KR100373452B1 - 전원차단장치 - Google Patents

Abstract

전원의 변동이나 부하의 변동에 의하여 임의로 조정가능한 설정값 이하로 전류가 흐르는 경우 소정의 시간 이후에 전원을 자동적으로 차단하는 전원차단장치에 관한 것으로, 기존의 기기 자체의 스위치를 오프하여 전원을 차단하더라도 전원공급단자와 기기 사이에는 항시 전류가 흐르게 되어 전력 낭비 및 기기의 수명을 단축시키는 문제점을 해소하기 위해, 전자기기 및 전기기기의 미사용시 실내 배선으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단장치에 있어서, 실내 배선으로 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부, 실내 배선의 부하 변동 상태를 감지하는 부하변동 감지부, 실내 배선으로 공급되는 전원의 온/오프를 실행하는 출력부와 전류 감지부에서 감지된 전류값이 소정의 값 이하인 경우 상기 출력부에서의 전원 공급을 오프로 하고, 상기 부하변동 감지부에서 감지된 부하의 변동이 설정 범위내에서 변동하면 상기 출력부에서의 전원의 공급을 온으로 하는 제어부를 구비한다.

이러한 장치를 이용하는 것에 의해, 실내의 전자기기 및 전기기기를 사용하지 않는 경우, 소비전류를 기존의 장치에 비해 약 1% 이내로 감소시킬 수 있다.

Description

전원차단장치{POWER SUPPLY CUTOFF APPARATUS}

본 발명은 전원차단장치에 관한 것으로, 특히 전원의 변동이나 부하의 변동에 따라 설정값 이하로 전류가 흐르는 경우 소정의 시간 이후에 전원을 자동적으로 차단하는 전원차단장치에 관한 것이다.

최근, 컴퓨터, 오디오 등의 가전기기에 있어서 다수의 전원공급단자가 필요하게 되므로서, 소위 멀티탭이라는 전원접속단자가 상용되고 있다.

이러한 전원접속단자는 주전원 접속단자, 예를들어 가정, 사무실의 벽등에 미리 장착된 주전원공급단자에 접속하여 실내에서 사용할 수 있도록, 플러그, 콘센트와 코드로 이루어지고, 각 전기 및 전자기기에는 전원의 공급을 차단하기 위한 스위치가 부착되어 있다.

또한, 공장 등에서 사용되는 전원공급단자에 있어서는 옥외에서 공급되는 전원공급단자와는 별도로 작업장 별로 전원을 차단하는 기구를 마련하여 사용하고 있다.

그러나, 사무실 및 가정용으로 사용하는 멀티탭에 있어서는 배선 결과의 미관과 배선을 효율적으로 실행하기 위해 통상, 설치된 전자기구의 뒤쪽의 바닥에 장착되므로, 멀티탭의 전원공급 차단 스위치를 온 오프 시키는 작업이 매우 번거롭게 된다. 또한, 이러한 스위치의 온/오프를 항상 확인해야 하므로, 사용자가 직접 이 스위치를 온/오프하는 경우는 극히 드물다.

또, 사무실이나 공장등에 있어서 주전원공급단자와 멀티탭의 단자 사이에 상당한 거리를 필요로 하는 경우, 상용되고 있는 멀티탭의 코드길이가 1ｍ ∼ 3m에 불과하여 다른 연결 코드를 필요로 한다. 따라서, 멀티탭에 부착된 스위치를 오프로 조작한 경우에 있어서도, 주전원단자와 멀티탭 단자를 연결 하기 위한 부가적인 코드선 사이로 전류가 흐르게 된다. 이러한 경우, 청소 등의 작업시 부가적인 코드선을 건드리게 되면, 감전 및 화재 사고를 유발할 수 있다.

또한, 일반적인 전기 및 전자기기의 경우, 기기 자체의 전원을 오프로 하여도 전원공급단자와 기기 사이에는 항시 전류가 흐르게 되어 전력 낭비 및 기기의 수명을 단축시키게 된다. 이를 방지하기 위해서는 사용자가 사용하지 않는 전기 및 전자 기기의 콘센트를 일일이 빼야하는 불편함이 있었다.

또한, 장기간의 외출시, 가정에서 사용하는 전기기구에 있어서 예를들어 냉장고 등에는 수시로 전원을 공급해 주어야 한다. 따라서, 메인 스위치 즉, 가정용 트랜스의 메인 스위치를 오프로 할 수 없으므로, 누전등의 사고를 예방할 수 가 없었다.

또한 주전원공급단자가 단선등의 장애로 전원을 공급하지 못하게 되는 경우 사용자가 이를 인식하기 위해서는 전압계등을 사용하여 측정해야 하지만, 일반 가정에는 이러한 기구가 마련되어 있지 않으므로 이를 인식하기 위해서는 매우 번거로운 작업을 해야만 하였다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 배선에 흐르는 전류를 측정하여 전자기기 및 전기기기의 미사용시 전원을 차단하는 전원차단장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전원의 차단 후 부하 상태의 변동에 따라 전원을 도통시킬 수 있는 전원차단장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배선의 단락 여부를 용이하게 판단할 수 있는 전원차단장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 옥외 배선에서 옥내 배선으로 공급되는 전원을 차단하여 전자파를 최대한으로 억제할 수 있는 전원차단장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원차단장치의 블럭도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원차단장치의 회로도,

도 3은 도2에 도시된 콘센트부의 외관 사시도,도 4는 도 2에 도시된 전원공급 및 차단부의 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전원부 2 : 출력부

3 : 전류 감지부 4 : 부하변동 감지부

5 : 제어부 6 : 설정부

7 : 제어신호입력부 20 : 전원공급 및 차단부

30 : 콘센트부 21 : 전자회로 유닛

31 : 스위치

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전원차단장치는 전자기기 및 전기기기의 미사용시 실내 배선으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단장치에 있어서, 실내 배선으로 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부, 실내 배선의 부하 변동 상태를 감지하는 부하변동 감지부, 실내 배선으로 공급되는 전원의 온/오프를 실행하는 출력부와 전류 감지부에서 감지된 전류값이 소정의 값 이하인 경우 상기 출력부에서의 전원 공급을 오프로 하고, 상기 부하변동 감지부에서 감지된 부하의 변동이 설정 범위내에서 변동하면 상기 출력부에서의 전원의 공급을 온으로 하는 제어부를 구비한다.

또, 본 발명의 전원차단장치에 있어서는 출력부에 접속된 콘센트부를 더 포함하고, 콘센트부는 상기 실내 배선과 병렬로 접속되고, 스위치와 표시램프를 구비하여 이루어진다.

상기 스위치는 원격제어에 의해서도 온/오프되며, 상기 표시램프는 상기 배선이 단락된 경우 점등되지 않는다.

또, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전원차단장치는 실내배선과 전자기기 또는 전기기기를 접속하기 위해 콘센트, 코드 및 플러그를 구비한 전원차단장치에 있어서, 콘센트의 전극과 병열로 접속된 스위치 및 표시램프를 포함하고, 전원이 공급된 상태에서 스위치를 온하면 표시램프가 점등되고, 전원이 공급되지않은 상태에서 스위치를 온하면 일정 시간 후에 상기 표시램프가 점등되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 동일부분에는 동일 부호를 사용하고 반복적인 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원차단장치의 블럭도이다.

도 1에 있어서, (1)은 전원부로서, 옥외 배선에서 공급되는 220V 또는 120V의 전원에 접속된다. (2)는 전원부(1)에 연결되고 실내의 전자기기 또는 전기기기로 상용 전력을 공급하는 출력부이다.

(3)은 전원부(1)에 접속되어 배선에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부이고, (4)는 전원부(1)에 접속되어 실내 배선에 연결된 전자기기 또는 전기기기의 부하 변동을 감지하는 부하변동 감지부이다.

(5)는 전원부(1), 전류 감지부(3) 및 부하변동 감지부(4)에 접속되어 전류 감지부(3) 및 부하변동 감지부(4)에서 감지된 전류 또는 부하의 변동에 따라 전원부(1)에서의 전력 공급 및 차단을 제어하는 제어부이다.

(6)은 제어부(5)의 제어 조건을 사용자가 임의로 설정하기 위한 설정부로서, 사용자가 사용하는 전기 또는 전자기기의 종류 및 사용전력에 따라 측정될 전류값을 임의로 설정할 수 있다.

(7)은 제어신호입력부로서, 제어부(5)를 외부신호로 제어하기 위한 수단이다. 즉, 전원차단장치가 실내의 천정부근에 장착되어 조작이 번거롭게 되는 것을방지하기 위해 무선리모콘으로 제어신호입력부(7)을 온/오프시켜 제어부(5)의 제어상태를 변경할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 도1의 전원차단장치의 동작 및 회로의 구성을 도2에 따라 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원차단장치의 회로도이다.

먼저, 도 2에 있어서, (20)은 전원 공급 및 차단부로서 도1의 구성에 대응하며, (30)은 콘센트부로서 실내의 전자기기 또는 전기기기에 직접 접속되는 전원공급단자의 기능을 갖는다.

또, (21)은 도 1에 도시된 전원부(1), 부하변동 감지부(4), 제어부(5) 및 설정부(6)이 하나의 PCB상에 탑재된 전자회로 유닛이며, 변류기인 C.T(Current Transformer)는 도 1의 전류 감지부(3)에 대응하고, (22)∼(25)는 도 1의 출력부에 대응하며, 릴레이 또는 무접점 릴레이로 구성된다.

옥외배선에서 전원공급 및 차단부(20)으로 220V 또는 120V의 상용전원이 공급되어 실내의 전자기기 또는 전기기기 예를 들어 컴퓨터기기로 동작전원이 공급된다.

이 때, 전류감지부(3)인 C.T에서 전체 배선에 흐르는 전류값의 측정을 개시한다.

사용자가 컴퓨터의 전원을 오프로 하면, 배선에 흐르는 전류값이 변동되게 되고, 이 변동값을 C.T에서 측정하여 전자회로유닛(21)에 설정된 전류값, 예를 들어 3mA이하로 되고, 소정의 시간이 지나도 이 전류값에서 변동이 없으면 전원이 차단된다.

즉, C.T에서 측정된 전류값이 소정값이하로 되면, 릴레이(22) 및 (23)이 오프로 되고 릴레이(24) 및 (25)는 온으로 된다.

차단후에 흐르는 전압은 전자회로유닛(21)에 의해 약 1. 5V∼3V로 유지된다.이하, 도 1 및 도 2에 도시된 전원차단장치의 각각의 구성요소의 상호 동작방법에 대해서 도 4에 따라 구체적으로 설명한다. 도 4는 도 2에 도시된 전원공급 및 차단부(20)의 회로도이다.통상, 전원부(1)의 1차 측에는 항상 AC 220V 가 공급되고 있으며, 공급된 전원은 전류감지부(3)의 CT1을 관통한 배선을 거쳐 출력부(2)의 릴레이의 "A" 접점을 통해 전기기기 등의 배선에 전달된다.사용자가 사용중이던 전기기기 등을 OFF로 하는 경우, 전류감지부(3)의 CT1 에 의한 전류값이 감소되며, 이때 이미 설정부(6)에 의해 정해진 전류값과 제어부(5)에서 감지전류와 설정전류가 비교되고, 비교 결과 감지전류가 설정전류보다 작으면 출력부(2)의 릴레이가 OFF로 되어 "B"접점 상태로 유지된다.도 2에 있어서, 릴레이가 "B" 접점상태로 되면, 전원부(1) 내부에 있는 AC 또는 DC 5∼10V가 출력 릴레이의 "B"접점을 통해 전기기기의 배선에 연결되어 배선에는 AC 220V가 OFF되고, AC 5∼10V 또는 DC 5∼10V가 인가된다.사용자가 다시 전기기기를 사용하기 위하여 스위치를 ON 하거나 플러그를 콘센트에 꽂으면, 배선에 인가되어 있던 AC 5∼10V 또는 DC 5∼10V를 이용한 부하변동감지부(4)에서 미세전류의 변화 또는 리액턴스의 변화 등을 감지하여 증폭한 후 이 증폭된 신호를 제어부(5)로 전달한다.제어부(5)는 부하변동감지부(4)에서의 감지 신호에 따라 출력부(2)의 릴레이를 ON 시키고, 출력부(2)는 릴레이를 ON 하여 "A" 접점을 통해 AC 220V를 공급하게하여 전기기기등의 정상 작동을 유지시킨다.

즉, 본 발명에 의하면 사용되지 않는 배선으로 인가되는 전압이 1. 5V∼3V로 유지되므로, 기존의 220V와 비교하면 1%이하로 된다.

따라서, 이러한 배선에 인가되는 전력소비를 감소시키고, 이에 따라 전계 및 자계가 1/100이하로 줄어들어 전자파의 영향을 극단적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 배선에 인가되는 전압이 1. 5V∼3V로 유지되므로, 누전 또는 감전의 사고를 충분히 예방할 수가 있다.

전원이 차단된 후에는 전자회로유닛(21)내의 부하변동감지부(4)에서 배선의 부하상태를 계속 감시한다.

일정시간이 지난 후, 사용자가 전자기기 예를 들어 컴퓨터의 전원을 온하는 경우, 부하상태가 설정된 범위내에서 변화하는가를 부하변동감지부(4)에서 측정한다.

부하상태가 설정된 범위내에서, 즉 1. 5∼3V내에서 변화하면 전원이 온된다.

즉, 전원공급 및 차단부(20)에 있어서 릴레이(24) 및 (25)가 오프로 되고, 릴레이(22) 및 (23)이 온으로 되어 통상의 상용 전압이 공급되게 된다.상술한 실시예에 있어서 전원공급 및 차단부(20)의 회로구성 및 작용에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.초기상태에 있어서는 전기를 사용하지 않고 있기 때문에 차단기 내부의 출력부(2)의 릴레이의 접점은 노말클로즈(Normal Close)N.C 즉, 도 2의 B접점에 연결된다. 따라서, 전자기기 또는 전기기기에는 AC 220V가 아닌 AC 10V가 공급되고 있다. 여기서, AC 10V는 전자회로유닛(21) 내부의 소형변압기에 의해 형성되며, 이로 인해 배선선로와 가전기기에는 AC 10V 공급되며, 배선선로에 흐르는 전류는 수㎃ 내지 수백㎂로 된다.

사용자가 전자기기 또는 전기기기를 사용하기 위하여 기기의 스위치를 온하면, 배선선로에 흐르고 있던 수백㎂ 내지 수㎃의 전류가 수천㎂ 내지 수십㎃로 상승하게된다. 이 때, 배선선로에 흐르는 전류를 부하변동감지부(4)의 제2의 변류기CT2에서 감지하고, 설정부(6)에서 이미 설정된 제2의 가변저항기VR2의 설정값과 비교하고, 이를 제어부(5)의 OP AMP2로 증폭하여 사용자가 전자기기 또는 전기기기를 사용하려고 하는 것인지를 결정하게 한다.OP AMP2에 의해 배선선로에 흐르는 전류상승폭이 커서 부하변동의 상승폭이 큰 것으로 결정되면, OP AMP2의 신호가 차단기 내부의 출력부(2)의 릴레이로 전달되어 온동작된다. 즉, 노말클로즈N.C에 있던 접점이 노말오프(Normal Open)N.O로 전환되어 전기배선과 전자기기 또는 전기기기에는 AC 220V가 공급되어 전자기기 또는 전기기기는 정상동작한다. 이 때 흐르는 전류는 수십㎃ 내지 수십A로 된다.차단기 내부의 출력부(2)의 릴레이 접점이 노말오픈N.O로 연결되어 배선 및 전기기기에 AC 220V가 공급되고 있다가 전기기기의 스위치를 오프하게 되면, 수십㎃ 내지는 수A의 사용전류가 수㎃ 이하의 대기전류로 적어지게 된다.이 수㎃의 대기전류는 전류감지부(3)의 제1의 변류기CT1에 의해 감지되어 설정부(6)에서 이미 설정된 제1의 가변저항기VR1의 설정값과 비교하여 이를 제어부(5)의 OP AMP1로 증폭하여 전기사용을 중지하려고 하는 것으로 결정하게 된다.제어부(5)의 OP AMP1에 의해 증폭된 값이 전기사용을 중지한 것으로 결정하게 되면, 제어부(5)의 OP AMP1의 신호값이 차단기 내부의 출력부(2)의 릴레이로 전달되어 오프동작이 된다.즉, 노말오픈N.O에 있던 릴레이의 접점이 노말클로즈N.C로 전환되어 AC 220V의 공급이 차단되고 대신 AC 10V가 공급된다.또, 상기 설명에 있어서는 대기전압을 AC 10V로 설명하였지만, 사용상태에 따라서 1.5V∼3V로 유지하게 할 수도 있다.이상의 설명에서는 가정 또는 사무실의 트랜스와 실내배선 사이에 전원공급 및 차단부(20)을 장착한 경우에 대해 설명하였다.

다음에 콘센트부(30)에 대해 설명한다.

콘센트부(30)은 실내 배선과 병렬로 접속되고, 스위치(31), 저항(32), 표시램프(33) 및 콘센트(34)로 구성된다.

이 콘센트부(30)을 실내의 벽면에 부착된 상태의 1예는 도 3에 도시한 바와 같다.

또, 본 발명에 의하면, 표시램프(33)은 네오램프 또는 발광다이오드를 사용한다.

수동으로 스위치(31)을 온시키면, 배선의 부하상태가 변화되고, 이를 부하변동감지부(4)에서 감지하여 배선을 온상태로 유지시킨다.

또한, 스위치(31)을 인위적으로 온상태로 하지 않고, 콘센트(34)에 전자기기 또는 전기기기의 플러그가 삽입되면 역시 부하상태가 변화되고, 스위치(31)을 온시킨 경우가 마찬가지로 부하변동감지부(4)가 변동상태를 감지하여 배선을 온상태로 유지시킨다.

또, 본 발명에 의하면, 콘센트부(30)의 스위치(31)을 누르면, 표시램프(33)이 점등되어 이 콘센트부(30)에 전원이 인가되는지를 확인할 수가 있다.

즉, 전원이 인가되었을 때 스위치(31)을 누르면, 표시램프(33)이 점등되고, 전원이 인가되지 않고 있는 상태에서 스위치(31)을 누르면, 전자회로유닛(21)에서 이를 감지하고 일정시간 후에 전원이 인가되어 표시램프(33)이 점등된다.

따라서, 콘센트부(30)의 배선의 단락여부를 용이하게 파악할 수가 있다.

또, 본 발명에 따르면, 휴가 등 장기간의 외출시, 실내에 전원을 공급하는트랜스의 주전원 공급단자를 오프로 하지 않아도 전원공급 및 차단부(20)이 작동되어 냉장고 등의 동작시 전원이 온으로 되고, 냉장고의 휴지기간동안 전원이 오프로 되므로, 냉장고 등의 상태를 일정하게 유지할 수가 있다.

또한, 제어신호입력부(7)에 전화선 등을 접속하여 외부에서 특정의 다이얼넘버를 누르는 것에 의해 제어부(5)의 제어상태를 변경할 수도 있다.즉, 도 4에 있어서 제어부(5)의 OP AMP1의 출력단에 연결된 제어신호입력부(7)의 OFF부분은 외부에서 전화로 ARS응답시스템에 연결시켜 온상태에 있는 차단기를 오프시킬 수 있는 구성을 나타내며, OP AMP2의 출력단에 연결된 제어신호입력부(7)의 ON부분은 외부에서 전화로 ARS응답시스템에 연결시켜 오프상태에 있는 차단기를 온시킬 수 있는 구성으로서, 외부전화ARS시스템에 연결하여 제어부(5)의 제어상태를 변경할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 전원차단장치에 의하면, 실내의 전자기기 및 전기기기를 사용하지 않는 경우의 소비전류를 기존의 장치에 비해 약 1% 이내로 감소시킬 수 있다.

또, 본 발명에 따르면, 상기와 같이 소비전류가 감소 되어 전계 및 자계가 1/100 이하로 감소되므로, 전자파의 영향이 그 만큼 감소된다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경가능한 것은 물론이다.

상기 실시예에 있어서는 전원공급 및 차단부(20)과 콘센트부(30)이 일체로 구성된 실시예에 대하여 기술하였지만, 콘센트부(30)만을 분리하여 사용할 수 있는 것은 물론이다.

즉, 기존의 플러그, 코드 및 본 발명의 콘센트부(30)으로 이루어지는 멀티탭을 구성하여도 상술한 실시예와 동일한 효과가 이루어지는 것은 물론이다.

Claims (7)

1. 전자기기 및 전기기기의 미사용시 배선으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단장치에 있어서,

   상기 배선으로 흐르는 전류를 감지하며, 제1의 변류기를 구비한 전류 감지부,

   상기 배선의 부하 변동 상태를 감지하며, 제2의 변류기를 구비한 부하변동 감지부,

   상기 배선으로 공급되는 전원의 온/오프를 실행하며, 다수개의 릴레이를 구비한 출력부,

   상기 전자기기 및 전기기기의 사용전력에 따라 측정될 전류값을 설정하며 가변저항기를 구비한 설정부 및

   상기 전류 감지부에서 감지된 전류값이 상기 설정부에서 설정한 소정의 값 이하인 경우 상기 출력부에서의 전원 공급을 오프로 하고, 상기 부하변동 감지부에서 감지된 부하의 변동이 상기 설정부에서 설정한 전류값 범위내에서 변동하면 상기 출력부에서의 전원의 공급을 온으로 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원차단장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 출력부에 접속된 콘센트부를 더 포함하고,

   상기 콘센트부는 상기 배선과 병렬로 접속되고, 스위치와 표시램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원차단장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 설정범위는 사용자에 의해 임의로 설정가능한 것을 특징으로 하는 전원차단장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제어부를 외부에서 제어하기 위해, 외부신호를 받는 제어신호입력부를 더 포함하고,

   상기 제어부는 상기 제어신호입력부를 통해 입력된 제어신호에 의해 온/오프되는 것을 특징으로 하는 전원차단장치.
6. 배선과 전자기기 또는 전기기기를 접속하기 위해 콘센트, 코드 및 플러그를 구비한 전원차단장치에 있어서,

   상기 콘센트의 전극과 병열로 접속된 스위치 및 표시램프를 포함하고,

   전원이 공급된 상태에서 상기 스위치를 온하면 상기 표시램프가 점등되고, 전원이 공급되지 않은 상태에서 상기 스위치를 온하면 일정 시간 후에 상기 표시램프가 점등되는 것을 특징으로 하는 전원차단장치.
7. 삭제