KR102612712B1 - 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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최수영
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Abstract

본 발명에 의한 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치는 현장센서 또는 관리자 단말기를 통해 현장데이터를 수신하여, 데이터를 수집하는 정보수집모듈(100); 상기 정보수집모듈(100)에서 수집한 데이터를 연산하여 제어신호를 생성하고 발광모듈(300)의 구동을 제어하는 제어보드(200); 및 상기 제어보드(200)에서 생성된 제어신호를 바탕으로 현장의 상황을 색으로 나타내는 발광모듈(300)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치에 의하면, 발광모듈(300)을 연속으로 직렬연결이 가능하기 때문에, 추가 확장을 용이하게 할 수 있다.
또한, 데이터신호를 통해 LED를 개별로 빨간색, 파란색 및 초록색 256단계로 구분이 가능하여 여러 가지 색상을 표현할 수 있다.
또한, 정전류 LED드라이버가 구성되어 주야간에 휘도 조절이 가능하여 눈의 피로를 줄일 수 있다.

Description

1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치{A display device using one-line communication}
본 발명은 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현황판에 사용되는 선로를 단일로 설치하여 발광모듈을 직렬로 연결함으로써, 선로작업과 포트를 최소화하여 현황판 관리를 용이하게 하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 현황판은 주차장에서 주차된 차량의 정보, 발전소의 중앙 제어실 등 현장의 상태를 나타내는 것으로, 현장정보를 사용자에게 전달하기 위한 장치이다.
현황판의 선로가 설치되는 기존의 방식은 각 현황판 패널에 4개의 선로(R, G, B, GND)가 연결된다. 즉, n개의 패널에 필요한 선로는 n*4개로, 무수히 많은 선로 작업과 포트가 필요하게 되고, 발광모듈을 추가할 경우, 회로 변경 및 추가적인 선로 작업과 포트가 필요하게 된다. 즉, 작업 시간이 길어지며, 그로 인해 인건비를 포함한 제반 비용이 늘어나는 문제점이 발생한다.
KR 10-2017-0105803
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치는 제어보드와 발광모듈을 단일 선로로 연결하여 회로 변경 및 추가적인 선로 작업을 최소화하고, 디지털신호를 통해 LED소자가 여러 가지 색상을 표현할 수 있으며, 현황판의 주위 밝기 변화에 따라 휘도를 조절할 수 있는 이점을 가진 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치는 현장센서 또는 관리자 단말기를 통해 현장데이터를 수신하여, 데이터를 수집하는 정보수집모듈(100); 상기 정보수집모듈(100)에서 수집한 데이터를 연산하여 제어신호를 생성하고 송신하여 발광모듈(300)의 구동을 제어하는 제어보드(200); 및 상기 제어보드(200)에서 생성된 제어신호를 바탕으로 현장의 상황을 색상으로 표시하는 발광모듈(300);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어보드(200)는 전원 공급 및 데이터 전송을 위하여 4개의 스위칭소자로 구성되는 에이치브릿지 회로; 상기 에이치브릿지 회로와 연결되고 내부에 저항회로를 구비하여, 상기 에이치브릿지 회로를 흐르는 전류에 의해 데이터를 검출하는 데이터 검출 수신회로; 상기 에이치브릿지 회로에서 극성전압이 입력되는 경우, 끊기지 않고 연속적인 전원을 공급하기 위한 브릿지다이오드 회로; 상기 스위칭 소자와 저항에 의한 루프 전류 제어로써 제어신호를 생성하는 데이터생성부(240); 전원을 공급하는 전원부(250); 및 선로의 과전류, 단선, 단락과 이상 상태를 검출하는 선로검출회로(260);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 데이터생성부(240)는 일정한 주기를 갖는 전기적 펄스신호를 생성하는 펄스발생회로(241); 상기 펄스발생회로(241)에서 생성된 신호에 기초하여 변화하는 펄스폭을 가지는 제어신호를 발생시키는 펄스변조회로(242); 및 상기 펄스변조회로(242)에서 생성된 제어신호를 상기 발광모듈(300)로 송신하는 송신회로(243);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어신호는 디지털신호를 사용하고, 상기 데이터생성부(240)가 상기 디지털신호를 생성하는 방식은 고전압에서 저전압으로 변환 시‘0’신호를 발생시키고, 낮은 전압에서 높은 전압으로 변환 시‘1’신호를 발생시키고, 50us이상의 시간 동안 전압의 변화가 없을 시 신호를 초기화하여 디지털신호를 생성하고, 400Kbps 또는 800kbps 데이터 통신이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광모듈(300)은 상기 제어보드(200)에서 생성한 제어신호를 전달하고 전원을 공급받는 1개 이상의 입력 선로; 다수의 색상을 나타내어 발광하는 LED모듈(310); 상기 제어보드(200)에서 송신된 제어신호에서 일정한 전압을 추출하여 상기 LED모듈(310)에게 일정하게 전원을 공급하는 저역통과필터(320); 및 상기 제어보드(200)에서 송신된 제어신호의 디지털신호 중 일부 할당된 신호를 추출하고, 추출된 신호에 적합한 색상을 결정하여 상기 LED모듈(310)에게 색상결정신호를 보내는 신호추출부(330);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호추출부(330)은 상기 제어보드(200)에서 송신된 제어신호 중 특정 주파수보다 높은 주파수 성분만을 통과시키는 고역통과필터(331); 상기 고역통과필터(331)에서 통과된 제어신호에서 소정 주파수를 가지는 신호로 복조시키는 복조회로(332); 및 상기 복조회로(332)에서 복조된 제어신호를 디지털신호로 변환하고 상기 발광모듈(300)의 색상을 결정하는 색상결정신호를 생성하는 디지털신호변환회로(333);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광모듈(300)은 상기 발광모듈(300)에서 제어신호 전달 및 전원을 공급하는 1개 이상의 출력 선로;를 더 포함하여, 상기 발광모듈(300) 간 입출력 관계를 형성하고, 상기 발광모듈(300)에 다수의 발광모듈(300)을 연속으로 직렬연결하여, 다수의 발광모듈(300)을 추가할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광모듈(300)은 프로그래밍 가능한 정전류 LED 드라이버가 구비되어 PWM 출력으로 주간 및 야간을 구분하여 휘도 조절이 가능하며, 빨간색, 파랑색, 초록색을 256단계로 표현이 가능하여 다수의 색상을 표현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치에 의하면, 발광모듈을 연속으로 직렬연결이 가능하기 때문에, 추가 확장을 용이하게 할 수 있다.
또한, 데이터신호를 통해 LED를 개별로 빨간색, 파란색 및 초록색 256단계로 구분이 가능하여 여러 가지 색상을 표현할 수 있다.
또한, 정전류 LED드라이버가 구성되어 주야간에 휘도 조절이 가능하여 눈의 피로를 줄일 수 있다.
도 1은 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 제어보드(200)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 제어신호를 생성하는 데이터처리 방식을 나타내는 실시예이다.
도 4는 데이터생성부(240)와 신호추출부(330)간 신호를 처리하는 실시예이다.
도 5는 발광모듈(300) 내에서 디지털신호를 처리하는 실시예이다.
도 6은 발광모듈(300)의 직렬연결로 가로 및 세로로 추가 확장하는 실시예이다.
도 7은 발광모듈(300)의 LED소자에 24bit의 데이터가 전달되는 것을 나타내는 실시예이다.
도 8은 생성된 제어신호가 발광모듈(300)에 전달되는 방식을 나타내는 실시예이다.
도 9는 발광모듈(300)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 제어보드(200)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 제어신호를 생성하는 데이터처리 방식을 나타내는 실시예이다.
도 4는 데이터생성부(240)와 신호추출부(330)간 신호를 처리하는 실시예이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치는 정보수집모듈(100), 제어보드(200) 및 발광모듈(300)을 포함하여 구성된다.
먼저, 정보수집모듈(100)은 현황판에 표시되는 각 현장에 대한 정보를 수집하는 모듈로, 현장에 설치되어있는 센서들과 연결되어 현장의 상태에 대한 데이터를 수집하고, 또한, 관리자 단말기를 통해 센서에 의해 발견하지 못하는 정보를 데이터로 수집한다.
그리고, 제어보드(200)는 정보수집모듈(100)에서 수집한 데이터를 연산하여 제어신호를 생성하고 발광모듈(300)의 구동을 제어한다. 도 2를 참조하면, 제어보드(200)는 에이치브릿지 회로, 데이터검출수신회로(220), 브릿지다이오드 회로, 데이터 생성부, 전원부(250) 및 선로검출회로(260)로 구성된다.
먼저, 에이치브릿지 회로는 전원 공급 및 데이터 전송을 위하여 4개의 스위칭소자로 구성된다.
또한, 데이터검출수신회로(220)은 에이치브릿지 회로와 연결되고 내부에 저항회로를 구비하여, 에이치브릿지 회로의 전류에 의해 데이터를 검출한다.
또한, 브릿지다이오드 회로는 에이치브릿지 회로와 연결되고 브릿지다이오드 구조를 취하여, 에이치브릿지 회로에서 극성전압이 입력되어 전력이 끊기는 경우에도 연속적으로 전원을 공급할 수 있다.
또한, 데이터생성부(240)는 스위칭 소자와 저항에 의한 루프 전류 제어로써 제어신호를 생성한다. 보다 상세하게, 도 4를 참조하면, 데이터생성부(240)는 펄스발생회로(241), 펄스변조회로(242) 및 송신회로(243)로 구성된다.
먼저, 펄스발생회로(241)는 일정한 주기를 갖는 전기적 펄스신호를 생성한다.
그리고, 펄스변조회로(242)는 펄스발생회로(241)에서 생성된 신호에 기초하여 변화하는 펄스폭을 가지는 제어신호를 발생시킨다.
그리고, 송신회로(243)는 펄스변조회로(242)에서 생성된 제어신호를 발광모듈(300)로 송신한다.
이 때, 도 3을 참조하면, 제어신호는 디지털신호를 사용하고 NZR 통신 모드를 사용한다. NZR 모드에서는 신호를 두 가지 상태로 표현한다. 일반적으로 "High"와 "Low"로 표시되며, "High" 상태는 전압이 높은 상태를 나타내고 "Low" 상태는 전압이 낮은 상태를 나타낸다. 데이터를 이러한 "High"와 "Low" 연속인 상태를 나타내어 전송한다. 도 3을 참조하면, 데이터 비트 1은 "High-Low" 시퀀스로 표현되고, 데이터 비트 0은 "Low-High" 시퀀스로 표현된다. 이렇게 연속된 상태 변화를 통해 데이터가 표현되며, 50us이상의 시간동안 전압의 변화가 없을 시 신호를 초기화하여 디지털신호를 생성하며, 수신 측에서는 이러한 상태 변화를 감지하여 데이터를 해석한다. 또한, 400Kbps 또는 800kbps 데이터 통신이 가능하다.
또한, 전원부(250)는 발광모듈(300)에 전원을 공급한다.
마지막으로, 선로검출회로(260)는 선로의 과전류, 단선, 단락과 이상 상태를 검출한다.
도 5는 발광모듈(300) 내에서 디지털신호를 처리하는 실시예이다.
도 6은 발광모듈(300)의 직렬연결로 가로 및 세로로 추가 확장하는 실시예이다.
도 7은 발광모듈(300)의 LED소자에 24bit의 데이터가 전달되는 것을 나타내는 실시예이다.
도 8은 생성된 제어신호가 발광모듈(300)에 전달되는 방식을 나타내는 실시예이다.
도 9는 발광모듈(300)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
발광모듈(300)은 제어보드(200)에서 수신한 디지털신호를 데이터 처리하는 IC칩 상부에 LED소자가 부착되어 있는 형태이다.
상세하게, 제어보드(200)와 1개 이상의 선로로 연결되어 제어신호를 받는다. 이 때, 도 5를 참조하면, 전달받은 제어신호은 전압의 위상변화로 생성된 디지털신호로, 이를 구분하여 LED모듈(310)에 제어신호 전달하고 전원을 공급한다. 먼저 저역통과필터(320)은 LED모듈(310)에게 일정한 전원을 공급할 수 있도록 전압의 위상변화를 필터링하여 일정한 전압이 형성하게 한다.
그리고, 신호추출부(330)이 생성된 제어신호 중 발광모듈(300)에 할당된 데이터를 추출하고, 추출된 데이터와 적합한 색상을 찾아 색상결정신호를 LED모듈(310)에 전달하여 한 가지 색상을 나타낼 수 있도록 한다. 보다 상세하게, 도 4를 참조하면, 신호추출부(330)은 고역통과필터(331), 복조회로(332) 및 디지털신호변환회로(333)로 구성된다.
먼저, 고역통과필터(331)은 제어신호 중 특정 주파수보다 높은 주파수 성분만을 통과시켜, 일정 주파수 이하의 성분은 제거하여 노이즈가 제거된 제어신호를 획득한다.
그리고, 복조회로(332)는 고역통과필터(331)에서 통과된 제어신호에서 소정 주파수를 가지는 신호로 복조시켜, 변조된 제어신호 중 본래의 신호를 가려낸다.
그리고, 디지털신호변환회로(333)은 복조회로(332)에서 복조된 제어신호를 디지털신호로 변환하여, 발광모듈(300)에서 디지털 신호를 인식하고 적합한 색상을 찾을 수 있도록 한다.
또한, 발광모듈(300)에서 제어신호 전달 및 전원을 공급하는 1개 이상의 출력 선로를 더 포함하여, 발광모듈(300) 간 입출력 관계를 형성하고, 연속으로 직렬연결하여 다수의 발광모듈(300)을 추가할 수 있는 것으로, 도 6을 참조하면, 발광모듈(300)이 가로 및 세로로 연속적으로 용이하게 추가 확장할 수 있다.
또한, 제어신호는 디지털신호로, 도 7을 참조하면, 발광모듈(300)에 전달되는 24bit 데이터가 R, G 및 B가 각각 1바이트(8bit)에 크기의 데이터가 전달되어, LED소자는 빨간색, 파랑색 및 초록색을 256단계로 표현이 가능하여 다양한 색상으로 현장의 상태를 나타낼 수 있다.
더하여, 발광모듈(300)이 추가 확장되는 경우, 도 8을 참조하면, 제어보드(200)에서 전달된 제어신호가 순차적으로 발광모듈(300)에 입력되어 디지털신호를 통해 개별적으로 LED소자의 색을 제어할 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, 발광모듈(300)은 프로그래밍 가능한 정전류 LED 드라이버가 구성되어 PWM 출력으로 주간 및 야간을 구분하여 휘도 조절이 가능하다.
본 발명에 의한 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치에 의하면, 발광모듈을 연속으로 직렬연결이 가능하기 때문에, 추가 확장을 용이하게 할 수 있다.
또한, 데이터신호를 통해 LED를 개별로 빨간색, 파란색 및 초록색 256단계로 구분이 가능하여 여러 가지 색상을 표현할 수 있다.
또한, 정전류 LED드라이버가 구성되어 주야간에 휘도 조절이 가능하여 눈의 피로를 줄일 수 있다.
100 정보수집모듈
200 제어보드 210 에이치브릿지회로 220 데이터검출수신회로
230 브릿지다이오드회로 240 데이터생성부 250 전원부
260 선로검출회로
241 펄스발생회로 242 펄스변조회로 243 송신회로
300 발광모듈
330 LED모듈 320 저역통과필터 330 신호추출부
331 고역통과필터 332 복조회로 333 디지털신호변환회로

Claims (8)

  1. 현장센서 또는 관리자 단말기를 통해 현장데이터를 수신하여, 데이터를 수집하는 정보수집모듈(100);
    상기 정보수집모듈(100)에서 수집한 데이터를 연산하여 제어신호를 생성하고 송신하여 발광모듈(300)의 구동을 제어하는 제어보드(200); 및
    상기 제어보드(200)에서 생성된 제어신호를 바탕으로 현장의 상황을 색상으로 표시하는 발광모듈(300);을 포함하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 발광모듈(300)은
    상기 제어보드(200)에서 생성한 제어신호를 전달하고 전원을 공급받는 1개 이상의 입력 선로;
    다수의 색상을 나타내어 발광하는 LED모듈(310);
    상기 제어보드(200)에서 송신된 제어신호에서 일정한 전압을 추출하여 상기 LED모듈(310)에게 일정하게 전원을 공급하는 저역통과필터(320); 및
    상기 제어보드(200)에서 송신된 제어신호의 디지털신호 중 일부 할당된 신호를 추출하고,
    추출된 신호에 적합한 색상을 결정하여 상기 LED모듈(310)에게 색상결정신호를 보내는 신호추출부(330);를 포함하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어보드(200)는
    전원 공급 및 데이터 전송을 위하여 4개의 스위칭소자로 구성되는 에이치브릿지회로(210);
    상기 에이치브릿지 회로와 연결되고 내부에 저항회로를 구비하여, 상기 에이치브릿지회로(210)를 흐르는 전류에 의해 데이터를 검출하는 데이터검출수신회로(220);
    상기 에이치브릿지회로(210)에서 극성전압이 입력되는 경우, 끊기지 않고 연속적인 전원을 공급하기 위한 브릿지다이오드회로(230);
    상기 스위칭 소자와 저항에 의한 루프 전류 제어로써 제어신호를 생성하는 데이터생성부(240);
    전원을 공급하는 전원부(250); 및
    선로의 과전류, 단선, 단락과 이상 상태를 검출하는 선로검출회로(260);를 포함하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 데이터생성부(240)는
    일정한 주기를 갖는 전기적 펄스신호를 생성하는 펄스발생회로(241);
    상기 펄스발생회로(241)에서 생성된 신호에 기초하여 변화하는 펄스폭을 가지는 제어신호를 발생시키는 펄스변조회로(242); 및
    상기 펄스변조회로(242)에서 생성된 제어신호를 상기 발광모듈(300)로 송신하는 송신회로(243);를 포함하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치.
  4. 제 2항에 있어서
    상기 제어신호는
    디지털신호를 사용하고,
    상기 데이터생성부(240)가 상기 디지털신호를 생성하는 방식은
    고전압에서 저전압으로 변환 시‘0’신호를 발생시키고,
    낮은 전압에서 높은 전압으로 변환 시‘1’신호를 발생시키고,
    50us이상의 시간 동안 전압의 변화가 없을 시 신호를 초기화하여 디지털신호를 생성하고,
    400Kbps 또는 800kbps 데이터 통신이 가능한 것을 특징으로 하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 신호추출부(330)은
    상기 제어보드(200)에서 송신된 제어신호 중 특정 주파수보다 높은 주파수 성분만을 통과시키는 고역통과필터(331);
    상기 고역통과필터(331)에서 통과된 제어신호에서 소정 주파수를 가지는 신호로 복조시키는 복조회로(332); 및
    상기 복조회로(332)에서 복조된 제어신호를 디지털신호로 변환하고 상기 발광모듈(300)의 색상을 결정하는 색상결정신호를 생성하는 디지털신호변환회로(333);를 포함하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 발광모듈(300)은
    상기 발광모듈(300)에서 제어신호 전달 및 전원을 공급하는 1개 이상의 출력 선로;를 더 포함하여,
    상기 발광모듈(300) 간 입출력 관계를 형성하고,
    상기 발광모듈(300)에 다수의 발광모듈(300)을 연속으로 직렬연결하여, 다수의 발광모듈(300)을 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 발광모듈(300)은
    프로그래밍 가능한 정전류 LED 드라이버가 구비되어 PWM 출력으로 주간 및 야간을 구분하여 휘도 조절이 가능하며,
    빨간색, 파랑색, 초록색을 256단계로 표현이 가능하여 다수의 색상을 표현하는 것을 특징으로 하는 1선로 통신을 이용한 디스플레이 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170105803A (ko) 2016-03-10 2017-09-20 삼성전자주식회사 디스플레이장치 및 디스플레이장치의 구동방법
KR20170126314A (ko) * 2016-05-09 2017-11-17 (주) 오토이노텍 2 선로통신 발광모듈을 이용한 중앙감시반 현황판

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