KR100944705B1 - 엔엠이에이 통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치 - Google Patents

엔엠이에이 통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔엠이에이(NMEA)통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원양 항해하는 선박에 있어 시간 변경선을 지날 경우 NMEA통신 프로토콜을 기반으로 한 GPS로부터 협정세계시(UTC)와 현재 위치 정보를 추출한 후, 현재위치정보로 협정세계시와의 시간편차를 산출하고, 그 차이 시간만큼 보정하여 마스터시계에 현재시간정보를 표시함과 동시에 마스터시계와 선박내 다양한 장소에 설치된 슬레이브시계 간에 NMEA통신 또는 펄스신호로 슬레이브시계에도 일괄적으로 보정된 시간정보를 자동으로 표시되도록 하는 NMEA통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치에 관한 것이다.
본 발명은 GPS로부터 NMEA통신 프로토콜을 기반으로 한 협정세계시와 선박의 현재 위치정보를 GPS수신기에서 수신하고, 이 수신된 정보를 이용하여 시간 변경선을 지날 때 현지시간을 자동 보정하는 시간보정유니트와, 협정세계시와 보정된 시간을 표시하는 마스터시계와, 선박의 다양한 장소에 설치되는 디지털 슬레이브시계와 아날로그 슬레이브시계가 구비된 선박용 시간 자동 보정장치에 있어서, 상기 시간보정유니트는 상기 GPS수신기로부터 출력되는 현재 운항중인 선박의 위치정보와 협정세계시의 NMEA통신 데이터를 직렬 통신 데이터로 변환하는 제1신호변환기와, 상기 제1신호변환기로부터 출력되는 직렬 통신 데이터를 디지털신호로 변환하는 제2신호변환기와, 상기 제2신호변환기에서 출력되는 위치정보와 데이터 베이스에 저장된 지역별 협정세계시정보를 비교 연산하여 현지시간을 보정하고 그 보정된 시간과 협정세계시의 데이터를 출력하는 MCU와, 상기 MCU로부터 출력되는 협정세계시와 보정된 현지시간 데이터를 상기 마스터시계에 표시하는 드라이브와, 상기 MCU로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 디지털 슬레이브시계 어레이로 전송하는 제1NMEA 통신처리부와, 상기 MCU로부터 출력되는 보정된 현지시간을 초, 분단위의 펄스로 변환하여 아날로그 슬레이브시계 어레이로 전송하는 펄스발생기와, 상기 MCU의 일측단에 연결되어 시스템을 전체적으로 제어하는 조작부와, 상기 MCU로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 외부장치로 전송하는 제2NMEA 통신처리부로 이루어지는 것에 특징이 있다.
선박시계, 마스터시계, 슬레이브시계, 시간변경선, 시간보정, NMEA

Description

엔엠이에이 통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치{Automatic time adjusting device of master watch and slave watch for a ship using NMEA telecommunication and pulse}
본 발명은 엔엠이에이(NMEA)통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원양 항해하는 선박에 있어 시간 변경선을 지날 경우 NMEA(National Marine Electrics Association) 통신 프로토콜을 기반으로 한 GPS(Global Positioning System)로부터 협정세계시(UTC : Universal Time Coordinated)와 현재 위치 정보를 추출한 후, 현재위치정보로 협정세계시와의 시간편차를 산출하고, 그 차이 시간만큼 보정하여 마스터시계(Master Clock)에 현재시간정보를 표시함과 동시에 마스터시계와 선박내 다양한 장소에 설치된 슬레이브시계(Slave Clock) 간에 NMEA통신 또는 펄스신호로 슬레이브시계에도 일괄적으로 보정된 시간정보를 자동으로 표시되도록 하는 NMEA통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치에 관한 것이다.
일반적으로 원양 항해하는 선박에 있어 현재시간을 표시하는 시계는 GPS로부 터 협정세계시의 정보를 받아 표시하고 사용자가 협정세계시와 GPS로부터 현재위치를 보고 현지시간을 계산하여 인위적으로 입력하도록 되어 있는 마스터시계와, 선박내 다양한 장소에 설치된 다수의 슬레이브시계로 구성되어 있다.
이러한 선박용 시계는 선박이 항해도중 시간 변경선을 통과하여도 선박내에 설치된 국제적인 표준시간 만을 나타내는데 불과할 뿐만 아니라, 부득이 변경된 시간을 인위적으로 계산하여 시간 변경선에 해당하는 현지 시간으로 일일이 재조정하거나, 또는 주요 국가의 표준시간을 복수개의 시계로 표출시킨 후 항해도중 선박의 현재시간과 표준시간을 비교하여 최종적으로 현지시간을 확인해야 함으로써 번거러움과 부정확성을 포함하고 있어 선박이 시간 변경선을 통과할 때 마다 자동으로 선박의 마스터시계와 슬레이브시계의 시간이 자동 변경될 수 있는 기술이 제안되었다.
그 일예로서 대한민국 특허 제717893호(등록일자:2007년05월07일)에서는 항해 도중의 선박이 시간 변경선을 통과할 때에 GPS로부터 협정세계시를 수신 받아 선박내의 마스터시계와 슬레이브시계의 시간을 현지 시간으로 자동 보정될 수 있도록 자체 수정발진부를 포함한 시간 보정장치를 탑재하여 시간 변경선을 통과할 때 마다 현지시간을 조정할 필요를 제거함으로써 사용상의 유용함을 제공하고 있다.
이러한 종래 기술은 시간 보정장치가 GPS로부터 시간정보를 받는다 하여도 펄스형태로 구동되기 때문에 자체 수정발진부(크리스탈)에 의한 오차가 발생할 뿐만 아니라, 마스터시계로부터 수십 내지 백미터 이상 원거리에 설치되어 있는 슬레이브시계의 경우에는 펄스형태의 시간정보가 유선을 통해 전달되기 전에 소멸되거나 에러가 발생되는 현상이 발생됨으로써 실제로 선박이 시간 변경선을 통과할 때 원거리에 설치된 슬레이브시계까지 동시에 시간을 자동 변경하기에는 많은 문제점이 있는 것이다.
본 발명은 원양 항해하는 선박에 있어 시간 변경선을 지날 경우 GPS로부터 NMEA통신 프로토콜을 기반으로 한 현재위치정보로 협정세계시와의 시간편차를 산출하고, 그 차이 시간만큼 보정하여 마스터시계에 현지시간정보를 표시함과 동시에 이 현지 시간정보를 원거리 테이터 송신이 가능한 NMEA통신으로 여러 장소에 설치된 슬레이브시계로 전송하고, 상기 슬레이브시계에는 시간보정장치로부터 전송되는 NMEA통신 데이터를 수신하여 일괄적으로 해당 지역별 현지 시간정보를 동시에 자동으로 표시되도록 한 것이다.
이러한 본 발명은 시간보정장치에서 현지 시간정보가 계산되었을 경우 디지털 슬레이브시계와 아날로그 슬레이브시계가 모두 자동으로 동시에 현지시간이 재설정됨으로써 원양 항해를 하는 선박인 경우 시간 변경선을 지나 항해 시 매 시간마다 수동으로 시간을 조정해야하는 불편함을 제거할 수 있고, 사용자 임의에 따라 마스터시계의 시간(Time)설정 및 분(Minute)설정버튼의 간단한 조작만으로 선내 설치된 모든 타입(디지털/아날로그)의 슬레이브시계를 자동으로 맞출 수 있는 장점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 아날로그 슬레이브시계의 현지 시간조정 시 종래 기술보다 3배 이상 빠른 속도로 시간이 맞춰지는 장점이 있으며, GPS의 동작 오차와 동일한 하루 기준 ± 0.1초 내외로 정확도가 매우 높은 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 GPS로부터 NMEA통신 프로토콜을 기반으로 한 협정세계시와 선박의 현재 위치정보를 GPS수신기에서 수신하고, 이 수신된 정보를 이용하여 시간 변경선을 지날 때 현지시간을 자동 보정하는 시간보정유니트와, 협정세계시와 보정된 시간을 표시하는 마스터시계와, 선박의 다양한 장소에 설치되는 디지털 슬레이브시계와 아날로그 슬레이브시계가 구비된 선박용 시간 자동 보정장치에 있어서, 상기 시간보정유니트는 상기 GPS수신기로부터 출력되는 현재 운항중인 선박의 위치정보와 협정세계시의 NMEA통신 데이터를 직렬 통신 데이터로 변환하는 제1신호변환기와, 상기 제1신호변환기로부터 출력되는 직렬 통신 데이터를 디지털신호로 변환하는 제2신호변환기와, 상기 제2신호변환기에서 출력되는 위치정보와 데이터 베이스에 저장된 지역별 협정세계시정보를 비교 연산하여 현지시간을 보정하고 그 보정된 시간과 협정세계시의 데이터를 출력하는 MCU와, 상기 MCU로부터 출력되는 협정세계시와 보정된 현지시간 데이터를 상기 마스터시계에 표시하는 드라이브와, 상기 MCU로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 디지털 슬레이브시계 어레이로 전송하는 제1NMEA 통신처리부와, 상기 MCU로부터 출력되는 보정된 현지시간을 초, 분단위의 펄스로 변환하여 아날로그 슬레이브시계 어레이로 전송하는 펄스발생기와, 상기 MCU의 일측단에 연결되어 시스템을 전체적으로 제어하는 조작부와, 상기 MCU로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 외부장치로 전송하는 제2NMEA 통신처리부로 이루어지는 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 있어 상기 디지털 슬레이브시계는 상기 제1NMEA 통신처리부 로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 직렬 통신 데이터를 디지털신호로 변환하여 출력하는 신호변환기와, 상기 신호변환기로부터 출력되는 정보와 데이터 베이스에 저장된 정보를 상호 비교하여 시간정보 만을 출력하는 데이터 비교부와, 상기 데이터 비교부로부터 시간정보 데이터 중에서 현지시간 정보만을 추출하는 정보추출기와, 상기 정보추출기로부터 출력되는 현지시간 정보를 시간표시부에 디스플레이 시키는 드라이브와, 상기 제1NMEA 통신처리부로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 직렬 통신 데이터를 다른 디지털 슬레이브시계에 전송하는 중계커넥터로 이루어지는 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 있어 상기 아날로그 슬레이브시계는, 상기 펄스발생기로부터 출력되는 초, 분단위의 클럭에 의해 초침과 분침을 구동하는 초침, 분침구동모터와, 상기 펄스발생기와 초침구동모터 사이에 연결되어 초침 구동을 제한할 수 있는 초조정기와, 조명기능을 갖는 조광램프와, 상기 조광램프에 공급되는 전류를 제한하여 밝기를 조절하는 조도조정기가 연결되는 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 있어 상기 조작부는, 시간보정장치에 구동전원과 비상전원을 공급하는 제1, 제2파워스위치와, 보정된 현지시간을 상기 아날로그 슬레이브시계에 일괄적으로 보정하기 위해 선택하는 아날로그 슬레이브시계 정지/구동버튼과, 상기 마스터시계의 조도를 조정하는 조도조절기와, 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 GPS신호를 받아 자동으로 맞추거나 사용자가 시간을 임의적으로 맞출 수 있도록 선택하는 수동/자동 모드선택버튼과, 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 24시 또는 오전/오후로 표시하는 시간분할버튼과, 상기 수동/자동 모드선택버튼의 조작에 의한 수동 모드동작 시 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 인위적으로 조정하는 시간과 분 설정버튼으로 이루어지는 것에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 있어 상기 디지털 슬레이브시계의 드라이브 일측에 조도조정기를 연결하여 상기 시간표시부에 공급되는 전류를 제한하여 밝기를 조절하도록 하는 것에 특징이 있다.
본 발명은 원양 항해하는 선박에 있어 시간 변경선을 지날 경우 현지시간을 보정하여 마스터시계에 표시함과 동시에 이 현지 시간정보를 원거리 테이터 송신이 가능한 NMEA통신으로 다수의 슬레이브시계를 일괄 동기시켜 보정되도록 함으로써 선박이 시간 변경선을 지나 항해 시 매 시간마다 수동으로 시간을 조정해야하는 불편함을 제거할 수 있고, 사용자 임의에 따라 마스터시계의 시간 및 분 설정으로 선내 설치된 모든 타입(디지털/아날로그)의 슬레이브시계를 자동으로 맞출 수 있는 장점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 아날로그 슬레이브시계의 현지 시간조정 시 종래 기술보다 3배 이상 빠른 속도로 시간이 맞추어지고 정밀도가 매우 높은 효과가 있는 것이다.
이하 본 발명에 따른 NMEA통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치를 첨부된 도 1 내지 도 7에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 NMEA통신과 펄스신호를 이용한 선박용 시간보정장치(10)와 디지털 슬레이브시계 어레이(50)와 아날로그 슬레이브시계 어레이(60)의 연결 상태도로서, 상기 시간보정장치(10)의 입력단에는 GPS로부터 NMEA통신 프로토콜을 기반으로 한 협정세계시 정보와 현재 위치 정보를 수신하게 되고, 상기 시간보정장치(10)의 일측 출력단에는 서로 간에 직렬 접속된 디지털 슬레이브시계 어레이(50)가 연결되며, 타측 출력단에는 서로 간에 병렬 접속된 아날로그 슬레이브시계 어레이(60)가 접속되고, 상기 시간보정장치(10)의 또 다른 출력단에는 외부장치(80)와 연결하여 통신할 수 있도록 되어 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 NMEA통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 자동 시간보정장치에 있어 시간보정장치(10)의 정면도이고, 도 2b는 시간보정장치(10)에 설치된 도어를 개방한 상태의 사시도로서, 상기 시간보정장치(10)의 전면 일측에는 협정세계시(UTC)를 표시하는 제1시간 표시부(41)와, 선박의 운항중인 위치에서 보정된 현지시간을 표시하는 제2시간 표시부(42)로 이루어진 마스터시계(40)가 설치되고, 시간보정장치(10)의 전면 일측 중앙부에는 시스템을 전체적으로 제어하기 위한 조작부(38)를 노출시키는 도어(11)가 설치되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 NMEA통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 자동 시간보정장치의 개념도로서, 시간보정장치(10)는 AC 220V/110V의 주전원 또는 DC 24V의 비상전원으로 구동되며 GPS로부터 NMEA통신 프로토콜을 기반으로 한 협정세계시 정보와 현재 위치 정보를 수신한 후, 시간보정유니트(30)에서 선박의 현재 위치정보와 현재시간 및 지역별 시간대를 비교 연산하여 협정세계시를 마스터시계(40)인 제1시간 표시부(41)에 표시함과 동시에 현재 운항중인 위치의 보정된 현지시간을 제2시간 표시부(42)에 디스플레이하게 된다.
또한, 본 발명의 시간보정장치(10) 일측 출력단에는 GPS로부터 수신된 현재 운항중인 위치정보와 현재시간 정보를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 NMEA 센텐스(Sentence)로 변환하여 디지털 슬레이브시계 어레이(50)로 전송함과 동시에 다른 출력단에는 현재 운항중인 위치의 현지시간 정보를 분, 초단위의 펄스로 변환하여 아날로그 슬레이브시계 어레이(60)로 전송하도록 되어 있으며, 또 다른 출력단에는 외부장치(80)와 연결하여 통신할 수 있도록 되어 있다.
여기서 상기 외부장치(80)는 알람장치, 외부 GPS, 블랙박스 등 시간정보를 필요로 하는 모든 항해장치를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 시간보정장치(10)에 내장된 시간보정유니트(30)의 블록도로서, GPS수신기(20)로부터 출력되는 NMEA통신 프로토콜 데이터인 현재 운항중인 선박의 위치정보와 협정세계시 정보를 직렬 통신 데이터로 변환하는 제1신호변환기(31)와, 상기 제1신호변환기(31)로부터 출력되는 현재 운항중인 선박의 위치정보와 협정세계시정보에 해당하는 직렬 통신 데이터를 디지털신호로 변환하는 제2신호변환기(32)와, 상기 제2신호변환기(32)의 출력되는 위치정보와 데이터 베이스(34)에 저장된 지역별 협정세계시정보를 비교 연산하고 그 차이 시간만큼 보정하여 그 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 출력하는 MCU(33)와, 상기 MCU(33)로부터 출력되는 협정세계시와 보정된 현지시간 데이터를 마스터시계(40)인 제1, 제2시간 표시부(41)(42)에 표시되도록 하는 드라이브(35)와, 상기 MCU(33)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 디지털 슬레이브시계 어레이(50)로 전송하는 제1NMEA 통신처리부(36)와, 상기 MCU(33)로부터 출력되는 보정된 현지시간을 초, 분단위의 펄스로 변환하여 아날로그 슬레이브시계 어레이(60)로 전송하는 펄스발생기(37)와, 상기 MCU(33)의 일측단에 연결되어 시스템을 전체적으로 제어하기 위한 조작부(38)와, 상기 MCU(33)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 외부장치(80)로 전송하는 제2NMEA 통신처리부(39)로 이루어진다.
상기 데이터 베이스(34)에는 도 7에 도시된 바와 같이 협정세계시(UTC)에 표기되어 있는 지역별 시간대 정보가 저장되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른 시간보정장치(10)에 설치된 조작부(38)의 구성도로서, 상기 시간보정장치(10)에 AC 220V/110V 또는 DC 24V의 구동전원과 비상전원을 공급하는 제1, 제2파워스위치(71)(72)와, 시스템을 과전압으로부터 보호하는 퓨즈(73a)(73b)와, 보정된 현지시간을 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)에도 일괄적으로 보정하기 위해 조작하는 아날로그 슬레이브시계 정지/구동버튼(74)과, 상기 마스터시계(40)의 조도를 조정하는 조도조절기(75)와, 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 GPS신호를 받아 자동으로 맞추거나 사용자가 시간을 수동으로 맞출 수 있도록 선택하는 수동/자동 모드선택버튼(76)과, 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 24시 또는 오전(AM)/오후(PM)로 표시하는 시간분할버튼(77)과, 상기 수동 모드동작 시 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 인위적으로 조정하는 수동 분,수동 시간 설정버튼(79)(78)으로 구성되며, 상기 수동 분 설정버튼(79)의 조작에 의한 분의 시간변경 시 1초 이상 누를 경우 10분 단위로 증가되고, 1초 미만씩 짧게 누르면 1분 단위로 증가되며, 초단위는 GPS시간에 종속되어 변경할 수 없도록 되어 있다.
도 6a는 본 발명에 따른 NMEA통신을 이용한 선박용 디지털 슬레이브시계(50a~50n)의 블록도로서, 상기 시간보정유니트(30)의 제1NMEA 통신처리부(36)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 직렬 통신 데이터를 디지털신호로 변환하여 출력하는 신호변환기(51)와, 상기 신호변환기(51)로부터 출력되는 현지시간 및 협정세계시의 디지털 정보와 데이터 베이스(55)에 저장된 정보를 상호 비교하여 원하는 시간정보 만을 출력하고 그 이외의 정보는 차단하는 데이터 비교부(52)와, 상기 데이터 비교부(52)로부터 출력되는 시간정보 데이터 중에서 현지시간 정보만을 추출하는 정보추출기(53)와, 상기 정보추출기(53)로부터 출력되는 현지시간 정보를 시간표시부(54)에 디스플레이 시키는 드라이브(56)와, 상기 제1NMEA 통신처리부(36)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 통신 데이터를 다른 디지털 슬레이브시계에 전송하기 위한 중계커넥터(27)로 이루어진다.
또한, 상기 디지털 슬레이브시계(50a~50n)의 드라이브(56) 일측에는 시간표시부(54)에 공급되는 전류를 제한하여 밝기를 조절하는 조도조정기(59)가 접속되며, 각각의 디지털 슬레이브시계(50a~50n)는 중계커넥터(27)를 통해 서로 직렬 연결된다.
도 6b는 본 발명에 따른 NMEA통신을 이용한 선박용 아날로그 슬레이브시계(60a)의 블록도로서, 상기 시간보정유니트(30)의 펄스발생기(37)로부터 출력되는 초, 분단위의 클럭에 의해 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)의 초침과 분침을 구동하는 초침,분침구동모터(61)(62)와, 야간에 조명기능을 갖는 조광램프(63)가 구비되고, 상기 펄스발생기(37)와 초침구동모터(61) 사이에는 초조정기(69)가 접속되며, 조광램프(63)의 일측에는 조도를 조절하는 조도조정기(69a)가 연결되고, 상기 펄스발생기(37)의 출력단에는 다른 아날로그 슬레이브시계(60b~60n)가 병렬로 접속된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 NMEA통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 조작부(38)의 수동/자동 모드선택버튼(76)과 아날로그 슬레이브시계 정지/구동버튼(74)을 조작하여 마스터시계(40)는 물론 디지털 슬레이브시계(50a~ 50n)와 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)를 GPS신호를 받아 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 자동으로 동시에 변경하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
사용자가 조작부(38)의 제1파워스위치(71) 또는 제2파워스위치(72)를 온상태로 전환하여 시간보정장치(10)에 AC 220V/110V 또는 DC 24V의 구동전원 또는 비상전원을 공급하면 시간보정유니트(30)는 시스템을 초기화 한 후, 약 30초가 경과되면 GPS로부터 시간정보를 받은 마스터시계(40)는 제1시간 표시부(41)에 협정세계시를 표시하는 한편, 현재 선박의 위치를 계산해서 현지시간을 제2시간 표시부(42)에 표시한다.
이때, 아날로그 슬레이브시계 정지/구동버튼(94)을 정지에 위치하고, 수동/자동 모드선택버튼(76)을 수동으로 위치한 상태에서 수동 분 설정버튼(79)과 수동 시간설정버튼(78)을 조작하여 현지시간을 정지한 아날로그 슬레이브 시간과 동일하게 한 다음, 아날로그 슬레이브시계 정지/구동버튼(74)을 구동으로 위치되도록 하면 제 2시간 표시부(42)의 현지시간과 아날로그 슬레이브시계의 시간이 동기화되고, 이 상태에서 수동/자동 모드선택버튼(76)을 자동으로 선택하면 운항중인 선박의 현지시간으로 자동으로 변경된다.
즉, 도 5에서와 같이 운항중인 선박이 시간 변경선을 통과할 경우 GPS로부터 송출되는 NMEA통신 프로토콜을 기반으로 하는 현재 운항중인 선박의 위치정보와 협정세계시정보를 안테나(21)를 통해 GPS수신기(20)에서 수신하게 되며, 상기 GPS수신기(20)에서는 현재 운항중인 선박의 위치정보와 협정세계시정보를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 NMEA 센텐스로 변환하여 출력하게 된다.
상기 GPS수신기(20)로부터 출력되는 NMEA통신 데이터 즉, 현재 운항중인 위치정보와 협정세계시정보가 시간보정유니트(30)의 제1신호변환기(31)로 전송되어 직렬 통신 데이터로 변환한 후, 제2신호변환기(32)로 전송됨으로써 디지털신호로 전환하여 MCU(33)로 전송하게 된다.
상기 MCU(33)에서는 제2신호변환기(32)로부터 전송되는 현재 운항중인 위치정보와 현재시간 및 데이터 베이스(34)에 저장된 지역별 시간대 정보를 상호 비교 연산하고, 그 차이 시간만큼 보정한 다음, 드라이브(35)와 제1, 제2NMEA 통신처리부(36)(39) 와 펄스발생기(37)에 현재 위치에서의 보정된 시간정보와 협정세계시 두 정보를 모두 출력하게 된다.
상기 드라이브(35)는 마스터시계(40)를 구동하여 MCU(33)로부터 전송되는 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 보정된 시간정보를 제2시간 표시부(42)에 나 타내고, 또한 협정세계시를 제1시간 표시부(41)에 각각 표시하게 된다.
상기 제1, 제2NMEA 통신처리부(36)(39)에서는 MCU(33)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 디지털 슬레이브시계 어레이(50)와 외부장치(80)로 전송하게 된다.
상기 펄스발생기(37)에서는 현재시간과 지역별 시간대 정보의 차이 시간 만큼에 해당하는 펄스로서 초침과 분침을 이동할 수 있도록 한 것으로서 초침구동펄스의 경우 1개의 펄스로 초침이 0.5sec 이동되도록 하고, 분침구동펄스는 30초와 60초 마다 1개가 출력되도록 하여 분침이 0.5분 이동하도록 하였으며, 시간 변경시는 초침구동펄스와 관계없이 0.5sec 마다 0.5분의 분침구동펄스가 출력되도록 하여 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)의 일괄적인 시간조정이 기존 제품군에 비해 3배 이상 빠르게 맞춰지게 된다.
이하 상기 시간보정장치(10)에 의해 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 보정된 시간정보를 다양한 장소에 설치되어 있는 슬레이브시계에서 일괄적으로 보정된 시간을 표시하는 과정을 도 6a와 도 6b에 의해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6a에 의해 디지털 슬레이브시계(50a~50n)가 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 보정된 시간정보를 일괄적으로 표시하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 시간보정유니트(30)의 제1NMEA 통신처리부(36)로부터 출력되는 NMEA 직렬 통신 데이터인 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 시간정보와 협정세계시정보를 통신 케이블을 통하여 직렬 접속된 각 디지털 슬레이브시계(50a~50n)의 신호 변환기(51)로 전송되어 마이크로 프로세서에서 처리할 수 있는 온전한 디지털 신호로 변환시켜 데이터 비교부(52)로 출력한다.
상기 데이터 비교부(52)에서는 신호변환기(51)로부터 출력되는 디지털 신호즉, 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 시간정보와 협정세계시정보를 데이터 베이스(55)에 저장된 정보와 비교 분석하여 원하는 시간정보로 판단될 경우에는 수신된 시간정보만을 정보추출기(53)로 전송하고, 그 이외의 정보는 모두 차단하게 된다.
상기 정보추출기(53)에서는 데이터 비교부(52)로부터 전송되는 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 시간정보와 협정세계시 정보 중에서 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 시간정보 만을 추출하여 드라이브(56)로 전송하게 되며, 상기 드라이브(56)는 시간표시부(54)를 동작시켜 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 시간정보를 표시하게 되는 것이다.
이때, 각 디지털 슬레이브시계(50a~50n)의 드라이브(56) 일측단에 병렬 접속된 조도조정기(59)의 설정에 의해 시간표시부(54)에 공급되는 전류를 제한하여 밝기를 조절하게 됨으로써 선박 실내의 조도에 따라 밝기를 조절할 수 있게 되는 것이다.
다음은 도 6b에 의해 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)가 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 보정된 시간정보를 일괄적으로 표시하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 시간보정유니트(30)의 펄스발생기(37)로부터 출력되는 현지시간에 해당하는 펄스는 초침 구동모터(61)와 분침구동모터(62)에 공급된다.
즉, 초침구동모터(61)에 인가되는 한 개의 펄스는 초침을 0.5초 이동시키게 되며, 분침구동모터(62)에 0.5sec 마다 인가되는 1개의 펄스는 분침을 0.5분 이동시키게 되며, 상기 분침구동모터(62)에 120개의 펄스가 인가되어 한 바퀴를 회전할 경우 분침과 시침의 기계적인 기어 동작에 의해 시침을 1시간 이동시키게 된다.
가령 예를 들어 시간보정유니트(30)인 MCU(33)에서 현재시간과 시간 변경선을 통과한 지역의 시간차를 연산하여 2시간 빠르게 보정할 경우에는 분침구동모터(62)에 총 240개의 분침구동펄스를 공급함으로써 2시간을 빠르게 보정하게 되는 것이다.
또한, 6시간 이상 차이가 발생될 경우, 가령 예를 들어 8시간 빠르게 보정할 경우 분침은 반대방향(반시계방향)으로 6시간을 역회전하게 보정함으로써 시간 동기에 소요되는 시간을 최소화 하였다.
상기의 초,분침구동펄스는 MCU(33)로부터 연속적으로 출력됨에 따라 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)의 일괄적인 시간조정이 기존 제품군에 비해 3배 이상 빠르게 맞추어지게 되는 것이다.
다음은 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 수동으로 동시에 변경하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 조작부(38)의 수동/자동 모드선택버튼(76)을 조작하여 수동모드로 동작되도록 하고, 아날로그 슬레이브시계 정지/구동버튼(74)을 구동상태로 조작하게 되면 MCU(33)에서는 수동 시간조정 모드임을 인지하여 수동 분 설정버튼(79)과 수동 시간 설정버튼(78)의 조작에 따른 시간 정보를 드라이브(35)를 통해 마스터시계(40)의 제2시간 표시부(42)에 디스플레이함과 동시에 수동 분 설정버튼(79)과 수동 시간 설정버튼(78)의 조작에 따른 시간 정보를 제1NMEA 통신처리부(36)와 펄스발생기(37)로 출력하게 된다.
이때, 상기 수동 분 설정버튼(79)을 1회 누를 때 마다 1분씩 증가하고 1초 이상 누를 경우 10분 단위로 증가되며, 수동 시간 설정버튼(78)을 1회 누를 경우 1시간씩 증가되나 협정세계시와 초 단위는 GPS시간에 종속되어 변경할 수 없도록 하였다.
따라서 상기 제1NMEA 통신처리부(36)에서는 수동 분 설정버튼(79)과 수동 시간 설정버튼(78)의 조작에 따라 MCU(33)로부터 출력되는 인위적으로 보정된 현지시간의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 디지털 슬레이브시계 어레이(50)와 아날로그 슬레이브시계 어레이(60)로 전송하게 되며, 상기 펄스발생기(37)에서는 수동 분 설정버튼(79)과 수동 시간 설정버튼(78)의 조작에 따라 MCU(33)로부터 출력되는 인위적으로 보정된 현지시간의 데이터를 펄스로서 출력하게 된다.
이와 같이 수동 분 설정버튼(79)과 수동 시간 설정버튼(78)의 조작에 의해 제1NMEA 통신처리부(36)로부터 출력되는 인위적으로 보정된 시간의 데이터인 직렬 통신 데이터는 도 6a에 도시된 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)의 신호변환기(51)로 전송되는 한편, 상기 펄스발생기(37)로부터 출력되는 인위적인 보정된 시간 펄스는 도 6b에 도시된 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)의 초침구동모터(61)와 분침구동모터(62)로 인가됨으로써 전술한 바와 동일한 과정을 거쳐 일괄적으로 동시 보정하게 되는 것이다.
이때, 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)을 정확히 동기시키기 위해서는 도 6b에 도시된 초조정기(69)를 오프 접점으로 연결할 경우 초침구동모터(61)가 동작하지 않게 되며, 초조정기(69)를 온 접점으로 연결시킬 경우 초침구동모터(61)가 동작하게 됨으로써 상기 초조정기(69)의 조작에 의해 초침을 정확히 조정할 수 있게 되는 것이다.
또한, 조도조정기(69a)의 조작으로 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)에 설치된 조광램프(63)에 공급되는 전류를 제한하여 밝기를 일괄적으로 조절할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 본 발명의 시간보정장치(10)에서는 GPS로부터 수신되는 현재 운항중인 위치정보와 세계협정시를 수신 후 현재시간과 비교 연산함으로써 시간 변경선을 통과한 현재 위치에서의 시간으로 보정하여 표시하는 한편, 이 보정된 시간정보를 NMEA통신 프로토콜 NMEA 센텐스로 변환하여 통신 케이블을 통해 여러 장소에 설치된 디지털 슬레이브시계(50a~50n)와 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)에 동시 전송함으로써 일괄적으로 보정된 시간정보를 자동 또는 수동으로 표시할 수 있게 되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 NMEA통신과 펄스신호를 이용한 선박용 시간보정장치와 슬레이브시계의 연결상태도.
도 2a는 본 발명에 따른 시간 자동 보정장치의 정면도.
도 2b는 본 발명에 따른 시간 자동 보정장치에 설치된 도어를 개방한 상태의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 시간 자동 보정장치의 블록도.
도 4는 본 발명의 선박용 시간 자동 보정장치에 내장된 시간보정유니트의 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 시간 자동 보정장치에 설치된 조작부의 구성도.
도 6a는 본 발명에 따른 선박용 디지털 슬레이브시계의 블록도.
도 6b는 본 발명에 따른 선박용 아날로그 슬레이브시계의 블록도.
도 7은 도 4에 도시된 시간보정유니트의 MCU에 저장된 세계표준시간에 표기되어 있는 지역별 시간대 정보지도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 시간보정장치 20 : GPS수신기
21 : 안테나 30 : 시간보정유니트
31 : 제1신호변환기 32 : 제2신호변환기
33 : MCU(마이크로 컨트롤 유니트) 34 : 데이터 베이스
35 : 드라이브 36 : 제1NMEA 통신처리부
37 : 펄스발생기 38 : 조작부
39 : 제2NMEA 통신처리부 40 : 디스플레이부
41 : 제1시간 표시부 42 : 제2시간 표시부
50 : 디지털 슬레이브시계 어레이 50a~50n : 디지털 슬레이브시계
51 : 신호변환기 52 : 데이터 비교부
53 : 정보추출기 54 : 시간표시부
55 : 데이터 베이스 56 : 드라이브
59 : 조도조정기 60 : 아날로그 슬레이브시계 어레이
61 : 초침구동모터 62 : 분침구동모터
63 : 조광램프 69 : 초조정기
69a : 조도조정기 71 : 제1파워스위치 72 : 제2파워스위치 73a, 73b : 퓨즈
74 : 아날로그 슬레이브시계 정지/구동버튼
75 : 조도조절기 76 : 수동/자동 모드선택버튼
78 : 수동 시간 설정버튼 79 : 수동 분 설정버튼
80 : 외부장치

Claims (5)

  1. GPS로부터 NMEA통신 프로토콜을 기반으로 한 협정세계시와 선박의 현재 위치정보를 GPS수신기(20)에서 수신하고, 이 수신된 정보를 이용하여 시간 변경선을 지날 때 시간을 자동 보정하는 시간보정유니트(30)와, 협정세계시와 보정된 현지시간을 표시하는 마스터시계(40)와, 선박의 다양한 장소에 설치되는 디지털 슬레이브시계(50a~50n)와 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)가 구비된 선박용 시간 자동 보정장치에 있어서,
    상기 시간보정유니트(30)는,
    상기 GPS수신기(20)로부터 출력되는 현재 운항중인 선박의 위치정보와 협정세계시의 NMEA통신 데이터를 직렬 통신 데이터로 변환하는 제1신호변환기(31)와,
    상기 제1신호변환기(31)로부터 출력되는 직렬 통신 데이터를 디지털신호로 변환하는 제2신호변환기(32)와,
    상기 제2신호변환기(32)에서 출력되는 위치정보와 데이터 베이스(34)에 저장된 지역별 협정세계시정보를 비교 연산하여 현지시간을 보정하고 그 보정된 시간과 협정세계시의 데이터를 출력하는 MCU(33)와,
    상기 MCU(33)로부터 출력되는 협정세계시와 보정된 현지시간 데이터를 상기 마스터시계(40)에 표시하는 드라이브(35)와,
    상기 MCU(33)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 디지털 슬레이브시계 어레이(50)로 전송하는 제1NMEA 통신처리부(36)와,
    상기 MCU(33)로부터 출력되는 보정된 현지시간을 초, 분단위의 펄스로 변환하여 아날로그 슬레이브시계 어레이(60)로 전송하는 펄스발생기(37)와,
    상기 MCU(33)의 일측단에 연결되어 시스템을 전체적으로 제어하는 조작부(38)와,
    상기 MCU(33)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 데이터를 NMEA통신 프로토콜에 맞는 직렬 통신 데이터로 변환하여 외부장치(80)로 전송하는 제2NMEA 통신처리부(39)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔엠이에이통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치.
  2. 제1항에 있어서 상기 디지털 슬레이브시계(50a~50n)는,
    상기 제1NMEA 통신처리부(36)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 직렬 통신 데이터를 디지털신호로 변환하여 출력하는 신호변환기(51)와,
    상기 신호변환기(51)로부터 출력되는 정보와 데이터 베이스(55)에 저장된 정보를 상호 비교하여 시간정보 만을 출력하는 데이터 비교부(52)와,
    상기 데이터 비교부(52)로부터 시간정보 데이터 중에서 현지시간 정보만을 추출하는 정보추출기(53)와,
    상기 정보추출기(53)로부터 출력되는 현지시간 정보를 시간표시부(54)에 디스플레이 시키는 드라이브(56)와,
    상기 제1NMEA 통신처리부(36)로부터 출력되는 보정된 현지시간과 협정세계시의 직렬 통신 데이터를 다른 디지털 슬레이브시계에 전송하는 중계커넥터(27)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔엠이에이통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치.
  3. 제1항에 있어서 상기 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)는,
    상기 펄스발생기(37)로부터 출력되는 초, 분단위의 클럭에 의해 초침과 분침을 구동하는 초침,분침구동모터(61)(62)와,
    상기 펄스발생기(37)와 초침구동모터(61) 사이에 연결되어 초침 구동을 제한할 수 있는 초조정기(69)와,
    조명기능을 갖는 조광램프(63)와,
    상기 조광램프(63)에 공급되는 전류를 제한하여 밝기를 조절하는 조도조정기(69a)로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔엠이에이통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서 상기 조작부(38)는,
    시간보정장치(10)에 구동전원과 비상전원을 공급하는 제1, 제2파워스위치(71)(72)와,
    보정된 현지시간을 상기 아날로그 슬레이브시계(60a~60n)에 일괄적으로 보정하기 위해 구동하는 아날로그 슬레이브시계 구동/정지버튼(74)과,
    상기 마스터시계(40)의 조도를 조정하는 조도조절기(75)와,
    선박이 운항중인 지역의 현지시간을 GPS신호를 받아 자동으로 맞추거나 사용자가 시간을 임의적으로 맞출 수 있도록 선택하는 수동/자동 모드선택버튼(76)과,
    선박이 운항중인 지역의 현지시간을 24시 또는 오전(AM)/오후(PM)로 표시하는 시간분할버튼(77)과,
    상기 수동/자동 모드선택버튼(76)의 조작에 의한 수동 모드동작 시 선박이 운항중인 지역의 현지시간을 인위적으로 조정하는 수동 분,수동 시간 설정버튼(79)(78)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔엠이에이통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치.
  5. 제2항에 있어서 상기 디지털 슬레이브시계(50a~50n)의 드라이브(56) 일측에 조도조정기(59)를 연결하여 상기 시간표시부(54)에 공급되는 전류를 제한하여 밝기를 조절하도록 하는 것을 특징으로 하는 엔엠이에이통신과 펄스신호를 이용한 선박용 마스터시계와 슬레이브시계의 시간 자동 보정장치.
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