KR20080010713A - 차량용 광통신 스위칭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 광통신 스위칭 장치에 관한 것이며, 상세하게는 자동차용 광통신 네트워크 형성과 관련하여 차량 부하 간의 물리적인 통신 네트워크 구성을 보다 간소화하기 위한 것이다.

본 발명은 광신호를 반사시키기 위한 미러와; 임의의 구조물을 고정하기 위한 앵커와; 일단이 상기 앵커에 의해 고정되어 있고 타단은 고정되어 있지 않으며 일측 방향으로 소정의 이격거리를 갖는 다수의 날개를 구비한 제 1제어접점과; 일단이 상기 앵커에 의해 고정되어 있고 타단은 고정되어 있지 않으며 타측 방향으로 소정의 이격거리를 갖는 다수의 날개를 구비한 제 2제어접점; 및 상기 미러에 연결되며 상기 제 1제어접점 혹은 제 2제어접점에 구비한 날개에 소정의 이격공간을 가지고 자유롭게 치합되는 날개를 구비하여 상기 제 1제어접점 혹은 제 2제어접점에 걸리는 전압의 크기에 따라 상기 제 1제어접점의 날개에 치합되거나 혹은 제 2제어접점의 날개에 치합되어 상기 미러의 위치를 슬라이딩시키는 운동수단을 포함하여 구성한 것이다.

미러, 치합, 스프링

Description

차량용 광통신 스위칭 장치 {OPTICAL COMMUNICATION SWITCHING DEVICE FOR VEHICLE}

도 1은 본 발명에 따른 차량용 광통신 스위칭 장치의 구성 예시도

도 2는 본 발명에 따른 차량용 광통신 스위칭 장치의 작동 상태 예시도

도 3은 본 발명에 따른 차량용 광통신 스위칭 장치를 다수개 이용하여 멀티입출력관계를 구현한 예를 설명하기 위한 예시도

도 4는 일반적으로 차량내 부품 간의 네트워크를 구현하는 예를 설명하기 위한 예시도

도 5는 종래 기계적 구조를 갖는 차량용 광통신 스위칭 소자의 개념을 설명하기 위한 예시도

본 발명은 차량용 광통신 스위칭 장치에 관한 것이며, 상세하게는 자동차용 광통신 네트워크 형성과 관련하여 차량 부하 간의 물리적인 통신 네트워크 구성을 보다 간소화하기 위한 것이다.

일반적으로, 차량 제조자들은 얼마 동안 정보를 공유하고 제어를 분산하기 위해 제어기들 간의 직렬 통신(다중화)을 사용해 왔다. 이는 현대의 차량들에 요구되는 편리성 및 안전성 등을 구현하는데 필요한 차량 신호 배선의 양을 크게 감소시켰다.

원하는 특징들을 구현하기 위한 차량 장치들의 제어는, 기능(동력 전달 장치, 제동, 스티어링 등), 위치(엔진 부속품, 좌석, 문 등) 또는 그 조합들에 의한 제어기들로 분할될 수 있다. 기능들/구역들 각각에 대한 제어기는 공유된-액세스 직렬 버스를 사용하여 다른 제어기들과 정보를 공유할 수 있다. 상기 버스는 일반적으로 기술 분야의 당업자에게 널리 알려져 있는 J1850, CAN, LIN, Flexray, MOST 등과 같은 산업 표준을 따른다. 다수의 독립 버스들이 사용될 수도 있다. 그 경우에, 제어기들 중 하나는 호환 불가능한 버스들 간의 정보에 대한 게이트웨이로서 동작할 수 있다.

이와 같은 예에 따라 첨부한 도 4에는 다양한 차량 장치들(104-110)이 결합되는 스위치 소자(132)와 신호선(130)으로 이루어진 네트워크(102)를 포함하는 차량(100)을 도시한다.

상기 장치들은 조절판, 제동, 스티어링 및 서스펜션 제어(suspension cont rol), 전력 부속품들, 통신들, 엔터테인먼트 등을 위한 제어-바이-와이어 애플리케이션들(control-by-wire applica tion)과 같은 다양한 차량 기능성 장치들 및 서브-장치들과 결합하여 사용되는 센서들, 액추에이터들, 프로세서들 등일 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.

상기 차량 장치들(104-110)은, 특정 장치를 네트워크(102)에 결합시키기 위 한 임의의 적합한 인터페이스일 수 있고, 와이어, 광학, 무선 또는 그 조합들일 수 있는, 인터페이스들(112-118)에 의해 결합 될 수 있다. 그러나 상기 인터페이스는 요구되는 요소들이 아니고, 상기 장치들(104-110)은 상기 네트워크에 직접 결합 될 수 있거나 상기 네트워크의 부분들을 형성할 수 있다는 것을 알아야 한다.

상기 차량 장치들(104-110)은 차량(100)과 연관된 하나 이상의 기능들을 제공하도록 적응될 수 있다. 이들 장치들은 센서와 같이 데이터를 생성하거나, 액추에이터와 같이 데이터를 소모하거나, 데이터를 생성 및 소모하는 처리를 하거나, 네트워크 내에서 데이터를 이송하는 라우팅을 할 수 있다. 물론, 액추에이터, 일반적으로, 데이터-소모 장치는 또한, 예를 들면, 상기 액추에이터가 명령 상태를 달성했다는 것을 가리키는 데이터를 생성하는 데이터를 생성할 수 있거나, 예를 들면, 기능을 위한 명령들을 제공하는 경우에는, 센서가 데이터를 소모할 수 있다. 장치에 의해 생성되거나 장치에 제공되어 네트워크(102)에 의해 운반되는 데이터는, 장치 자체의 기능과 독립적이다. 즉, 인터페이스들(112-118)은 결합 된 장치와 네트워크(102) 간의 데이터 교환에 독립적인 장치를 제공할 수 있다.

상술한 바와 같은 차량용 네트워크 장치에 적용되는 기술은 통상 J1850, CAN, LIN, Flexray, MOST 등과 같은 산업 표준을 따르고 있는데, 차량의 특성상 협소한 공간을 활용하여 물리적인 네트워크 구성에 있어 많은 제약이 따르며, 더욱이 차량용 전장 장치의 증가로 인해 제한된 공간에서 전장 장치 구성을 위한 스위칭 및 멀티플렉싱 장치의 필요성이 중요하다.

그러므로 근래들어 각광받고 있는 기술이 광통신 네트워크 기술을 이용한 차 량용 광통신 네트워크 장치이다.

이러한 광통신 기술의 중요한 소자로는 신호 전달 경로를 변경하는 스위칭 소자와 광케이블과 광케이블 간의 연결을 위한 컨넥터 소자, 및 광케이블과 전장 장치와의 데이터 송수신을 위한 인터페이스 소자라 할 수 있다.

이중, 자동차용 광통신 스위칭(혹은 멀티플렉싱)을 위한 장치로서 회전식 접점 구조를 이용한 차량용 광통신 멀티플렉스 장치를 첨부한 도 5를 참조하여 살펴보면, 제어신호 "b", "c"에 의해 전자석을 이용한 회전식 접점이 정회전 혹은 역회전하며, 그에 따라 송신측 부하 A에서 발생되는 데이터는 수신측 부하 B, 부하 C 측으로 연결되는 광신호를 선택적으로 전송할 수 있도록 한다.

그러나 상술한 제어 신호에 의해 회전판을 회전시켜 광선로를 차단하거나 통과하도록 하는 구조로 2채널 이상의 광통신 네트워크 구성시 회전 접점의 추가로 물리적이 크기가 증가하게 되며, 또한 회전판의 회전에 의해 광신호가 차단 또는 통과되는데, 회전판의 빠른 회전시 자기력에 의해 회전판이 고정된다 하더라도 회전력에 의해 다소 진동이 발생 될 가능성이 있으므로 약간의 신호 왜곡이 발생할 가능성이 있다.

일반적으로 광통신 네트워크상에서 이루어지는 스위칭 및 멀티플렉싱 장치의 경우 광중계기를 이용하여 전기적인 신호에 따라 이를 증폭하여 다시 재전송하는 구조로 이루어져 있는데, 이때 광중계기와 광증폭기 등의 사용으로 인해 스위칭 채널이 증가될수록 스위칭 장치의 물리적인 크기 자체가 증가하여 통신 네트워크 설 계상의 제약이 증가하게 된다는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 종래 기구적인 회전식 스위치 구조에서 탈피하여 MEMS(micro-electro-mechanical systems) 기술을 이용한 미세 기전 장치로 다중 채널 통신 네트워크상에서 보다 많은 채널 간의 스위칭을 지원하고 신호 왜곡을 절감할 수 있도록 하기 위한 차량용 광통신 스위칭 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광신호를 반사시키기 위한 미러와; 임의의 구조물을 고정하기 위한 앵커와; 일단이 상기 앵커에 의해 고정되어 있고 타단은 고정되어 있지 않으며 일측 방향으로 소정의 이격거리를 갖는 다수의 날개를 구비한 제 1제어접점과; 일단이 상기 앵커에 의해 고정되어 있고 타단은 고정되어 있지 않으며 타측 방향으로 소정의 이격거리를 갖는 다수의 날개를 구비한 제 2제어접점; 및 상기 미러에 연결되며 상기 제 1제어접점 혹은 제 2제어접점에 구비한 날개에 소정의 이격공간을 가지고 자유롭게 치합되는 날개를 구비하여 상기 제 1제어접점 혹은 제 2제어접점에 걸리는 전압의 크기에 따라 상기 제 1제어접점의 날개에 치합되거나 혹은 제 2제어접점의 날개에 치합되어 상기 미러의 위치를 슬라이딩시키는 운동수단을 포함하여 구성한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 차량용 광통신 스위칭 장치의 구조도를 나타 낸 예시도로서, 광신호를 반사시키기 위한 미러(Mirror; 10)와, 소정의 이격거리를 가지며 대향되게 위치하고 임의의 구조물을 고정하기 위한 앵커(Anchor; 22)와, 일단이 상기 앵커(Anchor; 22)에 의해 고정되어 있으며 타단은 고정되어 있지 않으며 일측 방향으로 소정의 이격거리를 갖는 다수의 날개(21A)를 구비하고 있으며 대칭적으로 형성되어져 있는 제 1제어접점(20A)과, 일단이 상기 앵커(Anchor; 22)에 의해 고정되어 있으며 타단은 고정되어 있지 않으며 타측 방향으로 소정의 이격거리를 갖는 다수의 날개(21B)를 구비하고 있으며 대칭적으로 형성되어져 있는 제 2제어접점(20B)과, 양단이 상기 앵커(Anchor; 22)에 의해 고정되어 있으며 상기 제 1제어접점(20A) 혹은 제 2제어접점(20B)에 구비되어져 있는 날개(21A,21B)에 소정의 이격공간을 가지며 자유롭게 치합되는 날개(31)를 구비하고 그 중심축이 상기 미러 (10)와 연결되는 미러지지봉(32)을 가지며 상기 미러(10)를 도시한 이동방향에 따라 왕복운동이 이루어지도록 하기 위한 접지접점(GND)(20C) 및 상기 제 1제어접점 (20A) 혹은 제 2제어접점(20B)을 통해 제어 신호의 오프(OFF) 신호 입력시 원래의 위치로 복귀를 용이하게 하기 위한 스프링(Spring; 30)으로 구성되어 있다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 광통신 스위칭 장치의 동작 원리를 간략히 살펴보면, 각 접점(20A,20B)에 (+), (-) 전압을 인가하게 되면 자기장의 발생으로 인해 특정 방향으로 물리적인 힘이 발생하게 되는데, 이 힘은 일종의 정전기에 따른 힘으로써 이때 (+)와 (-) 접점의 간격이 충분히 작고 그 사이에 충분히 작은 도체를 놓으면 인력 혹은 척력이 발생되게 된다.

이와 같은 원리를 이용하여 첨부한 도 1에서 제어신호가 입력되는 제어접 점(ON,OFF)(20A,20B)에 전원이 인가되면 각 제어접점(20A,20B)과 접지접점(GND) (20C) 사이에 자기력이 형성되어 날개(21A,21B,31)를 형성하는 극판 사이에 물리적인 힘이 발생하게 된다.

이때 제어접점(ON,OFF)(20A,20B)은 고정이므로 접지접점(GND)(20C)에 연결되어 있는 날개(31)가 정전기에 의해 이동함으로써 실질적으로 미러(10)를 움직이게 된다.

이때 미러(10)의 움직임에 따라 광신호를 반사 또는 통과시킴으로써 광신호를 선택적으로 스위칭할 수 있다.

첨부한 도 2는 제어접점의 전원 인가에 따른 본 발명에 따른 차량용 광통신 스위칭 장치의 동작 예를 간략하게 나타낸 그림이다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 제어접점에 연결되어 있는 도체의 경우 고정되어 있고, 접지접점에 연결되어 있는 도체만 움직일 수 있는 구조로 되어 있다. 또한 제어 신호 인가시 정전기에 의한 물리적인 힘을 극대화할 수 있도록 여러 겹의 극판이 겹쳐질 수 있도록 하는 구조로 되어 있다.

이때 스위치 오프 동작 요청에 따른 제어 신호가 인가(기준상태)되면 접지 (GND)접점과 오프(OFF)접점 간의 정전기에 의한 상호인력이 발생하여 미러(Mirror)는 원래 위치를 유지할 수 있다.

그러나 스위치 온 동작 요청에 따른 제어 신호가 인가(동작상태)되면 접지 (GND)접점과 온(ON)접점 간의 인력이 발생하게 되는데, 이때 이러한 인력에 의하여 접지(GND)접점에 형성되어져 있는 날개의 도체는 온(ON)접점 방향으로 끌려오게 된 다.

이로 인해 미러(Mirror)도 함께 이동하게 되어 광신호를 반사시킬 수 있다.

첨부한 도 3는 제안 기술의 동작 구조를 나타내기 위한 실시예로서 4개의 스위칭 유닛을 결합하여 2채널(전송단 2, 수신단 2) 광통신 네트워크를 구성한 실시예를 나타내고 있다.

각 스위칭 유닛은 제어 신호에 따라 미러가 이동(ON) 또는 복귀(OFF)되어 광신호를 반사시켜 광신호를 선택적으로 스위칭할 수 있게 되어 있다.

스위칭 유닛 1에 ON 제어 신호가 인가되어 미러가 이동하게 되면 그림①과 같이 부하 A에서 전송된 광신호를 굴절시켜 부하 C에 도달하게 한다.

또한 스위칭 유닛 1이 OFF되고 스위칭 유닛 2에 ON 제어 신호가 인가되면 부하 A의 광신호를 스위칭 유닛 2의 미러가 굴절시킴으로써 부하 D에 도달하게 한다.

부하 B에서 부하 C 및 부하 D 간의 광신호에 대한 스위칭 원리도 위와 같으며, 부하의 전송단 및 수신단이 늘어나게 되면 단지 스위칭 유닛을 추가해 줌으로써 다중 채널의 광통신 네트워크상에서도 효과적으로 스위칭이 이루어질 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 기존 광통신용 먹스 장치에 비해 구조가 간단하고 제 어접점의 최소화로 소형화를 꾀할 수 있으며, 광통신 네트워크의 구조에 따라 스위칭 유닛을 추가 혹은 삭제함으로써 간단하게 광통신 네트워크를 구성할 수 있고, 소형의 스위칭 유닛을 사용하고 정전기에 따른 효과를 이용함으로써 전력 소모가 작아 효율성이 높다.

Claims (3)

1. 광신호를 반사시키기 위한 미러와;

   임의의 구조물을 고정하기 위한 앵커와;

   일단이 상기 앵커에 의해 고정되어 있고 타단은 고정되어 있지 않으며 일측 방향으로 소정의 이격거리를 갖는 다수의 날개를 구비한 제 1제어접점과;

   일단이 상기 앵커에 의해 고정되어 있고 타단은 고정되어 있지 않으며 타측 방향으로 소정의 이격거리를 갖는 다수의 날개를 구비한 제 2제어접점; 및

   상기 미러에 연결되며 상기 제 1제어접점 혹은 제 2제어접점에 구비한 날개에 소정의 이격공간을 가지고 자유롭게 치합되는 날개를 구비하여 상기 제 1제어접점 혹은 제 2제어접점에 걸리는 전압의 크기에 따라 상기 제 1제어접점의 날개에 치합되거나 혹은 제 2제어접점의 날개에 치합되어 상기 미러의 위치를 슬라이딩시키는 운동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 광통신 스위칭 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 앵커와 제 1제어접점 또는 제 2제어접점 및 운동수단은 상기 미러의 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 광통신 스위칭 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 운동수단은 상기 앵커에 의해 고정되어 있는 접지접점과;

   상기 제 1제어접점 혹은 제 2제어접점에 구비한 날개에 소정의 이격공간을 가지고 자유롭게 치합되는 날개와;

   상기 날개의 연결 중심축과 상기 미러를 연결되는 미러지지봉; 및

   상기 미러지지봉과 접지접점을 연결하며 상기 제 1제어접점 또는 제 2제어접점을 통해 입력되는 제어 신호에 따라 운동하는 경우 원래의 위치로 복귀를 용이하게 하기 위한 탄성부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 광통신 스위칭 장치.

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