KR200361355Y1 - 디지털 전압전류 측정기 - Google Patents

디지털 전압전류 측정기 Download PDF

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KR200361355Y1 KR20-2004-0017234U KR20040017234U KR200361355Y1 KR 200361355 Y1 KR200361355 Y1 KR 200361355Y1 KR 20040017234 U KR20040017234 U KR 20040017234U KR 200361355 Y1 KR200361355 Y1 KR 200361355Y1
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Abstract

본 고안은 종래의 전압전류 측정 기술이 현재의 네트워크 화된 전력 시스템에 적용되기 어렵고 종합 전력 감시가 불가능하며, 아날로그 방식을 적용할 경우 네트워크 통신기술과 접목이 어려울 뿐 아니라 정확한 측정 결과치를 얻을 수 없는 문제점이 있기 때문에,
입력 전압을 장치의 사용 전압으로 변환시켜 공급하는 전원부와, 측정 전류가 입력 및 출력되는 입출력부와, 상기 입출력부를 통해 입력된 측정 전류의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 입력변환부와, 상기 입력변환부에서 입력된 디지털 신호를 저장된 데이터와 비교하여 전압값 및 전류값을 산출하고 자기 진단을 통해 고장여부를 판단하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 전압값과 전류값 및 시간을 표시하고 정정을 위한 조작이 가능하도록 조작버튼이 구비된 정정/표시부를 포함하여 구성됨으로써,
전력 네트워크 상에서 실시간으로 전압값 및 전류값을 정확하게 확인할 수 있도록 함은 물론 장치의 동작을 상시적으로 감시할 수 있고 고장시 즉각적인 대응이 가능한 디지털 전압전류 측정기에 관한 것이다.

Description

디지털 전압전류 측정기 {The digital voltage-current measure controller}
본 고안은 고정밀도의 전력 및 주파수 측정을 통해 종합적인 전력 감시를 시행할 수 있도록 하는 전압전류 측정기에 관한 것으로서, 특히 측정 결과를 정량화하여 누구나 쉽게 결과를 확인할 수 있도록 함은 물론 고장 등에도 적절한 대응이 가능하도록 한 디지털 전압전류 측정기에 관한 것이다.
전력의 세기는 전압과 전류의 곱으로 나타나며, 전압이나 전류의 세기는 특정한 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 전압을 측정하는 기계 장치를 전압계라 하고 전류의 세기를 측정하는 장치를 전류계라 하는데, 전압계나 전류기는 전기 회로상에 설치되어 전압 또는 전류를 측정하고 있다. 물론, 전기 회로에 직접 설치되지 않고 이동이 가능한 테스터기도 있는데, 전압과 전류의 세기는 물론 저항까지로 측정할 수 있기 때문에 멀티 테스터라고 불리고 있다.
상기한 멀티 테스터는 아날로그 형으로서, 사용자가 눈금을 통해 측정 결과를 확인하여야 하는 불편이 있다. 따라서, 정확한 전압값 또는 전류값을 얻을 수 없으며, 인터넷을 기반으로 하는 전력 계통의 네트워크 통신기술과는 접목이 어려워 종합화되고 있는 전력 시스템에 대한 효과적인 대응이 곤란하다.
특히, 최근 들어 전력 시스템이 복잡해지고 종합화됨에 따라 네트워크 상에서 전압 및 전류를 측정할 필요성이 대두되었으며, 고정밀도의 전력 및 주파수 측정의 필요성이 요구되고 있다. 또한, 선진국 규격에 부합되는 선로 방식으로 전력 시스템을 구성할 경우, 기존의 프로세서 기술로는 계산상의 제약 및 규격의 비통일로 정확한 측정이 곤란한 실정이다.
다시 말해서, 종래의 전압전류 측정 기술은 현재의 네트워크 화된 전력 시스템에 적용되기 어렵고 종합 전력 감시가 불가능하며, 아날로그 방식을 적용할 경우 네트워크 통신기술과 접목이 어려울 뿐 아니라 정확한 측정 결과치를 얻을 수 없는 문제점이 있다.
본 고안은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 아날로그 신호를 정량화하여 디지털 수치로 나타냄으로써 보다 정확한 측정 결과를 얻을 수 있도록 함은 물론 장치의 상태에 대한 상시적인 모니터링이 가능하여 고장 여부를 신속하게 판단할 수 있고 고장 경보를 통해 고장시 신속한 대응이 가능하도록 하며 고장 기록을 통해 고장 분석이 가능하도록 한 디지털 전압전류 측정기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안에 의한 디지털 전압전류 측정기가 도시된 블록도,
도 2는 본 고안의 디지털 전압전류 측정기의 결합 형태가 도시된 참고도,
도 3은 본 고안의 요부 구성인 입력변환부 및 연산부의 구성과 데이터 처리 과정이 도시된 도면,
도 4는 본 고안의 디지털 전압전류 측정기에 의한 측정 결과가 나타난 화면이 도시된 참고도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 연산부 11 : 중앙처리장치
20 : 전원부 30 : 입출력부
40 : 입력변환부 41 : 변환기
42 : 필터 43 : AD 변환기
50 : 정정/표시부 60 : PC
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 입력 전압을 장치의 사용 전압으로 변환시켜 공급하는 전원부와, 측정 전류가 입력 및 출력되는 입출력부와, 상기 입출력부를 통해 입력된 측정 전류의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 입력변환부와, 상기 입력변환부에서 입력된 디지털 신호를 저장된 데이터와 비교하여 전압값 및 전류값을 산출하고 자기 진단을 통해 고장여부를 판단하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 전압값과 전류값 및 시간을 표시하고 정정을 위한 조작이 가능하도록 조작버튼이 구비된 정정/표시부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 입력변환부는 측정 전류의 아날로그 신호를 ± 10V 의 전압 신호로 변환시키는 변환기와, 상기 변환기에서 변환된 신호를 필터링하는 필터와, 상기 필터에서 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환시키는 AD 변환기로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는 전압값 및 전류값 산출을 위한 각종 데이터 및 상기 AD 변환부를 통해 입력된 디지털 데이터가 각각 저장되는 기억장치와, 상기 기억장치의 데이터를 이용하여 전압값 및 전류값을 산출하는 중앙처리장치와, 전압값 및 전류값 산출을 위한 설정을 할 수 있도록 하는 설정부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 고안에 의한 디지털 전압전류 측정기는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 입력 전압을 장치의 사용 전압으로 변환시켜 공급하는 전원부(20)와, 측정 전류가 입력 및 출력되는 입출력부(30)와, 상기 입출력부(30)를 통해 입력된 측정 전류의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 입력변환부(40)와, 상기 입력변환부(40)에서 입력된 디지털 신호를 저장된 데이터와 비교하여 전압값 및 전류값을 산출하고 자기 진단을 통해 고장여부를 판단하는 연산부(10)와, 상기 연산부(10)에서 산출된 전압값과 전류값 및 시간을 표시하고 정정을 위한 조작이 가능하도록 조작버튼이 구비된 정정/표시부(50)와, 상기 연산부(10)와의 통신을 통해 전력 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 PC(60)로 구성된다.
여기서, 상기 전원부(20)와 입출력부(30), 입력변환부(40), 연산부(10) 및 정정/표시부(50)는 각각 모듈화되어 상호 결합되며, 도 2에 도시된 바와 같이 각부가 각각 독립적인 기판으로 형성되어 서로 결합된다.
상기 전원부(20)는 입력전압을 제어전원용 5V와, 아날로그 전원용 ± 15V 및 입출력 전원용 24V로 출력하게 된다. 또, 상기 입출력부(30)는 고장으로 장치의 부하가 커질 경우 전원 연결을 차단하는 부하 차단용 단자(미 도시) 및 장치 고장시 경보를 발생하는 경보용 단자(미 도시)를 구비한다.
상기 입력변환부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 측정 전류의 아날로그 신호를 ± 10V 의 전압 신호로 변환시키는 변환기(41)와, 상기 변환기(41)에서 변환된 신호를 필터링하는 필터(42)와, 상기 필터(42)에서 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환시키는 AD 변환기(43)로 구성된다. 여기서, 상기 AD 변환기(43)는 신호 파형의 1주기당 일정 횟수로 샘플링하여 데이터를 취득하는 샘플앤 홀더(43a)와, 상기 샘플앤 홀더(43a)에서 샘플링된 데이터를 이용하여 디지털 데이터를 출력하는 AD 변환부(43b)로 구성된다.
상기 연산부(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 전압값 및 전류값 산출을 위한 각종 데이터 및 상기 AD 변환부(43b)를 통해 입력된 디지털 데이터가 각각 저장되는 기억장치와, 상기 기억장치의 데이터를 이용하여 전압값 및 전류값을 산출하는 중앙처리장치(11)와, 전압값 및 전류값 산출을 위한 설정을 할 수 있도록 하는 설정부와, 측정 결과를 모니터링할 수 있도록 PC(60)와의 통신을 위한 통신부(12)로 구성된다.
상기 기억장치는 적어도 2회 이상의 고장기록이 가능하도록 하되, 고장기록 및 출력신호의 기록은 적어도 고장 전 50㎳ 이상, 고정 제거 후 50㎳ 이상을 포함하여 기억하도록 한다. 상기 기억장치는 전압값 및 전류값의 산출을 위한 각종 데이터가 저장된 롬(ROM)과, 상기 AD 변환부(43b)를 통해 입력된 데이터와 고장기록 및 출력신호가 저장되는 램(RAM)으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 디지털 전압전류 측정기는 종합 전력 네트워크에 설치되어 정확한 전압값 및 전류값을 정확하게 인지할 수 있게 한다.
전원부(20)는 입력된 전원을 제어전원용 5V와, 아날로그 전원용 ± 15V 및 입출력 전원용 24V로 출력하게 된다. 따라서, 장치의 내부에 설치된 입력변환부(40)와 연산부(10)등 각부가 정확하게 작동될 수 있게 된다. 또, 전력 네트워크에서 입출력부(30)를 통해 입력된 전원은 입력변환부(40)로 공급되어 전압 및 전류값이 측정될 수 있게 한다.
상기 입출력부(30)의 부하 차단용 단자는 순시 동작접점 1개와 정한시 동작 접점 1개로 이루어져 고장으로 장치의 부하가 커질 경우 전원 연결을 차단한다. 따라서, 계통의 고장시 순간적인 전압 강하에 의한 장치의 오동작을 방지할 수 있으며, 저전압 상태를 검출할 수 있게 된다.
상기 입력변환부(40)는 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 연산부(10)로 보내게 된다. 변환기(41)는 입출력부(30)의 아날로그 신호를 ± 10V 의 전압 신호로 변환시키게 되고, 필터(42)는 이산화데이터 처리기술인 FFT 알고리즘을 이용하여 전압 신호를 필터링하게 된다. AD 변환기(43)의 샘플앤 홀더(43a)는 필터링된 파형의 1주기를 복수의 구간으로 분할하여 각 구간의 데이터를 취득하게 되며, AD 변환부(43b)는 1:1 대응을 통해 샘플앤 홀더(43a)의 데이터를 디지털 화하게 된다.
따라서, 연산부(10)의 램(RAM)에는 실시간으로 변환된 디지털 데이터가 입력되며, 중앙처리장치(11)는 설정부에 의한 설정 및 롬(ROM)에 기록된 데이터를 기준으로 하여 전압값 및 전류값을 실시간으로 산출하게 된다. 상기 중앙처리장치(11)에서 산출된 전압값 및 전류값은 통신부(12)를 통해 PC(60)로 전해지게 되며, PC(60)는 도 4와 같이 측정 결과를 화면으로 나타내게 된다. 따라서, 전력 네트워크의 전압 및 전류 변화를 실시간으로 파악할 수 있게 되고, 장치의 동작 상태 역시 실시간 모니터링이 가능하게 된다.
물론, 장치의 고장시에는 전원 연결이 차단됨과 동시에 경보단자가 작동되어 경보음을 발생함으로써 사용자가 신속하게 대응할 수 있게 하여 장치에 무리가 가지 않게 한다. 상기 기억장치의 램(RAM)은 사고시의 상태를 기록하게 되는데, 적어도 2회 이상의 고장을 기록한다. 고장 기록의 횟수가 증가할수록 효과가 좋으나 램(RAM)의 용량은 한정되어 있으므로 용량에 따라 적당한 기록 횟수를 설정해야 한다. 여기서, 고장기록의 파형 및 장치의 출력신호의 기록은 적어도 고장 전 50㎳ 이상, 고정 제거 후 50㎳ 이상을 포함하도록 한다. 이는 고장 전의 데이터와 고장 제거 후의 데이터를 비교하여 고장의 분석을 용이하게 하기 위한 것이다.
상기 연산부(10)에서 산출된 전압값 및 전류값은 정정/표시부(50)를 통해서도 확인할 수 있다. 정정/표시부(50)의 전면에 있는 표시부에 전압값과 전류값 및 시간이 표시되며, 장치의 동작 여부에 관계없이 버튼 조작을 통해 동작치 및 시간을 정정할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 디지털 전압전류 측정기는 전력 네트워크 상에서 실시간으로 전압값 및 전류값을 정확하게 확인할 수 있도록 함은 물론 장치의 동작을 상시적으로 감시할 수 있고 고장시 즉각적인 대응이 가능한 이점이 있다.

Claims (11)

  1. 입력 전압을 장치의 사용 전압으로 변환시켜 공급하는 전원부와, 측정 전류가 입력 및 출력되는 입출력부와, 상기 입출력부를 통해 입력된 측정 전류의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 입력변환부와, 상기 입력변환부에서 입력된 디지털 신호를 저장된 데이터와 비교하여 전압값 및 전류값을 산출하고 자기 진단을 통해 고장여부를 판단하는 연산부와, 상기 연산부에서 산출된 전압값과 전류값 및 시간을 표시하고 정정을 위한 조작이 가능하도록 조작버튼이 구비된 정정/표시부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원부는 입력전압을 제어전원용 5V와 아날로그 전원용 ± 15V 및 입출력 전원용 24V로 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입출력부는 장치의 고장으로 부하가 커질 경우 전원 연결을 차단하는 부하 차단용 단자 및 장치 고장시 경보를 발생하는 경보용 단자를 구비한 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력변환부는 측정 전류의 아날로그 신호를 ± 10V 의 전압 신호로 변환시키는 변환기와, 상기 변환기에서 변환된 신호를 필터링하는 필터와, 상기 필터에서 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환시키는 AD 변환기로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 AD 변환기는 신호파형의 1주기당 일정 횟수로 샘플링하여 데이터를 취득하는 샘플앤 홀더와, 상기 샘플앤 홀더에서 샘플링된 데이터를 이용하여 디지털 데이터를 출력하는 AD 변환부로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는 전압값 및 전류값 산출을 위한 각종 데이터 및 상기 AD 변환부를 통해 입력된 디지털 데이터가 각각 저장되는 기억장치와, 상기 기억장치의 데이터를 이용하여 전압값 및 전류값을 산출하는 중앙처리장치와, 전압값 및 전류값 산출을 위한 설정을 할 수 있도록 하는 설정부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는 측정 결과의 모니터링이 가능하도록 PC와의 통신을 위한 통신부를 구비한 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기억장치는 적어도 2회 이상의 고장기록이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 기억장치는 고장기록 및 출력신호의 기록시 적어도 고장 전 50㎳ 이상, 고정 제거 후 50㎳ 이상을 포함하여 기억하는 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 기억장치는 전압값 및 전류값의 산출을 위한 각종 데이터가 저장된 롬과, 상기 AD 변환부를 통해 입력된 데이터와 고장기록 및 출력신호가 저장되는 램으로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원부와 입출력부, 입력변환부, 연산부 및 정정/표시부는 각각 모듈화되어 상호 결합된 것을 특징으로 하는 디지털 전압전류 측정기.
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KR101149520B1 (ko) 2011-01-28 2012-05-25 주식회사 티지오 지능형 단자함과 이를 이용한 모니터링 시스템

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