KR20120001676A

KR20120001676A - 교류 전류 신호를 위한 입력 회로 및 이를 포함하는 모터 스타터

Info

Publication number: KR20120001676A
Application number: KR1020110063148A
Authority: KR
Inventors: 로날드 에이 반윌든; 마크 에이 버헤옌
Original assignee: 이턴 코포레이션
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2012-01-04
Also published as: CN102299641B; US8373373B2; US8598736B2; US20130163141A1; EP2403125B1; ZA201104738B; US20110316469A1; BRPI1102850A2; EP2403125A2; TW201218610A; EP2403125A3; CN102299641A; TWI524652B

Abstract

입력 회로(20)는 한 쌍의 긴 도체(24)의 교류 전류 신호(22)로부터 논리 신호(28)를 출력하도록 구성된 인터페이스(26)를 포함한다. 부하(30)는 상기 한 쌍의 긴 도체로 전환가능하다. 프로세서(32)는 제 1 소정 시간 동안 상기 교류 전류 신호와 비동기식으로 상기 부하를 상기 한 쌍의 긴 도체로 전환하도록 제어 신호(34)를 출력하고(35), 상기 논리 신호를 입력(36)하며, 상기 입력 논리 신호가 상기 제 1 소정 시간 동안 복수 회 활성화되었는지를 결정하고, 이에 따라 상기 교류 전류 신호의 제 1 상태를 설정하고, 아니라면, 상기 교류 전류 신호의 반대 제 2 상태를 설정하며, 상기 출력을 반복하기 전에 상기 반대 제 2 상태에 대해서는 제 1 소정 시간보다 긴 제 2 소정 시간 동안 지연시키며(178), 상기 출력을 반복하기 전에 상기 제 1 상태에 대해서는 제 2 소정 시간보다 긴 제 3 소정 시간 동안 지연시킨다(172).

Description

교류 전류 신호를 위한 입력 회로 및 이를 포함하는 모터 스타터{INPUT CIRCUIT FOR ALTERNATING CURRENT SIGNAL, AND MOTOR STARTER INCLUDING THE SAME}

개시된 사상은 일반적으로 입력 회로에 관한 것으로, 특히 교류 전류 신호를 위한 입력 회로에 관한 것이다. 또한, 개시된 사상은 모터 스타터와 같은 전기 장치에 관한 것이다.

신호(예를 들어, 제한 없이, 트립(trip)의 발생 후에 모터를 리셋(reset)하는 입력 신호와 같이 모터 과부하에 대한 신호)를 전송하는 데에 사용되는 I/O(input/output) 라인과 같은 도체(conductors)가 전원을 전달하는 다른 도체에 아주 가깝게 있을 때, 용량성 커플링(capacitive coupling)이 발생한다. 이러한 도체는 모두 동일한 와이어 트레이(wire tray) 또는 동일한 케이블 팩(cable pack)에서 서로 가까이 연결될 수 있다.

도 1은 용량성 커플링의 가능성을 포함하는 일반적인 구성을 도시한다. 원격 스위치 S1(remote switch, 2)은 모터 스타터(4)로부터 백에서 수천 피트까지 떨어질 수 있다. 본 예시에서, 120 VAC 핫 라인(hot line, 6)에는 항상 전원이 공급된다. 캐패시터 C1(8)은 실제 존재하는 것은 아니지만, 긴 두 도체(elongated conductors, 10)가 물리적으로 나란히 놓여져, 상대적으로 서로 단단하게 연결된 캐패시터의 두 판으로 기능하기 위해, 긴 두 도체(10)가 케이블 팩(도시되지 않음)에서 상대적으로 긴 거리를 이동한다는 사실을 나타낸다. 도체(10)가 더 멀리 이동할수록, 캐패시턴스(capacitance)도 더 커진다. 이 캐패시터의 한 쪽 판에는 항상 120 VAC 전압이 인가된다. 다른 쪽 판은 스위치 S1(2)이 열릴 때 저항기 R1(12)을 통해 접지된다. 모터 스타터(4) 내부의 회로(도시되지 않음)가 R1(12)의 전압을 감시하여, 유효 입력 신호(valid input signal)의 존재 여부를 결정한다. 이러한 특정 예시에서, 임계값(threshold)은 소정의 값, 예컨대, 5 VDC로 설정된다. 5 VDC보다 큰 시그널은 단일 유효 로직 하이(valid logic high)로 간주되고, 5 VDC 미만의 신호는 유효 로직 로우(valid logic low)가 된다. 스위치 S1(2)이 열리면, R1(12)의 전압은 캐패시터 C1(8)의 캐패시턴스의 크기 및 저항기 R1(12)의 저항의 크기에 대한 함수가 된다. 이러한 두 소자는 출력 전압 Vout이 수학식 1로 제공되는 고대역 필터(high-pass filter)를 형성한다.

여기서, Vin은 AC 입력 전압(예컨대, 제한 없이, 120 VAC); 및 FREQ는 AC 입력 전압의 주파수(예컨대, 제한 없이, 60 Hz)이다.

적절한 값을 대입한 결과가 표 1에 제공된다.

모터 스타터 입력 임피던스(impedance)가 상대적으로 크면(예컨대, R1=100 kΩ), 케이블(cabling)은, S1(2)이 열려 입계값이 초과되기 전에, C1의 캐패시턴스가 대략 0.5 nF(5.00E-10F)만이 되도록 할 수 있다. 0.5 nF보다 큰 캐패시턴스의 C1(8)은 유효하지 않은 로직 하이(invalid logic high)를 초래한다. 입력 임피던스가 100 Ω으로 변경될 때, 0.5 μF(5.00E-07F)보다 큰 캐패시턴스의 C1(8)는 유효하지 않은 로직 하이를 초래한다. 케이블 캐패시턴스(cabling capacitance)는 읽기 오류(false readings)가 발생하기 전에 1000 배가 커질 수 있다. 더 큰 캐패시턴스를 처리함으로써 더 긴 케이블이 허용될 수 있다.

따라서, 입력 라인의 유효 신호는, 상대적으로 긴 거리 이동 또는 입력 라인 아주 가까이에서의 상대적으로 큰 전압으로 인해 용량성 커플링의 문제를 가질 수 있다.

제로-크로싱(zero-crossing)마다 대략 4 mS 동안 부하 시험기(load bank)를 켜는 동기화 입력 회로(synchronous input circuit)를 사용하는 것이 공지되어 있다. 부하 시험기는 각 제로-크로싱 전에 2 mS 동안 켜지고, 제로-크로싱 후에 2 mS까지 켜져 있다. 제로-크로싱이 발생하는 시기를 정확히 아는 것이 요구된다. 부하 시험기의 전압은 이 시간 간격 동안에는 상대적으로 낮다.

입력 장치의 개선의 여지가 있다.

또한, 모터 스타터와 같은 전기 장치에 대한 개선의 여지도 있다.

상기 및 기타 요구는 개시된 사상의 실시예로 충족되며, 이 사상에 따르면, 제 1 소정 시간 동안 교류 전류 신호와 비동기식으로 부하를 한 쌍의 긴 도체로 전환하도록 제어 신호를 출력하고, 상기 한 쌍의 긴 도체로부터의 논리 신호를 입력하며, 상기 입력된 논리 신호가 상기 제 1 소정 시간 동안 복수 회 활성화되었는지를 결정하고, 이에 따라 상기 교류 전류 신호의 제 1 상태를 설정하고, 아니라면, 상기 교류 전류 신호의 반대 제 2 상태를 설정하며, 상기 출력을 반복하기 전에 상기 반대 제 2 상태에 대해서는 제 1 소정 시간보다 긴 제 2 소정 시간 동안 지연시키며, 상기 출력을 반복하기 전에 상기 제 1 상태에 대해서는 제 2 소정 시간보다 긴 제 3 소정 시간 동안 지연시킨다.

개시된 사상의 한 측면에 따르면, 교류 전류 신호를 위한 입력 회로는 상기 한 쌍의 긴 도체의 교류 전류 신호로부터 논리 신호를 출력하도록 구성된 인터페이스와, 상기 한 쌍의 긴 도체로 전환가능한 부하와, 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 (i) 제 1 소정 시간 동안 상기 교류 전류 신호와 비동기식으로 상기 부하를 상기 한 쌍의 긴 도체로 전환하도록 제어 신호를 출력하고, (ii) 상기 논리 신호를 입력하며, (iii) 상기 입력된 논리 신호가 상기 제 1 소정 시간 동안 복수 회 활성화되었는지를 결정하고, 이에 따라 상기 교류 전류 신호의 제 1 상태를 설정하고, 아니라면, 상기 교류 전류 신호의 반대 제 2 상태를 설정하며, (iv) 상기 출력을 반복하기 전에 상기 반대 제 2 상태에 대해서는 제 1 소정 시간보다 긴 제 2 소정 시간 동안 지연시키며, 상기 출력을 반복하기 전에 상기 제 1 상태에 대해서는 제 2 소정 시간보다 긴 제 3 소정 시간 동안 지연시키도록 구성된다.

상기 프로세서는, 상기 논리 신호가 상기 제 1 소정의 시간 동안 복수 회 활성화되었는지를 결정하고, 이에 따라 상기 교류 전류 신호의 상기 제 1 상태를 설정하며, 상기 제 3 소정 시간 동안 지연시키고, 아니라면 상기 제 2 소정 시간 동안 지연시키도록 구성된다.

개시된 사상의 또 다른 측면으로, 모터 스타터는 접촉기와, 과부하 릴레이를 포함하되, 상기 과부하 릴레이는 한 쌍의 긴 도체로부터의 교류 전류 신호를 위한 입력과, 상기 한 쌍의 긴 도체의 교류 전류 신호로부터 논리 신호를 출력하도록 구성된 인터페이스와, 상기 한 쌍의 긴 도체로 전환가능한 부하와, 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 (i) 제 1 소정 시간 동안 상기 교류 전류 신호와 비동기식으로 상기 부하를 상기 한 쌍의 긴 도체로 전환하도록 제어 신호를 출력하고, (ii) 상기 논리 신호를 입력하며, (iii) 상기 입력된 논리 신호가 상기 제 1 소정 시간 동안 복수 회 활성화되었는지를 결정하고, 이에 따라 상기 교류 전류 신호의 제 1 상태를 설정하고, 아니라면, 상기 교류 전류 신호의 반대 제 2 상태를 설정하며, (iv) 상기 출력을 반복하기 전에 상기 반대 제 2 상태에 대해서는 제 1 소정 시간보다 긴 제 2 소정 시간 동안 지연시키며, 상기 출력을 반복하기 전에 상기 제 1 상태에 대해서는 제 2 소정 시간보다 긴 제 3 소정 시간 동안 지연시키도록 구성된다.

개시된 사상의 전반적인 이해는 첨부된 도면을 참조하여 다음의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통해 얻어질 수 있다.
도 1은 용량성 커플링의 가능성을 포함하는 입력 구성의 개략적인 형태에 관한 블록 다이어그램이다.
도 2는 개시된 사상의 실시예에 따른 입력 회로의 개략적인 형태에 대한 블록 다이어그램이다.
도 3은 도 2의 입력 회로를 포함하는 모터 스타터의 개략적인 형태에 대한 블록 다이어그램이다.
도 4는 도 2의 프로세서에서 사용되는 루틴(routine)의 순서도이다.

본원에서 사용된 용어 "수"는 1 또는 1 보다 큰 정수(즉, 복수)를 의미한다.

본원에서 사용된 용어 "프로세서"는 데이터를 저장, 검색 및 처리할 수 있는 프로그램 가능한 아날로그 및/또는 디지털 장치; 컴퓨터; 워크스테이션; 개인 컴퓨터; 마이크로프로세서; 마이크로컨트롤러; 마이크로컴퓨터; 중앙 처리 유닛; 메인프레임 컴퓨터(mainframe computer); 미니-컴퓨터; 서버; 네트워크 프로세서(networked processor); 또는 기타 적절한 처리 장비 또는 장치를 의미한다.

도 2에서, 한 쌍의 긴 도체(24)로부터의 교류 전류 신호(22)를 위한 입력 회로(20)가 도시된다. 입력 회로(20)는 교류 전류 신호(22)로부터 논리 신호(logic signal, 28)를 출력하도록 구성된 인터페이스(26), 한 쌍의 긴 도체(24)로 전환가능한 부하(30) 및 예시된 마이크로컴퓨터(μC, 32)와 같은 프로세서를 포함한다. 도 4와 관련해서, μC(32)는, 출력(35)에서 제어 신호(34)를 출력하여 제 1 소정의 시간(예컨대, 제한 없이, 대략 121 mS; 기타 적절한 시간) 동안 교류 전류 신호(22)와 비동기식으로(asynchronously) 부하(30)를 한 쌍의 긴 도체(24)로 전환시키며, 입력 포트(36)와 같은 입력에 논리 신호(28)를 입력시키고, 제 1 소정 시간 동안 입력 논리 신호(28)가 복수 회 활성화되는 지를 결정하고, 이에 따라 출력 포트(38)와 같은 출력에서 교류 전류 신호(22)의 제 1 상태를 설정하며, 아니라면 출력 포트(38)에서 교류 전류 신호(22)의 반대의 제 2 상태를 설정하고, 출력(35)으로부터의 제어 신호(34) 출력을 반복하기 전에 반대 제 2 상태에서 제 1 소정 시간보다 더 긴 제 2 소정 시간(예컨대, 제한 없이, 대략 750 mS; 기타 적절한 시간) 동안 지연시키고, 아니라면, 출력(35)로부터의 제어 신호(34) 출력을 반복하기 전에 제 1 상태에서 제 2 소정 시간보다 더 긴 제 3 소정 시간(예컨대, 제한 없이, 대략 2 S; 기타 적절한 시간) 동안 지연시키도록 구성되며, 이는 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

예시 1

선택적인 전자 부하(electronic loading) 및 상승 에지 제로-크로싱 논리(rising edge zero-crossing logic)가 예시된 μC(32)에 의해 구현되어 용량성 커플링 문제를 상당히 줄일 수 있으며, 이는 아래에서 도 4와 관련하여 추가적으로 설명될 것이다. μC(32)는 소정 시간(예컨대, 제한 없이, 대략 121 mS) 동안 출력(35)의 제어 신호(34)로 제어되는 트랜지스터(42)를 사용하여 전자 부하 시험기(40)를 선택적으로 켠다. 입력 포트(36)에서 논리 신호(28)의 소정 횟수(예컨대, 제한 없이, 4 회)의 연속 상승 에지가 예컨대, 121 mS 동안에 발생할 때, 해당 원격 스위치 S1(44)이 닫히면, μC(32)가 해당되는 연속 AC 사이클을 검출한다. 전자 부하 시험기(40)가 부분적으로는 도 1의 저항기 R1(12)처럼 기능한다. 순간 스위치(momentary switch) S1(44) 및 VAC 전원 장치(46)의 예시된 120 VAC가 입력 회로(20)에 인가된다. 이는, 예를 들어, 50 Hz(사이클 당 대략 20 mS) 또는 60 Hz(사이클 당 대략 16.67 mS)에서 적어도 4 회의 AC 사이클을 포함할 수 있는 예컨대, 최소 대략 121 mS 동안 순간 스위치 S1(44)를 닫음으로써 구현된다. VAC 전원 장치(46)는 예를 들어, 50 Hz 및 60 Hz 교류 전류 전원 장치 중 하나일 수 있다.

일반적으로, μC(32)는 예컨대, 121 mS 동안 전자 부하 시험기(40)를 켜고, 논리 신호(28)의 소정의 횟수(예컨대, 제한 없이, 4 회; 기타 적절한 횟수)의 연속 유효 상승 에지를 검사하며, 소정 시간(예컨대, 제한 없이, 750 mS) 동안 전자 부하 시험기(40)를 꺼서 냉각시킨다. 부하(30)에서 사용된 저항기(48, 50, 52, 54)가 상대적으로 빈번하게 꺼져 전력율(wattage rating)의 초과를 피하기 위해서, 그 전력량(wattage)은 상대적으로 아주 작다. 또한, 가능한 한 자주(예컨대, 제한 없이, 매 750 mS) 순간 스위치 S1(44)의 스위치 폐쇄를 검사하는 것이 바람직하다. 그러나, VAC 전원 장치(46)의 예시된 120 VAC가 예컨대, 150 VAC로 올라간다면, 부하(30)가 과열될 우려가 있다. 750 mS의 시간을 보다 긴 소정의 시간(예컨대, 제한 없이, 2000 mS)으로 변경함으로써 부하(30)가 냉각될 수 있다. 한편, 예컨대, 2000 mS(2 초)마다 순간 스위치 폐쇄를 검사하는 것은, 버튼이 가끔 눌려지거나 버튼을 놓칠 수 있어 너무 길다고 여겨진다.

교류 전류 신호(22)는 때때로 실제로 존재하지 않고(즉, 용량성 커플링 됨), 때때로는 실제로 존재하기도 한다(예컨대, 실제 스위치 폐쇄에 의함). 전자 부하 시험기(40)가 예컨대, 121 mS 기간 동안 켜졌을 때, 이렇게 용량성 커플링된 VAC 신호가 즉시 유효 로직 로우에서 요구되는 레벨 미만으로 떨어지지만, 그 뒤에 전원이 없기 때문에, 부하(30)는 충분히 냉각된 채로 동작하고, 예컨대, 750 mS 후에 다시 켜질 수 있다. VAC 신호가 존재하고, 예시로 120 VAC 전압이 부하 저항기(48, 50, 52, 54)에 인가되면, 이들 저항기가 가열된다. 따라서, 예컨대, 121 mS 펄스가 다시 인가되기 전에 2초 간 꺼지게 된다. 즉, VAC 신호가 용량성 커플링되면(스위치 열림), 매 750 mS 마다, VAC 신호가 실제로 존재하면(스위치 닫힘), 예컨대, 매 2 초마다 μC(32)가 스위치 폐쇄 여부를 검사한다.

예시 2

개시된 사상은, 상대적으로 긴 길이의 도체(24)에서 실제 스위치의 폐쇄를 검사하기 위하여(따라서, 용량성 커플링된 신호가 아님), 예컨대, 121 mS 시간 동안 VAC 전원 장치(46)의 예시된 VAC 전압에 대해 비동기식으로 또는 임의로 전자 부하 시험기(40)에 적용된다.

개시된 사상에서 상대적으로 짧은 처리 시간을 가지는 비동기식 작동이 제공되지만, AC 제로-크로싱을 검출하는 특수 제로-크로싱 회로는 제공되지 않는다. 예시된 부하(30)에 상대적으로 큰 전압이 인가되지만, 예시된 750 mS 및 2000 mS 지연을 가진 적절한 사용률(duty cycles)로 사용함으로써 부하(30)가 상대적으로 냉각된 채 유지된다.

예시 3

예시된 전자 부하 시험기(40)는 μC(32)의 입력 포트(36)의 상대적으로 높은 입력 임피던스를 가지고, 이를 입력 연결 장치(input connector, 56)에서 예시된 교류 전류 신호(22)의 측면에서 볼 때 상대적으로 낮은 입력 임피던스로 변환한다. 인터페이스(26)는 다이오드(58)와 같은 반파 정류기(half-wave rectifier)와 다이오드(58)로 구동되는 선형 DC 레귤레이터(linear DC regulator, 64)를 포함하며, 선형 DC 레귤레이터(64)는 반파 정류된 교류 전류 신호(22)의 양(positive)인 반 부분이 존재할 때 양의 DC 전압을 갖는 구형파(square waves, 60)를 출력하고, 반파 정류된 교류 전류 신호(22)의 음(negative)인 반 부분이 존재할 때 0 V를 출력하도록 구성된다. 예시된 120 VAC 입력 전압은 다이오드(58)에 의해 반파 정류됨으로써, 선형 DC 레귤레이터(64)의 출력(62)에서 구형파(60, AC 제로-크로싱에 대응)가 자연적으로 생성된다. 선형 DC 레귤레이터(64)는 반파 정류된 120 VAC 입력 전압의 양인 반 부분이 존재할 때, 예컨대, 15 VDC를 출력하나, 반파 정류된 120 VAC 입력 전압의 음인 반 부분에서는 즉시 대략 0 V로 떨어진다. 각 구형파(60)는, 인가된 입력 AC 파형이 상대적으로 아주 낮은 크기 레벨에 근접할수록 그 형태 인자(방형)의 일부를 잃기 시작하며, 반파 정류된 사인파(sine wave)와 닮아가기 시작하지만, 유효 로직 하이/로우 레벨을 여전히 제공한다.

본 예시에서는 유효 입력 신호인 교류 전류 신호(22)와 관련해서, 전자 부하 시험기(40)의 예시된 121 mS 동안 연속 4 회의 상승 에지 제로-크로싱(각각의 상승 에지 제로-크로싱은 구형파(60)의 상승 에지임)이 발생한다. 전자 부하 시험기 오프 타임(off time)은, 유효 상승 에지 제로-크로싱이 발생하지 않으면, 예컨대, 750 mS이 되고, 연속 4 회의 상승 에지 제로-크로싱이 발생하여 부하(30)의 과열을 방지하는 경우에는 예컨대, 2000 mS가 된다.

인터페이스(26)는 구형파(60)를 분할하고 논리 신호(28)를 출력하도록 구성된 분할 회로(divider circuit, 66)를 더 포함한다. 제로-크로싱 신호(구형파(60))는 분할 회로(66)에 의해 알맞게 분할되어, 바람직하게는 신호(28)의 상승 에지를 검출하도록 구성된 μC(32)의 입력 포트(36)에 적절한 크기의 논리 신호(28)가 직접 제공된다.

예시된 인터페이스(26)는 구형파(60)로 구동되어, μC(32)를 구동하도록 구성된 피크 홀드 회로(peak hold circuit, 68)를 더 포함한다. 피크 홀드 회로(68)는 제로-크로싱과 상관없이, 예컨대, + 15 VDC(70)와 같이 일정한 DC 전압을 출력하도록 구성된다. 피크 홀드 회로(68)는 구형파(60)로부터 전압을 얻는 다이오드(72)와 캐패시터(74)를 포함하고, 이를 전원 공급 회로(76)로 전달하지만, 구형파(60)의 전압이 없어져도 예시된 + 15 VDC(70)가 사라지지 않게 한다.

도 2의 입력 회로(20)는 예컨대, 도 3의 과부하 릴레이(overload relay, 108)의 해당 연결 장치(도시되지 않음)와 이어지는 연결 장치(도시되지 않음)를 포함하는 별개의 "리셋 보드(reset board, 도시되지 않음)"를 포함할 수 있다. 본 예시에서, "리셋 보드"는 도 3의 프로세서(114)와 동일한 기능을 제공할 수 있는 도 2의 프로세서(32)를 포함하지 않는다.

예시 4

예시된 121 mS는 적어도 교류 전류 신호(22)의 연속 4 회의 교류 전류 라인 사이클 중에 적어도 연속 4 회의 상승(positive going) 제로-크로싱에 해당한다.

예시 5

도 2에 도시된 바대로, 긴 도체(24)의 한쪽 도체(78)는 인터페이스(26)에 근접한 VAC 전원 장치(46)에 전기적으로 연결되고, 긴 도체(24)의 다른 쪽 도체(80)는 입력 연결 장치(56)를 통해 인터페이스(26)에 전기적으로 연결된다. 한 쌍의 긴 도체(24)는 대략 100 피트에서 2 마일까지 연장되고, 원격 스위치 S1(44)에 원격으로 전기적으로 연결된다. 예시된 입력 회로(20)는, 입력 라인이 동일한 케이블 팩(도시되지 않음)에 마련된 인접한 도체(예컨대, 78, 80)의 전압의 용량성 커플링에 의한 영향을 받지 않고 상대적으로 긴 거리를 이동하게 한다.

예시 6

도 3과 관련하여, 모터 스타터 시스템(102)은 접촉기(contactor, 106)와 과부하 릴레이(108)로 이루어진 모터 스타터(104)를 포함한다. 과부하 릴레이(108)는 전압(112)을 갖는 전원 장치(110)와, 전원 공급 전압(112)로 구동되고 접촉기(106)를 제어하도록 구성된 프로세서(114)를 포함한다.

과부하 릴레이(108)의 전원 공급 장치(110)는 바람직하게는 모터(120, 가상선으로 표시됨)로의 다수의 전원 라인(118)으로부터 기생적으로 구동되도록 구성된다. 이 경우에, 과부하 릴레이(108)는 모터(120)로 흐르는 전류를 감지하고 전원 공급 장치(110)에 전원을 공급하도록 구성된 다수의 변류기(current transformers, 122)를 더 포함한다. 과부하 릴레이(108)의 현재 트립 레벨이, 상대적으로 매우 낮은 레벨의 전류를 받는 모터에 비해 상대적으로 매우 낮게 설정될 때, 프로세서(114)가 켜지고 트립이 실행되는 소정의 레벨이 되기까지, 전원 공급 장치(110)에서 상대적으로 긴 시간(예컨대, 제한 없이, 30 분에서 한 시간)이 소모된다. 스위치 S1(44)를 닫음으로써 전원 공급 장치(76, 도 2)가 전원 공급 장치(110)와 OR되고(도시되지 않음), 이로 인해 스위치 S1(44)의 폐쇄에 의해 지시된 대로 시스템이 즉시 리셋을 수신하여 실행하게 된다.

예시된 모터 스타터 시스템(102)은 모터 전류가 흐를 때 과부하 릴레이(108)로 전원을 공급하는 전원 장치(124, 가상선으로 표시됨) 및 메인 차단기(main disconnect, 126, 가상선으로 표시됨)를 더 포함한다.

예시된 프로세서(114)는 통상 폐쇄 접촉부(normally closed contacts, 130) 및 통상 개방 접촉부(normally open contacts, 132)를 제어하는 솔레노이드(solenoid, 128)를 제어한다. 예시된 통상 폐쇄 접촉부(130)는 접촉기(106)의 솔레노이드(134)를 제어한다. 예시된 통상 개방 접촉부(132)는 접촉기(106)의 분리 가능한 접촉부(138)의 상태를 나타내는 표시기(136)를 제어한다. 또한, 예시된 프로세서(114)는 도 2의 교류 전류 신호(22)와 동일하거나 유사할 수 있는 리셋 신호(139)를 도 2의 입력 회로(20)와 동일하거나 유사할 수 있는 입력 회로(140)를 통해 입력한다. 본 예시에서, 프로세서(114)는 도 2의 μC(32)와 동일하거나 유사할 수 있다.

예시 7

본 예시에서, 예시된 신호(139)는 과부하 릴레이(108)를 리셋시키는 리셋 신호이다. 다른 어플리케이션에서는, 예컨대, 제한 없이, 상대적으로 긴 거리(예컨대, 제한 없이, 수백 피트에서 2 마일)를 이동하고, 다른 인접 도체에서 신호를 얻을 수 있는(예컨대, 용량성 커플링됨) 시작 신호(start signal) 또는 허용 신호(permission/permissive signal)와 같은 적절한 신호일 수 있다.

예시 8

도 4는 도 2의 μC(32)에서 사용된 루틴(150)의 순서도이다. 루틴(150)은 152에서 시작하고, 153에서 논리 VALID INPUT SIGNAL을 0으로 설정한다. 다음으로 154에서, LOADBANK ENABLE 신호(34)가 true로 설정된다. 156에서, 타이머(예컨대, μC(32)의 일부)가 0으로 설정되고, 정수 k가 0으로 설정된다. 그 다음에, 158에서, μC 타이머가 기간 T1(예컨대, 제한 없이, 121 mS; 기타 적절한 시간)인지가 결정된다. 아니라면, 160에서 입력(36)으로부터 상승 에지 입력이 있는지가 결정된다. 없다면, 스텝 158이 반복된다. 있다면, 162에서 정수 k가 1만큼 증가한다. 다음으로, 164에서 정수 k가 정수 L(예컨대, 제한 없이, 4; 기타 1보다 큰 적절한 정수) 이상인지가 결정된다. 아니라면, 스텝 158에 반복된다.

반면, 164의 테스트가 true이라면, 168에서 LOADBANK ENABLE 신호(34)가 false으로 설정되고, 정수 k가 0으로 리셋되며, 타이머가 0으로 리셋된다. 170에서, 논리 VALID INPUT SIGNAL이 1로 설정된다. 또한, 이 값은 출력(38)에서 출력될 수 있다. 172에서, 루틴(150)은 기간 T3(예컨대, 제한 없이, 2000 mS; 스텝 178의 T1 및 T2보다 긴 기타 적절한 시간)동안 지연되며, 이후에 스텝 153이 반복된다.

한편, 158에서의 타이머 테스트가 true이라면, 174에서 LOADBANK ENABLE 신호(34)가 false으로 설정되고, 정수 k가 0으로 리셋되고, 타이머가 0으로 리셋된다. 다음으로 176에서, 논리 VALID INPUT SIGNAL이 0으로 설정된다. 이 값은 또한 출력(38)에서 출력될 수 있다. 178에서, 루틴(150)은 기간 T2(예컨대, 제한 없이, 750 mS; T1 보다 길고 T3보다 짧은 기타 적절한 시간)동안 지연되며, 이후에 스텝 153이 반복된다.

스텝 158, 160, 162, 164에서, 신호(28)가 제 1 소정의 시간 T1 동안 적어도 연속 L 회 true인지가 결정되고, 이에 따라 논리 VALID INPUT SIGNAL의 실제 상태가 설정되고, 제 3 소정 시간 T3 동안 지연된다. 한편, 신호(28)가 제 1 소정 시간 T1 동안 유효하지 않으면(예컨대, 제한 없이, 3 회 이하의 상승 에지 발생), 스텝 158, 174, 176, 178에서는 제 2 소정 시간 T2 동안 지연된다.

개시된 사상의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으며, 당업자는 본 명세서를 통해 이러한 상세 부분에 대한 다양한 변경 및 대안을 제시할 수 있을 것이다. 따라서, 개시된 특정 방식은 단지 설명을 위한 것으로, 첨부된 특허청구범위 및 그 등가물의 전체 범위로 제공되는 개시된 사상의 범위를 한정하지 않는다.

2 원격 스위치 S1
4 모터 스타터
6 120 VAC 핫 라인
8 캐패시터 C1
10 두 긴 도체
12 저항기 R1
20 입력 회로
22 교류 전류 신호
24 한 쌍의 긴 도체
26 인터페이스
28 논리 신호
30 부하
32 프로세서
34 제어 신호
35 출력
36 입력 포트
38 출력 포트
40 전자 부하 시험기
42 트랜지스터
44 원격 스위치 S1
46 VAC 전원 장치
48 저항기
50 저항기
52 저항기
54 저항기
56 입력 연결 장치
58 다이오드
60 구형파(AC 제로 크로싱에 대응)
62 출력
64 선형 DC 레귤레이터
66 분할 회로
68 피크 홀드 회로
70 +15 VDC
72 다이오드
74 캐패시터
76 전원 공급 회로
78 도체
80 도체
102 모터 스타터 시스템
104 모터 스타터
106 접촉기
108 과부하 릴레이
110 전원 공급 장치
114 프로세서
118 전원 라인의 수
120 모터
122 변류기의 수
124 전원 장치
126 메인 차단기
128 솔레노이드
130 통상 폐쇄 접촉부
132 통상 개방 접촉부
134 솔레노이드
136 표시기
138 분리 가능한 접촉부
139 리셋 신호
140 입력 회로
150 루틴
152 스텝
153 스텝
154 스텝
156 스텝
158 스텝
160 스텝
162 스텝
164 스텝
168 스텝
170 스텝
172 스텝
174 스텝
176 스텝
178 스텝

Claims

한 쌍의 긴 도체(24)로부터의 교류 전류 신호(22)를 위한 입력 회로(20)에 있어서,
상기 입력 회로는
상기 한 쌍의 긴 도체의 상기 교류 전류 신호로부터 논리 신호(28)를 출력하도록 구성된 인터페이스(26)와,
상기 한 쌍의 긴 도체로 전환가능한 부하(30)와,
프로세서(32)를 포함하되,
상기 프로세서는
(i) 제 1 소정 시간 동안 상기 교류 전류 신호와 비동기식으로 상기 부하를 상기 한 쌍의 긴 도체로 전환하도록 제어 신호(34)를 출력하고(35),
(ii) 상기 논리 신호를 입력(36)하며,
(iii) 상기 입력된 논리 신호가 상기 제 1 소정 시간 동안 복수 회 활성화되었는지를 결정하고(158, 160, 162, 164), 이에 따라 상기 교류 전류 신호의 제 1 상태를 설정하고, 아니라면, 상기 교류 전류 신호의 반대 제 2 상태를 설정하며,
(iv) 상기 출력을 반복하기 전에 상기 반대 제 2 상태에 대해서는 상기 제 1 소정 시간보다 긴 제 2 소정 시간 동안 지연시키며(178), 상기 출력을 반복하기 전에 상기 제 1 상태에 대해서는 상기 제 2 소정 시간보다 긴 제 3 소정 시간 동안 지연시키도록(172) 구성된(150)
입력 회로(20).
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 소정 시간은 상기 교류 전류 신호의 적어도 4 회의 교류 전류 라인 사이클 중 적어도 연속 4 회의 제로-크로싱에 해당하는
입력 회로(20).
제 1 항에 있어서,
상기 인터페이스는 반파 정류기(58)와, 상기 반파 정류기로 구동되는 선형 레귤레이터(64)를 포함하되,
상기 선형 레귤레이터(64)는 반파 정류된 교류 전류 신호의 양인 반 부분이 존재할 때 양의 DC 전압 포함하는 신호(60)를 출력하고, 상기 반파 정류된 교류 전류 신호의 음인 반 부분이 존재할 때 대략 0 V를 출력하도록 구성된
입력 회로(20).
제 3 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 선형 레귤레이터의 신호를 분할하고 상기 논리 신호를 출력하도록 구성된 분할 회로(66) 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 논리 신호를 입력하도록 구성된 입력(36)를 포함하는
입력 회로(20).
제 3 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 구형파로 구동되고 상기 프로세서를 구동하도록 구성된 피크 홀드 회로(68)를 더 포함하는
입력 회로(20).
제 5 항에 있어서,
상기 피크 홀드 회로(68)는 DC 전압(70)을 출력하도록 구성된
입력 회로(20).
제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 긴 도체의 한쪽 도체(78)는 상기 인터페이스에 근접한 교류 전류 전원 장치(46)에 전기적으로 연결되고, 상기 한 쌍의 긴 도체의 다른 쪽 도체(80)는 상기 인터페이스에 전기적으로 연결되며, 상기 한 쌍의 긴 도체는 대략 100 피트에서 2 마일까지 연장되며 원격 스위치(44)에 원격으로 전기적으로 연결되는
입력 회로(20).
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 논리 신호가 상기 제 1 소정 시간 동안 복수 회 활성화되었는지를 결정하고, 이에 따라 상기 교류 전류 신호의 상기 제 1 상태를 설정하며, 상기 제 3 소정 시간 동안 지연시키고, 아니라면 상기 제 2 소정 시간 동안 지연시키도록 구성되는(158, 160, 162, 164)
입력 회로(20).
접촉기(106)와,
과부하 릴레이(108)를 포함하되,
상기 과부하 릴레이(108)는
한 쌍의 긴 도체(24)로부터의 교류 전류 신호(22)를 위한 입력(56)과,
청구항 1의 입력 회로(20)를 포함하는
모터 스타터(104).
제 9 항에 있어서,
상기 교류 전류 신호는 리셋 신호(22), 허용 신호(22) 및 시작 신호(22) 중 하나인
모터 스타터(104).
제 9 항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 논리 신호가 상기 제 1 소정의 시간 동안 복수 회 활성화되었는지를 결정하고, 이에 따라 상기 교류 전류 신호의 상기 제 1 상태를 설정하며, 상기 제 3 소정 시간 동안 지연시키고, 아니라면 상기 제 2 소정 시간 동안 지연시키도록 구성되는(158, 160, 162, 164)
모터 스타터(104).
제 9 항에 있어서,
상기 한 쌍의 긴 도체의 한쪽 도체(78)는 상기 인터페이스에 근접한 교류 전류 전원 장치(46)에 전기적으로 연결되고, 상기 한 쌍의 긴 도체의 다른 쪽 도체(80)는 상기 인터페이스에 전기적으로 연결되며, 상기 한 쌍의 긴 도체는 대략 100 피트에서 2 마일까지 연장되며 원격 스위치(44)에 원격으로 전기적으로 연결되는
모터 스타터(104).
제 9 항에 있어서,
상기 인터페이스는 반파 정류기(58)와, 상기 반파 정류기로 구동되는 선형 레귤레이터(64)를 포함하되,
상기 선형 레귤레이터(64)는 반파 정류된 교류 전류 신호의 양인 반 부분이 존재할 때 양의 DC 전압 포함하는 신호(60)를 출력하고, 상기 반파 정류된 교류 전류 신호의 음인 반 부분이 존재할 때 대략 0 V를 출력하도록 구성된
모터 스타터(104).
제 13 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 선형 레귤레이터의 신호를 분할하고 상기 논리 신호를 출력하도록 구성된 분할 회로(66) 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 논리 신호를 입력하도록 구성된 입력(36)을 포함하는
모터 스타터(104).
제 13 항에 있어서,
상기 인터페이스는 상기 선형 레귤레이터의 신호로 구동되고 상기 프로세서를 구동하도록 구성된 피크 홀드 회로(68)를 더 포함하는
모터 스타터(104).