KR200452588Y1

KR200452588Y1 - 출력접점 확장 장치

Info

Publication number: KR200452588Y1
Application number: KR2020080017540U
Authority: KR
Inventors: 신상택
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2011-03-07
Also published as: KR20100007116U

Abstract

본 고안에 따른 출력접점 확장 장치는 오픈 콜렉터 접점이나 릴레이 등 디지털 신호를 출력하는 출력접점에 복수의 장치를 안정적으로 연결할 수 있도록 한다. 이를 위하여 타 장치로 디지털 신호를 출력할 장치에 연결되는 입력단자와 해당 디지털 신호를 받을 각 장치에 연결될 복수의 출력단자를 구비하고, 각 출력단자는 각 스위칭 요소와 일대일 대응하도록 구성된다. 각 스위칭 요소는 입력단자의 상태에 따라 출력단자의 상태를 결정하며, 특히 독립적인 전원에 의해 구동되므로 각 출력단자에 연결되는 장치들이 서로 다른 전위의 전원에서 동작하는 것이더라도 안정적으로 연결할 수 있다.

출력접점, 확장, 포토 커플러, 릴레이, 디지털 신호

Description

출력접점 확장 장치{ Apparatus for Expanding Output Contact }

본 고안은 출력접점 확장 장치에 관한 것으로서, 특히 타 장치로 디지털 신호를 전달하고자 하는 장치의 출력접점에 여러 종류의 장치들을 안정적으로 연결할 수 있도록 하기 위한 것이다.

산업 현장에서는 다양한 이유에서 어느 장치의 신호를 타 장치들에게 전달해야 할 필요가 생긴다.

예를 들자면, 전자식 전력량계는 오픈 콜렉터(Open collector) 접점을 이용하여 최대수요전력제어기나 PLC(Programmable Logic controller) 등의 장치로 전력량 정보를 전달해야 하고, 각종 일반 계량기(예: 유도형 전력량계, 수도미터, 가스미터)나 배전반 도어(Door)와 같은 무극성 출력접점은 원격검침기, 접점 감시 장비 등과 연결된다.

특히, 드라이(Dry) 방식의 디지털 입력회로는 빠른 시정수를 갖는 접점의 온/오프(ON/OFF) 상태를 감지하기 위하여 많이 사용된다.

도 1은 타 장치로 디지털 신호를 전달하려는 어느 장치(예: 전력량계)의 오픈 콜렉터 출력회로(11)에 이로부터 디지털 신호를 입력받을 장치(예: 최대수요전력제어기)의 입력회로(12)가 연결된 예를 나타낸 것이다.

전력량계의 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit)의 출력포트가 하이(High) 상태로 되면, 인버터(INV1)의 출력단이 로우(Low) 상태가 되고, 전원(Vcc)으로부터 포토 커플러(PC1)의 발광 다이오드, 저항소자(R1), 인버터(INV1)를 통해 전류가 흐르며, 포토 커플러(PC1)의 트랜지스터가 온 상태로 된다.

이에 따라 최대수요전력제어기의 입력회로(12)에서는 전원(Vcc1), 저항소자(R2), 전력량계의 오픈 콜렉터 출력회로(11)의 포토커플러를 통해 전류가 흐르게 되고, 인버터(INV2)의 입력단은 로우 상태가 되어 최대수요전력제어기의 중앙처리장치(CPU)로는 하이 상태의 신호가 입력된다.

전력량계의 중앙처리장치(CPU)의 출력포트가 로우 상태로 되면, 포토 커플러(PC1)는 개방 상태로 되므로, 최대수요전력제어기의 입력회로(12)에 있는 인버터(INV2)의 입력단이 하이 상태가 되므로, 최대수요전력제어기의 중앙처리장치(CPU)로는 로우 상태의 신호가 입력된다.

이러한 오픈 콜렉터 출력접점을 이용할 때는 해당 출력접점과 타 장치의 입력회로를 연결할 때 극성이 고려되어야 한다.

도 2는 릴레이 등의 소자를 이용한 무극성 출력접점 회로(13)에 타 장치의 입력회로(14)가 연결되는 예를 나타낸 것이다.

타 장치로 디지털 신호를 전달하려는 어느 장치(예: 가스미터)의 중앙처리장치(CPU)가 해당 출력포트를 하이 상태로 만들면, 트랜지스터 Q21이 턴 온되어 트랜지스터 Q22의 베이스에 전류를 공급하게 되므로 트랜지스터 Q22가 턴 온된다. 그러나, 가스미터의 중앙처리장치(CPU)가 해당 출력포트를 로우 상태로 만들면, 트랜지스터 Q21이 턴 오프되어 트랜지스터 Q22의 베이스에 전류를 공급하지 못하게 되므로 트랜지스터 Q22가 턴 오프된다. 이때, 다이오드(D25)와 캐패시터(C)는 회로의 안정적인 동작을 위해 사용된다.

이와 같이 가스미터의 중앙처리장치(CPU)의 해당 출력포트 신호를 조절하여 릴레이(23)의 출력접점을 단락 또는 개방 상태로 만들 수 있다.

릴레이(23)의 출력접점이 단락되면, 가스미터와 연결되어야 하는 타 장치(예: 원격검침기)의 입력회로(14)에서는 전원(Vcc2), 저항소자(R3), 릴레이(23)의 출력접점을 통해 전류가 흐르게 되고, 원격검침기의 입력회로(14)에 있는 인버터(INV3)의 입력단은 로우 상태가 된다. 이에 따라 원격검침기의 중앙처리장치(CPU)로는 하이 상태의 신호가 입력된다.

만일 가스미터의 중앙처리장치(CPU)가 해당 출력포트를 로우 상태로 만들면, 릴레이(23)의 출력접점은 개방 상태가 되므로 원격검침기의 입력회로(14)에 있는 인버터(INV3)의 입력단이 하이 상태가 된다. 이에 따라 원격검침기의 중앙처리장치로는 로우 상태의 신호가 입력된다.

이때, 무극성 출력접점은 릴레이뿐 아니라, 리드 스위치(Lead Switch)나 그 이외의 일반 스위치 등이 사용될 수 있다.

한편, 어느 장치가 둘 이상의 복수 장치에 디지털 신호를 전달하고자 하는 경우 해당 장치의 출력접점에 타 장치들의 입력회로를 단순히 함께 연결하는 방법을 사용하면 여러 가지 문제가 발생할 수 있다.

도 3을 참조하자면, 전력량계의 출력회로(11)의 출력접점에 최대수요전력제어기의 입력회로(12)와 원격검침기의 입력회로(14)가 공통적으로 연결되어 있다고 가정할 때, 최대수요전력제어기의 입력회로(12)에 사용되는 전원(Vcc1)과 원격검침기의 입력회로(14)에 사용되는 전원(Vcc2)는 각각 서로 다른 전위를 갖는 것일 수 있다. 이러한 경우 신호 인식에 실패하거나 심지어는 장치가 파손되는 등 심각한 문제가 발생할 수 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 서로 다른 전위의 전원에서 동작하는 여러 장치도 안정성을 유지하면서 같은 출력접점에 연결할 수 있도록 해주는 출력접점 확장 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 출력접점 확장 장치는 독립적으로 전원을 공급하는 전원공급부; 서로 직렬 연결되어 전원이 인가되는지에 따라 그 출력이 단락 또는 개방 상태로 제어되는 복수의 스위칭부; 상기 전원공급부의 전원이 상기 각 스위칭부에 전달될 수 있는지를 결정할 수 있는 경로상에 위치하고 한쌍의 접점을 갖는 입력단자; 및 상기 각 스위칭부에 일대일 대응하여 한쌍의 접점을 갖고, 해당 스위칭부의 출력에 따라 단락 또는 개방 상태로 되는 복수의 출력단자를 포함하여 이루어진다.

상기 전원공급부에서 공급되는 전원은 전류제한용 저항소자를 통해 상기 입력단자의 일측 접점에 연결되고, 상기 각 스위칭부는 상기 입력단자의 타측 접점에 직렬 연결되도록 구성될 수 있다.

상기 각 스위칭부는 포토 커플러를 이용하여 구성하거나, 또는 릴레이 소자를 이용하여 구성될 수 있다.

본 고안에 따르면, 하나의 출력접점을 복수의 출력접점으로 분리 확장할 수 있고, 확장된 각 출력접점에는 서로 다른 전위의 전원으로 동작하는 여러 장치들을 안정적으로 접속시킬 수 있다.

특히, 오픈 콜렉터 출력접점뿐 아니라 릴레이나 일반 전자 스위치 등의 무극성 출력접점에 모두 적용할 수 있다.

이에 따라 어느 장치의 출력값을 다수의 타 장치가 감시하거나 파악해야 하는 분야에 널리 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4를 참조하자면, 본 고안에 따른 출력접점 확장 장치(40)는 전원공급부(41), 입력단자(43), 직렬로 연결되는 복수의 스위칭부(44-1~44-n), 복수의 출력단자(45-1~45-n)를 포함하여 이루어진다.

전원공급부(41)는 출력접점 확장 장치(40)의 각 스위칭부(44-1~44-n)에 독립적으로 전원을 공급하는 역할을 수행한다. 전원공급부(41)가 독립적으로 전원을 공급한다는 것은 외부전원을 이용하여 각 스위칭부(44-1~44-n)에 전원을 공급하는 것과 같이 입력단자(43)에 연결되는 장치나 각 출력단자(45-1~45-n)에 연결되는 장치의 전원과 서로 영향을 주거나 받지 않는다는 것을 의미한다.

스위칭부는 둘 이상의 복수개가 구비된다. 각 스위칭부(44-1~44-n: n은 2 이상의 정수)는 서로 직렬 연결되며, 각각 전원이 인가되는지에 따라 그 출력이 단락 또는 개방 상태로 제어되는 구성요소이다.

입력단자(43)는 한쌍의 접점(43-1,43-2)을 갖고, 전원공급부(41)의 전원이 각 스위칭부(44-1~44-n)에 전달될 수 있는지의 여부를 결정할 수 있는 경로상에 위치한다. 즉, 입력단자(43)의 두 접점(43-1,43-2)이 단락 상태가 되면 전원공급부(41)의 전원이 각 스위칭부(44-1~44-n)에 전달될 수 있고, 입력단자(43)의 두 접점(43-1,43-2)이 개방 상태가 되면 전원공급부(41)의 전원이 각 스위칭부(44-1~44-n)에 전달될 수 없다.

이때, 입력단자(43)의 두 접점(43-1,43-2)은 타 장치로 디지털 신호를 전달하려는 장치의 출력접점에 연결되므로, 해당 장치의 출력접점 상태에 따라 단락 또는 개방 상태가 된다.

입력단자(43)는 전원공급부(41)의 전원이 각 스위칭부(44-1~44-n)에 전달될 수 있는지의 여부를 결정하면 되기 때문에 필요에 따라 해당 경로의 어느 부분에도 위치할 수 있다.

도 4에는 그 하나의 예로서 전원공급부(41)에서 공급되는 전원(POR_Vcc)이 전류제한용 저항소자(R4)를 통해 입력단자의 일측 접점(43-1)에 연결되고, 각 스위칭부(44-1~44-n)는 입력단자의 타측 접점(43-2)에 직렬 연결되도록 구성되는 실시예를 나타내었다.

각 출력단자(45-1~45-n)는 각 각 스위칭부(44-1~44-n)에 일대일 대응하여 구비되는 것으로 한쌍의 접점을 갖는다. 각 출력단자(45-1~45-n)의 두 접점은 입력단자(43)에 연결된 장치가 전달하는 디지털 신호를 받을 장치의 입력회로가 연결되는 부분으로서, 해당 스위칭부의 출력에 따라 단락 또는 개방 상태로 된다.

예로서, 스위칭부 #1(44-1)의 출력이 단락 상태가 되면 출력단자 #1(45-1)의 두 접점도 단락 상태로 되고, 스위칭부 #1(44-1)의 출력이 개방 상태가 되면 출력단자 #1(45-1)의 두 접점도 개방 상태가 된다.

도 4에 도시한 실시예의 동작 과정을 살펴보기로 한다.

입력단자(43)에 연결된 어느 장치의 출력접점이 단락 상태가 되어 입력접점(43)의 두 접점(43-1,43-2)도 단락 상태가 되었다면, 전원공급부(41)에서 공급하는 전원(POR_Vcc)에 의해 저항소자(R4), 입력단자의 두 접점(43-1,43-2), 각 스위칭부(44-1~44-n), 접지(POR_GND)의 경로로 전류가 흐른다.

각 스위칭부(44-1~44-n)가 입력전류가 흐를 때 출력이 단락되는 동작을 취하는 것이라면 각 출력단자(45-1~45-n)는 단락 상태가 될 것이고, 각 스위칭부(44-1~44-n)가 입력전류가 흐를 때 출력이 개방되는 동작을 취하는 것이라면 각 출력단자(45-1~45-n)는 개방 상태가 될 것이다.

그러나, 입력단자(43)에 연결된 어느 장치의 출력접점이 개방 상태가 되어 입력접점(43)의 두 접점(43-1,43-2)도 개방되었다면, 전원공급부(41)에서 공급하는 전원(POR_Vcc)이 차단되어 각 스위칭부(44-1~44-n)로 전류가 흐르지 못한다.

특히, 위에서 설명한 바와 같이 전원공급부(41)는 출력접점 확장 장치(40)의 각 스위칭부(44-1~44-n)에 독립적으로 전원을 공급하기 때문에 각 출력단자(45-1~45-n)에 연결되는 타 장치의 입력회로가 서로 다른 전위의 전원으로 동작한다고 하더라도 안정성에 영향을 미치지 않는다.

한편, 각 스위칭부(44-1~44-n)는 전원이 인가되는지의 여부에 따라 그 출력을 단락 또는 개방 상태로 제어하면 되는 것으로서, 이러한 기능을 수행할 수 있는 다양한 소자를 이용하여 구성될 수 있다.

예를 들자면, 입력단에 전원이 인가되는지의 여부에 따라 출력이 단락 또는 개방 상태로 제어되는 포토 커플러나 릴레이를 이용하여 구성될 수 있다.

도 5를 참조하여, 포토 커플러를 이용하여 각 스위칭부를 구성하는 출력접점 확장 장치(50)의 실시예를 설명하기로 한다.

각 스위칭부는 포토 커플러(54-1~54-n)를 이용하여 구성되고, 각 출력단자(55-1~55-n)는 해당 포토 커플러의 출력단에 연결되어 있다.

이때, 입력단자(53)에는 도 1을 참조하여 설명한 전력량계의 출력회로(11)가 연결되고, 출력단자 #1(55-1)에는 최대수요전력제어기의 입력회로(12)가 연결되며, 출력단자 #2(55-2)에는 원격검침기의 입력회로(14)가 연결된다고 가정하여 설명하기로 한다. 그러나 입력단자(53)와 각 출력단자(55-1~55-n)에는 필요에 따라 다양한 장치를 연결할 수 있는 것임은 물론이다.

전력량계의 중앙처리장치(CPU)가 해당 출력포트를 하이(High) 상태로 만들면, 전력량계의 출력회로(11)에 있는 포토 커플러(PC1)의 출력단이 단락 상태가 되고, 출력접점 확장 장치(50)의 입력단자(53)의 각 접점(53-1,53-2)도 단락 상태로 된다.

그러면, 출력접점 확장 장치(50)의 전원(POR_Vcc)에 의해 저항(R5), 입력단자(53), 각 포토 커플러(54-1~54-n), 접지(POR_GND)의 경로를 통해 전류가 흐르며, 각 포토 커플러(54-1~54-n)의 출력단은 단락 상태가 된다. 즉, 출력접점 확장 장치(50)의 각 출력단자(55-1~55-n)는 모두 단락 상태가 된다.

이에 따라 출력단자 #1(55-1)에 연결된 최대수요전력제어기의 입력회로(12)에서 전원(Vcc1), 저항소자(R2), 출력접점 #1(55-1), 접지의 경로를 통해 통해 전류가 흐르고, 최대수요전력제어기의 입력회로(12)에 있는 인버터(INV2)의 입력단은 로우 상태가 된다. 그러므로, 최대수요전력제어기의 중앙처리장치로는 하이 상태의 신호가 입력된다.

또한, 출력단자 #2(55-2)에 연결된 원격검침기의 입력회로(14)에서도 전원(Vcc2), 저항소자(R3), 출력접점 #2(55-2), 접지의 경로를 통해 통해 전류가 흐르고, 원격검침기의 입력회로(14)에 있는 인버터(INV3)의 입력단은 로우 상태가 되므로 원격검침기의 중앙처리장치로는 하이 상태의 신호가 입력된다.

만일 전력량계의 중앙처리장치가 해당 출력포트를 로우(Low) 상태로 만들면, 전력량계의 출력회로(11)에 있는 포토 커플러(PC1)의 출력단이 개방 상태가 되고, 출력접점 확장 장치(50)의 입력단자(53)의 각 접점(53-1,53-2)도 개방 상태로 된다. 그러면, 출력접점 확장 장치(50)의 전원(POR_Vcc)이 각 포토 커플러(54-1~54-n)에 인가되지 못하므로, 각 포토 커플러(54-1~54-n)의 출력단은 개방 상태가 되고, 각 출력단자(55-1~55-n)도 모두 개방 상태가 된다.

이에 따라 출력단자 #1(55-1)에 연결된 최대수요전력제어기의 입력회로(12)에서 전원(Vcc1)과 저항소자(R2)를 통해 전류가 흐르지 못하므로 최대수요전력제어기의 입력회로(12)에 있는 인버터(INV2)의 입력단은 하이 상태가 되고, 최대수요전력제어기의 중앙처리장치로는 로우 상태의 신호가 입력된다.

또한, 출력단자 #2(55-2)에 연결된 원격검침기의 입력회로(14)에서 전원(Vcc2)과 저항소자(R3)를 통해 전류가 흐르지 못하므로 원격검침기의 입력회로(14)에 있는 인버터(INV3)의 입력단은 하이 상태가 되고, 원격검침기의 중앙처리장치로는 로우 상태의 신호가 입력된다.

도 6은 출력접점 확장 장치가 릴레이를 이용하여 구성되는 예를 도시한 것으로서, 각 스위칭부를 이루는 릴레이(64-1~64-n)들이 직렬로 연결되고, 각 릴레이의 출력단은 각 출력단자(65-1~65-n)에 연결된다.

도 5를 통해 설명한 예와 마찬가지의 원리로 출력접점 확장 장치의 입력단자가 단락 상태가 되면, 각 릴레이(64-1~64-n)에 구동 전류가 흐르게 되어 각 릴레이(64-1~64-n)의 출력단은 단락(또는 개방) 상태가 되고, 이에 따라 각 출력단자(65-1~65-n)도 단락(또는 개방) 상태가 된다.

만일 출력접점 확장 장치의 입력단자가 개방 상태가 되면, 각 릴레이(64-1~64-n)에 구동 전류가 흐르지 못하게 되어 각 릴레이(64-1~64-n)의 출력단은 개방(또는 단락) 상태가 되고, 이에 따라 각 출력단자(65-1~65-n)도 개방(또는 단락) 상태가 된다.

상술한 각 실시예는 본 고안의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.

도 1과 도 2는 장치간 디지털 신호 전달을 위한 회로 구성의 예,

도 3은 동일 출력접점에 복수의 장치가 연결되는 예,

도 4는 본 고안에 따른 출력접점 확장 장치의 일 실시예,

도 5는 프토 커플러를 이용하여 출력접점 확장 장치를 구성하는 일 실시예,

도 6은 릴레이를 이용하여 출력접점 확장 장치를 구성하는 일 실시예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40: 출력접점 확장 장치 41: 전원공급부

43,53: 입력단자

43-1,43-2,53-1,53-2: 입력단자의 접점

44-1~44-n: 스위칭부

45-1~45-n, 55-1~55-n, 65-1~65-n: 출력단자

54-1~54-n: 포토 커플러 64-1~64-n: 릴레이

Claims

독립적으로 전원을 공급하는 전원공급부;

서로 직렬 연결되어 전원이 인가되는지에 따라 그 출력이 단락 또는 개방 상태로 제어되는 복수의 스위칭부;

상기 전원공급부의 전원이 상기 각 스위칭부에 전달될 수 있는지를 결정할 수 있는 경로상에 위치하고 한쌍의 접점을 갖는 입력단자; 및

상기 각 스위칭부에 일대일 대응하여 한쌍의 접점을 갖고, 해당 스위칭부의 출력에 따라 단락 또는 개방 상태로 되는 복수의 출력단자를 포함하여 이루어지는 출력접점 확장 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전원공급부에서 공급되는 전원은 전류제한용 저항소자를 통해 상기 입력단자의 일측 접점에 연결되고, 상기 각 스위칭부는 상기 입력단자의 타측 접점에 직렬 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 출력접점 확장 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 각 스위칭부는 포토 커플러 또는 릴레이 소자를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 출력접점 확장 장치.