KR100795718B1 - 임피던스 측정장치의 제어전원 회로, 이의 절전기능 구현 방법 - Google Patents

임피던스 측정장치의 제어전원 회로, 이의 절전기능 구현 방법 Download PDF

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Abstract

축전지나 전해콘덴서와 같이 노화정도에 따라 내부 임피던스가 증가하는 피측정물의 열화정도를 파악하기 위해서는 축전지와 같은 피측정물의 양단자간에 교류전류(Is)를 입력시켜 내부 임피던스에 의한 전압강하(Vis)성분(이하 임피던스 전압)을 측정하여 내부 임피던스 또는 이의 유효값를 측정 연산하고 피측정물의 건전상태를 진단하는 방법이 보편화되어 있다.
피측정물의 내부 임피던스값는 극히 작은 값이기 때문에 이를 측정하고자 하는 측정회로내의 각 구성품 상호간 간섭 또는 유도에 의한 발생될 수 있는 잡음신호가 상대적으로 크게 되고 상기 잡음신호에 의해서 측정치에 큰 오차를 유발하게 된다. 만일 측정연산회로(3)의 제어전원이 상기 교류전류(Is)주파수와 동일한 리플성분을 조금이라도 가진 경우에는, 아날로그계측회로(5)에 의해 임피던스 전압신호가 증폭되고 여과되는 과정에서 상기의 임피던스전압 신호는 상기의 제어전원속에 포함된 리플전압성분이 일부 합성되어 출력되고 따라서 임피던스전압의 출력은 정확도가 크게 떨어지게 된다. 본 발명은 1개의 독립된 제어전원을 사용할 수 있으며 비교적 회로가 간단하면서 상기의 리플의 영향이 완전히 배제될 수 있고, 또한 내장된 배터리의 소모를 완벽하게 절약(battery saving) 할 수 있는 절전기능을 보유한 전원스위치 제어회로(13)를 가지는 교류 임피던스 측정장치의 제어전원 회로를 제시한다.
제어전원, 리플전압, 교류전류 발생회로, 측정연산회로 , 레규레이터

Description

임피던스 측정장치의 제어전원 회로, 이의 절전기능 구현 방법 {control power circuit of impedance measuring equipment and it's power saving method}
도 1은 대표적인 축전지 내부 임피던스 측정장치의 측정원리 개념도
도 2는 교류 임피던스 측정장치의 주요 기능별 블록구성도
도 3은 본 발명의 기술적과제 해결결과를 보여주는 실험파형
도 4는 본 발명 제어전원 회로의 구성 블록도
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예
도 6은 연산회로CPU의 절전기능 구현 프로그램 작동 순서도(프로우챠트)
축전지나 전해콘덴사와 같이 노화정도에 따라 내부 임피던스가 증가하는 피측정물의 열화정도를 파악하기 위해서는 교류전류 발생회로(4)를 통해 피측정 축전지를 방전하거나 교류전류(Is)를 생성하여 축전지에 주입하고 내부 임피던스에 의한 전압강하 Vis성분(이하 임피던스 전압)을 측정하여 교류전류(Is)에 의한 내부 임피던스를 측정하고 이의 건전상태를 진단하는 방법이 보편화되어 있다. 교류전류(Is)를 피측정물에 주입하거나 흐르게 하여 측정하므로 교류성분에 의한 임피던스(mΩ) 또는 컨덕턴스(Siemens)가 측정된다. 직류전류를 주입하여 피측정물에 DC 전류를 흐르게 하여 mΩ 단위 저항을 측정하는 방식과 구별하기 위해 본 측정방식을 교류 임피던스 측정이라고 칭하고 있다.
축전지와 같은 피측정물의 내부 임피던스는 그 크기가 매우 작기 때문에 리이드의 선 저항이나 Plug의 접촉저항과 같은 영향을 최소화하기 위해, 도 1 에 도시된 바와 같이 교류 4단자 측정법을 사용하고 있으며, 측정회로의 교류전류 발생회로에서 생성된 교류전류(Is)를 축전지와 같은 측정물의 Source 단자(1,2번)에 입력시키고 피측정물의 양단자 사이에 발생된 내부 임피던스전압(Vis)신호를 Sense단자(3,4번)를 통하여 측정한다. 또한 공지된 바와 같이 축전지단자에서 측정된 임피던스 전압신호는 콘덴서가 커플링된 연산증폭기를 통해 순수 교류신호로 변환되고 증폭되어 A/D컨버터로 입력된다. 교류전류(Is)의 크기는 분류기(CT)를 통해 전압신호로 변환되고 연산증폭기를 통해 증폭된 후 실효치값을 얻기 위해 상기 두 값을 마이크로프로세서의 A/D컨버터의 입력회로에 입력시킨다.
종래의 내부 임피던스 측정장치는 도 2에서 보인 바와 같이, 축전지를 방전케 하여 교류전류(Is)를 흐르게 하거나 교류전류(Is)를 생성하여 축전지 셀에 공급하게 하는 교류전류 발생회로(4)와;
축전지셀로 부터 임피던스전압(Vis)과 교류전류신호를 측정하고 이들로 부터 내부 임피던스값을 측정 연산하는 기능을 가진 측정연산회로(3)와;
상기 교류전류 발생회로(4) 및 측정연산회로(3)의 동작에 필요한 제어전원을 공급하는 제어전원(1)과 또 다른 제어전원(2)로 구성되었다. 상기 측정연산회로(3)는 아날로그계측회로(5)와 A/D콘버터(6) 및 연산회로CPU(7)등으로 구성된다.
측정연산회로(3)의 입력단인 아날로그계측회로(5)는 입력된 각 신호를 정확하게 증폭할 수 있는 고입력형 차동증폭기와 상기 차동증폭기의 출력을 받아 노이즈 리플잡음을 여과하기 위한 필터링수단 및 증폭기등으로 구성된다. 상기의 아날로그계측회로(5)를 통하여 증폭된 후 잡음이 필터(여과)된 각 측정신호(임피던스 전압신호 및 셀 전압등)는 A/D컨버터(6)에서 디지털신호로 변환되고 연산회로CPU(7)에서 실 표시값으로 연산되어 LCD화면에 표시된다.
또한 내부 임피던스 측정장치는 충전중에 있는 다수의 축전지 셀을 용이하게 측정하는 용도로 사용되어야 하므로, 측정시 취급이 용이하도록 재충전이 가능한 리듐이온 전지와 같은 배터리가 필수적으로 내장되게 된다. 본 발명의 제어전원회로는 내장 배터리의 불필요한 소모를 줄이기 위해 연산회로CPU(7)에서 측정장치가 사용중이 아닌 상황을 자동 판단하여 사용중이 아닌 경우에는 측정장치의 내장 배터리와 연결되는 메인 전원스위치를 자동으로 업(OFF)시켜 측정장치의 배터리 사용시간을 연장할 수 있도록 하는 절전 기능을 보유하고 있다.
일반적으로 축전지의 내부임피던스의 크기는 1 미리옴(mΩ) 단위의 매우 작은 값을 가지며 대용량 축전지의 경우 축전지셀의 내부임피던스에 의한 임피던스전압신호(Vis)는 0.1 mV 이하의 아주 미세한 신호이다. 이와 같이 내부 임피던스신호는 극히 작은 값이기 때문에 상기 측정장치 회로내의 각 구성품 또는 상호회로간 간섭 또는 유도에 의해 출력회로단에 잡음신호가 발생되면 상기 잡음신호를 상대적으로 무시할 수 없게 되고 임피던스값 측정치에 큰 영향을 미치게 된다.
도 3에서 보인 바와 같이, 비교적 큰 수백mA 의 교류전류(Is)가 측정을 위해 발생될 때 교류전류 발생회로(4)의 제어전원(1)에서 상기 교류전류(Is)를 발생할 수 있도록 하는 데 필요한 전원을 공급하게 되므로, 상기 제어전원(1)의 정(+) 부( -) 양 출력회로단(+Vc,-Vc)에는 교류전류(Is)에 의한 백리플 전류에 의해 교류전류(Is)의 주파수와 동일한 리플전압이 발생하게 된다. 이와 같은 교류전류(Is)와 주파수가 동일한 리플전압이 포함되어 있는 제어전원(1)을 측정연산회로(3)에 공급하게 될 경우에는, 상기 제어전원(1)에는 교류전류(Is)의 주파수와 동일한 성분의 리플잡음이 존재하게 되므로, 아날로그 계측회로(5)내에서 임피던스 전압신호가 증폭되고 여과(filter)될 때 임피던스전압 성분에는 리플전압신호가 일부 합성되게 되고, 따라서 임피던스전압 또는 임피던스의 측정연산값은 많은 오차값을 갖게 되는 것이다.
도 2는 종래에도 상기와 같은 리플영향을 배제하기 위하여 용이하게 착안할 수 있는 제어전원회로의 구성 예이다. 도 2에 도시된 바와 같이 +Vc,-Vc로 표시된 교류전류 발생회로(4)의 제어전원(1)과는 별도로 측정연산회로(3)의 제어전원용으로 출력단이 +Vc1, -Vc1,+Vcc(CPU전원으로 대개 5V임)로 표시되는 또 다른 제어전원(2)을 설치하여 이를 측정연산회로(3)의 제어전원으로 공급하는 방법을 채택할 수 있다. 별도 절연된 제어전원(1) 및 또 다른 제어전원(2)으로는 보통 DC/DC컨버터가 각각 사용될 수 있다. 이렇게 상기 제어전원(1)과 독립적으로 절연된 제어전원회로를 상기 제어전원(2)으로 사용함으로써 측정연산회로(3)의 제어전원은 교류전류 발생회로(4)의 백리플 전류의 영향을 받지 않고 출력단 리플전압이 최소화 되도록 할 수 있다. 이와 같이 교류전류 발생회로(4)는 제어전원(1)의 출력회로단(+Vc,-Vc)에 연결되어 있고 또 다른 제어전원(2)는 제어전원(1)과는 별도의 분리된 전압성생회로를 가지고 있다. 따라서 교류전류 발생회로(4)에서 교류전류(Is)가 생성되어 축전지에 공급되거나 축전지에서 방전전류가 흐르게 되더라도 제어전원(2)의 출력단에는 상기 교류전류(Is)의 백 리플(back ripple) 전류가 흐르지 않게 되어 이의 영향을 받지 않게 된다. 따라서 리플이 거의 없는 매우 안정된 제어전원을 측정연산회로(3)에 공급할 수 있고 임피던스전압 성분는 리플전압신호의 영향를 받지 않게 될 수 있다. 그러나 이와 같이 별도로 분리된 전원생성회로로 구성된 제어전원(1)과 다른 제어전원(2)를 사용하면 백 리플에 의한 영향을 배제할 수 있으나, 제어전원(1) 및 또 다른 제어전원(2)을 모두 입출력이 절연된 DC/DC컨버터로 구성하여야 하므로 상기 2개의 제어전원을 탑재하기 위한 공간 때문에 측정장치의 크기를 줄일 수 없고 또한 원가도 상승될 수 있는 경향이 있다.
또한 1개의 제어전원(2)만을 사용하면서 상기의 교류전류(Is)에 의한 백리플 전류의 영향을 줄일 수 있는 또 다른 방안을 쉽게 생각할 수 있었다. 즉, 측정장치의 제어전원회로로써 한개의 제어전원(2)만을 사용하고 상기 제어전원(2)의 출력회로단을 교류전류 발생회로(4) 및 측정연산회로(3)에 연결한다. 상기 제어전원(2)을 측정장치의 전체회로의 동작제어전원으로 사용하되, 측정연산회로(3)의 전원 입력단(+Vc2,-Vc2)의 최대한 근접점에 대용량의 전해 커패시터(C11,C12)를 부착하여 상기에서와 같은 백 리플전류에 의해 유발된 제어전원의 리플을 많이 감소시킬 수 있다. 그러나 상기 커패시터는 갱년 변화나 사용 온도에 따라 용량이 변화되기 때문에 전원리플이 증가될 수 있을 뿐만 아니라, 상당히 큰 용량의 커패시터를 두어도 백 리플전류에 의해 제어전원(2)에 유발되어 포함된 리플전압을 완전히 제거하기 어렵다.
또한 측정장치는 측정시 편이를 위해 제어전원 공급원으로 리듐 배터리나 건전지가 내장되게 설계되어 있다. 종래에는 내장 배터리(또는 건전지)의 사용시간을 최대화(절전)하기 위해, 사용자가 측정장치를 켜둔 상태에서 장시간 측정치 않을 시는 연산회로CPU(7)는 대기상태(sleeping)로 자동 변환되고, 상기 CPU에서 대기신호를 받아 측정장치의 아날로그계측회로(5) 및 A/D콘버터회로(6),연산회로 CPU 등을 대기동작모드로 모두 전환시켜 내장 배터리의 소모를 줄여 절전기능을 구현하였다. 상기와 같이 절전 구현목적으로 대기모드로 전환시키면 전원키를 1회 눌러(one touch) 측정장치를 용이하게 다시 측정상태로 만들 수 있으나, 대기모드로 전환되어 있는 중에도 수십개의 연산증폭기로 구성되어 있는 측정연산회로(3)등의 측정장치 회로에서 적어도 수십mA의 대기(ideal) 전류가 계속 소모되기 때문에 절전효과를 최대화할 수 없다.
본 발명은 1개의 독립된 전원을 사용하면서, 내장된 배터리의 소모를 완벽하게 절약(power saving) 할 수 있는 전원스위치 제어회로(13) 및 이의 절전기능 구현 방법을 제시하며, 또한 비교적 회로가 간단하면서, 교류전류 발생회로(4)로 부터 생성되어 흐르는 교류전류에 의한 백리플 전류의 영향을 받아 측정연산회로 제어전원의 출력회로단(+VD,-VD)에 유기될 수 있는 리플노이즈 전압의 함유율을 완전히 감소시킬 수 있다.
그럼, 이하 관련도면을 참조하여 전술한 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시 예인 제어전원회로 구성을 나타낸다. 상기의 교류전류 발생회로(4) 및 아날로그계측회로(5)는 대개 수개의 연산증폭기로 구성된 증폭회로를 가지며 신호증폭의 직선성 및 정확도를 높이기 위해 정부(+,-)양 전원을 동작제어전원으로 사용한다. 일반적으로 A/D컨버터회로(6) 역시 신호 변환회로의 해상도를 높이기 위해 정부(+,-)양 전압원이 필요하게 된다. 연산회로CPU(7)은 보통 +5V인 제어전압(+Vcc)으로 동작되므로 실장이 용이하다면 별도로 독립된 +Vcc(+5V)전원을 사용할 수 있다.
축전지의 용량이 비교적 적은 경우(예로 100 Ah이하)에 있어서는 이의 내부 임피던스가 수 밀리 옴(mΩ)단위이다. 이와 같이 수 밀리 옴(mΩ) 수준의 임피던스를 측정 연산할 경우와 같이 직선성 및 해상도보다 가격이 저렴해야 될 필요가 있는 경우에는, 측정장치의 제어전원을 -Vc 로 표시되는 부 전원을 사용치 않고 단일 전원(+Vc)으로 설계할 수 있으며 단일 전원은 보통 +Vc만으로 표시된다. 본 발명의 기술적 구성에서 주로 정부(+ -)양 전원이 사용되는 것으로 기술되고 있으나, 상기 교류전류 발생회로(4) 또는 측정연산회로(3)의 동작에 필요한 제어전원으로써 단일 전원(+Vc)만이 필요한 경우에는 단지 부(-)전원(-Vc)이 생략되어 있으므로 본 발명의 기술적 사상를 그대로 동일하게 적용할 수 있다.
또한 임피던스 측정장치는 충전중에 있는 축전지셀을 용이하게 측정할 용도로 사용되어야 함으로 일반적으로 취급이 용이하도록 재충전이 가능한 리듐이온 또는 이와 유사한 배터리가 필수적으로 내장되며, 내장 배터리의 불필요한 소모를 줄이는 절전기능을 구현하여 사용시간을 최대화할 수 있다. 본 발명의 전원스위치 제어회로(13)는 측정장치가 사용중이 아님을 자동 판단하여 내장 배터리 입력측의 메인 전원스위치인 릴레이 주접점(K)를 업(OFF)시켜 완벽하게 절전기능을 실현하게 되는 것이다.
전술한 바와 같이 교류전류 발생회로(4)에서 수 백mA의 교류전류(Is)가 생성되어 피측정물에 흐를 때 제1 제어전원(10)의 출력회로단(+Vc,-Vc)으로 상기 교류전류에 해당되는 백리플 전류가 인입되고, 도 3에 도시된 바와 같이 교류전류의 주파수와 동일한 리플파형이 상기의 제1 제어전원(10)의 출력회로단(+Vc,-Vc)에 발생되게 된다. 측정연산회로(3)의 동작특성 또는 측정연산값의 정확도를 개선하기 위해 리플노이즈의 함유율이 매우 낮은 + - 양 전원(+VD,-VD)이 상기 측정연산회로(3)에 공급되어야 함은 이미 설명하였다.
본 발명의 실시 예로써 상기 제1 제어전원(10)는 일반적으로 DC/DC 컨버터로 구성되며 양 전원이 필요한 경우 +Vc,-Vc로 표시된 출력회로단을 가지고 있다. 상기 제1 제어전원(10)의 정(+)및 부(-) 양 출력회로 후단에 선형 레규레이터 (regulator IC)로 구성된 정전압회로(11,12)를 각각 설치하면 상기 선형 레규레이터(regulator IC)를 통해 리플노이즈가 매우 감쇄되고 안정화된 정(+)및 부(-) 양 전원(+VD,-VD)을 용이하게 얻을 수 있고 이를 측정연산회로(3)에 공급할 수 있다.
즉, 상기 제1 제어전원(10)의 정(+)출력단자(+Vc)와 접지전위 단자(GRD)사이에는 정(+)선형 레규레이터(positive regulator)등으로 구성된 정(+)선형 정전압회로(11)의 입력과 접지단자가 각각 연결되고 비교적 적은 용량의 커패시터(C1)가 연결된다. 부(-)출력단자(-Vc)와 접지단자(GRD)사이에는 부(-)선형 레규레이터 (negative regulator)등으로 구성된 부(-)선형 정전압회로(12)의 입력과 접지단자가 연결되고 비교적 적은 용량의 커패시터(C3)가 연결되게 제어전원회로를 구성한다. 상기 각 레규레이터 출력회로단(+VD,-VD)에는 노이즈필터용 커패시터(C2,C4)가 추가로 연결될 수 있다.
상기의 선형 레규레이터(regulator IC)의 상용소자는 L78xx 또는 L79xx 등의 모델명으로 시판되고 있으며 각 소자의 Dropout 전압(Vd)값이 최대 2.5V로 되어 있어 상기 소자의 입력 전압이 출력전압보다 최소 2.5V이상 높아야 안정된 출력을 얻을 수 있다. 따라서 상기와 같은 상용소자를 사용코저 하면 교류전류 발생회로(4)에 연결된 제어전원(+Vc,-Vc)전압이 상기 선형 레규레이터소자(regulator IC)의 출력정격보다 최소 2.5V이상 높게 설계되어야 한다. 이렇게 설계함으로써 상기 선형 레규레이터소자에서 최소 2.5V정도 강하되고 리플노이즈가 크게 감소되어 측정연산회로(3)의 제어전원으로 사용될 정 부(+ -) 양 전원(+VD,-VD)이 생성된다.
본 발명의 일 실시 예로써, 일반적인 CMOS형 집적소자(IC) 및 연산증폭기로 구성된 회로는 + -15V 이하의 제어전압으로 안전하게 동작되므로, 교류전류 발생회로(4)의 제1 제어전원(+Vc,-Vc)을 + -15V로 설계하고, + -12V 출력정격을 가진 정.부 선형 레규레이터(positive/negative regulator IC)를 채택하여 + -12V 양 전원(+VD,-VD)을 만들어 측정연산회로(3)의 제어전원으로 사용한다. 또 다른 실시 예로 제어전원의 설계용량을 최소화하기 위하여 상기 교류전류 발생회로(4)의 제어전원(+Vc,-Vc)을 + -12V 로 설계하고 정.부 + -9V 선형 레규레이터를 채택하여 + -9V 양 전원(+VD,-VD)을 만들어 측정연산회로(3)의 제어전원으로 사용토록 설계할 수도 있다.
도 3은 본 발명을 이용한 측정장치의 제어전원을 설계구성하고 실험하여 얻은 측정연산회로(3)의 양 전원(+VD,-VD)출력단 파형이며, 교류전류(Is)의 백 리플(back ripple) 영향을 받아 발생된 리플노이즈 전압이 미세하게 포함되어 있음을 보여 주고 있다.
한편 측정장치는 측정시 편이를 위해 제어전원 공급원으로 내장용 배터리나 건전지를 사용하게 설계되어 있다. 배터리나 건전지의 불필요한 소모을 방지하기 위해, 사용자가 측정장치를 켜둔 상태에서 장시간 측정치 않을 시는 연산회로CPU(7)는 측정장치의 휴지시간을 감지하여 내장 배터리의 주전원스위치를 자동으로 커트 업(cut off)시켜 내장 배터리나 건전지의 불필요한 소모을 방지함으로써 사용시간을 연장시킬 수 있다. 또한 원 터치구조(Push구조)로 되어 있는 ON-OFF스위치(14)는 연산회로CPU(7)과 연동되어 필요시 수동으로 측정장치의 전원을 완벽하게 Off시킬 수 있으며 측정장치 제어전원의 전원스위치 제어회로(13)는 이의 제어기능 또는 역할를 담당한다.
본 발명의 실시 예에서는 피측정물의 교류 임피던스를 측정하는 측정장치에 국한하여 설명하고 있지만, 본 발명의 기술요지는 비교적 전류소모가 많으면서 연산회로CPU(7)와 같은 인베디드회로를 가진 모든 측정장치에 대하여도 적용될 수 있다. 전원스위치 제어회로(13)의 동작과정을 도 4 및 도 5를 통해 상세히 설명한다.
원 터치구조의 전원 ON-OFF스위치(14)를 1회 누르면 릴레이(15)가 순시로 여자되고 상기 릴레이(15)의 주접점(K)이 붙어 내장된 배터리 전원이 상기의 주 접점(K)을 거쳐 제1 제어전원(10)의 입력측에 공급된다. 상기 주접점(K)을 통해 측정회로에 동작제어전원이 공급되면 연산회로CPU(7)는 작동이 개시되어(S101) CPU가 초기화 된 후(S102) 내장된 프로그램의 수행에 의해 O/P 포트에 온 래치(ON latch)신호를 발생시켜 포토카플러(PC1)를 온상태로 구동시킨다(S103). 이후 터치형 ON-OFF스위치(14)가 릴리스되어 복귀(Off)되어도 릴레이(15)는 상기 릴레이(15)의 코일과 직렬로 연결된 포토커플러(PC1)에 의해 계속 여자전류를 공급받을 수 있게 되어 상기의 릴레이 주접점(K)이 계속 붙어 있게 되고 측정장치는 계속적으로 전원이 공급될 수 있다.
도 5는 상기의 ON-OFF스위치(14)를 눌러 원하는 시간에 측정장치의 주접점(K)를 온(On) 업(Off)시킬 수 있는 또 다른 실시 예를 도시하고 있다. 제1 제어전원(10)과 측정연산회로(3)등의 전원은 전술한 바와 같이 동일하게 구성된다. 상기 터치형 ON-OFF스위치(14)를 누르면, 상기 ON-OFF스위치(14)의 접점과 저항 R1를 통해 트랜지스터(TR1)에 베이스전류가 흘러 들어가게 되고 상기 트랜지스터(TR1)가 포화되어 릴레이(15) 코일이 여자되게 된다. 따라서 상기 릴레이(15)의 주접점(K)이 온 되어 제어전원(예로 리튬전지)(16)이 상기의 릴레이 주접점(K)를 통해 제1 제어전원(10)의 입력측에 공급된다. 릴레이 주접점(K)을 통해 측정장치 회로전체에 제어전원이 공급되고 연산회로CPU(7)는 작동이 개시(초기화)되고 내장된 프로그램이 수행되어 온 래치(ON latch)신호가 발생되게 된다. 온 래치(ON latch)신호가 발생되면 포토카플러(PC1)가 도통되어 상기 릴레이(15)의 여자에 필요한 전류를 계속 공급하게 되므로 상기 릴레이(15)는 온상태로 구동되게 되어 주접점(K)이 계속 붙어 있게 되고, 측정장치는 상기 터치형인 ON-OFF스위치(14)가 Off되어도 계속적으로 전원이 공급되게 된다. 이렇게 하여 상기 ON-OFF스위치(14)가 Off된 후에도, 상기 포토카플러(PC1)는 릴레이(15)의 여자에 필요한 최소한의 전류를 공급하면서 포토카플러(PC2)는 완전히 도통되지 않도록, 상기 포토카플러(PC1)의 통전능력 레벨를 직렬 저항을 연결하여 적절히 선정할 수 있다.
이후 연산회로CPU(7)는 온 래치(ON latch)신호를 발생시킨 후 수초 동안은측정장치의 초기화면을 디스플레이하는 단계만을 수행하도록 프로그램되어 있다. 따라서 터치형 ON-OFF스위치(14)가 즉시 복귀되더라도, 릴레이(15)는 상기 릴레이(15)코일과 직렬로 연결된 포토커플러(PC1)를 통해 계속 여자전류를 공급받을 수 있게 되고 상기의 릴레이 주접점(K)이 계속 붙어 있게 되어 측정장치는 정상상태로 전원이 공급될 수 있게 되는 것이다.
상기에서 터치형 ON-OFF스위치(14)를 ON상태로 누르면 내장프로그램이 수행되고 프로그램수행 단계에서 연산회로CPU(7)로 부터 온(On)래치신호가 출력되어 O/P 포트로 출력된다. 터치형 ON-OFF스위치(14)가 ON상태로 접촉되어 진 상태일 때는 저항 R2 및 이와 직렬 연결된 포토커플러(PC2)의 발광다이오드 양단에는 제 1제어전원의 입력전압이 전부 인가되므로 포토커플러(PC2)의 발광다이오드를 충분히 온(On)시켜 상기의 포토커플러(PC2)는 완전히 도통되고 이의 콜렉터단자는 LOW가 되어 I/P 포트에 전달되나, 상기 연산회로CPU(7)에 내장된 프로그램에 의하여 온(On)래치신호가 측정연산회로(3)의 O/P 포트에 전달되어 측정장치가 처음으로 켜지게 된 후 최초 수초 동안 I/P포트에 입력되는 상기 LOW 신호(OFF 신호)를 받아 드리지 않고 측정장치의 초기화면을 디스플레이하는 단계를 수행하도록 되어 있으므로, 릴레이 주접점(K)이 계속 붙어 있게 되어 측정장치는 정상상태로 전원이 공급된다.
도 6은 연산회로CPU(7)가 수행하는 프로그램단계의 순서도를 나타내고 있다. 상기 연산회로CPU(7)는 초기화(S102)된 후 측정장치의 초기화면을 디스플레이하는 프로그램단계의 수행을 완료(S104)한 후에 측정 연산을 시행할 수 있는 프로그램단계로 진입(S105)하게 된다. 상기 측정 연산단계에서는 측정장치의 키 입력신호를 계속 감시한다. 일정 시간후에도 키입력 신호가 감지되지 않으면 연산회로CPU(7)는 사용자가 측정장치를 사용치 아니하고 있는 상태로 판단(S107)하고 상기 온 래치(ON latch)신호의 출력을 중지(S108)시켜 OFF신호를 발생시키고 포토커플러(PC1)를 커트 업(CUT-off)시킨다(S109).
만약 사용중에 측정장치를 수동으로 Off시키고저 하여 다시 터치형 ON-OFF스위치(14)를 누르게 되면(S107), 터치형 ON-OFF스위치(14)와 직렬 연결된 저항 R2를 통해 포토커플러(PC2)의 발광다이오드가 온(On)되고 상기의 포토커플러(PC2)의 콜렉터단자에는 Off 지령신호(LOW신호)가 발생되며 측정연산회로(3)의 I/P포트에 Off지령신호가 전달된다. 상기 측정연산회로(3)내의 연산회로CPU(7)는 상기의 LOW 신호가 입력되면 온 래치(ON latch)신호의 출력을 종료(S108)시키게 된다. 따라서 포토커플러(PC1)가 컷트 엎(CUT-off)되고 릴레이(15) 코일은 비여자되며 주접점(K)가 off되고, 제어전원(10)의 입력단회로는 내장 배터리로 부터 완전히 분리될 수 있게 동작된다.
On-Off시 상기 릴레이(15)의 채터링을 방지할 수 있는 기능 또는 회로가 부가될 수 있으며 상기 릴레이 주 접점(K)의 수명을 보호하기 위하여 OFF신호를 발생하기 전에 모든 측정회로를 일단 대기모드로 변환하여 주접점(K)에 흐르는 전류를 최소화 한 후 OFF신호를 발생시킨다. 이렇게 되면 릴레이(15)는 비여자되어 접점(K)가 off되고 제1 제어전원(10)의 입력단회로는 내장 배터리로 부터 완전히 분리되어 내장 배터리가 불필요시에 전혀 소모되지 않게 작동되는 것이다. 물론 필요시는 다시 터치형의 ON-OFF키를 1회(one touch) 눌러 측정장치를 용이하게 측정상태로 가동할 수 있다.
본 발명은 1개의 절연된 독립 전원만을 사용하면서, 비교적 간단한 회로구조를 가지는 내부 임피던스 측정장치의 제어전원회로 구성을 제시하고 있다. 주 전원회로인 제 1제어전원의 출력회로단에 선형 레규레이터(regulator IC)형태의 정전압회로를 설치하여 이의 출력을 측정연산회로(3)의 전원으로 사용함으로써, 측정연산회로(3)의 제어전원회로의 출력단에는 교류전류 발생회로(4)으로 부터 발생되어 지는 교류전류의 백리플에 의한 영향을 받지 않고 리플노이즈가 거의 포함되지 않게 되어 측정의 정확도를 높일 수 있고, 전체적으로 제어전원회로의 구조가 매우 간단하여 짐은 물론 여타 어떤 전원회로보다 저렴한 가격으로 전원회로를 구성할 수 있으므로 교류 임피던스 측정장치의 어떤 형태의 제어전원회로와 비교하여 많은 장점을 가지고 있게 되는 것이다.
또한 내장 배터리의 불필요한 소모을 방지하기 위해 측정장치의 휴지시간을 감지하여 내장배터리 또는 건전지의 주전원스위치를 자동으로 커트 업(cut off)시켜 배터리의 사용시간을 극대화할 수 있다.

Claims (7)

  1. 내부 임피던스 또는 이의 유효값을 측정하기 위한 임피던스 측정장치의 제어전원 회로에 있어서,
    교류전류 발생회로(4)에 전원을 공급하는 제1 제어전원과,
    상기 제1 제어전원의 출력회로단에 구비된 선형 정전압회로를 포함하며,
    상기 선형 정전압회로의 출력이 측정연산회로(3)의 전원으로 사용되어짐을 특징으로 하는 임피던스 측정장치의 제어전원 회로
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 제어전원의 출력회로단에 구비된 선형 정전압회로는,
    정(+)선형 레규레이터로 구성된 선형 정전압회로(11); 및
    부(-)선형 레규레이터로 구성된 선형 정전압회로(12)로 구성되며,
    상기 정(+)선형 정전압회로(11) 및 부(-)선형 정전압회로(12)의 출력전원이 측정연산회로(3)에 공급되어짐을 특징으로 하는 임피던스 측정장치의 제어전원 회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 제어전원의 출력전압은 15V 로 설정되고,
    상기 제1 제어전원의 출력회로단에 12V 출력정격의 선형 레규레이터로 구성된 정전압회로가 구비됨을 특징으로 하는 임피던스 측정장치의 제어전원 회로.
  4. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 제어전원의 출력회로단에 구비된 선형 레규레이터 정전압회로의 출력정격전압은 상기 제1 제어전원 출력전압보다 2.5V이상 높게 정해짐을 특징으로 하는 임피던스 측정장치의 제어전원 회로
  5. 연산회로CPU(7)와 같은 인베디드회로를 갖는 측정장치의 제어전원회로에 있어서,
    제어전원회로의 전원스위치 제어회로(13)는,
    제1 제어전원(10)의 입력단에 연결된 주접점(K)과;
    ON-OFF스위치(14)와 병열로 연결된 포토카플러(PC1)와;
    상기 포토카플러(PC1)가 온(On)됨에 의해 여자되는 릴레이(15)와;
    터치형 ON-OFF스위치(14)의 수동 접촉(S107)에 의하여 OFF 지령신호를 발생 하는 포토카플러(PC2);를 포함하는 측정장치의 제어전원 회로
  6. 연산회로CPU(7)와 같은 인베디드회로를 갖는 측정장치의 절전기능 구현 방법에 있어서,
    ON-OFF스위치(14)의 터치신호에 의해 릴레이(15)의 주접점(K)이 온되어 전원이 연산회로CPU(7)에 공급되어지는 단계(S101)와;
    연산회로CPU(7)가 온 래치(ON latch)신호를 출력하는 단계(S103)와;
    상기 연산회로CPU(7)가 온 래치(ON latch)신호 출력 후 수초 동안 포토카플러(PC2)의 신호(I/P)를 받아드리지 않고 초기 프로그램단계를 수행하는 단계(S104)와;
    측정장치의 키 입력신호를 계속 감시하는 단계(S106) 또는 상기 ON-OFF스위치(14)의 수동 OFF지령 신호를 감지하는 단계(S107)와;
    상기 키 입력 감시 단계(S106) 및 상기 수동 OFF지령 신호 감지 단계(S107)의 조건에 의해 온 래치신호의 출력 발생을 중단하는 단계(S108)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정장치의 절전기능 구현 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연산회로CPU(7)는 ON-OFF스위치(14)의 터치신호에 의해 온 래치 신호를 출력하고, 상기 온 래치 신호에 의해 포토카플러(PC1)가 온상태로 구동되고, 릴레이(15)에 여자전류가 공급되고, 상기 연산회로CPU(7)는 초기화된 후 수초 동안은 상기 포토카플러(PC2)의 OFF신호를 받아드리지 않도록 내장된 프로그램 단계를 수행하고, 이후 프로그램 단계에서 측정장치의 키 입력신호 유무 및 상기 ON-OFF스위치(14)의 수동터치 신호 유무를 감시하고, 소정의 시간동안에도 상기 키 입력신호의 입력이 없거나 포토카플러(PC2)의 수동OFF 출력신호가 감지되면 상기 연산회로 CPU(7)는 포토카플러(PC1)를 CUT-off시킴을 특징으로 하는 측정장치의 절전기능 구현 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147378B1 (ko) * 2010-11-04 2012-05-23 김동균 전원 직렬 임피던스의 순간 측정 장치
US8638087B2 (en) * 2012-01-13 2014-01-28 Elbex Video Ltd. Apparatus for employing low ohmic alloy conductors and method for simplifying current drain data retrieval
KR101636112B1 (ko) * 2013-05-03 2016-07-04 주식회사 엘지화학 배터리의 임피던스 측정장치 및 측정방법
CN111693779A (zh) * 2020-06-19 2020-09-22 珠海市运泰利自动化设备有限公司 低压器件超高阻抗的高精度测量系统
CN115327233B (zh) * 2022-09-06 2024-02-09 乌镇实验室 一种压电谐振阻抗测量系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004099791A2 (en) * 2003-04-23 2004-11-18 Powertron Eng'g Co., Ltd Diagnosis for expected life of emergency power apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004099791A2 (en) * 2003-04-23 2004-11-18 Powertron Eng'g Co., Ltd Diagnosis for expected life of emergency power apparatus

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