KR100810469B1

KR100810469B1 - 적외선무선통신에 의한 지능형 전송기의 파라메터 설정방법 및 장치

Info

Publication number: KR100810469B1
Application number: KR1020060042023A
Authority: KR
Inventors: 송광원
Original assignee: 송광원
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2008-03-07
Also published as: KR20060059245A

Abstract

본 발명은 적외선무선통신에 의한 지능형전송기의 설정 방법 및 장치에 관한 것으로, 종래의 유선방식에 의한 연결은 원격지에서 연결해서 설정할 수 있어야 하므로 종래 방식대로 연결 사용하게 되며, 아울러 전송기가 설치되어 있는 현장에서 적외선 무선 설정기를 전송기와 적외선에 의한 무선통신방식으로 연결하여 사용할 수 있게 하는 적외선무선통신에 의한 지능형 전송기의 파라메터 설정 방법 및 장치에 관한 것이다. 이로써, 현장에서 전송기의 뚜껑을 열거나 닫을 필요가 없어, 폭발성가스지역(Hazderous Area)인 경우에도 폭발의 위험이 없이 파라메터를 조정 및 설정할 뿐만 아니라 전송기 자체에 부착되어 있는 제로/스판 등의 푸쉬버튼을 이용하여 파라메터를 설정할 필요가 없으므로, 푸쉬버튼 보호용 뚜껑을 열거나 닫을 필요가 없게 되어, 작업의 편이성을 향상시킨다.

Description

적외선무선통신에 의한 지능형 전송기의 파라메터 설정 방법 및 장치{Method and apparatus for setting parameters using infrared wireless communication in smart transmitter}

도 1은 본 발명에 의한 적외선무선통신에 의한 지능형 전송기의 파라메터 설정 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.

도 2는 도 1의 디지털통신제어부의 바람직한 일실시예를 도시한 기능 블록도이다.

도 3은 도 1의 디지털통신제어부의 바람직한 다른 실시예를 도시한 기능 블록도이다.

도 4는 본 발명에서의 CD 검출에 의한 유선통신인터페이스와 무선통신인터페이스의 선택을 설명하기 위한 기능블록도이다.

도 5는 본 발명에서의 유선/무선겸용의 디지털제어부의 전체 처리 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...센서값입력부, 20...주위온도보상 및 센서값선형화부

30...프로세스값변환부, 40...센서제로트림/스판트림 테이블

42...제로버튼, 44...스판버튼

46...제로/스판 버튼값입력부, 48...제로/스판값설정부

50...제로 및 스판테이블, 60...DA 트림테이블

70...프로세스값(Process Value), 80...디지털통신제어부

90..LCD표시기, 100...4-20mA 디지털값 변환부

110...4-20mA아날로그전류값 변환부, 120...정전류출력회로부

130...전송기의 무선통신인터페이스, 140...설정기의 무선통신인터페이스

150...마이크로플세서, 160...버튼스위치

170...메모리, 180...유선통신인터페이스

250...CPU, 260...자판

270...메모리, 290...표시기

본 발명은 지능형 전송기와 설정기를 유선으로 연결하여 파라메터를 설정하는 방법이나 전송기 자체의 푸쉬버튼등에 의한 파라메터 설정 방법과는 별개로, 전송기와 설정기를 무선통신방식으로 연결하여 파라메터를 설정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 유선방식에 의한 연결은 원격지에서 연결해서 설정할 수 있어야 하므로 종래 방식대로 연결 사용하게 되며, 아울러 전송기가 설치되어 있는 현장에서 설정기를 전송기와 적외선에 의한 무선통신방식으로 연결하여 사용할 수 있게 하는 적외선무선통신에 의한 지능형 전송기의 파라메터 설정 방법 및 장치에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 지능형 전송기에 설정기를 종래의 유선통신방식외에 추가적으로 현장에서 설정기를 적외선무선통신방식으로 연결하여 사용할 수 있도록 하는 것이다.

지능형 전송기(Smart Transmitter)는 공정값(프로세스값 : Process Value)을 센서와 에이디변환기(Analog-to-Digital Converter)를 통하여 입력하고, 이 값을 프로세스값으로 변환한 후, 디에이변환기 (Digital-to-Analog Converter)를 통하여 4~20mA의 전류값으로 출력하며, 또한 프로세스값을 디지털통신으로 설정기(Configurator)와 같은 외부의 제어장치 등에 전송하는 기능을 가지고 있다.

특히, 지능형 전송기는 디지털통신 수단으로 전송기의 각종 파라메타를 조정하는 기능을 가지며, 아울러 전송기에 부착된 푸쉬버튼(Push Button) 스위치 등의 입력기능에 의해 전송기의 일부 파라메터를 조정할 수 있는 기능을 내장하고 있다. 다시 말하면, 지능형전송기의 파라메타의 설정, 변경, 삭제, 조회는 주로 핸드헬드터미널(Hand held Terminal)과 같은 설정기(Configurator)로 한다. 또한 전송기 본체에 부착된 제로/스판 (Zero/Span) 버튼 등으로 일부 기능을 수행한다.

지능형전송기의 파라메타 설정기능에는 제로와 스판의 설정기능, 센서트림(Sensor Trim)기능, DA(Digital-to-Analog)트림 기능, 단위변경기능, 제곱근(Square Root)의 전달함수(Transfer Function)설정 기능, 댐핑시간(Damping Time) 설정기능 등 많은 파라메타를 설정(Configuration)하고 조회하는 기능을 가지고 있다.

지능형 전송기는 전송기내부에 마이크로프로세서를 내장하고 있으며, 센서의 전기적인 신호를 센서입력회로로부터 디지털값으로 변환하여 읽고, 이 값을 주위 온도변화에 따른 영향을 보상한 후에 인가된 프로세스값(Process value)을 수치적으로 계산해 낸다. 마이크로프로세서는 이 값을 4~20mA의 정전류(Constant Current)값으로 변환하여 출력하며, 아울러 이 값을 전송기자체의 표시기에 표시하거나 전송기에 연결된 설정기(Configurator)등의 외부장치에 HART (Highly Addressable Remote Transducer)등의 프로토콜(Protocol)에 의한 디지털통신방식으로 전송하게 된다.

일반적으로 지능형전송기는 전송기자체의 표시장치를 가지고 있고, 전송기 전면 뚜껑이 강화유리로 되어 있으므로 이 표시내용을 볼 수 있다.

지능형 전송기의 내부의 각종 파라메터에는 제로/스판 파라메터, 센서트림 파라메터, 디에이(DA: Digital-to-Analog 변환)트림 파라메터, 단위(Unit) 파라메터, 전달함수(Transfer Function) 파라메터, 댐핑시간(Damping Time) 파라메터, 센서타입 파라메터, 엔지니어링모드 설정 파라메터, 로우카트(Low Cut) 파라메터, 센서의 선형화 파라메터 등이 있다.

종래의 지능형 전송기에서는 설정기를 4~20mA의 루프(Loop)에 병렬로 연결하여 디지털통신에 의해 전송기의 파라메타를 변경 및 조회한다. 또한 일부 전송기는 본체에 부착되어 있는 제로/스판 버튼 등으로 파라메타를 설정한다. 전송기가 설치된 현장에서 외부의 설정기를 사용하여 센서트림 등의 전송기의 파라메터를 설정하려면 전송기의 뚜껑을 열고 전송기의 루프(Loop)단자에 상기 외부 설정기를 연결하여야 한다. 이런 경우 현장에서 뚜껑을 열거나 닫는 것은 불편한 일이며, 폭 발성가스지역(Hazardous Area)인 경우에는 뚜껑의 개폐를 금지하고 있다. 또한 전송기 자체에 부착되어 있는 제로/스판 등의 푸쉬버튼도 푸쉬버튼 보호용 뚜껑을 열어야 하는 데 이런 작업이 불편한 경우가 많다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점들을 해소하기 위하여, 지능형 전송기의 각종 파라메터를 조정 및 설정할 때, 외부 설정기를 연결하기 위하여, 현장에서 전송기의 뚜껑을 열거나 닫을 필요가 없어, 폭발성가스지역(Hazardous Area)인 경우에도 폭발의 위험이 없이 파라메터를 조정 및 설정할 뿐만 아니라 작업의 편이성을 향상시킨 적외선무선통신에 의한 지능형 전송기의 파라메터 설정 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 지능형 전송기의 각종 파라메터를 조정 및 설정할 때, 전송기 자체에 부착되어 있는 제로/스판 등의 푸쉬버튼을 이용하여 파라메터를 설정할 필요가 없어, 푸쉬버튼 보호용 뚜껑을 열거나 닫을 필요가 없이 파라메터를 조정 및 설정할 수 있도록 하는 적외선무선통신에 의한 지능형 전송기의 파라메터 설정 방법 및 장치를 제공하는데 그 다른 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일태양에 의하면 마이크로프로세서의 제어하에, 센서로부터의 감지신호를 디지털신호로 입력하기 위한 에이디변환기능(Analog to Digital Conversion)을 갖는 센서값입력부와, 전송기에 인가된 프로세스값을 구하고, 디지털통신제어부의 제어하에 이 프로세스값을 아날로그신호로 변환출력하는 디에이변환기능(Digital to Analog Conversion)을 갖는 정전류출력회로부를 포함하는 지능형 전송기의 파라메터 설정방법에 있어서, 적외선 무선 설정기로부터 전송된 파라메터 설정값을 무선 수신하는 무선통신인터페이스 단계; 및 상기 디지털통신제어부의 제어하에 파라메터 설정값을 상기 정전류출력회로부에 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 지능형 전송기의 파라메터 설정방법을 제공한다.

본 발명의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 마이크로프로세서의 제어하에, 센서로부터의 감지신호를 디지털신호로 입력하기 위한 에이디변환기능(Analog to Digital Conversion)을 갖는 센서값입력부와, 전송기에 인가된 프로세스값을 구하고, 디지털통신제어부의 제어하에 이 프로세스값을 아날로그신호로 변환출력하는 디에이변환기능(Digital to Analog Conversion)을 갖는 정전류출력회로부를 포함하는 지능형 전송기의 파라메터 설정 장치에 있어서, 적외선 무선 설정기로부터 전송된 파라메터 설정값을 수신하는 무선통신인터페이스를 구비하여 상기 디지털통신제어부의 제어하에 파라메터 설정값을 상기 정전류출력회로부에 제공함을 특징으로 하는 지능형 전송기의 파라메터 설정 장치를 제공한다.

바람직하기로는 상기 디지털통신제어부가 유선/무선 겸용 디지털통신제어부임을 특징으로 하고, 유선통신인터페이스와 무선통신인터페이스에 대한 채널(Channel)의 선택은 유선통신인터페이스에서 유선 CD의 신호가 검출되면 상기 디지털통신제어부는 유선통신인터페이스가 선택되도록 제어하고, 무선통신인터페이스에서 무선CD의 신호가 검출되면 상기 디지털통신제어부는 무선통신인터페이스가 선택되도록 제어함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 적외선무선통신에 의한 지능형 전송기의 파라메터 설정 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 무선통신인터페이스(140)를 구비한 적외선 무선 설정기(2)와 적외선무선통신을 수행하기 위하여 지능형 전송기(1)내에 무선통신인터페이스(130)를 구비하고 있으며, 도 5에 도시한 바와 같은 동작을 수행한다.

도 1을 참조하여 본 발명에 의한 지능형 전송기 (Smart Transmitter)의 내부처리기능에 대해서 설명하기로 한다.

지능형 전송기(1)에는 마이크로프로세서(150)가 탑재되어 있으며, 마이크로프로세서(10)에는 데이터 저장장치인 메모리(170)와 입력장치인 버튼스위치(160)가 연결되어 있고, 마이크로프로세서(150)에서 처리된 결과를 출력하는 LCD(액정)표시기(90)가 접속되어 있어, 전송기(1)의 내부의 모든 기능을 처리하고 있다.

(1) 센서값입력부(10)는 센서(미도시)로부터 프로세서의 물리적인 량을 전기적 신호로 변환하여 디지털적인 카운트값으로 입력한다. 이 카운트값은 단순히 센서의 전기적인 신호를 디지털로 단순히 변환시킨 값이다.

(2) 주위온도보상및 센서값선형화부(20)는 센서의 값이 센서의 주위온도에 따라 변하기 때문에, 주위온도의 변화에 따른 보상을 한다. 그리고 센서의 특성이 프로세서의 물리적인 량에 항상 선형적으로 동작하는 것이 아니고 비선형적으로 동 작하게 되기 때문에, 이러한 비선형적인 특성을 고유의 알고리즘으로 선형화한다.

(3) 프로세스값 변환부(30)는 센서값을 입력할 때 센서에 인가된 센서입력값을 프로세스값으로 변환한다. 프로세스값 변환부(30)는 센서입력카운트값을 프로세스값으로 변환하는 변환함수에 의해 계산한 후, 센서제로트림(및 센서스판트림)테이블(40)의 값에 따라 조정이 되어 최종 프로세스값 (Process Value)으로 변환한다. 이 프로세스값은 순수하게 전송기에 인가된 값이다. 프로세스값(70)은 디지털통신제어부(80)에 의해 외부의 적외선 무선 설정기(2)로 전송될 수 있으며 전송기에 부착된 LCD표시기(90)에 표시될 수 있다. 이런 과정을 수식적으로 표현하면 다음과 같다.

센서입력카운트를 cnt, 주위온도를 temp, 센서트림전의 프로세스값을 PV2, 센서트림후의 프로세스값을 PV라고 하면, PV2는 cnt와 temp의 변환함수 f 로 표현할 수 있고, 센서트림후의 PV값은 PV2의 변환함수 g 로 표현할 수 있다.

PV2=f(cnt, temp)

PV=g(PV2)

여기서 변환함수 f 는 각 전송기의 고유한 함수이고, 트림값 변환함수 g 는 원포인트 트림일 경우와 투포인트 트림일 경우에 따라 다르다. 센서제로트림시의 PV2값을 Trim_zero 라고 하고, 이때 목표로 하는 PV값은 제로이고, 센서스판트림시의 PV2값을 Trim_span이라고 하고 이때 목표로 하는 PV값을 PV_spantrim이라고 하면, 센서트림한 후의 프로세스값 PV = g(PV2)를 다음과 같이 표현할 수 있다.

i) 원포인트림인 경우

PV=g(PV2)=PV2 - Trim_zero

ii) 두포인트트림인 경우

PV=g(PV2)=PV_spantrim * (PV2 - Trim_zero)/(Trim_span - Trim_zero)

(4) 4~20mA 디지털값변환부(100)는 전송기가 측정한 프로세스값을 4~20mA의 전류값으로 수치적으로 환산한다. 변환할 때 제로/스판 테이블(50)의 제로 파라메터와 스판파라메터를 참조하여 변환한다. 이런 과정을 수식적으로 표현하면 다음과 같다. 제로설정값을 PVzero라고 하고, 스판설정값을 PVspan라고 하고, 전류값으로 변환되는 프로세스값을 PVma 라고 하면, PVma 는 다음과 같다.

a) PVzero ≤ PV ≤ PVspan 이면,

PVma = 4 + 16 * ( PV - PVzero ) / ( PVspan - PVzero )

b) PV < PVzero 이면, PVma = 4

c) PV > PVspan 이면, Pvma = 20

(5) 4~20mA 아날로그전류값 변환부(110)는 4~20mA의 전류값으로 변환된 프로세스값을 실제의 아날로그전류값으로 만들기 위해서 정전류출력회로부에 있는 DA변환기 (Digital to Analog Converter)에 출력하기 위한 카운트값을 구해야 한다. 변환할 때 4mA DA트림값과 20mA DA트림값을 포함하는 DA트림테이블(60)을 참조하여 변환한다.

이 과정을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

4 mA의 출력에 해당하는 DA트림된 DA변환기의 카운트를 DAzero 라고 하고, 20 mA의 출력에 해당하는 DA트림된 DA변환기의 카운트를 DAspan 이라고 하고, 전류값으로 표현한 프로세스값 PVma 에 해당하는 카운트값 DAcnt 는 다음과 같다.

DAcnt = DAzero + (PVma - 4 ) * ( DAspan - DAzero ) / 16

(6) 정전류 출력 회로부(120)는 상기 4~20mA 아날로그전류값 변환부(110)의 카운트값 DAcnt를 실제의 정전류값으로 변환하는 회로부이며, 이 회로부는 디지털값인 DAcnt를 아날로그값이 4~20mA의 정전류(Constant Current)로 변환하는 DA변환(Digital to Analog Conversion)기능을 가지고 있다.

(7) LCD표시기(90)는 전송기가 가지고 있는 정보를 표시하기 위한 것으로, 주로 프로세스값, 스판값에 대한 백분율, 4~20mA로 변환되는 디지털값, 고장정보, 동작상태정보를 표시한다.

(8) 디지털통신제어부(80)는 전송기의 각종 파라메터(일명 매개변수)를 설정/조회/변경 등을 할 수 있도록, 유선인터페이스(180) 및/또는 적외선무선인터페이스(130)를 통해 외부의 제어장치(미도시) 또는 적외선 무선 설정기(Configurator)(2)와의 통신을 제어하기 위한 것이다. 디지털통신제어부(80)는 설정기로부터 센서트림설정, 제로/스판설정, DA트림등의 파라메터의 설정을 명령(Command)으로 받아서 해당 파라메터(매개변수)의 해당 테이블(40, 50, 60)등을 갱신한다. 관리의 대상이 되는 주요한 파라메터에는 제로/스판의 파라메터, 센서제로트림의 파라메터, 투포인트트림의 파라메터, DA트림의 파라메터, 댐핑시간의 파라메터, 단위(Unit)의 파라메터, 전달함수의 파라메터등이 있다. 이러한 무선통신방식에 의한 파라미터 설정 과정은 기존의 유선통신방식에 의한 방식과 동일하여 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

(9) 유선통신인터페이스(180)는 ISO의 OSI 통신참조모델에서 제1계층인 물리계층에 해당하는 것으로, 데이터를 변조화하고 복조화하는 모뎀(Modem)의 기능과 전기적인 신호를 정의하는 계층이다. 현재는 지능형 전송기에서 가장 많이 사용되고 있는 HART통신프로토콜에서 HART모뎀에 해당한다.

(10) 무선통신인터페이스(130)는 ISO의 OSI 통신참조모델에서 제1계층인 물리계층에 해당하는 것으로, 데이터를 부호화(Encoding)하고 복호화(Decoding)하는 모뎀(Modem)의 기능과 전기적인 신호를 정의하는 계층이다. 본 발명에서는 전송기(1)의 전면의 투명한 유리뚜껑을 통하여 유리뚜껑의 안쪽의 전송기(1)의 통신제어부(80)와 유리뚜껑 바깥쪽의 외부의 설정기(2) 사이에 적외선을 이용하여 무선방식으로 통신을 하여 외부의 설정기(2)를 이용하여 전송기(1)의 각종 파라메터의 설정/조회/변경한다. 통신하는 방법으로 현재 PDA(Personal Digital Assistant) 단말기에서 장착되고 있는 IrDA (Infrared Data Association) 통신방식을 채택할 수도 있고, 단순한 설정기능을 가진 경우는 가전기기에서 많이 사용되는 리모콘(Remocon)방식을 사용할 수도 있다. 상기 적외선 무선설정기(2)는 전송기(1)의 마이크로프로세서(150)와 유사한 중앙처리장치(CPU)(250)를 구비하며, CPU(250)에는 전송기(1)의 무선통신인터페이스(130)와 무선통신을 수행하는 무선통신인터페이스(140), 데이터 저장장치인 메모리(270)와 입력장치인 자판(키보드)(260)이 연결 되어 있고, CPU(250)에서 처리된 결과를 출력하는 LCD(액정)표시기(290)가 접속되어 있어, 설정기(2) 내부의 모든 기능을 처리하고 있다.

(11) 제로/스판 버튼값 입력부(46)는 제로버튼(42)과 스판버튼(44)의 누름을 인지하는 버튼입력부이다. 이 입력부(46)는 기존의 전송기에서는 4~20mA로 변환하기 위한 레인지(Range)의 설정을 위한 것이다. 제로버튼(42)에 의해 4mA출력에 해당하는 프로세스값의 매개변수를 설정하고 스판버튼에 20mA 출력에 해당하는 프로세스값의 파라메터를 설정한다.

(12) 제로/스판값 설정부(48)는 상기 제로/스판 버튼값 입력부(46)에서 제로/스판버튼의 누름으로 인지되거나 설정기(2)로부터의 설정요구에 의해 제로및 스판의 값을 계산하여 각각 해당하는 테이블에 설정한다.

(13) 센서제로트림/센서스판트림 테이블(40)은 센서제로값으로 인식되는 프로세스값및 센서스판값으로 인식되는 프로세스값을 저장하는 데이터 테이블로서, 이 테이블에는 하기 표 1에서와 같이 센서제로트림값 하나만 갖는 경우와 센서제로트림값과 센서스판트림값의 두개를 가지는 경우가 있다.

<센서제로트림/센서스판트림 테이블>

PV2의 값	PV 값	테이블의 내용
Trim_zero	0	센서제로트림 파라메터
Trim_span	PVspantrim	센서스판트림 파라메터

(14) 제로/스판 테이블(50)은 4mA로 출력하고자 하는 프로세스값과 20mA로 출력하고자 하는 프로세스값을 저장하는 데이터 테이블이다. 이 테이블에는 하기 표 2에서와 같이 반드시 제로와 스판값의 두개 값을 가진다.

<제로/스판 테이블>

PV의 값	PVma 의 값	테이블의 내용
PVzero	4 mA	제로 파라메터
PVspan	20 mA	스판 파라메터

(15) 4mA DA트림/20mA DA트림 을 포함하는 DA트림테이블(60)은 실제로 4mA를 출력하는 DA 카운트값과 20mA를 출력하는 DA 카운트값을 저장하는 데이터 테이블이다. 하기 표 3과 같다.

<4mA DA트림/20mA DA트림 테이블>

PVma 의 값	DAcnt	테이블의 내용
4 mA	DAzero	4mA DA트림 파라메터
20 mA	DAspan	20mA DA트림 파라메터

(16) 제로버튼(42)과 스판버튼(44)은 종래의 전송기에서는 제로와 스판을 설정하기 위한 버튼이며, 때로는 센서트림 및 그밖의 파라메터를 설정하는 버튼이다. 이 버튼들은 전송기 내부에 부착되어 있을 수도 있지만, 대부분 전송기의 하우징 바깥측에 부착되어 있다. 특히 방폭지역에서 사용되는 방폭형의 전송기인 경우는 전송기의 외부측에 제로/스판 버튼 커버(Zero/Span Button Cover)로 덮어 부착되어 있으며, 전송기 내부와는 기구적으로 격리되어 있고 버튼의 신호가 비접촉의 전자기적인 신호로 전송기의 내부회로에 전달되도록 되어 있다.

이하, 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 적외선무선통신에 의한 지능형전송기의 설정 방법 및 장치에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

지능형 전송기의 제로/스판 파라메터, 센서트림 파라메터, 디에이(DA : Digital-to-Analog변환)트림 파라메터, 단위(Unit) 파라메터, 전달함수(Transfer Function), 파라메터, 댐핑시간(Damping Time) 파라메터, 센서타입 파라메터, 엔지니어링모드 설정 파라메터, 로우카트(Low Cut) 파라메터, 센서의 선형화 파라메터 등의 내부의 각종 파라메터를 설정하기 위하여, 종래에도 전송기 자체에 부착된 제로/스판 버튼 등의 버튼스위치를 이용하는 방법과 전송기에 유선으로 연결된 설정기(Configurator)를 이용하는 방법이 있었지만, 전송기가 설치된 현장에서 전송기의 뚜껑을 열고 전송기의 연결단자에 외부의 설정기를 유선으로 연결하여야 하건, 또한 버튼스위치의 뚜껑(Cover)을 열어 놓고 사용하여야 하는 불편함이 있었다.

본 발명의 적외선무선통신에 의한 지능형전송기의 설정방법 및 장치는 이러한 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명에서는 전송기가 설치된 현장에서 외부의 설정기를 연결하기 위하여 전송기의 뚜껑이나 버튼스위치의 뚜껑을 열지 않고 전송기의 전면 뚜껑에 있는 투명의 강화유리를 통하여 적외선에 의한 무선통신방식을 통하여 연결하고 전송기의 내부의 각종 파라메터를 설정/조회/변경한다.

본 발명에 적용되는 무선통신방식은 적외선을 이용하여 10센티미터(cm)이내의 비교적 짧은 거리에서 무선으로 통신하는 것이며, 전송기(Transmitter)(1)와 설정기(Configurator)(2)는 각각 적외선 무선통신 인터페이스(130, 140)의 기능을 갖는다. 즉, 본 발명은 적외선 무선통신의 인터페이스기능을 내장하고 있는 전송기에 관한 것이고, 이 전송기와 송수신하는 설정기로서는 적외선 무선통신을 할 수 있는 PDA단말기를 사용할 수도 있고 전용의 설정기일 수도 있다. 설정기에 의한 조작의 내용은 설정기 자체의 표시기(290)나 전송기 자체에 부착되어 있는 표시기(LCD 표시기)(90)에 표시될 수 있다.

본 발명의 지능형전송기는 디지털통신제어부(80)는 도 2에 도시한 바와 같이 유선통신인터페이스(180)와 무선통신인터페이스(130)를 각각 독립적으로 제어하는 유선통신용 디지털통신제어부(82)와 무선통신용 디지털통신제어부(84)를 둘 다 가지고 있을 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 유선통신인터페이스(180)와 무선통신인터페이스(130)를 절체해서 사용할 수 있는 유선 및 무선 겸용의 하나의 디지털통신제어부(85)를 가지고 있을 수도 있다.

유선통신용 디지털통신제어부(82)와 무선통신용 디지털통신제어부(84)의 기능은 서로 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 유선과 무선 겸용의 디지털통신제어부(85)는 기능은 하나이지만 신호전달의 방법이 서로 다르며, 유선과 무선 통신이 동시에는 사용되지 않는다. 유선과 무선의 선택은 유선통신모드(Mode)와 무선통신모드를 선택하여 사용한다. 평소에는 유선통신모드로 동작하다가 무선통신모드의 선택 요구가 있으면 무선통신모드에서 동작하고 무선통신상의 처리가 끝나면 유선통신모드로 절환된다. 무선통신모드에서 일정시간동안 처리내용이 없으면 자동으로 유선통신모드로 전환한다.

이하, 본 발명의 일 실시예로서 도 4를 참조하여 주로 유선 및 무선겸용의 디지털통신제어부에 대해서 기술한다.

본 발명의 지능형전송기는 유선통신및 무선통신을 동시에 사용하는 경우는 드물다. 무선통신을 사용하는 경우는 전송기가 설치되어 있는 현장에서 전송기의 파라메터를 설정/조회/변경할 경우이다. 적외선에 의한 무선은 일정거리(1미터)를 초과하는 원격지에서는 사용하기 어려우므로 이런 경우는 통상 유선으로 통신하게 된다. 유선통신은 현재 주로 사용하고 있는 HART통신방식이나 필드버스(Fieldbus)방식을 채택하고 무선통신은 적외선통신방식인 IrDA (Infrared Data Association)방식의 물리계층만을 채택한다. 무선통신전용의 디지털통신제어부를 구현할 경우는 IrDA 통신프로토콜을 전부 채택할 수 있지만 유선과 무선 겸용의 디지털통신제어부를 구현하는 경우는 유선통신방식에 따르고 무선방식에서는 IrDA의 물리계층(Physical Layer)만 구현하는 것이 바람직하다. 이 경우 IrDA의 물리계층만 사용하고 통신속도는 유선통신속도와 같게 설정한다. 무선통신인 IrDA 1.2는 2400 bps ~ 115.2 kbps이지만 물리계층만 사용하므로 통신속도를 HART통신속도(현재는 1200 bps)에 맞추어 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명에서 CD검출에 의한 유선통신인터페이스와 무선통신인터페이스의 선택과정을 설명하기 위한 블록도이다. 유선통신과 무선통신에 대한 채널(Channel)의 선택은 유선 CD (Carrier Detect)와 무선 CD에 의한다. 디지털통신제어부(80)로부터 신호를 받아 유선통신인터페이스(180)에서 유선 CD의 신호가 검출되면 아날로그스위치(85)의 유선/무선채널선택을 제어하여 유선통신인터페이스(180)가 선택되도록 한다. 유선통신인터페이스(180)는 HART모뎀(185)과 정전류제어부(187)를 포함하여 HART모뎀(185)에서 유선CD를 검출하여 마이크로프로세서(150)의 데이터입출력단(154)에 전송한다. 마찬가지로 디지털통신제어부(80)로부터 신호를 받아 무선통신인터페이스(130)에서 무선CD의 신호가 검출되면 아날로그스위치(85)의 유선/무선채널선택을 제어하여 무선통신인터페이스가 선택되도록 한다. 무선통신인터페이스(130)는 적외선 수발광부(137)와 디지털통신제어부(80)로부터의 신호를 부호화하여 수발광부(137)의 발광부로 전송하고 수발광부(137)의 수광부를 통하여 수신된 데이터를 복호화하는 적외선 인코더/디코더(135)를 포함하고, 이때 수광부의 신호로부터 무선CD를 검출하는 CD회로(136)를 더 포함하여 검출된 무선CD를 마이크로프로세서(150)의 데이터입출력단(152)에 전송한다. 도 4에서, DI/DO는 디지털입력/디지털출력(Digital Input/Digital Output), UART는 범용 비동기화 송수신기(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), TXD는 송신데이터(Transmit Data), RXD는 수신데이터(Receive Data), RTS는 전송요청 (Request To Send), ENDEC은 인코더/디코더(Encoder & Decoder)를 의미한다.

외부의 설정기(2)로부터 HART통신프로토콜등에 의해 데이터를 수신할 때 메시지(Message)의 선두에 최소 5개 바이트의 프리엠블(Preamble)이 수신되어 오며, 처음 1 내지 2 바이트의 수신시에 CD를 검출한 후 아날로그스위치(85)를 선택하여도 메시지를 수신하는 데는 전혀 지장을 받지 않는다. 메시지의 선두 데이터를 수신할 때는 항상 유선CD인지 무선CD인지를 분간하여 유선통신인터페이스와 무선통신인터페이스 둘 중 하나를 선택한 후 메시지를 전달한다. 유선CD와 무선CD가 동시 검출되면 우선순위를 정하여 선택한다. 메시지의 수신에 대한 응답은 메시지를 수신한 채널을 선택한 후에 응답메세지를 송신한다. 유선/무선겸용의 디지털통신제어부(80)의 전체흐름도는 도 5와 같다.

통상 IrDA 1.2의 사양에서는 적외선무선에 의한 통신거리가 1미터까지 가능해야 하는 것이지만, 1 미터의 통신거리가 가능하기 위해서는 Ir 수발광부(Transceiver)의 발광부의 소비전류의 피크(Peak)치가 약 240밀리암페어(mA)이고 평균 45mA의 전류가 필요하고, 30센티미터(cm) 까지의 통신거리가 가능하기 위해서는 24mA의 피크치와 4.5mA의 평균전류가 필요하다. 4~20mA의 루프 전류를 출력하는 전송기에서는 부적합하다. 따라서 본 발명에서는 4~20mA의 지능형전송기에서 사용가능하도록 통신거리를 약 10센티미터이내로 제한하여 사용한다. 이 경우의 소비전류는 피크치가 약 2.4mA이고 평균전류가 0.45mA가 된다.

본 발명에서는 전송기와 설정기의 적외선 무선통신거리를 10cm이내로 제한한다. 도 5는 본 발명의 유선/무선겸용의 디지털제어부의 전체 처리흐름도이다.

도 5의 처리흐름도는 유선의 HART모뎀으로부터 검출하는 유선CD(Carrier Detect) 신호와 적외선무선의 CD회로에 의해 검출하는 무선CD신호를 분간하여 유선채널 또는 무선채널을 선택하여 외부의 설정기와 메시지를 수신 및 송신한다. 수신되는 메시지에는 전송기의 각종 파라메터를 설정/조회/변경하는 명령이 포함되어 있다. 전송기는 수신되는 메시지의 내용에 따라 전송기의 각종 파라메터를 설정/변경하거나 송신한다.

(1) 유선/무선겸용의 디지털통신제어부

유선/무선겸용의 디지털통신제어부(80)는 외부의 설정기(2)와의 통신을 제어하는 프로그램을 수행하며, 외부의 설정기(2)로부터의 메시지를 수신하고 그 내용에 따라 처리하고 또 메시지를 송신한다(S10).

(2) 유선CD가 있는가?

HART등의 유선모뎀(MODEM)으로부터의 유선 CD(Carrier Detect)가 있는지를 검사한다(S20). 단계 S20에서 유선 CD가 검출되는 동안은 데이터가 수신되고 있다는 뜻이다. 수신되는 메시지의 선두에 적어도 5 바이트의 프리엠블(Preamble) 데이터가 있으므로 처음 1~2 바이트의 수신 동안 유선CD를 검출하여 유선채널을 선택하도록 한다. 처음의 프리엠블(Preamble)을 유용하게 사용하기 위해서는 유선CD 입력의 감지를 DI(도 4의 디지털입력)를 통하여 인터럽트(Interrupt)로 처리하는 것이 효과적이다.

(3) 유선채널 선택

단계 S20에서, 유선CD가 검출되면 즉시 유선채널을 선택하여(S22), 유선채널을 통하여 UART의 수신버퍼(Buffer)에 데이터가 입력되도록 한다.

(4) 메시지(Message) 수신

그런 다음, 외부의 설정기로부터의 메시지가 정해진 형식(Format)으로 수신되었는지를 점검하고 메시지에 오류가 없으면 처리하게 된다(S24).

(5) 파라메터(Parameter) 조작

수신된 메시지의 내용이 전송기의 파라메터를 조작하는 명령이면 실행한다(S26).

(6) 메시지(Message) 송신

수신된 메시지에 대해서 응답 메시지를 송신한다(S28).

(7) 무선CD가 있는가?

단계 S20에서 유선CD가 없는 경우, 단계 S30에서 무선의 CD회로부터의 CD(Carrier Detect)가 있는지를 검사한다.

(8) 무선채널 선택

단계 S30에서 무선CD가 없으면, 단계 S32에서 유선CD를 선택하고, 무선CD가 검출되면 즉시 무선채널을 선택하여 무선채널을 통하여 UART의 수신버퍼buffer)에 데이터가 입력되도록 한다(S40).

(9) 메시지(Message) 수신

그런 다음, 외부의 설정기로부터의 메시지가 정해진 형식(Format)으로 수신되었는지를 점검하고 메시지에 오류가 없으면 처리하게 된다(S50).

(10) 파라메터(Parameter) 조작

수신된 메시지의 내용이 전송기의 파라메터를 조작하는 명령이면 실행한다(S60).

(11) 메시지(Message) 송신

수신된 메시지에 대해서 응답 메시지를 송신한다(S70)

(12) 메시지 스위칭

유선채널을 통한 메시지 송신 데이터와 무선채널을 통한 메시지 송신 데이터를 선택하여 S20단계의 유선CD가 있는지를 체크하는 단계로 제공한다(S80).

상술한 바와 같이, 본 발명은 지능형 전송기의 내부에 무선통신인터페이스를 구비하여 이동단말기와 같은 설정기내의 무선통신인터페이스를 통하여 전송된 파라메터 설정변경/조회 데이터를 받아서 파라메터를 설정/변경/조회할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 적외선 무선통신에 의한 지능형전송기의 설정방법 및 장치의 장점은 현장에서 전송기의 뚜껑을 열지 않고 전송기 전면 뚜껑에 있는 유리를 통하여 적외선통신으로 전송기의 각종 파라메터를 설정/변경/조회할 수 있다. 유선및 무선채널의 선택은 유선CD 또는 무선CD를 검사하여 자동으로 선택할 수 있어 유선과 무선의 절환이 용이하다. 일반적으로 사용되는 적외선통신방식인 IrDA 1.2은 통신속도가 2400bps~115.2kbps이고 1미터의 통신거리에 소비전류가 240mA가 필요하여 부적합하므로 IrDA의 물리계층만 사용하여 HART의 통신속도인 1200bps와 통신거리를 10cm이내로 제한하여 소비전류를 평균 0.45mA이내에서 사용하도록 한다. 따라서 기존의 IrDA 1.2를 지원하는 부품을 사용하므로 제품을 구현하는 것이 용이하다.

Claims

마이크로프로세서의 제어하에, 센서로부터의 감지신호를 디지털신호로 입력하기 위한 에이디변환기능(Analog to Digital Conversion)을 갖는 센서값입력부와, 전송기에 인가된 프로세스값을 구하고, 디지털통신제어부의 제어하에 이 프로세스값을 아날로그신호로 변환출력하는 디에이변환기능(Digital to Analog Conversion)을 갖는 정전류출력회로부를 포함하는 지능형 전송기의 파라메터 설정방법에 있어서,

적외선 무선 설정기로부터 전송된 파라메터 설정값을 무선 수신하는 무선통신인터페이스 단계; 및

상기 디지털통신제어부의 제어하에 파라메터 설정값을 상기 정전류출력회로부에 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 지능형 전송기의 파라메터 설정방법.
제1항에 있어서, 상기 디지털통신제어부가 유선/무선 겸용 디지털통신제어부임을 특징으로 하고, 유선통신인터페이스와 무선통신인터페이스에 대한 채널(Channel)의 선택은 유선통신인터페이스에서 유선 CD의 신호가 검출되면 상기 디지털통신제어부는 유선통신인터페이스가 선택되도록 제어하고, 무선통신인터페이스에서 무선CD의 신호가 검출되면 상기 디지털통신제어부는 무선통신인터페이스가 선택되도록 제어함을 특징으로 하는 지능형 전송기의 파라메터 설정방법.
지능형 전송기의 파라메터 설정 장치에 있어서,

마이크로프로세서;

상기 마이크로프로세서의 제어하에, 센서로부터의 감지신호를 디지털신호로 입력하기 위한 에이디변환기능(Analog to Digital Conversion)을 갖는 센서값입력부;

상기 전송기와 적외선 무선 설정기 사이의 통신을 제어하는 디지털통신제어부;

상기 전송기에 인가된 프로세스값을 구하고, 상기 디지털통신제어부의 제어하에 이 프로세스값을 아날로그신호로 변환출력하는 디에이변환기능(Digital to Analog Conversion)을 갖는 정전류출력회로부; 및

상기 적외선 무선 설정기로부터 전송된 파라메터 설정값을 수신하는 무선통신인터페이스를 구비하여 상기 디지털통신제어부의 제어하에 파라메터 설정값을 상기 정전류출력회로부에 제공함을 특징으로 하는 지능형 전송기의 파라메터 설정 장치.
제3항에 있어서, 상기 디지털통신제어부가 유선/무선 겸용 디지털통신제어부임을 특징으로 하고, 유선통신인터페이스와 무선통신인터페이스에 대한 채널(Channel)의 선택은 유선통신인터페이스에서 유선 CD의 신호가 검출되면 상기 디지털통신제어부는 유선통신인터페이스가 선택되도록 제어하고, 무선통신인터페이스에서 무선CD의 신호가 검출되면 상기 디지털통신제어부는 무선통신인터페이스가 선택되도록 제어함을 특징으로 하는 지능형 전송기의 파라메터 설정 장치.