KR200359516Y1

KR200359516Y1 - Noise filter for low speed power line communication on interior wiring

Info

Publication number: KR200359516Y1
Application number: KR20-2004-0015770U
Authority: KR
Inventors: 이일수
Original assignee: 이일수
Priority date: 2004-06-05
Filing date: 2004-06-05
Publication date: 2004-08-21

Abstract

홈네트워크용 저속전력선통신의 신뢰성 확보를 위한 노이즈필터가 개시된다. 개시된 노이즈필터는 부하의 두 전원선중 일측 전원선에 삽입되어 부하와 직렬로 접속되는 캐패시터 C1과 이에 병렬로 접속되는 인덕터 L1을 기본구성으로 한 1선용으로 저속전력선통신 주파수 대역에서 공진조건을 만족한다. 그 노이즈필터는 또한 2선용으로 사용하기 위해 캐패시터 C1과 부하 사이에서 부하와 병렬로 접속되는 병렬캐패시터 C2를 포함할 수 있다. 이는 적은 용량의 컨덕턴스로도 효율적인 노이즈 감쇄효과를 얻는 동시에 그 크기가 작아 저가격인 동시에 1선용으로 기존 옥내의 조명기기용 배선상의 스위치박스에 간편하게 장착하여 통신의 신뢰도를 높일 수 있다.A noise filter for securing reliability of low speed power line communication for a home network is disclosed. The disclosed noise filter satisfies the resonance condition in the low-speed power line communication frequency band for 1 line based on the capacitor C1 inserted into one of the two power lines of the load and connected in series with the load, and the inductor L1 connected in parallel thereto. do. The noise filter may also include a parallel capacitor C2 connected in parallel with the load between the capacitor C1 and the load for use for two wires. It can achieve efficient noise reduction effect even with small conductance, and its size is small and low price, and it can be easily installed in the switch box on the wiring for existing indoor lighting equipment for one-wire and increase the reliability of communication.

Description

Noise filter for low speed power line communication on indoor wiring

본 고안은 옥내배선상의 저속전력선통신을 위한 노이즈필터에 관한 것으로, 상세하게는 옥내의 홈네트워크를 위한 저속전력통신에 있어서 옥내의 전등이나 전열기기 등 각종 부하로부터 발생하는 잡음을 제거하여 통신 신뢰도를 확보하고자 한 것이며, 특히 기존 옥내배선상에 간단히 설치할 수 있게 된 노이즈필터에 관한 것이다.The present invention relates to a noise filter for low-speed power line communication on indoor wiring. Specifically, the low-speed power communication for indoor home network removes noise generated from various loads such as indoor lights and electric heating equipment to improve communication reliability. In particular, it relates to a noise filter that can be easily installed on existing indoor wiring.

잘 알려진 바와 같이, 전력선통신은 전력선의 상용 전원주파수 50~60Hz 보다큰 대역을 반송파로 하여 데이터를 전송하는 통신방식으로, 사용 주파수 대역에 따라 저속전력선통신과 고속전력선통신으로 구분된다. 그중 주로 홈오토메이션이나 원격검침 등의 홈네트워크에 이용되는 저속전력선통신의 사용 주파수 대역은 450KHz 이하이다. 이 대역은 EMI(electromagnetic interference; 전자파장애)와 EMC(electromagnetic compatibility; 전자파적합성) 규격에서 제외된 대역으로, 옥내의 조명기기용 안정기나 전열기기 등 다양한 옥내의 유도성 부하로부터 발생되는 잡음(noise)으로 통신 신호가 왜곡되는 등 영향이 불가피하다. 따라서 저속전력선통신의 신뢰도 확보를 위해 옥내배선상의 부하에 의한 잡음을 효율적으로 제거할 수 있는 노이즈필터가 요구되는 것이다.As is well known, power line communication is a communication method for transmitting data using a band larger than a commercial power frequency of 50 to 60 Hz as a carrier wave, and is classified into low speed power line communication and high speed power line communication according to a frequency band used. Among them, the frequency band used for low-speed power line communication mainly used for home networks such as home automation and remote meter reading is 450KHz or less. This band is excluded from EMI (Electromagnetic Interference) and EMC (Electromagnetic Compatibility) standards, and is a noise generated from various indoor inductive loads such as ballasts and electric heaters for indoor lighting. The influence is inevitable such that the communication signal is distorted. Therefore, in order to secure the reliability of low-speed power line communication, a noise filter capable of efficiently removing noise caused by a load on an indoor wiring is required.

전기 및 전자기기 등의 부하에 대한 노이즈필터는 EMC와 관련된 부품으로 전도성 노이즈에 대한 대책이라고 볼 수 있다. 전도성 노이즈는 도 1에 보인 바와 같이 부하, 즉 전기/전자기기에 대한 두가닥의 전원선중 상선(phase line)과 중성선(normal line)간에 작용하는 노멀모드노이즈(normal node noise)와 상선과 부하 접지간에 작용하는 커먼모드노이즈(common mode noise)가 존재한다. 참고로, 옥외의 배전간선은 3상4선식이며, 옥내배선은 그 배전간선의 상선중 한가닥과 중성선이 인입된 단상 2선식이다.Noise filter for loads such as electric and electronic devices is related to EMC and can be considered as a countermeasure against conductive noise. As shown in Fig. 1, the conductive noise includes the normal node noise, the phase line and the load acting between the phase line and the neutral line of two power lines for the load, that is, the electric / electronic device. There is common mode noise that acts between grounds. For reference, the outdoor distribution trunk is a three-phase four-wire system, and the indoor wiring is a single-phase two-wire system in which one strand and a neutral wire are inserted in the merchant vessel of the distribution trunk.

저속전력선통신의 신뢰성 확보를 위한 종래의 노이즈필터는 도 2와 같으며, 높은 차단 주파수에서의 노이즈 감쇄효과가 있다. 노이즈필터용으로 사용하는 코일 L은 커먼모드 초크코일(chock coil)이며 1개의 토로이들 코어(toroidal core)에 2개의 권선을 동상으로 감은 구조이다. 전원전류에서의 코어 내부 자속은 없어지나, 적은 전류에도 코어가 포화되어 코일 L의 인덕턴스는 대부분 없어져 노멀모드노이즈에 대한 감쇄효과는 거의 없다. 이에 따라 노멀모드노이즈 저감을 위해 캐패시터 CX가 삽입된 것이다. 커먼모드노이즈에 대해서는 코일 L의 인덕턴스가 크므로 그 L과 캐패시터 CY에 의한 감쇄효과가 좋다.The conventional noise filter for securing the reliability of low-speed power line communication is shown in FIG. 2, and has a noise attenuation effect at a high cutoff frequency. The coil L used for the noise filter is a common mode choke coil, in which two windings are wound in phase with one toroidal core. There is no magnetic flux inside the core at the power supply current, but the core saturates even at a small current, so that the inductance of the coil L is largely eliminated, so that there is little attenuation effect on normal mode noise. Accordingly, the capacitor CX is inserted to reduce normal mode noise. As for the common mode noise, the inductance of the coil L is large, so that the attenuation effect by the L and the capacitor CY is good.

일반적으로 전력선통신에 장애 요소로 미치는 노이즈는 대부분 노멀모드노이즈이다. 이러한 노멀모드노이즈에 대해, 전술한 바와 같은 종래의 노이즈필터에서는 부하와 병렬접속되는 캐패시터에 의존하고 있다. 부하와 병렬접속되는 캐패시터는 그러나 부하의 노이즈뿐만 아니라 전력선을 통해 전송되는 통신용 반송파를 동시에 감쇄시키므로 통신 감도를 떨어트리는 등 또다른 장애 요인으로 작용한다. 이러한 장애를 극복하기 위해서는 캐패시터의 용량이 커져야 하므로 부피가 크고 가격도 높아진다. 즉, 종래의 노이즈필터는 기존의 옥내배선상에 접속되어 있는 부하(조명기기,전연기기 등)에 장착하기 어렵고 비경제적이다.In general, most of the noises that interfere with power line communication are normal mode noise. With respect to such normal mode noise, the conventional noise filter as described above relies on a capacitor connected in parallel with the load. The capacitor connected in parallel with the load, however, acts as another obstacle, such as reducing the sensitivity of the communication, because it simultaneously attenuates not only the noise of the load but also the communication carriers transmitted through the power line. To overcome these obstacles, the capacity of the capacitor must be large, which makes it bulky and expensive. In other words, the conventional noise filter is difficult and uneconomical to be mounted on a load (lighting device, induction device, etc.) connected to the existing indoor wiring.

한편, 옥내의 전등부하에 대한 배선의 경우, 안전과 비용절감을 위해 전술한 상선과 중성선을 분리하여, 그중 한 선을 천장에서 직접 부하측으로 배선되고, 다른 한선이 벽에 매립된 스위치박스를 경유하게 된다. 이러한 옥내배선 방식으로 인해, 부하와 병렬접속되는 캐패시터를 사용한 종래의 노이즈필터는 그 설치시 부득이 천장을 뚫고 작업하여야 하므로 그 설치가 용이하지 않은 것이다.On the other hand, in the case of wiring for indoor light load, separate the above-mentioned merchant cable and neutral cable for safety and cost reduction, and one of them is directly wired from the ceiling to the load side, and the other cable is connected to the wall through the switch box. Done. Due to the indoor wiring system, the conventional noise filter using the capacitor connected in parallel with the load is not easy to install because the installation of the conventional noise filter must work through the ceiling.

본 고안의 주된 목적은 저비용으로 효율적인 노이즈 제거와 함께 옥내배선 환경을 고려하여 옥내의 조명기기에 대해 벽체 매립된 스위치박스에 간편히 설치할수 있도록 크기가 작고 1선용인 옥내배선상의 전력선통신을 위한 노이즈필터를 제공하는 것이다.The main object of the present invention is noise filter for power line communication on indoor wires that are small in size and can be easily installed in a switch box embedded in a wall for indoor lighting equipment in consideration of indoor wiring environment with low noise and efficient noise removal. To provide.

본 고안의 또다른 목적은 저비용으로 효율적인 노이즈 제거와 함께 옥내의 전등 및 전열기기 등의 부하제품이나 그들의 전원 어댑터 기구에 장착하기 쉽도록 크기가 작고 2선용인 옥내배선상의 전력선통신을 위한 노이즈필터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a noise filter for power line communication on indoor wires, which are small in size and easy to attach to load products such as indoor lamps and heating devices, or their power adapter devices at low cost, and to remove noise efficiently. To provide.

도 1은 전력선상의 노멀모드노이즈와 커먼모드노이즈를 보인 회로.1 is a circuit showing normal mode noise and common mode noise on a power line.

도 2는 종래의 노이즈필터 회로.2 is a conventional noise filter circuit.

도 3은 본 고안의 필터가 설치된 옥내의 조명긱기 배선.Figure 3 is a lighting fixture indoors installed with the filter of the present invention.

도 4는 본 고안에 따른 노이즈필터 회로.4 is a noise filter circuit according to the present invention.

도 5a 내지 5h는 본 고안에 따른 노이즈필터 사용전후의 부하 노이즈 특성을 비교한 그래프 사진.5a to 5h are graph pictures comparing load noise characteristics before and after using a noise filter according to the present invention.

상기 첫 번째 목적을 달성하는 본 고안에 따른 옥내배선상의 전력선통신을 위한 노이즈필터는, 부하의 두 전원선중 일측 전원선에 삽입되어 부하와 직렬로 접속되는 캐패시터와 이 캐패시터 양단에 병렬로 접속되는 인덕터를 포함하며, 저속전력선통신 주파수 대역에서 공진조건을 만족하도록 구성된 것을 그 특징으로 한다.Noise filter for power line communication on the indoor wiring according to the present invention to achieve the first object, the capacitor is inserted in one of the two power supply line of the load is connected in parallel with the capacitor and connected in series with the load in parallel It comprises an inductor, characterized in that configured to satisfy the resonance conditions in the low-frequency power line communication frequency band.

상기 두 번째 목적을 달성하는 본 고안에 따른 옥내배선상의 전력선통신을 위한 노이즈필터는, 상기한 캐패시터와 부하 사이에서 두 전원선 사이에 부하와 병렬로 접속되는 병렬캐패시터를 더 포함하는 것이다.Noise filter for power line communication on the indoor wiring according to the present invention to achieve the second object, it further comprises a parallel capacitor connected in parallel with the load between the power supply line between the capacitor and the load.

이하, 본 고안의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 본 고안이 적용된 옥내의 조명기기에 대한 배선도를 보인다. 부호 1 및 2는 전원선이다. 천장(3) 위에 배선된 두 전원선(1,2)중 일측 전원선(1)은 천장(3) 위에서 직접 부하, 즉 조명기기(4)와 접속되고, 타측 전원선(2)은 벽체에 매립된 스위치박스(5) 내의 스위치기구(6)와 본 고안의 노이즈필터(7)를 경유하여 조명기기(4)와 접속된다. 본 고안의 노이즈필터(7)는 소형인 동시에 1선용으로, 스위치박스(5)에 장착가능한 것이다.Figure 3 shows a wiring diagram for the indoor lighting device to which the present invention is applied. Reference numerals 1 and 2 denote power lines. One of the two power lines 1 and 2 wired on the ceiling 3 is directly connected to the load, that is, the lighting device 4, on the ceiling 3, and the other power line 2 is connected to the wall. It is connected to the lighting device 4 via the switch mechanism 6 in the embedded switch box 5 and the noise filter 7 of the present invention. The noise filter 7 of the present invention is compact and can be attached to the switch box 5 for one wire.

본 고안의 노이즈필터(6) 회로는 1선용으로 도 4에 도시한 바와 같이, 부하에 대한 두 전원선중 일측 전원선에 중간에 연결하기 위한 입출력측 단자(AC1,AC1')를 가지며, 그 입출측 단자(AC1,AC1') 사이에 삽입되어 출력측의 부하와는 직렬로 접속되어지는 캐패시터 C1과 이 캐패시터 C1의 양단에 병렬로 접속된 인덕터 L1을 기본 구성으로 한다.The noise filter 6 circuit of the present invention has an input / output side terminal AC1, AC1 'for connecting in one line to one of the two power lines for the load, as shown in FIG. A basic configuration is a capacitor C1 inserted between the entry and exit terminals AC1 and AC1 'and connected in series with a load on the output side and an inductor L1 connected in parallel to both ends of the capacitor C1.

캐패시터 C1의 콘덕턴스와 인덕터 L1의 인덕턴스는 저속전력선통신의 사용 주파수인 450KHz 이하의 대역에서의 병렬 공진조건을 만족하는 값으로 선정되며, 아울러 해당 부하의 전류용량에 맞게 인턱터 L1의 코일 굵기와 권선수를 선정하여 발열량을 조정하도록 한다.The conductance of the capacitor C1 and the inductance of the inductor L1 are selected to satisfy the parallel resonance condition in the band below 450KHz, which is the frequency of low-speed power line communication. Athletes are selected to adjust their heat output.

이러한 노이즈필터의 기본 회로는 적은 용량의 캐패시터 C1으로도 공진주파수에서 높은 임피던스를 가지므로 소형으로 가능하고 비용도 저렴하며, 특히 1선용으로 전술한 도 3에 보인 바와 같은 옥내의 스위치박스에 설치하기가 용이한 것이다. 그 노이즈필터는 조명기기 등의 전등부하뿐만 아니라 각종 전기·전자제품 등의 전열부하에 대해서도 적용가능한 것임은 물론이다.Since the basic circuit of the noise filter has a high impedance at the resonance frequency even with a small capacity capacitor C1, it is possible to be compact and inexpensive, and in particular, to install it in an indoor switch box as shown in FIG. Is easy. The noise filter is of course applicable to not only light loads of lighting equipment and the like but also heat transfer loads of various electric and electronic products.

한편, 본 고안의 노이즈필터는 도면에 점선으로 나타낸 바와 같이 병렬캐패시터 C2를 포함할 수 있다. 병렬캐패시터 C1과 부하측 출력단자(AC1') 사이에서 두 전원선에 접속되어 있으며 측 출력측에 접속되는 부하와는 병렬로 접속되어진다. 이 병렬캐패시터 C2에 의하면, 상기 1선용의 기본구조를 2선용으로 사용하여 필터효과를 극대화할 수 있다. 이러한 필터 구성은 소형이면서 2선용이므로, 기존 조명기기나 각종 전기·전자제품에 또는 그 어댑터 기구에 직접 장착하기에 적합할 것이다.On the other hand, the noise filter of the present invention may include a parallel capacitor C2 as shown by the dotted line in the figure. It is connected between two power lines between the parallel capacitor C1 and the load side output terminal AC1 ', and is connected in parallel with the load connected to the side output side. According to this parallel capacitor C2, it is possible to maximize the filter effect by using the basic structure for one wire for two wires. Such a filter configuration is small and for two wires, so it will be suitable for mounting to existing lighting equipment, various electrical and electronic products or directly to the adapter mechanism.

[실시예]EXAMPLE

도 4의 회로중 캐패시터 C1과 인덕터 L1의 기본회로를 사용하여, 공진주파수 127KHz, 노이즈감쇄율 30dB로 구성하여, 그 노이즈필터의 특성, 그리고 그 노이즈필터를 옥내에서 사용하는 여러 종류의 조명기기용 안정기와 연결하여 각각의 노이즈를 측정하고 그 결과를 도 5a 내지 5h로 첨부하였다. 참고로 결과들은 계측기의 수신부에 20dB의 감쇄기를 연결하여 측정한 것들이다. 도 5a는 계측기 환경을 측정한 것이고, 5b는 필터의 기본특성을 측정한 것이다. 그리고 5c와 5d는 할로겐 안정기에 대한 필터 장착 전후의 노이즈를, 도 5e와 5f는 형광등 안정기에 대한 필터 장착 전후의 노이즈를, 도 5g와 5f는 3파장램프 안정기에 대한 필터 장착 전후의 노이즈를 측정한 것이다.Using the basic circuit of capacitor C1 and inductor L1 in the circuit of Fig. 4, the resonance frequency is 127KHz and the noise reduction rate is 30dB, and the characteristics of the noise filter and various kinds of ballasts for lighting equipment using the noise filter indoors Each noise was measured by the connection and the results are attached to FIGS. 5A to 5H. For reference, the results are measured by connecting a 20dB attenuator to the receiver. Figure 5a is a measurement of the instrument environment, 5b is a measure of the basic characteristics of the filter. 5c and 5d measure noise before and after the filter is mounted on the halogen ballast, FIGS. 5e and 5f measure the noise before and after the filter is mounted on the fluorescent ballast, and FIGS. 5g and 5f measure the noise before and after the filter is mounted on the three wavelength lamp ballast. It is.

한편, 본 고안의 노이즈필터를 115KHz에서 132KHz의 대역에 따라 각각 공진조건을 만족하게 설계한 경우에 비슷한 결과로 통신의 안정된 신뢰성을 보장할 수 있었으며, 그 이외의 대역에서는 다소 효과가 떨어짐을 알 수 있었다.On the other hand, when the noise filter of the present invention is designed to satisfy the resonance conditions for each of the bands of 115KHz to 132KHz, it is possible to guarantee the stable reliability of the communication with similar results. there was.

이상의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이 본 고안에 따른 노이즈필터는 적은 용량의 캐패시터를 사용하여 효율적인 노이즈 감쇄효과를 얻는 동시에 크기가 작아 저가격인 동시에 1선용으로 기존 옥내의 조명기기용 배선상의 스위치박스에장착할 수 있으므로 그 설치가 용이한 것이다.As described through the above embodiments, the noise filter according to the present invention obtains an efficient noise attenuation effect by using a capacitor of small capacity, and at the same time, is small in size, and is mounted on a switch box on the wiring for an existing indoor lighting device for low cost and at the same time. Since it is possible to install it easily.

따라서 본 고안은 저속전력선통신을 이용한 홈네트워크를 구축에 있어서, 비용부담을 줄이고 안정된 통신환경을 조성하는데 효과적이다.Therefore, the present invention is effective in reducing cost burden and creating a stable communication environment in building a home network using low-speed power line communication.

Claims

A capacitor inserted into one of the two power lines of the load and connected in series with the load, and an inductor connected in parallel to both ends of the capacitor, and configured to satisfy a resonance condition in a low-speed power line communication frequency band; Noise filter for low speed power line communication in indoor wiring.

The noise filter for low-speed power line communication of indoor wiring according to claim 1, wherein the resonance frequency of the capacitor and the inductor is in the range of 1157 KHz to 132 KHz.

The noise filter of claim 1, further comprising a parallel capacitor connected in parallel with the load between two power lines between the capacitor and the load.