KR102107913B1 - 모듈형 무선 통신 시스템 - Google Patents

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KR102107913B1
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박계도
엄덕형
최문호
박창권
박진수
박민철
박영민
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에이치에스디엔진 주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진에 장착된 다수의 센서를 제어 장치와 무선 통신으로 연결하는 모듈형 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 상기 다수의 센서로부터 각각 센서 신호를 전달받아 처리하며 일렬로 서로는 분리 가능하게 연결된 복수의 센서 연결 보드와, 상기 복수의 센서 연결 보드가 분리 가능하게 연결되며 상기 복수의 센서 연결 보드가 처리한 데이터를 수집하여 무선 통신으로 상기 제어 장치에 전달하는 메인 보드를 포함한다.

Description

모듈형 무선 통신 시스템{MODULAR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 엔진에 장착된 다수의 센서를 제어 장치와 무선 통신으로 연결하는 모듈형 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 엔진은 추진력을 발생하는 프로펠러와 인접한 선박의 하부에 배치되는 반면에 선박의 항해를 위한 제어실은 선박의 상부에 설치된다. 따라서, 선박의 크기에 따라 제어실에 배치된 제어 장치는 엔진과 상당한 거리로 이격된다.
한편, 선박의 엔진에는 통상적으로 여러 종류의 센서와 스위치들이 존재하는데, 이들은 엔진의 동작 상태를 측정하거나 모니터링하거나 제어하기 위해 엔진에 장착된다. 예를 들어, 압력 스위치, 압력 트랜스미터, 온도 스위치, 저항 벌브, 자기 스위치, 온도 센서, 유속 센서, 리미트 스위치 등이 엔진에 장착되고 있다.
이와 같이, 엔진에 부착되는 각종 장치들은 제어실의 제어 장치까지 배선을 통해 결선된다. 이러한 배선들은 조선소에서 선박을 제조할 때 연결 작업이 이루어지는데, 우선 엔진을 안착하고 난 후 엔진과 제어 장치 사이에 결선 작업이 이루어지게 된다. 그리고 엔진에 장착되는 각종 장치들과 제어실의 제어 장치를 연결하기 위한 결선 작업에는 엔진에 장착되는 각종 장치들의 수만큼 많은 케이블들과 이 케이블들을 지지하기 위한 부자재들이 필요하다.
이 때문에 조선소에서 전기, 전자 배선을 포설하는 작업에 인건비 및 자재비가 과도하게 소요되고 있으며, 더욱이 선박의 운행 중 케이블의 접촉 불량이나 단선이 발생하는 경우에는 보수가 용이하지 않을 뿐만 아니라 보수 완료시까지 운행을 중단하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 엔진에 장착된 다수의 센서를 제어 장치와 무선 통신으로 연결하여 케이블의 사용을 최소화한 모듈형 무선 통신 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 엔진에 장착된 센서의 종류에 관계없이 입출력이 가능하며 센서 수량의 증감에 유기적으로 대처가 가능한 모듈형 무선 통신 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔진에 장착된 다수의 센서를 제어 장치와 무선 통신으로 연결하는 모듈형 무선 통신 시스템은 상기 다수의 센서로부터 각각 센서 신호를 전달받아 처리하며 일렬로 서로는 분리 가능하게 연결된 복수의 센서 연결 보드와, 상기 복수의 센서 연결 보드가 분리 가능하게 연결되며 상기 복수의 센서 연결 보드가 처리한 데이터를 수집하여 무선 통신으로 상기 제어 장치에 전달하는 메인 보드를 포함한다.
상기 복수의 센서 연결 보드는 상기 메인 보드에 차례차례 일렬로 연결될 수 있다. 그리고 상기 복수의 센서 연결 보드 중 하나씩 상기 메인 보드에 전기적으로 연결될 때마다 연결된 상기 센서 연결 보드는 개별적으로 아이디(ID)를 할당 받을 수 있다.
상기 메인 보드는 상기 복수의 센서 연결 보드로부터 수집한 데이터를 처리하는 메인 마이크로프로세서와, 상기 메인 마이크로프로세서가 처리한 데이터를 상기 제어 장치에 무선 통신으로 전송하는 트랜시버와, 상기 메인 마이크로프로세서가 상기 복수의 센서 연결 보드로부터 데이터를 입력 받기 위한 메인 데이터 입력단과, 상기 메인 마이크로프로세서가 상기 복수의 센서 연결 보드에 데이터를 출력 하기 위한 메인 데이터 출력단, 그리고 상기 복수의 센서 연결 보드 각각에 개별 아이디를 할당하기 위해 사용되는 메인 신호 입출력단을 포함할 수 있다.
상기 메인 보드는 공용 전원을 공급받아 기설정된 전압으로 변환시킨 후 상기 메인 마이크로프로세서와 상기 복수의 센서 연결 보드에 공급하는 전압 변환기를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 센서 연결 보드는 각각 상기 다수의 센서들 중 하나 이상의 센서와 각각 연결되어 상기 센서가 출력한 센서 신호를 변환하는 신호 변환기와, 상기 신호 변환기가 변환한 신호를 전달받아 처리하는 센서 연결 마이크로프로세서와, 상기 신호 변환기 및 상기 센서 연결 마이크로프로세서가 장착된 센서 연결 보드 본체와, 상기 센서 연결 보드 본체의 일측에 형성된 제1 센서 연결 데이터 입력단, 제1 센서 연결 데이터 출력단, 및 제1 센서 연결 신호 입출력단과, 상기 센서 연결 보드 본체의 타측에 형성된 제2 센서 연결 데이터 입력단, 제2 센서 연결 데이터 출력단, 및 제2 센서 연결 신호 입출력단과, 상기 제1 센서 연결 데이터 입력단과 상기 제2 센서 연결 데이터 입력단 그리고 상기 센서 연결 마이크로프로세서를 연결하는 센서 연결 데이터 입력 라인과, 상기 제1 센서 연결 데이터 출력단과 상기 제2 센서 연결 데이터 출력단 그리고 상기 센서 연결 마이크로프로세서를 연결하는 센서 연결 데이터 출력 라인과, 상기 제1 센서 연결 신호 입출력단과 상기 제2 센서 연결 신호 입출력단을 연결하는 센서 연결 신호 입출력 라인과, 상기 센서 연결 신호 입출력 라인 상에 설치된 AND 게이트와, 상기 AND 게이트와 상기 제1 센서 연결 신호 입출력단 사이의 상기 센서 연결 신호 입출력 라인과 상기 센서 연결 마이크로프로세서를 연결하는 신호 인입 라인, 그리고 상기 센서 연결 마이크로프로세서와 상기 AND 게이트를 연결하는 신호 인출 라인을 포함한다.
상기 센서 연결 보드의 상기 제1 센서 연결 데이터 출력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 데이터 입력단 또는 다른 상기 센서 연결 보드의 상기 제2 센서 연결 데이터 출력단과 접속될 수 있다. 상기 센서 연결 보드의 상기 제1 센서 연결 데이터 입력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 데이터 출력단 또는 다른 상기 센서 연결 보드의 상기 제2 센서 연결 데이터 입력단과 접속될 수 있다. 그리고 상기 센서 연결 보드의 상기 제1 센서 연결 신호 입출력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 신호 입출력단 또는 다른 상기 센서 연결 보드의 상기 제2 센서 연결 신호 입출력단과 접속될 수 있다.
상기 메인 보드에 상기 복수의 센서 연결 보드 중 하나가 연결되어 상기 메인 보드의 상기 메인 신호 입출력단을 통해 출력된 하이(high) 신호가 상기 센서 연결 보드의 상기 신호 인입 라인을 통해 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 전달되면, 상기 센서 연결 마이크로프로세서는 상기 센서 연결 데이터 출력 라인과 상기 메인 데이터 입력단을 통해 상기 메인 마이크로프로세서에 상기 센서 연결 보드가 연결된 상태라는 정보를 전달할 수 있다. 그리고 상기 메인 마이크로프로세서는 연결된 상기 센서 연결 보드의 상기 센서 연결 데이터 입력 라인을 통해 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 할당된 아이디를 전달할 수 있다.
상기 센서 연결 마이크로프로세서는 아이디를 할당 받으면, 상기 신호 인출 라인을 통해 하이(high) 신호를 출력할 수 있다.
상기한 모듈형 무선 통신 시스템에서, 아이디를 할당 받은 상기 센서 연결 보드에 다른 상기 센서 연결 보드가 일렬로 연결되면, 상기 메인 보드의 상기 메인 신호 입출력단을 통해 출력된 하이(high) 신호와 아이디를 할당 받은 상기 센서 연결 보드의 상기 센서 연결 마이크로프로세서가 상기 신호 인출 라인을 통해 출력한 하이(high) 신호를 상기 AND 게이트가 연산하여 출력할 수 있다. 그리고 상기 AND 게이트가 출력한 하이 신호가 새로 연결된 상기 센서 연결 보드의 상기 신호 인입 라인을 통해 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 전달되면, 새로 연결된 상기 센서 연결 보드의 상기 센서 연결 마이크로프로세서는 상기 메인 마이크로프로세서에 새로운 상기 센서 연결 보드가 연결된 상태라는 정보를 전달할 수 있다. 또한, 상기 메인 마이크로프로세서는 새로 연결된 상기 센서 연결 보드의 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 할당된 아이디를 전달할 수 있다.
상기 제어 장치와 상기 메인 보드 간의 무선 통신은 캔(controller area network, CAN) 통신, 이더넷 통신, 및 디바이스넷 통신 중 하나 이상의 방식을 사용할 수 있다.
상기 센서 연결 보드에는 4채널의 센서 신호 입력이 가능하고, 상기 센서로부터 전달받는 상기 센서 신호는 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호, 서모 커플(thermocouple, T/C) 신호, 커런트(current) 신호, 및 바이너리(binary) 신호 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템은 엔진에 장착된 다수의 센서를 제어 장치와 무선 통신으로 연결하여 케이블의 사용을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템은 엔진에 장착된 센서의 종류에 관계없이 입출력이 가능하며 센서 수량의 증감에 유기적으로 대처가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템이 적용된 선박을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템이 분리된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 모듈형 무선 통신 시스템에서 메인 보드에 하나의 센서 연결 보드가 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 모듈형 무선 통신 시스템에서 메인 보드에 복수의 센서 연결 보드가 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 무선선택적 통신 시스템(101)을 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템(101)은 선박(10)의 엔진(20)에 장착된 다수의 센서(700)(도 2에 도시)를 제어 장치(30)와 무선 통신으로 연결한다. 예를 들어, 엔진(20)에 장착된 다수의 센서(700)는 압력 스위치, 압력 트랜스미터, 온도 스위치, 저항 벌브, 자기 스위치, 온도 센서, 유속 센서, 및 리미트 스위치 등을 포함할 수 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템(101)은 메인 보드(500)와 복수의 센서 연결 보드(600)를 포함한다.
복수의 센서 연결 보드(600)는 각각 다수의 센서(700)로부터 센서 신호를 전달받아 처리하며, 메인 보드(500)는 복수의 센서 연결 보드(600)가 처리한 데이터를 수집하여 무선 통신으로 제어 장치(30)에 전달한다.
또한, 복수의 센서 연결 보드(600)는 일렬로 서로 분리 가능하게 연결된다. 그리고 메인 보드(500)에는 복수의 센서 연결 보드(600)가 분리 가능하게 연결된다. 즉, 복수의 센서 연결 보드(600)는 메인 보드(500)에 차례차례 일렬로 연결될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 하나의 메인 보드(500)와 복수의 센서 연결 보드(600)가 각각 독립적으로 모듈화되며, 서로 간에 결합과 분리가 가능하다.
한편, 메인 보드(500) 및 복수의 센서 연결 보드(600)에는 단자가 형성된 슬롯이 형성될 수 있으며, 메인 보드(500)와 센서 연결 보드(600) 간의 연결과 복수의 센서 연결 보드(600) 서로 간의 연결은 슬롯에 카드가 삽입되는 형태로 연결될 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 메인 보드(500)와 센서 연결 보드(600) 간의 연결과 복수의 센서 연결 보드(600) 서로 간의 연결은 해당 기술분야에서 종사하는 자에게 공지된 다양한 방법으로 분리 가능하게 연결될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진(20)에 장착된 센서(700)의 수만큼 센서 연결 보드(600)를 메인 보드(500)에 연결하여 사용할 수 있으므로, 엔진(20)에 장착된 센서(700)의 수가 증가되거나 감소되더라도 모듈형 무선 통신 시스템(101)에서 낭비되는 부품을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 센서 연결 보드(600)가 하나씩 메인 보드(500)에 전기적으로 연결될 때마다 연결된 센서 연결 보드(600)는 개별적으로 아이디(ID)를 할당 받을 수 있다. 그리고 복수의 센서 연결 보드(600)가 각각 센서 신호를 처리하여 생성한 데이터에는 할당 받은 아이디 정보가 포함된다. 이에, 메인 보드(500)는 일렬로 연결된 복수의 센서 연결 보드(600)로부터 데이터를 수집할 때 수집된 정보를 센서의 종류마다 구분하여 취합할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템(101)에 사용되는 메인 보드(500)와 복수의 센서 연결 보드(600)를 상세히 설명한다.
메인 보드(500)는 메인 마이크로프로세서(510), 트랜시버(520), 메인 데이터 입력단(571), 메인 데이터 출력단(572), 및 메인 신호 입출력단(573)을 포함한다. 또한, 메인 보드는 메인 보드 본체(550), 전압 변환기(540), 메인 데이터 입력 라인(561), 메인 데이터 출력 라인(562), 메인 신호 입출력 라인(563), 메인 전원단(578), 및 메인 접지단(579)을 더 포함할 수 있다.
메인 보드 본체(550)에는 메인 마이크로프로세서(510), 트랜시버(520), 및 전압 변환기(540)가 실장되고, 메인 데이터 입력단(571), 메인 데이터 출력단(572), 메인 신호 입출력단(573), 메인 데이터 입력 라인(561), 메인 데이터 출력 라인(562), 메인 신호 입출력 라인(563), 메인 전원단(578), 메인 접지단(579), 및 기타 배선들이 형성될 수 있다.
메인 마이크로프로세서(510)는 복수의 센서 연결 보드(600)가 수집한 데이터를 처리한다. 즉, 메인 마이크로프로세서(510)는 복수의 센서 연결 보드(600)로부터 각각 전달받은 데이터를 아이디(ID)별로 구분하여 통신으로 제어 장치(30)에 전달할 수 있도록 디지털 신호로 데이터베이스를 생성한다.
트랜시버(520)는 메인 마이크로프로세서(510)가 처리한 데이터를 제어 장치(30)에 무선 통신으로 전송한다. 이때, 제어 장치(30)와 메인 보드(500) 간의 무선 통신은 캔(controller area network, CAN) 통신, 이더넷 통신, 및 디바이스넷 통신 중 하나 이상의 방식을 사용할 수 있다.
메인 데이터 입력 라인(561) 및 메인 데이터 입력단(571)은 메인 마이크로프로세서(510)가 후술할 복수의 센서 연결 보드(600)로부터 데이터를 입력 받기 위해 형성되며, 메인 마이크로프로세서(510)와 연결된다.
메인 데이터 출력 라인(562) 및 메인 데이터 출력단(572)은 메인 마이크로프로세서(510)가 후술할 복수의 센서 연결 보드(600)에 데이터를 출력 하기 위해 형성되며, 메인 마이크로프로세서(510)와 연결된다.
메인 신호 입출력 라인(563) 및 메인 신호 입출력단(573)은 후술할 복수의 센서 연결 보드(600) 각각에 개별 아이디(ID)를 할당하기 위해 사용되며, 메인 마이크로프로세서(510)와 연결된다.
전압 변환기(540)는 공용 전원을 공급받아 기설정된 전압으로 변환시킨 후 메인 마이크로프로세서(510)와 후술할 복수의 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 마이크로프로세서(610)에 변환된 전원을 공급할 수 있다. 일례로, 전압 변환기(540)는 24V의 공용 전원을 공급받은 후 이를 5V나 3.3V의 전원으로 변환할 수 있다.
메인 전원단(578)은 전압 변환기(540)가 변환한 전원을 후술할 복수의 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 마이크로프로세서(610)에 전달하기 위해 형성되며, 메인 보드 본체(550)에 형성된 배선을 통해 전압 변환기(540)와 연결될 수 있다. 또한, 메인 접지단(579)도 후술할 복수의 센서 연결 보드(600)와 연결되도록 형성될 수 있다.
복수의 센서 연결 보드(600)는 각각 신호 변환기(640), 센서 연결 마이크로프로세서(610), 센서 연결 보드 본체(650), 제1 센서 연결 데이터 입력단(6711), 제1 센서 연결 데이터 출력단(6721), 제1 센서 연결 신호 입출력단(6731), 제2 센서 연결 데이터 입력단(6712), 제2 센서 연결 데이터 출력단(6722), 제2 센서 연결 신호 입출력단(6732), 센서 연결 데이터 입력 라인(661), 센세 연결 데이터 출력 라인(662), 센서 연결 신호 입출력 라인(663), AND 게이트(680), 신호 인입 라인(6631), 및 신호 인출 라인(6632)을 포함할 수 있다.
또한, 복수의 센서 연결 보드(600)는 각각 제1 센서 연결 전원단(6781), 제2 센서 연결 전원단(6782), 제1 센서 연결 접지단(6791), 및 제2 센서 연결 접지단(6792)을 더 포함할 수 있다.
센서 연결 보드 본체(650)에는 신호 변환기(640), 센서 연결 마이크로프로세서(610), 및 AND 게이트(680)가 실장되고, 제1 센서 연결 데이터 입력단(6711), 제1 센서 연결 데이터 출력단(6721), 제1 센서 연결 신호 입출력단(6731), 제2 센서 연결 데이터 입력단(6712), 제2 센서 연결 데이터 출력단(6722), 제2 센서 연결 신호 입출력단(6732), 제1 센서 연결 전원단(6781), 제2 센서 연결 전원단(6782), 제1 센서 연결 접지단(6791), 및 제2 센서 연결 접지단(6792)이 형성될 수 있다.
또한, 센서 연결 보드 본체(650)에는 센서 연결 데이터 입력 라인(661), 센세 연결 데이터 출력 라인(662), 센서 연결 신호 입출력 라인(663), 신호 인입 라인(6631), 및 신호 인출 라인(6632)을 포함한 여러 배선들이 형성될 수 있다.
신호 변환기(640)는 다수의 센서들(700) 중 하나 이상의 센서(700)와 각각 연결되어 센서(700)가 출력한 센서 신호를 변환한다. 예를 들어, 신호 변환기(640)는 센서(700)가 출력한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템(101)에 사용된 센서 연결 보드(600)의 신호 변환기(640)에는 4채널의 센서 신호 입력이 가능하다. 이때, 센서(700)로부터 전달받는 센서 신호는 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호, 서모 커플(thermocouple, T/C) 신호, 커런트(current) 신호, 및 바이너리(binary) 신호 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서 모듈형 무선 통신 시스템(101)의 범용성을 크게 향상시킬 수 있다.
센서 연결 마이크로프로세서(610)는 신호 변환기(640)가 변환한 디지털 신호를 전달받아 처리하여 데이터를 생성한다. 이때, 센서 연결 마이크로프로세서(610)가 생성한 데이터에는 메인 마이크로프로세서(510)로부터 할당받은 아이디(ID) 정보가 포함될 수 있다.
제1 센서 연결 데이터 입력단(6711), 제1 센서 연결 데이터 출력단(6721), 및 제1 센서 연결 신호 입출력단(6731)은 각각 센서 연결 보드 본체(650)의 일측에 형성된다. 그리고 제1 센서 연결 전원단(6781) 및 제1 센서 연결 접지단(6791)도 센서 연결 보드(650)의 일측에 형성된다.
제2 센서 연결 데이터 입력단(6712), 제2 센서 연결 데이터 출력단(6722), 제2 센서 연결 신호 입출력단(6732)은 센서 연결 보드 본체(650)의 타측에 형성된다. 그리고 제2 센서 연결 전원단(6782) 및 제2 센서 연결 접지단(6792)도 센서 연결 보드(650)의 타측에 형성된다.
센서 연결 데이터 입력 라인(661)은 제1 센서 연결 데이터 입력단(6711)과 제2 센서 연결 데이터 입력단(6712) 그리고 센서 연결 마이크로프로세서(610)를 연결한다.
센서 연결 데이터 출력 라인(662)은 제1 센서 연결 데이터 출력단(6721)과 제2 센서 연결 데이터 출력단(6722) 그리고 센서 연결 마이크로프로세서(610)를 연결한다.
센서 연결 신호 입출력 라인(663)은 제1 센서 연결 신호 입출력단(6731)과 제2 센서 연결 신호 입출력단(6732)을 연결한다. 그리고 AND 게이트(680)는 상기 센서 연결 신호 입출력 라인 상에 설치된다. 신호 인입 라인(6631)은 AND 게이트(680)와 제1 센서 연결 신호 입출력단(6731) 사이의 센서 연결 신호 입출력 라인(663)과 센서 연결 마이크로프로세서(610)를 연결한다. 신호 인출 라인(6632)은 센서 연결 마이크로프로세서(610)와 AND 게이트(680)를 연결한다.
또한, 제1 센서 연결 전원단(6781)과 제2 센서 연결 전원단(6782)도 배선에 의해 연결되고, 제1 센서 연결 접지단(6791)과 제2 센서 연결 접지단(6792)도 배선에 의해 연결된다. 그리고 제1 센서 연결 전원단(6781)을 통해 입력된 전원은 센서 연결 마이크로프로세서(610)에 공급된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 센서 연결 보드(600)는 메인 보드(500)에 연결되거나 메인 보드(500)에 기 연결된 다른 센서 연결 보드(600)에 연결될 수 있다. 즉, 센서 연결 보드(600)의 제1 센서 연결 데이터 출력단(6721)은 메인 보드(500)의 메인 데이터 입력단(571) 또는 다른 센서 연결 보드(600)의 제2 센서 연결 데이터 출력단(6722)과 접속될 수 있다. 센서 연결 보드(600)의 제1 센서 연결 데이터 입력단(6711)은 메인 보드(500)의 메인 데이터 출력단(572) 또는 다른 센서 연결 보드(600)의 제2 센서 연결 데이터 입력단(6712)과 접속될 수 있다. 그리고 센서 연결 보드(600)의 제1 센서 연결 신호 입출력단(6731)은 메인 보드(500)의 메인 신호 입출력단(573) 또는 다른 센서 연결 보드(600)의 제2 센서 연결 신호 입출력단(6732)과 접속될 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 복수의 센서 연결 보드(600)가 하나씩 메인 보드(500)에 전기적으로 연결될 때마다 연결된 센서 연결 보드는 아이디(ID)를 할당 받는 과정에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 메인 보드(500)의 메인 마이크로프로세서(510)는 메인 신호 입출력단(573)을 통해 하이(high) 신호를 출력한다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 메인 보드(500)에 복수의 센서 연결 보드(600) 중 하나가 연결되면, 메인 신호 입출력단(573)을 통해 출력된 하이(high) 신호가 센서 연결 보드(600)의 제1 센서 연결 신호 입출력단(6731)과 센서 연결 신호 라인(663) 그리고 신호 인입 라인(6631)을 통해 센서 연결 마이크로프로세서(610)에 전달된다.
일례로, 메인 보드(500)의 여러 단자가 형성된 일측은 슬롯 형태로 형성되고 센서 연결 보드(600)의 일측은 카드 형태로 형성되어 센서 연결 보드(600)의 일측이 메인 보드(500)의 타측에 삽입되는 형태로 연결될 수 있다.
센서 연결 마이크로프로세서(610)는 하이 신호를 전달받으면, 센서 연결 데이터 출력 라인(662) 및 제1 센서 연결 데이터 출력단(6721)과 연결된 메인 보드(500)의 메인 데이터 입력단(571) 및 메인 데이터 입력 라인(561)을 통해 메인 마이크로프로세서(510)에 센서 연결 보드(600)가 연결된 상태라는 정보를 전달한다.
그러면 메인 마이크로프로세서(610)는 메인 데이터 출력 라인(562) 및 메인 데이터 출력단(572)을 통해 할당할 아이디(ID) 정보를 출력하고, 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 마이크로프로세서(610)는 센서 연결 보드(600)의 제1 센서 연결 데이터 입력단(6711) 및 센서 연결 데이터 입력 라인(661)을 통해 할당된 아이디 정보를 전달받게 된다. 그리고 센서 연결 마이크로프로세서(610)는 아이디(ID)를 할당 받으면, 신호 인출 라인(6632)을 통해 하이(high) 신호를 출력한다.
다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 아이디를 할당 받은 센서 연결 보드(600)에 다른 센서 연결 보드(600)가 일렬로 연결된다. 일례로, 센서 연결 보드(600)의 일측은 카드 형태로 형성되고 타측은 슬롯 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 새로 연결된 센서 연결 보드(600)의 일측이 메인 보드(500)와 기 연결되어 아이디를 할당 받은 센서 연결 보드(600)의 타측에 삽입되는 형태로 연결될 수 있다.
메인 보드(500)의 메인 보드 신호 입출력단(573)을 통해 출력된 하이(high) 신호와 아이디를 할당 받은 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 마이크로프로세서(610)가 신호 인출 라인(6632)을 통해 출력한 하이(high) 신호를 AND 게이트(680)가 연산하여 출력하고, AND 게이트(680)가 출력한 하이 신호가 새로 연결된 센서 연결 보드(600)의 제1 센서 연결 신호 입출력단(6731)과 센서 연결 신호 입출력 라인(663) 그리고 신호 인입 라인(6631)을 거쳐 센서 연결 마이크로프로세서(610)에 전달된다. 새로 연결된 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 마이크로프로세서(610)는 하이 신호를 전달 받으면 새로 연결된 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 데이터 출력 라인(662)과 이미 아이디를 할당 받은 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 데이터 출력 라인(662)을 거쳐 메인 보드(500)의 메인 마이크로프로세서(510)에 새로운 센서 연결 보드(600)가 연결된 상태라는 정보를 전달한다.
그러면 메인 마이크로프로세서(510)는 메인 데이터 출력단(572)을 통해 새로운 아이디 정보를 출력하고, 센서 연결 데이터 입력 라인(661)을 차례로 거쳐 새로 연결된 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 마이크로프로세서(610)에 새로 할당된 아이디 정보가 전달된다. 그리고 새로 연결된 센서 연결 보드(600)의 센서 연결 마이크로프로세서(610)도 아이디를 할당 받으면, 신호 인출 라인(6632)을 통해 하이(high) 신호를 출력한다.
전술한 바와 같은 과정을 반복하여 복수의 센서 연결 보드(600)가 차례차례 일렬로 메인 보드(500)에 연결되면서 아이디를 할당 받게 되고, 복수의 센서 연결 보드(600)가 각각 센서 신호를 처리하여 생성된 데이터는 아이디 정보와 함께 센서 연결 데이터 출력 라인(662) 및 메인 데이터 입력 라인(561)을 통해 메인 보드(500)의 메인 마이크로프로세서(510)에 전달된다.
이와 같이, 센서 연결 보드(600)는 독립적으로 모듈화되어 엔진(20)에 장착된 센서(700)의 수만큼 메인 보드(500)에 일렬로 연결될 수 있다.
반면, 고정된 처리 수량의 통신 모듈을 사용하는 종래의 무선 통신 시스템은 엔진(20)에 장착되는 센서(700)의 수량이 소량인 경우 통신 모듈 전체를 활용하지 못하므로 부품과 공간 그리고 운용비가 낭비되고, 엔진(20)에 장착되는 센서(700)의 수량이 고정된 처리 수량을 초과하는 경우 해당 통신 모듈로는 온전히 처리가 불가능하므로 통신 모듈을 추가 장착해야 한다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진(20)에 장착되는 센서(700)의 수량에 따라 모듈화된 센서 연결 보드(600)의 수량을 결정하여 사용할 수 있으므로, 부품과 공간 그리고 운용비의 낭비를 방지할 수 있다.
즉, 엔진(20)에 장착된 센서(700)의 수만큼 센서 연결 보드(600)를 메인 보드(500)에 연결하여 사용할 수 있으므로, 엔진(20)에 장착된 센서(700)의 수가 증가되거나 감소되더라도 용이하게 최적으로 대응할 수 있으며, 모듈형 무선 통신 시스템(101)에서 낭비되는 부품을 최소화할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템(101)은 엔진(20)에 장착된 다수의 센서(700)를 제어 장치(30)와 무선 통신으로 연결하여 케이블의 사용을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 무선 통신 시스템(101)은 엔진(20)에 장착된 센서(700)의 종류에 관계없이 입출력이 가능하며 센서(700)의 수량 증감에 유기적으로 대처가 가능하다.
따라서, 다수의 센서(700)와 제어 장치(30)를 연결하는데 소요되는 비용과 무게를 절감하고 설치 및 유지 보수의 용이성도 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 선박
20: 엔진
30: 제어 장치
500: 메인 보드
510: 메인 마이크로프로세서
520: 트랜시버
540: 전압 변환기
550: 메인 보드 본체
561: 메인 데이터 입력 라인
562: 메인 데이터 출력 라인
563: 메인 신호 입출력 라인
571: 메인 데이터 입력단
572: 메인 데이터 출력단
573 메인 신호 입출력단
578: 메인 전원단
579: 메인 접지단
580: AND 게이트
600: 센서 연결 보드
610: 센서 연결 마이크로프로세서
640: 신호 변환기
650: 센서 연결 보드 본체
661: 센서 연결 데이터 입력 라인
662: 센서 연결 데이터 출력 라인
663: 센서 연결 신호 입출력 라인
6711: 제1 센서 연결 데이터 입력단
6712: 제2 센서 연결 데이터 입력단
6721: 제1 센서 연결 데이터 출력단
6722: 제2 센서 연결 데이터 출력단
6731: 제1 센서 연결 신호 입출력단
6732: 제2 센서 연결 신호 입출력단
6781: 제1 센서 연결 전원단
6782: 제2 센서 연결 전원단
6791: 제1 센서 연결 접지단
6792: 제2 센서 연결 접지단
700: 센서

Claims (11)

  1. 엔진에 장착된 다수의 센서를 제어 장치와 무선 통신으로 연결하는 모듈형 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 다수의 센서로부터 각각 센서 신호를 전달받아 처리하며, 일렬로 서로는 분리 가능하게 연결된 복수의 센서 연결 보드; 및
    상기 복수의 센서 연결 보드가 분리 가능하게 연결되며, 상기 복수의 센서 연결 보드가 처리한 데이터를 수집하여 무선 통신으로 상기 제어 장치에 전달하는 메인 보드
    를 포함하며,
    상기 메인 보드는,
    상기 복수의 센서 연결 보드로부터 수집한 데이터를 처리하는 메인 마이크로프로세서;
    상기 메인 마이크로프로세서가 상기 복수의 센서 연결 보드로부터 데이터를 입력 받기 위한 메인 데이터 입력단;
    상기 메인 마이크로프로세서가 상기 복수의 센서 연결 보드에 데이터를 출력 하기 위한 메인 데이터 출력단; 및
    상기 복수의 센서 연결 보드 각각에 개별 아이디를 할당하기 위해 사용되는 메인 신호 입출력단
    을 포함하며,
    상기 복수의 센서 연결 보드는 각각,
    상기 다수의 센서들 중 하나 이상이 출력한 신호를 전달받아 처리하는 센서 연결 마이크로프로세서;
    상기 센서 연결 마이크로프로세서가 장착된 센서 연결 보드 본체;
    상기 센서 연결 보드 본체의 일측에 형성된 제1 센서 연결 데이터 입력단, 제1 센서 연결 데이터 출력단, 및 제1 센서 연결 신호 입출력단;
    상기 센서 연결 보드 본체의 타측에 형성된 제2 센서 연결 데이터 입력단, 제2 센서 연결 데이터 출력단, 및 제2 센서 연결 신호 입출력단;
    상기 제1 센서 연결 데이터 입력단과 상기 제2 센서 연결 데이터 입력단 그리고 상기 센서 연결 마이크로프로세서를 연결하는 센서 연결 데이터 입력 라인;
    상기 제1 센서 연결 데이터 출력단과 상기 제2 센서 연결 데이터 출력단 그리고 상기 센서 연결 마이크로프로세서를 연결하는 센서 연결 데이터 출력 라인;
    상기 제1 센서 연결 신호 입출력단과 상기 제2 센서 연결 신호 입출력단을 연결하는 센서 연결 신호 입출력 라인;
    상기 센서 연결 신호 입출력 라인 상에 설치된 AND 게이트;
    상기 AND 게이트와 상기 제1 센서 연결 신호 입출력단 사이의 상기 센서 연결 신호 입출력 라인과 상기 센서 연결 마이크로프로세서를 연결하는 신호 인입 라인; 및
    상기 센서 연결 마이크로프로세서와 상기 AND 게이트를 연결하는 신호 인출 라인
    을 포함하고,
    상기 센서 연결 보드의 상기 제1 센서 연결 데이터 출력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 데이터 입력단 또는 다른 상기 센서 연결 보드의 상기 제2 센서 연결 데이터 출력단과 접속되며,
    상기 센서 연결 보드의 상기 제1 센서 연결 데이터 입력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 데이터 출력단 또는 다른 상기 센서 연결 보드의 상기 제2 센서 연결 데이터 입력단과 접속되고,
    상기 센서 연결 보드의 상기 제1 센서 연결 신호 입출력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 신호 입출력단 또는 다른 상기 센서 연결 보드의 상기 제2 센서 연결 신호 입출력단과 접속되며,
    상기 메인 보드에 상기 복수의 센서 연결 보드 중 하나가 연결되어 상기 메인 보드의 상기 메인 신호 입출력단을 통해 출력된 하이(high) 신호가 상기 센서 연결 보드의 상기 신호 인입 라인을 통해 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 전달되면, 상기 센서 연결 마이크로프로세서는 상기 센서 연결 데이터 출력 라인과 상기 메인 데이터 입력단을 통해 상기 메인 마이크로프로세서에 상기 센서 연결 보드가 연결된 상태라는 정보를 전달하고, 상기 메인 마이크로프로세서는 연결된 상기 센서 연결 보드의 상기 센서 연결 데이터 입력 라인을 통해 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 할당된 아이디를 전달하며,
    상기 센서 연결 마이크로프로세서는 아이디를 할당 받으면, 상기 신호 인출 라인을 통해 하이(high) 신호를 출력하고,
    아이디를 할당 받은 상기 센서 연결 보드에 다른 상기 센서 연결 보드가 일렬로 연결되면, 상기 메인 보드의 상기 메인 신호 입출력단을 통해 출력된 하이(high) 신호와 아이디를 할당 받은 상기 센서 연결 보드의 상기 센서 연결 마이크로프로세서가 상기 신호 인출 라인을 통해 출력한 하이(high) 신호를 상기 AND 게이트가 연산하여 출력하고,
    상기 AND 게이트가 출력한 하이 신호가 새로 연결된 상기 센서 연결 보드의 상기 신호 인입 라인을 통해 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 전달되면,
    새로 연결된 상기 센서 연결 보드의 상기 센서 연결 마이크로프로세서는 상기 메인 마이크로프로세서에 새로운 상기 센서 연결 보드가 연결된 상태라는 정보를 전달하고, 상기 메인 마이크로프로세서는 새로 연결된 상기 센서 연결 보드의 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 할당된 아이디를 전달하는 것을 특징으로 하는 모듈형 무선 통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 보드는 상기 메인 마이크로프로세서가 처리한 데이터를 상기 제어 장치에 무선 통신으로 전송하는 트랜시버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 무선 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메인 보드는 공용 전원을 공급받아 기설정된 전압으로 변환시킨 후 상기 메인 마이크로프로세서와 상기 복수의 센서 연결 보드에 공급하는 전압 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 무선 통신 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 센서 연결 보드는 각각 상기 다수의 센서들 중 하나 이상의 센서와 각각 연결되어 상기 센서가 출력한 센서 신호를 변환하여 상기 센서 연결 마이크로프로세서에 전달하는 신호 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 무선 통신 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치와 상기 메인 보드 간의 무선 통신은 캔(controller area network, CAN) 통신, 이더넷 통신, 및 디바이스넷 통신 중 하나 이상의 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 모듈형 무선 통신 시스템.
  11. 제1항, 제3항 내지 제5항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 연결 보드에는 4채널의 센서 신호 입력이 가능하고,
    상기 센서로부터 전달받는 상기 센서 신호는 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호, 서모 커플(thermocouple, T/C) 신호, 커런트(current) 신호, 및 바이너리(binary) 신호 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 무선 통신 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012027519A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd センサノード
JP2014014182A (ja) * 2013-10-04 2014-01-23 Mega Chips Corp 通信システム、センサシステムおよび電力監視システム

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