KR200273234Y1 - 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계 - Google Patents

Abstract

정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계에 대해 개시한다. 본 고안은, 교류전압강하가 이루어지는 전원트랜스와, 직류전원으로 변환시키는 전원회로와, 정전시에 계기의 계량관련 데이터 유지, 시간 카운팅, 디스플레이 구현에 필요한 전원을 공급하는 보조 전원으로서 동작하는 정전보상부로 이루어진 전원회로부; 전압신호 변환부와, 전류신호 변환부와, 출력되는 각각의 전압, 전류에 해당하는 신호를 인가받아 승산하는 승산기와, 상기 승산된 신호를 해당 주파수로 변환하는 주파수 변환기로 이루어진 전력/주파수 변환부; 발진회로와, 계량데이터를 저장하는 EEPROM과, 조작신호를 발생시키는 조작스위치와, 외부에 구동신호를 출력하는 외부제어신호 출력부와, 정전시 정전신호를 전달하는 전원감시회로와, 상기 정진신호와 조작신호와의 조합에 의해 계량관련 데이터를 디스플레이시키는 디스플레이신호를 출력하는 CPU로 이루어진 디지털회로부; 및 상기 디스플레이신호에 의해 계량관련 데이터를 표시하는 디스플레이부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따르면, 계량기 내부의 시간 및 계량 유지 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라 이를 확인할 수 있는 기능을 첨가시킴으로써 정전이 되더라도 검침시에 계량값을 확인할 수 있는 장점이 있다.

Description

정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계{Electronic watt hour meter designed specially to confirm the data measured during power failure}

본 고안은 전자식 전력량계에 관한 것으로, 특히 전원공급여부와 조작스위치 입력신호의 조합에 의해 정전시에도 계량 데이터를 확인할 수 있는 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계에 관한 것이다.

지금까지 일반 가정에서 전기에너지의 사용량을 계량하기 위하여 기계식 전력량계(mechanical watt-hour meter)를 주로 사용하여 왔다. 이 기계식 전력량계는 표시기로 기계적인 회전 숫자차를 사용하므로, 사용도중 정전이 되어도 숫자표시기가 현재까지 계량된 값을 그대로 보여주고 있어 계량값을 확인 할 수가 있었다.

그러나, 최근 들어 산업의 발전과 전기 사용량이 증가됨에 따라 한대의 계량기로 유효 전력량(kWh), 무효 전력량(kVARh), 역률(power factor) 및 시간대별 계량(Time of use metering) 또한 원격검침(remote meter reading system) 등 다양한 기능(multi-function)을 갖춘 전자식 전력량계가 요구되고 있는 추세이다. 그래서최근 전자식 전력량계를 많이 사용하고 있는데, 이 전자식 전력량계는 정전이 되어 전원이 공급되지 않으면 계량기 내부의 계량값을 확인할 수 없는 단점이 있었다. 그래서 정전시에도 계량데이터를 확인할 수 있는 장치 및 방안에 대한 고안이 연구되고 있는 중이다.

종래의 기술에 대해 특허 제0305961호(출원번호 제 1998-0028985)에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 전자식 전력량계 제어회로블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 전자식 전력량계는 크게, 전원회로부(40)와, 일반용 전력/주파수 변환부(50)와, 심야용 전력/주파수 변환부(60)와, 디지털회로부(70)와, 디스플레이부(80)와, 심야용 전원개폐부(90)로 구성되어 있다.

각 제어회로를 구체적으로 설명하면, 먼저 전원회로부(40)는 전원트랜스(41), 전원회로(42), 정전보상부(43)로 구성되며, 전원트랜스(41)의 1차측은 전원측에 연결되고 그 출력은 전원회로(42)에 직렬로 연결되어 사용한다. 전원회로(42)의 출력은 각 회로부의 동작 전원으로 공급된다. 정전보상부(43)는 정전시에 계량기의 각종 데이터 및 전자시계를 유지하기 위해 공급되는 보조동작 전원회로이다.

또한, 일반용 전력/주파수 변환부(50)는 계기용 변압기(potential transformer, 51), 변류기(current transformer, 52), 승산기(53), 및 주파수 변환기(54)로 구성된다. 계기용 변압기(51)는 전원측(1S, 2S)과 병렬로 연결되어 입력을 받고, 변류기(52)는 전원측(2S)와 직렬로 연결된 입력을 받는다. 상기 계기용변압기(51)와 변류기(52)에서 출력되는 각각의 전압신호 및 전류신호를 승산기(53)의 입력으로 인가한다. 승산기는 전류 및 전압을 승산한 다음, 그 출력을 주파수 변환기(54)에 공급한다. 주파수 변환기(54)는 전력에 비례하는 주파수를 디지털회로부(70)의 CPU(71)에 입력한다.

여기에, 심야용 전력/주파수 변환부(60)도 일반용 전력/주파수 변환부(50)와 동일한 방법의 장치로 구성되어 있다. 즉, 일반용 전력/주파수 변환부(50)와 심야용 전력/주파수 변환부(60)로 이루어져 1대의 전자식 전력량계 내부에 2대의 계량기 기능을 가지고 있는 것이다.

그리고, 디지털회로부(70)는 CPU(71), RTC(real time clock, 72), 크리스탈 발진기(73), EEPROM(74), RAM/ROM(75), 배터리감시부(76), 조작스위치(77)로 구성된다. 일반용 및 심야용 전력/주파수 변환부(50, 60)의 주파수 변환기(54, 64)로부터 출력되는 주파수는 CPU(71)에 인가된다. RTC(72)는 계량기에서 필요한 시계기능을 만들어 내는 부분으로 1초 단위의 계량데이터가 CPU에 입력되고, 크리스탈 발진기(73)는 CPU(71)가 동작하는데 필요한 발진기로 사용되며, CPU의 크리스탈 발진기(73)의 연결 단자에 입력된다. EEPROM(74)은 CPU에서 계량 및 연산된 계량데이터를 저장하기 위한 비휘발성 메모리로 사용되고, ROM/RAM(75)은 CPU가 동작하기 위한 프로그램 저장을 위한 장소로 사용된다. 배터리감시부(76)는 배터리 저 전압을 감지하기 위한 회로이며 CPU(71)의 입력포트로 연결된다. CPU(71)는 계량데이터의 내용을 사용자에게 보여줄 수 있도록 LCD(81)에 계량데이터를 출력한다. 디스플레이부(80)는 CPU(71)가 사용자에게 표시할 내용들을 표시할 수 있도록 LCD(81)로구성된다. LCD(81)의 입력 신호는 CPU(71)로부터 출력된다.

한편, 심야용 전원개폐부(90)는 개폐기(91)로 구성된다. 디지털회로부(70)의 CPU(71)에서 출력되는 개폐 신호를 개폐기(91)에 입력하여 개폐기 ON/OFF작업을 수행한다. 개폐가 되는 전원은 (1S)와 (2S)를 각각 (3L)과 (4L)에 연결하는데 이 중간에서 전원의 차단 및 연결의 개폐동작을 수행한다.

상기와 같이 구성된 종래의 전자식 전력량계의 동작을 설명한다.

전원회로부(40)는 전원측으로부터 교류(AC)전원을 공급받아 전자식 전력량계 내부의 각종 회로부에서 필요한 직류(DC)로 변환하는 부분으로, 전원트랜스(41)는 교류(AC)전원을 전원회로(42)에서 정류할 수 있을 소정의 값으로 전압강하(Voltage down)를 하게 된다. 상기 강하된 소정의 구동전압을 인가받아 각 제어회로가 동작하게 되는데, 상기 일반용 전력/주파수 변환부(50)는 전력공급회사로부터 공급된 전력을 계기용 변압기(51) 및 변류기(52)를 사용하여 수 볼트의 전압으로 변환한 다음, 승산기(43)에서 승산하여 주파수 변환기(54)에 인가시키고, 주파수 변환기(54)에서는 부하에서 사용한 전력에 비례한 신호를 주파수로 변환하여 디지털회로부(70)의 CPU(71)에 인가한다. 한편, 심야에는 심야용 전력/주파수 변환부(60)에서 전술된 일반용 전력/주파수 변환부(50)와 동일한 동작을 수행한다.

한편, 디지털회로부(70)의 CPU(71)에서는 일반용 주파수 변환기(54)와 심야용 주파수 변환기(64)에서 출력된 주파수 신호를 일정하게 분주하여 일반용/심야용 부하에서 사용되는 전력량(kWh)을 각각 별도로 연산하고, 계량한다. 이후, 일반용/심야용 누적 사용 전력량은 정전시에도 계량데이터를 유지할 수 있도록 EEPROM(74)에 기록한다.

계기는 정상적인 동작 중 항상 잔여 배터리를 감시하는 배터리감시부(76)를 구비하고 있는데, 잔여 배터리 전압이 일정 수준 이하로 떨어지는 경우 CPU(71)에 배터리 저 전압 신호(Battery Low Voltage)를 통보하게 되고, CPU(71)는 디스플레이부(80)의 LCD(81)에 배터리 저 전압 오류를 표시한다. RTC(72)는 CPU(71)에 정확한 현재 시간 정보를 제공하는 역할을 하며, CPU(71)는 현재 시간을 계속적으로 감시하다 심야 전원 차단 시간 또는 심야 전원 공급 시간에 정확하게 차단 및 연결 신호를 발생하여 심야용 전원개폐부(90)의 개폐기(91)를 동작시킨다. 조작스위치 (77)는 심야시작 시간과 종료 시간을 자유롭게 설정(setting) 및 입력하는 수단으로 사용된다. 심야용 전원개폐부(90)는 전력 공급회사에서 공급되는 전력을 심야 부하에 연결 및 차단을 수행하는 부분으로, 디지털회로부(70)의 CPU(71)에서 출력되는 개폐 신호에 따라 전원 개폐기(91)에서 온/오프 작업을 수행한다. 디스플레이부(80)는 LCD(81)로 구성되어 있으며, 디스플레이되는 내용은 현월/전월 일반부하 사용 전력량, 현월/전월 심야부하 사용 전력량 및 배터리 저 전압 오류와 같은 오류 항목들이다.

이 때, 상기와 같은 정상적인 동작을 수행중에 전력공급이 중단될 경우, 즉 정전시에는 정전보상부(43)에서 배터리를 사용하여 정전시 시간 또는 시계기능을 유지할 수 있도록 정전을 보상해 주는 역할을 수행하게 된다.

그런데, 상기한 종래의 전자식 전력량계는, 정전 보상용 배터리를 구비하고 있어 정전이 되어 전원공급이 중단되면 계량기 내부의 시간 및 계량 유지(storage)기능은 가지고 있으나, 정전시 계량값을 확인할 방법이 없다. 즉, 자체적으로 시간 카운팅 및 계량데이터를 저장시킬 수는 있으나, 상기한 계량데이터를 LCD를 통해 표출할 수 없는 문제점이 있었다. 예컨데, 검침원이 고객의 가정을 방문하여 계량값을 검침하려고 할 때 우연치 않게 정전이 된 경우는 전기가 다시 들어 올 때까지 기다리던지 아니면 다음날 다시 방문하여야 하는 문제점이 있다. 또한, 사용 중이던 계량기를 철거하여 현재까지 계량된 전력량 값을 읽은 뒤 다른 곳에 설치하려고 할 경우에도 계기에 교류 220V를 공급해 주어야만 계량데이터를 확인할 수 있는 문제점이 있다. 실제 작업자들은 하루에도 수 십대의 계량기를 교체하고 설치하는데 이런 일들은 상당히 번거로운 작업이다.

이상과 같이 종래 고안의 문제점은 계기에 전원을 공급하지 않은 경우, 즉, 정전의 상태에서 계량기 내부의 계량데이터를 확인할 수 없다는 단점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 종래의 문제점인 정전 또는 전압이 공급되지 않을 경우 계량값을 확인할 수 없는 단점을 해소하고, 정전시 계량값을 판독(reading) 할 수 있도록 하여 인건비 절감 및 계기 설치 및 철거시 작업을 용이토록 하며, 정전 보상용 배터리를 이용하여 외부에 스위치 입력회로, 전원감시회로 및 정전시 계량데이터를 표시할 수 있는 프로그램을 마련하여 정전시에도 계량데이터를 확인할 수 있는 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계를 제공하는데 있다.

상기한 본 고안의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 정전보상부를 포함하는 전원회로부, 전력/주파수 변환부, CPU를 포함하는 디지털회로부, 디스플레이부로 이루어진 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계에 관한 것으로서, 본 고안의 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계는, 1차측은 전원측에 연결되고 2차측은 전원회로에 연결되어 교류전압강하가 이루어지는 전원트랜스와, 상기 강하된 교류전원을 계기를 구성하는 전자부품의 동작 전원으로 공급할 수 있도록 직류전원으로 변환시키는 전원회로와, 정전시에 계기의 계량관련 데이터 유지, 시간 카운팅, 디스플레이 구현에 필요한 전원을 공급하는 보조 전원으로서 동작하는 정전보상부로 이루어진 전원회로부; 상기 전원측과 병렬로 연결되어 입력된 전압에 대응한 전압신호로 변환하는 전압신호 변환부와, 상기 전원측과 직렬로 연결되어 입력된 전류에 대응한 전류신호로 변환하는 전류신호 변환부와, 상기 전압신호 변환부와 전류신호 변환부에서 출력되는 각각의 전압, 전류에 해당하는 신호를 인가받아 승산하는 승산기와, 상기 승산된 신호를 해당 주파수로 변환하는 주파수 변환기로 이루어진 전력/주파수 변환부; CPU가 동작하는데 필요한 발진기로서 구동되는 발진회로와, CPU에서 계량 및 연산된 계량데이터를 저장하는 EEPROM과, 계량관련 데이터에 대해 자리수증감, 커서이동 및 설정항목선택의 조작신호를 발생시키는 조작스위치와, CUP의 제어신호에 의해 원격검침, 부하의 차단 및 계량데이터의 프린터 출력을 위한 구동신호를 출력하는 외부제어신호 출력부와, 교류전원의 공급여부를 감시하여 정전시 정전신호를 전달하여 CPU가 절전모드(power save mode)에서 동작할 수 있도록 감시기능을 수행하는 전원감시회로와, 상기 주파수 변환기로부터 출력되는 주파수를 처리하며, 상기 전원감시회로로부터 출력된 정전신호를 입력받음과 동시에 상기 조작스위치로부터 조작신호가 입력될 경우에 상기 정진신호와 조작신호와의 조합에 의해 계량관련 데이터를 디스플레이시키는 디스플레이신호를 출력하는 CPU로 이루어진 디지털회로부; 및 상기 디스플레이신호에 의해 계량관련 데이터를 표시하는 디스플레이부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 정전보상부는, 전원회로로부터 출력되는 출력단의 일단과 접지 사이에 제1 다이오드, 제2 다이오드, 전류제한저항 및 충ㆍ방전 배터리를 연속하여 직렬로 접속시켜서 마련한 것이 바람직하며, 상기 조작스위치는, 현재 커서가 위치한 자리수의 숫자 증가용으로 사용하는 제1 스위치와, LCD표시기의 커서를 좌우 이동용으로 사용하는 제2 스위치와, 설정항목 선택용으로 사용하는 제3 스위치로 구성된 것이 바람직하다. 또한, 상기 조작스위치는 자석(magnet) 동작형 스위치를 사용할 수도 있다.

도 1은 종래의 전자식 전력량계 제어회로블록도,

도 2는 본 고안에 따른 전자식 전력량계의 제어회로블록도,

도 3은 도 2의 정전보상부를 나타낸 도면,

도 4는 도 2의 조작스위치를 나타낸 도면,

도 5는 도 2의 전원감시회로를 나타낸 도면,

도 6은 본 고안의 전원공급여부와 스위칭동작과의 관계를 나타낸 파형도,

도 7a 및 도 7b는 본 고안의 일실시예에 따른 계량데이터를 확인하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 전원회로부 11 : 전원트랜스

12 : 전원회로 13 : 정전보상부

20 : 전력/주파수 변환부 21 : 전압신호 변환부

22 : 전류신호 변환부 23 : 승산기

24 : 주파수 변환기 30 : 디지털회로부

31 : CPU 32 : 발진회로

33 : EEPROM 34 : 조작스위치

35 : 외부제어신호 출력부 36 : 전원감시회로부

37 : LCD

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 전자식 전력량계의 제어회로블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 고안의 전체 구성도로서 크게 3개의 블록(block), 즉 전원회로부(10), 전력/주파수 변환부(20), 디지털회로부(30)로 구성되어 있음을 알 수 있다.

첫째, 전원회로부(10)는 전원트랜스(11), 전원회로(12), 정전보상부(13)로구성되며, 전원트랜스(11)의 1차측은 전원측에 연결되고 그 출력은 전원회로(12)에 직렬로 연결되어 사용한다. 전원회로(12)의 출력은 계기를 구성하는 각종 전자부품의 동작 전원으로 공급된다. 정전보상부(13)는 정전시에 계량기의 각종 데이터 및 전자시계를 유지하기 위해 공급되는 보조 전원회로이다.

둘째, 전력/주파수 변환부(20)는 전압신호 변환부(21), 전류신호 변환부(22), 승산기(23), 및 주파수 변환기(24)로 구성된다. 전압신호 변환부(21)는 전원측(1S, 2S)과 병렬로 연결되어 입력을 받고, 전류신호 변환부(22)는 전원측(1S)과 직렬로 연결된 입력을 받는다. 이 두 장치(21, 22)에서 출력되는 각각의 전압, 전류에 해당하는 미소한 전압 신호를 승산기(23)의 입력으로 인가한다. 승산기(23)는 이들 신호을 승산한 다음, 그 출력을 주파수 변환기(24)에 공급한다. 주파수 변환기(24)는 전력에 비례하는 주파수를 디지털회로부(30)의 CPU(31)에 입력한다.

셋째, 디지털회로부(30)는 CPU(31), 발진회로(32), EEPROM(33), 조작스위치(34), 외부제어신호 출력부(35) 및 전원감시회로(36)로 구성된다. 전력/주파수 변환부(20)의 주파수 변환기(24)로부터 출력되는 주파수는 CPU(31)에 인가된다. 발진회로(32)는 CPU(31)가 동작하는데 필요한 발진기로 사용되며, CPU의 크리스탈 연결 단자에 입력된다. EEPROM(33)은 CPU에서 계량 및 연산된 계량데이터를 저장하기 위한 비휘발성 메모리로 사용되고, 조작스위치(34)는 시간, 날짜 등 계기에서 필요한 입력으로 사용된다. 외부제어신호 출력부(35)는 원격검침, 부하의 차단 및 계량데이터의 프린터 출력 등을 위한 신호 출력부이고, 전원감시회로(36)는교류전원의 상태를 감시하여 정전시 CPU가 절전모드(power save mode)에서 동작할 수 있도록 하여 충ㆍ방전 배터리의 수명을 연장시켜 준다.

한편, 디스플레이부(37)는 전기 사용자에게 계량데이터들을 표시할 수 있도록 LCD(37)로 구성된다. 이 디스플레이부(37)는 CPU(31)가 사용자에게 표시할 내용들을 표시하는 LCD(37)를 갖추고 있으며, 표시되는 전 계량항목의 내용은 다음과 같다.

1) 날짜

2) 시간

3) 현월누적 유효전력량(kWh)

4) 전월누적 유효전력량(kWh)

5) 현월누적 무효전력량(kVARh)

6) 전월누적 무효전력량(kVARh)

7) 직전 수요시한 동안의 Max.Demand(Kw)

8) 전월 최대수요전력(Kw)

9) 전월 평균역률

10) 자동검침일

본 고안은 자료 표시용 LCD(37)가 1개이므로 이상과 같은 10개나 되는 표시항목을 나타내기 위하여 순차적 표시(scrolling display)기법을 사용하였다. 표시항목의 지속시간을 6초로 설계하였고, 표시항목과 항목간의 공백시간(blank time)을 1초로 하였다. 이를 통해 각 항목을 교대로 표시되어 진다.

여기서, 본 도면에서는 표시하지 않았으나, 상기 CPU에는 정전시 구동되는 프로그램을 저장한 ROM/RAM(미도시)이 기본적으로 접속됨은 주지의 사실이다. 또한, 이 기능을 CPU 자체내에 저장시킬 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 전자식 전력량계의 각 제어회로에 대해 구체적으로 살펴보자.

전원회로부(10)는 전원측으로부터 교류(AC)전원을 공급받아 정류하여 본 계기의 내부의 각종 전자부품에서 필요한 직류(DC)로 변환하는 부분으로, 전원트랜스(11)는 교류(AC)전원을 소정의 전압으로 전압강하(Voltage down)를 하는 역할을 하고, 전원회로(12)는 수 ∼ 수십 볼트의 교류 전압을 정류하여 직류전압을 만든다. 정전보상부(13)는 도 3을 통해 상세히 설명한다.

도 3은 도 2의 정전보상부를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 전원회로(12)에서 생산되는 직류 Vcc(+5V)는 계기가 평상시 동작을 위해 사용되는 전압이고, 또한 이 전원을 이용하여 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2) 및 전류제한저항(R5)를 직렬로 연결하여 충ㆍ방전 배터리(Bat)에 점선으로 나타낸 것과 같은 충전회로를 구성하여 배터리(Bat)에 충전을 하게 된다. 한편, 정전시에는 전원트랜스(11)쪽의 전원(Vcc)의 공급이 중단되고, 충ㆍ방전 배터리(Bat)에 충전된 전압이 Vbb를 통해 일점 쇄선으로 나타낸 것과 같은 방향으로 CPU에 공급하게 된다.

한편, 전력/주파수 변환부(20)는 전력공급회사로부터 공급된 전력을 전압신호 변환부(21) 및 전류신호 변환부(22)를 사용하여 수 볼트의 전압신호로 변환한 다음, 승산기(23)에서 이들 신호를 곱(multiplication)하여 그 출력 신호를 주파수변환기(24)에 인가시키고, 주파수 변환기(24)에서는 전력에 비례한 신호를 주파수로 변환하여 디지털회로부(30)의 CPU(31)에 인가한다. 이 주파수 신호가 일반적으로 말하는 계기정수(meter constant)라고 하며, pulse/kWh단위로 나타낸다. 본 고안에서는 이 계기정수를 5000pulse/kWh로 하였다.

그리고, 디지털회로부(30)의 CPU(31)에서는 전력/주파수 변환기(20)에서 출력된 주파수 신호를 계속 카운트하여 계기정수 만큼의 펄스 수가 입력되었을 때 사용 전력량이 1kWh가 된다. 발진회로(32)는 CPU(31)가 동작하는데 필요한 발진기로 사용되며, CPU의 크리스탈 단자에 연결한다. EEPROM(33)은 CPU에서 계량 및 연산된 계량데이터를 저장하기 위한 비휘발성 메모리이고, 조작스위치(34)는 시간, 날짜 등 계기에서 필요한 자료를 입력을 위하여 사용되는데, 이에 대해 상세히 살펴보자.

도 4는 도 2의 조작스위치를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 디지털회로부(30)의 조작스위치(34)는 3개의 스위치로 이루어지는데, 제1, 제2, 제3 스위치(B1, B2, B3)회로로 구성되어 있다. 이들 스위치는 CPU(31)의 입력포트(P1)에 각각 직렬로 연결되고, 외부에 풀업(pull-up) 저항(R1, R2, R3)들이 병렬로 연결되어 있다. 조작스위치(34)는 시간 및 날짜 등 계기에서 필요한 자료를 외부에서 설정(setting) 및 입력하는 수단으로 사용된다. 이 조작스위치(34)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 제1 스위치(B1)의 상태를 감시하는 CPU(31) 포트1의 입력 P1.0은 평상시 로직H(high:1)상태로 있다. 제1 스위치(B1)가 눌러지면 L(low:0)이 되어 CPU는 KEY입력이 발생한 것을 인지하고, 이 스위치에 해당하는 작업을 수행하게 된다. 제2 및 제3 스위치(B2, B3)도 같은 방법으로 동작을 한다.

도 5는 도 2의 전원감시회로를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 디지털회로부(30)의 전원감시회로(360)의 출력을 CPU(31)에 직렬로 연결하여 전원의 상태가 정전상태인지, 평상시 전원공급 상태인지의 정보를 전달한다. 여기에도 논리적인 'H'와 'L'상태를 확실하게 하기 위하여 풀업(pull-up) 저항(R4)이 병렬로 연결되게 된다.

한편, 본 고안이 이루고자하는 정전시에도 계량데이터를 확인할 수 있는 기능을 도 2 내지 도 5에서 기술한 내용과, 이하에서 기술하는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 고안의 전원감시회로와 조작스위치와의 동작관계를 나타낸 파형도이다.

먼저, 조작스위치는 2가지 방법으로 동작한다. 첫째, 도 5의 전원감시회로(36)의 출력이 'H'인 경우, 즉 정상적인 전원이 계기에 공급되고 있는 경우는 일반 자료설정 모드(setting mode)로써 동작한다. 이 때, 조작스위치(34) 제1 스위치(B1)는 현재 커서가 위치한 자리수의 숫자 증가용, 제2 스위치(B2)는 LCD표시기의 커서를 좌우 이동용, 제3 스위치(B3)는 설정항목 선택용으로 사용된다. 이들 3개의 스위치(B1, B2, B3)의 조작으로 계기에 필요한 자료를 출력시킨다.

이와 같이, 정상적으로 전원이 계기에 공급될 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, CPU(31)의 포트1의 입력 P1.3과 P1.2가 'H'상태(361, 362)로 있게 된다(t1). 이 때, 제3 스위치(B3)가 눌려지면(363) 일반 자료 설정모드(setting mode)로 동작하게 된다(t2).

둘째, 도 5의 전원감시회로(360)의 출력이 'L'인 경우, 즉 정전상태의 경우에는 정전시 내부계량데이터를 표시할 수 있는 기능으로 동작한다. 이 때, 조작스위치(34)의 제1 스위치(B1), 제2 스위치(B2)는 특정기능을 수행하지 않고, 제3 스위치(B3)는 위의 표시내용에서 언급한 현재의 전 계량항목을 순차적으로 1회 표시하고 자동적으로 정전모드로 복귀한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 정전상태일 경우에는 CPU(31)의 포트1의 입력 P1.3이 'L'상태(364)가 된다(t3). 이 때, 제3 스위치(B3)가 눌려지면(365) 현재의 전 계량항목을 순차적으로 1회 표시하고 자동적으로 정전모드로 복귀한다(t4).

도 7a 및 도 7b는 본 고안의 일실시예에 따른 계량데이터를 확인하는 과정을 나타낸 흐름도이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 먼저 계기에 전원을 공급하여 입출력포트를 초기화하여 계기가 정상적으로 동작할 수 있는 조건을 만든다(S1). 초기화한 뒤, 전압과 전류를 샘플링하여 현재 아날로그 신호에 비례한 디지털 신호를 얻는다(S2). 샘플링한 신호를 가지고 승산 작업을 수행한 다음(S3), 전력에 비례한 펄스를 발생시키고(S4), 이 펄스를 누적하여 전력량(kWh)을 계산한다(S5). 그리고 계기가 표시할 최초의 초기항목인 날짜를 표시기에 표시한다(S6).

CPU 내부의 타이머를 사용하여 초(sec) 단위로 증가시켜 1초가 되면 1초(sec)를 생성하고, 1초가 되지 않았을 때에는 전원상태 감시 루틴으로 점프한다(S7∼S8). 그리고, 60초가 되면 1분(min)을 생성하고, 60초가 되지 않았을 때에는 전원상태 감시 루틴으로 점프한다(S9∼S10). 이어서, 분저장 버퍼(buffer)가 15분의 정수배 인가를 조사하여 15분의 정수배인 경우에 현재까지 15분 동안 입력된 펄스 수를 가지고 최대 수요전력(Kw)을 계산한다(S11∼S12). 물론, 15분이 되지 않았을 경우는 전원상태 감시 루틴으로 점프한다. 계속하여, 분저장 버퍼(buffer)가 60분이 되었을 때 1시간을 만들고, 분 저장 버퍼(buffer)를 0(zero)으로 클리어(clear)한다(S13∼S14). 60분이 되지 않았을 경우는 전원상태 감시 루틴으로 점프한다. 시간이 증가하여 24시간이 되었을 경우는 1일을 증가시키고, 시 증가 버퍼를 0(zero)으로 클리어 한다(S15∼S16). 물론, 24시간이 진행되지 않았으면 전원상태 감시루틴으로 점프한다. 일(DAY)이 증가하여 오늘이 자동검침 업무를 수행해야 하는 날짜인지 판별하여(S17) 자동검침일일 경우에는 현재까지의 계량값을 전월 저장메모리에 저장하고, 지금부터 입력된 계량 펄스는 현월계량데이터 저장메모리에 저장하는 자동검침 업무를 수행한다(S18). 자동 검침일이 아닌 경우는 전원상태 감시 루틴으로 점프한다.

이와 같이, 전력량의 계산과 저장이 이루어지고 있는 상태에서 전원공급여부, 즉 정전여부를 감시하여(S19) 전원이 계속 공급되고 있는 상태에서 조작스위치 입력이 있을 경우에는 일반 자료설정 모드로 동작하여 해당 조작스위치에 대응한 처리가 이루어진다(S20). 이후, 스크롤 타임(scroll time) 경과를 확인하여(S21) 6초가 되면 현재의 항목을 지우고 다음항목을 표시한다(S22). 6초가 되지 않은 경우는 현재 표시항목을 그대로 표시한다.

한편, 상기 단계 S19에서 현재상태가 정전인 경우에는 조작스위치 입력이 있는가를 판별하여(S23) 조작스위치 신호가 들어오면 도 4의 제1 및 제2 스위치(B1,B2)의 스위치 입력은 무시하고, 제3 스위치(B3)의 스위치 입력은 현재의 전 계량항목을 순차적으로 1회 표시하고 자동적으로 정전모드로 복귀한다(S24).

본 고안으로부터 일부 부품의 변경 및 치환으로 파생될 수 있는 다른 실시 예는 다음과 같다.

첫째, 본 고안 도 4와 같이 조작스위치를 3개로 한정하지 않고 스위치가 더 많거나, 적은 경우에 상관없이 임의의 스위치 조작으로 정전시 또는 계기에 전원공급이 되고 있지 않은 상태에서 계량데이터를 확인할 수 있다.

둘째, 또한 도 4의 조작스위치를 손으로 누를 수 있는 것이 아닌 외부에서 자석을 가까이 하여 동작할 수 있도록 한 자석(magnet) 동작형 스위치를 부착하여 정전시 또는 계기에 전원공급이 되고 있지 않은 상태에서 계량데이터를 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계는, 계량기 내부의 시간 및 계량 유지 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라 이를 확인할 수 있는 기능을 첨가시킴으로써 정전이 되더라도 검침시에 계량값을 확인할 수 있는 장점이 있다.

본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

Claims (4)

1. 정전보상부(13)를 포함하는 전원회로부(10), 전력/주파수 변환부(20), CPU(31)을 포함하는 디지털회로부(30), 디스플레이부(37)로 이루어진 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계에 있어서,

   1차측은 전원측(1S, 2S)에 연결되고 2차측은 전원회로(12)에 연결되어 교류전압강하가 이루어지는 전원트랜스(11)와, 상기 강하된 교류전원을 계기를 구성하는 전자부품의 동작 전원으로 공급할 수 있도록 직류전원으로 변환시키는 전원회로(12)와, 정전시에 계기의 계량관련 데이터 유지, 시간 카운팅, 디스플레이 구현에 필요한 전원을 공급하는 보조 전원으로서 동작하는 정전보상부(13)로 이루어진 전원회로부(10);

   상기 전원측(1S, 2S)과 병렬로 연결되어 입력된 전압에 대응한 전압신호로 변환하는 전압신호 변환부(21)와, 상기 전원측(1S)과 직렬로 연결되어 입력된 전류에 대응한 전류신호로 변환하는 전류신호 변환부(22)와, 상기 전압신호 변환부(21)와 전류신호 변환부(22)에서 출력되는 각각의 전압, 전류에 해당하는 신호를 인가받아 승산하는 승산기(23)와, 상기 승산된 신호를 해당 주파수로 변환하는 주파수 변환기(24)로 이루어진 전력/주파수 변환부(20);

   CPU(31)가 동작하는데 필요한 발진기로서 구동되는 발진회로(32)와, CPU(31)에서 계량 및 연산된 계량데이터를 저장하는 EEPROM(33)과, 계량관련 데이터에 대해 자리수증감, 커서이동 및 설정항목선택의 조작신호를 발생시키는 조작스위치(34)와, CUP(31)의 제어신호에 의해 원격검침, 부하의 차단 및 계량데이터의 프린터 출력을 위한 구동신호를 출력하는 외부제어신호 출력부(35)와, 교류전원의 공급여부를 감시하여 정전시 정전신호를 전달하여 CPU가 절전모드(power save mode)에서 동작할 수 있도록 감시기능을 수행하는 전원감시회로(36)와, 상기 주파수 변환기(24)로부터 출력되는 주파수를 처리하며, 상기 전원감시회로(36)로부터 출력된 정전신호를 입력받음과 동시에 상기 조작스위치(34)로부터 조작신호가 입력될 경우에 상기 정진신호와 조작신호와의 조합에 의해 계량관련 데이터를 디스플레이시키는 디스플레이신호를 출력하는 CPU(31)로 이루어진 디지털회로부(30); 및

   상기 디스플레이신호에 의해 계량관련 데이터를 표시하는 디스플레이부(37)

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정전보상부(13)는, 전원회로(12)로부터 출력되는 출력단(Vcc)의 일단과 접지 사이에 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2), 전류제한저항(R5) 및 충ㆍ방전 배터리(Bat)를 연속하여 직렬로 접속시켜서 마련한 것을 특징으로 하는 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 조작스위치는, 현재 커서가 위치한 자리수의 숫자 증가용으로 사용하는 제1 스위치(B1)와, LCD표시기의 커서를 좌우 이동용으로 사용하는 제2 스위치(B2)와, 설정항목 선택용으로 사용하는 제3 스위치(B3)로 구성된것을 특징으로 하는 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 조작스위치는 자석(magnet) 동작형 스위치인 것을 특징으로 하는 정전시 계량데이터 확인기능을 구비한 전자식 전력량계.