KR200461065Y1 - 전자식 전력량계 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전류센서부를 인쇄회로기판상에 패턴형성한 전자식 전력량계를 제공하려는 것으로서, 본 고안에 따라서 계량기 몸체를 형성하는 베이스 어셈블리(base assembly)와, 베이스 어셈블리에의해 지지되고 계량회로부를 형성하는 인쇄회로기판을 구비하는 전자식 전력량계에 있어서, 전류를 검출하기 위해서, 상기 인쇄회로기판상에 패턴(pattern)형성되는 전류검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계가 개시된다.

전자식 전력량계, 전류센서부, 패턴형성

Description

전자식 전력량계{ELECTRONIC WATT HOUR METER}

본 발명은 전자식 전력량계에 관한 것으로서, 특히 전류센서부를 인쇄회로기판상에 패턴(pattern) 형성한 전자식 전력량계에 관한 것이다.

전자식 전력량계는 회전원반의 회전을 이용하여 사용전력을 계량하는 기계식(유도식) 전력량계에 대비하여 전력선로의 전류 및 전압을 직접 전기적 신호로 검출하여 사용전력을 계량하는 방식의 전력량계로서, 다양한 계량정보를 생성할 수 있고 원격검침에도 유리한 장점으로 인해 그 사용이 확대되고 있다.

이러한 전자식 전력량계에 있어서, 전류 및 전압을 전기적 신호로서 직접 검출하는 수단으로서 변류기(current transformer) 또는 션트 저항(shunt resistor)이 사용되고 있다.

특히, 션트 저항은 변류기보다 가격이 저렴해서 저렴한 가격의 전자식 전력량계를 제조하는 측면에서 선호되고 있다.

이러한 변류기와 션트 저항중 션트 저항과 계량을 위한 연산장치가 구비되는 종래기술에 따른 전자식 전력량계에 있어서, 션트 저항과 인쇄회로기판의 구성을 보여주는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1을 참조할 수 있는 바와 같이, 전자식 전력량계에 사용되는 션트 저항(40)은 전자식 전력량계의 입력측 단자와 출력측 단자 사이에 접속되게 설치되며, 이를 위해서 션트 저항(40)을 지지하며 상기 입력측 단자와 출력측 단자 사이에 접속되게 설치되는 지지대(44)를 구비한다. 션트 저항(40)은 상기 입력측 단자와 출력측 단자 사이를 흐르는 전력선로의 전류량에 비례하는 전압신호를 전류검출부(42, 43)를 통해 출력하고, 기준전압부(41)를 통해서는 전력선로의 전류에 따른 기준전압을 출력한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 션트 저항(40)의 전류검출부(42, 43)와 기준전압부(41)는 사용전력량을 포함하는 각종 계량정보의 생성을 위한 연산처리를 수행하는 인쇄회로기판(PCB)에 접속구(PH) 및 회로패턴(46, 47, 48)을 통해 접속된다. 션트 저항(40)의 지지대(44)는 전자식 전력량계의 몸체부(전력선로 접속용 단자부와 표시창, 외함을 포함하는 부분)에 설치된다.

이와 같은 종래기술에 따른 전자식 전력량계는 제조공정시 션트 저항을 인쇄회로기판에 접속하는 공정을 필요로 하여 제조공정이 많아지는 문제점이 있었다.

또한 종래기술에 따른 전자식 전력량계는 제조중 오차 보정 및 검증작업이 션트 저항이 몸체부에 조립된 후에야 가능하므로 계량기의 정상여부에 대한 시험이 전자식 전력량계의 조립 완료후에 가능하여, 불량 발생시 전자식 전력량계를 해체하여 불량 원인을 찾고 불량부분을 교체한 후 다시 조립하는 공정을 거침으로 인해 제조생산성이 악화되는 문제가 있었다.

또한 종래기술에 따른 전자식 전력량계는 션트 저항을 전류검출수단으로 사용하는 경우에 상기와 같이 길게 연장하는 지지대 등 션트 저항의 형상으로 인해 전자식 전력량계의 몸체부가 해당 형상에 맞춰 커지는 문제가 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 상기 종래기술에 따른 전자식 전력량계의 문제점을 해소하는 것으로서, 전자식 전력량계를 소형화할 수 있고 제조공정이 간단해지고 시험신호의 인가와 인쇄회로기판만으로 전자식 전력량계에 대한 시험이 가능한 전자식 전력량계를 제공하는 것이다.

상기 본 고안의 목적은, 계량기 몸체를 형성하는 베이스 어셈블리(base assembly)와, 베이스 어셈블리에의해 지지되고 계량회로부를 형성하는 인쇄회로기판을 구비하는 전자식 전력량계에 있어서,

전류를 검출하기 위해서, 상기 인쇄회로기판상에 패턴(pattern)형성되는 전류검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 고안에 따른 전자식 전력량계를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 고안에 따른 전자식 전력량계는 전류검출부로서 션트 저항이 인쇄회로기판상에 패턴 형성되는 구성을 가지므로, 션트 저항이 차지하는 공간이 크게 축소되어 전자식 전력량계를 소형화 제작할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

본 고안에 따른 전자식 전력량계는 션트 저항이 인쇄회로기판상에 패턴 형성되는 구성을 가지므로, 션트 저항을 인쇄회로기판과 접속하는 공정이 불필요하여 제조 생산성이 대폭 향상될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 고안에 따른 전자식 전력량계는 션트 저항이 인쇄회로기판상에 패턴 형성되는 구성을 가지므로, 시험신호의 인가와 인쇄회로기판만으로 전자식 전력량계에 대한 전기적 동작특성 시험이 가능하고 불량발생시 정상 인쇄회로기판으로 바로 교체하여 전자식 전력량계의 시험과 제조 생산성이 대폭 향상될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기 본 고안의 목적과 이를 달성하는 본 고안의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 고안의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 상세한 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 본 고안에 따른 전자식 전력량계에 있어서 션트 저항을 포함한 인쇄회로기판의 구성을 보여주는 평면도인 도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 고안에 따른 전자식 전력량계에 있어서 계량회로부를 형성하는 인쇄회로기판(2)은 크게 구분하여 션트 저항(2a)과, 중앙처리장치(2b)와, 화면표시부(2c)를 포함하여 구성된다. 션트 저항(2a)은 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따라서 전류를 검출하기 위한 전류검출부로서, 인쇄회로기판(2)상에 패턴(pattern)형성된다. 다시 말해서 인쇄회로기판(2)은 잘 알려져 있는 바와 같이 전기적 절연재로 되는 기판상에 회로선로가 인쇄되어 형성되는 바, 본 고안에 따른 션트 저항(2a)은, 계량 대상의 전력선로에 접속되는 도 3의 단자부(1b)에 양 단부가 예컨대 도전재로 된 나사와 같은 접속수단에 의해 전기적으로 접속된다. 본 고안에 따른 션트 저항(2a)은 전력선로에 흐르는 전류에 비례하는 소전압 신호를 발생시키기 위해서 미리 결정된 전기적 저항을 갖도록 예컨대 망간을 혼입한 구리재 금속박막으로 구성될 수 있다. 또한, 본 고안에 따른 션트 저항(2a)은 상기 회로선로와 같이 미리 결정된 패턴에 따라 식각한 인쇄회로기판(2)상에 함입되어 인쇄회로기판(2)의 회로패턴과 같이 패턴 형성되는 것이다.

도 4를 참조할 수 있는 바와 같이, 션트 저항(2a)은, 저항부(션트 저항을 이루는 패턴부분 참조)와, 전류검출단자부(2a2, 2a3)를 포함하여 구성될 수 있으며, 기준전압단자부(2a1)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 저항부는 인쇄회로기판(2)상에 평면적으로 패턴 형성되고, 계량대상의 전력선로에 상기와 같이 도 3의 단자부(1b)를 통해 전기적으로 접속될 수 있다.

전류검출단자부(2a2, 2a3)는 상기 저항부로부터 같은 평면상에서 연장하게 형성되고, 상기 저항부를 통해 흐르는 전류량에 비례한 전압신호를 출력한다.

기준전압단자부(2a1)는 상기 저항부로부터 같은 평면상에서 연장하게 형성되고, 계량대상의 전력선로의 전류에 따라서 기준전압을 발생시켜 출력할 수 있다. 이러한 기준전압은 미도시의 전원공급회로부에 공급되어 직류전원을 공급하는데 이용될 수 있다.

도 3에 있어서, 인쇄회로기판(2)상의 전류검출단자부(2a2, 2a3)는 회로선으로 가늘게 패턴 형성된 신호선(SL)을 통해서 중앙처리장치(2b)에 전기적으로 접속되고, 검출한 전류량에 비례한 전압신호를 중앙처리장치(2b)에 전달한다.

중앙처리장치(2b)는 미리 미도시의 메모리에 저장한 연산 및 처리프로그램에 따라서 상기 검출한 전류량에 비례한 전압신호 및 전력선로의 전압에 비례한 전압신호를 근거로 사용전력량을 포함하는 정보를 연산하고 처리한다. 여기서, 전력선로의 전압에 비례한 전압신호는 전력선로에 접속되는 전압검출수단(전압변성기, 분압저항 등)에 의해서 얻을 수 있으며 도 6의 전압 검출부(2d)를 참조할 수 있다. 또한, 중앙처리장치(2b)는 화면표시부(2c)에 신호 접속되어 상기 연산하고 처리한 정보를 표시하도록 화면표시부(2c)에 출력할 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 전자식 전력량계에 있어서 션트 저항을 포함한 인쇄회로기판을 계량기 몸체를 형성하는 베이스 어셈블리(base assembly)에 조립하는 과정을 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 회로패턴과 마찬가지로 패턴 형성되는 션트 저항(2a)을 갖는 인쇄회로기판(2)중 션트 저항(2a)이 형성된 단부측을 도 5에 있어서 단자부(1b)측에 위치시키고 인쇄회로기판(2)중 반대측 단부측을 도 5에 있어서 지지돌부(1a1)에 의해 지지시킨다. 여기서, 지지돌부(1a1)는 바람직하게 인쇄회로기판(2)의 상기 반대측 단부측을 사이에 끼워 지지할 수 있도록 "U"자형 종단면을 가지고 베이스 어셈블리(1a)의 내벽면으로부터 내측으로 돌출하게 연장하는 한 쌍의 돌부로 구성될 수 있다.

다음, 인쇄회로기판(2)중 션트 저항(2a)이 위치하는 양 다리부분의 단부에 마련된 나사구멍을 통해서 단자부(1b)에 접속되는 접속나사(1a2)를 나사체결함으로써 인쇄회로기판(2)을 베이스 어셈블리(1a)내에 고정되게 설치완료한다. 여기서, 접속나사(1a2)가 나사체결될 수 있도록 베이스 어셈블리(1a)중 해당 부위에 상대 나사구멍이 구비되는 나사받이부(미도시)가 마련된다.

인쇄회로기판(2)이 베이스 어셈블리(1a)에 설치(조립)완료된 상태는 도 3을 참조할 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 전자식 전력량계의 전력계량 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 6을 참조할 수 있는 바와 같이 전원으로부터 부하측으로 전력이 전력선로(PL)을 통해 공급되며, 본 고안에 따른 전자식 전력량계(1)는 전력선로(PL)에 접속되어 전력사용량을 계량한다.

전력선로(PL)을 통해 흐르는 전류량은 전력선로(PL)에 접속되는 션트 저항(2a)에 의해서 전류량에 비례하는 전압신호로서 검출되며, 도 4를 참조할 수 있는 바와 같이 해당 전압신호는 전류검출단자부(2a2, 2a3)로부터 중앙처리장치(2b)에 출력된다. 이때 도 4에는 도시 생략되었지만, 아날로그 전압신호를 중앙처리장치(2b)가 처리할 수 있도록 디지털 전압신호로 변환하기 위해서 도 6에 도시된 바와 같이 아날로그-디지털 변환기능을 갖는 전류 검출부(2f)를 전류검출단자부(2a2, 2a3)와 중앙처리장치(2b)사이에 접속하여 설치할 수 있다.

전력선로(PL)의 전압값은 전력선로(PL)에 접속되는 전압검출수단(전압변성기, 분압저항 등)에 의해서 얻을 수 있으며 아날로그-디지털 변환회로부를 가지는 도 6의 전압 검출부(2d)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 도 6의 전압 검출부(2d)는 전력선로(PL)에 접속되는 전압검출수단(전압변성기, 분압저항 등)과 아날로그-디지털 변환회로부를 포함하는 회로부로 구성될 수 있다.

따라서, 바람직하게 전류 검출부(2f)와 전압 검출부(2d)에 공통적으로 필요한 아날로그-디지털 변환회로부는 별도의 공통회로부로 구성되고 전류 검출부(2f)와 전압 검출부(2d)에 공통적으로 접속되어, 전류 검출부(2f)와 전압 검출부(2d)로부터 출력되는 아날로그 전류검출신호와 아날로그 전압검출신호를 각각 디지털 전류검출신호와 디지털 전압검출신호로 변환하여 제공하도록 구성될 수 있음은 예상가능하다.

전류 검출부(2f)와 전압 검출부(2d)로부터 출력된 전력선로(PL)의 전류검출 신호와 전압검출신호는 중앙처리장치(2b)에 전달되고, 중앙처리장치(2b)는 미리 미도시의 메모리에 저장된 연산 및 처리프로그램을 구동하여 전류검출 신호와 전압검출신호를 근거로 사용전력량을 포함한 정보데이터를 연산 및 처리하고 메모리에 결과 데이터를 저장하는 한편, 화면 표시부(2c)를 통해 정보데이터를 표시하며, 펄스 출력부(2c)를 통해서 정보데이터를 출력할 수 있다. 여기서, 펄스 출력부(2c)를 통해서 사용전력량이 출력되는 경우, 사용전력량 1와트(watt)는 출력되는 1펄스의 펄스신호로 나타낼 수 있고, 따라서 예컨대 15와트의 사용량은 15펄스가 일정 신호출력주기안에 발출될 수 있다

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 전자식 전력량계는 전류검출부로서 션트 저항이 인쇄회로기판상에 패턴 형성되는 구성을 가지므로, 션트 저항이 차지하는 공간이 크게 축소되어 전자식 전력량계를 소형화 제작할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

본 고안에 따른 전자식 전력량계는 션트 저항이 인쇄회로기판상에 패턴 형성 되는 구성을 가지므로, 션트 저항을 인쇄회로기판과 접속하는 공정이 불필요하여 제조 생산성이 대폭 향상될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 고안에 따른 전자식 전력량계는 션트 저항이 인쇄회로기판상에 패턴 형성되는 구성을 가지므로, 시험신호의 인가와 인쇄회로기판만으로 전자식 전력량계에 대한 전기적 동작특성 시험이 가능하고 불량발생시 정상 인쇄회로기판으로 바로 교체하여 전자식 전력량계의 시험과 제조 생산성이 대폭 향상될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전자식 전력량계용 션트 저항의 일 예 구성을 보여주는 사시도이고,

도 2는 종래기술에 따른 전자식 전력량계에 있어서 션트 저항과 인쇄회로기판의 접속 구성을 보여주는 사시도이며,

도 3은 본 고안에 따른 전자식 전력량계에 있어서 션트 저항을 포함한 인쇄회로기판이 계량기 몸체에 조립된 상태를 위에서 본 평면도이고,

도 4는 본 고안에 따른 전자식 전력량계에 있어서 션트 저항을 포함한 인쇄회로기판의 구성을 보여주는 평면도이며,

도 5는 본 고안에 따른 전자식 전력량계에 있어서 인쇄회로기판을 제거한 상태의 계량기 몸체에 대한 평면도이고,

도 6은 본 고안에 따른 전자식 전력량계에 있어서 전력량계 내부의 회로 기능부 구성과 전력량계가 접속되는 계량대상 전력선로의 접속 구성을 보여주는 기능 블록도이다.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명

1: 전자식 전력량계 1a: 베이스 어셈블리

1b: 단자부 2: 인쇄회로기판

2a: 션트 저항 2a1: 전압검출단자부

2a2, 2a3:전류검출단자부

2b: 중앙처리장치 2c: 화면표시부

2d: 전압 검출부 2e: 펄스출력부

Claims (3)

1. 계량기 몸체를 형성하는 베이스 어셈블리(base assembly)와, 베이스 어셈블리에의해 지지되고 계량회로부를 형성하는 인쇄회로기판을 구비하는 전자식 전력량계에 있어서,

   전류를 검출하기 위해서, 상기 인쇄회로기판상에 인쇄회로로 형성되는 션트(shunt) 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 션트 저항은,

   상기 인쇄회로기판상에 평면적 인쇄회로로 형성되고, 계량대상의 전력선로에 접속되는 저항부; 및

   상기 저항부와 같은 평면상에서 상기 저항부로부터 연장하게 형성되고, 상기 저항부를 통해 흐르는 전류량에 비례한 전압신호를 출력하는 전류검출단자부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계.

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