KR20050050023A - 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치 - Google Patents

무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치 Download PDF

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KR20050050023A
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황명신
박욱제
김성태
노양수
이현용
문정호
최진원
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황명신
박욱제
김성태
노양수
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문정호
최진원
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 무인/모형 항공기에서, 조종자의 비행제어신호원 선택에 따라 비행조종 컴퓨터(FCC: Flight Control Computer)나 주(main) 수신기(즉, 조종자로부터의 수동비행제어신호를 받는 통상의 수신기)를 통하여 무인/모형 항공기를 조종할 수 있으며, 또한 전파방해와 같은 비상시에는 비상(Auxilary) 수신기를 통하여 지상의 조종자로부터 전송되는 비상비행제어신호를 제어 대상인 서보모터로 전달할 수 있도록 비행제어신호원을 전환함으로써, 비행제어신호원을 선택적으로 전환할 수 있고 또한 비상사태 발생시에도 항공기의 제어권을 유지하여 무인/모형 항공기의 추락을 방지할 수 있게 하는, 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은, 자동비행을 위한 자동비행조종컴퓨터(FCC), 지상의 조종자로부터 원격 제어신호를 받기 위한 주(main)수신기, 및 비상시 상기 조종자로부터 상기 원격 제어신호와 다른 주파수의 원격 비상제어신호를 받기 위한 비상 수신기를 구비하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치에 있어서, 상기 주수신기로부터, 상기 조종자가 송신한 조종모드 전환 신호를 받아 비행제어신호 전환 제어 수단으로 전달하거나, 수동비행제어신호를 받아 비행제어신호원 전환 수단으로 전달하기 위한 수동비행제어신호 입력 수단; 상기 비상 수신기으로부터, 비상모드 전환 신호를 받아 상기 비행제어신호 전환 제어 수단으로 전달하거나, 비상비행제어신호를 받아 상기 비행제어신호원 전환 수단으로 전달하기 위한 비상비행제어신호 입력 수단; 비행제어신호 전환 제어 수단의 제어에 의하여, 상기 자동비행조종컴퓨터(FCC)로부터 출력되는 자동비행제어신호, 상기 수동비행제어신호 입력 수단을 통하여 전달되는 수동비행제어신호, 또는 상기 비상비행제어신호 입력 수단을 통하여 전달되는 비상비행제어신호 중에서 어느 하나만을 선택적으로 출력하기 위한 상기 비행제어신호원 전환 수단; 및 상기 수동비행제어신호 입력 수단으로부터의 조종모드 전환 신호 또는 상기 비상비행제어신호 입력 수단으로부터의 비상모드 전환 신호에 따라, 상기 비행제어신호원 전환 수단이 하나의 비행제어신호를 선택적으로 출력하도록 제어하기 위한 상기 비행제어신호 전환 제어 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무인/모형항공기 제어 등에 이용됨.

Description

무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치{Apparatus for switching flight control signal source in an unmanned aerial vehicle or a model plane}
본 발명은 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무인/모형 항공기에서, 조종자의 비행제어신호원 선택에 따라 비행조종 컴퓨터(FCC)나 주(main) 수신기(즉, 지상의 조종자로부터의 수동비행제어신호를 받는 통상의 수신기)를 통하여 무인/모형 항공기를 조종할 수 있으며, 또한 전파방해와 같은 비상시에는 비상 수신기를 통하여 지상의 조종자로부터 전송되는 비상비행제어신호를 제어 대상인 서보모터로 전달할 수 있도록 비행제어신호원을 전환할 수 있게 하는, 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치에 관한 것이다.
오늘날, 무인 항공기 개발이 활발히 진행되고 있는데, 이러한 무인 항공기 개발도중 자동비행조종컴퓨터(FCC)의 오류나 비행 소프트웨어의 문제로 인하여 원하지 않는 방향으로 무인 항공기가 비행을 하게 되는 경우에는, 이를 곧바로 수동 조종 모드로 전환하여 무인 항공기의 추락 사고를 미연에 방지해야할 필요가 있다.
또한, 현재 도시에서 나오는 방해전파나 자연적인 전파방해로 인해 수동조종의 주파수에 문제가 발생하였을 경우, 곧바로 비상주파수를 사용한 비상수동조종으로 전환할 필요성이 절실히 요구된다.
또한, 종래의 비행제어신호원 전환 장치는 기계식 릴레이를 사용하여 펄스폭변조(PWM) 비행제어신호를 선택적으로 전환하기 때문에, 많은 제어채널을 사용하는 경우에는 무인/모형 항공기의 부피나 무게가 현저히 증가된다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 무인/모형 항공기에서, 조종자의 비행제어신호원 선택에 따라 비행조종 컴퓨터(FCC)나 주(main) 수신기(즉, 지상의 조종자로부터의 수동비행제어신호를 받는 통상의 수신기)를 통하여 무인/모형 항공기를 조종할 수 있으며, 또한 전파방해와 같은 비상시에는 비상(Auxilary) 수신기를 통하여 지상의 조종자로부터 전송되는 비상비행제어신호를 제어 대상인 서보모터로 전달할 수 있도록 비행제어신호원을 전환함으로써, 비행제어신호원을 선택적으로 전환할 수 있고 또한 비상사태 발생시에도 항공기의 제어권을 유지하여 무인/모형 항공기의 추락을 방지할 수 있게 하는, 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동비행을 위한 자동비행조종컴퓨터(FCC), 지상의 조종자로부터 원격 제어신호를 받기 위한 주(main)수신기, 및 비상시 상기 조종자로부터 상기 원격 제어신호와 다른 주파수의 원격 비상제어신호를 받기 위한 비상 수신기를 구비하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치에 있어서, 상기 주수신기로부터, 상기 조종자가 송신한 조종모드 전환 신호를 받아 비행제어신호 전환 제어 수단으로 전달하거나, 수동비행제어신호를 받아 비행제어신호원 전환 수단으로 전달하기 위한 수동비행제어신호 입력 수단; 상기 비상 수신기으로부터, 비상모드 전환 신호를 받아 상기 비행제어신호 전환 제어 수단으로 전달하거나, 비상비행제어신호를 받아 상기 비행제어신호원 전환 수단으로 전달하기 위한 비상비행제어신호 입력 수단; 비행제어신호 전환 제어 수단의 제어에 의하여, 상기 자동비행조종컴퓨터 (FCC)로부터 출력되는 자동비행제어신호, 상기 수동비행제어신호 입력 수단을 통하여 전달되는 수동비행제어신호, 또는 상기 비상비행제어신호 입력 수단을 통하여 전달되는 비상비행제어신호 중에서 어느 하나만을 선택적으로 출력하기 위한 상기 비행제어신호원 전환 수단; 및 상기 수동비행제어신호 입력 수단으로부터의 조종모드 전환 신호 또는 상기 비상비행제어신호 입력 수단으로부터의 비상모드 전환 신호에 따라, 상기 비행제어신호원 전환 수단이 하나의 비행제어신호를 선택적으로 출력하도록 제어하기 위한 상기 비행제어신호 전환 제어 수단를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치의 일실시예 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치(110)는 수동비행제어신호 입력부(111), 비상 비행제어신호 입력부(112), 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113), 비상비행제어신호 전환 제어부(114), 및 비행제어신호원 전환부(115) 등으로 구성되며, 이는 펄스폭변조(PWM) 신호 중 채널 하나(1 ch)를 사용하여 자동비행조종컴퓨터(FCC)(100)에 의한 자동 조종과 주수신기(101)를 통한 수동조종 간의 전환을 가능하게 하며, 또한 채널하나를 사용하여 잡음 등에 의한 통신두절의 경우, 비상 주파수를 이용한 제 2의 수동조종(비상수신기를 통한 수동조정)으로 전환할 수 있게 한다.
여기서, 무인/모형 항공기는 자동비행을 위한 자동비행조종컴퓨터(FCC) (100), 지상의 조종자로부터 원격 수동비행제어신호를 받기 위한 주(main) 수신기(101), 및 비상시 조종자로부터 그 원격 수동비행제어신호와 다른 주파수(즉, 비상 주파수)의 원격 비상비행제어신호를 받기 위한 비상 수신기(102)를 구비한다.
본 발명에 따른 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치(110)의 구성요소 각각에 대하여 전반적으로 설명하면, 다음과 같다.
수동비행제어신호 입력부(111)는 지상의 사용자(즉, 조종자)로부터 주(main) 수신기(101)를 통하여 전달되는 1채널(1 ch)의 조종모드 전환 신호를 받아 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)로 전달하거나, 또는 그 주수신기(101)를 통하여 전달되는 8채널(8 ch)의 수동비행제어신호를 받아 비행제어신호원 전환부(115)로 전달한다.
비상비행제어신호 입력부(112)는 지상의 조종자로부터 비상 수신기(102)를 통하여 전달되는 1채널(1 ch)의 비상모드 전환 신호를 받아 비상비행제어신호 전환 제어부(114)로 전달하거나, 또는 그 비상수신기(102)를 통하여 전달되는 8채널(8 ch)의 비상비행제어신호를 받아 비행제어신호원 전환부(115)로 전달한다.
비행제어신호원 전환부(115)는 비행제어신호 전환 제어부(113, 114)의 제어에 의하여, 자동비행조종컴퓨터(FCC)(100)로부터 출력되는 자동비행제어신호, 수동비행제어신호 입력부(111)를 통하여 전달되는 수동비행제어신호, 또는 비상비행제어신호 입력부(112)를 통하여 전달되는 비상비행제어신호 중에서 어느 하나만을 선택적으로 출력함으로써, 결과적으로 비행제어신호원을 전환하는 기능을 수행한다.
비행제어신호 전환 제어부(113, 114)는 자동/수동비행제어신호 전환부(113)와 비상제어신호 전환 제어부(114)로 구성되는데, 이는 수동비행제어신호 입력부(111)로부터 전달되는 조종모드 전환 신호 또는 비상비행제어신호 입력부(112)로부터 전달되는 비상모드 전환 신호에 따라, 비행제어신호원 전환부(115)가 하나의 비행제어신호만응 선택적하여 출력하도록 제어하는 기능을 수핸한다.
상기 비행제어신호원 전환 장치(110)에 대한 보다 상세한 설명은, 도 2, 도 3의 설명에서 하기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치의 일실시예 상세구성도이다. 여기서, 전원부(130)와의 연결은 편의상 도 3과 관련하여 설명상 필요한 부분만 도시하였다.
본 발명에 따른 비행제어신호원 전환장치(110)는, 무인/모형 항공기에 있어 자동비행조종컴퓨터(FCC)(100)와 주수신기(101)로부터 들어오는 자동비행제어신호와 수동비행제어신호 중에서 선택적으로 출력하며, 만약 전파방해와 같은 비상시의 경우에는 지상의 조종자로부터 비상수신기(102)를 통하여 입력되는 비상비행제어신호만이 출력되도록 비행제어신호원을 전환하여 조종자가 어떤 돌발상황에서도 항공기의 제어권을 확보할 수 있게 하는 것이며, 이는 비반전 삼상 출력반도체(예를 들면, 74HC244 등)를 이용한 비행제어신호원 전환장치에 관한 것이다.
한편, 도1 에서는 도시되지 않았으나, 실제 구현에 있어서는, 자동비행조종컴퓨터(FCC)(100)로부터 다채널의 자동비행제어신호를 입력받아 그대로 비행제어신호원 전환부(115)로 전달하는 자동비행제어신호 입력부(200)와, 비행제어신호원 전환부(115)로부터 출력되는 다채널의 비행제어신호를 각각의 해당 서보모터(120)로 전달하기 위한 비행제어신호 출력부(205)가 필요할 수 있다(도 3 참조). 즉, 자동비행제어신호 입력부(200)와 비행제어신호 출력부(205)는 컨넥터(connecter) 역할을 수행하는 것이다. 이하, 본 발명의 설명에서는 자동비행제어신호 입력부(200)와 비행제어신호 출력부(205)까지 포함하여 설명하기로 한다.
먼저, 비행제어신호원 전환부(115)를 상세히 설명하기로 한다. 비행제어신호원 전환부(115)는 자동비행제어신호 출력용 스위치(201), 수동비행제어신호 출력용 스위치(202), 및 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)로 구성되며, 그 각각의 스위치(201, 202, 203)은 74HC244 등과 같은 비반전 삼상 출력 반도체 소자를 이용하여 구현할 수 있다.
여기서, 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)는 비상비행제어신호 전환부(114)를 통하여 인가되는 전원에 의하여 구동되며, 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)의 스위칭제어에 따라 온(ON)/오프(OFF) 동작상태가 전환됨으로써 자동비행제어신호(즉, 자동비행조종컴퓨터(FCC)의 비행제어신호)를 입력받아 그대로 비행제어신호 출력부(205)로 출력하거나 그 출력을 차단한다.
수동비행제어신호 출력용 스위치(202)는 비상비행제어신호 전환 제어부(114)를 통하여 인가되는 전원에 의하여 구동되며, 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)의 스위칭제어에 따라 온(ON)/오프(OFF) 동작상태가 전환됨으로써 수동비행제어신호(즉, 주수신기를 통하여 전달된 비행제어신호)를 입력받아 그대로 출력하거나 출력 차단한다.
비상비행제어신호 출력용 스위치(203)는 비상비행제어신호 전환부(114)의 스위칭제어에 따라 온(ON)/오프(OFF) 동작상태가 전환됨으로써 비상비행제어신호(즉, 비상 수신기를 통하여 전달된 비행제어신호)를 입력받아 그대로 출력하거나 출력 차단한다.
다음은, 비행제어신호 전환 제어부(113, 114)를 상세히 설명하기로 한다. 이는 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)와 비상비행제어신호 전환 제어부(114)로 구성되는데, 그 각각의 기능은 다음과 같다.
자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)는 수동비행제어신호 입력부(111)을 통하여 전달된 조종모드 전환 신호를 받아, 그 조종모드 전환 신호의 유형을 확인하여, 만약 그 조종모드 전환 신호가 '자동조종으로의 전환 신호'이면, 자동비행제어신호만이 출력되도록 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)의 동작상태는 온(ON) 상태가 되고 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)의 동작상태는 오프(OFF) 상태가 되도록 스위칭 제어를 수행한다. 만약, 이와 달리, 그 조종모드 전환 신호가 '수동조종으로의 전환 신호'이면, 위와 반대의 동작 상태가 되도록 스위칭 제어한다. 즉, 수동비행제어신호만이 출력되도록 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)의 동작상태는 오프(OFF) 상태가 되고 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)의 동작상태는 온(ON) 상태가 되도록 스위칭 제어를 수행한다.
한편, 비상비행제어신호 전환 제어부(114)는 비상비행제어신호 입력부(112)를 통하여 전달된 비상모드 전환 신호를 받아, 그 비상모드 전환 신호의 유형을 확인하여, 만약 비상모드 전환 신호가 비상모드 전환 '설정' 신호이면, 비상비행제어신호만이 출력되도록 자동비행제어신호 출력용 스위치(201) 및 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)로 인가되는 전원을 차단하고 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)의 동작상태가 온(ON)상태가 되도록 스위칭 제어를 수행한다. 만약, 이와 달리, 상기 비상모드 전환 신호가 비상모드 전환 '해제' 신호이면, 위와 반대의 동작 상태가 되도록 스위칭 제어한다. 즉, 차단된 전원이 다시 인가되고 그 전환된 동작상태가 원래의 오프(OFF) 상태로 전환되도록 스위칭 제어를 수행한다.
이하, 조종모드 전환 신호와 비상모드 전환 신호의 유형을 확인하여, 그에 따라 비행제어신호출력용 스위치(201, 202, 203)를 제어하는 상기의 방법과 달리, 조종모드 전환 신호와 비상모드 전환 신호의 유형을 확인하지 않는 다른 실시예를 설명하기로 한다(도 3 참조). 이는 한 가지의 조종모드 전환신호와 한 가지의 비상모드 전환 신호를 사용하는 방법이다.
자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)는 수동비행제어신호만이 출력되도록 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)의 동작상태는 오프(OFF) 상태가 되고 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)의 동작상태는 온(ON) 상태가 되어 있는 제 1 초기화 상태에서, 조종모드 전환 신호가 처음으로 입력되면 자동비행제어신호만이 출력되도록 그 제 1 초기화 상태의 반대 상태로 동작 상태가 전환되도록 스위칭 제어하고, 이후 다시 조종모드 전환 신호가 재입력되면 다시 제 1 초기화 상태로 복귀되도록 스위칭 제어하며, 이후 조종모드 전환 신호의 입력에 따라 상기와 같은 동작상태 전환 제어 과정이 반복되도록 스위칭 제어를 수행한다.
비상비행제어신호 전환 제어부(114)는 자동비행제어신호 출력용 스위치(201) 및 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)로는 전원이 인가되고 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)의 동작상태는 오프(OFF) 상태로 되어 있는 제 2 초기화 상태에서, 비상모드 전환 신호가 처음으로 입력되면 그 비상비행제어신호만이 출력되도록 상기 제 2 초기화 상태의 반대 상태로 동작 상태가 전환되도록 스위칭 제어하고, 이후 다시 비상모드 전환 신호가 재입력되면 다시 원래의 제 2 초기화 상태로 복귀되도록 스위칭 제어하며, 이후 비상모드 전환 신호의 입력에 따라 상기와 같은 동작상태 전환 제어 과정이 반복되도록 스위칭 제어를 수행한다.
상기 비행제어신호원 전환 제어부(113, 114)에서 스위치(201, 202, 203)의 동작상태를 제어하는 방법은, 비반전 삼상 출력 반도체 소자의 출력 인에이블(OE: output enable) 단자(도 3에서의 1번 핀과 19번핀)를 접지(Ground)시킴으로써 비반전 삼상 출력 반도체 소자가 온(ON) 상태로 동작하게 하거나, 또는 출력 인에이블(OE) 단자에 전원전압을 인가함으로써 비반전 삼상 출력 반도체 소자가 오프(OFF) 상태로 동작하게 하는 것이다.
도 3 은 본 발명에 따른 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치의 일실시예 회로도이다. 여기서, "FCC"는 자동비행조정컴퓨터, "REC1"은 주수신기, "REC2"는 비상수신기, "SERVO"는 제어대상인 서보모터를 나타낸다.
본 발명은, 무인/모형 항공기에 탑재된 자동비행조정컴퓨터(FCC)(100)로부터 출력되는 자동비행제어신호, 주수신기(101)로부터 출력되는 수동비행제어신호, 또는 비상시를 대비한 비상수신기(102)로부터 출력되는 비상비행제어신호 중에서 하나의 비행제어신호만을 선택하여 제어대상이 되는 서보모터(120)로 출력하도록 하는 것으로서, 기존의 릴레이 방식의 전환장치가 아닌 비반전 삼상 출력반도체를 이용한 무인/모형 비행기용 비행제어신호원 전환장치(110)에 관한 것이다.
이하, 도 2에서 설명된, 조종모드 전환 신호와 비상모드 전환 신호의 유형을 확인하지 않는 방법과 관련하여 설명하기로 한다.
먼저, 주수신기(101)를 통하여 전달되는 수동비행제어신호만을 출력하는 경우(즉, 수동 조종의 경우)를 설명하기로 한다.
초기화 상태(제 1 초기화상태)에서는, 수동비행제어신호만이 출력되도록 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)의 동작상태는 오프(OFF) 상태가 되고 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)의 동작상태는 온(ON) 상태가 되어 있으므로, 수동비행제어신호만을 입력받아 출력하게 된다.
구체적으로는, 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)에서는, 최기화 상태에서 스위치1(도3에서의 SWRF)용 RC서보1(도 3에서는 도시되지 않음)이 스위치1(SWRF)을 누르고 있지 않아(즉, 이로 인하여 릴레이1이 작동되지 않아) 단자3과 단자4가 연결되고(이로 인하여 비반전 삼상 출력반도체의 1번 핀과 19번핀에 전원전압 Vcc 인가 됨), 단자6과 단자8이 연결되어 있으므로(이로 인하여 비반전 삼상 출력반도체의 1번 핀과 19번핀을 접지시킴), 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)의 비반전 삼상 출력반도체의 동작상태는 OFF상태, 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)의 비반전 삼상 출력반도체의 동작상태는 ON상태가 되어 주수신기(101)을 통하여 전달된 수동비행제어신호만을 입력받아 출력하게 된다. 이 비반전 삼상 출력반도체는 1번과 19번핀을 접지시켜주면 입력신호를 그대로 출력신호로 보내고, 이 두 개의 핀을 전원 전압 Vcc로 연결하면 출력신호가 나가지 않도록 하는 특징을 가지고 있다.
다음으로는, 자동비행조종컴퓨터(FCC)(100)의 자동비행제어신호만을 출력하는 경우(즉, 자동 조종의 경우)에 대하여 설명하기로 한다.
자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)는 주수신기(101)를 통하여 전달된 조종모드 전환신호를 수동비행제어신호 입력부(111)로부터 받으면, 즉 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)의 스위치(도3에서의 SWRF)용 RC서보1(도 3에서는 도시되지 않음)이 조종모드 전환신호를 받으면, 그 조종모드 전환신호는 스위치(도3에서의 SWRF)용 RC서보1을 작동시키게 되고, 그 스위치(SWRF)용 RC서보1이 그에 연결된 스위치1(SWRF)을 누름으로써 릴레이1을 작동시킨다. 여기서, 도 3에서는 수동비행제어신호 입력부(111)에서 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)로 전달되는 조종모드 전환신호는 도시되어 있지 않다.
이러한 릴레이1의 작동에 의하여, 제 1 초기화 상태와 반대의 상태가 되도록, 자동비행조종컴퓨터(FCC)(100)로부터 출력된 8개의 자동비행제어신호(8 ch)가 입력되는 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)의 비반전 삼상 출력반도체와, 주수신기(101)로부터 출력된 8개의 수동비행제어신호(8 ch)가 입력되는 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)의 비반전 삼상 출력반도체에, 스위칭제어신호(ON/OFF 입력)가 가해진다. 따라서, 비행제어신호원 전환부(115)는 자동비행조종컴퓨터(FCC) (100)의 자동비행제어신호만을 출력한다.
보다 상세히 설명하면, 자동/수동비행제어신호 전환 제어부(113)에서 자동 조종의 경우에는 스위치용 RC서보1이 스위치1(SWRF)을 누름으로써 릴레이1이 작동되어, 단자3과 단자5가 연결되고(이로 인하여 비반전 삼상 출력반도체의 1번 핀과 19번핀이 접지됨), 단자6과 단자7이 연결됨으로써(이로 인하여 비반전 삼상 출력반도체의 1번 핀과 19번핀에 전원전압 Vcc 인가 됨), 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)의 비반전 삼상 출력반도체의 동작상태는 ON상태, 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)의 비반전 삼상 출력반도체의 동작상태는 OFF상태로 제어된다.
한편, 자동 조종의 경우에, 만약 주수신기(101)와 수동비행제어신호 입력부 (111)를 통하여 다시 조종모드 전환 신호가 자동/수동비행제어신호 전환 제어부에 입력되어 스위치용 RC서보1에 전달되면, 그 스위치용 RC서보1은 제 1 초기화 상태에서와 같이 스위치1(SWRF)을 누르지 않은 상태로 전환시킴으로써 릴레이1을 OFF시키고, 이로 인하여 원래의 제 1 초기화 상태로 복귀함으로써, 수동비행제어신호만이 출력되도록 한다.
마지막으로, 비상비행제어신호 전환 제어부(114)의 스위칭 제어에 의하여, 비상수신기(102)를 통하여 전달되는 비상제어신호만이 출력되는 경우(즉, 비상 조종의 경우)에 대하여, 설명하면, 다음과 같다.
비상비행제어신호 전환 제어부(114)는, 초기화 상태(즉, 제 2 초기화 상태)에서는, 자동비행제어신호 출력용 스위치(201) 및 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)로는 전원을 인가시키고, 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)의 동작상태는 오프(OFF) 상태로 제어하고 있다. 여기서, 제 2 초기화 상태에서는 스위치용 RC서보2가 동작되지 않아 스위치2(SWRR)이 눌러져 있지 않고, 이로 인하여 릴레이2가 작동되지 않음으로써, 단자13과 단자14가 연결되어 있고 단자 16과 단자 18이 연결되어 있다.
이러한 제 2 초기 상태에서, 비상비행제어신호를 통하여 비상모드 전환 신호가 처음으로 입력되면 그 비상비행제어신호만이 출력되도록 그 제 2 초기화 상태와 반대 상태가 되도록 스위칭 제어를 수행한다.
보다 상세히 설명하면, 비상비행제어신호 전환 제어부(114)로 전달된 비상모드 전환 신호가 스위치용 RC서보2(도 3에서는 도시되어 있지 않음)를 동작시켜 스위치2(SWRR)를 누르면, 이로 인하여 릴레이2가 작동하게 됨으로써, 자동비행제어신호 출력용 스위치(201) 및 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)로 인가되는 전원(Vcc)이 차단되도록 단자16과 단자17이 연결되고 동시에 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)의 비반전 삼상 출력반도체 1번 핀과 19번핀이 접지되도록 단자13과 단자15가 연결된다. 따라서, 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)만이 비상제어신호를 입력받아 제어 대상인 서보모터(120)로 전달하게 됨으로써, 비상시 지상의 조종자는 비상 수신기(102)를 통하여 무선/모형 항공기를 제어할 수 있게 된다.
한편, 비상비행제어신호 전환 제어부(114)는 비상모드 전환 신호를 재입력받으면 다시 위에서 설명한 제 2 초기화 상태로 복귀되도록 스위칭 제어하며, 비상모드 전환 신호의 입력에 따라 상기와 같은 동작상태 전환 제어 과정이 반복되도록 스위칭 제어를 수행한다.
다음으로는, 도 3 에서의 무인/모형 항공기의 추락방지를 위한 비상전원으로의 자동전환 장치(140)에 대하여 설명하기로 한다.
무인/모형 항공기에서의 비상전원으로의 자동전환 장치(140)는, 무인/모형 항공기에서 비행중 주전원(main power)(131)의 전압강하를 감지하여, 일정전압 이하로 강하하면 릴레이3을 사용하여 비상전원(132)으로 자동전환하게 하는 것이다.
즉, 비상전원으로의 자동전환 장치(140)는 주전원의 전압이 일정이하로 강하하게 되면, 전원감지부(141)의 저항값에 의해 릴레이3의 접점이 떨어지게 되고, 이로 인하여 자동으로 주전원(131)에서 비상전원(132)으로 전환되도록 하는 것이다. 이를 위해서는 전원부(130)는 주전원(Main Power)(131)과 비상전원(Aux Power) (132)으로 분리되어 있어야 한다.
전원감지부(141)에서는 파워리셋(Power Reset) 스위치가 온(ON)되면, 릴레이3에 전압이 걸려 릴레이3이 작동하여 단자33과 단자 35가 연결됨으로써, 주전원(131)의 전압이 인가되게 된다.
그러나, 일정한 시간이 경과하면 전압은 강하하게 되고, 이에 연동된 저항(R)으로부터 발생한 전압강하로 릴레이3의 접지가 떨어지게 됨으로써 단자33과 단자 34(즉, 비상전원 입력단)가 연결되게 된다. 따라서, 자동으로 주전원(131)의 공급은 차단되고, 비상전원(132)이 공급된다.
파워리셋 스위치가 오프(OFF)되지 않는 한, 무인/모형 항공기는 비상전원 (132)을 이용해 비행을 지속할 수 있게 된다.
보다 상세하게 설명하면, 다음과 같다. 주전원(PW1)(131)은 파워리셋(Power reset) 스위치와 연결이 되어 있으며, 그 스위치가 ON되면 이에 연결된 릴레이3(KIC)이 작동하게 된다. 릴레이3은 K1A에서 35번 단자와 연결되어 주전원(131)이 전원전압(Vcc)을 출력하게 된다.
주전원(131)이 일정 전압이하로 떨어지면 저항(R)에 의해 릴레이3(K1C)의 입력전압은 릴레이3이 OFF되는 전압(Drop-out voltage)(예를 들면, 0.3V) 이하로 떨어지게 되며, 이로 인하여 릴레이3이 OFF된다.
이때, 단자33(K1A)에서 비상전원쪽 단자 34로 연결되어, 최종적으로 비상전원(132)을 전원으로 사용하게 된다. 비상전원(132)으로 연결된 이후에는 주전원(131)이 어느 정도 회복되더라도 저항(R)에 의해 릴레이 작동전압(Pick-up voltage)(예를 들면, 4.0 V)가지는 회복되지 않으므로, 이미 소모된 주전원(131)으로 복귀하는 불상사를 막을 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 추락방지를 위한 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 및 비상전원으로의 자동전환 방법에 대한 일실시예 설명도이다.
먼저, 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 방법 및 비상전원으로의 자동전환 방법에 대하여, 상세한 설명은 이미 앞에서 했으므로, 이하에서는 전반적인 설명만 하기로 한다.
사용자(즉, 조종자)가 무인/모형 항공기에서 전원 리셋 스위치를 온(ON)시키면(401), 파워 릴레이(Power Relay)가 온(ON)됨으로써(402) 주전원(131)이 공급되어 (403), 비행제어신호 전환 제어부가 초기화된다(404). 만약, 주전원(Main Power)의 전압 강하시, 파워릴레이3을 오프(OFF)시킴으로써(411), 비상전원(Aux Power)(132)으로 전환되어 전력을 공급한다(412)(도 3 참조).
무인/모형 항공기의 조종과 관련해서는, 첫번째로 주수신기(101)를 통하여 전달되는 수동비행제어신호에 의하여 조종되는 수동 조종의 경우, 두번째로 자동비행조종컴퓨터(FCC)(100)로부터 전달되는 자동비행제어신호에 의하여 조종되는 자동 조종의 경우, 세번째로 비상 수신기(102)를 통하여 전달되는 비상비행제어신호에 의하여 조종되는 비상 조종의 경우 등이 있다.
첫번째로, 수동 조종의 경우는 자동/수동비행제어 전환 제어부(113)의 릴레이1이 작동되지 않는 경우로서, 자동비행제어신호 출력용 스위치(201) 및 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)는 1, 19번 핀에 전원전압 Vcc이 인가되어 OFF상태가 되고, 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)는 1, 19번핀이 접지되어 ON상태에 있기 때문에, 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)만이 수동비행제어신호만을 서보모터로 전달한다(406).
두번째로, 자동 조종의 경우는 자동/수동비행제어 전환 제어부(113)의 릴레이1이 작동됨으로써, 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)는 1, 19번 핀이 접지되어 ON상태가 되고, 수동비행제어신호 출력용 스위치(202) 및 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)는 1, 19번핀에 전원전압 Vcc이 인가되어 OFF상태가 됨으로써, 자동비행제어신호 출력용 스위치(201)만이 자동비행제어신호를 서보모터로 전달한다 (405).
세번째로, 비상 조종의 경우는 비상비행제어 전환 제어부(114)의 릴레이2가 작동됨으로써, 비상비행제어신호 출력용 스위치(203)는 1, 19번 핀이 접지되어 ON상태가 되고, 자동비행제어신호 출력용 스위치(201) 및 수동비행제어신호 출력용 스위치(202)는 1, 19번핀에 전원전압 Vcc이 인가되어 OFF상태가 됨으로써, 비상비행제어신호 출력용 스위치(201)만이 비상비행제어신호를 서보모터로 전달한다 (407).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 무인/모형 항공기에서 비행조종컴퓨터, 주(main) 수신기, 또는 비상 수신기로부터 들어오는 각각의 펄스폭 변조신호(즉, 서보제어신호)를 임의로 선택할 수 있게 함으로써, 무인/모형 항공기 개발 및 비행 소프트웨어 개발시 요구되는 비행시험을 보다 안전하게 수행할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 상기와 본 발명은, 무인/모형 항공기에서 사용자가 비행제어신호원을 전환할 수 있게 함으로써 비행조종 컴퓨터(FCC)를 통한 자동 조종이나 주(main) 수신기를 통한 수동 조종을 자유롭게 선택할 수 있고, 또한 전파방해와 같은 비상사태 발생시에는 비상 수신기를 통하여 사용자의 비행제어신호를 제어 대상인 서보모터로 전달할 수 있게 함으로써, 비상사태 발생시에도 항공기의 제어권을 유지하여 무인/모형 항공기의 추락을 방지할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 상기와 본 발명은, 릴레이가 아닌 반도체 소자를 사용하여 비행제어신호를 제어 대상인 서보 모터로 전달하기 때문에, 많은 제어신호 채널을 한번에 전달할 수 있고, 또한 제어신호를 위한 채널 증가가 필요한 경우에도 반도체 소자를 추가함으로써 용이하게 제어신호 채널을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명은, 반도체 소자를 사용하기 때문에, 많은 제어 채널을 사용할 수 있으면서도 무게를 최소화시키는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치의 일실시예 상세구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치의 일실시예 회로도,
도 4 는 본 발명에 따른 추락방지를 위한 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 및 비상전원으로의 자동전환 방법에 대한 일실시예 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110: 비행제어신호원 전환 장치 111: 수동비행제어신호 입력부
112: 비상비행제어신호 입력부
113: 자동/수동비행제어신호 전환 제어부
114: 비상비행제어신호 전환 제어부 115: 비행제어신호원 전환 수단
201: 자동비행제어신호 출력용 스위치 202: 수동비행제어신호 출력용 스위치
203: 비상비행제어신호 출력용 스위치

Claims (9)

  1. 자동비행을 위한 자동비행조종컴퓨터(FCC), 지상의 조종자로부터 원격 제어신호를 받기 위한 주(main)수신기, 및 비상시 상기 조종자로부터 상기 원격 제어신호와 다른 주파수의 원격 비상제어신호를 받기 위한 비상 수신기를 구비하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치에 있어서,
    상기 주수신기로부터, 상기 조종자가 송신한 조종모드 전환 신호를 받아 비행제어신호 전환 제어 수단으로 전달하거나, 수동비행제어신호를 받아 비행제어신호원 전환 수단으로 전달하기 위한 수동비행제어신호 입력 수단;
    상기 비상 수신기으로부터, 비상모드 전환 신호를 받아 상기 비행제어신호 전환 제어 수단으로 전달하거나, 비상비행제어신호를 받아 상기 비행제어신호원 전환 수단으로 전달하기 위한 비상비행제어신호 입력 수단;
    비행제어신호 전환 제어 수단의 제어에 의하여, 상기 자동비행조종컴퓨터 (FCC)로부터 출력되는 자동비행제어신호, 상기 수동비행제어신호 입력 수단을 통하여 전달되는 수동비행제어신호, 또는 상기 비상비행제어신호 입력 수단을 통하여 전달되는 비상비행제어신호 중에서 어느 하나만을 선택적으로 출력하기 위한 상기 비행제어신호원 전환 수단; 및
    상기 수동비행제어신호 입력 수단으로부터의 조종모드 전환 신호 또는 상기 비상비행제어신호 입력 수단으로부터의 비상모드 전환 신호에 따라, 상기 비행제어신호원 전환 수단이 하나의 비행제어신호를 선택적으로 출력하도록 제어하기 위한 상기 비행제어신호 전환 제어 수단
    을 포함하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비행제어신호원 전환 수단은,
    상기 비행제어신호 전환 제어 수단을 통하여 인가되는 전원에 의하여 구동되며, 상기 비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 따라 온(ON)/오프(OFF) 동작상태가 전환됨으로써 상기 자동비행제어신호를 전달하거나 차단하기 위한 자동비행제어신호 출력용 스위칭 수단;
    상기 비행제어신호 전환 제어 수단을 통하여 인가되는 전원에 의하여 구동되며, 상기 비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 따라 온(ON)/오프(OFF) 동작상태가 전환됨으로써 상기 수동비행제어신호를 전달하거나 차단하기 위한 수동비행제어신호 출력용 스위칭 수단; 및
    상기 비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 따라 온(ON)/오프(OFF) 동작상태가 전환됨으로써 상기 비상비행제어신호를 전달하거나 차단하기 위한 비상비행제어신호 출력용 스위칭 수단
    을 포함하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비행제어신호 전환 제어 수단은,
    상기 수동비행제어신호 입력 수단으로부터 전달된 조종모드 전환 신호의 유형을 확인하여, 상기 조종모드 전환 신호가 자동조종으로의 전환 신호이면 상기 자동비행제어신호만이 출력되도록 상기 자동비행제어신호 출력용 스위칭 수단의 동작상태는 온(ON) 상태가 되고 상기 수동비행제어신호 출력용 스위칭 수단의 동작상태는 오프(OFF) 상태가 되도록 스위칭 제어하고, 상기 조종모드 전환 신호가 수동조종으로의 전환 신호이면 상기 수동비행제어신호만이 출력되도록 상기 자동비행제어신호 출력용 스위칭 수단의 동작상태는 오프(OFF) 상태가 되고 상기 수동비행제어신호 출력용 스위칭 수단의 동작상태는 온(ON) 상태가 되도록 스위칭 제어하기 위한 자동/수동비행제어신호 전환 제어 수단; 및
    상기 비상비행제어신호 입력 수단으로부터 전달된 비상모드 전환 신호의 유형을 확인하여, 상기 비상모드 전환 신호가 비상모드 전환 설정 신호이면 상기 비상비행제어신호만이 출력되도록 상기 자동비행제어신호 출력용 스위칭 수단 및 상기 수동비행제어신호 출력용 스위칭 수단으로 인가되는 전원을 차단하고 상기 비상비행제어신호 출력용 스위칭 수단의 동작상태가 온(ON)상태가 되도록 스위칭 제어하고, 상기 비상모드 전환 신호가 비상모드 전환 해제 신호이면 차단된 전원이 다시 인가되고 상기 전환된 동작상태가 원래의 오프(OFF) 상태로 전환되도록 스위칭 제어하기 위한 비상비행제어신호 전환 제어 수단
    을 포함하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자동비행제어신호 출력용 스위칭 수단은, 상기 비상비행제어신호 전환 제어 수단을 통하여 인가되는 전원에 의하여 구동되고, 상기 자동/수동비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 의하여 동작상태가 전환되며;
    상기 수동비행제어신호 출력용 스위칭 수단은, 상기 비상비행제어신호 전환 제어 수단을 통하여 인가되는 전원에 의하여 구동되고, 상기 자동/수동비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 의하여 동작상태가 전환되며;
    상기 비상비행제어신호 출력용 스위칭 수단은, 상기 비상비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 의하여 동작상태가 전환되는 것을 특징으로 하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 비행제어신호 전환 제어 수단은,
    상기 수동비행제어신호만이 출력되도록 상기 자동비행제어신호 출력용 스위칭 수단의 동작상태는 오프(OFF) 상태가 되고 상기 수동비행제어신호 출력용 스위칭 수단의 동작상태는 온(ON) 상태가 되어 있는 제 1 초기화 상태에서, 상기 조종모드 전환 신호가 처음으로 입력되면 상기 자동비행제어신호만이 출력되도록 상기 제 1 초기화 상태의 반대 상태로 동작 상태가 전환되도록 스위칭 제어하고, 이후 다시 상기 조종모드 전환 신호가 재입력되면 다시 제 1 초기화 상태로 복귀되도록 스위칭 제어하며, 상기 조종모드 전환 신호의 입력에 따라 상기와 같은 동작상태 전환 제어 과정이 반복되도록 스위칭 제어하기 위한 자동/수동비행제어신호 전환 제어 수단; 및
    상기 자동비행제어신호 출력용 스위칭 수단 및 상기 수동비행제어신호 출력용 스위칭으로는 전원이 인가되고 상기 비상비행제어신호 출력용 스위칭 수단의 동작상태는 오프(OFF) 상태가 되어 있는 제 2 초기화 상태에서, 상기 비상모드 전환 신호가 처음으로 입력되면 상기 비상비행제어신호만이 출력되도록 상기 제 2 초기화 상태의 반대 상태로 동작 상태가 전환되도록 스위칭 제어하고, 이후 다시 상기 비상모드 전환 신호가 재입력되면 다시 상기 제 2 초기화 상태로 복귀되도록 스위칭 제어하며, 상기 비상모드 전환 신호의 입력에 따라 상기와 같은 동작상태 전환 제어 과정이 반복되도록 스위칭 제어하기 위한 비상비행제어신호 전환 제어 수단
    을 포함하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자동비행제어신호 출력용 스위칭 수단은, 상기 비상비행제어신호 전환 제어 수단을 통하여 인가되는 전원에 의하여 구동되고, 상기 자동/수동비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 의하여 동작상태가 전환되며;
    상기 수동비행제어신호 출력용 스위칭 수단은, 상기 비상비행제어신호 전환 제어 수단을 통하여 인가되는 전원에 의하여 구동되고, 상기 자동/수동비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 의하여 동작상태가 전환되며;
    상기 비상비행제어신호 출력용 스위칭 수단은, 상기 비상비행제어신호 전환 제어 수단의 스위칭제어에 의하여 동작상태가 전환되는 것을 특징으로 하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비행제어신호원 전환 수단은,
    비반전 삼상 출력 반도체 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 전환 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 비행제어신호원 전환 제어 수단에서의 온(ON)/오프(OFF) 동작상태 제어 과정은,
    상기 비반전 삼상 출력 반도체 소자의 출력 인에이블(OE: output enable)단자를 접지(Ground)시킴으로써 상기 비반전 삼상 출력반도체 소자가 온(ON) 상태로 동작하게 제어하고, 상기 출력 인에이블(OE) 단자에 전원전압(Vcc)을 인가함으로써 상기 비반전 삼상 출력 반도체 소자가 오프(OFF) 상태로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비반전 삼상 출력반도체 소자의 상태 제어는,
    릴레이의 스위칭 기능을 이용하여 상기 비반전 삼상 출력반도체 소자의 출력 인에이블(OE) 단자를 접지(Ground)시키거나, 상기 출력 인에이블(OE) 단자에 전원전압(Vcc)을 인가함으로써 동작상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 무인/모형 항공기에서의 비행제어신호원 장치.
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