KR101658379B1

KR101658379B1 - 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치

Info

Publication number: KR101658379B1
Application number: KR1020160045491A
Authority: KR
Inventors: 임영택; 류재만
Original assignee: (주)클라루스코리아
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2016-09-21

Abstract

본 발명은 건물의 에너지관리, 냉·난방제어 및 조명제어 등을 하기 위해서 제어기기의 통신방식에서 신호선과 제어기에 필요한 전원을 2선으로 같이 사용할 수 있도록 하기 위해 2선식 전원중첩 통신제어장치는 마스터(Master)기기에서 2선을 이용하여 신호와 전원을 하부에 연결된 다수의 슬레이브(Slave)기기를 연결하는 분산형 구조를 가지는 2선식 전원중첩 통신제어장치에 있어서, 상기 슬레이브기기에는, 전원을 인가하는 전원부와, 상기 전원부의 일측에 연결되어 인가된 전원의 미세 전압 강하 시에도 소비전류가 일정하게 유지되도록 하는 기능의 제1정전압제어부와, 상기 제1정전압제어부의 후단에 위치되고, 전류를 제한하기 위한 전류제한부와, 상기 전류제한부의 일측에는 일정한 전류범위 내에서 저장되는 전류버퍼링부와, 상기 전류제한부의 타측에는 순간적인 대전류가 필요한 스위칭동작을 통해 고효율의 정전압 전원을 만들어서 CPU에 공급하기 위한 제2정전압제어부로 포함하여 이루어진 특징이 있다.

Description

절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치{Power Saving 2-Wire Type Control Device}

본 발명은 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치에 관한 것으로, 특히, 건물의 에너지관리, 냉·난방제어 및 조명제어 등을 하기 위해서 제어기기의 통신방식에서 신호선과 제어기에 필요한 전원을 2선으로 같이 사용할 수 있도록 하는 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 2선식 전원중첩 통신방식은 마스터(Master) 장치에서 2선을 이용하여 신호와 전원을 하부에 연결된 다수의 슬레이브(Slave) 장치를 연결하는 분산형 구조를 가지며, 이에 슬레이브 장치는 센서, 컨트롤러의 제어 포인트 등에 한 개 또는 다수가 연결될 수 있고, 2선으로 신호와 전원을 겸용할 수 있기에 전선 포설 비용을 절감할 수 있는 것이다.

그러나, 2선식 전원중첩 통신제어기기의 분산형 구조에서 슬레이브 노드의 수가 증가하게 되면, 각 노드에서 소비하는 전류가 아무리 작다 하여도 그 수가 천(10㎃ⅹ1000=10A), 만 단위로 커질수록 전선에 흐르는 전류가 크게 증가하게 되어 전선의 허용전류 문제로 전선이 굵어지는 비용상의 상승 요인이 발생하게 되는 문제가 있다.

이에 따른, 2선식 전원중첩 통신제어기기에서 전선이 굵어지게 되면 포설하는 설치 작업 및 분산형 구조에 따른 각 노드에서의 결선 작업에서 어려운 문제가 발생하게 된다.

또한, 각 마스터에 대해 용량제한(500㎃)이 있어 분산형 구조에서 연결되는 슬레이브의 소비전류를 극도로 절감하는 것이 2선식 전원중첩 통신제어기기에서 많은 노드를 물릴(연결) 수 있고 유기적으로 제어할 수 있는 시스템을 구축하는데 가장 큰 이슈로 대두되고 있는 실정이다.

그리고, 2선식 전원중첩 통신방식은 전세계적으로 관련 업계(에너지관리, 냉·난방제어 및 조명제어)에서 시장점유율이 25%에 이르고 있으며, 마스터에서 슬레이브로 통신을 할 때에는 전압 신호를 주고, 슬레이브에서 마스터로 통신을 할 때에는 전류 신호를 인가함으로써 양방향(Full duplex) 통신이 가능한 방식인데, 이는 마스터에서 슬레이브로 신호를 주는 경우에는 큰 제약이 없으나, 슬레이브에서 마스터로 신호(전류 펄스)를 주는 경우에는 건물의 긴 선로에 의해 미세 전압 드롭이 발생하게 되고, 이것은 옴의 법칙(V=IR)에서 전선 자체의 내부 저항(전선 자체의 내부 저항이 수 mΩ에 불과하지만, 건물내에 통신 포설의 경우 전선의 길이가 수 ㎞에 달해 결과적으로 전선의 내부 저항이 수 Ω이 됨)에 의한 것으로 선로에 흐르는 전류에 비례하게 되는 것이다.

한편, 전원 회로를 만드는 방식은 크게 2 가지로 리니어 레귤레이팅방식과 스위칭 레귤레이팅방식이 있으며, 여기서는 스위칭 레귤레이팅방식 중에서 스텝다운방식을 사용하며, 스텝다운방식은 회로에 전원이 들어오면 충분히 큰 케페시터를 두어 스위칭을 시키는 것이다.

예를 들어, 효율이 90%인 스텝다운방식 회로는 3W(3Vⅹ1A) 소비전류를 소비하는 장치에 3.33W 를 공급해주면 되는 것이다.

그러나, 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 슬레이브의 노드에서 전류 펄스를 송신할 때, 효율이 높은 스텝다운방식의 전원 추출 장치를 사용하고, 이에 따라 스텝다운방식에서 필요한 충분한 순간전류를 버퍼링하여 공급하고, 스텝다운방식의 노이즈를 흡수할 수 있도록 구성하면 전선에서 발생하는 순간 미세 전압 드롭에 의해, 모든 노드에서 사용하는 전체 전류가 감소하게 되고 순간적인 인피던스변화에 의해 신호 파형(사각파)이 형성되지 못하게 되고(신호 레벨이 튀어 올라 사각파를 형성해야 하나, 서서히 올라 신호가 잘려짐), 긴 펄스가 짧은 펄스로 인식되거나 짧은 펄스는 사라져버려 마스터가 슬레이브의 신호를 인식하지 못하게 되는 문제가 있다.

이에 따라, 2선을 통해 마스터와 슬레이브간의 양방향 통신(송수신)과 전원을 같이 사용하는 2선식 전원중첩 통신방식에서는 스텝다운방식을 사용하지 못하고 레귤레이팅방식을 사용할 수 밖에 없어 에너지 사용효율 저하 및 노드 수 제한이 발생하게 되는 공통적으로 겪게 되는 문제인 것이다.

예를 들어, 2선식 전원중첩 통신방식에서 공급 전압 24V, IC 사용전압 3V, 소비전류 10㎃, 노드 100개가 물려있는 이 회로는 1A(전류)를 소모하며, 따라서 전체 24W(=24Vⅹ1A) 중 3W(=3Vⅹ1A)가 IC에서 사용되고 남은 18W가 손실(열)이 발생되고 있는 것이다.

첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이, 스텝다운(S/D, Step Down)방식은 기존 대비 소비전력이 매우 낮아져 마스터에 연결 가능한 슬레이브 수를 크게 늘릴 수 있지만, 스위칭 방식을 위해 회로의 앞단에 충분히 큰 케페시터를 두게 되면 앞서 설명한 바와 같이 전류 펄스 전달이 되지 못하는 문제가 있고, 또한 회로내 케페시터가 있으면, 회로내의 케페시터가 전원 투입 초기에는 비어있는 상태에 있다가 전원을 인가하면 쇼트(숏 커런트)처럼 로우 인피던스 상태(전원투입 초기)가 되어 장비를 파손하는 초기 돌입전류가 발생하게 되며, 이로 인해 마스터 장치가 과전류로 파손이 되거나, 파손이 되지 않는 경우 기동이 되지 않은 문제가 있는 것이다.

특허등록 제10-01562537호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 그 목적은, 건물의 에너지관리, 냉·난방제어 및 조명제어 등을 하기 위해 제어기기의 통신방식에서 신호선과 제어기에 필요한 전원을 2선으로 같이 사용할 수 있도록 하는 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 회로내 가변저항이 있는 것과 동일한 효과(고정이 아닌 다이나믹한 효과)를 얻을 수 있도록 전압이 높을 때는 저항 수치가 올라가고 전압이 낮을 때는 저항 수치가 내려가 회로에 일정한 전류가 흐르게 하여 내부에 동적으로 저항이 변화하게 하여 전압이 드롭 되더라도 단말에서 소비하는 전류가 변하지 않아 신호(전류 펄스)가 전달에 있어 문제가 없도록 하는 2선식 전원중첩 통신제어장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명의 2선식 전원중첩 통신제어장치는 마스터(Master)기기에서 2선을 이용하여 신호와 전원을 하부에 연결된 다수의 슬레이브(Slave)기기를 연결하는 분산형 구조를 가지는 2선식 전원중첩 통신제어장치에 있어서, 상기 슬레이브기기에는, 전원을 인가하는 전원부와, 상기 전원부의 일측에 연결되어 인가된 전원의 미세 전압 강하 시에도 소비전류가 일정하게 유지되도록 하는 기능의 제1정전압제어부와, 상기 제1정전압제어부의 후단에 위치되고, 전류를 제한하기 위한 전류제한부와, 상기 전류제한부의 일측에는 일정한 전류범위 내에서 저장되는 전류버퍼링부와, 상기 전류제한부의 타측에는 순간적인 대전류가 필요한 스위칭동작을 통해 고효율의 정전압 전원을 만들어서 CPU에 공급하기 위한 제2정전압제어부로 포함하여 이루어진다.

이에 따른, 상기 제1정전압제어부는 레귤레이팅방식으로 이루어져 있고, 상기 제2정전압제어부는 스텝다운방식으로 이루어져 있다.

또한, 상기 슬레이브기기는 마스터기기에서 슬레이브기기로 신호를 줄 때 마스터기기로부터 오는 전압 신호를 통해 수신하는 Rx시그널추출부 및 전원추출부로 구성되고, 상기 슬레이브기기에서 마스터기기로 신호를 줄 때 마스터기기로 전류펄스를 통해 송신하는 Tx시그널 주입부 및 전원추출부로 구성되어 이루어진다.

그리고, 상기 제1정전압제어부 또는 제2정전압제어부에는 전원인가 시 용량성 부하에 의해서 발생하는 돌입전류(Inrush Current)를 억제하도록 하는 전류제한부가 구비되어 있는 것이다.

이에 따른, 상기 2선식 전원중첩 통신제어장치는 사용자 입력을 받아 조명기기를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 단말장치와, 상기 단말장치와 연결되는 시스템 네트워크 유닛(SNU)과, 상기 시스템 네트워크 유닛(SNU)과 연결되는 시스템 인터페이스 유닛(SIU)과, 상기 시스템 인터페이스 유닛(SIU)과 터미널 유닛(T/U) 사이에 연결되는 시스템 컨트롤 유닛(SCU)과, 상기 시스템 컨트롤 유닛(SCU)에 연결되어 사용자 입력을 받아 조명기기를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 사용자 입력용 스위치와, 상기 시스템 컨트롤 유닛(SCU)과 1개 이상의 릴레이 사이에 연결되는 터미널 유닛(T/U)과, 상기 터미널 유닛(T/U)을 통해 입력된 상기 제어신호에 포함된 제어명령에 따라 해당 조명기기의 동작을 제어하는 릴레이를 포함하여 이루어지는 것이다.

상기 단말장치를 통해 사용자가 조명기기를 제어하기 위한 제어신호가 발생되면 상기 제어신호는 시스템 네트워크 유닛(SNU), 시스템 인터페이스 유닛(SIU) 및 시스템 컨트롤 유닛(SCU)를 거쳐 터미널 유닛(T/U)에 전달되고, 사용자 입력용 스위치를 통해 사용자가 조명기기를 제어하기 위한 제어신호가 발생되면 상기 제어신호는 시스템 컨트롤 유닛(SCU)를 거쳐 터미널 유닛(T/U)에 전달되며, 상기 터미널 유닛(T/U)은 전송받은 제어신호로부터 해당 조명기기의 어드레스와 제어명령을 판독하고, 상기 릴레이를 통해 상기 어드레스에 해당하는 조명기기의 동작을 상기 제어명령에 따라 제어하고, 상기 시스템 컨트롤 유닛은 상기 제어된 조명기기의 동작상태를 전달받아 상기 어드레스에 해당하는 상기 단말장치 및 상기 사용자 입력용 스위치에 상기 조명기기의 동작 상태를 전달하고 상기 단말장치 및 상기 사용자 입력용 스위치는 전달된 제어 상태를 표시하는 것이다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치는 건물의 에너지관리, 냉·난방제어 및 조명제어 등을 하기 위해서 제어기기의 통신방식에서 신호선과 제어기에 필요한 전원이 2선으로 같이 사용할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 회로내 가변저항이 있는 것과 동일한 효과(고정이 아닌 다이나믹한 효과)를 얻을 수 있도록 전압이 높을 때는 저항 수치가 올라가고 전압이 낮을 때는 저항 수치가 내려가 회로에 일정한 전류가 흐르게 하여 내부에 동적으로 저항이 변하하게 하여 전압이 드롭 되더라도 단말에서 소비하는 전류가 변하지 않아 신호(전류 펄스)가 전달에 있어 문제가 없게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 효율을 떨어뜨리지 않으면서 전압 및 전류 펄스를 안정적으로 전송하고, 초기 돌입전류도 발생하지 않도록 하면서 소비전력를 줄일 수 있는 슬레이브 기기를 만들어 2선식 전원중첩 통식방식에서 다수의 슬레이브를 연결할 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 슬레이브 기기를 기존 방식 대비 1/10로 소비전력을 낮출 수 있게 되어 에너지가 상당히 절감되고, 대형복합 건물에 있어 분산형 구조내에 설치하는 슬레이브기기 수량의 폭발적인 증가에도 대응할 수 있게 하는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래에 실시되는 슬레이브의 노드에서 전류 펄스를 송신할 경우 출력되는 파형도이다.
도 2는 종래에 실시되는 스텝다운방식의 실시 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따라 실시되고 있는 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의해 실시되고 있는 구성 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치를 보여주는 블럭 구성도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.

또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명을 설명함에 앞서, 2선식 전원중첩 통신방식은 마스터(Master)기기(미도시됨)에서 2선을 이용하여 신호와 전원을 하부에 연결된 다수의 슬레이브(Slave)기기를 연결하는 분산형 구조를 가지는 것이다.

이에, 상기 슬레이브기기에는 전원을 인가하는 전원부(100)의 일측에 레귤레이팅방식의 제1정전압제어부(200)를 설치하여 전원장치의 연속적인 전류 소비 패턴을 유도하게 되고, 상기 제1정전압제어부(200)의 후단에 위치되어 있는 전류제한부(300)는 초기 전원 투입 시의 전류를 제한하게 되며, 상기 전류제한부(300)의 일측에 연결되어 있는 전류버퍼링부(400)를 통해 일정한 전류범위 내에서 전원이 저장되고, 상기 전류제한부(300)의 타측에는 연결되어 있는 스텝다운방식의 제2정전압제어부(500)에 의해 순간적인 대전류가 필요한 스위칭동작을 통해 고효율의 정전압 전원을 만들어서 CPU에 공급하게 된다.

즉, 상기 전원부(100)를 통해 전원이 인가되면 레귤레이팅방식의 제1정전압제어부(200)를 거쳐 소비전류를 연속적으로 유지하며 1단계의 정전압 전원으로 변환하게 되는데, 예를 들어 24V 를 고속 전압드롭이 있는 상황에서도 연속적 전류 소비를 갖는 22V로 변환하게 되고, 이때 전류제한부(300)를 거쳐 일정한 전류제한범위 내에서 전류버퍼링부(400)에 저장이 되며, 스텝다운방식의 제2정전압제어부(500)에서 순간적인 대전류가 필요한 스위칭동작을 통해 고효율의 3V 정전압 전원을 만들어서 CPU에 공급하게 되는 것으로, 이는 레귤레이팅과 스텝다운을 모두 구비하여 고효율 및 신호전송에 유리한 장점만 갖는 구성인 것이다.

이에, 본 발명에 따른 2선식 전원중첩 통신제어장치는 24V 대비 22V는 10% 미만의 효율 차를 가지며, 내부적으로 동적인 가변저항 역할을 하여 24V에서 23.8V로 미세저항에 의해 드롭이 된다 하더라도 전류제한 회로에 의해 입력되는 일정한 전류(셋팅된 예 10㎃)가 공급되며, 전압이 드롭(24V→7~9V) 되더라도 통신의 지장 없이 스위칭 방식 전원에 의해 전압(3V)도 안정적이면서 일정하게 공급될 수가 있다.

이와 같이, 전체적으로 효율을 떨어뜨리지 않으면서 전압 및 전류 펄스를 안정적으로 전송하고, 초기 돌입전류도 발생하지 않도록 하면서 소비전력를 줄일 수 있는 슬레이브 기기를 만들어 2선식 전원중첩 통식방식에서 다수의 슬레이브를 연결할 수 있게 하는 것이다.

상기와 같은, 본 발명을 통해 슬레이브기기를 기존 방식 대비 1/10로 소비전력을 낮출 수 있게 되어 에너지가 상당히 절감될 수가 있는 것이고, 특히 대형복합 건물에 있어 분산형 구조내에 설치하는 슬레이브기기 수량의 폭발적인 증가에도 용이하게 대응할 수가 있는 것으로, 기존 소비전력 13㎃ 스위치를 1.3㎃로 대체가 가능하게 된다.

한편, 상기 슬레이브기기는 마스터기기에서 슬레이브기기로 신호를 줄 때 마스터기기로부터 오는 전압 신호를 통해 수신하는 Rx시그널추출부 및 전원추출부로 구성되고, 또한 상기 슬레이브기기에서 마스터기기로 신호를 줄 때 마스터기기로 전류펄스를 통해 송신하는 Tx시그널 주입부 및 전원추출부로 구성되는 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치는 크게 유선 조명기기(조명등)(71)를 제어하는 장치와, 무선 조명기기(조명등)(72)를 제어하는 장치를 포함하여 구성된다. 여기서, 유선 조명기기(71) 및 무선 조명기기(72)는 각각 고유의 주소(어드레스, address)를 갖는다.

먼저, 유선 조명기기(71)를 제어하는 장치는 단말장치(10), 시스템 네트워크 유닛(System Network Unit, SNU)(20), 시스템 인터페이스 유닛(System Interface Unit, SIU)(30), 시스템 컨트롤 유닛(System Control Unit, SCU)(40), 터미널 유닛(Terminal Unit, T/U)(50) 및 릴레이(Relay, RY)(60)를 포함하여 구성된다. 이들 구성요소간에는 양방향 통신이 가능하도록 통신부가 구성된다.

단말장치(10)는 사용자 입력을 받아 소정의 부하(예: 조명기기(71)(72) 등)를 제어(온/오프 제어, 색상 제어 등)하기 위한 제어신호를 생성하고, 이 조명기기(71)(72)의 상태 정보를 출력하는 기능을 수행한다. 상기 제어신호에는 각 조명기기(71)(72)가 특정 시간에 따라 온/오프될 수 있도록 하는 스케쥴 데이터 및 제어 대상 조명기기의 어드레스가 포함될 수 있다.

시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)은 단말장치(10)와 시스템 인터페이스 유닛(SIU)(30) 사이에 위치하여, 단말장치(10)에서 전송된 제어신호(해당 조명기기의 어드레스 포함)를 시스템 인터페이스 유닛(SIU)(30)으로 전송하고, 시스템 인터페이스 유닛(SIU)(30)에서 전송된 신호(해당 조명기기의 상태 신호)를 단말장치(10)로 전송한다.

시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)은 단말장치 또는 중앙관계 장치(HOST PC)와 상호 데이터를 송/수신하며, 제어 명령을 하달 및 터미널 유닛(T/U)(50)과 부하 릴레이의 동작 상태를 전송받아 단말장치 또는 중앙관계 장치(HOST PC)로 전송한다.

본 발명에서는 단말장치(10)와 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20) 사이에 멀티 포트(Multi-port)를 구성하여, 단말장치(10)로부터 발생된 신호가 다수의 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)으로 전달될 수 있도록 구성할 수도 있다.

단말장치(10)와 멀티 포트 사이는 일례로서, RS-232C 방식으로 데이터 전송이 이루어지고, 멀티 포트와 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20) 사이는 일례로서, RS-232C 또는 #N-F2 방식으로 데이터 전송이 이루어질 수 있다.

시스템 인터페이스 유닛(SIU)(30)은 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)과 시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40) 사이에 위치하여, 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)에서 전송된 신호를 시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40)으로 전송하고, 시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40)에서 전송된 신호를 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)으로 전송한다.

시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40)은 시스템 인터페이스 유닛(SIU)(30)과 터미널 유닛(T/U)(50) 사이에 위치하여, 시스템 인터페이스 유닛(SIU)(30)에서 전송된 신호를 터미널 유닛(T/U)(50)으로 전송하고, 터미널 유닛(T/U)(50)에서 전송된 신호를 시스템 인터페이스 유닛(SIU)(30)으로 전송한다.

또한, 시스템 인터페이스 유닛(SIU)(30)과 시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40) 사이는 일례로서, 2선식 전원중첩 통신을 통해 데이터 전송이 이루어질 수 있다.

또한, 시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40)은 중앙제어장치로서 스위치, 릴레이, 접점입력으로부터의 신호 수신 및 감시하는 기능과, 해당하는 릴레이, 딤머, 스위치LED 등에 필요한 신호 송신 및 제어하는 기능을 수행한다.

터미널 유닛(T/U)(50)은 시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40)과 릴레이(RY)(60) 사이에 위치하여, 시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40)에서 전송된 신호를 릴레이(RY)(60)으로 전송하고, 릴레이(RY)(60)에서 전송된 신호를 시스템 컨트롤 유닛(SCU)(40)으로 전송한다.

또한, 터미널 유닛(T/U)(50)은 일례로서, 4개 어드레스의 릴레이를 제어하고, 스위치와 접점 입력 혹은 단말장치 또는 PC(개인용 컴퓨터) 제어로부터 신호를 받아 직접 연결된 릴레이의 온/오프(ON/OFF)를 제어하며, 딥(DIP) 스위치를 통해 연결된 릴레이에 고유의 어드레스를 부여한다.

릴레이(RY)(60)는 각각의 조명기기(71)에 구비되어, 터미널 유닛(T/U)(50)을 통해 입력된 제어신호에 포함된 제어명령에 따라 해당 조명기기(71)의 동작을 제어한다.

또한, 릴레이(RY)(60)는 일례로서, 랫칭 타입 형식의 릴레이로, 터미널 유닛(T/U)(50)으로부터 제어신호를 받아 조명기기 또는 다른 전기부하의 온/오프(ON/OFF)를 제어한다.

하나의 터미널 유닛(T/U)(50)에는 일례로서, 4개의 릴레이(RY)(60)가 구성될 수 있으며, 이로써 하나의 터미널 유닛(T/U)(50)에는 4개의 조명기기(71)가 구성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 2선식 전원중첩 통신을 이용한 조명제어 시스템은 시스템의 확장이 용이하여 빌딩제어 같은 큰 시스템을 구성할 수 있고, 무극성 2가닥의 신호선을 이용하기 때문에 배선, 배관이 용이하며, 인터럽트식 시분할 다중 전송방식으로 실시간 빠른 응답이 가능하며, 전원중첩 방식으로 신호선을 통해 전원을 공급함으로써 센서, 스위치 등의 장치들을 별도의 전원 연결없이 구동할 수 있으며, 스케쥴 제어를 통해 필요 없는 조명을 오프(OFF)하는 등 에너지 절감 효과가 있고, 센서장치를 이용한 그룹, 패턴 제어를 통해 필요한 시간에만 조명을 사용할 수 있으므로 에너지 절감효과가 있다.

또한, 무선 조명기기(72)를 제어하는 장치는 단말장치(10), 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20), 게이트웨이(G/W)(80) 및 지그비 디바이스(Z/D)(90)를 포함하여 구성된다.

게이트웨이(G/W)(80)는 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)과 지그비 디바이스(Z/D)(90) 사이에 위치하여, 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)에서 전송된 신호를 지그비 디바이스(Z/D)(90)로 전송하고, 지그비 디바이스(Z/D)(90)에서 전송된 신호를 시스템 네트워크 유닛(SNU)(20)으로 전송한다.

지그비 디바이스(Z/D)(90)는 복수의 무선 조명기기(72)의 각각에 구비되어, 게이트웨이(G/W)(80)를 통해 입력된 제어신호에 포함된 제어명령에 따라 해당 무선 조명기기(72)를 제어한다.

상기 지그비 디바이스(Z/D)(90)는 각 구성요소에 전원을 공급하는 전원공급장치와, 상호간에 규정된 통신주파수를 이용하여 통신이 가능한 통신모듈이 포함되어 지그비(Zigbee) 프로토콜을 통해 데이터통신 및 조명제어가 가능하도록 구성된다.

또한, 본 발명에서는 지그비(Zigbee) 스위치를 더 구성하여, 지그비 디바이스(Z/D)(90)가 Zigbee 스위치로부터 직접 제어될 수 있다. Zigbee 스위치는 지그비 디바이스(Z/D)(90)와 지그비(zigbee) 통신에 의해 연결될 수 있다. Zigbee 스위치는 지그비 디바이스(Z/D)(90)를 제어하기 위한 스위치 메시지를 생성하고, 생성한 스위치 메시지를 지그비 디바이스(Z/D)(90)에 할당된 주소(어드레스)를 이용하여 지그비 디바이스(Z/D)(90)로 전송함으로써 지그비 디바이스(Z/D)(90)를 제어한다. 상기 지그비 디바이스(Z/D)(90)가 Zigbee 스위치로부터 직접 제어될 때, 그 결과 데이터는 단말장치에 전송되어 출력될 수 있다.

본 발명의 조명기기(71)(72)는 엘이디를 사용하는 전구, 형광등, 독서등, 무드등, 면발광등과 같은 다양한 조명기기를 모두 포함하는 것으로, 본 발명의 시스템은 서로 다른 종류의 조명기기를 동시에 제어 및 관리할 수 있도록 구성된다.

또한, 본 발명의 시스템에서는 조명기기(71)(72)의 어드레스를 설정하거나 조명기기(71)(72)를 직접 제어할 수 있는 단말기 또는 스위치를 구성할 수 있는데, 이 단말기 또는 스위치는 구체적으로, 지그비(Zigbee)-버스 조명제어 접속장치들의 제어 주소와 기능 설정 등을 적외선 무선통신을 이용하여 케이블의 연결이나 특정 소프트웨어의 사용없이 입력이 가능한 휴대 단말기로, Zigbee-BUS에 전용케이블을 이용하여 연결하면 릴레이 및 딤머 등의 제어상태 모니터링과 온/오프(ON/OFF) 제어를 수행할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 전원부
200 : 제1정전압제어부
300 : 전류제한부
400 : 전류버퍼링부
500 : 제2정전압제어부

Claims

마스터(Master)기기에서 2선을 이용하여 신호와 전원을 하부에 연결된 다수의 슬레이브(Slave)기기를 연결하는 분산형 구조를 가지는 2선식 전원중첩 통신제어장치에 있어서,
상기 슬레이브기기에는, 전원을 인가하는 전원부와, 상기 전원부의 일측에 연결되어 인가된 전원의 미세 전압 강하 시에도 소비전류가 일정하게 유지되도록 하는 기능의 제1정전압제어부와, 상기 제1정전압제어부의 후단에 위치되고, 전류를 제한하기 위한 전류제한부와, 상기 전류제한부의 일측에는 일정한 전류범위 내에서 저장되는 전류버퍼링부와, 상기 전류제한부의 타측에는 순간적인 대전류가 필요한 스위칭동작을 통해 고효율의 정전압 전원을 만들어서 CPU에 공급하기 위한 제2정전압제어부로 포함하되,
상기 슬레이브기기는 마스터기기에서 슬레이브기기로 신호를 줄 때 마스터기기로부터 오는 전압 신호를 통해 수신하는 Rx시그널추출부 및 전원추출부로 구성되고, 상기 슬레이브기기에서 마스터기기로 신호를 줄 때 마스터기기로 전류펄스를 통해 송신하는 Tx시그널 주입부 및 전원추출부로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1정전압제어부는 레귤레이팅방식으로 이루어져 있고, 상기 제2정전압제어부는 스텝다운방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 2선식 전원중첩 통신제어장치는,
사용자 입력을 받아 조명기기를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 단말장치와,
상기 단말장치와 연결되는 시스템 네트워크 유닛(SNU)과,
상기 시스템 네트워크 유닛(SNU)과 연결되는 시스템 인터페이스 유닛(SIU)과,
상기 시스템 인터페이스 유닛(SIU)과 터미널 유닛(T/U) 사이에 연결되는 시스템 컨트롤 유닛(SCU)과,
상기 시스템 컨트롤 유닛(SCU)에 연결되어 사용자 입력을 받아 조명기기를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 사용자 입력용 스위치와,
상기 시스템 컨트롤 유닛(SCU)과 1개 이상의 릴레이 사이에 연결되는 터미널 유닛(T/U)과,
상기 터미널 유닛(T/U)을 통해 입력된 상기 제어신호에 포함된 제어명령에 따라 해당 조명기기의 동작을 제어하는 릴레이를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치.
제 4항에 있어서,
상기 단말장치를 통해 사용자가 조명기기를 제어하기 위한 제어신호가 발생되면 상기 제어신호는 시스템 네트워크 유닛(SNU), 시스템 인터페이스 유닛(SIU) 및 시스템 컨트롤 유닛(SCU)를 거쳐 터미널 유닛(T/U)에 전달되고, 사용자 입력용 스위치를 통해 사용자가 조명기기를 제어하기 위한 제어신호가 발생되면 상기 제어신호는 시스템 컨트롤 유닛(SCU)를 거쳐 터미널 유닛(T/U)에 전달되며, 상기 터미널 유닛(T/U)은 전송받은 제어신호로부터 해당 조명기기의 어드레스와 제어명령을 판독하고, 상기 릴레이를 통해 상기 어드레스에 해당하는 조명기기의 동작을 상기 제어명령에 따라 제어하고, 상기 시스템 컨트롤 유닛은 상기 제어된 조명기기의 동작상태를 전달받아 상기 어드레스에 해당하는 상기 단말장치 및 상기 사용자 입력용 스위치에 상기 조명기기의 동작 상태를 전달하고 상기 단말장치 및 상기 사용자 입력용 스위치는 전달된 제어 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 절전형 2선식 전원중첩 통신제어장치.