KR102087486B1 - Power line energy harvester - Google Patents

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KR102087486B1
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이제윤
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주식회사 코아칩스
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
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Abstract

본 발명에 따른 전력선 에너지 하베스터(power line energy harvester)는, 전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 상기 전력선 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된 코일이 배치된 벨트부; 및 상기 벨트부의 일부 영역에 배치되어, 상기 유도 전류로부터 전기 에너지를 생성하도록 구성된 회로 기판을 포함하고, 벨트 형태로 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공할 수 있다.The power line energy harvester according to the present invention includes: a belt unit configured to be attachable on a power line and having a coil configured to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line; And a circuit board disposed in a portion of the belt portion, the circuit board being configured to generate electrical energy from the induced current, and providing power to a sensor for detecting a state of a power line having various shapes in a belt form. can do.

Description

전력선 에너지 하베스터{POWER LINE ENERGY HARVESTER}Power Line Energy Harvester {POWER LINE ENERGY HARVESTER}

본 발명은 전력선 에너지 하베스터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전력선에 부착되어 전력선으로부터의 자속에 따른 유도 전류를 이용하는 에너지 수집 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power line energy harvester. More particularly, the present invention relates to an energy collection device attached to a power line and using an induced current according to magnetic flux from the power line.

전력을 공급하는 전력선(power line)에서 전력 이상 상태를 감지하기 위하여 센서 네트워크를 구축할 필요가 있다. 이와 관련하여, 이러한 이상 상태를 감지하기 위한 센서 네트워크를 위하여 전력 공급이 필요하다. 하지만, 센서 네트워크를 위한 별도의 전력 공급은 소비 전력을 증가시킬 뿐만 아니라, 전력 계통에 간섭이나 이상을 발생시킬 가능성이 있다는 문제점이 있다.There is a need to build a sensor network to detect power anomalies in the power lines that supply power. In this regard, power supply is needed for the sensor network to detect such an abnormal condition. However, the separate power supply for the sensor network not only increases the power consumption, but also may cause interference or abnormality in the power system.

이를 해결하기 위해, 별도의 전력 공급이 아닌 저장된 에너지를 이용하는 방법으로 배터리를 이용하는 경우에는, 배터리의 교체작업을 필요로 하여 광범위한 지역에 산재한 센서노드의 배터리 교체에 많은 비용과 인력이 요구될 수밖에 없다는 문제점이 있다. 또한, 교체 후 아무렇게나 버려지는 폐 배터리는 환경오염의 원인으로 작용됨으로써 배터리 수거 및 관리에 의한 비용증가의 문제점이 있다.In order to solve this problem, if the battery is used as a method of using stored energy instead of a separate power supply, it is necessary to replace the battery, which requires a lot of cost and manpower to replace the battery of a sensor node in a wide area. There is a problem. In addition, waste batteries that are discarded after replacement have a problem of increasing costs due to battery collection and management by acting as a cause of environmental pollution.

이러한 환경에서 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 기술은 크게 각광받고 있는 기술 분야라고 할 수 있다. 하지만, 다양한 전력 계통에서 현재 전력선의 형태도 다양하고, 이에 따라 전력선의 직경은 다양한 크기로 구현되어 있다. 이에 따라 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서 네트워크를 위한 에너지 하베스팅 장치를 다양한 형태의 전력선에 어떻게 적용할지에 대한 구체적인 방법이 없다는 문제점이 있다. In this environment, energy harvesting technology is in the spotlight. However, in various power systems, there are various forms of power lines. Accordingly, the diameter of power lines is implemented in various sizes. Accordingly, there is a problem that there is no specific method of how to apply the energy harvesting device for the sensor network for detecting the state of the power line to various types of power lines.

따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem, and to provide an apparatus for supplying power to a sensor for detecting a state of a power line having various forms.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 다양한 형태를 갖는 전력선에 부착 가능한 형태의 전력선 에너지 하베스터 장치를 제공하는 것에 있다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide a power line energy harvester device of the form that can be attached to a power line having a variety of forms.

본 발명에 따른 전력선 에너지 하베스터(power line energy harvester)는, 전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 상기 전력선 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된 코일이 배치된 벨트부; 및 상기 벨트부의 일부 영역에 배치되어, 상기 유도 전류로부터 전기 에너지를 생성하도록 구성된 회로 기판을 포함하고, 벨트 형태로 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공할 수 있다. The power line energy harvester according to the present invention includes: a belt unit configured to be attachable on a power line and having a coil configured to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line; And a circuit board disposed in a portion of the belt portion, the circuit board being configured to generate electrical energy from the induced current, and providing power to a sensor for detecting a state of a power line having various shapes in a belt form. can do.

일 실시 예에 따르면, 상기 벨트부의 양단에서 상기 벨트부를 고정시키기 위한 클램프 기구부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the belt mechanism may further include a clamp mechanism for fixing the belt portion at both ends.

일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판은 유연 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board) 형태로, 퍼멀로이(permalloy) 재질의 상기 벨트부 또는 상기 클램프 기구부 내에 장착될 수 있다. 이때, 상기 클램프 기구부는, 상기 전력선의 직경에 맞도록 상기 벨트부를 가변가능하게 체결하도록 구성된 외부 기구; 및 계단 형태로 구성되고, 상기 계단 형태의 돌출 영역을 통해 상기 외부 기구와 연결되는 내부 기구를 포함할 수 있다. 한편, 상기 회로 기판은 상기 계단 형태의 안착 영역 상에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment, the circuit board may be mounted in the belt part or the clamp mechanism part made of a permalloy material in the form of a flexible printed circuit board. At this time, the clamp mechanism portion, an external mechanism configured to variably fasten the belt portion to match the diameter of the power line; And an internal mechanism configured to be in a staircase shape and connected to the external mechanism through the stepped protrusion region. On the other hand, the circuit board may be characterized in that disposed on the step-shaped seating area.

일 실시 예에 따르면, 상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는, 상기 외부 기구의 일단에 형성된 내부 클립과 상기 내부 클립과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈을 통해 내부 클립 고정 방식으로 고정될 수 있다.According to an embodiment, the belt part and the clamp mechanism part may be fixed in an inner clip fixing manner through an inner clip formed at one end of the outer mechanism and a groove formed in the protruding region corresponding to the inner clip.

일 실시 예에 따르면, 상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는, 상기 외부 기구의 일단에 형성된 외부 클립과 상기 외부 클립과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈을 통해 외부 클립 고정 방식으로 고정될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the belt part and the clamp mechanism part may be fixed in an outer clip fixing manner through an outer clip formed at one end of the outer mechanism and a groove formed in the protruding region corresponding to the outer clip.

일 실시 예에 따르면, 상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는, 상기 외부 기구의 특정 영역에 형성된 제1반경의 제1홀(hole)과 상기 제1홀에 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 제2반경의 제2홀을 통해 볼트로 고정되는 볼트 고정 방식으로 고정될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the belt part and the clamp mechanism part may include a first hole having a first radius formed in a specific region of the external mechanism and a second radius formed at the protruding region corresponding to the first hole. It may be fixed in a bolt fixing manner that is fixed to the bolt through the second hole.

일 실시 예에 따르면, 상기 클램프 기구부의 체결은 양 측면에서 체결부를 통해 체결될 수 있다.According to one embodiment, the clamping mechanism may be fastened through fastening portions at both sides.

일 실시 예에 따르면, 상기 클램프 기구부의 체결은 일 측면에서 체결부를 통해 체결되고, 타 측면은 힌지 형태로 상기 내부 기구와 상기 외부 기구가 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the clamping mechanism may be fastened through a fastening portion at one side thereof, and the other side thereof may be connected to the inner mechanism and the external mechanism in a hinge form.

일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판은, 상기 생성된 전기 에너지에 해당하는 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환하는 정류기(Rectifier); 상기 정류기로부터 변환된 직류(DC) 전압을 저장하는 회로부; 및 상기 저장된 직류(DC) 전압을 감시 제어부(MCU: Monitoring Control Unit)로 전달하기 위해 특정 값의 전압으로 전압 변환하는 전압 조정기(Regulator)를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the circuit board, a rectifier for converting an alternating current (AC) voltage corresponding to the generated electrical energy into a direct current (DC) voltage; A circuit unit which stores a DC voltage converted from the rectifier; And a voltage regulator for converting the stored direct current (DC) voltage into a voltage having a specific value to transfer the stored DC voltage to a monitoring control unit (MCU).

일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판은, 상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 전류를 측정하는 전류 센서를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 전류 센서는 상기 측정된 전류가 보고 상태 또는 이상 상태(abnormal state)에 해당하면 제어부로 제1신호를 전송할 수 있다. 한편, 상기 회로 기판은, 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도가 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부로 제2신호를 전송하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 회로 기판은, 상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선 및 주변의 특정 가스를 검출하고, 상기 검출된 가스의 양이 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부로 제3신호를 전송하는 가스 센서를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the circuit board may further include a current sensor configured to receive the converted voltage from the voltage regulator and measure a current of the power line. In this case, the current sensor may transmit a first signal to the controller if the measured current corresponds to a reporting state or an abnormal state. Meanwhile, the circuit board receives a converted voltage from a voltage regulator, measures a temperature of the power line, and transmits a second signal to the controller when the measured temperature corresponds to a reporting state or an abnormal state. It may further include. In addition, the circuit board may receive the converted voltage from the voltage regulator, detect the specific gas around the power line, and, if the amount of the detected gas corresponds to a reporting state or an abnormal state, transmits the third control unit to the controller. It may further include a gas sensor for transmitting a signal.

일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판은, 상기 전압 조정기, 상기 전류 센서, 상기 온도 센서, 및 상기 가스 센서와 연결되어, 상기 전압 조정기로부터 변환된 전압을 수신하여 상기 전압을 상기 전류 센서, 상기 온도 센서, 및 상기 가스 센서에 공급하고, 상기 전류 센서, 상기 온도 센서, 및 상기 가스 센서로부터 수신된 신호의 유형, 및 상기 전력선에 상기 벨트부가 배치된 위치에 따라 서로 다른 메시지를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 생성된 상기 서로 다른 메시지를 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 수신기로 전송하는 RF 송수신부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the circuit board is connected to the voltage regulator, the current sensor, the temperature sensor, and the gas sensor, and receives the converted voltage from the voltage regulator to convert the voltage to the current sensor, the temperature. A control unit for supplying a sensor and the gas sensor, and generating different messages according to types of signals received from the current sensor, the temperature sensor, and the gas sensor, and positions of the belt unit on the power line; And an RF transceiver for transmitting the different messages generated from the controller to a receiver as radio frequency (RF) signals.

일 실시 예에 따르면, 상기 서로 다른 메시지는, 모듈 식별자(ID), 및 상기 모듈 식별자(ID)에 후속하는 측정값으로 구성되고, 상기 모듈 식별자(ID)는 복수의 벨트들을 구별하기 위한 ID이고, 상기 측정값은 상기 전류 센서, 상기 온도 센서, 및 상기 가스 센서 중 어느 하나로부터 수신된 전류, 온도, 및 가스 측정값일 수 있다. 이때, 상기 측정값이 상기 가스 센서로부터 측정된 값이면, 상기 가스 측정값과 상기 특정 가스의 유형에 대한 정보를 포함하고, 상기 전력선에 상기 벨트부가 배치된 위치에 따라 서로 다른 주파수로 상기 RF 송수신부로부터 상기 수신기로 서로 다른 신호가 전송되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one embodiment, the different message is composed of a module identifier (ID) and a measurement value subsequent to the module identifier (ID), wherein the module identifier (ID) is an ID for distinguishing a plurality of belts The measured value may be a current, temperature, and gas measured value received from any one of the current sensor, the temperature sensor, and the gas sensor. In this case, when the measured value is a value measured from the gas sensor, the gas measured value and information on the type of the specific gas may be included, and the RF transmission / reception may be performed at different frequencies according to the position of the belt unit on the power line. Different signals may be transmitted from a negative part to the receiver.

따라서, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따른 전력선 에너지 하베스터 장치는, 벨트 형태로 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공할 수 있다.Accordingly, the power line energy harvester apparatus according to at least one embodiment of the present invention may provide an apparatus for supplying power to a sensor for detecting a state of a power line having various forms in a belt form.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따른 전력선 에너지 하베스터 장치는, 벨트 형태의 구조에서 벨트부를 고정시키기 위한 기구 구조를 통해 전력선에 부착시킬 수 있는 형상의 에너지 하베스터 장치를 제공할 수 있다. In addition, the power line energy harvester device according to at least one embodiment of the present invention, it can provide an energy harvester device of the shape that can be attached to the power line through a mechanism structure for fixing the belt portion in the belt form structure.

도 1은 본 발명에 따른 벨트 구조의 전력선 에너지 하베스터의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 벨트 구조의 전력선 에너지 하베스터의 체결 구조를 나타낸다.
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다.
도 4은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 내부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다.
도 6는 본 발명에 따른 회로 기판의 기능 블록별 상세 구조를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 및 MCU, 센서부의 기능 블록별 상세 구조를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 전력선의 특정 위치들에 부착된 복수의 전력선 에너지 하베스터가 부착된 테스트 샘플의 형상을 나타낸다.
도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 센서의 통신 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 10는 본 발명에 따른 전력선 적응형 에너지 하베스터와 무선 통신의 개념을 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅 및 센서 데이터 획득 및 전송과 관련된 개념적인 흐름도를 도시한다.
1 shows a structure of a power line energy harvester of a belt structure according to the present invention.
2 illustrates a fastening structure of a power line energy harvester having a belt structure according to another embodiment of the present invention.
3 illustrates a fastening structure and a permalloy belt fixing method of an external clip fixing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the fastening structure of the inner clip fixing method and the permalloy belt fixing method according to another embodiment of the present invention.
5 shows a fastening structure of the inner clip fixing method and a permalloy belt fixing method according to another embodiment of the present invention.
6 shows a detailed structure for each functional block of a circuit board according to the present invention.
Figure 7 shows the detailed structure of each functional block of the RF, MCU, sensor unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 illustrates a shape of a test sample to which a plurality of power line energy harvesters attached to specific locations of a power line according to an embodiment of the present invention.
9 illustrates a communication test result of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
10 illustrates a concept of power line adaptive energy harvester and wireless communication in accordance with the present invention.
11 illustrates a conceptual flow diagram relating to energy harvesting and sensor data acquisition and transmission in accordance with the present invention.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The above-described features and effects of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, and thus, those skilled in the art to which the present invention pertains may easily implement the technical idea of the present invention. Could be. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.In describing each drawing, like reference numerals are used for like elements.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any of a plurality of related items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Should not.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블록" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffixes "module", "block", and "unit" for components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles by themselves. .

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described to be easily carried out by those of ordinary skill in the art. In the following description of the embodiments of the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known functions or known configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명에 따른 전력선 에너지 하베스터에 대해 살펴보기로 한다. 이와 관련하여, 도 1은 본 발명에 따른 벨트 구조의 전력선 에너지 하베스터의 구조를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 전력선 에너지 하베스터(1000)는 벨트부(100), 및 회로 기판(200)을 포함한다. 또한, 전력선 에너지 하베스터(1000)는 클램프 기구부(300)를 더 포함할 수 있다.Hereinafter, the power line energy harvester according to the present invention will be described. In this regard, Figure 1 shows the structure of a power line energy harvester of a belt structure according to the invention. Referring to FIG. 1, the power line energy harvester 1000 includes a belt unit 100 and a circuit board 200. In addition, the power line energy harvester 1000 may further include a clamp mechanism 300.

벨트부(100)는 전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 전력선 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된 코일이 배치되도록 구성된다. 이와 관련하여, 벨트부(100)는 퍼멀로이(permalloy) 재질로 구성될 수 있고, 코일과 보호재로 구성될 수 있다. 이때, 보호재는 고무(rubber)와 같은 재질로 구성될 수 있다. 한편, 퍼멀로이는 니켈 약 80%, 철 20%의 합금으로, 투자율(透磁率)이 매우 높고, 자기 히스테리시스(hysteresis)의 손실이 작은 우수한 자성재료이다. 따라서, 퍼멀로이 소재는 통신 기기의 자심의 재료로서 없어서는 안 될 금속으로, 본 발명에서는 금속 소재로서 코일 등이 퍼멀로이 소재로서 구현될 수 있다.The belt unit 100 is configured to be attachable on the power line, and is configured such that a coil configured to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line is disposed. In this regard, the belt unit 100 may be made of a permalloy material, it may be composed of a coil and a protective material. At this time, the protective material may be made of a material such as rubber (rubber). On the other hand, permalloy is an alloy of about 80% nickel and 20% iron, and is an excellent magnetic material having a very high permeability and a low loss of magnetic hysteresis. Therefore, the permalloy material is an indispensable metal as the material of the magnetic core of the communication device. In the present invention, a coil or the like may be implemented as the permalloy material as the metal material.

회로 기판(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 벨트부(100)에 유연 기판의 형태로 구현되거나 또는 클램프 기구부(300) 내에 구현될 수 있다. 따라서, 회로 기판(200)은 벨트부(100)의 일부 영역에 배치되어, 상기 유도 전류로부터 전기 에너지를 생성하도록 구성된다. 한편, 회로 기판(200)은 유연 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board) 형태로, 클램프 기구부(300) 내에 장착될 수 있다.As illustrated in FIG. 1, the circuit board 200 may be embodied in the form of a flexible substrate in the belt part 100 or in the clamp mechanism part 300. Therefore, the circuit board 200 is disposed in a portion of the belt portion 100 and is configured to generate electrical energy from the induced current. On the other hand, the circuit board 200 may be mounted in the clamp mechanism 300 in the form of a flexible printed circuit board (flexible printed circuit board).

한편, 본 발명에 따른 전력선 에너지 하베스터(1000)는 클램프 기구부(300) 없이, 벨트부(100), 및 회로 기판(200) 만으로도 전력선에 부착되어 사용될 수 있다. 이때, 벨트부(100)는 전력선에 전체 영역이 아닌 일부 영역에만 배치될 수 있다. 이와 같이, 벨트부(100)가 일부 영역에만 배치되는 경우에는 클램프 기구부(300) 없이 전력선 에너지 하베스터(1000)가 구성될 수 있다.Meanwhile, the power line energy harvester 1000 according to the present invention may be used by being attached to the power line only by the belt unit 100 and the circuit board 200 without the clamp mechanism 300. In this case, the belt unit 100 may be disposed only in a part of the power line, not in an entire area. As such, when the belt part 100 is disposed only in a partial region, the power line energy harvester 1000 may be configured without the clamp mechanism 300.

한편, 클램프 기구부(300)를 사용하면 전력선 에너지 하베스터(1000)를 전력선에 고정하기에 더 용이할 수 있는바, 이하에서는 클램프 기구부(300)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.On the other hand, using the clamp mechanism 300 may be easier to fix the power line energy harvester 1000 to the power line, and will be described in detail below the clamp mechanism 300.

이와 관련하여, 클램프 기구부(300)는 회로기판(200)을 외부로부터 보호하고, 벨트부(100)를 전력선에 고정시키기 위해 다음과 같은 다양한 형태의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 벨트부(100)의 양단에서 벨트부(100)를 고정시키기 위한 클램프 기구부(300)의 체결은 체결부(400)를 통해 체결될 수 있다. 이때, 체결부(400)는 상기 체결되는 두 개의 클램프 기구부의 양 측면에 제공되어, 클램프 기구부(300)가 체결부(400)를 통해 체결될 수 있다.In this regard, the clamp mechanism 300 may provide various types of fastening structures and permalloy belt fixing methods as follows to protect the circuit board 200 from the outside and fix the belt unit 100 to the power line. . In this regard, fastening of the clamp mechanism part 300 for fixing the belt part 100 at both ends of the belt part 100 may be fastened through the fastening part 400. In this case, the fastening part 400 may be provided at both sides of the two clamp mechanism parts to be fastened, so that the clamp mechanism part 300 may be fastened through the fastening part 400.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 클램프 기구부(300)의 체결을 위한 체결부(400)는 일 측면에만 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 벨트 구조의 전력선 에너지 하베스터의 체결 구조를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 클램프 기구부(300)의 일 측면에는 체결부(400)가 제공되고, 클램프 기구부(300)의 타 측면에는 다른 체결 형태를 갖는 제2 체결부(450)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 체결부(450)는 힌지(hinge) 형태의 체결 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 체결부(400)와 함께 상기 체결부(400)와 상이한 형태의 힌지 형태의 제2 체결부(450)를 통해 벨트부(100)를 직경이 조절이 더 용이하게 된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the fastening part 400 for fastening the clamp mechanism 300 may be provided only on one side. In this regard, Figure 2 shows a fastening structure of the power line energy harvester of the belt structure, according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a fastening part 400 is provided on one side of the clamp mechanism part 300, and a second fastening part 450 having a different fastening form may be provided on the other side of the clamp mechanism part 300. Can be. For example, the second fastening part 450 may have a fastening structure having a hinge shape. As described above, the diameter of the belt part 100 may be more easily adjusted through the second fastening part 450 having a hinge shape different from the fastening part 400 together with the fastening part 400.

이러한 체결부(400)를 통한 체결 방식과 관련하여, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 다양한 방식의 체결 방식에 대해 살펴보기로 한다. 도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다. 한편, 도 4은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다. 또한, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 내부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다. With regard to the fastening method through the fastening unit 400, with reference to FIGS. 3 to 5, a fastening method of various methods will be described. Figure 3 shows a fastening structure and a permalloy belt fixing method of the external clip fixing method according to an embodiment of the present invention. On the other hand, Figure 4 shows a fastening structure and a permalloy belt fixing method of the internal clip fixing method according to another embodiment of the present invention. In addition, Figure 5 shows a fastening structure and a permalloy belt fixing method of the internal clip fixing method according to another embodiment of the present invention.

도 1 및 도 3를 참조하면, 클램프 기구부(300)는 외부 기구(310) 및 내부 기구(320)를 포함한다. 여기서, 외부 기구(310)는, 전력선의 직경에 맞도록 벨트부(100)를 가변 가능하게 체결하도록 구성될 수 있다. 한편, 내부 기구(320)는 계단 형태로 구성되고, 계단 형태의 돌출 영역을 통해 외부 기구(310)와 연결될 수 있다. 이때, 회로 기판(200)은 내부 기구(320)의 계단 형태의 안착 영역 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 벨트부(100)와 클램프 기구부(300)는, 외부 기구(310)의 일단에 형성된 내부 클립(410)과 상기 내부 클립(410)과 대응하여 돌출 영역에 형성된 홈(420)을 통해 내부 클립 고정 방식으로 고정될 수 있다.1 and 3, the clamp mechanism 300 includes an outer mechanism 310 and an inner mechanism 320. Here, the external mechanism 310 may be configured to variably fasten the belt unit 100 to match the diameter of the power line. On the other hand, the internal mechanism 320 is configured in the form of a staircase, it may be connected to the external mechanism 310 through a stepped protrusion area. In this case, the circuit board 200 may be disposed on the stairway seating area of the internal mechanism 320. Accordingly, the belt part 100 and the clamp mechanism part 300 are connected to the inner clip 410 formed at one end of the outer mechanism 310 and the groove 420 formed in the protruding region corresponding to the inner clip 410. The inner clip can be fixed in a fixed manner.

도 1 및 도 4을 참조하면, 클램프 기구부(300')는 외부 기구(310') 및 내부 기구(320')를 포함한다. 여기서, 외부 기구(310')는, 전력선의 직경에 맞도록 벨트부(100)를 가변가능하게 체결하도록 구성될 수 있다. 한편, 내부 기구(320')는 계단 형태로 구성되고, 계단 형태의 돌출 영역을 통해 외부 기구(310)와 연결될 수 있다. 이때, 회로 기판(200)은 내부 기구(320')의 계단 형태의 안착 영역 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 벨트부(100)와 클램프 기구부(300)는, 외부 기구(310')의 일단에 형성된 외부 클립(411)과 상기 외부 클립(411)과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈(421)을 통해 외부 클립 고정 방식으로 고정될 수 있다.1 and 4, the clamp mechanism 300 ′ includes an outer mechanism 310 ′ and an inner mechanism 320 ′. Here, the external mechanism 310 ′ may be configured to variably fasten the belt part 100 to fit the diameter of the power line. On the other hand, the internal mechanism 320 ′ is configured in the form of a staircase, and may be connected to the external mechanism 310 through the protruding region of the step shape. In this case, the circuit board 200 may be disposed on a stair-shaped mounting region of the internal mechanism 320 ′. Accordingly, the belt part 100 and the clamp mechanism part 300 have an outer clip 411 formed at one end of the outer mechanism 310 ′ and a groove 421 formed in the protruding region corresponding to the outer clip 411. Through the outer clip can be fixed in a fixed manner.

도 1 및 도 5를 참조하면, 클램프 기구부(300'')는 외부 기구(310'') 및 내부 기구(320'')를 포함한다. 여기서, 외부 기구(310'')는, 전력선의 직경에 맞도록 벨트부(100)를 가변가능하게 체결하도록 구성될 수 있다. 한편, 내부 기구(320'')는 계단 형태로 구성되고, 계단 형태의 돌출 영역을 통해 외부 기구(310'')와 연결될 수 있다. 이때, 회로 기판(200)은 내부 기구(320'')의 계단 형태의 안착 영역 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 벨트부(100)와 상기 클램프 기구부(300)는, 제1반경의 제1홀(hole, 412)과 제2반경의 제2홀(422)을 통해 볼트로 고정될 수 있다. 즉, 외부 기구(310'')의 특정 영역에 형성된 제1반경의 제1홀(412)과 상기 제1홀(412)에 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 제2반경의 제2홀(422)을 통해 볼트로 고정되는 볼트 고정 방식으로 고정될 수 있다.1 and 5, the clamp mechanism 300 ″ includes an outer mechanism 310 ″ and an inner mechanism 320 ″. Here, the external mechanism 310 ″ may be configured to variably fasten the belt part 100 to fit the diameter of the power line. On the other hand, the internal mechanism 320 ″ is configured in a step shape and may be connected to the external device 310 ″ through a stepped protrusion region. In this case, the circuit board 200 may be disposed on a stair-shaped mounting region of the internal mechanism 320 ″. Accordingly, the belt part 100 and the clamp mechanism part 300 may be fixed by bolts through the first hole 412 having the first radius and the second hole 422 having the second radius. That is, the first hole 412 of the first radius formed in the specific region of the external mechanism 310 ″ and the second hole 422 of the second radius formed in the protruding region corresponding to the first hole 412. It can be fixed in a bolted manner to be bolted through.

한편, 도 6는 본 발명에 따른 회로 기판의 기능 블록별 상세 구조를 나타낸 것이다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 및 MCU, 센서부의 기능 블록별 상세 구조를 나타낸 것이다. On the other hand, Figure 6 shows a detailed structure for each functional block of the circuit board according to the present invention. In addition, Figure 7 shows a detailed structure of the functional block for the RF, MCU, sensor unit according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 회로 기판(200)은 에너지 하베스터(301), 정류기(302), 회로부(303), 전압 조정기(304), RF 및 MCU, 센서부(500)를 포함한다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, RF 및 MCU, 센서부(500)는 회로부(303), 및 전압 조정기(304)에 연결된다. 한편, RF 및 MCU, 센서부(500)는 전류 센서(501), 온도 센서(502), 및 가스 센서(503)와 같은 센서를 포함한다. 또한, RF 및 MCU, 센서부(500)는 제어부(504) 및 RF 송수신부(미도시)를 더 포함한다.As shown in FIG. 6, the circuit board 200 includes an energy harvester 301, a rectifier 302, a circuit unit 303, a voltage regulator 304, an RF and MCU, and a sensor unit 500. In addition, as shown in FIG. 7, the RF and MCU, the sensor unit 500 is connected to the circuit unit 303, and the voltage regulator 304. On the other hand, the RF and MCU, the sensor unit 500 includes a sensor such as the current sensor 501, the temperature sensor 502, and the gas sensor 503. In addition, the RF and MCU, the sensor unit 500 further includes a control unit 504 and an RF transceiver (not shown).

에너지 하베스터(301)는 전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 상기 전력선 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된다. 일 예시에 따르면, 에너지 하베스터(301)는 벨트 상에 구현된 코일(coil)과 이에 연결된 전자회로일 수 있다.The energy harvester 301 is configured to be attachable on a power line, and is configured to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line. According to an example, the energy harvester 301 may be a coil implemented on a belt and an electronic circuit connected thereto.

정류기(Rectifier, 302)는 생성된 전기 에너지에 해당하는 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환하도록 구성될 수 있다. 회로부(303)는 정류기(302)로부터 변환된 직류(DC) 전압을 저장하도록 구성될 수 있다. 이때, 회로부(303)는 도 6에 도시된 바와 같이, 저장 회로와 저장 컴포넌트를 포함할 수 있다. 전압 조정기(Regulator, 304)는 저장된 직류(DC) 전압을 감시 제어부(MCU: Monitoring Control Unit)로 전달하기 위해 특정 값의 전압으로 전압 변환하도록 구성될 수 있다. The rectifier 302 may be configured to convert an alternating current (AC) voltage corresponding to the generated electrical energy into a direct current (DC) voltage. The circuitry 303 may be configured to store the direct current (DC) voltage converted from the rectifier 302. In this case, the circuit unit 303 may include a storage circuit and a storage component, as shown in FIG. 6. The voltage regulator 304 may be configured to voltage convert a stored direct current (DC) voltage to a voltage of a specific value to transfer the stored DC voltage to a monitoring control unit (MCU).

한편, 전류 센서(501)는 전압 조정기(304)로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 전류를 측정하도록 구성된다. 즉, 전류 센서(501)는 전류를 측정할 수 있는 센서로, 예컨대, 홀 센서, 전류 트랜스듀서(CT: Current transducer) 외에 다른 전류 센서가 이에 포함될 수 있다. 이와 관련하여, 전류 센서(501)는 전력선과 같은 케이블 전체를 감싸는 것으로 한정될 필요는 없으며, 케이블의 일부 영역에만 배치될 수 있다. 한편, 전류 센서(501)는 상기 측정된 전류가 보고 상태 또는 이상 상태(abnormal state)에 해당하면 제어부(504)로 제1신호를 전송하도록 구성될 수 있다.On the other hand, current sensor 501 is configured to receive the converted voltage from voltage regulator 304 and measure the current of the power line. That is, the current sensor 501 is a sensor capable of measuring current, for example, a Hall sensor, a current transducer (CT) other than the current sensor may be included therein. In this regard, the current sensor 501 need not be limited to surrounding the entire cable, such as a power line, and may be disposed only in some areas of the cable. Meanwhile, the current sensor 501 may be configured to transmit the first signal to the controller 504 when the measured current corresponds to a reporting state or an abnormal state.

온도 센서는 전압 조정기(304)로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도가 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부(504)로 제2신호를 전송를 전송하도록 구성될 수 있다.The temperature sensor receives the converted voltage from the voltage regulator 304, measures the temperature of the power line, and transmits a transmission of the second signal to the controller 504 when the measured temperature corresponds to a reporting state or an abnormal state. It can be configured to.

가스 센서(503)는 전압 조정기(304)로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선 및 주변의 특정 가스를 검출하고, 상기 검출된 가스의 양이 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부(504)로 제3신호를 전송하도록 구성될 수 있다.The gas sensor 503 receives the converted voltage from the voltage regulator 304, detects the specific gas in the power line and the surroundings, and the controller 504 when the amount of the detected gas corresponds to a reporting state or an abnormal state. ) May be configured to transmit a third signal.

이와 같이, 측정되는 서로 다른 물리량인 전류, 온도, 및 가스 측정값이 서로 다른 신호로 전송될 수 있다는 의미는 두 가지 의미로 해석될 수 있다. 즉, 전류, 온도, 및 가스 측정값과 함께 이러한 측정값의 앞에 측정된 물리량이 전류, 온도, 및 가스 중 어느 것에 해당하는지를 나타내는 식별자(ID)가 부가될 수 있다. 이와 관련하여, 특정 센서의 ID가 부가되면, 측정된 물리량이 전류, 온도, 및 가스 중 어느 것인지를 알 수 있을 뿐만 아니라, 해당 센서가 부착된 위치를 알 수 있다. As such, the meaning that the different physical quantities measured as current, temperature, and gas measured values may be transmitted in different signals may be interpreted in two ways. That is, an identifier ID indicating whether the measured physical quantity corresponds to the current, temperature, or gas together with the current, temperature, and gas measurement values can be added. In this regard, when the ID of a specific sensor is added, not only the measured physical quantity can know which of the current, the temperature, and the gas, but also the position where the sensor is attached.

이와 관련하여, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 전력선의 특정 위치들에 부착된 복수의 전력선 에너지 하베스터가 부착된 테스트 샘플의 형상을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 복수의 전력선 에너지 하베스터는 도 3 내지 도 5와 같은 체결 구조로 체결될 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 전력선 에너지 하베스터는 전력선 상에 배치된 자신의 위치를 인식할 필요가 있다. 이와 관련하여, 도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 센서의 통신 테스트 결과를 나타낸 것이다. 한편, 도 9에서의 온도 센서의 통신 테스트 결과는 일 예시이며, 본 발명에서는 전류 센서, 및 가스 센서의 통신 테스트가 수행될 수 있다.In this regard, FIG. 8 illustrates the shape of a test sample with a plurality of power line energy harvesters attached to specific locations of the power line, according to one embodiment of the invention. Referring to FIG. 8, the plurality of power line energy harvesters may be fastened in a fastening structure as shown in FIGS. 3 to 5. In addition, as shown in FIG. 8, the plurality of power line energy harvesters need to recognize their position disposed on the power line. In this regard, Figure 9 shows the communication test results of the temperature sensor according to an embodiment of the present invention. Meanwhile, the communication test result of the temperature sensor in FIG. 9 is an example, and in the present invention, the communication test of the current sensor and the gas sensor may be performed.

도 9에 도시된 바와 같이, 온도 센서. 전류 센서, 및 가스 센서 중 어느 하나에 의한 통신 테스트 결과와 관려하여, 센서 데이터는 모듈 ID와 센서 값이 결합된 형태로 표시될 수 있다. 이때, 모듈 ID는 센싱되는 데이터의 타입뿐만 아니라, 벨트부의 타입, 예를 들어 퍼멀로이 재질의 코팅재의 두께에 따라 다른 ID로 표시될 수 있다. 예를 들어, 코팅재의 두께가 0.35T이면 온도 데이터에 대하여 ID가 41로 할당되고, 코팅재의 두께가 0.35T이면 온도 데이터에 대하여 ID가 42로 할당될 수 있다.As shown in FIG. 9, a temperature sensor. With respect to the communication test results by either the current sensor or the gas sensor, the sensor data may be displayed in a form in which the module ID and the sensor value are combined. In this case, the module ID may be displayed as another ID according to the type of the belt part, for example, the thickness of the coating material of the permalloy material, as well as the type of data to be sensed. For example, if the thickness of the coating material is 0.35T, ID may be assigned to 41 for temperature data, and if the thickness of the coating material is 0.35T, ID may be assigned to 42 for temperature data.

또한, 이러한 센서 데이터를 전송하는 통신 시스템과 관련하여, 도 10는 본 발명에 따른 전력선 적응형 에너지 하베스터와 무선 통신의 개념을 나타낸다. 또한, 도 11은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅 및 센서 데이터 획득 및 전송과 관련된 개념적인 흐름도를 도시한다. In addition, with respect to a communication system for transmitting such sensor data, FIG. 10 illustrates the concept of wireless communication with a powerline adaptive energy harvester according to the present invention. FIG. 11 also shows a conceptual flow diagram related to energy harvesting and sensor data acquisition and transmission in accordance with the present invention.

도 10을 참조하면, 전력선의 특정 위치마다 센서 기능을 구비한 에너지 하베스터(1000)가 배치될 수 있다. 한편, 도 7 및 도 10을 참조하면, 에너지 하베스터(1000)는 전류 센서(501), 온도 센서(502), 및 가스 센서(503) 등 다양한 센서를 구비할 수 있고, 도 10와 같이, 무선 센서(Wireless Sensor) 가 특정 배치 형태로 배치될 수 있다. 한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 전력선 적응형 에너지 하베스팅 무선 센서는 전력 케이블 주변에 형성되는 electromagnetic field(EMF)를 활용하여 자가발전된 전기 에너지를 무선 센서 전원 공급원으로 사용할 수 있다. 또한, 무선 센서(Wireless Sensor)를 통해 취합된 센서 데이터는 수신기(600)를 통해 네트워크로 전달될 수 있다.Referring to FIG. 10, an energy harvester 1000 having a sensor function may be disposed at each specific position of a power line. Meanwhile, referring to FIGS. 7 and 10, the energy harvester 1000 may include various sensors such as the current sensor 501, the temperature sensor 502, and the gas sensor 503. The wireless sensor may be arranged in a specific arrangement. Meanwhile, as illustrated in FIG. 10, the power line adaptive energy harvesting wireless sensor may use self-generated electrical energy as a wireless sensor power supply by utilizing an electromagnetic field (EMF) formed around a power cable. In addition, sensor data collected through a wireless sensor may be transferred to a network through the receiver 600.

도 11을 참조하면, 1) 단계에서는 전력선 케이블 주변에 형성되는 전자기장(electromagnetic field)으로부터 EH의 coil(박형 coil)에 유도되는 전력을 활용한다. 2) 단계에서는 유도된 전력을 PMIC circuit을 통해 사용 가능한 전기에너지로 변환할 수 있다. 3) 단계에서는 생성된 전기 에너지를 활용하여 Sensor 전원 작동 및 RF 동작을 할 수 있다. 4) 단계에서는 Sensor로 부터 수신한 data와 ID를 네트워크 상으로 데이터 전송할 수 있다. 주기적으로 또는 이벤트 방식으로 측정한 data와 ID를 네트워크상의 서버와 HMI로 전송할 수 있다. 5) 단계에서는 수신한 데이터를 서버에 저장 가능하며, HMI상에서 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11, in step 1), electric power induced in an EH coil (thin coil) is used from an electromagnetic field formed around a power line cable. In step 2), the induced power can be converted into electrical energy available through the PMIC circuit. In step 3), sensor power operation and RF operation can be performed by using the generated electrical energy. In step 4), data and ID received from the sensor can be transmitted over the network. Data and IDs measured periodically or by event method can be transferred to servers and HMIs on the network. In step 5), the received data can be saved on the server and can be checked on the HMI.

이와 관련하여, RF 송수신부는 제어부로부터 생성된 상기 서로 다른 메시지를 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 수신기로 전송하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제어부(504)는 상기 전압 조정기(304), 상기 전류 센서(501), 상기 온도 센서(502), 및 상기 가스 센서(503)와 연결되어, 상기 전압 조정기(304)로부터 변환된 전압을 수신하여 상기 전압을 상기 전류 센서(501), 상기 온도 센서(502), 및 상기 가스 센서(503)에 공급하도록 구성된다. 또한, 제어부(504)는 상기 전류 센서(501), 상기 온도 센서(502), 및 상기 가스 센서(503)로부터 수신된 신호의 유형, 및 상기 전력선에 상기 벨트부(100)가 배치된 위치에 따라 서로 다른 메시지를 생성할 수 있다.In this regard, the RF transceiver may be configured to transmit the different messages generated from the controller to a receiver as a radio frequency (RF) signal. To this end, the controller 504 is connected to the voltage regulator 304, the current sensor 501, the temperature sensor 502, and the gas sensor 503 to convert the voltage converted from the voltage regulator 304. Receive and supply the voltage to the current sensor 501, the temperature sensor 502, and the gas sensor 503. In addition, the control unit 504 is located at the position where the belt unit 100 is disposed on the type of signals received from the current sensor 501, the temperature sensor 502, and the gas sensor 503, and the power line. As a result, different messages can be generated.

여기서, 상기 서로 다른 메시지는, 도 9에 도시된 바와 같이, 모듈 식별자(ID), 및 상기 모듈 식별자(ID)에 후속하는 측정값으로 구성될 수 있다. 상기 모듈 식별자(ID)는 복수의 벨트들을 구별하기 위한 ID일 수있다. 한편, 상기 측정값은 상기 전류 센서(501), 상기 온도 센서(502), 및 상기 가스 센서(503) 중 어느 하나로부터 수신된 전류, 온도, 및 가스 측정값이다. 한편, 상기 측정값이 상기 가스 센서로부터 측정된 값이면, 상기 가스 측정값과 상기 특정 가스의 유형에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력선에 상기 벨트부(100)가 배치된 위치에 따라 서로 다른 주파수로 상기 RF 송수신부로부터 상기 수신기로 서로 다른 신호가 전송될 수 있다. 이에 따라, 수신기(600)에서 에너지 하베스터(1000)가 배치된 위치에 대한 정보를 잘못 디코딩하더라도, 수신기(600)를 서로 다른 주파수로 복조하여 어느 위치에서 전송된 정보인지를 판단할 수 있다. 이와 같이, 전력선의 어느 부분에서 이상이 발생했는지가 매우 중요한 응용에서, 해당 위치에 대한 정보는 인코딩된 정보를 통해서 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 주파수로 변조되어 구별될 수 있다는 장점을 갖는다.Here, the different messages may be composed of a module identifier ID and a measurement value subsequent to the module identifier ID, as shown in FIG. 9. The module identifier ID may be an ID for distinguishing a plurality of belts. The measured value is a current, temperature, and gas measured value received from any one of the current sensor 501, the temperature sensor 502, and the gas sensor 503. On the other hand, if the measured value is a value measured from the gas sensor, it may include information about the gas measurement value and the specific gas type. In addition, different signals may be transmitted from the RF transceiver to the receiver at different frequencies according to the position where the belt unit 100 is disposed on the power line. Accordingly, even if the receiver 600 incorrectly decodes the information on the position where the energy harvester 1000 is disposed, the receiver 600 may be demodulated at different frequencies to determine which information is transmitted from which position. As such, in an application where it is very important in which part of the power line an abnormality occurs, the information on the corresponding position may be identified through the encoded information, and may be distinguished by being modulated at different frequencies.

따라서, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따른 전력선 에너지 하베스터 장치는, 벨트 형태로 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공할 수 있다.Accordingly, the power line energy harvester apparatus according to at least one embodiment of the present invention may provide an apparatus for supplying power to a sensor for detecting a state of a power line having various forms in a belt form.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따른 전력선 에너지 하베스터 장치는, 벨트 형태의 구조에서 벨트부를 고정시키기 위한 기구 구조를 통해 전력선에 부착시킬 수 있는 형상의 에너지 하베스터 장치를 제공할 수 있다. In addition, the power line energy harvester device according to at least one embodiment of the present invention, it can provide an energy harvester device of the shape that can be attached to the power line through a mechanism structure for fixing the belt portion in the belt form structure.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.According to the software implementation, each component as well as the procedures and functions described herein may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein. Software code may be implemented in software applications written in a suitable programming language. The software code may be stored in a memory and executed by a controller or a processor.

1000: 전력선 에너지 하베스터
100: 벨트부 200: 회로 기판
300: 클램프 기구부 301: 에너지 하베스터
302: 정류기 303: 회로부
304: 전압 조정기 310: 외부 기구
320: 내부 기구 400: 체결부
410, 411: 내부 클립 420, 421: 홈
412, 422: 제1홀, 제2홀 450: 제2 체결부
500: RF 및 MCU, 센서부
510: 전류 센서 502: 온도 센서
503: 가스 센서 504: 제어부
600: 수신기
1000: power line energy harvester
100: belt portion 200: circuit board
300: clamp mechanism 301: energy harvester
302: rectifier 303: circuit part
304: voltage regulator 310: external appliance
320: internal mechanism 400: fastening portion
410, 411: internal clip 420, 421: groove
412 and 422: first hole and second hole 450: second fastening portion
500: RF and MCU, sensor unit
510: current sensor 502: temperature sensor
503: gas sensor 504: control unit
600: receiver

Claims (11)

전력선 에너지 하베스터(power line energy harvester)에 있어서,
전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 상기 전력선의 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된 코일이 배치된 벨트부; 및
상기 벨트부의 일부 영역에 배치되어, 상기 유도 전류로부터 전기 에너지를 생성하도록 구성된 회로 기판; 및
상기 벨트부의 양단에서 상기 벨트부를 고정시키기 위한 클램프 기구부를 포함하고,
상기 회로 기판은 유연 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board) 형태로, 퍼멀로이(permalloy) 재질의 상기 코일과 보호재로 구성된 상기 벨트부에 장착되고,
상기 클램프 기구부는, 상기 전력선의 직경에 맞도록 상기 퍼멀로이 재질의 코일을 포함하는 상기 벨트부를 가변가능하게 체결하도록 구성된 외부 기구; 및
계단 형태로 구성되고, 상기 계단 형태의 돌출 영역을 통해 상기 외부 기구와 연결되는 내부 기구를 포함하고,
상기 회로 기판은 상기 계단 형태의 안착 영역 상에 배치되며,
상기 회로 기판은,
직류(DC) 전압을 감시 제어부(MCU: Monitoring Control Unit)로 전달하기 위해 특정 값의 전압으로 전압 변환하는 전압 조정기(Regulator);
상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 전류를 측정하는 전류 센서;
상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선 및 상기 전력선의 주변의 특정 가스를 검출하는 가스 센서;
상기 전압 조정기, 상기 전류 센서, 상기 온도 센서 및 상기 가스 센서와 연결되어, 상기 전압 조정기로부터 변환된 전압을 수신하여 상기 전압을 상기 전류 센서, 상기 온도 센서 및 상기 가스 센서에 공급하고, 상기 전류 센서, 상기 온도 센서 및 상기 가스 센서로부터 수신된 신호의 유형, 및 상기 전력선에 상기 벨트부가 배치된 위치에 따라 서로 다른 메시지를 생성하는 제어부; 및
상기 제어부로부터 생성된 상기 서로 다른 메시지를 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 수신기로 전송하는 RF 송수신부를 포함하고,
상기 전류 센서는 상기 측정된 전류가 보고 상태 또는 이상 상태(abnormal state)에 해당하면 제어부로 제1신호를 전송하고,
상기 온도 센서는 상기 측정된 온도가 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부로 제2신호를 전송하며,
상기 가스 센서는 상기 검출된 가스의 양이 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부로 제3신호를 전송하고,
상기 서로 다른 메시지는, 복수의 벨트들을 구별하기 위한 ID인 모듈 식별자(ID), 및 상기 모듈 식별자(ID)에 후속하는 측정값으로 구성되고, 상기 측정값이 상기 가스 센서로부터 측정된 값이면, 상기 측정값과 상기 특정 가스의 유형에 대한 정보를 포함하며,
상기 전력선에 상기 벨트부가 배치된 위치에 따라 서로 다른 주파수로 상기 RF 송수신부로부터 상기 수신기로 서로 다른 신호가 전송되고,
상기 수신기는 상기 벨트부가 배치된 위치에 대한 정보를 잘못 디코딩하더라도, 상기 서로 다른 주파수로 복조하여 상기 벨트부가 배치된 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
In power line energy harvesters,
A belt unit configured to be attachable on a power line and having a coil configured to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line; And
A circuit board disposed in a portion of the belt portion and configured to generate electrical energy from the induced current; And
A clamp mechanism part for fixing the belt part at both ends of the belt part,
The circuit board is mounted on the belt part including the coil and the protective material of a permalloy material in the form of a flexible printed circuit board,
The clamp mechanism part may include: an external mechanism configured to variably fasten the belt part including the coil of the permalloy material to match the diameter of the power line; And
An internal mechanism configured in the form of a step and connected to the external device through the step-shaped protruding region,
The circuit board is disposed on the step-shaped seating area,
The circuit board,
A voltage regulator for converting a DC voltage into a voltage having a specific value in order to transfer the DC voltage to a monitoring control unit (MCU);
A current sensor receiving the converted voltage from the voltage regulator and measuring the current of the power line;
A temperature sensor receiving the converted voltage from the voltage regulator and measuring the temperature of the power line; And
A gas sensor that receives the converted voltage from the voltage regulator and detects the power line and a specific gas around the power line;
It is connected to the voltage regulator, the current sensor, the temperature sensor and the gas sensor, receives the converted voltage from the voltage regulator and supplies the voltage to the current sensor, the temperature sensor and the gas sensor, the current sensor A controller configured to generate different messages according to types of signals received from the temperature sensor and the gas sensor and positions of the belt unit on the power line; And
And an RF transceiver for transmitting the different messages generated from the controller to a receiver as a radio frequency (RF) signal,
The current sensor transmits a first signal to a control unit when the measured current corresponds to a reporting state or an abnormal state,
The temperature sensor transmits a second signal to the controller when the measured temperature corresponds to a reporting state or an abnormal state.
The gas sensor transmits a third signal to the controller when the detected amount of gas corresponds to a reporting state or an abnormal state,
The different message is composed of a module identifier (ID), which is an ID for distinguishing a plurality of belts, and a measurement value following the module identifier (ID), and if the measurement value is a value measured from the gas sensor, Includes information about the measurement and the type of particular gas,
Different signals are transmitted from the RF transceiver to the receiver at different frequencies according to the position of the belt unit on the power line,
And the receiver demodulates the frequency at different frequencies to determine a position where the belt portion is disposed, even if the receiver incorrectly decodes information on the position where the belt portion is disposed.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는,
상기 외부 기구의 일단에 형성된 내부 클립과 상기 내부 클립과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈을 통해 내부 클립 고정 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
The method of claim 1,
The belt portion and the clamp mechanism portion,
And an inner clip formed at one end of the outer mechanism and fixed to the inner clip through a groove formed in the protruding region corresponding to the inner clip.
제1항에 있어서,
상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는,
상기 외부 기구의 일단에 형성된 외부 클립과 상기 외부 클립과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈을 통해 외부 클립 고정 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
The method of claim 1,
The belt portion and the clamp mechanism portion,
And an outer clip fixed to the outer clip through a groove formed in the protruding region corresponding to the outer clip and the outer clip formed at one end of the outer mechanism.
제1항에 있어서,
상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는,
상기 외부 기구의 특정 영역에 형성된 제1반경의 제1홀(hole)과 상기 제1홀에 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 제2반경의 제2홀을 통해 볼트로 고정되는 볼트 고정 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
The method of claim 1,
The belt portion and the clamp mechanism portion,
The first hole (hole) of the first radius formed in a specific region of the external mechanism and the second hole of the second radius formed in the protruding region corresponding to the first hole is fixed in a bolted manner fixed to the bolt Power line energy harvester, characterized in that.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클램프 기구부의 체결은 일 측면에서 체결부를 통해 체결되고, 타 측면은 힌지 형태로 상기 내부 기구와 상기 외부 기구가 연결되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
The method according to any one of claims 4 to 6,
The fastening of the clamp mechanism portion is fastened through the fastening portion at one side, the other side is characterized in that the inner mechanism and the external mechanism is connected to the hinge form, power line energy harvester.
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