KR100403087B1 - 데이타획득회로용교류입력셀 - Google Patents
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Abstract
본원은 특히 철도에 적용되는 데이타 획득회로용 AC 입력셀에 관한 것이다. 상기 셀은 동일성 소자로 이루어진 적어도 두개의 라인(A, B)을 구비하고, 그 각각의 라인은 적어도 일 제너 다이오드(DZ1 또는 DZ2), LED를 가진 광 커플러(U1 또는 U2), 다이오드(D2 또는 D4) 및 저항기(R1 또는 R3)를 포함하며, 상기 소자의 각각은 일련방식으로 정렬배치된다.
Description
현재, 데이타 획득회로용 AC 입력셀은 기본적으로 간단한 케이블에 의해 함께 접속된 기계적으로 안전한 릴레이로 구성된다.
본 발명은 특히 철도에 적용되는 데이타 획득회로용 AC 입력셀에 관한 것이다.
도 1 및 도 2 는 본 발명에 따른 디바이스를 구성하는 기본 소자를 개략 도시한 다이어그램.
도 3 은 도 1 및 도 2 에 기술된 원리에 적용하여 실시된 본 발명에 따른 디바이스의 실시예를 도시한 도면.
본 발명의 목적
본 발명의 목적은 종래기술의 것과 대비하여 그 이상의 안전성을 가지면서, 상당한 수명연장이 이루어지고, 유지가 용이하며 콤팩트하게 이루어지는 특히 철도에 이용되는 데이타 획득회로용 AC 입력셀을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 안전면의 오판독은 항시 에러를 발생하는 셀을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 셀의 다양한 구성요소에서 발생할 수 있는 고장(malfunctions)을 검출하는 것이다.
본 발명의 목적은 부가적으로, 예를들면 온도상승과 같은 외부요소의 영향을 받는 상황하에서 사용되는 성분의 특성이 그 영향을 최소로 받도록 하는 것이다.
본 발명의 기본 특징
본 발명은 입력 전압에 양성 반 사이클(positive half cycle)용 기준치보다 더큰 전압을 검출하는 적어도 일 디바이스와, 입력 전압의 음성 반 사이클(negative half cycle)용 기준치보다 더 큰 전압을 검출하는 디바이스를 포함하는 데이타 획득회로용 AC 입력셀에 관한 것이다.
상기 검출 디바이스의 각각은 제너 다이오드, 및 방사 LED, 다이오드 그리고 저항기를 구비한 광 커플러를 포함하며, 이들 소자는 일련방식으로 정렬배치된다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 상술된 두개 검출 디바이스의 각각을 구성하는 소자는 일 브랜치(branch)에 정렬되며, 두개 브랜치는 평행하게 정렬배치된다.
이러한 경우에, 음성 반 사이클용 검출 디바이스를 구성하는 소자는 양성 반 사이클용 검출 디바이스를 구성하는 것과 대향 위치된 구조에 정렬배치된다.
다른 실시예에 따른 두개 검출 디바이스는 단일 브랜치에 일련적으로 정렬배치된다. 이러한 경우에, 음성 반 사이클용 검출 디바이스를 구성하는 소자는 양성 반 사이클용 검출 디바이스를 구성하는 이들의 것과 대향위치된 구조에 장착된다.
특정한 잇점으로 저항기가 각각의 광 커플러에 평행하게 정렬배치되어 제너 다이오드의 누수 전류의 영향을 제한하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 디바이스의 설계에 기본원리는 기본적 특징소자가 설치된 도 1 과 도 2 를 기본으로 하여 제조된 것을 참고로 하면 이해가 용이할 것이다.
도 1 에 도시된 데이타 획득회로용 AC 입력셀로 일반적으로 참고되는 본 발명에 따른 디바이스는 두개의 브랜치(A, B)로 구성되며, 각각의 브랜치는 입력 전압에 양성 반 사이클용 기준치 보다 높은 전압을 검출하는 디바이스(브랜치 A)와, 입력 전압에 음성 반 사이클용 기준치 보다 높은 전압을 검출하는 디바이스(브랜치 B)를 포함한다.
일반적으로, 전압 역치동작(voltage thresholding)은 반 사이클동안에 입력 전압이 기준 전압보다 높은 전압 시간을 측정하여 수행된다. 만일 이시간이 예비 한정된 제한 시간보다 크면, 입력 전압은 충분한 것으로 판단되고; 그렇지 않으면 입력에 충분한 전압이 아니라고 판단된다.
브랜치(A, B)는 대향 위치 구조로 배치된 동일한 소자를 포함한다. 양성 반 사이클용 검출 디바이스를 구성하는 브랜치(A)는, 일련적으로 배치된 제너 다이오드(DZ1), 광 커플러(U1), 다이오드(D2) 및 저항기(R1)를 포함하며; 여기서 음성 반 사이클용 검출 디바이스를 구성하는 브랜치(B)는, 일련적으로 반대방향에 배치된 제너 다이오드(DZ2), 광 커플러(U2), 다이오드(D4) 및 저항기(R3)를 포함한다.
도 2 에 도시된 양호한 실시예에 따라, 단일 브랜치에 정렬배치된 도 1 에브랜치(A, B)에 나타난 소자 모두를 수용가능하고, 두개의 일련적인 소자 - 제너 다이오드(DZ1), 광 커플러(U1), 제너 다이오드(DZ2) 및 광 커플러(U2) - 는 대향위치 구조로 정렬배치된다.
도 2 에 기술된 구조의 주요한 결함은 제너 다이오드(DZ1, DZ2)가 온도를 상승시키는 특정한 대량 누설 전류를 가질수 있음이 있다는 것이다.
잇점으로서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 저항기(R7 또는 R13)가 광 커플러(U1, U2)의 LEDs에 평행하게 정렬배치되는 것이다.
또한, U1 또는 U2에 평행하게 배치되는 동일한 기능을 가진 다른 소자도 수용가능하지만, 저항기가 가장 신뢰성있고 간단한 설계를 이루는 소자라고 할 수 있다.
이러한 디바이스는 획득 전류 역치동작에서 주요한 잇점을 가진다.
이러한 배열의 다른 잇점은 체적을 줄이고 안전이 증가된다는 것이다.
도 3 은 도 2 에 기술된 기본원리를 사용하는 본 발명에 따른 디바이스의 실예를 나타낸 도면이다.
도 3 에 기술된 디바이스는 캐스케이드식으로 배열된 세개 함수유니트를 기본적으로 포함하는 110볼트 - 50헤르쯔 AC입력셀 이다.
제 1 유니트(유니트 I)는 기본적으로 과전압을 제한할 수 있다.
제 2 유니트(유니트 II)는 입력 파워의 소비를 보장한다.
제 3 유니트(유니트 III)는 입력과 출력 프로세싱 라인 사이에 직류 절연부와 같이 셀의 전압 역치동작을 수행한다.
유니트 I 은 과전압으로 부터 셀을 보호하는 스파크 갭, 다이오드, 저항기(R5), 및 배리스터(VR1)로 구성되고, 최소율의 소비(리액티브 파워)를 보장하는 유니트 II 는 그자신이 전압 역치동작을 제공하는 유니트 III 에 셀의 입력 단자를 결합시키는 "4 단자" 캐패서터로 구성된다.
배리스터(VR1)는 차등 방전동안에 발생하는 과전압을 클립하고, 반면에 저항기(R5)는 dV/dt 와 같은 방출동안에 "4 단자" 캐패서터(C4)에서 전류피크의 증폭을 제한한다.
"4 단자" 캐패서터(C4)는 주어진 50헤르쯔 입력 전압용의 최소 소비를 보장하도록 설계된다.
브랜치(A)에 위치된, 입력 전압의 양성 반 사이클용 기준치 보다 높은 전압을 검출하는 디바이스는 도 1 및 도 2 에 기술된 제너 다이오드(DZ1), 광 커플러(U1), 다이오드(D2), 및 저항기(R1) 소자로 기본적으로 구성되고, 브랜치(B)에 위치된, 입력 전압의 음성 반 사이클용 기준치 보다 높은 전압을 검출하는 디바이스는 도 1 및 도 2 에 기술된 제너 다이오드(DZ2), 광 커플러(U2), 다이오드(D4), 및 저항기(R3) 소자로 기본적으로 구성된다.
또한, 퓨즈(F1 또는 F2)는 각각의 브랜치(A 또는 B)에 주어진다.
두개의 메인 광 커플러(U1, U2)용의 기본적 선택 기준은 일련의 저항기(R1, R3)에 최소량의 파워를 방사하는 것이 가능하도록 최저로 가능한 LED 전류로 운용되는 것이다. 이러한 사실은 또한 역치 전압에서 방사 LED 특성의 분포를 최소화하는 것이 가능하게 한다.
광 커플러(U1, U2)의 도전시간은 샘플링, 29ms의 등간격에서 32시간(그에따라 대응하는 50헤르쯔의 주파수), 출력 프로세싱 라인에 배급되는 전기적 레벨 및 논리상태 "0" 인 샘플의 수를 계수하여 측정된다.
U1 의 방사 LED는 입력전압이 브랜치(A)의 역치전압보다 높을때의 시간을 통해 방사된다. 광 커플러(U1)의 이러한 LED의 방사는 광 커플러(U1)에 "정지부(pull up)"에 정렬된 저항기(R1, R9, R10)의 접지동작을 수반하여, 오프(off)로 전환되는 Q1으로 그리고 프로세싱 라인(A)에 의해 스캐닝되는 멀티플렉서(multiplexer)의 입력에 "0"논리 레벨의 판독으로 유도한다(Q1 이미터).
U2의 방사 LED는 입력전압이 브랜치(B)의 역치전압보다 높을때의 시간을 통해 방사된다. 광 커플러(U2)의 이러한 LED의 방사는 광 커플러(U2)에 "정지부(pull up)"에 정렬된 저항기(R4, R11, R12)의 접지동작을 수반하여, 프로세싱 라인(B)에 의해 주사되는 멀티플렉서(multiplexer)의 입력에 ""0"논리 레벨의 판독으로 유도한다(U2의 출력 트랜지스터의 콜렉터).
여기에는 110볼트 AC 입력셀용의 두가지 안전 기준이 보장된다:
-검출 역치는 50헤르쯔 사인곡선 전압용 제한 밑으로 떨어지지 않는다.
-논리 상태 1 에서 입력용 50헤르쯔 사인곡선 전압 밑으로 소비되는 파워는 제 2 제한값 밑으로 떨어질 수 없다.
4 단자 캐패서터로 부터 분리하여, AC 입력셀을 제조하는데 사용되는 성분은 다른 고유의 안전보장이 없음에 주의한다. 이러한 이유로, 안전은 프로세싱 라인에 제공되는 데이타의 결합성을 점검하고 과잉분의 사용에 의지할 필요가 있다.
특히, 프로세싱 라인(A)은 이미터(Q1)에 전압을 스캐닝하고, 반면에 라인(B)은 광 커플러(U2)으 출력 트랜지스터의 콜렉터에 접속된다. 각각의 스캐닝 사이클의 단부에서, A 와 B는 상호간의 확인을 목적으로 U1 또는 U2가 유도될시에 취해지는 샘플수 용으로 그 자신의 값을 교체한다.
셀의 출력부에 유용한 신호는 "1" 전기적 상태를 위한 하이 출력 임피던스 레벨과 "0" 전기적 상태를 위한 로우 임피던스 레벨을 가진 출력 광 커플러의 콜렉터에 자연적으로 주어진다. 다음에 경계는 프로세싱 라인(A)용으로 출력 임피던스의 레벨을 전도시키는 트랜지스터를 가진 버퍼 스테이지의 사용에 있으며, "1" 전기적 상태를 위한 로우 임피던스 레벨과 "0" 전기적 상태를 위한 하이 임피던스 레벨이 이러한 시간에 있다.
이러한 특징은 다양한 셀의 출력 신호 사이에 단락 발생에 있는 결함이 발생하는 경우에 두개 프로세싱 라인을 위한 (입력상태에 관한) "OR" 논리기능 생성 리스크를 갖는 특징이 있다.
이러한 버퍼 스테이지는 프로세싱 라인(A)에 배치된 트랜지스터(Q1)와 저항기(R6)로 구성된다.
두개의 프로세싱 라인이 동일한 셀에 영향을 끼치는 복합 무급전 유도회로인 경우에 두개 라인간을 대칭적으로 함으로서 다음의 행위가 이득이된다: 배선 OR 함수(전기적 레벨에)의 평형이 라인(A)의 셀에서 생성되고 반면에 배선 AND(전기적 레벨에)의 평형은 라인(B)의 셀에서 생성되는 행위.
이것은 무급전 도전회로에 의해 수행되는 두개 셀이 다른 상태에 있자마자검출이되는 프로세싱 라인 사이에 발산을 유도한다.
Claims (5)
- 특히 철도에 적용되는 데이타 획득회로용 AC 입력셀에 있어서, 상기 셀은 두개 라인에 대향위치된 동일성 소자로 이루어지며 AC 입력 전압 검출용 수단을 구성하는 적어도 두개의 라인(A, B)을 구비하고, 그 각각의 라인은 적어도 일 제너 다이오드(DZ1 또는 DZ2), LED 다이오드를 가진 광 커플러(U1 또는 U2), 다이오드(D2 또는 D4) 및 저항기(R1 또는 R3)를 포함하며, 상기 소자의 각각은 일련방식으로 정렬배치되는 것을 특징으로 하는 데이타 획득회로용 AC 입력셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 두개의 라인(A, B)은 평행하게 정렬배치되고, 제 1 라인의 소자는 제 2 라인의 소자구조에 대향하는 위치 구조로 장착되는 것을 특징으로 하는 데이타 획득회로용 AC 입력셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 두개 라인(A, B)의 소자는 일렬적으로 배치되고, 제 1 라인의 소자는 제 2 라인의 소자구조에 대향하는 위치 구조로 장착되는 것을 특징으로 하는 데이타 획득회로용 AC 입력셀.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 저항기(R7 또는 R13)는 광 커플러(U1 또는 U2)의 각각의 LED 다이오드에 평행하게 정렬배치되는 것을 특징으로 하는 데이타 획득회로용 AC 입력셀.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 일 라인(A) 바로 위에, 광 커플러(U1)의 출력 임피던스의 레벨을 전도시키는 트랜지스터(Q1, R6)를 가진 버퍼 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이타 획득회로용 AC 입력셀.
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