KR100872620B1 - 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 조인트 구조로 되어 있어 멀티플렉싱 통신로를 제공하는 광통신 멀티플렉스 장치에 관한 것으로서, 정전기력에 의하여 슬라이드부를 좌우 이동시켜 다양한 광통신로를 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 하부에 조인트 홈이 형성되어 있으며 몸통에 다수의 광통신로를 구비한 슬라이드부와, 상기 슬라이드부의 조인트 홈에 끼어지는 조인트 돌출단을 상부에 구비하며, 상기 슬라이드부가 정전기에 의해 상기 조인트 돌출단을 따라 좌우로 이동되도록 하는 본체를 포함하며, 상기 슬라이드부의 하단에는 제1도전체가 형성되고 상기 본체의 상단에는 제2도전체가 형성되어 있어, 상기 제1도전체와 제2도전체의 정전기력에 의해 상기 슬라이드부가 좌우로 이동 가능하도록 구현된다. 또한, 상기 제1도전체는 중앙선 도전체가 중앙을 가로질러 형성되고 상기 중앙선 도전체를 중심으로 하여 좌우로 일정간격을 두고 다수개의 날개형 도전체가 연결되어 형성되며, 상기 제2도전체는 상기 각 날개형 도전체를 포크형태의 틈 사이로 삽입되도록 설계되는 포크형 도전체가 형성된다.

차량, 광통신, 멀티플렉스, 스위칭, 통로, 정전기력, 정전하, 실리콘

Description

마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치{Optical communication multiplex apparatus with micro joint formation}

도 1은 종래의 회전식 접점 구조를 이용한 차량용 광통신 멀티플렉스 장치를 도시한 그림이다.

도 2는 종래에 정전기를 이용한 스위칭 밀러에 의한 차량용 광통신 멀티플렉스 장치를 도시한 그림이다.

도 3은 종래에 전자기력을 이용한 스위칭 밀러에 의한 차량용 광통신 멀티플렉스 장치를 도시한 그림이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치의 슬라이드부를 도시한 사시도이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치의 본체를 도시한 그림이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 슬라이드부 이동 위치에 따라 광통신로의 변환 모습을 도시한 그림이다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제1도전체가 형성된 슬라이드부를 도시한 그림이다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제2도전체가 형성된 본체를 도시한 그림이다.

도 10은 도전체가 형성된 본체와 슬라이드부가 결합된 모습을 상부에서 바라본 투시 평면도이다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 본체의 포크형 도전체에 전원을 인가하여 슬라이드부를 좌우 이동시키는 모습을 도시한 그림이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예로서 다수의 마이크로 조인트 구조물을 결합시켜 구현한 광통신 멀티플렉스 장치를 도시한 그림이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

40: 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치

41: 본체 42: 조인트 돌출단

43: 제1포트형 도전체 44: 제2포크형 도전체

45: 슬라이드부 46: 조인트 홈

47: 제2도전체

본 발명은 마이크로 조인트 구조로 되어 있어 멀티플렉싱 통신로를 제공하는 광통신 멀티플렉스 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 제조자들은 얼마 동안 정보를 공유하고 제어를 분산하기 위해 제어기들 간의 직렬 통신(다중화)을 사용해 왔다. 이는 현대의 차량들에 요구되는 편리성 및 안전성 등을 구현하는데 필요한 차량 신호 배선의 양을 크게 감소시켰다. 원하는 특징들을 구현하기 위한 차량 장치들의 제어는, 기능(동력 전달 장치, 제동, 스티어링 등), 위치(엔진 부속품, 좌석, 문 등) 또는 그 조합들에 의한 제어기들로 분할될 수 있다. 기능들/구역들 각각에 대한 제어기는 공유된-액세스 직렬 버스를 사용하여 다른 제어기들과 정보를 공유할 수 있다. 상기 버스는 일반적으로 기술 분야의 당업자에게 널리 알려져 있는 J1850, CAN, LIN, Flexray, MOST 등과 같은 산업 표준을 따른다. 다수의 독립 버스들이 사용될 수도 있다. 그 경우에, 제어기들 중 하나는 호환 불가능한 버스들 간의 정보에 대한 게이트웨이로서 동작할 수 있다.

상술한 바와 같은 차량용 네트워크 시스템에 적용되는 기술은 통상J1850, CAN, LIN, Flexray, MOST 등과 같은 산업 표준을 따르고 있는데, 차량의 특성상 협소한 공간을 활용하여 물리적인 네트워크 구성에 있어 많은 제약이 따르며, 더욱이 차량용 전장 시스템의 증가로 인해 제한된 공간에서 전장 시스템 구성을 위한 스위칭 및 멀티플렉싱 시스템의 필요성이 중요하다.

그러므로 근래 들어 각광받고 있는 기술이 광통신 네트워크 기술을 이용한 차 량용 광통신 네트워크 시스템이다. 일반적으로 광통신 네트워크상에서 이루어지는 광통신 멀티플렉스(또는 스위칭) 장치의 경우 광중계기를 이용하여 전기적인 신호에 따라 이를 증폭하여 다시 재전송하는 구조로 이루어져 있는데, 이때 광중계기와 광증폭기 등의 사용으로 인해 스위칭 채널이 증가될수록 스위칭 시스템의 물리적인 크기 자체가 증가하여 통신 네트워크 설계상의 제약이 증가하게 된다.

도 1은 회전식 접점 구조를 이용한 차량용 광통신 멀티플렉스 장치로서, 제어신호 "b", "c"에 의해 전자석을 이용한 회전식 접점이 정회전 혹은 역회전하며, 그에 따라 송신측 부하A에서 발생되는 데이터는 수신측 부하B, 부하C측으로 연결되는 광신호를 선택적으로 전송할 수 있도록 한다. 그러나 상기의 회전식 접점 구조를 이용한 차량용 광통신 멀티플렉스 장치는, 제어 신호에 의해 회전판을 회전시켜 광선로를 차단하거나 통과하도록 하는 구조로 2채널 이상의 광통신 네트워크 구성 시에 회전 접점의 추가로 물리적인 크기가 증가하게 된다. 또한, 회전판의 회전에 의해 광신호가 차단 또는 통과되는데, 회전판의 빠른 회전 시에 자기력에 의해 회전판이 고정된다 하더라도 회전력에 의해 다소 진동이 발생될 가능성이 있으므로 약간의 신호 왜곡이 발생할 가능성이 있다.

상기와 같은 문제를 개선하기 위하여 제안된 또 다른 차량용 광통신 스위칭 장치로는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 정전기 및 전자기력 원리를 이용함으로써 스위칭 모듈의 소형화가 가능하여 설계 자유도 및 차량 적용 대응을 향상시킬 수 있다. 즉, 정전기(도 2) 및 전자기력(도 3)에 의해 광신호 스위칭 미러(21,31)를 동작시킴으로써 광선로를 통과하는 광신호를 ON, OFF 제어하게 되는 구조를 가 져 스위칭 모듈의 소형화가 가능하다.

그러나 정전기를 이용하는 도 2 및 전자기력을 이용하는 도 3의 구조를 갖는 스위칭 모듈의 경우, 1:1 혹은 1:N 통신 네트워크상에는 적합하지만, 복수의 광신호를 분배하거나 제어하기 위해서는 많은 스위칭 모듈과 제어 회로를 필요로 하기 때문에, 통신 시스템 구성상의 효율성이 저하되는 문제가 있다. 또한 통신 시스템 자체의 복잡도를 증가시키기 때문에 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 별도의 스위칭 모듈 및 구조를 필요로 하는 문제가 있다.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 안출된 것으로서, 설계 자유도 및 차량 적용 대응을 향상시켜 보다 복잡한 통신 네트워크 구성에 용이하도록 하는 차량용 광통신 멀티플렉스 장치를 제안함을 목적으로 한다.

상기 목적을 이루기 위하여 본 발명은, 하부에 조인트 홈이 형성되어 있으며 몸통에 다수의 광통신로를 구비한 슬라이드부와, 상기 슬라이드부의 조인트 홈에 끼어지는 조인트 돌출단을 상부에 구비하며, 상기 슬라이드부가 정전기에 의해 상기 조인트 돌출단을 따라 좌우로 이동되도록 하는 본체를 포함하며, 상기 슬라이드부의 하단에는 제1도전체가 형성되고 상기 본체의 상단에는 제2도전체가 형성되어 있어, 상기 제1도전체와 제2도전체의 정전기력에 의해 상기 슬라이드부가 좌우로 이동 가능하도록 구현된다. 또한, 상기 제1도전체는 중앙선 도전체가 중앙을 가로질러 형성되고 상기 중앙선 도전체를 중심으로 하여 좌우로 일정간격을 두고 다수개의 날개형 도전체가 연결되어 형성되며, 상기 제2도전체는 상기 각 날개형 도전체를 포크형태의 틈 사이로 삽입되도록 설계되는 포크형 도전체가 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치의 사시도이고, 도 5는 상기 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치의 슬라이드부를 도시한 그림이고, 도 6은 상기 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치의 본체를 도시한 그림이다.

본 발명의 광통신 멀티플렉스 장치는 마이크로 조인트(micro joint) 구조 형태를 갖는 구조물로 이루어져 있는데, 상기 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치(40)는 다수의 광통신로를 가지고 있는 슬라이드부(45)와 상기 슬라이드부가 정전기의 인력에 의해 좌우로 이동하도록 하는 조인트 지지대 역할을 하는 본체(41)로 이루어진다. 상기 슬라이드부에 형성된 다수의 광통신로를 통해 광신호의 입출력이 이루어진다.

상기 본체(41)는 조인트 돌출단(42)이 형성되어 있어 상기 슬라이드부(45)의 조인트 홈(46)과 끼어지는 구조를 가진다. 상기 조인트 돌출단(42)과 조인트 홈(46)은 상호 고정 결합되어 끼어지는 형태를 갖는 것이 아니라 슬라이드부(45)가 본체(41)의 조인트 돌출단(42)을 따라 좌우로 움직일 수 있도록 약간의 이격을 가지며 끼어지는 구조를 가진다.

상기와 같이 슬라이드부(45)가 본체의 조인트 돌출단(42)을 따라 좌우로 슬라이딩되어 이동할 수 있는 것은, 본체(41)와 슬라이드부(45)가 실리콘 재질로 이루어져 있기 때문에 미세한 정전기 변화에도 이동이 가능하기 때문이다. 예를 들어, 마이크로머신(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems)의 경우 초소형 정밀기계기술로서, 미소광학 및 극한소자를 이용하여 자기(磁氣) 및 광 헤드와 같은 각종 정보기기 부품에 응용되며, 여러 종류의 마이크로 유체제어기술을 이용하여 생명, 의학 분야, 반도체 제조공정 등에도 응용되고 있다. 상기 마이크로머신의 경우 실리콘을 재질로 하여 이루어져 있기 때문에 미세한 자기장이나 정전기에 반응하여 이동이 가능한데, 본 발명은 상기와 같이 실리콘을 재질로 한 마이크로 조인트 구조물을 이용함으로서, 슬라이드부(45)와 본체(41)간의 정전기에 의한 슬라이드부의 이동이 가능하도록 하는 특징을 갖는 것이다. 따라서 본 발명에서 제안하는 구조의 명칭을 '마이크로 조인트 구조'라 정의하는 것이다.

상기와 같이 상기 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치(40)는, 슬라이드부(45)가 정전기에 의해 좌우로 이동할 수 있게 됨으로써, 다양한 광통신 멀티플렉싱 전송이 가능하다. 도 7에 이러한 광통신 멀티플렉싱 전송 모습을 도시하였는데 2개의 광신호가 전송된다고 가정할 때, 소정의 정전기 조작에 의하여 슬라 이드부(45)가 최우측에 위치할 때는 제1광통신로와 제2광통신로를 통해 광신호가 전송되고, 소정의 정전기 조작에 의하여 슬라이드부(45)가 최좌측에 위치할 때는 제4광통신로와 제5광통신로를 통해 광신호가 전송됨을 알 수 있다.

상기와 같이 소정의 정전기 조건에 의해 슬라이드부(45)가 본체(41)의 조인트 돌출단(42)을 따라 좌우 이동하는데, 이는 본체(41) 및 슬라이드부(45)에 각각 형성되어 있는 도전체간의 정전기에 의해 가능하다. 본체(41)에 형성되어 있는 도전체의 특정 방향에 플러스(+) 전극을 인가하게 되면 슬라이드부(45)에 형성된 도전체에 정전기가 발생하여 슬라이드부(45)의 좌우 이동이 이루어진다. 이러한 슬라이드부(45)의 이동 원리에 대하여 이하 도면과 함께 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제1도전체가 형성된 슬라이드부를 도시한 그림이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제2도전체가 형성된 본체를 도시한 그림이고, 도 10은 도전체가 형성된 본체와 슬라이드부가 결합된 모습을 상부에서 바라본 투시 평면도이다.

상기 슬라이드부(45)의 하단에는 제1도전체(47)가 형성되고 상기 본체(41)의 상단에는 제2도전체(43,44)가 형성되어 있어, 상기 제1도전체(47)와 제2도전체(43,44)의 정전기력에 의해 상기 슬라이드부(45)가 좌우로 이동 가능하도록 구현될 수 있다.

슬라이드부(45)의 하단에 형성되는 제1도전체(47)는 바람직한 실시 예로서 도 8에 도시한 바와 같이, 슬라이드부(45)의 스위칭 방향의 정중앙에 위치하는 중앙선 도전체를 중심으로 하여 좌우로 일정간격을 두고 다수개의 날개형 도전체로서 형성된다. 상기 날개형 도전체의 길이는 슬라이드부의 끝단까지 형성된다.

본체의 상단에 형성되는 제2도전체(43,44)는 바람직한 실시 예로서 도 9에 도시한 바와 같이, 좌우로 포크형 도전체(43,44; 제1포크형 도전체,제2포크형 도전체)가 각각 형성되어 있다. 제1포크형 도전체(43)와 제2포크형 도전체(44)는 본체 재질인 실리콘에 의해 상호 절연되어 있으며, 상기 포크형의 각 도전체는 일정간격으로 형성된다.

상기와 같은 형태로 본체(41)와 슬라이드부(45)에 형성되는 도전체는, 서로 엇물린 형태로 설계하여 제어접점이 이루어지도록 하는데, 본체(41)와 슬라이드부(45)를 결합한 도 10을 보면, 본체(41)의 포크형 도전체(43,44)의 사이 틈새에 슬라이드부의 날개형 도전체(제1도전체;47)가 삽입되는 형태의 제어접점을 가진다.

상기 도 10과 같이 도전체 설계를 가진 본체(41)와 슬라이드부(45)가 결합된 상태에서 본체의 특정 포크형 도전체에 플러스(+) 전극을 인가함으로서 슬라이드부의 제1도전체(47)와 본체의 제2도전체간(43,44)에 정전기가 발생하여 슬라이드부가 좌우 이동이 가능하게 되는 것이다. 이하, 도 11과 함께 설명한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 본체의 포크형 도전체에 전원을 인가하여 슬라이드부를 좌우 이동시키는 모습을 도시한 그림이다.

본 발명의 본체(41)에 형성되는 도전체는 평소에는 아무런 전극을 띄지 않는 그라운드(GND) 상태를 유지하다가 제1포크형 도전체(43) 또는 제2포크형 도전체(44)에 플러스 전극이 인가되면 날개형 도전체간의 정전기가 발생하여 슬라이드부(45)가 좌우로 이동하는 것이다. 즉, 포크형 도전체(43,44)에 플러스(+) 전극을 인가하게 되면 자기장의 발생으로 인해 특정 방향으로 물리적인 힘이 발생하게 되는데, 이 힘은 일종의 정전기에 따른 힘으로써 이때 인력 혹은 척력이 발생되게 되어 슬라이드부(45)가 특정 방향으로 이동한다.

예를 들어, 도 11의 좌측에 도시한 바와 같이 본체의 상측에 위치한 제2포크형 도전체(44)에 플러스(+) 전극이 인가되면, 제2포크형 도전체(44) 방향으로 이에 인접한 날개형 도전체로 정전기에 따른 음전하가 유도되고, 이러한 유도되는 정전하의 힘에 의하여 슬라이드부(45)가 플러스(+) 전극이 인가된 상측의 제2포크형 도전체(44) 방향으로 이동된다.

반면에, 도 11의 우측에 도시한 바와 같이 본체의 하측에 위치한 제1포크형 도전체(43)에 플러스(+) 전극이 인가되면, 제1포크형 도전체(43)에 인접한 날개형 도전체 방향으로 정전기에 따른 음전하가 유도되고, 이러한 유도되는 정전하의 힘에 의하여 슬라이드부(45)가 플러스(+) 전극이 인가된 하측의 제1포크형 도전체(43) 방향으로 이동된다.

상기와 같이 정전기에 의해 슬라이드부의 이동이 이루어지는데, 이러한 이동 거리는 포크형 도전체에 인가되는 플러스(+) 전극의 크기에 의하여 결정된다.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예로서 다수의 마이크로 조인트 구조물을 결합 시켜 구현한 광통신 멀티플렉스 장치를 도시한 그림이다.

상기에서 설명한 바람직한 실시 예는 하나의 마이크로 조인트 구조물을 이용한 광통신 멀티플렉스 장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시 예로서 다수의 마이크로 조인트 구조물을 서로 결합시킨 광통신 멀티플렉스 장치를 이용하여 다양한 광통신 경로를 구현할 수 있다.

상기 도 12에 도시한 바와 같이 두 개의 마이크로 조인트 구조물(50,60)의 조합에 의해 광통신 네트워크 구성이 이루어지는데, 복수의 스위칭 장치 사용에 따라 광통신 네트워크 구성 시에 확장성이 향상될 수 있다. 제1슬라이드부(51)와 제2슬라이드부(61)의 좌우 이동 조합에 따라 도 12의 우측에 도시한 바와 같이 다양한 광신호 전달 경로를 형성할 수 있다. 결국, 상기 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치가 다수개 일렬로 조합 결합되어, 제1슬라이드부(51) 및 제2슬라이드부(61)의 개별적인 좌우 이동에 따라 결과적으로 먹싱(muxing) 형태로 되어 다양한 입출력 광통로를 형성할 수 있다. 따라서 상기와 같이 다수의 마이크로 조인트 구조물의 조합에 의하여 광신호 경로의 변경 및 특정 신호의 온/오프(on/off)가 동시에 이루어짐으로써 효율적인 네트워크 구성 및 멀티플렉스 시스템을 구현할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시 될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 기존의 광통신 멀티플렉스 장치에 비해 구조가 간단하고 제어접점의 최소화로 소형화를 꾀할 수 있는 효과가 있다. 또한, 광통신 네트워크의 구조에 따라 마이크로 조인트 구조물을 추가 혹은 제거함으로써 간단하게 광통신 네트워크를 구현할 수 있다. 또한, 기존의 광통신 스위칭 장치에 비해 다중의 신호를 동시에 스위칭함으로써 스위칭 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 소형화를 이룰 수 있고 전류에 의해 발생되는 정전기를 이용함으로써 전력 소모가 낮고 높은 스위칭 성능을 이루는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 하부에 조인트 홈이 형성되어 있으며, 몸통에 다수의 광통신로를 구비한 슬라이드부와,

   상기 슬라이드부의 조인트 홈에 끼어지는 조인트 돌출단을 상부에 구비하며, 상기 슬라이드부가 정전기에 의해 상기 조인트 돌출단을 따라 좌우로 이동되도록 하는 본체를 포함하며,

   상기 슬라이드부의 하단에는 제1도전체가 형성되고 상기 본체의 상단에는 제2도전체가 형성되어 있어, 상기 제1도전체와 제2도전체의 정전기력에 의해 상기 슬라이드부가 좌우로 이동 가능하도록 구현되는 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1도전체는 중앙선 도전체가 중앙을 가로질러 형성되고 상기 중앙선 도전체를 중심으로 하여 좌우로 일정간격을 두고 다수개의 날개형 도전체가 연결되어 형성되며, 상기 제2도전체는 상기 각 날개형 도전체를 포크형태의 틈 사이로 삽입되도록 설계되는 포크형 도전체가 형성되어 있는 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치는, 실리콘 재질로 되어 있어 상기 실리콘 재질 안에 상기 다수의 도전체가 형성되는 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1도전체는, 상기 본체의 양 끝에 각각 별도로 형성된 제1포크형 도전체 및 제2포크형 도전체를 포함하는 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1도전체와 제2도전체간에 정전기력을 발생시키기 위하여 상기 제2도전체에 인가되는 전극을 더 포함하는 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 전극은 (+) 전극인 것을 특징으로 하는 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 중앙선 도전체, 날개형 도전체, 포크형 도전체는 전극이 인가되지 않는 상태에서는 극성이 없는 그라운드 상태를 유지하는 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치가 다수개 일렬로 조합 결합되어 각 슬라이드부의 개별적인 좌우 이동에 따라 입출력 광통로를 먹싱(muxing)하여 생성하는 마이크로 조인트 구조의 광통신 멀티플렉스 장치.

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