KR102275625B1 - 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치 - Google Patents

접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치 Download PDF

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오규근
지용진
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울파기술 주식회사
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Abstract

본 발명은 낮은 전력의 투 와이어 측정장치에서 미리 설정된 설정값에 따라 높은 구동전원을 가지는 외부 구동장치 용 릴레이 접점 스위치를 직접 구동 제어할 수 있도록 한 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치에 관한 것으로, 투 와이어 외부 전원과, 상기 전원으로부터 4~20mA 전류를 공급받아 센서를 구동하고 상기 센서의 측정값을 전류 루프를 통해 전송하는 투 와이어 측정장치를 포함하고, 상기 투와이어 측정장치는, 전원부; 센서 측정값을 상기 전원부로 전송하고 상기 센서 측정값과 대응되는 소정의 설정값에 따라 외부 구동장치 용 릴레이 접점스위치를 구동 제어할 수 있는 구동제어신호를 접점스위치 구동부로 출력하는 측정부와, 상기 측정부의 접점릴레이 구동제어신호에 따라 슈퍼 커패시터에 충전된 전압과 주전원을 사용하여 짧은 시간동안 높은 구동전원을 접점릴레이에 인가하여 외부 구동장치 용 릴레이 접점스위치를 온, 오프 구동하는 접점스위치 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치{Measuring device in two-wire loop capable of driving contact switch}
본 발명은 투 와이어 루프(2-Wire loop)에서의 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 낮은 전력의 투 와이어 측정장치에서 미리 설정된 설정값에 따라 높은 구동전원을 가지는 외부 구동장치 용 릴레이 접점 스위치를 직접 구동 제어할 수 있도록 한 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치에 관한 것이다.
주지한 바와 같은 투 와이어 루프 전원의 4~20mA 전류 루프는 산업용 공정 모니터링에서 자주 사용되는 일반적인 센서정보 전송방법이다.
상기 센서정보는 해당 센서를 통해 측정된 온도, 압력, 속도, 유량 등과 같은 물리적인 양이 될 수 있으며, 상기 센서정보를 상기 4~20mA 전류 루프를 이용하여 전송하는 방식은 원거리(수백미터 이상)로 전송해야만 하는 경우에 특히 유용하다.
상기 투 와아이 루프에서의 측정시스템은 도 1에서와 같이 투 와이어 전원(10)과, 상기 전원(10)으로부터 4~20mA 전류를 공급받아 해당 센서를 구동하고 상기 센서의 측정값을 전류 루프를 통해 측정요청장치(30)로 전송하는 투 와이어 루프에서의 측정장치(이하 '투 와이어 측정장치'라 함)(20)를 포함한다.
상기 투 와이어 측정장치(20)는 상기 전원(10)으로부터 4~20mA 전류를 공급받아 센서 구동전압을 생성하고, 상기 센서의 측정전압을 증폭한 후 상기 측정전압에 비례하는 4~20mA의 직류 전류신호로 변환하여 준다.
참고적으로 상기 센서의 영점 측정전압을 4mA로, 센서의 최대 측정전압을 20mA 전류로 세트할 수 있다.
상기 직류신호로 변환된 센서 측정값(신호)은 투 와이어 루프를 통해 전송되며 측정요청장치(30)는 상기 센서 측정값인 전류 4~20mA를 다시 전압으로 변환하여 인식할 수 있게 된다.
이와 같은 투 와이어 루프 측정장치는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 센서의 출력이 전압인 경우에는 전송 거리가 길어질수록 전압강하가 발생한다. 그러나 상기 센서의 출력이 4~20mA와 같은 전류의 경우에는 전송 거리가 길더라도 항상 같은 전류값을 유지할 수 있다. 이는 부하측이나 전송선로의 저항에 관계없이 항상 정전류가 흐르기 때문에 센서측과 받아들이는 측정요청장치(30)의 CPU 전류값이 동일하게 되어 전압강하에 의한 오차가 없게 된다.
둘째, 전압의 경우 미세한 접촉 불량에 의해서도 선로의 저항 값이 가변하기 때문에 영향을 받기 쉬우나 전류신호의 경우 이러한 영향이 상대적으로 적다.
셋째, 전압신호의 경우 노이즈에 취약한 면이 있는 반면 전류신호는 노이즈에 의한 영향이 적다.
넷째, 4~20mA 전류 범위에서 0mA 신호가 들어오면 분명 회로가 끊어졌다는 것이므로 단선, 즉 회로의 고장여부를 판단할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 4~20mA 전류의 경우 종단저항으로 쉽게 전압 변환이 가능하다.
즉 수신측에 250오옴의 종단저항을 달아 저항 양쪽의 전압을 측정하면 V=IR 이므로 4mA일 경우 0.004A x 250오옴 = 1V, 20mA일 경우 0.02A x 250오옴 = 5V 이므로 1~5V 전압 신호로 변환이 용이하다.
여섯 번째, 다른 시스템보다 연결해야 하는 선의 개수가 적다.
즉 포와이어(4-Wire) = 전원(2선) + 전류(2선) = 4선이 필요하나 투 와이어(2-Wire)는 단지 2선으로 전원 및 신호 2가지를 충족한다. 이는 실제 공사에서는 매우 중요하다.
그러나 상기 투 와이어 루프 측정방식은 다음과 같은 단점이 있다.
첫째, 4mA x 24V(산업용 일반 전압) = 96mW를 최소로 공급할 수 있다. 그러므로 투 와이어 루프 전원에 연결된 장치는 각각 96mW보다 적은 전력으로 구동할 수 있는 저전력 시스템이 필요하다.
둘째, 낮은 전력을 사용하다 보니 직접적인 외부제어가 어렵다.
즉 상기 투 와이어 루프 측정 시스템의 가장 큰 문제점은 적은 전력을 이용하여 디바이스를 구동해야 하므로 외부통신, 릴레이 접점 스위치 사용 등의 외부제어를 직접 처리하기에는 전력이 부족한 상황이 발생하는 점이다.
따라서 현재에는 간접적인 외부제어방식으로, 도 2에서와 같이 측정요청장치(30)가 투 와이어 루프 측정장치(20)에서 측정한 출력값인 4~20mA 출력을 전압으로 변환 하거나 전류로 직접 모니터링(PLC 시스템 등) 하여 사용자가 설정한 값에 따라 접점출력장치(40)로 정보를 전송하여 해당 구동장치(50)에 사용할 접점 릴레이를 구동제어하는 방식이 이용되고 있다.
이는 추가 구성이 필요하고 비용이 상승되는 문제점이 있다.
등록실용신안공보 20-0312926, 등록실용신안공보 20-0472658, 등록실용신안공보 20-0279421, 공개특허공보 10-2011-0055769
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 낮은 전력의 투 와이어 측정장치에서 미리 설정된 설정값에 따라 높은 구동전원을 가지는 외부 구동장치 용 릴레이 접점 스위치를 직접 구동 제어할 수 있도록 한 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 투 와이어 외부 전원과, 상기 전원으로부터 4~20mA 전류를 공급받아 센서를 구동하고 상기 센서의 측정값을 전류 루프를 통해 전송하는 투 와이어 측정장치를 포함하고,
상기 투와이어 측정장치는,
측정부 및 접점스위치 구동부로 구동전원을 공급하고 상기 측정부에서 제공한 센서의 측정값을 전류 루프로 전송하는 전원부;
센서 측정값을 상기 전원부로 전송하고 상기 센서 측정값과 대응되는 소정의 설정값에 따라 외부 구동장치 용 릴레이 접점스위치를 구동 제어할 수 있는 구동제어신호를 접점스위치 구동부로 출력하는 측정부; 및
상기 측정부의 접점릴레이 구동제어신호에 따라 슈퍼 커패시터에 충전된 전압과 주전원을 사용하여 짧은 시간동안 높은 구동전원을 접점릴레이에 인가하여 외부 구동장치 용 릴레이 접점스위치를 온, 오프 구동하는 접점스위치 구동부를 포함하며,
상기 접점스위치 구동부는,
삭제
접점 릴레이에 공급되는 전원을 보조하기 위해 슈퍼 커패시터로 공급되는 전력을 정전류를 제어하는 정전류제어부;
상기 정전류제어부로부터 입력되는 전압을 충전하는 슈퍼 커패시터;
주전원과 상기 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 사용하여 접점릴레이 구동 전압으로 공급하는 릴레이제어전력부; 및
측정부의 MCU의 접점릴레이 구동제어신호에 의해 상기 릴레이제어전력부에서 제공되는 릴레이 구동전압을 해당 접점릴레이로 인가하는 릴레이 구동부로 구성되고,
상기 접점릴레이는 상기 릴레이 구동부의 출력에 의해 스위칭 동작되어 온 또는 오프 상태를 유지하는 래치방식의 릴레이인 것을 특징으로 한다.
삭제
또한 본 발명에 따르면 상기 측정부는,
압력, 온도, 유량 등을 측정하는 각종 센서 중 하나로 구성되는 센서;
상기 센서 측정값에 따라 외부 구동장치를 제어하기 위한 접점 릴레이의 온, 오프 구동 시점을 설정하는 소정의 설정값을 입력하여 주는 키입력부; 및
상기 센서를 통해 입력되는 측정전압을 검출하여 센서 측정값을 인식하고, 이에 획득된 측정값을 신호 처리하여 전원부의 루프전원제어부로 출력하거나, 접점스위치 구동부로 외부 구동장치의 접점 릴레이를 구동제어하기 위한 릴레이 구동제어신호를 출력하여주는 MCU를 포함하는 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 전원부는,
외부 전원으로부터 공급되는 전압을 스텝다운시켜 주전원을 생성하는 비절연 전원공급부;
상기 비절연 전원공급부로 출력되는 전원의 노이즈나 펄스를 최소화하여 주는 필터부;
상기 필터부를 통해 출력되는 전압을 측정부 및 접점스위치 구동부로 공급하여 주는 절연구동부;
상기 필터부를 통해 출력되는 전압을 제어하여 루프전원제어부의 구동 전원으로 공급하여 주는 비절연 선형레귤레이터; 및
상기 측정부에서 측정한 센서 측정값을 입력받아 4~20mA의 전류로 변환한 후 투와이어 루프로 전송하여 주는 루프전원제어부를 포함하는 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 낮은 전력의 투 와이어 측정장치에서 미리 설정된 설정값에 따라 높은 구동전원을 가지는 외부 구동장치 용 릴레이 접점 스위치를 직접 구동 제어함으로써, 종래와 같이 외부 구동장치의 구동하기 위한 추가적인 접점출력장치가 별도로 필요하지 않아 비용이 절감되고, 투 와이어 루프 전원 시스템 내에 있는 투 와이어 측정장치에서 직접 접점출력이 가능한 장점이 있다.
도 1은 일반적인 투 와이어 루프에서의 측정시스템의 구성도,
도 2는 상기 도 1에 접점출력장치가 적용된 구성도,
도 3은 본 발명이 적용되는 투 와이어 루프에서의 측정시스템의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치의 회로 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 접점스위치 구동부의 블록도,
도 6은 상기 도 5의 릴레이구동 제어신호 타이밍도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 투 와이어 루프에서의 측정시스템의 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치의 회로 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 투 와이어 루프에서의 측정시스템은,
투 와이어 전원(10)과, 상기 전원(10)으로부터 4~20mA 전류를 공급받아 해당 센서를 구동하고 상기 센서의 측정값을 전류 루프를 통해 전송하는 투 와이어 측정장치(100)를 포함하되,
상기 투와이어 측정장치(100)에는 외부의 구동장치(50)를 직접 구동제어하는 접점스위치 구동부(130)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로 상기 투와이어 측정장치(100)는,
전원부(110)와, 측정부(120)와, 접점스위치 구동부(130)를 포함한다.
상기 전원부(110)는 비절연 영역(Non-Isolated Area)이고, 상기 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)는 절연 영역(Isolated Area)으로 구분될 수 있다.
상기 전원부(110)는 비절연 전원공급부(111), 필터부(112), 절연구동부(113), 비절연 선형레귤레이터(114), 루프전원제어부(115) 및 전압/전류 선택부(116)로 구성된다.
먼저, 투와이어 측정장치(100)는 외부 전원(10)으로부터 전원(EXP +P)으로 4~20mA의 입력이 들어오고, 상기 투와이어 측정장치(100)에서 측정한 센서 측정값이 4~20mA로 변환되어 전원(EXP -P)으로 출력 전송되도록 구성된다.
상기 비절연 전원공급부(111)는 주전원 공급원으로 최대 효율로 상기 외부 전원(10)으로부터 공급되는 전압을 스텝다운시켜 출력한다.
상기 필터부(112)는 상기 비절연 전원공급부(111)로 출력되는 전원의 노이즈나 펄스를 최소화하여 준다.
상기 절연구동부(113)는 상기 필터부(112)를 통해 출력되는 전압을 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)로 공급하여 준다.
상기 비절연 선형레귤레이터(114)는 상기 필터부(112)를 통해 출력되는 전압을 제어하여 루프전원제어부(115)의 구동 전원(+3.3V)으로 공급하여 준다.
상기 루프전원제어부(115)는 상기 측정부(120)에서 측정한 센서 측정값(전압)을 입력받아 4~20mA의 전류로 변환한 후 전압/전류 선택부(116)를 통해 투와이어 루프로 전송하여 준다.
상기 전압/전류 선택부(116)는 사용자의 선택에 의해 전압(3-wire) 또는 전류(2-Wire) 사용이 가능하도록 구성된다.
상기 측정부(120)는 전원공급부(121), 선형레귤레이터(122), 기준전압부(123), 정전류부(124), 저장부(125), 센서(126), 표시부(127), 키입력부(128) 및 MCU(129)를 포함한다.
상기 전원공급부(121)는 전원부(110)의 절연구동부(113)으로 공급받은 전원을 이용하여 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)의 주전원(+3.3V)으로 공급한다.
상기 선형레귤레이터(122)는 전원부(110)의 절연구동부(113)으로 공급받은 전압을 제어하여 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)의 센서전원(+5V)으로 공급한다.
상기 기준전압부(123) 및 정전류부(124)는 센서(126)에 제공되는 정전류를 생성한다.
상기 저장부(125)는 투와이어 루프 시스템에서 이용하는 각종 데이터를 저장하거나 독출할 수 있도록 하며, EEPROM으로 구성할 수 있다.
상기 센서(126)는 압력, 온도, 유량 등을 측정하는 각종 센서 중 하나로 구성할 수 있다.
상기 표시부(127)는 상기 센서(126)를 통해 측정된 데이터를 표시한다.
상기 키입력부(128)는 운전/정지 명령과 각종 설정값을 키 입력할 수 있도록 구성하되, 특히 외부 구동장치(50)를 제어하기 위한 접점릴레이의 온,오프 구동 시점을 설정하는 소정의 설정값을 입력할 수 있도록 구성된다.
상기 MCU(129)는 상기 센서(126)를 통해 입력되는 측정전압을 검출하여 센서 측정값을 인식하고, 이에 획득된 측정값을 신호 처리하여 전원부(110)의 루프전원제어부(115)로 출력하여 준다.
또한 상기 MCU(129)는 접점스위치 구동부(130)로 외부 구동장치(50)의 접점 릴레이를 구동제어하기 위한 릴레이 구동제어 신호를 출력하여준다.
상기 접점스위치 구동부(130)는 본 발명의 특징적 구성요소로, 정전류제어부(131), 슈퍼 커패시터(132), 릴레이제어전력부(133), 릴레이 구동부(134) 및 접점릴레이(135)를 포함한다.
상기 정전류제어부(131)는 도 5에에서와 같이 접점 릴레이(135)에 공급되는 전원을 보조하기 위해 낮은 전력인 4~20mA 전류 루프에 문제가 되지 않는 범위에서 슈퍼 커패시터(132)로 전력을 공급하는 정전류를 제어하여 준다.
상기 슈퍼 커패시터(132)는 상기 정전류제어부(131)로부터 입력된 전압을 충전하며 접점 릴레이(135)를 구동하기 위한 전원으로 공급하여 준다.
상기 릴레이제어전력부(133)는 주전원(+3.3V)과 상기 슈퍼 커패시터(132)의 충전 전압을 이용하여 접점 릴레이 구동 전원으로 공급하게 된다.
상기 릴레이 구동부(134)는 MCU(129)의 릴레이 구동제어신호에 의해 상기 릴레이제어전력부(133)에서 제공되는 릴레이구동전압을 접점릴레이(135)로 인가한다.
상기 접점릴레이(135)는 상기 릴레이 구동부(134)의 출력에 의해 스위칭 동작되어 온 또는 오프 상태를 유지한다.
상기 접점릴레이(135) 스위치(#1,#2,...)의 온 또는 오프 동작으로 외부 구동장치(50)는 희망하는 동작을 수행하거나 중단하게 된다.
또한 상기 접점릴레이(135)는 래치방식의 릴레이가 바람직하다.
상기 래치방식이란 접점릴레이(135) 스위치의 온, 오프 동작방식이 연속적인 전류를 공급하는 것이 아니라 짧은 시간동안만 전력을 공급하면 온, 오프 절환되고 그 절환상태를 유지하는 방식이다.
즉 도 6에서와 같이 MCU(129)에서 릴레이구동부(134)로 접점릴레이(135) 온신호를 출력하면, 상기 릴레이구동부(134)는 도 6의 (a)와 같이 상기 접점릴레이(135)로 짧은 시간(Ton) 동안만 스위치 온 구동전압을 인가한다.
따라서 상기 접점릴레이(135)는 도 6의 (c)와 같이 온(ON)되고 온상태를 유지한다.
이후 MCU(129)에서 릴레이구동부(134)로 접점릴레이(135) 오프신호를 출력하면, 상기 릴레이구동부(134)는 도 6의 (b)와 같이 상기 접점릴레이(135)로 짧은 시간(Toff) 동안만 스위치 오프 구동전압을 인가한다.
따라서 상기 접점릴레이(135)는 도 6의 (c)와 같이 오프(OFF)되고 오프상태를 유지한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 전체 동작 및 작용을 이하 설명한다.
먼저, 투와이어 전원(10)으로부터 전원(EXP +P) 4~20mA(DC24V)의 입력이 들어오면 비절연 전원공급부(111)는 상기 전압을 스텝다운시켜 주전원(+3.3V)을 생성한다.
상기 비절연 전원공급부(111)를 통해 출력되는 전원은 필터부(112)를 거쳐 노이즈가 제거된 후 절연구동부(113)를 통해 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)로 공급되고, 동시에 비절연 선형레귤레이터(114)를 통해 루프전원제어부(115)의 구동 전원(+3.3V)으로 공급된다.
이와 같이 상기 전원부(110)의 절연구동부(113)으로부터 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)로 구동전원이 인가되면, 상기 측정부(120)의 상기 전원공급부(121)를 통해서는 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)의 주전원(+3.3V)이 생성 및 공급되고, 선형레귤레이터(122)를 통해서는 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)의 센서전원(+5V)이 생성 및 공급되어진다.
이와 같이 측정부(120) 및 접점스위치 구동부(130)로 구동전원이 인가되면,
측정부(120)의 키입력부(128)를 통해 외부 구동장치(50)가 희망하는 동작을 수행할 수 있도록 한 접점릴레이의 구동(온,오프) 설정값을 MCU(129)로 키입력하여준다.
상기 설정값은 일례로 압력센서(126)의 경우, 상기 압력센서(126)가 감지한 압력 측정값이 제1압력값이 되면 접점릴레이(135)를 온하는 제1설정값과, 상기 압력센서(164)가 감지한 압력 측정값이 제2압력값이 되면 접점릴레이(135)를 오프하는 제2설정값이 될 수 있다.
상기 MCU(129)는 상기 키입력부(128)로부터 입력된 설정값을 저장부(125)에 저장하여 둔다.
상기 키입력부(128)를 통한 설정값의 설정과정과 센서(126)의 측정값 등은 표시부(127)의 LCD에 디스플레이 되어진다.
그런 다음, 기준전압부(123) 및 정전류부(124)를 통해 압력센서(126)로 정전류가 제공되고 압력센서(126)의 검출동작이 개시되면, 상기 압력센서(126)는 측정전압을 MCU(129)로 입력하여 준다.
여기서 상기 MCU(129)는 압력센서126)의 압력 측정전압을 전원부(110)의 루프전원제어부(115)로 전송하여 주며, 상기 루프전원제어부(115)는 상기 MCU(129)의 센서 측정값(전압)을 입력받아 4~20mA의 전류로 변환한 후 전압/전류 선택부(116)를 통해 투와이어 루프로 전송하여 준다.
한편, 상기 측정부(120)의 주전원(+3.3V)은 접점스위치 구동부(130)의 정전류제어부(131)를 통해 접점 릴레이(135)에 공급되는 전원을 보조하기 위해 슈퍼 커패시터(132)로 정전류 전력을 공급한다.
따라서 상기 슈퍼 커패시터(132)는 신속하게 충전되어지며, 상기 접점 릴레이(135)로 구동 전원을 공급하기 위한 스탠바이 상태를 유지하게 되고, 릴레이제어전력부(133)의 입력단에는 주전원(+3.3V)과 상기 슈퍼 커패시터(132)의 충전 전압이 제공될 수 있도록 구성된다.
이와 같은 상태에서, 상기 압력센서(126)의 측정전압이 제1압력값이 되면 상기 MCU(129)는 접점릴레이(135)를 온하는 제1설정값에 도달한 것으로 판단하여 릴레이구동부(134)로 접점릴레이(135) 온신호를 출력하여준다.
따라서 상기 릴레이구동부(134)는 도 6의 (a)와 같이 상기 접점릴레이(135)로 짧은 시간(Ton) 동안만 스위치 온 구동전압을 인가하게 되는 데, 이때 상기 릴레이제어전력부(133)로부터 주전원(+3.3V)과 상기 슈퍼 커패시터(132)의 방전 전압이 합산되면서 높은 전원이 인가되어 접점릴레이(135)는 구동되어지고, 상기 접점릴레이(135)는 도 6의 (c)와 같이 온(ON)되고 온상태를 유지하게 되며, 릴레이구동부(134)는 출력을 중지한다.
그리고 상기 수퍼 커패시터(132)에는 정전류제어부(131)를 통해 다시 전압이 충전되어진다.
이후 상기 압력센서(126)의 측정전압이 제2압력값이 되면 상기 MCU(129)는 접점릴레이(135)를 오프하는 제2설정값에 도달한 것으로 판단하여 릴레이구동부(134)로 접점릴레이(135) 오프신호를 출력하여준다.
따라서 상기 릴레이구동부(134)는 도 6의 (b)와 같이 상기 접점릴레이(135)로 짧은 시간(Toff) 동안만 스위치 오프 구동전압을 인가하게 되는 데, 이때 상기 릴레이제어전력부(133)로부터 주전원(+3.3V)과 상기 슈퍼 커패시터(132)의 방전 전압이 합산되면서 높은 전원이 인가되어 접점릴레이(135)는 구동되고, 상기 접점릴레이(135)는 도 6의 (c)와 같이 오프되고 오프상태를 유지하게 되며, 릴레이구동부(134)는 출력을 중지한다.
따라서 상기 접점릴레이(134)의 온 오프 구동으로 외부 구동장치(50)는 희망하는 동작을 수행할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명에 대한 한정된 실시예들을 설명한 것이나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 예상됨을 당업자는 주의해야 한다.
100: 투와이어 측정장치 110: 전원부
111: 비절연 전원공급부 112: 필터부
113: 절연구동부 114: 비절연 선형레귤레이터
115: 루프전원제어부 116: 전압/전류 선택부
120: 측정부 121: 전원공급부
122: 선형 레귤레이터 123: 기준접압부
124: 정전류부 125: 저장부
126: 센서 127: 표시부
128: 키입력부 129: MCU
130: 접점스위치 구동부 131: 정전류제어부
132: 슈퍼커패시터 133: 릴레이제어전력부
134: 릴에이구동부 135: 접점릴레이

Claims (5)

  1. 투 와이어 외부 전원과, 상기 전원으로부터 4~20mA 전류를 공급받아 센서를 구동하고 상기 센서의 측정값을 전류 루프를 통해 전송하는 투 와이어 측정장치를 포함하고,
    상기 투와이어 측정장치는,
    측정부 및 접점스위치 구동부로 구동전원을 공급하고 상기 측정부에서 제공한 센서의 측정값을 전류 루프로 전송하는 전원부;
    센서 측정값을 상기 전원부로 전송하고 상기 센서 측정값과 대응되는 소정의 설정값에 따라 외부 구동장치 용 릴레이 접점스위치를 구동 제어할 수 있는 구동제어신호를 접점스위치 구동부로 출력하는 측정부와,
    상기 측정부의 접점릴레이 구동제어신호에 따라 슈퍼 커패시터에 충전된 전압과 주전원을 사용하여 짧은 시간동안 높은 구동전원을 접점릴레이에 인가하여 외부 구동장치 용 릴레이 접점스위치를 온, 오프 구동하는 접점스위치 구동부를 포함하고,
    상기 접점스위치 구동부는,
    접점 릴레이에 공급되는 전원을 보조하기 위해 슈퍼 커패시터로 공급되는 전력을 정전류를 제어하는 정전류제어부;
    상기 정전류제어부로부터 입력되는 전압을 충전하는 슈퍼 커패시터;
    주전원과 상기 슈퍼 커패시터의 충전 전압을 사용하여 접점릴레이 구동 전압으로 공급하는 릴레이제어전력부; 및
    측정부의 MCU의 접점릴레이 구동제어신호에 의해 상기 릴레이제어전력부에서 제공되는 릴레이 구동전압을 해당 접점릴레이로 인가하는 릴레이 구동부로 구성되며,
    상기 접점릴레이는 상기 릴레이 구동부의 출력에 의해 스위칭 동작되어 온 또는 오프 상태를 유지하는 래치방식의 릴레이인 것을 특징으로 하는 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정부는,
    압력, 온도, 유량 등을 측정하는 각종 센서 중 하나로 구성되는 센서;
    상기 센서 측정값에 따라 외부 구동장치를 제어하기 위한 접점 릴레이의 온, 오프 구동 시점을 설정하는 소정의 설정값을 입력하여 주는 키입력부; 및
    상기 센서를 통해 입력되는 측정전압을 검출하여 센서 측정값을 인식하고, 이에 획득된 측정값을 신호 처리하여 전원부의 루프전원제어부로 출력하거나, 접점스위치 구동부로 외부 구동장치의 접점 릴레이를 구동제어하기 위한 릴레이 구동제어신호를 출력하여주는 MCU를 포함하는 특징으로 하는 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원부는,
    외부 전원으로부터 공급되는 전압을 스텝다운시켜 주전원을 생성하는 비절연 전원공급부;
    상기 비절연 전원공급부로 출력되는 전원의 노이즈나 펄스를 최소화하여 주는 필터부;
    상기 필터부를 통해 출력되는 전압을 측정부 및 접점스위치 구동부로 공급하여 주는 절연구동부;
    상기 필터부를 통해 출력되는 전압을 제어하여 루프전원제어부의 구동 전원으로 공급하여 주는 비절연 선형레귤레이터; 및
    상기 측정부에서 측정한 센서 측정값을 입력받아 4~20mA의 전류로 변환한 후 투와이어 루프로 전송하여 주는 루프전원제어부를 포함하는 특징으로 하는 접점스위치 구동이 가능한 투 와이어 루프에서의 측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200312926Y1 (ko) 2003-01-16 2003-05-14 이유성 디지털 압력계
KR20120046960A (ko) * 2010-11-03 2012-05-11 엘에스산전 주식회사 내부 전원을 구비한 센서 모듈
KR101554353B1 (ko) * 2014-07-18 2015-09-18 주식회사 경신 차량용 도어액츄에이터 구동 장치

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