KR101388575B1 - 부하 분산 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101388575B1 KR1020130112840A KR20130112840A KR101388575B1 KR 101388575 B1 KR101388575 B1 KR 101388575B1 KR 1020130112840 A KR1020130112840 A KR 1020130112840A KR 20130112840 A KR20130112840 A KR 20130112840A KR 101388575 B1 KR101388575 B1 KR 101388575B1
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김홍래
김철수
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마이크로닉 시스템주식회사
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Abstract

본 발명은 부하 분산 장치에 관한 것으로서, 입력 신호를 증폭하는 적어도 하나의 증폭기, 상기 적어도 하나의 증폭기에 연결되어 있는 릴레이 매트릭스부, 상기 릴레이 매트릭스부에 연결되어 있는 복수의 부하부, 상기 복수의 부하부 각각의 피드백 전압을 출력하는 임피던스 측정부, 그리고 상기 임피던스 측정부와 연결되어 있고, 임피던스 측정부로부터 인가되는 상기 피드백 전압을 이용하여 각 부하부의 임피던스를 측정하고, 상기 적어도 하나의 증폭기의 허용 임피던스와 각 판정된 부하부의 임피던스에 따라 복수의 부하부 중에서 적어도 하나의 증폭기에 연결되는 부하부를 판정하고, 판정된 부하부와 상기 적어도 하나의 증폭기를 연결하기 위해 상기 릴레이 매트릭스부로 제어 신호를 출력하는 동작 제어부를 포함한다. 이로 인해, 각 증폭기에 연결되는 부하부의 개수는 각 부하부의 임피던스 상태에 따라 자동으로 변경되므로, 주변 환경에 따라 각 증폭기에 연결된 부하부의 연결 상태나 임피던스 변경으로 인한 과부하로 인해 증폭기가 손상되는 문제가 방지된다.

Description

부하 분산 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DISTRIBUTING LOAD}
본 발명은 부하 분산 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 PA(public address) 음향 시스템은 적어도 하나의 증폭기(amplifier), 즉 앰프와 각 앰프에 연결되어 있는 적어도 하나의 스피커(speaker)를 구비하고 있다.
각 증폭기에 연결되는 스피커의 수는 증폭기의 파워(즉, 정격 출력)를 고려해야 한다.
따라서, 각 증폭기의 정격 출력과 각 스피커의 정격 출력을 고려하여, 수동으로 각 증폭기에 연결되는 스피커의 수를 제어한다.
하지만, 사용자의 필요에 따라 임의로 각 증폭기에 연결되는 스피커의 개수를 변경하는 경우, 수동으로 각 증폭기의 정격 출력과 각 스피커의 정격 출력을 고려하여 앰프와 스피커 간의 연결 상태를 재수정해야 하므로, 사용자의 불편함이 초래한다.
또한, 전문가의 도움 없이 사용자 임의로, 각 증폭기의 정격 출력과 각 스피커의 정격 출력을 고려하지 않고 증폭기와 스피커의 연결 상태를 변경하여 증폭기에 연결되는 스피커의 개수를 증가시킬 경우, 증폭기의 파워에 적합하지 않은 개수의 스피커가 증폭기에 연결되어, 증폭기에 인가되는 부하가 정상 상태를 초과하는 과부하 상태가 된다.
이로 인해, 과부하로 인해 증폭기가 손상되는 문제가 발생한다.
한국 등록특허공보 등록번호 10-0987254(등록일자: 2010년 10월 05일, 발명자: 정호원)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 과부하로 인한 증폭기의 고장을 방지하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 대기 전력을 감소시켜 에너지손실을 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 부하 분산 장치는 입력 신호를 증폭하는 적어도 하나의 증폭기, 상기 적어도 하나의 증폭기에 연결되어 있는 릴레이 매트릭스부, 상기 릴레이 매트릭스부에 연결되어 있는 복수의 부하부, 상기 복수의 부하부 각각의 피드백 전압을 출력하는 임피던스 측정부, 그리고 상기 임피던스 측정부와 연결되어 있고, 임피던스 측정부로부터 인가되는 상기 피드백 전압을 이용하여 각 부하부의 임피던스를 측정하고, 상기 적어도 하나의 증폭기의 허용 임피던스와 각 판정된 부하부의 임피던스에 따라 복수의 부하부 중에서 적어도 하나의 증폭기에 연결되는 부하부를 판정하고, 판정된 부하부와 상기 적어도 하나의 증폭기를 연결하기 위해 상기 릴레이 매트릭스부로 제어 신호를 출력하는 동작 제어부를 포함한다.
상기 동작 제어부는 임피던스 측정부로부터 인가되는 신호를 판독하여 부하부의 임피던스를 판정하고, 판정된 임피던스와 적어도 하나의 증폭기에 대한 허용 임피던스를 비교하여, 판정된 임피던스가 허용 임피던스보다 작으면 상기 부하부를 단락 상태로 판정하는 것이 좋다.
상기 적어도 하나의 증폭기는 m개이고, 복수의 부하부의 개수는 n개일 때, m번째 증폭기에 대한 허용 임피던스보다 n번째까지 부하부에 대한 총 임피던스가 클 경우, 동작 제어부는 m번째 증폭기의 채널에 n번째까지의 부하부를 연결하기 위해 상기 릴레이 매트릭스부로 제어 신호를 출력하는 것이 좋다.
상기 적어도 하나의 증폭기는 m개이고, 복수의 부하부의 개수는 n개일 때, m번째 증폭기에 대한 허용 임피던스보다 n번째까지 부하부에 대한 총 임피던스가 작거나 같을 경우, 현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 임피던스가 판정된 첫 번째 부하부이면, n번째 부하부를 단락 상태로 판정하는 것이 바람직하다.
상기 특징에 따른 부하 분산 장치에서, 상기 현재 스피커부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 임피던스가 판정된 첫 번째 스피커부가 아닐 경우, 동작 제어부는 m번째 증폭기의 채널에 (n-1)번째까지의 부하부를 연결하기 위해 상기 릴레이 매트릭스부로 제어 신호를 출력하는 것이 좋다.
상기 릴레이 매트릭스부는 적어도 하나의 릴레이를 구비하고, 상기 동작 제어부에서 인가되는 제어 신호에 따라 동작 상태가 변하여 상기 적어도 하나의 증폭부 중 하나를 선택하여 선택된 증폭부와 연결되는 스피커 선택 릴레이부, 그리고 상기 스피커 선택 릴레이부와 연결되어 있고 하나의 릴레이를 구비하며, 상기 동작 제어부에서 인가되는 제어 신호에 따라 동작 상태가 변하여 상기 스피커 선택 릴레이부에 선택된 증폭부를 상기 판정된 부하부에 연결하거나 상기 임피던스 측정부로부터 인가되는 정전류를 각 부하부로 흐르게 하여 상기 피드백 전압을 생성하도록 하는 임피던스 측정 릴레이부를 포함할 수 있다.
상기 릴레이 매트릭스부는 는 상기 스피커 선택 릴레이부와 상기 임피던스 측정 릴레이부 사이에 위치하고 하나의 릴레이를 구비하며, 상기 동작 상태부에서 출력되는 제어 신호의 상태에 따라 동작 상태가 변하여 상기 복수의 부하부와 연결되는 적어도 하나의 스피커부의 연결을 단락시키는 노이즈 방지 릴레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 동작 제어부는 상기 증폭부로 설정 시간 동안 입력 신호가 인가되지 않을 경우, 상기 증폭부로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 부하 분산 방법은 임피던스 측정부를 이용하여 n번째 부하부의 임피던스를 판정하는 단계, 현재 총 임피던스에 n번째 임피던스를 합산하여 총 임피던스를 산출하는 단계, 산출된 총 임피던스를 m번째 증폭기의 허용 임피던스와 비교하는 단계, 산출된 총 임피던스가 m번째 증폭기의 허용 임피던스보다 클 경우, 현재 n값이 최대값인지 판정하는 단계, 현재 n값이 최대값일 때, m번째 증폭기의 채널에 n번째까지의 부하부를 연결하는 단계, 현재 n값이 최대값이 아닐 경우, n값을 1증가시킨 후 임피던스 측정부를 이용하여 n번째 부하부의 임피던스를 판정하는 단계, 그리고 상기 산출된 총 임피던스가 m번째 증폭기의 허용 임피던스보다 작거나 같을 경우, 상기 m번째 증폭기의 채널에 (n-1)까지의 부하부를 연결하는 단계를 포함한다.
상기 특징에 따른 부하 분산 방법은 상기 산출된 총 임피던스가 m번째 증폭기의 허용 임피던스보다 작거나 같을 경우, 현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스가 판정된 스피커부인지를 판단하는 단계, 현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스가 판정된 스피커부일 경우, 상기 현재 부하부를 단락 상태로 판정하는 단계, 그리고 현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스가 판정된 스피커부가 아닐 경우, 상기 m번째 증폭기의 채널에 상기 (n-1)까지의 부하부를 연결하는 단계로 넘어가는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 각 증폭기에 연결되는 부하부의 개수는 각 부하부의 임피던스 상태에 따라 자동으로 변경된다. 이로 인해, 주변 환경에 따라 각 증폭기에 연결된 부하부의 연결 상태나 임피던스 변경으로 인한 과부하로 인해 증폭기가 손상되는 문제가 방지된다.
또한, 부하부의 임피던스 변경에 따라 수동으로 증폭기와 부하부의 연결 상태를 변경으로 변경할 필요 없이 동작 제어부의 제어 동작에 따라 자동으로 부하부와 증폭기의 연결 상태가 제어되므로, 사용자의 편리성이 향상된다.
또한, 불필요하게 소비되는 전력 소모의 낭비가 방지되어, 전력 소비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 부하 분산 장치에 대한 블럭도이다.
도 2는 도 1의 부하 분산 장치의 릴레이 매트릭스부의 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시한 부하 분산 장치의 일부 상세 회로도로서, 홀수 번째 릴레이 단의 한 예인 첫 번째 릴레이단과 짝수 번째 릴레이단의 한 예인 두 번째 릴레이단의 상세 회로도이다.
도 4와 도 5는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 부하 분산 장치의 제어 방법에 대한 동작 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 부하 분산장치 및 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 부하 분산 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 부하 분산 장치는, 도 1에 도시한 것처럼, 오디오 신호(audio signal)와 같은 입력 신호(IN)가 인가되는 증폭부(10), 증폭부(10)의 출력 단자인 각 채널(CH1-CH8)에 연결되어 있는 릴레이 매트릭스부(relay matrix unit)(20), 릴레이 매트릭스부(20)의 각 출력 단자에 연결되어 있는 복수의 스피커부(즉, 복수의 부하부)(31-3n), 릴레이 매트릭스부(20)와 연결되어 있는 동작 제어부(40), 동작 제어부(40)에 연결되어 있는 메모리부(50), 동작 제어부(40)와 각 스피커부(31-3n)에 연결되어 있는 임피던스 측정부(60), 동작 제어부(40)에 연결되어 있는 표시부(70), 그리고 동작 제어부(40)와 증폭부(10) 사이에 연결되어 있는 전원 공급부(80)를 구비한다.
증폭부(10)는 입력 신호(IN)를 각각 인가 받아 정해진 증폭률로 증폭하여 해당 채널(CH1-CHm)로 출력하는 적어도 하나의 증폭기(11-1m)를 구비한다.
본 예에서, 적어도 하나의 증폭기(11-1m)는 복수 개로서 일 예로 8개의 증폭기를 구비하지만, 증폭기(11-18)의 개수는 필요에 따라 변경 가능하다.
또한, 복수의 증폭기(11-18)는 모두 동일한 정격 출력[파워(W)]을 가지고 있거나 서로 상이한 정격 출력을 갖는 적어도 두 개의 증폭기(11-18)가 존재할 수 있다.
릴레이 매트릭스부(20)는 입력 단자가 각 증폭기(11018)의 채널(CH1-CH8)에 연결되어 있고 출력 단자(AO1 및 AO2, AO3 및 AO4, AO5 및 AO6, AO7 및 AO8, AO9 및 AO10, AO11 및 AO12, AO13 및 AO14, AO15 및 AO16, AO17 및 AO18, AO19 및 AO20, AO21 및 AO22, AO23 및 AO24)는 각 스피커부(31-3n)에 연결되어 있는 복수의 릴레이가 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 본 예에 따른 릴레이 매트릭스부(20)의 구조는 다음에 상세히 설명한다.
이러한 릴레이 매트릭스부(20)의 복수의 릴레이 각각은 동작 제어부(40)와 연결된 각 제어 단자를 통해 인가되는 제어 신호(RL0-RL7, RL10-RL17)의 상태에 따라 동작 상태가 변하여, 각 채널(CH1-CH8)에 연결되는 스피커부(31-3n)의 개수와 종류를 제어한다.
본 예에서, 복수의 스피커부(31-3n)는 서로 병렬로 연결되어 있고, 각 스피커부(31-3n)에는 하나의 스피커 또는 서로 병렬로 연결된 복수의 스피커를 구비할 수 있다.
도 1에서 복수의 스피커부(31-3n)의 개수는 12개이므로, 릴레이 매트릭스부(20)에는 제1 내지 제12 스피커부(31-312)가 연결되어 있다.
동작 제어부(40)는 릴레이 매트릭스부(20)로 해당 상태의 제어 신호(IMP1-IMP12)를 출력하여 각 스피커부(31-312)의 임피던스를 측정하고 측정된 각 스피커부(31-312)의 임피던스와 각 증폭기(11-18)의 허용 임피던스와 비교하여, 각 증폭기(11-18)에 연결되는 스피커부(31-312)를 정하고, 연결이 정해진 스피커부(31-312)와 해당 증폭기(11-18) 간의 전기적인 연결을 위해 해당 상태의 제어 신호(RL0-RL7, RL10-RL17)를 릴레이 매트릭스부(20)로 출력한다.
이로 인해, 동작 제어부(40)의 제어에 의해, 서로 병렬로 연결된 스피커부(31-312)의 임피던스값에 따라 각 증폭기(11-18)에 연결되는 개수[즉, 각 증폭기(11-18)와 복수의 스피커부(31-312)의 연결 상태]가 자동으로 제어된다.
따라서, 상황에 따라 변하는 각 스피커부(31-312)의 임피던스 변화에 따라 각 증폭기(11-18)의 허용 임피던스에 적합하게 각 증폭기(11-18)에 연결되는 스피커부(31-312)의 개수가 자동으로 제어되므로, 과부하로 인해 증폭기(11-18)가 손상되는 문제가 방지된다.
또한, 동작 제어부(40)는 증폭부(10)로의 오디오 신호 인가 여부에 따라 전원 공급부(80)의 동작을 제어하여, 증폭부(10)로의 전원 공급 상태를 제어한다.
이로 인해, 증폭부(10)가 설정 시간 동안 동작하지 않을 경우, 동작 제어부(40)의 제어에 의해 증폭부(10)로 인가되는 전원이 차단되어, 증폭부(10)의 미동작시 불필요하게 소모되는 전원을 차단하여, 대기 전력의 소비를 감소시킨다.
메모리부(50)는 증폭부(10)에 구비된 각 증폭기(11-18)의 허용 임피던스와 각 채널(CH1-CH8)과 연결되는 스피커부(31-312)의 연결 상태[즉, 연결되는 스피커부(31-312)의 개수와 연결되는 스피커부(31-312)의 종류]에 대응하는 제어 신호(RL0-Rl6, RL10-RL16)의 각 신호 상태를 해당 번지수에 저장되어 있고, EEPROM[Electrically erased programmable ROM(read only memory)]일 수 있다.
임피던스 측정부(60)는 인가되는 구동 전원에 따라 동작하여 정해진 크기의정전류를 각 스피커부(31-132)로 인가하는 정전류 공급기(61)와 각 스피커부(31-312)의 출력 전압을 피드백 받아 동작 제어부(40)로 출력하는 임피던스 측정기(62)를 구비한다.
동작 제어부(40)에서 출력되는 각 제어 신호(IMP1-IMP12)에 따라 정전류 공급기(61)에서 인가되는 정전류는 입력단자(IMPH)를 통해 해당 스피커부(31-312), 즉 각 스피커부(31-312)에 내장된 트랜스포머(transformer)의 1차측 코일을 통해 흐른 후 출력 단자(IMPL)를 거쳐 접지로 흐르게 된다.
이처럼, 동작 제어부(40)의 제어 신호(IMP1-IMP12)에 따라 해당 스피커부(31-312)로 정전류가 흐르게 되면, 임피던스 측정기(62)는 출력 단자(IMPL)에 연결된 전압 감지용 저항과 같은 피드백 전압 감지기를 이용하여 1차측 코일에 정전류가 흐름에 따라 출력되는 출력 전압을 피드백 받아 동작 제어부(40)로 출력한다.
따라서, 동작 제어부(40)는 임피던스 측정기(62)에서 인가되는 피드백 전압을 이용하여 해당 스피커부(31-312)의 임피던스를 산출한다.
본 예에서, n과 m은 자연수이다.
다음, 도 2 및 도 3을 참고로 하여, 릴레이 매트릭스부(20)의 구조를 설명한다. 도 2에 도시한 릴레이 매트릭스부(20)는 채널의 개수가 '8'개이고 스피커부의 개수가 '12'개일 때의 예이다.
도 2에 도시한 것처럼, 릴레이 매트릭스부(20)는 입력되고 출력되는 신호의 종류는 상이하지만 서로 동일한 구조를 갖고 있는 복수의 릴레이단(21-212)으로 이루어져 있다.
이때, 복수의 릴레이단(21-212)의 개수는 스피커부의 개수에 따라 정해진다. 따라서, 본 예에서, 스피커부(31-312)의 개수는 총 12개이므로 릴레이단(21-212)의 개수 역시 12개이지만, 스피커부의 개수가 가감되면 릴레이단의 개수 역시 가감된다.
도 3에서, 각 릴레이단(21-212)은 서로 연결된 복수의 릴레이부(201-203)를 구비한다.
복수의 릴레이부(21)중 릴레이부(201)는 복수의 스피커부(31-312) 중에서 증폭기(11-18)와 연결되는 스피커부를 선택하는 스피커 선택 릴레이부이고, 릴레이부(202)는 스피커부(31-312)를 오프시킬 때 오프된 스피커부(31-312)로 인가되는 노이즈(noise) 성분을 차단하여 잡음 발생을 방지하는 노이즈 방지 릴레이부이며, 나머지 릴레이부(203)는 각 스피커부(31-312)의 임피던스를 측정하도록 하는 임피던스 측정 릴레이부이다.
이때, 스피커 선택 릴레이부(201)는 적어도 하나의 릴레이를 구비한 복수의 단(2011-2013)을 구비하고, 노이즈 방지 릴레이부(202)와 임피던스 측정 릴레이부(203)는 각각 하나의 릴레이를 구비한다.
또한, 스피커 선택 릴레이부(201)에 구비된 단(2011-2013)의 개수는 채널의 개수에 따라 정해지고, 채널(CH1-CH18)과 가장 인접하게 위치한 첫 번째 단(예, 2011)에 구비된 릴레이의 개수는 제일 많고 스피커부(31-312)에 가장 인접하게 위치한 마지막 단(예, 2013)에 구비된 릴레이의 개수가 가장 적다.
따라서, 채널(CH1-CH8)의 개수가 가감됨에 따라 단(2011-2013)의 개수와 적어도 하나의 단(2011-2013)에 존재하는 릴레이의 개수 역시 가감된다.
도 3에 도시한 것처럼, 릴레이부(201-203)에 구비된 릴레이는 모두 하나의 코일(coil)(L1)과 두 개의 스위치(SW1, SW2)로 이루어져 있어, 동일한 릴레이에서 하나의 코일(L1)의 동작 상태에 따라 두 개의 스위치(SW1, SW2)의 스위칭 상태는 동일하게 변하며, 두 스위치(SW1, SW2)의 고정 단자(7, 2)는 서로 연결되어 있다.
스피커 선택 릴레이부(201)의 첫 번째 단 즉, 제1 단(2011)의 총 스위치의 개수는 채널(CH1-CH8)의 총수와 동일하다. 본 예에서, 하나의 릴레이에 두 개의 스위치가 존재하므로 제1 단(2011)에는 총 4개의 릴레이(RY0-RY3)가 존재한다.
이때, 직렬로 차례로 연결되는 복수의 단(2011-2013)의 동작 상태를 제어하여, 복수의 채널(CH1-CH8) 중 하나의 채널을 선택해 복수의 스피커부(31-312) 중 하나의 스피커부와 연결시키므로, 제1 단(2011) 이후에 존재하는 제2 단(2012)과 제3 단(2013)의 릴레이의 개수는 차례로 감소한다.
따라서, 본 예의 경우, 제2 단(2012)은 두 개의 릴레이(RY4, RY5)를 구비하고, 제3 단(2013)은 하나의 릴레이(RY6)가 존재한다.
이미 설명한 것처럼, 각 스피커 선택 릴레이부(201)의 단의 개수와 각 단에 구비된 릴레이의 개수는 채널의 수에 따라 가감된다.
각 증폭기(11-18)는 정(positive, +) 극성을 갖는 출력단자(이하, '정 출력단자'라 함)와 부(negative, -) 극성을 갖는 출력단자(이하, '부 출력단자'라 함)가 존재하므로, 하나의 해당 증폭기(11-18)에 연결된 하나의 채널(CH1-CH8)은 각각 정 출력단자와 부 출력단자인 두 개의 출력단자를 구비하고 있다.
따라서, 도 2에서 릴레이 매트릭스부(20)의 입력 단자(AMP0-AMP15)는 채널(CH1-CH8)을 구성한다.
즉, 제1 채널(CH1)은 출력단자(AMP0, AMP1)를 구비하고, 제2 채널(CH2)은 출력단자(AMP2, AMP3)를 구비하고, 제3 채널(CH3)은 출력단자(AMP4, AMP5)를 구비하며, 제4 채널(CH4)은 출력단자(AMP6, AMP7)를 구비한다. 또한, 제5 채널(CH5)은 출력단자(AMP8, AMP9)를 구비하고, 제6 채널(CH6)은 출력단자(AMP10, AMP11)를 구비하고, 제7 채널(CH7)은 출력단자(AMP12, AMP13)를 구비하며, 제8 채널(CH8)은 출력단자(AMP14, AMP15)를 구비한다.
한 예로, 짝수의 식별번호가 부여된 출력단자(AMP0, AMP2, AMP4, AMP6, AMP8, AMP10, AMP12, AMP14)는 정(+)의 출력단자이고, 홀수의 식별번호가 부여된 출력단자(AMP1, AMP3, AMP5, AMP7, AMP9, AMP11, AMP13, AMP15)는 부(-)의 출력단자이지만, 반대일 수 있다.
이미 설명한 것처럼, 각 스피커부(31-32)에는 1차측 코일과 2차측 코일을 갖는 트랜스포머를 구비하고, 각 릴레이단(21-212)의 두 개의 출력 단자(AO1 및 AO2, AO3 및 AO4, AO5 및 AO6, AO7 및 AO8, AO9 및 AO10, AO11 및 AO12, AO13 및 AO14, AO15 및 AO16, AO17 및 AO18, AO19 및 AO20, AO21 및 AO22, AO23 및 AO24)는 1차측 코일의 양단에 연결되며, 2차측 코일의 양단을 스피커에 연결된다.
도 3에서, 제1 단(2011)에 구비된 릴레이(RY0-RY3)의 신호 연결 관계는 다음과 같다.
즉, 인접한 두 개의 채널(예, CH1, CH2)은 하나의 릴레이(RY0)에 연결되며, 두 개의 스위치(SW1)의 각 일측 단자(6, 3)에는 동일한 채널(CH1)의 출력단자(AMP0, AMP1)가 연결되며 두 개의 스위치(SW1)의 각 타측 단자(5, 4)에는 나머지 채널(CH2)의 출력단자(AMP2, AMP3)가 연결된다.
이러한 스위치(SW1, SW2)와 각 증폭기(11-18)의 출력단자(AMP0-AM)15)의 연결 관계로 인해, 각 릴레이(RY0-RY3)의 동작을 통해 두 개의 채널 중에서 하나의 채널을 구성하는 두 출력 단자가 선택되어 후단인 제2 단(2011)의 해당 릴레이(RY4, RY5)와 연결된다.
제2 단(2012)의 릴레이(RY4)는 제1 단(2011)의 위쪽, 즉 상부 쪽에 위치하는 두 릴레이(RY0, RY1)의 두 스위치(SW1, SW2)에 대한 네 개의 고정 단자(7, 2)에 연결되어 있고, 제2 단(2012)의 릴레이(RY5)는 제1 단(2011)의 아래 쪽, 즉 하부 쪽에 위치하는 두 릴레이(RY2, RY2)의 두 스위치(SW1, SW2)에 대한 네 개의 고정 단자(7, 2)에 연결되어 있다.
각 릴레이(RY4, RY5)의 제1 스위치(SW1)의 일측 단자(6)는 해당 릴레이(RY0, RY2)의 고정단자(7)에 각각 연결되어 있고, 각 릴레이(RY4, RY5)의 제1 스위치(SW2)의 타측 단자(5)는 해당 릴레이(RY1, RY3)의 고정단자(7)에 각각 연결되어 있다.
또한, 각 릴레이(RY4, RY5)에서 제2 스위치(SW2)의 일측 단자(3)는 해당 릴레이(RY0, RY2)의 고정단자(2)에 각각 연결되어 있고, 각 릴레이(RY4, RY5)에서 제2 스위치(SW2)의 타측 단자(4)는 해당 릴레이(RY1, RY3)의 고정단자(2)에 각각 연결되어 있다.
제3 단(2013)의 릴레이(RY6)에서, 제1 스위치(SW1)의 일측 단자(6)는 전단(2012)의 해당 릴레이(RY4)의 고정 단자(7)에 연결되고, 제1 스위치(SW1)의 타측 단자(5)는 전단(2012)의 해당 릴레이(RY5)의 고정 단자(7)에 연결되며, 제3 단(2013)의 릴레이(RY6)에서, 제2 스위치(SW2)의 일측 단자(3)는 전단(2012)의 해당 릴레이(RY4)의 고정 단자(2)에 연결되고, 제2 스위치(SW2)의 타측 단자(4)는 전단(2012)의 해당 릴레이(RY5)의 고정 단자(2)에 연결된다.
노이즈 방지 릴레이부(202)의 릴레이(RY7)에서, 제1 스위치(SW1)의 일측 단자(6)와 타측 단자(5)는 스피커 선택 릴레이부(201)의 마지막 단(2013)인 전단 릴레이(RY6)의 고정 단자(7)에 연결되고, 제2 스위치(SW2)의 일측 단자(3)는 전단(2013)의 릴레이(RY6)의 고정 단자(2)에 연결되어 있으며 제2 스위치(SW2)의 타측 단자(4)는 제1 스위치(SW1)의 양측 단자(6, 5)에 연결되어 있다.
이러한 노이즈 방지 릴레이(202)는 필요에 따라 생략 가능하다.
또한, 임피던스 측정 릴레이부(203)의 릴레이(RY8)에서, 제1 스위치(SW1)의 일측 단자(6)는 노이즈 방지 릴레이부(202)의 릴레이(RY7)의 제1 스위치(SW1)의 고정 단자(7)에 연결되고, 제2 스위치(SW2)의 일측 단자(3)는 노이즈 방지 릴레이부(202)의 릴레이(RY7)의 제2 스위치(SW1)의 고정 단자(2)에 연결된다.
또한, 릴레이(RY8)의 제2 스위치(SW2)의 타측 단자인 'IMPH'단자는 임피던스 측정부(60)의 정전류 공급부(61)와 연결되어 정전류 공급부(61)로부터 정전류를 인가받고, 제1 스위치(SW1)의 타측 단자인 'IMPL'단자는 임피던스 측정기(62)와 연결되어 1차측 코일을 거쳐 흐르는 전류가 임피던스 측정기(62)를 통해 접지로 흐르도록 한다.
또한, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 각 고정 단자(7, 2)는 출력 단자(AO1 및 AO2, AO3 및 AO4, AO5 및 AO6, AO7 및 AO8, AO9 및 AO10, AO11 및 AO12, AO13 및 AO14, AO15 및 AO16, AO17 및 AO18, AO19 및 AO20, AO21 및 AO22, AO23 및 AO24)와 연결되어, 해당 스피커부(31-312)의 1차측 코일에 연결되도록 한다.
도 3에 도시한 것처럼, 각 릴레이(RY0-RY7)의 일측 단자는 모두 커패시터(C1)를 통해 접지되어 있고, 타측 단자는 동작 제어부(40)와 연결되어 있는 각 제어 신호(RL0-RL7, RY10-RY17)에 연결된다. 따라서, 각 제어 신호(RL0-RL7, RL10-RL17)의 상태[고레벨(high level)인 '1' 또는 저레벨(low level)인 '0'의 상태에 따라 각 릴레이(RY0-RY7)의 상태가 초기 상태에서 동작 상태로 변한다.
이때, 초기 상태는 해당 릴레이(RY0-RY7)의 제어 신호(RL0-RL7, RL10-RL17)의 상태가 저레벨 상태로 해당 릴레이(RY0-RY7)가 비동작 상태로서, 초기 상태일 때 각 릴레이(RY0-RY7)의 고정 단자(7, 2)는 각각 일측 단자(6, 3)에 연결된다.
반대로, 해당 릴레이(RY0-RY7)의 제어 신호(RL0-RL7, RL10-RL17)가 고레벨 상태로 릴레이(RY0-RY7)가 동작 상태일 때, 각 릴레이(RY0-RY7)의 고정 단자(7, 2)는 각각 일측 단자(5, 4)에 연결된다.
이때, 복수의 릴레이단(21-212) 중에서, 홀 수번째 릴레이단(21, 23, ... , 211)의 릴레이(RY0-RY7)의 각 코일(L1)에는 제어 신호(RL0-RL7)가 연결되고, 짝 수번째 릴레이단(22, 24, ... ,212)의 릴레이(RY0-RY7)의 각 코일(L1)에는 제어 신호(RL10-RL17)에 연결된다.
이때, 제1 및 제2 스위치(SW11, SW12)의 고정 단자는 서로 연결되어 있고, 제3 및 제4 스위치(SW13, SW14)의 고정 단자는 서로 연결되어 있으며, 제5 및 제6 스위치(SW15, SW16)의 고정 단자는 서로 연결되어 있고, 제7 및 제8 스위치(SW17, SW18)의 고정 단자는 서로 연결되어 있다.
이와 유사하게, 임피던스 측정 릴레이부(203)의 릴레이(RY8)의 코일(L1)의일측 단자는 커패시터(C1)를 통해 접지되어 있고, 타측 단자는 동작 제어부(40)와 연결되어 각 해당 상태의 제어 신호(IMP1-IMP12)를 인가받는다.
따라서, 동작 제어부(40)는 첫 번째 스피커부(31)의 임피던스를 측정하기 위한 해당 상태(예, 고레벨 상태)의 제어 신호(IMP1)부터 마지막 스피커부(312)의 임피던스를 측정하기 위한 제어 신호(IMP12)를 릴레이 매트릭스부(20)의 각 릴레이단(21-212)의 임피던스 측정 릴레이부(203)로 차례로 출력하여 임피던스 측정 릴레이부(203)를 릴레이(RY8)를 동작시켜, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 고정단자(7, 2)를 각각 타측 단자(5, 4)와 연결한다.
이로 인해, 입력 단자(IMPH)로 인가된 정전류 공급부(61)의 정전류는 임피던스 측정 릴레이부(203)의 제2 스위치(SW2)-해당 스피커부(31-312)의 1차측 코일-임피던스 측정 릴레이부(203)의 제1 스위치(SW1)를 통해 출력 단자(IMPL)로 출력되어 임피던스 측정기(62)로 인가된 후 접지로 흐른다.
임피펀스 측정기(62)의 전압 감지용 저항에 의해 해당 스피커부(31-312)로 정전류가 흐름에 따라 발생하는 출력 전압이 감지되어 동작 제어부(40)로 인가된다.
따라서, 동작 제어부(40)는 임피던스 측정기(62)로부터 인가되는 전압을 이용하여 각 해당 스피커부(31-312)의 임피던스를 측정한다.
이 릴레이(RY8) 역시 초기 상태일 때, 고정 단자(7, 2)는 일측 단자(6, 3)에 연결되어 있고, 동작 상태일 때 고정 단자(7, 2)는 타측 단자(5, 4)와 연결된다.
이런 구조로 릴레이 매트릭스부(20)가 이루어져 있을 때, 도 3에 도시한 것처럼, 각 릴레이단(21-212)의 모든 스피커 선택 릴레이부(201)의 릴레이(RY0-RY6)의 제어 신호(RL0-RL6, RL10-RL16)의 상태를 '0'으로 하여 릴레이(RY0-RY6)를 비동작 상태로 하면, 제1 채널(CH1)에 제1 내지 제12 스피커부(31-312)가 모두 연결된 상태가 된다.
다른 예로, 제어 신호 'RL0'의 상태를 '1'로 하고 나머지 제어 신호인 'RL1-RL6와 RL10-RL16'의 상태를 '0'으로 할 때, 제1 증폭기(11)에는 제2 내지 제12 스피커부(32-312)가 연결되고 제2 증폭기(12)에는 제1 스피커부(31)가 연결된다.
이와 같이, 동작 제어부(40)는 스피커 선택 릴레이부(201)로 인가되는 선택 제어 신호(RL0-RL6, RL10-RL16)의 상태를 제어하여 원하는 채널(CH1-CH8)에 원하는 개수만큼의 스피커부(31-312)를 연결하게 된다.
이때, 노이즈 방지 릴레이부(202)는 구동 스위치(도시하지 않음) 등을 이용해 사용자가 스피커부(31-312)의 구동을 중지할 경우, 스피커부(31-312)로의 노이즈 인가로 인한 노이즈 발생을 방지하기 위한 것이다.
따라서, 제어 신호(RL0-RL6, RL10-RL16)를 이용하여 채널(CH1-CH8)과 스피커부(31-312)와의 연결 동작을 제어할 때, 동작 제어부(40)는 노이즈 방지 릴레이부(202)의 릴레이(RY6)로 인가되는 제어 신호(RL7)를 저레벨 상태(즉, 논리값 '0')로 유지하여 릴레이(RY6)를 비동작 상태로 한다.
이로 인해, 스피커 선택 릴레이부(201)를 통해 전달되는 각 채널(CH1-CH8)의 출력 신호(예, 음성 신호) 즉, 각 증폭기(11-18)의 출력 신호는 노이즈 방지 릴레이부(202)의 스위치(SW1, SW2)를 통해 임피던스 측정 릴레이부(203)를 거쳐 해당 스피커부(31-312)로 인가된다.
하지만, 구동 스위치 등의 동작으로 스피커부(31-312)의 동작이 정지된 상태, 예를 들어, 스피커부(31-312)로 인가되는 전원이 차단된 상태로 판단되면, 동작 제어부(40)는 노이즈 방지 릴레이부(202)로 인가되는 제어 신호(RL7)의 상태를 고레벨인 '1'로 변경한다.
이로 인해, 릴레이(RY7)의 상태는 초기 상태에서 동작 상태로 전환되어 릴레이(RY7)의 일측 단자(6)는 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 타측 단자와 연결된다.
따라서, 스피커부(31-312)로 입력 신호(IN)를 출력하는 두 출력단자(AO1 및 AO2, AO3 및 AO4, AO5 및 AO6, AO7 및 AO8, AO9 및 AO10, AO11 및 AO12, AO13 및 AO14, AO15 및 AO16, AO17 및 AO18, AO19 및 AO20, AO21 및 AO22, AO23 및 AO24)는 서로 연결되어 단락 상태가 되므로, 각 증폭기(11-18)의 두 출력단자(AMP0-AMP15)를 통해 전송되는 신호(예, 노이드 신호)는 스피커부(31-312)로 전송되지 않아, 불필요한 잡음 발생이 방지된다.
또한, 제어 신호(RL0-RL6, RL10-RL16)를 이용하여 채널(CH1-CH8)과 스피커부(31-312)와의 연결 동작을 제어할 때, 동작 제어부(40)는 임피던스 측정 릴레이부(203)의 릴레이(RY6)로 인가되는 제어 신호(IMP1-IMP12)를 저레벨 상태로 유지하여 각 릴레이단(21-212)의 릴레이(RY7)를 비동작 상태로 유지한다.
이럴 경우, 노이즈 방지 릴레이부(202)를 통해 전송되는 각 증폭기(11-18)의 출력 신호(즉, IN)는 정상적으로 릴레이(RY8)의 고정 단자(7, 2)를 통해 해당 스피커부(31-312)에 연결된 출력 단자(AO1 및 AO2, AO3 및 AO4, AO5 및 AO6, AO7 및 AO8, AO9 및 AO10, AO11 및 AO12, AO13 및 AO14, AO15 및 AO16, AO17 및 AO18, AO19 및 AO20, AO21 및 AO22, AO23 및 AO24)로 인가된다.
하지만, 원하는 스피커부(31-132)의 임피던스 측정을 원할 경우, 동작 제어부(40)는 해당 릴레이단(21-212)의 릴레이(RY7)로 인가되는 해당 제어 신호(IMP1-IMP12)의 상태를 고레벨 상태로 변환하여, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 고정 단자(7, 2)의 접촉 상태를 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 타측 단자(5, 4)로 전환한다.
따라서, 입력 단자(IMPH)를 통해 인가되는 정전류 공급부(61)의 정전류가 해당 스피커부(31-312)를 통해 흘러 출력 단자(IMPL)를 거쳐 임피던스 측정기(62)로 흐르도록 하여, 임피던스 측정기(62)가 전압 감지용 저항의 양단에 걸리는 전압을 측정하여 피드백 전압으로서 동작 제어부(40)로 출력한다.
이로 인해, 동작 제어부(40)는 인가되는 피드백 전압을 이용하여 해당 스피커부(31-312)의 임피던스를 측정한다.
다음, 도 4와 도 5를 참고로 하여, 이러한 구조를 갖는 부하 분산 장치의 동작에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 4를 참고로 하여, 각 스피커부(31-312)의 임피던스에 따라 증폭부(10)와 스피커부(31-3n)와의 연결 상태를 제어하는 동작 제어부(40)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 구동 스위치 등의 동작에 의해 부하 분산 장치의 동작에 필요한 구동전원이 공급되어 부하 분산 장치의 시작된다.
이처럼, 구동 전원의 공급에 의해, 동작 제어부(40)의 동작이 시작되면(S10), 동작 제어부(40)는 사용되는 변수(m, n, Ztotal)의 값을 초기화시킨다.
본 예에서, 'm'은 증폭부(10)에 설치되어 있는 증폭기(11-18)의 위치를 나타내는 변수로서, 초기값은 '1'이고 본 예에서, 'm'의 최대값은 '8'이다.
따라서, m=1이면 첫 번째의 증폭기를 의미하는 것이므로, 제1 증폭기(11)를 지칭하고, m=8이면 제8 증폭기(18)를 의미하다.
'n'은 증폭부(10)에 설치되어 있는 스피커부(31-312)의 위치를 나타내는 변수로서, 초기값은 '1'이고 본 예에서, 'n'의 최대값은 '12'이다.
따라서, n=1이면 첫 번째의 스피커부인 제1 스피커부(31)를 의미하고, n=12이면 12번째 스피커부인 제12 증폭기(312)를 의미하다.
변수 'm'과 'n'의 최대값은 증폭부(10)의 증폭기의 개수와 스피커부(31-3n)의 개수에 따라 변한다.
또한, 변수 'Ztotal'은 병렬로 연결된 스피커부(31-312)의 임피던스의 합을 나타내는 총 임피던스로서, 초기값은 '0'이다.
총 임피던스(Ztotal)는 임피던스 측정부(60)에 의해 제1 스피커부(31)부터 마지막 스피커부(3n)(예, 312)까지 차례로 임피던스가 측정될 때, 복수의 증폭기(11-18) 중 하나의 해당 증폭기에 연결될 수 있는 적어도 하나의 스피커부(31-312)에 대한 임피던스 총합이다. 이미 설명한 것처럼, 적어도 하나의 스피커부(31-312)는 서로 병렬로 연결되어 있으므로 합산되는 임피던스의 수가 증가할수록 총 임피던스(Ztotal)의 값은 감소한다.
이처럼, 사용되는 변수(m, n, Ztotal)의 초기값이 정해지면, 동작 제어부(40)는 임피던스 측정을 원하는 n번째 스피커부(예, 31)의 임피던스를 측정하기 위해 해당하는 릴레이단(2n)(예, 21)에 고레벨 상태의 해당 제어 신호(IMPn)(예, IMP1)를 출력하고 나머지 릴레이단(21-2n-1)(예, 21-211)에는 저레벨 상태의 제어 신호(IMP1-IMPn -1)(예, IMP1-IMP11)를 출력한다(S12).
이로 인해, 정전류 구동기(61)의 정전전류가 해당 스피커부(31)를 거쳐 임피던스 측정기(62)로 인가되고, 이로 인해 임피던스 측정기(62)는 피드백 전압을 측정하여 동작 제어부(40)로 출력한다.
따라서, 동작 제어부(40)는 임피던스 측정기(62)로부터 인가되는 피드백 전압을 판독하여 각 정격 입력[즉, 파워(P)] 을 갖는 n번째(예, 첫 번째) 스피커부(3n)(예, 31)에 대한 임피던스 측정신호를 판독하여 n번째 스피커부(3n)에 대한 전체 임피던스(Zn)를 판정한다(S133).
그런 다음, 동작 제어부(40)는 n번째 릴레이단(2n)(예, 21)으로 인가되는 고레벨 상태의 제어 신호(IMPn)(예, IMP1)를 저레벨 상태로 전환한다(S14).
다음, 판정된 n번째 스피커부(3n)의 임피던스(Zn)를 현재 총 임피던스(Ztotal)에 더하여, 새로운 총 임피던스(Ztotal)를 산출한다(S15).
이때, 제1 스피커부(31)와 같이 m번째 증폭기, 예를 들어, 제1 증폭기(11)와의 연결을 위해 복수의 스피커부(31-3n) 중에서 해당 스피커부(예, 31)의 임피던스가 임피던스 측정부(60)에 의해 처음으로 측정된 경우일 때, 동작 제어부(40)는 총 임피던스(Ztotal)를 제1 스피커부(31)의 임피던스(Z1)로 설정한다.
또한, 동작 제어부(40)의 동작에 의해, 제1 증폭기(11)의 채널(CH1)에 제1 내지 제4 스피커부(31-34)가 연결된 후 제2 증폭기(12)와 나머지 스피커부(35-3n)에 대한 연결을 제어하기 위해, 제2 증폭기(12)와의 연결을 위해 임피던스 측정부(60)가 처음으로 제5 스피커부(35)의 임피던스(Z5)를 판정하면, 제5 스피커부(35)는 제2 증폭기(12)와의 연결을 위해 처음으로 임피던스가 판정된 증폭기가 된다.
따라서, 이 경우, 총 임피던스(Ztotal)는 제5 스피커부(35)의 임피던스(Z5)가 된다.
하지만, 현재 판정된 임피던스(Zn)가 이미 제1 증폭기(11)와의 연결을 위해 처음으로 제1 스피커부(31)의 임피던스(Z1)가 판정된 후 제1 증폭기(11)와 추가로 연결되는 스피커부를 판정하기 위해 다음 스피커부[예, 제2 스피커부(32)]의 임피던스를 판정하기 위해 판정된 제2 스피커부(32)에 대한 임피던스(Z2)일 경우, 현재 총 임피던스(Ztotal)는 서로 병렬 관계에 있는 이전의 총 임피던스(Ztotal)와 현재 임피던스(Zn)(예, Z1)를 이용하여 다음의 [수학식 1]을 이용해 산출된다.
Figure 112013086047351-pat00001
이처럼, 현재 총 임피던스(Ztotal)가 판정되면, 동작 제어부(40)는 메모리부(50)에서 현재 증폭기(1m)[예, 제1 증폭기(11)]에 대한 허용 임피던스(Zam)[예 제1 스피커부(31)의 허용 임피던스(Za1)]를 읽어온다(S16).
그런 다음, 동작 제어부(40)는 현재 총 임피던스(Ztotal)와 현재 허용 임피던스(Za1)를 비교한다(S17).
따라서, 현재 총 임피던스(Ztotal)가 현재 증폭기(1m)의 허용 임피던스(Zam)보다 작을 경우, 현재 스피커부기(3n)의 임피던스(Z1)는 현재 증폭기(11)가 허용할 수 있는 크기의 임피던스이다.
따라서, 동작 제어부(20)는 현재 'n'의 이 최대값(예, 12)인지를 판정한다(S18).
현재 'n'의 값이 최대값이 아닐 경우, 동작 제어부(40)는 현재 n값에 '1'을 더해 증가시킨 후(S19), 단계(S12)로 넘어가 다음 스피커부[예, 제2 스피커부(12)]의 전체 임피던스(Z2)를 판정한다.
따라서, 현재 증폭기(1m)에 다음 현재 스피커부[예, 제1 스피커부(31)]뿐만 아니라 다음 스피커부[예, 제2 스피커부(32)]까지도 연결 가능한지를 판정하게 된다.
하지만, 단계(S18)에서, 현재 'n'의 값이 최대값(예, 12)일 경우, 동작 제어부(40)는 현재 설치된 모든 스피커부(31-312)에 대한 임피던스를 모두 판정한 상태로 판단하고, 또한, 차례로 합산된 적어도 하나의 스피커부(31-312)에 대한 총 임피던스(Ztotal)가 m번째 증폭기[예, 제1 증폭기(11)]의 허용 임피던스(Zam)(예, Za1)를 만족한 상태[즉, 허용 임피던스(Zam)보다 작은 상태]로 판단한다.
따라서, 동작 제어부(40)는 m번째 증폭기(1m)의 채널(CHm)에 n번째까지의 스피커부(31-3n)의 입력 단자를 모두 연결한다.
이를 위해, 동작 제어부(40)는 릴레이 매트릭스부(20)의 각 릴레이단(21-212)에 대한 스피커 선택 릴레이부(201)로 해당 상태의 제어 신호(RL0-RL7, RL10-RL17)를 출력한 후(S20), 리턴 단계로 되돌아간다(S100).
이미 해당 채널(CHm)과 이 해당 채널(CHm)과 연결되는 스피커부(31-3n)의 개수와 종류에 따른 제어 신호(RL0-RL6, RL10-RL16)의 상태는 이미 메모리(50)에 저장되어 있으므로, 동작 제어부(40)는 현재 판정된 채널(CHm)에 이 채널(CHm)에 연결되는 스피커부(31-3n)에 해당하는 상태의 제어 신호(RL0-RL6, RL10-RL16)를 복수의 릴레이단(21-212)의 스피커 선택 릴레이부(201)로 출력한다.
이미 설명한 것처럼, 채널(CHm)과 스피커부(31-3n)와의 연결을 위한 동작 중 노이즈 방지 릴레이부(202)와 임피던스 측정 릴레이부(203)의 릴레이(RY7, RY8)는 비동작 상태로 초기 상태를 유지하므로, 제어 신호(RL7, RL17, IMP1-IMP12)는 저레벨 상태를 유지한다.
따라서, 릴레이 매트릭스부(20)의 릴레이단(21-212)에 대한 스피커 선택 릴레이부(201)의 각 릴레이(RY0-RY6)는 동작 제어부(40)로부터 인가되는 제어 신호(RL0-RL6, RL10-RL16)의 상태에 따라 해당 상태로 동작 상태가 변하여, m번째 증폭기(1m)의 채널(CHm)에 첫 번째부터 n번째까지의 스피커부(31-3n)가 모두 전기적 및 물리적으로 연결되도록 한다.
하지만, 단계(S17)에서, m번째 증폭기(1m)의 허용 임피던스(Zam)가 총 임피던스(Ztotal)보다 같거나 클 경우, 동작 제어부(40)는 합산된 총 임피던스(Ztotal)의 상태가 m번째 증폭기(1m)의 허용 용량을 초과하여 m번째 증폭기(1m)에 과부하 상태를 초래할 수 있는 상태로 판정한다.
따라서, 동작 제어부(40)는 현재 임피던스(Zn)가 판정된 스피커부(3n)가 m번째 증폭기(1m)와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스(Zn)가 판정된 스피커부인지를 판정한다(S23).
따라서, 단계(S17)에서의 판단 동작에 의해 총 임피던스(Ztotal)보다 작거나 같은 임피던스(Zn)를 갖는 스피커부가 m번째 증폭기(1m)와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스(Zn)가 판정된 스피커부일 때, 동작 제어부(40)는 이 스피커부의 상태를 단락 상태로 판정한다.
스피커부(31-312)가 단락되면, 단락된 스피커부(31-312)의 임피던스는 대략 0Ω을 갖게 되므로, 단락 상태의 스피커부(31-312)는 해당 증폭기(11-1m)의 허용 임피던스(Zam)보다 항상 작은 값을 갖는다.
따라서, 동작 제어부(40)는 릴레이 매트릭스부(20)의 해당 릴레이(RY0-RY6)로 해당 상태의 제어 신호(RL0-RL7, RL10-RL17)를 출력하여 단락 상태로 판정된 스피커부(3n)와 증폭부(10)의 연결 상태를 분리 상태(즉, 개방 상태)로 제어한다(S22).
그런 다음, 동작 제어부(40)는 단락 상태로 판정된 스피커부(3n)의 정보(예, 설치 위치 등)와 단락 상태를 표시부(70)로 출력하여(S23), 단락 상태로 판정된 스피커부(3n)의 신속한 점검이 이루어지도록 한다.
다음, 동작 제어부(40)는 현재 'n'값이 최대값(예, 12)인지 판정하여 스피커부가 존재하는지를 판정한다.
따라서, 현재 'n'값이 최대값이 아닐 경우, 동작 제어부(40)는 'n'의 값을 '1' 증가시키고(S24, S25), 총 임피던스(Ztotal)를 '0'으로 초기화시킨다(S26).
그런 다음, 동작 제어부(40)는 단계(S12)로 넘어가, 현재 n번째인 해당 릴레이단(예, 22)의 임피던스 측정 릴레이부(203)로 해당 상태의 제어신호(IMPn)(예, IMP2)를 출력하여 나머지 스피커부(3n)에 대한 임피던스(Zn)를 각각 판정하여, 해당 증폭기(1m)와의 연결 상태를 제어한다.
하지만, n이 최대값일 경우, 단락 상태로 판정된 스피커부(3n)는 현재 설치되어 있는 스피커부 중 마지막 스피커부(예, 312)이므로, 임피던스를 판정할 스피커부가 더 이상 존재하지 않는 상태이다. 따라서, 동작 제어부(40)는 리턴 단계로 되돌아간다(S100).
다시, 단계(S21)로 넘어가, 단계(S12)에서 임피던스(Zn)가 판정된 스피커부(3n)가 해당 증폭기(1m)와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스가 판정된 스피커부가 아닐 경우, 동작 제어부(40)는 마지막으로 합산된 임피던스에 의해 총 임피던스(Ztotal)의 값이 감소하여 단계(S17)의 조건을 만족하지 못한 상태로 판정한다.
즉, 현재 해당 증폭기(1m)의 허용 임피던스(Zam)는 나머지 스피커부 중에서 (n-1)번째의 스피커부까지의 동작만을 정상적으로 제어할 수 있는 상태이다. 이때, 나머지 스피커부란 동작 제어부(40)의 제어에 의해 릴레이 매트릭스부(20)를 통해 이전의 다른 증폭기(11-1m-1)와 연결되지 않으면서 단락 상태가 아닌 스피커부를 지칭한다.
따라서, m번째 증폭기(1m)의 채널(CHm)에 나머지 스피커부 중에서 (n-1)번째까지의 스피커부(31-3n-1)의 입력 단자를 모두 연결하기 위해, 동작 제어부(40)는 릴레이 매트릭스부(20)의 각 릴레이단(21-212)의 스피커 선택 릴레이부(201)로 해당 상태의 제어 신호(RL0-RL6, RL10-RL16)를 출력한다(S27). 이미 설명한 것처럼, m번째 증폭기(1m)의 채널(CHm)에 연결되는 스피커부는 현재 다른 스피커부와 연결되어 있지 않으며 또한 단락 상태가 아니다.
그런 다음, 동작 제어부(40)는 현재 'm'값이 최대값(예, 8)인지를 판단한다(S28).
판단된 현재 'm'값이 최대값일 때, 동작 제어부(40)는 증폭부(10)에 존재하는 모든 증폭기(11-1m)와 스피커부(31-3n)와의 연결 상태가 임피던스를 기초하여 모두 정해진 상태이므로, 동작 제어부(40)에 의해 스피커부(31-3n)와의 연결 관계가 정해지지 않은 증폭기는 더 이상 존재하지 않은 상태로 판정한다.
따라서, 동작 제어부(40)는 증폭부(10)의 모든 증폭기(11-1m)와 스피커부(31-3n)와의 연결 상태가 모두 제어된 상태임을 표시부(70)로 표시한 후(S29) 리턴 단계로 넘어간다(S100).
그러나, 판단된 현재 'm'값이 최대값이 아닐 경우, 동작 제어부(40)는 스피커부(31-3n)와의 연결 상태가 정해지지 않은 증폭기가 남아 있는 상태로 판정한다.
따라서, 동작 제어부(40)는 현재 'm'값에 '1'을 더해 증가시키고 새로운 현재의 'm'값을 산출하고(S30), 총 임피던스(Ztotal)를 단계(S15)에서 마지막으로 판정된 스피커부(3n)의 임피던스(Zn)로 변경한 후(S31), 단계(S16)로 넘어가 새로운 증폭기에 대한 허용 임피던스(Zam)를 읽어와 새롭게 정해진 해당 증폭기(3m)의 허용 임피던스(Zam)와 총 임피던스(Ztotal)를 비교하여 해당 스피커부(3n)의 단락 여부를 판정하게 된다.
이러한 동작에 의해, 각 증폭기(11-1m)와 스피커부(31-3n)와의 연결 상태는 주변 상황 등에 따라 변하는 각 스피커부(31-3n)의 임피던스에 따라 자동으로 변경되어, 각 증폭기(11-1m)에 연결되는 적어도 하나의 스피커부의 임피던스는 자신의 허용 임피던스보다 언제나 큰 상태를 유지한다.
이로 인해, 과부하로 인해 증폭기(11-1m)가 손상되는 문제가 방지된다.
또한, 스피커부(31-3n)의 단락 상태가 자동으로 판정되므로, 신속한 점검이 행해져 사용자의 만족도가 향상된다.
이러한, 동작 제어부(40)는 또한 증폭부(10)의 동작 상태에 따라 대기 전력을 소모를 감소한다.
즉, 도 5와 같이, 동작 제어부(40)는 증폭부(10)의 입력 단자의 상태를 판독하여(S51), 증폭부(10)의 입력단자로 정상적으로 입력 신호(IN)(예, 오디오 신호)가 입력되고 있는지를 판단한다(S52).
입력 단자로의 입력 신호가 정상적으로 입력되고 있지 않을 경우, 동작 제어부(40)는 입력 신호의 입력이 행해지지 않고 유지되는 입력신호 미입력 시간이 설정 시간을 초과했는지를 판단한다(S53).
입력신호 미입력 시간이 설정 시간을 초과할 경우, 동작 제어부(40)는 전원 공급부(80)로 전원 차단 신호를 출력한다(S54). 따라서 전원 공급부(80)는 릴레이 등을 이용하여 증폭부(10)로 인가되는 전원을 차단한다.
그러나 입력신호 미입력 시간이 설정 시간 이하일 경우, 동작 제어부(40)는 단계(S51)로 넘어가 입력 단자로의 신호 입력 상태를 판단한다.
또한, 단계(S52)에서, 입력 신호인 오디오 신호가 입력되고 있는 상태로 판정되면, 동작 제어부(40)는 전원 공급부(80)로 인가되는 전원 차단 신호에 의해 전원 공급부(80)에서 증폭부(10)로의 전원 공급이 중단된 상태인지 판단한다(S55).
전원 공급부(80)에서 증폭부(10)로 전원 공급이 중단된 상태일 경우, 동작 제어부(40)는 전원 공급부(80)로 전원 공급 신호를 출력한 후(S56) 단계(S51)로 넘어가, 정상적으로 전원 공급부(80)에서 증폭부(10)로의 전원 공급이 이루어지도록 한다.
따라서, 증폭부(10)의 각 증폭기(11-1m)는 입력되는 오디오 신호(IN)를 증폭한 후 각 채널(CH1-Cm)에 연결된 스피커부(31-3n)로 출력된다.
그러나, 전원 공급부(80)에서 증폭부(10)로 전원이 공급되고 있는 상태일 경우, 동작 제어부(40)는 단계(S51)로 넘어가 입력 신호(IN)의 입력 여부를 판단한다.
이로 인해, 설정 시간 동안 증폭부(10)로의 입력 신호가 인가되지 않을 경우, 동작 제어부(40)는 증폭부(10)의 상태를 동작 상태가 아닌 동작 대기 상태로 판정하여, 증폭부(10)로 인가되는 전원을 차단하여 불필요한 전원 소모를 방지한다.
본 예에서, 증폭부(10)에 연결되는 부하부로서 스피커부를 예로 들었지만 이에 한정되지 않고 다른 종류의 부하가 연결될 수 있다.
본 예에서, 각 부하부의 임피던스에 따라 증폭부(10)에 연결되는 스피커부의연결 상태를 제어하는 동작과 증폭부의 대기 전력을 차단하는 동작을 각각 별개의 루틴(routine)으로 동작되지만, 이에 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 증폭부 11-1m: 증폭기
20: 릴레이 매트릭스 31-3n: 스피커부
40: 동작 제어부 50: 메모리부
60: 임피던스 측정부 61: 정전류 공급기
62: 임피던스 측정기 70: 표시부
80: 전원 공급부

Claims (11)

  1. 입력 신호를 증폭하는 적어도 하나의 증폭기,
    상기 적어도 하나의 증폭기에 연결되어 있는 릴레이 매트릭스부,
    상기 릴레이 매트릭스부에 연결되어 있는 복수의 부하부,
    상기 복수의 부하부 각각의 피드백 전압을 출력하는 임피던스 측정부, 그리고
    상기 임피던스 측정부와 연결되어 있고, 임피던스 측정부로부터 인가되는 상기 피드백 전압을 이용하여 각 부하부의 임피던스를 측정하고, 상기 적어도 하나의 증폭기의 허용 임피던스와 각 판정된 부하부의 임피던스에 따라 복수의 부하부 중에서 적어도 하나의 증폭기에 연결되는 부하부를 판정하고, 판정된 부하부와 상기 적어도 하나의 증폭기를 연결하기 위해 상기 릴레이 매트릭스부로 제어 신호를 출력하는 동작 제어부
    를 포함하는 부하 분산 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 동작 제어부는,
    임피던스 측정부로부터 인가되는 신호를 판독하여 부하부의 임피던스를 판정하고,
    판정된 임피던스와 적어도 하나의 증폭기에 대한 허용 임피던스를 비교하여,
    판정된 임피던스가 허용 임피던스보다 작으면 상기 부하부를 단락 상태로 판정하는
    부하 분산 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 증폭기는 m개이고, 복수의 부하부의 개수는 n개일 때, m번째 증폭기에 대한 허용 임피던스보다 n번째까지 부하부에 대한 총 임피던스가 클 경우, 동작 제어부는 m번째 증폭기의 채널에 n번째까지의 부하부를 연결하기 위해 상기 릴레이 매트릭스부로 제어 신호를 출력하는 부하 분산 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 증폭기는 m개이고, 복수의 부하부의 개수는 n개일 때, m번째 증폭기에 대한 허용 임피던스보다 n번째까지 부하부에 대한 총 임피던스가 작거나 같을 경우, 현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 임피던스가 판정된 첫 번째 부하부이면, n번째 부하부를 단락 상태로 판정하는 부하 분산 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 임피던스가 판정된 첫 번째 부하부가 아닐 경우, 동작 제어부는 m번째 증폭기의 채널에 (n-1)번째까지의 부하부를 연결하기 위해 상기 릴레이 매트릭스부로 제어 신호를 출력하는 부하 분산 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 릴레이 매트릭스부는,
    적어도 하나의 릴레이를 구비하고, 상기 동작 제어부에서 인가되는 제어 신호에 따라 동작 상태가 변하여 상기 적어도 하나의 증폭기 중 하나를 선택하여 선택된 증폭기와 연결되는 스피커 선택 릴레이부, 그리고
    상기 스피커 선택 릴레이부와 연결되어 있고 하나의 릴레이를 구비하며, 상기 동작 제어부에서 인가되는 제어 신호에 따라 동작 상태가 변하여 상기 스피커 선택 릴레이부에 선택된 증폭기를 상기 판정된 부하부에 연결하거나 상기 임피던스 측정부로부터 인가되는 정전류를 각 부하부로 흐르게 하여 상기 피드백 전압을 생성하도록 하는 임피던스 측정 릴레이부
    를 포함하는 부하 분산 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 릴레이 매트릭스부는 상기 스피커 선택 릴레이부와 상기 임피던스 측정 릴레이부 사이에 위치하고 하나의 릴레이를 구비하며, 상기 동작 상태부에서 출력되는 제어 신호의 상태에 따라 동작 상태가 변하여 상기 적어도 하나의 증폭기와 연결되는 적어도 하나의 부하부의 연결을 단락시키는 노이즈 방지 릴레이부를 더 포함하는 부하 분산 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 동작 제어부는 상기 적어도 하나의 증폭기로 설정 시간 동안 입력 신호가 인가되지 않을 경우, 상기 적어도 하나의 증폭기로 인가되는 전원을 차단하는 부하 분산 장치.
  9. 임피던스 측정부를 이용하여 n번째 부하부의 임피던스를 판정하는 단계,
    현재 총 임피던스에 n번째 임피던스를 합산하여 총 임피던스를 산출하는 단계,
    산출된 총 임피던스를 m번째 증폭기의 허용 임피던스와 비교하는 단계,
    산출된 총 임피던스가 m번째 증폭기의 허용 임피던스보다 클 경우, 현재 n값이 최대값인지 판정하는 단계,
    상기 현재 n값이 최대값일 때, m번째 증폭기의 채널에 n번째까지의 부하부를 연결하는 단계, 그리고
    상기 산출된 총 임피던스가 m번째 증폭기의 허용 임피던스보다 작거나 같을 경우, 상기 m번째 증폭기의 채널에 (n-1)까지의 부하부를 연결하는 단계
    를 포함하는 부하 분산 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 산출된 총 임피던스가 m번째 증폭기의 허용 임피던스보다 작거나 같을 경우, 현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스가 판정된 부하부인지를 판단하는 단계,
    현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스가 판정된부하부일 경우, 상기 현재 부하부를 단락 상태로 판정하는 단계, 그리고
    현재 부하부가 m번째 증폭기와의 연결을 위해 첫 번째로 임피던스가 판정된 부하부가 아닐 경우, 상기 m번째 증폭기의 채널에 상기 (n-1)까지의 부하부를 연결하는 단계로 넘어가는 단계를 더 포함하는 부하 분산 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 현재 n값이 최대값이 아닐 경우, 상기 n값을 1증가시킨 후 상기 임피던스를 판정하는 단계로 넘어가 상기 임피던스 측정부를 이용하여 증가된 n번째 부하부의 임피던스를 판정하는 단계를 더 포함하는 부하 분산 방법.
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