KR100454213B1 - 복수의 입력채널을 가진 회로시험기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 입력채널을 가진 회로시험기에 관한 것으로, 전반적인 동작을 제어하는 CPU(Central Processing Unit)와, 적어도 32개의 입력부를 포함하며, 각 입력부는 측정 부위의 양단 전압을 입력으로 하여 두 입력 전압의 전위차를 구하고 이를 입력 전압으로 하는 입력 채널부와, 모든 입력부의 출력을 동시에 입력받을 수 있으며, 상기 CPU에서 제공하는 선택제어신호에 따라 다수의 입력중 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉스(multiplex)부와, 상기 멀티플렉스부를 통해 처음 입력되는 전압 신호를 최초 설정 전압범위 상태로 신호 처리하여 상기 CPU로 출력하고, 상기 CPU에서 출력하는 상기 처음 입력된 전압 신호에 대응되는 전압범위 제어신호에 따라 전압 범위를 조절하며, 이후 입력되는 전압 신호로부터는 상기 조절된 전압범위 상태로 신호처리하는 전압범위 조절부와, 상기 전압범위 조절부에서 출력하는 전압 신호가 직류이면 그대로 출력하고, 교류이면 실효값을 구하여 출력하는 실효값 연산부, 및 상기 CPU의 제어를 받아 측정된 전압을 사용자가 확인할 수 있도록 표시하는 표시부를 포함한다.

Description

복수의 입력채널을 가진 회로시험기{circuit tester with input channels}

본 발명은 회로시험기에 관한 것으로, 특히, 적어도 32개의 입력 채널을 가지는 회로시험기에 관한 것이다.

일반적으로 각종 제어회로나 시퀀스(sequence) 제어 회로 등이 고장나거나 정비를 필요로 하는 경우가 발생하면, 동작상태를 점검하기 위해 여러 부분의 전압을 측정하여 어떤 부분에 이상이 있는지를 확인하여야 한다. 이상 여부 확인은 각 부위의 전압이 정상전압인지를 확인하는 과정을 통해 달성되는데, 이때 각 부위의 전압 측정을 위해 전압측정장치 즉, 회로시험기가 사용된다. 현재 사용되는 회로시험기는 입력 채널의 수에 따라 1채널 전압측정장치, 8채널 전압측정장치, 16채널 전압측정장치가 있다. 여기서, 16채널 전압측정장치는 메모리 하이코더이다.

한편, 발전소의 무정전 설비에는 배터리(battery) 충전 및 방전용의 다수의 셀이 설치되어 있으며, 배터리 충전 및 방전시에 회로시험기를 이용하여 다수의 셀 전압을 측정하고 있다.

그런데, 종래의 회로시험기를 이용한 발전소의 무정전 설비에 설치된 셀 전압 측정은 하나씩 또는 몇 개씩만을 측정하게 되어 셀 전압 측정 시간이 상당히 많이 소요되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 16채널의 메모리 하이코더를 사용하더라도, 메모리 하이코더는 사용 방법이 어렵고 부피 및 무게 면에서 다루기가 쉽지 않으면 가격 또한 상당히 비싼 편이므로 쉽게 사용하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 많은 개수의 측정채널을 가지면서 부피와 무게가 가벼워 사용하기 쉬우며 사용 방법이 간단한 회로시험기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 32채널을 가진 회로시험기의 블록 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 채널 입력부의 각 입력부 내부 회로도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전압범위 조절부의 내부 회로도이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 복수의 입력채널을 가진 회로시험기는,

전반적인 동작을 제어하는 CPU(Central Processing Unit); 적어도 32개의 입력부를 포함하며, 각 입력부는 측정 부위의 양단 전압을 입력으로 하여, 두 입력 전압의 전위차를 구하고 이를 입력 전압으로 하는 입력 채널부; 상기 모든 입력부의 출력을 동시에 입력받을 수 있으며, 상기 CPU에서 제공하는 선택제어신호에 따라 다수의 입력중 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉스(multiplex)부; 상기 멀티플렉스부를 통해 처음 입력되는 전압 신호를 최초 설정 전압범위 상태로 신호 처리하여 상기 CPU로 출력하고, 상기 CPU에서 출력하는 상기 처음 입력된 전압 신호에 대응되는 전압범위 제어신호에 따라 전압 범위를 조절하며, 이후 입력되는 전압 신호로부터는 상기 조절된 전압범위 상태로 신호처리하는 전압범위 조절부; 상기 전압범위 조절부에서 출력하는 전압 신호가 직류이면 그대로 출력하고, 교류이면 실효값을 구하여 출력하는 실효값 연산부; 및 상기 CPU의 제어를 받아 측정된 전압을 사용자가 확인할 수 있도록 표시하는 표시부를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 복수 채널 회로시험기를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 32채널 회로시험기의 블록 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 32채널 회로시험기는 입력 채널부(100), 멀티플렉스부(200), 필터링부(filtering; 300), 전압범위 조절부(400), 실효값 연산부(500), AC/DC(Alternating Current/Direct Current) 측정부(600), CPU(700) 및 LCD(Liquid Crystal Display) 표시부(700)를 포함한다.

입력 채널부(100)는 32개 부분의 전압을 동시에 측정할 수 있도록 제1 내지 제32 입력부(101, 102, ..., 132)로 이루어져 있으며, 각 입력부(101, 102, ..., 132)로 입력되는 전압값을 측정하여 멀티플렉스부(200)로 출력한다. 이때, 각 입력부는 내부적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.

각 입력부(101, 102, ...., 132)의 내부 회로 및 동작을 도 2를 참조로 설명한다. 이하, 첨부한 도 2를 참조로 하여 상기 32채널 입력부(100)의 동작을 보다 상세히 설명한다. 도 2에서는 32개의 입력부중에 제1 입력부(101)의 내부 회로를 일예로 도시하고 있습니다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 입력부(101)는 회로 소자의 양단 또는 측정 부위의 양단의 전압을 입력받기 위해 양의 입력단(CH1(+))과 부의 입력단(CH1(-))을 가지며, 양의 입력단(CH1(+))에 비반전 단자(+)가 커플링(coupling)되고 부의 입력단(CH1(-))에 반전 단자(-)가 커플링된 연산증폭기(AMP1)와, 각 입력단(CH1(+), CH1(-))을 통해 입력되는 전압을 강하시키기 위해 각 입력단(CH1(+), CH1(-))과 연산증폭기(AMP1)의 입력단 사이에 연결된 저항(R1, R2)과, 연산증폭기(AMP1)와 더불어 비교기 회로를 구성하기 위해 연산증폭기(AMP1)의 입, 출력단에 연결된 다수의 저항 및 커패시터를 포함한다.

상기에서, 두 저항(R1, R2)은 동일한 값을 가지고 있으며 그 값이 1㏁이상인 것이 바람직하다. 도 2에서는 두 저항(R1, R2)값이 10㏁으로 설정하였다.

따라서, 양과 부의 입력단(CH1(+), CH1(-))을 통해 입력되는 전압은 저항(R1, R2)에 의해 전압강하되어 연산증폭기(AMP1)에 입력되고, 연산증폭기(AMP1)는 입력되는 두 전압의 비교하여 두 전압간의 차를 출력단(OUT1)을 통해 출력한다. 연산증폭기(AMP1)의 출력단(0UT1)을 통해 출력된 전압은 멀티플렉스부(200)에 입력된다.

멀티플렉스부(200)는 제1 내지 제32 입력부(101, 102, ..., 132)에서 출력하는 32개의 전압값을 동시에 입력받을 수 있도록 구성되고, CPU(700)로부터 입력되는 선택제어신호(SC1)에 따라 제1 내지 제32 입력부(101, 102, ..., 132)의 32개 전압값중에 하나를 선택하여 필터링부(300)로 출력한다.

필터링부(300)는 멀티플렉스부(200)로부터 입력되는 전압을 로패스(lowpass) 필터링하여 잡음을 제거한 후 전압범위 조절부(400)로 출력한다.

전압범위 조절부(400)는 필터링부(300)에 의해 필터링된 전압의 범위를 자동으로 지정한다. 이를 위해 전압범위 조절부(400)는 처음 입력되는 필터링된 전압을 CPU(700)에 전달하여 CPU(700)가 처음 입력되는 필터링된 전압에 부합하는 적절 전압 범위를 판단할 수 있게 하고, CPU(700)로부터 조절범위 제어신호(SC2)를 입력받아 처음 입력된 전압에 부합하는 전압 범위가 설정되도록 전압범위를 조절한다. 전압범위 조절부(400)는 최초 입력된 필터링된 전압에 따라 전압범위를 조절하고 나면, 이후에 입력하는 필터링된 전압에 대해서는 조절된 전압범위에 따른 전압 표시가 이루어지게 한다.

전압범위 조절부(400)의 내부 구성 및 동작을 도 3을 참조로 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전압범위 조절부의 내부 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전압범위 조절부(400)는 필터링부(300)의 출력을 입력받는 아날로그 스위치(410), 아날로그 스위치(410)의 출력단에 병렬로 연결된 3개의 저항(R3, R4, R5)과, 3개의 저항(R3, R4, R5)의 접점 전압을 반전 입력으로 하고, 오프셋 전압(Voffset)을 비반전 입력으로 하여 비반전 입력 단자로 입력되는 전압을 소정 이득치만큼 증폭시키는 연산증폭기(AMP2)를 포함한다.

본 발명의 32채널 회로시험기는 측정 가능한 전압범위가 설계자에 의해 임의로 설정되는데, 보통 0V∼256V 범위로 설정한다. 따라서, 본 발명의 32채널 회로시험기에 입력되는 전압은 0V∼256V 범위 내의 값이 각 입력부(101, 102, ..., 132)와 필터링부(300)를 통해 전압범위 조절부(400)에 입력된다.

전압범위 조절부(400)의 아날로그 스위치(410)는 3개의 저항(R3, R4, R5)을 이용하여 전압범위를 조절하게 되는데, 3개의 저항(R3, R4, R5)은 각각 다른 저항값을 가지며 CPU(700)의 조절범위 제어신호(SC2)에 따라 3개의 저항(R3, R4, R5)과의 연결을 선택적으로 조절하여 전압범위를 조절하게 된다.

그런데, 아날로그 스위치(410)는 필터링부(300)로부터 신호가 입력되지 않은 초기 상태에서는 최대 전압범위가 되는 각 저항(R3, R4, R5)과의 연결이 설정되어 있고, 처음 신호가 입력되면 설정된 최대 전압범위에 따라 입력을 처리하여 연산증폭기(AMP2)를 통해 CPU(600)로 출력한다.

그러면, CPU(600)는 전압범위 조절부(400)로부터 입력되는 신호를 연산하여 전압을 판단하고, 판단한 전압에 해당하는 전압 범위를 판단하여 이에 해당하는 전압범위 제어신호(SC2)를 아날로그 스위치(410)로 출력한다.

이에, 아날로그 스위치(410)는 CPU(600)로부터 입력되는 전압범위 제어신호(SC2)에 따라 3개의 저항(R3, R4, R5)과의 연결을 조절하는 전압범위 조절을 수행하여 이후 필터링부(400)에서 입력되는 신호로부터는 설정된 전압범위에 따른 저항(R3, R4, R5 중 적어도 하나)을 통과시켜 연산증폭기(AMP2)의 반전 단자에 입력시킨다. 연산증폭기(AMP2)는 반전 단자로 입력되는 신호를 증폭시켜출력단자(OUT1')를 통해 실효값 연산부(500)로 출력한다.

실효값 연산부(500)는 전압범위 조절부(400)에 의해 범위 조절된 전압을 입력으로 하며, 입력되는 전압이 직류이면 그대로 출력하며, 입력되는 전압이 교류이면 A/D(analog to digital) 변환하고 실효치(root mean square)를 계산하여 CPU(700)로 출력한다.

한편, AC/DC 측정부(600)는 필터링부(400)에 의해 필터링된 전압을 입력받아, 입력되는 전압이 교류인지 직류인지를 판단하기 위한 것이다. 이를 위해 AC/DC 측정부(600)는 우선 입력되는 전압이 교류이면 A/D(analog to digital) 변환하고, A/D 변환한 값을 CPU(700)로 출력한다. 그런 다음, AC/DC 측정부(600)는 일정 시간간격을 두고 CPU(700)가 판단한 입력 전압값을 읽어들이며, 읽어들인 두 입력값의 차이를 구하여 그 차이가 '0'이면 입력 전압을 직류라고 판단하고, 두 입력값의 차이가 '0'이 아닌 값이면 입력전압을 교류라고 판단한다. 이렇게 판단한 결과값은 CPU(700)에 제공되어, CPU(700)가 이러한 사실을 알게 한다.

CPU(700)는 장치의 전반적인 동작을 제어하는 프로그램을 저장하고 있으며, 멀티플렉서(20)의 인에이블 단자로 제어 신호(SC1)를 출력하여 32개의 전압 입력 중에 하나가 선택되도록 제어하고, 전압범위 조절부(400)로 판단된 최초 입력된 전압값에 대응되는 전압범위조절 제어신호(SC2)를 출력하여 전압범위 조절부(400)가 입력되는 전압에 해당하는 전압범위를 조절할 수 있게 하며, AC/DC 측정부(500)로 연산한 전압값을 제공하여 AC/DC 측정부(500)가 입력 전압이 교류인지 직류인지를 알 수 있게 한다.

LCD 표시부(800)는 CPU(700)의 제어에 구동하고, CPU(700)에 의해 연산된 전압값과 직류인지 교류인지의 여부를 사용자가 확인할 수 있는 문자 또는 숫자를 액정을 통해 표시한다. 이때, LCD 표시부(800)는 CPU(700)와 시리얼(serial)로 데이터를 주고 받는다.

따라서, 사용자는 LCD 표시부(800)를 통해 입력되는 전압값, 전압의 종류(AC인지 DC 여부), 전압의 방향 등을 알 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 32채널을 통해 발전소의 무정전 설비에 설치된 배터리의 전압을 동시에 측정할 수 있고, 순차적으로 확인할 수 있으며, 장비의 부피와 무게를 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 전반적인 동작을 제어하는 CPU(Central Processing Unit)와,

   적어도 32개의 입력부를 포함하며, 각 입력부는 측정 부위의 양단 전압을 입력으로 하여, 두 입력 전압의 전위차를 구하고 이를 입력 전압으로 하는 입력 채널부와,

   상기 모든 입력부의 출력을 동시에 입력받을 수 있으며, 상기 CPU에서 제공하는 선택제어신호에 따라 다수의 입력중 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉스(multiplex)부와,

   상기 멀티플렉스부를 통해 처음 입력되는 전압 신호를 최초 설정 전압범위 상태로 신호 처리하여 상기 CPU로 출력하고, 상기 CPU에서 출력하는 상기 처음 입력된 전압 신호에 대응되는 전압범위 제어신호에 따라 전압 범위를 조절하며, 이후 입력되는 전압 신호로부터는 상기 조절된 전압범위 상태로 신호처리하는 전압범위 조절부와,

   상기 전압범위 조절부에서 출력하는 전압 신호가 직류이면 그대로 출력하고, 교류이면 실효값을 구하여 출력하는 실효값 연산부와,

   상기 CPU의 제어를 받아 측정된 전압을 사용자가 확인할 수 있도록 표시하는 표시부와,

   상기 실효값 연산부의 출력을 입력받아 입력되는 신호가 아날로그 신호이면 디지털 신호로 변환시켜 상기 CPU로 출력하고, 상기 CPU가 측정한 출력 신호에 대한 전압치를 일정 시간 간격으로 두 번 읽어들이며, 읽어들인 상기 전압치의 차이로서 직류인지 교류인지를 측정하는 AC/DC(Alternating Current/Direct Current) 측정부

   를 포함하는 복수의 입력채널을 가진 회로시험기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 멀티플렉스부에서 출력하는 전압 신호를 로패스 필터링(low pass filtering)하여 잡음을 제거해서 상기 전압범위 조절부로 제공하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 입력채널을 가진 회로시험기.
4. 삭제
5. 제2항에 있어서,

   상기 각 입력부는,

   측정 대상 회로 소자의 양단의 전압을 입력받기 위해 양의 입력단과 부의 입력단을 가지며, 상기 양의 입력단에 비반전 단자가 커플링(coupling)되고 상기 부의 입력단에 반전 단자가 커플링된 연산증폭기와,

   상기 연산증폭기의 각 입력단에 각기 연결된 제1, 제2 저항기와,

   상기 양의 입력단과 기 설정된 접지 사이에 병렬로 연결된 저항기 및 커패시터(capacitor)와,

   상기 음의 입력단과 상기 접지 사이에 병렬로 연결된 저항기 및 커패시터

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 채널 회로시험기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 저항은,

   1㏁이상의 동일한 저항치를 갖는 것을 특징으로 하는 복수의 입력채널을 가진 회로시험기.
7. 제2항에 있어서,

   상기 전압범위 조절부는,

   상기 멀티플렉스부의 출력을 입력으로 하고 상기 CPU로부터 전압범위 제어신호를 입력받는 아날로그 스위치와,

   상기 아날로그 스위치의 출력단에 병렬로 연결된 다수의 전압범위조절용 저항기와,

   상기 다수의 전압범위조절용 저항기의 출력 측 공통접점 전압을 반전 입력으로 하고, 오프셋 전압을 비반전 입력으로 하여 비반전 입력 단자로 입력되는 전압을 소정 이득치만큼 증폭시키는 연산증폭기

   를 포함하며,

   상기 아날로그 스위치는, 상기 CPU로부터 전압범위 제어신호를 입력받으면 상기 다수의 전압범위조절용 저항중 적어도 하나 이상과 선택적으로 연결하여 출력 전압이 가변되도록 하는 것을 특징으로 하는 복수의 입력채널을 가진 회로시험기.