KR101468371B1 - 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기철도의 판토그래프와 전차선 사이의 이선시 발생하는 아크의 광도를 검출한 후 태양광을 제거하여 이선이 발생하였는가를 정확하게 판독하기 위한 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
상기에 따른 본 발명 태양광의 영향을 완벽하게 제거하여 정확한 이선 발생 유무를 판독하기 위한 것, 이선 발생시 태양광 및 아크를 흡수 및 분할하는 광원흡수 및 분할부(100)와;
광원흡수 및 분할부(100)에서 분활 된 광을 전류로 변환하는 전류변환부(300)로 전달하는 광섬유 케이블(200)과;
광섬유 케이블(200)을 통하여 전달된 광을 집광하는 집광렌즈(310)와, 광을 전류로 변환하는 광증배관(320)으로 이루어진 전류 변환부(300)와;
전류 변환부(300)에서 변환된 전류를 고속마이크로 컨트롤러(500)로 전달하는 신호선(400)과;
신호선(400)을 통하여 전달된 전류를 인가받으며, 광증배관을 안정되게 제어하며 동시에 안정된 신호를 검출하고 A/D변환기를 통해서 디지털 값으로 변환하는 고속마이크로 컨트롤러(500)와;
고속마이크로 컨트롤러(500)에서 디지털 값으로 변환된 측정값을 컴퓨터(700)에 전송하는 디지털 통신선(600)과;
디지털 통신선(600)에서 측정값을 통하여 이선 발생 유무를 판독하는 컴퓨터(700)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치 및 그 방법{Arc measurement device with dual detection path and that method}

본 발명은 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기철도의 판토그래프와 전차선 사이의 이선(판토그래프가 전차선으로부터 이격되는 것)시 발생하는 아크의 광도를 검출한 후 태양광을 제거하여 이선이 발생하였는가를 정확하게 판독하기 위한 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

전기철도는 판토그래프와 전차선이 연결되어 전원을 인가받아 운행하게 된다.

운행 중 판토그래프와 전차선 사이에 이선이 발생하는 경우가 있는데 이때 판토그래프와 전차선 사이에 아크가 발생하고 이를 감지하여 이선 발생 유무를 판독한다.

종래에는 도시된 도면 도 1에서와 같이 아크(1)가 광학부(4)의 입사창(2)으로 들어온 후, 220-225nm의 자외선을 투과시키는 밴드패스 필터(2)를 거쳐서, 투과된 자외선이 자외선 형광창(3)에서 가시광선으로 변환된다.

변환된 가시광선은 광섬유케이블(5)을 통해서 전달되고, 집광렌즈(6)를 거쳐서 광증배관(7)에 입사된다.

광증배관에서는 광자(Photon)에 의한 전류변환이 발생한다.

이 전류 신호는 신호선(9)을 통해서 고속 마이크로컨트롤러(10)에 입력된다.

고속마이크로컨트롤러(10)는 광증배관의 안정되게 제어하며 동시에 안정된 신호를 검출하고 A/D변환기를 통해서 디지털 값으로 변환한 다음, 디지털통신선(11)을 통해서 측정값을 컴퓨터(12)에 전송한다.

그러나 상기 구조에서는 자외선 밴드패스필터(2)에서 매우 미세하게 누출되는 태양광을 제거할 수 있는 어떠한 구조도 포함되어 있지 않다.

이에 따라 이선이 발생하지 않은 경우에도 태양광에 의해 이선이 발생한 것으로 오인 판독하는 문제점이 발생하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 발명된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 전기철도의 판토그래프와 전차선 사이의 이선시 발생하는 아크의 광도를 검출한 후 태양광을 제거하여 이선이 발생하였는가를 정확하게 판독하기 위한 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 가진 실시 예에 의하여 구현된다.

본 발명 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치는

태양광의 영향을 완벽하게 제거하여 정확한 이선 발생 유무를 판독하기 위한 것, 이선 발생시 태양광 및 아크를 흡수 및 분할하는 광원흡수 및 분할부(100)와;

광원흡수 및 분할부(100)에서 분활 된 광을 전류로 변환하는 전류변환부(300)로 전달하는 광섬유 케이블(200)과;

광섬유 케이블(200)을 통하여 전달된 광을 집광하는 집광렌즈(310)와, 광을 전류로 변환하는 광증배관(320)으로 이루어진 전류 변환부(300)와;

전류 변환부(300)에서 변환된 전류를 고속마이크로 컨트롤러(500)로 전달하는 신호선(400)과;

신호선(400)을 통하여 전달된 전류를 인가받으며, 광증배관을 안정되게 제어하며 동시에 안정된 신호를 검출하고 A/D변환기를 통해서 디지털 값으로 변환하는 고속마이크로 컨트롤러(500)와;

고속마이크로 컨트롤러(500)에서 디지털 값으로 변환된 측정값을 컴퓨터(700)에 전송하는 디지털 통신선(600)과;

디지털 통신선(600)에서 측정값을 통하여 이선 발생 유무를 판독하는 컴퓨터(700)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치의

광원흡수 및 분할부(100)는 이선 발생시 태양광 및 아크가 입사되는 입사창(110)과;

입사창(110)을 통하여 입사된 입사광을 분할하는 반사경(120)과;

반사경(120)에서 분활 된 분활 광을 인가받은 후 다시 반사하여 두 가지 광경로로 반사하는 평면의 자외선 반사경(130)과;

자외선 반사경(130)에서 반사된 반사광 중 첫 번째 경로를 통하여 반사된 광을 인가받는 자외선 밴드패스필터(140)와, 자외선 형광창(150)과;

자외선 반사경(130)에서 반사된 반사광 중 두 번째 경로를 통하여 반사된 광을 인가받는 특수 2중 필터(160)와 자외선 형광창(170)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치의

특수 2중 필터(160)는 220-225nm를 투과시키는 자외선 밴드패스필터(161)와;

310nm 이상을 투과시키는 태양광 투과필터(162)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정방법은

외부에서 아크나 태양광이 입사창(110)을 통해서 광원흡수 및 분할부(100)로 입사되면, 반사경(120)에 의해서 두 가지 광경로(Optical path)로 광량을 분할하는 단계(S100);

분할된 광은 평면의 자외선 반사경(130)에서 반사되어 두 가지 광경로를 통해서 전류 변환부(300)로 전달되되,

첫 번째 경로는 자외선 밴드패스필터(140)와 자외선 형광창(150)을 통해서 전달되고, 두 번째 경로는 특수 2중 필터(160)와 자외선 형광창(170)를 통해서 전달하는 단계(S200);

전류 변환부(300)에서 광을 전류로 변환하는 단계(S300);

고속마이크로 컨트롤러(500)가 A/D변환기를 통해서 전류를 디지털 값으로 변환하는 단계(S400);

컴퓨터(700)가 측정값을 통하여 이선 발생 유무를 판독하는 단계(S500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 갖는다.

본 발명 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치 및 그 방법은 전기철도의 판토그래프와 전차선 사이의 이선시 발생하는 아크의 광도를 검출한 후 태양광을 제거하여 이선이 발생하였는가를 정확하게 판독할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고 이선 발생 유무를 정확히 판독함으로써 오인판독에 의해 전기철도의 운행중단을 방지하여 원활한 운행을 할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정과정을 나타낸 도면.

출원인은 이하에서 첨부도면을 참조하여 앞서 본 실시 예들의 구성을 상세하게 설명한다.

본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

본 발명은 태양광의 영향을 완벽하게 제거하여 정확한 이선 발생 유무를 판독하기 위한 것, 이선 발생시 태양광 및 아크가 입사되는 입사창(110)과, 입사창(110)을 통하여 입사된 입사광을 분할하는 반사경(120)과, 반사경(120)에서 분활 된 분활 광을 인가받은 후 다시 반사하여 두 가지 광경로로 반사하는 평면의 자외선 반사경(130)과, 자외선 반사경(130)에서 반사된 반사광 중 첫 번째 경로를 통하여 반사된 광을 인가받는 자외선 밴드패스필터(140)와, 자외선 형광창(150)과, 자외선 반사경(130)에서 반사된 반사광 중 두 번째 경로를 통하여 반사된 광을 인가받는 특수 2중 필터(160)와 자외선 형광창(170)으로 이루어진 광원흡수 및 분할부(100)와;

광원흡수 및 분할부(100)에서 분활 된 광을 전류로 변환하는 전류변환부(300)로 전달하는 광섬유 케이블(200)과;

광섬유 케이블(200)을 통하여 전달된 광을 집광하는 집광렌즈(310)와, 광을 전류로 변환하는 광증배관(320)으로 이루어진 전류 변환부(300)와;

전류 변환부(300)에서 변환된 전류를 고속마이크로 컨트롤러(500)로 전달하는 신호선(400)과;

신호선(400)을 통하여 전달된 전류를 인가받으며, 광증배관을 안정되게 제어하며 동시에 안정된 신호를 검출하고 A/D변환기를 통해서 디지털 값으로 변환하는 고속마이크로 컨트롤러(500)와;

고속마이크로 컨트롤러(500)에서 디지털 값으로 변환된 측정값을 컴퓨터(700)에 전송하는 디지털 통신선(600)과;

디지털 통신선(600)에서 측정값을 통하여 이선 발생 유무를 판독하는 컴퓨터(700)로 구성된 것이다.

이때 특수 2중 필터(160)는 220-225nm를 투과시키는 자외선 밴드패스필터(161)와 310nm 이상을 투과시키는 태양광 투과필터(162)가 하나로 합쳐진 필터이다.

전차선 이선 발생 판독과정을 살펴보면 다음과 같다.

외부에서 아크나 태양광이 입사창(110)을 통해서 광원흡수 및 분할부(100)로 입사되면, 반사경(120)에 의해서 두 가지 광경로(Optical path)로 광량이 분할된다.

분할된 광은 평면의 자외선 반사경(130)에서 반사되어 두 가지 광경로를 통해서 전류 변환부(300)로 전달된다.

첫 번째 경로는 자외선 밴드패스필터(140)와 자외선 형광창(150)을 통해서 전달되고, 두 번째 경로는 특수 2중 필터(160)와 자외선 형광창(170)를 통해서 전달된다.

첫 번째 경로에서 자외선 밴드패스필터(140)를 투과한 광에는, 아크로부터 발생한 220-225nm의 자외선 광량(La)과 220-225nm 범위를 벗어나는 300nm 이상의 미세한 태양광의 일부(Ls)가 함께 포함되어 있다.

자외선 밴드패스필터(140)가 완벽하게 220-225nm 범위의 파장만을 투과시키지 못하기 때문이다.

따라서 자외선 형광창(150)에서는, 아크로부터의 자외선 광량(La)과 태양광으로부터의 미세한 자외선 광량(Ls)에 의한 형광(Lf1)이 함께 발생한다.

즉, 이 경로를 통해서는 태양으로부터 오는 UV-C 영역의 자외선(Ls)을 완벽하게 제거하지 못한다.

두 번째 경로에서 특수 2중 필터(160)에서는, 특수 2중 필터를 구성하는 자외선 밴드패스필터(161)를 통과할 때는 아크로부터의 자외선 광량(La)과 태양광으로부터의 미세 자외선 광량(Ls)이 함께 투과된다.

다음에 특수 2중 필터를 구성하는 태양광 투과필터(162)를 통과하면 아크로부터의 자외선 광량(La)이 제거되고 태양광으로부터의 미세 자외선 광량(Ls)이 투과된다.

투과된 자외선 광량(Ls)는 자외선 형광창(21)에 도달하면 가시광선(Lf2)으로 변환된다.

결과적으로, 첫 번때 경로에서 발생한 형광량(Lf1)은 아크와 태양광의 총합에 의한 형광량이고, 두 번째 경로에서 발생한 형광량(Lf2)는 태양광에 의한 형광량이다. 따라서 순수하게 아크로부터의 자외선에 의한 형광량(Lf)은, 첫 번째 경로의 형광량(Lf1)으로부터 두 번째 경로의 형광량(Lf2)을 뺀 광량(Lf=Lf1-Lf2)이다.

이후 전류 변환부(300)에서 광을 전류로 변환한다.

이후 고속마이크로 컨트롤러(500)가 A/D변환기를 통해서 전류를 디지털 값으로 변환한다.

이후 컴퓨터(700)가 측정값을 통하여 이선 발생 유무를 판독한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100 : 광원흡수 및 분할부 200 : 광섬유 케이블
300 : 전류 변환부 400 : 신호선
500 : 고속마이크로 컨트롤러 600 : 디지털 통신선
700 : 컴퓨터

Claims (4)

1. 태양광의 영향을 완벽하게 제거하여 정확한 이선 발생 유무를 판독하기 위한 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치에 있어서,
   이선 발생시 태양광 및 아크를 흡수 및 분할하는 광원흡수 및 분할부(100)와;
   광원흡수 및 분할부(100)에서 분활 된 광을 전류로 변환하는 전류변환부(300)로 전달하는 광섬유 케이블(200)과;
   광섬유 케이블(200)을 통하여 전달된 광을 집광하는 집광렌즈(310)와, 광을 전류로 변환하는 광증배관(320)으로 이루어진 전류 변환부(300)와;
   전류 변환부(300)에서 변환된 전류를 고속마이크로 컨트롤러(500)로 전달하는 신호선(400)과;
   신호선(400)을 통하여 전달된 전류를 인가받으며, 광증배관을 안정되게 제어하며 동시에 안정된 신호를 검출하고 A/D변환기를 통해서 디지털 값으로 변환하는 고속마이크로 컨트롤러(500)와;
   고속마이크로 컨트롤러(500)에서 디지털 값으로 변환된 측정값을 컴퓨터(700)에 전송하는 디지털 통신선(600)과;
   디지털 통신선(600)에서 측정값을 통하여 이선 발생 유무를 판독하는 컴퓨터(700)를 포함하는 것을 특징으로 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   광원흡수 및 분할부(100)는 이선 발생시 태양광 및 아크가 입사되는 입사창(110)과;
   입사창(110)을 통하여 입사된 입사광을 분할하는 반사경(120)과;
   반사경(120)에서 분활 된 분활 광을 인가받은 후 다시 반사하여 두 가지 광경로로 반사하는 평면의 자외선 반사경(130)과;
   자외선 반사경(130)에서 반사된 반사광 중 첫 번째 경로를 통하여 반사된 광을 인가받는 자외선 밴드패스필터(140)와, 자외선 형광창(150)과;
   자외선 반사경(130)에서 반사된 반사광 중 두 번째 경로를 통하여 반사된 광을 인가받는 특수 2중 필터(160)와 자외선 형광창(170)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   특수 2중 필터(160)는 220-225nm를 투과시키는 자외선 밴드패스필터(161)와;
   310nm 이상을 투과시키는 태양광 투과필터(162)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 장치.
   
4. 외부에서 아크나 태양광이 입사창(110)을 통해서 광원흡수 및 분할부(100)로 입사되면, 반사경(120)에 의해서 두 가지 광경로(Optical path)로 광량을 분할하는 단계(S100);
   분할된 광은 평면의 자외선 반사경(130)에서 반사되어 두 가지 광경로를 통해서 전류 변환부(300)로 전달되되,
   첫 번째 경로는 자외선 밴드패스필터(140)와 자외선 형광창(150)을 통해서 전달되고, 두 번째 경로는 특수 2중 필터(160)와 자외선 형광창(170)를 통해서 전달하는 단계(S200);
   전류 변환부(300)에서 광을 전류로 변환하는 단계(S300);
   고속마이크로 컨트롤러(500)가 A/D변환기를 통해서 전류를 디지털 값으로 변환하는 단계(S400);
   컴퓨터(700)가 측정값을 통하여 이선 발생 유무를 판독하는 단계(S500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 검출 경로를 갖는 아크 측정 방법.
   

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