KR20040023309A - 비동기식 고유 주파수방식을 이용한 전력선통신 방법 및 그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비동기식 고유 주파수를 이용한 전력선 통신방법 및 그 장치에 관한 것이다. 가정, 공장, 농장, 목장 등의 한정된 범위내의 근거리에서의 전력선 통신은 통신속도보다는 제어신호 데이터의 정확한 송수신이 중요하다. 따라서 본 발명은 비동기식 고유 주파수를 이용하여 전력선 통신을 수행하고 임피던스 정합과 대역통과필터를 내장한 전력통신 모듈에 의하여 부하변동에 따른 임피던스 비정합, 전기장치의 전원 노이즈, 고속 통신으로 인한 통신신호의 부정확성의 문제를 개선한다. 또한, 본 발명의 전력선 통신방법은 구현이 간단하기 때문에 소형으로 제작이 가능하여 콘센트 내부에 장착함으로써 홈오토메이션, 공장자동화 등에 손쉽게 적용이 가능한 장점을 가진다.

Description

비동기식 고유 주파수방식을 이용한 전력선 통신방법 및 그장치{ Power Line Communication Method and the Unit Using Asynchronous Special Frequency }

종래의 전력선 통신방식으로 미국 등에서 인터넷 통신을 대체 사용할 수 있는 2 MBbps의 고속 전력선 통신방식, RS232를 이용하여 전송속도를 동기화하여 최대 9600 bps로 전력선을 통신하는 방식 등이 제시되어 왔다.

이러한 종래의 기술은 원거리 송수신을 위하여 전송 데이터를 수백 KHz에서 수십 MHz 이상의 고주파를 실어 고속으로 통신하는 방식으로써 과부하에 따른 낮은 임피던스, 전기장치의 전원 노이즈, 고속으로 인한 통신신호의 부정확성 등으로 전기장치를 제어하는데 문제가 되어 왔으며, 홈오토메이션과 공장자동화 공간내 근거리의 전력선 통신에서는 종래 기술은고성능 및 고속의 전력통신 방식이므로 오히려 제품이 복잡하고 전원 노이즈에 약하며 고가이기 때문에 소규모의 가정 또는 공장의 자동화에는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로,

가정, 공장, 농장, 목장 등의 한정된 범위내의 근거리에서의 전력선 통신방법에 관한 것으로서, 통신속도보다는 제어신호의 정확성을 개선하기 위하여비동기식으로 각 콘센트에 전력통신 모듈에 지정된 고유 주파수를 이용하여 전송신호를 송수신하고,

부하변동에 따른 임피던스 정합 문제와 전원 노이즈 문제를 해결하기 위하여 임피던스 정합부와 대역통과필터를 이용하게 된다.

본 발명은 간단한 구성이기 때문에 소형으로 제작이 가능하여 콘센트 내부에 장착함으로써 홈오토메이션, 공장자동화 등의 분야에 통신제어용으로 적용이 가능하도록 한 것이다.

이상의 장점을 가진 본 발명은 비동기식 고유 주파수를 이용한 전력선 통신방법 및 그장치에 관한 것으로;

제1목적으로 정확한 데이터 송수신을 위하여 비동기식 고유 주파수를 이용하여 전력선 통신을 수행하는 방법과, 제2목적으로 기존 양방향 통신의 경우에서 발생하는 주파수 중첩으로 인한 오동작 문제를 해결하기 위하여 각 콘센트별로 고유 주파수대역을 설정하여 데이터를 송수신하는 전력선 통신방법에 관 한 것이고, 제3목적으로 부하변동에 의한 임피던스 비정합으로 전력신호 감쇠와 전원 노이즈로 인한 문제를 해결하기 위하여 임피던스 정합부와 대역통과필터를 이용하여 송수신부를 설계 한 것이고, 제4의 목적으로 기존의 통신방식은 송수신 신호의 감쇠를 방지하기 위하여 중계기가 필요하여 구성이 복잡한 문제를 해결하기 위하여 전력통신 모듈이 내장된 콘센트를 이용하여 홈오토메이션과 공장자동화를 위한 전력제어 기능을 제공한다.

이하에서는 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1는 본 발명에 따른 전력선 통신방식을 구체화하기 위한 구성도

도 2는 본 발명에 따른 비동기식 고유주파수에 의한 전력선 통신방식

도 3는 본 발명에 따른 전력통신모듈의 송수신부의 출력파형

도 4은 본 발명에 따른 전력통신모듈을 내장한 콘센트 조립 사시도

도 5는 본 발명에 따른 각 콘센트의 고유번지 지정에 의한 전력 통신 및 장치 구성도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10 : 입력장치11 : 전화기

12 : 리모콘13 : 인터넷

20 : 마이컴 제어부30 : 전력선 통신 수신부

31 : 수신부32 : 차동증폭회로

33 : 대역통과필터34 : 비교기

40 : 전력선 통신 송신부41 : DAC

42 : 전력증폭기43 : 대역통과 필터

44 : 임피던스 정합 및 송신부

50: 전력제어부60: 콘센트

70: 전기부하

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 전력선 통신의 제어방식은 도1과 같이

제어신호의 입력장치(10), 비동기식 신호의 고유 주파수를 분석하여 콘센트의 고유번지를 인식하는 마이컴 제어반(20), 전송신호를 수신하는 전력선통신 수신부(30), 전송신호를 출력하는 전력선통신 송신부(40)와 전기장치의 전력을 제어하기 위하여 릴레이 구동회로와 전력반도체의 릴레이 구동회로를 내장한 전력제어부(50)로 구성된다.

기존 양방향 통신의 경우에 주파수 중첩으로 인한 오동작 문제를 해결하기 위하여 각각의 콘센트마다 주파수대역별로 고유 번지를 할당하고 도2와 같이,

일정한 통신대기 주파수가 발생하다가 송신신호의 시작을 알려주기 위하여 수 [msec] 시간간격으로 주파수가 0[V]인 신호가 입력되면 마이컴 제어반(20)에서는 시작신호를 감지하여 전력통신의 신호전송의 준비상태에 있게 된다. 다음으로 콘센트의 고유번지정보를 포함한 전송주파수 신호가 전송된 다음에, 송수신이 종료되고 정지신호를 감지하여 다시 통신대기 주파수가 발생된다.

부하변동에 의한 임피던스 비정합에 의한 전력신호의 감쇠와 전원 노이즈로 인한 오동작 문제를 해결하기 위한 방법으로,

전송 데이터 신호를 수신을 위하여 전송 주파수를 가진 전압파형을 수신하는 방법으로 전력선통신 수신부(31)에서 220VAC 전원으로부터 도3(a)의 파형과 같이전송신호 주파수가 포함된 신호를 수신하게 되고, 차동증폭기(32)에서 전송신호를 증폭하게 되고, 대역통과필터(33)에서 전원 노이즈를 제거하여 도3(b)와 같은 전송신호를 복조하게 되며, 이 복조된 전송신호의 주파수는 각 각의 콘센트의 번지를 지정하는 고유 주파수이다. 이주파수를 마이컴에 인터페이스 하기 위하여 비교기(34)에서 도3(c)과 같은 파형을 출력하여 통신대기신호, 시작신호와 전송데이터의 주파수를 식별하게 된다.

비교기 출력신호는 마이컴 제어부(20)에 입력되어 신호의 주기를 카운터하여 주파수를 측정하게 된다. 이 주파수는 콘센트의 고유 번지(Address)를 나타내는 것으로 가변된 주파수로써 각각의 콘센트에 고유 번지를 부여하여 콘센트에 연결된 각각의 전기장치와 기계장치를 제어할 수 있다.

또한 전송신호의 감쇠가 없이 정확하게 전송신호를 송신하기 위한 방법으로, 디지털-아날로그 변환기(41)에서 송신 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 전력증폭기(42)에서 송신신호를 증폭하고, 대역통과필터(42)에서 전원 노이즈를 제거를 한 다음에, 송신부(44)에서 부하 변동으로 인하여 낮은 임피던스를 정합함으로써 송신신호의 오동작이 없이 전송신호를 출력하게 된다.

홈오토메이션과 공장자동화를 간편하게 구현할 수 있도록 하기 위하여 도4와 같이,

전력통신 모듈이 내장된 콘센트를 안출한 것으로, 종래 기술에서는 송수신 신호의 감쇠를 방지할 목적으로 주제어기와 중계기를 사용함으로써 복잡한 장치 구성상의 문제를 일정한 간격으로 콘센트내부에 본 발명의 전력통신모듈이 내장함으로써 전송신호의 감쇠없이 간단한 구조로 전력선 통신을 수행하게 된다. 또한 외부에 발광 다이오우드를 이용하여 전력선통신 상태인 통신대기, 송신, 수신의 상태를 표시하는 기능을 포함한다.

가정, 공장, 농장, 목장 등의 한정된 공간내의 근거리에서 전력선 통신을 수행하기 위한 방법으로 도5와 같이 각각의 콘센트마다 주파수대역별로 고유 번지를 할당된 전력통신 모듈이 내장된 콘센트를 적용하고, 전력선 통신의 입력장치(10)로써 전화망, 인터넷망, 리모콘을 이용할 수 있다.

본 발명은 제한된 공간 즉 근거리 내에서 전력선 통신을 위하여 비동기식 고유 주파수를 이용한 전력선 통신방법 및 그장치에 관한 것으로 다음과 같은 장점을 가진다.

첫째, 약정된 고유 주파수로 비동기 통신을 하기 때문에 기존의 동기방식처럼 통신속도, 데이터 형식, 데이터 전송 비트수를 동기화 할 필요가 없으므로 통신방식의 구현이 간단하다.

둘째, 기존의 전력선통신의 고속이고 고주파 통신방식으로 전동공구의 동작으로 발생하는 전원노이즈, 임피던스 부정합에 의한 신호감쇠와 전력 역률저하에 의한 고조파 발생 시에 종래 기술은 오동작이 발생하지만, 약정된 고유주파수로 신호처리를 하기 때문에 전송신호 주파수의 차단특성을 갖는 대역통과필터를 이용하여 완벽한 데이터 신호 전송 및 수신이 가능하다.

셋째, 본 발명은 간단한 전력선 통신 모듈로 제작이 가능하기 때문에 기존의 콘센트 후면에 내장이 가능하여 10～30m 이내에 콘센트가 설치된 경우에는 별도의 신호 중계기가 필요없이 전력통신이 가능하다.

넷째, 기존 양방향 통신의 경우에 주파수 중첩으로 오동작 문제를 해결하기 위하여 신호 송수신 주파수대역과 미사용 주파수대역을 선정하여 데이터를 송수신 함으로써 송수신 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 비동기식 고유 주파수 전력선 통신에 의한 원격제어에 있어서,

   통신속도, 데이터 형식, 데이터 전송 비트수를 동기화에 제한을 받지 않는 비동기식 고유 주파수 전력선 통신방법을 구현하기 위하여 구성된 도1의 콘센트 모듈이 내장된 구성방법으로 마이컴제어반, 수신부, 송신부, 전력제어부와 콘센트로 구성된 전력선 통신모듈장치
2. 기존 양방향 통신의 경우에 주파수 중첩으로 오동작 문제를 해결하기 위한 방법으로,

   도2와 같이 일정한 통신대기 주파수신호, 스타트 신호, 전송신호, 통신대기 주파수신호를 발생하여 비동기식으로 전력선 통신을 수행하는 방법
3. 부하변동에 의한 임피던스 비정합으로 인한 전력신호의 감쇠와 전원노이즈로 인한 문제를 해결하기 위한 방법으로,

   수신부(30)에서 차동증폭기(32)와 대역통과필터(33)를 이용하여 전원 노이즈를 제거를 하고, 송신부(40)에서 전원 노이즈 차단을 위한 대역통과필터(42)와

   부하 변동으로 인하여 낮은 임피던스를 정합을 위하여 임피던스 정합부(41)를 내장한 송신부(40)
4. 홈오토메이션과 공장자동화를 간편하게 구현할 수 있도록 하기 위한 방법으로,

   도4와 같이 전력통신 모듈이 내장된 콘센트를 안출한 것으로, 전력송수신 중계기가 필요없이 본 발명의 전력통신모듈이 내장된 콘센트와

   발광 다이오우드를 이용하여 전력선통신 상태인 통신대기, 송신, 수신의 상태를 표시하는 기능
5. 제한된 공간내에서 전력선 통신을 수행하기 위한 방법으로,

   도5와 같이 각각의 콘센트마다 주파수대역별로 고유 번지를 할당된 전력통신 모듈이 내장된 콘센트와 다양한 입력장치(10) 전화망, 인터넷망, 리모콘으로 구성된 전력선 통신