KR100409012B1 - Transmitting device using power line communication - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력선 통신용 발신 장치에 관한 것으로서, 상용 전력선을 통해 전송하고자하는 신호가 입력되는 신호 입력부와, 상기 신호 입력부로 입력된 신호가 실려 상기 상용 전력선을 통해 전송될 수 있도록 두 개의 트랜지스터와 트랜스포머 및 공진 콘텐서에 의해 그 주파수가 결정된 반송파가 발생되는 반송파 발생부와, 상용 전력선과 연결되어 상기 반송파 발생부에 전원을 공급함과 동시에 상기 신호 입력부에 입력된 신호에 의해 변조된 상기 반송파가 상기 상용 전력선으로 전송되도록 하는 전원 공급부와, 상기 전원 공급부와 상기 반송파 발생부간에 상기 전원 및 변조된 신호가 상호 전달될 수 있도록 적합하게 변환하는 변환부를 포함하여 구성되어,The present invention relates to a transmission apparatus for power line communication, comprising: a signal input unit for inputting a signal to be transmitted through a commercial power line, two transistors and a transformer so that a signal input to the signal input unit can be transmitted and transmitted through the commercial power line; A carrier generating unit for generating a carrier whose frequency is determined by a resonant capacitor, and a commercial power line connected to a commercial power line to supply power to the carrier generating unit and modulated by a signal input to the signal input unit; It includes a power supply to be transmitted to the power supply, and a conversion unit for converting the power supply and the modulated signal to be appropriately transmitted between the power supply and the carrier generation unit,
상용 전력선을 통해 전송하려는 신호를 변조하기 위해 반송파를 발생하는 반송파 발생부를 복수개의 트랜지스터가 교대로 온/오프되는 주기에 의해 주파수가 결정되도록 하여 부품 수가 감소되고 이로 인해 구성이 간소화되기 때문에 가격 경쟁력이 높아질뿐만 아니라, 불량률이 감소하고 정확한 반송파를 생성해냄으로써 상용 전력선과 분리성이 향상되어 상호 간섭이 방지되는 효과가 있다.The carrier generation unit for generating a carrier wave to modulate the signal to be transmitted through a commercial power line, the frequency is determined by the cycle in which a plurality of transistors are alternately turned on / off, thereby reducing the number of components, thereby simplifying the configuration, the price competitiveness In addition to increasing the defect rate and generating an accurate carrier, the separation between the commercial power line and the commercial power line is improved, thereby preventing mutual interference.
Description
본 발명은 전력선 통신용 발신 장치에 관한 것으로서, 특히 부품 수가 감소되어 구성이 간소화되고 이로 인해 가격 경쟁력이 높아질뿐만 아니라 불량률이 감소되는 전력선 통신용 발신 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission apparatus for power line communications, and more particularly, to a transmission apparatus for power line communications in which the number of parts is simplified to simplify the configuration, thereby increasing the price competitiveness and reducing the defective rate.
최근 들어, 일반 가정에서 사용되는 가전 기기는 인공 지능이 부여되어 간단한 조작에 의해 스스로 판단하여 동작하며, 그에 포함된 여러 가지 부가기능을 이용하면 편리한 생활을 만드는데 많은 도움을 받을수 있게 되었다.In recent years, home appliances used in general homes are provided with artificial intelligence and operate by judging themselves by simple operation, and various additional functions included in them can help to make a convenient life.
예를 들어, 세탁기의 경우는 예약 기능이 있어서 사용자가 외출전에 미리 리모트 컨트롤러나 세탁기 본체에 있는 버튼을 이용하여 예약 시간을 설정해 놓으면 지정한 시간에 자동으로 세탁기가 동작하였다.For example, a washing machine has a reservation function, and when a user sets a reservation time using a button on a remote controller or a washing machine body before going out, the washing machine automatically operates at a designated time.
또한, 통신망의 발달과 함께 가전 기기의 원격제어가 가능하게 되어 미리 예약을 하지 않더라도 외부에서 인터넷을 통해 원격제어를 하여 동작시킬수 있으며, 가전 기기에 전원을 공급하는 상용 전력선을 이용하여 통신을 함으로써, 별도의 통신선로 설치없이 제어가 가능하였다.In addition, with the development of the communication network, remote control of home appliances is enabled, and even without reservation in advance, it can be operated by remote control through the Internet, and by using a commercial power line to supply power to home appliances, Control was possible without installing a separate communication line.
이러한, 전력선을 이용한 통신은 전자 간섭 규제로 인해 150Khz 이하의 주파수만을 사용하도록 되어 있기 때문에 상용 전원인 60Hz 와 분리성이 양호하며, 상기 전자 간섭 규제에 통과되도록 120kHz의 반송파를 이용한다.Since the communication using the power line is to use only a frequency of 150Khz or less due to the electromagnetic interference regulation, the separation is good from 60Hz, which is a commercial power source, and a carrier of 120kHz is used to pass the electromagnetic interference regulation.
또한, 상기 반송파는 정확한 반송파일 경우에만 주파수 스펙트럼 상에 120kHz의 주파수가 발생되기 때문에 신호의 전송시 잡음을 제거하고 전송률을 향상시키는데 정확한 반송파의 발생여부가 크게 영향을 미친다.In addition, since the carrier generates a frequency of 120 kHz in the frequency spectrum only in the case of the correct carrier file, whether or not the accurate carrier is generated greatly removes noise and improves the transmission rate during signal transmission.
도1 은 일반적인 전력선 통신용 발신 장치가 도시된 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a general transmission device for power line communication.
종래의 기술에 따른 전력선 통신용 발신 장치는 외부에서 상용 전력선을 통해 전송하고자하는 신호가 입력되는 신호 입력부(10)와, 상기 신호 입력부(10)에 입력된 신호가 변조될 수 있도록 반송파가 발생되는 반송파 발생부(20)와, 상기 반송파 발생부(20)의 동작 전원을 공급하는 전원 공급부(30)와, 상기 신호 입력부(10)에 입력된 신호가 상기 상용 전력선의 제로점에서 전송될 수 있도록 상기 상용 전력선의 제로점을 감지하는 전원 감지부(40)로 구성된다.The transmission apparatus for power line communication according to the related art includes a signal input unit 10 to which a signal to be transmitted through a commercial power line is input from outside, and a carrier wave generated so that a signal input to the signal input unit 10 can be modulated. The generator 20, the power supply unit 30 for supplying the operating power of the carrier generator 20, and the signal input to the signal input unit 10 can be transmitted at the zero point of the commercial power line It is composed of a power detector 40 for detecting the zero point of the commercial power line.
여기서, 상기 신호 입력부(10)는 복수개의 저항(R1~R5), 트랜지스터(Q1, Q2) 및 다이오드(D1~D3)와 캐패시터(C1)로 구성되고, 상기 신호 입력부(10)에 입력된 신호가 상기 반송파 발생부(20)에서 발생되는 반송파와 변조될 수 있는 적합한 신호로 변환하는 커플러(11)를 포함한다.Here, the signal input unit 10 is composed of a plurality of resistors (R1 ~ R5), transistors (Q1, Q2) and diodes (D1 ~ D3) and capacitor (C1), the signal input to the signal input unit 10 It includes a coupler 11 for converting into a suitable signal that can be modulated with a carrier generated by the carrier generator 20.
상기 반송파 발생부(20)는 복수개의 트랜스(21~24), 저항(R6~R14) 및 3개의 트랜지스터(Q3~Q5) 그리고 복수개의 캐패시터(C2~C5)와 다이오드(D4, D5)로 구성되어, 상기 신호 입력부(10)에 입력된 신호를 변조시켜 고주파 신호를 생성하게 된다.The carrier generator 20 includes a plurality of transformers 21 to 24, resistors R6 to R14, three transistors Q3 to Q5, a plurality of capacitors C2 to C5, and diodes D4 and D5. Then, the signal input to the signal input unit 10 is modulated to generate a high frequency signal.
한편, 상기 전원 공급부(30)는 외부 전원이 상기 반송파 발생부(20)에 공급될 수 있도록 복수개의 다이오드(D6~D9), 캐패시터(C7~C9) 및 저항(D15) 그리고 인덕터(L1)으로 구성된다.On the other hand, the power supply unit 30 is a plurality of diodes (D6 ~ D9), capacitors (C7 ~ C9) and resistors (D15) and the inductor (L1) so that external power can be supplied to the carrier generator 20 It is composed.
그리고, 상기 전원 감지부(40)는 상기 상용 전력선의 전원이 기준치 이하인 경우 전원이 인가되지 않는 것으로 판단하는 제로점을 감지할 수 있도록 복수개의 저항(R16~R19), 다이오드(D10, D11) 및 트랜지스터(Q6)로 구성되고, 상기 신호 입력부(10)의 커플러(11)에서 변환된 신호가 상기 상용 전력선으로 전송될 수 있도록 전송하는 커플러(41)를 포함하여, 상기 전원 감지부(40)에서 감지한 상기 제로점에서 상기 반송파에 의해 변조된 고주파 신호가 전송된다.The power detector 40 may include a plurality of resistors R16 to R19, diodes D10 and D11 to detect a zero point that determines that power is not applied when the power of the commercial power line is less than or equal to a reference value. The power detector 40 includes a coupler 41 configured to include a transistor Q6 and transmits a signal converted by the coupler 11 of the signal input unit 10 to be transmitted to the commercial power line. The high frequency signal modulated by the carrier is transmitted at the detected zero point.
그러나, 상기와 같은 종래의 전력선 통신용 발신 장치는 부품의 수가 많기때문에 구성이 복잡하고 이로 인해 가격 경쟁력이 떨어질뿐만 아니라 불량률을 낮추는데 어려움이 있다는 문제가 있다.However, the conventional transmission apparatus for power line communication as described above has a problem in that the configuration is complicated because of the large number of parts, and as a result, the price is not only competitive but also difficult to reduce the defective rate.
또한, 구성이 복잡하기 때문에 정확한 반송파를 발생시키는데 어려움이 있다는 문제점이 있다.In addition, since the configuration is complicated, there is a problem in that it is difficult to generate an accurate carrier.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 상용 전력선을 통해 전송하려는 신호의 변조하기 위하여 반송파가 발생되는 반송파 발생부의 부품 수를 줄임으로써, 그 구성을 간소화하여 가격 경쟁력을 높힐뿐만 아니라 불량률을 감소시키고 정확한 반송파를 발생시켜 전자파 간섭을 최소화 하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of which is to simplify the configuration by reducing the number of parts of the carrier generating unit for generating a carrier to modulate the signal to be transmitted through the commercial power line Not only does it increase the competitiveness, but it also reduces the defective rate and generates accurate carriers to minimize electromagnetic interference.
도1 은 일반적인 전력선 통신용 발신 장치가 도시된 회로도,1 is a circuit diagram showing a transmission device for general power line communication;
도2 는 본 발명에 따른 전력선 통신용 발신 장치가 도시된 회로도,2 is a circuit diagram showing a transmission apparatus for power line communication according to the present invention;
도3 은 본 발명에 따른 전력선 통신용 발신 장치의 파형이 도시된 파형도,Figure 3 is a waveform diagram showing the waveform of the transmission device for power line communication according to the present invention,
도4 는 도3 의 전력선 통신용 발신 장치의 파형이 확대된 확대도이다.4 is an enlarged enlarged view of the waveform of the power transmission device for power line communication of FIG.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
30: 전원 공급부 50: 변환부30: power supply unit 50: conversion unit
60: 반송파 발생부 70: 신호 입력부60: carrier generation unit 70: signal input unit
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 전력선 통신용 발신 장치의 특징에 따르면, 상용 전력선을 통해 전송하고자하는 신호가 입력되는 신호 입력부와,상기 신호 입력부로 입력된 신호가 실려 상기 상용 전력선을 통해 전송될 수 있도록 두 개의 트랜지스터와 트랜스포머 및 공진 콘텐서에 의해 그 주파수가 결정된 반송파가 발생되는 반송파 발생부와, 상용 전력선과 연결되어 상기 반송파 발생부에 전원을 공급함과 동시에 상기 신호 입력부에 입력된 신호에 의해 변조된 상기 반송파가 상기 상용 전력선으로 전송되도록 하는 전원 공급부와, 상기 전원 공급부와 상기 반송파 발생부간에 상기 전원 및 변조된 신호가 상호 전달될 수 있도록 적합하게 변환하는 변환부를 포함하여 구성된다.According to a feature of the transmission apparatus for power line communication according to the present invention for solving the above problems, a signal input unit to which a signal to be transmitted through a commercial power line is input, and a signal input to the signal input unit is carried through the commercial power line A carrier generating unit for generating a carrier whose frequency is determined by two transistors, a transformer, and a resonant capacitor; and a power supply unit connected to a commercial power line to supply power to the carrier generating unit; And a power supply unit for transmitting the modulated carrier to the commercial power line, and a conversion unit suitable for converting the power and the modulated signal between the power supply unit and the carrier generation unit.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2 는 본 발명에 의한 전력선 통신용 발신 장치가 도시된 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a transmission apparatus for power line communication according to the present invention.
본 발명에 의한 전력선 통신용 발신 장치는 상용 전력선을 통해 전송하고자하는 신호가 입력되는 신호 입력부(70)와, 상기 신호 입력부(70)로 입력된 신호가 실려 상기 상용 전력선을 통해 전송될 수 있도록 복수개의 스위칭 소자에 의해 그 주파수가 결정된 반송파가 발생되는 반송파 발생부(60)와, 상용 전력선과 연결되어 상기 반송파 발생부(60)에 전원을 공급함과 동시에 상기 신호 입력부(70)에 입력된 신호에 의해 변조된 상기 반송파가 상기 상용 전력선으로 전송되도록 하는 전원 공급부(30)와, 상기 전원 공급부(30)와 상기 반송파 발생부(60)간에 상기 전원 및 변조된 신호가 상호 전달될 수 있도록 적합하게 변환하는 변환부(50)로 구성된다.The transmission apparatus for power line communication according to the present invention includes a signal input unit 70 to which a signal to be transmitted through a commercial power line is input, and a plurality of signals inputted to the signal input unit 70 to be transmitted through the commercial power line. Carrier generation unit 60 is generated by the switching element is a carrier wave generation unit 60, and connected to the commercial power line to supply power to the carrier generation unit 60 and at the same time by a signal input to the signal input unit 70 A power supply unit 30 for transmitting the modulated carrier to the commercial power line, and suitably converting the power and the modulated signal to be transferred between the power supply unit 30 and the carrier generation unit 60 It consists of a conversion unit 50.
상기 신호 입력부(70)는 제1 트랜지스터(Q9) 및 저항(R22)로 이루어지고, 상기 상용 전력선을 통해 전송하고자하는 신호가 입력된다.The signal input unit 70 includes a first transistor Q9 and a resistor R22, and a signal to be transmitted through the commercial power line is input.
상기 반송파 발생부(60)는 복수개의 저항(R20, R21)과, 상기 반송파의 주파수를 결정하는 스위칭 소자인 제2 및 제3 트랜지스터(Q7, Q8)와, 상기 반송파의 특성을 결정하는 공진 컨덴서(C11) 및 인덕터(L2)로 구성된다.The carrier generator 60 includes a plurality of resistors R20 and R21, second and third transistors Q7 and Q8 which are switching elements for determining the frequency of the carrier, and a resonant capacitor for determining the characteristics of the carrier. C11 and an inductor L2.
또한, 상기 반송파 발생부(60)는 상기 신호 입력부(70)에 입력 신호가 입력되면 상기 전원 입력단(61)에서 입력된 전원이 상기 신호 입력부(70)의 그라운드(71)로 흐르게 되고, 이로 인해 상기 반송파 발생부(60)의 제2, 3트랜지스터(Q7, Q8)이 교대로 온/오프되어 반송파의 주파수가 결정된다.In addition, when the input signal is input to the signal input unit 70, the carrier generator 60 flows power input from the power input terminal 61 to the ground 71 of the signal input unit 70. The second and third transistors Q7 and Q8 of the carrier generating unit 60 are alternately turned on and off to determine the frequency of the carrier.
상기 변환부(50)는 제1 내지 제3 상호 인덕턴스(51a, 51b, 51c)로 이루어지는 트랜스포머(51)와, 상기 전원 공급부(30)와 상기 트랜스포머(51)사이에서 상호 직류 성분이 차단될 수 있도록 커플링 컨덴서(C10)로 이루어지며, 상기 트랜스포머(51)는 상기 전원 공급부(30)에서 상기 반송파 발생부(60)로 공급되는 전원을 상기 반송파 발생부(60)에 적합하게 변환함과 동시에 상기 신호 입력부(70)에 입력된 신호에 의해 변조된 상기 반송파가 상기 상용 전력선을 통해 전송되기 적합한 신호로 변환한다.The transformer 50 may be a transformer 51 formed of first to third mutual inductances 51a, 51b, and 51c, and a mutual direct current component may be cut off between the power supply unit 30 and the transformer 51. It is made of a coupling capacitor (C10) so that the transformer 51 converts the power supplied from the power supply unit 30 to the carrier generator 60 to suit the carrier generator 60 and at the same time The carrier wave modulated by the signal input to the signal input unit 70 is converted into a signal suitable to be transmitted through the commercial power line.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 상기 상용 전력선과 연결되는 상기 전원 공급부(30)로부터 공급되는 전원이 상기 제1 및 제3 상호 인덕턴스(51a, 51c)에 의해 상기 반송파 발생부(60)에 적합한 전원으로 변환되어 공급되면 상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q7, Q8)가 동작 가능한 상태로 전환된다.First, when the power supplied from the power supply unit 30 connected to the commercial power line is converted into a power suitable for the carrier generation unit 60 by the first and third mutual inductances 51a and 51c, the power is supplied. The second and third transistors Q7 and Q8 are switched to an operable state.
이때, 상기 신호 입력부(70)에 상기 상용 전력선을 통해 전송하고자 하는 신호가 입력되면 상기 전원 입력단(61)으로부터 공급되는 전원이 상기 신호 입력부(70)의 그라운드(71)로 흐르게 되고 이로 인해 상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q7, Q8)가 교대로 온/오프된다.In this case, when a signal to be transmitted through the commercial power line is input to the signal input unit 70, the power supplied from the power input terminal 61 flows to the ground 71 of the signal input unit 70. The second and third transistors Q7 and Q8 are alternately turned on / off.
상기 제2 및 제3 트랜지스터(Q7, Q8)이 온/오프되는 주기에 따른 주파수를가지는 반송파가 발생되고 상기 신호 입력부(30)를 통해 입력된 신호에 의해 변조된다.A carrier having a frequency corresponding to a cycle in which the second and third transistors Q7 and Q8 are turned on / off is generated and modulated by a signal input through the signal input unit 30.
상기 변조된 반송파는 상기 공진 컨덴서(C11) 및 상기 트랜스포머(51)의 제1 및 제2 상호 인덕턴스(51a, 51b) 그리고 커플링 컨덴서(C10)에 의해 상기 상용 전력선을 통해 전송되기 적합하게 그 특성이 결정되어 상기 전원 공급부(30)에 입력되어 상기 상용 전력선을 통해 전송된다.The modulated carrier is suitably characterized to be transmitted through the commercial power line by the resonant capacitor C11 and the first and second mutual inductances 51a and 51b of the transformer 51 and the coupling capacitor C10. This is determined and input to the power supply unit 30 is transmitted through the commercial power line.
이때, 상기 상용 전력선의 전원은 상기 변조된 반송파의 주파수인 120kHz 에 비하여 매우 낮은 DC 전압이므로 상호 간섭이 방지된다.At this time, since the power of the commercial power line is a very low DC voltage compared to the frequency of the modulated carrier 120kHz, mutual interference is prevented.
또한, 본 발명에 의한 전력선 통신용 발신장치의 파형은 도3 및 도4 에 도시된 바와 같이, 상기 트랜스포머(51), 공진 컨덴서(C11) 및 스위칭 소자(Q7, Q8)등으로 구성된 회로에 의해 발생된 반송파가 상기 신호 입력부(70)에 입력된 신호에 의해 변조된 반송파(81)는 상기 변조된 반송파(81)의 주파수 스펙트럼(83)과 같이 150kHz 이상의 주파수 신호가 발생되지 않기 때문에 상기 상용 전력선과의 상호 간섭이 방지되어 잡음 제거 및 전송률이 향상된다.Further, the waveform of the power line communication transmitter according to the present invention is generated by a circuit composed of the transformer 51, the resonant capacitor C11, the switching elements Q7, Q8, and the like as shown in Figs. The carrier 81 modulated by the signal inputted to the signal input unit 70 is not generated as a frequency signal of 150 kHz or more like the frequency spectrum 83 of the modulated carrier 81. Mutual interference is prevented to improve noise rejection and transmission rate.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 전력선 통신용 발신 장치는 상용 전력선을 통해 전송하려는 신호를 변조하기 위해 반송파를 발생하는 반송파 발생부를 복수개의 트랜지스터가 교대로 온/오프되는 주기에 의해 주파수가 결정되도록 하여 부품 수가 감소되고 이로 인해 구성이 간소화되기 때문에 가격 경쟁력이 높아질뿐만 아니라, 불량률이 감소하고, 정확한 반송파를 생성해냄으로써 상용 전력선과 분리성이 향상되어 상호 간섭이 방지되는 효과가 있다.The apparatus for transmitting power lines of the present invention configured as described above has a carrier generation unit for generating a carrier wave to modulate a signal to be transmitted through a commercial power line so that the frequency is determined by a cycle in which a plurality of transistors are alternately turned on and off. Since the number is reduced and the configuration is simplified, not only the price competitiveness is increased, but also the defect rate is reduced, and the accurate carrier is generated to improve the separation from the commercial power line, thereby preventing mutual interference.
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