KR101330191B1 - Can 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 CAN 통신방식을 방송제어시스템의 각 개별 방송장치들간 데이터통신에 활용함으로써, CAN 통신방식의 높은 데이터 처리속도, 전기적 장애에 대한 강력한 면역성을 확보하고 에러를 감지하고 교정할 수 있으며, 방송제어시스템을 구성하고 있는 각 장치간 종단저항값을 검출하여 이를 자동으로 조절함으로써, 데이터 손실률을 최소화하고 현장 여건에 최적화된 통신시스템을 구축할 수 있어, 장치를 분해하여 저항값을 변경하거나 DIP 스위치 또는 로터리 스위치를 이용하여 수동으로 저항값을 설정할 필요가 없을 뿐만 아니라, 방송제어시스템을 구성하는 각 장치간 통신속도를 검출하여 이를 자동으로 조절함으로써, 통신속도를 일일이 번거롭게 테스트할 필요가 없고 데이터 손실을 최소화할 수 있는 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 방송제어시스템을 구성하는 각 개별 방송장치인 장치 1, 2, 3,...,n(n은 유한한 자연수)간의 데이터 통신을 CAN(Controller Area Network) 방식에 의해 수행하되, 검출부인 장치 1은, 장치 1과 전기적으로 연결되어 통신을 수행하는 방송장치의 개수를 검출하되, 장치 1의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 데이터 수신부인 장치 2, 3,...,n을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백(feed back)이 수행됨을 이용하여 장치 1과 전기적으로 연결된 데이터 수신부의 개수를 검출하는 수량검출회로; 각 방송장치들간 종단저항값을 검출하되, 장치 1의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 장치 2, 3,...,n을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백이 수행됨을 이용하여 데이터 종단점을 찾아서 데이터 손실률을 측정함으로써 각 방송장치들간 종단저항값을 검출하는 종단저항 검출회로; 및 상기 종단저항 검출회로를 통해 검출된 종단저항값을 디지털 가변저항 회로를 이용하여 자동으로 조절하되, 전체 회로상에 병렬로 연결되는 종단저항 자동조절회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템을 제공한다.

Description

CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템{Broadcast control system with terminating resistance and automatic speed setting device of Controller Area Network}

본 발명은 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 CAN 통신방식을 방송제어시스템의 각 개별 방송장치들간 데이터통신에 활용함으로써, CAN 통신방식의 높은 데이터 처리속도, 전기적 장애에 대한 강력한 면역성을 확보하고 에러를 감지하고 교정할 수 있으며, 방송제어시스템을 구성하고 있는 각 장치간 종단저항값을 검출하여 이를 자동으로 조절함으로써, 데이터 손실률을 최소화하고 현장 여건에 최적화된 통신시스템을 구축할 수 있어, 장치를 분해하여 저항값을 변경하거나 DIP 스위치 또는 로터리 스위치를 이용하여 수동으로 저항값을 설정할 필요가 없을 뿐만 아니라, 방송제어시스템을 구성하는 각 장치간 통신속도를 검출하여 이를 자동으로 조절함으로써, 통신속도를 일일이 번거롭게 테스트할 필요가 없고 데이터 손실을 최소화할 수 있는 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템에 관한 것이다.

최근 통신소자와 제어소자 기술이 크게 발전함에 따라 다양의 데이터 정보를 실시간 교환해야 하는 디지털 통합방송 시스템이 구축되고 있다.

통합방송 시스템은 건물의 고층화, 주상복합건물 및 개인 사생활에 따른 피해를 최소화하기 위하여 특정 지역이나 건물을 대상으로 하여 제한적으로 방송하기 위한 장치나 시스템을 의미한다.

이러한 통합방송 시스템을 분산된 여러 대상 단말들을 제어하는 제어수단과, 대상 기기들간의 데이터 교환을 위한 통신수단에 의해 디지털화한 경우 디지털 통합방송 시스템이라 일컫는다.

디지털 통합방송 시스템은 방송의 전체적인 과정을 통합적이고도 유기적으로 진행하는 중앙방송제어장치는 물론, 복합적인 방송을 진행하기 위한 다양한 입력장치, 방송시스템을 구성하는 다수의 장치들에 전력을 공급하기 위한 대전력 전원공급장치, 집합건물의 경우 세대나 지역(동), 학교의 경우 강당, 교실, 체육관, 시청각실, 음악실 등 구획된 다수의 공간 각각으로 분배되는 신호를 최종적으로 수신하여 방송하기 위한 다수의 수신장치, 그리고 이러한 수신장치들로 신호를 분해하기 위한 신호분배장치 등 다수의 장치들로 구성된다.

이와 같이 통합된 형태의 방송시스템에는 다수의 장치나 기기들이 통합적인 시스템을 구성하여 방송을 하게 되므로, 이를 구성하는 다수의 장치나 기기들이 유기적으로 구성되는 것이 매우 중요하다.

한편, CAN(Controller Area Network)은 초기에 자동차용 네트워크 프로토콜로 개발된 것으로 성능이 우수하면서도 비용이 저렴하여 ISO에 의해 직렬통신규약 ISO11898 국제표준으로 지정되어 다른 산업분야로의 적용이 활발하게 적용되고 있다. 특히, CAN의 높은 데이터 처리속도, 전기적 장애에 대한 강력한 면역성과 에러를 감지하고 교정하는 능력 때문에 자동차뿐만 아니라 제조업, 항공, 철도 등의 여러 산업분야에도 널리 이용될 수 있는 체계로 알려지고 있다.

CAN 통신 프로토콜은 OSI 참조모델에 의거하여 정의된 통신 단말기간의 정보교환방식을 정하고 있는데, OSI의 7개 계층 중에서 CAN의 아키텍쳐는 하위의 물리적 계층과 데이터링크 제어계층에 걸쳐 정의되어 있다. CAN은 우선순위를 나타내는 식별자(Identifier)에 의해 메시지의 충돌을 방지하므로 우선순위의 메시지가 지연시간 없이 버스(BUS)를 이용할 수 있어 실시간 데이터 전송에 적합하다.

이러한 장점을 갖는 CAN 통신방식이 디지털 통합방송 시스템에 적용된 예는 아직 흔하지 않다.

그 이유를 살펴보면 첫째, CAN BUS를 이용한 장치간 통신시 연결된 장치의 수량, 장치간 거리, 환경적 요소 등으로 인하여 통신 장비간 종단저항값을 다르게 구성하여야 하는데, 이를 위해 장치를 분해하여 저항값을 변경하거나 DIP 스위치 또는 로터리 스위치를 이용하여 종단 저항값을 수동으로 설정하는 것이 매우 번거로운 문제점이 있다. 종단 저항값이 현장 여건에 맞지 않게 구성될 경우 데이터 손실이 발생하고 비정상 동작을 하여 방송시스템의 운영이 원활하게 이루어질 수 없으며, 통신이 정상적으로 이루어지더라도 온도, 습도 등의 외부 환경요소에 따라 통신장애가 발생할 수 있다.

둘째, 일반적으로 CAN 통신은 통상 1km 정도의 원거리 통신을 지원하지만, 원거리간 통신시 속도에 따른 데이터 손실이 발생하여 거리와 환경적 요소에 따라 통신속도를 다르게 하여야 하는 바, 이를 위해 번거로운 테스트를 통하여 통신속도를 측정하여 속도를 재설정하여야 하는 불편함이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 방송제어시스템의 개별 방송장치들간 데이터 통신을 위해 CAN 통신 방식을 적용하면서 종단저항값이 현장 여건에 맞지 않게 될 경우의 문제점을 해결하고, CAN 통신으로 원거리간 통신시 번거로운 테스트를 통해 통신속도를 측정하여 속도를 재설정하는 불편함을 해결할 수 있는 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템은 방송제어시스템을 구성하는 각 개별 방송장치인 장치 1, 2, 3,...,n(n은 유한한 자연수)간의 데이터 통신을 CAN(Controller Area Network) 방식에 의해 수행하되, 검출부인 장치 1은, 장치 1과 전기적으로 연결되어 통신을 수행하는 방송장치의 개수를 검출하되, 장치 1의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 데이터 수신부인 장치 2, 3,...,n을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백(feed back)이 수행됨을 이용하여 장치 1과 전기적으로 연결된 데이터 수신부의 개수를 검출하는 수량검출회로; 각 방송장치들간 종단저항값을 검출하되, 장치 1의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 장치 2, 3,...,n을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백이 수행됨을 이용하여 데이터 종단점을 찾아서 데이터 손실률을 측정함으로써 각 방송장치들간 종단저항값을 검출하는 종단저항 검출회로; 및 상기 종단저항 검출회로를 통해 검출된 종단저항값을 디지털 가변저항 회로를 이용하여 자동으로 조절하되, 전체 회로상에 병렬로 연결되는 종단저항 자동조절회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 장치 1은 장치 1의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 장치 2, 3,...,n을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백이 수행됨을 이용하여 데이터 종단점을 찾아서 데이터 손실률을 측정함으로써 각 방송장치들간 통신속도를 검출하는 통신속도 검출회로; 및 교류에서 저항으로 작용하는 임피던스(Impedance)의 조절을 통해 주파수(frequency)를 조절하되, 임피던스를 이루는 성분인 용량성 리액턴스와 유도성 리액턴스 중 적어도 어느 하나를 조절하여 주파수를 변화시킴으로써 통신속도를 조절하는 통신속도 조절회로를 더 포함할 수 있다.

데이터 수신부인 장치 2, 3,...,n은 장치 1과 CAN 통신을 수행하면서 디지털 가변저항 회로를 이용하여 종단저항값을 자동으로 조절할 수 있다.

본 발명에 의하면 CAN 통신방식을 방송제어시스템의 각 개별 방송장치들간 데이터통신에 활용함으로써, CAN 통신방식의 높은 데이터 처리속도, 전기적 장애에 대한 강력한 면역성을 확보하고 에러를 감지하고 교정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 방송제어시스템을 구성하고 있는 각 장치간 종단저항값을 검출하여 이를 자동으로 조절함으로써, 데이터 손실률을 최소화하고 현장 여건에 최적화된 통신시스템을 구축할 수 있으므로, 장치를 분해하여 저항값을 변경하거나 DIP 스위치 또는 로터리 스위치를 이용하여 수동으로 저항값을 설정할 필요가 없는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 방송제어시스템을 구성하는 각 장치간 통신속도를 검출하여 이를 자동으로 조절함으로써, 통신속도를 일일이 번거롭게 테스트할 필요가 없고 데이터 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템의 각 방송장치간 CAN 통신 구성도,
도 2는 방송제어시스템의 각 방송장치간 CAN 통신 종단점 검출 및 저항값 조절을 설명하기 위한 구성도,
도 3은 방송제어시스템의 각 방송장치간 CAN 통신 종단점 검출 및 저항값 조절을 설명하기 위한 검출부와 데이터 수신부의 세부 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템의 각 방송장치간 CAN 통신 구성도이다. 도 2는 방송제어시스템의 각 방송장치간 CAN 통신 종단점 검출 및 저항값 조절을 설명하기 위한 구성도이다. 도 3은 방송제어시스템의 각 방송장치간 CAN 통신 종단점 검출 및 저항값 조절을 설명하기 위한 검출부와 데이터 수신부의 세부 구성도이다.

도 1을 참조하면, 상호 데이터 교환과 통신을 수행하여야 하는 방송제어시스템의 각 방송장치간 CAN 통신을 구성함에 있어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템의 장치 1은 CAN 통신 장애상황을 검출하고 이를 조절하는 구성을 포함한다. 장치 2, 3, ..., n은 장치 1과 CAN 통신을 수행하면서 디지털 가변저항 회로를 이용하여 종단저항값을 자동으로 조절한다.

장치 1은 검출부에 해당하며, CAN 통신 장애상황 검출수단으로 장치 1과 연결되어 통신을 수행하는 방송장치의 개수를 검출하는 수량검출회로, 각 방송장치들간 종단저항값을 검출하는 종단저항 검출회로, 디지털 가변저항을 이용하여 검출된 종단저항값을 자동으로 조절하는 종단저항 자동조절회로, 각 방송장치들간 통신속도를 검출하는 통신속도 검출회로, 주파수를 재설정하여 각 장치들간 통신속도를 조절하는 통신속도 조절회로를 포함한다.

도 2를 참조하면, 수량검출회로는 장치 1(검출부)의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 장치 2, 3,..., n(데이터 수신부)을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백(feed back)이 수행됨을 이용하여 장치 1(검출부)과 전기적으로 연결된 데이터 수신부의 개수를 검출한다.

종단저항 검출회로는 장치 1(검출부)의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 장치 2, 3,..., n(데이터 수신부)을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백이 수행됨을 이용하여, 데이터 종단점을 찾아서 데이터 손실률을 측정함으로써 각 방송장치들간 종단저항값을 계산한다.

데이터 손실률은 아래와 같이 계산될 수 있다.

데이터 손실률 = (데이터 시작점의 데이터량-데이터 종단점의 데이터량) / 데이터 시작점의 데이터량

저항값이 커질수록 데이터 손실률이 증가하는 관계에 있으므로, 산출된 데이터 손실률과 종단저항값의 관계를 수식으로 정리하고 이를 프로그램화하여 데이터 손실률을 입력하면 종단저항값이 자동으로 산출되도록 구현할 수 있다. 여기서, 데이터 손실률과 종단저항값의 관계를 구체적으로 한정하는 것은 아니며, 현장 여건에 맞도록 실제 종단저항 측정값과의 비교를 통해 최적의 수식을 산출할 수 있다.

종단저항 자동조절회로는 검출된 종단저항값을 디지털 가변저항 회로를 이용하여 자동으로 조절한다. 종단저항 자동조절회로는 전체 회로상에 병렬로 연결된다.

통신속도 검출회로는 종단저항 검출회로와 마찬가지로 장치 1(검출부)의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 장치 2, 3,...,n(데이터 수신부)을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백이 수행됨을 이용하여, 데이터 종단점을 찾아서 데이터 손실률을 측정함으로써 각 방송장치들간 통신속도를 검출한다.

각 방송장치간 통신속도 차이가 커질수록 데이터 손실률이 증가하는 관계에 있으므로, 계산된 데이터 손실률과 각 방송장치의 통신속도 간의 관계를 수식으로 정리하고 이를 프로그램화하여 데이터 손실률을 입력하면 통신속도값이 자동으로 산출되도록 구현할 수 있다. 여기서, 데이터 손실률과 통신속도값의 관계를 구체적으로 한정하는 것은 아니며, 현장 여건에 맞도록 실제 통신속도 측정값과의 비교를 통해 최적의 수식을 산출할 수 있다.

통신속도 조절회로는 교류에서 저항으로 작용하는 임피던스(Impedance)의 조절을 통해 주파수(f, frequency)를 조절함으로써 통신속도를 조절한다.

임피던스는 레지스턴스(R, Resistance)와 리액턴스(X, Reactance)의 복소량 합(R + jX)으로 정의되고, 리액턴스는 커패시터(Capacitor)에 의해 나타나는 용량성 리액턴스(X_C)와 인덕터(Inductor)에 의해 나타나는 유도성 리액턴스(X_L)의 합으로 계산된다.

용량성 리액턴스 X_C = 1 / ωC = 1 / (2πfC), 여기서 C는 전기용량(Capacitance)

유도성 리액턴스 = ωL = 2πfL, 여기서 L은 인덕턴스(Inductance)

로 정의되므로, 용량성 리액턴스와 유도성 리액턴스를 조절하면 교류의 주파수를 변화시킬 수 있으며, 교류의 주파수가 변화되면 데이터를 전송하는 캐리어의 속도가 변화되므로 결과적으로 통신속도가 변화된다.

결국 크게 보면 각 방송장치간 저항차이에 의해 발생하는 종단저항값을 검출하고 이를 디지털 가변저항 회로를 이용하여 자동으로 조절함으로써, 종단저항 조절과 통신속도 조절이 수행되는 것이다.

장치 2, 3,..., n은 데이터 수신부에 해당하며, 장치 1(검출부)과 CAN 통신을 수행하면서 디지털 가변저항 회로를 이용하여 종단저항값을 자동으로 조절한다.

이와 같이 함으로써, 본 발명에 따른 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템은 각 방송장치들간의 데이터 통신을 위해 CAN 통신을 적용함으로써, 높은 데이터 처리속도와 전기적 장애에 대한 강력한 면역성을 확보할 수 있으며, 더불어 에러를 감지하고 교정하는 능력을 가질 수 있다.

또한, CAN 통신을 적용하면서 문제될 수 있는 종단저항과 통신속도 조절을 자동으로 수행함으로써, 방송제어시스템을 구성하는 각 방송장치들을 일일이 분해하여 저항값을 변경하거나 DIP 스위치나 로터리 스위치를 이용하여 수동으로 설정할 필요가 없고, 통신속도를 일일이 번거롭게 테스트할 필요가 없게 된다. 이를 통해 본 발명에 따른 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템은 데이터 손실을 최소화할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 방송제어시스템을 구성하는 각 개별 방송장치인 장치 1, 2, 3,...,n(n은 유한한 자연수)간의 데이터 통신을 CAN(Controller Area Network) 방식에 의해 수행하되, 검출부인 장치 1은,
   장치 1과 전기적으로 연결되어 통신을 수행하는 방송장치의 개수를 검출하되, 장치 1의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 데이터 수신부인 장치 2, 3,...,n을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백(feed back)이 수행됨을 이용하여 장치 1과 전기적으로 연결된 데이터 수신부의 개수를 검출하는 수량검출회로;
   각 방송장치들간 종단저항값을 검출하되, 장치 1의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 장치 2, 3,...,n을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백이 수행됨을 이용하여 데이터 종단점을 찾아서 데이터 손실률을 측정함으로써 각 방송장치들간 종단저항값을 검출하는 종단저항 검출회로; 및
   상기 종단저항 검출회로를 통해 검출된 종단저항값을 디지털 가변저항 회로를 이용하여 자동으로 조절하되, 전체 회로상에 병렬로 연결되는 종단저항 자동조절회로
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템.
2. 제1항에 있어서, 장치 1은
   장치 1의 데이터 시작점으로부터 전송된 데이터가 장치 2, 3,...,n을 거치면서 다시 장치 1로 전송되어 데이터 종단점으로 도착하면서 피드백이 수행됨을 이용하여 데이터 종단점을 찾아서 데이터 손실률을 측정함으로써 각 방송장치들간 통신속도를 검출하는 통신속도 검출회로; 및
   교류에서 저항으로 작용하는 임피던스(Impedance)의 조절을 통해 주파수(frequency)를 조절하되, 임피던스를 이루는 성분인 용량성 리액턴스와 유도성 리액턴스 중 적어도 어느 하나를 조절하여 주파수를 변화시킴으로써 통신속도를 조절하는 통신속도 조절회로
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템.
3. 제1항에 있어서, 데이터 수신부인 장치 2, 3,...,n은
   장치 1과 CAN 통신을 수행하면서 디지털 가변저항 회로를 이용하여 종단저항값을 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 CAN 통신 종단저항 및 속도자동설정장치를 겸비한 방송제어시스템.
   
   
   

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