KR20080083591A - 변환 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨과 컴퓨터 사이에서 전류의 논리 펄스 형태인 신호 라인의 데이터를 RS 232 레벨 전압으로 변환하기 위한 회로에 관한 것이다. 본 발명의 변환 회로는 에어컨의 내부 유닛과 외부 유닛 간의 통신 신호를 처리할 수 있다.

에어컨, 컴퓨터, RS 232, 신호, 통신 신호

Description

변환 회로{A CONVERSION CIRCUIT}

본 발명은 에어컨으로부터의 통신 신호를 컴퓨터에 입력하기 위한 RS 232 레벨 전압으로 변환하는 변환 회로에 관한 것이다.

마이크로컨트롤러는 공기 조절 시스템의 전반적인 동작을 제어 및 모니터한다. 직렬 통신 회로를 사용하여 중요 정보를 서로 중계함으로써, 마이크로컨트롤러는 제어하고 있는 프로세스에 관하여 필요한 결정을 할 수 있다. 시스템에 글리치(glitch)가 발생한 경우, 내부 유닛과 외부 유닛 간의 통신 신호 교환은 분석을 위하여 인터셉트할 수도 있다. 데이터 이력 기록기로 인터셉트된 데이터를 기록할 수 있고 나중에 검토할 수 있다. 이를 위하여 컴퓨터 기반 데이터 로깅 시스템을 사용할 수 있다. 컴퓨터의 직렬 포트 또는 RS 232 포트를 데이터 수신에 사용하는 것이 일반적이다. 공기 조절 시스템에서 컴퓨터로 전송하는 데이터를 중계하기 위하여 RS 232 컨버터 회로가 필요하다.

일반적으로, MAX232와 같은 RS 232 트랜스시버 집적 회로 및 옵토 커플러는 도 1에 도시한 바와 같이 RS 232 변환을 수행하는 데 사용할 수 있다. 우선, 옵토 커플러는 신호 라인 전류의 논리 펄스를 TTL(Transistor-Transistor Logic) 신호로 변환한다. 이어서 RS 232 트랜스시버 집적 회로(IC)는 TTL 전압 레벨을 컴퓨터의 직렬 포트에 공급하는 RS 232 레벨 전압으로 변환한다. 트랜스시버 IC는 TTL 신호로부터 RS 232 레벨 신호를 생성하기 위하여 전하 펌프 회로를 사용하여 전압을 높인다. 그러나 이러한 전하 펌프 회로는 전압을 증가시키는 외부 커패시터를 필요로 한다. 일반적으로, 트랜스시버 IC가 적절하게 동작하기 위해서는 0.1㎌ 내지 1㎌ 사이의 값을 갖는 4개의 커패시터를 트랜스시버 IC 외부에 부가할 필요가 있다. 외부 커패시터의 사용은 인쇄 회로 기판상의 공간을 차지한다. 그 외에도 트랜스시버 IC는 동작을 위하여 통상적으로 +5V 범위의 고정된 외부 전원을 필요로 한다.

EIA(Electronic Industries Alliance) 표준 RS 232에 따르면 수신기는 +3V 및 -3V만큼 낮은 전압 사이를 구별해야 하는데, 포지티브 레벨 전압은 논리 '0'으로서 정의하고, 네거티브 레벨 전압은 논리 '1'로서 정의한다. 통상적으로, 하드웨어에 따라 포지티브 레벨 전압은 +5V부터 +12V의 범위일 수 있는 반면 네거티브 레벨 전압은 -5V부터 -12V의 범위이다. 포지티브와 네거티브 간의 큰 전압 스윙(voltage swing)은 데이터 신호의 전송이 전기적 잡음의 영향을 덜 받게 하려는 의도가 있다.

본 발명의 목적은 전류의 논리 펄스 형태인 에어컨으로부터의 데이터 신호 라인을 퍼스널 컴퓨터상의 RS 232 전압 신호로 변환하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 에어컨의 내부 유닛과 외부 유닛 간의 통신 신호를 변환 회로를 통해 처리하는 것이다.

에어컨과 컴퓨터 사이에서 전류의 논리 펄스 형태인 신호 라인의 데이터를 RS 232 레벨 전압으로 변환하기 위한 회로로서,

상기 에어컨의 상기 신호 라인으로부터 수신한 신호를 반전 및 전기적으로 분리하기 위한 광트랜지스터와 포토다이오드를 구비한 복수의 옵토 커플러와,

하나 이상의 저항기와,

우발적인 역방향 전압에 대하여 상기 포토다이오드를 보호하기 위한 다이오드와,

상기 컴퓨터에 연결되는 상기 회로로부터의 출력 전압을 수신하기 위한 직렬 포트와,

상기 회로에서의 상기 신호의 존재를 나타내기 위한 발광 다이오드

를 포함한다.

에어컨과 컴퓨터 사이에 변환 회로를 구성하여 소프트웨어로 전류의 논리 펄스 형태인 신호 라인의 데이터를 RS 232 레벨 전압으로 변환하기 위한 방법으로서,

상기 직렬 포트의 핀 4[Data Terminal Ready(DTR)]를 출력 포지티브 레벨 전압으로서 인에이블링하는 단계와,

상기 직렬 포트의 핀 7[Request To Send(RTS)]을 출력 포지티브 레벨 전압으로서 인에이블링하는 단계와,

상기 직렬 포트의 핀 3[Transmitted Data(TXD)]을 출력 네거티브 레벨 전압으로서 아이들링하는 단계

를 포함한다.

본 발명의 변환 회로로 논리 '0'을 포지티브 RS 232 전압으로 생성하는 방법으로서,

제1 및 제2 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 온 하는 단계 - 상기 제1 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 제1 저항기의 제1 단을 로우로 함 - 와,

제3 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 오프 하는 단계 - 상기 제3 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 상기 직렬 포트의 핀 3에서의 네거티브 레벨 전압을 핀 2로부터 분리함 - 와,

제1 및 제2 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 온 하는 단계 - 상기 제2 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 상기 직렬 포트의 핀 4에서의 포지티브 레벨 전압을 핀 2로 전달함 -

를 포함한다.

본 발명의 변환 회로로 논리 '1'을 네거티브 RS 232 전압으로 생성하는 방법으로서,

제1 및 제2 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 오프 하는 단계 - 상기 제2 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 상기 직렬 포트의 핀 4에서의 포지티브 레벨 전압을 핀 2로부터 분리함 - 와,

제1 및 제2 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 오프 하는 단계 - 상기 제1 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 턴 오프 함 - 와,

제3 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 온 하는 단계 - 상기 제3 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 상기 직렬 포트의 핀 3에서의 네거티브 레벨 전압을 핀 2로 전달함 -

를 포함한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예의 컨버터 회로의 개략도를 나타낸다. 본 발명의 컨버터 회로는 3개의 옵토 커플러, 즉 IC1, IC2 및 IC3와, 2개의 저항기(R1,R2)와, 발광 다이오드(LED1), 다이오드(D1) 및 컴퓨터의 RS 232 직렬 포트를 포함한다. 제1 옵토 커플러(IC1)의 포토다이오드의 애노드는 내부 신호 라인에 연결하는 반면 제2 옵토 커플러(IC2)의 포토다이오드의 캐소드는 외부 신호 라인에 연결한다. 이어서 제1 옵토 커플러의 포토다이오드의 캐소드는 제2 옵토 커플러의 포토다이오드의 애노드에 연결하여 신호 라인과 직렬 커넥션을 형성한다.

제1 옵토 커플러(IC1)의 광트랜지스터의 컬렉터는 인버터로서 구성하고, 제3 옵토 커플러(IC3)의 포토다이오드의 애노드에 연결하여 IC3으로 들어오는 신호를 반전한다. 제2 옵토 커플러(IC2)의 광트랜지스터는 스위치로서 구성하여 RS 232 직렬 포트의 핀 4를 핀 2에 링크한다. 제3 옵토 커플러(IC3)의 광트랜지스터는 스위치로서 구성하여 RS 232 직렬 포트의 핀 3을 핀 2에 링크한다. 제1 저항기(R1)는 제1 옵토 커플러 내 광트랜지스터의 컬렉터와 인버팅 회로의 부분인 RS 232 직렬 포트의 핀 7 사이에 연결한다. 제1 옵토 커플러의 광트랜지스터의 이미터 및 제3 옵토 커플러의 포토다이오드의 캐소드는 RS 232 직렬 포트의 핀 5에 연결한다. 제2 저항기(R2) 및 발광 다이오드(LED1)는 RS 232 직렬 포트의 핀 2와 핀 3 사이에 직렬로 연결하여 신호의 존재에 대한 인디케이터로서 기능한다. 또한, 다이오드(D1)의 캐소드는 신호 라인의 내부 측에 연결하는 반면 다이오드(D1)의 애노드는 신호 라인의 외부 측에 연결한다.

RS 232 포트(DB9)의 2개 핀, 즉 핀 7 및 4는 포지티브 전압(+10V)을 제공하는 반면 핀 3은 네거티브 전압(-10V)을 제공한다. 핀 7[Request To Send(RTS)] 및 핀 4[Data Terminal Ready(DTR)]는 소프트웨어가 인에이블하여 포지티브 전압(+10V)을 얻는 반면 핀 3[Transmitted Data(TXD)]은 유휴 상태(idle)로 남아 네거티브 전압(-10V)을 얻는다. 핀 2[Receive Data(RXD)]는 RS 232 포트의 수신 핀이다. 핀 5는 RS 232 직렬 포트의 공통 그라운드이다.

사용하는 동안 신호 라인을 통해 전류가 흐르지 않는 (로우) 경우, IC3은 턴 온하여 핀 2를 핀 3에 링크한다. 이는 핀 2를 핀 3(-10V)과 동일한 전위가 되게 한다. 신호 라인을 통해 포지티브 펄스(하이)를 송신하는 경우, IC1 및 IC2는 턴 온 한다. IC1이 온인 경우, 포인트 A의 전압은 공통 그라운드 쪽으로 낮아지고, IC3을 턴 온프 한다. IC3이 오프인 경우, 핀 2는 핀 3(-10V)으로부터 분리된다. 동시에, IC2의 턴 온은 핀 2를 핀 4(+10V)에 연결한다. 이 방식으로, 신호 라인을 통해 흐르는 전류의 펄스는 RS 232 전압으로 변환된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 로우 펄스는 네거티브 전압 -10V(논리 '1')로 변환되는 반면 하이 펄스는 포지티브 전압 +10V(논리 '0')으로 변환된다.

D1은 입력에 걸쳐 연결된 범용 다이오드로서, IC1 및 IC2의 포토다이오드를 역방향 전압의 우발적인 인가로부터 보호한다. 신호 라인이 논리 하이일 때마다 LED1이 밝아진다. 신호 라인을 통해 데이터를 전송하는 경우, LED1은 간헐적으로 턴 온 및 오프한다(깜박거린다).

본 발명의 컨버터 회로는 RS 232 트랜스시버 집적 회로(IC)와 비교해서 RS 232 변환 프로세스에 수동적 접근법을 이용한다. 본 발명은 컴퓨터 직렬 포트(RS 232)와 직접 인터페이스하는 옵토 커플러 회로로 주로 형성한다. 컴퓨터의 직렬 포트에서 이용가능한 ±10V 내지 ±5V의 전압 범위는 입력되는 신호 라인의 논리 상태에 기초하여 옵토 커플러를 통해 조절하고, 직렬 포트의 수신 핀으로 다시 전달한다. 이러한 옵토 커플러는 컴퓨터의 RS 232 포트를 신호 라인으로부터 또한 전기적으로 분리하고, 신호 라인의 전류 흐름을 차단하지 않으면서 데이터를 인터셉트할 수 있다.

본 발명의 컨버터 회로의 장점 중 하나는 그 회로가 대부분의 디지털 논리 회로에서 중요한 외부 조절형 전원, 통상적으로 +5V를 요구하지 않는다는 점이다. 또한, 본 발명의 컨버터 회로는 서로 다른 RS 232 레벨의 전압을 포함할 수도 있는 다양한 컴퓨터 하드웨어를/에 지원 및 연결할 수 있다. 이 회로는 컴퓨터의 RS 232 포트를 전기 서지(surge)로부터 보호하는 옵토 커플러로 인해 신호 라인과 컴퓨터의 직렬 포트 간을 전기적으로 분리한다는 고유한 특성이 있다.

마지막으로, 상기한 설명과 도면은 RS 232 디바이스와 다른 주변기기 간의 인터페이스 회로의 실시예를 기술하지만, 본 발명은 RS 232 디바이스에 한정하지 않는다.

본 명세서에서 다양한 실시예에 대하여 설명 및 기술하지만, 다음의 청구범위가 본 발명의 범위를 정의하고, 청구범위 및 그 균등물의 범위 내의 디바이스 및 프로세스는 상기 청구범위에 속한다.

도 1은 신호 라인을 컴퓨터의 RS 232 포트에 링크하기 위한 종래기술의 회로를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 한 실시예의 컨버터 회로의 개략도를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 컨버터 회로를 통한 변환 후 신호 라인의 파형을 나타낸다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

IC1∼IC3: 옵토 커플러

D1: 다이오드

LED1: 발광 다이오드

R1, R2: 저항기

DB9: RS 232 직렬 포트

Claims (13)

1. 에어컨과 컴퓨터 사이에서 전류의 논리 펄스 형태인 신호 라인의 데이터를 RS 232 레벨 전압으로 변환하기 위한 회로로서,

   상기 에어컨의 상기 신호 라인으로부터 수신한 신호를 반전 및 전기적으로 분리하기 위한 광트랜지스터와 포토다이오드를 구비한 복수의 옵토 커플러와,

   하나 이상의 저항기와,

   우발적인 역방향 전압에 대하여 상기 포토다이오드를 보호하기 위한 다이오드와,

   상기 컴퓨터에 연결되는 상기 회로로부터의 출력 전압을 수신하기 위한 직렬 포트와,

   상기 회로에서의 상기 신호의 존재를 나타내기 위한 발광 다이오드

   를 포함하는 회로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회로는 한 단부에서 상기 에어컨의 내부 유닛과 외부 유닛 사이에 연결하고, 다른 단부에서 상기 컴퓨터의 직렬 포트에 연결하는 회로.
3. 제2항에 있어서,

   상기 회로는 상기 컴퓨터가 상기 에어컨의 내부 및 외부 유닛의 신호 라인을 통해 전송하는 직렬 데이터를 인터셉트하여 상기 에어컨의 내부 및 외부 유닛 간의 통신 불량을 처리하게 하는 회로.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 옵토 커플러는 제1 옵토 커플러, 제2 옵토 커플러 및 제3 옵토 커플러를 더 포함하는 회로.
5. 제1항에 있어서,

   상기 저항기는 제1 저항기 및 제2 저항기를 더 포함하는 회로.
6. 제1항에 있어서,

   상기 직렬 포트는 9개 핀이 있는 RS 232인 회로.
7. 제1항에 있어서,

   상기 회로 및 컴포넌트에서,

   제1 옵토 커플러 내 포토다이오드의 애노드는 내부 유닛의 신호 라인에 전기적으로 연결하고,

   제2 옵토 커플러 내 포토다이오드의 캐소드는 외부 유닛의 신호 라인에 전기적으로 연결하고,

   제1 옵토 커플러 내 포토다이오드의 캐소드는 제2 옵토 커플러 내 포토다이 오드의 애노드에 전기적으로 연결하고,

   제1 옵토 커플러 내 광트랜지스터의 컬렉터는 제1 저항기의 제1 단에 전기적으로 연결하고,

   제1 옵토 커플러 내 광트랜지스터의 이미터는 RS 232 직렬 포트의 핀 5[Ground(GND)]에 전기적으로 연결하고,

   제1 저항기의 제2 단은 RS 232 직렬 포트의 핀 7[Request To Sent(RTS)]에 전기적으로 연결하고,

   제3 옵토 커플러 내 포토다이오드의 애노드는 제1 저항기의 제1 단에 전기적으로 연결하고,

   제3 옵토 커플러 내 포토다이오드의 캐소드는 RS 232 직렬 포트의 핀 5[Ground(GND)]에 전기적으로 연결하고,

   제2 옵토 커플러 내 광트랜지스터의 컬렉터는 RS 232 직렬 포트의 핀 4[Data Terminal Ready(DTR)]에 전기적으로 연결하고,

   제2 옵토 커플러 내 광트랜지스터의 이미터는 RS 232 직렬 포트의 핀 2[Request To Sent(RXD)]에 전기적으로 연결하고,

   제3 옵토 커플러 내 광트랜지스터의 컬렉터는 RS 232 직렬 포트의 핀 2[Receive Data(RXD)]에 전기적으로 연결하고,

   제3 옵토 커플러 내 광트랜지스터의 이미터는 RS 232 직렬 포트의 핀 3[Transmit(TXD)]에 전기적으로 연결하고,

   발광 다이오드의 애노드는 RS 232 직렬 포트의 핀 2[Receive Data(RXD)]에 전기적으로 연결하고,

   발광 다이오드의 캐소드는 제2 저항기의 제1 단에 전기적으로 연결하고,

   제2 저항기의 제2 단은 RS 232 직렬 포트의 핀 3[Transmitted(TXD)]에 전기적으로 연결하고,

   다이오드의 캐소드는 내부 유닛의 신호 라인에 전기적으로 연결하고,

   다이오드의 애노드는 외부 유닛의 신호 라인에 전기적으로 연결하는 회로.
8. 제1항에 있어서,

   상기 옵토 커플러는 스위치로서 구성하고, 상기 출력 전압을 전송하기 위하여 상기 직렬 포트에 연결하는 회로.
9. 제1항에 있어서,

   상기 논리 펄스는 그 펄스가 논리 '1'에서 로우인 경우에는 네거티브 RS 232 전압으로 변환되고, 그 펄스가 논리 '0'에서 하이인 경우에는 포지티브 RS 232 전압으로 변환되는 회로.
10. 제1항에 따른 회로로 논리 '0'을 포지티브 RS 232 전압으로 생성하는 방법으로서,

    제1 및 제2 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 온 하는 단계 - 상기 제1 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 제1 저항기의 제1 단을 로우로 함 - 와,

    제3 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 오프 하는 단계 - 상기 제3 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 상기 직렬 포트의 핀 3에서의 네거티브 레벨 전압을 핀 2로부터 분리함 - 와,

    제1 및 제2 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 온 하는 단계 - 상기 제2 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 상기 직렬 포트의 핀 4에서의 포지티브 레벨 전압을 핀 2로 전달함 -

    를 포함하는 방법.
11. 제1항에 따른 회로로 논리 '1'을 네거티브 RS 232 전압으로 생성하는 방법으로서,

    제1 및 제2 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 오프 하는 단계 - 상기 제2 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 상기 직렬 포트의 핀 4에서의 포지티브 레벨 전압을 핀 2로부터 분리함 - 와,

    제1 및 제2 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 오프 하는 단계 - 상기 제1 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 턴 오프 함 - 와,

    제3 옵토 커플러 내 포토다이오드를 턴 온 하는 단계 - 상기 제3 옵토 커플러 내 광트랜지스터는 상기 직렬 포트의 핀 3에서의 네거티브 레벨 전압을 핀 2로 전달함 -

    를 포함하는 방법.
12. 에어컨과 컴퓨터 사이에 제1항에 따른 회로를 구성하여 소프트웨어로 전류의 논리 펄스 형태인 신호 라인의 데이터를 RS 232 레벨 전압으로 변환하기 위한 방법으로서,

    상기 직렬 포트의 핀 4[Data Terminal Ready(DTR)]를 출력 포지티브 레벨 전압으로서 인에이블링하는 단계와,

    상기 직렬 포트의 핀 7[Request To Send(RTS)]을 출력 포지티브 레벨 전압으로서 인에이블링하는 단계와,

    상기 직렬 포트의 핀 3[Transmitted Data(TXD)]을 출력 네거티브 레벨 전압으로서 아이들링하는 단계

    를 포함하는 방법.
13. 제1항에 있어서,

    상기 직렬 포트는 RS 232인 방법.

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