KR100413657B1 - 라인 결합 장치 및 버스 시스템에서의 라인 결합 장치의사용 - Google Patents
라인 결합 장치 및 버스 시스템에서의 라인 결합 장치의사용 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 라인 결합 장치에 관한 것이다. 라인 결합 장치에서, 입력 라인(E)은 절연 저항(21)을 거쳐 출력 라인(A)에 연결된다. 제어가능한 스위치(22)는 절연 저항(21)과 병렬로 배치된다. 스위치(22)는 출력 라인(A) 상의 확정된 출력 전압(UA)을 기초로 제어회로에 의해 제어된다. 버스 시스템에서 이러한 라인 결합 장치는 두 스테이션(1,3)을 연결시키기 위해 사용된다.
Description
개별 스테이션이 데이터 버스에 의해 서로 연결된 버스 시스템이 공지되었다. 스테이션은 데이터 라인을 통해 서로 데이터를 교환한다. 데이터는 통상적으로 멀티플렉서 방법을 사용하여 동기 또는 비동기적으로 전송된다. 상기 구조에서, 데이터 버스로의 액세스는 임의로 또는 특정 법칙에 따라 설계될 수 있다. 이를 위해, 개별 스테이션은 데이터를 전송 및 수신하기 위해 동일한 인증을 가질 수도 있다. 택일적으로, 스테이션 중 하나는 다른 슬레이브 스테이션을 제어하는 특히, 이들의 데이터 버스로의 액세스를 제어하는 마스터 스테이션의 형태일 수도 있다.
데이터 버스는 통상적으로 개별 스테이션이 분배선 또는 다른 연결선에 의해 링크되는 2선식이다. 하나 이상의 스테이션에 대한 데이터 및/또는 공급 전력은 데이터 버스를 통해 전송될 수 있다.
만일 데이터 버스가 좋지 않은 상황에 노출되고 자동차에서 동작될 경우, 예를 들어 데이터 버스상에서 단락 회로가 발생될 위험성이 높다. 그러나, 만일 데이터 버스가 소정의 포인트에서 단락될 경우, 전체 데이터 버스 상에서 추가적인 데이터 교환이 불가능하게 된다.
따라서, 특히 부분에 대한 단락 회로의 경우, 단락될 위험에 처해진 버스 시스템의 부분이 나머지 버스 시스템으로부터 분리되어 나머지 버스 시스템의 동작이 손상되지 않도록 제안된다. 이를 위해, 단락될 위험에 처해있는 버스 시스템의 부분 또는 다른 부분을 시스템의 나머지에 연결시키는 커플링 포인트에서 PTC 저항기 또는 퓨즈가 사용되며, PTC 저항기 또는 퓨즈는 단락 회로에 의해 큰 전류가 흐를 경우 높은 임피던스를 사용하여 대단한 열을 방출할 경우, 단락된 버스 부분을 나머지 버스 시스템으로부터 분리시킨다. 이는 동작이 나머지 버스 시스템에 대해 보장됨을 의미한다. 바람직하게 버스 시스템 내에서 전력 및/또는 데이터 전송을 위해 두 라인을 연결하는 커플링은 이하에서 라인 결합 장치라 한다. 라인 결합 장치는 입력 라인을 출력 라인과 링크한다.
PTC 저항기를 사용하는 라인의 단점은 비록 개별 버스 부분이 낮은 임피던스를 갖는 PTC 저항기를 통해 서로 연결되지만, 유한한 저항을 사용하여 연결됨으로써 데이터 라인에 연결될 수 있는 스테이션의 수는 PTC 저항기 양단에 걸리는 전압 강하로 인해 한정된다는 것이다.
본 발명은 라인 결합 장치 및 버스 시스템에서의 라인 결합 장치의 사용에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 라인 커플링을 위한 전기적 회로 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2는 라인 결합 장치를 사용하는 제 1 버스 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 라인 결합 장치를 사용하는 또 다른 버스 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적은 출력 라인이 입력 라인에 연결되어 출력 라인이 단락되지 않은 경우에만 낮은 임피던스로 입력 라인에 연결되는 라인 결합 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1항의 특징부에 의해 달성된다.
이 경우, 바람직하게 킬로오옴 범위에서 저항값을 갖는 큰 절연 저항은 입력 라인과 출력 라인 사이에 배치된다.
턴온 및 턴오프 될 수 있으며 바람직하게 저항기 스위치의 형태인 제어 가능한 스위치가 절연 저항기와 병렬로 배치된다. 만일 입력 라인 및 출력 라인이 전기적 및 기계적으로 연결된 경우처럼 제어가능한 스위치가 오프인 경우, 입력 라인은 큰 절연 저항을 통해 출력 라인에 연결된다. 출력 라인에 대해 단락 회로인 경우, 절연 저항은 확실하게 단락 회로가 입력 라인을 방해하는 것을 방지하며 입력 라인에 연결된 스테이션 사이에서 동작을 계속하게 한다. 그러나, 출력 라인이 단락되지 않은 경우, 입력 라인과 출력 라인 사이의 데이터 전송은 가능하게 된다. 입력 라인 및 출력 라인은 데이터 및/또는 전력을 위한 전송 매체로 작용한다.
1선식인 경우 출력 라인과 기준 접지 전위 사이의 출력 전압이 측정되거나 2선 출력 라인의 와이어 사이의 전압이 측정되는 전압 탭이 출력 라인에 제공된다. 제어 회로는 확인된 출력 전압에 기초하여 스위치를 제어한다. 이 경우, 스위치는 바람직하게 상기 출력 전압이 임계값을 초과하는 경우에만 턴온된다.
만일 출력 라인에 연결된 (슬레이브) 스테이션이 전용 전압 공급을 갖는다면, 입력 전압은 출력 라인에 여전히 인가될 수 있다. 만일 상기 슬레이브 스테이션이 연결되어 있는 스테이션을 통해 전력이 인가되는 경우, 입력 라인 및 절연 저항은 공급 전압을 상기 출력 라인에 즉, 상기 슬레이브 스테이션에 제공하는데 사용되며, 상기 공급 전압은 상기 제어 회로에 의해 탐지되는, 상기 공급 라인 상에서 충분히 높은 레벨을 가지고 있다. 이러한 관계에 있어서, 공급 전압은 정보를 포함하는 중첩된 AC 신호를 갖는 DC 전압 신호의 형태일 수도 있다. 택일적으로, 공급 전압에는 최적으로 정보를 포함하는 AC 신호가 제공될 수도 있다. 적절한 경우, 이러한 AC 신호는 출력 전압을 탭핑 오프(tapping off)하기 위해 정류되어 캐패시터를 사용하여 평탄하게 된다. 각 경우에서, 0 보다 큰 출력 전압은 출력 라인이 단락되지 않은 경우에 출력 라인 상에서 검출될 수 있다. 이어 제어 가능한 스위치는 소정의 경우 자동으로 작동되며 절연 저항기를 단락시킨다.
한편, 정확한 작동을 위해 0볼트보다 더 높은 전압 값이 측정되어야 하지만, 제어회로가 출력 라인 상에서 0볼트 부근의 출력 전압을 탐지하는 경우에는, 측정된 출력 전압은 이와 관련된 제한 값을 초과하지 않는다. 결국, 전기적으로 제어가능한 스위치는 오프 상태로 남아있다. 출력 라인 그 자체 또는 출력 라인에 연결된 버스 부분이 명백하게 단락되고, 입력 라인으로부터 분리되게 되며, 따라서 입력 라인 버스 시스템상에서 데이터 전송을 방해하지 않는다.
출력 라인에 연결된 버스 부분의 연결이 단지 실제 출력 라인 상의 전압에 의존하므로, 본 발명에 따른 라인 결합 장치는 완전히 자동으로 동작한다. 상기 라인 결합 장치는 데이터 라인 또는 연결되어 있는 스테이션을 소정의 방식으로 수정할 필요 없이 소정의 데이터 라인 및 버스 시스템에서 실질적으로 추가되거나 설계될 수 있다. 더욱이, 라인 결합 장치에서 단지 몇 개의 소자를 사용하여 버스 시스템에 대한 효과적인 단락회로 방지효과를 거둘 수 있다. 단락 회로가 없는 경우에만 출력 라인이 연결된다. 단락 회로가 발생하자마자, 출력 라인은 자동적으로 다시 분리된다. 바람직하게, 본 발명에 따른 라인 결합 장치는 단락의 위험을 제공하는 환경에 노출된 데이터 라인 부분의 상부로 사용된다. 예를 들어, 자동차 문의 데이터 라인 부분은 자동차 문의 움직임에 의해 높은 레벨의 기계적 충격을 받으며, 자동차의 지지 필터는 사고의 결과로 높은 레벨의 충격을 받을 수 있기 때문에, 자동차에서 상기와 같은 라인 결합 장치는 자동차 문 또는 자동차의 A/B/ 또는 C 필러(pillar) 내로 데이터 라인이 가로지르는 자동차 몸체부 상부에 배치된다. 게다가, 버스 시스템에서 라인 결합 장치의 사용은 후술하겠지만, 버스 스테이지의 제어된 연결 및 분리 그리고 연결된 스테이션의 간략화된 어드레싱을 달성할 수 있다.
본 발명의 이로운 개량에서, 제어 회로는 입력 라인을 통해 공급된 제어 워드에 대한 평가기(evaluator)를 포함한다. 이어 제어 회로는 스위치가 최소 출력 전압이 측정되고, 동시에 스위치를 턴온하기 위한 제어 워드가 입력 라인으로부터 탭핑 오프되어 검출된 경우에만 작동하도록 설계된다. 바람직하게, 이러한 설계의 라인 결합 장치는 상호 결합된 스테이션이 각각의 라인 결합 장치에 의해 서로 연결된 버스 시스템에 사용된다. 나머지 슬레이브 스테이션이 체인 또는 링으로 연결되는 마스터 스테이션으로부터 시작할 경우, 각 슬레이브 스테이션은 (마스터 스테이션 방향으로) 슬레이브 스테이션의 상부에 직접적으로 배치된 라인 결합 장치가 우선 연결되고 이어 슬레이브 스테이션이 주소를 할당하도록 동작된다. 방법은 라인 결합 장치에 의해 마스터 스테이션에 연결된 제 1 슬레이브 스테이션으로 시작한다. 따라서, 각 단락되지 않은 버스 스테이지는 연속적으로 동작할 수 있으며, 일련의 절차의 결과로, 각 슬레이브 스테이션은 마스터 스테이션에 의해 유일하게 할당된 주소일 수 있다.
출력 라인이 라인 결합 장치의 입력 라인으로 성공적으로 연결된 경우, 비록 제어 워드가 더이상 존재하지 않고, 출력 전압이 소정의 제한 값에 미치지 못하게 되지 않는다면, 출력 라인은 스위치를 통해 낮은 임피던스를 갖는 입력라인에 연결된 상태로 남아있다.
만일 제어 워드가 스위치를 턴오프하기 위해 제공된 경우, 버스 시스템은 분리되도록 제어될 수 있다. 이러한 제어 워드는 라인 결합 장치에 의해 검출되고 전환될 필요가 있다. 만일 복수의 라인 결합 장치가 사용된 경우, 스위치를 턴오프하기 위한 전용 제어 워드가 각 라인 결합 장치를 위해 제공된다.
본 출원에서, 마스터 스테이션으로 작동하는 스테이션은 버스 시스템 및 가능하게는 슬레이브 스테이션을 초기화하는 구조 내에서 슬레이브 스테이션들 상에 적어도 제어 효과를 갖는다.
본 발명의 또다른 유익한 개량에서, 라인 결합 장치는 대칭적 설계이며, 그 입력측은 또한 입력 라인상에 입력 전압을 위한 탭을 갖는다. 게다가, 출력측에는 출력 라인을 통해 공급되는 제어 워드를 평가하고 적절한 제어 측정을 하는 제어 워드 평가기가 제공된다. 바람직하게, 제어가능한 스위치는 최소 출력 전압, 최소 입력 전압 및 동시에 스위치를 턴온하기 위한 제어 워드가 출력 또는 입력에서 모두 검출된 경우 턴온된다. 입력 제어 전압의 포함은 라인 결합 장치가 폐쇄형 링 시스템에서 사용될 수 있어서 데이터 버스의 스테이지가 분리될 수 있는 장점을 갖는다. 출력측에 대한 제어 워드 평가기의 추가는 입력 라인과 출력 라인 사이의 방향에 독립적으로 배치될 수 있는 대칭 라인 결합 장치가 있다는 장점을 갖는다. 게다가, 만일 이러한 데이터 라인 결합 장치가 링 버스 시스템에서 사용될 경우, 라인 결합 장치는 입력측 및 출력측으로부터 활성화 될 수 있다. 라인 결합 장치가 각각 두개의 스테이션 사이에 배치되고 스테이션 중 하나가 마스터 스테이션의 기능을 수행하는 링 버스 시스템에서, 슬레이브 스테이션은 링에서의 한 방향으로 마스터 스테이션으로부터 활성화 될 수 있다. 단락 회로가 서브섹션에서 검출된 경우, 마스터 스테이션은 링에서 다른 방향의 나머지 스테이션들을 활성화 시킬 수 있으며 링 버스 상에서 최대수의 슬레이브 스테이션을 동작시킬 수 있으며, 단락된 버스 부분에 의해 서로 연결된 라인 결합 장치들은 비활성화 상태로 유지되고 따라서 데이터 전송 동작으로부터 중간 슬레이브 스테이션을 제외시킨다. 비초기화 및 분리의 면에서 이러한 버스 시스템의 장점은 앞선 개발로부터 유래될 수 있다.
전술한 최근의 개발과 대조하여 본 발명의 또 다른 유익한 개발은, 워드를 제어하기 위한 평가기가 입력측 및 출력측에 대해 생략된다. 방향에 독립적인 동작을 위해, 입력 전압 및 출력 전압이 제한 값을 초과할 경우 스위치가 사용 가능하면, 이러한 라인 결합 장치에 있어서는 유리하다.
사용과 관련한 본 발명의 일부 목적은 청구항 9항의 특징부에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 유익한 개발은 종속항에서 찾을 수 있다.
본 발명의 실시예 및 개량은 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 라인 커플링을 위한 전기적 회로 블록도를 나타낸 도면이다. 2선 입력 라인(E)이 각각의 라인에 있는 절연 저항(21)에 의해 2선 출력 라인(A)에 연결된다. 각각 전기적으로 제어가능한 스위치(22)가 각 절연 저항(21)과 병렬로 배치되어 있다. 전기적으로 제어가능한 각 스위치는 직렬 연결된 두개의 전계 효과 트랜지스터(M1 및 M2, M3 및 M4) 및 저항(R3 및 R4)을 포함한다. 제어 회로(23)는 스위치(22)를 동작시키기 위해 사용된다. 제어 회로(22)는 입력 전압을 위한 비교기(231), 출력 전압을 위한 비교기(232), 입력측에 대한 평가기(233), 출력측에 대한 평가기(234), AND 게이트(235), OR 게이트(236), 브리지(237), 구동기 유닛(238) 및 전하 펌프(239)를 포함한다.
제 1 비교기(231)는 입력 라인(E)들 사이에 인가되어 극성 반전 보호 다이오드(D1 내지 D4)를 거쳐 비교기(231)로 공급되는 입력 전압(UE)을 제한 값을 가지고 비교하며, 상기 제한 값을 초과하는 경우 논리 1을 AND 게이트(235)로 전달한다.
제 2 비교기(232)는 출력 라인(A) 사이에 생성되어 극성 반전 보호 다이오드(D7 내지 D10)를 거쳐 비교기(232)로 공급되는 출력 전압(UA)을 또 다른 제한 값으로 비교하며, 또 다른 제한 값을 초과하는 경우 논리 1을 AND 게이트(235)로 전달한다.
입력측 상의 평가기(233)는 입력 라인(E)으로부터 데이터 신호를 수신하며 이러한 방식으로 입력 라인(E)을 거쳐 전송된 제어 워드를 평가한다. 예를 들어, 만일 평가기(233)가 스위치(22)를 턴온하기 위해 제어 워드를 검출하면, 이는 논리 1을 OR 게이트(236)로 출력시킨다.
출력측 상의 평가기(234)는 출력 라인(A)으로부터 데이터 신호를 수신하며 이러한 방식으로 출력 라인(A)을 거쳐 전송된 추가의 제어 워드를 평가한다. 예를 들어, 만일 평가기(234)가 스위치(22)를 턴온하기 위해 추가의 제어 워드를 검출하면, 이는 논리 1을 OR 게이트(236)로 출력시킨다.
OR 게이트(236)의 출력은 AND 게이트(235)의 하나의 입력에 연결된다. 브리지(237)가 개방된 경우, 구동기 유닛(238)은 최소 입력 전압, 최소 출력 전압 및 입력측 또는 출력측 상에서 제어가능한 스위치(22)를 턴온하기 위한 제어 워드가 모드 검출된 경우 활성화 된다. 따라서, 이러한 라인 결합 장치는 특히 버스 시스템, 바람직하게는 링 시스템의 제어된 개시를 위해 적합하다.
다이오드(D5 및 D6)를 거쳐 입력 및/또는 출력 전압(UE및 UA)으로부터 유래된 전하는 제어가능한 스위치(22)를 턴온시키기 위해 전하 펌프(239) 및 구동기 유닛(238)에 의해 사용된다. FET의 형태인 경우, M1 내지 M4가 각각 제어가능한 스위치(22)에 대해 턴온되어 절연 스위치(21)가 단락되며 입력 라인(E)은 두 라인 경로에서 낮은 임피던스를 가지고 출력 라인(A)에 연결된다.
도 2는 마스터 스테이션(1), n 슬레이브 스테이션(31내지 3n) 및 n 라인 결합 장치(21내지 2n)를 갖은 시스템을 도시한다. 이 경우, 각 스테이션(1, 3i)은 라인 결합 장치(2i)를 거쳐 또다른 스테이션(1, 3i)에 연결된다. 이러한 관계에 있어서, 하나의 라인 결합 장치(2)의 출력 라인(A)은 다음 라인 결합 장치의 입력 라인(E)이다. 각 슬레이브 스테이션(3)은 연결 라인(V)에 의해 입력 라인(E) 또는 출력 라인(A)으로 연결된다.
라인 결합 장치(2)는 본 발명에 따라 설계되거나 바람직하게 입력측에 대한 제어 워드 평가기를 가진 본 발명의 개량 중 하나로 설계된다.
슬레이브 스테이션(31) 및 관련된 라인 결합 장치(21)로 시작되면, 모든 슬레이브 스테이션(3)은 마스터 스테이션에 연속적으로 링크된다. 마스터 슬레이브(1)는 모든 슬레이브 스테이션에 공급하기 위해 DC 전압 신호를 입력 라인(E1)으로 전달한다. 마스터 스테이션(1)으로 부터의 데이터 신호는 추가적으로 AC 신호로서 DC 전압 신호 상에 중첩된다. 슬레이브 스테이션(3)으로 부터의 데이터 신호는 전류 또는 부하 신호의 형태이다.
도 3은 마스터 스테이션(1), n 슬레이브 스테이션(3ii) 및 n+1 라인 결합 장치(2ii)를 갖는 버스 시스템을 도시한다. 이 경우, 각 스테이션(1, 3ii)은 라인 결합 장치(2ii)를 거쳐 또다른 스테이션(1, 3ii)으로 연결된다. 라인 결합 장치는 라인 결합 장치의 입력 및 출력 라인을 더이상 명확하게 언급할 수 없다는 것을 제외하고 도 2에서의 라인 결합 장치에 대응하는데, 이는 버스 링 구조가 이러한 방향 종속 관점을 상대적으로 생각하기 때문이다.
라인 결합 장치(2)는 본 발명에 따라 설계되거나 바람직하게 입력측 및 출력측에 대한 제어 워드 평가기를 가진 본 발명의 개량 중 하나로 설계된다.
슬레이브 스테이션(311) 및 관련된 라인 결합 장치(211)로 시작하는 경우, 모든 슬레이브 스테이션(3)은 연속적으로 마스터 슬레이브에 링크된다. 만일 단락 회로가 데이터 라인 부분 상에 검출된 경우, 마스터 슬레이브(1)는 이어서 슬레이브 스테이션(321) 및 관련된 라인 결합 장치(221)로 시작하는 나머지 슬레이브(3)를 링크하기 위해 시도한다.
Claims (12)
- 버스 시스템의 라인 결합 장치로서,입력 라인(E)에 의해 마스터 스테이션(1)이 상기 라인 결합 장치(2)에 연결되고, 출력 라인(A)에 의해 슬레이브 스테이션(3)이 상기 라인 결합 장치(2)에 접속되는 입력 라인(E) 및 출력 라인(A);상기 입력 라인(E)과 상기 출력 라인(A) 사이의 절연 저항(21);상기 절연 저항(21)과 병렬로 연결된 제어가능한 스위치(22); 및상기 출력 라인(A) 상의 출력 전압(UA)을 기초로 상기 스위치(22)를 제어하기 위해 제어회로(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 1 항에 있어서,평가기(evaluator)(233)가 상기 입력 라인(E)을 거쳐 공급된 제어 워드를 평가하기 위해 제공되며, 상기 제어회로(23)는 상기 확인된 제어 워드를 기초로 상기 스위치(22)를 제어하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,추가의 전압탭이 상기 입력 라인(E) 상에 제공되며, 상기 제어회로(23)는 상기 확인된 입력 전압(UE)을 기초로 상기 스위치(22)를 제어하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,추가의 평가기(234)가 상기 출력 라인(A)을 거쳐 공급된 추가의 제어 워드를 평가하기 위해 제공되며, 상기 제어회로(23)는 상기 확인된 추가의 제어 워드를 기초로 상기 스위치(22)를 제어하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제어회로(23)는 상기 출력 전압(UA)이 제한 값을 초과하는 경우 상기 스위치(22)가 턴온되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제어 회로(23)는 상기 출력 전압(UA)이 제한 값을 초과하고 소정의 제어 워드가 검출된 경우 상기 스위치(22)가 턴온되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 제어회로(23)는 상기 출력 전압(UA)이 제한 값을 초과하고, 소정의 제어 워드가 검출되며 상기 입력 전압(UE)이 추가의 제한 값을 초과하는 경우, 상기 스위치(22)가 턴온되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 제어 회로(23)는 상기 출력 전압(UA)이 제한 값을 초과하고, 소정의 제어 워드가 상기 입력 또는 상기 출력에서 검출되며 상기 입력 전압(UE)이 추가의 제한 값을 초과하는 경우, 상기 스위치(22)가 턴온되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 출력 라인(Ai)은 추가의 라인 결합 장치(2i+1)에 대해 상기 입력 라인(Ei+1)이며, 상기 추가의 라인 결합 장치(2i+1)의 출력 라인(Ai+1)은 추가의 슬레이브 스테이션(3i+1)에 연결되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 9 항에 있어서,추가의 라인 결합 장치(2i)는 서로 직렬로 연결되며, 각각의 추가 슬레이브 스테이션(3i)은 두 데이터 결합 스테이션 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 마지막 라인 결합 장치의 출력 라인은 상기 마스터 스테이션(1)에 연결되는 것을 특징으로 하는 라인 결합 장치.
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