KR101994580B1

KR101994580B1 - 직류 선로 체크 시스템

Info

Publication number: KR101994580B1
Application number: KR1020180006204A
Authority: KR
Inventors: 이상호
Original assignee: 주식회사 에스원
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-06-28

Abstract

본 발명은 직류(DC) 선로의 체크 보다 자세하게는, 직류 선로 상의 단선, 단락, 접촉 등의 배선 상태를 체크함은 물론 직류 선로의 저항에 따른 DC전원 기기가 동작 가능한 거리의 배선 거리인지 여부를 판단할 수 있도록 하는 직류 선로 체크 시스템에 관한 것으로서, DC전원 공급기기와 DC전원 기기를 상호 접속하는 연결 선로(electric wire) 상에 제공되어 DC 전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 측정하는 MCU(micro controller unit); 및MCU에 의해 제어되어, 연결 선로로부터 가지 전류(Ic)를 흐르도록 하는 스위칭 유닛(switching unit)를 개시한다.

Description

직류 선로 체크 시스템{System for checking DC electric wire}

본 발명은 직류(DC) 선로의 체크 보다 자세하게는, 직류 선로 상의 단선, 단락, 접촉 등의 배선 상태를 체크함은 물론 직류 선로의 저항에 따른 DC전원 기기가 동작 가능한 거리의 배선 거리인지 여부를 판단할 수 있도록 하는 직류 선로 체크 시스템에 관한 기술분야이다.

일반적으로 DC 전원의 경우, DC 전원 공급원(Source)로부터 DC전원 기기까지 전기적으로 연결된 전원의 선로 연결 상태를 체크하는 것은 DC 전원 기기의 정상적이며 안정적인 동작 그리고 그 예측 가능성을 타진하기 위한 기본적이면서도 매우 중요한 작업에 속한다.

최근에는 전기 및 전자 기기 동작의 복잡성 증가에 따라 소비 전류가 증가하게 되었으며, 이에 따라 배선 거리에 따른 선로 저항으로 인한 DC 전원 기기에 입력되는 입력 전원의 Voltage Drop이 DC 전원 기기의 안정적인 동작을 위협하는 요소로 부각되고 있다.

전원 공급부와 전원 소비 즉, 전원 기기를 상호 이어주는 선로(electric wire)의 선로 정상상태 체크를 위한 다각적인 기술적 시도가 존재하였다.

관련된 특허 선행문헌으로는 "직류 선로의 고장 판별 장치(공개 번호 제10-2006-0003704호, 이하 특허문헌 1이라 한다.)"가 존재한다.

특허문헌 1의 경우, 기존의 고장 검출회로에 PLC를 조합시켜 여러 선로를 가지고 있는 직류 전선로에서 지락이 발생한 선로만 정확히 검출해내고, 검출된 선로에 대응되어 있는 차단기만 작동되지 않아 해당 선로로 직류 전원이 공급되지 않도록 하기 위한 직류 선로의 고장 판별 장치에 관한 것으로서, 트랜스포머를 통해 입력되는 AC 입력전원을 직류전원으로 변환시키는 다이오드 정류기; 다이오드 정류기를 통해 입력되는 직류전원을 이용하여 복수의 부하와 연결되어 있는 직류 전선로의 전류 및 전압을 검출하는 전류/전압 검출부; 전류/전압 검출부를 통해 검출된 전류 및 전압을 이용하여 부하의 각각에 대응하는 트립신호1을 발생하는 제 1 트립신호 발생부와 전류/전압 검출부를 통해 검출된 전압을 이용하여 복수의 부하와 연결된 직류 전선로의 현재 상태를 체크하여 트립신호2를 발생시키는 제 2 트립신호 발생부로 구성된 트립신호 발생부; 부하와 직접 연결되어 부하의 이상상태를 감지하여 트립신호3을 발생시키는 제 3 트립신호 발생부; 트립신호1, 2, 3을 논리곱 방식에 따라 조합시켜 차단제어신호를 출력하는 차단제어신호 발생부; 및 차단제어신호 발생부를 통해 출력되는 차단제어신호에 응하여 전류/전압 검출부로 직류전원이 공급 또는 차단되도록 하는 차단부를 개시한다.

또 다른 관련 특허 선행기술로는 "초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템 및 그 방법(등록 번호 제10-1561832호, 이하 특허문헌 2)"도 존재한다.

특허문헌 2의 경우, 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반사파를 이용하여 케이블의 고장 종류와 위치를 상시 감시하는 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

역시 특허 선행기술로서 "선로진단시스템(등록 번호 제　10-1630370호, 이하 특허문헌 3)"도 존재한다.

특허문헌 3의 경우, 송전선로에서 발생하는 유도자기를 이용하여 전원을 공급함으로써, 선로의 분담전압, 온도 및 진동 상태를 복합적으로 측정하여 송전선로의 상태를 판정할 수 있는 선로진단시스템을 제공하는 것이다.

그러나 이들 종래의 기술들은 DC 전원과 DC 기기 상호간에 이어주는 선로의 연결성 여부만을 측정할 수 있을 뿐, 선로의 저항에서 유발되는 voltage drop을 측정할 수 없었으며, 이에 따라 선로의 길이에 따른 DC 전원 기기가 동작 가능한 배선거리인지 여부를 체크할 수 없는 문제점이 있었다.

공개 번호 제10-2006-0003704호 등록 번호 제10-1561832호 등록 번호 제　10-1630370호

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결하고자 하는 과제를 가진다.

첫째, 선로의 단선, 단락과 같은 배선 상태는 물론, 선로 길이에 따른 저항까지 측정할 수 있도록 하고자 한다.

둘째, 선로의 최초 저항에 측정과 지속적인 저항 산출을 통해 시간의 추이에 따른 연결 선로의 이상 유무를 지속적으로 센싱할 수 있도록 하고자 한다.

셋째, 연결 선로의 저항에 따른 전압 강하의 산출할 수 있도록 하고자 한다.

본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은DC전원 공급기기와 DC전원 기기를 상호 접속하는 연결 선로(electric wire) 상에 제공되어 상기 DC전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 측정하는 MCU(micro controller unit); 및 상기 MCU에 의해 제어되어, 상기 연결 선로로부터 가지전류(Ic)를 흐르도록 하는 스위칭 유닛(switching unit)를 포함하고, 상기 스위칭 유닛은, NPN형 트랜지스터(NPN typed transistor)이고, 상기 NPN형 트랜지스터는, 콜렉터(collector)는 상기 연결 선로 상에 접속되며, 에미터(emitter)는 접지(ground)되며, 베이스(base)는 상기 MCU에 접속되고, 상기 MCU는, 상기 DC전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 측정하는 전압 측정부; 상기 NPN형 트랜지스터의 베이스에 제공되어, 상기 NPN형 트랜지스터의 스위칭을 제어하는 TR제어부; 및 상기 전압 측정부에서 측정한 전압(Vin)과 상기 NPN형 트랜지스터의 콜렉터 상의 저항(R1)을 통해 상기 연결 선로의 저항(Ra)을 산출하는 저항 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은 상기 DC전원 기기에 포함되어, 상기 DC전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 분배하고 상기 MCU에 제공하는 전압 디바이더(divider)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

삭제

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 TR제어부는, 상기 NPN형 트랜지스터의 베이스에 인가되는 전류를 제어하여, 상기 콜렉터로부터 상기 에미터로 흐르는 전류(Ic)를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 TR제어부가 1) 상기 전류(Ic)가 흐르지 않도록 제어하는 경우 상기 전압 측정부는 DC전원 기기에 인가되는 전압(V1)을 측정하며, 2) 상기 전류(Ic)가 흐르도록 제어하는 경우 상기 전압 측정부는 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압(V2)를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 저항 연산부는 하기의 식(1)을 통해 상기 연결 선로의 저항(Ra)를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

식(1): Ra=R1×(V1-V2)/V2 (Ra: 상기 연결 선로의 저항, R1: 상기 NPN형 트랜지스터의 콜렉터 상의 저항, V1: 상기 전류(Ic)가 흐르지 않도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압, V2: 상기 전류(Ic)가 흐르도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압)

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 전압 측정부는 단위시간(1sec) 동안 소정의 개수를 샘플링하여 상기 DC전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 측정하여, 샘플링된 수치를 평균화하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 소정의 개수는 100ms 간격으로 10회 인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 MCU는 상기 DC전원 기기의 정상 작동에 필요한 최소 입력 전압(Vmin)과 최대 소비 전류(Imax)에 대한 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 연결 선로의 저항(Ra)에 의한 전압강하(Voltage drop) 후, 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압(Vin)이 상기 최소 입력 전압(Vmin) 보다 큰지 여부를 판단하는 비교 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 비교 분석부는 하기의 식(2)를 통해 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압(Vin)이 상기 최소 입력 전압(Vmin) 보다 큰지 여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

식(2): Vout-(Ra×Imax)>Vmin (Vout: 상기 DC전원 공급기기로부터 공급되는 전압, Ra: 상기 연결 선로의 저항, Imax: 상기 DC전원 기기의 정상 작동에 허용되는 최대 소비 전류, Vmin; 상기 DC전원 기기의 정상 작동에 허용되는 최소 입력 전압)

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 비교 분석부는 상기 식(2)에 따른 부등식이 성립되지 않는 경우, 상기 연결 선로가 불량인 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 MCU는 상기 콜렉터에 인가되는 전류(Ic)를 측정하는 전류 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 상기 저항 연산부는 하기의 식(3)을 통해 상기 연결 선로의 저항(Ra)를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

식(3): Ra= (V1-V2)/Ic (Ra: 상기 연결 선로의 저항, V1: 상기 전류(Ic)가 흐르지 않도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압, V2: 상기 전류(Ic)가 흐르도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압, Ic: 상기 콜렉터로부터 상기 에미터로 흐르는 전류)

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, MCU의 아웃풋 전압에 따라 트랜지스터의 전류 흐름을 제어하도록 하여, 이에 따라 Vin의 변화를 측정하도록 하고, 이에 따른 선로 전류의 측정이 이루어질 수 있도록 한다.

둘째, 선로의 전류 측정과 Vin의 변화 측정에 따라 선로 내부 저항을 측정할 수 있도록 한다.

셋째, 선로의 내부 저항의 측정에 따라 선로에 의한 전압강하(Voltage Drop)를 측정할 수 있도록 하고, 이에 따라 DC전원 기기 설치 가능한 선로의 배선거리를 예측할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른, 직류 선로 체크 시스템의 각 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 MCU의 하부 구성 요소들을 도시한 블록도이다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은 DC전원의 소스(source)단인 DC전원 공급기기(10)와 DC전원의 로드(load)단 상호를 이어주는 연결 선로(electric wire, 1)의 연결상태 여부는 물론 그 저항을 측정함에 따라, DC전원 공급기기(10)로부터 DC전원 기기 보다 자세하게는 기기회로(20) 사이의 거리가 기기회로(20)가 동작하기에 적절하고 유효한 거리인지를 판단할 수 있도록 하는 것이며, 이러한 연결 선로(1) 거리의 유효성의 판단은 연결 선로(1)의 저항(Ra)에 따른 전압 강하(Voltage drop)의 산출을 통해 판단해낸다.

먼저, 본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 MCU(Micro Controller Unit, 100)와 스위칭 유닛(300)을 포함하게 된다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이, MCU(100)는 DC전원 기기 보다 자세하게는 기기회로(20)에 인가되는 전압(Vin)의 측정을 위한 수단일 뿐만 아니라, 스위칭 유닛(300)을 제어하기 위한 수단에 해당한다.

여기서 MCU(100)는 일반적으로 상용화된 Micro Controller Unit를 일컫는 것으로서, 내부에 CPU 즉, 마이크로프로세서와 입 · 출력 모듈을 하나의 칩으로 만들어져 정해진 기능을 수행하는 컴퓨터로 설명할 수 있다.　

MCU(100)는 일반적으로 그 내부에 CPU, memory 그리고 프로그램 가능한 입/출력을 수단을 구비할 수 있으며,　본 발명의 MCU(100)는 임베디드 애플리케이션을 위해 디자인되도록 구현되는바, 후술하고자 하는 MCU(100)의 기능들이 임베디드되어 사용된다고 할 것이다.

MCU(100)는 DC전원 기기의 기기회로(20)에 인가되는 전압(Vin)을 측정하는 동안에는 기기회로에 인가되는 전류(Ib)에 간섭이나 변화가 발생되지 않도록 하기 위하여, 그 동작과 내부의 저항은 일정하게 유지되도록 하게 된다.

스위칭 유닛(300)은 도 1에 도시된 바와 같이, MCU(100) 및 연결 선로(1)에 제공되는 구성이다.

스위칭 유닛(300)은 MCU(100)에 의해 제어되도록 하여, 연결 선로(1)를 통해 흐르는 전류의 일부를 접지(ground)로 흐를 수 있도록 하거나 흐르지 못하도록 하게 되는 일종의 스위치와 같은 기능을 수행한다.

보다 자세하게는, 스위칭 유닛(300)은 MCU(100)으로부터 출력전압 혹은 출력전류에 의해 제어되어, 연결 선로(1)로부터의 가지전류(Ic)를 흐를 수 있도록 한다.

여기서 MCU(100)는 DC전원 기기 보다 자세하게는 기기회로(20)에 인가되는 전압(Vin)이 MCU(100)에서 허용되는 전압보다 더 크게 인가되는 경우, MCU(100) 자체에 손상이 발생될 수 있기 때문에, 분배된 전압을 인가할 필요가 존재한다. 따라서, 본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템은 전압 디바이더(divider, 200)를 더 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 전압 디바이더(200)는 기기회로(20)와 MCU(100) 사이에 제공되어 기기회로(20)에 인가되는 전압(Vin)을 분배하여 분배된 전압을 MCU(100)에 인가할 수도 있다.

전압 디바이더(200)는 그 전압의 분배에 대한 정보 예컨대, 그 내부의 저항 비율에 따른 전압의 비율은 MCU(100)에서 인지할 수 있도록 미리 주어진 값(Given Value)일 수 있으며, 그 내부에 가변적 저항에 의한 경우에도 그 전압 강하의 비율에 대한 정보는 MCU(100)에 전달하고 MCU(100)는 그 강하된 비율 정보를 통해 기기회로(20)에 인가되는 전압(Vin) 정보를 오차없이 인지할 수 있다.

다시 스위칭 유닛(300)을 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, NPN형 트랜지스터(NPN typed transistor)일 수 있다.

스위칭 유닛(300)이 NPN형 트랜지스터인 경우, NPN접합(junction) 트랜지스터이며 여기서 콜렉터(Collector), 에미터(Emitter), 베이스(Base)로 이루어진다.

NPN형 트랜지스터인 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 콜렉터는 연결 선로(1)에 접속되고 그 저항은 R1으로 표기한다. 그리고 베이스는 MCU(100)에 접속되며 베이스단의 저항은 R2로 표기할 수 있다.

NPN형 트랜지스터인 경우 도 1에 도시된 바와 같이 그 에미터는 접지(ground)된다.

MCU(100)는 전압 측정부(110), TR제어부(120), 그리고 저항 연산부(140)를 포함할 수 있다.

먼저, 전압 측정부(110)는 DC전원 기기 보다 자세하게는 기기회로(20)와 연결 선로(1) 상에 제공되어, 기기회로(20)에 인가되는 전압(Vin)을 측정하게 된다.

전압 측정부(110)는 NPN형 트랜지스터의 콜렉터로부터 에미터까지의 전류(Ic)가 흐르지 않는 경우에 기기회로(20)에 인가되는 전압(V1)과 NPN형 트랜지스터의 콜렉터로부터 에미터까지의 전류(Ic)가 흐르는 경우에 기기회로(20)에 인가되는 전압(V2)을 각각 측정할 수 있다.

여기서 전압 측정부(110)는 V1, V2 측정시 그 오차를 줄이기 위해 일정 시간 동안 샘플링하여 평균값으로 산출할 수 있다. 예컨대, 1sec 동안 100ms 간격으로 10번 샘플링하고, 이 값들의 평균값으로 할 수 있다.

TR제어부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, NPN형 트랜지스터의 베이스(Base)에 제공되어 그 출력을 이용하여 NPN형 트랜지스터의 스위칭 기능을 제어하게 된다.

저항 연산부(140)는 전압 측정부(110)에서 측정한 전압(Vin)과 NPN형 트랜지스터의 콜렉터 상의 저항인 R1 값을 이용하여 연결 선로의 저항(Ra)을 산출하는 기능을 가진다.

NPN형 트랜지스터의 전류Ic가 흐르지 않는 경우에 측정된 기기회로(20)의 인가 전압(V1)과 NPN형 트랜지스터의 전류(Ic)가 흐르는 경우에 측정된 기기회로(20)의 인가 전압(V2)인 경우, 연결 선로(1)에 의한 전압 강하(Voltage Drop)는 Vout-Vin = Ra×Ia = Ra×(Ib+Ic)로 나타낼 수 있다.

여기서 다시, Vout-V1=Ra×Ib이며, Vout-V2=Ra×(Ib+Ic)이다. 이 두 등식을 정리하면, V1-V2=Ra×Ic=Ra×V2/R1 (Ra: 상기 연결 선로의 저항, V1: 상기 전류(Ic)가 흐르지 않도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압, V2: 상기 전류(Ic)가 흐르도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압, Ic: 상기 콜렉터로부터 상기 에미터로 흐르는 전류)이며, 여기서 Ra를 기준으로 나머지 변수들을 정리하면 연결 선로(1)의 저항Ra=R1×(V1-V2)/V2=R1×(V1/V2-1)가 된다.

식(1): Ra=R1×(V1-V2)/V2=R1×(V1/V2-1) (Ra: 상기 연결 선로의 저항, R1: 상기 NPN형 트랜지스터의 콜렉터 상의 저항, V1: 상기 전류(Ic)가 흐르지 않도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압, V2: 상기 전류(Ic)가 흐르도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압)

상술한 바와 같이, 저항 연산부(140)는 이들 등식들에 대한 일련의 전개 과정을 통해 연결 선로(1)의 저항(Ra)를 읽어낼 수 있으며, 기기회로(20)에 인가되는 전류(Ib)와의 곱을 통해 전압강하(Voltage Drop)를 산출함은 물론이며 이를 통해 궁극적으로는 연결 선로(1)의 연결 거리가 유효한지 여부까지 판단할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 직류 선로 체크 시스템의 MCU(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 저장부(102)와 비교 분석부(150)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 저장부(102)는 DC전원 기기 보다 자세하게는 기기회로(20)가 동작 가능한 최소 입력 전압(Vmin)과 최대 소비 전류(Imax)에 대한 정보를 담고 있는 구성이다.

저장부(102)는 일반적인 스토리지(storage)와 대동소이하며, 상술한 바와 같은기기회로(20)가 동작 가능한 최소 입력 전압(Vmin)과 최대 소비 전류(Imax)에 대한 정보 정도만 수용하면 되기 때문에 그 용량에 있어서는 크게 제약이 없는 구성이라고 할 수 있다.

이 경우, 연결 선로(1)의 저항(Ra)에 의한 전압의 최대치는 Ra×Imax로 계산될 수 있는데, 이때의 DC전원 공급기기(10)로부터의 공급되는 전압 Vout에서 Ra×Imax를 뺀 수치는 Vmin보다 커야함은 물론이다.

다시 표현하면, 아래의 부등식에 참이 성립되어야 한다.

부등식(1): Vout-(Ra×Imax)>Vmin (Vout: 상기 DC전원 공급기기로부터 공급되는 전압, Ra: 상기 연결 선로의 저항, Imax: 상기 DC전원 기기의 정상 작동에 허용되는 최대 소비 전류, Vmin; 상기 DC전원 기기의 정상 작동에 허용되는 최소 입력 전압)

상술한 비교 분석부(140)는 상기의 부등식(1)이 성립하는지 여부를 판단하게 된다.

마진(M)을 적용하는 경우,

Vout-(Ra×Imax)×(1+M)>Vmin

이 성립되어야 한다.

DC전원 공급기기(10)와 기기회로(20)를 상호 연결하는 연결 선로(1)의 선로 공사 직후, 최초 전원을 인가하는 경우 Ra를 상술한 바와 같이 산출하고 저장한 후, 일정 시간이 경과한 후 다시 Ra를 주기적으로 산출하게 되면, 최초의 Ra값과 시간에 추이에 따라 변동하는 Ra의 값을 데이터화하면 연결 선로(1)의 이상 유무까지 판단할 수 있게 된다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

1,2,3,4: 선로
10: DC전원 공급기기
20: 기기회로
100: MCU(micro controller unit)
200: 전압 Divider
300: 스위칭 유닛

Claims

DC전원 공급기기와 DC전원 기기를 상호 접속하는 연결 선로(electric wire) 상에 제공되어 상기 DC전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 측정하는 MCU(micro controller unit); 및
상기 MCU에 의해 제어되어, 상기 연결 선로로부터 가지전류(Ic)를 흐르도록 하는 스위칭 유닛(switching unit)을 포함하고,
상기 스위칭 유닛은,
NPN형 트랜지스터(NPN typed transistor)이고,
상기 NPN형 트랜지스터는,
콜렉터(collector)는 상기 연결 선로 상에 접속되며, 에미터(emitter)는 접지(ground)되며, 베이스(base)는 상기 MCU에 접속되고,
상기 MCU는,
상기 DC전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 측정하는 전압 측정부;
상기 NPN형 트랜지스터의 베이스에 제공되어, 상기 NPN형 트랜지스터의 스위칭을 제어하는 TR제어부; 및
상기 전압 측정부에서 측정한 전압(Vin)과 상기 NPN형 트랜지스터의 콜렉터 상의 저항(R1)을 통해 상기 연결 선로의 저항(Ra)을 산출하는 저항 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 시스템은,
상기 DC전원 기기에 포함되어, 상기 DC전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 분배하고 상기 MCU에 제공하는 전압 디바이더(divider)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
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삭제
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제1항에 있어서, 상기 TR제어부는,
상기 NPN형 트랜지스터의 베이스에 인가되는 전류를 제어하여, 상기 콜렉터로부터 상기 에미터로 흐르는 전류(Ic)를 제어하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
제6항에 있어서, 상기 TR제어부가,
1) 상기 전류(Ic)가 흐르지 않도록 제어하는 경우,
상기 전압 측정부는 DC전원 기기에 인가되는 전압(V1)을 측정하며,
2) 상기 전류(Ic)가 흐르도록 제어하는 경우,
상기 전압 측정부는 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압(V2)를 측정하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
제7항에 있어서, 상기 저항 연산부는,
하기의 식(1)을 통해 상기 연결 선로의 저항(Ra)를 산출하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
식(1): Ra=R1×(V1-V2)/V2
Ra: 상기 연결 선로의 저항
R1: 상기 NPN형 트랜지스터의 콜렉터 상의 저항
V1: 상기 전류(Ic)가 흐르지 않도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압
V2: 상기 전류(Ic)가 흐르도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압
제1항에 있어서, 상기 전압 측정부는,
단위시간(1sec) 동안 소정의 개수를 샘플링하여 상기 DC전원 기기 상에 인가되는 전원(Vin)을 측정하여, 샘플링된 수치를 평균화하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
제9항에 있어서, 상기 소정의 개수는,
100ms 간격으로 10회 인 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 MCU는,
상기 DC전원 기기의 정상 작동에 허용되는 최소 입력 전압(Vmin)과 최대 소비 전류(Imax)에 대한 정보를 저장하는 저장부; 및
상기 연결 선로의 저항(Ra)에 의한 전압강하(Voltage drop) 후, 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압(Vin)이 상기 최소 입력 전압(Vmin) 보다 큰지 여부를 판단하는 비교 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
제11항에 있어서, 상기 비교 분석부는,
하기의 식(2)를 통해 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압(Vin)이 상기 최소 입력 전압(Vmin) 보다 큰지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
식(2): Vout-(Ra×Imax)>Vmin
Vout: 상기 DC전원 공급기기로부터 공급되는 전압
Ra: 상기 연결 선로의 저항
Imax: 상기 DC전원 기기의 정상 작동에 허용되는 최대 소비 전류
Vmin; 상기 DC전원 기기의 정상 작동에 허용되는 최소 입력 전압
제12항에 있어서, 상기 비교 분석부는,
상기 식(2)에 따른 부등식이 성립되지 않는 경우, 상기 연결 선로가 불량인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 MCU는,
상기 콜렉터에 인가되는 전류(Ic)를 측정하는 전류 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
제7항에 있어서, 상기 저항 연산부는,
하기의 식(3)을 통해 상기 연결 선로의 저항(Ra)를 산출하는 것을 특징으로 하는, 직류 선로 체크 시스템.
식(3): Ra= (V1-V2)/Ic
Ra: 상기 연결 선로의 저항
V1: 상기 전류(Ic)가 흐르지 않도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압
V2: 상기 전류(Ic)가 흐르도록 제어하는 경우 상기 DC전원 기기에 인가되는 전압
Ic: 상기 콜렉터로부터 상기 에미터로 흐르는 전류