KR101416861B1 - Ｅｔｃｓ의 ｉｒ 송신 시스템 - Google Patents

Ｅｔｃｓ의 ｉｒ 송신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안테나를 구성하는 LED의 동작을 원격 제어할 수 있으며, 설계가 쉽고 설계 비용이 저렴하며, 동작 신뢰성 및 사용 효율을 높일 수 있는 ETCS의 IR 송신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 적외선 통신하는 안테나; 턴 온 되어 상기 안테나를 구동시키는 안테나 구동 스위칭부; 데이터 신호 및 원격제어신호를 송출하는 적외선통신유닛; 상기 데이터 신호를 입력받아 적외선 통신에 적합하도록 변환하여 변환 데이터 신호를 출력하는 변환부; 상기 적외선통신유닛에 의해 원격 제어되며, 제어 신호를 출력하는 버퍼 전원전압 제어부; 및 상기 변환 데이터 신호 및 상기 제어 신호를 입력받고, 이에 상응하는 출력 신호를 상기 안테나 구동 스위칭부로 출력하여, 상기 안테나 구동 스위칭부의 동작을 제어하는 버퍼를 포함하는 ETCS의 IR 송신 시스템을 제공한다.

Description

ＥＴＣＳ의 ＩＲ 송신 시스템{IR transmitting system of ETCS}
본 발명은 ETCS의 IR 송신 시스템에 관한 것으로, 안테나를 구성하는 LED의 동작을 원격 제어할 수 있으며, 설계가 쉽고 설계 비용이 저렴하며, 동작 신뢰성 및 사용 효율을 높일 수 있는 ETCS의 IR 송신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일반적으로, 전자요금징수시스템(ETCS: Electronic Toll Collection System)은 고속도로 등의 유로도로의 톨게이트(Tollgate)에 설치되어 운영되는 것으로, 통행료 부과대상차량에 탑재된 차량용 단말기(OBU:On Board Unit)와 도로변에 설치된 노변장치(RSU: Road Side Unit)가 무선통신으로 연동하여 해당 차량에 대하여 도로통행요금을 자동으로 과금하는 시스템이다.
예를 들어, 해당 차량이 전자요금징수시스템이 설치된 도로의 차선으로 진입하면, 단거리전용통신(DSRC: Dedicated Short Range Communication)을 기반으로 차량용 단말기와 노변장치가 연동하여 인증된 카드 및 해당 차량의 데이터를 기초로 해당 도로의 통행료를 자동으로 부과하게 된다.
이러한 전자요금징수시스템은, 해당 차량의 차종을 확인하는 차종분류장치(AOVD: Advaced Optical Vehicle Detector), 해당 차량의 차량용 단말기와 통신하는 무선통신제어유닛(RECU: Radio-Frenquency Control Unit) 및 적외선통신유닛(IRCU: Infra-Rays Control Unit), 해당 차량에 대한 통행료를 징수하는 요금징수모듈(SAM: Secure Application Module) 및 해당 차량에 대한 과금과 통신을 제어하는 중앙제어유닛(CCU: Central Control Unit) 등을 포함하는 통합차로제어기, 해당 통합차로제어기의 처리결과를 출력하는 운전자 표시기 및 부정차량에 대하여 차로를 폐쇄하는 안전바(차로 차단기)를 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 통합차로제어기는 해당 차로에 진입함 차량이 차종분류장치에 의해 분류된 차종과 무선통신제어유닛 또는 적외선통신제어유닛에 의해 획득된 정보를 비교하고, 일치할 경우 요금징수모듈에 의해 정상적인 요금징수를 수행하고, 불일치할 경우 운전자 표시기에 경고를 표시하고 안전바를 동작시켜 해당 차로를 폐쇄하게 된다.
이때, 통합차로제어기와의 적외선 통신을 위해서 해당 차량에는 적외선통신을 제어하는 적외선통신제어유닛 및 통신을 수행하며, 적외선통신용 안테나를 포함하는 안테나 송신부가 구비된다.
종래의 ETCS의 IR 송신 시스템이 경우, 안테나를 병렬 연결되는 다수의 LED로 구성하여 출력을 내는 방식이 사용되고 있으며, 이때, 안테나로 입력되는 24V를 5V로 다운시키는 DC/DC 컨버터가 별도로 필요하다.
이때, LED의 소모전류로 약 20A 용량의 DC/DC 컨버터가 필요하며, 이는 매우 높은 가격의 DC/CD 컨버터가 요구되는 단점이 있다.
또한, 전류 제어를 위해서는 병렬로 연결된 LED에 직렬로 삽입되어 있는 저항을 변경해야 하는데, 높은 전력이 요구되는 저항을 사용해야 한다.
하지만, 높은 전력의 저항의 경우 다양한 저항값이 존재하지 않으므로 전류제어에 어려움이 있으며, 저항 사이즈가 크므로 PCB가 매우 커질 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, IRCU로부터 출력되는 데이터 신호를 적외선 통신에 적합한 데이터 신호로 변환하는 변환부인 RS-422 칩의 경우, IRCU의 고장 등으로 인하여 입력단이 하이 임피던스가 되면, RS-422 칩은 로직 ‘하이’를 출력하게 되는데, 이는 안테나를 구성하는 LED를 지속적으로 턴-온 시키므로, LED의 수명이 단축되고, 이에 대한 유지보수 시간이 적절하게 이루어지지 않는 경우 손상될 수도 있다.
또한, 원격 전류제어가 불가능하여 차로 환경에 맞는 출력제어가 어려웠다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창출된 본 발명은 적외선통신용 LED를 구동하는 안테나 구동 트랜지스터의 출력을 원격 제어할 수 있으며, 설계가 쉽고 설계 비용이 저렴한 ETCS의 IR 송신 시스템 및 이의 동작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적외선 통신하는 안테나; 턴 온 되어 상기 안테나를 구동시키는 안테나 구동 스위칭부; 데이터 신호 및 원격제어신호를 송출하는 적외선통신유닛; 상기 데이터 신호를 입력받아 적외선 통신에 적합하도록 변환하여 변환 데이터 신호를 출력하는 변환부; 상기 적외선통신유닛에 의해 원격 제어되며, 제어 신호를 출력하는 버퍼 전원전압 제어부; 및 상기 변환 데이터 신호 및 상기 제어 신호를 입력받고, 이에 상응하는 출력 신호를 상기 안테나 구동 스위칭부로 출력하여, 상기 안테나 구동 스위칭부의 동작을 제어하는 버퍼를 포함하는 ETCS의 IR 송신 시스템을 제공한다.
이때, 상기 안테나는 상기 안테나 구동 스위칭와 연결되며, 적외선을 출력하는 직렬 연결된 다수의 LED로 구성될 수 있다.
한편, 상기 버퍼 전원전압 제어부는 상기 제어 신호를 출력하여, 상기 버퍼로부터 출력되는 상기 출력 신호의 전압 폭을 조절한다.
또한, 상기 버퍼 전원전압 제어부는 상기 버퍼의 전원입력단과 연결되고, 상기 제어 신호는 상기 버퍼의 전원입력단에 입력되는 전원전압인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 버퍼 전원전압 제어부는, 상기 버퍼와 연결되며, 전원전압을 출력하는 버퍼 전원전압 출력부; 상기 버퍼 전원전압 출력부와 연결되어, 상기 전원전압을 조절하는 버퍼 전원전압 가변부; 및 상기 버퍼 전원전압 가변부와 연결되는 장거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.
한편, 상기 버퍼 전원전압 출력부는 상기 버퍼의 전원입력단과 직렬로 연결되며, 출력되는 전원전압을 결정하는 제 1 및 제 2 전원 설정 저항을 포함한다.
또한, 상기 버퍼 전원전압 가변부는 상기 제 1 전원 설정 저항 또는 상기 제 2 전원 설정 저항과 병렬로 연결되는 가변저항을 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템은 구동 전류 제한부 및 보상용 캐패시터로 이루어지며, 상기 안테나 구동 스위칭부와 상기 버퍼 사이에 연결되는 안테나 구동 설정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 구동 전류 제한부는 전류 제한용 스위칭부, 제 1 및 제 2 전류 제한용 저항으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 안테나 구동 스위칭부는 전계효과트랜지스터이고, 상기 전류 제한용 스위칭부는 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전류 제한용 스위칭부는 게이트 단자가 상기 안테나 구동 스위칭부의 드레인 단자와 연결되고, 소스 단자가 상기 버퍼 및 상기 안테나 구동 스위칭부의 게이트 단자와 연결되고, 드레인 단자가 접지 연결된다.
또한, 상기 제 1 전류 제한용 저항은 제 1 단이 상기 버퍼와 연결되며, 제 2 단이 상기 안테나 구동 스위칭부의 게이트 단자 및 상기 전류 제한용 스위칭부의 소스 단자와 연결된다.
또한, 상기 제 2 전류 제한용 저항은 제 1 단이 상기 전류 제한용 스위칭부의 드레인 단자와 연결되고, 제 2 단이 상기 안테나 구동 스위칭부의 드레인 단자 및 상기 전류 제한용 스위칭부의 게이트 단자와 연결된다.
이때, 상기 보상용 캐패시터는 상기 제 1 전류 제한용 저항과 병렬로 연결된다.
한편, 본 발명에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템은 상기 변환부 및 상기 적외선통신유닛 사이에 연결되며, 상기 변환부의 입력단이 하이 임피던스가 되더라도 상기 변환부의 출력이 로직 ‘로우’가 되도록 하는 보호회로부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 보호회로부는 상기 변환부의 입력 양단을 통해 입력되는 전압이 상기 변환부가 로직 ‘로우’를 출력하도록 설정된 입력 전압이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호회로부는 보호 설정 전압을 출력하는 보호 설정 전압원에 직렬로 연결되는 제 1, 제 2 및 제 3 보호 저항으로 구성되고, 상기 제 1 보호 저항과 상기 제 2 보호 저항 사이의 전압이 상기 변환부의 음 입력단으로 인가되고, 상기 제 2 보호 저항과 상기 제 3 보호 저항 사이의 전압이 상기 변환부의 양 입력단으로 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 버퍼의 출력을 제어하는 버퍼 전원전압 제어부를 원격 조정할 수 있으므로, 최종적으로 안테나의 출력을 원격 제어할 수 있다.
또한, 안테나 구동 트랜지스터의 전단에 안테나 구동 설정부를 구비하여, 안테나 구동 트랜지스터가 안정적으로 동작할 수 있게 되므로, 동작 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 변환부의 전단에 보호회로부를 구비하여, 적외선통신유닛의 고장 등의 이유로 변환부의 입력단이 하이 임피던스가 되더라도 변환부의 출력으로 로직 ‘로우’가 출력되도록 함으로써 안테나를 구성하는 LED가 지속적으로 턴-온되는 것을 방지할 수 있으므로, LED의 수명을 연장할 수 있어 사용 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템의 안테나의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템의 버퍼 전원전압 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템의 안테나 구동 설정부의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템의 안테나의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템의 버퍼 전원전압 제어부의 구성을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템의 안테나 구동 설정부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템은 안테나(100), 안테나 구동 스위칭부(200), 버퍼(300), 변환부(400), 버퍼 전원전압 제어부(500) 및 적외선통신유닛(IRCU: Infra-Rays Control Unit, 600)을 포함한다.
이에 더하여, 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템은 안테나 구동 설정부(700) 및 보호회로부(800)를 더 포함한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템은 적외선통신유닛(600)으로부터 출력되어, 변환부(400)를 거쳐 전송되는 데이터 신호 및 버퍼 전원전압 제어부(500)로부터 출력되는 제어 신호를 버퍼(300)가 인가받아, 이에 상응하는 출력 신호를 안테나 구동 스위칭부(200)로 출력하고, 안테나 구동 스위칭부(200)는 출력 신호에 상응하여 턴 온 됨으로써, 안테나(100)를 구동시켜 적외선 통신을 하게 된다.
상술하면, 상기 안테나(100)는 상기 안테나 구동 스위칭부(200)와 연결되어, 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 제어에 따라 구동되어 적외선을 출력하며, 출력되는 적외선의 세기는 상기 안테나 구동 스위칭부(200)에 의해 제어된다.
상기 안테나(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 적외선을 출력하는 직렬 연결된 다수의 LED(110)로 이루어진다.
이때, 출력되는 적외선의 세기는 적외선통신유닛(600)으로부터 출력되는 데이터 신호와 상응하게 되며, 따라서, 안테나(100)를 통해 데이터가 전송되는 적외선 통신이 이루어진다.
상기 안테나 구동 스위칭부(200)는 상기 안테나(100) 및 상기 버퍼(300)와 연결되어, 상기 버퍼(300)로부터 출력되는 출력 신호에 상응하여, 상기 안테나(100)의 출력을 제어하며, 전계효과트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)일 수 있다.
이때, 상기 안테나(100) 및 상기 버퍼(300)는 각각 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 소스 단자(S1) 및 게이트 단자(G1)에 각각 연결되므로, 상기 출력 신호는 상기 안테나 구동 트랜지스터(200)의 게이트 단자(G1)로 입력된다.
따라서, 상기 안테나 구동 스위칭부(200)는 게이트 단자(G1)로 입력되는 출력 신호에 상응하여 온 되어, 출력 신호에 상응하는 전류가 소스 단자(S1)로부터 드레인 단자(D1)로 흐르게 되어, 상기 안테나(100)를 제어하며, 상기 안테나(100)는 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 턴 온에 의해 흐르는 전류에 상응하는 세기를 가지는 적외선을 출력하게 된다.
상기 버퍼(300)는 상기 안테나 구동 스위칭부(200), 상기 변환부(400) 및 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)와 연결되어, 상기 변환부(400)로부터 출력되는 변환 데이터 신호 및 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)로부터 출력되는 제어 신호를 입력받아, 이에 상응하는 출력 신호를 상기 안테나 구동 스위칭부(200)로 출력한다.
이때, 상기 변환 데이터 신호는 데이터 신호가 상기 변환부(400)에 의해 변환된 신호로서 데이터 신호에 포함된 디지털 정보를 포함하고 있다.
또한, 상기 출력 신호는 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 게이트 단자(G1)로 입력되므로, 상기 출력 신호를 제어하면, 상기 안테나 구동 스위칭부(200)가 턴 온되어 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
따라서, 상기 버퍼(300)는 출력 신호를 상기 안테나 구동 스위칭부(200)로 출력함으로써, 디지털 정보를 전송하는 한편, 안테나 구동 스위칭부(200)가 턴 온되어 흐르는 전류를 제어하여, 안테나의 출력을 제어하게 된다.
상기 변환부(400)는 상기 버퍼(300) 및 상기 적외선통신유닛(600)과 연결되어, 상기 적외선통신유닛(600)으로부터 출력되는 데이터 신호를 적외선 통신에 적합한 데이터 신호로 변환하여, 변환 데이터 신호를 출력하며, 변환 데이터 신호는 상기 버퍼(300)로 인가된다.
예를 들어, 상기 변환부(400)는 상기 적외선통신유닛(600)으로부터 전송되는 RS-422 신호를 TTL(Transistor transistor logic) 신호로 변환시킨다.
상기 버퍼 전원전압 제어부(500)는 상기 버퍼(300)와 상기 적외선통신유닛(600)과 연결되며, 상기 버퍼(300)에 제어 신호를 출력하여, 상기 버퍼(300)로부터 출력되는 출력 신호의 전압 폭을 조절한다.
이때, 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)는 상기 적외선통신유닛(600)과 원격 연결되어, 상기 적외선통신유닛(600)에 의해 원격 제어될 수 있다.
한편, 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)는 상기 버퍼(300)의 전원입력단(Vin)과 연결되어, 상기 버퍼(300)의 전원입력단(Vin)으로 인가되는 전원전압을 조절함으로써, 상기 버퍼(300)를 제어한다.
즉, 상기 버퍼(300)의 전원입력단(Vin)으로 인가되는 전원전압을 조절하여, 상기 버퍼(300)로부터 출력되는 출력 신호의 전압 폭을 조절하게 되고, 이때, 제어 신호는 서로 다른 레벨을 갖으며, 상기 버퍼(300)에 인가되는 전원전압이 된다.
이때, 상기 버퍼(300)로부터 출력되는 출력 신호의 전압은 전원입력단(Vin)으로 인가되는 전원전압과 동일하며, 전압 폭만 바뀌게 된다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)는 상기 버퍼(300)와 연결되어, 상기 버퍼(300)에 전원전압을 출력하는 버퍼 전원전압 출력부(510), 상기 버퍼 전원전압 출력부(510)와 연결되어, 상기 버퍼 전원전압 출력부(510)로부터 출력되는 전원전압을 조절하는 버퍼 전원전압 가변부(520)를 포함하며, 상기 버퍼 전원전압 가변부(520)는 상기 적외선통신유닛(600)과 원격 연결되어, 상기 적외선통신유닛(600)에 의해 원격 제어될 수 있다.
이때, 상기 버퍼 전원전압 출력부(510)는 상기 버퍼(300)의 전원입력단(Vin)과 직렬로 연결되는 제 1 및 제 2 전원 설정 저항(RS1, RS2)을 포함하고, 상기 버퍼 전원전압 출력부(510)로부터 출력되는 전원전압은 상기 제 1 및 제 2 전원 설정 저항(RS1, RS2)에 따라 제어된다.
한편, 상기 버퍼 전원전압 가변부(520)는 상기 제 1 전원 설정 저항(RS1) 또는 상기 제 2 전원 설정 저항(RS2)에 병렬로 연결되는 가변저항(VR)을 포함한다.
따라서, 상기 가변저항(VR)을 변경하여, 상기 제 1 및 제 2 전원 설정 저항(RS1, RS2)의 양단에 걸리는 전압을 변경함으로써, 상기 버퍼 전원전압 출력부(510)로부터 출력되는 전원전압을 제어하게 된다.
또한, 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)는 상기 적외선통신유닛(600)과의 장거리 통신이 가능하도록, 상기 버퍼 전원 가변부(520)와 연결되는 장거리 통신 모듈(530)을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)는 상기 적외선통신유닛(600)의 원격 제어되어, 제어 신호인 상기 버퍼(300)의 전원전압을 상기 버퍼(300)로 출력함으로써, 상기 버퍼(300)로부터 출력되는 출력 신호를 제어한다.
따라서, 상기 버퍼(300)의 출력 신호는 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 게이트 단자(G1)로 인가되므로, 상기 버퍼(300)의 출력 신호의 전압 폭 조절을 통해 상기 안테나 구동 스위칭부(200)가 턴 온 되어 흐르는 전류를 제어할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)는 원격 제어가 가능하므로, 상기 버퍼(300)의 전원입력단(Vin)으로 인가되는 전원전압을 원격 제어할 수 있다.
상기 적외선통신유닛(600)은 상기 변환부(400) 및 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)와 연결되어, 상기 변환부(400)로 데이터 신호를 송출하는 한편, 상기 버퍼 전원전압 제어부(500)를 원격 제어하기 위한 원격제어신호를 송출한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 안테나 구동 설정부(700)는 상기 안테나 구동 스위칭부(200)와 상기 버퍼(300) 사이에 연결되어, 상기 안테나 구동 스위칭부(200)가 안정적으로 동작할 수 있도록 구비되는 것으로, 구동 전류 제한부(710) 및 보상용 캐패시터(720)로 이루어질 수 있다.
안테나 구동 스위칭부(200)를 통해 흐르는 전류는 상기 버퍼(300)에 의해 조절이 가능하지만, 버퍼(300)의 출력 신호만으로 제어가 어려운 경우도 발생하게 되는데, 상기 구동 전류 제한부(710)는 버퍼(300)만으로 안테나 구동 스위칭부(200)의 전류 제어가 힘든 경우를 감안하여 1차적으로 상기 안테나 구동 스위칭부(200)에 흐르는 전류가 일정 이상 흐르지 못하도록 고정시키기 위해 구비된다.
한편, 전류 제한으로 인하여 상기 버퍼(300)로부터 출력되는 출력 신호에 왜곡이 발생할 수 있으며, 상기 보상용 캐패시터(720)는 출력 신호의 왜곡을 보상하기 위하여 구비된다.
이때, 상기 구동 전류 제한부(710)는 제 1 및 제 2 전류 제한용 저항(RL1, RL2) 및 전류 제한용 스위칭부(CL-SW)로 이루어질 수 있다.
상기 전류 제한용 스위칭부(CL-SW)는 컬렉터(Collector) 단자가 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 드레인 단자(D1)와 연결되고, 컬렉터(Collector) 단자가 상기 버퍼(300) 및 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 게이트 단자(G1)와 연결되고, 에미터(Emitter)단자가 접지 연결된다.
상기 제 1 전류 제한용 저항(RL1)의 제 1 단은 상기 버퍼(300)와 연결되며, 제 2 단은 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 게이트 단자(G1) 및 상기 전류 제한용 스위칭부(CL-SW)의 컬렉터(Collector) 단자와 연결된다.
상기 제 2 전류 제한용 저항(RL2)의 제 1 단은 상기 전류 제한용 스위칭부(CL-SW)의 에미터 단자와 연결되고, 제 2 단은 상기 안테나 구동 스위칭부(200)의 드레인 단자(D1) 및 상기 전류 제한용 스위칭부(CL-SW)의 베이스 단자와 연결된다.
한편, 상기 보상용 캐패시터(720)는 상기 제 1 전류 제한용 저항(RL1)과 병렬 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 보호회로부(800)는 상기 변환부(400) 및 상기 적외선통신유닛(600) 사이에 연결되어, 상기 적외선통신유닛(600)의 고장 등의 이유로 상기 변환부(400)의 입력단이 하이 임피던스(High Impedance)가 되더라도 상기 변환부(400)의 출력으로 로직(Logic) ‘로우(Low)’를 출력하도록 하기 위한 장치이다.
즉, 상기 변환부(400)의 입력단이 하이 임피던스(High Impedance)가 되면, 변환부(400)의 출력으로 로직(Logic) ‘하이(High)’가 출력되어, 안테나를 구성하는 LED가 지속적으로 턴-온 되므로, LED의 수명이 단축되고, 이에 대한 유지보수 시간이 적절하게 이루어지지 않는 경우 손상될 수도 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 보호회로부(800)가 구비되면, 이러한 문제점을 해결할 수 있게 된다.
이때, 상기 보호회로부(800)는 상기 변환부(400)의 입력 양단(RXP, RXN)을 통해 입력되는 전압이 상기 변환부(400)가 로직(Logic) ‘로우(Low)’를 출력하도록 설정된 입력 전압이 되도록 구성된다.
예를 들어, 상기 변환부(400)가 통상적으로 사용되는 RS-422 칩인 경우, RS-422 칩으로 ＋200mV 이상의 신호가 입력되면 출력으로 로직(Logic) ‘하이(High)’를 출력하며, -200mV 이하의 신호가 입력되면 출력으로 로직(Logic) ‘로우(Low)’를 출력한다.
따라서, 상기와 같은 입출력 특성을 가지는 RS-422 칩의 전단에 위치하는 보호회로부의 경우 RS-422 칩의 입력 양단을 통해 입력되는 전압이 -200mV 이하가 되도록 구성된다.
한편, 상기 보호회로부(800)는 보호 설정 전압(Vcc)을 출력하는 보호 설정 전압원에 직렬로 연결되는 제 1, 제 2 및 제 3 보호 저항(RP1, RP2, RP3)으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 제 1 보호 저항(RP1)과 상기 제 2 보호 저항(RP2) 사이의 전압이 상기 변환부(400)의 음 입력단(RXN)으로 인가되고, 상기 제 2 보호 저항(RP2)과 상기 제 3 보호 저항(RP3) 사이의 전압이 상기 변환부(400)의 양 입력단(RXP)으로 입가된다.
상기 보호회로부(800)가 이와 같이 구성된 경우, 상기 보호회로부(800)는 다음과 같은 설계 공식에 의해서 설계된다.
[설계 공식]
Vrpx - Vrpx = -RP2 × (Vcc / (RP1+RP2+RP3))
상기 설계 공식을 적용한 일 예를 들면, Vcc=3.3V, RP1=RP3=700Ω, RP2=100Ω인 경우,
Vrpx - Vrpx = -RP2 × (Vcc / (RP1+RP2+RP3))
= -100 × (3.3 / (700 + 100 +700))
= -220mV
와 같이, 상기 변환부(400)의 입력 양단을 통해 입력되는 전압이 -200mV가 된다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템을 적외선통신에 적용하면, 버퍼의 출력을 제어하는 버퍼 전원전압 제어부를 원격 조정할 수 있으므로, 최종적으로 원격으로 안테나의 출력 제어가 가능하다.
또한, 안테나 구동 스위칭부의 전단에 안테나 구동 설정부를 구비하여, 안테나 구동 스위칭부가 안정적으로 동작할 수 있게 되므로, 동작 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 변환부의 전단에 보호회로부를 구비하여, 적외선통신유닛의 고장 등의 이유로 변환부의 입력단이 하이 임피던스가 되더라도 변환부의 출력으로 로직 ‘로우’가 출력되도록 함으로써 안테나를 구성하는 LED가 지속적으로 턴-온되는 것을 방지할 수 있으므로, LED의 수명을 연장할 수 있어 사용 효율을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 ETCS의 IR 송신 시스템을 한정된 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 안테나 110 : LED
200 : 안테나 구동 스위칭부 300 : 버퍼
400 : 변환부 500 : 버퍼 전원전압 제어부
510 : 버퍼 전원전압 출력부 520 : 버퍼 전원전압 가변부
530 : 장거리 통신 모듈 600 : 적외선통신유닛
700 : 안테나 구동 설정부 710 : 구동 전류 제한부
720 : 보상용 캐패시터 800 : 보호회로부

Claims (17)

  1. 적외선 통신하는 안테나;
    턴 온 되어 상기 안테나를 구동시키는 안테나 구동 스위칭부;
    데이터 신호 및 원격제어신호를 송출하는 적외선통신유닛;
    상기 데이터 신호를 입력받아 적외선 통신에 적합하도록 변환하여 변환 데이터 신호를 출력하는 변환부;
    상기 적외선통신유닛에 의해 원격 제어되며, 제어 신호를 출력하는 버퍼 전원전압 제어부; 및
    상기 변환 데이터 신호 및 상기 제어 신호를 입력받고, 이에 상응하는 출력 신호를 상기 안테나 구동 스위칭부로 출력하여, 상기 안테나 구동 스위칭부의 동작을 제어하는 버퍼를 포함하는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 안테나 구동 스위치와 연결되며, 적외선을 출력하는 직렬 연결된 다수의 LED로 구성되는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼 전원전압 제어부는 상기 제어 신호를 출력하여, 상기 버퍼로부터 출력되는 상기 출력 신호의 전압 폭을 조절하여 안테나 구동 스위칭부의 전류를 조절하는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼 전원전압 제어부는 상기 버퍼의 전원입력단과 연결되고, 상기 제어 신호는 상기 버퍼의 전원입력단에 입력되는 전원전압인 ETCS의 IR 송신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼 전원전압 제어부는,
    상기 버퍼와 연결되며, 전원전압을 출력하는 버퍼 전원전압 출력부;
    상기 버퍼 전원전압 출력부와 연결되어, 상기 전원전압을 조절하는 버퍼 전원전압 가변부; 및
    상기 버퍼 전원전압 가변부와 연결되는 장거리 통신 모듈을 포함하는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 버퍼 전원전압 출력부는 상기 버퍼의 전원입력단과 직렬로 연결되며, 출력되는 전원전압을 결정하는 제 1 및 제 2 전원 설정 저항을 포함하는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 버퍼 전원전압 가변부는 상기 제 1 전원 설정 저항 또는 상기 제 2 전원 설정 저항과 병렬로 연결되는 가변저항을 포함하는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    구동 전류 제한부 및 보상용 캐패시터로 이루어지며, 상기 안테나 구동 스위칭부와 상기 버퍼 사이에 연결되는 안테나 구동 설정부를 더 포함하는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 전류 제한부는 전류 제한용 스위칭부, 제 1 및 제 2 전류 제한용 저항으로 이루어지는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 안테나 구동 스위칭부는 전계효과트랜지스터이고, 상기 전류 제한용 스위칭부는 트랜지스터인 ETCS의 IR 송신 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전류 제한용 스위칭부는 게이트 단자가 상기 안테나 구동 스위칭부의 드레인 단자와 연결되고, 소스 단자가 상기 버퍼 및 상기 안테나 구동 스위칭부의 게이트 단자와 연결되고, 드레인 단자가 접지 연결되는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 제한용 저항은 제 1 단이 상기 버퍼와 연결되며, 제 2 단이 상기 안테나 구동 스위칭부의 게이트 단자 및 상기 전류 제한용 스위칭부의 소스 단자와 연결되는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 전류 제한용 저항은 제 1 단이 상기 전류 제한용 스위칭부의 드레인 단자와 연결되고, 제 2 단이 상기 안테나 구동 스위칭부의 드레인 단자 및 상기 전류 제한용 스위칭부의 게이트 단자와 연결되는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 보상용 캐패시터는 상기 제 1 전류 제한용 저항과 병렬로 연결되는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환부 및 상기 적외선통신유닛 사이에 연결되며, 상기 변환부의 입력단이 하이 임피던스가 되더라도 상기 변환부의 출력이 로직 ‘로우’가 되도록 하는 보호회로부를 더 포함하는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 보호회로부는 상기 변환부의 입력 양단을 통해 입력되는 전압이 상기 변환부가 로직 ‘로우’를 출력하도록 설정된 입력 전압이 되도록 하는 ETCS의 IR 송신 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 보호회로부는 보호 설정 전압을 출력하는 보호 설정 전압원에 직렬로 연결되는 제 1, 제 2 및 제 3 보호 저항으로 구성되고,
    상기 제 1 보호 저항과 상기 제 2 보호 저항 사이의 전압이 상기 변환부의 음 입력단으로 인가되고, 상기 제 2 보호 저항과 상기 제 3 보호 저항 사이의 전압이 상기 변환부의 양 입력단으로 인가되는 ETCS의 IR 송신 시스템.
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