KR20100111946A - Ｂｍｓ 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 ｒｓ-485통신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극성에 따라 처음 수신되는 데이터의 상승 에지 또는 하강 에지를 판단하여 극성이 맞았는지의 여부를 판단할 수 있도록 하고, 데이터의 에지에 따라 결선 처리부에서 처리를 하여 오결선 상태에서도 정상적엔 데이터 전송이 가능하도록 하는 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 두개의 커넥터를 통하여 데이터를 입력받는 RS-485 트랜시버와, 통신속도를 조절하여 입력된 데이터의 상승에지 및 하강에지를 감지하여 극성을 판별할 수 있도록 하는 통신속도 가공부와, 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력데이터신호를 사용하여 정상결선 또는 오결선시 정상적인 데이터가 전송될 수 있도록 하는 결선 처리부와, 상기 결선 처리부로부터 출력되는 데이터를 결합하여 정상적인 데이터만를 mcu로 전송할 수 있도록 하는 출력 결합부로 구성되어, 기존의 RS-485 통신 사용시 극성을 맞추어 커넥터를 연결해야 하는 것과는 달리, 극성에 상관없이 커넥터에 연결만 하면 극성을 알아서 감지하여 정상적인 데이터를 전송할 수 있도록 함으로써 사용자의 편리성을 증대시키고, 오결선에 의한 에러 및 고장을 방지할 수 있도록 하는 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신을 제공하는 것을 그 기술적 요지로 한다.

RS-485, 극성, 결선, 스타트 비트, 게이트, 오결선, 처리부

Description

ＢＭＳ 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 ＲＳ-485통신장치{The data-transmittable non-polarity RS-485 communication device of BMS controller by automatic polarity discrimination}

본 발명은 BMS(Building Management System) 제어기 간의 무극성 RS-485 통신장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BMS 시스템 구축을 위해 일반적인 멀티 드롭 방식의 RS-485 통신의 데이터 통신선 결선을 무극성으로 연결할 수 있도록 하여 개별극성 통신시 오결선에 의한 통신 단절을 방지하고 기타 장비를 보호할 수 있도록 하는 BMS 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 RS-485통신장치에 관한 것이다.

일반적인 유선통신에는 여러 방식의 통신이 있으며, 그 중 산업용, 빌딩 제어용 및 기타 장비간 통신에는 RS-485통신이 널리 사용되고 있다.

RS-485통신의 경우 여러대의 장비간 통신 및 원거리 통신을 수행하는데 주로 이용되며, 통신선이 2선식으로 D+, D-의 극성을 맞추어 통신을 수행해야 한다.

또한, RS-485통신의 경우 실제 통신은 도 2 와 같이 극성이 바뀐 경우와 그렇치 않은 경우의 파형으로 나타낼 수 있다.

즉, 데이터 통신을 함에 있어서, 극성을 잘 맞추어야만 보내고자 하는 데이터를 정확하게 보낼 수 있는 것이므로, RS-485 통신을 사용하여 데이터를 전송할 경우 극성을 잘 맞추어야 하며, 극성을 맞추기 위하여 사용자가 포트를 확인하여 극성을 보고 포트에 연결해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 극성에 따라 처음 수신되는 데이터의 상승 에지 또는 하강 에지를 판단하여 극성이 맞았는지의 여부를 판단할 수 있도록 하고, 데이터의 에지에 따라 결선 처리부에서 처리를 하여 오결선 상태에서도 정상적인 데이터 전송이 가능하도록 하는 BMS 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 RS-485통신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 두개의 커넥터를 통하여 데이터를 입력받는 RS-485 트랜시버와, 통신속도를 조절하여 입력된 데이터의 상승에지 및 하강에지를 감지하여 극성을 판별할 수 있도록 하는 통신속도 가공부와, 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력데이터신호를 사용하여 정상결선 또는 오결선시 정상적인 데이터가 전송될 수 있도록 하는 결선 처리부와, 상기 결선 처리부로부터 출력되는 데이터를 결합하여 정상적인 데이터만를 mcu로 전송할 수 있도록 하는 출력 결합부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 통신속도 가공부는 듀얼 모노스테이블 멀티바이브레이터에 연결된 저항과 캐패시터의 값에 의해 스타트 비트의 상승 및 하강에지를 알기 위한 입력데이터를 일정시간 동안만 처리할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 결선 처리부는 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력 데이터신호를 사용하여 정상결선시 정상적인 데이터를 전송할 수 있도록 하는 정상결선 처리부와, 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력 데이터신호를 사용하여 오결선시 정상적인 데이터를 전송할 수 있도록 하는 오결선 처리부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정상결선 처리부는 통신속도 가공부로부터 나오는 CON_C 신호와 오결선 처리부 JK-플립플롭의 출력 Q신호를 입력받는 정상결선 처리부 제 1 OR-GATE와, 상기 정상결선 처리부 제 1 OR-GATE의 신호를 입력받아 하강에지일때 하이(HIGH) 신호를 발생시키는 정상결선 처리부 JK-플립플롭과, 입력데이터와 CON_A신호를 입력받아 정상데이터값을 출력시키는 정상결선 처리부 제 2 OR-GATE로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오결선 처리부는 통신속도 가공부로부터 나오는 CON_D 신호와 정상결선 처리부 JK-플립플롭의 출력 Q신호를 입력받는 오결선 처리부 제 1 OR-GATE와, 상기 오결선 처리부 제 1 OR-GATE의 신호를 입력받아 하강에지일때 하이(HIGH) 신호를 발생시키는 오결선 처리부 JK-플립플롭과, 입력데이터의 반전값을 출력하는 NOT-GATE와, 상기 반전값과 CON_B신호를 입력받아 정상데이터값을 출력시키는 오결선 처리부 제 2 OR-GATE로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 RS-485 통신 사용시 극성을 맞추어 커넥터를 연결해야 하는 것과는 달리, 극성에 상관없이 커넥터에 연 결만 하면 극성을 알아서 감지하여 정상적인 데이터를 전송할 수 있도록 함으로써 사용자의 편리성을 증대시키고, 오결선에 의한 에러 및 고장을 방지할 수 있도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명인 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치의 내부 구조를 나타낸 회로도, 도 2 는 본 발명인 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치의 입력 데이터의 극성에 따른 파형의 모습을 나타낸 파형도, 도 3 은 본 발명인 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치의 정상결선시 각 부분에서의 파형을 나타낸 파형도, 도 4 는 본 발명인 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치의 오결선시 각 부분에서의 파형을 나타낸 파형도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명은 두개의 커넥터를 통하여 데이터를 입력받는 RS-485 트랜시버(100)와, 통신속도를 조절하여 입력된 데이터의 상승에지 및 하강에지를 감지하여 극성을 판별할 수 있도록 하는 통신속도 가공부(200)와, 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력데이터신호를 사용하여 정상결선 또는 오결선시 정상적인 데이터가 전송될 수 있도록 하는 결선 처리부(300)와, 상기 결선 처리부로부터 출력되는 데이터를 결합하여 정상적인 데이터만를 mcu(500)로 전송할 수 있도록 하는 출력 결합부(400)로 구성되어 있다.

상기 RS-485 트랜시버(100)는 여러 장비간의 통신이 멀티드롭으로 연결되어 데이터 송수신을 수행할 수 있도록 하는 것으로, 극성을 가지는 D+, D- 두개의 입력단을 가지고 있으며, 극성을 맞게 연결해야 정확한 데이터가 전송이 된다.

상기 통신속도 가공부(200)는 입력 데이터의 스타트 비트의 상승 및 하강에 지를 판단하고, 판단작업을 일정시간동안만 처리하도록 하기 위하여 듀얼 모노스테이블 멀티바이브레이터(230)를 구비하여 통신속도의 10배 정도의 시간동안만 스타트 비트의 에지를 판단할 수 있도록 한다.

상기 결선 처리부(300)는 상기 통신속도 가공부로부(200)의 신호와 입력 데이터신호를 사용하여 정상결선시 정상적인 데이터를 통과시키도 오결선시 하이(HIGH)신호만을 출력하도록 하는 정상결선 처리부(310)와, 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력 데이터신호를 사용하여 오결선시 정상적인 데이터를 통과시키고 정상결선시 하이(HIGH)신호만을 출력하도록 하는 오결선 처리부(320)로 구성되어 있다.

정상적인 극성으로 연결시 도 2 에서 처럼 스타트 비트가 하강에지로 시작하고, 극성이 바뀌어 연결시 입력 데이터가 반전되어 스타트 비트가 상승에지로 시작하게 된다. 이를 통신속도 가공부(200)를 통하여 일정시간동안 에지를 판단하여 그 입력의 극성에 따라 데이터를 처리할 수 있도록 한다.

한편, 상기 정상결선 처리부(310)는 통신속도 가공부(200)로부터 나오는 CON_C 신호와 오결선 처리부 JK-플립플롭(322)의 출력 Qtls호를 입력받는 정상결선 처리부 제 1 OR-GATE(311)와, 상기 정상결선 처리부 제 1 OR-GATE(311)의 신호를 입력받아 하강에지일때 하이(HIGH)신호를 발생시키는 정상결선 처리부 JK-플립플롭(312)과, 입력데이터와 CON_A신호를 입력받아 정상데이터값을 출력시키는 정상결선 처리부 제 2 OR-GATE(313)로 구성되어 있다.

또한, 상기 오결선 처리부(320)는 통신속도 가공부로부터 나오는 CON_D 신호 와 정상결선 처리부 JK-플립플롭(312)의 출력 Qtls호를 입력받는 오결선 처리부 제 1 OR-GATE(321)와, 상기 오결선 처리부 제 1 OR-GATE(321)의 신호를 입력받아 하강에지일때 하이(HIGH)신호를 발생시키는 오결선 처리부 JK-플립플롭(322)과, 입력데이터의 반전값을 출력하는 NOT-GATE(324)와, 상기 반전값과 CON_B신호를 입력받아 정상데이터값을 출력시키는 오결선 처리부 OR-GATE(323)로 구성되어 있다.

이하 본 발명의 동작에 관하여 도면과 연계하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 의 타이밍도를 보면, 극성이 바뀌지 않았을 때의 데이터의 파형 모습과 극성이 바뀌었을 때의 데이터의 파형 모습을 나타내고 있다. 즉, 극성이 바뀌는 경우 정상적인 데이터가 아닌 반전된 데이터 정보가 전송되는 것이다.

데이터가 입력되었을 경우 극성이 바뀌었는지 그렇지 않은 경우인지 판별하기 위하여 처음 수신되는 데이터 비트(START BIT)의 에지가 상승 에지인지 하강 에지인지를 감별하여 극성을 판단하게 된다.

우선 입력 받은 데이터를 초기 에지 검출부터 최소 일정시간(예, 통신속도ㅧ10)동안만 처리하도록 하기 위하여 통신속도 가공부(200)의 듀얼 모노스테이블 멀티바이브레이터(DUAL Monostable Multivibrator. 230)칩을 이용한다. 통신 속도 가공부(200)에서 통신속도*10의 시간은 듀얼 모노스테이블 멀티바이브레이터(230)에 연결된 저항과 콘덴서의 값에 의해 결정된다.

결선이 정상적으로 이루어진 경우에는 통신속도 가공부(200)의 출력인 CON_C 와 CON_D 부분은 도 3 의 타이밍도에 맞춰 CON_C는 스타트 비트의 하강에지에서부터 최소 10비트 동안 로우(LOW)파형을 출력하고, CON_D 는 데이터 영역 중 로 우(LOW)에서 하이(HIGH)로 변하는 상승에지로부터 10비트동안 로우(LOW)를 출력한다.

도 3 의 타이밍도에서 정상결선 처리부(310)의 출력 CON_A 는 초기 에지를 감지하면서 하이(HIGH)에서 로우(LOW)로 상태가 변하며, 이 값과 정상데이터를 정상결선 처리부 OR-GATE(313)를 거치면 정상 데이터 값을 출력하게 된다.

이때, 오결선 결선 처리부(320)의 출력 CON_B는 초기 에지 감지에 관련 없이 항상 하이(HIGH)를 유지하여 이 값과 반전 데이터를 오결선 처리부 제 2 OR-GATE(323)를 거치면 항상 하이(HIGH)를 출력하게 된다.

위의 두 신호 CON_A, CON_B를 정상결선 처리부 제 2 OR-GATE(313)과 오결선 결선 처리부 제 2 OR-GATE(323)를 이용하여 합산한 데이터출력 결합부(400)의 출력은 입력 데이터에 아무런 손상이 없이 데이터를 MCU(500)의 RX핀에 전달하게 된다.

한편, 결선이 잘못 이루어진 경우에는 통신속도 가공부(200)의 출력인 CON_C와 CON_D 부분은 도 4 의 타이밍도에 맞춰 CON_D는 스타트 비트의 하강에지에서부터 최소 10비트 동안 로우(LOW)파형을 출력하고, CON_C는 데이터 영역 중 로우(LOW)에서 하이(HIGH)로 변하는 상승에지로부터 10비트동안 로우(LOW)를 출력한다.

도 4 의 타이밍도에서 오결선 처리부(320)의 출력 CON_B 는 초기 에지를 감지하면서 하이(HIGH)에서 로우(LOW)로 상태가 변하며, 오결선으로 인한 데이터를 NOT-GATE(324)를 통하여 반전시켜 오결선 처리부 제 2 OR-GATE(323)를 거치면 정상 데이터 값을 출력하게 된다.

이때, 정상결선 처리부(310)의 출력 CON_A는 초기 에지 감지에 관련 없이 항상 하이(HIGH)를 유지하여 이 값과 반전 데이터를 정상결선 처리부 제 2 OR-GATE(313)를 거치면 항상 하이(HIGH)를 출력하게 된다.

위의 두 신호 CON_A, CON_B를 정상결선 처리부 제 2 OR-GATE(313)과 오결선 결선 처리부 제 2 OR-GATE(323)를 이용하여 합산한 데이터출력 결합부(400)의 출력은 입력 데이터에 아무런 손상이 없이 데이터를 MCU(500)의 RX핀에 전달하게 된다.

따라서, 본 발명은 입력단이 정상결선이 된 경우 정상결선 처리부에서 정상적인 데이터를 출려하고 오결선 처리부에서는 HIGH 데이터만을 출력하여 출력 결합부에서 정상적인 데이터가 전송될 수 있도록 하고, 입력단이 오결선이 된 경우 정상결선 처리부에서는 HIGH 데이터만을 출력하고 오결선 처리부에서는 데이터를 정상 가공하여 출력함으로써 출력 결합부에서 정상적인 데이터가 전송될 수 있도록 하는 발명인 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1 은 본 발명인 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치의 내부 구조를 나타낸 회로도,

도 2 는 본 발명인 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치의 입력 데이터의 극성에 따른 파형의 모습을 나타낸 파형도,

도 3 은 본 발명인 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치의 정상결선시 각 부분에서의 파형을 나타낸 파형도,

도 4 는 본 발명인 BMS 제어기 간의 무극성 RS-485통신장치의 오결선시 각 부분에서의 파형을 나타낸 파형도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: RS-485 트랜시버 200: 통신속도 가공부

210: 리셋(RESET) 회로

230: 듀얼 모노스테이블 멀티바이브레이터

300: 결선 처리부 310: 정상결선 처리부

311: 정상결선 처리부 제 1 OR-GATE 312: 정상결선 처리부 JK-플립플롭

313: 정상결선 처리부 제 2 OR-GATE 320: 오결선 처리부

321: 오결선 처리부 제 1 OR-GATE 322: 오결선 처리부 JK-플립플롭

323: 오결선 처리부 제 2 OR-GATE 324: NOT-GATE

400: 출력 결합부 500: MCU

Claims (5)

1. 두개의 커넥터를 통하여 데이터를 입력받는 RS-485 트랜시버와, 통신속도를 조절하여 입력된 데이터의 상승에지 및 하강에지를 감지하여 극성을 판별할 수 있도록 하는 통신속도 가공부와, 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력데이터신호를 사용하여 정상결선 또는 오결선시 정상적인 데이터가 전송될 수 있도록 하는 결선 처리부와, 상기 결선 처리부로부터 출력되는 데이터를 결합하여 정상적인 데이터만를 mcu로 전송할 수 있도록 하는 출력 결합부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 BMS 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 RS-485통신장치.
2. 청구항 1 에 있어서,

   상기 통신속도 가공부는 듀얼 모노스테이블 멀티바이브레이터에 연결된 저항과 캐패시터의 값에 의해 스타트 비트의 상승 및 하강에지를 알기 위한 입력데이터를 일정시간 동안만 처리할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 BMS 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 RS-485통신장치.
3. 청구항 1 에 있어서,

   상기 결선 처리부는 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력 데이터신호를 사용하여 정상결선시 정상적인 데이터를 전송할 수 있도록 하는 정상결선 처리부와, 상기 통신속도 가공부의 신호와 입력 데이터신호를 사용하여 오결선시 정상적인 데이터를 전송할 수 있도록 하는 오결선 처리부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 BMS 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 RS-485통신장치.
4. 청구항 3 에 있어서,

   상기 정상결선 처리부는 통신속도 가공부로부터 나오는 CON_C 신호와 오결선 처리부 JK-플립플롭의 출력 Q신호를 입력받는 정상결선 처리부 제 1 OR-GATE와, 상기 정상결선 처리부 제 1 OR-GATE의 신호를 입력받아 하강에지일때 하이(High) 신호를 발생시키는 정상결선 처리부 JK-플립플롭과, 입력데이터와 CON_A신호를 입력받아 정상데이터값을 출력시키는 정상결선 처리부 제 2 OR-GATE로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 BMS 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 RS-485통신장치.
5. 청구항 3 에 있어서,

   상기 오결선 처리부는 통신속도 가공부로부터 나오는 CON_D 신호와 정상결선 처리부 JK-플립플롭의 출력 Q신호를 입력받는 오결선 처리부 제 1 OR-GATE와, 상기 오결선 처리부 제 1 OR-GATE의 신호를 입력받아 하강에지일때 하이(HIGH) 신호를 발생시키는 오결선 처리부 JK-플립플롭과, 입력데이터의 반전값을 출력하는 NOT-GATE와, 상기 반전값과 CON_B신호를 입력받아 정상데이터값을 출력시키는 오결선 처리부 제 2 OR-GATE로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 BMS 제어기 간의 극성 자동판단에 의한 데이터 전송이 가능한 무극성 RS-485통신장치.

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