KR100976395B1 - 능동 전압 입력 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압 입력 시스템의 정상 작동 여부를 스스로 진단하는 능동 전압 입력 방법 및 시스템에 관한 것으로 구체적으로 전압 입력 신호에 응답하여 입력데이터를 생성하는 단계; 전압 입력 신호를 입력받아 온되는 경우에 전압 입력 신호에 대응하는 입력 전달 신호를 출력하는 제1스위치부를 오프시키고, 미리 설정되어 있는 참조 전압을 입력받아 온되는 경우에 참조 전압에 대응하는 참조 전달 전압을 출력하는 제2스위치부를 온시키는 단계; 제1스위치부가 오프되고 제2스위치부가 온된 경우 제2스위치부가 출력하는 참조 전달 전압에 응답하여 제2비교데이터가 생성되는 단계; 제1스위치부를 온시키고 제2스위치부를 오프시키는 단계; 제1스위치부가 온되고 제2스위치부가 오프된 경우 제1스위치부가 출력하는 입력 전달 신호에 응답하여 제1비교데이터가 생성되는 단계; 및 제1스위치부가 오프되고 제2스위치부가 온된 경우 제2비교데이터의 값이 미리 저장되어 있는 제1전압값과 동일하고 제1스위치부가 온되고 제2스위치부가 오프된 경우 입력데이터와 제1비교데이터가 동일하면 입력데이터 또는 제1비교데이터를 출력신호로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 방법 및 이를 구현한 시스템에 관한 것이다.
전압 입력, 능동, 진단

Description

능동 전압 입력 방법 및 시스템{A method and system for active voltage input}
본 발명은 전압 입력의 건전성을 확보하기 위해 전압 입력 시스템의 정상 작동 여부를 스스로 진단하는 능동 전압 입력 방법 및 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 외부로부터 입력 전압을 입력받는 시스템의 고장 발생 여부를 능동적으로 감시하고 고장이 발생하는 경우 정상적으로 작동하는 구성을 통해 입력 전압값을 올바르게 전달하도록 하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
산업 현장에서 공장 설비의 자동화에 필수적으로 사용되는 것이 프로그램 가능 로직 제어기(Programmable Logic Control;PLC)이다. 프로그램 가능 로직 제어기는 생산 라인의 주변 장치들을 효율적으로 제어할 수 있는 기능을 내장하여 컨베이어 벨트의 총괄 제어, 각종 근접 센서, 온도 센서, 솔레노이드 밸브 및 모터 등과 같은 외부 부하들에 접속하여 이러한 외부 부하들이 일정한 순서에 따라 동작하도록 외부 부하들을 제어한다.
또한, 프로그램 가능 로직 제어기는 상위 컴퓨터나 로봇 등과 이더넷 등을 이용해 통신을 하여 무인 공장 자동화 혹은 대단위 공장 자동화를 가능케 한다.
일반적으로 프로그램 가능 로직 제어기의 전압 입력 시스템은 외부로부터 교류 전압 입력 신호를 입력받아 이를 소정의 직류 출력신호로 변환한 후 이를 제어 대상에게 출력한다.
이러한 전압 입력 시스템의 경우 전압 입력의 건전성을 확보하고 올바른 출력신호를 제어대상에게 출력하기 위해 이중화(Redundant or Replicated) 구조가 적용될 수 있다.
이러한 이중화 구조의 한 예가 N차 이중화(N-level Redundancy) 구조이다. 이는 보통 홀수개의 입력 채널을 사용하여 입력 채널 중 하나를 선택하여 출력시키는 구조로 되어 있다.
도 2는 이 가운데서도 일반적으로 사용되는 3중 모듈 후비보호(Triple Modular Redundant;TMR) 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2에서 3개의 독립적이며 병렬식의 채널(201, 202, 203)이 외부의 전압 입력 신호를 입력받는다.
선택기(204)는 세 개의 채널의 입력 상태를 확인한다. 선택기(204)는 3개의 채널 중 2개 이상의 채널의 입력 상태가 동일하면 그 동일한 채널로부터 출력된 신호를 후단에 전달한다.
즉, 이러한 3중 모듈 후비보호 시스템은 시스템 내의 각 결정 요소(Decision Point)에서 3개로부터 2(Two-out-of-three;2oo3)의 선택(vote)이 수행되어 입력 채널의 고장 여부를 판단하고 정확한 운전을 가능케 한다.
그러나 이러한 도 2의 3중 모듈 후비보호 시스템의 경우, 2개 이상의 채널에서 동시에 고장이 발생한 경우에는 오류 상태를 정상적인 입력 상태로 판단한다. 따라서 사용자가 전압 입력 시스템의 고장 여부를 인식하지 못한 채로 잘못된 신호가 입력 시스템의 후단에 전달되게 된다.
또한, 도 2의 3중 모듈 후비보호 시스템의 경우, 선택기(204)에서 고장이나 오류가 발생한 경우에도 잘못된 신호가 입력 시스템의 후단에 전달될 수 있다.
상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 전압 입력 시스템의 정상 작동 여부를 스스로 진단하는 능동 전압 입력 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전압 입력 신호에 응답하여 입력데이터를 생성하는 단계; 전압 입력 신호를 입력받아 온되는 경우에 전압 입력 신호에 대응하는 입력 전달 신호를 출력하는 제1스위치부를 오프시키고, 미리 설정되어 있는 참조 전압을 입력받아 온되는 경우에 참조 전압에 대응하는 참조 전달 전압을 출력하는 제2스위치부를 온시키는 단계; 제1스위치부가 오프되고 제2스위치부가 온된 경우 제2스위치부가 출력하는 참조 전달 전압에 응답하여 제2비교데이터가 생성되는 단계; 제1스위치부를 온시키고 제2스위치부를 오프시키는 단계; 제1스위치부가 온되고 제2스위치부가 오프된 경우 제1스위치부가 출력하는 입력 전달 신호에 응답하여 제1비교데이터가 생성되는 단계; 및 제1스위치부가 오프되고 제2스위치부가 온된 경우 제2비교데이터의 값이 미리 저장되어 있는 제1전압값과 동일하고 제1스위치부가 온되고 제2스위치부가 오프된 경우 입력데이터와 제1비교데이터가 동일하면 입력데이터 또는 제1비교데이터를 출력신호로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 방법 및 이를 구현한 시스템을 제공한다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 상기한 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명에 따르면 전압 입력 시스템에서의 고장을 능동적으로 감시하여 일부 구성에서 고장이 발생하는 경우에는 다른 구성을 통해 언제나 후단에 정상적인 출력신호를 전달하고 고장이 발생한 구성의 수리가 이루어지도록 고장 발생 여부를 제어회로에 전달하여 입력 시스템의 건전성을 확보할 수 있게 된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 구성을 도시한 블록선도이다. 도 1에서 본 발명의 능동 전압 입력 시스템은 입력부(10), 제1스위치부(20), 제2스위치부(30), 스위치제어부(40), 비교부(50) 및 출력부(60)를 포함하여 구성된다.
입력부(10)는 외부로부터 능동 전압 입력 시스템에 입력되는 전압 입력 신호에 응답하여 입력데이터를 생성한다.
입력부(10)는 아날로그 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 것일 수 있다. 예를 들어, 전압 입력 신호가 전압의 크기가 시간에 따라 연속적으로 변화하는 신호인 경우, 입력부(10)는 이를 입력받아 전압 입력 신호의 전압의 크기가 일정 수준 이상인 경우에는 하이(High)의 입력데이터를 출력하고, 전압 입력 신호의 전압의 크기가 일정 수준 이하인 경우에는 로우(Low)의 입력데이터를 생성할 수 있다.
이를 통해, 입력부(10)는 전압 입력 신호에 응답하여 하이와 로우의 2가지 전압값으로 이루어진 2진 디지털 입력데이터를 생성할 수 있다.
제1스위치부(20)는 외부로부터 능동 전압 입력 시스템에 입력되는 전압 입력 신호를 입력받아, 온되는 경우에 입력 전달 신호를 출력한다. 이러한 입력 전달 신호는 전압 입력 신호에 대응되는 것으로 전압 입력 신호와 동일한 것이 바람직하다.
제2스위치부(30)는 미리 설정되어 있는 전압인 참조 전압을 입력받아, 온되는 경우에 참조 전달 전압을 출력한다. 참조 전달 전압은 참조 전압에 대응되는 것으로 참조 전압과 동일한 것이 바람직하다.
스위치제어부(40)는 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 온오프되도록 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)를 제어한다. 스위치제어부(40)는 제1스위치부(20)와 제2스위치부(30)가 각각 독립적으로 온오프되도록 제어한다.
비교부(50)는 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)의 출력단에 연결되어 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)의 온오프에 따라 제1비교데이터, 제2비교데이터 및 비교전압값 가운데 어느 하나를 출력한다. 이러한 제1비교데이터, 제2비교데이터 및 비교전압값은 비교부(50)와 입력부(10)의 정상 작동 및 고장 발생 여부를 판단하는데 사용된다.
비교부(50)는 앞서 설명한 입력부(10)의 경우와 마찬가지로 아날로그 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 것일 수 있다. 이 경우 비교부(50)는 입력 전달 신호에 응답하여 하이와 로우의 2가지 전압값으로 이루어진 2진 디지털 비교데이터를 생성할 수 있다.
스위치제어부(40)에 의해 제1스위치부(20)가 온되고 제2스위치부(30)가 오프 된 경우, 비교부(50)는 제2스위치부(30)로부터는 참조 전달 전압을 입력받지 못하고 제1스위치부(20)로부터 출력되는 입력 전달 신호를 입력받는다. 이 경우, 비교부(50)는 입력 전달 신호에 응답하여 제1비교데이터를 생성한다.
이러한 제1비교데이터는 비교부(50)와 입력부(10)가 모두 정상 동작을 하는 경우 입력부(10)가 생성한 입력데이터와 동일하게 된다.
스위치제어부(40)에 의해 제1스위치부(20)가 오프되고 제2스위치부(30)가 온된 경우, 비교부(50)는 제1스위치부(20)로부터는 입력 전달 신호를 입력받지 못하고 제2스위치부(30)로부터 출력되는 참조 전달 전압을 입력받는다. 이 경우, 비교부(50)는 참조 전달 전압에 응답하여 제2비교데이터를 생성한다.
참조 전압 및 참조 전달 전압이 일정한 크기를 갖는 것으로 설정된 경우, 비교부(50)가 참조 전달 전압을 입력받아 생성하는 제2비교데이터는 하이 및 로우 중 어느 하나의 일정한 값을 갖는 데이터인 것이 바람직하다.
예를 들어, 참조 전압이 하이 값으로 설정된 전압인 경우 제2비교데이터는 일정한 하이 전압값 또는 로우 전압값에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 참조 전압이 로우 값으로 설정된 전압인 경우 제2비교데이터는 하이 전압값 또는 로우 전압값에 해당하는 것일 수 있다. 여기서 참조 전압 및 제2비교데이터의 값은 본 발명의 설계자 또는 사용자의 선택에 따라 설정될 수 있다.
스위치제어부(40)에 의해 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 오프된 경우, 비교부(50)는 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)로부터 입력 전달 신호 및 참조 전달 전압을 입력받지 못한다. 이 경우, 비교부(50)는 소정의 비교전압값을 출력한다.
비교전압값은 제2비교데이터의 값과 대응되는 것으로 설정된다. 즉, 제1스위치부(20)가 오프된 상태에서 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 생성하는 제2비교데이터가 하이 전압값이라면, 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 출력하는 비교전압값은 로우 전압값으로 설정된다.
또한, 제1스위치부(20)가 오프된 상태에서 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 생성하는 제2비교데이터가 로우 전압값이라면, 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 출력하는 비교전압값은 하이 전압값으로 설정된다.
도 1에서 스위치제어부(40)는 제1스위치부(20)와 제2스위치부(30)가 동시에 온되도록 하지 않는 것이 바람직하다. 제1스위치부(20)와 제2스위치부(30)가 동시에 온되는 경우 비교부(50)가 입력 전달 신호 및 참조 전달 전압을 동시에 입력받으면 오작동을 일으키거나 예상치 못한 값을 생성 또는 출력할 수 있기 때문이다.
출력부(60)는 비교부(50) 및/또는 입력부(10)의 출력을 입력받아 후단으로 출력할 출력신호를 출력하고, 입력부(10) 및 출력부(60)의 고장 발생 여부를 판단한다.
출력부(60)는 스위치제어부(40)에 의해 제1스위치부(20)가 오프되고 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 생성하는 제2비교데이터의 값이 미리 저장되어 있는 제1전압값과 동일한지 여부를 판단한다.
제1전압값은 제1스위치부(20)가 오프되고 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 정상적으로 동작할 경우에 참조 전달 전압에 응답하여 생성하는 값으로 미리 설정되어 저장된 값이다.
제1스위치부(20)가 오프되고 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 생성하는 제2비교데이터의 값이 제1전압값과 동일하면 출력부(60)는 비교부(50)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단하지만, 제2비교데이터의 값이 제1전압값과 상이하면 출력부(60)는 비교부(50)가 오작동을 하거나 고장이 난 것으로 판단한다.
출력부(60)는 스위치제어부(40)에 의해 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 생성하는 비교전압값이 미리 저장되어 있는 제2전압값과 동일한지 여부를 판단한다.
제2전압값은 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 정상적으로 동작할 경우에 출력하는 값으로 미리 설정되어 저장된 값이다. 여기서, 제2전압값은 제1전압값에 대응되는 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1전압값이 하이 전압값인 경우 제2전압값은 로우 전압값으로, 제1전압값이 로우 전압값인 경우 제2전압값은 하이 전압값으로 설정되는 것이 바람직하다.
제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 출력하는 비교전압값이 제2전압값과 동일하면 출력부(60)는 비교부(50)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단하지만, 비교전압값이 제2전압값과 상이하면 출력부(60)는 비교부(50)가 오작동을 하거나 고장이 난 것으로 판단한다.
비교부(50)가 오작동을 하거나 고장이 난 것으로 판단된 경우 출력부(60)는 비교부(50)의 고장 또는 오류 발생 사실이 본 발명의 사용자에게 알려지도록 한다. 이를 통해 사용자는 점검이나 수리의 필요성을 깨닫게 된다.
비교부(50)가 오작동을 하거나 고장이 난 것으로 판단된 경우 출력부(60)는 입력부(10)가 생성한 입력데이터와 출력부(60)가 생성한 제1비교데이터를 서로 비교하지 않고 입력데이터를 출력신호로 출력하여 본 발명의 능동 전압 입력 시스템의 후단에 전달할 수 있다. 이를 통해 능동 전압 입력 시스템은 일부 구성인 비교부(50)에 고장이 발생해도 단절 없이 출력신호를 후단에 전달할 수 있게 된다.
출력부(60)는 또한, 비교부(50)가 오작동을 하거나 고장이 난 것으로 판단된 경우에도 비교부(50)가 생성한 제1비교데이터와 입력데이터를 서로 비교할 수도 있다.
이 경우, 만일 제1비교데이터와 입력데이터가 서로 동일하다면 출력부(60)는 출력신호를 출력하지 않고, 입력부(10)가 고장이 나거나 오류가 발생한 것으로 판단하여 판단 결과가 본 발명의 사용자에게 알려지도록 한다. 이를 통해 출력부(60)는 잘못된 출력신호가 능동 전압 입력 시스템의 후단에 전달되는 것을 방지하고 입력부(10)의 수리가 이루어지도록 할 수 있다.
출력부(60)는 제1스위치부(20)가 오프되고 제2스위치부(30)가 온된 경우 및/또는 제1스위치부(20)와 제2스위치부(30)가 모두 오프된 경우에 비교부(50)가 정상적으로 동작한다고 판단된 경우 입력부(10)의 고장 여부를 판단한다.
이를 위해, 출력부(60)는 스위치제어부(40)에 의해 제1스위치부(20)가 온되고 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 입력 전달 신호에 응답하여 생성하는 제1비교데이터와 입력부(10)가 생성하는 입력데이터가 서로 동일한지 여부를 판단한다.
제1스위치부(20)가 온되고 제2스위치부(30)가 오프된 경우 제1비교데이터와 입력데이터가 서로 동일하면 출력부(60)는 입력부(10)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단한다. 이 경우 출력부(60)는 입력데이터 또는 제1비교데이터를 출력신호로 출력하여 능동 전압 입력 시스템의 후단에 전달한다. 이는, 입력데이터와 제1비교데이터가 서로 동일하므로 어느 것을 출력신호로 출력해도 무관하기 때문이다.
그러나 입력데이터와 제1비교데이터가 서로 상이하면 출력부(60)는 입력부(10)가 고장나거나 오류가 발생한 것으로 판단한다. 이 경우 출력부(60)는 입력데이터 대신 정상적으로 작동하는 것으로 판단된 비교부(60)가 생성한 제1비교데이터를 출력신호로 출력하여 후단에 전달한다. 그리고 입력부(10)가 고장이 나거나 오류가 발생한 것으로 판단한 결과가 본 발명의 사용자에게 알려지도록 한다.
이를 통해, 이를 통해 능동 전압 입력 시스템은 일부 구성인 입력부(10)에 고장이 발생해도 단절 없이 올바른 출력신호를 후단에 전달할 수 있게 하고, 고장난 입력부(10)의 수리 및 점검이 이루어지도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 능동 전압 입력 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3에서 입력부(10)는 제1포토다이오드(PD1) 및 제2포토트랜지스터(PT1)를 포함하는 포토커플러를 포함한다. 제1포토다이오드(PD1)는 전압 입력 신호에 응답하여 전압 입력 신호가 소정의 온-전압 범위에 있는 경우에 발광한다. 제1포토트랜지스터(PT1)는 제1포토다이오드(PD1)의 발광 여부에 따라 온/오프된다. 즉, 포토커플 러는 전압 입력 신호에 응답하여 온/오프된다.
제1포토트랜지스터(PT1)가 오프되어 포토커플러가 오프되는 경우 입력부(10)가 생성하는 입력데이터의 전압값(VA)은 하이 전압값(VDC)이 된다. 제1포토트랜지스터(PT1)가 온되어 포토커플러가 온되는 경우 입력부(10)가 생성하는 입력데이터의 전압값(VA)은 접지(GND)와의 연결로 인해 로우 전압값을 갖는다.
이를 통해 입력부(10)는 전압 입력신호의 전압값이 소정의 온-전압 범위에 포함되지 않는 경우 하이 전압값의 입력데이터를 생성하고 전압 입력신호의 전압값이 소정의 온-전압 범위에 포함되는 경우 로우 전압값의 입력데이터를 생성하여, 전압 입력 신호에 응답하여 입력데이터를 생성한다. 이러한 입력데이터는 출력부(60)에 입력된다.
제1스위치부(20)는 제2포토다이오드(PD2)와 제2포토트랜지스터(PT2)를 포함한다. 제2포토다이오드(PD2)의 양단은 스위칭제어부(40)와 연결된다. 스위칭제어부(40)에 의해 제2포토다이오드(PD2)의 양단에 소정의 온-전압 범위에 해당하는 전압값이 인가되는 경우 제2포토다이오드(PD2)는 발광하고, 그렇지 않은 경우에 제2포토다이오드(PD2)는 발광하지 않는다.
제2포토다이오드(PD2)가 발광하면 제2포토트랜지스터(PT2)가 온되어, 즉, 제1스위치부(20)가 온되어 전압 입력 신호에 대응하는 입력 전달 신호를 출력한다. 제2포토다이오드(PD2)가 발광하지 않으면 제2포토트랜지스터(PT2)는 오프되어, 즉, 제1스위치부(20)가 오프되어 신호를 출력하지 않는다.
제2스위치부(30)는 제3포토다이오드(PD3)와 제3포토트랜지스터(PT3)를 포함한다. 제3포토다이오드(PD3)의 양단은 스위칭제어부(40)와 연결된다. 스위칭제어부(40)에 의해 제3포토다이오드(PD3)의 양단에 소정의 온-전압 범위에 해당하는 전압값이 인가되는 경우 제3포토다이오드(PD3)는 발광하고, 그렇지 않은 경우에 제3포토다이오드(PD3)는 발광하지 않는다.
제3포토다이오드(PD3)가 발광하면 제3포토트랜지스터(PT3)가 온되어, 즉, 제2스위치부(30)가 온되어 참조 전압을 입력받아 참조 전압에 대응하는 참조 전달 전압을 출력한다. 제3포토다이오드(PD3)가 발광하지 않으면 제3포토트랜지스터(PT3)는 오프되어, 즉, 제2스위치부(30)는 오프되어 신호를 출력하지 않는다.
비교부(50)는 제4포토다이오드(PD4)와 제4포토트랜지스터(PT4)를 포함한다.
제1스위치부(20)가 온되고 제2스위치부(30)가 오프되면 제4포토다이오드(PD4)는 입력 전달 신호를 입력받는다. 입력 전달 신호의 전압값이 소정의 온-전압 범위에 있는 경우 제4포토다이오드(PD4)는 발광한다. 제4포토트랜지스터(PT4)는 제4포토다이오드(PD4)의 발광 여부에 따라 온/오프된다.
제4포토다이오드(PD4)가 발광하여 제4포토트랜지스터(PT4)가 온되는 경우 비교부(50)가 생성하는 제1비교데이터의 전압값(VB)은 접지(GND)와의 연결로 인해 로우 전압값을 갖는다. 제4포토다이오드(PD4)가 발광하지 않아 제4포토트랜지스터(PT4)가 오프되는 경우 비교부(50)가 생성하는 제1비교데이터의 전압값(VB)은 하이 전압값(VDC)이 된다.
여기서 입력전달신호의 전압값은 입력부(10)와 비교부(50)가 모두 정상 작동하는 경우 입력데이터와 제1비교데이터가 서로 동일하도록 설정된다.
제1스위치부(20)가 오프되고 제2스위치부(30)가 온되면 제4포토다이오드(PD4)는 참조 전달 전압을 입력받는다. 참조 전달 전압값은 제4포토다이오드(PD4)가 발광할 수 있는 소정의 온-전압 범위에 있도록 선택된다.
참조 전달 전압을 입력받아 제4포토다이오드(PD4)가 발광하면 제4포토트랜지스터(PT4)는 온된다. 따라서 비교부(50)는 접지(GND)와의 연결로 인해 로우 전압값을 갖는 제2비교데이터를 생성한다.
도 3에서 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 모두 오프되는 경우 제4포토다이오드(PD4)는 어떠한 전압값이나 신호도 입력받지 않아 발광하지 않는다. 따라서 제4포토트랜지스터(PT4)는 오프되어 있고 비교부(50)는 하이 전압값(VDC)을 갖는 비교전압값을 출력한다.
출력부(60)는 제1스위치부(20)가 오프되고 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 생성하는 제2비교데이터의 값이 미리 저장되어 있는 제1전압값과 동일한지 여부를 판단한다.
제1전압값은 비교부(50)가 정상적으로 동작할 경우에 비교부(50)가 참조 전달 전압에 응답하여 생성하는 것으로 미리 설정된 것이므로 도 3에서 제1전압값은 로우 전압값을 갖는다.
출력부(60)는 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 생성하는 비교전압값이 미리 저장되어 있는 제2전압값과 동일한지 여부를 판단한다.
제2전압값은 비교부(50)가 정상적으로 동작할 경우에 비교부(50)가 출력하는 것으로 설정된 것이므로 도 3에서 제2전압값은 하이 전압값(VDC)을 갖는다.
출력부(60)는 하이전압값이 반드시 VDC와 완전히 동일하거나 로우전압값이 반드시 0[V]가 아니더라도 일정한 범위 내에 있는 값을 하이전압값이나 로우전압값으로 인식할 수 있다.
예를 들어, VDC가 20[V]로 설정된 경우 입력데이터, 제1비교데이터, 제2비교데이터 또는 비교전압값이 15[V] 이상 24[V] 이하의 값을 갖는 경우 출력부(60)는 이들이 하이 전압값을 갖는 것으로 인식할 수 있다. 또한, 입력데이터, 제1비교데이터, 제2비교데이터 또는 비교전압값이 0[V] 이상 5[V] 이하의 값을 갖는 경우 출력부(60)는 이들이 로우 전압값을 갖는 것으로 인식할 수 있다.
이 경우, 도 3에서 제1전압값은 로우 전압값을 갖는데, 출력부(60)에 입력되는 제2비교데이터의 전압값이 4[V]라면 출력부(60)는 제2비교데이터가 로우 전압값을 갖는 것으로 판단하여 제2비교데이터와 제1전압값이 동일하다고 판단할 것이다.
그러나 제2비교데이터의 전압값이 5[V]를 초과하는 경우 출력부(60)는 제2비교데이터가 로우전압값을 갖는 것으로 판단하지 않으므로 출력부(60)는 제2비교데이터와 제1전압값이 서로 상이하다고 판단할 것이다.
이와 같은 출력부(60)가 하이전압값 또는 로우전압값으로 판단하는 전압 범위는 본 발명의 능동 전압 입력 시스템의 사용자 또는 설계자의 선택에 따라 설정될 수 있다.
도 3과 관련하여 설명하지 않은 사항은 도 1에서 설명한 내용과 동일하므로 중복 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 능동 전압 입력 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다. 이하에서는 도 4와 도 1을 연관시켜 본 발명의 일실시예에서의 능동 전압 입력 방법에 관하여 설명하도록 한다.
입력부(10)는 전압 입력 신호에 응답하여 입력데이터를 생성한다(S401). 입력데이터는 입력부(10)가 전압 입력 신호에 응답하여 생성한 하이와 로우의 2가지 전압값으로 이루어진 데이터이다.
스위치제어부(40)는 제1스위치부(20)를 오프시키고 제2스위치부(30)를 온시킨다(S402). 이 경우 제2스위치부(30)는 참조 전압을 입력받아 참조 전압에 대응하는 참조 전달 전압을 출력한다.
비교부(50)는 온된 제2스위치부(30)가 출력하는 참조 전달 전압에 응답하여 제2비교데이터를 생성한다(S403). 참조 전압 및 참조 전달 전압이 일정한 크기를 갖는 것으로 설정된 경우, 비교부(50)가 참조 전달 전압을 입력받아 생성하는 제2비교데이터는 하이 및 로우 중 어느 하나의 일정한 전압값을 갖는다.
출력부(60)는 제2비교데이터가 미리 저장되어 있는 제1전압값과 동일한지 판단한다(S404). 제1전압값은 제1스위치부(20)가 오프되고 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 정상적으로 동작할 경우에 참조 전달 전압에 응답하여 생성하는 값으로 미리 설정되어 저장된 값이다.
제2비교데이터의 값이 제1전압값과 상이하면 출력부(60)는 비교부(50)가 오작동을 하거나 고장이 난 것으로 판단한다. 이 경우 출력부(60)는 입력데이터를 출력신호로 출력하여 후단에 전달하고(S412), 비교부(50)의 고장 또는 오류 발생 사실이 본 발명의 사용자에게 알려지도록 한다.
제2비교데이터의 값이 제1전압값과 동일하면 출력부(60)는 비교부(50)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단한다. 이 경우 스위치제어부(40)는 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 오프시킨다(S405).
이 경우 비교부(50)는 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)로부터 입력 전달 신호 및 참조 전달 전압을 입력받지 않는다. 이 경우 비교부(50)는 소정의 비교전압값을 출력한다(S406).
비교전압값은 제2비교데이터의 값과 대응되는 것으로 설정된다. 즉, 제1스위치부(20)가 오프된 상태에서 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 생성하는 제2비교데이터가 하이 전압값이라면, 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 출력하는 비교전압값은 로우 전압값으로 설정된다.
또한, 제1스위치부(20)가 오프된 상태에서 제2스위치부(30)가 온된 경우 비교부(50)가 생성하는 제2비교데이터가 로우 전압값이라면, 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 출력하는 비교전압값은 하이 전압값으로 설정된다.
출력부(60)는 비교전압값이 미리 저장되어 있는 제2전압값과 동일한지 여부를 판단한다(S407). 제2전압값은 제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 정상적으로 동작할 경우에 출력하는 값으로 미리 설정되어 저장된 값이다.
제2전압값은 제1전압값에 대응되는 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1전압값이 하이 전압값인 경우 제2전압값은 로우 전압값으로, 제1전압값이 로우 전압값인 경우 제2전압값은 하이 전압값으로 설정되는 것이 바람직하다.
비교전압값이 제2전압값과 상이하면 출력부(60)는 비교부(50)가 오작동을 하거나 고장이 난 것으로 판단한다. 이 경우 입력데이터를 출력신호로 출력하여 후단에 전달하고(S412), 비교부(50)의 고장 또는 오류 발생 사실이 본 발명의 사용자에게 알려지도록 한다.
제1스위치부(20) 및 제2스위치부(30)가 오프된 경우 비교부(50)가 출력하는 비교전압값이 제2전압값과 동일하면 출력부(60)는 비교부(50)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단한다. 이 경우 스위치제어부(40)는 제1스위치부(20)를 온시키고 제2스위치부(30)를 오프시킨다(S408). 이 경우 비교부(50)는 제1스위치부(20)가 출력 하는 입력 전달 신호에 응답하여 제1비교데이터를 생성한다.
출력부(60)는 제1비교데이터와 입력데이터가 동일한지 여부를 판단한다(S409). 출력부(60)는 제1비교데이터와 제2비교데이터가 동일하면 입력부(10)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단한다.
이 경우 출력부(60)는 입력데이터 또는 제1비교데이터를 출력신호로 출력하여 능동 전압 입력 시스템의 후단에 전달한다(S410). 이는, 입력데이터와 제1비교데이터가 서로 동일하므로 어느 것을 출력신호로 출력해도 무관하기 때문이다.
그러나 입력데이터와 제1비교데이터가 서로 상이하면 출력부(60)는 입력부(10)가 고장나거나 오류가 발생한 것으로 판단한다. 이 경우 출력부(60)는 입력데이터 대신 정상적으로 작동하는 것으로 판단된 비교부(60)가 생성한 제1비교데이터를 출력신호로 출력하여 후단에 전달한다(S411). 그리고 입력부(10)가 고장이 나거나 오류가 발생한 것으로 판단한 결과가 본 발명의 사용자에게 알려지도록 한다.
본 발명의 일반적인 실시예에서 입력부(10)는 전압 입력 신호에 응답하여 계속적으로 입력데이터를 생성하고 출력부(60)는 입력데이터를 출력신호로 출력한다. 이러한 과정에서 미리 정해진 시간 간격을 두고 주기적으로 비교부(50)와 입력부(10)가 정상 동작 여부가 검사되도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 입력부(10)가 계속적으로 입력데이터를 생성하는 것과는 별도로 스위치제어부(40)는 제1스위치부(20)가 오프된 상태에서 제2스위치부(30)를 온오프시키고 출력부(60)는 비교부(50)가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단한다.
비교부(50)가 고장나거나 오류가 발생한 것으로 판단한 경우 출력부(60)는 계속적으로 입력데이터를 출력신호로 출력하는 한편, 비교부(50)의 고장난 것을 판단한 결과가 본 발명의 사용자에게 알려지도록 한다.
비교부(50)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단된 경우에는 입력부(10)의 정상 작동 여부가 검사된다. 이를 위해 스위치제어부(40)는 제1스위치부(20)를 온시키고 제2스위치부(30)를 오프시키고, 이 경우 비교부(50)는 입력부(10)와 동시에 혹은 거의 동시에 전압입력신호를 입력받는다. 즉, 제1비교데이터와 입력데이터는 각각 비교부(50)와 입력부(10)에서 동시에 혹은 거의 동시에 생성된다.
이러한 제1비교데이터와 입력데이터를 이용하여 출력부(60)에서 입력부(10)가 정상 동작하는 것으로 판단되면 미리 정해진 시간 동안 입력부(10) 및 비교부(50)의 정상 동작 여부는 검사되지 않는다. 그리고 이 경우 출력부(60)는 입력데이터를 출력신호로 출력할 수도 있고, 제1비교데이터를 출력신호로 출력할 수도 있으며, 양자를 번갈아 출력신호로 출력할 수도 있다.
제1비교데이터가 출력신호로 계속적으로 출력되기 위해서 제1스위치부(20)는 온되고 제2스위치부(30)는 오프되어 있을 것이다. 이 경우 도면에는 도시되지 않았지만 입력부(10)의 전단에 제3스위치부(30)가 존재하여 제3스위치부(30)가 오프되어 입력부(10)로 전압 입력 신호가 입력되지 않도록 할 수도 있다. 이를 위해 스위치제어부(40)는 제3스위치부가 온오프되도록 제3스위치부를 더 제어한다.
제1비교데이터와 입력데이터가 번갈아 출력신호로 출력되도록 하기 위해 스위치제어부(40)는 소정의 제1시간 동안은 제3스위치부를 온시키고 제1스위치부(20)를 오프시킨다. 그리고 소정의 제1시간이 경과한 후에 스위치제어부(40)는 소정의 제2시간 동안 제1스위치부(20)를 온시키고 제2스위치부(30) 및 제3스위치부를 오프시킨다.
제1시간 동안 입력부(10)는 계속적으로 입력데이터를 생성하고 비교부(50)는 제1비교데이터를 생성하지 못한다. 그러므로 출력부(60)는 입력데이터를 출력신호로 출력한다.
제2시간 동안 입력부(10)는 입력데이터를 생성하지 못하고 비교부(50)는 제1비교데이터를 계속적으로 생성한다. 그러므로 출력부(60)는 제1비교데이터를 출력신호로 출력한다.
이와 같이 주기적으로 수행되는 검사에 의해 비교부(50)와 입력부(10)가 모두 정상 동작하는 것으로 판단되는 경우 비교부(50)와 입력부(10)가 번갈아 동작하도록 함으로써 어느 하나만 계속적으로 동작하도록 하는 경우 발생 가능한 비교부(50)나 입력부(10)의 노화 또는 열화를 방지하여 신뢰성 있는 출력신호의 출력이 가능해질 것이다.
본 발명의 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴 퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 실시예를 통해 설명한 본 발명의 기술적 범위는 상기 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 발명의 범위에 속한다 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 구성을 도시한 블록선도.
도 2는 기존의 전압 입력 시스템의 구성을 도시한 블록선도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 능동 전압 입력 시스템을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 능동 전압 입력 방법의 흐름을 도시한 흐름도.

Claims (11)

  1. 전압 입력 신호에 응답하여 입력데이터를 생성하는 입력부;
    상기 전압 입력 신호를 입력받아 온되는 경우에 상기 전압 입력 신호에 대응하는 입력 전달 신호를 출력하는 제1스위치부;
    미리 설정되어 있는 참조 전압을 입력받아 온되는 경우에 상기 참조 전압에 대응하는 참조 전달 전압을 출력하는 제2스위치부;
    상기 제1스위치부가 온되고 상기 제2스위치부가 오프되는 경우 상기 제1스위치부가 출력하는 입력 전달 신호에 응답하여 제1비교데이터를 생성하고, 상기 제1스위치부가 오프되고 상기 제2스위치부가 온되는 경우 상기 제2스위치부가 출력하는 참조 전달 전압에 응답하여 제2비교데이터를 생성하는 비교부;
    상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 온오프되도록 상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부를 제어하는 스위치제어부; 및
    상기 스위치제어부에 의해 상기 제1스위치부가 오프되고 상기 제2스위치부가 온된 경우 상기 제2비교데이터의 값이 미리 저장되어 있는 제1전압값과 동일하고 상기 스위치제어부에 의해 상기 제1스위치부가 온되고 상기 제2스위치부가 오프되는 경우 상기 입력데이터와 상기 제1비교데이터가 동일하면, 상기 입력데이터 또는 상기 제1비교데이터를 출력신호로 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출력부는 상기 스위치제어부에 의해 상기 제1스위치부가 오프되고 상기 제2스위치부가 온된 경우 상기 제2비교데이터의 값이 상기 제1전압값과 상이하면 상기 입력데이터를 출력신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비교부는 상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 오프되는 경우 소정의 비교전압값을 출력하고,
    상기 출력부는 상기 스위치제어부에 의해 상기 제1스위치부가 오프되고 상기 제2스위치부가 온된 경우 상기 제2비교데이터의 값이 상기 제1전압값과 동일하고, 상기 스위치제어부에 의해 상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 오프된 경우 상기 비교전압값이 미리 저장되어 있는 제2전압값과 동일하고, 상기 스위치제어부에 의해 상기 제1스위치부가 온되고 상기 제2스위치부가 오프되는 경우 상기 입력데이터와 상기 제1비교데이터가 동일하면, 상기 입력데이터 또는 상기 제1비교데이터를 출력신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비교부는 상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 오프되는 경우 소정의 비교전압값을 출력하고,
    상기 출력부는 상기 스위치제어부에 의해 상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 오프된 경우 상기 비교전압값이 미리 저장되어 있는 제2전압값과 상이하면 상기 입력데이터를 출력신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 시스템.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 출력부는 상기 스위치제어부에 의해 상기 제1스위치부가 온되고 상기 제2스위치부가 오프되는 경우 상기 입력데이터와 상기 제1비교데이터가 상이하면 상기 제1비교데이터를 출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 시스템.
  6. (a) 전압 입력 신호에 응답하여 입력데이터를 생성하는 단계;
    (b) 상기 전압 입력 신호를 입력받아 온되는 경우에 상기 전압 입력 신호에 대응하는 입력 전달 신호를 출력하는 제1스위치부를 오프시키고, 미리 설정되어 있는 참조 전압을 입력받아 온되는 경우에 상기 참조 전압에 대응하는 참조 전달 전압을 출력하는 제2스위치부를 온시키는 단계;
    (c) 상기 제1스위치부가 오프되고 상기 제2스위치부가 온된 경우 상기 제2스위치부가 출력하는 참조 전달 전압에 응답하여 제2비교데이터가 생성되는 단계;
    (d) 상기 제1스위치부를 온시키고 상기 제2스위치부를 오프시키는 단계;
    (e) 상기 제1스위치부가 온되고 상기 제2스위치부가 오프된 경우 상기 제1스위치부가 출력하는 입력 전달 신호에 응답하여 제1비교데이터가 생성되는 단계; 및
    (f) 상기 제1스위치부가 오프되고 상기 제2스위치부가 온된 경우 상기 제2비교데이터의 값이 미리 저장되어 있는 제1전압값과 동일하고 상기 제1스위치부가 온되고 상기 제2스위치부가 오프된 경우 상기 입력데이터와 상기 제1비교데이터가 동일하면, 상기 입력데이터 또는 상기 제1비교데이터를 출력신호로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (f) 단계는
    상기 제1스위치부가 오프되고 상기 제2스위치부가 온된 경우 상기 제2비교데이터의 값이 상기 제1전압값과 상이하면 상기 입력데이터를 출력신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 능동 전압 입력 방법은 상기 (c) 단계 후에
    상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부를 오프시키는 단계; 및
    상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 오프된 경우 소정의 비교전압값이 출력되는 단계;를 더 포함하고,
    상기 (f) 단계는
    상기 제1스위치부가 오프되고 상기 제2스위치부가 온된 경우 상기 제2비교데이터의 값이 상기 제1전압값과 동일하고, 상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 오프된 경우 상기 비교전압값이 미리 저장되어 있는 제2전압값과 동일하고, 상기 제1스위치부가 온되고 상기 제2스위치부가 오프되는 경우 상기 입력데이터와 상기 제1비교데이터가 동일하면, 상기 입력데이터 또는 상기 제1비교데이터를 출력신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 능동 전압 입력 방법은 상기 (c) 단계 후에
    상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부를 오프시키는 단계; 및
    상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 오프된 경우 소정의 비교전압값이 출력되는 단계;를 더 포함하고,
    상기 (f) 단계는
    상기 제1스위치부 및 상기 제2스위치부가 오프된 경우 상기 비교전압값이 미리 저장되어 있는 제2전압값과 상이하면 상기 입력데이터를 출력신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 방법.
  10. 제6항 또는 제8항에 있어서, 상기 (f) 단계는
    상기 제1스위치부가 온되고 상기 제2스위치부가 오프되는 경우 상기 입력데이터와 상기 제1비교데이터가 상이하면 상기 제1비교데이터를 출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 전압 입력 방법.
  11. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 능동 전압 입력 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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