KR200460974Y1 - 포텐셔미터와 원격 통신을 이용한 선박용 타각 지시 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 타각 트랜스미터(rudder angle transmitter)에 구비된 포텐셔미터(potentiometer), 타각지시기(rudder angle indicator)에 구비된 스테핑모터(stepping motor), 각 장치 내의 통신인터페이스 회로를 이용하여, 조타실 내의 방향타(rudder)의 회전각에 대한 값을 포텐셔미터를 통하여 읽어 들이고 이를 통신신호로 변환하여 원격지의 선교(wheel house/navigation bridge) 내의 다수의 타각지시기로 전송하여 방향타를 원격 감시할 수 있는 선박용 타각 지시 시스템에 관한 것이다. 본 고안의 일면에 따른, 선박 방향타의 타각을 원격지 선교에서 감시하기 위한 타각지시시스템은, 선박 조타실에, 상기 타각에 대응되도록 소정 축이 회전하여 저항값이 가변되는 포텐셔미터, 및 상기 포텐셔미터에 독출 신호를 인가하여 상기 가변되는 저항값에 대응되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 소정 전송 방식의 통신 패킷으로 전송하는 타각트랜스미터를 포함하고, 선박 선교에, 상기 통신 패킷 신호를 수신하고 분배기를 이용해 증폭하여 소정 개수의 복수의 출력 신호로 변환하는 시그널컨버터, 및 상기 시그널컨버터로부터의 출력 신호를 수신하고 해석하여 상기 디지털 신호를 추출하고, 상기 디지털 신호에 따라 모터를 구동하여 상기 타각에 대응되도록 지시 바늘을 회전시키며, 상기 디지털 신호에 따라 표시 수단을 구동하여 상기 타각에 대응되는 값을 표시하는 타각지시기를 포함한다.

Description

포텐셔미터와 원격 통신을 이용한 선박용 타각 지시 시스템{Vessel Rudder Angle Indication System using Potentiometer and Remote Communication}

본 고안은 선박용 타각 지시 시스템에 관한 것으로서, 타각 트랜스미터(rudder angle transmitter)에 구비된 포텐셔미터(potentiometer), 타각지시기(rudder angle indicator)에 구비된 스테핑모터(stepping motor), 각 장치 내의 통신인터페이스 회로를 이용하여, 조타실 내의 방향타(rudder)의 회전각에 대한 값을 포텐셔미터를 통하여 읽어 들이고 이를 통신신호로 변환하여 원격지의 선교(wheel house/navigation bridge) 내의 다수의 타각지시기로 전송하여 방향타를 원격 감시할 수 있는 선박용 타각 지시 시스템에 관한 것이다.

일반적인 타각 지시시스템은 신호 송신측인 타각 트랜스미터와 신호 수신측인 타각지시기 각각에 싱크로 모터(synchro motor)를 장착해서 사용하고 있다. 즉, 선교(wheel house)에서 스티어링 휠(steering wheel)의 조종으로 조타실의 방향타를 제어할 때, 송신측 싱크로 모터(synchro-motor)의 회전축이 방향타의 회전각에 비례하여 회전하면 싱크로 모터의 출력 측에 위상 변위가 발생되며 이는 트랜스미터를 통해 타각 지시기에 장착된 수신측 싱크로모터에 전달되고 위상 변위된 값만큼 싱크로 모터의 회전축이 돌아가면서 방향타의 회전각을 나타내 주고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 타각 지시시스템에서는, 가격이 고가인 싱크로 모터를 사용하고 있고, 송신측 싱크로모터와 수신측 싱크로 모터의 타입(모델, 성능, 특성 등)이 다를 경우 정상적으로 작동되지 않아 호환성이 떨어지고, 송수신측 싱크로 모터의 신호 라인이 직결되어 있으므로 송신측 싱크로 모터의 출력 정격(전류 용량)에 따라 연결할 수 있는 수신측 싱크로 모터의 개수에 제한이 있어서 타각 지시기의 확장 시 추가 포설, 예를 들어, 유닛 하나에 최소 5가닥의 케이블을 추가 포설해야 하는 등의 문제가 있다. 이런 문제들로 인하여 선박의 크기와 설치 방법에 따라 타각 지시기의 종류와 타입이 다르게 구성되고 있다.

이와 같이, 선박 내의 원격지 선교나 양측 윙(wing)에서 방향타를 제어하고 이를 감시하기 위해서 싱크로 모터를 이용하는 경우에, 싱크로 모터는 고가인데다 신호 송수신단 간에 동일한 타입을 사용하지 않을 경우 제대로 동작되지 않고 감시포인트(타각지시기)의 확장시 추가 포설을 해야 하는 등의 불편함이 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은, 기존의 싱크로 모터의 사용 방식에 비교하여 내구성과 신뢰성이 뛰어난 포텐셔미터와 스텝핑모터를 사용하고, 이들 상호간의 신호전달을 범용 통신매체(CAN 또는 RS485)와 표준 프로토콜(NMEA-0183 또는 NMEA-2000)을 이용하여 2가닥 통신 방식으로 가능하게 함으로써, 조타실 방향타의 회전 위치의 측정하고 이를 지시하는 과정이 구동 모터의 타입과 관련없이 이루어져 타각 지시의 정확성을 높이고 호환성을 향상시킨 선박용 타각 지시 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 타각트랜스미터에서 시그널컨버터를 거쳐 타각지시기에 이르는 통신선의 단선에 의한 통신 오류에 대비하여 각 장치를 링(ring)방식으로 구성하여 신뢰도를 높이고, 시그널컨버터에 구비된 분배기 하나에서 타각지시기를 32개수까지 확장할 수 있도록 통신 신호를 증폭하여 분배기 개수에 따라 추가적인 확장이 용이하도록 함으로써 가격 경쟁력과 확장이 용이한 선박용 타각 지시 시스템을 제공하는 데 있다.

먼저, 본 고안의 특징을 요약하면, 본 고안의 일면에 따른, 선박 방향타의 타각을 원격지 선교에서 감시하기 위한 타각지시시스템은, 선박 조타실에, 상기 타각에 대응되도록 소정 축이 회전하여 저항값이 가변되는 포텐셔미터, 및 상기 포텐셔미터에 독출 신호를 인가하여 상기 가변되는 저항값에 대응되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 소정 전송 방식의 통신 패킷으로 전송하는 타각트랜스미터를 포함하고, 선박 선교에, 상기 통신 패킷 신호를 수신하고 분배기를 이용해 증폭하여 소정 개수의 복수의 출력 신호로 변환하는 시그널컨버터, 및 상기 시그널컨버터로부터의 출력 신호를 수신하고 해석하여 상기 디지털 신호를 추출하고, 상기 디지털 신호에 따라 모터를 구동하여 상기 타각에 대응되도록 지시 바늘을 회전시키며, 상기 디지털 신호에 따라 표시 수단을 구동하여 상기 타각에 대응되는 값을 표시하는 타각지시기를 포함한다.

상기 포텐셔미터는 저항체가 형성된 기판과 상기 방향타의 움직임에 따라 움직이는 축을 포함하며, 상기 축의 움직임에 따라 상기 저항체의 양끝단 사이에서 한 지시점이 움직이며, 상기 독출 신호가 상기 저항체의 한쪽 끝단과 상기 지시점 사이에 인가되거나 상기 저항체의 다른 쪽 끝단과 상기 지시점 사이에 인가된다.

상기 타각지시기는, 상기 디지털 신호에 따라 상기 타각에 대응되는 값을 원형으로 배치된 복수의 LED의 점멸과 상기 지시 바늘의 회전을 이용해 표시하는 브릿지 타각지시기, 또는 상기 디지털 신호에 따라 상기 타각에 대응되는 값을 원형으로 배치된 복수의 LED의 점멸과 FND 세그먼트를 이용해 표시하는 윙 타각지시기를 포함한다.

상기 타각지시시스템은, 사용자의 입력에 따라 상기 표시 수단의 조도를 조절하기 위한 딤머를 더 포함한다.

상기 타각지시기의 개수를 증가시키기 위하여, 상기 시그널 컨버터에 상기 통신 패킷 신호를 증폭하는 상기 분배기를 추가시킬 수 있다.

상기 타각트랜스미터와 상기 시그널컨버터 사이의 통신 방식 및 상기 시그널컨버터와 상기 타각지시기 사이의 통신 방식은 CAN, 또는 RS485 프로토콜을 포함한다.

상기 모터는 스테핑 모터이고, 상기 타각지시기는 상기 디지털 신호에 대응되는 개수의 펄스 신호를 생성하여 상기 스테핑 모터를 구동하여 상기 지시 바늘을 회전시키는 스테핑모터 구동부를 포함한다.

상기 타각지시기는, 상기 디지털 신호에 따라 상기 타각에 대응되는 값을 표시하기 복수의 LED의 구동 신호를 생성하는 LED 표시부; 상기 복수의 LED의 한쪽 끝에 설치된 포토 인터럽트; 및 전원이 공급된 시점에 영점 조정 신호를 생성하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 스테핑모터 구동부가 상기 영점 조정 신호에 따라 상기 지시 바늘의 위치가 상기 포토 인터럽트의 위치까지 회전하도록 상기 스테핑 모터를 구동하도록 제어하여 상기 복수의 LED의 점등 위치와 상기 지시 바늘의 위치가 일치하도록 영점을 조정한다.

상기 제어부는, 상기 영점에 대하여 상기 지시 바늘이 상기 포토 인터럽트를 가리킬 때까지에 해당하는 펄스 신호를 생성하도록 상기 영점 조정 신호를 생성하고, 상기 영점 조정 신호에 따라, 상기 스테핑모터 구동부가 해당 펄스 신호로 상기 스테핑 모터를 구동하여 상기 지시 바늘을 회전시키고, 상기 LED 표시부가 상기 영점으로부터 상기 포토 인터럽트가 설치된 쪽으로의 LED들을 점등하면서 마지막 LED의 점등 후에 상기 포토 인터럽트를 구동하면, 상기 제어부는 영점 완료 신호를 발생시켜 상기 지시 바늘과 상기 복수의 LED가 본래의 영점을 가리키도록 상기 스테핑모터 구동부와 상기 LED 표시부의 구동을 제어하고, 이후의 상기 방향타의 타각에 대응되는 제어를 수행한다.

그리고, 본 고안의 다른 일면에 따른, 선박 방향타의 타각을 원격지 선교에서 감시하기 위한 타각지시시스템은, 저항체가 형성된 기판과 상기 방향타의 움직임에 따라 움직이는 축을 포함하는 선박 조타실에 구비된 포텐셔미터를 이용하여, 상기 축의 움직임에 따라 상기 저항체의 양끝단 사이에서 한 지시점을 움직이며, 상기 저항체의 한쪽 끝단과 상기 지시점 사이 또는 상기 저항체의 다른 쪽 끝단과 상기 지시점 사이에 독출 신호를 인가하여, 상기 독출 신호의 변화에 대한 상기 타각에 대응되는 디지털 신호를 생성하고, 원격지의 선박 선교에서 상기 디지털 신호를 수신하여 타각지시기를 통해 상기 타각에 대응되는 표시를 수행한다.

본 고안에 따른 선박용 타각 지시 시스템에 따르면, 고가의 싱크로 모터 대신에 가격 대비 10% 이하이지만 내구성과 정밀도가 높은 포텐셔미터를 사용하고 선박용 표준 프로토콜과 CAN 또는 RS485 등의 범용 통신매체를 사용하기 때문에 통신 프로토콜만 따르면 별도의 추가 포설 없이 타각지시기와 같은 감시포인트 확장이 제약없이 용이하게 이루어지도록 시스템 사양 변경이 가능하고 호한성과 고객의 요구 조건에 빠르게 대응할 수 있는 장점이 있다.

또한, 일반 산업용 통신 방식과 범용 부품을 사용하여 시스템을 구성함으로써 기존의 싱크로모터 사용 타각지시시스템 방식과 같이 제조사 의존도가 높고 고가인 타각지시시스템에 비하여 가격 경쟁력은 물론 설치 및 유지보수 비용과 같은 관리 비용을 대폭 절감할 수 있어 수입 대체 효과와 비용 절감을 동시에 추구하는데 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 타각 지시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 타각 트랜스미터의 구체적인 블록도이다.
도 3은 도 1의 시그널 컨버터의 구체적인 블록도이다.
도 4는 도 1의 브릿지 타각 지시기의 구체적인 블록도이다.
도 5는 도 1의 타각 지시기의 전면 패널의 외형도이다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 고안이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성에 대하여 보다 상세하게 기술하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 타각 지시시스템(10)의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 일실시예에 따른 타각 지시시스템(10)은, 선박 조타실(steering room)에 구비된 조타부(20)와 선박 선교(wheel house, navigation bridge)에 구비된 콘트롤부(30)를 포함한다. 조타부(20)는 방향타(100), 포텐셔미터(110), 및 타각트랜스미터(120)를 포함하고, 콘트롤부(30)는 시그널 컨버터(130), 복수의 타각지시기(140/150/160), 딤머(dimmer)(170) 및 휠(wheel)(180)을 포함한다.

선박 조타실은 방향타(100)를 실제로 회전시키기 위한 기계 장치가 있는 곳이고, 선박 선교는 휠(180)을 조종하여 방향타(100)에 명령을 내리고 방향타(100)의 상태를 감시하는 곳이다.

휠(180)을 조종하여 선박이 좌우 방향으로 항해하도록 방향타(100)를 제어할 때, 방향타(100)에 연결된 포텐셔미터(110)의 축이 회전하게 된다. 예를 들어, 방향타(100)의 타각에 대응되도록 포텐셔미터(110)의 축이 회전하여 저항값이 가변되며, 타각 트랜스미터(120)는 방향타(100)의 회전각을 읽기 위하여 포텐셔미터(110)에 소정 독출 신호(소정 전압)를 인가하여 위와 같이 가변되는 저항값에 대응되는(방향타의 회전각에 대응되는) 아날로그 신호가 발생되면, 이를 디지털 신호로 변환하여 소정 전송 방식, 예를 들어, CAN(Controller Area Network) 또는 RS485 와 같은 통신 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 2가닥 케이블을 통해 시그널컨버터(130)로 전송할 수 있다.

원격지 선교의 시그널컨버터(130)는 타각 트랜스미터(120)로부터 전송된 통신 패킷 신호를 수신하고 분배기를 이용해 증폭하여 타각지시기(140/150/160)의 개수만큼 통신 채널을 분기하여 각각의 타각지시기(140/150/160)로 해당 통신 패킷 신호를 전송한다. 시그널컨버터(130)는 CAN 또는 RS485 와 같은 통신 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 2가닥 케이블을 통해 각각의 타각지시기(140/150/160)로 전송할 수 있다. 이때, 시그널컨버터(130)와 타각지시기(140/150/160) 사이를 2가닥 통신선을 이용하여 병렬로 연결하되 링(ring)방식으로도 상호 연결되도록 결선함으로써, 연결 케이블이 일부 구간에서 단선이 되더라도 우회 경로를 통하여 통신이 이루어지도록 할 수 있다.

이에 따라, 시그널컨버터(130)로부터의 출력 신호를 수신하는 각각의 타각지시기(140/150/160)는 해당 통신 패킷 신호를 해석하여 해당 디지털 신호를 추출하고, 추출한 디지털 신호에 따라 스테핑 모터를 구동하여 방향타(100)의 타각에 대응되도록 지시 바늘을 회전시키며, 해당 디지털 신호에 따라 표시 수단을 구동하여 해당 타각에 대응되는 값을 표시할 수 있다.

선교에 구비되는 타각지시기는 브릿지(bridge) 타각지시기 또는 윙(wing) 타각지시기 등을 포함할 수 있다. 브릿지 타각지시기는 도 5에 도시한 바와 같이, 전면 패널에 원형으로 배치된 복수의 LED(Light Emitting Diode)를 포함하며, 스테핑 모터의 축에 결합된 지시 바늘이 해당 디지털 신호에 따라 스테핑 모터에 의하여 회전되어 방향타(100)의 타각을 지시할 때, 동시에 위와 같은 LED들을 이용하여 해당 타각에 대응되는 위치까지 점등하여 방향타(100)의 상태를 표시하게 된다. 또한, 윙 타각지시기는 도 5에 도시한 바와 같이, 전면 패널에 원형으로 배치된 복수의 LED와 FND 세그먼트를 포함하며, 방향타(100)의 타각에 대응되는 해당 디지털 신호에 따라 FND(Flexible Numeric Display) 세그먼트를 통해 숫자로 표시하거나 동시에 LED들을 이용하여 해당 타각에 대응되는 위치까지 점등하여 방향타(100)의 상태를 표시할 수 있다.

각각의 타각지시기(140/150/160)에는 딤머(170)가 구비될 수 있으며, 사용자가 딤머(170)를 조절하여 조도 조절을 입력함에 따라 위와 같은 LED나 FND 세그먼트의 조도가 조절되도록 할 수 있다.

이와 같이 본 고안의 일실시예에 따른 타각 지시스템(10)에서는, 선박 조타실에 구비된 포텐셔미터(110)를 이용하여, 방향타(100)의 움직임에 따른 타각을 읽어 해당 타각에 대응되는 디지털 신호를 생성하고, 원격지의 선박 선교에서 해당 디지털 신호에 대한 통신 패킷 신호, 예를 들어, CAN 또는 RS485 등의 원거리 선박용 표준 프로토콜을 준수하는 통신 패킷 신호를 수신하여 타각지시기(140/150/160)를 통해 해당 타각에 대응되는 표시를 LED, 스테핑 모터에 결합된 지시 바늘, 또는 FND 세그먼트를 통해 이루어지도록 함으로써, 선박 방향타(100)의 타각을 원격지 선교에서 효율적으로 감시할 수 있도록 하였다.

이에 따라 기존의 고가의 싱크로 모터 대신에 가격 대비 10% 이하이지만 내구성과 정밀도가 높은 포텐셔미터(110)를 사용하여 구현 가능하고, 선박용 표준 프로토콜과 CAN 또는 RS485 등의 범용 통신매체를 사용하기 때문에, 통신 프로토콜만 따르면 별도의 추가 포설 없이 타각지시기와 같은 감시포인트 확장이 제약없이 용이하게 이루어지도록 시스템 사양 변경이 가능하고 호한성과 고객의 요구 조건에 빠르게 대응할 수 있다. 또한, 일반 산업용 통신 방식과 범용 부품을 사용하여 시스템을 구성함으로써 기존의 싱크로 모터 사용 타각지시시스템 방식과 같이 제조사 의존도가 높고 고가인 타각지시시스템에 비하여 가격 경쟁력은 물론 설치 및 유지보수 비용과 같은 관리 비용을 대폭 절감할 수 있어 수입 대체 효과와 비용 절감을 동시에 추구할 수 있게 된다.

이하, 도 2내지 도 4를 참조하여 포텐셔미터(110), 타각트랜스미터(120), 시그널 컨버터(130) 및 타각지시기(140/150/160)에 대하여 좀 더 자세히 설명한다.

도 2는 도 1의 타각 트랜스미터(120)의 구체적인 블록도이다.

도 2를 참조하면, 타각 트랜스미터(120)는 제어부(121), 통신인터페이스부(122), 및 A/D(Analog-to-Digital) 변환부(123)를 포함하고, 이외에도 시스템(10)에 전원이 공급되는 시점에 타각 트랜스미터(120)의 동작을 위하여 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.

A/D 변환부(123)와 통신인터페이스부(122)는 마이크로프로세서와 같은 제어부(121)의 제어를 받아 동작하며, A/D 변환부(123)와 통신인터페이스부(122)의 동작을 위하여 미리 설정이 필요한 값들을 사용자의 입력에 따라 설정할 수 있으며 그 동작에 필요한 신호를 발생하여 전반적인 제어를 수행할 수 있다.

휠(180)을 조종하여 선박이 좌우 방향으로 항해하도록 방향타(100)를 제어할 때, 방향타(100)의 타각에 대응되도록 포텐셔미터(110)의 축이 회전하여 저항값이 가변되며, 타각 트랜스미터(120)의 A/D 변환부(123)는 방향타(100)의 회전각을 읽기 위하여 포텐셔미터(110)에 소정 독출 신호를 인가하여 위와 같이 가변되는 저항값에 대응되는(방향타의 회전각에 대응되는) 아날로그 신호가 발생되면, 이를 디지털 신호로 변환할 수 있다.

이에 따라, 통신인터페이스부(122)는 A/D 변환부(123)가 생성하는 방향타(100)의 타각에 대응된 디지털 신호를 CAN(Controller Area Network) 또는 RS485 와 같은 통신 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 만들어, 2가닥 케이블을 통해 시그널컨버터(130)로 전송할 수 있다.

한편, 포텐셔미터(110)는 가변저항과 같은 특성을 가진 부품으로써 방향타(100)의 움직임에 따라 그 축 또는 손잡이가 회전되면 그 내부 저항 값이 변하면서 A/D 변환부(123)가 인가하는 독출 신호에 대하여 그에 따른 가변 전압이 발생되는 특징을 가진다.

예를 들어, 도 2와 같이, 포텐셔미터(110)는 저항체가 형성된 소정 기판과 방향타(100)의 움직임에 따라 회전하는 축을 포함할 수 있다. 포텐셔미터(110)의 축이 좌우 회전함에 따라 상기 저항체의 양끝단 사이에서 상기 저항체에 맞닿아 결합된 중간 지시점(금속체)이 움직이도록 결합되어 있으며, A/D 변환부(123)는 상기 저항체의 한쪽 끝단과 중간 지시점 사이에 해당 독출 신호(소정 전압)를 인가하거나 상기 저항체의 다른 쪽 끝단과 중간 지시점 사이에 해당 독출 신호(소정 전압)를 인가하여 방향타(100)의 회전각에 대응되는 아날로그 신호를 발생시켜서 이를 디지털 신호로 변환할 수 있다.

기존에는 싱크로 모터를 이용하여 방향타의 회전각을 측정하고 타각지시기의 지시 바늘을 회전시켜서 방향타의 상태를 표시하는 방식을 사용하는 경우가 있었다. 이때에는, 방향타의 회전각을 측정하는 송신측 싱크로 모터는 기본적으로 정현파 출력을 내보내는데 싱크로 모터의 축이 회전하게 되면 회전각에 비례하여 정현파 위상 변위가 일어난다. 반대로 방향타의 상태를 보여주기 위한 수신측 싱크로모터에서는 위상 변위가 일어난 정형파 신호에 따라 이를 보상하는 쪽으로 싱크로 모터의 회전축이 돌아간다. 그렇기 때문에 송신측과 수신측 싱크로모터의 사양은 일치해야 하며 그렇지 않을 경우 정상적인 동작이 되지 않는다. 또한 송신측 싱크로 모터에서 수신측 싱크로모터 사이에 신호를 증폭하기 위한 장치가 없기 때문에 수신측 싱크로모터의 개수는 소량으로 제한될 수밖에 없었다. 또한 사용되는 싱크로 모터 자체가 특수 사양이어서 국내 선박에 적용되는 타각지시시스템 대부분이 고가의 수입품으로 이루어져 가격 결정권이 약하고 수신측 타각지시기의 추가 증설 또한 불가능하였다.

본 고안에서는 위와 같이 타각트랜스미터(120) 내부에 고가의 싱크로 모터를 사용하지 않고 가변 저항기와 유사하지만 내구성과 신뢰성이 뛰어난 포텐셔미터(110)를 사용하였다. 또한, 타각트랜스미터(120) 내부에 제어부(121)를 위한 마이크로프로세서를 장착하여 포텐셔미터(110)로부터 입력되는 아날로그 신호를 A/D 변환기(123)를 통하여 디지털신호로 바꾸도록 제어할 수 있으며, 이를 다시 표준프로토콜(NMEA-0183 또는 NMEA-2000)을 따르는 통신 패킷으로 변환하여 CAN 또는 RS485와 같은 원거리 산업용 통신을 위한 통신인터페이스부(122)를 통하여 송출하는 방식을 통해 수신측 타각시지시(140/150/160)는 표준 통신 규격만 따르면 어떠한 타사 제품도 사용이 가능하도록 하였다.

도 3은 도 1의 시그널 컨버터(130)의 구체적인 블록도이다.

도 3을 참조하면, 시그널 컨버터(130)는 통신인터페이스부(131), 및 복수의 분배기(132)를 포함하고, 이외에도 시스템(10)에 전원이 공급되는 시점에 타각 트랜스미터(120)의 동작을 위하여 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.

원격지 선교의 시그널컨버터(130)에서는, 통신인터페이스부(131)를 통해 타각 트랜스미터(120)로부터 전송된 통신 패킷 신호를 수신하고 분배기(132)를 이용해 통신 패킷 신호를 증폭하여 타각지시기(140/150/160)의 개수만큼 통신 채널을 분기하여 각각의 타각지시기(140/150/160)로 해당 통신 패킷 신호를 전송한다. 시그널컨버터(130)는 CAN 또는 RS485 와 같은 통신 프로토콜에 따른 통신 패킷으로 2가닥 케이블을 통해 각각의 타각지시기(140/150/160)로 전송할 수 있다.

이와 같이 타각트랜스미터(120)로부터 전송된 통신 패킷 신호를 분배기(132)를 통해 채널을 분할하고 증폭하여 각 타각지시기(140/150/160)로 전달할 수 있으며, 통신 패킷 신호를 증폭하는 분배기를 추가하여 통신 채널을 분기함으로써 통신 패킷 신호를 수신하는 타각지시기의 개수를 제한 없이 증가시킬 수 있다.

기존 싱크로 모터 방식의 경우에서는, 타각트랜스미터로부터 입력되는 전류 용량 때문에 접속할 수 있는 타각지시기의 개수가 제한적이었지만 본 고안에서와 같이 분배기(132)의 리피트 기능을 이용하면 한 개의 분배기(132)에 대하여 32개까지 타각지시기(140/150/160)를 병렬로 연결할 수 있고 분배기(132)의 개수를 늘림에 따라 타각지시기의 개수를 원하는 만큼 추가할 수 있어서 개수의 제한이 없고 추가 증설이 용이하다.

도 4는 도 1의 브릿지 타각 지시기(140)의 구체적인 블록도이다.

도 4를 참조하면, 브릿지 타각 지시기(140)는 제어부(141), 통신인터페이스부(142), LED 표시부(143), 스테핑 모터 구동부(144), 스테핑모터(145), 스테핑모터(145)의 축에 결합된 지시 바늘(146), 및 복수의 LED와 포토 인터럽트를 구비한 전면 패널(147)을 포함하고, 이외에도 시스템(10)에 전원이 공급되는 시점에 타각 트랜스미터(120)의 동작을 위하여 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다. 여기서 브릿지 타각 지시기(140)를 예로 들어 설명하지만, 이와 같은 구성은 윙 타각 지시기(150/160)에도 응용될 수 있으며, 이외에도 분배기(132)를 추가하여 증설되는 다른 타각지시기에도 유사하게 응용될 수 있다.

제어부(141)는 위와 같은 브릿지 타각 지시기(140)의 각 구성요소의 전반적인 제어를 담당하는 마이크로프로세서에 해당할 수 있고, 각 구성요소의 동작을 위하여 미리 설정이 필요한 값들을 사용자의 입력에 따라 설정할 수 있으며 그 동작에 필요한 신호를 발생하여 전반적인 제어를 수행할 수 있다.

통신인터페이스부(142)를 통하여 시그널컨버터(130)로부터의 출력 신호, 즉, 통신 패킷 신호를 수신하는 타각지시기(140)에서는, 제어부(141)를 통해 해당 통신 패킷 신호를 해석하여 해당 디지털 신호를 추출할 수 있으며, 추출한 디지털 신호를 스테핑모터 구동부(144)로 전달하여 이에 따라 스테핑모터 구동부(144)가 스테핑 모터(145)를 구동하도록 할 수 있다. 스테핑모터 구동부(144)는 방향타(100)의 타각에 대응된 해당 디지털 신호에 따라 그에 대응되는 개수의 펄스 신호를 생성하여 스테핑 모터(145)를 구동하여 축에 결합된 지시 바늘(146)을 회전시킴으로써, 방향타(100)의 상태를 표시할 수 있다. 이와 동시에 LED 표시부(143)는 해당 디지털 신호에 따라 원형으로 설치된 복수의 LED 중 지시 바늘(146)이 가리키는 위치까지 점등되도록 LED구동 신호를 생성하여 해당 타각에 대응되는 값을 표시할 수 있다. 윙 타각지시기(150/160)에서는 FND 세그먼트를 통해 해당 디지털 신호에 대응되는 방향타(100)의 타각을 숫자로 표시할 수도 있다.

한편, 스테핑 모터(170)의 축은 연속 회전체이고 회전각에 따른 기준점이 없기 때문에 타각지시기(140)에 최초 전원이 투입되면 실제 방향타(100)의 타각과 지시 바늘(146)이 가리키는 위치가 일치하도록 영점(zero point) 조정이 필요하다. 또는 지시 바늘(146)에 물리적인 힘이 가해져 오차가 발생될 경우에도 영점(zero point) 조정을 해 주어야 한다.

이를 위하여, 전면 패널(147)에 원형으로 설치된 LED들의 한쪽 끝 또는 양쪽 끝점에 포토인터럽트(148)가 설치되며, 전원이 공급된 시점에 제어부(141)는 영점 조정 신호를 생성하여 스테핑모터 구동부(144)가 해당 영점 조정 신호에 따라 지시 바늘(146)의 위치가 포토 인터럽트의 위치까지 회전하도록 스테핑 모터(145)를 구동하도록 제어하여 LED들의 점등 위치와 지시 바늘(146)의 위치가 일치하도록 영점을 조정할 수 있다.

예를 들어, 제어부(141)는 영점(예를 들어, 타각 0을 가리키는 중앙 위치)에 대하여 지시 바늘(146)이 포토 인터럽트(148)를 가리킬 때까지에 해당하는 펄스 신호를 생성하도록 영점 조정 신호를 생성할 수 있다. 이와 같은 영점 조정 신호에 따라, 스테핑모터 구동부(144)는 해당 펄스 신호를 발생시켜 스테핑 모터(145)를 구동하여 지시 바늘(146)을 회전시킬 수 있고, LED 표시부(146)는 영점으로부터 포토 인터럽트(148)가 설치된 쪽으로의 LED들을 점등하면서 마지막 LED의 점등 후에 포토 인터럽트(148)를 구동할 수 있다.

포토 인터럽트(148)가 구동되어 전류가 흐르면 제어부(141)는 영점 완료 신호를 발생시켜 지시 바늘(146)과 LED들이 본래의 영점을 가리키도록 스테핑모터 구동부(144)와 LED 표시부(143)의 구동을 제어할 수 있고, 이후에는 방향타(100)의 타각에 대응되는 상태가 표시되도록 제어를 수행할 수 있다.

이와 같이 영점 조정은 전원이 공급된 시점에 마이크로프로세서에 해당하는 제어부(141)의 동작에 의하여 초기화 과정으로써 자동으로 이루어지도록 할 수 있으며, 또는 사용자가 필요시 소정 영점 조정 버튼을 누를 때 위와 같은 제어부(141)의 영점 조정 동작이 이루어지도록 할 수도 있다.

이상과 같이 본 고안은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 고안은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 실용신안등록청구범위뿐 아니라 이 실용신안등록청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 타각지시시스템
20: 조타부
30: 콘트롤부
100: 방향타
110: 포텐셔미터
120: 타각트랜스미터
130: 시그널 컨버터
140/150/160: 타각지시기
170: 딤머(dimmer)
180: 휠

Claims (10)

1. 선박 방향타의 타각을 원격지 선교에서 감시하기 위한 타각지시시스템에 있어서,
   선박 조타실에, 상기 타각에 대응되도록 회전하여 저항값이 가변되는 포텐셔미터, 및 상기 포텐셔미터에 독출 신호를 인가하여 상기 가변되는 저항값에 대응되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 소정 전송 방식의 통신 패킷으로 전송하는 타각트랜스미터; 및 선박 선교에, 상기 통신 패킷 신호를 수신하고 분배기를 이용해 증폭하여 소정 개수의 복수의 출력 신호로 변환하는 시그널컨버터, 및 상기 시그널컨버터로부터의 출력 신호를 수신하고 해석하여 상기 디지털 신호를 추출하고, 상기 디지털 신호에 따라 상기 타각을 표시하기 위한 타각지시기를 포함하고,
   상기 포텐셔미터는 저항체가 형성된 기판과 상기 방향타의 움직임에 따라 움직이는 축을 포함하며, 상기 저항체에 맞닿아 있도록 상기 축에 결합된 금속체 지시점이 상기 축의 움직임에 따라 상기 저항체의 양끝단 사이에서 움직여, 상기 독출 신호가 상기 저항체의 한쪽 끝단과 상기 지시점 사이에 인가되거나 상기 저항체의 다른 쪽 끝단과 상기 지시점 사이에 인가되어 상기 아날로그 신호를 발생시키며,
   상기 타각지시기는, 스테핑 모터; 상기 디지털 신호에 대응되는 개수의 펄스 신호를 생성하여 상기 스테핑 모터를 구동하여 상기 타각에 대응되도록 상기 스테핑 모터에 결합된 지시 바늘을 회전시키는 스테핑모터 구동부; 상기 디지털 신호에 따라 복수의 LED를 구동하여 상기 타각에 대응되는 값을 표시하는 LED 표시부; 상기 복수의 LED의 한쪽 끝에 설치된 포토 인터럽트; 및 상기 디지털 신호를 추출하고 전원이 공급된 시점 또는 사용자가 영점 조정 버튼을 누를 때 소정 영점에 대하여 상기 지시 바늘이 상기 포토 인터럽트를 가리킬 때까지에 해당하는 펄스 신호를 생성하도록 하기 위한 영점 조정 신호를 생성하는 제어부를 포함하며,
   상기 복수의 LED의 점등 위치와 상기 지시 바늘의 위치가 일치하도록 영점을 조정하기 위하여, 상기 영점 조정 신호에 따라, 상기 스테핑모터 구동부가 해당 펄스 신호로 상기 스테핑 모터를 구동하여 상기 지시 바늘을 상기 포토 인터럽트의 위치까지 회전시키고, 상기 LED 표시부가 상기 영점으로부터 상기 포토 인터럽트가 설치된 쪽으로의 LED들을 점등하면서 마지막 LED의 점등 후에 상기 포토 인터럽트를 구동하면, 상기 제어부는 영점 완료 신호를 발생시켜 상기 지시 바늘과 상기 복수의 LED가 본래의 영점을 가리키도록 상기 스테핑모터 구동부와 상기 LED 표시부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 타각지시시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 타각지시기는,
   상기 디지털 신호에 따라 상기 타각에 대응되는 값을 원형으로 배치된 복수의 LED의 점멸과 상기 지시 바늘의 회전을 이용해 표시하는 브릿지 타각지시기, 또는
   상기 디지털 신호에 따라 상기 타각에 대응되는 값을 원형으로 배치된 복수의 LED의 점멸과 FND 세그먼트를 이용해 표시하는 윙 타각지시기
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 타각지시시스템.
4. 제1항에 있어서,
   사용자의 입력에 따라 상기 표시 수단의 조도를 조절하기 위한 딤머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타각지시시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 타각지시기의 개수를 증가시키기 위하여, 상기 시그널 컨버터에 상기 통신 패킷 신호를 증폭하는 상기 분배기를 추가시키는 것을 특징으로 하는 타각지시시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 타각트랜스미터와 상기 시그널컨버터 사이의 통신 방식 및 상기 시그널컨버터와 상기 타각지시기 사이의 통신 방식은 CAN, 또는 RS485 프로토콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 타각지시시스템.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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