KR19980083776A - 초음파 다중 통신 시스템 - Google Patents

Abstract

다수의 전자 제어 유니트들 상호간의 데이타를 초음파를 이용하여 송수신할 수 있도록 한 초음파 다중 통신 시스템에 관한 것이다. 상기 초음파 다중 통신 시스템은, 입력되는 다중화(Multiplexer)용 펄스 데이타를 미리 설정된 대역의 주파수 신호로서 변조하고, 상기 변조된 신호를 초음파신호로 변환하여 전파 매질을 통해 전파하는 송신기와, 전파매질을 통한 초음파를 주파수 신호로 변환하고, 상기 변환된 주파수 신호중 미리 설정된 주파수 대역내의 신호만을 펄스 데이타로서 복조 하는 수신기와, 상기 송신기와 수신기에 접속되어 다중화용 펄스 데이타를 상기 송신기로 공급하며, 상기 수신기를 통한 펄스 데이타를 입력하여 데이타의 송수신을 제어하는 제어기를 포함하여 구성된 통신장치를 적어도 하나 이상 구비하여 다수의 통신 장치들 상호간의 데이타를 초음파로서 송수신 한다. 이와 같이 구성된 통신장치들을 이용하여 통신장치들 상호간의 데이타를 송수신 함으로써 와이어 하네스를 절감할 수 있다.

Description

초음파 다중 통신 시스템

본 발명은 데이타 다중화 송수신 장치에 관한 것으로, 특히 와이어 하네스 없이 마스터와 다수의 슬레이브간의 데이타를 송수신하는 초음파 다중화 다중 통신 시스템에 관한 것이다.

통상적으로, 다수의 프로세서를 가지는 디지탈 통신 시스템은 하나의 마스터가 여러 개의 슬레이브를 독립적(개별적)으로 제어하는 마스터-슬레이브 통신 방식으로 구성되어 있다. 이와 같은 마스터 슬레이브 통신 방식은 하나의 마스터 장치와 여러 개의 슬레이브들간의 프로토콜 데이타를 송수신하는 것으로 도 1에 도시된 바와 같다.

도 1은 종래의 기술에 의한 차량 다중 통신 시스템의 블럭 구성도로서, 하나의 마스터 10과 다수의 슬레이브들 12,..,12n들이 하나의 공통선 13을 통해 병렬로 접속되어 있다. 이때, 상기 구성중 마스터 10과 다수의 슬레이브들 12,..,12n은 각각 프로세서들로서 고유의 어드레스가 부여되어 있다.

도 1과 같이 구성된 장치에서 마스터 10이 슬레이브 12로 데이타를 송수신하는 과정은 다음과 같다.

지금, 마스터 10이 슬레이브 12의 고유 어드레스를 포함하는 데이타를 공통선 13으로 전송하면, 상기 공통선 13에 병렬 접속된 다수의 슬레이브 12,..,12n들 모두는 공통선 13을 통한 데이타를 각각 수신한다. 이때, 상기 마스터 10으로부터 어드레스는 데이타의 앞에 위치된다.

이때, 상기 공통선 13을 통한 데이타를 수신한 다수의 슬레이블 12,..,12n들은 수신된 데이타에 포함되어 있는 어드레스와 자신의 고유 어드레스와 비교하여 일치하는 경우에만 연속하여 수신되는 데이타를 수신한다. 이와 같은 방법에 의해 마스터 10으로부터의 데이타를 수신함으로서 일대일 데이타의 송수신이 가능하여진다.

그러나, 상기 도 1과 같은 데이타 통신 장치는 공통선 13을 통해 마스터 10과 다수의 슬레이브들 12,..,12n간에 데이타를 통신함으로써 슬레이브가 많은 경우, 통신 선로(와이어 하네스)가 복잡하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 다수의 통신장치들 상호간에 데이타를 초음파로서 송수신할 수 있는 초음파 다중화 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 공기 혹은 금속을 전파 매질로 하여 데이타를 송수신하는 초음파 다중화 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력되는 다중화용 펄스 데이타를 미리 설정된 대역의 주파수 신호로서 변조하고 상기 변조된 신호를 초음파신호로 변환하여 전파 매질을 통해 전파하는 송신기와, 전파매질을 통한 초음파를 주파수 신호로 변환하고 상기 변환된 주파수 신호중 미리 설정된 주파수 대역내의 신호만을 펄스 데이타로서 복조 하는 수신기와, 상기 송신기와 수신기에 접속되어 다중화용 펄스 데이타를 상기 송신기로 공급하며 상기 수신기를 통한 펄스 데이타를 입력하여 데이타의 송수신을 제어하는 제어기를 포함하여 구성된 통신장치를 적어도 하나 이상 구비하여 상호간에 데이타를 송수신 함을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 기술에 의한 차량 다중 통신 시스템의 블럭 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 초음파 다중 통신 시스템의 블럭 구성도를 도시한 도면.

도 3은 도 2의 동작을 설명하기 위한 동작 파형도로서, 데이타 송신시의 파형의 예를 도시한 도면.

도 4는 도 2의 동작을 설명하기 위한 동작 파형도로서, 데이타 수신시의 파형의 예를 도시한 도면.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 초음파 다중 통신 시스템의 블럭 구성도를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 디지탈 데이타를 주파수 변조하여 초음파로 변환하여 송신하고 초음파의 신호를 수신하여 디지탈 데이타로 복조하는 초음파 송수신기 20, 22들로 구성되어 있음을 알 수 있다. 상기 초음파 송수신기 20, 22들 각각은 제어기 24와, 상기 제어기 24로부터 출력되는 다중화용 펄스 데이타를 미리 설정된 대역의 주파수 신호로서 변조하는 변조기 26과, 상기 변조기 26으로부터 출력되는 변조신호를 초음파로 변환하여 전파매질로 전파하는 스피커 28과, 상기 전파매질을 통한 초음파을 수신하여 전기신호로 변환하는 마이크로폰 32와, 상기 마이크로폰 32로부터 출력되는 신호를 미리 설정된 주파수 대역내의 신호만을 펄스 데이타로서 복조하는 복조기 30으로 구성되어 있다. 상기와 같은 구성중 변조기 26과 스피커 28의 구성은 펄스 데이타를 주파수 변조하여 초음파로 송신하는 송신기이며, 마이크로폰 32와 복조기 30은 초음파의 신호를 전기 신호로 변환하여 디지탈 신호로 복조하는 수신기에 대응한다.

도 3은 도 2의 동작을 설명하기 위한 동작 파형도로서, 데이타 송신시의 파형의 예를 도시한 도면이다. 여기서 PD는 제어기 24로부터 출력되는 펄스 데이타이며, mf1은 변조기 26의 출력으로서 상기 펄스 데이타 PD를 주파수 변조한 파형의 예를 도시한 것이다.

도 4는 도 2의 동작을 설명하기 위한 동작 파형도로서, 데이타 수신시의 파형의 예를 도시한 도면이다. 도 4에서, Rf는 전파 매질로 전파되어온 초음파 신호의 파형으로서 마이크로폰 32로 입력되는 신호로서, BW는 통신 주파수 대역을 나타낸다. df는 복조기 30의 출력으로서, 상기 초음파 신호 Rf중 노이즈가 규정된 값 이상인 경우 통신 금지 신호 CIT를 발생하며, 노이즈가 규정된 값 이하인 경우에만 초음파 신호 Rf를 복조하여 출력한다.

이하 본 발명에 따른 초음파 다중통신 시스템의 동작을 상술한 구성을 참조하여 설명한다.

지금 초음파 송수신기 20내의 제어기 24가 도 3과 같은 펄스 데이타 PD를 출력하면, 이는 변조기 26으로 입력된다. 이때, 상기 변조기 26은 통신 주파수 대역 BW의 최소 주파수 fmin과 최대 주파수 fmax사이에서 일정한 주파수 간격 Δf를 유지하면서 입력되는 상기 펄스 데이타 PD를 도 3의 mf1과 같이 주파수 변조하여 스피커 28로 출력한다. 상기 스피커 28는 변조기 26으로부터 출력되는 주파수 변조된 신호를 초음파로서 공기 혹은 금속등의 전파 매질로 전파 출력한다.

상기와 같은 동작에 의해 초음파 송수신기 20의 스피커 28로부터 음파 출력되는 신호는 도 4의 Rf와 같으며, 이는 다른 초음파 송수신 장치 22의 마이크로폰 32으로 전달된다. 상기 초음파 송수신 장치 22의 마이크로폰 32의 방향은 초음파 송수신 장치 20의 스피커 28의 방향으로 지향되어 있다. 상기 마이크로폰 32은 상기 스피커 28로부터 출력되는 초음파 신호를 전기 신호로 변환하여 변조기 30로 공급한다.

상기 변조기 30은 마이크로폰 32으로부터 공급되는 주파수 변조된 신호의 주파수를 스펙트럼(spectrum)을 분석하여 통신 가능한 대역 BW의 신호를 도 4의 df와 같이 복조하여 디지탈 신호를 제어기 24로 공급한다. 즉, 상기 복조기 30은 마이크로폰 32으로부터 공급되는 입력신호중 규정된 노이즈 레벨 값 이하의 대역 신호만을 복조한다. 이러한 복조기 30의 구성은 패스트 퓨리에 트랜스펌(fast Fourier Transform)방식으로 주파수를 분석하는 회로로서 용이하게 구현할 수 있다.

따라서, 상기 도 2와 같은 구성에 의해 초음파 송수신 장치 20의 제어기 24로부터 송신된 펄스 데이타 PD는 초음파의 신호로서 인접하는 또다른 초음파 송수신 장치 22의 제어기 24로 전송됨으로써 데이타를 전송하는 와이어 하네스을 없앨 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 프로세서 모듈간의 데이타를 초음파 방식을 이용하여 음파 통신함으로써 와이어 하네스를 없앨 수 있고, 와이어 없이 프로세서간의 통신을 실행함으로 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 초음파 다중 통신 시스템에 있어서,

   입력되는 다중화용 펄스 데이타를 미리 설정된 대역의 주파수 신호로서 변조하고 상기 변조된 신호를 초음파신호로 변환하여 전파 매질을 통해 전파하는 송신기와,

   전파매질을 통한 초음파를 주파수 신호로 변환하고 상기 변환된 주파수 신호중 미리 설정된 주파수 대역내의 신호만을 펄스 데이타로서 복조하는 수신기와,

   상기 송신기와 수신기에 접속되어 다중화용 펄스 데이타를 상기 송신기로 공급하며 상기 수신기를 통한 펄스 데이타를 입력하여 데이타의 송수신을 제어하는 제어기를 포함하여 구성된 통신장치를 적어도 하나 이상 구비하여 다수의 통신 장치들 상호간의 데이타를 초음파로서 송수신함을 특징으로 하는 초음파 다중 통신 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 송신기는 펄스 데이타를 주파수로 변조 출력하는 변조기와, 상기 송신기로부터 변조 출력되는 주파수를 음파로 변환하여 전파매질로 전파시키는 스피커로 구성함을 특징으로 하는 초음파 다중 통신 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 수신기는 전파매질을 통해 수신되는 초음파 신호를 전기신호로 변환하는 마이크로폰과, 상기 마이크로폰을 통해 수신되는 전기 신호를 디지탈의 신호로 복조하여 상기 제어기로 공급하는 복조기로 구성함을 특징으로 하는 초음파 다중 통신 시스템.
4. 제1항에 있어서, 제2항 또는 제3항에 있어서 상기 전파매질은 공기 혹은 금속임을 특징으로 하는 초음파 다중 통신 시스템.