KR101723463B1 - 부하유형에 따라 출력전원의 온/오프 시점을 제어할 수 있는 각구제어 멀티탭 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 인입되는 교류전원을 출력하는 제1 전원구, 인입되는 교류전원을 출력하는 제2 전원구, 제1 전원구에 연결되어 제1 전원구에 교류전원을 투입하거나 차단하는 제1 릴레이, 제2 전원구에 연결되어 제2 전원구에 교류전원을 투입하거나 차단하는 제2 릴레이 및 제1 릴레이 및 제2 릴레이의 교류전원 투입시점을 교류전원의 지정된 포인트를 기준으로 각각 결정하고 각각의 릴레이에 대하여 결정된 교류전원 투입시점에 따라 각각의 릴레이를 제어하는 콘트롤러를 포함하는, 멀티탭에 관한 것이다.

Description

부하유형에 따라 출력전원의 온/오프 시점을 제어할 수 있는 각구제어 멀티탭{MULTI-TAP ABLE TO CONTROL ON/OFF TIMING OF OUTPUT POWER OF EACH POWER SOCKET BASED ON LOAD TYPE}

본 발명은 구비된 각각의 전원구의 개별 제어가 가능한 멀티탭에 관한 발명으로서, 구체적으로는 각각의 전원구에 대해서 결정되는 부하유형에 따라서 전원구의 교류전원 투입시점과 나아가 차단시점을 교류전원의 위상에 따라 제어할 수 있는, 구비된 각각의 전원구의 개별 제어가 가능한 멀티탭에 관한 발명이다.

각종 전원기기들은 교류전원을 공급받아 동작한다. 교류전원을 공급받기 위해 전원기기들은 구비된 플러그를 이용하여 전원콘센트의 소켓으로부터 교류전원을 공급받는다.

전원콘센트는 벽면 내부에 매립되는 매립형 콘센트이거나 매립형 콘센트에 구비된 플러그로 연결되고 이동 가능한 이동형 콘센트일 수 있다. 매립형 콘센트나 이동형 콘센트는 구비된 소켓(전원구)의 갯수에 따라 하나의 전원구를 가지는 싱글탭으로 지칭되거나 복수의 전원구를 가지는 멀티탭으로 지칭된다. 이와 같이 멀티탭은 복수의 전원구를 구비하고 각각의 전원구에 교류전원을 출력한다.

도 1은 기존 알려져 있는 전원콘센트의 하드웨어 블록도를 나타내는 데, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 기존 알려진 전원콘센트는 각각의 전원구의 전원 제어 기능을 제공하고 각각의 전원구의 교류전원을 개별적으로 출력하거나 차단 가능하다.

기술의 발전으로, 전원콘센트는 전원구를 통해 연결된 전원기기(부하)의 대기전력을 모니터링하고 설정된 대기전력 이하로 전력을 소비하고 있을 때 해당 전원구를 차단하고 재투입할 수 있다. 전원구로의 교류전원의 차단과 재투입은 일반적으로 릴레이를 통해서 이루어진다. 이 릴레이는 스위치로 지칭될 수도 있고 릴레이 또는 스위치는 전원콘센트 내에 구비된다.

교류전원의 차단이나 재투입을 위해서, 전원콘센트는 차단이나 투입을 요구하는 입력이나 설정된 대기전력 모드의 상태 분석에 따라 전원구의 릴레이를 제어하여 출력되는 교류전원을 차단하거나 차단된 교류전원을 재투입한다. 기존의 전원콘센트는 연결된 전원기기의 유형, 특히 부하유형,을 고려하지 않고 단순히 입력에 따라 또는 특정 차단 조건(대기전력의 사용인식시)을 만족하는 경우에 해당 전원구의 릴레이를 차단하거나 투입하도록 구성된다.

전원구에 전원기기가 연결된 상태에서 전원기기의 부하유형의 고려없이 교류전원을 단순히 차단하거나 투입하기에 다양한 문제점을 야기한다. 즉, 전원구에 연결된 전원기기의 부하유형이 L(Inductance) 부하인지, R(Resistance) 부하인지, C(Capacitance) 부하인지 전혀 고려하지 않고 단순히 전원콘센트가 릴레이를 차단 및 재연결하여 전압과 전류의 위상차에 의한 과도한 러쉬 전류(Rush Current)가 발생할 수 있다. 특히 재투입시에 과도한 러쉬 전류가 발생한다.

이는 전원콘센트의 오동작, 릴레이를 포함하는 부품의 수명단축 및 연결된 전원기기에 악영향을 야기한다.

나아가, 여러 전원구를 구비한 멀티탭의 각 전원구에 대해서 부하유형에 따라 독립적으로 교류전원의 제어가 가능하다면 보다더 바람직할 것이다.

이와 같이, 연결된 전원기기들의 부하유형을 고려하여 교류전원의 차단과 투입이 가능하도록 하는 멀티탭이 필요하다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 각각의 전원구의 부하유형을 고려하여 각각의 전원구의 전원 차단 및 투입이 이루어지도록 하는, 멀티탭을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 각각의 전원구에 연결된 전원기기의 부하유형을 자동으로 결정하고 결정된 부하유형에 따라 결정되고 러쉬 전류가 최소가 되는 전원 차단 및 투입 시점에 릴레이를 제어하여 릴레이 등의 오동작을 방지하고 부품 사용의 안정성을 유지할 수 있는 멀티탭을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 멀티탭은 인입되는 교류전원을 출력하는 제1 전원구, 인입되는 교류전원을 출력하는 제2 전원구, 제1 전원구에 연결되어 제1 전원구에 교류전원을 투입하거나 차단하는 제1 릴레이, 제2 전원구에 연결되어 제2 전원구에 교류전원을 투입하거나 차단하는 제2 릴레이 및 제1 릴레이 및 제2 릴레이의 교류전원 투입시점을 교류전원의 지정된 포인트를 기준으로 각각 결정하고 각각의 릴레이에 대하여 결정된 교류전원 투입시점에 따라 각각의 릴레이를 제어하는 콘트롤러를 포함한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 멀티탭은 제1 릴레이에 연결되어 제1 전원구로의 교류전원의 전압 및 전류 신호를 센싱하는 제1 계측 센서, 제2 릴레이에 연결되어 제2 전원구의 교류전원의 전압 및 전류 신호를 센싱하는 제2 계측 센서를 더 포함하며, 콘트롤러는 제1 전원구의 전압 및 전류 신호의 위상차에 기초하여 제1 전원구를 위한 교류전원 투입시점을 결정하고 제2 전원구의 전압 및 전류 신호의 위상차에 기초하여 제2 전원구를 위한 교류전원 투입시점을 결정한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 멀티탭은 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 인터페이스를 더 포함하며, 콘트롤러는 입력 인터페이스를 통해서 수신된 입력에 따라 각각의 전원구의 부하유형을 결정하고 결정된 부하유형에 대응하는 교류전원 투입시점을 제로 크로싱 포인트를 기준으로 결정한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 멀티탭의 콘트롤러는, 교류전원 투입시점의 결정을 위해, 계측 센서에서 측정된 전압 신호값에 기초하여 교류전원에 대한 지정된 복수의 위상 시점에서 릴레이를 제어하여 교류전원을 투입하고 계측 센서가 측정한 전류 신호값이 최소가 되는 위상 시점을 전원구를 위한 교류전원 투입시점으로 결정한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 멀티탭의 콘트롤러는, 교류전원 투입시점의 결정을 위해, 계측 센서에서 측정된 전압 신호값 및 전류 신호값에 기초하여 전압 및 전류 간의 위상차를 동적으로 결정하고 결정된 위상차에 맵핑된 시점을 전원구의 교류전원 투입시점으로 결정하며, 교류전원 투입시점의 결정은 전원구에 부하가 연결된 경우에 이루어진다.

상기와 같은 본 발명에 따른 멀티탭은 각각의 전원구의 부하유형을 고려하여 각각의 전원구의 전원 차단 및 투입이 이루어지도록 하는 효과가 있다.

또한 상기와 같은 본 발명에 따른 멀티탭은 각각의 전원구에 연결된 전원기기의 부하유형을 자동으로 결정하고 결정된 부하유형에 따라 결정되고 러쉬 전류가 최소가 되는 전원 차단 및 투입 시점에 릴레이를 제어하여 릴레이 등의 오동작을 방지하고 부품 사용의 안정성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 기존에 알려져 있는 전원콘센트의 하드웨어 블록도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티탭의 예시적인 하드웨어 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 멀티탭의 콘트롤러에서 이루어지는 제어 흐름을 도시한 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 멀티탭(100)의 예시적인 하드웨어 블록도를 도시한 도면이다.

도 2에 따르면, 멀티탭(100)은 전원인입 인터페이스(101), 복수의 계측 센서(103), 복수의 릴레이(105), 복수의 전원구(107), 입력 인터페이스(109), 출력 인터페이스(111) 및 콘트롤러(113)를 포함한다. 도 2의 하드웨어 블록들 중 일부는 설계 변형 예에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어 설계된 전원구(107)의 개수에 따라서 계측 센서(103)와 릴레이(105)의 개수는 달라질 수 있다. 또는 입력 인터페이스(109)나 출력 인터페이스(111)는 생략될 수도 있다. 나아가 도 2의 도시되지 않은 다른 블록이 이 멀티탭(100)에 더 포함될 수도 있다.

도 2에 따른 각 하드웨어 블록들을 살펴보면, 전원인입 인터페이스(101)는 외부의 교류전원을 멀티탭(100) 내부로 제공하기 위한 인터페이스이다. 전원인입 인터페이스(101)는 멀티탭(100)의 타입에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 멀티탭(100)이 이동형 멀티탭(100)인 경우, 전원인입 인터페이스(101)는 전원 플러그와 케이블을 포함할 수 있다. 또는 멀티탭(100)이 매립형 멀티탭(100)인 경우, 전원인입 인터페이스(101)는 매립시에 외부의 교류전원의 신호를 멀티탭(100) 내부로 전달하기 위한 금속 단자를 포함한다. 이와 같이 전원인입 인터페이스(101)는 멀티탭(100) 내부로 인입되는 교류전원을 전달한다.

복수의 계측 센서(103) 각각은 특정 하나의 릴레이(105)에 연결되고 각 릴레이(105)에서의 교류전원을 모니터링한다. 계측 센서(103)는 전압 센서 및 전류 센서로 이루어지거나 구비한다.

구체적으로 살펴보면, 계측 센서(103)는 전압 센서를 통해서 연결된 릴레이(105)의 교류전원의 전압 신호를 센싱하여 출력한다. 출력되는 전압 신호는 교류전원의 전압값을 나타내는 신호이다. 또한 계측 센서(103)는 전류 센서를 통해서 연결된 릴레이(105)의 교류전원의 전류 신호를 센싱하여 출력한다. 출력되는 전류 신호는 교류전원의 전류값을 나타내는 신호이다. 전압 신호와 전류 신호는 아날로그 신호 또는 디지털 신호(예를 들어 8비트)로 출력되고 콘트롤러(113)로 전달된다.

하나의 계측 센서(103)는 특정 하나의 릴레이(105)에 연결되고 다른 하나의 계측 센서(103)는 다른 하나의 릴레이(105)에 연결되어 각각의 전원구(107) 별로 전압 및 전류를 독립적으로 측정할 수 있도록 구성된다. 도 2의 예에서는 계측 센서(103)가 릴레이(105)와 전원인입 인터페이스(101) 사이에 위치하는 것으로 도시되어 있으나 이에 국한될 필요는 없다. 예를 들어 계측 센서(103)는 릴레이(105)와 전원구(107) 사이에 위치할 수도 있다.

복수의 릴레이(105) 각각은 콘트롤러(113)의 제어에 따라 입력되는 교류전원을 연결된 전원구(107)로 투입(출력)하거나 차단한다. 하나의 릴레이(105)는 하나의 전원구(107)에 연결되고 다른 하나의 릴레이(105)는 다른 하나의 전원구(107)에 연결되어 개별적으로 각각의 전원구(107)를 제어 가능하다. 릴레이(105)는 바람직하게는 교류 릴레이(105)를 나타내며 스위치로 지칭될 수도 있다. 릴레이(105)는 적어도 입력되는 교류전원을 연결된 전원구(107)에 투입(제공)하거나 차단하도록 구성된다.

복수의 전원구(107) 각각은 특정 하나의 릴레이(105)에 연결되어 릴레이(105)로부터의 교류전원을 출력한다. 전원구(107) 각각은 예를 들어 2개 홀을 가진 전원소켓을 구비한다. 전원구(107)는 연결된 릴레이(105)의 투입 동작이나 차단 동작에 따라 교류전원을 출력하거나 차단하도록 구성된다.

전원구(107)는 또한 외부 전원기기의 플러그의 연결을 감지할 수 있도록 구성된다. 예를 들어 전원구(107)는 소켓의 두개의 홀에 대응하는 플러그의 삽입으로 특정 신호(예를 들어 5V 신호)가 생성되도록 구성되고 생성된 신호는 콘트롤러(113)가 감지 가능하다.

입력 인터페이스(109)는 멀티탭(100)을 이용하는 사용자 입력을 수신한다. 입력 인터페이스(109)는 예를 들어 하나 이상의 버튼, 터치 센서, 터치 패널, 리모콘 수신부를 구비하여 사용자로부터의 입력을 수신한다.

입력 인터페이스(109)는 멀티탭(100)에 관련된 각종 환경을 세팅하거나 제어 명령을 입력하기 위해서 이용된다. 예를 들어 입력 인터페이스(109)는 복수의 전원구(107), 또는 특정 하나의 전원구(107),의 부하유형을 설정하기 위한 사용자 입력을 수신하고 이를 콘트롤러(113)로 전달 가능하다. 입력 인터페이스(109)는 복수의 전원구(107), 또는 특정 하나의 전원구(107),의 교류전원 투입/차단을 요구하는 사용자 입력을 수신하고 이를 콘트롤러(113)로 전달 가능하다. 입력 인터페이스(109)는 복수의 전원구(107), 또는 특정 하나의 전원구(107),의 대기전력 차단을 요구하는 사용자 입력을 수신하고 이를 콘트롤러(113)로 전달 가능하다.

출력 인터페이스(111)는 사용자 입력에 따른 응답을 출력하거나 멀티탭(100)의 상태 등을 출력한다. 출력 인터페이스(111)는 예를 들어 하나 이상의 다이오드(LED)나, 부저나 스피커 등을 구비한다. 출력 인터페이스(111)는 콘트롤러(113)에 연결되어 콘트롤러(113)로부터의 제어신호에 따라 제어신호에 대응하는 다이오드 등을 구동하여 출력한다.

콘트롤러(113)는 멀티탭(100)의 다른 블록들을 제어한다. 콘트롤러(113)는 내부에 명령어 실행 유닛, 비휘발성 메모리, 나아가 휘발성 메모리,를 구비하여 비휘발성 메모리에 포함된 프로그램을 이용하여 다른 블록들을 제어한다. 콘트롤러(113)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), 마이크로 콘트롤러, 마이컴으로 지칭될 수 있다.

비휘발성 메모리는 프로그램뿐 아니라 다른 설정 데이터를 더 포함할 수 있다. 설정 데이터는 현재의 각 전원구(107)의 셋팅 상태를 나타내는 데이터를 포함한다. 각 전원구(107)의 셋팅 상태의 데이터 중 하나는 각 전원구(107)에 연결된 전원기기의 부하유형에 따라 결정되는 투입시점을 나타내는 데이터이다. 이 교류전원 투입시점은 교류전원의 특정 위상의 시점(포인트)을 기준으로한 공급 제어 시점을 나타낸다. 비휘발성 메모리는 설계 변형에 따라 교류전원 차단시점을 나타내는 데이터를 더 포함할 수도 있다.

비휘발성 메모리는, 교류전원 투입시점 및/또는 차단시점을 판별할 수 있는 룩업 테이블을 더 포함할 수 있다. 이 룩업 테이블은 교류전원의 전압 및 전류 위상차 데이터와 대응하여 맵핑된 투입시점(차단시점)을 나타내는 데이터를 포함한다. 전압 및 전류 위상차 데이터는 발생할 수 있는 다수의 위상차를 나타내는 데이터이고 맵핑된 투입시점(차단시점)은 해당 위상차를 가지는 부하에 대해서 교류전원 재공급(차단)시에 최소 문제(또는 문제가 없는)를 야기하는 타이밍을 나타낸다. 투입시점의 데이터는 교류전원의 특정 위상 포인트를 기준으로 하여 릴레이(105) 제어 타이밍을 나타낸다. 예를 들어 투입시점의 데이터는 교류전원이 0V가 되는 제로 크로싱 포인트(Zero Crossing Point)를 기준으로 한 릴레이(105) 제어 타이밍(예를 들어, 제로 크로싱 포인트 발생 후 릴레이를 제어할 신호 출력 시까지의 지연 시간)을 나타낸다.

제로 크로싱 포인트 외에 다른 위상의 시점인 포인트가 이용 가능하나 다른 포인트 또한 제로 크로싱 포인트로의 환산이 가능하여 기능적으로나 의미적으로 동일하다.

콘트롤러(113)는 입력 인터페이스(109)를 통한 사용자 입력으로 하나 이상의 전원구(107)의 대기전력차단 모드를 설정하고 설정된 모드에 따라 전원구(107)에 대응하는 계측 센서(103)를 이용하여 전력 소비 등을 모니터링한다. 그 모니터링에 따라 필요시(예를 들어 설정된 임계전력소비량 이하로 소비시) 대응하는 릴레이(105)를 제어하여 교류전원을 차단할 수 있다.

또는 콘트롤러(113)는 입력 인터페이스(109)를 통한 사용자 입력으로 특정 전원구(107)의 교류전원을 차단하거나 공급할 수 있다.

이와 같이, 콘트롤러(113)는 특정 전원구(107)의 교류전원을 투입하거나 차단하기 위해 대응하는 릴레이(105)를 제어한다. 콘트롤러(113)는 교류전원의 투입(공급)을 위해 전원구(107)에 대응하는 릴레이(105)를 제어할 시점인 교류전원 투입시점을 교류전원의 지정된 포인트를 기준으로 결정한다. 콘트롤러(113)는 각각의 전원구(107)에 대한 교류전원 투입시점을 각각 결정하고 그 결정된 교류전원 투입시점에 따라 교류전원의 투입이 필요할 시 각각의 릴레이(105)를 제어한다.

하나의 전원구(107)에 대한 교류전원 투입시점과 다른 하나의 전원구(107)에 대한 교류전원 투입시점은 서로 다를 수 있다. 특히 전원구(107)에 연결된 부하유형에 따라서 이 투입시점은 달라지고 릴레이(105)나 다른 부품을 보호하기 위해서 특정 투입시점이 결정된다.

콘트롤러(113)에서 이루어지는 제어 흐름, 특히 교류전원 투입시점의 결정 흐름,은 도 3을 통해서 좀 더 상세히 살펴보도록 한다.

도 3은 멀티탭(100)의 콘트롤러(113)에서 이루어지는 제어 흐름을 도시한 도면이다. 도 3의 제어 흐름은 콘트롤러(113)에 의해서 수행되며 바람직하게는 내장된 프로그램을 콘트롤러(113)가 로딩하여 다른 블록들을 제어함으로써 이루어진다.

먼저 전원인입 인터페이스(101)를 통해 교류전원이 공급됨에 따라 콘트롤러(113)가 부팅되고 프로그램을 수행함으로써 도 3의 제어 흐름이 시작(S100)된다.

콘트롤러(113)는 전원구(107)들 각각에 대한 교류전원 투입시점을 결정(S101)한다. 콘트롤러(113)는 각각의 전원구(107)에 대한 교류전원 투입시점을 연결된 부하유형을 이용하여 결정한다. 이러한 부하유형은 교류전원의 전압 및 전류의 위상차로 결정될 수 있고 연결된 전원기기는 특정 하나의 부하유형으로 특정되지 않고 R,L,C 벡터(즉, 조합)로서 표현될 수 있다.

여기서, 부하유형과 전압 및 전류의 위상차의 관계를 구체적으로 살펴보면, 전원구(107)에 연결된 전원기기의 부하유형이 L 부하인 경우에 전원구(107)을 통해 출력되는 교류전원의 전압과 전류의 위상차는 이상적으로 π/2가 발생한다. C 부하인 경우에 교류전원의 전압과 전류의 위상차는 -π/2가 발생하며, R 부하인 경우에 교류전원의 전압과 전류는 동일한 위상을 가진다. 이와 같이 전원구(107)를 통해서 연결된 전원기기의 전압 및 전류의 위상차를 파악함으로써 전원기기의 부하유형을 파악 가능하다. 부하유형은 하나의 부하유형으로 특정되지 않고 R,L,C의 조합으로 표현 가능하다.

콘트롤러(113)는 부하유형, 즉 부하에 따라 결정되는 전압과 전류의 위상차,에 기초하여 각 전원구(107)별 교류전원 투입시점을 결정(S101)한다. 교류전원 투입시점은 전압과 전류의 위상차에 따라 결정된다. 콘트롤러(113)는 하나의 전원구(107)에 대하여 특정값으로의 교류전원 투입시점을 결정하고 다른 하나의 전원구(107)에 대하여 다른 특정값으로의 교류전원 투입시점을 결정한다.

교류전원 투입시점은 다양한 형태로 결정 가능하다. 콘트롤러(113)는 입력 인터페이스(109)를 통한 입력 설정에 따라, 각 전원구(107)의 교류전원 투입시점을 적어도 각 전원구(107)의 대응하는 계측 센서(103)로부터 수신된 또는 사용자 입력(예를 들어 부하유형의 결정)에 따라 결정된 전압 및 전류 신호의 위상차에 기초하여 결정한다.

예를 들어 콘트롤러(113)는 부하유형을 나타내는 사용자 입력(1)으로, 동적 릴레이(105) 제어를 통한 설정(2)으로, 및/또는 전원구(107)를 통해 연결된 전원기기에 대한 모니터링(3)으로 각각의 전원구(107)에 대한 교류전원 투입시점을 결정 가능하다. 멀티탭(100)에 구비된 하나 이상의 전원구(107)는 이러한 결정 방법을 통해서 교류전원 투입시점이 결정될 수 있다. 하나의 전원구(107)에 이용되는 결정 방법과 다른 전원구(107)에서 이용되는 결정 방법은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 또는 특정 전원구(107)는 사용자 입력에 따라 전원차단과 재투입을 하지 않을 수도 있다.

이하 각각의 결정 방법에 대해서 살펴본다.

(1) 부하유형 입력에 따른 교류전원 투입시점 결정

멀티탭(100)을 이용하는 사용자는 입력 인터페이스(109)를 통해서 각종 설정을 수행할 수 있다. 사용자는 특정 전원구(107) 또는 모든 전원구(107)의 부하유형을 설정 가능하다. 콘트롤러(113)는 버튼 또는 터치 패널 등으로부터 사용자 입력을 수신하고 하나 이상의 전원구(107)의 부하유형을 결정한다. 콘트롤러(113)는 예를 들어 하나의 전원구(107)를 L 부하유형으로 결정하고 다른 하나의 전원구(107)를 R이나 C 부하유형으로 결정한다.

콘트롤러(113)는 각 부하유형에 대응하는 교류전원 투입시점을 각 전원구(107)에 대해서 결정한다. 예를 들어 콘트롤러(113)는 비휘발성 메모리에 저장된 룩업 테이블, 또는 부하유형별의 교류전원 투입시점을 알수 있는 맵핑 테이블, 또는 프로그램에 내장된 맵핑 데이터 등을 이용하여 각 부하유형에 대응하는 교류전원 투입시점을 결정한다. 교류전원 투입시점은 교류전원의 특정 기준에 대한 시간값을 나타내는 데이터로서 예를 들어 교류전원의 제로 크로싱 포인트를 기준으로 한 지연 시간값을 나타내는 데이터이다.

사용자 입력에 따라 지정된 전원구(107)의 교류전원 투입시점의 데이터는 비휘발성 메모리에 설정 데이터로서 저장되고 이후 콘트롤러(113)가 이 설정 데이터에 따라 특정 전원구(107)에 대응하는 릴레이(105)를 제어 가능하다.

사용자는 부하유형의 입력 대신에 교류전원 투입시점을 나타내는 타이밍을 입력 인터페이스(109)를 통해서 입력할 수도 있다.

(2) 동적 릴레이 제어를 통한 교류전원 투입시점 결정

사용자는 입력 인터페이스(109)를 통해서 하나 또는 복수의 특정 전원구(107)의 교류전원 투입시점을 동적인 릴레이 제어로 결정되도록 입력할 수 있다. 사용자 입력이나 설정에 따라, 콘트롤러(113)는 해당 전원구(107)에 대한 최적화된 제어 타이밍을 결정하도록 구성된다.

콘트롤러(113)는 동적인 릴레이 제어로 지정된 전원구(107)의 대응하는 계측 센서(103)에서 측정된 전압 신호의 값에 기초하여 교류전원에 대한 지정된 복수의 위상 시점에 대응하는 릴레이(105)를 제어하여 교류 전원을 투입하고 여러 복수의 위상 시점에서의 투입시에 계측 센서(103)가 측정한 전류 신호의 값을 비휘발성 메모리(또는 휘발성 메모리)에 저장한다. 테스트 가능한 모든 복수의 위상 시점에서의 투입이 다 완료된 후에 콘트롤러(113)는 측정된 전류 신호의 값이 최소가 되는 위상 시점을 교류전원 투입시점으로 결정한다.

예를 통해서 좀 더 구체적으로 살펴보면, 콘트롤러(113)는 동적 릴레이 제어로 지정된 각각의 전원구(107)에 대해서, 대응하는 릴레이(105)를 제어하여 전원구(107)에 먼저 교류전원을 차단한다.

콘트롤러(113)는 대응하는 계측 센서(103)에서 측정된 전압 신호의 값으로부터 교류전원의 위상을 결정한다. 전압 신호의 값을 통해 릴레이 제어를 위한 기준 시점(위상)을 결정한다. 예를 들어 콘트롤러(113)는 수신되는 전압 신호로부터 제로 크로싱 포인트를 결정할 수 있다.

콘트롤러(113)는 현재의 기준 시점으로부터 π/8의 위상 만큼 지연되는 시점에 대응하는 릴레이(105)를 제어하여 교류전원을 투입하고 이후(예를 들어 차단후 10mSec 이내) 대응하는 계측 센서(103)로부터 측정된 전류 신호의 값을 콘트롤러(113) 내부(예를 들어 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 레지스터)에 저장한다.

이후, 콘트롤러(113)는 다시 릴레이(105)를 제어하여 교류전원을 제어중인 전원구(107)로 차단하고 다시 기준 시점을 결정한다. 현재의 기준 시점으로부터 π/4의 위상 시점에 대응하는 릴레이(105)를 제어하여 교류전원을 공급(투입)하고 계측 센서(103)로부터 측정된 전류 신호의 값을 콘트롤러(113) 내부에 또한 저장한다.

이와 같이, 콘트롤러(113)는 여러 복수의 위상 시점에 대해서 전류 신호의 값을 측정하고 콘트롤러(113) 내부에 저장한다. 복수의 위상 시점은 예를 들어 (+/-)π/8, (+/-)2π/8, (+/-)3π/8, (+/-)4π/8 등일 수 있다. 이 복수의 위상 시점은 R,L,C 부하유형을 고려하여 지정되며 다양한 다른 시점을 더 포함할 수도 있다.

콘트롤러(113)에 저장되는 전류 신호의 값들은 교류전원의 투입에 따라 발생하는 러쉬 전류(Rush Current)의 전류값들을 나타낸다. 콘트롤러(113)는 여러 러쉬 전류의 전류 신호값들 중 최소가 되는 전류 신호값에 대응하는 위상 시점을 교류전원 투입시점으로 결정하고 이를 해당 전원구(107)의 설정 데이터에 저장한다.

이와 같이, 릴레이(105)의 자동 제어를 통해서 연결된 전원기기의 부하유형에 최적화된 제어 타이밍을 찾을 수 있다.

(3) 전원기기에 대한 모니터링으로 교류전원 투입시점 결정

사용자는 입력 인터페이스(109)를 통해서 하나 또는 복수의 특정 전원구(107)의 교류전원 투입시점을 전원기기 이용시의 모니터링으로 결정되도록 멀티탭(100)을 설정할 수 있다. 사용자 입력이나 설정에 따라, 콘트롤러(113)는 하나 또는 복수의 지정된 전원구(107)에 대하여 부하유형 모니터링을 실시하고 이에 따라 교류전원 투입시점을 결정한다.

구체적으로 살펴보면, 콘트롤러(113)는 지정된 전원구(107)로부터 전원기기가 연결된 상태 인지를 식별한다. 예를 들어 콘트롤러(113)에 구비된 GPIO(General Purpose Input/Output)의 지정된 신호 라인은 지정된 전원구(107)의 감지 신호에 연결된다. 콘트롤러(113)는 지정된 신호 라인으로부터 전원기기가 연결되어 있는 지를 감지하고 연결된 경우에 전원기기의 부하유형의 모니터링을 수행한다.

부하유형의 모니터링을 위해서, 콘트롤러(113)는 일정한 주기(이 주기는 교류전원의 주기보다 짧음. 예를 들어 50uSec 등)에 따라 주기적으로 또는 반복적으로 계측 센서(103)로부터 전압 신호 및 전류 신호를 수신하고 이로부터 전압 신호 값 및 전류 신호 값을 결정한다. 결정된 전압 신호 값들은 하나의 파형을 구성하고 결정된 전류 신호 값들은 또한 파형을 구성한다. 파형은 예를 들어 사인파를 포함한다.

동일한 시점에서 측정된 전압 신호 값과 전류 신호 값은 일정한 위상차를 가지게 되고 파형 분석(예를 들어 전압의 피크와 전류의 피크 사이의 시간차)을 통해서 그 위상차를 콘트롤러(113)가 결정할 수 있다.

콘트롤러(113)는 결정된 위상차에 맵핑된 시점을 지정된 전원구(107)의 교류전원 투입시점으로 결정한다. 예를 들어 콘트롤러(113)는 룩업 테이블을 이용하여 러쉬 전류가 최소가 되는 교류전원 투입시점들을 결정한다. 콘트롤러(113)는 결정된 위상차 데이터에 대응하는 교류전원 투입시점의 데이터를 룩업 테이블 등으로부터 추출하고 추출된 데이터를 지정된 전원구(107)를 위한 설정 데이터에 저장한다.

이와 같이 콘트롤러(113)는 전원구(107)에 연결된 전원기기의 부하유형을 동적으로 파악하고 해당 부하유형에 대응하는 투입시점을 동적으로 결정하여 교류전원 투입시 활용 가능하다.

콘트롤러(113)에 의한 전원구(107)의 모니터링은 전원구(107)에 전원기기가 연결되어 있는 경우에 바람직하게 이루어진다. 예를 들어 콘트롤러(113)는 전원구(107)의 감지 신호의 인식에 따라 동적으로 교류전원 투입시점을 결정하고 연결된 상태에서 이후 교류전원을 투입 또는 차단하도록 구성된다. 이에 따라 전원구(107)에 다양한 전원기기가 다른 시점에 연결되는 경우에 각 전원기기의 동적으로 결정되는 부하유형에 따라 문제를 최소화하는 시점에 전원을 투입하거나 차단할 수 있다.

결정 방법 (1) 내지 (3)을 통해서 저장되거나 결정되는 교류전원 투입시점의 데이터는 지정된 기준 시점(예를 들어 제로 크로싱 포인트)으로부터의 시간(제어 타이밍)을 나타내는 데이터로서 기준 시점으로부터 콘트롤러(113) 내부의 타이머나 클럭을 통해서 확인 가능한 시간을 나타낸다.

다시 도 3을 살펴보면, 교류전원의 투입시점을 결정한 후에 콘트롤러(113)는 교류전원이 이미 차단이 되어 교류전원의 투입이 가능한 특정 전원구(107)에 대한 전원투입 이벤트가 발생하였는 지를 결정(S103)한다.

만일 전원구(107)에 대한 이벤트가 발생하지 않은 경우에는 콘트롤러(113)는 단계 S103을 주기적으로 수행하고 이벤트가 발생한 경우에는 단계 S105로 전이한다.

전원투입 이벤트는 예를 들어, 특정 전원구(107)에 대한 전원투입을 요구하는 사용자 입력일 수 있다.

전원투입 이벤트가 발생한 경우에, 콘트롤러(113)는 바로 대응하는 릴레이(105)를 제어하지 않고 지정된 투입시점에 릴레이(105)를 제어하여 전원구(107)를 통해서 차단된 교류전원을 투입한다.

구체적으로 살펴보면, 콘트롤러(113)는 전원투입 이벤트가 발생한 전원구(107)의 교류전원 투입시점을 결정한다. 예를 들어 콘트롤러(113)는 앞서 살펴본 결정 방법 (1) 내지 (3)을 통해서 저장된 설정 데이터를 통해서 교류전원 투입시점을 내부 레지스터나 휘발성 메모리 등에 로딩할 수 있다. 또한 콘트롤러(113)는 계측 센서(103)로부터 주기적으로 또는 반복적으로 전압 신호를 수신하고 전압 신호값을 인식한다. 인식된 복수의 전압 신호값을 이용하여 콘트롤러(113)는 기준 시점을 식별(S105)한다. 기준 시점은 예를 들어 교류전원의 제로 크로싱 포인트를 나타낸다. 변형 예에 따라 이 기준 시점은 달라질 수도 있다.

콘트롤러(113)는 내장된 타이머나 클럭을 이용하여 기준 시점으로부터 교류전원 투입시점까지 릴레이(105) 제어를 지연시킨 후에 전원구(107)의 대응하는 릴레이(105)를 제어(S107)하여 교류전원을 투입한다.

교류전원 투입후에, 콘트롤러(113)는 종료 이벤트가 발생하였는 지를 확인(S109)하고 종료 이벤트가 발생하지 않은 경우에 콘트롤러(113)는 단계 S103 내지 단계 S109를 반복적으로 수행한다.

만일 종료 이벤트가 발생되면 콘트롤러(113)는 단계 S200으로 전이하여 종료한다. 종료 이벤트는 예를 들어 멀티탭(100)에 인입되는 교류전원이 공급되지 않는 경우이거나 사용자 입력에 의한 교류전원 투입제어 종료요청 등이 있을 수 있다.

이와 같은 도 3의 제어 흐름을 통해서, 각 전원구(107)에 연결된 전원기기의 부하유형에 따라 릴레이(105)가 제어되어 릴레이(105) 등의 오동작을 방지하고 부품 사용의 안정성을 제공할 수 있다.

이상 도 2 및 도 3을 통해서, 부하유형에 따라서 전원구(107)의 교류전원 투입시점의 결정과 이의 적용을 구체적으로 살펴보았다. 마찬가지로 교류전원의 차단시점 또한 동일한 과정을 통해서 결정될 수 있고 적용될 수 있음은 자명할 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 멀티탭
101 : 전원인입 인터페이스 103 : 계측 센서
105 : 릴레이 107 : 전원구
109 : 입력 인터페이스 111 : 출력 인터페이스
113 : 콘트롤러

Claims (5)

1. 인입되는 교류전원을 출력하는 제1 전원구;
   인입되는 교류전원을 출력하는 제2 전원구;
   상기 제1 전원구에 연결되어 상기 제1 전원구에 교류전원을 투입하거나 차단하는 제1 릴레이;
   상기 제2 전원구에 연결되어 상기 제2 전원구에 교류전원을 투입하거나 차단하는 제2 릴레이;
   상기 제1 릴레이에 연결되어 상기 제1 전원구로의 교류전원의 전압 및 전류 신호를 센싱하는 제1 계측 센서;
   상기 제2 릴레이에 연결되어 상기 제2 전원구의 교류전원의 전압 및 전류 신호를 센싱하는 제2 계측 센서; 및
   상기 제1 전원구에 대해 설정되는 대기전력차단 모드에 따라 상기 제1 계측 센서로부터 측정된 전력 소비량이 설정된 임계전력소비량 이하인 경우 상기 제1 릴레이를 제어하여 공급되던 교류전원을 차단하는 콘트롤러;를 포함하며,
   상기 콘트롤러는 상기 제1 릴레이를 통해 차단된 교류전원의 투입시점을 교류전원의 지정된 포인트를 기준으로 결정하고 상기 제1 릴레이에 대하여 결정된 교류전원 투입시점에 따라 교류전원의 재공급시 상기 제1 릴레이를 제어하며,
   상기 제1 릴레이의 교류전원 투입시점을 교류전원의 지정된 포인트를 기준으로 결정하기 위해, 상기 콘트롤러는 상기 제1 계측 센서의 센싱된 전압 신호로부터 교류전원의 상기 지정된 포인트인 제로 크로싱 포인트를 결정하고 결정된 제로 크로싱 포인트로부터 상대적인 복수의 위상 시점 각각에 상기 제1 릴레이를 통해 차단된 교류전원을 공급하고 교류전원 공급시 지정된 시간 이내에 센싱된 상기 제1 계측 센서로부터의 전류 신호의 값을 상기 콘트롤러 내에 저장하고 교류전원의 공급과 전류 신호의 센싱을 통해 테스트가 된 복수의 위상 시점 중에서 저장되어 있는 전류 신호의 값들 중 가장 작은 전류 신호의 값을 가지는 위상 시점을 상기 제1 릴레이의 교류전원 투입 시점으로 결정하고,
   상기 제1 릴레이에 대한 교류전원 투입 시점의 결정 이후에, 상기 콘트롤러는 상기 제1 전원구에 차단된 교류전원의 투입시에 상기 제1 계측 센서의 전압 신호로부터 제로 크로싱 포인트를 식별하고 식별된 제로 크로싱 포인트로부터 결정된 교류전원 투입 시점까지 지연 후 상기 제1 릴레이를 제어하여 상기 제1 전원구에 교류전원을 투입하는,
   멀티탭.
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