KR200257210Y1 - 전원스위치를 이용한 다기능 스위치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전원스위치의 온오프 신호를 클럭신호 및 데이터 신호로 인가받아 순차적으로 램프를 점등하게 되므로 한개 또는 두개 이상의 전구를 본원이 원하는 숫자만큼 점등하게 되어 매우 편리하며, 또한 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있으므로 에너지를 절약토록 하는 것을 특징으로 하는 전원스위치를 이용한 다기능 스위치에 관한 것으로,

전원신호를 입력하는 교류전원부와;

상기 입력 교류전원을 정류하는 정류부와,

상기 정류부의 출력전압에 따라 구동되어 전원 스위치의 온 신호에 따라 램프가 순차적으로 점등되도록 제어하는 제어부와;

상기 제어부의 제어에 따라 램프를 점등하는 점등부를 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

전원스위치를 이용한 다기능 스위치{Multi Function Switch Using Electric Power Switch}

본 고안은 다기능 스위치에 관한 것으로, 특히 전원스위치의 온오프 신호를 클럭신호 및 데이터 신호로 인가받아 순차적으로 램프를 점등하게 되므로 한개 또는 두개 이상의 전구를 본원이 원하는 숫자만큼 점등하게 되어 매우 편리하며, 또한 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있으므로 에너지를 절약토록 하는 것을 특징으로 하는 전원스위치를 이용한 다기능 스위치에 관한 것이다.

일반적으로 여러개의 전등을 끄고 켤 때에는 각 등마다 개별적인 스위치를 연결해야 하므로 매우 복잡해지는 문제점이 있다.

예를 들어 가정의 거실등의 경우 여러개의 전등이 부착된 등을 많이 사용하고 있는데, 현재 제공되는 제어라인을 살펴보면 전원스위치 한개로 작동하도록 하므로, 한꺼번에 다 켜든지 아니면 모두 소등하든지 하는 2개의 경우만이 존재하였던 것이다.

그렇다고 각각의 전등을 별도로 온오프시키기 위한 전기배선을 실시하게 되면 배선공사가 매우 복잡해지며 미관상에도 별로 바람직하지 못하게 되어 실재 건설현장에서는 일개의 스위치에 다수개의 전등을 제어하도록 공사하고 있는 실정이다.

따라서, 필요에 따라 한개 또는 원하는 갯수만큼 등수를 켜고 싶을 때에도 모든 전등을 점등해야 하므로 불필요한 전력낭비의 원인으로 작용하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 기존 한개의 스위치를 그대로 이용하면서도 켜고 싶은 갯수의 전등만을 켤 수 있도록 함으로서 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

입력 교류전원을 정류하는 정류부와,

상기 정류부의 출력전압에 따라 구동되어 전원 스위치의 온 신호에 따라 램프가 순차적으로 점등되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성함이 특징이다.

도 1은 본 고안의 블록구성도.

도 2는 본 고안의 상세 회로구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 정류부 20: 제어부

30: 점등부 40: 교류전원부

이하에서 도면을 참조로 본 고안을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 구성도 이고, 도 2는 본 고안의 상세 회로도로서, 도시한 바와같이,

전원신호를 입력하는 교류전원부(40)와;

상기 입력 교류전원을 정류하는 정류부(10)와,

상기 정류부(10)의 출력전압에 따라 구동되어 전원 스위치의 온 신호에 따라 램프가 순차적으로 점등되도록 제어하는 제어부(20)와;

상기 제어부의 제어에 따라 점등되는 점등부(30)를 포함하여 구성한다.

본 고안에서는 전원 스위치는 별도로 도시하지 않았으며, 이러한 전원스위치는 가정에서 220V 전원을 램프에 접속하는 통상의 스위치이다.

상기와 같이 구성하는 본 고안은 교류전원부(40)에서 220V/60Hz의 전원이 입력되며, 상기 교류전원부(40)의 일측은 점등부(30)의 일단에 연결되어 전원입력과 동시에 점등부(30)의 램프(L1, L2, L3)에 교류전원이 인가되도록 한다. 즉, 상기 램프(L1)는 AC INPUT 220V/60Hz이 직접 공급된다.

그리고, 상기 교류전원부(40)에 램프(L1, L2, L3)와 병렬로 정류부(10)가 연결되는바, 상기 정류부(10)는 본 고안의 제어부(20)에 전원을 입력하고 아울러 제어부(20)의 회로단에 제어신호를 입력하기 위함이다.

즉, 본 고안은 전원을 개폐하는 스위칭 신호로서 제어부(20)를 동작시키기 때문에 별도의 신호를 사용하지 아니하고 전원의 개폐신호를 트리거 신호로 인식하여 제어부(20)의 작동이 이루어져야 한다.

이러한 제어동작이 일어나기 위해서는 반도체에 입력되는 통상의 전원(약 5V)정도의 전원을 필요로 하기 때문에, 상기 교류전원을 다이오드(D1, D2) 및 캐패시터(C1, C2)를 이용하여 정류하여 직류 전원으로 변환후 제어부(20)에 출력하게 된다.

상기 정류부는 바리스터(B)가 포함되어 이루어지는바, 상기 바리스터(B)는 비대칭형으로 셀렌 게르마늄 실리콘 등의 반도체다이오드을 사용가능하며, 또 대칭형으로 실리콘카바이드나 비대칭형을 2개 조합해서 사용가능하다. 바리스터의 특징은 전기접점(電氣接點)의 불꽃을 소거하거나 반도체 정류기 트랜지스터 등의 서지전압(surge voltage)으로 부터 보호하기 위함이다.

본 고안에서도 급격한 전원 변화시 정류부의 회로를 보호하기 위하여 바리스터(B)를 탑재하였다.

그리고, 정류부(10)의 마지막단에는 제너 다이오드(Z)가 부착되는바, p형 반도체와 n형 반도체를 접합한 것에 역전압(逆電壓)을 걸면 미약한 포화전류가 흐르게 되며, 역전압을 크게 해가면 갑자기 전류가 늘기 시작하는 현상을 일반적으로 피엔접합 항복이라 하고, 그 중에서 p형 반도체의 원자가전자띠[原子價電子帶]에 있는 전자가 엷은 공극층(空隙層)을 빠져나가 n형 반도체에 달하는 양자역학적 터널효과에 의한 것을 제너 항복이라 하는데, 이러한 제너 회복현상을 이용해서 일정 전압을 얻는 소자가 바로 제너 다이오드로서 규소의 p-n접합에서 전류 약 10 mA로 동작하고 품종에 따라 3~12 V의 정전압(定電壓)을 얻을 수 있다.

상술한 제너 다이오드(Z)는 정전압 직류전원 내의 기준전압소자, 전자회로 내에서 전위를 일정값 이동시키는 소자, 표준전기를 대신하는 전압표준기 등으로 많이 사용되며, 트랜지스터회로에 정전압다이오드를 사용하면 5~100 V의 범위 내에서 회로의 전압을 거의 일정하게 유지할 수 있다.

따라서, 본 고안의 정류부(10)는 최종단에서 제어부(20)에 필요한 전류 및 전압을 제공하게 되며, 약 5V정도의 전압이 제공되도록 제너 다이오드의 사향을 결정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 정류부(10)를 통과하여 직류전압으로 변환된 전원이 제어부에 출력되게 되면 제어부(20)는 이에 따라 램프구동을 위한 제어신호를 출력하게 된다.

즉, 본 고안은 별도의 트리거 신호를 생성하지 않고 교류전압을 온오프하는 동작에 의한 직류전원의 온오프 신호를 클럭신호로 채택하여 회로를 구동하고, 이 신호에 근거하여 램프 구동 여부를 결정하게 된다.

본 고안에서 1개의 램프(L1)는 제어부(20)를 거치지 않고 교류전원부(40)에 직접 연결되도록 하였는바, 이는 전원스위치를 온시켰을때 1개의 램프는 기본적으로 점등되어야 하기 때문이다.

물론 상기에서는 설명의 편의상 1개의 램프를 설치하는 것을 예시하였으나, 필요에 따라 2개 내지 3개가 전원스위치를 작동시마다 항상 온 상태를 유지하도록 교류회로에 직접 연결할 수 있다.

그리고, 상기 1개의 램프를 제외한 나머지 램프는 본 고안의 제어부(20)의출력에 따라 온오프가 결정되도록 하였으며, 본 고안에서는 제 1 램프(L1)를 제외한 제 2 램프(L2) 및 제 3 램프(L3)가 제어부(20)를 통해 동작이 결정된다.

이하 제어부(20)의 설명에서는 제 2 램프(L2) 및 제 3 램프(L3)의 점등을 주로 언급할 예정이나 이외에 제 4 및 제 5 램프는 단순히 제어부(20)의 추가회로에 의해 당연히 가능하기 때문에 2개 램프(L2, L3)의 제어 동작만을 설명하여도 충분하다.

본 고안의 제어부(20)는 시간지연 기능을 갖는 카운터 회로를 사용하는바, 이때 카운터 회로에는 플립플롭(11, 12)을 이용한다.

상기 플립플롭(11, 12)은 2개의 안정상태를 지니고 있으며, 트리거에 의해 한쪽 안정상태에서 다른 안정상태로 바뀌고, 다음 트리거에 의해 본래의 상태로 되돌아가는 것을 반복하는 회로를 말한다.

다시 말해 플립플롭 회로는 세트(set) 리세트(reset:복귀)라는 2개의 입력단자와, 마찬가지로 세트·리세트라는 2개의 출력단자를 가지고 있다.

이와 같은 플립플롭(11, 12)은 2개의 안정상태를 1 또는 0에 대응시켜 1비트를 기억할 수 있다. 실제 회로는 증폭회로를 2단고리처럼 연결한 형식이 기본이며, 본 고안에서 사용되어지는 플립플롭회로는 컴퓨터의 연산 제어회로에서 수를 저장하거나 정보의 흐름을 제어하기 위해 많이 사용되어진다.

본 고안에서는 이와 같은 플립플롭(11, 12)을 2개 구비하는바, 이는 제 2 램프 및 제 3 램프를 구동하기 위해서이다.

먼저, 전원 입력에 따라 정류부(10)에서 정류된 직류전원이 출력되어 제 1플립플롭(11)에 클럭신호를 인가하게 되고 동시에 데이터 입력라인(D)에 세트입력 신호가 전달된다.

그러면, 세트출력을 통해 구동신호가 출력되고, 동시에 상기 세트출력은 데이터 입력라인(D)에 전달되어 세트입력이 기억된다.

상기와 같이 세트출력이 이루어지면 구동부(30)의 트랜지스터(Q1)의 베이스단을 활성화 하여 에미터단과 콜렉터단으로 직류전압이 흐르도록 한다.

이와 동시에 제 1 플립플롭(11)의 리셋이 출력되며, 리셋단자로부터 제 2 플립플롭(12)의 클록(2CKL)단에 인가되어 제 2 플립플롭(12)을 리셋시킨다.

이후, 전원스위치를 오프시킨 후 다시 온하여 데이터 신호를 인가하면 제 1 플립플롭(11)이 D단자를 통해 기억된 데이터에 의해 세트 되면서 제 2 플립플롭 (12)을 세트시켜 제 3 램프(L3)가 점등되게 된다.

이후, 전원스위치를 오프시킨후 다시 온하면 클럭신호에 의해 제 1 플립플롭 (11)과 제 2 플립플롭(12)이 모두 오프되어 제 1 램프(L1)만 점등되고 제 2 램프(L2) 및 제 3 램프(L3)는 오프된다.

즉, 제 1 플립플롭은 한번의 펄스신호를 기억하여 첫번째 클럭신호가 입력되면 온 신호를 기억하고 있다가 두번째 클럭신호가 입력되면 제 1 플립플롭과 데 2 플립플롭에서 모두 온신호가 출력되도록 하고, 세번째 클록신호가 입력되면 모두 오프시키게 된다.

만약, 5개의 램프를 점등시키기 위해 1개의 램프는 교류전원에 연결하고, 4개의 램프는 플립플롭의 제어에 따라 점등되도록 설계한다면, 플립플롭은 총 4개가필요하게 되며, 상기 플립플롭의 기억범위를 각각 조절하여 처음 전원신호 입력시에는 제 1 플립플롭이 온 신호를 출력하고, 두번째 전원신호 입력시에는 제 1 플립플롭 및 제 2 플립플롭이 온 신호를 출력하며, 세번째 전원신호 입력시에는 제 1 플립플롭과 제 2 플립플롭 및 제 3 플립플롭이 온 신호를 출력하고, 네번째 전원신호 입력시에는 제 1 플립플롭과 제 2 플립플롭과 제 3 플립플롭 및 제 4 플립플롭이 온 신호를 출력하도록 하며, 네번째 전원신호 입력시에는 전 플립플롭이 오프되도록 제어할 수 있다.

따라서, 플립플롭의 기억범위를 조절하여 순차적으로 플립플롭을 온시킬 수 있게 된다.

한편, 본 고안의 구동부(30)는 트랜지스터(Q1, Q2) 및 트라이액(TRICA1, TRIAC2)으로 구성되며, 상기 구동부(30)는 제어부(20)의 신호를 인가받아 램프(L2, L3)를 점등시키게 된다.

즉, 제어부(20)에서 온 신호가 출력되면 트라이액(TRICA1, TRIAC2)을 활성화시켜 램프(L2, L3)의 점등을 유도하는 것이다.

여기서, 상기 트라이액(TRICA1, TRIAC2)은 2방향 제어가 가능하므로, 교류로 사용하는 가정용 기구, 선풍기 세탁기 조리용 믹서 등의 전동기의 회전수 제어, 냉장고 전기담요의 온도제어 등에 널리 쓰이고 있으며, 본 고안은 상기 트라이액(TRICA1, TRIAC2)을 이용하여 램프(L2, L3)가 안정적으로 점등되도록 하였다.

결국, 본 고안을 이용하게 되면 전원스위치의 온오프 신호를 클럭신호 및 데이터 신호로 인가받아 순차적으로 램프를 점등하게 되므로 한개 또는 두개 이상의 전구를 본원이 원하는 숫자만큼 점등하게 되어 매우 편리하며, 또한 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있으므로 에너지를 절약하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 고안을 이용하게 되면 다수개의 램프중 원하는 램프만을 골라서 점등 할 수 있으므로 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 전원신호를 입력하는 교류전원부와;

   상기 입력 교류전원을 정류하는 정류부와,

   상기 정류부의 출력전압에 따라 구동되어 전원 스위치의 온 신호에 따라 램프가 순차적으로 점등되도록 제어하는 제어부와;

   상기 제어부의 제어에 따라 램프를 점등하는 점등부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전원스위치를 이용한 다기능 스위치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 교류전원부에는 램프를 직접 연결하여 구성함을 특징으로 하는 전원스위치를 이용한 다기능 스위치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 플립플롭 기억 회로소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 전원스위치를 이용한 다기능 스위치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부의의 출력단은 트랜지스터 및 트라이액으로 연결된 것을 특징으로 하는 전원스위치를 이용한 다기능 스위치.