KR101269847B1 - 스위치 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위치 양단에 걸리는 전압으로 충전되고, 일정 시간이 지나면 자동으로 스위치를 오프 할 수 있는 스위치 제어 장치에 관한 것이다.
일례로, 전원부와 부하부 사이를 전기적으로 연결하거나 연결을 해제하는 스위치; 상기 스위치의 양단에 걸리는 전압에 의해 충전되는 충전부; 상기 충전부에 충전된 전원으로 동작하는 솔레노이드; 및 상기 스위치가 턴 온되고 나서 기준시간이 지나면, 상기 솔레노이드를 동작시켜 상기 스위치를 턴 오프시키는 제어부를 포함하는 스위치 제어 장치를 개시한다.

Description

스위치 제어 장치{Switch control device}
본 발명은 스위치 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전원을 사용하여 작동하는 장치는 온/오프를 쉽게 하기 위해서 스위치를 사용한다. 예를 들어, 화장실에서 사용되는 조명등이나 환풍기와 같은 장치는 사용자가 스위치를 켜서 조명등을 켜거나 환풍기를 동작시킬 수 있다. 이러한 스위치에 의해 편리하게 필요한 시간에 원하는 장치를 동작시킬 수 있다. 그러나 사용자가 이러한 조명등이나 환풍기의 스위치를 켜고서 끄는 것을 잊어버리는 경우가 종종 발생한다. 따라서 사용하지 않는 시간에 불필요한 전원이 낭비되는 문제점이 있다.
본 발명은 스위치 양단에 걸리는 전압으로 충전되고, 일정 시간이 지나면 자동으로 스위치를 오프 할 수 있는 스위치 제어 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 스위치 제어 장치는 전원부와 부하부 사이를 전기적으로 연결하거나 연결을 해제하는 스위치; 상기 스위치의 양단에 걸리는 전압에 의해 충전되는 충전부; 상기 충전부에 충전된 전원으로 동작하는 솔레노이드; 및 상기 스위치가 턴 온되고 나서 기준시간이 지나면, 상기 솔레노이드를 동작시켜 상기 스위치를 턴 오프시키는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 스위치가 오프 상태일 때 상기 충전부를 충전시킬 수 있다.
또한, 상기 스위치에 형성된 걸쇠를 더 포함하고, 상기 스위치는 상기 걸쇠에 걸려서 온 상태를 유지할 수 있다. 상기 솔레노이드는 상기 걸쇠를 해제하여 상기 스위치를 턴 오프 시킬 수 있다.
상기 스위치와 상기 충전부 사이에 전기적으로 연결된 정류 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 기준시간이 저장되는 저장부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 스위치의 상태를 감지하는 센싱부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치에 직렬로 연결된 제1저항과, 상기 스위치에 병렬로 연결된 제2저항 및 제3항과, 상기 제3저항에 병렬로 연결된 캐패시터를 더 포함하고, 상기 센싱부는 상기 캐패시터의 전압을 센싱하여 상기 스위치의 상태를 감지할 수 있다.
여기서, 상기 센싱부는 상기 캐패시터의 전압이 감소하면 상기 스위치의 상태가 온 상태인 것을 감지할 수 있다. 상기 센싱부는 상기 캐패시터의 전압이 증가하면 상기 스위치의 상태가 오프 상태인 것을 감지할 수 있다.
또한, 상기 부하부는 조명등, 팬 또는 모터일 수 있다. 상기 충전부는 이차 전지 또는 전기이중층 캐패시터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 설정된 기준시간이 지나면 스위치를 오프하는 제어부를 구비하여 사용자가 스위치를 오프하지 않더라도 자동으로 스위치를 오프시킴으로써, 전원이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치는 스위치가 오프 상태일 때 상기 스위치의 양단에 걸리는 전압으로 충전부를 충전시켜 별도의 전원이 필요 없으므로, 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치를 도시한 블록도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 제어부의 제어 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치를 도시한 블록도이다. 도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 제어부의 제어 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 제어 장치(100)는 스위치(110), 정류 회로(120), 충전부(130), 솔레노이드(140) 및 제어부(150)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스위치 제어 장치(100)는 제1다이오드(D1), 제2다이오드(D2), 제3다이오드(D3), 제1저항(R1), 제2저항(R2), 제3저항(R3) 및 캐패시터(C)를 더 포함한다. 여기서, 상기 스위치(110)는 전원부(10)를 부하부(20)에 연결시키거나 해제시키는 역할을 한다.
상기 전원부(10)는 부하부(20)에 전원을 공급하는 역할을 한다. 상기 전원부(10)는 일반적인 220V의 상용교류전원을 사용한다.
상기 부하부(20)는 상기 전원부(10)로부터 전원을 공급받아 동작한다. 상기 부하부(20)는 조명등, 팬(fan), 모터 등과 같이 상용교류전원을 공급받아 동작하는 것이라면 어느 것이든 사용될 수 있다. 본 발명에서는 일례로, 상기 부하부(20)가 조명등인 것에 대해서 설명하기로 한다. 또한, 상기 부하부(20)는 직렬로 연결된 제1저항(R1)에 비해 상대적으로 매우 작은 저항값을 가지고 있다. 따라서, 스위치(110)가 오프 상태 일 때, 상기 부하부(20)에는 미세한 누설 전류가 흐를 수 있다. 여기서, 상기 부하부(20)에 흐르는 누설 전류에 의해 충전부(130)가 충전될 수 있으며, 상기 누설 전류는 상기 충전부(130)를 충전시킬 수 있는 최소한의 전류다.
상기 스위치(110)는 상기 전원부(10)와 상기 부하부(20) 사이에 위치하며, 상기 전원부(10)와 상기 부하부(20) 사이를 전기적으로 연결하거나 연결을 해제하는 역할을 한다. 즉, 상기 스위치(110)가 턴 온(turn-on)되면, 상기 전원부(10)와 상기 부하부(20)는 전기적으로 연결되어 상기 부하부(20)가 동작하게 된다. 반대로, 상기 스위치(110)가 턴 오프(turn-off)되면, 상기 전원부(10)와 상기 부하부(20)는 연결이 해제되어 상기 부하부(20)는 동작하지 않는다. 이때, 상기 스위치(110)가 턴 오프되면, 상기 스위치(110)의 양단에는 전압차가 발생한다. 상기 스위치(110)는 사용자에 의해 턴 온될 수 있으며, 솔레노이드(140)에 의해 턴 오프될 수 있다. 일례로, 사용자에 의해 스위치(110)가 턴 온되어 조명등이 켜지고, 설정된 기준시간이 지나면 솔레노이드(140)에 의해 스위치(110)가 턴 오프되어 조명등이 꺼질 수 있다. 상기 스위치(110)는 상기 전원부(10)와 상기 부하부(20) 사이를 수동으로 온/오프(ON/OFF)할 수 있는 장치이다. 다시 말해, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 상기 스위치(110)는 평상시 스프링 등과 같은 탄성체(미도시)에 의해서 오프 상태를 유지하고, 사용자가 스위치(110)를 온 시키면 상기 스위치(110)가 걸쇠(111)에 걸려 온 상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 스위치(110)는 온 상태 또는 오프 상태를 유지하는데 전류가 소모되지 않는다. 또한, 상기 스위치(110)는 설정된 기준시간이 지나면 솔레노이드(140)에 의해 걸쇠가 해제되어 다시 오프 상태가 된다. 상기 스위치(110)는 걸쇠(111)에 걸려 온 상태를 유지하게 되고, 걸쇠(111)가 해제되고 탄성체(미도시)에 의해 오프 상태를 유지할 수 있다. 여기서, 도 2a 내지 도 2c에는 상기 걸쇠(111)를 개략적으로 도시하였으나, 상기 걸쇠는 상기 스위치(110)가 걸려서 그 상태를 유지하게 할 수 있는 것이라면 어떤 형태로라도 구현될 수 있다.
상기 정류 회로(120)는 상기 스위치(110)에 전기적으로 연결된다. 상기 정류 회로(120)는 상기 스위치(110)가 오프되었을 때, 상기 부하부(20)에 흐르는 누설 전류를 정류하여 충전부(130)에 제공하는 역할을 한다. 여기서, 상기 스위치(110)와 정류 회로(120) 사이에는 제1저항(R1)과 제1다이오드(D1)가 직렬로 연결되어 있다. 또한, 상기 제1저항(R1)과 제1다이오드(D1) 사이에는 제2다이오드(D2)와 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)이 병렬로 연결되어 있다. 따라서, 상기 정류 회로(120)에는 상기 제1저항(R1)과 제2다이오드(D2), 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)에 의해 분배된 전압이 인가된다. 여기서, 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2)는 전류가 반대 방향으로 흐르는 것을 방지한다. 즉, 상기 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2)는 상기 정류 회로(120)를 통해서 충전된 충전부(130)의 전원이 부하(20)로 흐르는 것을 방지한다. 또한, 상기 제3저항(R3)과 스위치(110) 사이에는 제3다이오드(D3)가 연결되어 있으며, 상기 제3다이오드(D3)는 상기 전원부(10)의 전원이 제어부(150)로 흐르는 것을 방지한다.
상기 충전부(130)는 상기 정류 회로(120)에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 충전부(130)는 상기 스위치(110)가 오프 되었을 때, 상기 스위치(110)의 양단에 걸리는 전압에 의해 충전된다. 다시 말해, 상기 스위치(110)가 오프 상태일 때 상기 부하부(20)에는 누설 전류가 흐르므로, 상기 충전부(150)는 상기 부하부(120)에 흐르는 누설전류를 이용하여 충전된다. 이때, 상기 누설전류는 상기 정류 회로(120)를 통해 정류되어 상기 충전부(130)에 충전된다. 또한, 상기 충전부(130)가 부하부(20)에 흐르는 누설전류로 충전되더라도, 상기 부하부(20)에는 어떠한 영향도 미치지 않는다. 이와 같이, 상기 충전부(130)는 별도의 전원으로 충전되는 것이 아니라, 상기 스위치(110)가 오프 되었을 때 스위치(110)의 양단에 걸리는 전압으로 충전된다. 따라서, 본 발명에 따른 스위치 제어 장치(100)는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 상기 충전부(130)에 충전된 전압은 솔레노이드(140)를 동작시켜 상기 스위치(110)의 걸쇠(111)를 해제하는데 사용된다. 이러한 충전부(130)는 충방전이 가능한 이차 전지(secondary battery) 또는 전기이중층 캐패시터(EDLC)일 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 솔레노이드(140)는 상기 충전부(130)에 충전된 전원으로 동작하여, 상기 스위치(110)를 턴 오프 시키는 역할을 한다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 상기 솔레노이드(140)는 중심봉(141)과 상기 중심봉(141)을 원통형으로 감싸고 있는 코일(142)로 형성된다. 상기 솔레노이드(140)는 상기 코일(142)에 전류가 흐르면 코일(142) 내부에 균일한 크기의 자기장이 형성되어, 상기 중심봉(141)이 움직이게 된다. 또한, 상기 솔레노이드(140)는 상기 코일(142)에 전류가 흐르지 않으면 상기 중심봉(141)은 다시 원상태로 돌아오게 된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 스위치(110)가 온 상태일 때에는 상기 스위치(110)를 통해 부하부(20)로 전류(iL)가 흘러 부하부(20)가 동작한다. 이때, 상기 솔레노이드(140)에는 전류가 흐르지 않는다. 그리고 나서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 설정된 기준시간이 지나면 상기 솔레노이드(140)의 코일(142)에 전류(iS)가 흘러 중심봉(141)이 움직여 걸쇠(111)를 해제시키므로, 상기 스위치(140)는 턴 오프 된다. 이때, 상기 솔레노이드(140)는 상기 충전부(130)에 충전된 전원으로 동작한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 솔레노이드(140)는 상기 스위치(110)를 턴오프 시킨 후에는 원상태로 돌아온다. 상기 솔레노이드(140)가 원상태로 돌아오더라도 상기 스위치(110)는 탄성체에 의해 계속하여 오프상태를 유지하게 된다. 즉, 상기 스위치(110)는 사용자에 의해 턴온 되어 걸쇠(111)에 걸리지 않는 이상 계속 오프 상태를 유지하게 된다. 이러한 솔레노이드(140)는 미세한 전류에 의해서도 동작할 수 있으며, 일반적으로 솔레노이드 밸브라고 불린다.
상기 제어부(150)는 상기 충전부(130)를 충전시키고, 상기 충전부(130)에 충전된 전압을 이용하여 상기 솔레노이드(140)를 제어한다. 상기 제어부(150)는 센싱부(151) 및 저장부(152)를 포함한다. 상기 센싱부(151)는 상기 제2저항(R2)과 제3저항(R3) 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 제3저항(R3)에는 캐패시터(C)가 병렬로 연결되어 있다. 상기 센싱부(151)는 상기 캐패시터(C)의 전압을 센싱하여, 상기 스위치(110)의 상태 즉, 스위치(110)의 온/오프를 감지하는 역할을 한다. 여기서, 상기 제3저항(R3)에는 캐패시터(C)가 병렬로 연결되어 있다. 예를 들어, 상기 스위치(110)가 온 상태이면, 상기 제2다이오드(D2)를 통해 전류가 흐르지 않으므로, 상기 캐패시터(C)에 충전된 전하가 제3저항(R3)을 통해 방전된다. 따라서, 상기 센싱부(151)는 상기 캐패시터(C)의 전압이 하강하는 것을 감지하여 상기 스위치(110)가 온 상태임을 알 수 있다. 반대로, 상기 스위치(110)가 오프 상태이면, 상기 제2다이오드(D2)를 통해 전류가 흐르므로, 상기 캐패시터(C)에 전하가 충전된다. 따라서, 상기 센싱부(151)는 상기 캐패시터(C)의 전압이 상승하는 것을 감지하여 상기 스위치(110)가 오프 상태임을 알 수 있다. 상기 저장부(152)에는 사용자에 의해 설정된 기준시간이 저장되어 있다. 상기 기준시간은 상기 스위치(110)가 사용되는 장소 또는 공간에 따라 알맞게 변경될 수 있다.
상기 제어부(150)의 동작 방법을 살펴보면 다음과 같다. 상기 제어부(150)는 상기 센싱부(151)를 통해 스위치(110)의 상태를 확인한다. 이때, 상기 스위치(110)가 오프 상태이면, 상기 제어부(150)는 상기 충전부(130)를 충전시킨다. 여기서, 상기 제어부(150)는 상기 충전부(130)의 충전 전압이 솔레노이드(140)를 동작시킬 수 있는 기준 전압에 도달하면, 상기 충전부(130)의 충전을 중지시킬 수 있다. 또한, 상기 제어부(150)는 상기 센싱부(151)로부터 상기 스위치(110)가 오프 상태에서 온 상태로 변경된 것을 확인하고 나서 상기 저장부(152)에 저장된 기준시간이 경과하면, 상기 충전부(130)에 충전된 전압을 이용하여 상기 솔레노이드(140)를 동작시킨다. 상기 솔레노이드(140)가 동작하면 상기 스위치(110)는 턴 오프 된다. 여기서, 상기 솔레노이드(140)는 코일(142)에 전류가 흘러 중심봉(141)이 걸쇠(111)를 해제함으로써, 상기 스위치(110)를 턴 오프 시킬 수 있다. 상기 중심봉(141)은 걸쇠(111)를 해제한 후 다시 원상태로 복귀한다.
즉, 상기 제어부(150)는 상기 스위치(110)가 오프 되었을 때 상기 충전부(130)에 전압을 충전해두고, 상기 스위치(110)가 턴 온되고 난후 설정된 기준시간이 경과하면 상기 솔레노이드(140)를 동작시켜 상기 스위치(110)를 턴 오프 시킨다. 따라서, 상기 제어부(150)에 의해 상기 스위치(110)는 설정된 기준시간이 지나면 자동으로 꺼지게 된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 스위치 제어 장치(100)는 설정된 기준시간이 지나면 스위치(110)를 오프시키는 제어부(150)를 구비하여 사용자가 스위치(110)를 오프하지 않더라도 자동으로 스위치(110)를 오프시킴으로써, 전원이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 스위치 제어 장치(100)는 스위치(110)가 오프 상태일 때 상기 스위치(110)의 양단에 걸리는 전압으로 충전부(130)를 충전시킴으로써, 상기 충전부(130)를 충전시키는 별도의 전원이 필요 없게 된다. 이에 따라, 본 발명에 의한 스위치 제어 장치(100)는 비용을 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 스위치 제어 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 전원부 20: 부하부
100: 스위치 제어 장치 110: 스위치
120: 정류 회로 130: 충전부
140: 솔레노이드 141: 중심봉
142: 코일 150: 제어부
151: 센싱부 152: 저장부

Claims (12)

  1. 전원부와 부하부 사이를 전기적으로 연결하거나 연결을 해제하는 스위치;
    상기 스위치의 양단에 걸리는 전압에 의해 충전되는 충전부;
    상기 충전부에 충전된 전원으로 동작하는 솔레노이드; 및
    상기 스위치가 턴 온되고 나서 기준시간이 지나면, 상기 솔레노이드를 동작시켜 상기 스위치를 턴 오프시키는 제어부를 포함하며,
    상기 스위치에 병렬로 연결된 제3저항과, 상기 제3저항에 병렬로 연결된 캐패시터를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 스위치의 상태를 감지하는 센싱부를 포함하며, 상기 센싱부는 상기 캐패시터의 전압을 센싱하여 상기 스위치의 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스위치가 오프 상태일 때 상기 충전부를 충전시키는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치에 형성된 걸쇠를 더 포함하고,
    상기 스위치는 상기 걸쇠에 걸려서 온 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 솔레노이드는 상기 걸쇠를 해제하여 상기 스위치를 턴 오프 시키는 것을 특징으로 하는 스위치 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치와 상기 충전부 사이에 전기적으로 연결된 정류 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기준시간이 저장되는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치에 직렬로 연결된 제1저항 및 상기 스위치에 병렬로 연결된 제2저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 캐패시터의 전압이 감소하면 상기 스위치의 상태가 온 상태인 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 캐패시터의 전압이 증가하면 상기 스위치의 상태가 오프 상태인 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하부는 조명등, 팬 또는 모터인 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전부는 이차 전지 또는 전기이중층 캐패시터인 것을 특징으로 하는 스위치 제어 장치.
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KR960002974U (ko) * 1994-06-30 1996-01-22 전등의 타이머 회로
KR20110014032A (ko) * 2009-08-04 2011-02-10 서울특별시시설관리공단 절전형 전자 개폐기
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