KR100315413B1 - 비접촉식수신단을갖는전력선통신시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구성과 양호한 잡음특성을 갖는 전력선 통신 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템은 각종 데이터 처리 프로그램을 실행함은 물론 전력선 통신 기능을 제어하는 호스트 시스템부와, 이 호스트 시스템부로부터 출력된 디지탈 통신 정보신호를 변조하거나 전력선을 경유하여 입력되는 고주파의 통신 정보신호를 복조하는 전력선 통신 모뎀과, 이 전력선 통신 모뎀으로부터 출력된 통신 정보신호를 일정 대역 필터링 및 소정 전압 레벨로 증폭한 다음 전력선으로 송출시키는 전력선 송신단과, 상기 전력선을 통해 전송되는 통신 정보신호를 비접촉 방식으로 검출하여 일정 대역 필터링 및 소정 전압 레벨로 증폭한 다음 전력선 통신 모뎀으로 입력시키는 전력선 수신단을 구비한다.

본 발명의 전력선 통신 시스템은 간단한 구성에 의해 통신 신호 수신시 전력선 주변의 부하들로부터 영향을 받지않게 되므로 잡음 특성을 상당히 개선시킬 수 있으므로, 이에따라 통신 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템

본 발명은 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 수신측 전력선의 한선에 비접촉으로 전류 검출 소자를 설치하고, 이 전류 검출 소자가 설치된 전력선의 전단에 캐패시터를 연결하여 전력선 통신을 수행하도록 하는 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전력선 통신 시스템은 수용가에 설치된 전력선을 그대로 이용하여 통신을 행하는 시스템을 말하는데, 예를 들어, 전력선 통신을 이용한 근거리 통신망을 구성하여 가정 자동화(Home Automation)나 공장 자동화(Factory Automation)등에 사용된다. 이와 같은 전력선 통신시스템이 연결되는 전력선에는 통상 텔레비젼이나 컴퓨터등과 같은 많은 부하들이 연결되어 있어서, 이 전력선에는 상기 부하들로 인하여 각종 잡음이 방출되기 때문에 통신정보신호가 정상적으로 전송되기가 어려웠다. 또한, 상기 통신정보신호가 전력선을 통해 전송될 경우 신호 감쇄가 일어나게 된다. 따라서, 이러한 점을 개선하기위해 통상 선형 증폭기(Liner Amplifier)가 구비된 전력선 통신 시스템이 설치되게 된다.

도 1은 종래의 전력선 통신 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 전력선을 이용하는 통신 시스템은 수용가에 설치되어 각종 데이터 처리 프로그램을 실행함은 물론 전력선 통신 기능을 제어하는 호스트 시스템부(70)와, 이 호스트 시스템부(70)로부터 출력된 디지탈의 통신 정보신호를 변조하거나 전력선(71)을 경유하여 입력되는 고주파의 통신 정보신호를 복조하는 전력선 통신 모뎀(72)과, 이 전력선 통신 모뎀(72)으로부터 출력된 변조 신호를 일정 레벨로 증폭하는 선형 증폭기(73)와, 이 선형 증폭기(73)에의해 증폭된 통신 정보신호 및 전력선(71)을 통해 입력되는 통신 정보신호를 일정대역, 예컨대, 10-450KHZ대역이외의 신호를 필터링하는 대역 필터(74)와, 이 대역 필터(74)에 의해 필터링된 통신 정보신호를 커플링 코일을 통해 전력선(71)으로 전송하거나 전력선(71)을 통해 전송되온 통신 정보신호를 검출하는 결합 트랜스(75)로 구성된다.

그리고, 상기 선형 증폭기(73)는 연산 증폭기(Operational Amplifier)를 사용하고, 상기 결합 트랜스(75)와 전력선(71)사이에는 캐피시터(C)가 연결된다.

상기와 같이 구성된 종래의 전력선을 이용하는 통신 시스템의 동작은 다음과 같다.

먼저, 사용자가 전력선(71)을 이용하여 통신하기를 원할 경우 호스트 시스템부(70)를 통해 디지탈 통신 정보신호를 전력선 통신 모뎀(72)으로 입력시킨다. 그러면, 이 전력선 통신 모뎀(72)에서는 입력된 디지탈의 통신 정보신호를 변조하여 선형 증폭기(73)로 입력시키고 그에따라 이 선형 증폭기(73)는 이 입력된 변조신호를 증폭하여 대역 필터(74)로 입력시킨다. 그리고, 이 대역 필터(74)는 선형 증폭기(73)에의해 증폭된 통신 정보신호를 일정 대역 필터링, 예컨대, 10-450KHZ대역이외의 신호는 모두 제거한 다음 결합 트랜스(75)로 입력시킨다. 그러면, 이 결합 트랜스(75)는 커플링 코일을 통해 통신 정보신호를 전력선(71)으로 전송하게 된다.

반면에, 상기 전력선(71)으로부터 통신 정보신호가 결합 트랜스(75)로 입력되게 되면, 결합 트랜스(75)는 전력선(71)으로부터 통신 정보신호를 분리하여 대역 필터(74)로 입력시킨다. 그리고, 이 대역 필터(74)는 결합 트랜스(75)를 통해 입력된 통신 정보신호를 대역 필터링, 예컨대, 10-450KHZ의 대역이외의 신호는 모두 제거한 다음 선형 증폭기(73)로 입력시킨다. 그러면, 이 선형 증폭기(73)은 이 입력된 전력선의 통신 정보신호를 일정 레벨로 증폭한 다음 전력선 통신 모뎀(72)으로 입력시킨다. 그러면, 이 전력선 통신 모뎀(72)은 입력된 통신 정보신호를 복조하고 그 복조된 통신 정보신호를 호스트 시스템부(70)로 입력시킨다. 따라서, 이 호스트 시스템부(70)는 이 입력된 통신 정보신호에 따라 필요한 통신 처리동작을 실행한다.

그러나, 상기와 같은 종래 전력선을 이용하는 통신 시스템은 전력선을 경유하는 통신 정보신호의 증폭을 위하여 선형 증폭기(73)를 사용하는데, 이러한 선형 증폭기(73)는 일종의 정전압원이기 때문에 전력선(71)에 부하가 증가할 경우 수신단에서 수신 신호 검출에 필요한 만큼의 충분한 검출 전류를 공급받지 못하므로 수신에 실패하는 경우가 발생하게된다. 또한 송신측에서 많은 전류를 공급한다 하더라도 송신측과 수신측 사이에 저 임피던스 성분의 부하가 많이 연결될 경우 종래의 수신단의 구조로는 충분한 검출 전류를 공급받을 수 없어 수신에 실패하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 통신 신호 수신시 전력선 주변의 부하들로부터 영향을 받지않으며, 그에따라 잡음 특성을 개선시킬 수 있는 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 회로 구성으로 양호한 잡음 특성을 얻을 수 있는 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 캐패시터를 비접촉식 전류 검출 소자의 전단에 설치하므로서 이 전류 검출 소자의 임피던스가 전력선 주변 부하의 임피던스보다 낮게 되어 많은 수신 전류를 검출하며 시스템의 수신 특성을 향상시킨 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 전력선 커플링 회로를 사용하는 전력선 통신 시스템의 블록도.

도 2는 본 발명의 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템의 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 호스트 시스템부

2 : 전력선

3 : 전력선 통신 모뎀

4 : 전력선 송신단

5 : 전력선 수신단

6 : 전류원 증폭기

7 : 출력 필터

8 : 결합 트랜스

9: 검출 전류 소자

10: 전류 검출 회로부

11: 입력 필터

C1, C2 : 캐패시터

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수용가에 설치되어 각종 데이터 처리 프로그램을 실행함은 물론 전력선 통신 기능을 제어하는 호스트 시스템부와, 이 호스트 시스템부로부터 출력된 디지탈의 통신 정보신호를 변조하거나 전력선을 경유하여 입력되는 고주파의 통신 정보신호를 복조하는 전력선 통신 모뎀과, 이 전력선 통신 모뎀으로부터 출력된 통신 정보신호를 일정 대역 필터링 및 소정 전압 레벨로 증폭한 다음 전력선으로 송출시키는 전력선 송신단과, 상기 전력선을 통해 전송되는 통신 정보신호를 비접촉 방식으로 검출하여 일정 대역 필터링 및 소정 전압 레벨로 증폭한 다음 전력선 통신 모뎀으로 입력시키는 전력선 수신단으로 구성된 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 수신단을 갖을 전력선 통신 시스템의 개략적인 구성 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전력선 통신 시스템은 수용가에 설치되어 각종 데이터 처리 프로그램을 실행함은 물론 전력선 통신 기능을 제어하는 호스트 시스템부(1)와, 이 호스트 시스템부(1)로부터 출력된 디지탈의 통신 정보신호를 변조하거나 전력선(2)을 경유하여 입력되는 고주파의 통신 정보신호를 복조하는 전력선 통신 모뎀(3)과, 이 전력선 통신 모뎀(3)으로부터 출력된 통신 정보신호를 일정 대역 및 소정 전압 레벨로 증폭한 다음 전력선(2)으로 송출시키는 전력선 송신단(4)과, 상기 전력선(2)을 통해 전송되는 통신 정보신호를 비접촉 방식으로 검출하여 일정 대역 및 소정 전압 레벨로 증폭한 다음 전력선 통신 모뎀(3)으로 입력시키는 전력선 수신단(5)을 포함한다.

상기 전력선 송신단(4)은 상기 전력선 통신 모뎀(3)으로부터 출력된 변조 신호를 일정 레벨로 증폭하는 전류원 증폭기(6)와, 이 전류원 증폭기(6)에 의해 증폭된 통신 정보신호를 일정대역, 예컨대, 10-450KHZ대역이외의 신호를 필터링하는 출력 필터(7)와, 이 출력 필터(7)에의해 필터링된 통신 정보신호를 커플링 코일을 통해 전력선(2)으로 전송하는 결합 트랜스(8)를 포함한다.

여기서, 상기 결합 트랜스(8)와 전력선(2)사이에는 캐피시터(C1)가 연결된다.

상기 전력선 수신단(5)은 상기 전력선(2)의 한선에 비접촉으로 설치되어 전력선(2)으로 전송되는 통신 정보신호의 전류를 검출하는 전류 검출 소자(9)와, 이 전류 검출 소자(9)의 전단의 전력선(2)에 연결되어 임피던스를 낮추는 저임피던스 캐패시터(C2)와, 상기 전류 검출 소자(9)로부터 검출된 통신 정보신호의 검출 전류를 일정 레벨로 증폭한 다음 전압으로 변환하는 전류 검출 회로부(10)와, 이 전류 검출 회로부(10)로부터 입력된 통신 정보신호를 일정 대역 예컨대, 10-450KHZ대역으로 필터링한 다음 이 필터링된 통신 정보신호를 전력선 모뎀(3)으로 입력시키는 입력 필터(11)를 포함한다.

여기서, 상기 전류 검출 소자(9)는 페라이트 코어 형상으로 형성되어 있어서 전력선(2)의 한선이 이 페라이트 코어 형상의 전류 검출 소자(9)의 중심부를 통과하도록 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템의 동작을 설명한다.

먼저, 사용자가 전력선(2)을 이용하여 통신하기를 원할 경우, 호스트 시스템부(1)를 통해 디지탈의 통신 정보신호를 전력선 통신 모뎀(3)으로 입력시킨다. 이 전력선 통신 모뎀(3)은 입력된 디지탈의 통신 정보신호를 변조하여 전력선 송신단(4)의 전류원 증폭기(6)로 입력시키고, 그에따라 이 전류원 증폭기(6)는 이 입력된 변조신호를 증폭하여 전력선 송신단(4)의 출력 필터(7)로 입력시킨다. 이 출력 필터(7)는 전류원 증폭기(6)에의해 증폭된 통신 정보신호를 일정 대역 예컨대, 10-450[KHZ]대역으로 필터링한 다음 결합 트랜스(8)로 입력시킨다. 그러면, 이 결합 트랜스(8)는 커플링 코일을 통해 통신 정보신호를 전력선(2)으로 송출하게 된다.

반면에, 통신 정보신호가 전력선(2)을 통해 전송되어 올 경우, 이 통신 정보신호의 전류가 전력선 수신단(5)의 전류 검출 소자(9)에 의해 비접촉으로 검출된다. 즉, 상기 전력선(2)이 페라이트 코어형 전류 검출 소자(9)의 중심부를 관통하고 있기 때문에, 전력선(2)을 통해 흐르는 통신 정보신호의 전송 전류에 의해 상기 전류 검출 소자(2)에는 그만큼의 자속이 발생하고 그 발생된 자속에 따라 전류 검출 소자(9)에는 통신 정보신호의 검출 전류가 흐르게 된다. 이때, 상기 전류 검출 소자(9)에는 저임피던스 캐패시터(C2)의 작용으로 전력선(2)의 부하들보다 낮은 임피던스를 갖게 되며, 그에 따라 종래의 전력선 결합 트랜스 방식에 비해 더 많은 수신 전류를 검출할 수 있게 된다.

즉, 종래의 전력선 결합 트랜스 방식에서는 송신단과 수신단 사이에 저임피던스를 유발하는 부하들이 많이 존재할 경우, 송신단의 출력 전류가 전력선에 연결된 부하들에 의해 모두 흡수되어 수신 신호의 검출이 실패하는 경우가 많다. 그 이유는 종래의 결합 트랜스 방식이 전력선에 직접 결합되어 있는 결합 트랜스의 인덕터에 의해 주파수가 상승함에 따라 그에 비례하여 임피던스(=jwL)도 함께 상승하는 방식이기 때문이다. 이때, 전력선과 같이 저임피스던스 부하가 많은 상태에서 고주파 통신을 할 경우 그 주파수가 높아져서 수신되는 전류도 작아지게 된다.

이에 대하여, 본 발명에 의하면, 저임피던스 캐패시터(C2)가 전류 검출 소자(9)의 전단에 위치한 전력선(2)에 연결되므로, 이 저임피던스 캐패시터(C2)의 작용(1/jwL)에 따라 전류 검출 소자(9)의 주변 선로의 임피던스는 낮아지게 된다. 따라서, 이 전류 검출 소자(9)에는 종래의 결합 트랜스 방식보다 더 많은 수신 전류가 검출되게 된다.

한편, 상기 전류 검출 소자에 의해 검출된 전류는 전류 검출 회로부(10)로입력되어 일정 레벨의 증폭과정을 거친 다음 전압으로 변환되어 입력필터(11)로 입력된다. 이 입력 필터(11)는 전류 검출 회로부(10)를 통해 입력된 통신 정보신호를 대역 필터링, 예컨대, 10-450KHZ로 필터링한 다음 전력선 통신 모뎀(3)으로 입력시킨다. 그러면, 이 전력선 통신 모뎀(3)은 입력된 통신 정보신호를 복조하고 그 복조된 통신 정보신호를 호스트 시스템부(1)로 입력시킨다. 따라서, 이 호스트 시스템부(1)는 입력된 통신 정보신호에 따라 필요한 통신 기능을 실행한다.

이상과 같이 본 발명은 수신측 전력선의 한선에 비접촉으로 전류 검출 소자를 설치하고 이 전류 검출 소자가 설치된 전력선의 전단에 캐패시터를 연결하여 전력선 통신을 수행하므로, 통신 신호 수신시 전력선 주변의 부하들로부터 영향을 받지않게 되며, 그에따라 잡음 특성을 상당히 개선시킬 수 있다. 그리고, 본 발명은 간단한 회로 구성으로 양호한 잡음 특성을 얻을 수 있게 되므로 전력선 통신 시스템의 통신 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 캐패시터가 비접촉식 전류 검출 소자의 전단에 설치되어 있어서 이 전류 검출 소자의 임피던스가 전력선 주변 부하의 임피던스 보다 낮게되어 많은 수신 전류를 검출하게 되므로 시스템의 수신 특성을 향상시키게 된다.

Claims (2)

1. 수용가에 설치되어 각종 데이터 처리 프로그램을 실행함은 물론 전력선 통신 기능을 제어하는 호스트 시스템부(1)와, 이 호스트 시스템부(1)로부터 출력된 디지털 통신 정보신호를 변조하거나 전력선(2)을 경우하여 입력되는 고주파의 통신 정보신호를 복조하는 전력선 통신 모뎀(3)과, 이 전력선 통신 모뎀(3)으로부터 출력된 통신 정보신호를 일정 대역 필터링 및 소정 전압 레벨로 증폭한 다음 전력선(2)으로 송출시키는 전력선 송신단(4)과, 상기 전력선(2)을 통해 전송되는 통신 정보신호를 비접촉 방식으로 검출하여 일정 대역 필터링 및 전압 레벨로 증폭한 다음 전력선 통신 모뎀(3)으로 입력시키는 전력선 수신단(5)으로 구성되는 한편,

   상기 전력선 수신단(5)이 상기 전력선(2)의 한선에 비접촉식으로 설치되어 전력선(2)으로 전송되는 통신 정보신호의 전류를 검출하는 전류검출소자(90)와, 이 전류검출소자(9)의 전단의 전력선(2)에 연결되어 임피던스를 낮추는 저임피던스 캐패시터(C2)와, 상기 전류검출소자(9)로부터 검출된 통신 정보신호의 검출 전류를 일정 레벨로 증폭한 다음 전압으로 변환하는 전류 검출 회로부(10)와, 이 전류 검출 회로부(10)로부터 입력된 통신 정보신호를 일정 대역으로 필터링한 다음 이 필터링된 통신 정보신호를 전력선 모뎀(3)으로 입력시키는 입력 필터(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 검출 소자(9)는 페라이트 코어 형상으로서 전력선(2)의 한선이 상기 페라이트 코어 형상의 전류 검출 소자(9)의 중심부를 통과하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 수신단을 갖는 전력선 통신 시스템.