KR0120141Y1 - 전류검출기의 홀소자 가이드장치 - Google Patents

Abstract

[목적]

본고안은 홀(HALL) 소자를 이용한 DC 전류검출기, 특히 PCB 증폭부에 홀소자를 연결하고 이를 검출기 코어(Core) 내부의 적정위치에 위치하도록 가이드할 수 있도록 하는 전류검출기 홀소자 가이드장치에 관한 것이다.

[구성]

본고안은 홀소자가 삽입되는 삽입공간부(2)를 가진 코어(1)에 증폭부(5)와 홀소자(3)가 연결 설치되는 PCB(4)를 설치한 전류검출기에 있어서, 상기 PCB(4)의 증폭부(5) 하방에 고정돌부(G')를 납땜으로 고정하는 가이드 PCB(G)를 연결 설치하되, 가이드 PCB(G)의 동박접지판(6)에 접지구멍을 관통하여 연결되는 접지선(7)과 동박판(11)을 연결시키고, 상기 동박접지판(6)의 전방이 홀소자(3)의 출력선(a ∼ d)을 인쇄회로로 형성하여 이들을 몰딩하며, 상기 인쇄회로된 출력선(a ∼ d)에 홀소자(3)를 고정 설치하고 이 홀소자(3)를 설치한 가이드 PCB(G)를 상기 코어(1)의 삽입공간부(2) 센터 A에 정확하게 유동없이 설치하여 전류검출기의 홀소자 가이드장치를 구성한 것이다.

Description

전류검출기의 홀소자 가이드장치

제 1 도는 본고안 전류검출기의 분해사시도.

제 2 도는 본고안 홀소자의 단면도.

제 3 도는 본고안 홀소자의 장착상태도.

제 4 도는 본고안 홀소자의 배면발췌도.

제 5 도는 본고안 홀소자 가이드의 단면발췌도.

제 6 도는 제 4 도의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의설명

1 : 코어 2 : 삽입공간부

3 : 홀소자 4 : PCB

5 : 증폭부 G, G2 : 가이드 PCB

6, 601 : 동박접지판 7 : 접지선

701 : 접지구멍 8 : 절연지

9, 901 : 몰드물 10 : 절연용지

11 : 동박판 a ∼ d : 홀소자의 출력선

본 고안은 홀(HALL) 소자를 이용한 DC 전류검출기, 특히 PCB 증폭부에 홀소자를 연결하고, 이를 검출기 코어(Core) 내부의 적정 위치에 위치하도록 가이드할 수 있도록 하는 전류검출기의 홀소자 가이드장치에 관한 것이다.

종래 DC 배전선로에 설치되어 있는 직류고속도 차단기반의 주회로(DC 1500 V) 버스라인 (bus - line) 상에 설치된 분류기(shunt)에 과전류계전기 및 전류계가 직접 연결되어 설치되고 있었으며, 이는 저전압용으로서 절연의 노화에 따라 약한 부분에 섬락이 발생되어 소손될 염려가 있었고, 더욱이 송전상태에서는 상기 계기의 내부에 DC 1500 V가 항상 충전되어 있으므로 감전사고가 야기되는 위험이 상존하고 있었다.

따라서, 이의 예방책으로 판넬주위에 절연판을 설치하기도 하였으나 이는 완전한 해결책이 되지 못하고 있었으며, 코어내부에 홀소자를 배치하여 반도체 박판에 전류 Ic가 흐르고 수직으로 자장 B를 가하면 홀효과에 의하여 전위차 VH가 Ic와 B에 대하여 직각의 방향으로 생겨 VH = K Ic B (K는 사용하는 반도체 재료의 전자이동도나 반도체의 기계적 크기에 따라 정해지는 상수임)의 관계가 성립하므로 홀소자와 자기회로를 일체화하고 홀소자의 출력을 OP AMP로 증폭하는 DC 전류검출기가 개발되었다.

버스라인에 수천 AmPs의 전류 (AMP = Turn) If가 흐르면 코어로 구성된 자기회로에 자속 φ가 형성되고 자속 φ가 홀소자를 쇄교하면 홀소자의 출력에는 자속 φ에 비례하여 전압이 유기된다.

상기 홀소자의 제어전류 Ic는 일정하고 주회로에 흐르는 전류 If (직류에 교류분포함)의 변화분을 검출할 수 있다.

상기 버스라인과 자속 φ의 자기회로인 코어는 전기적으로 상호 완전히 분리되어 있으므로 주회로와 완전히 절연이 된 상태의 전류검출기 출력 Vout을 얻을 수 있다.

그러나, 자장을 발생하는 코어의 센터이외의 부분 즉, 센터외부에는 누설자속이 발생되며 자속 φ의 크기에 따라 자속밀도가 변하게 되므로 홀소자는 반드시 코어의 센터에 위치해야 되고 이 경우 코어 중앙에 위치한 홀소자의 출력선 a ∼ d 를 코어상부에 설치된 PCB 증폭부에 연결해야 하는데 상기 홀소자의 출력선 a ∼ d 가 극히 가는선으로 되어 있어 코어내부의 적정위치에 홀소자를 고정시키기 매우 어렵게 되어 있었으며, 또 출력선은 별도로 리드쉴드선으로 형성해야 하는 불편이 있었다.

또, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 코어내부의 적정위치에 홀소자를 위치시키고 출력선을 PCB 증폭부에 연결하며 코어내부를 밀봉하는 방법도 있으나, 이 경우 PCB 및 홀소자의 교체를 요하는 때에도 상기 코어까지 전부를 교체해야만 하는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로 코어의 센터 A 점에 홀소자를 정확히 위치시킬 수 있도록 하고 홀소자의 출력선을 PCB의 증폭부에 용이하게 고정시키도록 하며 출력선에 별도의 리드쉴드(shield)를 형성하지 않아도 될수 있도록 하고 전자유도의 영향도 적게 받아 정확한 동작을 할 수 있는 전류검출기의 홀소자 가이드장치를 구성한 것인바, 이를 이하에서 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

홀소자(3)가 삽입되는 삽입공간부 (2)가 형성된 코어(1)에 증폭부(5)를 가지며, 상기 홀소자(3)를 설치한 PCB(4)를 고정수단(101)으로 설치하여 전류를 검출하는 전류검출기에 있어서, 상기 증폭부(5)가 설치된 PCB(4)의 소정위치에 접지선(7)의 상단에 고정돌부(G')가 형성된 가이드 PCB(G)를 삽입시켜 접지선(7)이 상호 연결되도록 납땜 고정하고, 상기 가이드 PCB (G)의 일측면이 동박접지판(6)의 양측방에 접지선(7)과 접지구멍(701)을 형성하고, 그 사이에 홀소자(3)의 출력선(a ∼ d)을 인쇄회로(etching)로서 형성하며, 상기 출력선(a ∼ d)들의 하단에 상기 홀소자(3)를 연결 설치하고, 상기 출력선(a ∼ d)의 외측에는 절연지(8)를 설치하며 그 위에 동박판(11)을 접지선(7)에 접지구멍(701)을 통해 납땜으로 연결시킨 다음, 이의 외주면을 절연용지(10)로 감아 절연시키며, 상기 홀소자(3)를 코어(1)에 형성된 삽입공간부(2)의 센터 A에 맞추어 결합하면서 설치되도록 구성한 것으로, 제 6 도에서와 같이 홀소자(3)가 설치되는 상기 가이드 PCB(G1)를 3중 PCB 상의 한쪽면인 동박접지판(601)과 전방의 동박접지판(601) 사이에 홀소자 출력선(a ∼ d)을 설치하여 몰드물(901)로 몰딩시키되, 이를 인쇄회로로서 형성하고, 이의 끝부분에 양동박접지판(601)을 접지구멍(701)으로서 상호 연결되게 구성할 수 있도록 된 것이다.

이상과 같이 구성된 본고안은 제 2 도 및 제 3 도에서와 같이 동박접지판(6)에 접지선(7)을 양측단에서 연결 접속시키고 전방에는 상기 동박접지판(6)과 절연되는 상태로 홀소자의 출력선(a ∼ d)과 접지선(7)을 인쇄회로로 형성하며, 상기 출력선(a~d)에 홀소자(3)를 연결 설치하여 가이드 PCB(G)를 형성하되, 가이드 PCB(G)의 동박접지판(6)과 접지구멍(701)에 설치되는 접지선(7), 출력선 (a ∼ d)들을 절연지 (8)를 게재시켜 몰드물(9)로 몰딩하여 구성하고, 상기와 같이 홀소자(3) 가이드 PCB(G)를 고정돌부(G')로서 증폭부(5)를 가진 PCB(4)의 하방에 납땜고정 설치한 상태에서 상기 홀소자(3)가 설치된 PCB(4)를 고정수단(101)으로 코어(1)에 고정 설치하도록 된 것으로, 상기 PCB(4)를 코어(1)에 설치할 때, 상기 가이드 PCB(G)에 의해 가이드되는 홀소자(3)를 코어(1)의 삽입공간부(2)의 센터 A에 맞추어 설치하므로서 상기 홀소자(3)가 유동되지 않고 정확한 센터 A 위치에 설치될 수 있게 된다.

이상과 같은 본고안은 홀소자(3) 출력선의 인쇄회로가 상방의 PCB(4)상 증폭부(5)와 연결되고 홀소자(3)의 출력선(a ∼ d)이 인쇄회로에 의해 평행상태로 정열되어 있기 때문에 자기유도에 의한 영향이 적게되며 홀소자(3)의 각 단자회로간 분포용량(capacitance)이 일정하게 되고, 또 동박접지판(6)가 접지선(7)이 상기 가이드 PCB(G)의 양측에 형성된 관통공을 통해 연결되고, 상기 동박판(11)에 의해 감싸있으면서 절연지(8)와 절연용지(10) 및 몰드물(9)로 절연되어 있기 때문에 전자유도의 영향이 적게 된다.

또한, PCB(4)와 홀소자(3)가 설치된 가이드 PCB(G)가 상기 접지선으로 연결되면서 납땜설치하므로서 기계적 조립 및 고정이 용이하게 되고, 상기 홀소자(3)와 PCB의 증폭부(5)의 길이가 일정하여 홀소자(3)를 코어(1)에 삽입할 때 적정한 위치에 종래보다 용이하면서 정확하게 삽입 설치할 수 있으며 전류검출기의 검출신호를 정확하게 검출할 수 있는 점 등의 특징을 지닌 것이다.

Claims (2)

1. 홀소자(3)가 삽입되는 삽입공간부(2)가 형성된 코어(1)에, 증폭기(5)를 가지며 상기 홀소자(3)를 설치한 PCB(4)를 고정수단(101)으로 설치하여 전류를 검출하는 전류검출기에 있어서, 상기 증폭부(5)가 설치된 PCB(4)의 소정위치에 접지선(7)의 상단에 고정돌부(G')가 형성된 가이드 PCB(G)를 삽입시켜 접지선(7)이 상호 연결되도록 납땜고정하고, 상기 가이드 PCB(G)의 일측면인 동박접지판(6)의 양측방에 접지선(7)과 접지구멍(701)을 형성하고 그 사이에 홀소자(3)의 출력선(a ∼ d)을 인쇄회로(etching)로서 형성하며, 상기 출력선(a ∼ d)들의 하단에 상기 홀소자(3)를 연결 설치하고, 상기 출력선(a ∼ d)의 외측에는 절연지(8)를 설치하며 그 위에 동박판(11)을 접지선(7)에 접지구멍(701)을 통해 납땜으로 연결시켜 자기차폐가 되도록 구성됨을 특징으로 하는 전류검출기의 홀소자 가이드장치
2. 제 1 항에 있어서, 홀소자(3)가 설치되는 상기 가이드 PCB(G1)를, 3중 PCB 상의 한쪽면인 동박접지판(601)과 전방의 동박접지판(601) 사이에 홀소자의 출력선(a ∼ d)을 인쇄회로로서 형성하고, 이의 끝부분에 양동박접지판(601)을 접지구멍(701)으로서 상호 연결되게 상기 홀소자(3)를 연결하여 설치되도록 구성됨을 특징으로 하는 전류검출기의 홀소자 가이드 장치