KR100371315B1 - 멀티에어컨용 전력선 통신회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 실외기를 공유하도록 다수의 실내기를 연결하는 멀티에어컨 시스템에 적용되는 멀티에어컨용 전력선 통신회로에 관한 것으로서,

최대 6실 기준으로 캐리어신호 발생부, 신호 증폭부, 커플링 회로부, 신호 복조부를 구비하고 있는 2선식 전력선 통신 방식의 효율적인 회로 구성으로 이해 전력선과 임피던스 매칭을 통하여 신호 왜곡이나 감쇠를 사전에 방지하면서 저 비용 및 콤팩트화를 실현할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

멀티에어컨용 전력선 통신회로{Circuit for power line communication of multi air-conditioner}

본 발명은 하나의 실외기를 공유하도록 다수의 실내기를 연결하는 멀티에어컨 시스템에 관한 것으로서, 특히 전력선과 임피던스 매칭을 통해 신호의 왜곡이나 감쇠가 방지되면서 저렴하고 콤팩트(compact)화 가능한 멀티에어컨용 전력선 통신회로에 관한 것이다.

일반적으로 에어콘 시스템은 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브를 포함하여 이루어지는데, 상기 증발기는 실내기에 장착되고, 압축기와 응축기 및 팽창밸브는 실외기에 장착된다. 이때, 실외기의 압축기에서 냉매를 압축시켜 고온고압의 상태로 변환시키고, 응축기에서 고온고압의 냉매가 주위의 공기와 열교환되어 고압의 액상태로 응축되고, 팽창밸브에서 고압의 액상태가 된 냉매가 증발하기 쉬운 상태가 되도록 팽창되고, 실내기의 증발기에서 저온저압의 저건조상태가 된 냉매를 주위의 공기와 열교환시켜 냉매를 저온저압의 증기상태로 변환시킴으로써 실내공기의 온도를 하강시킨다. 즉, 상기 증발기를 통해 실내의 온도를 낮추어주는 기능을 수행한다.

최근, 고층건물과 같이 다수개의 방을 구비한 건물에서는 하나의 실외기를 공유하도록 다수의 실내기를 연결하는 멀티에어콘 시스템이 적용되고 있는데, 각각의 실내기 및 실외기에는 마이컴이 존재하여 서로 통신을 수행하면서 동작이 제어된다. 즉, 실외기의 마이컴에서는 각 실내기의 동작상태를 확인하여 전체부하를 판단하고 그에 따라 압축기와 응축기 및 팽창밸브의 동작을 결정하게 된다. 또한, 별도의 센서를 이용하여 실내의 상태를 판단하는 경우에는 실내기의 마이컴으로 제어신호를 송신함으로써 각 실내기의 동작을 결정할 수 도 있다.

결국, 상기의 동작을 위해서는 각각의 실내기에서 각 방의 부하를 감지하여 그 정보를 실외기에 송신하고, 실외기는 각 방에서 송신된 부하정보를 통합처리하여 각 방에 어떠한 제어를 수행할 것인가를 결정할 뿐 아니라 실내기에 결정사항을 다시 송신하여 계속 정보를 주고받으면서 부하상태를 파악하는 일련의 과정이 필요하게 된다.

일반적으로 실내기와 실외기 간에 통신을 위해서는 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이 전원선과 통신선이 각각 2선씩 모두 4선이 필요하다. 이때, 2선의 전원선을 통해서 구동전원의 공급이 이루어지고, 2선의 통신선을 통해 정보의 교환이 이루어지기 때문에 많은 선의 사용으로 인해 재료비가 증가하는 문제점이 발생되고 있다. 그에 따라, 종래 기술에 의한 3선식 송수신장치에서는 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이 전원선과 통신선의 1선을 공통으로 사용하여 3선으로 함으로써 재료비를 절감하는 동시에 전원선과 통신선을 잘못 연결함으로써 발생되는 전기적인 쇼트(short)를 방지하고 있다. 상기에서 공통선은 접지로 사용된다.

도 2는 종래 기술에 의하여 3선식 송수신을 이용한 멀티에어콘 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 각각의 실내기 및 실외기에는 마이컴과 전원회로 및 송수신회로가 구비되어 있다. 이때, 상기 각각의 실내기로부터 연장된 3선은 실외기의 커넥터로 모아져 연결된다. 상기에서 마이컴은 각 시스템의 동작을 결정하는 기능을 수행하고, 전원회로는 시스템의 동작에 필요한 구동전원을 공급하는 기능을 수행하며, 송수신회로는 외부와의 정보 송수신 기능을 수행한다.

상기와 같은 종래 기술에 의한 멀티에어콘 시스템의 3선식 통신장치는 초기 에어콘 설치과정에서 실내기와 연결된 모든 선이 실외기의 커넥터로 연결되기 때문에 많은 선으로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 전원선과 공통선 및 통신선의 정확한 위치를 잘못 판단하여 다른 단자에 연결함으로 인해 오결선 에러가 발생될 수 있다.

또한, 상기의 상황은 실내기의 대수가 많아질수록 에러가 발생될 가능성이 커지게 되는데, 시스템 설치후 설치자가 확인작업을 하지 않는 경우에는 오결선이 존재하는 경우 동작불량이 발생되어 사용이 불가능해지기 때문에 사용자가 문제해결을 위해 서비스맨을 호출하는 등 또 다른 문제점을 야기시키고, 그에 따라 소비자 클레임률이 높아지는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 2선식 전력선 통신 방식으로 전력선과 임피던스 매칭을 통하여 신호 왜곡이나 감쇠를 사전에 방지하면서 저 비용 및 콤팩트화를 실현할 수 있는 멀티에어컨용 전력선 통신회로를 제공하는데 있다.

도 1은 다선식 송수신장치의 신호라인 연결상태를 나타내는 블록도,

도 2는 종래 기술에 의한 멀티에어콘 시스템의 구성을 나타내는 블록도,

도 3은 종래 기술에서 발생될 수 있는 오결선의 예를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 멀티에어컨용 전력선 통신회로가 도시된 회로도,

도 5는 도 4의 블록도,

도 6은 각 부에서 송수신되는 신호 파형이 도시된 도면.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 마이컴 11 : 송신 포트

12; 수신 포트 20 : 캐리어신호 발생부

21, 51 : 제1 및 제2 IC 30 : 증폭부

40 : 커플링 회로부 41 : 통신용 코일

42 : DC 전압공급부 50 : 신호 복조부

R1∼R13 : 제1 내지 제13 저항 C1∼C5 : 제1 내지 제5 캐패시터

Q1∼Q4 : 제1 내지 제4 트랜지스터 ZD1, ZD2 : 제1 및 제2 제너다이오드

D1 : 제1 다이오드

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 멀티에어컨용 전력선 통신회로의 제1 특징에 따르면, 실외기 및 다수의 실내기가 전력선을 통해 정보 교환 시 상기 실외기 및 다수의 실내기의 동작이 결정되도록 정보의 송수신에 관한 제반 제어 기능을 수행하는 마이컴과, 상기 마이컴에서 출력되는 정보를 실어 전송하기 위한 캐리어(Carrier) 신호를 발생시키는 캐리어신호 발생부와, 전력선에 연결되어 신호의 전달 및 정합 기능을 수행하는 커플링 회로부와, 상기 캐리어신호 발생부에서 전달되는 신호를 증폭하여 상기 커플링 회로부에 제공함으로써 정보의 송신이 이루어지도록 하는 증폭부와, 상기 커플링 회로부를 통해 전력선으로부터 수신된 정보의 복조를 수행하여 상기 마이컴에 전달하는 신호 복조부를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 커플링 회로부에는 일측이 전력선과 연결되어 통신을 위해 일정한 권선비를 갖도록 설치된 코일과, 상기 코일의 타측에 설치되어 바이어스(Bias)를 위해 DC전압이 공급되는 DC전압공급부와, 상기 코일의 전력선 측에 설치되어 전력선의 길이 변화에 따른 임피던스 변화를 보정하고 일정한 거리까지는 신호 감쇠를 방지하면서 임피던스 조절 기능을 수행하는 제1 및 제2 캐패시터로 구성된다.

본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 커플링 회로부와 신호 복조부 사이에는 커플링 회로부를 통해 수신된 신호에서 DC 성분을 제거하는 캐패시터와, 상기 캐패시터를 거친 신호를 분압하여 상기 신호 복조부에 전달하는 제1 및 제2 저항을 포함하는 신호처리회로부가 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 멀티에어컨용 전력선 통신회로가 도시된 회로도 및 블록도로서 이를 참고하면 본 발명은, 실외기 및 다수의 실내기 사이의 정보 교환을 통해 상기 실외기 및 실내기의 동작이 결정되도록 정보의 송수신에 관한 제반 제어 기능을 수행하는 동시에 송신 포트(11)와 수신 포트(12)가 구비된 마이컴(10)과; 상기 마이컴(10)의 송신 포트(11)를 통해 출력되는 송신 신호가 제1 저항(R1)을 통해 제1 트랜지스터(Q1)에 입력된 후에 반전 출력되면 이를 전달받아 전송되도록 캐리어(Carrier) 신호를 발생시키기 위해 제1 IC(20)와 제3 및 제4 저항(R3, R4), 제1 및 제2 캐패시터(C1, C2)로 이루어진 캐리어신호 발생부(20)와; 상기 캐리어신호 발생부(20)에 의해 송신 신호가 캐리어 신호에 실려 전달되면 이를 적절히 증폭 출력하여 정보의 송신이 이루어지도록 제2 및 제3 트랜지스터(Q2, Q3)와 제6 및 제7 저항(R6, R7)으로 이루어진 증폭부(30)와; 전력선에 연결되어 신호의 전달 및 정합 기능을 수행하기 위해 통신용 코일(41)과, 제3 및 제4 캐패시터(C3, C4), DC 전압공급부(42)로 이루어진 커플링 회로부(40)와; 상기 커플링 회로부(40)를 통해 전력선으로부터 수신된 정보의 복조를 수행하기 위해 제10 내지 제13 저항(R10, R11, R12, R13)과, 제4 트랜지스터(Q4), 제2 IC(51)로이루어진 신호 복조부(50)로 구성된다.

특히, 상기 커플링 회로부(40)와 신호 복조부(50) 사이에는 DC 성분을 제거하면서 전압의 분압을 위해 제1 및 제2 제너다이오드(ZD1, ZD2)와, 제1 다이오드(D1), 제7 및 제8 저항(R7, R8), 제5 캐패시터(C5)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작은, 마이컴(10)의 송신 포트(11)에서 생성 출력되는 송신 신호는 제1 저항(R1)을 통해 제1 트랜지스터(Q1)에 입력되고, 제1 IC(21)의 4번핀으로 입력되게 된다.

이때, 상기 제1 IC(21)는 제4 저항(R4)과 제1 캐패시터(C1)에 의해 캐리어 신호를 생성시키는데, 상기 캐리어 신호의 주파수는 수학식 1과 같은 수식에 의해 결정되고, 본 발명에서는 125㎑를 이용하고 있다.

상기에서, 제1 IC(21)에서 캐리어 신호가 생성된 후에 그 캐리어 신호와 4번핀에 입력된 송신 신호가 합성되어 7번핀으로 출력되게 된다.

여기서, 상기 제1 IC(21)의 출력은 도 6의 (a)와 같이 4번핀의 신호 상태에 따라 하이(High) 출력이면 7번 핀에서 125㎑의 클록을 발생시키고, 로우(Low) 출력이면 7번핀에서 클록이 발생되지 않도록 조절 가능하다.

이렇게, 상기 제1 IC(21)의 7번핀에서 출력되는 신호는 제5 저항(R5)을 통해 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스 단에 입력되어 증폭된 후에 제3 트랜지스터(Q3)를 거쳐 통신용 코일(41)에 전달되게 된다. 상기 통신용 코일(41)은 수신시 신호 증폭이 잘되도록 권선비가 적절히 조정되어 있다.

이때, 상기 통신용 코일(41)의 전력선 측에 설치되어 있는 제3 및 제4 캐패시터(C3, C4)는 임피던스 매칭용으로 전력선의 길이 변화에 따른 임피던스 변화를 보정하고 일정한 거리까지는 신호의 감쇠가 생기지 않도록 매칭을 시켜주면서 전력선을 통해 신호가 수신되면 임피던스를 낮추어 신호가 잘 전달되도록 하는 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 통신용 코일(41)에서 제3 및 제4 캐패시터(C3, C4)와 반대 방향에는 바이어스를 위해 DC 전압을 공급해주는 DC 전압공급부(42)가 설치되어 있다.

한편, 상기 캐리어 신호와 송신 신호가 합성된 신호는 커플링 회로부(40)를 거쳐 전력선을 통해 목적하는 장소까지 전달되게 된다.

그런데, 상기 전력선을 통해 입력되는 수신 신호는 커플링 회로부(40)를 통해 신호 복조부(50)로 입력되기 전에 제5 캐패시터(C5)를 거쳐 DC 성분이 제거된 후에 제8 및 제9 저항(R8, R9)에 의해 분압되어 제2 IC(51)의 (+)단에 입력되게 된다. 그 후, 상기 제8 및 제9 저항(R8, R9)에 의해 분압된 수신 신호는 제2 IC(51)의 (-) 단자의 제10 및 제11 저항(R10, R11)에 의한 기준 전압과 서로 비교 출력되고, 그 출력되는 신호는 제12 저항(R12)을 거쳐 제4 트랜지스터(Q4)의 베이스 단에 입력됨에 따라 제4 트랜지스터(Q4)가 온/오프 동작을 수행하게 되고, 제13 저항(R13)과 연결된 제4 트랜지스터(Q4)의 컬렉터 신호가 마이컴(10)의 수신 포트(12)로 입력되게 된다.

즉, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 수신 신호는 제5 캐패시터(C5)를 거쳐 제8 및 제9 저항(R8, R9)에 의해 분압된 후에 제2 IC(51)에 입력되어 기준 전압과 서로 비교된 다음에 상기 제4 트랜지스터(Q4)의 컬렉터를 거치면서 원래 상태로 복조되게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 멀티에어컨용 전력선 통신회로는 최대 6실 기준으로 캐리어신호 발생부, 신호 증폭부, 커플링 회로부, 신호 복조부를 구비하고 있는 2선식 전력선 통신 방식의 효율적인 회로 구성으로 이해 전력선과 임피던스 매칭을 통하여 신호 왜곡이나 감쇠를 사전에 방지하면서 저 비용 및 콤팩트화를 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 실외기 및 다수의 실내기가 전력선을 통해 정보 교환 시 상기 실외기 및 다수의 실내기의 동작이 결정되도록 정보의 송수신에 관한 제반 제어 기능을 수행하는 마이컴과; 상기 마이컴에서 출력되는 정보를 실어 전송하기 위한 캐리어(Carrier) 신호를 발생시키는 캐리어신호 발생부와; 전력선에 연결되어 상기 전력선의 길이 변화에 따른 임피던스 변화를 보정하고 신호가 감쇠되지 않도록 신호의 전달 및 정합 기능을 수행하는 커플링 회로부와; 상기 캐리어신호 발생부에서 전달되는 신호를 증폭하여 상기 커플링 회로부에 제공함으로써 정보의 송신이 이루어지도록 하는 증폭부와, 상기 커플링 회로부를 통해 전력선으로부터 수신된 정보의 복조를 수행하여 상기 마이컴에 전달하는 신호 복조부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 멀티에어컨용 전력선 통신회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 커플링 회로부에는 일측이 전력선과 연결되어 통신을 위해 일정한 권선비를 갖도록 설치된 코일과, 상기 코일의 타측에 설치되어 바이어스(Bias)를 위해 DC전압이 공급되는 DC전압공급부와, 상기 코일의 전력선 측에 설치되어 전력선의 길이 변화에 따른 임피던스 변화를 보정하고 일정한 거리까지는 신호 감쇠를 방지하면서 임피던스 조절 기능을 수행하는 제1 및 제2 캐패시터로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티에어컨용 전력선 통신회로.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 커플링 회로부와 신호 복조부 사이에는 커플링 회로부를 통해 수신된 신호에서 DC 성분을 제거하는 캐패시터와, 상기 캐패시터를 거친 신호를 분압하여 상기 신호복조부에 전달하는 제1 및 제2 저항을 포함하는 신호처리회로부가 형성된 것을 특징으로 하는 멀티에어컨용 전력선 통신회로.