KR20160120133A - 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 전원 공급 및 데이터 전송을 위하여 4개의 스위칭소자로 구성되는 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로; 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로와 연결되고 내부에 저항회로를 구비하여 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로의 전류에 의해 데이터를 검출하는 데이터 검출 수신회로;로 구성되는 주제어 유닛과, 상기 주제어 유닛의 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로와 연결되고 Bridge 다이오드 구조를 취하여 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로에서 극성전압이 입력되더라도 연속적인 전원을 공급하기 위한 Bridge 다이오드 회로; 상기 Bridge 다이오드 회로와 연결되고 스위칭소자와 저항에 의한 루프 전류 제어로써 데이터를 생성하는 데이터 생성부; 상기 데이터 생성부와 연결되고 전원을 공급하는 터미널 유닛 전원부;로 구성되는 터미널 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 커런트 루프(CurrentLoop)구동 방식으로 구동하므로 노이즈에 강하고, MCU에서 각 TU로 DC전원 공급이 가능하여 TU측에서는 별도의 전원 없이 회로 구동이 가능하므로 정전 시 MCU측에 배터리 부착하여 회로 구동이 가능하며, 기존 통신회로에 모쥴 형태로 제작 시 회로나 선로 변경 없이 적용이 가능하다.
또한, 주변에 별도의 회로를 추가하여 선로의 과전류, 단선, 단락 등 이상유무 회로 부착하여 상태를 파악할 수 있는 효과가 있다.

Description

멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로{DUAL DATA TRANSMISSION CiRCUIT OF MULTI-DROP TYPE}

본 발명은 양방향 데이터 전송 회로에 관한 것으로, 특히 2개의 선로에 전원 공급과 데이터를 멀티드롭 방식으로 양방향 데이터 전송이 가능한 회로에 관한 것이다.

많은 통상의 무선 전력 공급 시스템은 유도성 전력 전달에 의존하여 무선으로 전력을 전달한다. 전형적인 유도성 전력 전달 시스템은 가변 전자기장 형태의 에너지를 무선으로 전달하는 프라이머리 코일(또는 송신기)을 이용하는 유도성 전원 장치 및 전자기장의 에너지를 전력으로 변환하는 세컨더리 코일(또는 수신기)을 이용하는 원격 장치를 포함한다. 잠재적인 이익을 인식하여, 어떤 개발자는 적응적 제어 시스템을 갖는 무선 전력 공급 시스템을 만드는데 초첨을 맞추어 왔다. 적응적 제어 시스템은 시간에 따라 동작 파라미터를 적응시켜 효율을 극대화하고 및/또는 원격 장치에 전달되는 전력의 양을 제어하는 능력을 무선 전원 장치에 제공할 수 있다.

통상의 적응적 제어 시스템은 공진 주파수, 동작 주파수, 레일(rail) 전압 또는 듀티 사이클과 같은 동작 파라미터를 가변시켜 적절한 양의 전력을 공급하고 다양한 동작 상태를 조정할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(들)의 개수, 전자 장치(들)의 일반적인 전력 요건 및 전자 장치(들)의 순시 전력 필요성에 따라 무선 전원 장치의 동작 파라미터를 가변시키는 것이 바람직할 수 있다. 다른 예로, 프라이머리 코일에 대한 전자 장치(들)의 거리, 위치 및 배향은 전력 전달의 효율에 영향을 미칠 수 있고, 동작 파라미터의 변화는 동작을 최적화하는데 사용될 수 있다. 또 다른 예에서, 무선 전원 장치의 범위 내에서 기생 금속(parasitic metal)의 존재는 성능에 영향을 미치거나 다른 원하지 않는 문제를 제기할 수 있다. 적응적인 제어 시스템은 동작 파라미터를 조정하거나 전원 장치를 셧 다운함으로써 기생 금속의 존재에 응답할 수 있다. 이들 예 외에, 당업자는 적응적인 제어 시스템의 사용으로부터 추가 이익을 인식할 것이다.

향상된 효율 및 다른 이익을 제공하기 위해, 원격 장치가 전원 장치와 통신하게 하는 통신 시스템을 통상의 무선 전력 공급 시스템이 포함하는 것은 드문 일이 아니다. 어떤 경우에, 통신 시스템은 원격 장치로부터 전원장치로의 단방향 통신을 허용한다. 다른 경우에, 시스템은 통신이 양방향으로 흐르게 하는 양방향 통신을 허용한다. 예를 들면, 원격 장치는 무선 전력 전달을 시작하기 전에 그의 일반적인 전력 요건 및/또는 무선 전력 전달 동안 실시간 정보를 전달할 수 있다. 일반적인 전력 요건의 초기 전달은 무선 전원 장치가 그의 초기 동작 파라미터를 설정하게 할 수 있다. 무선 전력 전달 동안 정보의 전달은 동작 동안 무선 전원 장치가 그의 동작 파라미터를 조정하게 할 수 있다. 예를 들면, 원격 장치는 동작 동안 원격 장치가 무선 전원 장치로부터 수신하는 전력의 양을 나타내는 정보를 포함하는 통신을 송신할 수 있다. 이러한 정보는 무선 전원 장치가 그의 동작 파라미터를 조정하여 최적의 효율로 적절한 양의 전력을 공급하게 할 수 있다. 이러한 이익 및 다른 이익은 원격 장치와 무선 전원 장치 간의 통신 채널의 존재에 기인할 수 있다.

유도 장(inductive field)을 이용하여 전력을 전달하는 무선 전원 장치에서 통신을 제공하는 효율적이면서 효과적인 방법은 유도 장에 그 통신을 충첩하는 것이다. 이것은 별도의 무선 통신 링크를 부가하기 않고 통신을 가능하게 해준다. 유도 장에 통신을 임베딩하는 한 가지 흔한 방법은 "백스캐터(backscatter) 변조"로 불린다.

백스캐터 변조는 원격 장치의 임피던스가 반사 임피던스를 통해 전원 장치로 재전달되는 원리에 의존한다. 백스캐터 변조를 이용하여, 원격 장치의 임피던스를 선택적으로 가변시켜 반사 임피던스에 의해 전원 장치로 전달되는 데이터 스트림(예를 들어, 비트 스트림)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 임피던스는 세컨더리 회로에 부하저항을 선택적으로 적용함으로써 변조될 수 있다. 전원 장치는 반사 임피던스에 의해 영향을 받는 탱크 회로내에서의 전력의 특성을 모니터한다. 예를 들면, 전원 장치는 데이터 스트림을 표현하는 변동에 대한 탱크 회로 내의 전류를 모니터할 수 있다.

산업에서 다수의 원격 장치에 전력을 무선으로 공급하는 무선 전력 공급 시스템을 이용하게 됨에 따라, 전원 장치와 다수의 원격 장치 사이의 통신이 더 중요하게 되었다. 장치는 무선 전원 장치의 성능에 영향을 미치는 특정 전력의 필요성을 가질 수 있고, 그러한 필요성을 통신하고자 할 수 있다. 그러나, 다수의 원격 장치가 통신을 시도하면, 데이터 충돌 및 데이터 손실 가능성이 있다. 통신의 손실은 장치가 전력 요건을 전달하지 못하게 하고 아마도 너무 많거나 너무 적은 전력을 전달하여 잠재적으로 장치의 손상을 초래할 수 있다. 또한, 그러한

원격 장치 중 하나 이상이 무선 전원 장치로 정보를 전달할 수 없는 경우 너무 많거나 너무 적은 전력이 전달될 수 있다.

통상의 무선 전력 전달 시스템은 블루투스 또는 다른 RF 통신 시스템과 같은 별도의 통신 채널을 채용하여 다수의 장치와의 통신을 관리해 왔다. 그러나, 이러한 시스템은 원격 장치 및 무선 전원 장치에 비용 및 복잡성을 가중시킨다. 또한, RF 통신 시스템의 장거리 능력은 무선 전원 장치 근처에 존재하지 않는 원격 장치와 통신할 수 있게 해준다. 예를 들면, 각각이 충전될 원격 장치와 연관된 두 개의 무선 전원 장치가 동일한 공간 내에 있고 RF 통신 시스템을 이용하는 경우, 전력 전달 동안 원격 장치에 통신 오류가 있을 수 있다.

KR10-2015-0014504A

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 2개의 선로에 전원 공급과 데이터를 멀티드롭 방식으로 양방향 데이터 전송이 가능하고, 주제어부 유닛에서 각 터미널유닛으로 DC전원 공급이 가능하여 터미널 유닛측에서는 별도의 전원 없이 회로 구동이 가능하도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 본 발명에 따른 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 전원 공급 및 데이터 전송을 위하여 4개의 스위칭소자로 구성되는 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로; 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로와 연결되고 내부에 저항회로를 구비하여 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로의 전류에 의해 데이터를 검출하는 데이터 검출 수신회로;로 구성되는 주제어 유닛,

상기 주제어 유닛의 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로와 연결되고 Bridge 다이오드 구조를 취하여 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로에서 극성전압이 입력되더라도 연속적인 전원을 공급하기 위한 Bridge 다이오드 회로; 상기 Bridge 다이오드 회로와 연결되고 스위칭소자와 저항에 의한 루프 전류 제어로써 데이터를 생성하는 데이터 생성부; 상기 데이터 생성부와 연결되고 전원을 공급하는 터미널 유닛 전원부;로 구성되는 터미널 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은, 구동방식은 커런트 루프(CurrentLoop)구동 방식으로 구동하므로 노이즈에 강하고, MCU에서 각 TU로 DC전원 공급이 가능하여 TU측에서는 별도의 전원 없이 회로 구동이 가능하므로 정전 시 MCU측에 배터리 부착하여 회로 구동이 가능하며, 기존 통신회로에 모쥴 형태로 제작 시 회로나 선로 변경 없이 적용이 가능하다.

또한, 주변에 별도의 회로를 추가하여 선로의 과전류, 단선, 단락 등 이상유무 회로 부착하여 상태를 파악할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전체구성도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주제어 유닛에서 터미널 유닛으로 스위칭 소자 작동예시도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터미널 유닛에서 주제어 유닛으로 스위칭 소자 작동예시도이다;
도 4는 스위칭 소자 신호 입력시 발생하는 파형그래프;
도 5는 Bridge 다이오드 회로에 신호입력시 발생하는 파형그래프;

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참고하면, 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 전원 공급 및 데이터 전송을 위하여 4개의 스위칭소자로 구성되는 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)가 형성되며; 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)와 연결되고 내부에 저항회로를 구비하여 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)의 전류에 의해 데이터를 검출하는 데이터 검출 수신회로(200);로 구성되는 주제어 유닛(1000)과, 상기 주제어 유닛(1000)의 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)와 연결되고 Bridge 다이오드 구조를 취하여 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)에서 극성전압이 입력되더라도 연속적인 전원을 공급하기 위한 Bridge 다이오드 회로(300)가 형성되며; 상기 Bridge 다이오드 회로(300)와 연결되고 스위칭소자와 저항에 의한 루프 전류 제어로써 데이터를 생성하는 데이터 생성부(400)가 형성되며; 상기 데이터 생성부(400)와 연결되고 전원을 공급하는 터미널 유닛 전원부(500);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 Bridge 다이오드 회로(300)에서 전류 흐름에 의해 음전압은 항상 (-)극으로 출력이 되고 RXD2핀으로 에이치 브릿지(H-Bridge) 구동신호와 동일한 신호가 출력되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 상기 주제어 유닛(1000)에서 터미널 유닛(2000)으로 전원공급 및 데이터전송을 하며, 터미널 유닛(2000)에서 수신 대기 중일 경우 스위칭소자들 중 ⓐ와ⓑ가 구동되고 있을 경우와, ⓒ와ⓓ가 구동될 경우와 같이 2가지 경우로 구동되는 것이 바람직하며, 스위칭소자에 신호입력 시 도 2의 ②번 양 단자에 도 4와 같은 파형이 발생하는 것이 바람직하다.

또한, 도 4의 ③은 상기 터미널 유닛(2000)의 파형을 나타내며, 터미널 유닛(2000)의 ③과 같은 단자에서 주제어 유닛(1000)에서 보낸 신호와 동일한 파형을 출력(RXD2)하는 것이 바람직하며, ④는 입력신호의 변화에도 동일한 전압을 출력하는 것이 바람직하다.

또한, 도 3과 도 5에서 보는 바와 같이 상기 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 상기 터미널 유닛(2000)에서 주제어 유닛(1000)으로 전원 및 데이터 전송시 주제어 유닛(1000)에서 수신대기 중일 때, 스위칭소자들 중 ⓐ와ⓑ가 구동 중일 경우와, ⓒ와ⓓ가 구동 중일 경우와 같이 2가지 경우로 구동되어 전원 공급 및 데이터를 전송하는 것이 바람직하며, 상기 Bridge 다이오드 회로(300)에 의해 입력신호 변화에도 항상 동일한 전압으로 회로에 전원을 공급하는 것이 바람직하다.

또한, 도 5의 ①과 같이 신호 입력이 온일 경우 FET구동하여 VCC/R2=1 전류 루프가 흐르는 것이 바람직하며, 도 5의 ③은 주제어 유닛의 R1에서 터미널 유닛에서 보낸 파형과 동일한 파형으로 출력하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는 범용 통신 방식인 RS232, RS485, RS422통신과 같은 기존 통신회로에 모쥴형태로 제작 시 회로나 선로 변경 없이 적용이 가능한 것이 바람직하며, 주제어부 유닛에서 각 터미널 유닛(2000)으로 DC전원 공급이 가능하여 터미널 유닛(2000)측에서는 별도의 전원 없이 회로 구동이 가능하여 정전 시 상기 주제어 유닛(1000)측에 배터리를 부착하여 회로 구동이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 검출회로(600)를 더 포함하여, 선로의 과전류, 단선, 단락과 같은 이상 상태를 파악할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 커런트 루프(CurrentLoop) 구동 방식이고, 48V 전압으로 구동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주제어 유닛(1000)은 비상용 전원공급부를 더 포함하고, 상기 비상용 전원공급부는 2차전지로써 평시에 전력을 저장하였다가, 정전과 같은 이상발생시 즉시 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

1000 : 주제어 유닛
2000 : 터미널 유닛
100 : 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로
200 : 데이터 검출 수신회로
300 : Bridge 다이오드 회로
400 : 데이터 생성부
500 : 터미널 유닛 전원부
600 : 검출회로
ⓐ, ⓑ, ⓒ, ⓓ : 스위칭 소자

Claims (5)

1. 전원 공급 및 데이터 전송을 위하여 4개의 스위칭소자로 구성되는 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100);
   상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)와 연결되고 내부에 저항회로를 구비하여 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)의 전류에 의해 데이터를 검출하는 데이터 검출 수신회로(200);로 구성되는 주제어 유닛(1000),
   상기 주제어 유닛(1000)의 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)와 연결되고 Bridge 다이오드 구조를 취하여 상기 에이치 브릿지(H-Bridge) 회로(100)에서 극성전압이 입력되더라도 연속적인 전원을 공급하기 위한 Bridge 다이오드 회로(300);
   상기 Bridge 다이오드 회로(300)와 연결되고 스위칭소자와 저항에 의한 루프 전류 제어로써 데이터를 생성하는 데이터 생성부(400);
   상기 데이터 생성부(400)와 연결되고 전원을 공급하는 터미널 유닛 전원부(500);로 구성되는 터미널 유닛(2000)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 커런트 루프(CurrentLoop) 구동 방식인 것을 특징으로 하는 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 48V 전압으로 구동되는 것을 특징으로 하는 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 주제어 유닛(1000)은, 비상용 전원공급부를 더 포함하고, 상기 비상용 전원공급부는 2차전지로써 평시에 전력을 저장하였다가, 정전과 같은 이상발생시 즉시 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로는, 선로의 과전류, 단선, 단락과 이상 상태를 검출하는 검출회로를 더 포함하는 것을 특징으로하는 멀티드롭방식의 양방향데이터 전송 회로.

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