KR20100006608A - 무선 데이터 취득 제어장치 - Google Patents

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KR20100006608A
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Abstract

본 발명은 무선 데이터 취득 제어장치에 관한 것으로, 상세하게는 +9~+35V dc 전압이 입력되면 직렬인 과전류 보호회로와 역전압 보호회로, 상기 과전류 보호회로 입력부에 접지 병렬인 과전압 보호회로를 통해 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator)를 거쳐 5V dc가 생성되고, 상기 생성된 5V dc는 상기 알에프(RF) 모듈부, 아날로그 입력 모듈부에 공급되고 마이크로컨트롤러(MCU)부와 디지털 입/출력 모듈부에는 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator)를 통한 3.3Vdc가 공급되는 전압 보호회로가 내장된 전원 공급부와, 전원이 공급되면 레지스터를 기본값으로 설정하고 상기 마이크로컨트롤러(MCU)부의 플래쉬 메모리(Flash Memory)에 저장되어 있는 1개 내지 26개까지의 통신채널을 설정 가능한 알에프(RF) 모듈부와, ISM 424MHz, ISM 433MHz, ISM 447MHz 주파수 대역을 사용하며, 전원이 공급되면 상기 레지스터를 초기화 한 후, 대기모드로 동작하게 하며, 시리얼 입력부나 알에프(RF) 모듈부를 통하여 명령을 받으면 해당 명령을 수행하며, PC 또는 제어기기로부터 입력된 명령이 디지털 입/출력, 아날로그 입력에 대한 명령이면 해당 모듈을 통하여 동작을 수행하는 마이크로컨트롤러(MCU)부와, 전원이 공급되면 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력하는 아날로그 입력 모듈부와 Digital Input/Output용 DB-25 커넥터를 사용하여 디지털 신호를 입력/출력하며, 디지털 입력 1~8채널, 디지털 출력 1~8채널이 가능한 디지털 입/출력 모듈부 및 SP3232EEY의 원칩과 DIP 14P 3개를 사용하여 외부 입력장치인 PC와 시리얼 통신이 가능하며, 상기 시리얼 통신시, 3P 딥 스위치 1개로 시리얼 포트의 통신 속도를 설정하기 위한 시리얼 입/출력부로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치에 관한 것이다.
디지털, 아날로그, 볼테지 레귤레이터, 마이크로컨트롤러(MCU)

Description

무선 데이터 취득 제어장치{Wireless Data Acquisition Control Device}
본 발명은 무선 데이터 취득 제어장치에 관한 것으로, 시리얼데이터와 아날로그입력 및 디지털 입/출력 데이터를 함께 취급할 수 있으며, ISM 424MHz, ISM 433MHz, ISM 447MHz 대역의 주파수를 활용하며, +9~+35V dc 전압이 입력되면 직렬인 과전류 보호회로와 역전압 보호회로, 상기 과전류 보호회로 입력부에 접지 병렬인 과전압 보호회로를 통해 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator)를 거쳐 5V dc가 생성되고, 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator)를 통한 3.3Vdc가 공급되며, 레지스터를 기본값으로 설정하고 플래쉬 메모리(Flash Memory)에 저장되어 있는 1개 내지 26개 통신채널로 설정하고, 상기 레지스터를 초기화 한 후, PC 또는 제어기기로부터 입력된 명령이 디지털 입/출력, 아날로그 입력에 대한 명령이면 해당 모듈을 통하여 동작을 수행하고, 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치에 관한 것이다.
현대에는 정보 통신의 시대라고 말할 수 있을 정도로 많은 정보들이 교환된다. 통신 수단은 정보를 제공하는 발신자와 정보를 받고자 하는 수신자의 사이를 연결하는 정보 통신 시대의 중요한 도구로 대두되고 있다. 통신 수단들 중 컴퓨터를 통해 통신을 가능하게 하는 모뎀이나 음성을 전달하는 전화기 등은 이제 사용자들에게 있어서 필수 불가결한 요소가 되어 있다.
일반적으로, PC와 PC 간 또는 PC와 제어기기 등에 무선으로 네트웍킹하기 위해 일측의 각 PC에 유선으로 연결된 유무선 모뎀을 통하여 데이터를 송수신한다. 이때, 제어기기는, PLC(programmable logic control)나 각종 센서인 것이다.
여기서, 상기 유무선 모뎀은, 일측의 상기 PC에서 출력되는 디지털 신호를 모뎀의 각 회로를 통과시켜 수신국의 상기 제어기기로 유선 또는 무선으로 전송하는 장치이다. 이러한 상기 유무선 모뎀은, 개활지나 장애물로 인해 상기 제어기기까지 신호를 전송할 수 없는 일이 생긴다.
이러한, 상기 유무선 모뎀은 항상 일측을 유선으로 데이터를 인가받기 때문에 PC의 근거리에 모뎀을 장착하여야 하는 문제점이 있다.
한편, 각종 수용가의 계량기에 설치된 임의의 무선통신모듈이 음영지역에 있거나 기타 다른 사유로 인하여 통신이 안 되는 경우, 종래의 기술에 의하면 관리자가 통신을 시도하여 동작 여부를 먼저 확인하고, 통신이 되는 인근의 중계 경로로 설정된 무선 통신모듈을 통해 통신을 수행한다. 따라서 음영지역에 설치되는 무선통신모듈 또는 통신이 수행되지 않는 무선통신모듈의 수가 많을수록 관리자가 중계 경로를 설정하는 작업량과 시간이 증가되는 문제점을 야기시킨다. 만약에 중계 경로로 설정된 무선통신모듈에 장애(장애물로 인한 통신두절)가 발생하는 경우에는, 통신 경로가 끊어지게 되어 최종 무선통신모듈이 통신가능 상태임에도 불구하고 통 신이 이루어지지 않는 상태가 된다.
따라서 중계 경로를 설정하는 작업량과 시간을 줄이기 위해서는 자동으로 중계 경로 및 우회 경로를 설정하는 기능이 요구된다.
또한, 산업이 성장하고 기술이 발전함에 따라 산업현장은 지속적으로 대형화, 정밀화가 진행되고 있다. 이에 따라 현장에서 사용되는 여러 데이터수집/처리/제어 장치들은 신속한 처리 뿐만아니라 자동화를 통한 효율적인 시스템을 요구하고 있으며 아울러 생산원가를 줄일 수 있는 경제성 향상을 필요로 하고 있다.
종래 기술의 유선시스템은 현장이 대형화됨에 따라 장치 배선이 복잡해지고 있으며, 복잡한 유선시스템의 관리 및 유지보수에 투입되는 비용이 점점 증가하고 있다. 또한 자동화를 위해서 데이터 통신이 필요한 각종 수용가 계량기의 위치한 장소에 따라 통신거리 거리 및 외부 환경적인 요인으로 유선으로 데이터를 수집하기에는 어려운 곳도 상당수 존재한다.
일반적으로 산업 현장의 자동화용 기기들은, PC와 PC 간, PC와 제어기기 또는 제어기기와 제어기기간에 네트워킹이 이루어져있다. 산업현장은 각종 기기들에서 발산되는 전자파와 기존 무선 기기들이 발산하는 전파 및 물리적 장애물들이 공존하는 노이즈가 심한 환경이다.
또한, 동 출원인의 종래 기술 "무선 아날로그 데이터 취득 제어장치"(출원번호/일자:10-2008-0066569/2008.07.09)는 아날로그 신호를 전송하는 회로만로 구성하여 디지털 신호의 입출력 회로 및 별도 장치가 요구된다. 이러한 종래 기술은 상기 디지털 신호의 입출력을 할 수 없는 문제점이 있다.
아울러, 기존 무선전송장치들은 사용주파수가 마이크로파대역(2 ? 5 GHz) 주파수를 사용하는 제품들이 대부분이다. 마이크로파대역의 주파수는 무선전송속도는 우수하나 전파의 특성이 장애물을 회피하는 능력이 현저히 감소하며, 전송공간에서 감쇄량이 많아서 장거리 전송이나 산업용으로 사용하기는 부적합한 주파수대역이다. 또한 취급할 수 있는 데이터의 종류도 시리얼 데이터만을 취급할 수 있는 제품이 대부분 시리얼을 포함한 아날로그 및 디지털 입출력을 함께 취급할 수 있는 무선통신장치가 절실히 요구되고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시리얼데이터와 아날로그입력 및 디지털 입/출력 데이터를 함께 취급할 수 있는 무선 데이터 취득제어장치를 제공하고자 한다.
또한, 마이크로파 무선주파수의 단점을 극복하기 위해 무선통신에 ISM 424MHz, ISM 433MHz, ISM 447MHz 대역의 주파수를 활용하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치를 제공하고자 한다.
또한, +9~+35V dc 전압이 입력되면 5V dc와 3.3Vdc가 생성 공급하기 위한 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, PC 또는 제어기기로부터 입력된 명령이 디지털 입/출력, 아날로그 입력에 대한 명령이면 해당 모듈을 통하여 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력하여 공정 또는 공장 자동화를 위한 무선 제어를 할 수 있는 무선 데이터 취득 제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 무선 데이터 취득 제어장치는, +9~+35V dc 전압이 입력되면 직렬인 과전류 보호회로와 역전압 보호회로, 상기 과전류 보호회로 입력부에 접지 병렬인 과전압 보호회로를 통해 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator)를 거쳐 5V dc가 생성되고, 상기 생성된 5V dc는 상기 알에프(RF) 모듈부, 아날로그 입력 모듈부에 공급되고 마이크로컨트롤러(MCU)부와 디지털 입/출력 모듈부에는 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator)를 통한 3.3Vdc가 공급되는 전압 보호회로가 내장된 전원 공급부와;
전원이 공급되면 레지스터를 기본값으로 설정하고 마이크로컨트롤러(MCU)부의 플래쉬 메모리(Flash Memory)에 저장되어 있는 1개 내지 26개 통신채널로 설정하는 알에프(RF) 모듈부와;
ISM 424MHz, ISM 433MHz, ISM 447MHz 주파수 대역을 사용하며, 전원이 공급되면 상기 레지스터를 초기화 한 후, 대기모드로 동작하게 하며, 시리얼 입력부나 알에프(RF) 모듈부를 통하여 명령을 받으면 해당 명령을 수행하며, PC 또는 제어기기로부터 입력된 명령이 디지털 입/출력, 아날로그 입력에 대한 명령이면 해당 모듈을 통하여 동작을 수행하는 마이크로컨트롤러(MCU)부와;
전원이 공급되면 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력하는 아날로그 입력 모듈부와;
Digital Input/Output용 DB-25 커넥터를 사용하여 디지털 신호를 입력/출력하며, 디지털 입력 1~8채널, 디지털 출력 1~8채널이 가능한 디지털 입/출력 모듈부; 및
SP3232EEY의 원칩과 DIP 14P 3개를 사용하여 외부 입력장치인 PC와 시리얼 통신이 가능하며, 상기 시리얼 통신시, 3P 딥 스위치 1개로 시리얼 포트의 통신 속도를 설정하기 위한 시리얼 입/출력부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)는, LDO 레귤레이터인 LM1117 시리즈를 1개 장착하여 상기 LM1117 시리즈의 입력 측에 1개의 다이오드와, 6.3V, 10uF 및 100nF 커패시터를 각 1개씩 연결하여 상기 입력 측에서 5V가 출력되게 형성하고, 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)는, 상기 LM1117 시리즈의 출력 측에 6.3V, 10uF과 100nF 커패시터를 각 1개씩 연결하여 상기 출력 측에서 3.3V가 출력되게 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 아날로그 입력 모듈부(400)는, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)의 5V dc 전원이 공급되면, 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 아날로그 입력 모듈부(400)는, 아날로그 신호 입력을 위해 회로 구성된 DB-9 커넥터를 사용하여 아날로그 입력 가능한 1채널 내지 8채널로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 알에프(RF) 모듈부는, λ/4 다이폴 안테나를 연결하여 무선 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 입/출력 모듈부는, 디지털 신호 입력을 위해 회로 구성된 DB-25 커넥터를 사용하여 3.3V dc 전원이 공급되면 2개의 TLP521-4을 통해 외부에서 입력되는 5V 내지 24V dc 디지털 입력을 인식하는 디지털 입력부 회로(51)로 구성하고,
릴레이(Relay), 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve), 램프(Ramp)가 연결되어 신호 출력이 가능한 디지털 출력부 회로(52)로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 입력부 회로(51)는, 상기 5V 내지 24V, 최대입력 50mA인 단자에 1개의 저항과 1개의 포토커플러를 디지털 입력 라인에 직렬 연결하여 디지털 입력이 가능한 1채널 내지 8채널로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 출력부 회로(52)는, 최대출력 50V, 50mA인 단자에 3개의 저항에 2개의 NPN 트랜지스터를 병렬로 연결하여 디지털 출력 1채널 내지 8채널로 형성하고, 회로의 출력이 λ/4 다이폴 안테나를 통해 무선통신 2.4kBaud 속도로 0.01m 내지 1.5km까지 도달 가능하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 시리얼 입/출력부(600)는, 상기 딥(DIP) 스위치가 각 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200로 설정이 가능한 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명의 무선 데이터 취득 제어장치는, 산업 현장의 자동화용 기기 간의 케이블로 인한 공간 문제 해결, 장치 제어기의 단순화 등에 활용될 수 있는 장점들이 있으며, 산업현장에서 필요로 하는 실시간성, 자동화, 경제성을 만족시킬 수 있다.
또한, 산업현장의 각종 기기들에서 발산되는 전자파와 기존 무선 기기들이 발산하는 전파 및 물리적 장애물들이 공존하는 노이즈가 심한 환경에서 기존 마이크로파방식의 무선통신장치들에 비해 향상된 신뢰성을 가지는 장거리 무선통신이 가능한 이점이 있다.
그리고, 취급할 수 있는 데이터의 종류도 시리얼을 포함한 아날로그 및 디지털 입출력을 함께 취급할 수 있어서 산업현장의 무선환경구축에 필요한 무선통신장치에 대한 데이터 선택성과 장치의 수를 줄이는 경제성을 함께 향 시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 데이터 취득 제어장치의 블록도이고, 도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 도 1의 전원 공급부 회로 구성이고, 도 3은 본 발명에 따른 도 1의 아날로그 입력 모듈부 회로 구성이고, 도 4a는 본 발명에 따른 도 1의 디지털 입/출력 모듈부의 디지털 입력부 회로 구성이고, 도 4b는 본 발명에 따른 도 1의 디지털 입/출력 모듈부의 디지털 출력부 회로 구성이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 도 1의 마이크로컨트롤러부 회로 구성이고, 도 6은 본 발명에 따른 도 1의 시리얼 입/출력부 회로 구성이고, 도 7은 본 발명에 따른 도 1의 알에프 모듈부 회로 구성이고, 도 8은 본 발명에 따른 도 1의 아날로그 입력 신호 및 디지털 입/출력 신호의 인터페이스 회로 구성이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무선 데이터 취득 제어장치는, 전원 공급부(100)와, 알에프(RF) 모듈부(200)와, 마이크로컨트롤러(MCU)부(300)와, 아날로그 입력 모듈부(400)와, 디지털 입/출력 모듈부(500) 및 시리얼 입/출력부(600)로 구성된다.
여기서, 상기 디지털 입/출력 모듈부(500)는, 디지털 신호 입/출력을 위해 회로 구성된 DB-25 커넥터를 사용하여 디지털 신호를 입력 또는 출력한다. 이때, 상기 디지털 입/출력 모듈부(500)는, 디지털 입력부(51)과 디지털 출력부(52)으로 형성되며, 상기 디지털 입력부(51)은 5V 내지 24V, 최대입력 50mA인 단자에 1개의 저항과 1개의 포토커플러를 디지털 입력 라인에 직렬 연결하여 디지털 입력이 가능한 1채널 내지 8채널로 형성하고, 상기 디지털 출력부(52)는, 최대출력 50V, 50mA인 단자에 3개의 저항에 2개의 NPN 트랜지스터를 병렬로 연결하여 디지털 출력 1채널 내지 8채널로 형성한다.
여기서 상기 디지털 입력부(51)는, 포토 센서(Photo Sensor), 리미트 스위치(Limit Switch), 근접 센서(Proximity Sensor) 등이 인가 가능하다.
여기서 상기 디지털 출력부(52)는, 릴레이(Relay), 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve), 램프(Ramp) 등이 연결되어 신호 출력이 가능하다. 또한, 상기 디지털 출력 모듈부(500)의 출력이 λ/4 다이폴 안테나를 통해 무선통신 2.4kBaud 속도로 0.01m 내지 1.5km까지 도달 가능하도록 형성한다.
여기서, 상기 전원 공급부(100)는, +9~+35V dc 전압이 입력되면 직렬인 과전류 보호회로와 역전압 보호회로, 상기 과전류 보호회로 입력부에 접지 병렬인 과전압 보호회로를 통해 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)를 거쳐 5V dc가 생성되고, 상기 생성된 5V dc가 상기 알에프(RF) 모듈부(200)와 상기 아날로그 입력 모듈부(400)에 공급한다.
여기서, 상기 전원 공급부(100)는, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)를 거친 5V dc를 전압 보호회로 및 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)를 통과시켜 생성된 3.3V dc가 마이크로컨트롤러(MCU)부(300)와 디지털 입/출력 모듈부(500)에 공급한다.
이때, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)와 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)를 형성시 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)는, LDO 레귤레이터인 LM1117 시리즈를 1개 장착하여 상기 LM1117 시리즈의 입력 측에 1개의 다이오드와, 6.3V, 10uF 및 100nF 커패시터를 각 1개씩 연결하여 상기 입력 측에서 5V가 출력되게 형성하고, 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)는, 상기 LM1117 시리즈의 출력 측에 6.3V, 10uF과 100nF 커패시터를 각 1개씩 연결하여 상기 출력 측에서 3.3V가 출력되게 형성한다.
여기서, 상기 알에프(RF) 모듈부(200)는, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)의 5V dc 전원이 공급되면, 레지스터를 기본값으로 설정하고 오동작하는 래치-업(latch-up) 현상을 방지한 상기 마이크로컨트롤러(MCU)부의 플래쉬 메모리(Flash Memory)에 저장되어 있는 1개 내지 26개 통신채널로 설정한다.
여기서, 상기 아날로그 입력 모듈부(400)는, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)의 5V dc 전원이 공급되면, 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력한다.
여기서, 상기 아날로그 입력 모듈부(400)는, 온도 센서(Temp Sensor), 유량 센서(Air Flow Sensor), 압력 센서(Pressure Sensor) 등이 인가 가능하다.
여기서, 상기 아날로그 입력 모듈부(400)는, 아날로그 신호 입력을 위해 회로 구성된 DB-9 커넥터를 사용하여 아날로그 입력 가능한 1채널 내지 8채널로 형성된다.
여기서, 상기 마이크로컨트롤러(MCU)부(300)는, 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)의 3.3V dc 전원이 공급되면 상기 레지스터를 초기화 한 후, ISM 424MHz, ISM 433MHz, ISM 447MHz 주파수 대역의 대기모드로 동작한다.
또한, 상기 마이크로컨트롤러(MCU)부(300)는, 시리얼 입력부(600)나 알에프(RF) 모듈부(200)를 통하여 받은 명령이 디지털 신호 또는 아날로그 신호 관련이면 각 상기 부재(시리얼 입력부 또는 알에프 모듈부)로부터 입력된 상기 신호를 디지털 신호로 변환 연산을 실시한다.
여기서, 상기 디지털 입/출력 모듈부(500)는, 디지털 신호 입/출력을 위해 회로 구성된 DB-25 커넥터를 사용하여 디지털 신호를 입력 또는 출력한다. 이때, 상기 디지털 입/출력 모듈부(500)는, 5V 내지 24V, 최대입력 50mA인 단자에 1개의 저항과 1개의 포토커플러를 디지털 입력 라인에 직렬 연결하여 디지털 입력이 가능한 1채널 내지 8채널로 형성하고, 최대출력 50V, 50mA인 단자에 3개의 저항에 2개의 NPN 트랜지스터를 병렬로 연결하여 디지털 출력 1채널 내지 8채널로 형성한다.
여기서 상기 디지털 입력부(51)는, 포토 센서(Photo Sensor), 리미트 스위치(Limit Switch), 근접 센서(Proximity Sensor) 등이 인가 가능하다.
여기서 상기 디지털 출력부(52)는, 릴레이(Relay), 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve), 램프(Ramp) 등이 연결되어 신호 출력이 가능하다. 또한, 상기 디지털 출력 모듈부(500)의 출력이 λ/4 다이폴 안테나를 통해 무선통신 2.4kBaud 속도로 0.01m 내지 1.5km까지 도달 가능하도록 형성한다.
여기서, 상기 시리얼 입/출력부(600)는, 3P 딥 스위치 1개로 시리얼 포트의 통신 속도를 설정하며, 상기 설정은 반듯이 전원을 인가하기 전에 행해야 한다. 이때, 상기 딥(DIP) 스위치는, 각 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200로 설정이 가능하다.
도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전원 공급부(100)는, +9~+35V dc 전압이 입력되면 직렬인 과전류 보호회로와 역전압 보호회로, 상기 과전류 보호회로 입력부에 접지 병렬인 과전압 보호회로를 통해 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)를 거쳐 5V dc가 생성하고, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)를 거친 5V dc를 전압 보호회로 및 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)를 통과시켜 3.3V dc를 생성한다.
이때, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)와 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)를 형성시 LDO 레귤레이터인 LM1117 시리즈를 1개 장착하여 상기 LM1117 시리즈의 입력 측에 1개의 다이오드와, 6.3V, 10uF 및 100nF 커패시터를 각 1개씩 연결하여 상기 입력 측에서 5V가 출력되게 형성한다. 또한, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)와 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)를 형성시 상기 LM1117 시리즈의 출력 측에 6.3V, 10uF과 100nF 커패시터를 각 1개씩 연결하여 상기 출력 측에서 3.3V가 출력되게 형성한다.
여기서, 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11) 또는 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)에서 출력되는 전압에 따라 상기 아날로그 입력 모듈부((도1 참조,400) 및 상기 디지털 입/출력부(도1 참조,500)에 각각의 아날로그 입력과 디지털 입력 및 디지털 출력하기 위해 딥(DIP) 14P를 3개 상기 전원 공급부(100)에 연결한다.
또한, 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11) 또는 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)에서 출력되는 전압에 따라 알에프(RF) 모듈부(도1 참조,200) 및 마이크로컨트롤러(MCU)부(도1 참조,300)에 레지스터를 기본값으로 설정하고 오동작하는 래치-업(latch-up) 현상을 방지한 상기 마이크로컨트롤러(MCU)부의 플래쉬 메모리(Flash Memory)에 저장되어 있는 1개 내지 20 26개까지의 통신채널로 설정 또는 상기 레지스터를 초기화 한 후, ISM 424MHz, ISM 433MHz, ISM 447MHz 주파수 대역의 대기모드로 동작하고, 시리얼 입력부(도1 참조,600)나 알에프(RF) 모듈부(도1 참조, 200)를 통하여 받은 명령이 디지털 신호 또는 아날로그 신호와 관련된 명령이면 각 상기 부재(시리얼 입력부 또는 알에프 모듈부)로부터 입력된 명령을 분석하여 아날로그 입력(도1 참조, 400), 디지털 입력(도1 참조, 51), 디지털 출력(도1 참조, 52)에 대한 해당 명령을 수행한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 아날로그 입력 모듈부(400)는, 5V dc 전원이 공급되면 2개의 LM2902N을 통해 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력한다.
여기서, 상기 아날로그 입력 모듈부(400)는, 온도 센서(Temp Sensor), 유량 센서(Air Flow Sensor), 압력 센서(Pressure Sensor) 등이 인가 가능하다.
여기서, 상기 아날로그 입력 모듈부(400)는, 아날로그 신호 입력을 위해 회로가 구성된 DB-9 커넥터를 사용하여 아날로그 입력이 가능한 1채널 내지 8채널로 형성된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디지털 입/출력 모듈부(500)는, 디지털 신호 입력을 위해 회로 구성된 DB-25 커넥터를 사용하여 3.3V dc 전원이 공급되면 2개의 TLP521-4을 통해 외부에서 입력되는 5V 내지 24V dc 디지털 입력을 인식하는 디지털 입력부 회로(51)로 구성한다.
이때, 상기 디지털 입력부 회로(51)는, 상기 5V 내지 24V, 최대입력 50mA인 단자에 1개의 저항과 1개의 포토커플러를 디지털 입력 라인에 직렬 연결하여 디지털 입력이 가능한 1채널 내지 8채널로 형성한다.
여기서 상기 디지털 입력부 회로(51)는, 포토 센서(Photo Sensor), 리미트 스위치(Limit Switch), 근접 센서(Proximity Sensor) 등이 인가 가능하다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디지털 입/출력 모듈부(500)는, 릴레이(Relay), 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve), 램프(Ramp) 등이 연결되어 신호 출력이 가능한 디지털 출력부 회로(52)이다. 또한, 상기 디지털 출력부 회로(52)의 출력이 λ/4 다이폴 안테나를 통해 무선통신 2.4kBaud 속도로 0.01m 내지 1.5km까지 도달 가능하도록 형성한다. 이때, 상기 디지털 출력부 회로(52)는, 최대출력 50V, 50mA인 단자에 3개의 저항에 2개의 NPN 트랜지스터를 병렬로 연결하여 디지털 출력 1채널 내지 8채널로 형성한다. 도 8에 도시된 바와 같이 아날로그 입력 신호 및 디지털 입/출력 신호을 인터페이스 하기 위해 상기 전원 공급부(100)와 아날로그 입력 모듈부((도1 참조,400) 사이에 DS903F09 1개를, 상기 전원 공급부(100)와 상기 디지털 입/출력부(도1 참조,500) 사이에 DS903F25 1개를, 상기 DS903F09에는 SMAJ54CA 다이오드 1~8개를, 상기 DS903F25에는 SMAJ16CA 다이오드 1~8개를 연결하여 형성한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디지털 입/출력 모듈부(도1 참조,500)와 마이크로컨트롤러(MCU)부(도1 참조,300)에 딥(DIP) 30P 2개를 연결하여 디지털 신호 입력 또는 출력을 실시한다.
도 5b 내지 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로컨트롤러(MCU)부(300)는, 상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)의 3.3V dc 전원이 공급되면 상기 레지스터를 초기화 한 후, ISM 424MHz, ISM 433MHz, ISM 447MHz 주파수 대역의 대기모드로 동작한다.
또한, 상기 마이크로컨트롤러(MCU)부(300)는, AT91SAM7S256의 원칩을 사용하여 시리얼 입력부(도1 참조,600)나 알에프(RF) 모듈부(도1 참조,200)를 통하여 받은 명령이 디지털 신호 또는 아날로그 신호 관련 명령이면 각 상기 부재(시리얼 입력부 또는 알에프 모듈부)로부터 입력된 상기 신호를 디지털 신호로 변환 연산을 실시한다.
아울러, 상기 마이크로컨트롤러(MCU)부(300)는, 부재에 직접 연결되는 3.3V dc 인가 부분과 상기 부재에서 상기 디지털 신호로 변환함과 동시에 상기 알에프(RF) 모듈부(도1 참조,200)로 상기 디지털 신호를 전송하기 위해 상기 알에 프(RF) 모듈부(도1 참조,200)에 5V dc를 인가하는 부분을 포함하는 전원부가 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시리얼 입/출력부(600)는, SP3232EEY의 원칩과 DIP 14P 3개를 사용하여 외부 입력장치인 PC와 시리얼 통신이 가능하며, 상기 시리얼 통신시, 도면상에는 미도시 되어 있으나 3P 딥 스위치 1개로 시리얼 포트의 통신 속도를 설정하기 위한 3P 딥 스위치를 더 포함한다.
도 7에 도시된 본 발명의 알에프(RF) 모듈부(200)는, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)의 5V dc 전원이 공급되면, 레지스터를 기본값으로 설정하고 오동작하는 래치-업(latch-up) 현상을 방지한 상기 마이크로컨트롤러(MCU)부의 플래쉬 메모리(Flash Memory)에 저장되어 있는 1개 내지 26개 통신채널로 설정한다. 또한, 상기 알에프(RF) 모듈부(200)는, λ/4 다이폴 안테나를 연결하여 무선 데이터를 송수신한다.
한편, 본 발명의 무선 데이터 취득 제어장치는, 데이터를 알에프(RF) 송신하기 전에 전송파 감지(Carrier Sensing)를 수행하여 수신신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indication)가 기준 값(=2uV) 이상인 경우, RF 통신을 통하여 데이터를 전송하지 않는다.
또한, 상기 전송파 감지(Carrier Sensing) 기능을 수행하여 수신신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indication)가 기준 값(=2uV) 이하일 경우, 데이터를 송신한다.
아울러, 상기 장치에 의해 반복되는 데이터를 전송할 경우, 사용자는 전송 확인(ACK)을 통해 데이터 전송을 확인 할 수 있다.
본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 데이터 취득 제어장치의 블록도이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 도 1의 전원 공급부 회로 구성이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1의 아날로그 입력 모듈부 회로 구성이다.
도 4a는 본 발명에 따른 도 1의 디지털 입/출력 모듈부의 디지털 입력부 회로 구성이다.
도 4b는 본 발명에 따른 도 1의 디지털 입/출력 모듈부의 디지털 출력부 회로 구성이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 도 1의 마이크로컨트롤러부 회로 구성이다.
도 6은 본 발명에 따른 도 1의 시리얼 입/출력부 회로 구성이다.
도 7은 본 발명에 따른 도 1의 알에프 모듈부 회로 구성이다.
도 8은 본 발명에 따른 도 1의 아날로그 입력 신호 및 디지털 입/출력 신호의 인터페이스 회로 구성이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 제1 볼테지 레귤레이터 12 : 제2 볼테지 레귤레이터
51 : 디지털 입력부 52 : 디지털 출력부
100 : 전원 공급부 200 : 알에프(RF) 모듈부
300 : 마이크로컨트롤러(MCU)부 400: 아날로그 입력 모듈부
500 : 디지털 입/출력 모듈부 600: 시리얼 입/출력부

Claims (9)

  1. +9~+35V dc 전압이 입력되면 직렬인 과전류 보호회로와 역전압 보호회로, 상기 과전류 보호회로 입력부에 접지 병렬인 과전압 보호회로를 통해 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator)를 거쳐 5V dc가 생성되고, 상기 생성된 5V dc는 상기 알에프(RF) 모듈부, 아날로그 입력 모듈부에 공급되고 마이크로컨트롤러(MCU)부와 디지털 입/출력 모듈부에는 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator)를 통한 3.3Vdc가 공급되는 전압 보호회로가 내장된 전원 공급부와;
    전원이 공급되면 레지스터를 기본값으로 설정하고 마이크로컨트롤러(MCU)부의 플래쉬 메모리(Flash Memory)에 저장되어 있는 1개 내지 26개 통신채널로 설정하는 알에프(RF) 모듈부와;
    ISM 424MHz, ISM 433MHz, ISM 447MHz 주파수 대역을 사용하며, 전원이 공급되면 상기 레지스터를 초기화 한 후, 대기모드로 동작하게 하며, 시리얼 입력부나 알에프(RF) 모듈부를 통하여 명령을 받으면 해당 명령을 수행하며, PC 또는 제어기기로부터 입력된 명령이 디지털 입/출력, 아날로그 입력에 대한 명령이면 해당 모듈을 통하여 동작을 수행하는 마이크로컨트롤러(MCU)부와;
    전원이 공급되면 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력하는 아날로그 입력 모듈부와;
    Digital Input/Output용 DB-25 커넥터를 사용하여 디지털 신호를 입력/출력 하며, 디지털 입력 1~8채널, 디지털 출력 1~8채널이 가능한 디지털 입/출력 모듈부; 및
    SP3232EEY의 원칩과 DIP 14P 3개를 사용하여 외부 입력장치인 PC와 시리얼 통신이 가능하며, 상기 시리얼 통신시, 3P 딥 스위치 1개로 시리얼 포트의 통신 속도를 설정하기 위한 시리얼 입/출력부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)는,
    LDO 레귤레이터인 LM1117 시리즈를 1개 장착하여 상기 LM1117 시리즈의 입력 측에 1개의 다이오드와, 6.3V, 10uF 및 100nF 커패시터를 각 1개씩 연결하여 상기 입력 측에서 5V가 출력되게 형성하고,
    상기 제2 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,12)는,
    상기 LM1117 시리즈의 출력 측에 6.3V, 10uF과 100nF 커패시터를 각 1개씩 연결하여 상기 출력 측에서 3.3V가 출력되게 형성하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아날로그 입력 모듈부(400)는, 상기 제1 볼테지 레귤레이터(Voltage Regulator,11)의 5V dc 전원이 공급되면, 외부에서 입력되는 0.01mV~5.0V dc, 0.01mV ~10.0V dc, 4mA~20mA 입력을 인식하여 각각 0.01mV~3.3V dc를 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 아날로그 입력 모듈부(400)는,
    아날로그 신호 입력을 위해 회로 구성된 DB-9 커넥터를 사용하여 아날로그 입력 가능한 1채널 내지 8채널로 형성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알에프(RF) 모듈부는,
    λ/4 다이폴 안테나를 연결하여 무선 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 입/출력 모듈부는,
    디지털 신호 입력을 위해 회로 구성된 DB-25 커넥터를 사용하여 3.3V dc 전원이 공급되면 2개의 TLP521-4을 통해 외부에서 입력되는 5V 내지 24V dc 디지털 입력을 인식하는 디지털 입력부 회로(51)로 구성하고,
    릴레이(Relay), 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve), 램프(Ramp)가 연결되어 신호 출력이 가능한 디지털 출력부 회로(52)로 구성한 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디지털 입력부 회로(51)는,
    상기 5V 내지 24V, 최대입력 50mA인 단자에 1개의 저항과 1개의 포토커플러를 디지털 입력 라인에 직렬 연결하여 디지털 입력이 가능한 1채널 내지 8채널로 형성하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 디지털 출력부 회로(52)는,
    최대출력 50V, 50mA인 단자에 3개의 저항에 2개의 NPN 트랜지스터를 병렬로 연결하여 디지털 출력 1채널 내지 8채널로 형성하고,
    회로의 출력이 λ/4 다이폴 안테나를 통해 무선통신 2.4kBaud 속도로 0.01m 내지 1.5km까지 도달 가능하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 시리얼 입/출력부(600)는, 상기 딥(DIP) 스위치가 각 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200로 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 무선 데이터 취득 제어장치.
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