KR102177910B1 - 점화 장치의 휴대용 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 점화장치의 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치가 개시된다.
일 예로, 점화장치의 성능을 확인하기 위한 휴대용 검사 장치에 있어서, 장비의 성능 테스트를 위한 교류 신호를 자체 생성과 절체 동작을 하는 절체부(100); 상기 절체부(100)의 신호를 점화장치(Exciter)에 입력하고 점화 장치에서 생성된 고속의 고압 직류 전압의 크기, 전류, 절연저항을 감시하는 감시부(200); 상기 절체부(100), 감시부(200)내의 직류 전압 신호의 크기, 스파크 횟수, 감시와 절체를 담당하는 상태 감시 및 제어부(300); 및 상기 상태 감시 및 제어부(300)의 취합된 데이터 결과값을 컴퓨터 모니터에 각각의 결과값을 표시하는 디스플레이(400)를 포함하는 점화장치의 휴대용 검사 장치가 개시된다.

Description

점화 장치의 휴대용 검사 장치{Portable Test Kit For Exciter}
본 발명은 점화장치의 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치에 관한 것으로, 발전소나 가스터빈을 가동하기 위해 사용되는 점화플러그(Igniter)와 스파크 직류 (SPARK DC) 전압을 공급하는 점화장치(Exciter) 시스템에 사용될 수 있는 휴대용 검사 장치에 관한 것이다.
종래에는 점화장치(Exciter)의 스파크 직류 (SPARK DC) 전압의 상태와 점화플러그(Igniter)의 절연저항을 측정하기 위하여 고가의 오실로스코프와 고압 프로브, 절연 저항계 등의 계측기를 이용하여 각각의 제품에 대해 측정을 하였다.
또한, 측정을 하고자 할 때는 점화장치(Exciter)와 점화플러그(Igniter)를 각각 분리하여 연결된 케이블을 측정하고자 하는 항목에 따라 연결과 분리를 반복해야 하는 불편함이 있었고, 고가의 계측기를 이용하려면 숙련된 인원이 장비의 성능 측정을 하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 휴대가 용이하게 하여 가방 형태로 구성이 되고 내부의 배터리를 이용하여 별도의 교류 (AC) 공급 전압이 없어도 점화장치(Exciter)에 교류(AC)전압을 공급하여 점화장치(Exciter)를 구동시키고 점화장치(Exciter)에서 출력되는 스파크 직류 (SPARK DC) 전압의 횟수와 전압의 크기를 감시하여 점화플러그에 정상적으로 전압 공급이 되는 지와 점화플러그(Igniter)의 상태 및 선로의 절연 저항을 측정하여 데이터의 변경 이력을 관리하고자 함이며, 점화장치(Exciter)와 점화플러그(Ignitor), 점화 플러그 케이블의 상태를 실시간으로 점검하고 측정된 데이터를 내부 컴퓨터에 저장하여 점검 및 불량 교체에 따른 시간을 줄이고자 하는 것이다.
다른 목적은 계측기를 사용하지 못하는 숙련된 사용자가 아니더라도 장비를 쉽게 점검 할수 있게 하여 발전소나 가스터빈을 가동하기 위해 사용되는 점화장치(Exciter)의 오 동작을 방지하고 안정적인 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
이와 같은 목적들은 내부 리튬이온 배터리에서 직류 (DC) 전압을 생성하고 직류를 교류로 신호의 속성을 변경하는 인버터를 거쳐 교류 100V의 신호를 생성하여 점화장치(Exciter)에 교류를 인가하여 점화장치(Exciter)를 동작 시킨다.
점화장치(Exciter)에서는 생성된 스파크 직류 (SPARK DC)전압을 감시부에 전달하여 전압의 횟수와 전압의 크기를 변환하여 상태 감시 및 제어부에서 점화 장치의 정상 유/무를 판단하게 된다. 또한 교류 제어 신호가 종료되면 절체부에서 점화플러그(Ignitor)와 연결된 고압용 릴레이를 제어하여 점화플러그(Ignitor)와 연결을 해제한다.
점화플러그(Ignitor)와 연결을 해제하면 상태 감시 및 제어부에서는 인버터를 동작 시켜 교류 100V의 신호를 생성하여 점화장치(Exciter)를 재 동작시킨다.
감시부에서는 점화장치 자체 전압 측정 후 점화플러그(Ignitor) 선로의 절연 저항을 측정하게 되고 측정된 데이터를 상태 감시 및 제어부에 보고하고 설정 값에 따라 컴퓨터 LCD 화면에 현재의 상태를 디스플레이 해준다.
작업자가 컴퓨터 화면에 디스플레이 된 측정값을 보고 불량 유, 무를 바로 알 수 있으며 발전소나 가스터빈의 정상적인 가동을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 점화장치의 휴대용 검사 장치는 점화 장치에 교류를 입력하기 위한 인버터부 필요한 내부 전압을 생성하여 공급하는 정전압부, 자체 테스트(점화플러그(Ignitor), 점화장치 DC자체 전압, 절연저항)를 위해 각각의 신호에 대해 절체 기능을 하는 절체부와 점화장치에서 생성된 직류 전압의 상태에 대해 신호를 변환하는 감시부, 교류 전압을 입력 받아 점화플러그(IG)에 직류 고전압을 공급하는 점화장치 (Exciter), 신호의 상태 감시 및 제어를 하기위한 상태 감시 및 제어부, 상태 감시 및 제어부의 데이터를 디스플레이 및 저장기능을 하는 컴퓨터로 구성될 수 있다.
본 발명은 화력발전소(보일러, 가스터빈)에서 사용되는 점화장치 (EXCITER)와 점화플러그(Igniter)에 공급되는 2,000~2,200VDC 직류 전압의 스파크(SPARK) 횟수 및 선로의 절연저항, 직류 출력 전압을 측정할 수 있는 기능을 갖는 휴대용 검사 장치로서, 휴대가 용이하며, 기존에 운용 중이거나 신규로 설치를 하고자 할 때 설치 전 장비의 이상 유무를 판단하는 장비이다.
점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치는 자체에 내장된 MCU(Main Control Process Unit)에서 점화장치 (EXCITER)와 점화플러그(Igniter)에 공급되는 SPARK 전압과 횟수, 절연저항을 측정하여 함께 내장된 컴퓨터에 측정값에 대한 데이터를 시간/일/월/년 단위로 저장 및 불러오기가 가능하게 함으로써 점화장치 (EXCITER)와 점화플러그(Igniter)의 상태에 대해 변화되는 데이터에 따라 교체 시기를 알 수 있으며 최적화된 운용을 유지하도록 할 수 있다.
본 발명은 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치로 휴대가 용이하며 내부 배터리를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 점화장치(Exciter)에 공급하고 점화장치(Exciter)에서 출력되는 스파크 직류(SPARK DC) 전압의 횟수와 전압의 크기를 감시하여 점화플러그에 정상적으로 전압 공급이 되는 지와 점화플러그(Igniter)의 상태 및 선로의 절연저항을 측정하여 장비의 정상 유무를 확인하고 측정된 데이터의 상태를 저장 관리하는 장비이며, 점화장치(Exciter)와 점화플러그(Ignitor), 점화 플러그 케이블의 상태를 실시간으로 점검하여 불량 교체에 따른 시간을 줄이고 오 동작을 방지하여 안정적인 시스템을 운용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치의 전체 블록도이다.
도 2는 본 발명의 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치에서 절체부를 도시한 상세 회로도이다.
도 4는 본 발명의 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치에서 감시부를 도시한 상세 회로도이다.
도 5는 본 발명의 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치에서 상태 감시 및 제어부의 상세 회로도이다.
도 6은 본 발명의 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치에서 전면 구성 및 측정 결과 상태 화면을 도시한 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치의 전체 블록도이다.
발전소나 가스터빈을 가동하기 위해 사용되는 점화장치(Exciter)는 제어실의 제어 교류신호를 직접 받아서 점화플러그에 스파크 직류 전압을 인가하게 구성되는데 본 발명은 제어실의 교류 제어 신호를 분리하여 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치와 연결하여 교류 신호를 직접 공급하고 점화플러그(IG) 사이에 위치하여 점화장치(EX)의 직류 전압 출력 신호의 상태 및 점화플러그와 점화플러그 선로의 상태를 실시간으로 감시하기 위함이며, 크게 절체부(100), 감시부(200), 상태 감시 및 제어부(300), 디스플레이(400)로 구성된다.
상기 절체부(100)은 정전압 및 인버터부(50)에서 리튬이온 배터리의 직류 전압을 교류 100V로 변환하여 점화장치(EX)에 교류 제어 신호를 입력하고 이때 감시부(200)의 교류 전압 펄스 감시부(58)에서는 교류 제어 신호를 변환하여 상태 감시 및 제어부(300)에 제어 신호가 시작됨을 알린다.
또한, 점화장치(EX)에서 출력되는 직류 전압을 감시부(200)로 인가하게 되는데 점화플러그(Igniter) 연결 시 고속의 직류 전압 레벨의 크기를 감지하기 위한 고 전압 레벨 감시부(55), 점화장치(EX)에서 고전압을 점화플러그(Igniter)에 공급 시 발생되는 전류의 방전 횟수를 측정을 위한 고 전압 전류 피크 감시부(56), 점화장치(Exciter) 자체 고속의 직류 전압 레벨의 크기를 감지하기 위한 고 전압 펄스 감시부(57)로 구성이 되고 각각 측정된 신호를 상태 감시 및 제어부(300)에 보고함과 동시에 점화 플러그(IG)로 직류 전압을 인가하게 된다.
상태 감시 및 제어부의 설정된 테스트 시간이 종료되면 직류 전압 출력 차단부(54)에서 절체용 릴레이부(52)의 점화플러그(IG)와 연결된 회로를 단락시킨다. 인버터부의 교류 신호를 점화장치(EX)에 2차로 공급하고 그와 동시에 점화장치(EX)에서 출력되는 직류 전압을 감시부(200)로 인가하고, 고속의 직류 전압 레벨의 크기를 감지하기 위한 고 전압 레벨 감시부(55)와 점화장치(Exciter) 자체 고속의 직류 전압 레벨의 크기를 감지하기 위한 고 전압 펄스 감시부(57)에서 각각 측정된 신호를 상태 감시 및 제어부(300)에 점화 장치(EX)의 자체 출력 고전압 결과를 보고한다.
점화장치(EX) 고전압 결과를 상태 감시 및 제어부(300)에 저장을 하고 정전압 및 인버터부(50), 절체용 릴레이부(52)와 직류 전압 출력 차단부(54)에 신호를 인가하여 점화장치(EX)에 공급되는 교류 전원 입력과 점화 장치(EX) 고전압 출력을 차단하고 절연저항 전원부(51)에 교류 전원을 입력하여 절연저항 측정을 위한 1,000VDC를 생성하며, 감시부(200)의 절연저항 감시부(59)에서 절연 저항을 측정하여 상태 감시 및 제어부(300)에 결과값을 보낸다.
상태 감시 및 제어부(300)는 앞서 측정된 결과값에 대한 데이터를 디스플레이(400)에 전송하고 각각의 결과값을 표시한다.
이와 같이 구성된 본 발명에서 정전압부(50)내의 인버터가 동작시, 교류 100V 신호가 도 3의 절체부(100)와 도 4의 감시부(200)에 인가되면, 우선 도 4의 감시부(200) 내의 교류 전압 감시부(58)의 포토다이오드(PC15)에 신호가 인가되고 비교기(U19)를 거쳐 교류 제어 신호가 시작됨을 상태 감시 및 제어부(300)에 보고 한다. 이때 상태 감시 및 제어부(300)는 절체부(100)의 절체용 릴레이부((52)의 D39의 입력 핀에 "LOW" 신호를 인가하여 RL-A1과 RL-B1의 접점을 연결한다.
절체부(100)의 점화장치(EX)에 인버터의 교류 신호가 입력되면 점화장치(EX)에서는 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하게 되며, 이 신호는 감시부(200)의 고 전압 레벨 감시부(55), 고전압 전류 피크 감시부(56), 고 전압 펄스 감시부(57)에 공급된다.
고 전압 레벨 감시부(55)는 전류를 제한하기 위하여 저항(R199, R192, R188, R185, R177, R174, R172, R168, R159, R155)을 통하고 접지 저항(R143) 사이에서 2,000VDC 전압을 4VDC로 전압 분할을 하고, 전압 분할된 전압이 비교기(U27)를 통해 4개의 분할 회로를 통하게 되는데 각각의 기준 전압으로 통과되는 전압의 레벨을 감시하게 된다.
이 때, 150V는 비교기 (U26-D) 9번핀 입력 기준 전압은 0.31V로 동작하고 비교기 (U21-A) 6번에서 1번을 거쳐 포토다이오드(PC6-A)를 동작, 500V는 비교기 (U26-C) 11번핀 입력 기준 전압은 0.98V로 동작하고 비교기 (U21-B) 4번에서 2번을 거쳐 포토다이오드(PC5-A)를 동작, 1,000V 는 비교기 (U26-A) 7번핀 입력 기준 전압은 2.0V로 동작하고 비교기 (U21-C) 8번에서 14번을 거쳐 포토다이오드(PC3-A)를 동작, 1,500V 는 비교기 (U26-B) 4번핀 입력 기준 전압은 3.12V로 동작하고 비교기 (U21-D) 10번에서 13번을 거쳐 포토다이오드(PC4-A)을 동작 시키게 된다.
4개의 신호는 각각 상태 감시 및 제어부(300)에 공급이 되고 상태 감시 및 제어부 내부에서 4개의 신호를 조합하여 현재 출력되는 전압의 레벨을 표현한다. 예를 들어 1,000V DC가 출력되는 경우 포토다이오드(PC6-A, PC5-A, PC3-A)에만 신호가 존재하여 1,000V DC로 인식하고, 500V DC의 경우에는 포토다이오드(PC6-A, PC5-A)에만 신호가 있게 된다.
점화장치(EX)에서 고전압을 점화플러그(Igniter)에 공급 시 발생되는 전류의 방전 횟수를 측정을 위한 회로인 고 전압 전류 피크 감시부(56)은 전류센서 1번과 2번을 거쳐 4번 핀으로 출력되며 전류 센서를 통과한 신호는 레벨증폭기(U16)을 거쳐 1ms의 피크 신호를 5ms 피크 구형파로 변환하여 상태 감시 및 제어부(300)에서는 고전압 전류 신호의 횟수를 감시하게 된다.
고 전압 펄스 감시부(57)은 전류를 제한하기 위하여 저항(R198, R191, R187, R184, R176, R173, R171, R167, R158, R154)을 통하고 접지 저항(R142) 사이에서 2,000V DC 전압을 2V DC로 전압 분할하여 파형 발생기(U18)을 거쳐 1ms의 피크 신호를 15ms 피크 구형파로 변형시켜 상태 감시 및 제어부(300)에 공급하면 상태 감시 및 제어부(300)에서는 고전압 신호의 레벨을 감시하게 된다.
점화장치(EX)에서 출력되는 고전압은 (+)와 (-)의 두 개로 출력이 되며 (+) 고전압은 출력 제어 릴레이 (RL-B1) 3번에서 4번을 거치고, (-)고전압은 출력 제어 릴레이 (RL-A1) 3번에서 4번을 거쳐 점화플러그(IG)에 공급된다.
이때 출력 제어 릴레이(RL-A1, RL-B1)는 3번과 4번이 전원이 공급되지 않을 경우 연결이 되어 있지 않도록 하였으며 점화 장치 성능 확인용 휴대용 검사 장치에서, 장비가 오동작을 하여도 점화장치(EX)에서 출력되는 고전압 신호가 점화플러그(IG)에 입력되지 않도록 하여 점검 시 작업자의 부주의에 따른 피해를 미연에 방지하도록 하였다.
점화 장치의 휴대용 검사 장치에서 교류 제어 신호가 종료되면 장비의 자체 점검을 위해 두 가지의 측정을 하게 된다.
점화장치(EX)의 자체 고전압 레벨과 점화플러그(IG)와 점화플러그(IG)간의 선로 상태 측정을 위한 절연 저항 측정을 하게 되며, 동작 방법은 다음과 같다.
도 4의 상태 감시 및 제어부(300)는 점화장치(EX)의 자체 고전압 레벨을 측정하기 위해 절체부(100)의 직류 전압 출력 차단부(54)에 출력 차단 신호인 "HIGH" 신호를 비교기(U19) 2번 핀에 신호를 인가하여 포토다이오드(PC13)을 동작시킨다. 포토다이오드(PC13)이 동작되면 전계 효과 트랜지스터(Q11)에 전원이 인가되고 출력 제어 릴레이(RL-A1, RL-B1)가 동작되어 3번과 4번 접점이 떨어지면서 점화 플러그(IG)와 연결을 해제한다.
또한, 상태 감시 및 제어부(300)는 점화장치(EX)에 인버터의 교류 신호가 입력이 되도록 제어를 하고 점화장치(EX)에서는 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하게 되며, 이 신호는 감시부(200)의 고 전압 레벨 감시부(55), 고 전압 펄스 감시부(57)에 공급된다.
점화플러그(Igniter)가 없는 경우에는 전류가 생성되지 않기에 점화장치(Exciter) 자체 스파크 횟수를 측정하기 위해서 항시 생성되는 고 전압 레벨 감시부(55)의 150V회로를 이용하게 되며 고 전압 레벨 감시부(55)는 다음과 같이 동작 한다.
고 전압 레벨 감시부(55)는 전류를 제한하기 위하여 저항(R199, R192, R188, R185, R177, R174, R172, R168, R159, R155)을 통하고 접지 저항(R143) 사이에서 2,000V DC 전압을 4V DC로 전압 분할하고, 전압 분할된 전압이 비교기(U27)를 통해 비교기 (U26-D) 9번핀 입력 기준 전압은 0.31V로 동작하고 비교기 (U21-A) 6번에서 1번을 거쳐 포토다이오드(PC6-A)를 동작할 때 생성되는 파형을 상태 감시 및 제어부(300)로 보내면 파형의 횟수를 카운트하게 된다.
또한 고 전압 펄스 감시부(57)은 전류를 제한하기 위하여 저항(R198, R191, R187, R184, R176, R173, R171, R167, R158, R154)을 통하고 접지 저항(R142) 사이에서 2,000VDC 전압을 2VDC로 전압 분할을 하여 파형 발생기(U18)을 거쳐 1ms의 피크 신호를 15ms 피크 구형파로 변형시켜 상태 감시 및 제어부(300)에 공급하면 상태 감시 및 제어부(300)에서는 고전압 신호의 레벨을 감시하게 된다.
점화장치(EX)의 자체 고전압 레벨 측정이 끝나면 절연 저항 측정을 위한 동작이 시작되는데 동작 방법은 다음과 같다.
상태 감시 및 제어부(300)는 절체부(100)의 직류 전압 출력 차단부(54)에 출력 차단 신호인 "HIGH" 신호를 비교기(U19) 2번 핀에 신호를 인가하여 포토다이오드 (PC13)을 동작시킨다. 포토다이오드(PC13)이 동작되면 전계 효과 트랜지스터 (Q11)에 전원이 인가되고 출력 제어 릴레이(RL-A1, RL-B1)가 동작되어 3번과 4번 접점이 떨어지면서 점화 플러그(IG)와 연결을 해제한다.
상태 감시 및 제어부(300)는 정전압부의 인버터를 동작 시켜 교류 전압을 절연 저항 전원부(51)에 공급하고 절연 저항 전원부(51)에서는 DC 1,000V를 생성하기 위해 500V 정전압 회로 2개를 직렬로 구성하여 DC 1,000V를 생성하였다.
절연 저항 값을 측정하기 위해 생성된 DC 1,000V의 전압을 점화플러그(IG)에 공급하기 위해 상태 감시 및 제어부(300)에서 절체부(100)의 절연 저항 절체부(53)의 비교기(U14) 4번핀에 "HIGH" 신호를 인가하고 포토다이오드(PC8)을 동작 시킨다. 포토다이오드(PC8)이 동작되면 트랜지스터(Q1)에 전원이 인가되고 절연 저항 선택 릴레이(RL2) 4번과 3번, 6번과 5번이 연결이 되어 점화플러그(IG)와 연결된 선로에 DC 1,000V를 2초간 흘려 주게 된다.
절연 저항 전압이 인가되면 감시부(200)의 절연 저항 감시부(59)의 전류 측정 저항(R175)에 미세 전류와 전압이 흐르게 되고 증폭기(U30-B)의 5번과 6번에 입력되어 1차 증폭을 하게 되며, 6번과 7번 출력 사이에 연결된 저항(R190)과 가변저항을 이용하여 저항값 차이에 따른 전압 미세 조정을 하여 저항(R203)을 거쳐 2차 증폭기(U30A) 3번 핀에 입력된다. 2차 증폭된 전압값은 접지 분리를 위한 아이솔레이터(U19)의 15번에서 7번을 거쳐 출력되고 전압을 10배 증폭하기 위한 증폭기 (U14)의 2단 증폭기와 1:1 증폭을 위한 증폭기(U14)을 통해 상태 감시 및 제어부(300)에 절연 저항에 따른 전압을 보고하고 결과값에 대해 절연 저항값으로 변환하여 디스플레이(400)에 전송한다.
도 6에서는 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치의 전면 구성과 디스플레이(400) 측정 결과 상태 화면을 나타내었다.
먼저, 휴대용 검사 장치 전면 구성은 다음과 같다. 전면 좌측에는 점화장치(Exciter)와 연결을 하는 포트로 구성이 되고, 전면 우측은 충전을 위한 포트와 점화플러그(Igniter)와 연결을 하는 포트로 구성이 된다. 또한, 전면 중앙 상단은 디스플레이로 중앙 하단은 각각의 테스트를 위한 푸쉬스위치로 구성된다.
상세 설명으로 점화장치(Exciter)와 연결되는 좌측상단의 AC OUT 포트는 내부에서 배터리를 이용하여 직류 전압을 생성하고 인버터를 거쳐 교류 100V 출력이 되는 포트로 점화장치(Exciter)에 전원을 공급하고 좌측 하단의 DC IN 포트는 점화장치(Exciter)에서 생성되어 출력되는 고전압 직류 입력 포트로 사용된다.
우측 상단의 AC IN포트는 내부 배터리의 충전을 위한 포트이며 교류 100~220V를 입력 받아 내부 리튬배터리의 충전용으로 사용이 되며, AC IN포트에 전원 공급을 할 경우 리튬배터리를 충전하면서 점화장치(Exciter) 장비 테스트가 가능하다.
우측 하단의 DC OUT포트는 점화플러그(Igniter)와 연결을 위한 포트이다.
중앙하단의 TEST MODE 푸쉬 스위치는 4개로 구성이 되며 각각의 기능은 다음과 같다.
- TOTAL: 전체 테스트 모드로 순차적으로 전체 점검
점화장치(Exciter) 및 점화플러그(Igniter) 테스트 10초 -> 점화장치(Exciter) 테스트 10초 -> 절연저항 테스트 2초
- EX-VOLT: 점화장치(Exciter) 자체 점검
점화장치(Exciter) 테스트 10초
- RESISTENCE: 절연저항 점검
절연저항 테스트 2초
- IGNITER: 점화플러그 점검
점화장치(Exciter) 및 점화플러그(Igniter) 테스트 10초
측정된 결과값의 화면은 도6에서 보는 바와 같이 각각의 결과값이 디스플레이 화면에 표현이 된다.
- Igniter: 점화장치(Exciter) 및 점화플러그(Igniter)
- Exciter: 점화장치(Exciter)
- Resistance: 절연 저항
점화장치와 점화플러그의 측정 결과는 스파크 레이트(회, 초), 총 스파크 횟수(회), 출력 전압(V) 3단계로 측정이 되고 결과값에 대해 FAULT, WORST, NORMAL, GOOD 4단계로 구분한다.
절연저항은 ㏁ 단위로 측정이 되고 FAULT, WORST, NORMAL, GOOD, OPEN 5단계로 구분되어 표현한다.
결과값에 대한 구분은 명세(Specification) 창에서 설정하여 규격에 따른 범례에 따라 색상으로 구분하여 표현된다.
점화장치와 점화플러그의 측정 결과의 신뢰도는 고가의 고전압 프로브와 오실로스코프를 이용하여 비교 측정하였으며, 점화장치(Exciter) 2,200DC출력시 측정 오차에 대한 결과값 보정을 하여 ±30V이내로 적용되었다.
절연저항은 측정값의 오차를 줄이기 위하여 고정 저항을 이용하여 ㏀ 단위로 측정하여 측정값에 대한 테이블을 작성하여 상태 감시 및 제어부(300)에 적용되었으며, 측정에 대한 오차를 최소화하기 위해 미세하게 조정하여 적용하였다.
도 2는 본 발명의 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치 전체 회로도이며, 도 1의 주요 부분을 상세히 도시하고 있다.
부분별 회로도는 다음과 같으며 도 3은 절체부(100)로 정전압부, 인버터부(50), 절연 저항 전원부(51), 절체용 RELAY부(52), 절연저항 절체부(53), 직류 전압 출력 차단부(54)를 포함하고 도 4는 감시부(200)로 고 전압 레벨 감시부(55), 고 전압 전류 피크 감시부(56), 고 전압 펄스 감시부(57), 교류 전압 펄스 감시부(58), 절연 저항 감시부(59)를 포함한다.
도 5는 상태 감시 및 제어부(300), 디스플레이(400)로 구성되었다. 도 6은 점화장치 성능 확인을 위한 휴대용 검사 장치 전면 구성과 디스플레이 측정 결과 상태 화면을 나타 내었다.
EX: 점화장치 (Exciter) IG: 점화플러그 (Igniter)
100: 절체부 200: 감시부
300: 상태 감시 및 제어부 400: 디스플레이
50: 정전압 및 인버터부 51: 절연저항 전원부
52: 절체용 RELAY부 53: 절연저항 절체부
54: 직류 전압 출력 차단부 55: 고 전압 레벨 감시부
56: 고 전압 전류 피크 감시부 57: 고 전압 펄스 감시부
58: 교류 전압 펄스 감시부 59: 절연 저항 감시부

Claims (15)

  1. 점화장치의 성능을 확인하기 위한 휴대용 검사 장치에 있어서,
    장비의 성능 테스트를 위한 교류 제어 신호를 자체 생성하고 점화 플러그의 절체 동작을 하는 절체부(100);
    상기 절체부(100)에서 생성된 교류 제어 신호를 점화장치(Exciter)에 입력하고 점화 장치에서 생성된 고압 직류 전압, 전류, 절연저항을 감시하는 감시부(200);
    상기 절체부(100), 감시부(200)내의 직류 전압 신호의 크기와 스파크 횟수를 감시하고, 점화 플러그의 절체를 담당하는 상태 감시 및 제어부(300); 및
    상기 상태 감시 및 제어부(300)의 취합된 데이터 결과값을 컴퓨터 모니터에 각각의 결과값을 표시하는 디스플레이(400)를 포함하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    내부의 배터리를 이용하여 별도의 교류 (AC) 공급 전압이 없어도 정전압 및 인버터부(50)에서 리튬이온 배터리의 직류 전압을 교류 100V로 변환하여 점화장치(EX)에 교류 제어 신호를 점화장치(Exciter)에 공급하여 점화장치(Exciter)를 구동 시키고,
    점화장치(Exciter)에서 출력되는 스파크 직류(SPARK DC) 전압의 횟수와 전압의 크기를 감시하여 점화플러그(Igniter)에 정상적으로 전압 공급이 되는 지와 점화플러그(Igniter)의 상태 및 선로의 절연 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    점화장치(EX)에서 고전압을 점화플러그 (Igniter)에 공급 시 발생되는 전류의 방전 횟수를 측정을 위한 회로인 고 전압 전류 피크 감시부(56)은 전류센서의 출력핀으로 출력되며 전류 센서를 통과한 신호는 레벨증폭기(U16)를 거쳐 1ms의 피크 신호를 5ms 피크 구형파로 변환하여 고전압 전류 신호의 횟수를 감시하는 것을 특징으로 하는 점화장치 성능 확인용 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    절체부(100)의 점화장치(EX)에 인버터의 교류 신호가 입력이 되면 점화장치(EX)에서 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하여, 감시부(200)의 고 전압 레벨 감시부(55), 고전압 전류 피크 감시부(56), 고 전압 펄스 감시부(57)에 공급하고,
    고 전압 레벨 감시부(55)는 전류를 제한하기 위하여 저항(R199, R192, R188, R185, R177, R174, R172, R168, R159, R155)을 통하고 접지 저항(R143) 사이에서 2,000VDC 전압을 4VDC로 전압 분할을 하고, 전압 분할된 전압이 비교기(U27)를 통해 4개의 분할 회로를 통하게 되는데 각각의 기준 전압으로 통과되는 전압의 레벨을 감시하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    150V는 비교기 (U26-D)에 입력되어 입력 기준 전압은 0.31V로 동작하고 비교기 (U21-A)를 거쳐 포토다이오드(PC6-A)를 동작시키고, 500V는 비교기 (U26-C)에 입력되어 입력 기준 전압 0.98V로 동작하고 비교기 (U21-B)를 거쳐 포토다이오드(PC5-A)를 동작시키고, 1,000V 는 비교기 (U26-A)에 입력되어 입력 기준 전압 2.0V로 동작하고 비교기 (U21-C)를 거쳐 포토다이오드(PC3-A)를 동작시키고, 1,500V 는 비교기 (U26-B)에 입력되어 입력 기준 전압 3.12V로 동작하고 비교기 (U21-D)를 거쳐 포토다이오드(PC4-A)를 동작시키고,
    4개의 신호는 각각 상태 감시 및 제어부(300)에 공급되고 상태 감시 및 제어부 내부에서 4개의 신호를 조합하여 현재 출력 되는 전압의 레벨을 표현하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    점화장치(EX)에서 고전압을 점화플러그 (Igniter)에 공급 시 발생되는 전류의 방전 횟수를 측정을 위한 회로인 고 전압 전류 피크 감시부(56)은 전류센서의 출력핀으로 출력되며 전류 센서를 통과한 신호는 레벨증폭기 (U16)을 거쳐 1ms의 피크 신호를 5ms 피크 구형파로 변환하여 상태 감시 및 제어부(300)에서는 고전압 전류 신호의 횟수를 감시하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    고 전압 펄스 감시부(57)는 전류를 제한하기 위하여 저항(R198, R191, R187, R184, R176, R173, R171, R167, R158, R154)을 통하고 접지 저항(R142) 사이에서 2,000VDC 전압을 2VDC로 전압 분할을 하여 파형 발생기(U18)을 거쳐 1ms의 피크 신호를 15ms 피크 구형파로 변형시켜 상태 감시 및 제어부(300)에 공급하면 상태 감시 및 제어부(300)에서는 고전압 신호의 레벨을 감시하고,
    점화장치(EX)에서 출력되는 고전압은 (+)와 (-)로 두개로 출력이 되며 (+) 고전압은 출력 제어 릴레이 (RL-B1)를 거치고, (-)고전압은 출력 제어 릴레이 (RL-A1)를 거쳐 점화플러그(IG)에 공급되는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    출력 제어 릴레이(RL-A1, RL-B1)는 기설정된 단자에 전원이 공급되지 않을 경우 연결이 되어 있지 않도록 하였으며 점화 장치 성능 확인용 Portable Test Kit장비가 오동작을 하여도 점화장치(EX)에서 출력되는 고전압 신호가 점화플러그(IG)에 입력되지 않도록 하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    점화장치(EX)의 자체 고전압 레벨을 측정하기 위해 절체부(100)의 직류 전압 출력 차단부(54)에 출력 차단 신호인 "HIGH" 신호를 비교기(U19)에 인가하여 포토다이오드(PC13)을 동작시키고, 포토다이오드(PC13)이 동작되면 전계 효과 트랜지스터(Q11)에 전원이 인가되고 출력 제어 릴레이(RL-A1, RL-B1)가 동작되어 접점이 떨어지면서 점화 플러그(IG)와 연결을 해제하며,
    상태 감시 및 제어부(300)는 점화장치(EX)에 인버터의 교류 신호가 입력이 되도록 제어를 하고 점화장치(EX)에서는 교류 신호를 직류 고전압으로 생성하여 출력하여 감시부(200)의 고 전압 레벨 감시부(55), 고 전압 펄스 감시부(57)에 공급하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    점화플러그(Igniter)가 없는 경우에는 전류가 생성되지 않기에 점화장치(Exciter) 자체 스파크 횟수를 측정하기 위해서 항시 생성되는 고 전압 레벨 감시부(55)의 150V회로를 이용하게 되며,
    고 전압 레벨 감시부(55)는 전류를 제한하기 위하여 저항(R199, R192, R188, R185, R177, R174, R172, R168, R159, R155)을 통하고 접지 저항(R143) 사이에서 2,000VDC 전압을 4VDC로 전압 분할을 하고, 전압 분할된 전압이 비교기(U27)를 통해 비교기 (U26-D) 9번핀 입력 기준 전압은 0.31V로 동작하고 비교기 (U21-A) 6번에서 1번을 거쳐 포토다이오드(PC6-A)를 동작할 때 생성되는 파형을 상태 감시 및 제어부(300)로 보내면 파형의 횟수를 카운트하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    고 전압 펄스 감시부(57)는 전류를 제한하기 위하여 저항(R198, R191, R187, R184, R176, R173, R171, R167, R158, R154)을 통하고 접지 저항(R142) 사이에서 2,000VDC 전압을 2VDC로 전압 분할을 하여 파형 발생기(U18)을 거쳐 1ms의 피크 신호를 15ms 피크 구형파로 변형시켜 상태 감시 및 제어부(300)에 공급하면 상태 감시 및 제어부(300)에서는 고전압 신호의 레벨을 감시하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상태 감시 및 제어부(300)는 절체부(100)의 직류 전압 출력 차단부(54)에 출력 차단 신호인 "HIGH" 신호를 비교기(U19)에 신호를 인가하여 포토다이오드 (PC13)을 동작시키고, 포토다이오드(PC13)이 동작되면 전계 효과 트랜지스터 (Q11)에 전원이 인가되고 출력 제어 릴레이(RL-A1, RL-B1)가 동작되어 접점이 떨어지면서 점화 플러그(IG)와 연결을 해제하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상태 감시 및 제어부(300)는 정전압부의 인버터를 동작 시켜 교류 전압을 절연 저항 전원부(51)에 공급하고 절연 저항 전원부(51)에서는 DC 1,000V를 생성하기 위해 500V 정전압 회로 2개를 직렬로 구성하여 DC 1,000V를 생성하고,
    절연 저항 값을 측정하기 위해 생성된 DC 1,000V의 전압을 점화플러그(IG)에 공급하기 위해 상태 감시 및 제어부(300)에서 절체부(100)의 절연 저항 절체부(53)의 비교기(U14)에 "HIGH"를 인가하고 포토다이오드(PC8)을 동작시키며, 포토다이오드(PC8)이 동작되면 트랜지스터(Q1)에 전원이 인가되고 절연 저항 선택 릴레이(RL2)의 접점이 연결되어 점화플러그(IG)와 연결된 선로에 DC1,000V를 2초간 흘려 주고,
    절연 저항 전압이 인가되면 감시부(200)의 절연 저항 감시부(59)의 전류 측정 저항(R175)에 미세 전류와 전압이 흐르게 되고 증폭기(U30-B)에 입력되어 1차 증폭을 하게 되며, 증폭기(U30-B)의 출력 단자들의 사이에 연결된 저항(R190)과 가변저항을 이용하여 저항 값 차이에 따른 전압 미세 조정을 하여 저항(R203)을 거쳐 2차 증폭기 (U30A)에 입력되고, 2차 증폭된 전압값은 접지 분리를 위한 아이솔레이터(U19)의를 거쳐 출력되고 증폭기(U14)를 통해 증폭되어 상태 감시 및 제어부(300)에 절연 저항에 따른 전압을 보고하고 결과값에 대해 절연 저항값으로 변환하여 디스플레이(400)에 표현하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  14. 제 1 항에 있어서
    전류가 생성될 때의 전류 센서를 이용한 고압 직류 전압의 생성 횟수, 전류가 없을 때 전압을 이용한 고압 직류 전압의 생성 횟수 측정 방법과 현재 운용 상태, 절체를 위한 제어를 담당하는 상태 감시 및 제어부(300) 및 디스플레이(400)를 포함하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
  15. 제 1 항에 있어서
    점화장치(Exciter)와 점화플러그(Igniter)를 연결하여 케이블의 분리 없이 전체 테스트(Total), 점화장치 테스트(Exciter), 점화플러그 테스트(Igniter), 절연 저항 테스트가 가능하고 점화장치(Exciter) 출력 전압의 크기, 출력 횟수, 전류의 생성 유, 무 점화플러그와 케이블 간의 절연저항을 측정하여 컴퓨터 LCD 디스플레이에 결과값과 상태를 표현하는 점화장치의 휴대용 검사 장치.
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