KR100358364B1 - 프로그램이 가능한 직류 전기 부하장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로콘트롤러(Microcontroller)와 A/D, D/A 컨버터와, 원격지점을 입력할 수 있는 전압센스단자와, 실 부하의 전류를 모니터할 수 있는 전류모니터단자를 형성하여 사용함으로써, 방전방식으로 정전류, 정전압, 정저항 및 정전력을 복합하여 사용하게 하고, 자동 방전기능으로 최대 100종류의 부하, 진행시간, 기울기시간 및 실행 반복횟수를 용이하게 설정하여 반복시험을 행하게 하며, 최소 1msec부터 10μsec단위로 상기 진행시간 및 기울기시간을 설정할 수 있어 다양한 파형을 임의로 만들어 자동 방전을 행하게 하고, 부하 입력단자를 단락시키는 쇼트(Short)기능을 갖게 하며, 과전류, 과전압, 과전력, 과온도 및 역전압에도 이상이 없는 보호기능으로 장치의 신뢰성을 향상시킴으로 인해 전체적인 제품의 생산성 및 경제성을 향상하시킬 뿐만 아니라 효율성을 향상시켜 사용자에 대한 사용상의 신뢰도를 극대화하는 프로그램이 가능한 직류 전기 부하장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

Description

프로그램이 가능한 직류 전기 부하장치{A PROGRAMMABLE DC ELECTRONIC LOAD}

본 발명은 정확하고 다양한 부하의 동작을 실행하도록 하기 위한 프로그램이 가능한 직류 전기 부하장치에 관한 것으로서,

좀 더 상세하게는 마이크로콘트롤러(Microcontroller)와 A/D, D/A 컨버터와, 원격지점을 입력할 수 있는 전압센스단자와, 실 부하의 전류를 모니터할 수 있는 전류모니터단자를 형성하여 사용함으로써, 방전방식으로 정전류, 정전압, 정저항 및 정전력을 복합하여 사용하도록 하고, 자동 방전기능으로 최대 100종류의 부하, 진행시간, 기울기시간 및 실행 반복횟수를 용이하게 설정하여 반복시험을 행하도록 하며, 최소 1msec부터 10μsec단위로 상기 진행시간 및 기울기시간을 설정할 수 있어 다양한 파형을 임의로 만들어 자동 방전을 행하도록 하고, 부하 입력단자를 단락시키는 쇼트(Short)기능을 갖도록 함으로 인해 전체적인 제품의 생산성 및 경제성을 향상하도록 할 뿐만 아니라 효율성을 향상시켜 사용자에 대한 사용상의 신뢰도를 극대화하도록 하는 프로그램이 가능한 직류 전기 부하장치에 관한 것이다.

부하 시험을 필요로 하는 모든 시험, 컴퓨터를 사용하여 RS-232(RS485) 또는 GPIB 통신으로 원격 제어하는 시스템 장비, 전자 부하(로드) 단독으로 수명 시험등 반복시험을 필요로 하는 시험 및 임의의 파형을 만들어 부하 시험을 해야하는 시험등에는 자동으로 부하를 측정하여 반복적으로 행해지는 부하장치가 없어 사용자가 일일히 수동으로 측정하여 시험해야되는 문제로 인해 원하는 데이터를 얻지 못할 뿐더러 정확한 실험을 할 수가 없는 문제가 있는 것이다.

또한, 상기의 부하 시험을 행하기 위해서는 데이터를 직접 입력하고 저장하는 별도의 컴퓨터를 설치해야되는 번거로움과 이로 인한 비용이 상승되는 문제가 있는 것이다.

따라서, 상기의 문제점들로 인해 종래의 실시되는 부하 시험은 그 효율성이저하될 뿐더러 시험 데이터에 대한 정확성에 있어 그 신뢰도가 극소화되는 문제들이 항상 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래에 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 마이크로콘트롤러(Microcontroller)와 A/D, D/A 컨버터와, 원격지점을 입력할 수 있는 전압센스단자와, 실 부하의 전류를 모니터할 수 있는 전류모니터단자를 형성하여 사용함으로써, 방전방식으로 정전류, 정전압, 정저항 및 정전력을 복합하여 사용하게 하고, 자동 방전기능으로 최대 100종류의 부하, 진행시간, 기울기시간 및 실행 반복횟수를 용이하게 설정하여 반복시험을 행하게 하며, 최소 1msec부터 10μsec단위로 상기 진행시간 및 기울기시간을 설정할 수 있어 다양한 파형을 임의로 만들어 자동 방전을 행하게 하고, 부하 입력단자를 단락시키는 쇼트(Short)기능을 갖게 하며, 과전류, 과전압, 과전력, 과온도 및 역전압에도 이상이 없는 보호기능으로 장치의 신뢰성을 향상시킴으로 인해 전체적인 제품의 생산성 및 경제성을 향상하시킬 뿐만 아니라 효율성을 향상시켜 사용자에 대한 사용상의 신뢰도를 극대화하는 프로그램이 가능한 직류 전기 부하장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명을 구체적으로 실시하기 위해 보여주는 블럭구성도,

도 2는 본 발명의 동작관계를 설명하기 위해 나타낸 흐름도,

도 3은 본 발명의 실시예로 나타낸 파형의 그래프,

도 4는 본 발명의 다른 실시예로 나타낸 파형의 그래프,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로 나타낸 삼각파형 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 키입력 보드 20 : 주제어 보드

30 : 액정표시부 40 : 리모트 인터페이스 보드

50 : 전압센스단자 60 : 전압 선택기

70 : 아날로그 보드 80 : 전류모니터단자

90 : 로드 모듈 100 : 부하측

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 대해 바람직한 실시예인 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명을 구체적으로 실시하기 위해 보여주는 블럭구성도이고, 도 2는 본 발명의 동작관계를 설명하기 위해 나타낸 흐름도를 나타낸 것이다.

즉, 본 발명은 사용자가 원하는 부하(Load), 시간 및 반복횟수 등을 직접 설정하여 주제어 보드(20)에 입력시키는 키입력 보드(10)와, 상기 키입력 보드(10)의 설정된 각신호 데이터를 입력하여 저장하거나 저장된 데이터를 출력하도록 제어하는 주제어 보드(20)와, 상기 주제어 보드(20)를 통해 저장된 상기 키입력 보드(10)의 설정된 상황을 표시하기 위해 16칸 2줄로 이루어진 액정표시부(30)와, 상기 주제어 보드(20)와 통상의 컴퓨터 사이를 연결하여 원활한 통신을 이루도록 포토IC (PHOTO-IC)로 절연되어 있는 리모트 인터페이스 보드(40)와, 원격지점을 입력할 수 있는 전압센스단자(50)와, 원하는 전압을 선택하기 위한 전압 선택기(60)와, 상기 전압센스단자(50) 및 전압 선택기(60)의 입력을 받아 상황에 따라 변환하고 신호를 증폭 및 제어하기 위해 AC/DC컨버터, DC/AC컨버터, 증폭기 및 제어기로 이루어진 아날로그 보드(70)와, 상기 아날로그 보드(70)에서 이루어지는 실 부하의 전류를모니터하도록 하는 전류모니터단자(80)와, 부하측(100)에 연결된 상황을 상기 아날로그 보드(70)에 입력하는 동시에 상기 아날로그 보드(70)에서 출력된 신호를 상기 부하측(100)에 출력하기 위한 로드 모듈(90)로 구성되어 이루어지는 것이다.

한편, 본 발명은 상기의 구성부에 적용되는 것에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 대한 작동관계를 설명하기로 한다.

먼저, 사용자 시험하고자 하는 전자기기를 부하측(100)에 연결시킨 상태에서 상기 키입력 보드(10)로 사용자가 원하는 부하(Load), 전류, 시간 및 반복횟수 등을 직접 설정하게 되고, 상기 키입력 보드(10)를 통해 입력된 설정값은 상기 주제어 보드(20)에 저장되는 동시에 액정표시부(30)에 상기 설정된 값이 사용자가 확인할 수 있도록 표시된다.

이때, 상기 리모트 인터페이스 보드(40)는 사용자가 컴퓨터와 연결하여 사용하고자 할 경우에 포토IC로 절연되어 있는 곳에 RS-232나 RS-485와 GPIB와 같은 접속기를 이용하여 연결하여 사용할 수가 있는 것이다.

상기 로드 모듈(90)에서 출력되는 신호를 변환시키거나 상기 주제어 보드(20)의 신호를 증폭하기 위한 아날로그 보드(70)는 AC/DC컨버터, DC/AC컨버터,증폭기 및 제어기로 이루어지되, 상기 아날로그 보드(70)는 전압센스단자(50)를 통해 원격지점이 입력되는 동시에 상기 전압 선택기(60)를 통해 원하는 전압이 선택되어 입력된다.

상기 전류모니터단자(80)는 상기 아날로그 보드(70)에서 이루어지는 실 부하의 전류를 모니터하게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 기능을 실시예를 통해 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.

우선, 상기 부하측(100)에 시험하고자 하는 전자기기가 연결된 상태에서 로드(Load)가 오프(OFF)일때 전공정 출력 키를 체크(S20)하게 되고, 상기 로드 (Load)가 온(ON)일때는 자동시퀀스(Auto Sequence)가 온(ON)인가를 확인(S1)여 상기 자동시퀀스가 오프이면 고정 부하(Load)를 출력(S2)하게 되고, 상기 자동시퀀스가 온이면 이때 기능이 시작(S3)되어 상기에서 입력된 단계(Step)의 1번에 해당되는 로드, 시간 및 딜레이 (Delay) 값을 읽은(S4) 다음 시간과 딜레이를 설정(S5)하고, 초기 로드(Load)값을 출력(S6)하며, 출력과 타이머를 작동(S7)시키게 된다.

이때, 딜레이 시간이 "0"인가를 확인(S8)하여 상기 딜레이 시간이 "0"아니면 상기 딜레이 시간을 한단계 낮추고, 다음 딜레이 로드를 계산하며, 이 딜레이 로드에 대해 출력(S9)하게 되며, 상기 딜레이 시간이 "0"이면 정격로드를 출력 (S10)한 후 시간(Time)이 "0"인가를 확인(S11)하여 상기 시간이 "0"이 아니면 상기 시간을 한단계 낮추도록 설정(S12)하고, 상기 시간이 "0"이면 상기 단계의 다음 단계(Step)인 로드, 시간 및 딜레이 값을 읽게(S13) 되고, 상기 단계(Step)의 값이마지막(S14)인가를 확인하여 그렇지 않으면, 딜레이 로드를 출력하고, 초기 딜레이 로드를 계산하며, 시간과 딜레이를 설정(S15)하게 되는 것이다.

상기 단계(Step)의 값이 마지막(S14)일 경우 횟수(Count)가 "0"인가를 확인 (S16)하게 되고, 상기 횟수가 "0"이 아닌 경우 상기 단계의 1에 해당되는 로드, 시간 및 딜레이(Delay) 값을 읽게(S17) 되고, 상기 횟수가 "0"이면 로드의 출력을 오프(OFF)(S18)하여 자동시퀀스가 종료(S19)되는 것이 순차적으로이루거나 반복적으로 실행하게 되는 것이다.

상기의 자동시퀀스 기능에 대한 흐름도를 이용하여 실시되는 예를 하기에서 나타내도록 한다.

즉, 첫째, 출력이 온(ON)시 100msec후부터 다 단계(Step) 동작,

Auto= ON, 자동시퀀스.Step=00>01>02>03>04>05>>06, 자동사이클=1일때,

Step 00 설정: 로드(Load)=00A, 시간(Time)=0.1sec, 기울기(Slope)=0.0sec

Step 01 설정: 로드(Load)=40A, 시간(Time)=0.2sec, 기울기(Slope)=0.0sec

Step 02 설정: 로드(Load)=20A, 시간(Time)=0.2sec, 기울기(Slope)=0.1sec

Step 03 설정: 로드(Load)=00A, 시간(Time)=0.2sec, 기울기(Slope)=0.1sec

Step 04 설정: 로드(Load)=40A, 시간(Time)=0.1sec, 기울기(Slope)=0.1sec

Step 05 설정: 로드(Load)=20A, 시간(Time)=0.1sec, 기울기(Slope)=0.0sec

Step 06 설정: 로드(Load)=10A, 시간(Time)=0.2sec, 기울기(Slope)=0.0sec

로 설정된 상태에서 동작된 후의 파형은 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같고,

둘째, 출력이 온(ON)한 시간에 기울기 상승동작으로, 출력 온(ON)시 40A까지100msec동안 서서히 상승, Auto=OFF,

Step 00 설정: 로드(Load)=40A, 기울기(Slope)=0.1sec,

로 설정된 상태에서 동작된 후의 파형은 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같으며,

셋째, 삼각파형을 만들기 위해서, 최소 10A, 최대 40A의 삼각파형(주기= 200msec, 상승 및 하강=100msec),

Auto= ON, 자동시퀀스.Step=00>01, 자동사이클(AUTO CYCLE)=5일때,

Step 00 설정: 로드(Load)=40A, 시간(Time)=0sec, 기울기(Slope)=0.1sec

Step 01 설정: 로드(Load)=10A, 시간(Time)=0sec, 기울기(Slope)=0.1sec,

로 설정된 상태에서 동작된 후의 파형은 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 나타내는 것이다.

또한, 본 발명은 고속의 포토IC(PHOTO-IC)로 절연되어 있는 RS-232(RS-485)또는 GPIB를 사용하여 개인용 컴퓨터로 모든 동작을 원격 제어하고, 데이터를 처리할 수가 있는 것이다.

본 발명은 시간(Time)을 최소 1msec부터 10μsec단위로 설정할 수 있고, 기울기(Slope)를 최소 1msec부터 10μsec단위로 다양하게 설정할 수 있어 다양한 파형을 임의로 만들어 자동(Auto) 방전을 할 수가 있는 것이다.

본 발명은 정격 전류의 2.5배까지 유입전류(Inrush Current)를 설정할 수 있고, 시험 종료 조건으로 종료시간과 종료 전압을 설정할 수가 있는 동시에 19인치 표준 랙(Rack)으로 구성하는 크기의 규격으로 채택할 수가 있다.

따라서, 본 발명은 부하 시험을 필요로 하는 모든 시험, 컴퓨터를 사용하여 RS-232(RS485) 또는 GPIB 통신으로 원격 제어하는 시스템 장비, 전자 부하(로드) 단독으로 수명 시험등 반복시험을 필요로 하는 시험 및 임의의 파형을 만들어 부하 시험을 해야하는 시험등에 적합하게 적용하여 사용할 수가 있는 것이다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 마이크로콘트롤러와 A/D, D/A 컨버터와, 원격지점을 입력할 수 있는 전압센스단자와, 실 부하의 전류를 모니터할 수 있는 전류모니터단자를 형성하여 사용함으로써, 방전방식으로 정전류, 정전압, 정저항 및 정전력을 복합하여 사용하게 하는 효과와, 자동 방전기능으로 최대 100종류의 부하, 진행시간, 기울기시간 및 실행 반복횟수를 용이하게 설정하여 반복시험을 행하게 하는 효과를 갖으며, 최소 1msec부터 10μsec단위로 상기 진행시간 및 기울기시간을 설정할 수 있어 다양한 파형을 임의로 만들어 자동 방전을 행하게 하는 효과가 있고, 부하 입력단자를 단락시키는 쇼트(Short)기능을 갖는 효과와, 과전류, 과전압, 과전력, 과온도 및 역전압에도 이상이 없는 보호기능으로 장치의 신뢰성이 향상되는 효과로 인해 전체적인 제품의 생산성 및 경제성이 향상되는 효과가 있을 뿐만 아니라 효율성이 향상되어 사용자에 대한 사용상의 신뢰도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있는 매우 유용한 발명임이 명백하다.

Claims (1)

1. 사용자가 원하는 전압, 전류, 시간 및 반복횟수 등을 직접 설정하여 주제어 보드(20)에 입력시키는 키입력 보드(10);

   상기 키입력 보드(10)의 설정된 각신호 데이터를 입력하여 저장하거나 저장된 데이터를 출력하도록 제어하는 주제어 보드(20);

   상기 주제어 보드(20)를 통해 저장된 상기 키입력 보드(10)의 설정된 상황을 표시하기 위해 16칸 2줄로 이루어진 액정표시부(30);

   상기 주제어 보드(20)와 통상의 컴퓨터 사이를 연결하여 원활한 통신을 이루도록 포토IC (PHOTO-IC)로 절연되어 있는 리모트 인터페이스 보드(40);

   원격지점을 입력할 수 있는 전압센스단자(50);

   원하는 전압을 선택하기 위한 전압 선택기(60);

   상기 전압센스단자(50) 및 전압 선택기(60)의 입력을 받아 상황에 따라 변환하고 신호를 증폭 및 제어하기 위해 AC/DC컨버터, DC/AC컨버터, 증폭기 및 제어기로 이루어진 아날로그 보드(70);

   상기 아날로그 보드(70)에서 이루어지는 실 부하의 전류를 모니터하도록 하는 전류모니터단자(80);

   부하측(100)에 연결된 상황을 상기 아날로그 보드(70)에 입력하는 동시에 상기 아날로그 보드(70)에서 출력된 신호를 상기 부하측(100)에 출력하기 위한 로드 모듈(90);

   로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로그램이 가능한 직류 전기 부하장치.