KR940007470B1 - 광 파이버 링크용 중복 안전 연동 장치와 중복 안전 연동 동작의 제공 방법 - Google Patents

광 파이버 링크용 중복 안전 연동 장치와 중복 안전 연동 동작의 제공 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

광 파이버 링크용 중복 안전 연동 장치와 증복 안전 연동 동작의 제공 방법
제 1 도는 본 발명에 따른 시스템을 각각 포함하고 있는 두개의 광 파이버 링크 카드 사이의 광 파이버 링크의 일예를 도시한 블럭선도.
제 2 도는 본 발명에 따른 완전중복 광학 링크 안전 시스템(a fully redundant optical link safety system)의 양호한 실시예를 도시한 블럭선도.
제 3 도는 광학 송신기의 세가지 모드(three modes of an optical transmitter)에서 양방향성 파이버 링크의 파이버로 보내진 출력을 도시한 도면.
제 4 도는 신규한 광학 링크 안전 시스템이 어떻게 광학 링크 카드상에 삽입되어 상기 카드 각각에 놓여 있는 광학 송신기와 광학 수신기 사이에서 안전 경로(a safety path)를 제공할 수 있는지를 도시한 도면.
제 5 도는 제 4 도에 도시한 오픈 파이버 링크 제어기(an open fiber link controller)의 블럭선도.
제 6 도는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 제 4 도 및 제 5 도에 도시된 오픈 파이버 링크 제어기에 내장된상태 머신(the state machines)각각의 모든 상태 및 전이(all states and transitions)를 도시한 블럭선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101, 102 : 광학 링크 카드 103, 104 : 광 파이버
105, 115 : 송신기 및 구동기 106, 116 : 수신기 및 증폭기
107, 117 : 파이버 링크 카드 118, 120 : 제어회로
119, 121 : 타이머 수단 150, 152 : 데이터 입력 링크
151, 153 : 데이터 출력 링크 425 : 파이버 링크 제어기
[산업상 이용분야]
본 발명은 일반적으로 광 통신 링크에서 오픈 광 파이버 또는 송신기 포트(an open optical fiber or atransmitter port)로부터 방출돌 수 있는 방사 에너지의 양을 제한하는 안전시스템(safety system)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 레이저 광 파이버 링크 카드에 내장될 수 있는 안전 시스템에 관한 것으로서, 여기서 안전 시스템은 오픈 링크 파손(예를들면, 링크내의 광 파이버의 단선 또는 절단)을 검출하고, 오픈 링크파손(an open link failure)이 검출될 때 레이저의 방사 에너지 출력을 감소(또는 차단)시키며, 파손이 고쳐졌는지 판정하기 위해 정기적으로 점검하며, 링크가 안전하게 작동한다는 판정에 따라 레이저를 연속전출력(full continuous power)으로 복귀시키도록 작동한다.
[종래기술 및 과제]
의료기술, 통신, 연산 기술과 같은 분야에 폭넓게 응용되는 여러가지 종류의 레이저 응용 다바이스 및 시스템들이 널리 알려지고 또한 시판되고 있다.
이러한 수많은 디바이스 및 시스템에서 사용되는 레이저는 사람과 장비 모두에게 잠재적으로 유해한 강력한 출력(powerful outputs)을 발생한다. 그 결과 레이저 응용 장치와 함께 사용되는 많은 종류의 안전 장치 및, 레이지 응용 설비가 안전하게 작동될 수 있게 설계된 표준 규격등이 개발되었고 계속 발전되고 있다.
예를들면, 이마가와(Imagwa)등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,423,726호에는(레이저 외과 수술에 사용되는)레이저 광선 가이드용 안전 장치를 기술하고 있는데, 여기서는 렌즈와 레이저 광선 수신 소자(a lense and a laser ray receiving element)를 조합해 사용하여 레이저 광선 가이드의 파손을 검출한다. 이마가와 등의 안전 시스템을 작동시키는데 사용되는 것은 반사된 레이저 광(reflected laser light)이다. 이마가와 등의 안전 시스템은 국지적 레이저 시스템(the local laser based system)에서 파손을 검출하기에는 적합하지만, 레이저를 제어하는 안전 시스템을 제시하지 못하고 있으며, 파손의 검출시 레이저를 차단시키는(또는 그 출력을 제한하는)안전 시스템이 아니며, 통신 및/또는 연산 시스템에서 사용되는 광 파이버 링크와 같은 장거리에 걸친 안전 제어(safety control over long distances)를 실행하는데 사용하기 적합한 안전 시스템을 제시하지 못하고 있다.
반사를 이용하여 파이버 파손을 검출하는 안전 시스템은, 링크의 어떤 지점에서 링크 파손에 따른 반사와 링크의 단부에서의 커넥터, 스플라이스(splices), 수신기/검출기 등에 의한 반사를 구별하기 어렵기 때문에 광학 데이터 통신 시스템과 함께 사용하기에는 비실용적이고 너무 복잡하다(즉, 너무 크고 값이 바싸다)
레이저 시스템에 관한 종래 기술의 안전 장치의 다른 실시예로는 도이(Doi)등의 미합중국 특허 제 4,543,477호가 있다. 이 안전 시스템은 의학 레이저 응용의 광 전송 파이버중의 결함을 검출하는데 사용된다. 상기 시스템은 반사된 레이저 광을 이용하여, 결함이 검출될 때 광을 차단시키는 셔터 메카니즘을 제어한다.
이마가와 등과 마찬가지로, 도이등도 레이저를 제어하는 시스템을 제시하지 못하고 있으며, 파손의 검출시 레이저를 차단시키는 시스템을 제시하지 못하며, 반사가 결함을 검출하기 위한 수단으로도 사용되기 때문에 장거리 안전 제어를 실행하기에 적합한 시스템을 제시하지 못하고 있다.
도이 등에서 허여된 또다른 미합중국 특허 제 4,716,288호에는, 전송 파이버에서 파손을 검출하는 안전장치가 기술되어 있다. 이 안전 장치는 외과용으로 사용되고 고 출력 의료 레이저에 응용되고, 반사를 이용해 파손을 검출하고 파손이 검출되면 파이버의 과열을 방지하기 위해 레이저를 정지시키는 수단에 응용되고 있다. 레이저를 디스에이블할 수는 있지만, 특허 제 4,716,288호에 제시된 도이 등의 안전 시스템은 특허 제 4,543,477호에서와 마찬가지로 결함을 검출하는데 반사를 이용하고 있으므로, 정거리 응용에 적합한 시스템은 아니다.
종래 기술의 안전 시스템의 또다른 실시예로는 오르티즈 2세(Ortiz, Jr)의 미합중국 특허 제 4,812,641호에 제시된 고출력 광 파이버 파손 검출 시스템이 있다. 이 안전 시스템은 고출력 펄스 레이저(high power pulsed laser)를 사용하여 재료가공을 실행하는 장치에 사용된다. 고출력 레이저 에너지를 전송하는 광 파이버의 파괴 또는 누설은 시스템에 의해 검출된 다음, 광 파이버가 파손을 일으키기 시작할 때 레이저 빔송출 시스템(laser beam delivery system)을 정지시킨다. 상기 시스템에서는 별도의 검출 파이버 및 검출기가 사용되어 전송 파이버에서의 파괴 또는 누설(breaks or leaks in the transmitting fiber)을 검출한다.
오르티즈 2세가 제안한 별도의 검출 파이버 및 검출기를 사용하는 것은 특히 값이 비싸며 장거리 안전 제어응용(long distance safety control appications)으로 문제가 있다. 부수적인 파이버 링크 및 검출장치(the additional fiber links and sensing devicess)를 필요로 하며, 장거리에 걸쳐 부수적인 파이버를 필요로 하는 것등은 상기 시스템을 많은 광 파이버 링크와 접속하여 사용하기에 부적합하게 한다.
앞서 참고한 모든 특허들은 매우 짧은 거리(수미터 이하)의 광 파이버 상으로의 출력의 전송을 다루고 있는 것으로, 여기에서 파이버 링크에서의 파손은 반사된 출력에 있어 상당한 변동을 야기하며(통상, 반사율의 증가), 노출 및 화재의 위험을 갖게된다. 이와 대조적으로, 데이터 통신 링크는 휠신 낮은 출력 레벨 및 보다 더긴 거리(예로서, 2 킬로미터는 보통이다)에서 작동하며, 광학 링크에서의 파손(예를들면, 기계적 접속의 단선)은 단지 시각상의 위험성을 가질 뿐이고 반사 출력량의 변화는 매우 적다. 상기 참고문헌에서 논의된 응용들과 대비하여 현재 응용들의 매우 상이한 환경과 관련하여 반사를 이용하는 것은 비실용적이기 때문에 완전히 새로운 종류의 안전 제어 시스템이 요청되고 있다.
레이저 시스템에서 파손을 검출하고 파손이 검출되었을 때 레이저를 효과적으로 턴 오프시킬 수 있는 것에 부가하여, 많은 장치들에 있어서는 파손을 일으킨 상황이 바로 잡힌후 레이저에 출력을 보충하여 다시 작동할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
특정 링크가 설치된 거리에 걸쳐 링크 파손을 용이하고 저렴하게 검출해 낼 수 있는 링크 파손 검출 기능과 함께, 파손이 검출될 때 레이저의 방사 에너지 출력을 안전 레벨로 감소시킬 수 있는(또는 레이저를 차단함)제어 시스템이 조합되어 있는 안전 제어 시스템은 공지되어 있지 않다. 또한, 검출된 파손이 고쳐졌는지 판별하도록 정기적으로 점검할 수 있으며 링크가 안전하게 작동한다는 판별에 따라 연속적인 전출력에 레이저를 복귀시킬 수 있는 안전 제어 시스템은 공지되어 있지 않다.
현재의 컴퓨터 상호 접속 장치, 통신 장치 등등과 관련한 성능 및 패키지 문제에 대한 해답으로 광 파이버 기술의 사용이 증가함과 함께, 본 발명과 동일한 날짜에 출원되고 동일한 양수인에게 양도되어 있는 계류중인 미국 특허 출원(출원번호 07/462,681)에 기술된 광 파이버 링크 카드와 같은 소형 레이저 특성 카드(small laser based feature cards)가 개발되었다. 상기 특허출원은 여기에 참고문헌으로 되어 있다.
안전성 및 제품 보충의 관점에서 보면, 앞서 인용한 계류중인 미국 특허출원에 기술된 카드와 같은 개개의 카드를 "파손으로부터 안전(fail-safe)"하게, 말하자면, 전체 시스템과는 다른 레벨로 보충할 수 있게 안전한 상태로 만드는 안전 시스템이 제공될 수 있는 것이 바람직할 것이다.
많은 나라들에서 레이저 광 방출에 대한 "제품"의 보증을 요구하고 있다. 종래 기술의 레이저 방식 광학 링크 서브 어셈블리들은 이러한 요구에 응하기 위해 서브 어셈블리가 들어있는 "상자(box)"에 의존하고 있다. 개개의 카드에 내장될 수 있는 안전 시스템을 고안할 수 있다면, 카드가 사용되는 모든 상이한 모델의 박스가 아니라 카드 자체가 보증을 필요로 하는 "제품"이 된다.
앞서 인용된 레이저 안전 표준규격 및 보증은 광 통신 링크에서 오픈 파이버에 대해 매우 엄격하다. 예를들면, 1급(class 1)작동에 대한 유럽 IEC 레이저 안전 표준 규격은 오픈 파이버로부터 방출될 수 있는 출력량을 대략 -8dbm의 최대 레벨로 제한하고 있으며, 이는 상기 동시계류출원에서의 카드가 결합되는 링크의 최적 성능에 대한 설계점보다 훨씬 낮다.
광 파이버 링크 카드 등을 포함하는 레이저 방식 광 파이버 링크 시스템에 적용 가능한 현재의 표준규격의 관점에서 보면, 전술한 "파손 안전"능력을 특성 카드 레벨로 제공함으로서 대체로 상기 시스템에 대한 보증 조건을 경감시킬 수 있는 것이 바람직하다. 상기 특성이 제공될 수 있는 안전 제어 시스템은 개개의 카드에 끼워질 수 있는 만큼 콤팩트해야 하며, 카드의 다른 요소들과 양립될 수 있어야 하며(출력 조건, 잡음 등등의 관점에서), 파이버 링크의 길이에 관계없이 용이하고 가격면에서도 효율적으로 작동될 필요가 있다.
따라서, 안전 제어 장치는 (1) 광 파이버 링크에 결합되도록 설계된 광 파이버 링크 카드의 일부분으로서, 자체 포함된 형태로(in a self-contained fashion)작동하며, (2) 양방향상 광 파이버 링크(a bidirectional optical fiber link)에 포함된 다른 카드상의 동일한 안전 시스템과 협력하여 작동하며, (3) 카드가 1급 작동을 위한 전세계의 모든 안전 규정을 따르도록 하고, 단일 파손 조건하에서도 1급 작동을 유지하도록 충분한 안전 특성을 제공하며(여기서 1급이란, 1984년에 발행된, 국제 전자 기술 위원회(IEC)표준 규격 번호 825에서와 같이 규정된다), (4) 특정 링크가 설치되어 있는 거리에 걸쳐 링크 파손(예컨대, 기계적 접속의 단선)을 손쉽게, 비용면에서 효과적으로 검출하며, (5) 링크 파손이 검출될 때 레이저의 방사 에너지 출력(the laser's radiant energy output)을 감소(또는 차단)시키며, (6) 파손이 고쳐졌는지 판별하도록 주기적으로 점검하며, (7) 링크가 안전하게 작동한다는 판별에 따라 레이저를 연속 전출력으로 복귀시키는 것이 바람직하다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 개개의 레이저 광 파이버 링크 카드상에 자체적으로 포함되어 개개의 카드가 확실하게 레이저 안전 표준을 만족할 수 있는 광 파이버 링크 제어 안전 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광 파이버 링크를 통해 양 방향성 광학 데이터 통신용으로 사용되는 광 파이버 링크 카드와 협동하는데 특히 적합한 광 파이버 링크 안전 제어 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 특정한 목적은 안전 제어 시스템이 포함되어 있는 카드가 1급 작동을 위한 전세계의 모든 안전 규정을 따르도록 하며, 안전 시스템 자체의 단일 파손 조건하에서도 1급 작동을 유지하도록 충분한 안전 특성을 제공하는 광 파이버 링크 제어 안전 시스템을 제공하려는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 특정 링크가 설치되어 있는 거리에 걸쳐 링크 파손을 손쉽고 비용면에서도 효과적으로 검출하며, 링크 파손이 검출될 때 레이저의 방사 에너지 출력을 감소(또는 차단)시키며, 파손이 고쳐졌는지 판정하도록 주기적으로 점검하며, 링크가 안전하게 작동한다는 판별에 따른 레이저를 연속 전출력에 복귀시키는 광 파이버 링크 안전 제어 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 적절한 실시예에 따르면, 완전중복 안전연동 시스템이 제공되는데 여기에는 광 파이버 링크상의 광 손실을 검출하는 수단과, 상기 검출 수단과 접속되어 상기 검출 수단의 출력을 기초로 링크의 안전 상태를 판별하고, 판별된 안전 상태를 기초로하여 중복 출력 제어 신호(redundant output control signals)를 거쳐 광학 송신기의 방사 에너지 출력을 제어하기 위한 제어기 수단과, 상기 제어기 수단과 결합되고 상기 중복 제어 신호에 응답하여 상기 제어기 수단의 출력을 송신기용 구동 회로에 상호 접속시켜서 송신기에 의한 방사 에너지 출력을 조절하는 수단이 구비된다.
또한, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 제어기 수단은 전자적으로 실시되는 두개의 독립적인 상태 모신(state machine)으로 이루어지고, 상기 상태 머신 각각은 두 광학 링크 카드 사이의 광학 링크의 접속 상태를 중복하여(redundently)판별한다. 상태 머신으로 부터의 출력은 중복 제어 신호를 반송하는 완전중복 통로를 거쳐서 송신기용 구동 회로를 조절하는데(예를들면, 턴온, 턴오프) 사용된다.
더우기, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상태 머신은 4가지 상태중 하나로 존재할 수 있는데, 상기 4가지 상태는 (1) 송신기의 불활성 모드(예를들면, 송신기가 오프이거나 또는 방사 에너지 출력에 대한 1급레벨 이하일때)에 관한 "점검"상태, (2) 송신기의 활성(또는 정상) 모드(예를들면, 송신기가 계속적으로 온일때)에 관한 "활성"상태, (3) "정지"상태 (4) "접속"상태이다. 상태 3 및 4는 송신기가 이하 접속모드로 인용되는 제 3 모드를 통하여 불활성 모드로부터 활성 모드로 스위치 될 수 있는 일련의 동작중에 존재하는 것이다.
본 발명은 상술한 목적등과 관련한 성능을 그 특징으로 하는 것이다. 또한, 본 발명은 콤팩트하고 카드와 동일한 전원으로 작동되며, 연속 전출력을 레이저에 공급하기 전에 양방향 링크상의 두 카드들이 안전 시스템을 포함하는 것을 보상하는 비파손 안전 연동 시스템을 특징으로 한다.
첨부 도면과 관련하여, 하기의 상세한 설명을 참고로 하면, 본 발명의 이러한 목적 및 특징과, 이를 달성하는 방법은 본 기술 분야에 숙련된 사람에게는 명백해질 것이며, 본 발명자체도 잘 이해될 것이다.
[양호한 실시예]
제 1 도는 본 발명이 이용될 수 있는 전형적인 광 파이버 링크 통신 시스템의 실시예를 도시한 블럭 선도이다.
도시된 시스템은 광 파이버(103) 및 (104)에 의해 결합된 두개의 동일한 광학 링크 카드(101) 및 (102)를 포함하고 있다.
카드(101)는 송신기 및 구동기(제 1 도에는 유닛(105)으로 조합되어 도시됨)와, 수신기 및 증폭기(제 1 도에는 유닛(106)으로 조합되어 도시됨)와, 유닛(107)으로 도시된 신규한 안전 시스템을 포함하는 것으로 도시되었다. 안전 시스템(107)은 본 발명의 양호한 실시예에서 고안된 방법에 따라 유닛(105)과 유닛(106)사이의 통로에 삽입되어 도시되었다.
동일한 카드(102)는 송신기 및 구동기(제 1 도에서는 유닛(115)으로 조합되어 도시됨)와, 수신기 및 증폭기(제 1 도에서는 유닛(116)으로 조합되어 도시됨)와, 그들 사이에 결합된 안전 시스템(117)을 포함하는 것으로 도시되었다.
도시된 안전 시스템 각각은 제어 회로 및 타이머 수단을 포함하는 것으로 도시되었으며, 안전 시스템(107)내의 제어 회로(118), 타이머 수단(119)과, 안전 시스템(117)내의 제어회로(120), 타이머 수단(121)으로 표시되었다.
제 1 도에는 또한, 카드(101)를 위한 데이터 입력링크(150) 및 출력 링크(151), 카드(102)를 위한 데이터 입력 링크(152) 및 출력 링크(153), 카드(101) 및 (102)에 각각 통합되는 안전 시스템(107) 및 (117)을 위한 링크(154 내지 157), 각 안전 시스템에서 제어 회로와 타이머 수단 사이의 양방향성 링크로 사용되는 링크(158 및 159)가 도시되어 있다.
제 1 도에 도시된 것과 같은 통신 시스템에 포함되기 적합한 광학 링크 카드는 앞서 참고한 계류중인 특허출원에 기술되어 있다. 상기한 관련 출원에는 안전 시스템을 제외한 제 1 도에 도시된 시스템의 모든 부품들이 상세히 기술되어 있다(관련 출원에서 안전 시스템은 광 파이버 제어(OFC)회로로 인용되어 있음).
안전 시스템(107) 및 (117)각각에는 계류중인 특허출원에 기술된 디시리얼라이저(deserializer)의 일부분(특히 전이 검출기)을 포함한다. 상기 장치의 목적 및 그것이 안전 시스템과 어떻게 협동하는 가에 관해서는 광 파이버 링크에서의 광 손실을 검출하기 위한 양호한 수단에 대한 설명을 참고로 하여 다음에 명백히 설명된다.
여기서 논의되는 신규한 안전 시스템은 상기 관련 출원에서 기술된 종류의 카드와 연관된 그 이용을 내용으로 하여 설명된다. 신규한 안전 시스템은 상기 관련출원의 양호한 실시예에서 카드상에 실제로 물리적으로 위치하게 된다. 그러나, 본 기술에 숙련된 사람이면 본 안전 시스템을 상기 카드와 관련하여 설명하는 것은 단지 설명을 위한 것임을 알것이다. 이러한 설명은 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니며, 본 발명은 상이한 출력 평면구조, 상이한 전체 크기, 모양 및 부품들의 조합을 가진 상이한 광학 링크 카드와 관련되어 이용될 수 있도 있다.
또한, 단지 설명 목적으로, 제 1 도에 유닛(105) 및 (115)으로 도시된 통합된 송신기 및 구동기들은 레이저와 관련된 것으로 여겨지지만, 다른 종류의 송신기 여기서 논의되는 안전 시스템에 의해 제어될 수 있는 것이다.
다시 제 1 도를 참고하면, 본 발명에 따라 광학 데이터 링크의 단선 후에 일어나는 일련의 동작을 다음에 설명한다.
만약 데이터 링크(103)가 단선되면(예를들어, 커넥터가 분리되거나 파이버가 절단되면), 카드(102)상의 유닛(116)은 카드(102)상의 안전 시스템(117)내의 제어 회로(120)로 광 손실을 알린다.
제어 회로(120)는 카드(102)상의 유닛(115)에서 레이저를 턴 오프시키고 타이머 수단(120)을 가동시킨다. 유닛(115)에서 레이저가 오프되었으므로, 카드(101)의 유닛(106)에서 광 손실 신호가 발생된다.
이에따라, 카드(101)상의 제어 회로(118)는 이제, 카드(101)상의 유닛(105)에서 레이저를 턴 오프시켜서, 링크의 오픈된 단부에 대해 안전 상태를 형성한다(말하자면, 레이저 방사의 노출이 없음).
각 레이저가 턴 오프되면, 각 레이저와 관련된 제어 회로의 타이머 수단이 가동된다. 예정된 시간 T이 지난후, 각 카드상의 제어 회로는 짧은 기간 t만큼 각 레이저를 턴온시켜 링크 상태를 점검한다.
라인이 이제 폐루프 상태(말하자면, 데이터 링크(103)가 다시 접속된 상태)이면, 두 카드간에는 재접속 핸드세이크(handshake)가 이루어지고, 레이저는 정상 작동으로 되돌아간다. 링크가 아직 오프되어있으며, 재접속 핸드세이크는 실패하고, 레이저는 점검이 반복되기전 T초 동안 다시 턴 오프된다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 타이머가 종료되거나 다른 카드로부터 광학 신호를 수신하면 재접속을 시도한다. 따라서, 두 레이저의 턴온 및 턴 오프는 자동적으로 동기화된다.
데이터 링크(103) 및 (104) 모두가 동시에 단선되면, 두 카드는 각각의 수신시에서 광 손실 신호가 발생되기 때문에 독립적으로 그들의 레이저를 턴 오프시킨다. 두 데이터 링크가 재접속되고 두 카드 사이에 적절한 재접속 핸드세이크가 이루어질 때까지 정상 작동으로 되돌아 올수 없다.
타이머를 사용하여 예정된 시간후에 레이저를 다시 턴 온시킴으로써 하나 이상의 커넥터를 사고로 또는 고의로 단선/재접속시킨 후 전체 시스템이 정상 모드의 기능으로 되돌아 오게한다. 이러한 타이밍 재시도 메카니즘이 실시되지 않는다면,전체 외부 시스템은 정지되고, 링크를 다시 작동시키기 위해 재시동되어야 한다.
제 1 도에 도시된 전체 시스템에 대한 시스템 가동을 실행하거나 링크 재접속을 실행할 때, 본 발명의 카드(101) 및 (102) 사이에서 핸드세이크 작동을 일으킨다. 이로써 광 파이버 링크의 다른 단부에서의 유닛은 링크 파손사고의 경우 정지 할수 있는 다른 카드가 될 수 있다. 링크의 다른 단부가 핸드세이크에 응답하지 않으며, 본 발명에 따라, 레이저는 불활성으로 머물며(즉, 방사가 없거나 매 T초마다 짧은 펄스를 방사한다), 안전한 링크를 유지한다. 그러므로, 이러한 전자식 안전 모튤은 파괴되지 않도록 구성된 안전 연동 시스템으로서 기능한다.
본 발명은, 가능한 최대 노출은 1급 작동에 대한 현재 세계 표준으로 결정된 레벨 이하의 값으로 감소시키기 위해, CW 작동 대신에 링크가 오픈되는 시간 동안 반복펄스 기술을 사용한다.
관련 특허출원에 기술된 카드상의 시리얼라이저 모튤(serializer module)에서 안전 회로 장치(여기서 설명되고 있는 안전 시스템이 아님)는 레이저의 구동 전류를 제어하고 여러가지 전기적 파손을 감시한다. 오픈 파이버 링크 제어(OFC)모튤(여기서 설명되고 있는 안전 시스템과 대응)은 제 1 도의 카드(101 및 102)와 같은 두개 카드 사이의 광학 링크가 파이버 링크의 파손이나 단선등의 이유로 오픈될 때 시리얼라이저 모튤 및 그 구동회로 장치를 디스에이블하는 가능을 갖고 있다.
하나의 판손이 존재할지라도 안전성을 보장하기 위해서, 본 발명에서는 완전중복 안전 연동 시스템이 사용된다.
제2도는 안전 시스템의 양호한 실시예의 블럭 선도를 도시한다. 완전중복 광학 링크 안전 시스템이 도시되어 있다.
두개의 독립적인 광 수신기(201 및 202)는 검출기(210)에서 광의 존재를 판별하는데 사용된다. 제 1 도의 타이머수단(119 및 121)각각에는 제 2 도에서 두개의 타이머(220 및 221)가 포함되어 중복성(redundancy)을 제공한다. 각 수신기의 출력 및 타이머로 부터의 출력은 두개의 독립적인 상태 머신으로 공급된다. 제 2 도에서 상태 머신(203 및 204)로 도시된 이들 중복상태 머신은 카드(101 및 102)사이의 광학 링크의 접속상태를 판별한다.
덧붙여서, 시리얼라이저 모튤에서 유닛(250)으로 도시된 레이저 구동 회로를 활성화시키기 위해, 반대 극성의 두개의 분리된 제어 라인(215 및 216)이 필요하다. 제 2 도는, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면 안전 시스템을 통과하는 통로가 완전중복(fully redundant)이라는 것을 보여준다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 제 2 도의 수신기(201)는, 계류중인 특허출원에 언그한 전이 검출기와 디지탈 필터가 결합된 것을 포함한다. 제 2 도의 수신기(202)는 계류중인 특허출원에 언급된 DC검출기와 별도의 디지탈 필터가 결합된 것을 포함한다. 안전 시스템의 일부인 이들 장치의 기능 및 부품등에 대하여 제 4 도 및 5도를 참고로 상세히 설명한다.
제 2 도에 도시된 상태 머신(203 및 204)각각은, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 다음의 4가지 상태중 어느 하나의 상태에 있다. 즉, 레이저가 펄스화되는 불활성 즉 점검 모튤드의 동작에 관한 1개의 상태, 레이저가 계속적으로 온으로 되어 있는 활성 즉 정상 모드의 동작에 관한 1개의 상태, 레이저가 불활성 모드 동작에서 활성 모드의 동작으로 스위치 될수 있게 하는 동작의 접속 스퀀스에 관한 2개의 상태에 있다.
레이저가 작동하는 3가지 모드(불활성, 활성, 접속 시퀀스 모드)동안에, 본 발명의 원리에 따라, 파이버에 보내진 출력이 제 3 도에 도시되어 있다.
오픈 파이버 링크 제어 기능을 갖지 않는 다른 하드웨어 부품의 광학적 접속을 방지하기 위해 접소 시퀀스에 대해 이단(two stage)핸드세이크가 사용된다.
본 발명의 도시된 실시예에 따르면, 제 3 도에는 4개의 시간 주기가 규정되고 인용되어 있다. 즉, 광 펄스가 전송되는 동안의 2개의 3㎳윈도우, 안전 시스템을 가진 다른 카드가 링크에 부착되었는지를 안전 시스템이 판별되는 동안의 7㎳윈도우, 그 시간 경과후 불활성 레이저를 출력 온시키는 시도가 다시 이루어지는 48.8s윈도우이다.
3㎳, 7㎳, 48.8s윈도우는 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위해 선택된 것이다. 상기 특정 값들은 길이가 2㎞에 달하는 광 파이버 링크용으로 선택된 것이며, 여기서 안전 시스템은 관련 특허출원에 기술된 것과 같은 카드에 포함되어 있으며, 안전 시스템을 실현하기 위한 전자 장치들은 후술하는 부품들과 유사한 것이다.
본 기술에 숙련된 사람이면, "온(on)"펄스(본 발명의 도시된 실시예에서는 3㎳펄스)의 길이는 전체 시스템, 레이저 구동 회로 장치의 응답시간, 부합되는 레이저 안전 표준등에 의해 요구되는 광학 출력의 함수가 되는 것을 알것이다. 분류레벌(1급, 2급, 3B급, 등등), 레이저 광의 파장, 적용 가능한 타임 베이스 동안의 펄스의 수[타임 베이스는 표준 및 등급에 따른다], 1개의 펄스에 대한 접근 가능한 방출 레벨(AEL)[등급, 파장, "온"펄스시간, 안전 표준등에 따름], 레이저의 출력에 대한 죄악의 환경 및 수명효과 등의 요인들 모두는, 특정 시스템 응용에 대한 "온"펄스의 길이를 결정하는데 고려되어야 하는 것이다.
48.8초 "반복"시간 윈도우는 "온"시간과 동일한 항목에 의해 결정된다(최대 출력은 듀티 사이클 즉 "온"시간을 "반복"시간으로 나눈 값에 관련되기 때문에 상기 두 시간 사이에는 주고 받는 관계가 있다). "반복"윈도우를 결정하는 또다른 요인은 송출된 재접속 신호를 외부 시스템이 얼마나 오랫동안 기다리는 가에 있다.
7㎳윈도우는 제어 회로 응답 시간과, 가장 긴 버스를 통해 광이 링크의 다른 단부로 이동하고 되돌아오는데 걸리는 시간의 함수이다.
제 3 도의 A부분은 레이저의 불활성 모드 동안, 즉 시스템이 초기화될때 또는 레이저가 이미 출력 다운되었을때, 파이버에 보내진 출력을 도시한다. 여기서 3㎳"온"펄스는 매 48.8초 마다 한번씩 발생하는 것으로 도시되었다. 제 3 도 A,B,C부분 각각에서 "SP"는 파이버에 보내진 출력에 대한 세트 포인트(set point)로서 규정된다.
제 3 도의 B부분은, 말하자면, 레이저에 의해 연속적인 출력이 출력되는 레이저의 활성 모드를 도시한다.
제 3 도의 C부분은 레이저의 접속 시퀀스 모드를 도시한 것으로, 여기서는 적절한 안전 시스템을 가진 다른 카드가 광 파이버 링크의 먼단부에 접속되는 것을 보장하도록 설계되어 있다. 상기 시퀀는 안전 연동 시스템이 변조 광원(modulated light source)에 의해 파괴되는 것을 방지한다.
제 3 도의 C부분은(제 3 도 A부분에 도시된 48.8초 원도우중 하나의 끝부분에서)파이버가 접속된 얼마후, 3㎳ "온"펄스가 한카드의 안전 시스템에 의해 보내지게 되는 것을 도시한다. 이하 설명되는 바와 같이 상기 카드상의 안전 시스템은 3㎳ 윈도우 동안에 반송 광(return light)을 점검하도록 설계되었다.
제 3 도는 C부분에 도시된 첫번째 3㎳ 윈도우의 끝에서 레이저는 턴 오프된다. 첫번째 3㎳ 윈도우 동안에 반송 광이 검출되면, 7㎳ 윈도우가 시작되고 그 동안에 안전 시스템은 반송 광의 손실을 점검한다. 광 손실의 발생은 적절한 안전 시스템을 가진 카드가 링크의 다른 단부에 실제로 결합되어 있는지를 보여준다.
7㎳ 윈도우 동안 이 동작이 발생한다면, 레이저는 7㎳ 윈도우의 끝에서 3㎳동안 다시 턴온된다. 제 3 도에 C부분에 도시된 두번째 3㎳ 윈도우의 끝에서 반송광이 검출된다면, 레이저는 카드상의 안전 시스템의 제어하에 다시 연속적 출력에 복귀한다.
안전 시스템을 포함하지 않은 디바이스가 링크의 다른 단부에 부착되어 있으며, 7㎳ 윈도우 동안 반송광의 오프를 점검할 수 없고, 레이저는 불활성 모드(제 3 도의 A부분)로 복귀하든가, 무한히 오프상태로 남는다.
제 4 도는 오픈 파이버 링크 제어기(425)로서 도시된 신규한 안전 시스템이 상기 특허출원에 기술된 레이저 제어전자 장치들과 어떻게 통합되는지를 도식적으로 도시한다.
제어기(425)는 포토다이오드(480)와 증폭기(499)의 조합(예를들면, 제 1 도의 유닛(106)에 대응)과, 상기 특허출원에 따르면 레어저 구동 회로 장치를 포함하는 시리얼라이저(451)와 레이저(450)와 조합(예를들면, 제 1 도의 유닛(105)에 대응)사이의 버스에 삽입되어 있다.
중복 레이저 오프 스위치인 트랜지스터(401)는 부수적인 pnp 트랜지스터(402)에 의해 게이트된다. 트랜지스터(402)의 입력에서의 로우 레벨(-오프 제어 링크(490)를 거쳐 반송됨)은 레이저(450)를 오프시킨다. 시리얼라이저(451)의 통상적인 "레이저 온"라인은 +오프 제어 링크(491)에 의해 제어된다. 상기 출원에 기술된 시리얼라이저는 본 발명과 연관하여 사용하기에 적합한다.
링크(491)가 하이일때, 레이저(450)는 강제로 오프된다. 레이저(450)를 활성화시키기 위해서는 논리 라인들의 동시적인 하이 레벨 및 로우 레벨 쌍이 필요하므로, 전원 전압 문제가 우발적인 레이저 온 지령을 주는 일은 없다.
제 4 도는 또한 전술한 수신기 중복성을 제공하기 위해 사용되는 두개의 광 센서를 도시하고 있다. 링크(498)를 거쳐 제어기(425)에 접속된 다시리얼라이저(452)는 상기 센서들중 하나를 포함하는 데, 본 발명의 도시된 실시예에 따르면, 이 센서는 활성화되는 1MHz 이상의 최소 피크 대 피크 AC 전압 주파수를 필요로 하는 포락선 검출기이다. 포토다이오드(480)는 AC 수신기와 AC 결합되기 때문에, DC 누설은 상기 AC 수신기를 활성화시킬 수 없다.
상기 포토다이오드 회로에 저항(437,468,469), 커패시터(438), 및 트랜지스터(403)를 추가하여 제 2 검출기가 구성되어, 평균 DC 전류를 감지한다. 본 발명의 도시된 실시예에 따르면, 트랜지스터(403)를 활성화 시키는데 적어도 10㎂의 포토다이오드 전류가 필요하다.
광이 존재하지 않을 때, 포토다이오드(480)는 1㎂ 이하의 전류를 도통하고, 따라서, 트랜지스터(403)를 오프시키고, +광손실 DC 라인(475)은 하이로 된다.
포토다이오드(480)는 두 센서에 공통이다. 그런데, 산업계에 보고된 유일한 파손 모드인 암전류(dark current)의 증가로 인한 포토다이오드의 파손은 AC 센서가 아니라 DC 센서만을 활성화시킨다.
본 발명에 따르면, 두 센서는 레이저(450)가 활성화되기 이전에, 광의 손실이 뒤따르는 포토다이오드(480)로부터의 광을 감지해야 한다. 여기서 광의 손실은 파이버 링크의 다른 단부에서 작동하는 안전 장치의 존재를 나타낸다.
상기 특허출원에 기술된 광학 링크 카드에 설치된 외부(사용자)시스템은 5.0볼트 ±20%전압 범위내로 전력 공급율을, 유지하는데 필요하다. 상기 범위내에서, 본 안전 시스템은 작동가능하며 링크 상태에 관한 적절한 판정을 할 수 있다.
제 4 도에는 POR(power on reset) 링크(487)도 도시되었다. 상기 링크상의 신호는 안전 시스템에 의해 이용될 수 있지만 안전 상태는 이 신호의 존재에 의존하는 것은 아니다. POR의 손실은 턴온 시도를 막거나, 두개의 중복 회로를 동기시키지 않는 것에 관련된다. 두개의 중복 회로가 동기화 되지 않으면, 두개의 중복 "레이저 온" 신호는 상이한 시간에 있게 되어 레이저는 결코 활성화되지 못한다.
제 4 도에 도시된 안전 시스템에는, (1)적절한 때 제어기(425)로부터 링크 불활성 상태 신호가 출력되는 링크(471),(2)레이저 파손 신호가 출력되는 링크(409),(3)랩 인에비블(wrap enable)신호, 전송 클럭 신호, 사용자로부터의 강제 레이저 오프 신호 각각이 입력되는 링크(472 내지 474)를 포함하는 것으로 도시되었다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 제어기(425)는 28핀 플라스틱 리드리스 칩 캐리어(PLCC : plastic leadless chip carrier)모튤내에 패킹된 CMOS 게이트 어레이로 구성할 수 있다. 상기 모튤은 상기 출원에 기술된 광학 링크 카드상에 포함될 수 있으며, 카드나 부착된 광학 데이터 링크의 상태를 연속적으로 감시한다.
제 5 도는 본 발명을 설명하는데 필수적인 기능적 입력 및 출력만을 가진 제어기 (425)의 블럭 선도를 도시한다. 테스트용의 다른 입력 및 출력은 도시되지 않았지만, 당업자라면 그러한 입력 및 출력등도 필요하다는 것을 쉽게 알수 있을 것이다.
제 5 도에 도시된 기능적 입력 및 출력들을 제 4 도에 도시된 개략도와 일치시키기 위해, 제 4 도의 입력 및 출력링크의 참조 번호들을 제 5 도에 사용하였다.
제 5 도에 도시된 제어기(425)의 블럭 선도는, 제어기가 레이저의 활성화 이전에 만족되어야 할 두개의 제어 경로를 제공하는 것을 도시한다. 이들 경로는 광 안전성에 필요한 중복성을 제공한다.
각각의 경로는 디지탈 필터, 상태 머신, 카운터를 포함한다. 특히, 입력 링크(498)와 -레이저 오프 링크(490)사이의 제 1 경로는 디지탈 필터(501), 상태 머신(502), 카운터(503)를 포함한다. 입력 링크(475)와 출력 +레이저 오프 링크(491)사이의 제 2경로는 디지탈 필터(504), 상태 머신(505), 카운터(506)를 포함한다.
카운터(503)는 링크(576 및 577)를 거쳐 상태 머신(502)에 결합되는 반면, 카운터(506)는 링크(578 및 579)를 거쳐 상태머신(505)에 결합되고, 또 링크(597)를 거쳐 후술하는 클럭 검출기(541)에 결합된다.
제어기(425)내의 내부 중복성은 전술한 두개의 광 검출기와, 제 4 도의 링크(490 및 491)를 거쳐 제어되는 두개의 "레이저 오프"회로에 의해 외부적으로 주어진다.
두개의 검출기로부터의 광 손실 신호는 각각 디지탈 필터에 공급된다. 제 5 도에서 각 필터의 출력과, 각 상태 머신으로부터 링크(520 및 521)를 거쳐 피드백된 활성상태 신호 출력은 "OR/EQL"기능 블럭(507 및 508)에 의해 사용되어 링크(511 및 512)상에 제어기(425)내부의 독립적인 광 손실(LOL)신호를 형성한다.
"OR/EQL"기능 블럭은 활성상태 라인이 로우일 때(즉, 상태 머신이 점검, 정지, 또는 접속상태에 있을 때), 두 다지탈 필터 신호가 서로 일치되어 LOL 출력 신호가 논리 레벨을 변화시키도록 설계된다. 그러므로, 점검 또는 접속상태에서, LOL라인은 먼저 하이로 되고(LOL=1), LOL이 로우로 전환하기(LOL=0)위해서는 두 디지탈 필터 신호가 광의 존재(논리 0)를 동시에 표시하여야 한다. 유사하게, 정지 상태에서는 LOL라인은 먼저 로우로 되며(LOL=0), LOL이 하이로 전환하기(LOL=1)위해서는 두 필터 신호가 광의 손실(논리 1)을 동시에 표시하여야 한다. 그러나, 상태 머신이 활성 상태이며, LOL 신호를 형성하는데 디지탈 필터 출력의 단순 "OR"이 사용된다. 이로써 어느 하나의 광 검출기라도 광 손실을 검출하면 상태 머신이 활성 상태를 벗어나 레이저를 턴 오프시키게 된다.
LOL 신호는 카운터와 상태 머신을 동기화시키는데 사용된다. 상기 모신은 제어기(425)에서 실행되는 접속 시퀸스를 제어한다. 상기 상태 머신에 대한 상태 다이어그램은 제 6 도에 도시되었으며 다음에 상세히 설명되었다.
각 상태 머신(502 및 505)은 별개의 "레이저 오프"회로에 접속된 "레이저 오프"출력 라인(490 및 491)을 각각 제어한다. 카운터(503 및 506)는 제어기(425)가 오픈 링크를 감지할 때 레이저 펄스의 듀티 사이클을 제어한다. 카운터는 또한 저 주파수 샘플링 클럭을 링크(590 및 591)를 거쳐 디지탈 필터에 제공한다.
디지탈 필터(501 및 504)는 들어오는 신호를 결합하여 그 신뢰도를 향상시킨다. 필터는 매 93㎲ec 마다 22MHz 시스템 클럭으로 샘플링한다. 본 발명의 도시된 실시예에서 사용되는 필터는 그 출력을 스위치하기 위해 총 8번 돌아가야 한다. 그러므로, 상기 필터에 대한 최소 획득 시간은 8×93㎲es, 즉 744㎲es이다.
제어기(425)는 또한 클럭 검출기(541)를 구동시키는 링 발진기(540)를 포함하며, 이 클럭 검출기(541)는 링크(473)를 거쳐 "전송 클럭"신호를 감시한다. 이 "전송 클럭"신호가 하이 또는 로우로 되면, 클럭 검출기(541)는 레이저를 턴 오프시킨다. 이러한 회로배치는 칩으로 들어가는 단일 클럭에 백업 안전 특성(a back up satety feature)을 제공한다. 클럭 주파수가 변동하면, 펄스 지속시간 및 펄스 반복시간이 비례적으로 크기가 조절되므로 레이저 펄스의 듀티 사이클이 클럭 주파수 변동에 영향을 받지않게 된다. 본 발명의 실시예는 입력 클럭의 속도가 3배 이상 빨라지면 펄스는 너무 짧아 레이저를 온으로 할수 없고 클럭이 3MHz이하로 느려지면 클럭 검출기는 레이저를 턴 오프시키도록 설계되어 있다.
제 5 도의 클럭 발생기(596)는 "전송 클럭"링크(473)로 부터 두개의 비중첩(nonoverlapping)신호를 발생시킨다. 상기 두 신호는 제어기(425)내의 모든 메모리 소자를 클럭시키는데 사용된다.
입력 링크(474) 및 (472)를 통해 레이저 오프 및 전자 랩 인에이블 입력이 제공되며, 이는 사용자에 의해 외부적으로 제어될 수 있다. 사용자는 명령에 의해 레이저를 바로 턴 오프시킬 수 있지만, 레이저를 턴 온시키지는 못한다. 제어기(425)만이 레이저를 활성화시킬 수 있다. 레이저 오프 또는 랩(laser off wrap)을 실행하기 이전에 링크가 활성화 되어, 레이저 오프 또는 랩이 원래의 상태로 복귀하면, 본 발명의 도시된 실시예에서는 즉시 3㎳ 레이저 펄스를 보내어 현재 링크 상태를 점검한다. 레이저 오프 또는 랩을 실행하기 이전에 링크가 불활성이면 3㎳ 레이저 필서가 보내지기 이전에 48.8초 대기 기간이 경과되어야 한다.
출력-온-리세트(POR)동안에, 제어기(425)는 레이저 방사의 불안전 레벨로의 노출을 방지한다. 레이저를 출력 온시키는 시도는 유효 POR이 수신된후 48.8초 경과시까지 이루어지지 않는다. 그러므로 초기 출력 업 기간중이라도 안전제어 회로는 작동하고 있다.
마지막으로, 제 5 도는 -POR, -랩 인에이블, +레이저 오프 입력의 안전성을 보장하는 디-글리치 회로(de-glitch circuits)(515 및 516)과, 제어기(425)의 여러가지 입력 및 출력을 게이트하기 위한 다른 표준 논리 회로들을 도시하고 있다.
제 6 도는 각 상태 머신의 모든 상태 및 전이를 나타내는 블록선도이다. 본 발명의 양호한 실시예에 따르면 상태 머신은 제 4 도 및 5 도에 도시된 오픈 파이버 링크 제어기(425)에 내장되어 있다. 각각의 상태 머신은 파이버의 다른 단부상의 카드도 오픈 파이버 감지 회로를 갖고 있는 지를 확인한다. 이하, 모든 상태 및 전이에 대해 설명한다.
각 상태 머신은 상태간의 전이를 제어하는 4가지 변수를 가진다. 광 손실(LOL)신호는 전술한 "OR/EQL"함수에 의해 두 센서가 점검, 정지, 접속상태를 통과하여 링크를 활성화하는데 동의해야 하고, 일단 활성화되면, 광을 검출하지 않은 광 센서는 링크를 정지시키도록 형성된다.
제 6 도에 D1,D2,D3로 도시한 세가지 디코드는 제어기(425)내의 각 카운터에 의해 발생된다. 이들 디코드는 커넥터로의 파이버의 물리적 삽입에 의해 발생되는 어떠한 온-오프-온 시퀀스도 우발적으로 안전 링크를 지시하지 않도록 하는데 이용된다. 각 디코드의 타이밍은 도시된 실시예의 22MHz클럭 입력을 기초로 하고 있다. 클럭 주파수가 변동되면 모든 타이밍도 비례해서 변동된다.
다음에, 제어기(425)의 4가지 동작 상태 각각에 대한 기능적 설명을 한다. 당업자라면 일단 각 상태 머신의 원하는 기능을 이해하면 통상적인 전자 부품을 이용하여 제어기(425)상의 원하는 상태 머신을 손쉽게 제작할 수 있다.
상태 머신은 제 6 도에서 블럭(601)으로 표시된 "점검"상태에서 시작하는 것으로 한다. 점검 상태일 때, 제어기(425)는 매 48.8초마다 3㎳광 펄스를 전송하여 폐쇄 광학 링크를 점검한다. LOL이 하이로 있는 한, 제어기(425)는 링크(650)로 도시한 대로 이 점검상태를 유지한다. 점검 상태에서 벗어나기 위해서는, 광이 송출되어 광학 링크 카드에 의해 수신되어야 한다. 이러한 일은 제어기(425)가 안으로 들어오는 펄스에 응답하든지 또는 외부로 나가는 펄스에 대한 응답을 수신할 때 일어난다.
3㎳ D1 광 펄스 전송중에(즉, D1=1), LOL이 로우로 되면(즉, 응답이 수신되면)제어기(425)는 링크(651)로 도시된 것처럼 제 6 도의 블럭(602)으로 도시된 정지 상태로 이동한다.
점검 상태에서 벗어나는 두번째 방법은 48.8초 대기 시간 동안에 LOL이 잠깐 로우로 되는 것이다(LOL=0). 타이밍을 제어하는 카운터는 리세트되고, D1은 하이로 세트되면(D1=1), 3㎳ 광 펄스는 수신된 광 펄스에 응답하여 송출된다. 이렇게 되면 제어기(425)는 링크(651)를 거쳐 정지 상태로 나간다.
정지 상태에 있는 동안, 7㎳ D2 타이머 주기(D2=1)가 시작되고, 제어기(425)는 레이저를 턴 오프시켜서 파이버 링크의 반대편 끝에 있는 카드가 따라서 응답하는지를 본다. 이로써 다른 카드가 적절한 오픈 파이버 안전 회로를 갖고 있는지를 확인한다. 3㎳ D1 펄스가 연결될 때까지 레이저는 턴 오프되지 않는다(즉, D2=1 주기가 시작되지 않는다). 이렇게 하여 펄스는 다른 카드가 D1 펄스를 수신하고 그에 대한 응답을 보낼 수 있을 정도로 충분히 길게된다. 제어기(425)는 LOL이 로우(즉, 광이 수신됨)인 한은 링크(625)로 도시된 대로 정지상태에 머문다. 이 상태는 무한 시간 계속될 수도 있다.
LOL=1 D2=1 일 때에도 링크(653)를 경유하여 정지 상태에서 벗어날 수 있다. 상기 동작은 레이저를 턴 오프시키는 제어기(425)의 7㎳ 내에서 광이 수신되지 않을 때(LOL=1)발생한다. 파이버의 다른 단부쪽의 카드로부터 적절한 응답이 있은 다음 제어기(425)는 제 6 도에서 블럭(603)으로 도시된 접속 상태로 진행한다.
LOL=1, D1=0, D2=0 일 때에도, 링크(654)를 거쳐 정지상태로부터 벗어날 수 있다. 이러한 동작은 제어기(425)의 7㎳ D2 주기가 경과된후(D2=0)광이 수신되지 않을 때 일어난다. 이때 제어기(425)는 다시 점검 상태로 가서, 다른 3㎳ D1광 펄스를 송출하기 전에 48.8초 타이밍 주기 경과를 기다린다.
접속 상태에 있는 동안, 제어기(425)는 두번째 3㎳ 광펄스(D3)를 보내어 파이버 링크의 반대쪽 단부에 있는 카드로 확인된 안전 링크를 형성시킨다. 펄스는 7㎳ D2주지가 끝날 때까지 송출되지 않는다.
D3 펄스에 대한 응답을 기다리는 3㎳ 펄스 주기 동안에(D3=1, LOL=1), 제어기(425)는 링크(655)로 표시된 것 처럼 접속상태로 머문다.
D3=1, LOL=0 일때 링크(656)를 경유하여 접속 상태로부터 벗어날 수 있다. 이는 다른 카드가 D3 펄스에 응답했다는 것을 의미한다. 제어기(425)는 이제 제 6 도의 블럭(604)으로 도시된 활성 상태로 진행한다. 이것이 "적절한"응답이다.
링크(657)를 경유하여 접속 상태에서 벗어나는 다른 경우는 D2=0, D3=0일 때이다. 이는 파이버 링크의 반대쪽 단부에 있는 카드가 요청된 3㎳ 주기내에 응답을 하지 못했다는 것을 의미한다. 제어기(425)는 레이저를 턴 오프시키고, 점검상태로 가서, 또다른 링크 시도로 D1 펄스를 보내기 이전에 48.8초 기다린다.
마지막으로, 제 6 도는 활성상태[블럭(604)]를 도시한다. 활성 상태 동안에 제어기(425)는 레이저를 온으로 래치시킨다. 제어기(425)는 광이 수신되는 한, 즉, 링크(659)에 이해 LOL=0으로 표시되는 한, 활성상태에 머문다.
링크(658)를 경유하여 활성 상태에서 벗어나는 경우는 LOL=1(즉, 광이 수신되지 않음)일 때 뿐이다. 이것은 오픈 파이버에 의하든지 또는 어떤 이유에서 레이저를 오프시키는 다른 카드에 의한다. 제어기(425)는 이제 점검 상태로 진행한다.
제어기(425)는 그 자신과 다른 광학 링크 카드 사이의 링크 어느곳에서든 파손이 발생하는 경우 레이저의 작동을 완벽히 제어하도록 되어 있다. 제어기(425)는 링크가 오픈된 시간동안 펄스 발생을 이용하여 레이저 방사 노출이 1급 한계치를 초과하지 않도록 하고, 접속이 다시 이루어지면 링크가 정상 작동을 다시 할 수 있게 한다. 덧붙여, 제어기(425)는 전술한 재접속 핸드 세이크를 이용하여 링크의 다른쪽 단부에 있는 카드가 적절히 기능을 하는 안전 시스템을 포함할 수 있게 한다. 그러므로, 제어기(425)는 광학 링크 카드에 대한 전자식 안전 연동 시스템을 제공한다.
앞서 제시한 모든 목적을 만족시키는 안전 시스템이 설명되었다. 본 기술분야에 숙련된 사람이면 전술한 설명은 단지 설명을 위해 제공된 것임을 알것이다. 본 발명을 설명된 특정형태로 제한하려는 것이 아니며, 상술한 원리에 따라 여러가지 변경 및 수정이 가능할 것이다.
여기에 제시된 실시예는 본 발명의 원리를 잘 설명하기 위해 제공된 것이며, 그 실제적 응용에 의해 본 기술분야에 숙련된 다른 사람들이 본 발명을 여러 실시예에서 잘 이용할 수 있고 특정 사용목적에 적합한 여러가지 변형이 고찰될 수 있게 하려는 것이다.

Claims (33)

  1. (a) 적어도 두개의 독립적인 광 손실 신호들(at least two independent Loss of light signals)을 별개로(separately) 출력하는 수단을 포함하는, 링크상의 광 손실(loss of light on said link)을 검출하는 검출 수단과,(b) 상기 수단에 결합되며, 검출수단에 의해 별개로 출력된 상기 독립적인 광 손실 신호의 값들중 적어도 일부에 근거하여 광학 송신기에 의해 출력되는 방사 에너지(the radiant energy output by an optical transmitter)를 제어하는 제어기 수단을 구비하는 광 파이버 링크용의 중복 안전 연동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 송신기가 방사 에너지를 연속적으로 출력하고 상기 광 손실 신호중 적어도 하나가 링크상에 광의 손실을 가리키고 있을 때(whenever said trasmitter is continuously outputting radiant energy and any of said Loss of Light signals indicate loss of light on the link), 상기 제어기 수단은 상기 송신기에 의해 출력되는 방사 에너지를 제한하거나 차단시키도록 작동하는 중복 안전 연동 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기 수단은, (a) 링크가 닫혀있고 링크의 다른쪽 단부에 작동하는 안전장치가 있는지 여부에 따라 상기 링크의 안전상태를 판별하는 수단(means for determining the safety condition of said link, in terms of whether or not the link is closed and contains functioning safety apparatus at the opposite end of the link)으로서, 상기 안전 상태를 나타내는 적어도 두개의 별개의 신호를 출력하는 수단을 포함하는 안전 상태 판별 수단과, (b) 상기 안전상태 판별 수단에 결합되며, 상기 별개의 신호에 응답하여 중복 신호를 출력시키는 출력 수단(output meansm, coupled to said means for determining, for outputting redundant signals in response to said separate signals)을 구비하며, 상기 중복 신호는 상기 송신기에 의해 출력되는 방사 에너지를 제어하는데 사용되는 중복 안전 연동 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 안정상태 판별 수단은 다수의 상태 머신(a plurality of state machines)을 더 구비하며, 상기 독립적인 광 손실 신호와 함께 이 상태 머신의 상태를 이용하여 상기 링크의 안전 상태를 판별하는 중복 안전 연동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 안정상태 판별 수단은 상기 다수의 상태 머신중 하나와 각각 관련되는 다수의 타이머를 더 구비하는 중복 안전 연동 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 중복 신호 출력 수단에 결합되어 상기 중복 신호를 송신기 구동 회로에 상호 접속시키기 위한 상호 접속 수단을 더 구비하는 중복 안전 연동 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 상호 접속 수단은 상기 송신기를 연속적으로 활성화시키기 위해 반대 극성의 중복 신호 입력들을 필요로 하는 중복 레이저 스위치(a redundant laser switch that requires redundant signal inputs of opposite to continuosly activate said transmitter)를 구비하는 중복 안전 연동 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 검출 수단은 적어도 두개의 독립적인 광 센서를 구비하는 중복 안전 연동 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 광 센서중 적어도 하나는 활성화 되기 위하여 AC 전압 주파수의 임계값 피크를 필요로 하는 포락선 검출기인 중복 안전 연동 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기 수단은 사용자 입력 제어 신호에 응답하여 상기 송신기를 출력 다운시키기 위한 수단을 더 구비하는 중복 안전 연동 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기 수단은 불활성 링크 상태를 사용자에게 알리는 수단(means for signalling inactive link status to a user)을 더 구비한 중복 안전 연동 장치.
  12. 제 3 항에 있어서, 상기 제어기 수단은 사용자 발생 출력 온 리세트 신호(user generated power on reset signals)에 응답하며, 여기에 응답하여 송신기가 연속적으로 활성화되게 하기 이전에 먼저 상기 링크의 안전 상태를 판별하는 중복 안전 연동 장치.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 상태 머신 각각은 상기 송신기의 불활성 모드에 대응하는 점검 상태(a check state)와, 상기 송신기의 활성 모드에 대응하는 활성 상태(an active state)와, 상기 송신기가 접속 모드일 때 존재하는 정지상태 및 접속상태(a stop state and a connect state)를 포함하는 중복 안전 연동 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어기 수단에 의해 출력되는 중복 신호(the redundant signals output by said controller means)가 적용하여, 상기 불활성 모드 동안 상기 송신기를 소정의 주파수로 펄스 작동시키는 중복 안전 연동 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어기 수단에 의해 출력되는 중복 신호가 작용하여, 상기 접속모드 동안에 상기 송신기에 의해 재접속 핸드세이크 신호(reconnection handshake signals)를 출력시키고, 상기 제어기 수단을 인에이블하여 상기 링크가 닫혀있고 링크의 반대쪽 단부에 작동하는 안전 장치가 존재하는지를 판별하게 하는 중복 안전 연동 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어기 수단에 의해 출력되는 중복 신호가 작용하여, 상기 제어기 수단이 상기 접속 모드 동안에 상기 링크가 닫혀있고 링크의 반대쪽 단부에 작동하는 안전 장치가 존재한다고 판별하지 않으면 상기 송신기로 연속적인 출력을 제공하는 것을 금지하는 중복 안전 연동 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제어기 수단에 의해 출력되는 중복 신호가 작용하여, 상기 활성 모드 동안 상기 송신기에 연속적인 출력을 제공하는 중복 안전 연동 장치.
  18. (a) 링크상의 광의 존재 유무(the presence of absence of light)를 각각 가리키는 적어도 두개의 독립적인 신호들의 함수로서 파이버 단선(a fiber disconnect)을 검출하는 수단과, (b) 상기 검출수단의 출력에 결합되며, 파이버 단선이 검출되면 광학 송신기에 의해 출력되는 방사 에너지를 제한하거나 차단하도록 동작하는 제어기 수단을 구비하되, 상기 신호들 각각은 다른 검출 기준을 이용하여 발생되며 상기 검출 수단으로부터 각각 분리되어 출력되는 것을 특징으로 하는 광 파이버 링크용의 중복 안전 연동 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어기 수단은, 상기 파이버가 재접속되었는지 판별하는데 사용되는 펄스를 상기 송신기로 하여금 주기적으로 송출시키는 수단을 더 구비하는 중복 안전 연동 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어기 수단은, 재접속 핸드세이크 신호가 상기 송신기에 의해 출력되게 하고, 상기 제어기 수단으로 하여금 상기 링크가 닫혀있고 링크의 반대편 단부에 작동하는 안전 장치가 존재하는지 검출할 수 있게 하는 수단을 더 구비하는 중복 안전 연동 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어기 수단은, 상기 재접속 핸드 세이크 신호가 링크의 다른쪽 단부에 작동하는 안전 장치가 존재한다는 것을 가리키는 한 상기 파이버가 재접속되었을 때 상기 송신기에 의해 출력되는 연속적인 방사 에너지로 복귀시키는 수단을 더 구비하는 중복 안전 연동 장치.
  22. 광 파이버 링크용의 중복 안전 연동 장치를 제공하기 위한 오픈 파이버 링크 안전 장치로서, 상기 링크는 제 1 및 제 2 광학 링크 카드를 포함하고, 상기 카드 각각은 상기 링크상으로 데이터를 송신 및 수신할 수 있으며, 상기 제 1 카드는 제 1 광학 송신기와, 상기 제 1 송신기용 구동기 수단과, 제1수신기/증폭기 수단을 포함하고, 상기 제 2 카드는 제 2 광학 송신기와, 상기 제 2 송신기용 구동기 수단과, 제 2 수신기/증폭기 수단을 포함하는, 오픈 파이버 링크 안전 장치에 있어서, (a) 상기 제 1 광학 송신기용 상기 구동기 수단과 상기 제 1 수신기/증폭기 수단 사이에 결합된 제 1 안전 수단과 ; (b) 상기 제 2 광학 송신기용 상기 구동기 수단과 상기 제 2 수신기/증폭기 수단 사이에 결합된 제 2 안전 수단을 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 안전수단 각각은 상기 링크상의 광손실을 검출하기 위한 수단 및 적어도 2개의 독립직인 광 손실 신호를 각각 출력하기 위한 수단을 포함하고, 상기 광 손실 신호 각각은 광 손실을 검출하는데 있어서 다른 기준을 이용하여 발생되며, 상기 제1 및 제2 안전 수단이 작동하여 상기 링크의 파손을 검출함에 따라 결합되어 있는 각각의 송신기를 출력다운시키는 오픈 파이버 링크 안전 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 안전 수단 각각은 상기 검출 수단에 결합되며, 상기 독립적인 광 손실 신호의 값들중 적어도 일부에 근거하여 광학 송신기에 의해 출력되는 방사 에너지를 제어하기 위한 제어기 수단을 더 구비하는 오픈 파이버 링크 안전 장치.
  24. 제23항에 있어서, 링크가 초기화 되거나 재접속될 때 각 안전 수단이 링크의 일부로서 다른 안전 수단의 존재를 확인할 수 있는 경우에만, 상기 각 안전 수단이 작동하여 상기 제1 및 제2광학 송신기에 의해 방사 에너지를 출력시키는 오픈 파이버 링크 안전 장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제어기 수단 각각은 (a) 링크가 닫혀있고, 링크의 다른쪽 단부에 작동하는 안전 장치가 있는지 여부에 따라 상기 링크의 안전 상태를 판별하기 위한 수단으로서, 상기 안전 상태를 나타내는 적어도 두개의 별개의 신호를 출력시키는 수단을 포함하고 있는 안전 상태판별 수단과, (b) 상기 안정상태 판별 수단에 결합되며, 상기 별개의 신호에 응답하여 중복 신호를 출력시키는 출력 수단을 더 구비하여, 상기 중복 신호는 상기 송신기에 의해 출력되는 방사 에너지를 제어하는데 사용되는 오픈 파이버 링크 안전 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 안전상태 판별 수단은 다수의 상태 머신을 더 구비하며, 상태 머신의 상태는 상기 독립적인 광 손실 신호와 함께 상기 링크의 안전 상태를 판별하는데 이용되는 오픈 파이버 링크 안전 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 안전방태 판별 수단은 상기 다수의 상태 머신중 하나와 각각 관련되는 다수의 타이머를 더 구비하는 오픈 파이버 링크 안전 장치.
  28. 제 1 광 파이버, 제 2 광 파이버, 제 1 및 제 2 광학 링크 카드를 포함하는 광 파이버 링크로서, 상기 카드 각각은 상기 링크상으로 데이터를 송신 및 수신할 수 있으며, 상기 제 1 카드는 상기 제 1 카드와 상기 제 2 카드 사이에서 상기 제 1 파이버를 거쳐서 광학 신호를 송신하는 제 1 광학 송신기와 제 1 수신기/증폭기 수단과, 제 1 안전 제어 수단과, 제 1 타이머 수단을 포함하며, 상기 제 2 카드는 상기 제 2 카드와 상기 제 1 카드 사이에서 상기 제 2 파이버를 거쳐서 광학 신호를 송신하는 제 2 광학 송신기와, 제 2 수신기/증폭기 수단과,제 2 안전 제어 수단과, 제 2 타이머 수단을 포함하는 광 파이버 링크에 중복 안전 연동 동작을 제공하는 방법에 있어서, (a) 상기 제 1 광 파이버가 단선되었을 때에, 상기 제 1 및 제 2 광학 송신기를 이하의 부단계들(substps)에 따라서 디스에이블하는 단계, (a1) 상기 제 1 파이버가 링크로부터 단선되었을 때, 상기 제 2 안전 제어 수단에 의해 사용되는 제 1 광 손실 신호를 상기 제 2 수신기/증폭기 수단을 거쳐 발생하는 단계, (a2) 상기 제 1 광 손실 신호에 응답하여, 상기 제 2 안전 제어 수단을 거쳐 상기 제 2 광학 송신기를 출력 다운시키는 단계, (a3) 상기 제 2 광학 송신기가 출력 다운된 결과로, 상기 제 1 수신기/증폭기 수단을 거쳐 제 2 광 손실 신호를 발생하는 단계, 및 (a4) 상기 제 2 광 손실 신호에 응답하며, 상기 제 1 안전 제어수단을 거쳐, 상기 제 1 광학 송신기를 출력 다운시켜서, 상기 제 1 광 파이버의 단선에 의해 생긴 오픈 링크에 대해 안전 상태를 생성하는 단계, (b) 상기 제 2 광학 송신기가 단계(a2)에 따라 출력다운될 때, 상기 제 2 타이머 수단에 의해 지원되는 타이머를 가동시키는 단계, (c) 상기 제 1 광학 송신기가 단계(a4)에 따라 출력 다운될 때, 상기 제 1 타이머 수단에 의해 지원되는 타이머를 가동시키는 단계, 그리고, (d) 링크 상태를 점검하기 위해, 시간 주기 T 이후에 T 보다 더 짧은 시간 주기 t동안, 동기화된 방식으로 상기 제 1 및 제 2 광학 송신기 각각을 출력 업시키는 단계를 포함하는 광 파이버 링크용 중복 안전 연동 동작의 제공방법.
  29. 제28항에 있어서, 접속된 링크 상태를 확인하고 링크의 양 단부에 작동하는 안전 장치가 존재함을 확인하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 안전 제어 수단을 거쳐, 재접속 핸드세이크 신호(reconnect handshake signals)를 발생시키는 단계를 더 구비하는 광 파이버 링크용 중복 안전 연동 동작의 제공방법.
  30. 제29항에 있어서, 접속된 링크의 상태와 링크의 양 단부에 작동하는 안전 장치의 존재가 상기 핸드세이크 신호에 의해 확인되면, 연속적인 방사 에너지가 상기 제 1 및 제 2 광학 송신기 모두에 의해 출력되게 하는 단계를 더 구비하는 광 파이버 링크용 중복안전 연동 동작의 제공 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 핸드세이크 신호가 접속된 링크 상태 및 링크의 양단부에 작동하는 안전 장치의 존재를 확인하지 못하는 경우, 상기 제 1 및 제 2 광학 송신기를 시간 주기 T동안 출력 다운시키고, 단계(d)를 반복하는 단계를 더 구비하는 파이버 광학 링크용 중복 안전 연동 동작의 제공 방법.
  32. 제 1 광 파이버, 제 2 광 파이버, 제 1 및 제 2 광학 링크 카드를 포함하는 광 파이버 링크로서, 상기 카드 각각은 상기 링크상으로 데이터를 송신 및 수신할 수 있으며, 상기 제 1 카드는 상기 제 1 카드와 상기 제 2 카드 사이에서 상기 제 1 파이버를 거쳐서 광학 신호를 송신하는 제 1 광학 송신기와, 제 1 수신기/증폭기 수단과, 제 1 안전 제어 수단과, 제 1 타이머 수단을 포함하며, 상기 제 2 카드는 상기 제 2 카드와 상기 제 1 카드 사이에서 상기 제 2 파이버를 거쳐서 광학 신호를 송신하는 제 2 광학 송신기와, 제 2 수신기/증폭기 수단과, 제 2 안전 제어 수단과, 제 2 타이머 수단을 포함하는 광 파이버 링크에 중복 안전 연동 동작을 제공하는 방법에 있어서, (a) 상기 제 2 광 파이버가 단선되었을 때에, 상기 제 1 및 제 2 광학 송신기를 이하의 부단계들(sbusteps)에 따라서 디스에이블하는 단계, (a1) 상기 제 2 파이버가 링크로부터 단선되었을 때 상기 제 1 안전 제어 수단에 의해 사용되는제 1 광 손실 신호를 상기 제 1 수신기/증폭기 수단을 거쳐 발생시키는 단계, (a2) 상기 제 1 광 손실 신호에 응답하여, 상기 제 1 안전 제어 수단을 거쳐 상기 제 1 광학 송신기를 출력 다운시키는 단계, (a3) 상기 제 1 광학 송신기가 출력 다운된 결과로, 상기 제 2 수신기/증폭기 수단을 거쳐 제 2 광 손실 신호를 발생시키는 단계, 및 (a4) 상기 제 2 광 손실 신호에 응답하여, 상기 제 2 안전 제어 수단을 거쳐, 상기 제 2 광학 송신기를 출력 다운시켜서, 상기 제 2 광 파이버의 단선에 의해 야기된 오픈 링크에 대해 안전 상태를 발생하는 단계, (b) 단계(a2)에 따라 상기 제 1 광학 송신기가 출력 다운될 때, 상기 제 1 타이머 수단에 의해 지원되는 타이머를 가동시키는 단계, (c) 단계(a4)에 따라 상기 제 2 광학 송신기가 출력 다운될 때, 상기 제 2 타이머 수단에 의해 지원되는 타이머를 가동시키는 단계, 그리고 (d) 링크 상태를 점검하기 위해, 시간 주기 T이후에 T보다 더 짧은 시간 주기 t동안, 동기화된 방식으로 상기 제 1 및 제 2 광학 송신기 각각을 출력 업시키는 단계를 포함하는 광 파이버 링크용 중복 안전 연동 동작의 제공 방법.
  33. 제8항에 있어서, 상기 광 센서중 적어도 하나는 검출된 광선으로부터 결과되는 평균 DC 전류를 감지하기 위하여 이용되는 중복 안전 연동 장치.
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