정답은 몰라... 문제가 있다면 포토 커플러를 써라...
-- 각 통신 방식에 관한 자료 --
기기와 기기 사이에 데이터 전송을 위한 여러 가지 방법이 사용되고 있습니다.
크게 두 가지로 나눠지며 8개의 데이터 비트를 동시에 전송하는 병렬통신(Peripheral)과 8개의 데이터비트를 1개씩 보내는
직렬통신(Serial)이 있습니다.
병렬통신은 회로 기판상에서의 데이터 전송 또는 기판과 기판사이 또는 5m 이내의 거리(pc와 프린터)의 가까운 거리에서 사용됩니다.
병렬통신은 8개의 데이터선과 타이밍 신호선등이 필요하므로 케이블의 효율이 떨어집니다.
하지만 속도가 빠른 장점이 있습니다.
직렬통신은 데이터를 비트단위로 보내기 때문에 세 가닥(송신선.수신선.그라운드)또는 두 가닥으로 데이터를 보낼 수 있어서 케이블을
효율적으로 이용할 수 있습니다.
그리고 데이터를 비트단위로 순차적으로 보내기 때문에 병렬통신에 비해 10배이상 속도가 느립니다.
하지만 전송 선로를 2가닥만 있으면 데이터 전송이 가능하기 때문에 장거리 전송에 모뎀을 사용하여 컴퓨터 통신에 주로 사용합니다.
시리얼 방식은 기기와 기기사이에 데이터를 전송할 때 적은 수의 케이블로 데이터가 전송이 가능하므로 기기간의 데이터 전송에 주로
사용되고 있습니다.
직렬 데이터를 모뎀을 사용하지 않고(변조하지 않고) 구리 선을 사용하여 양질의 데이터를 장거리 전송을 하기 위하여 여러가지
전송로 구동방법이 고안되고 있습니다.
전송로에 데이터를 전송하기 위해서는 전송로의 임피던스(Impedance) , 용량성(Capacitance) . 저항(Resistance)등의 여러 가지
방해요소가 존재합니다.
그래서 전송로 구동 방법에 따라 전송 거리에 많은 영향을 끼치며 보다 장거리 전송 , 전송 속도를 위해여러 가지 전송로 구동 방법이
고안되고 있습니다.
그중에 RS-232C , RS-422 , RS-485 방식이 주로 사용되고 있으며 성진전자통신에서는 Current Loop방식이 사용되고 있습니다.
Current Loop방식은 초창기 IBM 컴퓨터에서 컴퓨터간의 간이형 통신 방식으로 사용하던 방식으로서단거리 전송에 사용하던 방식입니다.
성진전자통신에서 사용하는 High Current Loop방식은 기존의 Current Loop방식의 단점을 보완하여 장거리와 외부 서지에 강하게
설계하여 CCTV에서와 같이 제어선로가 실외로 노출되어 서지의 영향을 많이 받는 지역에 적합합니다.
다음은 각 방식에 대한 비교표입니다.
RS-232C | RS-422 | RS-485 | H-CurrentLoop | |
전송거리 | 20m | 1.2 Km | 1.2 Km | 2Km |
임피던스 | 600 ohm | 100~150ohm | 100~150ohm | 100~150ohm |
외부잡음 | 보통 | 강함 | 강함 | 보통 |
서지대응 | 없음 | 없음 | 없음 | 있음 |
멀티드롭 | 불가 | 불가 | 가능 | 가능 |
RS-232C
RS-232C는 컴퓨터에 기본적으로 내장된 방식이며 외장형 모뎀,마우스,프린터,제어기기 등에 사용되며 전송거리가 짧아서 기기간의
통신에 주로 사용됩니다.
RS-422
RS-422은 RS-232의 단점인 외부 잡음과 전송거리를 보완한 방식이며 송신 선과 수신 선을 합하여 총 5가닥의 케미블이 필요합니다.
RS-422은 불평형(Unbalance)방식을 사용하며 송신측은 차동 출력, 수신측은 차동 입력으로 데이터를 송.수신합니다.
차동 방식은 컴먼모드노이즈(Common Mode Noise:접지간의 전위차로 인한 노이즈)와 노멀모드노이즈 (Normal Mode Noise:
전송로에 직접 침입하는 노이즈)에 강하다는 장점이 있습니다.
RS422 수신부에 100~200옴 사이의 저항을 연결하여 임피던스를 정합 합니다.
RS422은 멀티드롭방식 구동이 불가능하므로 기기간의 1:1로 연결합니다.
RS-485
RS-485는 RS-422에서 안돼는 멀티드롭 방식이 가능하도록 개선된 방식으로서 송신 출력 단자를 이네이블(Enable) 제어가 가능하여
멀티드롭이 방식에 이용할 수 있습니다.
머티드롭이란 송신 단자와 수신 단자를 혼합하여 두 가닥의 전송로에 송신과 수신을 할 수 있는 방식입니다.
하지만 멀티드롭 방식은 전이중방식(Full Duplex)으로 사용할 수 없으므로 'A'측 송신지에서 데이터를 송신할 때는 'B' 지역에는 송신할
수 없으며 수신만 하여야합니다.
송신과 수신단자가 혼합되어 있으므로 수신측의 출력단자는 High-Impedance 로 하여 송신측의 데이터와 수신측의 데이터가 충돌하지
않도록 출력을 조정합니다.
즉 멀티드롭은 무전기를 사용하듯 음성을 보낼 때는 상태측이 받기만 하는 식의 주고 받기 방법입니다.
이와같이 주고 받기 식의 방식을 반 이중방식(Half-Duplex)방식이라고 합니다.
RS-232/RS-422 방식처럼 송신선과 수신선을 따로 사용하여 동시에 데이터를 주고 받을 수 있는 방식을 전이중(Full-Duplex)방식
이라고 합니다.
멀티드롭은 1:n 개의 여러대의 장비를 두가닥의 케이블로 제어할 때 주로 사용됩니다.
CURRENT LOOP
단말기와 단말기 사이의 전송로는 전위차에 의한 노이즈가 발생하므로 각 전송 방식에서는 이를 보완하기 위해서 몇가지 방법을
이용합니다.
RS-232에서는 +-12V 가량의 고전압을 출력하여 전위차로인해 발생하는 노이즈의 한계를 어느정도 극복할 수 있다.
하지만 이 방법은 좋은 방법이 될 수는 없다.
그래서 RS-422/485에서는 이를 보완하기 위해서 차동 출력/입력 방식을 이용하여 좋은 효과를 보고 있다.
CURRENT LOOP 방식에서는 전위차 노이즈를 없애기 위해서 각 단말기에서 포토커플러를 이용하여 전송로와 절연하여 전위차
노이즈를 극복하고 있습니다.
CURREN LOOP 는 신호선과 그라운드, 두 가닥으로 구성되며 멀티드롭 방식으로 구동됩니다.
아래의 구성도는 대략적이며 전송로 구동회로에는 피뢰 보호회로가 내장되어 외곽에 설치된 장비 보호에 효과적입니다.
Current Loop 회로는 송.수 데이터 분리가 쉬워서 CurrentLoop를 RS-232나 RS-422 방식으로 신호변환 회로를 쉽게 구성할 수
있으나 RS-485 멀티드롭 방식은 송.수신데이터 분리가 어려워서 RS-485 방식을 전송장비(모뎀.코덱등..)와 매칭하기가 어렵다.
BUFFER
버퍼(Buffer)란 단어 그대로 완충기를 의미합니다. 전자회로에서도 역시 동일한
의미로 사용되며 전기적 완충기능을 하는 IC입니다.
A와 B라는 전기적 특성이 다른 두 회로가 있을때 A와 B 회로 사이를 전기적 문제가
발생하지 않도록 연결해주는 역할을 하는것(완충)을 버퍼라고 합니다.
회로에서 통상 buffer란 전압 이득은 갖지 않고 전류이득만 갖고 있는 경우 사용하는 용어입니다.
이러한 의미에서 본다면 버퍼의 역할이 임피던스를 낮춘다는 의미도 됩니다.
ex) 그 예로 어떤 센서에서 매우 긴 line을 통해 신호가 전달될때 중간에서 외부의 noise가
들어온다고 가정합시다. 이때 이 line 의 임피던스가 높은 경우 외부의 noise는 그만큼
쉽게 들어오게 되는 것입니다.
이경우 센서의 출력단에 buffer를 달아줌으로써 라인 임피던스를 낮추고 그만큼
외부 noise영향을 줄이는 것입니다.
실제 buffer는 이와 같이 외부 noise를 감쇄시키거나, 임피던스 매칭을 원할때나, 용량성부하등을
구동하는 경우 또는 뒷단의 회로가 앞단의 영향을 미치지 않게끔 하는 경우 사용합니다.
물론 Buffer가 출력 임피던스를 조절해주는 역할만을 하는것은 아닙니다. 좀더 상위의 개념에서
본다면 전기적 문제를 없도록 연결해주는 회로나 부품을 통틀어 말하는 것입니다.
한가지 예를 들어 본다면 X와 Y가 서로 연결되어 있는 회로상에서 X의 논리레벨전압이 3.0V이고
Y가 5.0V의 논리레벨로 동작하게되면 이둘을 직접결합해서는 회로가 동작하지 않게됩니다.
중간에 3.0V 논리레벨전압을 5.0V의 논리레벨전압으로 바꾸어 주어야 할 필요가 있는데 이때 중간에서
전압에 대한 Buffering을 하는 회로를 버퍼라고 합니다.
실재 부품의 예에서 MAX232같은 RS-232버퍼의 예를 들수 있는데
이부품은 UART같은 씨리얼 통신제어칩이 5V의 디지탈 논리레벨이어서 멀리까지 전송하면 노이즈에
쉽게 영향을 받을수 있으므로 통신제어칩에서 나오는 5V출력은 +12V로 바꾸고 0V는 -12V로
바꾸어서 긴통신라인을 지날때 노이즈의 영향을 감소시켜 주는 역할을 합니다.
CPU의 버스라인에 붙어 각종 CPU주변 부품들과 연결하기 위한 74245나 74244같은것은 버퍼는
팬아웃(출력에 입력을 접속할수 있는 한도)을 크게 함과 동시에 터미네이터 저항으로
고주파에 의한 반사파의 영향을 줄이기 위한 목적으로 쓰입니다.
전류가 너무 작다면 반사파를 제거 하기 위해 터미네이터를 붙인다면 신호도 함께
감쇄되어 버려서 터미네이션을 못하게 되어 버리겠지요
아날로그 시그널에서 출력단에 Buffer를 사용하는 이유는 대부분 출력임피던스를 낮추거나, 맞추기 위해서입니다.
그냥 시그널을 출력으로 보내는 경우 신호의 임피던스가 높다면 외부의 노이즈영향과 케이블의 기생용량등의 영향을 쉽게 받게 되죠. 여기서 이득은 없지만(G=1) 출력단에 Buffer를 달아줌을써 이러한 영향을 억제시켜 주는 역활을 하죠.
또한 특정케이블의 경우 임피던스를 매칭시켜 주어야 합니다. 특히 주파수가 높은 고주파의 경우 50옴이나 75옴으로 맞추어 주어야 하는데 이때는 임피던스 매칭용으로 buffer를 사용합니다.
