KR101644334B1 - 전자식 1라인 멀티 ac 스위치 - Google Patents

전자식 1라인 멀티 ac 스위치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자식 조명 스위치에 관한 것으로서, 기존 건물의 조명 또는 전기용품의 전기 조명 등을 ON/OFF 시키는 종래의 스위치와 완벽한 호환성을 갖는 전자식 1라인 멀티 AC 스위치에 관한 것으로, 기존의 1라인을 이용한 전자식 스위치에서 전체 회로를 제어할 수 있는 전력(전압 × 전류)이 크지 않았지만, 본 발명인 전자식 1라인 멀티 AC 스위치는 트랜스(변압기)가 전체 폐루프를 형성하여 전압(전류)를 생성하므로 각 스위치의 제어와 신호, 마이컴 구동, LED 점등 등에 사용하는 전력을 충분히 생성할 수 있다. 그리고, 상기의 트랜스에 폐루프가 형성되어 전압을 생성함에 있어서, 여러 개의 스위치 중에서 하나의 스위치만 동작을 해도 폐루프가 형성된다. 또한 부하에서 사용하는 전류를 이용하여 전압을 형성하기 때문에 회로의 개수가 늘어나면 트랜스를 통하여 흐르는 전체 전류도 증가하기 때문에 전압(전류) 또한 증가하므로 각각의 회로에서 사용하는 전류의 양을 확보할 수 있으므로 스위치의 확장성이 용이해진다. 그리고, 대용량 커패시터를 사용하지 않으므로 제작 비용을 절감할 수 있는 경제적인 효과가 있다.

Description

전자식 1라인 멀티 AC 스위치{one-line multi-AC Switch}
본 발명은 전자식 1라인 조명 스위치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 기존 건물의 조명 또는 전기용품의 전기 조명 등을 ON/OFF 시키는 종래의 기계식 스위치와 완벽한 호환성을 갖는 전자식 1라인 멀티 AC 스위치에 관한 것이다.
최근에 들어서 기존에 사용하던 기계식 전기 스위치를 대체하는 전자식 스위치들이 많이 사용되고 있는 추세이다. 그리고 전자식 스위치는 릴레이를 이용하는 방식과 반도체 소자를 사용한 무접점 방식으로 나뉘는데, 이 중에서 무접점 전자 스위치는 기계적 소음과 진동을 발생시키지 않아서 전기적 노이즈 발생이 거의 없고 화재 예방에도 유리하며, 전등 기구 등의 전기 용품 수명 연장 효과도 기대할 수 있다.
그러고 종래의 전자식 스위치는 기계적 접점 스위치와 완벽한 호환성이 있는 전자 스위치회로의 구성이 용이하지 않았고, 전자 릴레이(SSR)와 같은 교류 회로용 스위치가 상용화되어 있으나 이를 위해서는 별도의 직류 또는 교류의 제어 전원과 결선이 필요하였다.
또한 현재 대부분의 가정의 기존 조명 스위치는 중립 배선 케이블을 쓰지 않고 Live상을 ON/OFF하는, 즉 한 가닥의 전기선을 스위치로 쓰고 있다. 그러므로 2라인 스위치를 기존 주택에는 사용할 수 없는 문제점이 발생한다. 그리고 일반 소비자는 비용을 우선적으로 고려해서 성능 대비 가격을 만족시키는 제품을 찾기보다 현재 제일 저렴한 제품을 선택하는 경향이 있어서 보다 고가의 2라인 스위치는 선택의 폭이 좁을 수 밖에 없게 된다.
개발하고자 하는 기술의 선행기술로 예를 들어보면 국내 등록실용신안공보 등록번호 제20-0200308호에 사용자가 벽에 부착된 터치스위치의 조작만으로 실내 또는 실외 조명등의 밝기를 다단계(예 : 256단계)로 디지탈 제어하도록 하여 사용자가 적당한 밝기로 낮추어 사용해서 에너지를 절감하도록 하고, 조명등을 ON 시킬 때에는 약 40%의 밝기에서 100%의 밝기로 밝아지면서 켜지도록 해서 램프의 초기돌입 전류를 대폭 낮추어 램프의 수명을 연장하고 조명등을 OFF 시킬 때에는 약 40%의 밝기에서 0%의 밝기로 서서히 어두워지면서 꺼지도록 하여 소등 후 잠자리로 이동시 주위가 어두워져 안보이는 불편함을 제저한 것에 관한 터치식 벽스위치를 사용하는 디지탈제어조명등에 관하여 개시되어 있고, 또 국내 공개특허공보 공개번호 제10-1999-0065675호에는 T1, T2의 단자에 병렬로 트라이액을 연결하고, 트라이액의 게이트와 애노드 사이에 브릿지 정류기를 구성시키고 브릿지 정류회로의 플러스 단자와 마이너스 단자 사이에 병렬로 전계 효과 트랜스를 연결하고 전계 효과 트랜스의 게이트를 제어할 수 있는 수단과 전계 효과 트랜스의 게이트 전원 유지 수단을 구비한 회로를 특징으로 하는 전자식 스위치 회로에 대해서 개시되어 있다.
이와 같은 1라인을 이용한 전자식 스위치에서 제일 중요한 제한 조건은 전자식 스위치의 전체회로를 제어할 수 있는 전력의 양이 많지 않고 제한되어 있어서 모든 전자식 스위치에 적용할 수 없는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 종래의 기술들을 보다 보완하여 구성한 것으로서, 기존의 회로 방식은 트랜스를 보조적으로 우회하여 전압을 생성하였으나, 본 발명의 회로 방식은 트랜스를 메인 회로 앞 단에 위치시켜서 여러개의 스위치 중 어느 하나의 스위치만 동작시켜도 트랜스에 폐루프가 형성되어서 스위치의 동작에 충분한 전류를 공급할 수 있고, 여러 개의 스위치로의 확장성이 용이한 전자식 1라인 멀티 스위치의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명의 목적에 따른 전자식 스위치는 트랜스 T1(4)의 2번단자에 브릿지 정류기인 DB2(8)의 4번단자를 연결하고 브릿지 정류기인 DB2(8)의 플러스단자인 1번단자와 병렬로 트라이악(9) 2번단자와 저항단(3)을(저항단은 TR회로로 대체 구성이 가능하다) 연결하며, 상기의 저항단(3)은 커패시턴스(10)와 연결되어 Vcc1을 형성한다. 이 연결부는 또한 DB1(7)의 플러스단자인 1번단자를 통해 형성되는 Vcc2와 연결된다. 상기의 트라이악(9) 1번단자는 실리콘 제어정류기인 SCR(12)의 2번단자인 애노드단자와 연결되고, 3번단자인 게이트단자는 상기 트라이악(9)의 3번단자인 게이트단자와 연결된다. 또 SCR(12)의 1번단자는 상기 DB2(8)의 2번단자인 마이너스 단자와 연결된다.
또한 상기의 브릿지 정류기인 DB2(8)의 3번단자는 램프1(11)과 연결하며, 상기의 저항단(3)과 커패시턴스(10)는 브릿지 정류회로인 DB1(7)의 플러스단자인 1번단자에 병렬 연결하고, 이 연결점을 정류기(13)의 입력단자 1과 연결한다. 상기 정류기(13)의 출력단자 3은 제어 스위치1(6) 단의 전원입력으로 연결된다.
그리고 상기의 브릿지 정류회로인 DB1(7)의 3번단자와 상기의 트랜스 T1(4)의 3번단자가 연결되고 DB1(7)의 4번단자와 트랜스 T1(4)의 4번단자가 연결된다. 또한 상기의 트라이악(9)의 3번단자인 게이트단자는 제어 스위치1(6) 단에 연결되는 것을 포함하여 구성된다.
추가적으로 램프2는 트라이악2의 1번 단자에 연결되고, 트라이악2의 2번단자는 DB2(8)의 4번 단자와 T1(4)의 2번 단자에 연결되며, 트라이악2의 3번단자인 게이트단자는 스위치2 단에 각각 연결되고, 상기와 같은 방식으로 램프가 늘어날수록 트라이악이 동수로 늘어나면서 구성된다.
기존의 1라인을 이용한 전자식 스위치에서 전체 회로를 제어할 수 있는 전력(전압 × 전류)이 크지 않았지만, 본 발명인 전자식 1라인 멀티 스위치는 트랜스(변압기)가 전체 폐루프를 형성하여 전압(전류)를 생성하므로 각 스위치의 제어와 신호, 마이컴 구동, LED 점등 등에 사용하는 전력을 충분히 생성할 수 있다. 또한 기존의 스위치 회로의 경우 스위치의 개수를 늘리려면 동일한 회로를 더해서 구성해야 하므로 공간이 한정되어 있으므로 스위치를 2개 이상으로 늘리는 것은 제약이 많았지만 본 발명인 전자식 1라인 멀티 스위치의 회로는 부하에서 사용하는 전류를 이용하여 전압을 형성하기 때문에 회로의 개수가 늘어나면 트랜스를 통하여 흐르는 전체 전류도 증가하기 때문에 전압(전류) 또한 증가하므로 각각의 회로에서 사용하는 전류의 양을 확보할 수 있으므로 스위치의 확장성이 용이해진다. 그리고, 대용량 커패시터를 사용하지 않으므로 제작 비용을 절감할 수 있는 경제적인 효과가 있다.
도 1은 기존의 전자식 1라인 2구 스위치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명인 전자식 1라인 멀티 AC 스위치의 블럭도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.
그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 기존의 전자식 1라인 2구 스위치의 블럭도이고, 도 2는 본 발명인 전자식 1라인 멀티 AC 스위치의 블럭도이다.
도 1을 참조하여 기존의 전자식 1라인 2구 스위치(30)에 대해서 설명하면, 트랜스 T1(32)을 통하여 Vcc(33)에 전압을 생성한다. 전류가 공급되면 트랜스 T1(32)의 3, 4번 단자에 전압이 유기된다. 상기의 Vcc(33)에 형성된 전압은 각 스위치의 제어, 신호, 마이컴 구동, LED 점등 등 기타사항에 활용된다.
그러나, 트랜스 T1(32)에 전류가 흐르려면 스위치1(31)이 동작한 상태에서만 가능하고, 스위치 전체 회로를 구동하기 위해서 부족한 Vcc(33) 전압(전류)을 보완하기 위해서는 고가의 대용량 커패시터(34)가 별도로 필요하다.
도 2를 참조하여 본 발명의 전자식 1라인 멀티 AC 스위치 회로(1)에 대해서 설명하면, 트랜스 T1(4)의 2번단자에 브릿지 정류기인 DB2(8)의 4번단자를 연결하고 브릿지 정류기인 DB2(8)의 플러스단자인 1번단자와 병렬로 트라이악(9) 2번단자와 저항단(3)을(저항단은 TR회로로 대체 구성이 가능하다) 연결하며, 상기의 저항단(3)은 커패시턴스(10)와 연결되고, 상기의 커패시턴스(10)는 브릿지 정류기인 DB2(8)의 마이너스단지인 2번단자와 연결된다. 이렇게 저항단(3)과 커패시턴스(10)와 연결해서 Vcc1을 형성한다. 이 연결부는 또한 DB1(7)의 플러스단자인 1번단자를 통해 형성되는 Vcc2와 연결된다. 상기의 트라이악(9) 1번단자는 실리콘 제어정류기인 SCR(12)의 2번단자인 애노드단자와 연결되고, 3번단자인 게이트단자는 상기 트라이악(9)의 3번단자인 게이트단자와 연결된다. 또 SCR(12)의 1번단자는 상기 DB2(8)의 2번단자인 마이너스 단자와 연결된다.
또한 상기의 브릿지 정류기인 DB2(8)의 3번단자는 램프1(11)과 연결한다. 그리고 상기의 저항단(3)과 커패시턴스(10)는 브릿지 정류회로인 DB1(7)의 플러스 단자인 1번단자에 병렬 연결하고, 이 연결점을 정류기(13)의 입력단자 1과 연결한다. 상기 정류기(13)의 출력단자 3은 Vcc(5)를 형성하며 제어 스위치1(6) 단의 전원 입력으로 연결된다. 또한 상기의 브릿지 정류회로인 DB1(7)의 3번 단자와 상기의 트랜스 T1(4)의 3번단자가 연결되고 DB1(7)의 4번단자와 트랜스 T1(4)의 4번단자가 연결되며, 상기의 트라이악(9)의 3번단자인 게이트단자는 제어 스위치1(6) 단에 연결되는 것을 포함하여 구성된다.
추가적으로 램프2는 트라이악2의 1번단자에 연결되고, 트라이악2의 2번단자는 DB2(8)의 4번단자와 T1(4)의 2번단자에 연결되며, 트라이악2의 3번단자인 게이트단자는 제어 스위치2 단에 각각 연결되고, 상기와 같은 방식으로 램프가 늘어날수록 트라이악이 동수로 늘어나면서 구성된다.
동작 초기에는 스위치의 동작 유무와 관련 없이 램프1(11)을 통해 구성된 폐루프를 통해 마이컴을 작동시킨다. 그러나 이 상태는 단지 스위치가 작동할 수 있는 최소의 전류만을 형성하고 있는데, 추가로 제어 스위치2 또는 제어 스위치3을 작동시키면 트랜스 T1(4)에 추가로 전류가 흐르게 되어 각 단의 트라이악을 구동할 수 있는 충분한 전류가 공급되게 된다. 따라서 스위치의 개수를 늘릴수록 정류기(13)로 공급되는 전류가 점점 더 많이 공급되어 회로는 더욱 안정적으로 동작하게 된다. 이렇게 형성된 Vcc(5)는 각 스위치의 제어, 신호, 마이컴 구동, LED 점등 등 기타사항에 활용되게 된다.
이와 같은 본 발명인 전자식 1라인 멀티 AC 스위치 회로(1)는 기존의 트랜스 T1(32)이 부분적인 전류 패스를 통하여 전압을 형성하였다면, 트랜스 T1(4)은 전체 폐루프를 형성하여 전압을 형성하게 된다.
상기와 같이 기존의 회로 방식은 트랜스 T1-1(32)을 우회하여 Vcc 전압을 생성하였으나, 본 발명의 회로 방식은 트랜스 T1(4)을 메인 회로의 앞 단에 위치시켜서 여러개의 스위치 중 어느 하나의 스위치 회로만 동작을 해도 트랜스 T1(4)에 폐루프가 형성되어 Vcc(5)에 전압을 공급할 수 있다.
그리고 부하에서 사용하는 전류를 이용하여 Vcc를 형성하기 때문에 회로의 개수가 늘어난다면 트랜스 T1(4)의 1, 2번 단자를 통하여 흐르는 전체 전류도 증가하기 때문에 Vcc 전압 또한 증가하므로 각각의 회로에서 사용하는 전류의 양을 확보할 수 있게 되는 것이다. 그러므로 스위치의 확장성이 용이해진다.
또한, 기존의 회로에서 전류의 양을 확보하기 위해서 사용하는 대용량 커패시턴스(34)를 사용하지 않아도 되므로 회로의 제작 비용을 대폭 낮출 수 있으며, 대용량 커패시턴스(34)를 충전할 때까지 대기하는 시간이 필요 없으므로 편리하게 시공하고 즉시 사용할 수 있게 된다.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1. 전자식 1라인 멀티 AC 스위치 회로
3. 저항단 R1(TR회로로 대체 가능)
4. 트랜스 T1
5. 전압 Vcc
6. 제어 스위치1
7. 브릿지 정류기 DB1
8. 브릿지 정류기 DB2
9. 트라이악1
10. 커패시턴스 C1
11. 램프1
13. 정류기(Regulator)
30. 전자식 1라인 2구 스위치 회로
31. 스위치1-1
32. 트랜스 T1-1
33. 전압 Vcc1
34. 대용량 커패시턴스

Claims (3)

  1. 전자식 스위치에 있어서,
    트랜스 T1(4)의 2번단자에 브릿지 정류기인 DB2(8)의 4번단자를 연결하고, DB2(8)의 플러스단자인 1번단자와 병렬로 트라이악(9) 2번단자와 저항단(3)을 연결하며, 상기 저항단(3)은 커패시턴스(10)와 직렬로 연결하고, 상기 커패시턴스(10)는 브릿지 정류기인 DB2(8)의 마이너스단자인 2번단자와 연결하며, 상기 트라이악(9) 1번단자는 실리콘 제어정류기인 SCR(12)의 2번단자인 애노드단자와 연결되고, SCR(12)의 3번단자인 게이트단자는 상기 트라이악(9)의 3번단자인 게이트단자와 연결되며, SCR(12)의 1번단자는 DB2(8)의 2번단자인 마이너스단자와 연결된다.
    또한 상기의 브릿지 정류기인 DB2(8)의 3번단자는 램프1(11)과 연결하고, 상기 저항단(3)과 커패시턴스(10)는 브릿지 정류기인 DB1(7)의 1번단자인 플러스단자와 연결하며, 또한 정류기(13) 입력단자인 1과 연결하고, 정류기(13)의 출력단자인 3을 제어 스위치1(6)단에 연결하여 Vcc(5)을 형성한다.
    그리고 DB1(7)의 3번단자와 트랜스 T1(4)의 3번단자가 연결되고, DB1(7)의 4번단자와 트랜스 T1(4)의 4번단자가 연결되며, 상기 트라이악(9)의 3번단자인 게이트단자는 제어 스위치1(6) 단에 연결하고, 상기 제어 스위치1(6) 단은 DB1(7)의 1번단자인 플러스단자에 연결되는 것을 포함하는 전자식 1라인 멀티 AC 스위치 회로(1)로 구성되며,
    추가적으로 램프2는 트라이악2의 1번단자에 연결되고, 트라이악2의 2번단자는 DB2(8)의 4번단자와 T1(4)의 2번단자에 연결되며, 트라이악2의 3번단자인 게이트단자는 스위치2 단에 각각 연결되고, 램프3은 트라이악3의 1번단자에 연결되고, 트라이악3의 2번단자는 DB2(8)의 4번단자와 T1(4)의 2번단자에 연결되며, 트라이악3의 3번단자인 게이트단자는 스위치3 단에 각각 연결되며, 상기와 같이 램프의 숫자가 늘어나면 동수로 트라이악과 스위치가 늘어나고,
    상기 트랜스 T1(4)을 메인회로의 앞 단에 위치시켜서, 어느 한 개의 제어 스위치(6)만 동작하여도 상기 트랜스 T1(4)에 폐루프가 형성되어 전압 Vcc(5)에 전압을 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자식 1라인 멀티 AC 스위치.
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