KR20040068453A - Lighting control system using Powerline communication - Google Patents
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Abstract
Description
1. 발명이 속하는 기술분야 : 본 발명은 조명제어에 관한 분야로서, 1회선의 전력선만으로 다수의 조명등에 전력을 공급하면서 전력선통신을 사용하여 각 조명등별로 개별조명제어를 할 수 있게 함으로서, 다수의 조명등을 제어하기 위한 복잡한 조명회로의 수를 1회선으로 단순화하고, 원방제어기의 설치위치를 회로내의 어느 위치에나 선정할 수 있게 하며 그 위치의 변경도 자유롭게 한다. 그래서 극장, 공연장 등과 같이 별도의 무대조명실이 있는 경우는 물론이고 강당, 교회, 대형유흥장, 무도장, 호텔로비 등의 실내조명과 가로등, 경관조명, APT보안등, 공원등, 공장외곽등, 군부대경계등, 해안초소경계등, 항만조명, 교량조명, 터널조명 등에 적용함으로서, 효과적인 조명제어를 가능하게 하면서도 조명설비비를 최소화하고 운영유지를 아주 용이하게 하고자 한다.1. Field of the Invention: The present invention relates to lighting control, which enables individual lighting control for each lighting by using power line communication while supplying power to a plurality of lightings using only one power line. It simplifies the number of complicated lighting circuits to control the lighting in one line, and allows the installation position of the remote controller to be selected at any position in the circuit, and the position can be freely changed. Therefore, there are separate stage lighting rooms such as theaters and performance halls, as well as indoor lights such as auditoriums, churches, large entertainment venues, ballrooms, and hotel lobbyes, street lights, landscape lighting, APT security lights, parks, factory exteriors, etc. By applying to military boundary lights, coast guard post lights, port lights, bridge lights, tunnel lights, etc., effective lighting control is possible while minimizing lighting equipment costs and making it very easy to maintain the operation.
2. 그 분야의 종래기술2. Prior art in the field
가. 강당 극장 보안등 가로등 경관조명 등의 조명시설에서 각 조명등의 점소등과 Dimming, 투사방향전환 등의 제어를 하기 위하여는 각 회로별로 조명제어기까지 전선로와 제어선로가 포설되어야 한다. 그러므로 10회로의 제어를 위하여는 전선로만 11선이 포설되어야 한다.end. In the lighting facilities such as auditoriums, security lamps, street lamps, landscape lighting, etc., control of dimming, dimming, and projection direction of each lamp should be provided to the lighting controller for each circuit. Therefore, for control of 10 circuits, 11 wires should be installed only by wires.
나. 기존의 조명설비에서는 조명제어를 위한 전력선과 통신선의 추가 포설이 대단히 어렵우며, 만약의 경우에는 노출배관 공사를 하여야 한다.I. In the existing lighting installation, it is very difficult to install additional power lines and communication lines for lighting control, and in this case, exposure piping work should be performed.
다. 조명등의 점멸제어를 2곳 이상에서 시행하기 위하여는 3로스위치 또는 4로스위치 등을 사용하여야 하므로 스위치 회로의 배선로가 매우 복잡해 지며, 특히 4곳이상의 장소에서 제어하는 것은 불가능 하였다.All. In order to control the flickering of lighting lamps in two or more places, the three-way switch or four-way switch must be used, so the wiring of the switch circuit becomes very complicated, and it is impossible to control in more than four places.
라. 조명제어기의 설치장소를 이동하는 경우에는 각 회로의 배선을 모두 옴겨야 하므로 이동이 자유롭지 못하였다.la. In the case of moving the installation location of the lighting controller, the wiring of each circuit had to be routed, so the movement was not free.
본 발명은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각 조명등 입력측에 설치되는 LC의 통신모뎀에 개별 ID Number를 부여하면서 각 통신모뎀의 제어출력부 I/O 단자를 제어함으로서 수 많은 조명등들의 개별제어를 실행시키고자 하는 것이다. 그러므로 기존의 건축물 조명설비에서는 본 발명을 적용시키고자 하는 경우에는 추가적 전선포설이 필요없고, 신축의 건축물에서는 전선의 소요량이 대폭 절감되게 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, by providing a separate ID number to the communication modem of the LC installed on each lamp input side by controlling the I / O terminal of the control output unit of each communication modem, The individual control is to be executed. Therefore, the existing building lighting equipment does not require additional wire laying when the present invention is to be applied, and in new buildings, the required amount of wires can be greatly reduced.
그러나 이러한 전력선통신에는 전력선회로내의 여러 가지 환경에 따라 Noise의 발생과 신호감쇄의 요인들이 상존하고 있어서 전력선통신의 신뢰도를 저하시키고 있다. 이에 대한 대책으로 본 발명의 창안과정에서 전력선통신에 대한 여러 가지 실증시험을 시행해 본 결과 다음의 사항들이 전력선통신의 신뢰도에 영향을 미치는 것으로 증명되었다.However, in such power line communication, there are many factors such as noise generation and signal attenuation depending on various environments in the power line circuit, thereby degrading reliability of power line communication. As a countermeasure against this, various empirical tests for power line communication were conducted in the process of the present invention.
① 조명회로내에는 조명등 이외에 일체의 다른 부하를 접속하지 않는다.① Do not connect any other load except the lamp in the lighting circuit.
② 조명등기구의 선정시 안정기 등에서 가급적 Noise를 적게 발생시키는 등기구를 선정한다.② When selecting a lighting fixture, select a luminaire that generates as little noise as possible from the ballast.
③ 최고로 정교한 조명제어가 필요한 곳에는 조명회로의 전원측에 복권트 랜스 또는 Blocking Filter를 설치하여 외부의 Noise침입을 제거한다.③ Install the lottery lance or blocking filter on the power supply side of the lighting circuit where the most sophisticated lighting control is needed to eliminate external noise intrusion.
④ 통신변조방식은 ASK(amplitude shift keying) 보다 Spread Spectrum방 식이 우수하다.④ Spread Spectrum method is better than ASK (amplitude shift keying).
⑤ 통신속도는 가능한 저속으로 하는 것이 우수하다.⑤ It is better to keep communication speed as low as possible.
그러나 이러한 사항들을 지키지 않아도 전력선통신에 의한 조명제어의 신뢰도가 쉽게 하락하는 것은 아니다. 아주 특수한 전기기기가 가까이에 설치되지 않은 통상의 환경에서는 본 발명의 블록도에 의한 회로 구성만으로도 충분한 것으로 실증시험결과 판명되었다. 또 양측 Line Coupler사이를 오갈 수 있는 통신신호의 유효거리는 선로의 환경상태에 따라 차이가 있으나 대개 수백 미터에서 2Km이상도 가능하였다.However, if you do not observe these points, the reliability of lighting control by power line communication does not easily fall. In a typical environment where no special electrical equipment is installed nearby, it has been proved that the circuit configuration according to the block diagram of the present invention is sufficient. In addition, the effective distance of the communication signal that can travel between the line couplers on both sides varies depending on the environmental conditions of the line, but it is usually possible to be hundreds of meters to 2Km or more.
도 1 : 현장제어기의 구성을 일체화시키는 일 실시 예시도 이다.1 is an exemplary view of integrating the configuration of a field controller.
도 2 : 현장제어기의 제어부와 스위치를 분리시키는 일 실시 예시도 이다.2 is an exemplary view of separating a control unit and a switch of a field controller.
도 3 : 조광기를 이용한 제어시스템의 일 실시 예시도 이다.3 is an exemplary view of a control system using a dimmer.
도 4 : 1개의 현장제어기로 n개의 조명등그룹을 제어하는 시스템의 일 실시 예시도 이다.Figure 4 is an exemplary embodiment of a system for controlling n groups of lamps with one site controller.
도 5 : 1개의 현장제어기로 n개의 조명등그룹을 조광하는 시스템의 일 실시 예시도 이다.Figure 5 is an exemplary embodiment of a system for dimming a group of n lamps with one site controller.
도 6 : 현장제어기와 원방제어기의 블록도를 구성한 일 실시 예시도 이다.6 is an exemplary diagram illustrating a block diagram of an on-site controller and a remote controller.
도 7 : 조광기를 사용한 현장제어기와 원방제어기의 블록도를 구성한 일 실 시 예시도 이다.7 is an exemplary view illustrating a block diagram of an on-site controller and a remote controller using a dimmer.
도 8 : 가로등, APT보안등, 공장외곽등, 군부대경계등, 해안초소등, 항만조명 등의 일 실시 예시도 이다.8 is an exemplary view of a street lamp, APT security light, factory outside light, military guard light, coast guard lamp, port lighting, and the like.
본 발명은 다수의 조명등들의 제어를 자유롭고 효과적으로 시행할 수 있는 조명제어설비를 저렴하게 그리고 간단하게 설치할 수 있도록 창안된 시스템이다. 즉 조명등의 입력측에 전력선통신모뎀이 내장된 현장제어기를 설치하고, 조명등을 제어하고자 하는 장소에는 전력선통신모뎀이 내장된 원방제어기를 설치하여 양 제어기 사이에 전력선통신의 데이터를 송수신함으로서 조명등의 각종 제어를 행할 수 있게 하는 것이다. 이제 그림을 통하여 여러 가지 형태의 조명제어시스템을 설명함으로서 본 발명의 상세한 설명을 대신하고자 한다.The present invention is a system invented to enable a low cost and simple installation of a lighting control facility that can freely and effectively control a plurality of lights. That is, by installing a field controller with a built-in power line communication modem at the input side of a lamp, and installing a remote controller with a built-in power line communication modem at a place where the lighting is to be controlled, various types of lights are controlled by transmitting and receiving data of power line communication between both controllers. To make it work. It will now be described in place of the detailed description of the present invention by describing various types of lighting control system through the figure.
1.도 1에서 Remote Controller(100)의 제어입력부를 통하여 ON 또는 OFF신호를 입력시키면, PLC Modem(101)에서 통신데이터 신호로 변환하고 라인결합기(111)를경유하여 전력선(400)을 타고 수백 미터 또는 1Km 이상 떨어진 Local Control Unit(200) 의 PLC Modem(201)을 경유하고 제어출력부의 출력으로 Relay SW.(202)를 ON 또는 OFF시키게 되는 것이다. 특히 본도는 PLC Modem(201)과 Relay SW.(202)를 일체화시킨 일 실시예를 나타낸 것이다. 1. In FIG. 1, when the ON or OFF signal is input through the control input unit of the Remote Controller 100, the PLC Modem 101 converts the communication data signal and rides the power line 400 through the line combiner 111. The relay SW. 202 is turned on or off via the PLC Modem 201 of the Local Control Unit 200 at a meter or more than 1 Km away. In particular, this figure shows an embodiment in which the PLC Modem 201 and the Relay SW.
2.도 2는 위에서 서술한 도 1의 설명에서 PLC Modem(201)과 Relay SW.(202)를 분리시킨 일 실시 예시도로서, 이 방식에서는 제어출력부의 여러단자들을 활용하여 Relay SW.(202)만 추가로 설치함으로서 제어회로를 다중화 할 수 있는 장점이 있다. 2. Figure 2 is a diagram of one embodiment illustrating a separating a. (202) PLC Modem (201 ) and Relay SW in Fig. 1 of the description described above, this method, by using a number of terminal control unit outputs Relay SW. (202 There is an advantage that the control circuit can be multiplexed by installing only).
3.도 3은 도 1의 Relay SW.(202)대신에 TRIAC(203)을 설치하여 게이트신호를 변화시키므로서 조광작용을 할 수 있게 한 일 실시 예시도를 나타낸 것이다. 3. FIG. 3 illustrates an exemplary embodiment in which a TRIAC 203 is installed in place of the Relay SW. 202 of FIG. 1 to allow dimming by changing a gate signal.
4.도 4는 하나의 PLC Modem(201)으로 n개의 제어출력단자를 활용하여 n개의 조명등그룹을 제어할 수 있게 한 일 실시 예시도 이다. n개의 조명등그룹을 각각 ON/OFF할 수 있을 뿐만 아니라 Remote Controller(100)의 제어명령에 따라 전 조명등을 한꺼번에 ON/OFF, 격등 ON/OFF, 3격등 ON/OFF, 4격등ON/OFF 등 자유로운 제어가 가능해지는 것이다. 4. FIG. 4 is an exemplary diagram in which one PLC modem 201 can control n lamp groups by using n control output terminals. Not only can you turn ON / OFF the group of n lamps individually, but also turn on / off all lights at once according to the control command of the Remote Controller (100), free on / off lights, three on / off lights, four on / off lights Control becomes possible.
5.도 5는 도 4의 Relay SW.(202)대신에 Dimmer(203)로 대체하여 조광을 할 수 있는 시스템의 일 실시 예시도 이다. 5. FIG. 5 is an exemplary diagram of a system capable of dimming by substituting Dimmer 203 instead of Relay SW. 202 of FIG.
6.도 6은 Local Unit(200)와 Remote Controller(100)의 일 실시 블록도를 나타낸 것이다. Line Coupler(211)를 통하여 전력선의 선로전압은 차단되고 통신신호만 추출되어 Filter & Amp.(212)에서 특정주파수만 여과하고 동조증폭하여 CPU(213)로보내진다. CPU(213)는 I/O port를 통하여 소정의 명령을 Relay SW.(202)로 보내는 것이다. 반대로 control board(117)에서 입력시킨 명령은 제어입력부 단자를 통하여 CPU(113) 로 입력되고, 직열통신 인터페이스를 통하고 carrier control(114)를 경유하여 carrier Amp.(115)에서 전압증폭을 하며, 다시 power Amp.(116)에서 전력증폭을 하여 라인 결합기(111)로 보내어 전력선(400)으로 보내지는 것이다. 이렇게 양측 Line Coupler(111, 211)사이를 오가는 통신신호의 유효거리는 선로의 상태에 따라 차이가 있으나 대개 수백 미터에서 1Km이상도 가능하다. 6. FIG. 6 shows an embodiment block diagram of the local unit 200 and the remote controller 100. The line voltage of the power line is cut through the line coupler 211, and only the communication signal is extracted, and only the specific frequency is filtered and tuned and amplified by the Filter & Amp. 212 to the CPU 213. The CPU 213 sends a predetermined command to the relay SW. 202 through the I / O port. On the contrary, the command input from the control board 117 is input to the CPU 113 through the control input terminal, and the voltage amplification is performed in the carrier Amp. 115 via the serial communication interface and the carrier control 114. In the power Amp. The effective distance of the communication signal between the two line couplers 111 and 211 is different depending on the condition of the line.
7.도 7은 도 6에서 Relay SW.(202)대신에 TRIAC(203)을 설치하여 조광을 가능하게 한 것으로, Zero Phase를 검출(217)하여 TRIAC(203)의 Gate에 신호를 조절하게 하는 것을 나타낸 일 실시 예시도이다. 7. FIG. 7 shows that the TRIAC 203 is installed in place of the Relay SW. 202 in FIG. 6 to enable dimming. The zero phase is detected 217 to control the signal at the gate of the TRIAC 203. It is an exemplary embodiment showing that.
8.도 8은 가로등, 경관조명, APT보안등, 공원등, 공장외곽등, 군부대경계등, 해안초소경계등, 항만조명, 교량조명, 터널조명 등의 일 실시예를 나타낸 것이다. 본 도는 도로조명과 창고외곽 경계등으로 구성된 것으로 각 등주내에 Local Unit(200)가 설치되어 있고, 지하매설 또는 가공전선으로 먼 거리의 Remote Controller(100)까지 전기적으로 접속되어 있다. 그래서 Remote Controller(100)의 제어보드에서 제어도 가능하고, 장거리 통신수단과의 인터페이스에 의한 제어도 가능하고, operation PC에 의한 제어도 가능한 것이다. 8. FIG. 8 illustrates an embodiment of a street lamp, a landscape lighting, an APT security lamp, a park light, a factory exterior light, a military boundary light, a coast guard post light, a port light, a bridge light, a tunnel light, and the like. This road is composed of road lighting and warehouse boundary, and the local unit 200 is installed in each column, and is electrically connected to the remote controller 100 at a long distance by underground laying or overhead wire. So it is possible to control from the control board of the Remote Controller 100, control by the interface with the long distance communication means, control by the operation PC is also possible.
상기의 설명과 같이 본 발명은 조명등의 입력측에 전력선통신모뎀(201)이 내장된 현장제어기(200)를 설치하고, 조명등을 제어하고자 하는 장소에는전력선통신모뎀(101)이 내장된 원방제어기(100)를 설치하여 양 제어기 사이에 전력선통신의 데이터를 송수신함으로서 조명등(300)의 각종 제어를 행할 수 있게 하는 것이다.As described above, the present invention installs a field controller 200 in which a power line communication modem 201 is embedded on an input side of a lamp, and a remote controller 100 in which a power line communication modem 101 is built in a place to control a lamp. ) To transmit and receive data of power line communication between both controllers so that various control of the lamp 300 can be performed.
이러한 데이터의 송수신에 사용되는 PLC Modem(101, 201)은 수신시에는 "전력선(400)→Line Coupler(211) → Filter & Amp.(212) → CPU(213) → Relay SW.(202) or Dimmer(203) "로 신호흐름의 블록도가 구성된다. 즉 Line Coupler(211)를 통하여 전력선(400)의 선로전압은 차단되고 통신신호만 추출되어 입력되고, 그 입력된 신호는 Filter & Amp.(212)에서 특정주파수만 여과하고 동조증폭하여 CPU(213)로 보내진다. CPU(213)는 I/O port를 통하여 소정의 명령을 Relay SW.(202) 또는 Dimmer(213)로 보내는 것이다.PLC Modem (101, 201) used for the transmission and reception of such data is " power line 400 → Line Coupler 211 → Filter & Amp. 212 → CPU 213 → Relay SW. 202 or Dimmer 203 " constitutes a block diagram of the signal flow. That is, the line voltage of the power line 400 is cut through the line coupler 211 and only the communication signal is extracted and input. The input signal filters and tunes only a specific frequency in the filter & amp. Is sent). The CPU 213 sends a predetermined command to the Relay SW. 202 or the Dimmer 213 through the I / O port.
또 송신시에는"Control Board(117) → CPU(113) → Carrier Control(114) → Carrier Amp.(115) → Power Amp.(116) → Line Coupler(111) "로 신호흐름의 Block Diagram이 구성된다. 즉 control board(117)에서 입력시킨 명령은 제어입력부 단자를 통하여 CPU(113) 로 입력되고, 직열통신 인터페이스를 통하고 carrier control(114)를 경유하여 carrier Amp.(115)에서 전압증폭을 하며, 다시 power Amp.(116)에서 전력증폭을 하여 라인 결합기(111)로 보내어 전력선(400)으로 보내지는 것이다.When transmitting, block diagram of signal flow is composed of "Control Board (117) → CPU (113) → Carrier Control (114) → Carrier Amp. (115) → Power Amp. (116) → Line Coupler (111)". do. That is, the command input from the control board 117 is input to the CPU 113 through the control input terminal, and the voltage amplification in the carrier Amp. 115 through the serial communication interface and the carrier control 114, The power amplification in the power amplifier (116) is sent to the line coupler 111 is sent to the power line 400.
1. 조명등의 제어가 자유롭다.1. Control of lighting is free.
2. 조명제어를 위한 별도의 회로가 필요하지 않으므로 설비가 간단하다.2. The installation is simple because no separate circuit is needed for lighting control.
3. 조명제어를 위한 설비비가 절약된다.3. Equipment cost for lighting control is saved.
4. 조명제어기의 설치위치가 자유롭다.4. The installation position of the lighting controller is free.
5. 기존의 조명설비에도 간단하게 적용할 수 있다.5. It can be easily applied to existing lighting equipment.
6. 조명회로가 간단하므로 유지보수가 용이하다.6. Simple lighting circuit makes maintenance easy.
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2003
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A108 | Dual application of patent | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |