KR200224410Y1

KR200224410Y1 - 전력선을 이용한 조명등 회로 고장정보 검출장치

Info

Publication number: KR200224410Y1
Application number: KR2020000036172U
Authority: KR
Inventors: 배희환
Original assignee: 주식회사티. 에이. 티
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2001-05-15

Abstract

본 고안에 따른 전력선을 이용한 조명등 회로 고장정보 검출 장치는 기존의 조명회로 전력선에 조명부하가 없는 시간 즉 조명등을 점등하지 않는 시간에, 교류 전압이 인가되지 않고 있는 전력선을 통신 회선으로 이용하여 호스트와 중앙 장치 사이에 정보의 송수신이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 고안에 따른 조명등 회로 고장 정보 검출 장치는 조명등 회로와, 조명등 회로의 고장 정보를 검출하는 단말 장치와, 고장 정보를 전송 받아 수집하여 원거리에 위치한 호스트에 전달하는 중앙 장치를 포함하여 이루어지고, 중앙 장치가 호스트로부터 소정의 제어 신호를 전달받아 처리하도록 이루어지며, 중앙 장치와 호스트 사이에서 이루어지는 상태 정보 및 제어 신호의 전달이 조명등 고장정보 검출 장치에 전력을 공급하는 전력선을 통하여 이루어진다. 이로써 전력선과 중앙 제어 처리기 사이에의 정보통신 수단으로 안정적인 전력선을 이용함으로써 매우 신뢰할 수 있으며, 별도의 통신 회선이 아닌 기 설치된 전력선을 이용하기 때문에 통신 회선의 추가의 설치가 필요치 않아 설치비용이 감소하는 효과가 있다.

Description

전력선을 이용한 조명등 회로 고장정보 검출장치{Error detector of lighting system using power line}

본 고안은 조명등 회로에 관한 것으로, 특히 조명등 회로의 고장정보 검출장치에 관한 것이다.

기존의 조명 시설물을 유지 보수 및 점검할 때 각각의 조명시설을 하나 하나 찾아다니며 고장 유무를 확인하였는데, 이에 소요되는 시간과 인력의 낭비가 심하였다. 또한 조명 시설물의 유지 보수 및 점검 시 다량의 조명기구를 정비차량에 적재하여 각각의 조명시설물을 찾아다니며 점검 및 정비를 하므로 정비 차량에 의한 교통 체증이 유발되기도 하였다. 따라서 각 조명 시설물의 상태 정보를 알려주는 장치를 설치하고 이에 의한 정보를 수집하여 일정한 장소에서 정보처리하면, 현재의 불편을 해소할 수 있다.

기존의 조명 시설물에서는 조명등 설치개소에 있는 각각의 단위 고장 검출기 (terminal, 각 가로등, 각 조명시설물에 하나씩 설치되어 있는 것)와 중앙의 정보수집 컴퓨터 사이의 상호통신이 원활하지 못하거나 별도의 통신 회선을 설치하여야 하는 등 불편한 점이 많았다. 조명시설이 이미 설치되어 있는 기존 시설에서는 또 하나의 정보수집용 전용선로를 설치해야 하기 때문에 비경제적이고 번잡하다. 또, 기존의 전력선을 이용하여 정보(DATA)를 송수신하는 방식에서는 기존의 전력선에는 높은 교류전압이 인가되고 있으며, 여러 가지의 부하전류가 흐르고 있어서, 여기에 정보통신을 위한 캐리어신호를 가하면 많은 왜곡이 발생하여 통신상의 에러를 유발하기 때문에 신뢰성이 낮아진다.

본 고안에 따른 전력선을 이용한 조명등 회로 고장정보 검출 장치는 기존의 조명회로 전력선에 조명부하가 없는 시간 즉 조명등을 점등하지 않는 시간에, 교류 전압이 인가되지 않고 있는 전력선을 통신 회선으로 이용하여 호스트와 중앙 장치 사이에 정보의 송수신이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적의 본 고안에 따른 조명등 회로 고장 정보 검출 장치는 조명등 회로와, 조명등 회로의 고장 정보를 검출하는 단말 장치와, 고장 정보를 전송 받아 수집하여 원거리에 위치한 호스트에 전달하는 중앙 장치를 포함하여 이루어지고, 중앙 장치가 호스트로부터 소정의 제어 신호를 전달받아 처리하도록 이루어지며, 중앙 장치와 호스트 사이에서 이루어지는 상태 정보 및 제어 신호의 전달이 조명등 고장정보 검출 장치에 전력을 공급하는 전력선을 통하여 이루어진다. 본 고안에서는 가청 주파수 대역의 신호를 전선에 싣는 방식이며, 이 신호는 -20dB 정도까지의 미세한 신호까지 송수신 할 수 있는 고감도 송수신을 가능하게 한다.

도 1은 본 고안에 따른 전력선을 이용한 조명등 고장정보 검출장치의 블록도.

도 2는 본 고안에 따른 전력선을 이용한 조명등 고장정보 검출장치의 중앙장치를 나타낸 회로도.

도 3은 본 고안에 따른 전력선을 이용한 조명등 고장정보 검출장치의 단말장치를 나타낸 회로도.

도 4는 본 고안에 따른 조명등 회로의 회로도.

도 5는 본 고안에 따른 조명등 회로의 고장상태 검출장치의 누전 차단기의 동작 특성을 설명하기 위한 블록도.

본 고안에 따른 전력선을 이용한 조명등 회로 고장정보 검출장치의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 고안에 따른 전력선을 이용한 조명등 고장정보 검출장치의 블록도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 고안은 조명등 회로(300)의 동작 상태를 점검하여 고장 정보를 검출하는 단말장치(200)와, 검출된 고장 정보를 전력선을 통하여 수집하는 중앙장치(100)로 이루어진다.

먼저 중앙장치(100)는 중앙 제어기(110)와 전력선 전압 검출기(160), 정보신호 변복조기(120), 직류 전원공급장치(140), 맥류 변복조기(130), 전력 절환기(150)로 구성된다. 중앙 제어기(110)는 마이크로 프로세서와 디코더 및 주변장치 등으로 구성되는 제어용 컴퓨터 시스템이다. 전력선 전압 검출기(160)는 전력선의 전압상태를 검출하여 중앙 제어기(110)에 전달한다. 정보신호 변복조기(120)는 각종 정보신호를 병렬에서 직렬 또는 직렬에서 병렬로 변환한 다음 DTMF(Dual Tone Multiple Frequency) 신호로 변복조 한다. 맥류 변복조기(130)는 직류전원 공급장치(140)로부터 공급되는 직류전원에 DTMF 신호를 실어서 맥류화한다. 전력 절환기(150)는 중앙 제어기(110)의 지시에 따라 조명등 회로(300)에 전력을 공급하는 교류전력선을 차단하고 맥류 변복조기(130)측의 맥류전원을 조명등 회로(300) 측에 연결한다.

조명등 회로(300)는 3상의 전력선(UVW)에서 단상을 취하여 연결되는데 전력을 자동으로 차단하는 차단기(310)와 안정기 2차 전류부(320) 및 조명등(330)으로 구성된다. 안정기 2차 전류부(320)는 차단기(310)와 조명등(330)(주로 수은등, 나트륨 등의 방전등) 사이에 연결되어 조명등(330)을 점등시킨다.

단말장치(200)는 전압센서(282)와, 고압센서(284), 제 1 전류센서(286), 단말기 제어장치(210), 정보신호 변복조기(220), 맥류 변복조기(230), 직류전원 공급장치(240), 교류직류 절환기(260), 제 2 전류 센서(340)를 포함하여 이루어진다.

전압센서(282)는 조명등 회로(300)의 차단기(310)와 안정기 2차 전류부(320) 사이의 전압을 검출한다. 고압센서(284)는 조명등(330)과 안정기 2차 전류부(320) 사이의 전압을 검출한다. 제 1 전류센서(286)는 조명등 전류를 검출한다. 단말기 제어장치(210)는 이들 센서(282)(284)(286)의 검출 신호를 받아서 조명등 회로(300)의 고장 여부를 판단하고, 그 고장 정보를 비휘발성 기억장치에 기억시킨 다음, 중앙장치(100)의 지시에 따라 기억장치에 저장해 두었던 고장정보를 중앙장치(100)에 보고한다.

또, 단말기 제어장치(210)에는 제 2 전류 센서(340)가 연결되어 이로부터 전원선 UVW의 전류 검출신호가 입력된다. 이 전류 센서(340)는 전원선 UVW에 흐르는 전류량을 검출하여 입력 전류와 출력 전류의 크기가 다르면 이를 누전 등의 문제가 발생한 것으로 인식하여 소정의 검출 신호를 발생시켜서 단말기 제어장치(210)에 전달한다. 단말기 제어장치(210)는 이 전류 센서(340)로부터 전달되는 검출 신호를 통하여 전원선 UVW의 이상 유무를 판단하고 이에 대한 조치를 취하도록 제어 신호를 발생시킨다.

정보신호 변복조기(220)는 단말기 제어장치(210)로부터 전달되는 정보신호를 직렬 또는 병렬로 변환한 다음 이를 변조 또는 복조 한다. 교류직류 절환기(260)는 조명등 회로(300)에 연결되어있는 전력선에 인가된 전압이 교류이면 교류정류를 통하여 정류하고 직류이면 직류-직류 컨버터를 통하여 필요한 크기의 직류전압을 얻도록 회로를 절환한다. 직류전원 공급장치(240)는 교류직류 절환기(260)를 통하여 입력되는 전압을 변환하는데, 교류인 경우 이를 정류하고 직류인 경우에는 직류-직류 변환하여 소정의 전압을 발생시켜서 이를 단말 장치(200)의 구동전원으로 공급한다.

맥류 변복조기(230)는 교류직류 절환기(260)로부터 직류 신호를 입력받아 이 직류 신호에 맥류 형태로 포함되어 있는 소정의 정보 신호를 분리하여 정보신호 변복조기(220)로 보낸다. 또 정보신호 변복조기(220) 측의 신호에 소정의 정보를 부가하여 맥류 상태가 되도록 한다.

중앙장치(100)의 전력 절환기(150)는 3상 전력선 U, V, W에 모두 연결되고, 조명등 회로(300)의 차단기(310)와 단말장치(200)의 직류교류절환기(260)는 3상 전력선 U, V, W 중 어느 하나의 단상 전력선(2개의 선)에 연결된다. 그리고, 중앙장치(100)와 단말장치(200), 조명등 회로(300)가 3상 도선의 각 상에 골고루 다수 개(예를 들면 수십 개 내지 수백 개)가 연결된다.

도 2는 도 1에 나타낸 중앙장치(100)에 대한 개략적 회로도로서, 중앙장치(100)의 구성요소 가운데 맥류 변복조기(130)와 전력 절환기(150)의 구체적인 실시예를 나타낸 것이다.

맥류 변복조기(130)는 트랜스(T1)로 구성된다. 전력 절환기(150)는 전력선 RST를 조명등 회로(300)의 전력선 UVW에 연결하는 릴레이 RY0과, 직류 전원에 소정의 정보신호를 더한 맥류를 전력선의 두개의 도선에 각각 연결하기 위한 릴레이 RY1, RY2, 및 RY3을 포함하여 이루어진다.

중앙 제어기(110)는 후에 설명하는 바와 같이 외부의 호스트 컴퓨터에 의하여 제어를 받기도 하지만 자체적인 기능을 수행하는 독립된 하나의 컴퓨터로 동작한다. 이 중앙 제어기(110)의 특징은 다음과 같다. 시간개념에서 실시간 클럭을 가지고 있다(REAL TIME CLOCK). 일정 시간이 되면 각각의 터미널로부터 각종 정보를 읽어들여서 기억장치에 저장한다. 저장된 각종 정보는 모니터와 같은 별도의 출력 장치를 통하여 조작자가 가시적으로 확인할 수 있다. 또 조작자가 별도의 입력 장치를 통하여 각종 정보를 입력할 수 있다. 외부 통신 장치에 의하여 호스트 컴퓨터 또는 다른 컴퓨터에 정보를 전달할 수 있다. 또 이를 이용해 인쇄 장치에 바로 연결, 인쇄하여 문서화 할 수 있다. 센서 입력에 의하여 각종 고장정보들을 감지하여 자체 보호 동작을 취할 수 있다.

중앙 제어기(110)는 먼저 교류 입력 전원이 들어오면, 현재 시간과 프로그램의 지령에 따라 현재 터미널에 교류 전력을 공급할지 아니면 전력 공급을 중단하고 통신을 수행할지를 판단한다.

교류 전력을 공급해야 한다고 판단하면, 교류 전력을 공급해야하는 시점에서 먼저 전력선 전압 검출기(160)의 신호를 읽어서 UVW 선상에 교류 전원이 공급되고 있는지 아니면 직류 전원이 공급되고 있는지를 확인한다. 확인이 되면 전력 절환기(150)의 릴레이 RY0을 개방(break)시키고 다시 한번 전력선 전압 검출기(160)에 의하여 UVW 선상의 전압을 체크한 다음, 전력 절환기(150)의 릴레이 RY0을 단락(make)시켜서 교류 전력이 공급되도록 한다. 그 후, 전력선 전압 검출기(160)를 통하여 다시 UVW 선상의 전압을 계속 감시한다.

반대로 교류 전원의 공급을 중단할 시간이라고 판단되면, 전력 절환기(150)의 릴레이 RY0을 개방시키고, UVW의 전압을 감시하면서 직류 전원에 소정의 정보신호(단말장치의 고유번호, 단말장치가 수행할 명령 등)를 더한 맥류가 전력선 UN에 인가되도록 릴레이 RY1을 단락 시켜서 터미널과 통신을 수행한다. 전력선 UV 선상에 연결된 단말 장치들과의 통신을 모두 끝내고 나면 릴레이 RY1을 개방시켜서 UV 선상의 직류를 차단하고 릴레이 RY2를 단락시켜 VW 선상에 맥류 또는 직류 전원을 실어서 전력선 VW 선상에 연결된 단말 장치들과의 통신을 한다. 그 후 다시 릴레이 RY2를 OFF시켜서 VW 선상의 직류를 차단하고 릴레이 RY3을 ON시켜서 WU 선상에 맥류 또는 직류 전원을 실어서 전력선 WU 선상에 연결된 단말장치들과의 통신을 수행한다.

이와 같은 일련의 단말장치들과의 통신을 통하여 얻은 각종 정보를 분석·정리하여 메모리에 저장시켰다가 별도의 출력 장치를 통해 디스플레이 하거나 인쇄 장치를 통해 인쇄되도록 하는 것이다. 또한 외부 통신장치를 통해 호스트 컴퓨터에 연결되어 있는 경우에는 수집된 정보를 호스트 컴퓨터로 송신하기도 한다.

여기서 전원과 통신을 전송하는 방법은 일종의 진폭 변조(AM) 방식을 이용한다. 송신 시에는 중앙 제어기(110)에서 정보신호 변복조기(120)에 정보신호를 내보내고, 정보신호 변복조기(120)에서 이를 디티엠에프신호로 변조시켜 맥류 변복조기(130)의 트랜스 T1의 A 권선에 인가한다. 자계 변화에 의하여 트랜스 T1의 B 권선에 유도 전압이 발생하고 그에 의하여 직류전원장치(140)에 공급되는 정전압의 전원이 맥류로 변조되어 전력 절환기(150)에 인가된다. 인가된 맥류전압(신호가 포함된)은 전력선을 통하여 각 단말장치에 공급된다.

수신시에는 트랜스 T1의 B 권선에 전원에 DTMF 신호가 중첩된 맥류가 인가되고, 트랜스 T1의 A 권선에 유도전압이 발생하여 정보신호 변복조기(120)에 입력된 다음, 디지털병렬 신호로 변환되어 중앙 제어기(110)에 전달·처리된다.

도 3은 도 1의 단말장치의 대한 개략적 회로도로서, 단말장치(200) 가운데, 맥류 변복조기(230), 직류전원 공급장치(240) 및 교류직류 절환기(260)의 구체적인 실시예를 나타낸 도면이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 교류직류 절환기(260)가 전력선 UVW에 입력되는 전압이 교류 3상인지, 아니면 변조된 직류(맥류)인지를 판단하여 교류이면 직류전원 공급장치(240)의 교류정류기(242)쪽으로 연결하고, 직류이면 직류-직류 컨버터(244) 쪽으로 연결한다.

교류직류 절환기(260)가 전력선 UVW의 전압이 교류 3상인가 변조된 직류(맥류)인가를 판별할 때 전압의 크기를 기준으로 하여 판별하는데, 상세한 동작은 다음과 같다.

전력선에 교류 220V의 전압이 공급되는 경우에는, 저항 R5와 다이오드 D2, 캐패시터 C2를 통하여 릴레이 RY4의 동작 전압이 공급된다. 한편 다이오드 D1과 캐패시터 C1에 의하여 공급되어진 교류전압이 직류로 되어 저항 R1, R2, R3에 의하여 분압이 이루어진다(R1, R2, R3은 이미 적당한 크기로 정해져 있다). 트랜지스터 Q1이 턴 온되기 위해서는 Q1의 베이스-에미터 전압(V_BE)이 임계 전압(약 0.7V) 이상이 되어야 한다. 따라서 교류 220V 이상이 인가되는 경우에만 Q1의 베이스-에미터 전압이 0.7V 이상이 되도록 R1과 R2의 비율을 정한다. R3은 Q1의 베이스-에미터 전류(I_BE)의 전류 제한 저항이다. Q1이 턴 온되면 Ibe×Hfe에 의하여 Q1의 콜렉터 전류(Ic)가 저항 R4, R6에 흐르게 되고, 또 이 콜렉터 전류(Ic)와 저항 R5에 의한 전압 강하가 발생한다(R1, R7에 의한 Q2의 에미터-콜렉터 전압이 R6, R7에 의해 분압되도록 연결된다). 이 전압 강하에 의하여 R7 양단의 전압이 Q2의 임계전압 이하로 내려가 Q2는 턴 온되지 않는다. 따라서 릴레이 RY4는 턴 오프 상태를 그대로 유지하고 교류 전력이 릴레이 RY4의 B접점을 통하여 교류정류기(242)에 공급된다.

즉, 교류 전압이 공급되면, 도 1의 차단기(310)를 턴 온 시켜서 안정기 2차 전류부(320)에 교류전압이 공급되고, 조명등(주로 방전등)(330)에도 교류 전력이 공급되어 조명이 이루어지게 된다. 또 공급되는 교류 전압이 도 3의 교류정류기(242)에 의하여 직류 전원으로 만들어져서 각 부위에 공급된다. 동시에 도 3의 단말기 제어장치(210)가 정상 동작을 하게 되어 전류센서(286), 고압센서(284), 그리고 전압센서(282)를 통하여 수집된 상태 정보와 기준 값들을 비교하여 현재 조명등 회로의 안정기 2차 전류부(320) 및 조명등(330)의 동작 상태를 체크한다. 만약 이상이 있으면 현재의 상태를 분석하여 기억장치(단말장치 내에 있는 비휘발성 메모리)에 저장한다.

이와 달리, 전력선에 변조된 직류(맥류)가 공급되는 경우에는, 직류 성분이 R5와 D2를 통하여 공급되고 C2에 의하여 안정화되어 릴레이 RY4를 동작 준비시킨다. 또 직류가 D1, C1에 의하여 공급되어 R1, R2, R3에 의하여 분압되고, 이 분압된 전압이 Q1의 임계 전압보다 낮기 때문에 Q1은 턴 온되지 못한다. Q2의 콜렉터-에미터 전압(Vce)은 R6, R7에 의해 분압되고, 이 분압된 전압에 의하여 Q2와 릴레이 RY4가 턴 온된다. 따라서 전력선에 입력된 전압이 RY4의 A접점을 통하여 직류-직류컨버터(244)에 연결된다.

즉, 전력선에 변조된 직류(맥류)가 공급되면, 교류직류 절환기(260)의 판단에 따라 변조된 직류 전력이 직류-직류컨버터(244)에 공급되고, 정보신호 변복조기(220)에 의해 분리된 정보신호가 단말기제어장치(210)에 의해 분석되어 단말기 고유번호와 일치하는 신호가 오면 고장 정보가 기억되어진 기억장치에서 고장정보를 읽어서 중앙장치(100) 쪽으로 송신한다. 좀더 구체적으로 설명하면, 직류 전력에 정보신호가 중첩된 맥류가 입력되면 직류 성분은 직류-직류컨버터(244)를 통해 필요한 부분에 공급되며, 정보신호는 트랜스 T2의 A 권선에 유도되어 정보신호 변복조기(220)에 공급된다. 이 공급된 신호가 정보신호 변복조기(220)에 의하여 디지털(Digital) 신호화되어 단말기제어장치(210)에 전달되어 분석 운영된다. 단말기제어장치(210)가 고장정보신호를 출력할 때에는 정보신호 변복조기(220)에서 고장정보를 DTMF 신호로 변조하여 트랜스 T2의 A 권선에 공급하고, 이 때문에 트랜스 T2의 B 권선에 유도전압이 발생한다. 이 유도전압이 직류전압과 함께 AM 변조방식에 의하여 진폭 변조되어 맥류 신호가 되고, 이 맥류 신호가 전력선을 통하여 중앙장치(100)까지 전달된다.

센서회로에 관하여 설명하면, 먼저 전류센서(286)는 변류기(Current Transformer)이고 조명등의 관 전류를 측정한다. 고압센서(284)는 안정기 2차 전류부(320)에서 만들어진 고압을 점검하여 정상적인 고압인지 아니면 고장에 의한 비정상적인 고압인지를 판단한다.

이 고압센서(284)의 구성의 일례를 들면 저항과 네온 램프를 구비하고 고압이 일정 레벨 이하인 경우에는 네온 램프가 점등되지 않도록 저항을 통하여 분압시킨다. 네온 램프가 약 700V 이상에서만 점등하도록 해놓으면 고압이 약 700V 이상인 경우에만 네온 램프가 점등되고 그 이하에서는 점등되지 않으므로 네온 램프가 점등이 되었을 때를 광전 트랜지스터로써 검출하도록 하면 된다.

전압센서(282)도 고압센서(284)와 같은 원리를 따른 것으로서, 190V이상에서만 네온 램프가 점등하도록 하여 정상 전압(220V)이 입력될 때에만 점등하고, 그 이하의 입력 전압인 경우는 점등되지 않도록 하여 점등이 되면 이를 광전 트랜지스터로써 검출하게 한 것이다. 도 1의 전력선 전압 검출기(160)도 같은 원리로 구성된다.

이 세 가지의 센서를 통하여 단말기제어장치(210)가 읽어들인 3 비트 신호의 조합에 의하여 모두 8가지의 고장 증세를 판단할 수 있다.

호스트 컴퓨터(Host Computer System)는 도시하지 아니하였지만, 본 시스템에서 멀리 떨어진 원거리에서 고장정보를 확인할 때 중앙장치(100)와 통신하기 위한 것이다. 이 호스트 컴퓨터를 통하여 전체 시스템(SYSTEM)을 총 관장하며 조명등의 상태 정보를 수집 정리하여 최종 정보의 처리 결과를 볼 수도 있으며, 또 보관 및 정리할 수도 있다. 또한 일별, 월별, 주별, 연별로 정보의 분석을 가능하게도 한다. 각 정보들은 보조 기억장치에 보관 할 수도 있으며, 모니터 상에서 확인, 처리할 수도 있다. 이러한 정보들은 인쇄 장치에 의하여 인쇄하여 서류화할 수도 있다. 또한 여러 정보를 정리 및 처리하기 위하여 키(Keyboard)를 사용하여 필요한 조작을 수행할 수도 있다. 이러한 각종 정보들은 외부로부터 들어와야 하는데, 이때 일반 통신선이 아닌 전력선을 이용한다. 즉, 조명 시설은 낮 시간에는 점등되지 않는 것이 보통이다. 따라서 낮 시간 동안에는 전원이 공급되지 않는다. 본 고안에 따른 조명등 고장정보 검출장치는 이 낮 시간 동안에 전력이 공급되지 않는 전력선을 이용하여 필요한 제어 신호와 고장 상태 검출 신호를 등을 주고받도록 이루어진다. 따라서 별도의 통신 회선을 설치할 필요가 없다. 또 전력이 공급되는 야간에도 상용 교류 전원의 60㎐와 다른 주파수를 이용하여 제어 신호와 고장 상태 검출 신호를 주고받을 수 있다.

도 4는 본 고안에 따른 조명등 회로의 회로도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 전류 센서(414)는 안정기(320)와 램프(330) 사이에 흐르는 전류를 검출한다. 램프 고장 신호 발생부(415)는 제 1 전류 센서(414)에서 검출된 전류를 증폭하여 램프 고장 신호(S_L)를 발생시킨다. 제 2 전류 센서(412)는 전원(401)측과 안정기(320) 사이에 흐르는 전류를 검출한다. 안정기 고장 신호 발생부(413)는 제 2 전류 센서(412)에서 검출된 전류를 증폭하여 안정기 고장 신호(S_B)를 발생시킨다. 전압 검출 센서(416)는 전원(401)측의 전압 인가 여부를 검출하여 전압 인가신호(S_P)를 발생시킨다. 통신 제어부(410)는 램프 고장 신호, 안정기 고장 신호 및 전압 인가신호를 받아서 중앙제어장치(CPU)에 전달한다. 이때 신호 전달은 유선 통신 방식과 무선 통신 방식이 모두 가능하다.

이와 함께 안정기(320)와 전원(401) 사이에 제어 스위치(430)를 설치하고, 통신 제어부(410)로부터 제어스위치(430)를 제어하는 제어신호를 인가하여 조명등의 점등과 소등을 원격 제어한다. 여기서 제 1 전류 센서(414) 내지 제 4 전류 센서(426)는 변류기(Current Transformer)를 이용하고, 전압 검출 센서(416)는 포토 커플러(PC3)를 이용하여 전원 회로와 전압 인가 신호(S_P)가 전기적으로 분리되도록 한다. 이렇게 구성하면 안정기(320)의 고압 펄스가 전자부품에 직접 인가되지 않으므로 전자부품의 열화에 의한 고장을 방지할 수 있다.

전원(401)에 연결된 전압 검출 센서(416)에서, 포토 커플러(PC3)의 발광 다이오드(D9)가 발광하면 수광 소자인 포토커플러(PC3)가 턴 온되어 인버터(U1C)의 입력은 로우로 만든다. 이때 인버터(U1C)에서는 하이 레벨의 전압 인가신호(S_P)가 출력된다. 전원(401)과 안정기(320) 사이에 연결된 제 2 전류 센서(412)의 2차 전류가 발생하면 트랜지스터(Q2)가 턴 온되어 인버터(U1A)에서 하이 레벨의 안정기 고장 신호(S_B)가 출력된다. 또 안정기(320)와 램프(330) 사이에 연결된 제 1 전류 센서(414)에서 2차 전류가 발생하면 트랜지스터(Q1)가 턴 온되어 인버터(U1B)에서 하이 레벨의 램프 고장 신호(S_L)가 출력된다.

제 3 전류 센서(402)는 원샷 멀티바이브레이터 회로(404)와 함께 안정기(320)의 2차측에 연결되어 안정기(320)의 출력이 정상적인지를 검출하기 위한 것이다. 제 3 전류 센서(402)는 안정기(320)의 2차측에 흐르는 전류를 검출한다. 제 3 전류 센서(402)에서 검출된 전류는 원샷 멀티바이브레이터 회로(404)에 입력된다. 이 원샷 멀티바이브레이터 회로(404)는 비교기(212)와 원샷 멀티바이브레이터(214)로 구성된다. 제 3 전류 센서(402)에서 검출된 전류는 비교기(212)에 입력되며, 이 비교기(212)에서 안정기 고장 신호(S_B2)가 출력된다. 이 안정기 고장 신호(S_B2)는 안정기(320)에서 비정상적인 출력이 발생할 때 활성화되는 신호이다. 즉, 안정기(320)의 출력이 램프(330)를 구동하는데 필요한 전력이 아닌 경우에는 안정기 이상 신호(S_B2)를 발생시켜서 중앙제어장치로 전송한다. 또 안정기(320)에서 출력되는 펄스 신호는 주파수가 비교적 높기 때문에 통신 제어부(410)에서 이를 감지하여 중앙제어장치(CPU)에 전달하는 과정에서 자주 에러가 발생한다. 원샷 멀티바이브레이터(214)는 비교기(212)에서 출력되는 안정기 고장 신호(S_B2)의 주파수를 낮추어서 통신 제어부(410)에 전달하는 역할도 한다.

제 4 전류 센서(426)는 안정기(320)의 1차측 전원 공급선의 누전 발생 유무를 검출하기 위한 것이다. 제 4 전류 센서(426)는 전원 공급선의 1차측에 연결되어 전원 공급선의 전류를 검출한다. 이 제 4 전류 센서(426)에서 검출된 전류량은 차동 증폭기(408)에 입력된다. 차동 증폭기(408)에서는 입력된 전류량이 기준 값과 다르면 누전검출신호(S_I)를 발생시켜서 통신 제어부(410)로 출력한다. 만약 1차측 전원 공급선에서 누전이 발생하면 제 4 전류 센서(426)를 통해 검출되는 전류량은 매우 적어지고 차동 증폭기(408)의 입력 역시 매우 적어진다. 차동 증폭기(408)는 입력 전류량과 출력 전류량의 차를 증폭하여 하이 레벨의 누전검출신호(S_I)를 발생시켜서 통신 제어부(410)로 출력한다. 통신 제어부(410)는 이를 중앙제어장치(CPU)에 전달하고, 중앙제어장치(CPU)는 별도로 마련된 누전 차단기를 작동시킨다.

조명등 회로의 고장부위를 판단하는 방법은 다음과 같다. 전압 인가신호(S_P)와 안정기 고장 신호(S_B), 램프 고장 신호(S_L)가 모두 구형파이므로 하이-로우 상태를 20pulse/25㎳ 이상 반복하면 정상으로 판단한다. 반대로 각 신호가 20pulse/25㎳ 미만이거나 계속해서 로우상태로 있으면 전력선(401)의 이상이나 안정기의 고장으로 판단한다.

통신 제어부(410)는 이러한 고장상태를 판단하여 디지털신호 발생시켜서 유선 통신 방식 또는 무선 통신 방식을 이용하여 중앙제어장치(CPU)로 전송한다. 물론 중앙제어장치(CPU)와는 서로 통신 프로토콜을 만들어서 교신한다.

중앙제어장치(CPU)는 통신 제어부(410)를 통하여 램프(330)를 점등할 수 있는데, 점등 신호를 통신 제어부(410)로 보내면 통신 제어부(410)는 하이 레벨의 제어신호(control)를 발생시켜서 발광다이오드(PC1)를 발광시킨다. 이 때문에 수광 트랜지스터(PC1)가 턴 온되어 또 다른 발광 다이오드(PC2)를 발광시키고, 이 때문에 수광 SCR(PC2)이 턴 온되어서 트라이액(Q4)의 트리거 회로를 턴 온시키면, 비로소 안정기(320)에 전원이 공급되게 된다. 반대로 램프(330)를 오프시키는 경우에는 제어신호(control)를 로우 레벨로 하면 상술한 동작이 역순으로 진행되어 램프(330)가 오프 된다. 이처럼 발광 소자 및 수광 소자를 이중으로 사용하는 것은 전기적인 분리를 확실하게 하려는 것이다.

도 5는 본 고안에 따른 조명등 회로의 고장상태 검출장치의 누전 차단기의 동작 특성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 안정기(514)의 1차측 전원 공급선에 전류 센서(502)와 두 개의 무접점 릴레이(SSR : Solid State Relay)가 연결된다. 누전 감지센서(508)는 전류 센서(502)로부터 전원공급선의 전류량을 제공받아 그 값에 따라 무접점 릴레이(506)를 제어한다. 단말 제어장치(TCU : Terminal Control Unit)는 무접점 릴레이(504)와 누전 감지센서(508)를 제어한다. 무접점 릴레이(504)는 램프(512)의 점등을 제어하기 위한 것이며, 무접점 릴레이(506)는 누전 차단기(Circuit Breaker) 역할을 하여 누전 발생 시에 오프 되어 전원의 공급이 차단되도록 한다.

만약 안정기(514)의 1차측에 입력되는 전류와 출력되는 전류량이 같지 않은 경우에는 누전이 발생하는 것으로 판단한다. 이때에는 누전 감지센서(508)가 무접점 릴레이(506)를 오프 시켜서 회로를 보호한다. 이 무접점 릴레이(506)는 무접점 릴레이(504)가 턴 오프될 때까지 계속 턴 오프 상태로 유지된다. 이 동안에 관리자가 문제를 해결할 수 있다. 이와 같은 상태에서 무접점 릴레이(504)를 턴 오프 시키면 누전 감지센서(508)로 공급되는 전원이 차단되고 이 때문에 누전 감지센서(508)가 자동으로 리셋 되어 무접점 릴레이(506)는 다시 턴 온된다.

본 고안에 따른 전력선을 이용한 조명등 회로 고장정보 검출 장치는 기존의 조명회로 전력선에 조명부하가 없는 시간 즉 조명등을 점등하지 않는 시간에, 교류 전압이 인가되지 않고 있는 전력선을 통신 회선으로 이용하여 호스트와 중앙 장치 사이에 정보의 송수신이 이루어지도록 한다. 이로써 전력선과 중앙 제어 처리기 사이에의 정보통신 수단으로 안정적인 전력선을 이용함으로써 매우 신뢰할 수 있으며, 별도의 통신 회선이 아닌 기 설치된 전력선을 이용하기 때문에 통신 회선의 추가의 설치가 필요치 않아 설치비용이 감소하는 효과가 있다.

Claims

조명등 회로와, 상기 조명등 회로의 고장 정보를 검출하는 단말 장치와, 상기 고장 정보를 전송 받아 수집하여 원거리에 위치한 호스트에 전달하는 중앙 장치를 포함하여 이루어지고, 상기 중앙 장치가 상기 호스트로부터 소정의 제어 신호를 전달받아 처리하도록 이루어지는 조명등 회로 고장 정보 검출 장치에 있어서,

상기 중앙 장치와 상기 호스트 사이에서 이루어지는 상태 정보 및 제어 신호의 전달이 상기 조명등 고장정보 검출 장치에 전력을 공급하는 전력선을 통하여 이루어지는 것이 특징인 전력선을 이용한 조명등 회로 고장 정보 검출 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 전력선에 전력이 공급되지 않는 시간을 이용하여 상기 상태 정보와 상기 제어 신호의 전달이 이루어지는 것이 특징인 전력선을 이용한 조명등 고장 정보 검출 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 상태 정보와 상기 제어 신호가 상기 전력선을 통하여 공급되는 전력과 다른 주파수의 신호 형태로 전달되도록 이루어지는 것이 특징인 전력선을 이용한 조명등 고장 정보 검출 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 조명등 회로는,

상기 안정기와 상기 조명등 사이에 흐르는 전류를 검출하기 위한 제 1 전류 센서와;

상기 제 1 전류 센서에서 검출된 전류의 이상 유무를 판단하여 램프 고장 신호를 발생시키기 위한 램프 고장 신호 발생부와;

상기 안정기의 1차측 전류를 검출하기 위한 제 2 전류 센서와;

상기 제 2 전류 센서에서 검출된 전류의 이상 유무를 판단하여 제 1 안정기 고장 신호를 발생시키는 제 1 안정기 고장 신호 발생부와;

상기 전원 측의 전압 인가 여부를 검출하여 전압 인가 신호를 발생시키기 위한 전압 검출 센서와;

상기 안정기의 2차측 출력 전류를 검출하기 위한 제 3 전류 센서와;

상기 제 3 전류 센서에서 검출된 전류의 이상 유무를 판단하여 제 2 안정기 고장 신호를 발생시키는 제 2 안정기 고장 신호 발생부와;

상기 안정기의 1차측 전류를 검출하기 위한 제 4 전류 센서와;

상기 제 4 전류 센서에서 검출된 전류의 이상 유무를 판단하여 누전 신호를 발생시키는 누전 신호 발생부와;

상기 램프 고장 신호와 상기 안정기 고장 신호, 상기 전압 인가신호, 상기 누전 신호, 상기 제 2 안정기 고장 신호를 받아서 중앙제어장치에 알리기 위한 통신 제어부를 더 포함하여 이루어지는 것이 특징인 전력선을 이용한 조명등 고장정보 검출 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 조명등 회로는,

상기 전원과 상기 안정기 사이의 전원 공급선을 차단하는 스위치를 더 구비하고, 상기 누전신호가 발생하면 상기 스위치가 오프되며, 상기 스위치가 온 상태로 복귀되도록 원격 제어할 수 있는 것이 특징인 조명등 고장 정보 검출 장치.