KR100564086B1 - 소비 장치를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치 - Google Patents

소비 장치를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아날로그 및 디지털 신호를 컴퓨터 유닛에 제공하기 위한 장치 및 소비 장치를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 기준 전압 형태의 전류가 컴퓨터 유닛의 아날로그 입력부 및 디지털 입력부에 의해 모니터링되는, 소비 장치를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치를 설명한다. 아날로그 입력부에서 측정되는 전압은 전류를 조절하는 데 사용된다. 디지털 입력부에서 로우-신호 또는 하이-신호로 측정되는 전압은, 로우-신호가 인가될 때 전류를 차단하는 데 사용된다.

Description

소비 장치를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치 {DEVICE FOR REGULATING THE FLOW OF ELECTRICITY THROUGH A CONSUMER}
본 발명은, 양의 전위와 제 1 측정 레지스터 사이에 접속되고 측정 라인을 통해 접지와 접속된 소비 장치를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치에 관한 것이다.
DE 39 08 558에는, 아날로그 신호 및 디지털 신호가 송신기로부터 데이터 라인을 통해 수신기로 전송되는 신호 전송 장치가 공지되어 있다. 상기 아날로그 신호 및 디지털 신호는 수신기에서 상호 독립적으로 평가된다.
DE 38 26 663 A1에는 작동 데이터 및 음성 신호가 하나의 라인을 통해 전송되는, 작동 데이터를 동시에 전송하기 위한 방법 및 회로가 공지되어 있다. 이 경우, 작동 데이터의 피크값은 음성 신호의 최대 피크값보다 크게 선택되고, 그럼으로써 신호는 서로 섞일 수 있으며, 수신 장소에서 비교 전압의 도움으로 음성 신호로부터 작동 데이터가 재차 복구될 수 있다. 상기 음성 신호는 혼합된 신호로부터 추출된 작동 데이터를 삭제함으로써 얻어진다.
DE 195 11 140 A1에는 공통의 데이터 전송 라인을 통한 2개 스테이션 사이의 연속적인 데이터 교환을 위한 장치가 공지되어 있다. 제 1 스테이션은 상이한 전압 레벨을 근거로 하여 데이터 라인에서의 상이한 비트-상태를 인식한다. 제 2 스테이션은 특정 전류가 존재하거나 또는 존재하지 않는 것을 근거로 하여 데이터 전송 라인에서의 상이한 비트-상태를 인식한다. 전압 레벨이 상기 2개의 스테이션에 의해 상이하게 평가됨으로써, 2가지 방향에서 동시에 데이터를 전송하는 것이 가능하게 된다.
DE 40 05 813 A1에는 이미, 트랜지스터 및 측정 레지스터와 직렬 접속된 소비 장치를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치가 공지되어 있다. 측정 레지스터에서 부하 전류에 의해 야기된 전압 강하는 연산 증폭기(operational amplifier)에 의해 기준 전압과 비교된다. 측정 레지스터에서의 전압 강하가 미리 정해진 값보다 크면, 부하 전류를 제어하기 위해 사용되는 출력 신호가 출력된다.
본 발명의 목적은 정확하고 간단한 전류 조절을 가능하게 하는, 소비 장치를 통과하는 전류를 조절하기 위한, 간단하게 구성된 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 청구항 제 1항 및 제 2항의 특징에 의해 달성된다.
도 1은 전류 조절 장치를 도시하고,
도 2는 측정 라인의 전압 곡선을 도시하며,
도 3은 측정 라인의 전류 곡선을 도시하고,
도 4는 측정 라인의 전류(IC)에 따른 출력 라인에서의 전압(VM)을 도시한다.
첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 자세히 살펴보면 하기와 같다.
본 발명은 아래에 있는 차량내 소비 장치용 전류 조절의 실시예에서 설명된다. 그러나, 본 발명의 용도는 상기 실시예에 제한되지 않고 모든 회로 장치에 적용될 수 있다.
도 1은 소비 장치를 의미하는 1차 코일을 통과하는 전류를 조절하기 위한 전자 회로 장치를 도시한다. 1차 코일(1)의 입력부는 입력 라인(18)을 통해 배터리(양의 전위)(17)와 접속된다. 2차 코일(2)이 1차 코일(1)에 대해 병렬로 배터리(17)에 접속되고, 상기 2차 코일(2)의 출력부는 점화 라인(19)을 통해 점화 플러그(3)에 접속되고, 상기 점화 플러그(3)의 출력부는 다시 접지에 접속된다. 점화 플러그(3)는 내연 기관의 연소실내에 배치된다.
1차 코일(1)의 출력부는 출력 라인(20)을 통해 제 1 트랜지스터(4)의 콜렉터 단자(C)에 접속된다. 제 1 트랜지스터(4)의 이미터 단자(E)는 측정 라인(21)을 통해, 접지에 접속된 제 1 측정 레지스터(5)로 이어진다. 측정 라인(21)에는 전압에 의존하는 전원(8)의 입력부가 접속되며, 상기 전원(8)의 출력부는 출력 라인(9)에 접속된다. 또한 측정 라인(21)은 연산 증폭기(6)의 제 1 입력부(22)와 접속된다. 연산 증폭기(6)의 제 2 입력부(23)는 바람직하게는 정전압을 제공하는 기준 전압원(정전압원)(24)에 접속된다. 연산 증폭기(6)의 출력부(26)는 제 2 트랜지스터(7)의 베이스 단자(B)에 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터(7)의 이미터 단자(E)는 접지에 접속되고, 콜렉터 단자(C)는 출력 라인(9)과 접속된다. 출력 라인(9)은 제 2 측정 레지스터(16)를 통해, 미리 제공된 전위, 본 경우에는 +5 V에 접속된다. 또한, 아날로그 라인은 출력 라인(9)으로부터 컴퓨터 유닛(10)의 아날로그 입력부(12)로 그리고 디지털 라인은 출력 라인(9)으로부터 컴퓨터 유닛(10)의 디지털 입력부(11)로 이어진다. 컴퓨터 유닛(10)은 제어 출력부(13)를 포함하며, 상기 제어 출력부(13)는 제어 라인(27) 및 제 1 레지스터(14)를 통해 제 1 트랜지스터(4)의 게이트 단자(G)에 접속된다.
도 1의 회로 장치의 기능은 도 2 내지 도 4를 참조하여 하기에서 자세히 설명된다: 점화 플러그(3)의 점화를 준비하기 위해 컴퓨터 유닛(10)이 시점 TE에서 제 1 트랜지스터(4)를 턴-온 함으로써, 그 결과로 1차 코일을 통과하는 전류는 증가하고, 제 1 트랜지스터(4)의 콜렉터 단자와 이미터 단자 사이의 전압 강하는 시점 TE에서 제 1 전압(UA)으로부터 제 2 전압(UE)으로 이루어진다. 그 결과 도 3에 도시된 바와 같이, 시점 TE에서 시작되고 시간(t)에 비례하여 상승하는 제 1 전류(ICE)가 1차 코일(1)을 통해 흐르게 된다.
그 결과, 측정 라인(21)에 인가되는 전압이 비례적으로 변동됨으로써, 전압 에 의존하는 전원(8)은 제 2 전류를 출력 라인(9)에 제공하게 되며, 상기 제 2 전류는 제 1 전류에 비례하고 시간에 따라 선형으로 증가한다.
제 1 전류가 미리 주어진 한계 전류(ICL) 이하이면, 측정 라인(21)에서의 전압 강하도 미리 주어진 값 미만으로 유지된다. 제 1 전류가 시점 TL에서 한계 전류(ICL)를 초과할 때 비로소 연산 증폭기(6)가 제 2 트랜지스터(7)를 턴-온 시킨다. 이에 따라, 아날로그 입력부(12) 및 디지털 입력부(11)의 전압은 도 4에 도시된 변화도에 상응하게 제 1 전류(IC)에 따라 변동된다.
제 1 전류가 한계 전류(ICL) 미만으로 흐르거나 한계 전류(ICL) 미만에 있으면, 아날로그 입력부(12) 및 디지털 입력부(11)의 전압은 +5 V의 미리 주어진 전위로부터 비례적으로 3 V 바로 아래의 값까지 떨어진다. 이러한 전압 강하는 전압에 의존하는 전원(8)을 통해 공급되는 제 2 전류에 의해 야기된다.
제 1 전류(IC)가 미리 주어진 한계값(ICL)을 초과하면, 연산 증폭기(6)가 상기 초과 사실을 인식한다. 왜냐 하면, 측정 라인(21)에서의 전압이 기준 전압원(24)의 전압 이상으로 상승하기 때문이다. 그 결과, 연산 증폭기(6)가 출력부(26)를 통해 제 2 트랜지스터(7)의 베이스 단자(B)를 트리거링함으로써, 제 2 트랜지스터(7)는 도전성으로 되고, 이에 따라 제 3 전류는 제 2 트랜지스터(7) 및 출력 라인(9)을 통해 흐르게 된다. 제 2 트랜지스터(7) 및 제 2 측정 레지스터(16)는, 도전성인 제 2 트랜지스터(7)에서 출력 라인(9)의 전압이 미리 주어진 한계값, 본 경우에는 0.8 V 이하로 떨어지도록 형성된다. 이와 같은 특성은 도 4에서 미리 주어진 한계 전류(ICL)에 대해 11A로 도시된다.
컴퓨터 유닛(10)은 한편으로 제 1 트랜지스터(4)를 이용하여 1차 코일(1)을 통과하는 전류를 조절한다. 컴퓨터 유닛(10)은 동시에 아날로그 입력부(12) 및 디지털 입력부(11)로 1차 코일(1)을 통과하는 전류를 모니터링한다. 아날로그 입력부(12)에는 아날로그/디지털-변환기가 제공되며, 상기 아날로그/디지털-변환기는 출력 라인(9)에 인가되는 전압을 상응하는 디지털값으로 변환하며, 컴퓨터 유닛(10)은 상기 디지털값을 제 1 트랜지스터(4)의 제어를 위해 사용한다.
컴퓨터 유닛(10)은 동시에 디지털 입력부(11)에 인가되는 전압을 모니터링한다. 디지털 입력부(11)의 전압이 하이(High)-범위, 즉 2.4 V 이상이면, 컴퓨터 유닛(10)은 1차 코일(1)을 통과하는 전류를 아날로그 입력부(12)에 의해 수용되는 전압값을 사용하여 조절한다.
그러나 디지털 입력부(11)에 0.8 V 미만인 로우(Low)-신호가 인가되는 것을 컴퓨터 유닛(10)이 인식하면, 1차 코일(1)을 통해 흐르는 전류가 중단되어 2차 코일(2)에 높은 점화 전압이 생성되며, 이에 따라 점화 플러그(3)가 점화되도록, 제 1 트랜지스터(4)가 컴퓨터 유닛(10)에 의해 바람직하게는 계산된 점화 시점에서 트리거링된다.
아날로그 및 디지털 입력부(12, 11)를 단 하나의 출력 라인(9)에 접속하는 것은, 상기 출력 라인(9)을 통해 아날로그 정보 및 디지털 정보가 전송될 수 있다는 장점을 갖는다. 아날로그 정보는 1차 코일(1)을 통해 흐르는 전류의 세기를 조절하는데 사용되며, 디지털 정보는 과전류에 대한 보호로서 그리고 점화 플러그(3)를 점화할 수 있을 정도로 1차 코일(1)이 충분히 충전되었는지에 대한 표시로서 사용된다.
출력 라인(9)에서의 전압 변동의 형태로 된 아날로그 정보는, 하이-신호값 범위 또는 로우-신호값 범위를 벗어나지 않음으로써, 아날로그 정보가 디지털 정보를 하이-신호로부터 로우-신호로 또는 그 반대로 변경시키지 않도록 선택되어야 한다.
또한, 디지털 입력부(11)를 이용한 과전류 모니터링도 장점이 되는데, 그 이유는 디지털 입력부(11)의 샘플링이 아날로그 입력부(12)에서보다 더 빠르게 그리고 더 빈번하게 실행될 수 있어서, 1차 코일을 손상시킬 수 있는 과다한 전류가 발생될 때에는 1차 전류가 신속하게 감소될 수 있기 때문이다.
컴퓨터 유닛(10)은 하이-상태 및 로우-상태의 디지털 신호가 취하는 전압값을 인식한다. 따라서, 컴퓨터 유닛(10)은 아날로그 입력부(12)에 인가되는 전압으로부터 아날로그 신호의 값을 산출한다. 또한 아날로그 신호는 바람직하게, 아날로그 신호와 디지털 신호 사이가 중첩될 때 컴퓨터 유닛(10)이 계속해서 디지털 신호값을 인식하도록 설계된다. 제 1 트랜지스터(4)는 제 2 스위치이고, 제 2 트랜지스터(7)는 제 1 스위치이다.

Claims (5)

  1. 측정 라인(21)을 통해 접지와 접속된 소비 장치(1)를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치로서,
    상기 측정 라인(21)과 접속되고, 상기 측정 라인(21)에 존재하는 측정 전압에 따라 제 2 전류를 출력 라인(9)에 제공하는 수단을 구비한 장치에 있어서,
    - 아날로그 입력부(12) 및 디지털 입력부(11)를 통해 상기 출력 라인(9)과 접속된 컴퓨터 유닛(10)이 제공되며,
    - 상기 컴퓨터 유닛(10)이 아날로그 입력부(12)를 이용하여 출력 라인(9)의 전압값을 검출하고, 상기 컴퓨터 유닛(10)이 상기 아날로그 입력부(12)에 의해 검출된 전압에 따라 제 2 스위치(4)를 이용하여 소비 장치를 통과하는 전류를 조절하며,
    - 로우-신호가 인가되는지의 여부를 알기 위해, 상기 컴퓨터 유닛(10)이 디지털 입력부(11)를 이용하여 출력 라인(9)의 전압을 검출하며,
    - 디지털 입력부(11)에 로우-신호가 인가될 때 상기 컴퓨터 유닛(10)이 제 2 스위치(4)를 미리 주어진 시간 범위내에 개방하고, 그럼으로써 소비 장치(1)를 통과하는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 소비 장치를 통과하는 전류 조절 장치.
  2. 양의 전위(17)와 제 1 측정 레지스터(5) 사이에 접속되고 측정 라인(21)을 통해 접지와 접속된 소비 장치(1)를 통과하는 전류를 조절하기 위한 장치로서,
    상기 측정 라인(21)과 접속되고, 상기 측정 라인(21)에 존재하는 측정 전압에 따라 제 2 전류를 출력 라인(9)에 제공하는 제 1 전류 소스를 구비하며, 상기 출력 라인(9)이 제 2 측정 레지스터(16)를 통해 미리 주어진 전위와 접속되도록 구성된 장치에 있어서,
    - 상기 측정 라인(21)과 접속된 제 2 전류 소스가 제공되고, 상기 제 2 전류 소스는 측정 전압이 미리 주어진 한계값보다 작을 때 측정 전압에 따른 제 3 전류를 출력 라인(9)에 제공하며, 이 경우 제 3 전류는 출력 라인(9)의 전압이 주어진 값 아래로 강하되도록 하는 정도의 크기를 가지고,
    - 아날로그 입력부(12) 및 디지털 입력부(11)를 통해 출력 라인(9)과 접속된 컴퓨터 유닛(10)을 가지며,
    - 상기 컴퓨터 유닛(10)은 제어 라인(27)을 통해, 소비 장치(1)와 측정 라인(21) 사이에 제공된 제 2 스위치(4)와 접속되고,
    - 상기 컴퓨터 유닛(10)이 아날로그 입력부(12)를 통해 출력 라인(9)의 전압값을 검출하며, 상기 컴퓨터 유닛(10)이 아날로그 입력부(12)를 이용하여 검출된 전압에 따라 제 2 스위치(4)를 제어하고, 이것에 의해 소비 장치를 통과하는 전류를 조절하며,
    - 로우-신호가 인가되는지의 여부를 알기 위해, 상기 컴퓨터 유닛(10)이 디지털 입력부(11)를 이용하여 출력 라인(9)의 전압을 검출하며,
    - 디지털 입력부(11)에 로우-신호가 인가될 때 상기 컴퓨터 유닛(10)이 제 2 스위치(4)를 미리 주어진 시간 범위내에 개방하고, 그럼으로써 소비 장치(1)를 통과하는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 소비 장치를 통과하는 전류 조절 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 전류 소스로서 전압에 의존하는 전원(8)이 사용되는 것을 특징으로 하는 소비 장치를 통과하는 전류 조절 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 2 전류 소스로서 연산 증폭기(6)가 제공되고, 상기 연산 증폭기(6)의 제 1 입력부는 측정 라인(21)과 접속되고, 제 2 입력부는 정전압원(24)에 접속되며, 출력부는 제 1 스위치(7)로 이어지고, 상기 제 1 스위치(7)를 통해 출력 라인(9)이 접지와 접속될 수 있으며, 상기 연산 증폭기(6)는 측정 전압을 상기 전압원(24)의 기준 전압과 비교하여, 측정 전압이 기준 전압보다 작으면 제 1 스위치(7)를 개방하고, 측정 전압이 기준 전압보다 크면 제 1 스위치(7)를 닫는 것을 특징으로 하는 소비 장치를 통과하는 전류 조절 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 소비 장치(1)로서 컴퓨터 유닛(10)에 의해 과전류로부터 보호되는 점화 코일이 배치되는 것을 특징으로 하는 소비 장치를 통과하는 전류 조절 장치.
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