KR20190018365A - 2선 무극선 통신시스템 - Google Patents

Abstract

2선 무극선 통신시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신시스템은 통신라인의 극성을 구분없이 사용하기 위해 원격기기에 포함되는 브리지회로는 제1 다이오드의 캐소드와 제2 다이오드의 애노드와 제1 통신라인과 지정된 제1 커패시터의 일측이 연결되고, 제3 다이오드의 캐소드와 제4 다이오드의 애노드와 제2 통신라인과 지정된 제2 커패시터의 일측이 연결되고, 제1 다이오드의 애노드와 제1 커패시터의 타측과 제3 다이오드의 애노드와 제2 커패시터의 타측은 접지단과 연결되고, 제2 다이오드의 캐소드와 제4 다이오드의 캐소드는 원격기기에 구비되어 통신라인으로부터 전원을 공급받아 원격기기의 전원을 생성하는 전원회로에 연결되며, 메인기기 송신시에 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 방전시키는 방전부를 포함한다.

Description

2선 무극선 통신시스템{Two line non-polar communication system}

본 발명은 2선 무극선 통신 시스템에 관한 관한 것이다.

댁내에서 보일러 통신, 각방제어 통신, 홈오토 통신 등은 상시 전원상에서 저렴한 가격으로 통신하기 위해 UTP, TIV 등과 같은 전선을 사용하여 통신한다. 이러한 유선 통신은 무선에 비해 저렴하지만, 통신선이 수m에서 100여 m까지 선이 연결되기 때문에, 유기되는 노이즈에 취약할 수밖에 없다.

따라서, 이러한 2선 무극선 통신에서 노이즈 제거에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.

공개번호 2009-0099318(2009.9.22공개) 무극성 데이터 신호 수신장치

본 발명은 통신시에 노이즈에 취약한 부분을 보완하여 기기 간 통신시 노이즈에 의한 영향을 최소화한 2선 무극선 통신시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 2선 무극선 통신시스템에 있어서, 통신라인의 극성을 구분없이 사용하기 위해 원격기기에 포함되는 브리지회로는 제1 다이오드의 캐소드와 제2 다이오드의 애노드와 제1 통신라인과 지정된 제1 커패시터의 일측이 연결되고, 제3 다이오드의 캐소드와 제4 다이오드의 애노드와 제2 통신라인과 지정된 제2 커패시터의 일측이 연결되고, 상기 제1 다이오드의 애노드와 상기 제1 커패시터의 타측과 상기 제3 다이오드의 애노드와 상기 제2 커패시터의 타측은 접지단과 연결되고, 상기 제2 다이오드의 캐소드와 상기 제4 다이오드의 캐소드는 상기 원격기기에 구비되어 상기 통신라인으로부터 전원을 공급받아 상기 원격기기의 전원을 생성하는 전원회로에 연결되며, 메인기기 송신시에 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터를 방전시키는 방전부를 포함하는 2선 무극선 통신시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 메인기기는 원격기기로의 전원 공급을 위한 전원공급회로와, 상기 원격기기와 연결되는 통신라인의 전압을 변동시키는 메인기기측 송신회로와, 상기 통신라인의 전압을 감지하여 통신을 감지하는 메인기기측 수신회로를 포함할 수 있다.

또한, 상기 원격기기는 상기 통신라인의 전압을 변동시키는 원격기기측 송신회로와, 상기 통신라인의 전압을 감지하여 통신을 감지하는 원격기기측 수신회로를 포함할 수 있다.

또한, 상기 방전부는 상기 제2 다이오드의 캐소드와 상기 제4 다이오드의 캐소드에 일측이 연결되는 저항과, 상기 저항의 타측과 접지단을 연결하는 스위치와, 상기 스위치를 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)시키는 판단모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 판단모듈은 상기 통신라인의 전류값이 지정된 제1 기준값 이상이며 지정된 제2 기준값 미만인 경우, 상기 메인기기 송신시로 판단하여 상기 스위치를 턴온시킬 수 있다.

또한, 상기 판단모듈은, 상기 통신라인의 전류값이 제2 기준값 이상인 경우, 상기 원격기기 송신시로 판단하여 상기 스위치를 턴오프시킬 수 있다.

또한, 상기 판단모듈은 상기 통신라인의 전압값이 지정된 제3 기준값 미만인 경우, 상기 메인기기 송신시로 판단하여 상기 스위치를 턴온시킬 수 있다.

또한, 상기 판단모듈은, 상기 원격기기측 송신회로가 상기 통신라인의 전?값을 상기 제3 기준값 미만으로 변동시킨 된 경우, 상기 스위치의 턴오프를 유지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 기기 간 통신시 노이즈에 의한 영향을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 도 1은 종래의 2선 무극선 통신 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 도1의 통신라인에서의 전압을 예시한 도면이다.
도 3은 종래의 2선 무극선 통신 시스템에서 발생하는 노이즈를 예시한 도면이다.
도 4는 통신라인의 전압과 전류를 예시한 도면이다.
도 5는 메인기기 송신시 브리지회로에 흐르는 전류와 다이오드 특성 그래프를 예시한 도면이다.
도 6 내지 도 9는 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 제1시도 내지 제4시도를 예시한 도면이다.
도 10은 제2시도에 따라 왜곡된 송신파형을 예시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신 시스템의 일 실시예이다.
도 12는본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신 시스템을 설명하기 위해 참고한 통신라인 전압, 전류 및 판단모듈 전압을 예시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 2선 무극선 통신 시스템에 대한 예시이고, 도 2는 통신라인의 전압의 예시이다.

도 1을 참고하면, 메인기기(100)는 상시 전원이 연결되어 통신라인(120)에 전원을 고급하면서 원격기기(110)와 2개의 선을 이용하여 전압을 변동시켜 원격기기(110)와 통신을 수행할 수 있다.

메인기기(100)는 원격기기(110)로의 전원 공급을 위한 전원공급회로(102)와, 원격기기(110)와 연결되는 통신라인(120)의 전압을 변동시키는 메인기기측 송신회로(104)와, 통신라인(120)의 전압을 감지하여 통신을 감지하는 메인기기측 수신회로(106)를 포함할 수 있다.

원격기기(110)는 통신라인(120)의 극성을 구분 없이 사용하기 위한 브리지회로(112), 통신라인(120)의 전압을 변동시키는 원격기기측 송신회로(114)와, 통신라인(120)의 전압을 감지하여 통신을 감지하는 원격기기측 수신회로(116)를 포함할 수 있다.

도 2를 참고하면, 메인기기(100)와 원격기기(110)가 데이터를 송수신하지 않을 때에는, 통신라인의 전압은 일정한 전압이 유지된다. 그리고, 메인기기(100)와 원격기기(110)는 각각의 송신회로(즉, 메인기기측 송신회로(104)와, 원격기기측 송신회로(114))를 이용하여 통신라인의 전압을 변동시키고, 각각의 수신회로(즉, 메인기기측 수신회로(106)와, 원격기기측 수신회로(116))를 이용하여 통신라인의 전압을 감지하여 데이터를 수신할 수 있다.

도 3은 종래의 2선 무극선 통신 시스템에서 발생하는 노이즈의 예시이며, 도 4는 통신라인의 전압과 전류의 예시이며, 도 5는 메인기기 송신시 브리지회로에 흐르는 전류의 예시 및 다이오드 특성 그래프이다.

도 3을 참고하면, 동그라미로 도시된 부분이 메인기기(100) 송신시 발생한 노이즈의 일 례이다. 메인기기(100) 송신시 송신데이터에 노이즈가 발생하면 원격기기(110)는 올바른 데이터를 수신하지 못하여 오작동하거나, 장애를 초래할 수 있다.

도 4를 참고하면, 메인기기(100)의 송신데이터가 없는 경우 원격기기(110)는 통신라인(120)으로부터 전원을 공급받아 원격기기(110)의 전원을 생성하는 전원회로를 통해 전류를 소비한다. 메인기기(100)가 데이터 송신시, 원격기기(110) 전원회로의 입력전압이 통신라인(120) 전압보다 높은 상태이므로, 통신라인(120)으로부터 전류를 끌어올 수 없다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 메인기기(100) 데이터 송신시 통신라인(120)의 전류는 상대적으로 적게 흐른다.

한편, 원격기기(110) 데이터 송신시 원격기기(110)에서 통신라인(120) 전압을 변동시키기때문에, 원격기기(110) 전원전류보다 더 큰 원격기기 송신전류가 통신라인(120)에 흐를 수 있다.

도 5를 참고하면, 통신라인(120)의 극성을 없애기 위하여 원격기기(110)에 구비되는 브리지회로에서, 메인기기(100) 송신시 전류의 흐름이 예시되어 있다. 앞서 상술한 바와 같이 원격기기(110) 송신시 D2 다이오드(502)와 D3 다이오드(504)에 흐르는 전류는 아주 작다. 이 경우 우측에 도시된 다이오드의 전류전압 특성 그래프를 참조하면, 다이오드에 흐르는 전류가 아주 작을 때, 다이오드는 높은 임피던스를 가지게 되고, 따라서 메인기기(100)송신시 D2 다이오드(502)와 D3 다이오드(504)는 높은 임피던스를 가지게 된다. 이때, 외부에서 노이즈가 발생하면, 노이즈에 의해 작은 전류가 변동하게 되고, 전류의 작은 변동에도 D2 다이오드(502) 및 D3 다이오드(504) 양단의 전압이 크게 변동하는 문제점이 발생한다.

따라서, 종래의 2선 무극성 통신 시스템에서 메인기기(100) 송신시, 원격기기(110)는 노이즈에 아주 민감한 상태에 놓이는 문제점이 발생한다.

또한, 원격기기(110)가 자체적으로 전원을 사용할 경우를 상정하면, 통신을 하지 않을 때에도 브리지회로를 통해 전류가 거의 흐르지 않기 때문에 상술한 바와 같이 마찬가지로 노이즈에 민감한 상태에 놓이는 문제점이 발생한다.

도 6 내지 도 9는 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 제1시도 내지 제4시도의의 예시이고, 도 10은 제2시도에 따라 왜곡된 송신파형을 예시한 그래프이다.

도 6을 참고하면, 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 제1시도로서, 메인기기(100) 송신시 메인기기(100)의 기준전위와 원격기기(110) 기준전위를 연결하는 D3 다이오드(602)의 임피던스가 작은 상태가 되지 않도록 하고, 외부노이즈에 의한 영향을 최소화하기 위하여, 지정된 값의 C3 커패시터(604)가 D3 다이오드(602)에 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우, 메인기기(100)와 원격기기(110)의 기준전위간 임피던스가 작은 값이 되므로, D3 다이오드(602) 양단의 전압 변동은 작아지게 되고, 결과적으로 메인기기(100) 송신시 노이즈가 억제되는 효과가 있다.

그러나, 상술한 제1 시도에 따르면, D3 다이오드(602)에만 병렬로 C3 커패시터(604)가 연결되어, 메인기기(100)와 원격기기는 극성을 구분하여 연결하여야 한다는 문제점이 발생한다.

이러한 제1 시도의 문제점을 해결하기 위하여, 도 7에 예시된 제2 시도와 같이, 추가적으로 D1 다이오드(702)에도 상응하는 C1 커패시터(704)를 연결하는 방안을 고려할 수 있다. 그러나, 상술한 제2 시도에 따르면, C3 커패시터(604)가 통신라인(120)의 전원에 의해 충전이 되고, 메인기기(100) 송신시 도 10에 예시된 그래프와 같이 C3 커패시터(604)의 방전에 의해 송신 데이터의 파형이 왜곡되는 문제점이 발생한다.

이러한 제2 시도의 문제점을 해결하기 위하여, 도 8 및 도 9에 예시된 제3 및 제 4 시도와 같이 송신 데이터의 파형 왜곡을 최소화하기 위하여 저항(도 8에서는 R1, R3, 도 9에서는 R4)이 추가하는 안을 고려할 수 있다. 그러나, 상술한 제3 및 제4 시도에서 추가된 저항(도 8에서는 R1, R3, 도 9에서는 R4)이 통신라인(120)으로부터 항상 전력을 소비하는 문제점이 있다. 이는, 곧 통신라인 전압 레벨에 영향을 주며, 통신 거리가 짧아지고, 대기전력 효율이 떨어지는 문제점을 초래한다.

상술한 제1 시도 내지 제4 시도는 종래의 기술에 따른 2선 무극선 통신시스템에서 노이즈를 최소화하기 위한 시도로서, 종래의 기술이 아니며 본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신시스템을 발명하기 위한 중간과정 또는 그 일부임을 명확히 한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신 시스템의 일 례이며, 도 12는본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신 시스템을 설명하기 위해 참고한 통신라인 전압, 전류 및 판단모듈 전압을 예시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신 시스템에서, 도 1에서 설명한 종래의 2선 무극선 통신 시스템과 동일한 구성에 대해서는 중복된 설명은 생략한다.

도 11을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신 시스템에서 통신라인의 극성을 구분없이 사용하기 위해 원격기기(110)에 포함되는 브리지회로(112)는 제1 다이오드(1101)의 캐소드와 제2 다이오드(1102)의 애노드와 제1 통신라인(1131)과 지정된 제1 커패시터(1111)의 일측이 연결되고, 제3 다이오드(1103)의 캐소드와 제4 다이오드(1104)의 애노드와 제2 통신라인(1132)과 지정된 제2 커패시터(1113)의 일측이 연결되고, 제1 다이오드(1101)의 애노드와 제1 커패시터(1111)의 타측과 제3 다이오드(1103)의 애노드와 제2 커패시터(1113)의 타측은 접지단과 연결되고, 제2 다이오드(1102)의 캐소드와 제4 다이오드(1104)의 캐소드는 원격기기(110)에 구비되어 통신라인으로부터 전원을 공급받아 원격기기(110)의 전원을 생성하는 전원회로(1122)에 연결되며, 메인기기(100) 송신시에 제1 커패시터(1111) 및 제2 커패시터(1113)를 방전시키는 방전부(1120)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 제1 커패시터(1111)와 제2 커패시터(1113)의 동작 및 기능에 대해서는 앞서 도 7을 참고한 제2 시도에서 설명하였으므로 중복된 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신 시스템은 메인기기(100) 송신시에 제1 커패시터(1111)와 제2 커패시터(1113)를 방전시키는 방전부(1120)를 포함한다.

방전부(1120)는 상기 제2 다이오드(1102)의 캐소드와 제4 다이오드(1104)의 캐소드에 일측이 연결되는 저항(1124)과, 저항(1124)의 타측과 접지단을 연결하는 스위치(1126)와, 스위치(1126)를 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)시키는 판단모듈(1128)을 포함할 수 있다.

여기서, 스위치(1126)는 트랜지스터 등과 같이 본 발명의 출원시 공지된 다양한 스위치일 수 있으며, 도 11에 예시된 BJT에 한정되지 아니함을 명확히 한다.

도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 판단모듈(1128)은 통신라인(120)의 전류값이 미리 지정된 제1 기준값 이상이며 미리 지정된 제2 기준값 미만인 경우, 메인기기(100) 송신시로 판단하여 스위치(1126)를 턴온시킬 수 있다. 여기서 판단모듈(1128)은 OPAMP나 Zener Diode 을 이용한 비교기 등 본 발명의 출원시 다양한 구성으로 구현될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

또한, 판단모듈(1128)은 통신라인(120)의 전류값이 제2 기준값 이상인 경우, 상기 원격기기(110) 송신시로 판단하여 스위치(1126)를 턴오프시킬 수 있다.

또한, 판단모듈(1128)은 통신라인(120)의 전압값이 미리 지정된 제3 기준값 미만인 경우, 메인기기(100) 송신시로 판단하여 스위치(1126)를 턴온시킬 수 있다.

한편, 통신라인(120)의 전압값은 원격기기(110) 송신시에도 제3 기준값 미만으로 형성될 수 있다. 하지만 판단모듈(1128)은 원격기기(110)에 포함되어 있으므로 통신라인(120)의 전압값이 제3 기준값 미만으로 형성된 이유가 원격기기(110)의 송신회로(114) 동작 때문임을 인지할 수 있다. 따라서 통신라인(120)의 전압값이 제3 기준값 미만으로 형성된 이유가 원격기기(110)의 송신회로(114) 동작 때문인 경우 판단모듈(1128)은 스위치(1126)를 턴오프시키지 않을 수 있다. 판단모듈(1128)이 원격기기(110)의 송신회로(114) 동작 때문에 통신라인(120)의 전압값이 제3 기준값 미만으로 형성되었음을 인지하는 방법은 이미 공개된 다양한 기술을 통하여 통상의 기술자에 의해 구현될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

지금까지 도 11 및 도 12를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 2선 무극선 통신 시스템에 대해서 설명하였다. 본 발명의 실시예에 따르면, 메인기기(100) 송신시에만 선택적으로 제1 커패시터(1111) 및 제2 커패시터(1113)를 방전시켜, 송신데이터의 파형을 왜곡시키지 않음과 동시에 전력소비도 적다는 장점이 있다. 이는 곧 통신라인의 전압 레벨에 영향이 적으며, 통신거리 및 대기전력 효율에 영향이 적다는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

100: 메인기기 110:원격기기
120:통신라인

Claims (8)

1. 2선 무극선 통신시스템에 있어서,
   통신라인의 극성을 구분없이 사용하기 위해 원격기기에 포함되는 브리지회로는 제1 다이오드의 캐소드와 제2 다이오드의 애노드와 제1 통신라인과 지정된 제1 커패시터의 일측이 연결되고, 제3 다이오드의 캐소드와 제4 다이오드의 애노드와 제2 통신라인과 지정된 제2 커패시터의 일측이 연결되고, 상기 제1 다이오드의 애노드와 상기 제1 커패시터의 타측과 상기 제3 다이오드의 애노드와 상기 제2 커패시터의 타측은 접지단과 연결되고, 상기 제2 다이오드의 캐소드와 상기 제4 다이오드의 캐소드는 상기 원격기기에 구비되어 상기 통신라인으로부터 전원을 공급받아 상기 원격기기의 전원을 생성하는 전원회로에 연결되며,
   메인기기 송신시에 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터를 방전시키는 방전부를 포함하는 2선 무극선 통신시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인기기는 원격기기로의 전원 공급을 위한 전원공급회로와, 상기 원격기기와 연결되는 통신라인의 전압을 변동시키는 메인기기측 송신회로와, 상기 통신라인의 전압을 감지하여 통신을 감지하는 메인기기측 수신회로를 포함하는, 2선 무극선 통신시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 원격기기는 상기 통신라인의 전압을 변동시키는 원격기기측 송신회로와, 상기 통신라인의 전압을 감지하여 통신을 감지하는 원격기기측 수신회로를 포함하는, 2선 무극선 통신시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 방전부는 상기 제2 다이오드의 캐소드와 상기 제4 다이오드의 캐소드에 일측이 연결되는 저항과, 상기 저항의 타측과 접지단을 연결하는 스위치와, 상기 스위치를 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)시키는 판단모듈을 포함하는, 2선 무극선 통신시스템.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 판단모듈은 상기 통신라인의 전류값이 지정된 제1 기준값 이상이며 지정된 제2 기준값 미만인 경우, 상기 메인기기 송신시로 판단하여 상기 스위치를 턴온시키는, 2선 무극선 통신 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 판단모듈은, 상기 통신라인의 전류값이 상기 제2 기준값 이상인 경우, 상기 원격기기 송신시로 판단하여 상기 스위치를 턴오프시키는, 2선 무극선 통신 시스템.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 판단모듈은 상기 통신라인의 전압값이 지정된 제3 기준값 미만인 경우, 상기 메인기기 송신시로 판단하여 상기 스위치를 턴온시키는, 2선 무극선 통신 시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 판단모듈은, 상기 원격기기측 송신회로가 상기 통신라인의 전?값을 상기 제3 기준값 미만으로 변동시킨 된 경우, 상기 스위치의 턴오프를 유지하는, 2선 무극선 통신 시스템.

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