KR200355644Y1 - 데이터/신호용 써지 보호기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 데이터/신호용 써지보호기에 있어서 편리한 유지보수를 위하여 써지보호기의 소손시, 교체 요구가 유지 보수자에게 인지될 수 있도록 Alarm Monitoring용 LED Lamp가 내장되어 육안으로 써지보호기의 손상 유무를 식별할수 있으며 특히 데이터신호 전송시 LED Lamp의 점등 운용에 필요한 전류가 필요치 않아 데이타 신호 전송에 영향을 미치지 않아 정밀한 데이터 값을 컴퓨터가 인지 할수 없으며 데이터 통신선로의 단선 또는 써지보호기의 고장시에만 LED Lamp가 동작하여 선로 이상 유무를 인지 또는 써지보호기 교체를 즉시 운용자가 용이하게 알아볼수 있도록 설계되었다.

Description

데이터/신호용 써지 보호기{Data/Signal Surge Protector}

본 고안은 써지 보호기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연현상에 의한 뇌 써지와 개폐 및 기동에 의한 써지로부터 전자기기 및 통신장비를 보호하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 써지는 통신회선 또는 회로를 따라서 전달되며, 급속히 증가하고 서서히 감소하는 특성을 지닌 전기적 전류,전압 또는 전력의 과도 파형으로 정의 된다.

비가 오고, 번개가 치는 날이면 전기가 끊어지거나, 전화가 불통이 되는 경우를 많이 겪게 되고, 전등이나 전기 기기의 스위치를 켜는 경우 오디오의 음이 간섭을 받거나, TV의 화면이 떨리는 경우가 있는데 이 모든 상황의 원인은 써지에 의한 것이다.

첨단과학이 우리의 주위를 점하며 우리 주변에는 첨단 반도체가 전기, 전자분야에 광범위 하게 사용되고, 그에 따라 써지에 의한 피해가 급속도로 커지고 있다.

반도체의 직접도가 커질수록 반도체 내부의 회로 선 폭이 좁아지고, 저 전압으로 동작시키기 위해 전동성이 우수한 소재를 사용하므로 인하여 단락(Short Circuit)현상의 최고치가 낮아져, 반도체를 많이 내장한 system은 내압에 약해지고, 그에 비례하여 써지에 취약해지고 있다.

특히 유무선을 통해 중요 데이터를 송수신하는 첨단기기가 포함된 통신장비에서는 써지의 침투에 의해 송수신 데이터의 오전송으로 사회적인 큰 손실이 야기됨으로서 주요 기기에 데이터/신호용 써지보호기가 설치 되어있다.

그러나 상기에서 언급한 데이터/신호용 써지보호기는 써지의 속도(5us～90us)에 비하여 써지 반응속도(10～100ms)가 늦는 고압 써지에서만 작동하는 저가 모델의 제품이(MDF피뢰탄기반용) 대부분이며, 또한 써지보호기의 경보발생표시의 기능을 위하여 LED Lamp가 내장되어 있는 제품도 있지만 이 제품을 통신회선에 삽입 시 LED Lamp에 의하여 계측되어진 신호에 삽입손실이 발생된다. 그로인해 정밀하게 현장에서 계측된 신호에 외곡이 발생하여 정확한 수신 데이터신호를 받지 못하는 결과가 나타난다.따라서 유무선 통신을 통하여 데이터/신호 전송을 함에 있어 써지에 의한 피해를 최대한 막을수 있는 데이터/신호용 써지보호기의 필요성이 강조되며 또한 써지보호기를 통신회선에 삽입 시 LED Lamp에 의한 삽입손실이 없는 데이터/신호용 써지보호기의 필요성이 강조된다.

본 고안은 상기와 같은 데이터/신호용 써지보호기의 문제점을 해결한 것으로써 써지보호단계에서는 써지전압억제 개시반응이 고속인(1 nsec 이하) TVS(Transient Voltage Suppressor)회로를 채택하여 1단계에서 누락되거나 이첩된 써지를 배출시키는 2차 보호회로를 구성하였고 통신장비측에서 써지가 발생하여 역으로 반대위치의 장비로 써지가 인입될 경우 이 써지를 차단할 수 있는 양방향 써지보호회로를 구성하였고 허용량이상의 써지가 계속 인입되어도 부품이나 장비를 보호할 수 있는 써지에 적합한 FUSE회로를 내장하여 3단계로 보호되는 써지회로를 채택하였다.

경보발생 감시표시면에서는 LED Lamp를 장착하여 유지보수 시 써지보호기의 소손유무를 알 수 있도록 장착하였다.

써지보호기를 통신회선에 삽입시 정상상태에서는 LED Lamp가 동작치 않으므로 통신회선에 삽입손실이 발생치아니하고 데이터통신 전송에도 사용 가능하다.

특히 전송되는 신호전압의 일부를 사용하여 LED를 표시할 때 발생되는 문제점을 보완 개발하여 계측 제어된 신호(Analog 값 : 4～20mA, 0～5V, 등) 전송시에도 신호왜곡율이 0으로 되는 회로를 개발하여 정확한 값을 컴퓨터가 인식하여 완벽한 감시제어가 가능한다.

제1도는 데이터/신호용 써지보호기의 전체를 조립한 평면도이다.

(2 Wire) 모델명:NDP2-XX

(XX는 Clamping전압으로 신호종류에 따라 선택가능)

제2도는 데이터/신호용 써지보호기의 전체를 조립한 평면도이다.

(4 Wire) 모델명:NDP4-XX

(XX는 Clamping전압으로 신호종류에 따라 선택가능)

본 데이터/신호용 써지보호기는 통신장비 및 각종 계측장비에 직렬로 연결되어 통신신호 및 계측신호를 전송함에 있어 신호에 영향을 주지않는다.

만약 써지로 인식되어지는 파형이 선로를 통해 써지보호기에 인입하게 되면 동작속도에 따라 저항과 병렬로 연결된 소자 중 제일 빠른 동작속도(1 nano sec)를 갖고 있는 전압클램핑다이오드(D2)가 1차적으로 동작하여 써지전압을 클램핑 해주고 두 번째로 동작속도(5 nano sec)가 빠른 전압클램핑다이오드(D1)가 2차적으로 동작하여 다시 전압클램핑을 해준다.상대적으로 동작속도가 느린 게스튜브(EC90)가 3차적으로 동작하여 소자특성인 SURGE파형에 대하여 순간단락을 해 SURGE를 접지로 바로 빼준다.지속과전압 및 아주 큰 써지로 인해 장비소손의 우려가 있는 경우에는 입력 최 앞단에 설치된 퓨즈가 끈어져 뒷단의 장비를 원천적으로 보호한다.퓨즈가 끈어지면 데어터신호전압은 퓨즈와 병렬로 연결된 포토커플러의 내부 발광소자인 LED를 점등시키게 되며 이 LED에서 발생되는 빛으로 전기적으로는 절연되 있지만 빛을 통해 다른 한쪽인 포토TR에 전류를 흐르게하여 Alarm Monitoring용 LED Lamp를 점등시키게 한다.원리의 특징은, Data 통신회선 망에 인입되는 낙뢰 또는 써지피해를 보호하기위하여 써지보호기를 설치하였을 경우, 통신회선의 단선 또는 허용량 이상의 써지 및 과전류로 인한 회로파손, 퓨즈 단선시, 퓨즈전단과 후단간의 전위차를 포토커플러가 인지하여 알람모니터링 LED를 점등시킨다. 써지보호기가 소손되지 않아 정상으로 동작될시에는 포토커플러의 수광부와 발광부가 전기적으로 절연돼 있으므로 LED Lamp는 점등되지아니하므로 신호전압/전류를 소모하지 않게되어 전송되어지는 데이터 값 또는 계측된 신호값에 전혀 영향을 주지 않느다. 즉 Alarm 용 LED lamp는 써지보호기의 소손또는 데이터통신회선의 단선시에만 점등시키어 유지보수를 신속하고 용이하게 하여주는 방식으로서, 회로가 정상적으로 유지될 경우 Alarm LED Lamp는 점등치 아니하게되며 동시에 Data 통신에 지장을 주지 않는다. 즉 신호전압의 일부를 사용하여 LED Lamp를 표시할 때 발생되는 문제점을 보완 개발한 것으로 계측 제어된 신호(Analog값 : 4～20mA, 0～5V 등) 왜곡 율이 0이 되게하므로서 정확한 값을 컴퓨터가 인식하여 완벽한 감시제어를 할 수 있게 한다. 결론적으로 데이터/신호용 써지보호기가 정상 동작 시에는 LED Lamp가 동작하지 않다가 써지보호기의 소손, 단선등의 사고 발생시 LED Lamp가 동작하여 유지 보수 자에게 장비의 교체여부를 알려준다.

전술한 본 고안은

데이터/신호용 써지보호기에 있어서 Alarm Monitoring용 LED Lamp가 2 Wire당 1개씩 내장되어있어 신속하고편리한 유지보수가 가능하다.

Alarm Monitoring용 LED는 전송되는 신호전압의 일부를 사용하지않으므로 계측 제어된 신호(Analog 값 : 4～20mA, 0～5V, 등) 전송시에 신호왜곡현상이 발생치 않아 전송된 신호값을 컴퓨터가 인식하여완벽한 감시제어가 가능하다.

Claims (4)

1. 도1에서 제1퓨즈(F1)와 제1포토커플러(KPC1)가 병렬로 연결된 써지보호기;

   상기 제1퓨즈(F1)와 제1포토커플러(KPC1) 4번 단자 사이에 결합된 저항(R1); 및

   상기 제1퓨즈(F1)와 제1포토커플러(KPC1) 2번 단자 사이에 결합된 저항(R2); 및

   상기 제1포토커플러(KPC1) 3번 단자와 제2포토커플러(KPC2) 2번 단자 사이에 결합된 제1LED램프(LED1), 저항(R5); 및

   상기 제1결합단자(T1)와 제2포토커플러(KPC2) 4번 단자 사이에 결합된 저항(R6); 및

   상기 제1포토커플러(KPC1) 3번 단자와 제2포토커플러(KPC2) 3번이 직렬로 결합된 회로; 및

   상기 제2퓨즈(F2)와 제2포토커플러(KPC2) 1번이 직렬로 결합된 회로를 포함하는 써지 보호기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1퓨즈(F1)와 제1출력단자(Out1)사이에 직렬로 연결된 저항(R3), 저항(R4); 및

   상기 제2퓨즈(F2)와 제2출력단자(Out2)사이에 직렬로 연결된 저항(R7), 저항(R8); 및

   상기 제1퓨즈(F1)와 저항(R3)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제1게스튜브(EC90-1); 및

   상기 제2퓨즈(F2)와 저항(R7)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제2게스튜브(EC90-2); 및

   상기 저항(R3)와 저항(R4)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제1다이오드(D1); 및

   상기 저항(R7)와 저항(R8)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제3다이오드(D3); 및

   상기 저항(R-4)와 제1출력단자(Out1)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제2다이오드(D2); 및

   상기 저항(R-8)와 제2출력단자(Out2)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제4다이오드(D4)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 보호용 써지 보호기.
3. 도1을 포함한 회로 도2에서 추가된 제3퓨즈(F3)와 제3포토커플러(KPC3)가 병렬로 연결된 써지보호기;

   상기 제3퓨즈(F3)와 제3포토커플러(KPC3) 4번 단자 사이에 결합된 저항(R9); 및

   상기 제3퓨즈(F3)와 제3포토커플러(KPC3) 2번 단자 사이에 결합된 저항(R10); 및

   상기 제3포토커플러(KPC3) 3번 단자와 제4포토커플러(KPC4) 2번 단자 사이에 결합된 제2LED램프(LED2), 저항(R13); 및

   상기 제2결합단자(T2)와 제4포토커플러(KPC4) 4번 단자 사이에 결합된 저항(R14); 및

   상기 제3포토커플러(KPC3) 3번 단자와 제4포토커플러(KPC4) 3번이 직렬로 결합된 회로; 및

   상기 제4퓨즈(F4)와 제4포토커플러(KPC4) 1번이 직렬로 결합된 회로를 포함하는 써지 보호기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제3퓨즈(F3)와 제3출력단자(Out3)사이에 직렬로 연결된 저항(R11), 저항(R12); 및

   상기 제4퓨즈(F4)와 제4출력단자(Out4)사이에 직렬로 연결된 저항(R15), 저항(R16); 및

   상기 제3퓨즈(F3)와 저항(R11)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제3게스튜브(EC90-3); 및

   상기 제4퓨즈(F4)와 저항(R15)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제4게스튜브(EC90-4); 및

   상기 저항(R11)와 저항(R12)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제5 다이오드(D5); 및

   상기 저항(R15)와 저항(R16)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제7 다이오드(D7); 및

   상기 저항(R12)와 제3출력단자(Out3)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제6다이오드(D6); 및

   상기 저항(R-16)와 제4출력단자(Out4)사이에 병렬로 연결되어 접지(G)와 결합된 제8다이오드(D8)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 보호용 써지 보호기.