KR100383809B1 - 자동 접지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원칩 마이크로프로세서를 이용하여 교류 전원의 접지 상태를 점검하여, 자동으로 접지시켜 주는 자동 접지 장치에 관한 것으로, 접지 여부 상태를 감지하는 접지 감지부와; 상기 접지 감지부에 의하여 감지된 접지 상태에 따라 교류 전원선 양단 사이의 접지 위치를 제어하는 접지 제어부와; 교류 전원선을 통해 공급되는 교류 전원의 전압을 감지하는 교류 전원 검출부와; 상기 접지 감지부와 접지 제어부를 통해 인체 접촉 여부를 판단하여 교류 전원선의 정확한 접지 위치를 판단하여 교류 전원의 제로크로스점을 판단해 주는 제어부와; 상기 제어부, 접지 감지부, 접지 제어부의 동작에 필요한 직류 전원을 안정화시켜 공급하는 직류 전원 공급부로 구성된다.

Description

자동 접지 장치{Automatic Earth System}

본 발명은 자동 접지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원칩 마이크로프로세서를 이용하여 교류 전원의 접지 상태를 점검하여, 자동으로 접지시켜 주는 자동 접지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 사용하는 시설물에서 접지는 가장 기본적인 안전장치이다. 안전 장치인 접지시설이 부적합하면 인명의 감전사고나 전자 장비의 파손 및 오동작의 주원인이 된다.

이와 같은 접지 시설이 부적합하면, 과부하나 장비 및 기계의 문제 발생 시에 전기 차단기가 정확한 동작을 하지 못해 화재나 장비의 파손을 막지 못 하고, 장비로부터 누전이 될 때 누전 차단기가 정격동작을 하지 못해 인체에 감전사고를 일으키고, 낙뢰로 인한 서지 전압(수억∼수십억[V]) 발생시 화재, 장비파손 및 인명사고를 일으키는 원인이 된다.

접지는 전자 기기, 통신장비, 계측장비 등 전기설비 시스템을 대지(지구)에 전기적으로 접속하는 것을 의미하며, 접지 전극은 전기를 이용한 컴퓨터, 전자장비, 계측장비, 기계설비를 전기적으로 대지와 접속을 위한 단자이며, 접지저항은 접지전극과 대지 사이의 전기적 접촉저항을 말한다. 접촉저항은 A와 B 두 물체를 전기적으로 연결(접속)할 때 접촉 저항이다. 지락 전류, 노이즈(Noise) 전류, 유도 전류, 서지 전류 등이 발생시 접지저항(접지 전극의 저항)으로 인한 전위 상승으로 시스템에 장애를 일으키고 심하면 인명사고나 장비가 파손된다.

여기서, 전원을 사용하는 각종 전기 및 전자기기에 유입되는 노이즈에는 서지(SURGE) 노이즈(뇌전 서지, 유도 서지 - 전위상승, 전위차 발생), 설비 노이즈(신호, 정전기 잡음 - 전하 축적, 신호 간섭), 건물 노이즈(서지, 뇌전 전류 잡음 -서지 유입, 노이즈 전하 축적) 등이 있다.

특히, 현대 산업은 첨단의 전자 장비로 구성되어 있고, 고집적 IC(ULSI) 반도체 사용 기기가 많다. 이들 기기는 저전압(1.5V사용)에서 동작하므로 노이즈 한계 전압도 0.7V에 불과 하다. 따라서, 장비의 안정적 운용과 인명사고의 방지를 위해서 완벽한 접지 시스템이 필요하다.

접지 시스템은 전자 장비 및 계측 장비의 노이즈 현상을 완전 방지하며, 정전기나 전자파발생을 억제하며, 특히 낙뢰 등 순간전압(surge)에 의한 인명 사고나 고가장비의 파손 및 오동작을 방지해야 하는 기능을 갖고 있어야 한다.

그런데, 종래에는 교류 전원을 공급하는 전원선의 정확한 접지점을 파악하기 어렵거나 고가의 장비를 이용하여 확인해야 하는 문제점이 있었고, 제대로 된 접지 시스템을 구축하기 위해서는 건물 전체적으로 접지 설비를 설치해야 하기 때문에 대단히 많은 비용이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 원칩 마이크로프로세서를 이용하여 교류 전원의 접지 상태를 미리 점검하여 측면 접지가 연결되지 않은 노출 콘센트 등의 사용으로 인하여 기체 접지부가 대지와 연결되지 않아 접지 효과를 나타내지 못하는 경우와 사전 점검한 데이터에 의하여 정확한 접지점과 기체 접지부를 연결하도록 하고, 교류 전원의 전압이 110V 또는 220V인 경우를 막론하고 정확한 접지점을 찾아 연결함으로써, 유해 전자파의 피해를 극소화할 수 있는 자동 접지 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 접지 장치의 구체적인 회로를 나타낸 회로도.

도 2는 본 발명에서 따른 자동 접지 장치의 제어부의 제어 흐름을 설명하기 위한 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 제어부 20 : 접지 감지부

30 : 접지 제어부 40 : 직류 전원 공급부

50 : 교류 전원 검출부

A1 : 상측 교류 전원선 A2 : 하측 교류 전원선

G1 : 인입 측면 접지선 G2 : 기체 접지부

U1, U2 : 포토커플러(트라이액 타입)

U3 : 원칩 마이크로프로세서

TP : 감지점

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 접지 여부 상태를 감지하는 접지 감지부와; 상기 접지 감지부에 의하여 감지된 접지 상태에 따라 교류 전원선 양단 사이의 접지 위치를 제어하는 접지 제어부와; 교류 전원선을 통해 공급되는 교류 전원의 전압을 감지하는 교류 전원 검출부와; 상기 접지 감지부와 접지 제어부를 통해 인체 접촉 여부를 판단하여 교류 전원선의 정확한 접지 위치를 판단하여 교류 전원의 제로크로스점을 판단해 주는 제어부와; 상기 제어부, 접지 감지부, 접지 제어부의 동작에 필요한 직류 전원을 안정화시켜 공급하는 직류 전원 공급부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 접지 장치를 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 입력되는 교류 전원의 전압이 110V 또는 220V인 경우를 막론하고 정확한 접지점을 찾아서 연결함으로써, 유해 전자파의 피해를 극소화시켜 주는 것이다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 1은 본 발명에 따른 자동 접지 장치의 구체적인 회로를 나타낸 회로도, 도 2는 본 발명에서 따른 자동 접지 장치의 제어부의 제어 흐름을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 각 구성 요소인 접지 감지부(20), 접지 제어부(30), 교류 전원 검출부(50), 직류 전원 공급부(40), 제어부(10)에 대하여 도 1을 참조하여 아래에 설명한다.

접지 감지부(20)는 저항 R3, R의 공통 연결 단자(이하, '접점점'이라 한다.)의 전위가 주상 접지(柱上接地)와 등전위(等電位)이면 광결합 소자(PC1)가 발광되지 않아, 트랜지스터 Q2와 연결된 제어부(10)의 원칩 마이크로프로세서(U3)의 A2가 1(high)이 되게 하고, 접점점의 전위가 주상 접지와 다를 경우에 감지점(TP)을 인체에 접촉함으로써, PC1을 발광시켜 원칩 마이크로프로세서(U3)의 A2를 0(low)이 되게 하여 주상 접지의 정확한 위치를 파악한다.

접지 제어부(30)는 상기 접지 감지부(20)의 3가지 출력 상태 즉, U1이 온 U2는 오프, U1이 오프 U2는 온, U1이 온 U2도 온 상태인 3가지 상태에 따라 접지 감지부(20)가 감지를 할 수 있도록 하고, 감지 결과에 따른 제어부(10)의 원칩 마이크로프로세서(U3)의 명령에 따라 상기 3가지 경우 중 하나를 출력하여 그대로 유지한다.

여기서, 상기 U1, U2는 포토커플러로써, 트라이액 드라이브 타입(Triac Drive Type)의 포토커플러이다.

교류 전압 검출부(50)는 저항 R10과 연결된 원칩 마이크로프로세서(U3)의 B7을 통해 상용 교류 전원(이하, '교류전원')이라 한다.)의 제로크로스(Zero Cross)를 검출하고, 저항 R13, R16의 공통 연결점을 통해 연결된 원칩 마이크로프로세서(U3)의 B6을 통해 교류 전원의 전압이 고전압(통칭 220V)인지 저전압(통칭 110V)인지를 판단하게 하고, 이에 따른 적절한 처리를 제어부(10)의 원칩 마이크로프로세서(U3)를 통해 하도록 하여 정확한 접지점을 판단하도록 한다.

직류 전원 공급부(40)는 저항 R11, R12; 캐패시터 C4, C7; 다이오드 D1, D2로 정류 및 평활 회로를 구성하고, 저항 R14, R15; 캐패시터 C6; 다이오드 D3; 트랜지스터 Q3으로 구성된 직류 안정화 전원 회로로 구성하여 제어부(10)의 원칩 마이크로프로세서(U3), 접지 감지부(20), 접지 제어부(30) 등에 안정화된 직류 전원을 공급한다.

제어부(10)는 상기 접지 감지부(20)와 접지 제어부(30)의 연대 입출력에 의해 감지점(TP)의 인체 접촉 여부를 판단하고, 주상 접지 위치(A1, A2, A1과 A2의 중간점 중의 하나)를 판단하여 상기 교류 전원 검출부(50)와 연결된 원칩 마이크로프로세서(U3)의 B6을 통해 교류 전원의 전압 고저(220V/110V)를 판단하여 저항 R10을 통해 교류 전원과 연결된 원칩 마이크로프로세서(U3)의 B7을 통해 교류 전원의 제로크로스를 검출하고, 동기 클락 발생 및 경과 시간의 계수 처리를 통해 정확한 접지점으로 기체 접지부(G2)를 감지점(TP)에 연결하도록 한다.

여기서, 본 발명의 주요 기능이라 할 수 있는 접지 감지는 광결합 소자 PC1의 발광부 일측을 접점점(저항 R3, R4, R7의 공통 연결점)에 연결하고, 다른 일측을 저항 R2를 거쳐 감지점(TP)과 연결하여, 제어부(10)의 원칩 마이크로프로세서(U3)에 정해진 명령에 의하여 U1, U2의 온/오프 조합에 의해 감지점의 인체 접촉 여부를 판단하고, 인체 접촉이 감지되었을 경우 순차적으로 3가지 경우 즉, U1이 온 U2는 오프, U1이 오프 U2는 온, U1이 온 U2도 온 상태인 경우로 접지 감지부(20)의 상태(트랜지스터 Q2의 콜렉터 전압)를 제어부(10)의 원칩 마이크로프로세서(U3)에 기억시키고, 기억된 데이터를 논리적으로 판단하여 기체 접지부(G2)가 주상 접지의 등전위가 되도록 저항 R4를 거쳐 연결하여, 기체 접지부(G2)에 유기된 전기장을 흘려주어 인체에 영향을 끼치지 못하게 한다.

여기서, 도 2를 참조하여 상기 제어부(10)의 원칩 마이크로프로세서(U3)의 동작 제어를 설명한다.

원칩 마이크로프로세서(U3)를 리셋한 후에 I/O(입출력)를 설정하고(S10), 교류 전원이 220V인지를 확인하여, 220V이면 V2를 셋하고(S 12) 아니면 V2를 리셋한다(S111).

이어서, 터치 스위치가 터치되었는지를 확인하여(S13), A1이 접지 상태이면(S 14) 플래그1의 0비트를 셋하고(S 141), 아니면 A2의 접지 상태 여부를 확인한다(S15).

그 결과, A2가 접지이면 플래그 1의 1비트를 셋하고(S151), 아니면 V2의 상태가 '0'인지를 확인하여(S16), A1, A2의 중간 접지인지를 확인하여(S17), 그러하면 플래그1의 2비트를 셋하고(S171), 아니면 플래그 1의 0비트가 셋 상태이면(S 18) A1에 연결하고(S181), 플래그 1의 1비트가 셋 상태이면(S19) A2에 연결하고(S 191), 플래그 1의 2비트가 셋 상태이면(S20) A1과 A2의 중간에 연결하여(S201), 접지를 구축한다(S202).

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 입력되는 교류 전원의 전압이 110V 또는 220V인 경우를 막론하고 정확한 접지점을 찾아서 연결함으로써, 전자 및 전기 기기의 동작에 피해를 주는 유해 전자파의 유입을 차단하여 그 피해를 극소화시켜주는 효과를 제공한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 접지 여부 상태를 감지하는 접지 감지부와;

   상기 접지 감지부에 의하여 감지된 접지 상태에 따라 교류 전원선 양단 사이의 접지 위치를 제어하는 접지 제어부와;

   교류 전원선을 통해 공급되는 교류 전원의 전압을 감지하는 교류 전원 검출부와;

   상기 접지 감지부와 접지 제어부를 통해 인체 접촉 여부를 판단하여 교류 전원선의 정확한 접지 위치를 판단하여 교류 전원의 제로크로스점을 판단해 주는 제어부와;

   상기 제어부, 접지 감지부, 접지 제어부의 동작에 필요한 직류 전원을 안정화시켜 공급하는 직류 전원 공급부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 접지 장치.