KR101792091B1 - 시험 장치 및 시험 방법 - Google Patents

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Abstract

포터블성이 우수함과 동시에, 아크 방전을 검출하는 장치의 동작 확인 및 교정을 간이하고 저가로 행할 수 있는 시험 장치 및 시험 방법을 제공한다. 본 발명의 일 태양에 의한 시험 장치는, 자외광을 포함하는 광을 발하는 광반도체 소자와, 발광 기동 신호에 응답하여 상기 광반도체 소자를 소정 시간에 걸쳐 발광시키는 발광 제어부를 구비하고, 상기 발광 제어부는 소정의 발진 주파수로 발진하는 발진기와, 상기 발진기의 발진 출력에 응답하여 계수를 시작하고, 계수값이 소정의 설정값에 도달하였을 때에 계수를 정지하는 계수기와, 상기 계수기의 계수 결과에 기초하여 상기 광반도체 소자를 구동하는 구동 회로를 구비한다.

Description

시험 장치 및 시험 방법{Testing device and testing method}
본 발명은, 전기 철도 시스템에서 팬터그래프(pantograph)가 트롤리 선(trolley wire)으로부터 이선(離線; separation line)되었을 때에 발생하는 아크 광(arc light)을 검출하는 보안 장치 등을 시험하는 시험 장치 및 시험 방법에 관한 것이다.
본원은 2014년 6월 10일에 일본 출원된 특원 2014-119530호를 기초로 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
전기 철도에 있어서, 전력은 변전소로부터 트롤리 선을 통해 차량의 미끄럼판 및 팬터그래프로 보내진다. 전차가 주행하고 있을 때에 트롤리 선과 미끄럼판의 접촉이 손상되어 이선이 발생하면, 그 이선 지점에서 아크 방전이 발생한다. 이 아크 방전은 소음, 트롤리 선 및 미끄럼판의 손모(損耗)를 야기하기 때문에 최대한 아크 방전을 발생시키지 않는 것이 바람직하고, 그 때문에 아크 방전이 발생하는 지점을 정확하게 검출하여 아크 방전의 발생 방지책을 강구할 필요가 있다.
이 아크 방전을 검출하는 기술로서 특허문헌 1 및 2에 나타나 있는 팬터그래프 이선 검지 장치가 제공되어 있다. 이들 특허문헌 1 및 2에 나타나 있는 팬터그래프 이선 검지 장치는, 팬터그래프 근방에 설치된 자외광 수광부와, 차량 내부에 배치되어 상기 자외광 수광부에서 수광한 광을 광량 측정기에 전송하는 플라스틱 광파이버를 가진다. 상기 자외광 수광부는, 아크 광의 소정의 파장 이하의 자외광 성분을 통과시키는 필터와, 이 필터를 통과한 자외광을 가시광으로 변환하는 형광 유리를 가진다.
상기 팬터그래프 이선 검지 장치에서는, 상기 자외광 수광부는 상기 필터로 소정의 파장 이상의 비자외광 성분을 제거함으로써, 아크 광에 포함되는 자외광을 태양광에 대해 높은 비율로 투과시킨다. 그 후, 상기 형광 유리로 상기 자외광이 가시광으로 변환된 후, 상기 플라스틱 광파이버를 경유하여 상기 광량 측정기에 전송된다.
종래 상기 팬터그래프 이선 검지 장치의 동작 확인이나 교정을 행하기 위한 시험 장치가 있다. 통상 상기 팬터그래프 이선 검지 장치의 동작 확인을 행하는 경우, 상기 시험 장치로서 포터블형 중수소 램프가 이용되고 있다. 또한, 상기 팬터그래프 이선 검지 장치의 교정을 행하는 경우, 상기 시험 장치로서 실제 아크 방전을 발생시키기 위한 설비나 대형 중수소 램프와 초퍼(chopper)를 구비한 교정 장치가 이용되고 있다. 상기 교정 장치에 구비된 중수소 램프의 발광 시간은 국제 규격으로 정해진 100마이크로초로 설정되어 있고, 초퍼를 이용하여 중수소 램프의 발광 시간이 제어된다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2009-183088호 공보 특허문헌 2: 일본공개특허 2010-233391호 공보
상기 팬터그래프 이선 검지 장치의 동작 확인을 행하기 위한 포터블형 중수소 램프는, 아크 방전과 비교하여 광량이 작기 때문에 복수 대의 포터블형 중수소 램프를 필요로 하는 경우가 있다. 또한, 상기 팬터그래프 이선 검지 장치의 교정을 행하기 위한 아크 방전을 발생시키는 설비는 대형이며, 방전시에 안전성을 배려할 필요가 있다. 나아가 상기 대형 중수소 램프를 이용한 교정 장치는, 초퍼에 의한 복잡한 제어를 필요로 하고 장치 비용이 상승한다.
그래서, 본 발명의 일 태양은, 포터블성이 우수함과 동시에 아크 방전을 검출하는 장치의 동작 시험을 간이(簡易)하고 저가로 행할 수 있는 시험 장치 및 시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양은 이하의 시험 장치 또는 시험 방법을 제안하고 있다.
본 발명의 제1 태양은, 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전에 포함되는 자외광을 포함하는 광을 발하는 광반도체 소자와, 상기 광반도체 소자를 소정 시간에 걸쳐 발광시키는 발광 제어부를 구비한 시험 장치를 제안하고 있다.
본 발명의 제1 태양에 의하면, 발광 제어부의 제어 하에 광반도체 소자가 자외광을 포함한 광을 소정 시간에 걸쳐 방출하므로, 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전을 검출하는 장치가 광반도체 소자로부터 방출되는 광을 수광함으로써, 아크 방전을 발생시키지 않고 상기 아크 방전을 검출하는 장치의 동작 시험이 가능해진다.
본 발명의 제2 태양은, 본 발명의 제1 태양에 의한 시험 장치에 있어서, 예를 들어 상기 광반도체 소자는 자외선 발광 다이오드인 시험 장치를 제안하고 있다.
본 발명의 제2 태양에 의하면, 트롤리 선과 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전을 모의할 수 있다.
본 발명의 제3 태양은, 본 발명의 제1 또는 제2 태양에 의한 시험 장치에 있어서, 예를 들어 상기 발광 제어부는, 소정의 발진 주파수로 발진하는 발진기와, 상기 발진기의 발진 출력에 응답하여 계수를 시작하고, 계수값이 소정의 설정값에 도달하였을 때에 계수를 정지하는 계수기와, 상기 계수기의 계수 결과에 기초하여 상기 광반도체 소자를 구동하는 구동 회로를 구비한 시험 장치를 제안하고 있다.
본 발명의 제3 태양에 의하면, 계수기의 설정값에 따라 광반도체 소자의 발광 시간을 제어할 수 있다.
본 발명의 제4 태양은, 본 발명의 제3 태양에 의한 시험 장치에 있어서, 예를 들어 상기 발진기는 가변 저항과 콘덴서로 이루어지는 시정수 회로를 구비하고, 상기 가변 저항의 저항값과 상기 콘덴서의 용량값에 의해 정해지는 시정수에 따른 주파수로 발진하는 시험 장치를 제안하고 있다.
본 발명의 제4 태양에 의하면, 가변 저항의 저항값을 조정함으로써 발진기의 발진 주파수의 수정이 가능해진다.
본 발명의 제5 태양은, 본 발명의 제1 내지 제4 태양 중 어느 하나에 의한 시험 장치에 있어서, 예를 들어 상기 광반도체 소자가 발한 광을 검출하는 광 검출부와, 상기 광 검출부의 검출 결과를 기초로 상기 광반도체 소자의 발광 시간을 수정하는 발광 시간 수정부를 더 구비한 시험 장치를 제안하고 있다.
본 발명의 제5 태양에 의하면, 광반도체 소자의 발광 시간이 소정 시간이 되도록 피드백 제어가 가능해진다.
본 발명의 제6 태양은, 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전에 포함되는 자외광을 포함하는 광을 발하는 광반도체 소자를 소정 시간에 걸쳐 발광시키는 발광 제어 단계를 포함하고, 상기 발광 제어 단계는 발진기가 소정의 발진 주파수로 발진하는 단계와, 계수기가 상기 발진기의 발진 출력에 응답하여 계수를 시작하고, 계수값이 소정의 설정값에 도달하였을 때에 계수를 정지하는 단계와, 구동 회로가 상기 계수기의 계수 결과에 기초하여 상기 광반도체 소자를 구동하는 단계를 포함하는 시험 방법을 제안하고 있다.
본 발명의 제6 태양에 의하면, 전술한 시험 장치에 관한 발명과 동일한 기술적 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 포터블성을 개선할 수 있음과 동시에 아크 방전을 검출하는 검출 장치의 동작 시험을 간이하고 저가로 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 시험 장치의 구성 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 시험 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 시험 장치의 구성 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 시험 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 시험 장치(10)의 구성 예를 보여주는 도면이다.
시험 장치(10)는, 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전을 검출하는 검출 장치의 동작 확인이나 교정에 이용되는 것이다. 시험 장치(10)는, 광반도체 소자의 일종인 발광 다이오드로 이루어지는 광원(11)과, 소정의 발광 기동 신호(ST)에 응답하여 광원(11)을 소정 시간에 걸쳐 발광시키는 발광 제어부(12)를 구비하고 있다.
광원(11)은, 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전에 포함되는 자외광을 포함하는 광을 발하는 것으로, 예를 들어 자외선 발광 다이오드(UV LED)가 이용된다. 단, 이 예에 한정되지 않고, 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전을 모의할 수 있는 것을 한도로 하여 광원(11)으로서 임의의 광반도체 소자(발광 소자)를 이용할 수 있다.
발광 기동 신호(ST)는, 시험 장치(10)를 기동시켜 광원(11)을 발광시키기 위한 트리거 신호이다. 예를 들어, 시험 장치(10)를 컴퓨터 등의 상위 제어 장치의 관리 하에 두는 경우, 발광 기동 신호(ST)는 상위 제어 장치로부터 공급되는 제어 신호이다. 또한, 시험 장치(10)를 수동으로 기동하는 경우, 발광 기동 신호(ST)는 수동에 의한 조작을 나타내는 신호이다.
또한, 제1 실시형태에서는, 광원(11)의 발광 시간인 상기 소정 시간은 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전의 검출에 대해 국제 규격으로 정해진 100마이크로초이다. 이 국제 규격에서는, 상기 아크 방전의 검출 장치의 검출 감도에 대해, 검출 장치는 아크 방전의 시작 및 종료에 대해 100마이크로초 이하의 시간에 반응해야 하는 것이 규정되어 있다. 단, 상기 소정 시간은 시험 장치(10)의 용도에 따라 임의로 설정할 수 있다.
광원(11)을 이루는 발광 다이오드의 애노드는 발광 제어부(12)의 출력부에 접속되고, 그 캐소드는 접지되어 있다. 광원(11)을 발광시키는 경우, 발광 제어부(12)의 출력 전류(Iout)가 광원(11)에 공급된다. 발광 제어부(12)의 출력 전류(Iout)는 직류 전류이어도 되고 고주파 전류이어도 되지만, 제1 실시형태에서는 발광 제어부(12)의 출력 전류(Iout)는 직류 전류인 것으로 한다.
발광 제어부(12)는 발진기(121), 계수기(122), 구동 회로(123)로 구성된다. 발진기(121)는, 단안정 멀티바이브레이터로 구성된다. 제1 실시형태에서, 발진기(121)는 도시하지 않은 가변 저항과 콘덴서로 이루어지는 시정수 회로를 구비한이른바 CR 발진기이다. 단, 이 예에 한정되지 않고, 발진기(121)의 구성은 임의이며, 예를 들어 수정 발진 회로로 발진기(121)를 구성해도 된다. 발진기(121)는, 상기 가변 저항의 저항값과 콘덴서의 용량값에 의해 정해지는 시정수에 따른 소정의 발진 주파수로 발진한다.
제1 실시형태에서, 발진기(121)는 광원(11)의 발광 주기(사이클)의 기본 주파수를 얻기 위한 것으로, 10kHz를 포함하는 주파수 영역에서 발진 주파수를 조정 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 제1 실시형태에서, 발진기(121)의 주파수 영역은 약 2kHz 이하의 제1 주파수 영역과, 2kHz에서부터 10kHz에 이르기까지의 제2 주파수 영역으로 구분되어 있다. 이러한 주파수 영역의 구분은, 발진기(121)의 주파수 대역으로서 광범위한 주파수 대역을 확보하기 위해, 용량값이 다른 2개의 콘덴서와 하나의 가변 저항을 이용하여 발진기(121)의 시정수 회로를 구성한 것에 기초하고 있다. 이와 같이 용량값이 다른 2개의 콘덴서와 하나의 가변 저항을 조합하여 시정수 회로를 구성함으로써, 가변 저항만으로는 얻을 수 없는 광범위한 주파수 대역에 걸쳐 발진 주파수를 안정화시킴과 동시에 발진 주파수의 정밀도를 높인다. 단, 원하는 광 펄스를 얻을 수 있는 것을 한도로 하여 발진기(121)의 발진 주파수는 임의로 설정할 수 있다. 발진기(121)의 발진 출력은 파형 정형되어 클록 신호(CLK)로서 발진기(121)로부터 출력된다.
계수기(122)는, 광원(11)에 의한 광 펄스의 발광 시간을 정하는 계수 신호(CNT)를 발생시키는 것으로, 발진기(121)의 발진 출력에 응답하여 계수를 시작하고, 계수값이 소정의 설정값에 도달하였을 때에 계수를 정지한다. 제1 실시형태에서, 계수기(122)는 발진기(121)의 발진 출력에 포함되는 클록 신호(CLK)의 상승 엣지를 트리거로서 계수를 시작한다. 그리고 계수기(122)는 계수값이 소정의 설정값에 도달할 때까지 계수를 실시함으로써, 상기 설정값에 따른 펄스폭을 갖는 계시 신호(CNT)를 출력한다.
계수기(122)의 상기 설정값은, 광원(11)이 발생시키는 광 펄스의 펄스폭, 즉 광원(11)의 원하는 발광 시간을 규정한다. 상기 설정값은, 원하는 발광 시간(100마이크로초)을 갖는 광 펄스가 광원(11)으로부터 방출되도록 임의로 정해진다. 제1 실시형태에서는, 상기 국제 규격에 규정된 100마이크로초의 광 펄스가 얻어지도록 상기 설정값이 정해진다.
구동 회로(123)는, 계수기(122)의 계수 결과에 기초하여 광원(11)을 구동하는 것이다. 제1 실시형태에서, 구동 회로(123)는 자외선 발광 다이오드로 이루어지는 광원(11)을 전류 구동함으로써 광원(11)을 발광시킨다. 구동 회로(123)는, 계수기(122)로부터 출력되는 계수 신호(CNT)에 기초하여 광원(11)을 전류 구동한다. 구체적으로 구동 회로(123)는 계수 신호(CNT)가 하이(high) 레벨이 되면 광원(11)의 전류 구동을 시작하고, 계수 신호(CNT)가 로우(low) 레벨이 되면 광원(11)의 전류 구동을 정지한다. 이에 의해, 구동 회로(123)는 계수 신호(CNT)가 하이 레벨인 기간 동안 광원(11)을 전류 구동하여 발광시킨다. 또한, 구동 회로(123)는 발광 다이오드로 이루어지는 광원(11)을 구동하는 전류를 얻기 위해 필요에 따라 승압 회로를 구비해도 되고, 그 구동 방식 자체는 공지 기술을 이용할 수 있다.
다음에, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시형태에 의한 시험 장치(10)의 동작을 설명한다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 시험 장치(10)의 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 도 2에서, 세로축은 각 파형의 진폭을 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다. 또한, 최상단의 파형은 발광 기동 신호(ST)의 파형을 나타내고, 위에서 2번째 단의 파형은 발진기(121)로부터 출력되는 클록 신호(CLK)의 파형을 나타내며, 위에서 3번째 단의 파형은 계수기(122)로부터 출력되는 계수 신호(CNT)의 파형을 나타내고, 최하단의 파형은 구동 회로(123)의 출력 전류(Iout)의 파형을 나타낸다. 도 2에 도시된 각 파형의 스케일은 실제의 것과는 다르며, 도 2는 각 파형의 변화 모습을 모식적으로 나타내고 있다.
도 2에서, 시각(t1) 이전에 시험 장치(10)의 전원 스위치(도시생략)가 작업자에 의해 투입되면, 발진기(121)가 발진 동작을 시작하고, 일정 시간 경과 후에 발진기(121)의 발진 주파수가 발진기(121)의 상기 정수 회로의 시정수에 따른 일정한 발진 주파수로 안정된다.
발진기(121)가 발진한 상태로 시각(t1)에서 발광 기동 신호(ST)가 시험 장치(10)에 공급되고, 발광 기동 신호(ST)의 신호 레벨이 로우 레벨로부터 하이 레벨로 천이되면, 구동 회로(123)는 발광 기동 신호(ST)가 하이 레벨로 천이된 후의 시각(t2)에서 처음에 도래하는 클록 신호(CLK)의 상승 엣지에 대응한 계수 신호(CNT)의 상승 엣지에 응답하여 출력 전류(Iout)를 광원(11)에 공급한다. 이에 의해, 구동 회로(123)가 광원(11)의 구동을 시작하여 광원(11)이 발광한다.
한편, 시각(t1)에서 발광 기동 신호(ST)의 신호 레벨이 로우 레벨로부터 하이 레벨로 천이되면, 계수기(122)가 계수를 시작한다. 계수기(122)가 계수를 시작하면, 계수 신호(CNT)의 신호 레벨은 로우 레벨로부터 하이 레벨로 천이된다. 그 후, 시각(t3)에서 계수기(122)의 계수값이 소정의 설정값에 도달하면, 계수기(122)는 계수 신호(CNT)의 신호 레벨을 하이 레벨로부터 로우 레벨로 천이시킨다.
또, 도 2에서 점선에 의해 나타나 있는 파형 부분은, 광 펄스의 발광 시간을 증가시키기 위해 계수기(122)의 소정의 설정값을 증가시킨 경우의 파형의 일례를 나타낸다. 이 예에서는, 시각(t3) 후의 시각(t3')에서 계수 신호(CNT)가 하이 레벨로부터 로우 레벨로 천이되고, 계수기(122)의 설정값의 증분에 따라 광 펄스의 발광 시간이 연장된다. 단, 이 예에 한정하지 않고, 광 펄스의 발광 시간이 감소하도록 상기 설정값을 감소시킬 수도 있다.
계수 신호(CNT)가 로우 레벨이 되면, 구동 회로(123)는 출력 전류(Iout)의 공급을 정지하고 광원(11)의 구동을 정지한다. 이에 의해, 시각(t2)으로부터 시각(t3)에 걸쳐 출력 전류(Iout)로서 100마이크로초의 전류 펄스가 얻어지고, 이 전류 펄스가 공급되는 광원(11)은 100마이크로초의 광 펄스를 방출한다. 이후, 계수기(122) 및 구동 회로(123)의 동작 상태가 초기화되고 다음 발광 동작에 대비한다.
광원이 발생시킨 100마이크로초의 광 펄스는 시험 대상의 검사 장치의 수광부를 향해 조사된다. 검사 장치에서는, 시험 장치(10)로부터 수광된 광 펄스에 반응하도록, 예를 들어 각 주파수대의 수광 감도 등의 각종 교정이 실시된다.
제1 실시형태에 의하면, 발광 다이오드로 이루어지는 광원(11)을 이용하여 광 펄스를 발생시키므로, 포터블형 중수소 램프를 이용하여 광 펄스를 발생시키는 경우에 비해 큰 광량을 얻을 수 있다.
또한, 제1 실시형태에 의하면, 아크 방전을 발생시키는 경우에 필요한 대형 설비를 필요로 하지 않고, 중수소 램프나 초퍼를 이용하는 경우에 비해 시험 장치(10)를 저가, 소형으로 실현할 수 있다.
또, 제1 실시형태에 의하면, 아크 방전에 의해 광 펄스를 얻는 경우에 비해 광 펄스를 발생시키기 위한 준비 작업을 간략화할 수 있어 작업자의 부담을 경감할 수 있다.
또한, 제1 실시형태에 의하면, 광원(11)으로서 자외선 발광 다이오드를 이용함으로써, 이선 아크의 자외선 검출 장치의 평가·시험을 행하기 위한 시험 장치의 광원으로서 비교적 고속으로 점멸(點滅)이 가능한 소형의 자외선 광원을 실현할 수 있고, 일정한 주파수 범위에서 정밀도가 높은 주기로 발광 제어가 가능해진다.
이상, 본 발명의 제1 실시형태를 설명하였지만, 제1 실시형태에 의한 시험 장치(10)의 기능은 하드웨어 및 소프트웨어의 어떤 형태로도 실현할 수 있다. 소프트웨어 형태로 실현하는 경우, 예를 들어 시험 장치(10)는 마이크로컴퓨터를 탑재하고, 이 마이크로컴퓨터상에서 실행되는 프로그램으로서 시험 장치(10)의 각종 기능을 실현할 수 있다. 이 경우, 마이크로컴퓨터의 수정 발진 회로를 발진기(121)로서 유용해도 된다. 또한, 이 경우, 시험 장치(10)는 터치 패널 방식의 액정 패널을 사용자 인터페이스로서 구비해도 되고, 이에 의해 각종 스위치류를 효율화할 수 있다.
또한, 제1 실시형태에서는 본 발명을 시험 장치로서 표현하였지만, 본 발명은 시험 방법으로서 표현할 수도 있다. 이 경우, 본 발명에 의한 시험 방법은, 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전에 포함되는 자외광을 포함하는 광을 발하는 광반도체 소자를 소정 시간에 걸쳐 발광시키는 발광 제어 단계를 포함하고, 상기 발광 제어 단계는 발진기가 소정의 발진 주파수로 발진하는 단계와, 계수기가 상기 발진기의 발진 출력에 응답하여 계수를 시작하고, 계수값이 소정의 설정값에 도달하였을 때에 계수를 정지하는 단계와, 구동 회로가 상기 계수기의 계수 결과에 기초하여 상기 광반도체 소자를 구동하는 단계를 포함하는 시험 방법으로서 표현할 수 있다.
(제2 실시형태)
다음에, 본 발명의 제2 실시형태를 설명한다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 시험 장치(20)의 구성 예를 보여주는 도면이다.
제2 실시형태에 의한 시험 장치(20)는, 상술한 제1 실시형태에 의한 도 1에 도시된 시험 장치(10)의 구성에 있어서, 광 검출부(13)와 발광 시간 수정부(14)를 더 구비한다. 그 밖의 구성은 제1 실시형태와 동일하다.
광 검출부(13)는, 광원(11)이 발한 광을 검출하기 위한 것으로, 예를 들어 시험 대상의 검출 장치의 수광부 근방에 배치된다. 광 검출부(13)는, 부하 저항(131)과 포토 트랜지스터(132)로 구성되어 있다. 부하 저항(131)의 일단(제1단)은 전원(VDD)에 접속되고, 부하 저항(131)의 타단(제2단)은 포토 트랜지스터(132)의 컬렉터에 접속되어 있다. 포토 트랜지스터(132)의 이미터는 그라운드(GND)에 접속되어 있다. 부하 저항(131)과 포토 트랜지스터(132)의 컬렉터 사이의 접속점의 전압 신호는 검출 신호(SEN)로서 발광 시간 수정부(14)에 공급된다.
발광 시간 수정부(14)는, 광 검출부(13)로부터 검출 결과로서 공급되는 검출 신호(SEN)를 기초로 광원(11)의 발광 시간을 수정하는 것이다. 구체적으로 발광 시간 수정부(14)는, 광 검출부(13)로부터 공급되는 검출 신호(SEN)가 로우 레벨이 되는 시간을 계측하고, 그 계측에 의해 얻어지는 시간과 원하는 발광 시간(목표값)의 차분이 축소하도록 계수기(122)의 설정값을 수정한다.
다음에, 본 발명의 제2 실시형태의 동작을 설명한다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 시험 장치(20)의 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 도 4에서, 세로축은 각 파형의 진폭을 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다. 또한, 최상단의 파형은 발광 기동 신호(ST)의 파형을 나타내고, 위에서 2번째 단의 파형은 발진기(121)로부터 출력되는 클록 신호(CLK)의 파형을 나타내며, 위에서 3번째 단의 파형은 계수기(122)로부터 출력되는 계수 신호(CNT)의 파형을 나타내고, 위에서 4번째 단의 파형은 구동 회로(123)의 출력 전류(Iout)의 파형을 나타내며, 최하단의 파형은 광 검출기(13)로부터 출력되는 검출 신호(SEN)를 나타낸다. 도 4에 도시된 각 파형의 스케일은 실제의 것과는 다르며, 도 4는 각 파형의 변화 모습을 모식적으로 나타내고 있다.
상술한 제1 실시형태와 같이, 시각(t1) 이전에 시험 장치(20)의 전원 스위치가 투입되면, 발진기(121)로부터 일정한 주파수를 갖는 클록 신호(CLK)가 출력된다. 시각(t1)에서 발광 기동 신호(ST)의 신호 레벨이 로우 레벨로부터 하이 레벨로 천이되면, 구동 회로(123)는 발광 기동 신호(ST)가 하이 레벨로 천이된 후의 시각(t2)에서 처음에 도래하는 클록 신호(CLK)의 상승 엣지에 응답하여 출력 전류(Iout)를 광원(11)에 공급한다. 이에 의해 광원(11)이 발광한다.
한편, 시각(t1)에서 발광 기동 신호(ST)의 신호 레벨이 로우 레벨로부터 하이 레벨로 천이되면, 계수기(122)가 시각(t1) 후의 시각(t2)에서 클록 신호(CLK)의 상승 엣지에 응답하여 계수를 시작하고, 시각(t2)으로부터 시각(t3)에 이르기까지의 기간에 하이 레벨의 계수 신호(CNT)를 출력한다.
구동 회로(123)는, 시각(t2)에서 계수 신호(CNT)가 하이 레벨이 되면 광원(11)에 대한 출력 전류(Iout)의 공급을 시작하고, 시각(t3)에서 계수 신호(CNT)가 로우 레벨이 되면 출력 전류(Iout)의 공급을 정지한다. 이에 의해, 광원(11)은 시각(t2)으로부터 시각(t3)에 걸쳐 발광하여 광 펄스를 발생시킨다.
광 검출부(13)는, 광원(11)이 발생시킨 광 펄스를 수광하고, 이 광 펄스를 수광하고 있는 기간 동안 로우 레벨의 검출 신호(SEN)를 발광 시간 수정부(14)에 공급한다. 발광 시간 수정부(14)는, 광 검출부(13)로부터 공급되는 검출 신호(SEN)가 로우 레벨로 유지되는 시간을 계측한다. 그리고 발광 시간 수정부(14)는, 검출 신호(SEN)가 로우 레벨로 유지되는 시간과 원하는 발광 시간의 차분이 축소하도록 계수기(123)의 설정값을 조정한다. 즉, 발광 시간 수정부(14)는, 광원(11)의 발광 시간이 소정 시간(원하는 발광 시간)이 되도록 계수기(123)의 설정값을 피드백 제어한다.
또, 제2 실시형태에서는, 계수기(123)의 설정값을 피드백 제어함으로써 광원(11)의 발광 시간을 제어하는 것으로 하고 있지만, 발진기(121)의 발진 주파수를 제어함으로써 광원(11)의 발광 시간을 제어하는 것으로 해도 되고, 광원(11)의 발광 시간을 제어할 수 있는 것을 한도로 하여 임의의 회로 파라미터를 조정해도 된다.
제2 실시형태에 의하면, 광원(11)의 발광 시간이 소정 시간이 되도록 계수기(123)의 설정값을 피드백 제어하므로, 제1 실시형태에 비해 광원(11)이 발생시키는 광 펄스의 발광 시간의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전을 검출하는 검출 장치의 동작 확인이나 교정의 정밀도를 개선할 수 있다.
또, 제2 실시형태에서는 본 발명을 시험 장치로서 표현하였지만, 본 발명은 시험 방법으로서 표현할 수도 있다. 이 경우, 본 발명에 의한 시험 방법은, 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전에 포함되는 자외광을 포함하는 광을 발하는 광반도체 소자를 소정 시간에 걸쳐 발광시키는 발광 제어 단계를 포함하고, 광 검출부가 상기 광반도체 소자가 발한 광을 검출하는 광검출 단계와, 발광 시간 수정부가 상기 광 검출부의 검출 결과를 기초로 상기 광반도체 소자의 발광 시간을 수정하는 발광 시간 단계를 더 포함하는 시험 방법으로서 표현할 수 있다.
이상, 제1 및 제2 실시형태의 각 실시형태에 의하면, 시험 장치의 포터블성을 개선할 수 있음과 동시에, 아크 방전을 검출하는 검출 장치의 동작 시험을 간이하고 저가로 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.
예를 들어, 상술한 제1 및 제2 실시형태에서는 발진 제어부(12)는 발진기(121)와 계수기(122)를 구비하는 것으로 하였지만, 원하는 펄스폭을 갖는 광 펄스를 얻을 수 있는 것을 한도로 하여 그 구성은 임의이다. 예를 들어, 발진기(121)와 계수기(122) 대신에 발광 기동 신호(ST)에 응답하여 소정 펄스폭의 원샷 펄스(one-shot pulse) 신호를 발생시키는 펄스 신호 발생 회로를 이용할 수도 있다.
또한, 광원(11)으로서 자외선 발광 다이오드를 이용하는 것으로 하였지만, 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전을 표현할 수 있는 것을 한도로 하여 임의의 발광 소자를 이용할 수 있고, 그 개수 및 배열은 임의이다.
10, 20…시험 장치, 11…광원, 12…발광 제어부, 13…광 검출부, 14…발광 시간 수정부, 121…발진기, 122…계수기, 123…구동 회로, 131…부하 저항, 132…포토 트랜지스터.

Claims (6)

  1. 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선(離線) 지점에서 발생하는 아크 방전에 포함되는 자외광을 포함하는 광을 발하는 광반도체 소자;
    상기 광반도체 소자를 소정 시간에 걸쳐 발광시키는 발광 제어부로서,
    소정의 발진 주파수로 발진하는 발진기,
    상기 발진기의 발진 출력에 응답하여 계수를 시작하고, 계수값이 소정의 설정값에 도달하였을 때에 계수를 정지하는 계수기, 및
    상기 계수기의 계수 결과에 기초하여 상기 광반도체 소자를 구동하는 구동 회로를 구비한, 발광 제어부;
    상기 광반도체 소자가 발한 광을 검출하는 광 검출부; 및
    상기 광 검출부의 검출 결과를 기초로 상기 발진 주파수를 제어함으로써 상기 광반도체 소자의 발광 시간을 수정하는 발광 시간 수정부;
    를 구비한, 시험 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광반도체 소자는 자외선 발광 다이오드인, 시험 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 발진기는,
    가변 저항과 콘덴서로 이루어지는 시정수 회로를 구비하고, 상기 가변 저항의 저항값과 상기 콘덴서의 용량값에 의해 정해지는 시정수에 따른 주파수로 발진하는, 시험 장치.
  5. 삭제
  6. 전기 철도 시스템에서의 트롤리 선과 팬터그래프의 미끄럼판의 이선 지점에서 발생하는 아크 방전에 포함되는 자외광을 포함하는 광을 발하는 광반도체 소자를 소정 시간에 걸쳐 발광시키는 발광 제어 단계를 포함하고,
    상기 발광 제어 단계는,
    발진기가 소정의 발진 주파수로 발진하는 단계;
    계수기가 상기 발진기의 발진 출력에 응답하여 계수를 시작하고, 계수값이 소정의 설정값에 도달하였을 때에 계수를 정지하는 단계;
    구동 회로가 상기 계수기의 계수 결과에 기초하여 상기 광반도체 소자를 구동하는 단계;
    상기 광반도체 소자가 발한 광을 검출하는 단계; 및
    상기 광을 검출한 검출 결과를 기초로 상기 발진 주파수를 제어함으로써 상기 광반도체 소자의 발광 시간을 수정하는 단계;
    를 포함하는, 시험 방법.
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