KR100443301B1 - A control system for extremely high voltage in ion-accelerator - Google Patents
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Abstract
본 발명의 이온가속기용 강전 제어시스템은, 내전압이 강한 다수의 광전개폐소자를 복수로 연결하고 다양한 프로그램 연산결과를 광전신호로 송신하여 원격으로 제어할 수 있는 제어시스템에 관한 것이다.The electric power control system for an ion accelerator of the present invention relates to a control system capable of remotely controlling a plurality of photoelectric switch elements having a strong withstand voltage and transmitting various program calculation results as photoelectric signals.
본 발명은 이온가속기 강전의 인가 및 차단을 조종하며 강전제어를 위한 선택 및 제어값을 입력하는 입력조종부, 입력조종부의 조종 및 입력에 따르며 프로그램된 처리과정을 통하여 강전제어에 필요한 각 구성부들의 동작을 총괄하는 마이크로 프로세서, 처리된 데이터를 저장하며 저장 데이터를 독출하는 데이터저장부, 처리된 데이터를 입력받아 아날로그신호로 변환하는 신호변환부, 마이크로 프로세서에 연결하여 상기 이온가속기 입력의 강전과 절연된 상태에서 외부제어 장치와의 연결을 통해 상기 이온가속기 입력의 강전을 제어하기 위한 신호전환부, 신호변환부로부터의 변환된 신호에 따라 광전신호를 출력하는 광전신호송신부, 그리고 이온가속기로 입력되는 강전의 개폐(on/off)를 위해 상기 강전입력라인의 일측 및 동일한 상기 강전입력라인의 타측 사이를 각각 연결하여 상기 광전신호송신부로부터의 수신한 광전신호에 따라 개폐(on/off)됨으로써, 상기 이온가속기 입력 강전을 제어하도록 상기 입력 강전을 광전개폐소자 각개의 내성으로 나눈 숫자만큼 직렬로 연결한 수십개의 광전개폐소자들을 포함하고 있다.The present invention controls the application and interruption of the ion accelerator strong current and inputs the selection and control value for the electric power control, according to the control and input of the input control unit, and each of the components required for the electric power control through the programmed process. A microprocessor that oversees the operation, a data storage unit for storing the processed data and reading the stored data, a signal converter for receiving the processed data and converting the processed data into an analog signal; A signal switching unit for controlling the power of the ion accelerator input through the connection with an external control device in an insulated state, a photoelectric signal transmitter for outputting a photoelectric signal according to the converted signal from the signal conversion unit, and input to the ion accelerator One side of the power input line and the same power input for turning on / off the power By connecting between the other side of the line, the opening and closing (on / off) in accordance with the received photoelectric signal from the photoelectric signal transmission unit, by the number of the input power divided by the resistance of each photoelectric switch element to control the ion accelerator input power. It contains dozens of photovoltaic switches connected in series.
따라서 본 발명은 수십 내지 수백만 볼트의 고전압에 직접적인 연결없이 제어함으로써 제어시스템이나 장치에 손상을 방지한다. 동시에 강전 제어에 따른 인명 및 장비의 손상을 방지하여 강전제어기술의 발전에 기여할 것으로 예상된다.Thus, the present invention prevents damage to the control system or device by controlling it without direct connection to high voltages of tens to millions of volts. At the same time, it is expected to contribute to the development of power control technology by preventing damage to life and equipment due to power control.
Description
본 발명은 고전압의 강전 제어에 관한 것으로, 내전압이 강한 다수의 광전개폐소자를 복수로 연결하고 다양한 프로그램 연산결과를 광전신호로 송신하여 원격으로 제어함으로써 이온가속기의 제어시스템이나 장치에 손상을 방지하고, 이온가속기의 입력 강전을 보다 안전하게 제어를 수행할 수 있는, 이온가속기용 강전 제어시스템을 제시한 것이다.The present invention relates to a high voltage strong power control, which prevents damage to the control system or device of the ion accelerator by connecting a plurality of photovoltaic elements with a strong withstand voltage and transmitting a variety of program calculation results as photoelectric signals to remotely control the power. This paper presents a strong electric power control system for an ion accelerator that can safely control the input electric power of the ion accelerator.
일반적으로 사용하는 전기는 수십에서 수천 볼트 정도의 크기를 가지는 경우가 대부분이다. 각 가정에서 사용하는 전원은 보통 수백볼트 내외이고 전주를 통한 전원 역시 수천볼트 정도이다.Commonly used electricity is often in the order of tens to thousands of volts. The power used in each home is usually around a few hundred volts, and the power from the pole is also thousands of volts.
개념상 차이는 있으나 보통 일반적으로 사용하는 전원은 약전으로 분류되고 있다. 이러한 개념에 반해 수십만에서 수백만 정도의 크기를 갖는 전원을 강전으로 분류한다. 강전에서는 일반적인 약전에서와 달리 고압에 따른 특이한 현상이 많으며 강전으로 인한 사고는 매우 큰 손실을 발생시키게 된다.Although there is a difference in concept, power sources generally used are classified as pharmacopeias. In contrast to this concept, power sources ranging in size from hundreds of thousands to millions are classified as strong. Unlike in general pharmacopoeia, there are many peculiar phenomena due to high pressure, and accidents caused by high power generate very large losses.
또한 강전의 도통을 제어하기 위해서는 절연된 상태에서 제어가 이루어져야 하나 수십 수백만 볼트의 절연은 매우 어려운 문제이다. 즉 수백만 볼트를 제어하기 위해 연결되는 시스템이나 장치는 연결된 강전에 의해 타버리는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하는 제어 즉 강전과의 절연된 상태에서의 제어가 요구된다.In addition, in order to control the conduction of a strong electric power, control must be performed in an insulated state, but insulation of tens of millions of volts is a very difficult problem. In other words, a system or device that is connected to control millions of volts has a problem of being burned out by the connected power. Therefore, a control that solves this problem, that is, control in an insulated state from the strong current is required.
뿐만아니라 기술과 산업의 발달에 따라 각 부문에서 고전압의 강전을 사용하고 있다. 이러한 강전은 극한의 기술을 발생시켜야 하는 설비나 또는 강력한 에너지를 발생시켜야 하는 에너지계 설비에서는 필수적이다.In addition, with the development of technology and industry, each sector is using high voltage power. Such power is essential in facilities that generate extreme technologies or in energy-based installations that generate strong energy.
더욱이 이를 효과적으로 제어하는 기술은 많지 않은 상태이다. 강전은 전술한 바와 같이 한 번의 사고가 매우 큰 손실을 초래하기 때문에 이를 방지하기 위한 기술이 필요하다. 아울러 기술과 산업의 발달에 따라 보다 높은 고전압이 사용될 것으로 예견되며 따라서 강전을 보다 안전하게 제어할 수 있는 기술이 산업계에서 많이 요구되고 있다.Moreover, there are not many technologies that effectively control this. Strong warfare requires a technique to prevent the accident because a single accident causes a very large loss as described above. In addition, according to the development of technology and industry, it is expected that a higher high voltage will be used. Therefore, there is a great demand for the technology that can control the strong electric power more safely.
따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 내전압이 강한 다수의 광전개폐소자를 복수로 연결하고 다양한 프로그램 연산결과를 광전신호로 송신하여 원격으로 제어함으로써 이온가속기의 제어시스템이나 장치에 손상을 방지하고, 이온가속기의 입력 강전을 보다 안전하게 제어를 수행할 수 있는, 이온가속기용 강전 제어시스템에 대한 기술을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to connect a plurality of photovoltaic elements with a strong withstand voltage, and transmit a variety of program operation results as photoelectric signals to remotely control the ion accelerator control system or apparatus. The present invention provides a technique for a strong electric power control system for an ion accelerator, which can prevent damage and more safely control the input electric power of the ion accelerator.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온가속기용 강전 제어시스템의 블록도.1 is a block diagram of a power control system for an ion accelerator according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 실시예에 따른 이온가속기용 강전 제어시스템을 적용한 이온가속기의 구성도.2 is a configuration diagram of the ion accelerator to which the strong electric control system for the ion accelerator according to the present embodiment is applied.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
101 : 입력조종부 102 : 마이크로프로세서101: input control unit 102: microprocessor
103 : 데이터저장부 104 : 신호변환부103: data storage unit 104: signal conversion unit
105 : 광전신호 송신부 106 : 신호전환부105: photoelectric signal transmission unit 106: signal switching unit
107 : 광전개폐소자107: photoelectric switch
201 : 이온원전자석 202 : 중간전극201: ion source electromagnet 202: intermediate electrode
203 : 필라멘트 204, 205 : 양극(anode)203: filament 204, 205: anode
206 : 표적음극 207 : 방사보호전극206: target cathode 207: radiation protection electrode
208 : 압축전극 209 : 인출계전극208: compression electrode 209: lead-out electrode
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이온가속기용 강전 제어시스템은, 이온가속기로 입력되는 강전 제어에 있어서,The power control system for ion accelerators of the present invention for achieving the above object, in the power control input to the ion accelerator,
① 상기 이온가속기 입력 강전의 인가 및 차단을 조종하며 상기 이온가속기 입력의 강전제어를 위한 선택 및 제어값을 입력하는 입력조종부, ② 입력조종부의 조종 및 입력에 따라 프로그램된 연산과정의 처리를 통하여 상기 이온가속기 입력의 강전제어에 필요한 각 구성부들의 동작을 총괄하는 마이크로 프로세서, ③ 마이크로 프로세서에서 처리된 데이터를 저장하며 상기 마이크로 프로세서의 제어에 따라 필요한 저장 데이터를 독출하는 데이터저장부, ④ 마이크로 프로세서의 제어에 따라 처리된 데이터를 입력받아 아날로그신호로 변환하는 신호변환부, ⑤ 마이크로 프로세서에 연결하여 상기 이온가속기 입력의 강전과 절연된 상태에서 외부제어 장치와의 연결을 통해 상기 이온가속기 입력의 강전을 제어하기 위한 신호전환부, ⑥상기 신호변환부로부터의 변환된 신호에 따라 광전신호를 출력하는 광전신호송신부,및, ⑦ 이온가속기로 입력되는 강전의 개폐(on/off)를 위해 상기 강전입력라인의 일측 및 동일한 상기 강전입력라인의 타측 사이를 각각 연결하여 상기 광전신호송신부로부터의 수신한 광전신호에 따라 개폐(on/off)됨으로써, 상기 이온가속기 입력 강전을 제어하도록 상기 입력 강전을 광전개폐소자 각개의 내성으로 나눈 숫자만큼 직렬로 연결한 수십개의 광전개폐소자들을 포함하고 있다.① an input control unit for controlling the application and blocking of the ion accelerator input power and inputting a selection and control value for the power control of the ion accelerator input; A microprocessor which supervises the operation of each component necessary for power control of the ion accelerator input, and a data storage unit which stores data processed by the microprocessor and reads out necessary storage data under the control of the microprocessor. A signal converter which receives the processed data according to the control of the processor and converts the data into an analog signal; ⑤ is connected to a microprocessor and connected to an external control device in an insulated state from the power of the ion accelerator input. Signal switching unit for controlling the power, ⑥ the signal side A photoelectric signal transmitter for outputting a photoelectric signal in accordance with the converted signal from the affected part, and ⑦ between one side of the power input line and the other side of the same power input line for switching on / off the power input to the ion accelerator. Are connected to each other in series according to the received photoelectric signal received from the photoelectric signal transmitter, thereby connecting the input power in series by the number divided by the resistance of each photoelectric switch to control the ion accelerator input power. It contains dozens of photoelectric switches.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이온가속기용 강전 제어시스템을 자세히 설명한다.Hereinafter, a power control system for an ion accelerator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온가속기용 강전 제어시스템의 블록도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 이온가속기용 강전 제어시스템을 적용한 이온가속기의 구성도이다.1 is a block diagram of a power control system for an ion accelerator according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram of an ion accelerator applying the power control system for an ion accelerator according to the embodiment.
도 1에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 이온가속기용 강전 제어시스템은 입력조종부(101), 마이크로프로세서(102), 데이터저장부(103), 신호변환부(104), 광전신호 송신부(105), 신호전환부(106) 그리고 복수의 광전개폐소자(107)를 포함하고 있다.As shown in FIG. 1, the power control system for an ion accelerator according to the present embodiment includes an input control unit 101, a microprocessor 102, a data storage unit 103, a signal conversion unit 104, and a photoelectric signal transmission unit ( 105, a signal switching unit 106, and a plurality of photoelectric switching elements 107.
본 실시예의 이온가속기용 강전 제어시스템은 수십 내지 수백만 볼트의 고전압을 사용하는 이온가속기에 인가하는 고전압 즉 강전을 제어하기 위한 것이다. 전술한 바와 같이 본 실시예에서의 강전은 수십만 볼트에서 수백만 볼트에 이르는 고압이다. 이러한 고압에서는 약전과는 다른 개념으로 접근하여 제어하는 것이 요구된다.The strong electric power control system for the ion accelerator of this embodiment is for controlling the high voltage applied to the ion accelerator using high voltages of tens to millions of volts. As described above, the strong power in this embodiment is a high pressure ranging from several hundred thousand volts to millions of volts. At such high pressures, it is necessary to approach and control the concept different from the pharmacopeias.
도 2에 도시한 바와 같이 이온가속기는 이온원전자석(201 ; source electromagnet), 중간전극(202 ; intermediate electrode), 필라멘트(203 ; filament), 2개의 양극(204,205 ; anode), 표적음극(206 ; target cathode), 방사보호전극(207 ; radiation electrode), 압축전극(208 ; suppression electrode) 그리고 인출계전극(209 ; extraction electrode)을 포함하고 있다.As shown in FIG. 2, the ion accelerator includes an ion source electromagnet 201, an intermediate electrode 202, a filament 203, two anodes 204 and 205, and a target cathode 206; a target cathode, a radiation protection electrode 207, a compression electrode 208, and an extraction electrode 209.
도시한 바와 같이 이온가속기는 크게 플라즈마 형성부와 이온빔 형성부(인출부)로 나누어지며, 플라즈마 형성부 및 이온빔 인출부와 관련된 파라미터들이 이온빔의 특성을 결정하게 된다. 이러한 파라미터로는 플라즈마 밀도, 플라즈마 전자수, 인출 전압, 그리고 인출부의 기하학적 형태 등이 있다.As shown, the ion accelerator is divided into a plasma forming unit and an ion beam forming unit (drawing unit), and the parameters related to the plasma forming unit and the ion beam extracting unit determine the characteristics of the ion beam. Such parameters include plasma density, number of plasma electrons, drawing voltage, and geometry of the drawing part.
플라즈마 상태를 형성하기 위해서는 중성 원자의 이온화가 필요하며 이를 위한 이온화방법에는 표면이온화, 광이온화, 그리고 필드(field)이온화 등 여러 가지가 있다. 이 중 가장 광범위하게 채택되고 있는 이온화 방법은 전자 충돌을 이용한 기체상태로부터의 이온화이다.In order to form a plasma state, ionization of neutral atoms is required. There are various ionization methods such as surface ionization, photoionization, and field ionization. The most widely adopted ionization method is ionization from the gas state using electron collision.
이온 인출 과정은 기본적으로 이온의 저수지 역할을 하는 플라즈마의 가속 전극 사이에 고전압을 적용하도록 구성된다. 그러나 전술한 바와 같이 고전압에서는 연계된 장치로 이상 전압 유입에 의한 인적재해와 물적재해를 가져오고 있으며, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하는 이온가속기용 강전 제어시스템을 제시하고자 한다.The ion withdrawal process is basically configured to apply a high voltage between the accelerating electrodes of the plasma serving as a reservoir of ions. However, as described above, human and physical accidents caused by abnormal voltage inflow are brought into the connected device at high voltage, and the present invention intends to provide a strong electric power control system for an ion accelerator which solves these problems.
이온가속기에서는 이온원전자석(201)의 영향을 받아 열음극의 필라멘트(203)에서 열전자가 방출되며, 이 과정에서 중간전극(202)과 방전을 일으키므로써 전자의 증배가 일어난다. 이 중간전극(202)의 내부는 이온원 전자석의 자장차폐영역에 속하게 된다. 그리고 이 영역에서의 방전전류밀도는 방전전압, 기체압력 및 열전자 방출밀도에 의해 결정된다. 이온원전자석(201)의 자장영향을 받는 증배된 전자는 중간전극(202)의 개구 근처에서 압축됨으로써 더욱 높은 밀도를 갖게 되며, 다음의 PIG(Penning Ion Gauge) 방전영역에 공급된다.In the ion accelerator, hot electrons are emitted from the filament 203 of the hot cathode under the influence of the ion source electromagnet 201, and in this process, electrons are multiplied by causing a discharge with the intermediate electrode 202. The interior of the intermediate electrode 202 belongs to the magnetic shield region of the ion source electromagnet. The discharge current density in this region is determined by the discharge voltage, gas pressure, and hot electron emission density. The multiplied electrons, which are affected by the magnetic field of the ion source electromagnet 201, are compressed near the opening of the intermediate electrode 202 to have a higher density, and are supplied to the next Pening Ion Gauge (PIG) discharge region.
PIG 방전영역에는 도시한 바와 같이 원추형의 제1양극(204)과 다음의 제2양극(205), 그리고 표적음극(206)이 위치하고 있다. 이 PIG 방전영역은 이온원 전자석(201)의 비균일자장(inhomogeneous magnetic field), 그리고 음전위가 인가되어 있는 중간전극(202)과 표적음극(206)에 의해 형성되는 자장의 영향을 받게 되며, 이 자장영향에 의한 전장분포에 반사운동이 결합됨으로써 나선형 운동을 하면서 방전을 일으켜 기체를 이온화시키게 된다. 따라서 이러한 방전은 1개의 전자당 기체분자를 이온화시키는 확률을 높이게 된다.In the PIG discharge region, a conical first anode 204, a next second anode 205, and a target cathode 206 are located. The PIG discharge region is affected by the non-uniform magnetic field of the ion source electromagnet 201 and the magnetic field formed by the intermediate electrode 202 and the target cathode 206 to which the negative potential is applied. The reflex motion is coupled to the electric field distribution due to the magnetic field influence, thereby causing the discharge while ionizing the gas. Therefore, such a discharge increases the probability of ionizing gas molecules per electron.
결국 방전된 열전자는 높은 에너지와 긴 비정(flight length)에 의해 고밀도의 비교적 균일한 분포의 플라즈마를 인출전극 근처에 형성시키게 되며, 고밀도 플라즈마계에 인가된 인출전압에 의해 대전류의 높은 에너지를 갖는 이온빔을 발생시킨다.Eventually, the discharged hot electrons form a high density and relatively uniform distribution of plasma near the extraction electrode by high energy and long flight length, and an ion beam having a high energy of high current by the extraction voltage applied to the high density plasma system. Generates.
이러한 이온 가속기의 각 구성부에는 수십만 내지 수백만 볼트에 해당하는 강전의 고전압을 인가시켜야 하며, 고에너지 대전류의 이온빔을 발생시키기 위해 효과적으로 제어되어야 한다.Each component of such an ion accelerator must be applied with a high voltage of a strong electric field corresponding to hundreds of thousands to millions of volts, and must be effectively controlled to generate an ion beam of high energy large current.
본 발명에서는 강전의 인가 및 차단에 있어서, 해당 전원에 직접적인 접촉이 없이 원격제어(remote control)하는 방식을 취하고 있다. 물론 강전의 고전압에 대해 확실한 절연을 실시할 수 있으면 굳이 원격제어방식이 아니어도 제어가 가능하다. 그러나 전술한 바와 같이 수십 내지 수백만 볼트의 강전에 제어시스템이나 제어장치가 연결되는 경우 타버리는 경우가 있으므로, 해당 강전과 차단된 상태에서 제어를 수행하는 개념을 도입하고 있다.In the present invention, in the application and interruption of a strong electric power, a remote control is performed without direct contact with the power source. Of course, if it is possible to reliably insulate the high voltage of a strong electric power, it can be controlled even if it is not remotely controlled. However, as described above, when a control system or a control device is connected to a power source of tens to millions of volts, it may burn out, and thus, a concept of performing control in a state in which the power source is disconnected is introduced.
즉 복수의 광전개폐소자(107)는 도 1에 도시한 바와 같이 직렬로 연결되어양끝단이 강전의 한쪽 라인을 개폐(open, close)하게 된다. 예를 들어 1개의 광전소자가 약 2000볼트의 내성을 가지고 개폐를 수행할 수 있는 경우 1백만 볼트의 강전을 개폐하는 경우 500개의 광전소자를 직렬로 연결하는 경우는 1백만 볼트의 내성에 견딜 수 있게 된다. 따라서 이러한 광전소자를 제어하게 되면 1백만 볼트의 고압을 제어할 수 있게 된다.That is, the plurality of photoelectric switching elements 107 are connected in series as shown in FIG. 1 so that both ends open and close one line of the power source. For example, if one optoelectronic device can open and close with a resistance of about 2000 volts, and open and close a 1 million volt power source, if 500 optoelectronic devices are connected in series, it can withstand 1 million volts of resistance. Will be. Therefore, the control of this optoelectronic device is able to control the high voltage of 1 million volts.
이러한 복수의 광전소자를 제어하기 위해, 먼저 입력조종부(101)는 강전의 제어에 필요한 조건, 즉 제어하고자 하는 강전의 크기 그리고 단자 X 및 단자 Y가 단속되어야 하는 시간 또는 단속시간의 프로그램적인 제어 등에 필요한 조건으로 제어시키게 된다. 여기서 단자 X 및 단자 Y는 이온가속기의 각 구성부로 인입되는 전원공급라인의 하나이다. 물론 안전을 위해 전원공급라인 각각에는 본 실시예에 따른 이온가속기용 강전 제어시스템을 적용시키는 것도 가능하고 또 보다 바람직한 방법이라 할 수 있다.In order to control such a plurality of optoelectronic devices, first, the input control unit 101 controls the conditions necessary for the control of the power, that is, the size of the power to be controlled and the time or the time for which the terminals X and Y should be interrupted or programmatically controlled. It is controlled by the conditions required for the back. Here, terminal X and terminal Y are one of the power supply lines that lead to each component of the ion accelerator. Of course, for the sake of safety, the power supply control system for the ion accelerator according to the present embodiment may be applied to each of the power supply lines.
본 실시예의 이온가속기용 강전 제어시스템에서, 입력조종부(101)는 제어해야 할 곳에 인입시켜야 할 강전의 인가 및 차단을 조종하며, 단속해야 할 시간 그리고 프로그램적인 단속 등을 제어하기 위한 선택값이나 제어값들을 입력조종하는 부분이다. 즉 전술한 바와 같이 인가시켜야 할 강전은 시간의 흐름과 관계없이 계속적으로 인가시키는 경우가 있는 가 하면, 디지털 신호처럼 일정 시간씩 단속시켜 제어해야 하는 경우 등 다양한데, 이러한 제어상태에 대한 수치를 입력하는 부분이 입력조종부(101)이다.In the electric power control system for the ion accelerator of the present embodiment, the input control unit 101 controls the application and blocking of the electric power to be introduced to the place to be controlled, and the selected value for controlling the time to be controlled and the programmatic control. This is the part that controls input of control values. That is, as described above, the power to be applied may be continuously applied irrespective of the passage of time, or it may be variously controlled such that it is controlled by a certain time like a digital signal. The part is the input control unit 101.
마이크로프로세서(102)는 입력조종부(101)에서 입력된 선택값 및 수치에 따라 연산을 수행하며 이러한 연산은 일정한 처리 규칙(rule), 즉 프로그램된 연산과정으로 처리된다. 아울러 이 마이크로프로세서(102)는 본 실시예의 이온가속기용 강전 제어시스템을 구성하는 각 구성부들의 동작을 체크하고 지시함으로써 총괄한다.The microprocessor 102 performs an operation according to the selection value and the numerical value input from the input control unit 101, and this operation is processed by a certain processing rule, that is, a programmed operation process. In addition, the microprocessor 102 collectively checks and instructs the operation of each component constituting the power control system for the ion accelerator of the present embodiment.
데이터저장부(103)는 마이크로프로세서(102)에서 처리되는 데이터나 각종 연산값을 저장하는 부분이다. 아울러 저장된 각종의 데이터는 마이크로프로세서(102)의 제어에 따라 독출됨으로써 필요한 연산 및 제어에 이용된다.The data storage unit 103 is a portion that stores data processed by the microprocessor 102 or various operation values. In addition, the stored various data are read out under the control of the microprocessor 102 and used for necessary operations and control.
신호변환부(104)는 마이크로프로세서(102)로부터 입력받은 제어신호들을 아날로그 값으로 변환시키는 부분이다. 즉 마이크로프로세서(102)에서는 디지털 신호에 의해 필요한 연산을 수행하고 처리하여 출력시키게 되며, 본 신호변환부(104)는 이러한 신호를 아날로그 신호로 변환시켜 출력한다.The signal converter 104 converts control signals received from the microprocessor 102 into analog values. That is, the microprocessor 102 performs a required operation by a digital signal, processes it, and outputs it. The signal converter 104 converts the signal into an analog signal and outputs the converted signal.
광전신호 송신부(105)는 신호변환부(104)로부터 입력받은 제어신호에 따라 복수의 광전개폐소자(107)에 인가시켜야 할 광전신호를 발생시키게 된다. 이러한 광전신호는 원격제어를 위한 것이므로 적외선, 자외선 기타 레이저 형태의 광선 등도 가능하다. 이 광전신호 송신부(105)는 광전개폐소자(107)에서 수광할 수 있는 광전신호를 발생시켜야 하므로 광전개폐소자(107)의 종류 및 형태에 직접적인 관련을 가지는 부분이다. 광전개폐소자(107)로는 포토커플러(photo coupler)나 포토디텍터(photo dector) 등이 일반적이며, 이 외에도 강한 내성전압을 가지며 외부에서 방출되는 광전신호를 받아 동작할 수 있는 소자라면 광전개폐소자(107)로서 사용이 가능하다.The photoelectric signal transmitter 105 generates a photoelectric signal to be applied to the plurality of photoelectric switching elements 107 according to the control signal received from the signal converter 104. Since the photoelectric signal is for remote control, infrared rays, ultraviolet rays or other laser beams may be used. Since the photoelectric signal transmitter 105 must generate a photoelectric signal that can be received by the photoelectric switch 107, the photoelectric signal transmitter 105 is directly related to the type and shape of the photoelectric switch 107. A photo coupler or a photo detector is generally used as the photoelectric switch 107. In addition, a photo coupler or a photo detector may be used as long as it has a strong resistance voltage and can operate by receiving a photoelectric signal emitted from the outside. 107).
이러한 복수의 광전개폐소자(107)는 제어하고자 하는 전원의 크기 및 형태에따라 필요한 수만큼 연결하게 되고, 첫 번째 또는 마지막 광전개폐소자(107)에는 제어해야 할 전원라인을 연결하고 반대편에서 새로운 전원라인을 이끌어 내도록 연결하게 된다.The plurality of photovoltaic switch 107 is connected to the required number according to the size and shape of the power to be controlled, the first or last photoelectric switch 107 is connected to the power line to be controlled and the new power from the other side Connect to lead the line.
따라서 마이크로프로세서(102)에서 처리된 제어결과는 광전신호송신부(105)에서 광전신호로 방사되고, 이러한 광전신호를 동시에 수광하게 되는 복수의 광전개폐소자(107)는 수십 내지 수백만 볼트의 강전을 도통시키게 된다. 그러나 이러한 고압의 강전라인과 제어연산을 수행하는 부분은 서로 떨어져 있기 때문에 완전한 차단(절연) 상태에서 제어가 수행된다.Therefore, the control result processed by the microprocessor 102 is radiated as a photoelectric signal by the photoelectric signal transmitter 105, and the plurality of photoelectric switching elements 107 that receive these photoelectric signals at the same time conduct a strong electric power of several tens to millions of volts. Let's go. However, since the high-voltage power line and the part performing the control operation are separated from each other, the control is performed in a completely blocked (insulated) state.
본 실시예에서는 광전신호송신부(105)로부터 방사되는 광전신호의 수신을 위해 광전신호송신부(105)와 복수의 광전개폐소자(107)는 서로 송수신이 잘되도록 일정한 공간을 마련하여 설치하는 것이 바람직하다.In this embodiment, in order to receive the photoelectric signal radiated from the photoelectric signal transmitter 105, the photoelectric signal transmitter 105 and the plurality of photoelectric switching elements 107 are preferably provided with a predetermined space so as to transmit and receive each other well. .
신호전환부(106)는 강전제어를 위한 또 다른 장치를 연결시킬 수 있는 부분이다. 즉 마이크로 프로세서(102)에서 처리된 연산결과를 이용하여 강전을 제어함에 있어서 강전과 절연된 상태에서 신호변환을 일으킬 수 있는 장치를 연결할 수도 있다. 이러한 장치의 입력측에는 마이크로 프로세서(102)로부터의 처리 결과를 받고 출력측에는 강전라인을 연결하지만, 그 중간의 절연상태가 아주 양호하여 수십 내지 수백만 볼트의 강전에도 무리없이 제어할 수 있는 장치를 연결하기 위한 것이다.The signal switching unit 106 is a part capable of connecting another device for power control. That is, a device capable of causing signal conversion in a state insulated from the strong current may be connected in controlling the strong current using the operation result processed by the microprocessor 102. To connect the device that receives the processing result from the microprocessor 102 on the input side of the device and connects the power line to the output side, but the insulation state in the middle is very good so that it can be easily controlled even with the power of tens to millions of volts. It is for.
아울러 본 발명에서는 비례연산적미분(PID) 제어를 적용함으로써 광전신호송신부(105)에서는 일정한 광전신호를 방사하게 되고 따라서 원격제어신호의 송수신효율을 극대화시킴으로써 강전제어의 완벽성을 기할 수 있는 등 본 발명의 기술개념을 바탕으로 보다 다양하게 실시하는 것이 가능하다.In addition, in the present invention, by applying the proportional operation differential (PID) control, the photoelectric signal transmitter 105 emits a constant photoelectric signal, thereby maximizing the transmission and reception efficiency of the remote control signal, thereby achieving perfection of the power control. It is possible to carry out more variously based on the technical concept of.
본 발명은 수십만 내지 수백만 볼트의 고전압에 직접적인 연결없이 제어함으로써 제어시스템이나 장치에 손상을 방지하고 보다 안전하게 제어를 수행하게 된다. 아울러 본 발명은 고전압을 인가해야 하는 각종 설비나 장비에 손상을 주지 않고 이를 제어하는 운영자의 신체접촉을 근본적으로 차단하게 된다. 따라서 본 발명은 강전 제어에 따른 인명 및 장비의 손상을 방지하고 기존의 고전압 절연제어를 지능화 시켜 물리적 문제들을 최적화시켜 줌으로써 강전제어에 대한 기술의 발전에 기여할 것으로 예상된다.The present invention prevents damage to the control system or device and controls more safely by controlling without direct connection to high voltages of hundreds of thousands to millions of volts. In addition, the present invention fundamentally blocks the body contact of the operator who controls the various devices or equipment to which high voltage is applied without damaging them. Therefore, the present invention is expected to contribute to the development of technology for power control by preventing damage to life and equipment due to power control and optimizing physical problems by intelligentizing high voltage insulation control.
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