KR100406847B1 - Human body sensitive circuit and power supply cutoff apparatus having thereof - Google Patents
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Abstract
차단기를 도통시킨 경우 인체가 갖고 있는 고유한 전기저항과 정전용량값을 인식한 후 전원을 자동적으로 도통시키는 전원차단장치에 관한 것으로, 전자 기기 또는 전기 기기에 연결되고 또한 상용전원이 공급되는 배선에서 인체의 접촉을 감지하기 위해, 인체감지회로에 동작 전원을 공급하는 전원부, 배선에 있어서의 전기적 저항, 용량성 리액턴스, 유도성 리액턴스, 전류 및 전압을 감지하는 감지부, 감지부에서 검출된 데이터와 미리 설정된 데이터를 비교하여 인체 접촉의 유무를 판정하는 연산부, 연산부와 연동하여 인체 접촉의 유무를 확인할 수 있는 소정의 주파수를 발진하는 발진부, 연산부에서의 판정 결과에 따라 배선으로 상용 전원을 공급하거나 또는 차단하는 출력제어부 및 인체감지회로의 외부에서 입력된 데이터 또는 신호를 수신하여 출력제어부를 작동시키는 외부신호 입력부를 구비하며, 배선으로의 전원 공급시, 전원은 배선에 즉시 인가되지 않고 일정시간 동안 배선의 상태 및 인체의 접촉 상태를 확인한 후 공급된다.When the circuit breaker is turned on, the power cutoff device automatically turns on the power after recognizing the unique electric resistance and capacitance value of the human body. The circuit is connected to an electronic device or an electric device and supplied with commercial power. In order to detect the contact of the human body, the power supply unit for supplying the operating power to the human body detection circuit, the electrical resistance in the wiring, capacitive reactance, inductive reactance, the sensing unit for detecting current and voltage, the data detected by the sensing unit and Computing unit comparing the preset data to determine the presence or absence of human contact, oscillation unit oscillating a predetermined frequency to check the presence or absence of human contact in conjunction with the operation unit, supply commercial power via wiring according to the determination result in the operation unit or Receives data or signal input from the output control unit and the human body sensing circuit An external signal input unit for operating the output control unit is provided. When power is supplied to the wiring, the power is not immediately applied to the wiring and is supplied after checking the state of the wiring and the contact state of the human body for a predetermined time.
이러한 장치를 이용하는 것에 의해, 인체의 접촉, 배선의 합선, 선로누전, 배선용량의 과다 등의 문제가 있는 경우, 인체감지회로의 동작에 의해 부하 측으로 전원이 공급되지 않으므로, 배선상의 문제점을 복구하는 복구작업자가 감전될 염려가 없게 된다.By using such a device, when there is a problem such as contact of human body, short circuit of wiring, short circuit of line, excessive wiring capacity, power is not supplied to the load side by the operation of the human body sensing circuit, so that the problem of wiring can be repaired. There is no risk of electric shock to the repair workers.
Description
본 발명은 인체감지회로 및 이를 내장한 전원차단장치에 관한 것으로, 특히 차단기를 도통시킨 경우 인체가 갖고 있는 고유한 전기저항과 정전용량값을 인식한 후 전원을 자동적으로 도통시키는 전원차단장치에 관한 것이다.The present invention relates to a human body detection circuit and a power cut-off device having the same, and more particularly, to a power cut-off device that automatically conducts power after recognizing a unique electric resistance and capacitance value of a human body when the breaker is turned on. will be.
최근, 일반가정, 사무실 또는 공장 등에 있어서 다수의 전자기기를 사용하므로서 발생하는 전기누전 또는 단전 등의 사고를 복구하는 작업이 빈번해지고 있다.In recent years, the repair of accidents such as electric leakage or power failure caused by the use of a large number of electronic devices in a general home, an office, or a factory has become frequent.
이러한 전원복구 작업시 감전 등에 의한 인명을 보호하기 위해 인명보호용 누전차단기 등이 상용화되어 설치되고 있다. 도 1은 일반적인 가정이나 사무실 또는 공장에서 사용되고 있는 누전차단기의 블럭도이다.In order to protect human life due to electric shock or the like during the power recovery work, an earth leakage circuit breaker for protecting people is commercially installed. 1 is a block diagram of an earth leakage breaker that is used in a typical home, office or factory.
도 1에 도시된 바와 같이, 누전차단기(3)은 계량기(1)과 부하(5) 사이에 설치되어 있다. 계량기(1)과 부하(5) 사이에 설치된 누전차단기(3)은 인체에 치명적인 20㎃이상의 누전전류가 발생하였을 때 작동되도록 설정되어 인명을 보호하고 있으나, 누전차단기(3)은 기계식으로 구성되어 있기 때문에 20㎃이상의 누전전류가 발생해도 민감하게 작동하지 못하는 경우가 있으며, 또한 장시간 누전차단기(3)이 개폐되지 않을 경우에는 개폐부에 이상이 발생하여 오동작하는 경우가 종종 발생하여 인명피해를 입는 문제점이 있었다.As shown in FIG. 1, an earth leakage breaker 3 is provided between the meter 1 and the load 5. The earth leakage breaker (3) installed between the meter (1) and the load (5) is set to operate when a leakage current of 20 mA or more that is fatal to the human body to protect human life, but the earth leakage breaker (3) is mechanical Therefore, even if a leakage current of 20 mA or more occurs, it may not operate sensitively. In addition, when the earth leakage breaker 3 does not open or close for a long time, an abnormality may occur due to an abnormality in the opening and closing portion, which may cause human injury. There was this.
그리고 기계식 누전 차단기(3)가 작동하는 누전전류의 미만에서도 감전사를 당하는 경우가 있으며, 또한 누전 전류가 급격히 상승하는 시점에서도 인간이 감전사를 당하는 경우가 발생하므로 이러한 누전 차단기(3)는 이를 예방하지 못하는 문제점이 있었다.In addition, the electric leakage circuit breaker 3 may be subjected to electrocution even when the current leakage circuit breaker 3 is operated. In addition, the circuit breaker 3 may not prevent the electric shock from occurring even when the current leakage current rises sharply. There was a problem.
상기와 같은 구성을 갖는 누전차단기의 문제점을 해결하기 위한 기술의 1예가 대한민국 공개특허공보 특2000-0037579호에 개시되어 있다. 도 2는 상기 공보에 개시된 전원차단장치의 회로도이다.An example of a technique for solving the problem of an earth leakage breaker having the above configuration is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2000-0037579. 2 is a circuit diagram of a power interruption device disclosed in this publication.
도 2에 도시된 바와 같이, 기계식 누전차단기(20)의 출력라인에 접속된 상태에서 데이터 입력부(15)에 상승 임계치 누설전류에 해당된 데이터와 한계치 누설전류에 해당된 데이터를 입력하면, 시스템 콘트롤러(70)는 이를 스캔하여 소정의 메모리 영역에 저장한다.As shown in FIG. 2, when the data corresponding to the rising threshold leakage current and the data corresponding to the threshold leakage current are input to the data input unit 15 while connected to the output line of the mechanical earth leakage breaker 20, the system controller 70 scans this and stores it in a predetermined memory area.
그 후, 상승 임계치 누설전류에 해당된 데이터와 한계치 누설전류에 해당된 데이터를 저장한 상태에서 누설검출부(40)은 부하나 이를 연결한 전선라인에 의해서 발생하는 초기누설전류를 검출하여 증폭부(50)의 연산증폭기와 저항 및 콘덴서를 통해 아날로그/디지털 변환부(60)에 공급한다. 아날로그/디지털 변환부(60)에 공급된 누설 전류가 디지털 신호로 변환되어 시스템콘트롤러(70)에 공급되면, 시스템콘트롤러(70)은 초기누설전류를 측정한 다음 측정된 초기누설전류가 한계치 이상인가를 판단한다.Thereafter, in a state in which data corresponding to a rising threshold leakage current and data corresponding to a threshold leakage current are stored, the leakage detector 40 detects an initial leakage current generated by a load or a wire line connecting the amplification unit. 50 is supplied to the analog-to-digital converter 60 through the operational amplifier, resistor, and capacitor. When the leakage current supplied to the analog / digital converter 60 is converted into a digital signal and supplied to the system controller 70, the system controller 70 measures the initial leakage current, and then is the measured initial leakage current greater than or equal to the threshold value? Judge.
판단 결과 초기누설전류가 한계치 이상이 아니면, 초기 측정된 누설전류를 기준 누설전류로 자동 설정한 후 누설전류를 측정한다. 측정된 누설 전류가 한계치 이상인가를 판단하고, 한계치 이상이 아니면 상승 임계치 이상인가를 판단한다. 그 결과, 상승 임계치 이상이 아니면, 계속 부하에 전원을 공급한다.If the initial leakage current is not greater than the threshold as a result of the determination, the leakage current is measured after automatically setting the initial leakage current as the reference leakage current. It is determined whether the measured leakage current is above the threshold, and if not, it is above the rising threshold. As a result, if it is not more than the rising threshold, power is continuously supplied to the load.
또한, 판단 결과가 한계치 이상이거나 상승 임계치 이상이면, 표시부(80)와 경고음 발생부(75)에 구동 신호를 공급하여 누설 체크를 표시하고 경고음을 발생함과 동시에 스위칭 구동부(85)에 구동 제어 신호를 공급하여 스위칭부(90)를 작동 시켜 부하(30)에 공급되는 전원을 자동으로 차단하여 누전을 방지한다.In addition, when the determination result is greater than or equal to the threshold value or more than the rising threshold, the driving signal is supplied to the display unit 80 and the warning sound generating unit 75 to display a leak check, and a warning sound is generated and the driving control signal to the switching driver 85 at the same time. By supplying to operate the switching unit 90 to automatically cut off the power supplied to the load 30 to prevent a short circuit.
그러나, 상기 공보에 기재된 기술은 전자 기기 또는 전기 기기의 사용 중의 안전을 확보하기 위한 기술로서, 인명의 안전을 확인하기 위해 사용 전압(전류)을 인가하기 전에 점검하여 인명(불안 요소)의 존재 여부를 감지할 수 가 없었다.However, the technique described in the above publication is a technique for securing safety during the use of an electronic device or an electrical device, and it is checked whether a life (anxiety element) exists by checking before applying a working voltage (current) to confirm safety of life. Could not be detected.
즉, 종래의 누전 차단기는 차단기를 도통(ON)시키면, 곧바로 전원이 부하 측에 인가되어 부하 측에 접촉하여 작업중인 작업자에게 충격을 주며 그 때 흐르는 누설 전류에 의하여 누전차단기가 트립(TRIP) 또는 차단(OFF)하게 되어 있으므로, 전원 복구 작업을 하는 도중, 복구 작업자 이외의 다른 작업자가 복구 완료의 상태로 인식하여 누전 차단기를 도통시키면, 복구 작업자가 감전되는 사고가 발생하게 된다.That is, the conventional ground fault circuit breaker turns on the circuit breaker, the power is immediately applied to the load side to contact the load side to shock the worker in operation, and the leakage circuit breaker is tripped by the leakage current. Since the circuit is turned off, if an operator other than the repair worker recognizes the state of restoration completion and conducts the earth leakage breaker during the power restoration work, an accident in which the repair worker becomes electric shock occurs.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 인체가 갖고 있는 고유한 전기저항과 정전용량값을 기기나 전기 용품이 갖고 있는 전기 저항과 정전용량값과 비교, 구분하여 감전 및 안전 사고를 예방할 수 있는 인체감지회로를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems described above, by comparing the intrinsic electrical resistance and capacitance value of the human body with the electrical resistance and capacitance value of the device or electrical appliance, and distinguishing the electric shock and It is to provide a human body detection circuit that can prevent safety accidents.
본 발명의 다른 목적은 상기 인체감지회로를 내장하여 감전 사고를 예방할 수 있는 전원차단장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power cutoff device that can prevent an electric shock by embedding the human body detection circuit.
본 발명의 또 다른 목적은 배선의 합선 여부, 선로 누전, 배선용량의 과다를 확인하여 모든 조건이 만족할 때만 전원을 도통 시키는 전원차단장치를 제공하는것이다.It is still another object of the present invention to provide a power cut-off device that checks whether a wiring is short-circuited, a line short circuit, an excessive amount of wiring capacity, and turns on the power only when all conditions are satisfied.
도 1은 통상의 누전차단기의 블럭도,1 is a block diagram of a conventional earth leakage breaker;
도 2는 도 1에 도시된 통상의 누전차단기의 문제점을 해결하기 위한 전원차단장치의 회로도,FIG. 2 is a circuit diagram of a power interruption device for solving the problem of the conventional earth leakage breaker shown in FIG. 1;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원차단장치의 개요도,3 is a schematic view of a power cutoff device according to an embodiment of the present invention;
도 4는 도 3에 있어서 작업자가 배선에 접속된 경우의 인체접촉 등가회로도,4 is a human body equivalent circuit diagram when the worker is connected to the wiring in FIG. 3;
도 5는 도 3에 도시된 인체감지회로의 블럭도,도 6은 도 5에 도시된 인체감지회로의 구체적 회로도.FIG. 5 is a block diagram of the human body sensing circuit shown in FIG. 3, and FIG. 6 is a specific circuit diagram of the human body sensing circuit shown in FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
302 : 출력측배선 303 : 안전 차단기302: output side wiring 303: safety breaker
305 : 인체감지회로 501 : 전원부305: human body detection circuit 501: power supply
502 : 감지부 503 : 연산부502: detecting unit 503: calculating unit
504 : 발진부 505 : 출력제어부504: oscillator 505: output control unit
506 : 외부신호 입력부506: external signal input unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인체감지회로는 전자 기기 또는 전기 기기에 연결되고 또한 상용전원이 공급되는 배선에서 인체의 접촉을 감지하기 위해 인체감지회로에 동작 전원을 공급하는 전원부, 배선에 있어서의 전기적 저항, 용량성 리액턴스, 유도성 리액턴스, 전류 및 전압을 감지하는 감지부, 감지부에서 검출된 데이터와 미리 설정된 데이터를 비교하여 인체 접촉의 유무를 판정하는 연산부, 연산부와 연동하여 인체 접촉의 유무를 확인할 수 있는 소정의 주파수를 발진하는 발진부 및 연산부에서의 판정 결과에 따라 배선으로 상용 전원을 공급하거나 또는 차단하는 출력제어부 및 인체감지회로의 외부에서 입력된 데이터 또는 신호를 수신하여 출력제어부를 작동시키는 외부신호 입력부를 포함하며, 배선으로의 전원 공급시, 전원은 배선에 즉시 인가되지 않고 일정시간 동안 배선의 상태 및 인체의 접촉 상태를 확인한 후 공급되는 것을 특징으로 한다.Human body detection circuit of the present invention for achieving the above object is connected to an electronic device or an electrical device, and in the power supply unit, wiring for supplying operation power to the human body detection circuit to detect the contact of the human body in the wiring supplied with commercial power Electrical resistance, capacitive reactance, inductive reactance, a sensing unit for detecting current and voltage, a calculating unit comparing the detected data with preset data and determining whether there is a human contact, An output control unit for supplying or cutting off commercial power through wiring according to the determination result of the oscillating unit and the calculating unit oscillating a predetermined frequency capable of confirming the presence or absence, and receiving the data or signal input from the outside of the human body sensing circuit and outputting the control unit. It includes an external signal input to operate, and when power is supplied to the wiring, the power is It is not immediately applied to the wiring is characterized in that it is supplied after checking the state of the wiring and the contact state of the human body for a predetermined time.
또, 본 발명의 인체감지회로에 있어서, 연산부에서의 인체접촉의 유무의 판정은 0.3초 이내에 실행된다.In the human body detecting circuit of the present invention, the determination of the presence or absence of human body contact in the computing unit is performed within 0.3 seconds.
또, 본 발명의 인체감지회로에 있어서, 발진부에서 발진되는 주파수의 범위는 60㎐ ∼ 100㎒이다.In the human body detecting circuit of the present invention, the frequency of the oscillation in the oscillation portion is in the range of 60 Hz to 100 MHz.
또, 본 발명의 인체감지회로에 있어서, 감지부에서 검출된 데이터는 인체가 갖고 있는 고유한 전기저항과 정전용량값이며, 미리 설정된 데이터는 전자 기기 또는 전기 기기가 갖고 있는 전기 저항과 정전용량이다.In the human body detecting circuit of the present invention, the data detected by the sensing unit is an intrinsic electrical resistance and capacitance value of the human body, and the preset data is the electrical resistance and capacitance of the electronic device or the electrical equipment. .
또, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전원차단장치는 실외로부터 공급되는 상용 전원을 계량하는 계량기, 전자 기기 또는 전기 기기 등으로 이루어진 부하, 계량기와 부하를 연결시키는 배선, 배선과 인체의 접촉을 감지하는 인체감지회로를 갖고, 배선으로 전원을 공급할 때, 배선으로 즉시 전원이 인가되지 않고 소정의 시간 동안 인체감지회로에 의한 감지 동작 후 이상이 없는 경우에만 배선으로 전원을 공급하는 전원차단부를 구비하며, 인체감지회로는 인체감지회로에 동작 전원을 공급하는 전원부, 배선에 있어서의 전기적 저항, 용량성 리액턴스, 유도성 리액턴스, 전류 및 전압을 감지하는 감지부, 감지부에서 검출된 데이터와 미리 설정된 데이터를 비교하여 인체 접촉의 유무를 판정하는 연산부, 연산부와 연동하여 인체 접촉의 유무를 확인할 수 있는 소정의 주파수를 발진하는 발진부, 연산부에서의 판정 결과에 따라 배선으로 상용 전원을 공급하거나 또는 차단하는 출력제어부 및 인체감지회로의 외부에서 입력된 데이터 또는 신호를 수신하여 출력제어부를 작동시키는 외부신호 입력부를 포함한다.In addition, the power cut-off device of the present invention for achieving the above another object is a load consisting of a meter for measuring commercial power supplied from the outside, an electronic device or an electrical device, wiring for connecting the meter and the load, wiring and contacting the human body Has a human body sensing circuit that detects the power supply, and when the power is supplied through the wiring, the power cut-off unit which supplies the power to the wiring only when there is no abnormality after the sensing operation by the human sensing circuit for a predetermined time. The human body sensing circuit includes a power supply unit for supplying operating power to the human body sensing circuit, an electrical resistance in the wiring, a capacitive reactance, an inductive reactance, a sensing unit for sensing current and voltage, and the data detected by the sensing unit in advance. Computation unit that compares the set data to determine the presence of human contact, and whether or not human contact in conjunction with the operation unit An oscillator for oscillating a predetermined frequency that can be checked, an output controller for supplying or blocking commercial power through wiring according to the determination result of the calculator, and receiving the data or signal input from the outside of the human body sensing circuit to operate the output controller. And an external signal input unit.
또, 본 발명의 전원차단장치에 있어서, 연산부에서의 인체접촉의 유무의 판정은 0.3초 이내에 실행된다.In the power interruption device of the present invention, the determination of the presence or absence of human body contact in the calculation unit is performed within 0.3 seconds.
또, 본 발명의 전원차단장치에 있어서, 발진부에서 발진되는 주파수의 범위는 60㎐ ∼ 100㎒이다.In the power interrupting device of the present invention, the frequency range oscillated by the oscillation portion is in the range of 60 Hz to 100 MHz.
또, 본 발명의 전원차단장치에 있어서, 감지부에서 검출된 데이터는 인체가 갖고 있는 고유한 전기저항과 정전용량값이며, 미리 설정된 데이터는 전자 기기 또는 전기 기기가 갖고 있는 전기 저항과 정전용량인 것을 특징으로 한다.Further, in the power cut-off device of the present invention, the data detected by the sensing unit is a unique electric resistance and capacitance value of the human body, and the preset data is an electric resistance and capacitance of the electronic device or the electric device. It is characterized by.
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.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. In addition, the same code | symbol is used for the same part, and repeated description is abbreviate | omitted.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원차단장치의 개요도이다.3 is a schematic diagram of a power interruption device according to an embodiment of the present invention.
도 3에 있어서, (301)은 옥외 배선에서 계량기를 통해 공급되는 220V 또는 120V의 입력측 전원선 이고, (302)는 전원선(301)에 연결되고 실내의 전자 기기 또는 전기 기기 등의 부하로 상용 전력을 공급하는 출력측 배선이다.In FIG. 3, reference numeral 301 denotes an input power line of 220V or 120V supplied through a meter in outdoor wiring, and 302 is connected to a power supply line 301 and used as a load such as an electronic device or an electric device in a room. Output side wiring for supplying power.
(303)은 본 발명에 따른 인체감지회로(305)를 갖는 안전 차단기로서, 출력측배선(302)과 인체의 접촉을 감지하고, 출력측배선(302)로 전원을 공급할 때, 소정의 시간, 예를 들어 0.3초 이내 동안 배선으로 공급되는 전원을 차단한다. 이 인체감지회로(305)에 대해서는 후에 상세히 설명한다.303 is a safety circuit breaker having a human body sensing circuit 305 according to the present invention. When the output side wiring 302 detects contact with a human body and supplies power to the output side wiring 302, a predetermined time, for example, For example, turn off the power to the wiring for less than 0.3 seconds. This human body sensing circuit 305 will be described later in detail.
또, (306)은 N,F,B의 차단기이고, (307)은 인체감지회로(305)의 접지이며, (308)은 릴레이를 나타내며, 트라이악 등의 반도체 무접점 릴레이로 대체가능하다.In addition, 306 is a circuit breaker of N, F, B, 307 is the ground of the human body detection circuit 305, 308 represents a relay, and can be replaced with a semiconductor solid-state relay such as triac.
도 3에 도시된 바와 같이, 실내의 전자 기기 또는 전기 기기 등의 단선을 복구하기 위해 작업자가 복구 작업을 하는 경우, 작업자가 작업장의 바닥 등에 접지 되어 있으므로, 출력측배선(302)에서 작업자로 전류 Ic가 흐른다.As shown in FIG. 3, when a worker performs a repair operation to recover disconnection of an electronic device or an electric device in a room, since the worker is grounded to the floor of the workplace, the current Ic from the output side wiring 302 to the worker. Flows.
작업자, 즉 인체로 흐르는 전류의 상태를 도 4에 따라 설명한다. 도 4는 도 3에 있어서 작업자가 출력측배선(302)에 접속된 경우의 인체접촉 등가회로도이다.The state of the current flowing into the operator, ie the human body, will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a human body equivalent circuit diagram when the operator is connected to the output side wiring 302 in FIG.
도 4에 있어서, (401)은 인체감지회로(305)내의 저압트랜스로서, 고주파를 발생하는 발진부(504)에 전원을 공급한다.인체의 전기적 저항과 정전용량은 각 개인 마다 다르지만, 통상 남성의 경우 100∼300㎊이고, 여성의 경우 150∼500㎊로서, 대부분 유도성 부하인 전자 기기나 가전기기와는 쉽게 구분할 수 있다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 인체가 배선(302)에 접속되어 배선으로부터 전류Ic가 흐르는 경우, 인체의 상태는 인체 저항RC와 인체정전 용량XC의 병렬 접속으로 이루어진다.In Fig. 4, reference numeral 401 denotes a low voltage transformer in the human body sensing circuit 305, which supplies power to the oscillation unit 504 that generates high frequency. In the case of 100-300 mW and 150-500 mW for women, it can be easily distinguished from electronic devices and home appliances which are mostly inductive loads. As can be seen in FIG. 4, when the human body is connected to the wiring 302 and the current Ic flows from the wiring, the state of the human body consists of the parallel connection of the human body resistance R C and the human body capacitance X C.
이 인체접촉 등가회로에서 인체에 충격이 아주 미미한 전원(AC 10V, 60㎐∼100㎒)을 배선에 인가하면, 아래의 식에서 알 수 있는 바와 같이, 인체에 흐르는 전류 Ic는 주파수에 비례하여 커진다.In the human body equivalent circuit, when a power source (AC 10 V, 60 Hz to 100 MHz) having a very small impact on the human body is applied to the wiring, the current Ic flowing in the human body increases in proportion to the frequency as shown in the following equation.
즉, IC＝V/XCXC＝1/2πfC 그러므로, IC＝2πfC·VThat is, I C = V / X C X C = 1 / 2πfC Therefore, I C = 2πfCV
(여기서, XC는 용량성 리액턴스이고, f는 주파수이고, C는 정전용량이다.)(Where X C is capacitive reactance, f is frequency and C is capacitance).
상술한 바와 같이, 주파수에 비례하여 용량성 전류가 증감하면서 전기적 위상각도 변화하므로, 본 발명에서는 이를 인체감지회로(305)에서 연산 처리하는 것에 의해, 복구 작업자 또는 사용조작자의 감전을 방지하게 된다.As described above, since the electrical phase angle changes as the capacitive current increases and decreases in proportion to the frequency, in the present invention, the arithmetic processing is performed in the human body sensing circuit 305 to prevent an electric shock of a recovery worker or a user using the operator.
다음에 본 발명에 따른 인체감지회로(305)를 도 5에 따라 설명한다.Next, the human body detecting circuit 305 according to the present invention will be described with reference to FIG.
도 5에 있어서, (501)은 인체감지회로(305) 자체를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 전원부이고, (502)는 배선(302)에 있어서의 전기적 저항, 용량성 리액턴스, 유도성 리액턴스 및 전류를 감지하기 위해 변류기C.T(Current Transformer), OP앰프, A/D변환기를 구비한 감지부이다.In Fig. 5, reference numeral 501 denotes a power supply unit for supplying power for operating the human body sensing circuit 305 itself, and reference numeral 502 denotes an electrical resistance, a capacitive reactance, an inductive reactance and a current in the wiring 302. In order to detect the current transformer CT (Current Transformer), OP amplifier, A / D converter with a sensing unit.
(503)은 감지부(502)에서 검출된 데이터와 미리 설정된 데이터를 비교하여 인체 접촉의 유무를 판정하는 연산부로서, 메모리를 구비한 마이크로컴퓨터로 이루어진다,503 is an arithmetic unit which compares the data detected by the sensing unit 502 with the preset data to determine the presence or absence of human body contact, and comprises a microcomputer with a memory.
즉, 연산부(503)은 감지부(502)의 변류기에서 검출되어 증폭된 인체가 갖고 있는 고유한 전기저항, 정전용량값 등의 데이터와 전자 기기 또는 전기 기기가 갖고 있는 전기 저항, 정전용량값 등의 데이터를 비교하여 판정한다.In other words, the calculation unit 503 is the data of the unique electric resistance, capacitance value, etc. of the human body detected and amplified by the current transformer of the sensing unit 502 and the electrical resistance, capacitance value, etc. of the electronic device or the electric device Is determined by comparing the data.
(504)는 연산부(503)과 연동하여 인체 접촉의 유무를 확인할 수 있는 소정의 주파수, 예를 들어 60㎐ ∼ 100㎒를 발진하는 발진부이고, (505)는 연산부(503)에서의 판정 결과에 따라 부하 측의 배선(302)로 상용 전원을 공급하거나 또는 차단하는 출력제어부이다.Reference numeral 504 denotes an oscillation unit oscillating a predetermined frequency, for example, 60 Hz to 100 MHz, in which the presence or absence of human body contact can be confirmed in conjunction with the operation unit 503, and 505 denotes a result of determination by the operation unit 503. Accordingly, the output control unit for supplying or interrupting commercial power to the wiring 302 on the load side.
이 출력제어부(505)는 인체접촉여부에 관련하여 전원의 공급여부, 배선의 안전여부 등을 확인하는 부분으로서, 릴레이, 반도체(트라이악 등), 무접점 릴레이 등을 구비하여 회로를 차단하거나 연결하는 기능을 갖는다.The output control unit 505 is a part for checking whether power is supplied or wiring is safe in connection with human body contact. The output control unit 505 is provided with a relay, a semiconductor (triac, etc.), a contactless relay, and the like to block or connect a circuit. Has the function to
(506)은 외부신호 입력부로서, 수동조작 또는 리모콘, 전화 등의 데이터 입력, 원격제어에 의해 회로의 스위치접점이 ON 또는 OFF되면, 연산부(503)에 신호가 전달되어 인체감지회로(305)가 동작되어 출력제어부(505)가 작동된다.506 is an external signal input unit. When a switch contact of a circuit is turned ON or OFF by manual operation, data input such as a remote controller, telephone, or remote control, a signal is transmitted to the operation unit 503 so that the human body detection circuit 305 is provided. In operation, the output control unit 505 is operated.
이하, 도 3 및 도 5에 도시된 안전차단기(303) 및 인체감지회로(305)의 각각의 구성요소와 그 동작방법에 대해 도 6에 따라 구체적으로 설명한다. 도 6은 도 5에 도시된 인체감지회로(305)의 구체적 회로도이다.전기를 사용하기 위해 차단기(306)을 ON으로 하면, 전원선(301)에서의 전기가 공급되지만, 출력제어부(505)의 릴레이(308)로 차단되어 있어 출력측 배선(302)로 공급되지 않고 있다가, 이 출력제어부(505)의 릴레이(308)이 ON되어 도통되어야만 전원선(301)로부터의 출력측배선(302)로 공급된다.이 릴레이(308)의 동작여부는 인체감지회로(305)내의 연산부(503)의 연산결과에 따라 결정된다.차단기(306)을 ON하면, 릴레이(308)이 ON동작하기 이전에 우선 인체감지회로(305)내의 트랜스에 의해 브리지회로를 구비한 전원부(501)로 저전압이 공급된다. 전원부(501)에서는 공급된 전압을 브리지회로로 정류하여 안전차단기(303)내의 각종 전자회로의 동작전원(VCC, -VCC)으로 사용하며, 또한 이를 출력제어부(505)의 릴레이(308)을 통해 출력측배선(302)와 연결시켜 배선의 합선, 선로누전, 용량과다 및 인체접촉 등을 점검확인하는 전원으로 사용하게 한다.발진부(504)는 전원부(501)에서 공급받은 전원을 이용해서 고주파를 발생시키며, 이 고주파를 연산부(503)의 마이크로컴퓨터와 출력측배선(302)에 공급한다.다음에, 본 발명에 따른 인체감지회로(305)에서의 동작에 대해 도 6에 따라 설명한다.본 발명에 있어서는 저전압 10V 60㎐로 인체저항(100∼5000Ω) 및 선로누전저항(절연저항) 확인으로 인체접촉 가능성을 확인할 수 있는데, 이때의 누설전류는 2㎃∼0.1A이지만, 이를 입력전원선(301)로부터 220V 60㎐로 공급하는 것으로 환산하면, 44㎃∼2.2A가 되어 위험하므로, 감지부(502)에서 감지된 전류와 연산부(503)내에 저장된 설정데이타(예 ; 1㎃이하)를 비교하여 누전가능을 연산할 수 있고, 또한 AC10V로 배선(302)의 저항(Ω)을 측정하여 선로의 부하저항(예 ; 5Ω)값을 알게 되면, 220V 공급시 선로에 흐르는 전류값(예 ; 44A)를 연산할 수 있으므로 배선의 합선과 용량과다를 알 수 있다. 이 때, 모든 전류값은 변류기(C.T)의 아날로그 측정값을 A-D컨버터를 이용하여 디지탈값으로 바꿔 연산부(503)의 마이크로 컴퓨터에 입력시킨다.감지부(502)에서 감지된 전류에 의해 인체접촉으로 의심된다면, 이를 확인하기 위해 발진부(504)의 고주파수와 감지부(502)의 전류값을 연산부(503)에서 연산한 후, 연산부(503)의 마이크로컴퓨터내에 저장된 인체정전용량(50∼300㎊)의 데이타와 비교한다. 통상, 대다수의 전기기기가 유도성부하(모터, 트랜스 등)이므로, 용량성부하인 인체접촉은 용이하게 확인할 수 있게 된다.또한, 인체접촉 가능성에 대해서는 발진부(504)에서 60㎐의 주파수를 높여 1㎑. 1㎒로 확인할 수 있다. 즉, 인체정전용량은 50∼300㎊정도이므로, 이 때 흐르는 전류는 I=2πfcv이고, 주파수에 비례하여 전류값이 늘어난다. 이 때, 전압은 안전한 AC10V의 저압이며, 이를 연산부(503)에서 계산하여 인체접촉 여부를 확인한다. 즉, 100㎊정도의 인체인 경우, 60㎐일때는 0.4㎂, 1㎑일 때는 6.3㎂, 1㎒일 때는 6.3㎃로 주파수에 비례 증가하므로, 이를 감지부(502)의 변류기(C.T)로 감지하여 OP.AMP로 증폭시켜 A/D컨버터를 이용하여 디지탈값으로 바꿔 마이크로컴퓨터에 입력시켜 확인한다. 또한, 공진주파수()를 발생시켜, 다시 한번 부하인 출력측배선(302)의 선로에 접촉되어 있는 인체를 확인할 수 있다.또한, 부하인 출력측배선(302)에 연결된 배선로는 출력제어부(505)의 릴레이(308)을 통해 감지부(502)의 변류기와 연결되어 있어서 공급전압(V)와 선로전류(A)에 의해 선로의 부하저항(Ω)이 계산되며, 두 선로의 전류(㎃) 차이가 누설전류이므로 절연저항(MΩ)값이 계산되고 또한 인체접촉여부를 확인할 수 있다.모든 선로의 부하저항(Ω), 전류(A), 주파수(f), 전압(V) 등이 연산부(503)의 마이크로컴퓨터에서 연산되어 배선의 이상 유무를 판단하게 되며, 연산부(503)의 판단결과에 따라 출력제어부(505)의 릴레이(308)의 동작이 제어된다.또, 차단기(306)이 ON되어 있으면, 외부신호입력부(506)은 외부에서 스위치를 조작하여 연산부(503)에 신호를 입력시켜 출력제어부(505)의 릴레이(308)을 ON-OFF시켜, 부하측인 출력측배선(302)의 전기공급을 사용자 임의로 ON-OFF할 수도 있다.상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 누전차단기(E.L.B)나 자동차단기(N.F.B)와 같이 차단기의 동작 레버를 도통(ON)시키기 위하여 조작하면, 전압이 인가되지 않은 짧은 시간(예 0.3초)에 인체의 접촉여부, 배선의 합선여부, 선로누전, 배선용량의 과다를 확인하여 모든 조건이 만족할 때에만 전원을 부하 측에 인가하게 된다.Hereinafter, each component of the safety circuit breaker 303 and the human body sensing circuit 305 and its operation method shown in FIGS. 3 and 5 will be described in detail with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a detailed circuit diagram of the human body detecting circuit 305 shown in FIG. 5. When the breaker 306 is turned ON to use electricity, electricity from the power supply line 301 is supplied, but the output control unit 505 Is not supplied to the output side wiring 302, but is relayed to the output side wiring 302 from the power supply line 301 only when the relay 308 of the output control unit 505 is turned on and conducting. The operation of the relay 308 is determined according to the calculation result of the calculation unit 503 in the human body detecting circuit 305. When the circuit breaker 306 is turned on, the relay 308 is prior to the ON operation. The low voltage is supplied to the power supply unit 501 provided with the bridge circuit by the transformer in the human body detection circuit 305. The power supply unit 501 rectifies the supplied voltage into a bridge circuit to use the operating power (VCC, -VCC) of various electronic circuits in the safety circuit breaker 303, and also through the relay 308 of the output control unit 505. It is connected to the output side wiring 302 to be used as a power supply for checking and checking the short circuit of the wiring, line leakage, excess capacity and human contact. The oscillator 504 generates a high frequency by using the power supplied from the power supply 501. The high frequency is supplied to the microcomputer and output side wiring 302 of the calculating section 503. Next, the operation of the human body detecting circuit 305 according to the present invention will be described with reference to FIG. In this case, the possibility of human contact can be confirmed by checking the human body resistance (100 to 5000Ω) and the line leakage resistance (insulation resistance) at a low voltage of 10 V 60 kV. From 220V to 60㎐ In this case, since the voltage is 44 kV to 2.2 A, it is dangerous. Therefore, it is possible to calculate a possible leakage current by comparing the current sensed by the sensing unit 502 with the setting data stored in the calculating unit 503 (for example, 1 kΩ or less). In addition, if the resistance (Ω) of the wire 302 is measured by AC10V and the value of the load resistance (for example, 5Ω) of the line is known, the current value (for example, 44A) flowing in the line when 220V is supplied can be calculated, so that the short circuit of the wire Overdose can be seen. At this time, all current values are converted into analog values of the current transformer CT into digital values by using an AD converter and input to the microcomputer of the calculation unit 503. The human body is contacted by the current sensed by the detection unit 502. If in doubt, the high frequency of the oscillator 504 and the current value of the sensing unit 502 are calculated by the calculating unit 503, and then the human body capacitance (50 to 300 Hz) stored in the microcomputer of the calculating unit 503 is confirmed. Compare with data. In general, since most electrical devices are inductive loads (motors, transformers, etc.), the human body contact, which is a capacitive load, can be easily confirmed. Further, the possibility of human body contact is increased by a frequency of 60 Hz at the oscillator 504. Iii. It can be confirmed by 1 MHz. That is, since the human capacitance is about 50 to 300 mA, the current flowing at this time is I = 2πfcv, and the current value increases in proportion to the frequency. At this time, the voltage is a low voltage of a safe AC 10V, it is calculated by the calculation unit 503 to check whether or not the human body. That is, in the case of a human body of about 100 kHz, since it is 0.4 ㎐ for 60 ㎂, 6.3 때는 for 1 ㎃, and 6.3 증가 for 1 MHz, the proportional increase in frequency is detected by the current transformer CT of the detector 502. Amplify with OP.AMP, convert to digital value using A / D converter, and input into microcomputer for confirmation. Also, resonant frequency ( The human body in contact with the line of the output side wiring 302 which is a load can be confirmed once again. In addition, the relay 308 of the output control part 505 is connected to the wiring connected to the output side wiring 302 which is a load. Connected to the current transformer of the sensing unit 502 through the supply voltage (V) and the line current (A) to calculate the load resistance (Ω) of the line. The resistance (MΩ) value is calculated and the human body can be contacted. The load resistance (Ω), current (A), frequency (f) and voltage (V) of all the lines are calculated by the microcomputer of the calculation unit 503. The operation is performed to determine whether there is an abnormality in the wiring, and the operation of the relay 308 of the output control unit 505 is controlled according to the determination result of the operation unit 503. In addition, when the circuit breaker 306 is ON, the external signal input unit 506 is a reel of the output control unit 505 by inputting a signal to the operation unit 503 by operating a switch from the outside By turning the ray 308 on and off, the electric supply of the output side wiring 302 on the load side can be arbitrarily turned on or off by the user. As described above, in the present invention, an earth leakage breaker (ELB) or an automobile breaker (NFB) is used. When operating to turn ON the circuit breaker's operating lever as shown in the figure, all contact with human body, short-circuit of wiring, short-circuit of wire and excessive wiring capacity are checked in a short time when voltage is not applied. Only when the condition is satisfied will the power be applied to the load side.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전원차단장치에 의하면, 차단기의 동작레버를 ON시키더라도 부하 측이 정상이 아닌 경우, 예를 들어 인체의 접촉, 배선의 합선, 선로누전, 배선용량의 과다 등의 문제가 있는 경우, 인체감지회로의 동작에 의해부하 측으로 전원이 공급되지 않으므로, 배선상의 문제점을 복구하는 복구작업자가 감전되는 안전 사고를 예방할 수 있고, 전기화재등을 미연에 방지할 수 있다.As described above, according to the power cut-off device of the present invention, when the load side is not normal even when the operation lever of the breaker is turned on, for example, human body contact, wiring short-circuit, line leakage, excessive wiring capacity, etc. When there is a problem, since power is not supplied to the load side by the operation of the human body sensing circuit, a repair worker who repairs a wiring problem can prevent a safety accident from electric shock, and can prevent an electric fire and the like.
즉, 본원 발명의 전원차단장치에 있어서는 인체의 접촉여부, 배선의 합선여부, 선로누전, 배선용량의 과다를 확인하여 모든 조건이 만족할 때에만 전원을 부하 측에 인가하게 되므로, 복구 작업의 완성도를 별다른 도구(테스터기)없이 용이하게 확인할 수 있다는 효과도 얻어진다.In other words, in the power cut-off device of the present invention, the power supply is applied to the load side only when all conditions are satisfied by checking whether the human body is in contact, the short circuit of the wiring, the line leakage, and the excessive wiring capacity. The effect can be easily confirmed without any tools (tester).
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.
상기 실시예에 있어서는 배선 상에 문제가 생긴 경우 복구 작업을 하는 작업자의 감전에 대해서만 기술하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 전기 기기 사용상의 누전의 경우, 물기가 있는 손으로 전기 기기를 조작하는(경우 또는 유아들이 콘센트에 금속 물질을 삽입하는) 경우에 있어서도 인체감지회로가 작동되어 부하 측으로 공급되는 전원이 자동으로 차단되므로, 더욱 안전하게 전자 기기나 전기 기기를 다룰 수 있다는 효과도 얻어진다.In the above embodiment, only the electric shock of the worker performing the recovery work when the problem occurs on the wiring, but not limited to this, but in the case of a short circuit on the use of the electrical equipment, the electrical device is operated by wet hands ( In addition, even when infants insert a metal material into an outlet, the human body sensing circuit is operated to automatically cut off the power supplied to the load side, so that the electronic device or the electronic device can be safely handled.
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