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KR100818838B1 - 비접촉 전력 및 데이터 전송을 구비한 텔퍼 라인 - Google Patents

비접촉 전력 및 데이터 전송을 구비한 텔퍼 라인 Download PDF

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KR100818838B1
KR100818838B1 KR1020047003487A KR20047003487A KR100818838B1 KR 100818838 B1 KR100818838 B1 KR 100818838B1 KR 1020047003487 A KR1020047003487 A KR 1020047003487A KR 20047003487 A KR20047003487 A KR 20047003487A KR 100818838 B1 KR100818838 B1 KR 100818838B1
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South Korea
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data transmission
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노르베르트 푸트쉐크
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엘제이유 인더스트리에엘렉트로닉 게엠베하
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Abstract

본 발명은 비접촉 전력 및 데이터 전송을 구비한 전기 텔퍼에 관한 것이다. 이동 전달 유닛들(12)용 슬라이드 레일(1)을 따라서 간격을 두고 배치된 피더(4) 및 상기 전달 유닛 상의 유도 전류 컬렉터 사이에 비접촉 전력 전송을 구비한 전기 텔퍼 시스템에서, 데이터 전송 루프(7)는 상기 피더의 자계선 안에 평행 도체들이 정확히 위치하는 방식으로 상기 전달 유닛들과 중앙 제어 스테이션(18) 사이에서 비접촉 데이터 전송을 위해 상기 피더로부터 소정 간격들 두고 배치된다. 상기 데이터 전송 루프는 전송 스테이션(10)을 통하여 상기 중앙 제어 스테이션에 직접 결합된다. 각 전달 유닛에는 유도 데이터 전송을 위해 페라이트 코어 상에 송수신 코일들을 구비한 통신 모듈(6)이 갖추어져서, 이러한 유닛들은 상기 데이터 전송 루프를 통하여 교환된 모든 정보를 수신할 수 있게 된다. 유도에 의한 데이터 전송은 디지털 신호로 작용하는 중간 주파수 범위 내의 두 개의 다른 고정 주파수들에서 정현파 신호 시퀀스로 존재한다.
비접촉 전력전송, 데이터 전송, 전기 텔퍼

Description

비접촉 전력 및 데이터 전송을 구비한 텔퍼 라인{Telpher line with contactless energy and data transmission}
본 발명은 이동 전달 유닛(mobile transfer unit)용 슬라이드 레일(slide rail)을 따라 간격을 두고 배치된 피더(feeder) 및 상기 전달 유닛 상의 유도 전류 컬렉터(inductive current collector)간의 비접촉 전력 전송을 구비할 뿐만 아니라, 중앙 제어 스테이션(central control station) 및 상기 전달 유닛 상에 설치된 제어기(controller)간의 비접촉 데이터 전송을 구비한 전기 텔퍼(electric telpher)에 관한 것이다.
이러한 유형의 공지된 전기 텔퍼 시스템에서, 고주파 AC 전원(higher-frequency AC power source)에 접속되어 있는 상기 피더용 귀환도체(return conductor)는 구동 유닛(drive unit)과 제어기를 갖추고 있는 상기 이동 전달 유닛용 슬라이드 레일이다. 상기 전류 컬렉터는 상기 이동 전달 유닛의 제어기와 구동 유닛을 위한 각각 다른 공급 전압을 생성하도록 그 자신의 림(limb)들에 부착된 권선(winding)들을 구비하여 U-자형으로 상기 피더를 둘러싸는 페라이트 코어(ferrite core)이다.
중앙 제어 스테이션으로부터 상기 전달 유닛들을 프로그램하고 원격 제어하 는 통신을 위해 상기 피더를 사용하는 초기 제안들은 실제로 실행 가능하지 않은데, 이는 상기 피더 내 고전류와 그에 따른 높은 전계 밀도(field density)로 인하여 신호 대 잡음비가 매우 작아지고, 이러한 문제점들의 제거에 부당하게 큰 전기 및 전자 노력이 필요하기 때문이다.
적외선 기술은 전기 텔퍼 시스템에서 비접촉 데이터 전송에 대한 다른 선택이다. 하지만, 이에 기반하여 설계된 데이터 전송 시스템은 공간이 제약된다. 특정하게 지역적으로 떨어진 지점들에서만 데이터가 전송될 수 있다. 한편 상기 전달 유닛들은 제어되지 않으며 외부로부터 영향을 받지 않을 수 있다. 하지만 이러한 통신 지점들 간의 거리의 감소는 큰 비용 지출을 요구한다.
데이터 통신에 라디오 기술을 사용하는 것이 또한 제안되었다. 각 전달 유닛에 라디오 모듈(radio module)이 구비되며, 중복 라디오 셀들의 그룹은 상기 전달 유닛들이 넘겨지는 트랙을 따라 설치된다. 이러한 기술은 라디오 접촉이 외부 인자들로 인해 손상되거나 소실되는 단점이 있다. 또한, 하나의 라디오 스테이션으로부터 다른 라디오 스테이션으로의 전달은 주요한 정보 기술 노력을 요구한다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 이동 전달 유닛들의 작동을 비용 효율적인 방법으로 제어하도록 상기 이동 전달 유닛들로부터 정보의 영구적인 중앙 수집과 데이터 전달을 보장하며, 상기 중앙 제어 스테이션에 보낸 정보가 모든 이동 전달 유닛들에 의해 동시에 수신되는 것을 보증하는, 전술한 유형의 비접촉 전력 전송을 구비한 전기 텔퍼용 비접촉 데이터 통신 시스템을 개발함에 있다.
이러한 목적은 본 발명의 청구항 제1항에 기재된 특징들을 포함하는 전기 텔퍼용 유도 데이터 전송 시스템에 의해 달성된다.
본 발명의 종속항들은 본 발명의 다른 특징들 및 바람직한 실시예들을 기술한다.
본 발명의 착상은 상기 슬라이드 길을 따라 안내된 피더로부터 상기 전달 유닛의 전력 장치(power consumer)들로의 유도 전력 전송에 근거하며, 데이터 전송 루프(data transmission loop)가 간격을 두고 상기 피더에 부착되며, 상기 데이터 전송 루프의 도체들은 중앙 제어 스테이션에 직접 결합되며 상기 전달 유닛들의 제어기들에 유도 접속되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 유도 데이터 전송 루프와의 비접촉 접속은 상기 이동 전달 유닛에 부착된 통신 모듈을 통하여 성립되며, 상기 모듈은 전송 또는 수신 코일과 함께 송수신 페라이트 코어들을 포함하며, 상기 전달 유닛들의 이동을 위해 상기 데이터 전송 루프와 평행하게 작지만 실행 가능한 간격을 두고 배치되어 있다. 데이터는 각각 디지털값(0 또는 1)을 나타내는, 두 개의 다른, 고정된 정현파 주파수들에서 중간 주파수 범위 내에서 전송된다.
상기 피더에 의해 발생된 단일 자계선에서 상기 피더의 앞에 상기 데이터 전송 루프의 기하학적 배치는 상기 피더 및 유도 데이터 전송과의 그 간섭에 의해 유도된 어떠한 잡음 전압도 낮다는 것을 보장한다. 디지털 데이터 시퀀스로서 두 개의 다른 정현파 주파수들의 형태로 중간 주파수 범위 내에서 유도 데이터 전송을 사용하는 경우, 본 발명에 따른 데이터 전송 루프는 도파관(waveguide) 또는 고주파 전자 방사를 갖는 안테나로서 사용되지 않은 순수한 유도 루프이며, 이는 상기 데이터 전송 루프용 종단저항(terminating resistor)들의 저 회로 복잡성, 무차별적이고 실용적인 치수화를 보장하며, 마지막으로 하지만 적어도 상기 전력 및 상기 데이터 전송 채널들 간의 충분한 신호 대 잡음비를 보장한다. 상기 데이터 전송 루프 및 상기 이동 전달 유닛에 부착된 송수신 페라이트 코어들 간의 간격은 5 내지 10 mm이며, 따라서 전기 텔퍼 작동용으로는 충분히 넓다.
본 발명의 개선된 실시예에서, 상기 통신 모듈에서 상기 송수신 페라이트 코어들은 두 개의 다른 주파수들에서 데이터 또는 디지털 정현파 시퀀스들을 생성 및 처리하고 전송이나 수신하기 위한 처리 유닛, 송수신 섹션, 및 송수신 커플러에 할당된다. 처리 유닛을 갖춘 송수신 섹션들뿐만 아니라 이러한 송수신 커플러들이 또한 상기 데이터 전송 루프와 상기 중앙 제어 스테이션 사이에 삽입된 전송 스테이션에 제공된다.
비접촉 전원 및 데이터 전송을 구비한 전기 텔퍼 시스템에서, 통신 경로(communication path)는 상기 이동 전달 유닛들의 경로와 정확히 매치된다. 저 주파수에서 작동된 상기 데이터 전송 시스템은 저렴한 비용으로 항상 모든 이동 전달 유닛들에 데이터를 제공하고 그에 따라서 상기 유닛들을 제어할 수 있으며, 또는 유닛들 간의 전달 유닛 상태, 위치, 또는 거리에 관해서 유닛들에 의해 제공된 정보를 수집하고 그 정보를 상기 중앙 제어 스테이션에 전송할 수 있다.
본 발명에 따라 설계된 상기 전달 유닛들은 상기 전송 스테이션에 보낸 모든 정보를 동시에 수신할 수 있다. 이런 방식으로, 상기 이동 전달 유닛들의 방향독립성 통신충돌방지 기능은 추가적인 어떠한 주변기기들 없이도 개개의 제어기에서 특정 제어 시퀀스들에 의해 전송 루트를 따라 구현될 수 있다. 상술한 이동 전달 유닛들의 이러한 국부적으로 작동하는 통신충돌방지 보호는 시스템적인 거리 요구조건들에 대해 조정될 수 있으며, 물리적 전송 루트를 따르는 모든 공지된 방법들과 비교하였을 때, 이는 결정적인 이점이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 유도 데이터 전송 루프를 통하여 그 이동 전달 유닛들과 중앙 제어 스테이션 사이에서 비접촉 데이터 통신을 하는 전기 텔퍼 시스템의 개략도;
도 2는 상기 데이터 전송 루프를 통하여 중앙 제어 스테이션과 전달 유닛간에 데이터를 전송하기 위하여 이동 전달 유닛에 일체화된 유도 통신 모듈을 나타낸 도면;
도 3은 상기 데이터 전송 루프 및 상기 루프에 접속된 전송 스테이션을 나타낸 도면;
도 4는 이동 전달 유닛의 블록도; 및
도 5는 상기 데이터 전송 루프용 슬립-온 홀더(slip-on holder)와 함께 상기 전달 유닛들용 슬라이드 레일에 접속된 피더 브래킷(feeder bracket)의 투시도.
도 1 내지 도 5는 피더(feeder)로부터, 부하(load)들을 운반하고 끌어당기기 위해 슬라이드 레일(slide rail: 1) 상에서 이동할 수 있는 다수의 이동 전달 유닛들(mobile transfer units: 12)로의 비접촉 유도 전력 전송을 구비한 전기 텔퍼 시스템에 관한 것이다. 전원에 연결되어 있으며 표준 도체로 설계된 상기 피더(4)로부터의 비접촉 전력 전송을 위한 전류 컬렉터(current collector: 14)가 각 이동 전달 유닛(12)에 구비되어 있다. 상기 피더(4)는 피더 브래킷(feeder bracket: 2)의 홀딩 덕트(holding duct: 3) 안에 배치되어 있으며, 상기 피더 브래킷은 상기 슬라이드 레일(1)에 부착되어 있고 비도전성 물질로 만들어져 있다. 도 5에서 알 수 있듯이, 상기 피더(2)는 상기 전달 유닛(12)에 부착된 위치 스캐너(position scanner: 17)(도 4 참조)를 이용하여 상기 전달 유닛 12의 절대적인 위치 검출을 고려한 기계적 코딩(mechanical coding: 2a)을 포함한다. 유도 비접촉 전력 전송용 전류 컬렉터(14)는 두 개의 권선(winding)들과 권선당 하나의 전기 컬렉터 회로(미도시)를 구비한 U형 페라이트 코어로 설계됨으로써, 상기 전달 유닛(12)에 장착된 제어기(13) 뿐만 아니라 어떠한 연관된 감지 제어 장치(16)와 상기 위치 스캐너(17)에도 요구된 제어 전압을 공급할 수 있으며, 요구된 더 높은 구동 전력을 상기 전달 유닛(12)의 구동 유닛(15)에 공급할 수 있게 된다.
상기 페라이트 코어(미도시)는 상기 피더(4)의 자계선들(magnetic field lines: 4.1)이 충분한 기자력(magnetomotive force)을 위해 상기 페라이트 코어에서 자속(magnetic flux)의 형성을 보장하는 방식으로 상기 피더(4)를 둘러싼다.
상기 슬라이드 레일(1) 및 중앙 제어 스테이션(18) 위로 안내되는 상기 전달 유닛들(12)은 전술한 바와 같이 유도 전력 전송을 구비한 전기 텔퍼에서 유도에 의해 비접촉 데이터 신호들을 교환한다. 도면에서 수직하게 쌓여 있는 두 개의 평행 와이어(wire: 7a, 7b)로 구성되는 데이터 전송 루프(data transmission loop: 7)는 상기 피더(4) 앞에서 평행하게 간격을 두고 놓여 있다. 상기 데이터 전송 루프(7)는 상기 피더(4)의 자계선(4.1)을 따라서(즉 안으로) 기하학적 위치로 배치되므로, 상기 데이터 전송 루프(7) 상의 자계로부터의 어떠한 간섭 효과도 작아지게 된다. 상기 피더의 자계선을 따라서 상기 데이터 전송 루프(7)의 정확한 기하학적 배치는 홀더(holder: 5)에 의해 달성되는데, 상기 와이어들(7a, 7b)은 평행하게 상기 홀더에 부착되어 있으며, 상기 홀더는 두 개의 홀딩 덕트들(5a, 5b)을 포함한다. 상기 홀더(5)는 상기 피더(4)를 위한 장착 홈(mounting groove) 상에 끼워져 고정될 수 있는 슬립-온 요소(slip-on element)로 설계되어 있다.
도 1에 따르면, 본 실시예에서 상기 전기 텔퍼 시스템은 다중 섹션, 즉 두 개의 섹션들(섹션 1 및 섹션 2)을 포함하며, 또한 자신들의 연관된 종단저항(Ra)을 가진 두 개의 데이터 전송 루프들(7)을 포함한다. 각 데이터 전송 루프(7)는 데이터 공급선들(11)을 통해 전송 스테이션(10)과 직접 결합되어 있으며, 각 전송 스테이션(10)은 그 자체로 중앙 제어 스테이션(18)에 접속되어 있다. 상기 전송 스테이션(10)은 송수신 커플러(10.1) 뿐만 아니라, 충분한 신호 대 잡음비를 가진 두 개의 다른 고정 주파수들에서, 본 발명에서는 50 ㎑ 및 125 ㎑ 범위 내에서 정현파 신호들을 송수신하기 위한 전송 섹션(10.2) 및 수신 섹션(10.3)을 포함한다. 일련의 시퀀스로 두 개의 고정 주파수로 발생하는 상기 정현파 신호들은 부호화 디지털 0/1 신호들을 나타낸다. 상기 전송 및 수신 스테이션들(10.2 및 10.3)에 접속된 처리 유닛(processing unit: 10.4)이 개개의 전송 스테이션(10)을 통하여 상기 중앙 제어 스테이션(18)과 링크되어 있다.
각 전달 유닛(12) 상에 제공되어 있는 유도 통신 모듈(inductive communication module: 6)은 송수신 커플러(6.3 및 6.4)와, 중간 주파수 범위 내의 다른 고정 주파수들에서 디지털 데이터 신호들로서 두 개의 정현파 신호들 또는 신호 시퀀스들을 전송하거나 수신하기 위한 전송 섹션(6.5) 및 수신 섹션(6.6)과, 제어기(13)에 접속되어 있는 처리 유닛(6.7)을 또한 포함한다.
데이터 전송, 즉 상기 전송 스테이션들과 직접 결합되어 있는 상기 데이터 전송 루프를 통하여 또는 상기 전달 유닛들(12) 상의 통신 모듈(6)로부터 정현파 신호 시퀀스들의 형태로 두 개의 고정 주파수들에서 앞뒤로 데이터를 전송 및 수신하는 것은 유도적이고 비접촉이다. 이런 목적으로, 상기 통신 모듈(6)에는 두 개의 E-형 페라이트 코어들, 전송 코일(8)을 포함하는 전송 페라이트 코어(6.1) 및 수신 코일(9)을 포함하는 도면(미도시)에서 상기 전송 코일 뒤에 위치한 수신 페라이트 코어(6.2)가 설치되어, 디지털 펄스 시퀀스들(0; 1)에 상응하는 다른 주파수들에서 정현파 신호들을 상기 통신 모듈(6) 및 상기 데이터 전송 루프(7)를 경유하여 상기 제어기(13)로부터 상기 전송 스테이션(10)으로 보낼 수 있으며, 또는 역방형으로 데이터를 수신하고 예를 들면 상기 구동 유닛(15)을 제어하기 위해 그 데이터를 상기 처리 유닛(6.7)을 통하여 상기 제어기(13)에 전송할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에만 한정되지 않는다. 본 발명, 즉 데이터 전송 루프를 통하여 다른 주파수들의 두 정현파 시퀀스들에 의해 상기 전달 유닛들과 중앙 제어 스테이션 사이에 유도 데이터 통신이 또한 존재하며, 상기 데이터 전송 루프는 페라이트 코어들을 이용하여 유도 전력 전송을 위해 상기 피더의 자계선 안에 위치한 평행 와이어들 및 양 단부들에 종단저항들을 구비하고 있으며, 페라이트 코어들에는 각각 전송 또는 수신 코일이 설치되어 있는 상기 전달 유닛들에 비접촉 (유도) 전력 전송을 구비한 전기 텔퍼의 특징들의 범위 내에서, 시각화(visualization), 예방 유지 보수, 또는 집중 통신충돌방지 보호와 같은 기능적으로 보다 고차원적으로 구현하기 위한 전문적인 변경들을 유추해낼 수 있다.
[도면 부호의 설명]
1 슬라이드 레일(slide rail)
2 피더 브래킷(feeder bracket)
2a 기계적 코딩(mechanical coding)
3 피더용 홀딩 덕트(holding duct for feeder)
4 피더(feeder)
4.1 전계선(field line)
5 홀더(holder)
5a, 5b 7a, 7b용 홀딩 덕트
6 유도 통신 모듈(inductive communication module)
6.1 전송 페라이트 코어(transmit ferrite core)
6.2 수신 페라이트 코어(receive ferrite core)
6.3 전송 커플러(transmit coupler)
6.4 수신 커플러
6.5 전송 섹션(transmit section)
6.6 수신 섹션
6.7 처리 유닛(processing unit)
7 데이터 전송 루프(data transmission loop)
7a, 7b 7의 와이어 도체(wire conductor)
7.1 자기 데이터 계자선(magnetic data field line)
8 전송 코일(transmit coil)
9 수신 코일(receive coil)
10 전송 스테이션(transmission station)
10.1 송수신 커플러(transmit and receive coupler)
10.2 전송 섹션
10.3 수신 섹션(receive section)
10.4 처리 유닛
11 데이터 공급선(data feed line)
12 이동 전달 유닛(mobile transfer unit)
13 제어기(controller)
14 전류 컬렉터(current collector)
15 구동 유닛(drive unit)
16 감지 및 제어 장치(sensing and control equipment)
17 위치 스캐너(position scanner)
18 중앙 제어 스테이션(central control station)
Ra 7의 종단 저항(terminating resistor)
본 발명은 비접촉 전력 및 데이터 전송을 구비한 전기 텔퍼에 관한 것으로서, 전기 텔퍼 시스템 등에 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 이동 전달 유닛들용 슬라이드 레일을 따라 간격을 두고 배치된 피더와 상기 전달 유닛 상의 유도 전류 컬렉터 사이에 비접촉 전력 전송, 및 중앙 제어 스테이션과 상기 전달 유닛 안에 설치된 제어기 사이에 비접촉 데이터 전송을 구비한 전기 텔퍼에 있어서,
    양 단부에 종단저항들(Ra)을 구비하며, 상기 피더(4)의 동일 자계선(4.1)에 위치하는 두 개의 평행 도체들(7a, 7b)을 구비한 데이터 전송 루프(7)가 상기 피더(4)를 따라서 소정 간격을 두고 배치되어 있으며, 상기 데이터 전송 루프(7)는 전송 스테이션(10)을 통하여 중앙 제어 스테이션(18)에 직접 결합되어 있고, 통신 모듈(6)을 통하여 상기 전달 유닛(12)의 제어기(13)와 유도 접속되어 있으며; 상기 통신 모듈(6)은 중간 주파수 범위 내의 두 개의 다른 주파수들에서 정현파 시퀀스들의 형태로 디지털 신호들의 유도 전송을 위해 상기 데이터 전송 루프(7)에 간격을 두고 전송 또는 수신 코일(8, 9)을 구비한 송수신 페라이트 코어들(6.1; 6.2)을 포함함을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  2. 제1항에 있어서, 홀더(5)가 상기 피더(4)를 수용하는 피더 브래킷들(2) 중 하나에 장착될 수 있으며, 상기 데이터 전송 루프(7)의 두 도체들(7a, 7b)은 홀딩 덕트들(5a, 5b) 안에서 서로에 평행하게 고정될 수 있음을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  3. 제2항에 있어서, 상기 홀더(5)는 상기 피더 브래킷(2)의 홀딩 덕트(3)를 슬립-온 방식으로 이어주도록 구성됨을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  4. 제1항에 있어서, 상기 송수신 페라이트 코어들(6.1, 6.2)은 E-형으로 구성되며, 간격을 두고 상기 데이터 전송 루프(7)와 대면하고 있는 상기 코어들의 개개의 중심 웨브(web)들은 전송 코일(8) 또는 수신 코일(9)을 수용함을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 송수신 커플러(6.3, 6.4), 송수신 섹션(6.5, 6.6), 및 상기 제어기(13)에 접속된 처리 유닛(6.7)이 상기 통신 모듈(6) 내의 상기 송수신 페라이트 코어들(6.1, 6.2)에 할당됨을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  6. 제1항에 있어서, 데이터 공급선(11)을 통하여 상기 데이터 전송 루프(7)에 접속된 상기 전송 스테이션(10)은 송수신 커플러(10.1), 송수신 섹션(10.2; 10.3), 및 상기 중앙 제어 스테이션에 접속된 처리 유닛(10.4)을 포함함을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  7. 제1항에 있어서, 유도에 의해 전송된 부호화 디지털 데이터의 두 개의 다른 고정 주파수들은 정현파 신호들임을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  8. 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 전달 유닛(12)의 제어기(13)는 구동 유닛(15), 감지 및 제어 장치(16), 및 위치 스캐너(17)에 접속됨을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  9. 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 텔퍼는 다중 텔퍼 섹션들을 포함하며, 상기 다중 텔퍼 섹션들 각각은 데이터 전송 루프(7) 및 데이터 전송 루프(7)에 접속된 전송 스테이션에 할당됨을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
  10. 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 유닛들(12)은 상기 데이터 전송 루프(7) 상에서 전송된 모든 데이터를 수신할 수 있으며, 이로써 모든 이동 전달 유닛들의 국부적 방향독립성 통신충돌 보호 기능을 작동가능하게 함을 특징으로 하는 전기 텔퍼.
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