KR20120019533A - 대기전력 절감을 위한 전력선 통신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 노이즈 및 신호의 감쇄가 최소인 제로크로스포인트를 이용하여 동기 통신을 하는 전력선 통신장치에 관한 것으로서, 본원에서는 대기전력의 소모를 최소화하기 위한 대기전력 절감용 전력선 통신장치를 개시한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 변압기를 통해 외부전원을 공급하는 전원공급회로부와, 전원용 주파수(60Hz)와 통신용 주파수(carrier)를 분리하여 통신 데이터를 수신하는 커플링회로부와, 통신 노이즈(Noise)와 통신 신호의 감쇄가 최소인 지점을 검출하는 ZCP(제로크로스포인트)회로부와, 상기 커플링회로부 및 ZCP회로부를 통해 데이터 신호를 송수신하고 변환하는 통신모듈을 포함하는 전력선 통신장치에 있어서, 상기 ZCP회로부는 상기 변압기의 2차측에 연결되며, 상기 ZCP회로부는 교류전원의 제로크로스포인트(Zero Cross Point) 지점에서 동작하는 포토커플러와, 상기 포토커플러로부터 로우(low) 전압이 인가되면 상기 통신모듈에 펄스신호를 전송하는 바이폴라 트랜지스터를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.
이와 같이 본 발명은 외부전원이 감압되는 변압기의 2차측에 ZCP회로부가 연결된다. 따라서 상기 ZCP회로부의 입력단에 연결되는 저항을 제거하거나 상대적으로 낮은 크기의 저항으로 변경할 수 있게 되므로 상기 저항에 의한 전력소모를 최소화하여 대기전력을 절감할 수 있게 된다.

Description

대기전력 절감을 위한 전력선 통신장치{POWER LINE COMMUNICATION APPARATUS FOR REDUCTION OF STANDBY POWER}

본 발명은 전력선 통신장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통신 노이즈(Noise)와 통신 신호의 감쇄가 최소인 제로 크로스 포인트(Zero Cross Point)를 이용하여 동기 통신을 하는 전력선 통신장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력선 통신(PLC; Power Line Communication)은 상용 교류 신호를 전송 매체로 하여 전력선으로 데이터를 통신하는 방식으로, 상용 교류 전원인 60Hz의 정현파에 중심 주파수(carrier)를 실어 통신하도록 이루어져, 가정이나 사무실 또는 공장 내의 전원선을 통신 선로로 이용하는 것이다.

즉, 별도의 통신 선로를 설치하지 않아도 통신망을 구축할 수 있는 이점이 있기 때문에 가정이나 사무실 또는 공장 등에서 구비하고 있는 다수의 기기 또는 장치를 원격 조정하기 위해 전력선 통신(PLC)이 널리 사용되고 있다.

상기의 전력선 통신을 이용하여 가정이나 회사에서 사용하고 있는 각종 에너지, 예를 들어 전기, 수도, 온수, 가스 등의 사용량을 측정한 계량기(또는 검침기)의 계량 값을 검침원이 직접 방문하지 않고도 원거리의 관리회사에서 데이터를 검침할 수가 있는 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 전력선 통신장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 일반적인 전력선 통신장치를 도시하는 블록도 및 회로도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 전력선 통신장치는, 외부전원을 공급하는 전원공급회로부(20)와, 전원용 주파수(60Hz)와 통신용 주파수(carrier)를 분리하여 통신 데이터를 수신하는 커플링회로부(40)와, 통신 노이즈(Noise)와 통신 신호의 감쇄가 최소인 지점을 검출하는 ZCP(제로 크로스 포인트)회로부(60)와, 상기 커플링회로부(40) 및 ZCP회로부(60)를 통해 데이터 신호를 송수신하고 변환하는 통신모듈(80)을 포함하여 구성된다.

이와 같은 종래의 전력선 통신장치는 교류전원의 220V 60Hz 성분을 커플링회로부(40) 및 ZCP회로부(60)를 통해 제로 크로스 포인트를 검출하여 릴레이 제어시 발생하는 아크를 방지하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 전력선 통신장치는 도시된 바와 같이 ZCP회로부(60)가 전원공급용 변압기의 1차측에 연결되기 때문에, 외부전원이 220V인 경우 상기 ZCP회로부(60)에서는 56k 저항(62)을 사용하여 포토커플러의 발광다이오드를 구동함으로써 높은 대기전력이 소모되는 문제점이 있었다.

즉, 강압되지 않은 220V가 흐르는 전선 상에 상기 ZCP회로부(60)가 연결되므로 상기 ZCP회로부(60)가 정상적인 작동을 하기 위해서는 220V의 전압 및 전류를 일정 크기만큼 제한해야만 하는데, 이 경우 비교적 큰 크기의 56k 저항(62)이 사용되어 저항의 크기만큼 전력이 낭비되는 결과를 초래하였다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전원공급용 변압기와 ZCP회로부 사이에 연결된 저항에서 소모되는 전력을 최소화하여 대기전력을 절감할 수 있는 전력선 통신장치를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 변압기를 통해 외부전원을 공급하는 전원공급회로부와, 전원용 주파수(60Hz)와 통신용 주파수(carrier)를 분리하여 통신 데이터를 수신하는 커플링회로부와, 통신 노이즈(Noise)와 통신 신호의 감쇄가 최소인 지점을 검출하는 ZCP(제로크로스포인트)회로부와, 상기 커플링회로부 및 ZCP회로부를 통해 데이터 신호를 송수신하고 변환하는 통신모듈을 포함하는 전력선 통신장치에 있어서, 상기 ZCP회로부는 상기 변압기의 2차측에 연결되며, 상기 ZCP회로부는 교류전원의 제로크로스포인트(Zero Cross Point) 지점에서 동작하는 포토커플러와, 상기 포토커플러로부터 로우(low) 전압이 인가되면 상기 통신모듈에 펄스신호를 전송하는 바이폴라 트랜지스터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 ZCP회로부의 입력단에는 상기 변압기의 2차측 출력전압에 따른 소정의 저항이 더 포함되며, 상기 저항은 상기 변압기의 2차측 출력전압을 제한하여 상기 포토커플러를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명은, 외부의 교류전원이 감압되는 변압기의 2차측에 ZCP회로부가 연결된다. 따라서 기존의 저항을 제거하거나 기존 저항에 비해 상대적으로 낮은 크기의 저항으로 변경할 수 있게 되므로 저항에 의해 불필요하게 소모되는 대기전력을 최소화하여 전력소비를 절감할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 변압기의 절연강도에 따른 외부 노이즈 및 서지에 대한 신뢰성 보강이 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 종래의 일반적인 전력선 통신장치를 도시하는 블록도 및 회로도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 대기전력 절감을 위한 전력선 통신장치를 도시하는 블록도 및 회로도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 다음의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한 하기 설명에서 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들 없이도, 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 따라서 이 기술분야에 널리 알려진 주지관용의 일반적인 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 대기전력 절감을 위한 전력선 통신장치를 도시하는 블록도 및 회로도이다.

첨부된 도면을 참조하면, 본 발명의 대기전력 절감을 위한 전력선 통신장치는, 변압기(100)를 통해 외부전원을 공급하는 전원공급회로부(200)와, 전원용 주파수(60Hz)와 통신용 주파수(carrier)를 분리하여 통신 데이터를 수신하는 커플링회로부(400)와, 통신 노이즈(Noise)와 통신 신호의 감쇄가 최소인 지점을 검출하는 ZCP(제로크로스포인트)회로부(600)와, 상기 커플링회로부(400) 및 ZCP회로부(600)를 통해 데이터 신호를 송수신하고 변환하는 통신모듈(800)을 포함하여 구성된다.

상기 전원공급회로부(200) 및 통신모듈(800)은 해당 기술분야에서 일반적인 구성에 해당하므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 본원에서는 첨부된 도면을 참조하여 커플링회로부(400) 및 ZCP회로부(600)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

먼저 커플링회로부(400)에 대해 설명하도록 한다.

상기 커플링회로부(400)는 전원용 주파수와 통신용 주파수를 분리시키는 역할을 하는 것으로, 전력선을 통한 통신 신호의 송수신이 가능하도록 한다.

상기 커플링회로부는(100)는 임피던스 매칭을 위한 변압기와, 신호 전달을 위한 콘덴서와, 상기 방전을 위한 저항과, 상기 변압기와 병렬로 연결되어 외부 전력선의 서지(surge)성 노이즈로부터 내부회로를 클램핑(clamping)하기 위한 다이오드로 구성된다.

다음으로 ZCP회로부(600)에 대해 설명하도록 한다.

상기 ZCP회로부(600)는 외부전원의 전압신호를 포토커플러에서 입력받아 통신 노이즈와 통신 신호의 감쇄가 최소인 지점, 즉 제로크로스포인트(ZCP; Zero Cross Point) 지점을 검출하는 역할을 한다.

여기서 상기 ZCP회로부(600)는 상기 변압기(100)의 2차측에 연결되는 것이 바람직하며, 상기 ZCP회로부(600)는 교류전원의 제로크로스포인트(Zero Cross Point) 지점에서 동작하는 포토커플러와, 상기 포토커플러로부터 로우(low) 전압이 인가되면 상기 통신모듈에 펄스신호를 전송하는 바이폴라 트랜지스터를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 ZCP회로부(600)는 제로크로스포인트 지점에서 포토커플러의 발광다이오드가 동작되어 바이폴라 트랜지스터의 베이스에 로우 전압을 인가하여 컬렉터에서 5V 펄스 형태로 제로크로스포인트 타임(time)이 형성되도록 한다.

이와 같은 ZCP회로부(600)는 변압기(100)의 2차측에 연결되어 상기 변압기(100)를 통해 감압된 전압이 입력되므로 별도의 저항을 거치지 않고서도 포토커플러를 작동시킬 수 있게 된다. 따라서 저항에 의한 대기전력 불필요한 소모를 최소화하여 전력소비를 절감할 수 있게 되는 것이다.

그리고 도시하고 있지는 않으나 다른 실시 예로, 상기 ZCP회로부(600)의 입력단에는 상기 변압기(100)의 2차측 출력전압에 따른 소정의 저항이 더 포함될 수 있는데, 상기 저항은 상기 변압기의 2차측 출력전압에 따라 전압 및 전류를 제한하여 상기 포토커플러가 동작하도록 한다.

쉽게 말해, 상기 변압기(100)의 1,2차 권선비에 따라 강압되는 정도가 달라질 수 있으므로 포토커플러의 작동전압을 맞추기 위해서는 상기 변압기(100)의 2차측에서 출력되는 전압을 일정하게 조절하기 위해 소정의 저항이 필요하게 되는 것이다.

물론 이 경우에도 기존과 마찬가지로 ZCP회로부(600)의 입력단에 저항이 연결되지만, 변압기(100)에 의해 이미 강압된 2차측의 출력전압이 ZCP회로부(600)의 입력단으로 입력되므로 기존의 220V를 제한하기 위한 56k 정도의 비교적 큰 저항은 연결할 필요가 없게 된다.

따라서 상기 변압기(100)를 통해 강압된 전압을 제한하기 위해 기존의 56k 저항보다 상대적으로 작은 크기의 저항이 상기 ZCP(600)회로부의 입력단에 연결되므로, 기존의 저항 크기와 비교해 작아진 저항의 크기만큼 대기전력 소모를 절감할 수 있게 되는 것이다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 본 발명의 개념과 특정 실시 예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한 상기에서 기술된 실시 예는 본 발명에 따른 하나의 실시 예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

10: 변압기 20: 전원공급회로부
40: 커플링회로부 60: ZCP회로부
62: 저항 80: 통신모듈
100: 변압기 200: 전원공급회로부
400: 커플링회로부 600: ZCP회로부
800: 통신모듈

Claims (2)

1. 변압기를 통해 외부전원을 공급하는 전원공급회로부와, 전원용 주파수(60Hz)와 통신용 주파수(carrier)를 분리하여 통신 데이터를 수신하는 커플링회로부와, 통신 노이즈(Noise)와 통신 신호의 감쇄가 최소인 지점을 검출하는 ZCP(제로크로스포인트)회로부와, 상기 커플링회로부 및 ZCP회로부를 통해 데이터 신호를 송수신하고 변환하는 통신모듈을 포함하는 전력선 통신장치에 있어서,
   상기 ZCP회로부는 상기 변압기의 2차측에 연결되며,
   상기 ZCP회로부는,
   교류전원의 제로크로스포인트(Zero Cross Point) 지점에서 동작하는 포토커플러와,
   상기 포토커플러로부터 로우(low) 전압이 인가되면 상기 통신모듈에 펄스신호를 전송하는 바이폴라 트랜지스터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대기전력 절감을 위한 전력선 통신장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 ZCP회로부의 입력단에는 상기 변압기의 2차측 출력전압에 따른 소정의 저항이 더 포함되며,
   상기 저항은 상기 변압기의 2차측 출력전압을 제한하여 상기 포토커플러를 동작시키는 것을 특징으로 하는 대기전력 절감을 위한 전력선 통신장치.

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