KR102069596B1 - Direct Current power line communication module connection device - Google Patents

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최창준
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타이니파워주식회사
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Abstract

The present invention relates to an electrical connection and communication method. Direct current load block modules in which fixtures such as an LED, a sensor, a motor, a gear, and the like are built in are electrically connected, and each module has a function of interacting with the outside of its own such as LED light emission, motor driving, actuator operation, heat generation, and the like. The module blocks are mechanically and electrically combined as a form having a flat or solid structure of various shapes, and power sharing and communication between each module combined as a block can be easily made. A physical structure can be made so that a short is not generated in a circuit manner even when the modules are turned over or out of direction.

Description

직류전력선통신 모듈 연결 장치 { Direct Current power line communication module connection device}DC power line communication module connection device

본 발명은 LED를 포함한 다수의 전기 전자 회로 또는 모터, 기어 등을 포함하는 기구물이 외부에서 연결되거나 이들을 내장하는 블록 모듈들을 연결하여 복합체로서 각 블록 모듈들을 제어하는 방법에 대한 것이다. 평면 또는 입체구조의 다양한 모양을 가진 블록 모듈들을 전기적으로 연결하고, 각 모듈 간 전원을 공유하고 모듈 간 통신이 간단하고 쉽게 이루어질 수 있도록 하며 블록 모듈을 뒤집거나 방향이 틀어져서 기구적으로 결합할 때도 전기 회로가 단락(Short)이 되지 않는 형상 구조를 가지면서 전기 동력으로 외부 기능을 수행하는 단위 블록들의 전기적인 연결과 모듈 사이의 통신에 관한 것이다. The present invention relates to a method of controlling each block module as a composite by connecting block modules including a plurality of electric and electronic circuits including an LED or a device including a motor, a gear, and the like, connected to or embedded therein. Electrically connecting block modules of various shapes in flat or three-dimensional structure, sharing power between each module, making communication between modules simple and easy, and even when mechanically combining block modules with their inverted or oriented directions The present invention relates to the communication between modules and the electrical connection of unit blocks that perform external functions with electric power while having a shape structure in which an electric circuit is not short.

기존 전기 전자 회로의 경우 용도에 따라 PCB와 같이 부품들을 전기적으로 연결하는 넓은 판재 형태의 기판을 특별히 제작하고 여기에 관련 회로 소자들을 장착하고 납과 같이 용융점이 낮은 금속을 이용하여 전기적으로 연결하는 방법을 사용하여 대량생산이 가능한 제품을 만들었다. 그러나 수량이 많지 않은 용도의 회로를 구현하기에는 시간이 많이 소요되는 단점이 있고 특히 실험을 위하여 임시로 필요한 경우나 학습을 위하여 회로를 만들 때 전용의 PCB를 만들지 않고 범용으로 사용되는 PCB를 사용하고 납땜 작업을 하거나 Bread Board를 이용하여 전기 전자 부품 간 회로를 만드는 방법도 사용하지만 불편하고 안정적이지 않은 문제가 있다.In the case of existing electric and electronic circuits, a specially manufactured board in the form of a wide plate that electrically connects components, such as a PCB, according to the purpose, is equipped with related circuit elements, and is electrically connected using a low melting point metal such as lead. Using to make a mass production product. However, there is a disadvantage in that it takes a long time to implement a circuit for a small amount of use. Especially, when a circuit is temporarily needed for experiment or learning, a general purpose PCB is used instead of a dedicated PCB. There is also a method of working or creating a circuit between electrical and electronic components using a bread board, but there is an uncomfortable and unstable problem.

최근 아두이노 플랫폼에서 볼 수 있듯이 CPU를 내장한 MCU Board와 주변 I/O Board들이 전기 Cable로 연결하여 학습용으로 또는 산업용으로 사용되고 있다.블록화된 산업용 제어 보드 또는 LED 표시 모듈, 학습용 코딩 로봇 블록과 같이 모든 기능을 포함된 전기적 회로가 전용의 PCB에 구현되게 설계 제작하는 과정을 거치지 않고 미리 만들어진 다수의 기능 회로 모듈을 연결하여 복합체로서 제작할 수 있다. 현재 교육용 코딩 블록의 형태로서 각 블록을 연결하여 전원과 통신, 센서 기능을 수행하는 모듈화된 블록으로 간단하게 프로그래밍을 배우는 코딩 블록 제품으로 스마트 토이가 출시되고 있다. 아울러 코딩 로봇 등과 같이 레고 같이 고전적인 블록의 개념을 도입하여 전기를 사용하는 모듈들을 쉽게 체결하여 입체적인 모양을 만들고 각 모듈의 기능을 구현하는 학습 용도로 사용하는 시장도 크고 있다. 이처럼 용도에 따라서 필요한 다양한 회로 요소들을 일정 크기와 모양의 모듈에 내장하고 필요에 따라서 전원을 공유하며 모듈 간 통신이 되도록 쉽게 연결을 하는 구조를 만들 때 산업적인 용도 또는 학습용 로봇제작 등 교육적인 용도로 활용될 수 있다.As seen on the Arduino platform, MCU boards with built-in CPUs and peripheral I / O boards are used for learning or industrial purposes by connecting them with electrical cables, such as blocked industrial control boards, LED display modules, and learning coding robot blocks. It can be manufactured as a composite by connecting a number of pre-made functional circuit modules without going through the design and manufacturing process so that the all-inclusive electrical circuit is implemented on a dedicated PCB. Currently, Smart Toy is being released as a coding block product that simply learns programming as a modular block that connects each block as a form of educational coding block and performs power, communication, and sensor functions. In addition, there is a large market that uses the concept of classic blocks such as Lego, such as coding robots, to easily connect electric modules to create a three-dimensional shape and implement the functions of each module. In this way, various circuit elements necessary for the purpose are embedded in a module of a certain size and shape, power is shared as needed, and an easy connection for communication between modules is used for educational purposes such as industrial use or educational robot production. Can be utilized.

각 모듈은 전원을 공유하고 모듈 간 통신을 원활하게 하려고 컨넥터 또는 접점을 통해 이웃 모듈과 전기적인 연결하는 것이 필수다. 모듈 간에 다수 접점의 회로 연결을 기존 방식으로 하는 것은 비용과 신뢰성 저하 문제가 있으므로 각 모듈 간 전원 공유와 모듈 간 통신이 작은 수의 접점 또는 연결 통로로 가능하도록 통신의 방법은 교번(alternating) 극성(polarity) 직류 전력선 통신 개념을 도입하여 연결 접점 수를 최소화하고 기존 단일 컨넥터를 뛰어넘어 모듈의 형상에 따라 전기적인 연결이 쉽도록 모듈 간 연결 수단 및 방법을 제시하여 모듈을 뒤집거나 다양한 방향으로 인접 모듈과 체결하여도 다른 전원/신호선과 단락이 되지 않는 특별한 구성을 구현하려고 한다. Each module needs to be electrically connected to neighboring modules via connectors or contacts to share power and facilitate communication between modules. The conventional way of connecting circuits of multiple contacts between modules presents a cost and reliability deterioration problem. Therefore, the method of communication uses alternating polarity () to enable power sharing and communication between modules with a small number of contacts or connection paths. polarity) Introducing the concept of DC power line communication, minimizing the number of contact points and presenting the means and method of connection between modules so that the electrical connection is easy depending on the shape of the module beyond the existing single connector. It is intended to implement a special configuration that does not short-circuit with other power / signal lines even if

아울러 각 모듈 간 통신 연결은 Star Topology가 아닌 Ring 또는 Bus Topology로 연결하는 것이 선로나 접점의 수를 줄이는 최상의 방법이므로 단순 전원과 통신의 확장 용도가 아닌 고유 기능을 가지는 모듈의 경우는 모듈마다 개별 전용 로직 회로 또는 Microcontroller 를 적용하고 모듈의 고유 ID를 입력하는 스위치 등의 입력 수단과 고유 ID를 저장하는 EEPROM 등의 비휘발성 메모리(NVRAM)를 가지며 ID로서 구별하에 모듈을 제어하는 경우 같은 용도의 모듈이더라도 구분되어 별도 동작이 가능하다.In addition, the communication connection between each module is the best way to reduce the number of lines or contacts because it is the best way to reduce the number of lines or contacts, rather than Star Topology. If you apply logic circuit or microcontroller and have input means such as switch to input unique ID of module, and nonvolatile memory (NVRAM) such as EEPROM to store unique ID, and control module by ID, Separate operation is possible.

KR 10-1745779 B1KR 10-1745779 B1

(없음)(none)

레고나 블록과 같이 여러 개의 규격화된 모듈을 서로 복잡하게 연결하여 복잡한 형태의 기구물을 만드는 놀이 기구나 장난감에서 더욱 진화하여 블록 모듈에 LED 등의 전기적인 요소를 내장하여 빛을 발하거나 모터나 센서 등 다양한 구성요소를 포함하여 움직이는 장난감이나 로봇 기능을 구현하는 것들이 있다. 기존의 레고 같은 고전적인 블록의 경우 요철구조에 따라 서로 연결하거나 분리하기가 쉬워 다양한 형상을 만들 수는 있으나 전기를 사용하는 요소가 포함될 경우 필요한 모듈에 전원을 공급하기 위한 별도의 전선을 사용하는 것이 일반적이다. 이는 블록의 조립과 전선의 연결 두 가지의 과정을 거치므로 시간이 소요되고 다양한 전선의 길이가 필요하고 블록 외부로 돌출된 전선이 성가시며 불편을 초래한다. 이 경우 블록의 내부에 전선을 위치시키고 블록 간 기구적인 연결을 할 때 회로 연결이 자동으로 된다면 편리하다. 하지만 모듈 간 기구적인 연결에 맞추어 전기적인 연결도 되어야 하므로 단순하지 않으며 여러 가지 문제가 예상된다.It is further evolved from play equipment or toys that make complex shaped objects by connecting several standardized modules such as lego or block to each other. There are various components that implement the functions of moving toys or robots. In the case of classic blocks such as Lego, it is easy to connect or separate from each other according to the uneven structure, so that various shapes can be made. However, when an element using electricity is included, it is necessary to use a separate wire to supply power to the required module. It is common. This is time consuming and requires various wire lengths, and the wires protruding out of the block are cumbersome and inconvenience. In this case, it is convenient if the circuit connection is automatic when placing the wire inside the block and making the mechanical connection between the blocks. However, the electrical connection must also be made in accordance with the mechanical connection between the modules, so it is not simple and various problems are expected.

최근 블록 내부에 전기적 연결수단을 두어 블록의 기구적인 합체 과정만으로 전기적인 연결까지 가능하도록 하는 고안이 증가하고 있다. 일차원적인 체인 형태의 선형으로 연결되고 암수의 컨넥터를 이용하여 인접 블록과 결합하는 구조의 것은 나와 있으나 평면 구조로 한 블록에 다수의 블록이 결합하거나 입체적으로 결합하는 경우는 아직 구현된 것을 찾기 힘들다. 2차원 또는 3차원의 결합 형상까지 확장할 경우는 각 모듈에 획일적인 접점 및 외부 인터페이스 형상을 부여하지만, 인접 모듈 간 연결을 안정적이고 손쉽게 할 수 있고 모듈을 뒤집거나 어느 방향으로 연결하여도 전기적인 연결이 안정적이며 격자 모양으로 상하좌우 연결이 되면서도 모듈 간 연결을 하는 과정에서 전원과 통신 선로가 전기적으로 단락(Short)이 발생하지 않도록 하는 것이 중요하다. 1차원, 2차원 3차원의 형상 구조로 결합하는 블록 모듈 사이에 컨넥터나 연결되는 접점을 최소화하는 것이 중요하며 각 블록 모듈 간 전원의 공유와 안정된 통신을 위하여 개선된 전기적 연결방안이 필요하다. 각 모듈 간에 효율적인 결합은 전기적 단락을 방지하면서도 모듈이 어느 방향으로 회전하여 결합하더라도 문제가 없는 형태의 아이디어가 필요하고 결국 면 또는 변 또는 꼭짓점 위치마다 다수의 접점으로 여러 개의 인접 모듈과 결합하는 경우는 각 접점은 내부적으로 전기적인 연결이 있어야 하며 그 효율적인 방안을 마련한다. In recent years, there has been an increase in the design of enabling electrical connection only by placing the electrical connection means inside the block through the mechanical merging process of the block. Although there is a structure of connecting linear blocks in one-dimensional chain form and connecting to adjacent blocks using male and female connectors, it is difficult to find a case where a plurality of blocks are combined or three-dimensionally combined in one block in a planar structure. When extending to the combined shape of 2D or 3D, it gives uniform contact and external interface shape to each module.However, it is possible to make the connection between adjacent modules stable and easy. It is important to ensure that the connection is stable and the grid is connected up, down, left, and right, and the power and communication lines are not electrically shorted during the connection between modules. It is important to minimize connectors or connected contacts between block modules that are combined in one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional shape structures, and improved electrical connection methods are required for sharing power and stable communication between each block module. Efficient coupling between modules prevents electrical short-circuits and requires an idea in which the modules can be rotated in any direction so that they can be joined together and eventually combine with multiple adjacent modules with multiple contacts per face, side, or vertex position. Each contact must have internal electrical connections and provide an efficient solution.

PCB 판재와 같은 2차원 구조를 가지는 모듈의 경우 한 변의 크기가 일정한 다각형이나 이들을 여러 개 중첩한 다각형 모양으로 한정하고 각 변에 있는 인접 모듈과의 전기적인 연결을 위한 접점의 순서를 같은 순서끼리 내부에서 전기적으로 서로 연결이 되면 사각형 모양의 모듈은 뒤집거나 방향을 달리 여러 개의 모듈을 연결하여도 다른 접점과 단락이 되는 문제가 발생하지 않게 구성할 수 있다. 이때 접점 개념은 전기적 도체의 면일 수도 있지만 컨넥터의 암/수 구조물까지 포함하여 전기적으로 연결되는 인터페이스라는 추상화된 의미로 확장된 개념이다.In the case of a module having a two-dimensional structure, such as a PCB board, it is limited to a polygon having a constant size on one side or a polygon overlapping several times, and the order of the contacts for electrical connection with adjacent modules on each side is the same. When electrically connected to each other, the rectangular-shaped modules can be configured so as not to cause short circuits with other contacts even if they are inverted or connected in different directions. In this case, the contact concept may be the surface of the electrical conductor, but it is an extended concept in the abstract meaning of an electrically connected interface including the male and female structures of the connector.

연결되는 인접 모듈에서는 같은 위치의 접점이라도 전기 극성이 달라지는 문제가 있으므로([도 4] 참조) 극성이 고정된 전원이나 통신의 경우 전달할 수 없는 문제가 발생할 수있고 모듈 내부의 회로에 공급되는 전원이 이 접점과 연결된다면 모듈의 위치에 따라 내부 전원에 공급되는 전원의 전압이 서로 바뀌게 된다. In the adjacent module to be connected, there is a problem that the electrical polarity is different even if the contacts are located at the same position (see [Fig. 4]). When connected to this contact point, the voltage of the power supplied to the internal power is changed depending on the position of the module.

두 외부 접점에 걸리는 직류 전압이 어느 쪽이 상대적으로 더 높은가는 2가지가 가능하고 각 경우를 a 극성 또는 b 극성이라 정의할 수 있다. 동일 종류의 모듈이라도 모듈의 어떤 위치의 접점의 극성은 a이지만 인접하여 체결된 모듈의 같은 위치에서의 접점은 극성이 b가 된다. 모듈의 내부 회로는 같은 종류의 모듈은 같게 제작되는데 체결 위치에 따라 극성이 달라지는 문제를 해결하기 위해서는 내부 회로는 극성이 뒤바뀌어 연결되어도 작동에 문제가 없게 고안되어야 한다.There are two possible ways in which the DC voltage across the two external contacts is relatively higher and each case can be defined as either a polarity or b polarity. The same type of module has a polarity of a contact at any position of the module, but a polarity of a contact at the same position of the adjacently fastened module is b. The internal circuit of the module is made of the same type of module, but in order to solve the problem that the polarity varies depending on the fastening position, the internal circuit should be designed so that it does not have a problem in operation even when the polarity is reversed.

각 모듈 간 통신에 대해서 살펴본다. 모듈 중에 하나 또는 전용의 별도 Master모듈에서 Differential Driver 또는 H-Bridge 회로 또는 H-Bridge 회로가 내장된 모터 드라이버 IC와 같이 2개의 출력을 외부 전기 접점에 연결되는 구조를 가진다. 두 접점의 극성이 시간에 따라 서로 바뀌는 극성 교번(Alternating) 패턴에 데이터 또는 제어 또는 전송 신호를 맵핑하여 접점을 통해 이웃 모듈에 전달하고 이웃 모듈에서는 이를 다이오드로 정류하여 안정된 직류 전원을 복원하여 블록의 전원으로 사용할 수 있고 교번하는 극성의 패턴에 맵핑되어 전달된 데이터, 명령, 신호 또는 정보를 복원하면 단방향 통신이 가능하다. 이때 Master모듈 또는 인접한 Slave모듈에서 전원과 통신을 받는 Slave모듈들이 있이 서로 결합하고 Slave모듈은 Capacitor와 한 개 이상의 다이오드 회로 또는 Active Rectifier 또는 다이오드와 MOSFET을 결합한 Semi-Active Rectifier를 포함하고 이를 이용하여 낮은 임피던스의 대용량 전원을 안정되게 복원할 수 있다. Slave모듈은 용도에 따라 한 개의 Diode를 사용하는 반파정류회로 또는 2개의 Diode를 사용하는 배전압회로, 4개를 사용하는 Bridge Diode를 사용하는 전파정류회로 등 다양한 선택의 내부 회로를 가질 수 있다. Let's take a look at communication between each module. Two outputs are connected to external electrical contacts such as Differential Driver or H-Bridge Circuit or Motor Driver IC with H-Bridge Circuit in one of the modules or dedicated Master Module. Map the data or control or transmission signal to the polarity alternating pattern where the polarities of the two contacts change with each other over time and transfer them to the neighboring module through the contacts, and the neighboring modules rectify them with diodes to restore stable DC power. One-way communication is possible by restoring data, commands, signals or information that can be used as a power source and mapped to alternating polarity patterns. At this time, there are Slave modules that communicate with the power source from the Master module or adjacent Slave module.The Slave module includes a capacitor and one or more diode circuits or active rectifiers or semi-active rectifiers combining diodes and MOSFETs. Low impedance high capacity power supply can be restored stably. Slave module can have various selection of internal circuits such as half-wave rectifier circuit using one diode, double voltage circuit using two diodes, and full-wave rectification circuit using four bridge diodes.

모든 모듈이 병렬로 연결이 되면 선로를 간단히 할 수 있어 연결을 간소화하는 장점이 있지만 복수의 모듈이 하나의 선로에 동시에 다른 극성의 출력을 하면 회로적으로 문제가 발생하므로 이 상황은 발생하지 않도록 주의해야 한다. 여러 모듈이 접점을 통해 전기적으로 연결되고 모듈 내부에서도 전기적인 연결이 있으면 각 모듈을 결합한 복합체의 각 모듈의 접점 및 내부 회로 부는 극성 a 또는 극성 b의 전위 2가지 중 하나를 가지게 되고 개념적으로는 2가지 전위를 갖는 전선과 각각 연결된 것과 같은 것이 된다. 즉 각 모듈은 개념적으로는 두 개의 전선으로 모두 연결되어 전원과 통신선로를 공유하는 것으로 이해된다.If all modules are connected in parallel, the line can be simplified, which simplifies the connection.However, if multiple modules output different polarities on one line at the same time, circuit problems will occur. Should be. If several modules are electrically connected through contacts and there is also an electrical connection inside the modules, the contacts and internal circuitry of each module in the composite that combines each module will have one of two potentials, either polarity a or polarity b, conceptually 2 It becomes the same as each connected with the electric wire which has a branch electric potential. In other words, each module is conceptually understood to be connected by two wires to share a power supply and a communication line.

각 모듈을 결합하여도 개별적으로 모듈을 선택하여 통신하기 위하여 모듈마다 고유 ID를 부여하고 개별 모듈의 ID를 확인하거나 변경을 위하여 Push 스위치 또는 DIP 스위치 등 다양한 입력 수단을 가지거나 외부 ID 입력을 위한 PC, 휴대전화, 기타 전용 장치와 연결되는 컨넥터 등을 가지고 있고 ID 또는 기타 모듈 정보를 표시하기 위해 LED 또는 기타 시각적 표시장치가 모듈에 내장되는 것이 바람직하다. ID를 저장하기 위해 전원이 꺼져도 정보가 저장되는 비휘발성 메모리(NVRAM)를 별도 사용하거나 Microcontroller에 내장된 EEPROM 등의 비휘발성 메모리를 사용하는 것도 일반적이다. 기본적으로 모듈은 통신과 부하제어 및 센서 입력 처리 등을 위한 전용 로직 회로 또는 Microcontroller가 모듈마다 장착되는 형태를 가지며 특별한 기능 없이 단순히 모듈 간의 전기적인 연결만 담당하는 기능의 모듈은 전기 연결 외의 전기적인 기능을 수행하기 위한 다른 부품이 장착되지 않아도 무방하고 ID 또한 필요 없다. Even if you combine each module, you can assign unique ID to each module to select and communicate individually and have various input means such as push switch or dip switch to check or change the ID of each module or PC for external ID input. It is desirable to have a connector that connects to a cell phone, other dedicated device, etc., and an LED or other visual indicator is built into the module to display ID or other module information. It is also common to use nonvolatile memory (NVRAM), which stores information even when the power is turned off, or to use nonvolatile memory such as EEPROM built into the Microcontroller. Basically, the module has a form in which a dedicated logic circuit for communication, load control, and sensor input processing, or a microcontroller is mounted for each module, and a module whose function is only responsible for the electrical connection between modules without any special function is an electrical function other than the electrical connection. It does not need to be equipped with other parts to perform the operation and no ID is required.

모듈 간 통신하는 방법으로서는 대한민국 등록 특허 10-1745779에 기재된 H-Bridge 회로를 이용하여 대전력을 전송하는 방법을 사용할 수도 있고 일반 차동출력회로 또는 저전력 H-Bridge 회로가 내장된 모터 제어 IC 또는 복수개의 Half Bridge IC 출력을 사용할 수 있다. 각 모듈에는 직류전기가 공급되어야 하고 Master모듈에는 외부 직류 전원과 연결 기능부 또는 자체 배터리 또는 교류를 직류로 변환하는 SMPS 등을 내장하거나 그와 연결하는 연결 기능부를 가져야 한다.As a method of communication between modules, a method of transmitting a large power using the H-Bridge circuit described in Korean Patent Registration No. 10-1745779 may be used, and a motor control IC or a plurality of motor control ICs in which a general differential output circuit or a low power H-Bridge circuit is incorporated may be used. Half bridge IC output is available. Each module should be supplied with direct current electricity, and the master module should have an external direct current power supply and connection function or its own battery or SMPS for converting alternating current into a built-in or connected function.

Master모듈의 H-Bridge 또는 차동출력회로는 직류전압의 고저의 극성이 바뀌는 차동출력 형태로 제어 신호를 Slave모듈로 전송하고 Slave모듈은 Master모듈 또는 인접 Slave모듈로부터 접점을 경유하여 극성이 교번하는 패턴을 갖는 직류 전기를 받아들이고 이를 정류하여 통신 및 부하의 전력으로 사용하고 교번하는 패턴에 맵핑된 데이터를 복호하여 통신 및 제어에 활용한다.H-Bridge or differential output circuit of Master module transmits control signal to Slave module in the form of differential output where the polarity of DC voltage is changed. Slave module alternates polarity through contacts from Master module or adjacent Slave module. It accepts DC electricity with and rectifies it, uses it as power of communication and load, and decodes data mapped to alternating patterns to utilize for communication and control.

Slave모듈은 2종류 이상의 복수의 전기적 접점군을 갖는데 극성 a와 b로 구별되는 전위를 갖게 된다. 인접하는 모듈과 전기적으로 결합하는 4개 이상으로 복 수개의 접점인 경우 블록들을 서로 인접시켜 결합하더라도 전기적 접점을 통해 전기적 연결이 되게 하기 위해서는 블록 내부에서 같은 접점군끼리는 전기적으로 연결되어야 하고 [도 1], [도 2],[도 3], [도 4]의 실선과 점선은 그것을 보여준다. 인접 블록 모듈과 기구적으로 결합할 경우 전기적 접점에 의해 서로 도통하기 위해 접점의 위치가 일정한 기준에 따라 획일적으로 정해져서 기구적 결합으로 쉽게 전기적 결합까지 이루어지게 하여야 한다.Slave module has two or more types of electrical contact groups, and has a potential distinguished by polarities a and b. In the case of four or more contacts which are electrically coupled with adjacent modules, the same group of contacts must be electrically connected within the block in order to be electrically connected even though the blocks are adjacently coupled to each other. ], [FIG. 2], [FIG. 3], and [FIG. 4] solid line and a dotted line show it. In the case of mechanically coupling with adjacent block modules, the positions of the contacts are uniformly determined according to a certain standard in order to be connected to each other by electrical contacts, so that the electrical coupling can be easily achieved by mechanical coupling.

이들 복수 개의 접점 중에서 블록을 회전하여 임의의 다른 면의 접점에 연결하여도 동일한 전기적 연결이 되기 위해서는 각 면의 접점 사이는 일정한 규칙에 따라 전기적으로 내부적으로 연결되는 것이 타당하다. 1차원적인 체인 선형결합에서 2차원 평면 3차원 입체구조로 블록이 결합되기 위해서는 인접 블록의 접점과 결합되는 위치로 접점의 위치 및 기구적인 결합 방안이 제시되어야 한다. 아울러 각 블록을 연결하는 경우 인접한 블록이 뒤집히거나 회전하여 다른 면과 연결되는 경우에도 단락의 문제가 생기지 않을 뿐만 아니라 전달되는 신호 또는 데이터가 정상적으로 전달되는 내부의 회로 및 데이터 복호 방법을 채용한다. 자세한 것은 후술한다. In order to achieve the same electrical connection even when the block is rotated and connected to a contact of any other surface among the plurality of contacts, it is reasonable that the contacts of each face are electrically connected internally according to a predetermined rule. In order for a block to be combined from a one-dimensional chain linear coupling to a two-dimensional planar three-dimensional structure, the position of the contact and the mechanical coupling scheme should be presented as a position to be coupled with the contacts of an adjacent block. In addition, in the case of connecting each block, even if adjacent blocks are flipped or rotated and connected to other surfaces, short circuits do not occur, and internal circuits and data decoding methods for transmitting signals or data are normally employed. Details will be described later.

다양한 형태와 전기, 기계적 기능을 수행하는 블록들을 다수 결합하여 복잡한 복합체를 만들 수 있는 레고 블록 형태는 단순 모듈의 대량생산이 수월하며 이를 입체적으로 연결하여 다양한 형상을 만들고 복합적인 기능을 수행할 수 있는 장점이 있다. 일정 크기의 단위 면발열체 또는 면 조명이나 LED 표시장치를 여러 개 2차원으로 연결하여 원하는 형태와 크기를 만들 수 있으면 크기에 따른 다양한 모델을 파생할 필요가 없으므로 편리하다. The LEGO block shape, which can make complex composites by combining a large number of blocks that perform various shapes, electrical and mechanical functions, is easy to mass-produce simple modules, and can be connected three-dimensionally to create various shapes and perform complex functions. There is an advantage. If you can create a desired shape and size by connecting unit heating elements or surface lighting or LED displays of a certain size in two dimensions, it is convenient because you do not need to derive various models according to size.

최근 전기 전자기술을 접목하여 단순히 복잡한 형상을 만드는 것에서 탈피하여 움직이는 블록이 결합한 로봇과 같은 더욱 복잡한 형상과 세밀한 작동의 기능을 구현하도록 발전하고 있다. 각 블록의 종류마다 다양한 기능을 가지는 회로들이 내장되면서 이들 간 다양한 조합이 전기적인 연결되는 방법이 고안되고 있다. 이 때 외부로 전선이 불편하게 노출되는 문제를 해결하고 블록 간 결합에 사용되는 컨넥터의 비용을 줄이고 신뢰성을 높이는 효과를 얻고자 한다.Recently, it has evolved to realize the function of more complicated shape and detailed operation such as a robot combined with moving blocks, instead of simply creating a complicated shape by integrating electric and electronic technology. As circuits having various functions are built into each block type, a method of electrically connecting various combinations between them has been devised. At this time, it is to solve the problem of exposing the wire uncomfortable to the outside and to reduce the cost and increase the reliability of the connector used in the inter-block coupling.

기존 스마트 토이 제품의 경우 기능 블록을 선형 체인 형태로 연결되는 단순한 구조보다 더욱 응용 가능성을 높이고 다양한 요구에 맞출 수 있는 2차원 평면 또는 3차원 입체구조로 블록을 결합할 경우까지도 확장한다. 이때 각 블록 간 연결 시 연결해야만 하는 접점의 위치가 특정 면의 것으로 한정되지 않고 블록을 회전하여 다른 면의 접점을 선택하여 연결하더라도 전기적 연결이 단락되거나 통신 및 작동에 문제없는 블록 내부의 전기적 연결, 통신 프로토콜을 갖추어 유아, 청소년이 이를 다룰 때 각 블록의 결합에 어떤 규칙이나 지침을 강제하지 않고 자유롭게 블록 간 기구적 결합을 하여도 무방한 블록이 가능하므로 특히 토이 및 학습 시장에 경쟁력 있는 제품이 가능하다. In the case of existing smart toy products, the functional blocks are expanded even more than simple structures in which linear blocks are connected, and the blocks are combined into two-dimensional planes or three-dimensional solid structures that can meet various needs. At this time, the position of the contact that should be connected when connecting between blocks is not limited to that of a specific surface, and even if the connection of the other surface is selected by connecting the block by rotating the block, the electrical connection within the block is not shorted or there is no problem in communication and operation. Equipped with a communication protocol, blocks can be freely combined without any rules or guidelines when combining infants and adolescents without any rules or guidelines, so competitive products, especially in the toy and learning markets. Do.

산업현장에서 많이 사용되는 제어기기도 레고와 같이 필요한 모듈들을 증설할 수 있도록 확장구조를 가진 것이 있으나 현재 가이드 레일에 장착하고 좌우 방향으로만 1차원적으로 확장이 가능한 단점이 있으며 이를 상하좌우 방향 2차원적 및 3차원적으로 확장 가능한 방법으로 더욱 다양한 제품이 가능하다.Some controllers used in the industrial field also have an extension structure to expand necessary modules like LEGO, but there is a disadvantage that it is currently mounted on the guide rail and can be extended in one dimension only in the left and right directions. A wider variety of products are possible in a scalable way, both in three and three dimensions.

이처럼 여러 개의 모듈을 입체적으로 체결할 경우 체결 방법에 큰 주의를 기울이지 않더라도 우려가 되는 전선 간 단락 문제와 모듈 간 통신에 장애가 발생하지 않도록 하는 방안을 구현하고 이를 활용하여 산업현장의 제어기기, 로봇의 기능 모듈화, 웨어러블 전기기기의 모듈화, 모듈형 토이, 모듈형 코딩 학습 등 다양한 시장에서 더욱 편리하고 기능이 뛰어난 제품을 도출할 수 있다.In this way, if multiple modules are three-dimensionally fastened, a method of preventing the occurrence of short-circuit between wires and disturbances in communication between modules even without paying great attention to the fastening method will be implemented. More convenient and functional products can be derived from various markets such as functional modularization, modularization of wearable electric devices, modular toys, and modular coding learning.

[도 1] 각 변의 길이가 같으며 PCB와 같이 2차원적인 형상의 블록으로 상 하 좌 우로 서로 체결하여 확장할 수 있는 형태 또는 3차원 입체적으로 위 아래 까지 추가하여 체결하고 전기적으로 연결할 수 있는 모듈의 접점 위치 및 구조를 보여준다.(그림은 2차원의 예이다.)
각 변의 컨넥터 순서는 n번째 모듈일 경우 4변에 각각 접점 Cn, Bn, An 순서로 전기적 극성이 내부적으로 연결되어 모두 동일한 순서이다. 인접 모듈과의 연결 시 An과 인접 Cn 접점의 경우 연결되는 구조를 가진다. ([도 3] 참조) 중앙에 있는 B 접점의 경우 인접한 모듈과의 연결에서 인접 B 접점과 연결된다.
3개 접점의 경우 An과 Cn 접점은 극성이 교번하는 신호를 연결하는 전기적 용도로 활용을 하며 블록 내부는 다른 변 또는 면의 접점과 전기적으로 연결이 되어 있는데 C1, C2, C3, C4가 적색 실선으로 A1, A2, A3, A4가 파란색 점선으로 표시되어 전기적으로 서로 연결되어 있음을 보여준다. 이는 인접 모듈과 기구 체결 시 모듈이 어떤 방향에서 결합하더라도 연쇄적으로 인접 모듈에 전기 공급 및 통신에서 문제가 없게 하기 위함이다.
Bn은 모듈 내에서 같은 Bn끼리 서로 연결이 되어 통신 송신부를 가진 Master모듈로 역방향 통신 선로로 사용할 수 있다. 또는 Bn끼리는 전기적인 연결을 하지 않고 각 Bn 접점들을 다른 용도로 사용할 수 있다. 예컨대 [도 1]의 사각형 블록을 선형 체인으로 연결할 경우 B1은 Microcontroller 또는 Shift Logic 회로를 거쳐 B3로 출력하는 방식으로 [도 7]과 같이 Cascade 또는 Daisy Chain 신호 연결로 사용하는 것도 가능하다. Bn 중앙 접점은 대칭성에서 벗어나서 각 모듈 간 연결에서 다양한 용도로 활용 가능한 장점이 있다.
모듈 내에는 접점을 거쳐 전달되는 교번 극성 신호에서 전원을 추출하기 위한 Bridge Diode, Active Rectifier회로 등 정류수단이 있으며 통신 및 제어를 위한 Microcontroller 또는 전용 로직 회로에 의하여 접점 외에 별도 입력 및 출력 Port를 둘 수 있다. 이 Port를 통해 모듈 내부 또는 외부에 스위치 또는 센서를 둘 수도 있고 LED 또는 모터 등 다양한 부하를 연결할 수도 있다. 아울러 각 모듈을 식별하는 ID를 입력, 저장, 표시하는 수단을 갖출 수 있다.
[도 2] PCB와 같은 사각형 판재 형태 모듈로서 4개의 모서리가 전기 접점으로 사용되는 예를 보여준다. 상,하,좌,우 2차원 연결에 아래, 위를 추가하여 중첩시킨 3차원 입체 모양 블록도 가능하다. 각 An, Bn, Cn끼리는 내부적으로 전기적 연결이 되어 있다.
[도 3] 모듈이 입방체의 형태로 꼭짓점 위치에 접점을 두는 경우 [도 3]에서 원으로 표시된 꼭짓점끼리와 사각형으로 표시된 꼭짓점끼리 각각 내부적으로 전기적인 연결을 하면 이들 입방 모듈 블록을 2차원 또는 3차원적으로 결합하더라도 a, b 두 종류의 극성의 전기적 연결이 단락되지 않고 모든 모듈에서 구분되어 이루어지게 된다.
[ 도 4 ] [ 도 1 ]과 같은 모듈을 상하좌우 2차원적으로 확장하여 연결한 것을 도식화하였다. A와 C 접점은 인접하는 모듈끼리 이름이 서로 바뀌게 되지만 전기적으로 단락되지 않는다.
[ 도 5 ] 2장의 PCB를 겹친 형태이며 모서리마다 원통형 도전성 자석을 사용하는 모듈의 연결 예를 보였는데 인접 모듈들을 상하좌우 및 아래, 위로 3차원적으로 확장하여 연결할 때도 2종의 극성 전원 사이가 단락되지 않도록 내부적으로 연결되어야 한다.
[ 도 6 ] 모터나 모터가 포함된 R/C서보 장치가 모듈에 장착될 수 있으며 중앙의 회전축은 xy 평면과 수직인 z 축 방향으로 위치시킬 수 있다. 전선 연결에 따라 그림과 같은 접점 연결이 된다. 2차원 평면에서의 회전을 3차원 공간에서의 회전으로 변경할 수 있으며 이 경우 회전축을 달리하고 입체적인 모양을 구성하면 된다.
[ 도 7 ] 각 모듈 내부에 Microcontroller 또는 전용 로직 회로가 포함되고 모듈 간 Cascade 또는 Daisy Chain 형태의 통신을 할 때 모듈 내의 접점은 모두 전기적으로 연결되지 않고 입력 포트(Din)과 출력 포트(Dout)로 활용하여 Microcontroller 또는 내부 Shift 회로를 이용하여 Din의 신호 또는 모듈의 상태정보가 일정 시간 Shift 되어 Dout으로 출력하는 용도로 활용하는 것을 보여준다.
[도 8] 크기가 다른 2종의 5개 모듈 블록이 서로 인접하여 기구적, 전기적으로 연결된 것을 나타낸 것이다. 모듈이 여러 방향으로 회전이 되어 체결되더라도 그림의 표시로 같은 인접 모듈의 경우 다른 색의 접점으로 연결이 되는 것을 보여준다. 이처럼 인접 모듈의 경우 같은 위치의 접점에 반대 극성의 전압이 걸리므로 블록 내부에는 접점 그룹의 극성이 반대로 되어도 상관이 없도록 회로를 구성해야 한다. 그 방법은 후술한다.
[도 9] 각 모듈에 여러 개의 접점을 통하여 결국 2 전위를 갖는 Line의 전원과 제어정보가 교번하는 직류 형태로 전달되어 오면 브리지 다이오드 등 정류수단을 써 부하를 구동하기 위한 전력을 생성하고 교번 극성 신호에서 제어 신호를 추출하여 RGB LED 부하를 제어할 수 있는 회로 예를 보여준다. 흔히 사용할 수 있는 UART와 같은 주변장치를 이용하여 교번 극성 신호를 만들 때 부하를 제어하는 모듈의 경우 극성이 바뀌어도 송신 측에서 전송한 신호를 복원하기 위한 XOR Gate를 사용한 H/W의 예를 보였고 맨체스터 코드와 같이 상의 변화 패턴에 정보를 넣는 경우 이런 주변 회로는 필요가 없다.
[Fig 1] The length of each side is the same as the two-dimensional block, such as PCB, can be expanded by fastening each other up and down left and right form or three-dimensional three-dimensional addition up and down the module can be electrically connected Shows the location and structure of the contact point.
The connector order of each side is the same order because the electrical polarity is internally connected in the order of contact Cn, Bn, An on the four sides for the nth module. When connecting with adjacent module, An and adjacent Cn contact have a structure to be connected. (See [Fig. 3]) In the case of the center B contact is connected to the adjacent B contact in the connection with the adjacent module.
In case of three contact point, An and Cn contact point are used for electrical connection of alternating polarity signal, and inside block is electrically connected with contact point of other side or face, and C1, C2, C3, C4 are solid red lines. A1, A2, A3, and A4 are shown as blue dotted lines to show that they are electrically connected to each other. This is to ensure that there is no problem in the electrical supply and communication to the adjacent module in series in any direction when the module is coupled to the adjacent module and the mechanism.
Bn is connected to each other in the module and Bn can be used as a reverse communication line as a master module having a communication transmitter. Alternatively, the Bn contacts can be used for different purposes without the electrical connection between the Bn. For example, when connecting the rectangular block of [Fig. 1] in a linear chain, B1 can be used as a cascade or daisy chain signal connection as shown in [Fig. 7] by outputting to B3 through a microcontroller or shift logic circuit. The central contact point of Bn has the advantage that it can be used for various purposes in the connection between each module, out of symmetry.
In the module, there are rectification means such as bridge diode and active rectifier circuit for extracting power from alternating polarity signal transmitted through the contact point.In addition to the contacts, separate input and output ports can be provided by microcontroller or dedicated logic circuit for communication and control. have. Through this port, switches or sensors can be placed inside or outside the module and various loads such as LEDs or motors can be connected. In addition, a means for inputting, storing, and displaying an ID for identifying each module may be provided.
FIG. 2 shows an example in which four corners are used as electrical contacts as a rectangular plate-like module such as a PCB. It is also possible to add a three-dimensional solid block, which is added by adding up and down to the top, bottom, left and right two-dimensional connection. Each An, Bn, and Cn are electrically connected internally.
[Fig. 3] In the case where the module has a contact point at the vertex position in the form of a cube, the cubic module blocks are two-dimensional or three when the vertices indicated by the circles and the vertices indicated by the rectangles are electrically connected internally. Even in the dimensional coupling, the electrical connection of the two types of a and b polarities is not short-circuited and is made separately in all modules.
FIG. 4 is a diagram illustrating a module in which two modules, such as [FIG. 1], are expanded in two dimensions. The A and C contacts are renamed between adjacent modules, but are not electrically shorted.
5 is an example of connecting two PCBs overlapping each other and using a cylindrical conductive magnet at each corner. When adjacent modules are extended three-dimensionally up, down, left, and right, there is a difference between two polarity power sources. It must be connected internally so as not to short circuit.
FIG. 6 A motor or an R / C servo device including a motor may be mounted in a module, and a central rotation axis may be positioned in a z axis direction perpendicular to the xy plane. Depending on the wire connection, the contact connection as shown in the figure will be made. Rotation in the two-dimensional plane can be changed to rotation in the three-dimensional space, in this case, by changing the axis of rotation and forming a three-dimensional shape.
[Figure 7] Microcontroller or dedicated logic circuit is included in each module, and when the cascade or daisy chain type communication is performed between modules, the contacts in the module are not electrically connected to each other. It shows that the signal of Din or status information of module is shifted for a certain time and output to Dout by using microcontroller or internal shift circuit.
FIG. 8 shows that two kinds of five module blocks of different sizes are mechanically and electrically connected adjacent to each other. Even if the module is rotated in several directions and fastened, the picture shows that the same adjacent module is connected to different colored contacts. Like this, in case of adjacent module, voltage of opposite polarity is applied to the contacts at the same position, so the circuit must be configured so that the polarity of the contact group can be reversed inside the block. The method is described later.
[Fig. 9] When power and control information of a line having two potentials are transferred in alternating DC form through several contacts to each module, power for driving a load is generated using rectifying means such as a bridge diode and alternating polarity. Here is an example circuit that can control an RGB LED load by extracting a control signal from the signal. In the case of alternating polarity signals using commonly used peripherals such as UART, the module that controls the load showed an example of H / W using XOR Gate to restore the signal transmitted from the transmitter even if the polarity is changed. If you put information in the pattern of phase changes, such as code, you don't need these peripherals.

블록 모듈의 가장 간단한 형태는 외곽 케이스가 없는 PCB와 같은 판재를 예로 들 수 있다. 이 경우 PCB는 정사각형 또는 직사각형 모양이 가장 일반적이지만 변의 길이가 같은 정삼각형이나 정오각형 같은 정다각형 형태로 만들 수 있다. 물론 PCB는 블록 내부에 위치하고 외부 플라스틱 또는 금속 또는 목재 또는 이들을 조합한 재료로 만든 케이스에 전기적인 접점을 노출한 경우가 더 일반적이다.The simplest form of block module is an example of a plate, such as a PCB without an outer case. In this case, the PCB is usually a square or rectangular shape, but can be made into an equilateral triangle or an equilateral polygon such as an equilateral triangle. Of course, the PCB is located inside the block, and it is more common to expose the electrical contacts to a case made of external plastic or metal or wood or a combination of these materials.

전체 모듈들을 2가지 종류의 접점으로 전기적으로 연결하고 직류 전원을 공급하면 각 모듈의 각 부분에서 a, b 두 가지 전위가 나타나고 전력 공급 측에서 그 전위의 고저를 서로 바꾸어 스위칭하면 모듈 내 각 위치의 전위도 바뀌는 토글 변경이 가능하다. 모듈 내부에서 전기적으로 연결된 곳이라면 a, b 두 가지 중 하나의 전위를 가지는 2그룹으로 구분되며 어느 쪽이 더 높은 전압이 걸리는 가는 외부 전력 공급 측을 조작하여 토글로 바꿀 수 있다. 이처럼 토글로 바꾸는 것을 교번(Alternating)이라 하고 Master모듈에는 교번을 위한 H-Bridge 회로 또는 차동출력회로를 갖는다. 이 2 그룹의 위치들은 접점 또는 내부적 연결로 각각 모두 두 전선에 연결된 것과 같이 개념화할 수 있는 데 이를 ’정방향접점선로‘라 칭한다. ‘정방향접점선로‘는 개념적으로 2종류의 접점(컨넥터 핀 포함)간의 연결과 접점간의 연결 선로로 구성되는 셈이다. 인접 모듈 간 접점끼리 전기적인 연결을 위하여 다양한 방법이 동원될 수 있는데 금속 면의 접촉일 수도 있고 인-청동 등의 탄성 재질의 금속을 주로 사용하는 고전적인 Connector를 사용할 수도 있지만 최근 자성체를 띠는 금속의 표면에 도전성 금속이 코팅 또는 도금이 된 네오디움 자석 등을 사용하면 각 모듈을 쉽게 연결하고 분리할 수 있으며 접점의 안정성도 좋다Electrically connecting all the modules with two kinds of contacts and supplying DC power, two potentials a and b appear at each part of each module. It is possible to change the toggle to change the potential. If the module is electrically connected inside, it is divided into two groups with one of two potentials, a and b, which can be toggled by manipulating the external power supply side, which is the higher voltage. The change to toggle is called alternating, and the master module has an H-bridge circuit or a differential output circuit for alternating. These two groups of positions can be conceptualized as if they were connected to both wires, either by contact or internal connection, respectively. This is called a forward contact line. Forward contact line is conceptually composed of the connection between two types of contacts (including connector pins) and the connection line between the contacts. Various methods can be mobilized for the electrical connection between adjacent modules. It may be a contact of a metal surface or a classic connector mainly using an elastic metal such as phosphor-bronze. Using neodymium magnets coated or plated with conductive metal on the surface of the module, each module can be easily connected and disconnected, and the contact stability is also good.

블록들을 서로 연결할 때 정사각형 형태의 경우 2차원 배열에서 접점 간의 연결들로 ’정방향접점선로‘의 a와 b 두 극성의 전기 신호가 단락이 될 수 있으므로 이를 피하는 것이 필수이다. 4각형 PCB의 경우 인접된 블록으로 연결이 될 때마다 같은 위치의 접점이라도 전기적으로는 a와 b 극성이 달라지도록 모듈을 구성하면 인접 모듈과 2차원적으로 확장 장착하여도 연결되는 ’정방향접점선로‘는 단락이 되지 않는다. 이 경우 각 Slave모듈 내부의 구성 회로가 모두 동일하다면 각 인접 모듈마다 같은 위치의 접점에서 a와 b 극성이 달라지므로([도 4] 참조) 내부의 Diode 회로의 전파정류 등 정류를 거쳐 직류 전원을 만들어 사용한다. [ 도 1]의 내부에 Bridge Diode 회로가 필요한 이유이다. 전원을 많이 사용하는 외부 기능을 수행하는 블록의 경우 하나의 Diode와 Capacitor를 이용하여 반파정류 전원을 만들 수도 있고 2개의 Diode 를 사용하여 배전압 회로를 만들어 극성 a와 b의 전압차에 해당하는 전원도 생성할 수 있고 바람직하게는 Bridge Diode를 적용한 전파정류회로를 사용해서 a,b 극성이 바뀌어 접점에 연결되더라도 전원 전압이 안정되게 생성이 되는 것이 일반적인 사용법이다. Diode는 흐르는 전류에 비례하여 순방향 바이어스 Vf 에 따른 손실이 열로 발생하므로 MOSFET과 전용 회로를 이용한 Active Bridge Rectifier 또는 다이오드와 MOSFET을 결합한 Semi-Active Rectifier를 사용하는 것도 전력 효율을 개선하고 발생 열을 줄여 소형화 하는데 유리하다.When connecting the blocks together, it is essential to avoid short circuits because the electrical signals of both polarities a and b of the "forward contact line" may be short-circuited as connections between contacts in a two-dimensional array. In the case of a quadrilateral PCB, if a module is configured so that the a and b polarities are electrically different from each other even when the contacts are connected to adjacent blocks, the 'forward contact line' is connected even when two-dimensional expansion is performed with the adjacent module. 'Is not a short. In this case, if all the circuits in each slave module are the same, the polarity of a and b is different at the contacts of the same location for each adjacent module (refer to [Figure 4]). Make and use This is why a bridge diode circuit is needed inside FIG. 1. In the case of a block that performs a lot of external functions that use a lot of power, half-wave rectified power can be made by using one diode and a capacitor, or a power supply corresponding to the voltage difference between polarities a and b by making a double voltage circuit using two diodes. It is also common to use a full-wave rectification circuit to which a bridge diode is applied, so that the supply voltage is stably generated even when the a and b polarities are changed and connected to the contact point. Since diodes generate heat losses due to the forward bias Vf in proportion to the current flowing, the use of active bridge rectifiers using MOSFETs and dedicated circuits or semi-active rectifiers combining diodes and MOSFETs also improves power efficiency and reduces heat generated. It is advantageous to.

본 발명에서는 통신 수단으로 각 접점에서의 a와 b 극성이 시간에 따라 바뀌는 패턴에 통신 데이터를 맵핑하여 “정방향접점선로”를 통하여 인접 모듈로 전파하는 방식을 채택하므로 짧은 시간 극성이 바뀌는 시간 전원이 단절되는 구간이 발생기 때문에 용량은 적지만 수명이 긴 적층 세라믹 Capacitor 등의 부품을 같이 사용하여 이를 보상하는 것이 바람직하다.“정방향접점선로”를 통하면 전력전송과 통신을 동시에 하는 전력선 통신에는 유리하지만 일반적인 RF Carrier를 사용하며 복잡한 변복조를 수행하는 고전적인 교류전력선 통신은 임피던스 매칭 문제와 경제성을 고려할 때 적합지 않다.The present invention adopts a method of mapping communication data to a pattern in which a and b polarities at each contact change with time as a communication means and propagating to adjacent modules through a "forward contact line" so that a time power source having a short time polarity is changed. It is desirable to compensate for this by using parts such as multilayer ceramic capacitors with small capacity but long lifespan because of the disconnection section. Although it is advantageous for power line communication that simultaneously transmits power and communicates through “forward contact line”, Classical AC power line communication, which uses a common RF carrier and performs complex modulation and demodulation, is not suitable when considering impedance matching problems and economics.

Master모듈에서 직류 전원의 전압 극성을 교번(Alternating)하는 H-Bride 회로를 이용하거나 전력은 낮지만 차동출력회로(Differential Driver AMP) 또는 저전력 모터 드라이버 IC등을 사용하여 낮은 임피던스로 전압 극성이 교번하는 전압 패턴을 “정방향접점선로”를 통해 각 모듈에 전달할 때 교번하는 Pattern에 제어 명령 또는 데이터 기타 제어에 필요한 정보를 맵핑하여 넣으면 큰 폭 전압에 신호를 실으므로 안정된 통신이 가능하다. Master모듈은 H-Bridge 회로 또는 차동출력회로를 포함하고 직류전원장치를 갖거나 직류 Battery를 포함하거나 교류를 직류로 변환하는 SMPS를 포함하거나 또는 이들과 연결하는 연결 수단을 갖거나 외부의 직류 전원을 직접 연결하는 USB 또는 DC-Jack 등의 단자를 갖는다. 이 Master모듈은 외부에서 제어할 내용 정보를 받기 위해 별도의 유무선 통신과 인터페이스하는 장치를 가질 수 있다. USB, IR 리모컨, RS-485통신, ZigBee통신, 블루투스, 와이파이 등 그 장치는 다양하다.In the master module, the voltage polarity is alternated with low impedance by using H-Bride circuit that alternates the voltage polarity of DC power or low power but using differential driver circuit or low power motor driver IC. When transferring voltage pattern to each module through “forward contact line,” mapping necessary information to control command or data and other control into alternating pattern enables signal to be delivered in large voltage so stable communication is possible. The master module includes an H-Bridge circuit or a differential output circuit and has a direct current power supply, includes a direct current battery, includes an SMPS for converting alternating current into direct current, or has a connection means for connecting them, or an external direct current power supply. It has a USB or DC-Jack terminal for direct connection. This master module may have a device that interfaces with a separate wired or wireless communication to receive content information to be controlled externally. There are various devices such as USB, IR remote control, RS-485 communication, ZigBee communication, Bluetooth and Wi-Fi.

통신 데이터 또는 제어정보가 맵핑된 극성이 교번(alternating)하는 패턴의 직류 전력을 받아 맵핑된 제어 동작을 하는 Slave모듈들은 모두 병렬로 연결이 된 구조이므로 각 모듈의 개별 동작을 위해서 모듈마다 고유의 ID을 부여할 수 있는 입력 수단이 필요하고 Power가 단절된 이후에도 ID 값을 유지할 수 있도록 비휘발성 메모리(NVRAM)에 ID가 저장될 수 있어야 하며 극성 교번 패턴에는 통신 데이터, 제어 명령 신호 외에 ID 정보까지 포함되는 것이 바람직하다. 별도의 전용 장치로 ID는 바꿀 수도 있고 모듈 간 Cascade, Daisy Chain 연결에 따른 신호전달 순서에 의하여 ID가 결정될 수도 있다. Slave modules that perform mapped control operation by receiving DC power of alternating pattern of alternating polarity to which communication data or control information is mapped are all connected in parallel, so each module has a unique ID for individual operation. It needs an input means that can be applied, and ID should be able to be stored in nonvolatile memory (NVRAM) so that ID value can be maintained even after power is disconnected.In addition to communication data, control command signal, ID information is included in polarity alternating pattern. It is preferable. The ID can be changed to a separate dedicated device or the ID can be determined by the signal transmission order according to cascade and daisy chain connection between modules.

극성이 교번하는 직류전력선통신 방식을 채용하여 2개의 전선 연결로만 전력전송과 통신하는 것을 언급하였는데 전력선과 추가의 통신선을 분리하여 사용할 수도 있다. 그러나 통신선은 결국 교번하는 직류전압에 동기를 맞추어 데이터 또는 제어 정보를 맵핑하여 전송하고 각 Slave모듈은 자기 ID에 해당하는 데이터 또는 제어 정보를 복호하여 각 모듈의 외부에 인터렉션의 기능을 수행하거나 센서로 획득한 정보 또는 자기 상태정보를 Master모듈로 전송한다.The use of alternating DC power line communication methods is used to communicate power transmission with only two wire connections. It is also possible to separate power lines from additional communication lines. However, communication lines eventually transmit data or control information by synchronizing with alternating DC voltages, and each slave module decodes data or control information corresponding to its own ID to perform an interaction function outside of each module or to a sensor. The acquired information or the self status information is transmitted to the master module.

각 Slave모듈은 외부와의 유무선 통신을 포함해서 각종 스위치나 센서, 마이크 등의 입력 요소 또는 LED, 스피커, 모터, RC Servo, 액추에이터 등 전기를 빛, 열, 소리, 기계적인 힘, 전자기적인 힘으로 바꾸어 외부에 기능을 수행하는 수단일 수 있다. 이를 활용하여 고무바퀴를 돌리거나 움직이는 각도를 조절할 수 있어 학습용 로봇 등을 제작하는데 필요한 요소들이 있다. 이를 각 모듈의 고유 기능으로서 “모듈외부인터렉션”이라 칭한다. Each Slave module uses wires and wireless communication with the outside to input various elements such as switches, sensors, microphones, or LEDs, speakers, motors, RC servos, actuators, etc. In other words, it may be a means for performing a function externally. By utilizing this, the rubber wheel can be turned or moved to adjust the angle, so there are elements necessary to make a learning robot. This is called a module external interaction as a unique function of each module.

모듈은 일반적으로 케이스가 있고 단순 도체 접촉면의 접점이 아닌 컨넥터 형태의 접점을 가질 수 있지만 케이스가 없는 가장 심플한 한 장의 PCB로 가정하고 접점은 컨넥터가 아닌 전기적인 접촉면인 경우로 단순화하여 살펴본다. 모듈은 [도5]와 같이 2장의 PCB가 겹쳐진 모양일 수 있으며 복수의 모듈이 상하좌우 2차원으로 연결되고 또한 위아래로도 중첩이 되는 3차원 형상일 수 있으며 2차원적으로 상하좌우 4방향으로의 2개이상 4개의 모서리의 접점이 연결이 되고 [도 3]과 같은 입방 모듈로서 평면이 아닌 3차원적으로 위아래 중첩이 되도록 하고 꼭짓점에서 접점이 이루어질 수 있도록 구현할 수도 있다.Modules generally have a case and may have a connector-type contact, rather than a contact on a simple conductor contact surface, but assume the simplest one PCB without a case, and the contact is simplified as an electrical contact surface rather than a connector. The module may have a shape in which two PCBs are overlapped as shown in FIG. 5, and a plurality of modules may be connected in up, down, left, and right two dimensions, and may also be three-dimensional shapes overlapping up and down. The contacts of two or more four corners of the connection is connected, and as a cubic module as shown in [Fig. 3] to be overlapped up and down in three dimensions rather than a plane and may be implemented to be made at the vertex.

모듈은 단순 PCB가 아니라 케이스를 포함한 2차원 또는 3차원으로 블록들을 결합한 형태 일 수 있고 접점은 전기적 연결을 위해 컨넥터 등일 수도 있다. 3차원 입체 모듈 블록인 경우는 내부적으로 전기적으로 연결된 2종의 모서리 군을 사용할 수도 있고 꼭짓점 1군과 측면 평면 또는 모서리의 접점을 하나 선택하여 “정방향접점선로”로 사용할 수도 있다. The module may be a combination of blocks in two or three dimensions including a case, rather than a simple PCB, and the contact may be a connector or the like for electrical connection. In the case of a three-dimensional solid module block, two types of corners electrically connected to each other may be used, or one group of vertices and one contact point of a side plane or edge may be used as a “forward contact line”.

[도5]에 RC Servo를 이용하여 평면에서 회전운동을 하는 모듈의 구성방안을 간단히 도시하였는데 회전축을 xy 평면에서 z 축 방향으로 달리하면 입체적인 움직임이 가능하고 중심축을 길게 만들어 고무바퀴를 장착하고 회전을 할 수 있는 구조도 가능하며 2개의 회전축으로 연결 모듈의 방향을 2차원적으로 조정할 수 있는 구조도 가능하다. R/C Servo의 경우 접점 간 전선으로 연결할 수 있지만, 무한회전이 가능한 바퀴 등이 사용될 경우 접점의 연결은 스넵 링 등과 같이 회전체에 전기를 전달하는 특별한 구조물을 사용하는 것이 바람직하다. Fig. 5 simply shows the configuration of the module that rotates in the plane using RC Servo. If the axis of rotation is changed from the xy plane to the z axis, three-dimensional movement is possible, and the rubber wheel is mounted and rotated to make the central axis long. A structure that can be used is also possible, and a structure that can two-dimensionally adjust the direction of the connection module with two rotation shafts is also possible. In case of R / C Servo, it is possible to connect with wires between the contacts, but if wheels that can rotate indefinitely are used, it is preferable to use a special structure that transfers electricity to the rotor, such as a snap ring.

“정방향접점선로”를 통해 각 모듈의 고유 “모듈외부인터렉션”의 내용을 담은 제어 신호와 해당 제어를 수행할 대상을 지정하는 ID 정보를 극성이 교번하는 전압 패턴이 맵핑된 직류 전력을 각 Slave모듈에 동시에 전달하고 각 Slave모듈은 자기 ID에 해당하는 제어 신호 또는 통신 데이터에 따라 고유의 “모듈외부인터렉션”을 각각 개별적으로 수행할 수 있도록 한다.Each slave module receives a DC power mapped with a voltage pattern whose polarity alternates between a control signal containing the contents of the unique “external module interaction” of each module and the ID information specifying the target of the control through the “forward contact line”. At the same time, each slave module can perform its own “External Interaction” separately according to the control signal or communication data corresponding to its ID.

Slave모듈의 자체 상태 정보 또는 센싱 정보를 Master모듈로 전달하는 방법으로 “정방향접점선로”를 이용할 수도 있다. 시간을 분할하여 각 Slave 모듈에서 “정방향접점선로”를 장악할 시간을 할당해 주고 자기에게 할당된 시간 동안 Master로 정보를 전달할 수 있도록 하는 것이다. 이 경우는 해당 시간 동안 Master 블록에서 Slave 블록으로 전달되는 에너지 단절구간이 발생하여 바람직하지 못하므로 “정방향접점선로” 이외 별도 한 가닥 선로 및 접점군을 추가하여 각 Slave 모듈의 정보를 Master 모듈로 전달하는 데 전담으로 이용하는 것도 가능하다. 이를 ’역방향접점선로‘라 칭하겠다. ‘역방향접점선로‘를 도입할 경우 주의할 점은 다수의 Slave 모듈들이 하나의 ’역방향접점선로‘에 동시에 다른 신호를 주입할 경우 전기적으로 불안정한 상태를 일으키므로 Open Drain 신호에 의한 Wired OR 구조의 통신을 사용하거나 BUS 구조에서 많이 사용하는 Multi Drop 방식처럼 한순간에는 하나의 Slave 모듈만 ’역방향접점선로’를 사용할 수 있는 순서를 정한 프로토콜을 가질 필요가 있다.It is also possible to use "forward contact line" to transfer the self-status information or sensing information of slave module to master module. By dividing the time, allocating time to seize the “forward contact line” in each slave module and transmitting information to the master for the time allocated to it. In this case, the energy disconnection section that is transmitted from Master block to Slave block occurs during that time, so it is not desirable to transfer information of each slave module to Master module by adding additional strand line and contact group other than “forward contact line”. It is also possible to use it exclusively. This will be referred to as a reverse contact line. In case of introducing 'reverse contact line', it should be noted that when multiple slave modules inject another signal into one 'reverse contact line' at the same time, it causes electrical instability, so communication of wired OR structure by open drain signal It is necessary to have a protocol that defines the order in which only one slave module can use 'reverse contact line' at one time, like Multi Drop method which is used in BUS structure or used frequently in BUS structure.

3개 이상의 접점을 사용하여 인접 모듈과의 연결에서 중앙 접점 바깥쪽에서 대칭으로 위치하는 2개의 접점을 a,b 두 극성을 위한 ’정방향접점선로‘로 사용하고 한 개 이상의 중앙 접점은 ’역방향접점선로‘로 사용하면 이 양 선로 사이 서로 단락되는 문제는 회피할 수 있다. “역방향접점선로”의 2접점은 [도 9]의 J1 터미널 연결을 참고하여 서로 뒤집어 바뀌어 결합되어도 모듈 내부의 회로는 정상작동하도록 회로를 구성하면 방향을 돌려 다른 접점과 연결되어도 ’정방향접점선로‘는 정상적으로 유지된다. 단순하게는 3개 또는 3개 이상의 홀수개의 접점을 활용하고 중앙의 것을 ’역방향접점선로‘의 주요 신호 통신선으로 활용하면 대칭성의 문제로 ’정방향접점선로‘와 ’역방향접점선로‘간에 단락될 위험도 회피할 수 있다. ’역방향접점선로‘를 통한 Slave 모듈에서 Master 모듈로의 정보 전송 통신은 ’정방향접점선로‘를 통한 교번하는 신호에 동기를 맞추어 각 모듈끼리 중복되지 않는 시간에 Master 모듈 측으로 모듈의 스위치 또는 센서 또는 상태정보를 정보를 전달 할 수 있다.Using three or more contacts, two contacts located symmetrically outside the center contact in the connection with adjacent modules are used as 'forward contact lines' for both a and b polarities and at least one center contact is called a 'reverse contact line'. 'To avoid the problem of shorting between the two lines. The two contacts of the "reverse contact line" can be reversed and combined with reference to the J1 terminal connection of [Fig. 9]. Is maintained normally. Simply use three or three or more odd contacts and use the central one as the main signal communication line of the reverse contact line to avoid the risk of short circuit between the forward contact line and the reverse contact line due to symmetry. can do. Information transfer from slave module to master module through 'reverse contact line' is synchronized with alternating signals through 'forward contact line' to switch or sensor or status of the module to the master module at the time when each module does not overlap. Information can convey information.

아울러 각 Slave 모듈에서 ‘역방향접점선로’를 드라이버 하지 않아 Floating 되었을 때 전원의 중간값으로 일정 임피던스 바이어스를 걸어두면 Slave모듈에서 +전원값 또는 GND 전압값으로 논리 정보를 드라이버 할 수 있고 드라이버 하지 않는 경우 바이어스 걸린 전압이 검출되므로 3가지 논리 상태를 전달할 수도 있다. D/A Convert에 의하여 여러 Bit의 정보를 Analog 값으로 보내고 Master모듈에서 Analog 값을 검출하여 모듈에서 보내는 여러 bit 정보를 동시에 읽을 수도 있다.In addition, if the Slave module does not drive the 'reverse contact line' and applies a constant impedance bias to the middle value of the power supply when it is floating, the Slave module can drive the logic information with the + power value or the GND voltage value. The biased voltage is detected so that it can carry three logic states. By using D / A Convert, it is possible to send several bits of information as analog value and detect analog value in master module and read several bits of information sent from module at the same time.

[도7]에서는 내부에 Shift Register 등을 내장한 Cascade 방식 연결의 간단한 통신 방식의 경우를 보여준다. “역방향접점선로”를 사용하는 경우 이 선로를 통해 역방향 통신으로 Daisy Chain 연결방식의 통신을 사용할 수 있는데 이를 수용하려면 접점끼리 모듈 내부에서 단락되면 안 된다. I2C, SPI 통신과 같이 Synchronous 통신을 “역방향접점선로”로 하기 위해서는 Data Line이 구분된 Clock 동기신호는 “역방향접점선로”에 별개 Clock 접점을 부여하거나 접점 종류를 줄이기 위해 “정방향접점선로”에 주기적으로 교번하는 전원에 동기를 맞춘다. Asynchronous 통신방식을 적용할 경우는 Master모듈과 Slave모듈들 사이에 약속된 일정 시간 Delay 값에 송신 주체가 결정되는 1 Line 통신 Protocol 도 사용할 수 있다. 이 경우 접점들이 모두 Microcontroller Port에 연결이 되고 초기 일정 시간 Port의 Polling으로 신호의 성분을 분석하여 입력 Port 또는 출력 Port로 설정할 필요가 있다.  Figure 7 shows the case of a simple communication method of cascade connection with a built-in shift register. In case of using “reverse contact line”, daisy chain connection can be used for reverse communication through this line. To accommodate this, contact should not be shorted inside module. In order to make synchronous communication as “reverse contact line” like I2C and SPI communication, clock synchronization signal with data line is divided into “reverse contact line” to give separate clock contact or “reverse contact line” periodically to reduce contact type. Synchronize with the power supply alternately. In case of applying asynchronous communication method, 1 line communication protocol can be used, in which transmission subject is decided at a certain time delay value promised between master module and slave module. In this case, the contacts are all connected to the microcontroller port and it is necessary to set the input port or the output port by analyzing the signal components by polling the port for an initial predetermined time.

최근 많이 사용하는 WS2812 RGB LED Module의 경우 모듈 간 1 Line으로 [도7]과 같이 Cascade 연결하는 구조이며 초기에 모든 방향의 통신 접점을 Pull Up 된 입력 Port로 선정하고 일정 시간 내 이 Port에 입력이 들어오면 이 Port의 경우 계속 입력으로 간주하여 WS2812의 입력으로 연결하고 WS2812의 출력은 다음에 연결된 모듈로 연결되는 접점으로 연결되도록 제어하면 된다. 각 모듈을 연결하되 각 모듈의 외부 인터렉션 기능이 시간상으로 순차 작동하거나 시간에 따라 모듈별로 상이하게 작동하여 다양한 효과를 내게 할 수도 있다. 이때 3개 이상의 접점을 사용하고 각 모듈의 접점으로 들어오는 신호는 내부의 Microcontroller의 Port 또는 전용 Logic 회로와 연결하여 “모듈외부인터렉션” 기능을 수행하고 모듈에 입력된 신호의 출력 또는 Microcontroller에서 새로 생성한 신호는 일정 시간 지연되어 인접 모듈로 전달하고 Cascade 연결 또는 Daisy Chain 구조로 다수의 모듈을 일렬로 연결하면 하나의 기능 입력으로 각 모듈이 시간에 따라 순차적으로 각각 자기의 외부 인터렉션을 시간에 따라 수행하게 할 수 있고 따라서 다양한 외부 기능을 수행할 수 있게 된다. 이와 같은 기능을 구현하기 위해서는 [도 7]과 같이 Cascade로 연결하거나 Daisy Chain 형태로 연결하여 D1 입력이 모듈 1에서 모듈 3으로 전달되며 [도 7]의 모듈1을 예로 들면 Microcontroller 는 입력된 D1 신호를 일정 시간 지연시켜 모듈 2로 출력하거나 또는 입력을 참조하여 Microcontroller 자체가 새로 만든 신호를 모듈2에 바로 또는 일정 시간 지연시켜 출력하고 이 기능이 모듈 1에서 모듈 n까지 순차적으로 작동하면 Cascade 또는 Daisy Chain 형태로 연결된 각 모듈의 각 외부인터렉션이 시간과 조화되어 다양한 효과의 작동을 할 수 있다. Recently used WS2812 RGB LED Module is a structure that connects Cascade with 1 Line between modules as shown in [Fig. 7]. Initially, communication contact in all directions is selected as the pulled-up input port, and input is made to this port within a certain time. When it comes in, this port is regarded as an input continuously and connected to the input of the WS2812, and the output of the WS2812 is controlled to be connected to the contact point to the next connected module. You can connect each module, but each module's external interactions can work sequentially or in different modules over time to produce a variety of effects. In this case, use three or more contacts and connect the signals coming into the contacts of each module with the internal microcontroller port or dedicated logic circuit to perform “external module interaction” function, and the output of the signal input to the module or newly generated from the microcontroller. The signal is delayed for a certain time and transferred to the adjacent module, and cascade connection or daisy chain structure connects multiple modules in a line so that each module can perform its external interaction with time sequentially with one function input. And thus can perform various external functions. In order to implement such a function, as shown in FIG. 7, a cascade or daisy chain type D1 input is transmitted from module 1 to module 3. For example, module 1 of FIG. 7 shows a microcontroller input D1 signal. Delay time to output to module 2, or refer to the input, the microcontroller itself outputs the newly created signal to module 2 immediately or at time delay and if this function operates sequentially from module 1 to module n, Cascade or Daisy Chain Each external interaction of each module connected in the form can be synchronized with time to operate various effects.

[도 3]과 같은 입방 모듈 또는 [도 2]와 같은 평판 모듈 어느 경우라도 결합된 복합체는 결국 “정방향접점선로” 상의 2종류의 전압 극성 a, b가 나타나며 이 두 전압 극성은 서로 단락되지 말아야 한다. 인접하는 모듈의 경우 같은 면 또는 같은 꼭짓점 위치라도 모듈 자체를 돌려서 연결하면 모듈 내부의 전기적인 극성은 원래 생각했던 것과 다른 극성의 것이 연결될 수도 있다. [도 3]으로 설명하자면 입방체의 원으로 표시된 꼭짓점과 네모로 표시된 꼭짓점은 서로 전기적으로 구분되지만, 입방체 자체를 90도 회전하여 연결하게 되면 모듈 내부로 봐서는 해당 접점에 원래 의도했던 것과 다른 극성의 전원이 연결되어 그 접점으로 들어오게 된다. 입방체의 모듈의 연결 방향과 무관하게 오로지 2가지 전압 극성이 존재하고 모듈 내부는 두 전압 극성 a, b가 서로 바뀌어 접점간 연결되어도 문제없이 작동하도록 내부 회로를 구성해야 한다.In either case of a cubic module such as [FIG. 3] or a flat plate module such as [FIG. 2], the combined composite eventually exhibits two kinds of voltage polarities a and b on the “forward contact line” and these two voltage polarities must not be shorted to each other. do. In the case of adjacent modules, even if the same side or the same vertex position is rotated by connecting the module itself, the electrical polarity inside the module may be connected to a different polarity than originally thought. Referring to FIG. 3, the vertices represented by the circles of the cube and the vertices represented by the squares are electrically distinguished from each other, but when the cube itself is rotated by 90 degrees, the power of a different polarity than that originally intended for the corresponding contact point is seen inside the module. Is connected and entered into its contact point. Regardless of the connection direction of the module of the cube, there are only two voltage polarities, and inside the module, the internal circuit must be configured to operate without problems even if the two voltage polarities a and b are interchanged.

[도 9]은 LED 발광을 하는 Slave모듈의 내부회로의 한 예를 보여준다. 각 모듈에 여러 개의 접점을 통과하여 결국 개념적으로 2개 Line을 통해 전원과 제어정보가 교번하는 직류 형태로 이 Slave모듈에 전달되어 오면 브리지 다이오드 회로를 사용하여 부하를 구동하기 위한 전력을 생성하고 교번 극성 신호에서 제어 신호를 추출하여 RGB LED 부하를 제어하는 것을 보여준다. 흔히 사용할 수 있는 UART와 같은 주변장치를 이용하여 교번 극성 신호를 만들 때 극성이 바뀌어도 송신 측에서의 UART 신호를 제대로 복원하기 위한 XOR Gate를 사용한 H/W의 예를 보였고 맨체스터 코드와 같이 상의 변화 패턴에 정보를 넣는 경우 이런 주변 회로는 필요가 없다. 9 shows an example of the internal circuit of the slave module for emitting LED. After passing through several contacts to each module, it is conceptually transferred to this Slave module in the form of direct current in which power and control information are alternately through two lines. Then, the bridge diode circuit is used to generate and alternate power to drive the load. Demonstrates controlling the RGB LED load by extracting the control signal from the polarity signal. When creating an alternating polarity signal using a commonly used peripheral such as UART, an example of H / W using XOR Gate to properly restore the UART signal at the transmitting side even when the polarity is changed is shown. If you put this peripheral circuit is not necessary.

송신 측에서는 교번 극성 신호를 생성하기 전에 모듈 간 입체적으로 잘 못 연결되거나 기타 이유로 2개 Line이 단락이 된 경우를 검출하고 이를 사용자에게 알려주는 과정 및 수단이 부가할 필요가 있다. 교번 신호를 출력할 경우 과전류에 의한 열 발생을 검출하거나 먼저 하나의 Line에 신호를 인가하고 나머지 Line의 전압값을 읽어 보았을 때 인가한 신호에 빠르게 추종하는 경우 단락으로 판단할 수 있으며 LED 점등 또는 Buzzer에 의한 경고음등 다양한 방법으로 사용자에게 알려줄 수 있다. Before generating the alternating polarity signal, the transmitter needs to add a process and a means of detecting a case where two lines are short-circuited or two shorts due to other reasons. When outputting alternating signal, it can be judged as short-circuit if it detects heat generation due to overcurrent or if it first applies the signal to one line and reads the voltage value of the other line and quickly follows the applied signal. You can notify the user in a variety of ways, such as a warning sound.

없음none

Claims (3)

복수의 모듈들을 기구적으로 결합하여 복합체로서 각 모듈은 개별적인 ‘모듈외부인터렉션'의 기능을 수행하는 장치에서,
‘Master모듈’은 교류를 직류로 변환하는 장치를 포함하거나 배터리를 포함하거나 외부 직류전원장치와 연결되고; 식별 ID를 갖는 복수의 ‘Slave모듈’ 사이는 ‘정방향접점선로’로서 전기적으로 연결되고; ‘Master모듈’은 H-Bridge 회로 또는 차동 출력회로로서 ‘모듈외부인터렉션’을 데이터 또는 제어 명령과 제어 대상 모듈의 ID 정보가 맵핑된 전압의 극성 교번 패턴을 생성하여 ‘정방향접점선로’로 출력하고; 'Slave모듈’은 ‘정방향접점선로’를 통해 전달된 교번하는 극성 전원에서 평탄한 직류 전원으로 만드는 정류수단을 가지고; ‘Slave모듈’은 정류수단을 거친 직류 전원으로 내부 회로 및 ‘모듈외부인터렉션‘의 부하 전력으로 사용하고; ‘Slave모듈’은 ‘정방향접점선로’를 통해 전달된 교번하는 극성 전원의 교번 패턴에 제어 명령 신호 또는 제어 데이터를 복호하여 ‘모듈외부인터렉션’을 수행하고,
'Master 모듈' 또는 'Slave 모듈'은‘정방향접점선로’에서 인접 모듈과 전기적 연결을 위해 마주 보는 위치의 변 또는 모서리 또는 입방체의 면 또는 입방체의 꼭짓점에 2개 이상의 전기 접점을 포함하고; 인접 모듈 간 변 또는 모서리 또는 면 또는 꼭지점에 연결 접점이 있는 경우 각 변 또는 모서리 또는 면 또는 꼭지점의 같은 위치의 전기 접점에서는 같은 극성이 부여되도록 모듈 내부가 전기적으로 연결이 되고; 모듈들을 연결할 때 모듈을 뒤집거나 회전하여 다른 자세에서 연결하는 때도 인접 모듈과의 연결로 전기적인 단락이 일어나지 않도록 접점을 위치시키고 접점 간에 내부적 연결을 한 것을 특징으로 하는,
'모듈외부인터렉션'의 기능을 수행하는 모듈 블록들을 결합한 전기 모듈 통신 장치
In a device in which a plurality of modules are mechanically coupled to each other as a complex, each module performs a function of a separate 'module external interaction',
The 'Master module' includes a device for converting alternating current into direct current or includes a battery or is connected to an external direct current power supply; The plurality of 'Slave modules' having identification IDs are electrically connected as 'forward contact lines';'Mastermodule' is an H-Bridge circuit or a differential output circuit that generates 'external module interaction' and generates polarity alternating patterns of voltages to which data or control commands and ID information of the control target module are mapped and outputs them as 'forward contact lines'. ; 'Slave module' has rectifying means for making a flat DC power from alternating polarity power delivered through 'forward contact line';'Slavemodule' is a direct current power source through the rectifying means and used as the load power of the internal circuit and 'module external interaction';'Slavemodule' performs 'module external interaction' by decoding control command signal or control data on the alternating pattern of alternating polarity power transmitted through 'forward contact line',
The 'Master module' or 'Slave module' comprises two or more electrical contacts at sides or corners of the opposite positions or sides of the cube or vertices of the cube in the 'forward junction line' for electrical connection; When there are connecting contacts at sides or edges or faces or vertices between adjacent modules, the insides of the modules are electrically connected so that the same polarity is given at the electrical contacts at the same positions of each side or edge or face or vertex; When connecting modules when the module is turned upside down or rotated to connect in a different posture, it is characterized in that the contacts are positioned and internal connections between the contacts so that an electrical short does not occur due to the connection with the adjacent module,
Electrical module communication device that combines the module blocks that perform the function of 'module external interaction'
1항에서,
3개 이상의 접점을 사용하고; ‘정방향접점선로’는 좌우 대칭의 접점들로 연결하고 ; 나머지 접점으로 모듈의 상태 정보 또는 스위치, 센서 정보 등을 교번하는 신호와 동기를 맞추어 ‘Master모듈‘ 또는 다른 ’Slave모듈’로 전달하는 용도의 ‘역방향접점선로’로 사용하는 것을 특징으로 하는,
'모듈외부인터렉션'의 기능을 수행하는 모듈 블록들을 결합한 전기 모듈 통신 장치
In paragraph 1,
Using three or more contacts; 'Forward contact line' is connected by symmetrical contacts; Characterized in that it is used as a 'reverse contact line' for the purpose of transferring the status information of the module or the switch, sensor information, etc. in synchronization with the alternating signals and transferring them to the 'Master module' or another 'Slave module'.
Electrical module communication device that combines the module blocks that perform the function of 'module external interaction'
1항에서,
각 모듈은 3개 이상의 접점을 사용하고; 복수의 ‘Slave모듈’은 Cascade 또는 Daisy Chain 구조로 연결되고; ‘정방향접점선로’는 각 모듈의 중앙 접점에 대해 대칭인 접점을 연결하여 구현하고; 중앙의 접점은 모듈 내부의 Microcontroller의 Port 또는 전용 Logic 회로와 연결이 되고; ‘Master모듈’ 또는 인접 ‘Slave모듈’에서 전달된 값 또는 그것을 Shift한 값 또는 각 ‘Slave모듈’의 스위치나 센서정보 또는 모듈의 상태정보를 “정방향접점선로”의 전압 파형의 주기에 동기를 맞추거나 또는 특정 시간 주기로 Shift 시키는 과정을 거친 후 특정 접점으로 출력하여 이웃 Slave모듈 또는 Master 모듈에 전달하고; ‘Slave모듈'은 자기의‘모듈외부인터렉션'의 기능을 수행하는,
'모듈외부인터렉션'의 기능을 수행하는 모듈 블록들을 결합한 전기 모듈 통신 장치
In paragraph 1,
Each module uses three or more contacts; The plurality of slave modules are connected in a cascade or daisy chain structure; 'Forward contact line' is implemented by connecting a contact symmetrical with respect to the center contact of each module; The center contact is connected to the port of the microcontroller or the dedicated logic circuit inside the module; The value transmitted from the 'Master module' or the adjacent 'Slave module' or shifted value or the switch or sensor information of each 'Slave module' or the status information of the module is synchronized with the period of the voltage waveform of the "forward contact line". Or after a process of shifting to a specific time period, outputs to a specific contact point and delivers it to a neighbor slave module or a master module; 'Slave module' performs the function of its own 'External Interaction',
Electrical module communication device that combines the module blocks that perform the function of 'module external interaction'
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