KR101848314B1 - 폐회로의 전력선통신시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력선으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방을 차단(OFF)하여 소정 정보를 생성하고 이를 전송 및 수신하는 폐회로의 전력선통신시스템에 있어서 상기 제로크로스 근방의 전원 차단구간의 길이를 가변할 수 있도록 하고, 또 이 가변되는 길이에 정보를 부여함으로써, 종래에 비하여 다량의 정보를 빠르고 신속하게 전송 및 수신할 수 있도록 한 폐회로의 전력선통신시스템에 관한 것으로, 등기구 제어용신호를 생성하고 전송하기 위하여, 전력선(P)으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방지점(TO)을 차단하되, 상기 제로크로스 근방지점(TO)의 전원 차단구간(Tcut)의 길이를 가변할 수 있도록 하고, 이 가변되는 길이에 정보를 부여하는 송신부(100); 및 상기 송신부(100)를 통해 전송되어온 등기구 제어용신호를 추출하여 해석하고 해당 램프를 제어하는 등기구(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐회로의 전력선통신시스템{POWER LINE COMMUNICATION SYSTEM OF CLOSED CIRCUIT}
본 발명은 전력선으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방을 차단(OFF)하여 소정 정보를 생성하고 이를 전송 및 수신하는 폐회로의 전력선통신시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 제로크로스 근방의 전원 차단구간의 길이를 가변할 수 있도록 하고, 또 이 가변되는 길이에 정보를 부여함으로써, 종래에 비하여 다량의 정보를 빠르고 신속하게 전송 및 수신할 수 있도록 한 폐회로의 전력선통신시스템에 관한 것이다.
종래의 전력선통신은 통신하고자 하는 정보신호를 변조시켜 해당 기기가 접속되어 있는 전력선에 상기 변조된 신호를 중첩시켜 전송하는 것이었다.
그러나 상기 전력선통신방법은 노이즈와 통신장애가 발생하거나, 통신 속도 가 저하되는 등 여러 가지 문제점이 도출되었다.
따라서 이러한 종래 전력선 통신의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자에 의해 제안된 한국특허 10-1206386가 있다.
이 기술은 종래의 전력선 통신과는 전혀 다른 새로운 형태의 통신방법으로, 특히 고속을 필요로 하지 않고, 전송하고자하는 데이터의 양이 적은 조명 제어 분야 등에 적합하도록 발명된 기술이다.
상기 한국특허 10-1206386에 개시된 대용량 부하에 대한 폐회로 전력선 통신 시스템은 부하(등기구 등)가 연결된 전력선에 공급되는 전원의 제로크로스 지점의 부근을 차단(OFF)하여 소정 정보를 생성하고 이를 전송 및 수신하는 폐회로의 전력선통신시스템으로, 전원의 제로크로스 지점 부근에서 짧은 시간동안 전원을 차단(OFF) 하거나 차단하지 않은 경우를 각각 1 또는 0의 정보로 약속하고, 이러한 정보(램프 조광제어신호)들을 전력선에 연결된 송신수단을 통해 등기구로 전송하여 해당 등기구를 원하는 상태로 원격에서 제어할 수 있도록 한 것이다.
본 발명자는 이러한 폐회로 전력선통신시스템에 있어서, 다수개의 등기구를 보다 신속하게, 응답속도를 빠르게 제어할 수 있는 방법을 연구하던 중 본 발명을 개발하기에 이른 것이다.
한국특허 10-1206386
본 발명은 상기와 같은 배경 하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 전력선으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방을 차단(OFF)하여 소정 정보를 생성하고 이를 전송 및 수신하는 폐회로의 전력선통신시스템에 있어서, 상기 제로크로스 근방의 전원 차단구간의 길이를 가변할 수 있도록 하고, 또 이 가변되는 길이에 대응되는 정보를 부여함으로써, 종래에 비하여 다량의 정보를 빠르고 신속하게 전송 및 수신할 수 있도록 한 폐회로의 전력선통신시스템을 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 등기구 제어용신호를 생성하고 전송하기 위하여, 전력선으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방지점을 차단하되, 상기 제로크로스 근방지점의 전원 차단구간의 길이를 가변할 수 있도록 하고, 이 가변되는 길이에 정보를 부여하는 송신부; 및
상기 송신부를 통해 전송되어온 등기구 제어용 정보를 추출하여 해석하고 해당 램프를 제어하는 등기구를 포함하고,
상기 정보는,
데이터'0'은 Tcut=TO=0이고,
데이터 '1'은 Tout=TO+T1b이고, 여기서 상기 T1b은 데이터 값이'1'늘어날 때의 전원 차단구간(Tcut)의 길이이고,
데이터 '2'는 Tcut=T0+(2×T1b)이고,
데이터 'X'는 Tcut=T0+(X×T1b)이고,
상기 전원 차단구간(Tcut)은 제로크로스 근방지점(TO)을 중심으로 +측과 -측의 한측 또는 양측으로 전원을 일정시간 더 차단하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한 본 발명에 따르자면 상기 송신부는 전력선 전원의 제로크로스 시점을 검출하는 제로크로싱검출부와, 스위치부를 스위칭 제어하여 전력선으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방지점을 차단하되, 등기구 제어용신호에 대응되도록 상기 제로크로스 근방지점의 전원 차단구간의 길이를 가변하여 스위칭 제어하는 제어부와, 등기에 연결되는 전력의 일측에 개재되며 상기 제어부에 의해 스위칭 동작되는 스위치부와, 입력수단들로부터 입력되는 등기구 제어용 키신호를 입력받아 상기 제어부로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
또한 본 발명에 따르자면 상기 제1스위치부는 반도체 스위칭소자인 제1트랜지스터의 에미터 및 컬렉터 양단이 전력선의 일단에 개재되도록 하고, 상기 제1트랜지스터의 에미터 및 컬렉터 양단에 제2트랜지스터의 컬렉터 및 에미터단이 병렬 연결되도록 구성되고, 상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터의 베이스에 상기 제어부의 출력이 동시에 인가되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 제2스위치부는 릴레이 스위칭소자로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 등기구는 전원의 제로크로스 지점을 검출하여 상기 송신부를 통해 전송되어온 등기구 제어용신호를 추출하고 이에 대한 명령을 해석하여 램프부를 제어하는 수신부와, 상기 수신부의 제어에 의해 LED램프를 조광제어하는 램프부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 수신부는 전력선에 연결되어 전력선 전원의 제로크로싱 시점 및 전원이 차단된 구간을 검출하고 상기 제로크로싱 시점 및 전원이 차단된 구간에 포함된 데이터를 검출하는 제로크로싱 및 신호검출부와, 상기 제로크로싱 및 신호검출부로부터 입력되는 제로크로싱 시점 및 전원이 차단된 구간에 포함된 데이터만을 추출하는 상기 데이터추출부와, 상기 데이터추출부를 통해 입력된 데이터를 해석하여 명령을 인식하고 이를 등기구제어부로 입력하여 주는 프로토콜해석부와, 상기 프로토콜해석부로부터 입력된 등기구 제어명령에 따라 램프부를 제어하는 등기구제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 전력선으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방을 차단하여 소정 정보를 생성하고 이를 전송 및 수신하는 폐회로의 전력선통신시스템에 있어서, 상기 제로크로스 근방의 전원 차단구간의 길이를 가변할 수 있도록 하고, 또 이 가변되는 길이에 대응되는 정보를 부여함으로써, 종래에 비하여 다량의 정보를 빠르고 신속하게 전송 및 수신할 수 있어, 품질을 크게 향상시킨 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 폐회로의 전력선통신시스템의 블록도,
도 2는 상기 도 1의 주요부분에 대한 구체적인 회로 블록도,
도 3의 (A)~(E)는 본 발명에 따른 폐회로의 전력선통신시스템의 출력 파형도,
도 4는 본 발명에 따른 제1스위치부의 다른 실시 예이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 폐회로의 전력선통신시스템의 블록도, 도 2는 상기 도 1의 주요부분에 대한 구체적인 회로 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 폐회로의 전력선통신시스템은,
등기구(200)가 연결된 전력선(P)의 일측에 연결되어 등기구 제어용신호를 생성하고 이를 전력선(P)을 통해 전송하는 송신부(100)와, 상기 송신부(100)를 통해 전송되어온 등기구 제어용신호를 추출하고 해당 램프를 제어하는 등기구(200)를 포함한다.
상기 송신부(100)는 등기구 제어용신호를 생성하고 전송하기 위하여, 전력선으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방지점(T0)을 차단(OFF)하되, 상기 제로크로스 근방지점(TO)의 전원 차단구간(Tout)의 길이를 가변할 수 있도록 하고, 이 가변되는 길이에 정보를 부여하는 기능을 수행한다.
상기 송신부(100)는 제로크로싱검출부(110), 제어부(120), 스위치부(130) 및 통신부(140)를 포함한다.
상기 제로크로싱검출부(110)는 전력선(P) 전원(AC)의 제로크로싱 시점을 검출하여 제어부(120)로 입력하여 준다.
상기 제로크로싱검출부(110)는 도 2에서와 같이 제1포토커플러(PC1)를 이용하여 회로 구성할 수 있으며, 상기 제1포토커플러(PC1)의 출력이 제어부(120)로 입력된다.
상기 제어부(120)는 스위치부(130)를 스위칭 제어하여 전력선(P)으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방지점(TO)을 차단(OFF)(이하 'cut'라고도 함)하되, 등기구 제어용신호에 대응되도록 상기 제로크로스 근방지점(TO)의 전원 차단구간(Tout)의 길이를 가변하여 스위칭 제어하여 준다.
먼저, 데이터'0'을 송신하고자 할 때에는 도 3의 (C) 및 (D)와 같이 전원(AC)의 제로크로스 근방지점(TO)에 전원 차단구간(Tcut)이 없도록 하여준다.
즉 Tcut=TO=0이 된다.
데이터 '1'을 송신하고자 할 때에는 전원(AC)의 제로크로스 근방지점(TO)의 전원 차단구간(Tcut)이 T0+T1b의 길이가 되도록 차단하여 준다.
즉 Tout=TO+T1b가 된다.
상기 T1b은 데이터 값이'1'늘어날 때의 차단구간의 길이다.
또한 상기 T1b은 제로크로스 근방지점(TO)을 중심으로 +측과 -측 양측으로 데이터 '1'에 해당되는 동일한 길이의 합으로 구성되는 것이 바람직하지만, +측 또는 -측으로 더 치우치게 구성될 수 있으며, 그 합산된 길이가 T1b와 동일하면 되는 것이다.
이러한 T1b의 길이 구성은 이하의 설명에서도 동일하게 적용된다.
데이터 '2'를 송신하고자 할 때에는 전원(AC)의 제로크로스 근방지점(TO)의 전원 차단구간(Tcut)이 T0+(2×T1b)의 길이가 되도록 차단하여 준다.
즉 Tcut=TO+2T1b가 된다.
마찬가지로 데이터 'X'을 송신하고자 할 때에는 전원(AC)의 제로크로스 근방지점(TO)의 전원 차단구간(Tcut)이 T0+(X×T1b)의 길이가 되도록 차단하여 준다.
본 발명에 따르자면, 종래의 기술이 제로크로스 지점에서 한 개의 비트(Bit)(0 또는 1)(온/오프)만을 전송하였던 것에 비하여, 본 발명은 제로크로스 지점에서 여러 개의 비트를 전송할 수 있는 장점을 제공한다.
예를 들어, 한 번의 제로크로스 지점에서 16단계의 길이를 식별할 수 있다면 4비트를 보낼 수 있게 된다.
지금까지는 8비트의 정보를 전송하기 위해서는 전원 주파수 4사이클이 필요했고, 그 시간도 전원주파수가 60Hz의 경우 4/60초가 걸렸지만, 본 발명의 경우 4배가 빨라지므로 1사이클만 필요하고 통신시간은 1/60초가 되는 것이다.
즉 본 발명은 반응 속도를 훨씬 빠르게 할 수 있고, 복수개의 등기구 제어에 탁월한 성능을 제공하게 된다.
상기 스위치부(130)는 등기구(200)에 연결되는 전력선(P)의 일측에 개재되며, 상기 제어부(120)에 의해 스위칭 동작된다.
상기 스위치부(130)는 제1스위치부와 제2스위치부가 병렬로 접속되도록 구성된다.
상기 제1스위치부는 반도체 스위칭소자 2개를 병렬로 접속하여 구성한다.
상기 제1스위치부는 반도체 스위칭소자인 제1트랜지스터(Q1)의 에미터 및 컬렉터 양단이 전력선(P)의 일단에 개재되도록 하고, 상기 제1트랜지스터(Q1)의 에미터 및 컬렉터 양단에 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터 및 에미터단이 병렬 연결되도록 구성되고, 상기 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)의 베이스에 상기 제어부(120)의 출력이 동시에 인가되도록 구성된다.
상기 제2스위치부는 릴레이 스위칭소자(RY)로 구성되며, 제어부(120)의 출력에 의해 온, 오프 구동된다.
상기 스위치부(130)는 상기 제어부(120)의 제어에 의해 스위칭 동작되는데, 전력선(P)을 통해 등기구 제어용신호를 생성 및 전송하기 위하여 전원을 차단할 경우, 즉 통신을 할 경우에는 제1스위치부는 온(ON) 하여주고, 제2스위치부는 오프(OFF) 하여주어 전원이 제1스위치부만을 통하여 흐르도록 하여준다.
또한 통신을 하지 않을 때에는 제2스위치부를 온(ON)하고 상기 제1스위치부는 오프(OFF) 하여, 전원이 릴레이(RY) 로만 흐르도록 하여 반도체 스위칭소자의 발열을 방지 할 수 있도록 하여준다.
상기 제1스위치부의 제1트랜지스터(Q1) 및 제2트랜지스터(Q2)는 전류가 흐르면 열이 발생하게 되는데, 이들의 직렬연결 시에는 전원의 +, - 어느 경우라도 2개 소자를 통해서 전류가 흐르고 열이 발생되는 데, 병렬로 접속하게 되면 각각의 소자가 한쪽 방향에 대해서만 전류가 흐르게 되므로 열의 발생이 반으로 줄어들게 된다.
또한 상기 제1스위치부는 도 4에서와 같이 트라이악(TC)으로 구성할 수 도 있다.
즉 상기 제1스위치부는 트라이악(TC)와 같은 양방향 반도체 스위칭소자의 경우에는 1개로 구성되고, 트랜지스터나, FET나 IGBT 등과 같이 단방향 스위칭 소자를 사용할 경우는 2개를 병렬로 접속하여 구성한다.
물론 직렬로 접속하는 것도 가능하다.
상기 통신부(140)는 각종 입력수단들로부터 입력되는 등기구 제어용 키신호를 입력받아 상기 제어부(130)로 전송하여 준다.
상기 등기구 제어용 키신호를 발생시키는 입력수단으로는 벽면스위치(151), 근거리 적외선 수신센서(152), PC(153)와 같은 스위치 입력수단이 될 수 있으며, 이들은 해당 등기구(200)로 점등 및 소등 신호를 포함하는 조광신호를 명령한다.
한편, 등기구(200)는 전원의 제로크로스 지점을 검출하여 상기 송신부(100)를 통해 전송되어온 등기구 제어용신호를 추출하고 이에 대한 명령을 해석하여 램프부(220)를 제어하는 수신부(210)와, 상기 수신부(210)의 제어에 의해 LED램프를 조광제어하는 램프부(220)를 포함한다.
보다 상세하게는 상기 수신부(120)는 제로크로싱 및 신호검출부(211), 데이터추출부(212), 프로토콜해석부(213) 및 등기구제어부(214)로 구성된다.
상기 제로크로싱 및 신호검출부(211)는 전력선(P)에 연결되어 전력선(P) 전원(AC)의 제로크로싱 시점을 검출하고 상기 제로크로스시점에 포함된 데이터를 검출하게 된다.
상기 데이터추출부(212)는 상기 제로크로싱 및 신호검출부(211)로부터 입력되는 제로크로스 시점에 포함된 데이터만을 추출한다.
상기 프로토콜해석부(213)는 상기 데이터추출부(212)를 통해 입력된 데이터를 해석하여 명령을 인식하고, 이를 등기구제어부(214)로 입력하여 준다.
상기 등기구제어부(214)는 상기 프로토콜해석부(213)로부터 입력된 등기구 제어명령에 따라 램프부(220)를 제어한다.
상기 램프부(220)는 전원공급부(221)와 LED램프(222)로 구성되며, 상기 전원공급부(221)는 상기 등기구제어부(214)의 제어에 따라 상기 LED램프(222)로 공급되는 전류를 가감하여 조광제어를 수행하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 전체동작을 설명한다.
먼저, 한 계통의 폐회로 전력선(P)에는 송신부(100)와 적어도 하나 이상의 등기구(200)가 설치된다.
예를 들어, 어떤 룸의 벽면스위치(SW)를 눌러 천장에 설치된 특정 LED램프(222)를 점등시키고자 하는 경우를 설명한다.
상기 벽면스위치(SW)를 누르면, 발생되는 램프점등용 키신호는 송신부(100)의 통신부(140)를 통해 제어부(120)로 입력된다.
상기 제어부(120)는 상기 통신부(140)를 통해 입력된 키신호에 대응되는 등기구 제어용신호를 발생하기 위하여 스위치부(130)로 스위칭신호를 출력한다.
이때 통신을 위하여 릴레이(RY)를 오프시켜, 전원(AC)이 제1스위치부, 즉 제1 및 제2트랜지스터(Q1)(Q2)로만 흐르도록 하여준다.
이와 같은 상태에서 제로크로스검출부(110)를 통해 입력되는 제로크로스 시점을 검출하여 해당 LED램프 제어용 신호 발생을 위한 스위칭 제어를 수행한다.
즉 제1 및 제2트랜지스터(Q1)(Q2)의 베이스로 스위칭신호를 출력하여, 제로크로스 근방지점(TO)에서 식별될 수 있는 데이터를 가지는 전원 차단시간(길이), 즉 전원 차단구간(Tcut)을 생성한다.
또 이 전원 차단구간(Tout) 길이는 도 3의 (C) 및 (D)와 같은 형태로 구현되며, 해당 LED램프의 제어 정보를 가지게 된다.
이와 같이 스위치부(130)에서 생성된 LED램프 점등용 신호는 전력선(P)을 타고 등기구(200)로 전송되며, 수신부(210)의 제로크로싱 및 신호검출부(110)를 통해 수신 검출되며, 이 검출된 신호는 데이터추출부(213) 및 프로토콜 해석부(213)를 통해 해당 LED램프와 점등신호에 대한 명령으로 분석된다.
상기 프로토콜해석부(213)으로부터 정보를 입력받은 등기구제어부(214)는 램프부(221)의 전원공급부(220)를 제어하여 해당 LED램프(222)를 점등시켜주게 되는 것이다.
100: 송신부 110: 제로크로싱검출부
120: 제어부 130: 스위치부
140: 통신부 200: 등기구
210: 수신부 212: 제로크로싱 및 신호검출부
212: 데이터추출부 213: 프로토콜해석부
214: 등기구제어부 220: 램프부
221: 전원공급부 222: LED램프

Claims (7)

  1. 등기구 제어용신호를 생성하고 전송하기 위하여, 전력선(P)으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방지점(TO)을 차단하되, 상기 제로크로스 근방지점(TO)의 전원 차단구간(Tcut)의 길이를 가변할 수 있도록 하고, 이 가변되는 길이에 정보를 부여하는 송신부(100); 및
    상기 송신부(100)를 통해 전송되어온 등기구 제어용 정보를 추출하여 해석하고 해당 램프를 제어하는 등기구(200)를 포함하고,
    상기 정보는,
    데이터'0'은 Tcut=TO=0이고,
    데이터 '1'은 Tout=TO+T1b이고, 여기서 상기 T1b은 데이터 값이'1'늘어날 때의 전원 차단구간(Tcut)의 길이이고,
    데이터 '2'는 Tcut=T0+(2×T1b)이고,
    데이터 'X'는 Tcut=T0+(X×T1b)이고,
    상기 전원 차단구간(Tcut)은 제로크로스 근방지점(TO)을 중심으로 +측과 -측의 한측 또는 양측으로 전원을 일정시간 더 차단하는 것을 특징으로 하는 폐회로의 전력선통신시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신부(100)는 전력선(P) 전원(AC)의 제로크로스 시점을 검출하는 제로크로싱검출부(110)와, 스위치부(130)를 스위칭 제어하여 전력선(P)으로 공급되는 전원의 제로크로스 근방지점을 차단하되, 등기구 제어용신호에 대응되도록 상기 제로크로스 근방지점(T0)의 전원 차단구간(Tout)의 길이를 가변하여 스위칭 제어하는 제어부(120)와, 등기구(200)에 연결되는 전력선(P)의 일측에 개재되며 상기 제어부(120)에 의해 스위칭 동작되는 스위치부(130)와, 입력수단들로부터 입력되는 등기구 제어용 키신호를 입력받아 상기 제어부(120)로 전송하는 통신부(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐회로의 전력선통신시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스위치부(130)는 제1스위치부와 제2스위치부가 병렬로 접속되고,
    상기 제1스위치부는 트라이악(TC)와 같은 양방향 반도체 스위칭소자의 경우에는 1개로 구성되고, 트랜지스터, FET나 IGBT와 같이 단방향 스위칭 소자를 사용할 경우는 2개를 병렬로 접속하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐회로의 전력선통신시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2스위치부는 릴레이 스위칭소자(RY)로 구성된 것을 특징으로 하는 폐회로의 전력선통신시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 등기구(200)는 전원의 제로크로스 지점을 검출하여 상기 송신부(100)를 통해 전송되어온 등기구 제어용신호를 추출하고 이에 대한 명령을 해석하여 램프부(220)를 제어하는 수신부(210)와, 상기 수신부(210)의 제어에 의해 LED램프를 조광제어하는 램프부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐회로의 전력선통신시스템.
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