빛으로 변환하고, 이 빛 형태의 정보는 광케이블(19)을 통하여 수신용 포토 커플러(181)로 전송된다.

상기 수신용 포토 커플러(181)에 도달한 빛은 다시 전기적인 신호로 변환되고 직병렬 인터페이스(Parallel/Serial Interface)(182)에 의하여 병렬신호로 변환된 후 모니터링부(17)를 통하여 출력된다.

도3은 본 발명에 적용되는 광통신 인터페이스의 회로도로서 위의 시험대상물(12)의 동작정보를 담고 있는 전기적 형태의 동작데이터(T_XD)를 빛의 형태로 변환한 후, 다시 이것을 전기적 형태로 변환하기 위한 것이다.

전자제어유닛(12)에서 송출하는 전기적 데이터를 빛 형태의 데이터로 변환하여 전자파의 영향을 받지 않는 제1 광통신 전용 통신보드(16)는 낸드 게이트(31)와, 제1 저항(32)과, 송신용 포토커플러(33)와, 제1 커패시터(34)와, 제1 트랜지스터(35)를 포함한다.

상기 낸드 게이트(31)는 광통신 송신모듈을 구동하기 위한 직류 전원(V_CC)의 양의 극과 전자 제어 유닛의 동작데이터(T_XD)가 입력되어 상기 두 신호를 논리 조합하여 스위칭 신호를 출력한다.

상기 제1 저항(32)의 한 쪽단은 상기 직류 전원(V_CC)의 양의 극에 연결되며, 상기 송신용 포토커플러(33)의 1번 단자는 상기 제1 저항(32)의 타단에 연결된다.

또한, 송신용 포토커플러(33)에는 애노드단이 송신용 포토커플러(33)의 1번 단자에 연결되고 캐소드단은 송신용 포토커플러(33)의 2번 단자에 연결되는 발광 다이오드(36)가 내장되어 전자제어유닛(12)의 동작데이터를 빛의 형태로 바꾸게 된다.

상기 제1 커패시터(34)는 한 쪽단은 직류 전원(V_CC)의 양극과 제1 저항(32)의 공통 단자에 연결되고 타단은 상기 송신용 포토커플러(33)의 2번 단자에 연결되어 전자 제어 유닛의 동작데이터를 빛의 형태로 바꾸는 동작을 돕는다.

상기 제1 트랜지스터(35)는 베이스단은 상기 낸드 게이트(31)의 출력단에 연결되고 컬렉터단은 제1 커패시터(34)와 송신용 포토커플러(33)의 2번 단자의 공통단자에 연결되고, 에미터단은 접지되어 전자 제어 유닛의 동작데이터에 따라 스위칭 작용을 한다.

또한, 제2 광통신 전용 통신보드(18)는 수신용 포토커플러(37)와, 5V 직류전압원(38), 제2 커패시터(39)로 구성되며, 상기 수신용 포토커플러(37)는 포토 다이오드(40)와, 증폭기(41)와, 제2 트랜지스터((42)와, 제2 저항(43)으로 이루어진다.

상기 수신용 포토커플러(37)는 송신용 포토커플러(33)에서 송신된 빛을 전기적 신호로 바꾼다.

상기 5V 직류전압원(38)은 수신용 포토커플러(37)의 3번 단자에 연결되어 수신용 포토커플러(37)를 구동한다.

상기 제2 커패시터(39)는 한 쪽단은 5V 직류전압원(38)에 연결되고 타단은 수신용 포토커플러(37)의 2번단자와 함께 접지되어 빛에 의한 신호를 전기 신호로 바꾸는 것을 돕는다.

상기 수신용 포토커플러(37)에서 포토 다이오드(40)는 애노드와 캐소드단이 각각 증폭기(41)의 입력단에 연결되어 제1 광통신 전용 통신보드(16)에서 보내온 빛을 수신하여 전기적 신호로 바꾼다.

상기 증폭기(41)는 입력단은 포토 다이오드(40)와 연결되고 한 쪽 구동단은 접지되고 나머지 구동단은 직류 전압원(VCC)에 연결되어 상기 포토 다이오드(40)에 의하여 변환된 전기 신호를 증폭한다.

상기 제2 트랜지스터(42)는 에미터 단은 접지되어 있고, 베이스 단은 상기 증폭기(41)의 출력단에 연결되고 컬렉터단은 출력단(V_O)이 되어 상기 증폭된 전기신호에 의하여 스위칭되어 전자제어유닛(12)의 작동 데이터를 재생한다.

상기 제2 저항(43)은 한 쪽단은 직류 전압원(V_CC)와 증폭기의 구동단의 공통단자에 연결되고 타단은 수신 인터페이스의 출력단(V_O)에 연결된다.

상기와 같이 구성된 광통신 인터페이스의 작동은 일정 크기의 전자파하에서 전자제어유닛(12)의 동작데이터(T_XD)가 낸드게이트(31)에 입력되면, 상기 데이터신호가 직류 전압원(VCC)과 논리조합되어 스위칭신호를 출력하게 된다.

상기 낸드게이트(31)에서 출력된 스위칭 신호는 제1 트랜지스터(35)를 '온'/'오프'로 구동함으로써 제1 트랜지스터(35)는 스위칭 동작을 하게 되는데, 전자제어유닛(12)에서 송출되는 신호가 '하이'라면 낸드게이트(31)는 '로우'를 출력하게 되어 제1 트랜지스터(31)은 차단상태가 된다.

이 때, 제1 커패시터(34)에는 직류 전원(V_CC)에 의하여 충전이 일어나게 되고, 충전이 완료되면 제1 커패시터(34)는 개방상태가 되어 제1 저항(32), 발광 다이오드(36)에는 전류가 흐르지 않게 된다.

그후에, 전자제어유닛(12)에서 '로우'의 신호가 송출되면, 낸드게이트(31)는 '하이'를 출력하게 되므로 제1 트랜지스터(35)가 도통하고, 이에 따라 발광 다이오드(36) 역시 도통하면서 제1 커패시터(34)에 축적된 전하도 방전하여 발광 다이오드(36)로 흐름으로써 전기적 신호는 빛 형태의 데이터로 변환된다.

상기 빛 형태의 데이터는 광케이블(19)을 통하여 제2 광통신 전용 통신보드(18)로 입력되는데 이 때, 광케이블(19)은 선간임피던스가 '0'이므로 전자파에 대한 영향을 받지 않는다.

광케이블(19)을 통하여 제2 광통신 전용 통신보드(18)로 입력된 빛 형태의 데이터는 포토 다이오드(40)를 차단하거나 도통케 함으로써 상기 빛 형태의 데이터는 전기적 신호로 바뀐다.

상기 전기적 신호는 증폭기(41)를 통하여 증폭되어 제2 트랜지스터(41)를 차단하거나 도통시킴으로써 전자 제어 유닛의 동작 데이터는 직병렬 인터페이스(182)에 의하여 병렬이나 직렬 데이터로 변하여 모니터링부(17)를 통하여 전자제어유닛(12)의 상태가 전자파의 영향을 받지 않고 정확하게 파악할 수 있게 된다.

상기와 같이 전자파 내성 시험장치가 동작하게 됨으로써 전자제어단품이나 전자제어유닛의 전자파에 대한 영향이 정확하고 신속하게 파악할 수 있게 된다.

전자파 내성 시험장치는 모의구동 로딩박스에 의하여 전자제어유닛이나 전자제어단품을 독립적으로 구동하여 그 상태를 파악할 수도 있고, 시험대상 자동차를 직접 구동하여 시험대상 자동차에 탑재되어 있는 전자제어단품이나 유닛의 상태를 파악할 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 광통신 시스템은 상황에 따라 전자 제어 유닛과 모니터링부에 각각에 광통신 송, 수신장치을 모두 부착함으로써 쌍방향통신도 가능하게 구성할 수도 있다.

상기에서와 같이 본 발명인 전자파 내성 시험장치은 종래의 방법과는 달리 전자파가 전자제어단품이나 전자제어유닛에 미치는 영향을 신속하고 정확하게 파악하여 고장발생원인을 파악하는데 드는 시간과 노력을 줄일 수 있음으로써 전자파에 대한 국제규격의 강화에 능동적으로 대응할 수 있다.

또한, 실제 상황에서 전자파에 의하여 발생할 수 있는 차량의 급발진이나 엔진정지와 같은 오동작 가능성을 획기적으로 줄일 수 있고, 개발초기 단계에 신기술이 적용되는 제품에 대한 에러발생율을 크게 줄일 수 있다.

Claims

전자파 내성 시험장치에 있어서,

신호를 발생하여 증폭시킨 후 전자파를 형성하는 전자파발생부와;

상기 전자파 발생부에서 발생되는 전자파의 반사를 소거하여 내부에 놓여진 시험대상물의 전자파에 대한 영향을 측정하도록 형성되는 전파 무향실과;

상기 전자파 내성 시험장치에 전원을 공급하는 전원부와;

상기 전원부와 회로 연결되어 상기 전원부에 미치는 전자파의 영향을 제거하는 전원 임피던스 안정회로망과;

상기 시험대상물을 모의 구동할 수 있는 모의구동 로딩박스와;

전자파에 의하여 상기 시험대상물이 받는 영향을 시각적으로 파악하기 위한 모니터링부와;

상기 시험대상물에 연결하여 시험대상물의 작동정보를 빛의 형태로 변환하는 송신용 포토 커플러를 갖는 제1 광통신 전용 통신보드와;

상기 모니터링부에 연결되어 제1 광통신 전용 통신보드에서 출력되는 빛 형태의 데이터를 입력받은 후, 전기적 신호로 변환하여 모니터링부에 신호를 입력하는 수신용 포토 커플러를 갖는 제2 광통신 전용 통신보드와;

상기 제1, 2 광통신 전용 통신보드 사이를 연결하는 광케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템을 이용한 전자파 내성 시험장치.
제2항에 있어서, 상기 제1, 제2 광통신 전용 통신보드는 시험대상물과 모니터링부 각각에 부착하여 쌍방향 통신하는 것을 특징으로 하는 광통신 시스템을 이용한 전자파 내성 시험장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 광통신 전용 통신보드는

상기 제1 광통신 전용 통신보드를 구동하기 위한 직류 전원의 양극과 시험대상물의 작동 데이터가 입력되어 상기 두 신호를 논리 조합하는 낸드게이트와;

한 쪽단은 상기 직류 전원의 양극에 연결되어 있는 제1 저항과;

1번 단자는 상기 제1 저항의 타단에 연결되어 시험대상물의 동작데이터를 빛의 형태로 바꾸는 송신용 포토커플러와;

한 쪽단은 직류 전원의 양극과 제1 저항의 공통 단자에 연결되고 타단은 상기 송신용 포토커플러의 2번 단자에 연결되어 전자 제어 유닛의 동작데이터를 빛의 형태로 바꾸는 동작을 돕는 제1 커패시터와;

베이스단은 상기 낸드 게이트의 출력단에 연결되고 컬렉터단은 제1 커패시터와 송신용 포토커플러의 2번 단자의 공통단자에 연결되고, 에미터단은 접지되어 전자 제어 유닛의 동작데이터에 따라 스위칭 작용을 하는 제1 트랜지스터를 포함하여 구성하는 광통신 인터페이스임을 특징으로 하는 광통신 시스템을 이용한 전자파 내성 시험장치.
제2항에 있어서, 상기 제2 광통신 전용 통신보드는

상기 제1 광통신 전용 통신보드에서 송신된 빛을 전기적 신호로 바꾸는 수신용 포토커플러와;

상기 수신용 포토커플러의 3번 단자에 연결되어 있는 5V 직류전압원과;

한쪽 단은 상기 5V 직류전압원에 연결되고 타단은 상기 수신용 포토커플러의 2번 단자와 함께 접지되어 빛에 의한 신호를 전기 신호로 바꾸는 것을 돕는 제2 커패시터와;

상기 직병렬 인터페이스에 연결되어 상기 모니터링부에 출력하기 위한 형태의 데이터로 변환하기 위하여 수신용 포토커플러의 1번 단자와 4번 단자가 연결된 출력단 V_O를 포함하여 구성하는 광통신 인터페이스임을 특징으로 하는 광통신 시스템을 이용한 전자파 내성 시험장치.