KR940003621B1

KR940003621B1 - A/d conversion module for ship automation

Info

Publication number: KR940003621B1
Application number: KR1019910020295A
Authority: KR
Inventors: 김상철; 김정한; 임준석; 박충희
Original assignee: 현대중전기 주식회사; 김주용
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1994-04-25
Also published as: KR930010696A

Abstract

The analog-digital conversion module includes a multiplexer having 16 input channels, a channel address latch for transmitting a channel selection signal to the multiplexer, a signal amplifier for amplifying the signal of the multiplexer, an error detector for detecting the absence or presence of error of the amplified signal, an analog-to-digital converter, and a data buffer for receiving the digital output signal of the converter and the error detecting signal of the error detector, thereby detecting more analog signals.

Description

Analog-to-digital conversion module for ship control

도면은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 아날로그 디지탈 변환 모듈의 블럭도.Figure is a block diagram of an analog digital conversion module according to a specific embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 멀티 플렉서 2 : 채널 어드레스 래치부1: multiplexer 2: channel address latch

3 : 신호 증폭부 4 : 에러 검출기3: signal amplifier 4: error detector

5 : 아날로그-디지탈 변환기 6 : 데이타 버퍼5 Analog-to-Digital Converter 6 Data Buffer

본 발명은 선박제어 시스템에 사용되는 아날로그-디지탈 변환 모듈에 관한 것으로서 특히 16비트 마이크로 프로세서를 사용한 선박제어 시스템용 아날로그-디지탈 변환 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an analog-to-digital conversion module for use in ship control systems, and more particularly to an analog-to-digital conversion module for ship control systems using a 16-bit microprocessor.

자동제어 시스템은 프로세스 인터페이스 스테이션, 링크 스테이션 및 오퍼레이터 스테이션으로 구성되며, 프로세스 인터페이스 스테이션에서는 선박의 각종 제어요소들이 검출기를 통하여 아날로그 신호의 형태로 검출된 후 디지탈 신호로 변환되고, 상기의 변환된 신호가 데이타 버스를 통해 링크 스테이션으로 전송된다.The automatic control system is composed of a process interface station, a link station, and an operator station. In the process interface station, various control elements of the ship are detected in the form of analog signals through a detector, and then converted into digital signals. It is sent to the link station via the data bus.

그리고 링크 스테이션에 전송된 신호는 오퍼레이터 스테이션에서 표시장치의 스크린에 표시됨으로써 선박의 운전자는 조정실에서도 선박의 각종의 상태를 점검할 수 있게 된다.The signal transmitted to the link station is displayed on the screen of the display device at the operator station, so that the driver of the ship can check various states of the ship in the control room.

본 발명의 아날로그 디지탈 변환 모듈은 프로세스 인터페이스 스테이션에 사용되는 모듈로서 대형선박의 기관의 온도, 선박의 수평상태 및 속력, 각종 밸브 개폐 상태, 냉각수, 윤활유 및 연료등의 상태 등을 검출한 아날로그 신호를 메인 프로세스 모듈에 송신하기 위하여 디지탈 신호로 변환하는 모듈이다.The analog digital conversion module according to the present invention is a module used for a process interface station. The analog digital conversion module detects an analog signal that detects the temperature of an engine of a large ship, the horizontal state and speed of a ship, various valve opening / closing states, coolant, lubricant and fuel, etc. This module converts the digital signal to be transmitted to the main process module.

종래의 아날로그-디지탈 변환 모듈은 8비트의 마이크로 프로세서를 사용한 메인 프로세서 모듈에 사용하기 적합한 구성을 지닌 것으로서 메인 프로세스 모듈의 용량이 8비트이기 때문에 검출 데이타 가져오기도 8비트로 두번 처리한다.The conventional analog-to-digital conversion module has a configuration suitable for use with a main processor module using an 8-bit microprocessor. Since the main process module has an 8-bit capacity, the detection data import is also processed twice with 8 bits.

그러나 선박이 대형화되고 그에 따라서 선박의 자동제어를 위한 선박 상태의 제어 요소도 증가하게 되었으며 또한 선박의 더욱 안정적이고 대량 제어를 위하여 제어 명령도 더욱 다양하게 됨에 따라서 선박 제어 요소의 검출 명령 처리속도도 고속화 할 필요성이 제기 되게 되었다.However, as the ship is enlarged and accordingly, the control elements of the ship state for the automatic control of the ship are also increased, and the control commands are more diversified for more stable and mass control of the ship. The need to do so.

따라서 본 발명은 선박의 대형화에 따른 상기와 같은 요구를 해결하기 위한 것으로서 마이크로 프로세서를 사용한 메인 프로세스 모듈에 사용하기 적합하게 16개의 채널을 갖는 멀티 플렉서를 사용하여 구성되며, 그 자세한 구성은 다음과 같다.Therefore, the present invention is to solve the above requirements according to the size of the ship, and is configured using a multiplexer having 16 channels, suitable for use in the main process module using a microprocessor, the detailed configuration is as follows same.

즉, 본 발명은 +, - 두개의 신호 입력 단자를 1개의 채널로 사용하며, 모두 16개의 입력 채널을 갖고 있는 멀티 플렉서, 상기 멀티 플렉서에 채널 선택 신호를 송신하는 채널 어드레스 래치부, 멀티 플렉서의 신호를 증폭하는 신호 증폭부, 증폭된 신호의 이상 유무를 검출하는 에러 검출기, 증폭된 신호를 수신하여 디지탈 신호로 변화시키는 아날로그/디지탈 변환기, 아날로그/디지탈 변환기의 디지탈 출력 신호를 수신하고, 에러 검출기의 이상 유무 판단 신호를 수신하며, 어드레스 디코딩 조합회로의 출력이 인에이블 단자에 입력되는 데이타 버퍼로 구성된다.That is, according to the present invention, a multiplexer having + and-two signal input terminals as one channel, all having 16 input channels, a channel address latch unit for transmitting a channel selection signal to the multiplexer, and a multiplier Receives a signal amplification unit for amplifying the signal of the flexor, an error detector for detecting the abnormality of the amplified signal, an analog / digital converter that receives the amplified signal and converts it into a digital signal, and receives the digital output signal of the analog / digital converter In addition, an error detection signal of an error detector is received, and the output of the address decoding combination circuit is composed of a data buffer input to an enable terminal.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 구체적 실시예에 따른 아날로그-디지탈 변환기의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the analog-to-digital converter according to a specific embodiment of the present invention by the above configuration as follows.

메인 프로세스 모듈(MPM)에서 입/출력 버스를 통해 채널 어드레스 래치부(2)에 채널 선택 어드레스 신호가 인가된다.The channel select address signal is applied to the channel address latch unit 2 through the input / output bus in the main process module MPM.

이때 상기 채널 어드레스 래치부(2)는 인가된 채널 선택 어드레스 신호를 멀티 플렉서(1)로 송신하고 또한 다음의 채널 선택 어드레스 신호가 송신될 때까지 인가된 채널 선택 어드레스 신호를 래치 시켜둔다.At this time, the channel address latch section 2 transmits the applied channel select address signal to the multiplexer 1 and latches the applied channel select address signal until the next channel select address signal is transmitted.

채널 어드레스 래치부(2)에서 신호가 인가되는 멀티 플랙서(1)는 2ⁿ개의 입력선과 n개의 선택선을 지닌 것으로서 본 발명에서는 16개의 입력과 4개의 선택선 및 1개의 출력선을 지니며, 상기 1개의 출력선은 OP-앰프로 구성되는 신호 증폭부(3)로 입력된다.The multiplexer 1 to which a signal is applied from the channel address latch section 2 has 2 ⁿ input lines and n selection lines. In the present invention, the multiplexer 1 has 16 inputs, 4 selection lines, and 1 output line. The one output line is input to the signal amplifier 3 composed of an OP amplifier.

신호 증폭부(3)로 입력된 신호는 상기 신호 증폭부에서 증폭된 후 에러 검출기(4) 및 아날로그-디지탈 변환기(5)로 출력된다.The signal input to the signal amplifier 3 is amplified by the signal amplifier and then output to the error detector 4 and the analog-to-digital converter 5.

에러 검출기(4)는 트랜지스터와 버퍼 및 타이머 구성되어 있으며 인가된 신호의 전압 레벨이 기준전압(V_ref)의 101% 혹은 -0.5% 이내에 있는지 여부를 검출하고, 아날로그-디지탈 변환 모듈의 카드의 프론트 판넬에서(즉, not Fault, 녹색등) 및 F(즉, Fault, 적색등)를 발광시켜서 이 아날로그-디지탈 변환 모듈의 이상유무를 표시한다. 따라서 사용자는 자동 제어 장치의 외부에서 이 모듈의 이상유무를 알 수 있게 된다.The error detector 4 is composed of a transistor, a buffer and a timer and detects whether the voltage level of the applied signal is within 101% or -0.5% of the reference voltage V _ref , and the front of the card of the analog-to-digital conversion module. On the panel (I.e. not Fault, green light) and F (i.e. Fault, red light) are illuminated to indicate the abnormality of this analog-to-digital conversion module. Therefore, the user can know the abnormality of this module from the outside of the automatic control device.

에러 검출기(4)를 구성하는 버퍼의 출력은 8비트의 용량을 지닌 2개의 버퍼로 구성된 데이터 버퍼(6)에 각각 입력되고, 동시에 타이머(예를들면, NE555)에 출력되며, 상기 타이머에 연결되어 있는 녹색 및 적색의 레드(LED)를 발광시킨다. 로우 신호가 인가될 때 즉 정상 동작시에는 녹색등만이 발광되며, 하이 신호가 인가될 때 즉 이상 동작시에서는 적색 및 녹색등이 교차하여 점등됨으로써 오퍼레이터는 아날로그-디지탈 변환 모듈 카드의 이상유무를 외부에서 쉽게 인식할 수 있게 된다.The outputs of the buffers constituting the error detector 4 are respectively input to a data buffer 6 consisting of two buffers having a capacity of 8 bits and simultaneously output to a timer (e.g., NE555) and connected to the timer. It emits green and red red (LED). When the low signal is applied, that is, during normal operation, only the green light is emitted, and when the high signal is applied, that is during the abnormal operation, the red and green lights are alternately lit, so that the operator can check for abnormality of the analog-to-digital conversion module card. It can be easily recognized from the outside.

또한 아날로그-디지탈 변환기(5)의 출력은 데이타 버퍼(6)에 입력되며, 또한 상기 에러 검출기(4)에서 발생된 하이 혹은 로우 신호 즉 아날로그-디지탈 변환 모듈의 이상 유무를 검출한 신호가 인가될 때 데이타 신호를 입/출력 버스를 통해 전류제한 전원 공급회로에 송신한다.In addition, the output of the analog-to-digital converter 5 is input to the data buffer 6, and a high or low signal generated by the error detector 4, that is, a signal that detects the abnormality of the analog-to-digital conversion module, is applied. The data signal is sent via the input / output bus to the current limiting power supply circuit.

이때 데이타 버퍼(6)는 메인 프로세스 모듈에서 인가되는 각종의 입력신호, 예를 들어 CA0, CA1, CA2, CA3, G2, G1, R/등 및 그의 조합된 신호들에 의해 동작되는 어드레스 디코딩 조합회로(7)의 인에이블 신호이 상기 데이타 버퍼(6)의 인에이블 단자에 입력될 때 게이팅 되어 데이타 신호를 출력하게 된다.At this time, the data buffer 6 is a variety of input signals applied from the main process module, for example CA0, CA1, CA2, CA3, G2, G1, R / Enable signal of the address decoding combination circuit 7 operated by the back and its combined signals When it is input to the enable terminal of the data buffer 6, it is gated to output a data signal.

한편 상기의 신호 증폭부(3)에서 증폭된 신호는 아날로그 디지탈 변환기(5)에 입력된 후 디지탈 신호로 변환되어 데이타 버퍼(6)에 입력된다.On the other hand, the signal amplified by the signal amplifier 3 is input to the analog digital converter 5 and then converted into a digital signal and input to the data buffer 6.

상기 아날로그 디지탈 변환기(5)는 20마이크로 초의 변환시간 및 12비트의 분해능을 지니며, 본 발명의 경우에는 0볼트에서 10볼트의 범위의 입력 및 출력 신호가 처리된다. 한편 아날로그 디지탈 변환기(5)의 변화동작 시간 동안 데이타 버퍼(6)의 데이타 포맷은 하이 신호가 인가된 상태, 즉 F(Fault)비트이며 S는 E.O.C상태이다.The analog digital converter 5 has a conversion time of 20 microseconds and a resolution of 12 bits. In the present invention, input and output signals ranging from 0 volts to 10 volts are processed. On the other hand, during the change operation time of the analog digital converter 5, the data format of the data buffer 6 is in a state where a high signal is applied, that is, a F (Fault) bit, and S is an E.O.C state.

아날로그 디지탈 변환기(5)의 출력신호가 에러 검출기(4)의 출력신호와 함께 데이타 버퍼(6)에서 수신됨으로써 데이타 버퍼(6)는 상기와 같이 입/출력 버스를 통해 전류제한 전원 공급회로에 데이타 신호를 송신 하게 된다.The output signal of the analog digital converter 5 is received at the data buffer 6 together with the output signal of the error detector 4 so that the data buffer 6 sends data to the current limiting power supply circuit via the input / output bus as described above. Will send a signal.

전류제한 전원 공급회로는 2개의 트랜지스터 T₁, 및 T₂(예를들어 2N29ø7A, 2N29ø5)가 T₂의 베이스 단자에 T₁의 콜렉터가 연결되고, T₂의 콜렉터가 T₁의 베이스에 연결되며, T₂의 에미터 및 T₁의 에미터에 +24V의 전압이 인가 되도록 구성된 16개의 트랜지스터 쌍으로 구성된다.Current limiting power supply circuit includes two transistors T _1, and T ₂ (e.g. 2N29ø7A, 2N29ø5) is the collector of T ₁ connected to the base terminal of the T _2, and the collector of T ₂ is connected to the base of T ₁ , A pair of 16 transistors configured to apply a voltage of + 24V to the emitter of T _{2 and} the emitter of T ₁ .

상기의 전류 제한 전원 공급회로는 최대 입력 전류가 30mA가 제한 되기 때문에 30mA 이상의 전류가 흘러서 귀환하게 되면 연결된 트랜지스터나 저항이 타버려서 개방되게 됨으로써 주요 회로들이 보호되게 된다.In the current limiting power supply circuit, since the maximum input current is limited to 30 mA, when a current of 30 mA or more flows back, the connected transistor or resistor is burnt open and the main circuits are protected.

상기와 같은 본 발명의 구성 및 작용에 의해서 본 발명의 아날로그 디지탈 변환 모듈은 16개의 채널을 사용하기 때문에 더 많은 아날로그 신호를 검출할 수 있게 되며, 검출된 데이타 신호가 트랜스미터에 인가되기 전에 전류제한 전원공급회로를 거치게 되기 때문에 과전류로 인한 주요회로의 파손을 방지할 수 있게 되어 안정성이 향상된다.According to the configuration and operation of the present invention as described above, the analog digital conversion module of the present invention can detect more analog signals because of using 16 channels, and the current limiting power supply before the detected data signal is applied to the transmitter. Since it passes through the supply circuit, it is possible to prevent damage to the main circuit due to overcurrent, thereby improving stability.

Claims

+,-Two signal input terminals are used as one channel, and a multiplexer having all 16 input channels, a channel address latch unit for transmitting a channel selection signal to the multiplexer, and a signal of the multiplexer Signal amplification unit to amplify, an error detector for detecting the abnormality of the amplified signal, an analog / digital converter that receives the amplified signal and converts it into a digital signal, and receives the digital output signal of the analog / digital converter, the error of the error detector A ship control analog-to-digital conversion module for receiving a presence determination signal, wherein the output of the address decoding combination circuit is composed of a data buffer input to an enable terminal.