KR20060033822A - Surge protecting apparatus with counter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서지가 유입되는 횟수를 정확히 카운트할 수 있도록 함으로써 서지유입 횟수에 따라서 동작특성이 변화하는 서지보호형 소자의 상태를 파악할 수 있도록 하는 서지보호장치를 제공한다.The present invention provides a surge protection device capable of accurately counting the number of surge inflows, so that the state of a surge protection device whose operating characteristics change according to the number of surge inflows can be grasped.
상기 목적을 위한 본 발명에는 서지흡수용 소자들에 의하여 서지가 억제된 전원을 직류전원으로 변환하는 교류/직류 변환부; 상기 교류/직류 변환부에서 변환되어 서지 유입시에 서지유입에 비례하는 비례전압을 발생시키는 비교전압부; 상기 비교전압부로 부터의 전압을 입력받아 기준전압과 비교하여 상기 비교전압부로부터 입력되는 전압이 상기 기준전압보다 높은 경우 동작신호가 출력되는 비교부; 상기 비교부에서 출력되는 상기 동작신호가 입력될 때마다 입력횟수를 카운트하는 서지카운터부를 포함하는 기술구성이 개시된다.The present invention for the above object includes an AC / DC conversion unit for converting the power suppressed by the surge absorbing elements into a DC power supply; A comparison voltage unit converted by the AC / DC converter to generate a proportional voltage proportional to surge inflow when surge is introduced; A comparator which receives a voltage from the comparison voltage unit and compares the voltage with a reference voltage and outputs an operation signal when a voltage input from the comparison voltage unit is higher than the reference voltage; Disclosed is a technical configuration including a surge counter unit for counting an input frequency each time the operation signal output from the comparator is input.
서지흡수, 바리스터, 카운터, 기준전압, 비례전압Surge Absorption, Varistor, Counter, Reference Voltage, Proportional Voltage
Description
도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전체적인 회로블록도이다.1 is an overall circuit block diagram for explaining an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 이상표시회로의 일실시예를 설명하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating an example of an abnormal display circuit of the present invention.
도 3은 본 발명의 감시회로의 일실시예를 설명하기 위한 회로도이다.3 is a circuit diagram for explaining an embodiment of the monitoring circuit of the present invention.
본 발명은 이상과도전압을 감쇄시키는 서지보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서지가 유입되는 횟수를 정확히 카운트할 수 있도록 함으로써 서지보호 횟수에 따라서 동작특성이 변화하는 서지보호형 소자의 상태를 파악할 수 있도록 하는 서지보호장치에 관한 것이다.The present invention relates to a surge protection device for attenuating abnormal transient voltage, and more particularly, it is possible to accurately count the number of times the surge is introduced to identify the state of the surge protection device whose operation characteristics change according to the number of surge protection. A surge protection device is provided.
낙뢰 및 서지에 대하여 전기, 전자설비를 보호하기 위하여 전력 인입부에는 통상적으로 서지보호시스템이 설치된다. 이때, 서지보호시스템에는 낙뢰 및 서지를 흡수할 수 있는 바리스터와 같은 서지보호형소자가 설치되게되나 이러한 서지보호 형소자는 서지보호횟수에 따라서 동작특성이 변화되기 때문에 사용횟수가 제한된다. 그러나, 종래의 서지보호시스템은 서지보호형소자가 서지에 대하여 반응한 횟수를 정확히 파악할 수 있는 수단이 구비되지 못하여 서지보호형소자의 교체시기를 간과하여 서지보호시스템이 실질적으로 서지에 대하여 전기설비의 보호기능을 할 수 없는 문제점이 발생하였다. In order to protect electrical and electronic equipment against lightning and surges, surge protection systems are usually installed at the power inlet. In this case, the surge protection system is provided with a surge protection element such as a varistor that can absorb lightning and surge, but the use frequency is limited because the surge protection element has an operating characteristic that changes depending on the number of surge protection. However, the conventional surge protection system is not provided with a means for accurately determining the number of times the surge protection device reacts to the surge, so that the surge protection system substantially ignores the replacement time of the surge protection device, so that the surge protection system substantially prevents the electrical installation. There is a problem that can not function.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 서지보호형 소자가 서지에 대하여 반응한 횟수를 정확히 카운트하여 교체시기를 예측할 수 있도록 하는 서지보호시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a surge protection system that can accurately predict the replacement time by counting the number of times the surge protection device reacts to the surge.
나아가 본 발명의 다른 목적은 카운트하는 회로에 대하여 2차적인 보호기능과 전원안정화기능을 부가하여 카운트기능을 신뢰할 수 있도록 하기 위한 것이다.Furthermore, another object of the present invention is to add a secondary protection function and a power supply stabilization function to the counting circuit so that the counting function can be reliably.
또한, 본 발명의 다른 목적은 서지보호형 소자의 반응횟수가 서정된 횟수에 도달하는 경우에 이를 경보하도록 함으로써 관리자가 서지보호형 소자의 교체시기에 정확히 교체할 수 있도록 하기 위한 서지보호시스템을 제공하기 위한 것이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a surge protection system to enable the administrator to replace accurately at the time of replacement of the surge protection device by alerting when the response number of the surge protection device reaches a predetermined number of times. It is to.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 전원에 연결되어 낙뢰 및 서지에 대하여 전원에 연결된 전기장치를 보호하는 서지흡수용 소자들과 상기 서지흡수용 소자들에 유입되는 서지유입횟수를 카운트할 수 있는 카운트수단이 구비된 서 지보호장치에 있어서: 상기 서지흡수용 소자들에 의하여 서지가 억제된 전원을 직류전원으로 변환하는 교류/직류 변환부; 상기 교류/직류 변환부에서 변환되어 서지 유입시에 서지유입에 비례하는 비례전압을 발생시키는 비교전압부; 상기 비교전압부로 부터의 전압을 입력받아 기준전압과 비교하여 상기 비교전압부로부터 입력되는 전압이 상기 기준전압보다 높은 경우 동작신호가 출력되는 비교부; 상기 비교부에서 출력되는 상기 동작신호가 입력될 때마다 입력횟수를 카운트하는 서지카운터부를 포함하는 것이다.A feature of the present invention for achieving the above object is to count the number of surge inflows flowing into the surge absorption elements and the surge absorption elements that are connected to the power source to protect the electrical device connected to the power source against lightning and surge A surge protection device having a counting means, the surge protection device comprising: an AC / DC converter for converting a power source of a surge suppressed by the surge absorption elements into a DC power source; A comparison voltage unit converted by the AC / DC converter to generate a proportional voltage proportional to surge inflow when surge is introduced; A comparator which receives a voltage from the comparison voltage unit and compares the voltage with a reference voltage and outputs an operation signal when a voltage input from the comparison voltage unit is higher than the reference voltage; It includes a surge counter unit for counting the number of times each time the operation signal output from the comparison unit is input.
또한, 본 발명에서 상기 교류/직류 변환부에는 SMPS IC(Switching Mode Power Supply IC)에 의하여 동작되어 일정한 직류전압을 상기 비교부, 상기 서지카운터부에 공급하는 직류/직류 안정화 공급수단이 더 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, the AC / DC converter further includes a DC / DC stabilized supply means which is operated by a switching mode power supply IC (SMPS IC) to supply a constant DC voltage to the comparison unit and the surge counter unit. It is preferable.
또한, 본 발명에서 상기 전원과 상기 교류/직류 변환부 사이에는 상기 전원으로부터 유입되는 서지의 과도한 첨두치를 억제하기 위한 서지보호부가 더 포함되는 것이 바람직하다.In addition, the present invention preferably further includes a surge protection unit for suppressing excessive peak value of the surge flowing from the power source between the power source and the AC / DC conversion unit.
또한, 본 발명에서 상기 서지보호용 소자들에는 상기 서지보호용 소자들이 정상작동상태인지를 검출하기 위한 이상표시부가 설치되는 것이 바람직하다.In the present invention, the surge protection device is preferably provided with an abnormality display portion for detecting whether the surge protection device is in a normal operating state.
또한, 본 발명에서 상기 서지카운터부에는 기설정된 횟수가 저장되며, 상기 카운트된 수가 상기 기설정된 횟수를 초과하면 경보장치에 동작신호를 출력하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the surge counter unit stores a predetermined number of times, and when the counted number exceeds the predetermined number, it is preferable to output an operation signal to the alarm device.
또한, 본 발명에서 상기 비교부에 동작신호에 의하여 점등되는 서지유입상태를 표시하는 표시수단이 더 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the comparison unit further comprises a display means for displaying the surge inflow state is turned on by the operation signal.
또한, 본 발명에서 상기 비교부의 출력단에는 상기 비교부의 동작신호에 의하여 릴레이 접점이 구동되어 통신망을 통하여 외부에 서지입력을 전달하는 전달수단이 더 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the output terminal of the comparator further includes a transmission means for driving a relay contact by an operation signal of the comparator to transmit a surge input to the outside through a communication network.
이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전체적인 회로블록도이다.1 is an overall circuit block diagram for explaining an embodiment of the present invention.
전원이 유인되는 핫(Hot:H)선, 뉴트럴(Netural:N)선 및 접지선(Ground:G)들 간에는 보호회로(10)가 설치되고, 보호회로(10)로부터 낙뢰 및 서지가 유입될 때에 발생되는 이상전압으로부터 이상상태를 나타내는 이상표시회로(20)가 설치되고, 핫선과 뉴트럴선 사이의 전압으로부터 서지가 유입되는 횟수를 감지하고 표시하는 감시회로(30)가 설치된다.When a
보호회로(10)는 핫선과 뉴트럴선간에 직렬로 설치되는 퓨우즈(F1), 열감지프로텍터(P1), 서지를 흡수하기 위한 서지흡수소자인 바리스터(VR 1)과 핫선과 그라운선간에 직렬로 설치된 퓨우즈(F2), 열감지프로텍터(P2), 서지를 흡수하기 위한 서지흡수소자인 바리스터(VR2), 뉴트럴선과 그라운드선간에 직렬로 설치된 퓨우즈(F3), 열감지프로텍터(P3), 서지를 흡수하기 위한 서지흡수소자인 바리스터(VR3)로 이루어진다. 이때, 퓨우즈(F1),(F2),(F3)는 바리스터들이 단락상태로 되어 과도전류가 흐를 때 과도전류를 제한하기 위한 단선용이고, 열감지 프로텍터(P1),(P2),(P3
)는 과도한 열이 감지되는 동안 일시적으로 차단하는 차단기의 일종이다.The
또한, 이상표시회로(20)는 바리스터(VR 1), 바리스터(VR2)의 이상유무를 감시할 수 있는 LED가 설치된 회로이다. 바리스터들이 정상적으로 동작할 때는 LED를 점등시키고, 바리스터들이 단락상태가 되어 퓨우즈가 단선된 경우에 바리스터에 전류가 흐르지 않도록 구성되어 LED가 소등되도록 함으로써 바리스터들의 정상 유무를 파악할 수 있도록 한다.In addition, the
또한, 감시회로(30)는 보호회로(10)로부터 출력되는 단상전원(H, N)과 병렬로 설치되며, 단상전원은 서지보호부(31)로 유입되어 보호회로(10)에 의하여 서지의 첨두치가 억압된 전원의 첨두치를 재차 감쇄시켜 후단에 연결되는 회로들을 보호하고, 서지보호부(31)의 정상동작상태를 나타내는 이상표시부(41)가 설치된다. 서지보호부(31)의 출력전압은 교류/직류 변환부(32)에서 직류로 변환되고, 교류/직류 변환부(32)의 출력은 직류/직류 변환부(33)에서 비교기(37), 서지카운터부(38)를 비롯한 다양한 회로구성요소의 다양한 구동전압을 안정적으로 공급하기 위한 소정의 직류전압으로 변환된다. 또한, 교류/직류 변환부(32)에서 변환된 직류전압은 비교전압부(35)에 입력되어 입력전압에 비례하는 비례전압을 출력하여 비교부(37)에 입력시키고, 비교부(37)에서 기준전압부(36)에서 인가되는 기준전압과 비교전압부(35)에서 입력되는 비교전압을 비교하여 비교전압부(35)의 전압이 큰 경우 비교부(37)에서는 서지 카운터부(38)에 동작신호를 출력하도록 하여 업카운팅을 하도록 하고, 동작신호가 출력하는 동안에 서지 유입표시부에 서지가 유입되는 상태를 표시하도록 하는 출력신호를 보내도록 한다. 또한, 서지카운터부(38)에는 바리스터 (VR1), (VR2), (VR3)들의 서지유입 제한횟수가 설정되어져 있어 이 횟수를 경과한 횟수에 도달하게 되면 교체 경고부(40)에 출력신호를 출력토록하여 경고를 발하도록 한다. 경고를 발하는 방법은 소리 및 빛을 이용한 다양한 방법이 강구될 수 있다. 또한, 비교부(37)로부터 출력은 서지경고부(42)에 인입되어 유입되는 서지가 장기화되는 경우에 관리자가 인식할 수 있도록 서지의 유입상태를 소리로 발할 수 있도록 한다.In addition, the monitoring circuit 30 is installed in parallel with the single-phase power (H, N) output from the
도 2는 본 발명의 이상표시회로의 일실시예를 설명하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating an example of an abnormal display circuit of the present invention.
이상표시회로는 형태로 구성될 수 있으며, 도 2에 표시된 것은 그 한 예로서 각 바리스터에 대하여 동일하거나 약간의 변형을 가하여 구성될 수 있다. 퓨우즈(F 1)과 열감지 프로텍터(P 1)의 접속점으로부터 뉴트럴선 사이에는 역류방지용 다이오드(D 1), 전류제한용 저항(R), 이상표시용 발광다이오드(D2)로 이루어진다. 퓨우즈가 단선되지 않고 정상상태를 유지하는 경우에는 발광다이오드 (D2)는 점등상태를 유지하지만 바리스터(VR 1)가 단락상태로 되어 퓨우즈가 단선된 경우에는 발광다이오드(D2)는 소등되게 되므로 이상유무를 알 수 있다.The abnormality display circuit may be configured in a form, and the example shown in FIG. 2 may be configured by applying the same or slight modification to each varistor. The reverse current prevention diode D 1 , the current limiting resistor R, and the abnormality display light emitting diode D 2 are formed between the neutral line from the connection point of the fuse F 1 and the thermal sensing protector P 1 . When the fuse is not disconnected and the normal state is maintained, the light emitting diode D 2 remains on, but when the fuse is disconnected because the varistor VR 1 is short-circuited, the light emitting diode D 2 is turned off. You will know whether there is an abnormality.
도 3은 본 발명의 감시회로의 일실시예를 설명하기 위한 회로도이다.3 is a circuit diagram for explaining an embodiment of the monitoring circuit of the present invention.
핫선(H)과 뉴트럴선(N) 사이에는 저항(R31) , 바리스터(VR4)로 이루어진 서지보호부(31)가 설치되며, 서지보호부(31)의 상태를 나타내기 위한 이상표시부(41)가 다이오드(D31), 저항(R32), 발고아다이오드(D32)로 구성되어져 있다. 이상표시부(41) 의 결선과 동작은 도 2에 설명된 것과 유사하게 이루어진다. 서지 보호부(31)에 의하여 서지가 억제된 전압은 콘덴서(C1), 인덕터(L1)으로 이루어진 필터를 거쳐 교류/직류 변환부(32)인 브릿지 다이오드(BD)로 입력되어 직류로 변환된다. 브릿지 다이오드(BD)로부터 출력되는 직류전원 전압에 비례하는 전압을 비교전압부(35)에서 발생시켜 비교부(37)의 비반전단자에 입력시킨다. 비교전압부(35)는 브릿지 다이오드(BD)의 전원선과 접지선 사이에 연결된 분압저항들(R33), (R34)과 저항(R34
)에 인가되는 전압에 비례하여 빛의 양이 비례하도록 발광되는 발광다이오드(D33), 발광다이오드(D33)의 광량에 비례하여 저항값이 변화되는 수광 트랜지스터(Q2)와 수광 트랜지스터(Q2)에 흐르는 전류량을 전압으로 변환하기 위하여 저항(R41)으로 이루어지며, 저항(R41)에 인가되는 전압은 비교부(37)의 비반전단자에 입력된다. 또한, 직류직류 변환부(33)의 출력전원은 수광트랜지스터(Q2)의 콜렉터에 인가되며, 기준전압부(31)를 형성하는 저항(R40)을 통하여 제너다이오드(ZD1)에 인가되며, 제너다이오드(ZD1)에 인가되는 전압은 비교부(37)의 반전단자에 기준전압으로 인가되게 된다.Between the hot wire H and the neutral wire N, a
비교부(37)의 출력단에는 서지카운터부(38), 서지유입표시부(39), 서지경고부(42)가 연결되며, 서지 카운터부(38)는 비교부(37)의 출력파형의 라이징 에지(rising edge) 신호에 의하여 업 카운트(up count)되는 통상적인 카운터로 카운트 수를 표시할 수 있으며, 내부에 카운트의 설정횟수가 저장되어 설정횟수를 초과한 카운트에서 교체경고부(40)에 경고신호를 출력한다.A
서지경고부(42)는 비교부(37)의 출력신호에 의하여 동작되는 트랜지스터(Q3)와 트랜지스터(Q3)의 에미터에 결선된 저항(R42)에 인가되는 전압에 의하여 동작되는 릴레이(RY1)와 릴레이(RY1)에 의하여 동작되는 경보장치(SP)로 이루어진다. 또한, 경보장치 대신에 릴레이(RY1)의 접점은 외부 통신망과 연결되어 외부에 서지입력사실을 알려줄 수 있도록 구성될 수 있다.The
또한, 서지 유입표시부(39)는 비교부(37)의 출력단에 결선된 전류제한용 저항(R44)과 발광다이오드(D41)로 이루어져 출력단이 하이 신호일 때 발광다이오드(D41)는 발광되어 서지유입을 표시한다.In addition, the
또한, 브릿지 다이오드(BD)의 출력은 SMPS IC(Switching Mode Power Supply IC)에 의하여 제어되는 직류/직류 변환부(33)에 의하여 복수의 일정 직류전압을 출력하여 비교부(37), 서지카운터부(38), 서지유입표시부(39)등의 구동전원을 공급하기 때문에 서지가 유입되는 경우에도 상기 요소들이 안정적으로 동작되도록 한다.In addition, the output of the bridge diode BD outputs a plurality of constant DC voltages by a DC /
직류/직류 변환부(33)의 트랜스의 1차측에는 N1 코일이 권선되고, 2차측에는 N2, N3, N4 코일이 권선되어 있으며, N1 코일은 SMPS IC 및 이들과 결선된 소자들R35, C3, D34, C4에 의하여 교류 파형으로 발진되며, N2, N3, N4 코일의 권선비들에 의하여 각각 코일단에는 교류전압이 발생되고, 코일단에 결선된 콘덴서와 다이오드에 의하여 직류로 정류된다. 이때, N2, N3는 출력전원용 권선이고, N4는 피드백용 권선으로 N4에 결선된 발광다이오드(D39)는 N4에 흐르는 전류량에 비례하여 발광되는 광량이 비례되며, 발광다이오드(D39)의 광은 SMPS IC의 수광트랜지스터(Q1)에 입력되게 되어 수광트랜지스터의 흐르는 전류량을 변화시킴으로써 과전류가 흐를 때는 N1의 출력전압을 감소시키고, 저전류가 흐를 때는 출력전압을 증가시킨다. SMPS IC 동작에 따른 상세한 설명은 주지된 기술로써 생략하기로 한다.N1 coil is wound on the primary side of the transformer of the DC /
상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 서지 흡수용 소자인 바리스터의 서지흡수 횟수를 정확히 카운트 할 수 있어 바리스터의 교체를 적정하게 이룰 수 있어 본 서지보호장치에 연결된 전기장치들을 효과적으로 보호할 수 있다.According to the present invention having the above object and configuration, it is possible to accurately count the number of surge absorption of the varistor, which is a surge absorption element, to properly replace the varistors, thereby effectively protecting the electrical devices connected to the surge protection device. have.
또한, 감시회로에서 동작되는 회로구성요소들에 대하여 SMPS기법으로 안정적인 전원을 공급함으로써 회로구성요소들이 서지유입에 관계없이 안정적으로 동작되도록 하여 본 서지보호장치의 신뢰성이 제고된다.In addition, by supplying stable power to the circuit components operated in the supervisory circuit by the SMPS technique, the reliability of the surge protection device is improved by allowing the circuit components to operate stably regardless of the surge inflow.
또한, 카운트부에 의한 서지 유입의 횟수를 카운트 할 뿐만 아니라 설정된 횟수보다 많은 수가 카운트될 때는 경보를 발하도록 하여 관리자에 경각심을 높이도록 하여 관리의 효율성을 제고한다.In addition, not only the number of surge inflows by the counting unit is counted, but also an alarm is issued when a number of times larger than the set number is counted to raise the alarm to the manager, thereby improving management efficiency.
또한, 서지가 유입되는 상태 및 바리스터의 동작상태를 항시 감시할 수 있도록 하여 관리의 효율성 및 보수가 용이하도록 하는 효과가 있다. In addition, it is possible to monitor the operating state of the surge and the operational state of the varistor at all times has the effect of easy management efficiency and maintenance.
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