KR20140065632A - 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치 - Google Patents

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Abstract

기준파가 유기되면 구동하는 아몰퍼스 안테나에서 출력된 신호 파형을 근거로 활선 접근 여부를 판단하여 경보하도록 한 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치가 제시된다. 제시된 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치는 기준파가 유기되면 구동하여 유도되는 정전계에 대응되는 신호 파형을 출력하는 아몰퍼스 안테나; 아몰퍼스 안테나에서 출력된 신호 파형을 증폭하는 증폭부; 및 아몰퍼스 안테나에 기준파를 유기하고, 증폭부로부터 수신된 신호 파형들을 근거로 활선 접근 여부를 판단하여 경보를 발생하는 경보 처리부를 포함한다.

Description

아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치{HOT-LINE APPROACHING WARNING DEVICE USING AMORPHOUS CORE}
본 발명은 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활선 작업시 작업자의 활선 접근을 경보하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치에 대한 것이다.
활선 접근 경보 장치는 고압 충전부의 전계(電界)를 밴드 내에 내장된 안테나 및 본체에 장치한 내부 전극에서 검출하여 전압이 일정 값을 초과했을 경우에 버저가 울리도록 한 장치이다.
활선 접근 경보 장치는 작업자의 손목이나 팔, 안전모 등에 장착하여 사용되며, 작업자가 고압 충전부에 접근한 경우에 경보를 발생하여 작업자에게 주의를 환기시킴으로써 사고를 미연에 방지하기 위한 것으로 현재 외선공사 작업 시에 많이 사용된다.
종래의 활선 접근 경보 장치는 정전계를 검출하기 위한 수단으로 정전유도 원리를 이용한 탐지판을 사용하거나, 전자유도 원리를 이용한 코일을 주로 사용한다. 이때, 검출소자(탐지판,코일 등)에 유기된 신호가 미약하기 때문에 다단 증폭기를 이용하여 증폭된 레벨로 판독하는 방법이었다. 그러나, 증폭기만을 이용할 경우 정상 고압선의 정전계 뿐만 아니라 유사 유도자계 또는 잡음도 동시에 증폭되는 결과로 인한 오작동 등이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 활선 접근 경보 장치의 작동 전원으로 일반 전지를 사용하기 때문에 작업중 소모된 전지의 교환해야 하는 불편함과, 수시로 전지의 용량을 확인해야만 하는 문제점이 있다.
종래의 활선 접근 경보 장치에서 활선의 정전계를 비접촉으로 검출하는 방법은 정전유도 , 전자유도(자계검출) 등으로 분류할 수 있다.
정전유도 방법은 정전유도현상을 이용하여 활선 접근을 검출하는 방법이다. 정전유도현상은 공간 속에 전하를 띤 도체의 정전계 범위에 다른 물체가 근접하게 되면 물체와 동일한 극성의 전하가 대전되는 현상이다. 일례로, 한국등록실용신한 제20-0262057호(명칭: 활선 접근 경보기용 회로, 이하, 선행기술1)에서는 정전유도 방법을 이용하여 활선 접근을 경보하는 회로를 기재하고 있다. 선행기술1에서는 도 1에 도시된 바와 같이 등가회로를 구성한다. 이때, P는 전력선, S는 사람, C는 전력선과 대지 용량, Cs는 사람과 대지 정전용량, Rs는 사람과 대지 절연저항, E는 전력선의 대지전압, Es는 사람의 대지유도 기전력, I는 정전용량을 통해 흐르는 전류를 의미한다. 선행기술에서는 등가회로에 도시된 각 값들을 하기의 수학식 1에 대입하여 사람의 대지유도 기전력을 산출한다.
Figure pat00001
이때, Rs는 상당히 큰 값이므로 정전유도전압은 전력선의 대지전압(E)에 비례한다. 따라서, 활선의 전압에 따른 정전유도 전압이 다른 것을 이용하여 각각의 고 전압별 안전거리를 구분하였다. 하지만, 날씨에 의한 습도 또는 주변 환경, 작업자의 조건에 따라 사람과 대지 절연저항 값, 사람과 대지 정전용량 값이 변하기 때문에, 선행기술1을 이용하는 경우 조건변화에 따른 안전거리가 불규칙하게 구분되는 문제점이 있다.
다른 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 한국공개실용신안 제20-1984-0001558호(명칭: 활선접근 경보기, 이하, 선행기술2)에서는 집전판 A, B에 유기된 전하량을 증폭하여 발진기를 제어하는 활선접근 경보기을 개시하고 있다. 이를 통해, 선행기술2는 선행기술1의 환경변화에 따른 문제를 해결할 수 있다. 하지만, 선행기술2는 집전판의 지향성에 따른 감도의 차이가 심하여 작업자와 활선의 방향 각도에 따라 거리가 변하는 문제점이 있다.
전자유도(자계검출) 방법은 전자유도 현상을 이용하여 활선 접근을 검출하는 방법이다. 즉, 도체에 전류가 흐르게 되면 도체의 주변으로 자기장이 형성된다. 이때, 자기장 범위에 피 도체가 있으면 그 피 도체로 전류가 유도되는 현상(예를 들면, 페러데이 법칙(Faraday's Law))을 이용하여 활선 접근을 검출한다. 일례로 한국공개특허 제10-2009-0068984호(명칭: 활선 접근 경보기, 이하, 선행기술3)에서는 원형 감지 센서를 사용하여 일체형으로 제작하고 안전모 내부 충격흡수재의 중앙에 위치시켜 항상 일정한 거리에서 전력선의 전계를 감지해서 착용자에게 감전위험을 알릴 수 있는 활선 근접 경보기를 개시하고 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 선행기술3에서는 원형 감지센서(8)로 구성하여 모든 방향에서 전력선과 일정한 거리(r)에서 전계를 감지하도록 구성하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 선행기술3에서는 전력선과 경보기, 대지간의 폐회로를 형성하여 전자유도 현상을 통한 활선 접근을 검출한다. 이때, C0는 전력선과 경보기의 부유 정전용량, C1은 경보기와 인체 사이의 부유 정전용량, C2는 인체와 대지간 정전용량, R0는 경보기의 내부저항, R1은 인체와 대지저항을 의미한다.
하지만, 선행기술3은 선행기술1과 같이 환경변화에 따라 안전거리가 불규칙하게 구분되는 문제점이 있고, 선행기술2와 같이 지향성의 문제를 해결할 수 없는 문제점이 있다.
상기한 바와 같이, 종래기술은 활선과 인체를 경유한 대지간 폐 회로의 형성으로 작동되도록 되어 있으므로, 환경 조건의 변화에 따른 검출거리의 불규칙과 활선과 작업자 간의 지향성의 문제가 있다.
또한, 종래기술들은 일반 전지를 이용하는 부수적인 문제도 있다. 물론, 전원 문제를 해결하기 위하여 정류(Rectifying)와 안테나(Antenna)의 합성어인 렉테나(Rectenna) 기술을 이용할 수도 있지만, 무게가 증가하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 환경 조건의 변화에 따른 검출거리의 불규칙 및 지향성 문제를 해결하기 위해 기준파가 유기되면 구동하는 아몰퍼스 안테나에서 출력된 신호 파형을 근거로 활선 접근 여부를 판단하여 경보하도록 한 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치는, 기준파가 유기되면 구동하여 유도되는 정전계에 대응되는 신호 파형을 출력하는 아몰퍼스 안테나; 아몰퍼스 안테나에서 출력된 신호 파형을 증폭하는 증폭부; 및 아몰퍼스 안테나에 기준파를 유기하고, 증폭부로부터 수신된 신호 파형들을 근거로 활선 접근 여부를 판단하여 경보를 발생하는 경보 처리부를 포함한다.
증폭부는, 신호 파형을 설정 배율로 증폭시키는 로우레벨 증폭모듈; 및 신호 파형을 로우레벨 증폭모듈보다 높은 배율로 증폭시키는 하이레벨 증폭모듈을 포함한다.
경보 처리부는, 증폭부로부터 수신되는 신호 파형들을 기준파에 동기시키는 동기모듈을 포함한다.
경보 처리부는, 증폭부로부터 수신된 신호 파형들 및 기설정된 기준 레벨을 근거로 변화량 오차값을 산출하여 저장하고, 수신된 신호 파형들을 사용주파수의 레벨과 비교하여 잡음여부를 분석하고, 수신된 신호 파형들이 정상신호로 분석되면 저장된 변화량의 오차값을 적산하여 활선과의 거리를 산출하는 분석모듈을 포함한다.
분석모듈은, 신호 파형들을 디지털 데이터로 변환하여 레벨을 검출하고, 기준 레벨에서 검출한 레벨을 감산하여 변화량의 오차값을 산출한다.
분석모듈은, 수신된 신호 파형들의 레벨이 변화되는 주기와 상용주파수의 주기를 근거로 잡음여부를 분석하되, 수신된 신호 파형들의 레벨이 변화되는 주기가 상용주파수 주기의 오차 범위 내의 주기이면 정상신호로 분석한다.
분석모듈은, 수신된 신호 파형들의 레벨이 변화되는 주기와 기준파의 주기를 근거로 기준 레벨 설정 여부를 분석하되, 수신된 신호 파형들의 레벨이 변화되는 주기가 기준파 주기의 오차 범위 내의 주기이면 기준 레벨 설정으로 분석한다.
분석모듈은, 수신된 신호 파형들을 디지털 데이터로 변환하여 검출한 레벨을 기준 레벨로 설정한다.
경보 처리부는, 수신된 신호 파형들을 근거로 산출하는 활선과의 거리와 거리 설정값을 근거로 활선 접근 여부를 판단하고, 활선 접근으로 판단하면 경보를 발생하도록 제어하는 제어모듈을 포함한다.
제어모듈은, 산출한 활선과의 거리가 거리 설정값 이하이면 작업자의 활선 접근으로 판단한다.
제어모듈은, 산출한 활선과의 거리와 복수의 거리 설정값을 근거로 활선 접근 여부를 다단계로 판단하되, 단계별로 서로 다른 경보를 발생하도록 제어한다.
제어모듈은, 아몰퍼스 안테나의 여자 코일에 기준파를 유기하여 구동시킨다.
경보 처리부는, 소리, 빛, 진동 중에 적어도 하나를 출력하여 작업자의 활선 접근을 경보하는 출력모듈을 포함한다.
증폭부 및 경보 처리부의 동작 전원을 공급하는 전원부를 더 포함한다.
전원부는, 무선 충전 모듈인 렉테나 모듈 및 태양전지셀 중에 적어도 하나를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의하면, 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치는 아몰퍼스 안테나를 이용하여 활선의 정전계를 검출함으로써, 환경 조건의 변화시에서 일정한 검출거리를 유지할 수 있고, 활선과 작업자간의 지향성의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치는 무선 충전 및 태양 에너지 충전을 이용함으로써, 일반전지의 사용에 따른 용량 확인 및 교체 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치는 아몰퍼스 안테나 및 렉테나 모듈, 태양전지셀 등으로 구성함으로써, 종래의 활선 접근 경보 장치에 비해 소형화 및 경량화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 종래의 활선 접근 경보 장치를 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 5의 증폭부를 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 5의 경보 처리부를 설명하기 위한 도면.
도 9는 도 5의 전원부를 설명하기 위한 도면.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치의 회로 구성을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명에 사용되는 아몰퍼스 코어에 대해 설명하면 아래와 같다.
아몰퍼스 코어는 저주파에서 중주파까지의 특성이 균일하며 크기 또한 작다. 후술되는 본 제품의 정전계를 검출하기 위한 수단으로써 래퍼런스 발진(12khz) 파형을 아몰퍼스 안테나(120) 여자코일에 유기하기 위하여 본 주파수에 대한 특성도 균일하여야 한다. 또한, 별도 충전용 자장발생 충전기로 본 제품을 충전하기 위한 방법으로 충전기에서 12khz 펄스파를 발생하여 본 펄스파를 충전 전류로 사용하기 위함이다. 활선에서 발생하는 정전계는 60Hz의 주파수이므로 본 신호를 검출하기에 가장 적합한 재질이 아몰퍼스 코어이다. 물론, 니켈 코어도 아몰퍼스와 유사한 특성을 보이고 있으나 동일한 크기 대비 아몰퍼스가 손실이 적고 경량화에 적합하다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 도 5의 증폭부를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 5의 경보 처리부를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 5의 전원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치(100)는 아몰퍼스 안테나(120), 증폭부(140), 경보 처리부(160), 전원부(180)를 포함하여 구성된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치(100)는 증폭부(140), 경보 처리부(160), 전원부(180)의 일부가 포함되는 제품 본체(190)의 상부에 아몰퍼스 안테나(120)가 실장된다. 아몰퍼스 안테나(120)의 상부에는 후술할 전원부(180)의 태양전지셀(182)이 실장된다.
아몰퍼스 안테나(120)는 활선의 정전계를 검출하는 수단으로, 활선의 정전계에 대응되는 신호 파형을 출력한다. 이를 위해, 아몰퍼스 안테나(120)는 아몰퍼스 코어, 여자 코일, 픽업 코일을 포함하여 구성된다.
여자코일은 아몰퍼스 코어의 중앙에 평행하게 감겨 형성된다. 여자 코일은 경보 처리부(160)로부터 REF OSC 신호원인 대략 12㎑ 정도의 기준파가 유기되면 아몰퍼스 코어의 원주방향으로 원주 자계가 정역으로 발생시킨다. 이때, 여자 코일은 활선의 정전계가 유도되면 원주의 축 방향으로 자기 벡터변화가 발생하여 정전계가 유도된다.
픽업 코일은 아몰퍼스 코어를 중심으로 나선형으로 감겨 형성된다. 픽업 코일은 여자 코일에 정전계가 유도됨에 따라 신호 파형을 증폭부(140)로 출력한다. 이때, 픽업 코일은 여자 코일에 유도된 정전계(즉, 자기 벡터변화)의 세기에 비례한 신호 파형을 증폭부(140)로 출력한다.
증폭부(140)는 아몰퍼스 안테나(120)를 통해 수신된 신호 파형을 증폭하여 경보 처리부(160)에게로 전송한다. 즉, 증폭부(140)는 아몰퍼스 안테나(120)의 픽업 코일에 유기된 신호 파형을 10배와 100배로 각각 증폭하여 경보 처리부(160)에게로 전송한다. 이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, 증폭부(140)는 신호 파형을 10배 증폭하여 경보 처리부(160)에게로 전송하는 로우레벨 증폭모듈(142) 및 신호 파형을 100배 증폭하여 경보 처리부(160)에게로 전송하는 하이레벨 증폭모듈(144)을 포함하여 구성된다.
경보 처리부(160)는 기준파를 아몰퍼스 안테나(120)로 유기한다. 즉, 경보 처리부(160)는 REF OSC 신호원인 대략 12㎑ 정도의 기준파를 아몰퍼스 안테나(120)의 여자 코일에 유기한다. 이후, 경보 처리부(160)는 증폭부(140)로부터 수신된 신호 파형들을 근거로 활선 접근 여부를 판단하여 경보를 발생한다. 이를 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 경보 처리부(160)는 동기화모듈(162), 분석모듈(164), 제어모듈(166), 출력모듈(168)을 포함하여 구성된다.
동기화모듈(162)은 아날로그 디지털 변환기(ADC)로 구성되어, 증폭부(140)로부터 수신된 신호 파형들을 제어모듈(166)에서 발생시킨 기준파(즉, REF OSC 신호원인 대략 12㎑ 정도의 기준파)에 동기(synchronization)한다.
분석모듈(164)은 동기화모듈(162)에서 동기된 신호 파형 및 기설정된 기준 레벨을 근거로 변화량 오차값을 산출하여 저장한다. 즉, 분석모듈(164)은 동기된 신호 파형을 디지털 데이터로 변환하여 레벨을 검출한다. 분석모듈(164)은 기준 레벨에서 검출한 레벨을 감산하여 변화량의 오차값을 산출한다. 분석모듈(164)은 산출한 변화량의 오차값을 저장한다.
분석모듈(164)은 동기화모듈(162)에서 동기된 신호 파형의 잡음 여부를 분석한다. 즉, 활선에 유도되는 상용주파수(즉, 대략 60㎑ 정도)는 여자 코일에 유기된 기준파(즉, 대략 12㎑ 정도)와 함께 입력된다. 기준파는 유도된 상용주파수의 크기에 따라 동기되어 레벨이 변화된다. 따라서, 분석모듈(164)은 동기된 신호 파형의 레벨이 변화되는 주기를 상용주파수(즉, 대략 60㎑ 정도)와 비교하여 잡음 여부를 분석한다. 여기서, 분석모듈(164)은 동기된 신호 파형의 레벨이 변화되는 주기가 상용주파수(즉, 대략 60㎑ 정도)의 오차 범위 내의 주기이면 정상신호로 분석한다. 분석모듈(164)은 동기된 신호 파형의 레벨이 변화되는 주기가 상용주파수(즉, 대략 60㎑ 정도)의 오차 범위를 벗어나는 주기이면 잡음으로 분석한다.
분석모듈(164)은 동기된 신호 파형의 레벨이 변화되는 주기가 기준파(즉, 대략 12㎑ 정도)의 오차 범위 내의 주기이면 기준파로 분석하여 기준 레벨 설정을 수행한다. 즉, 분석모듈(164)은 동기된 신호 파형을 디지털 데이터로 변환하여 레벨을 검출한다. 분석모듈(164)은 검출된 레벨을 기준 레벨로 설정한다.
물론, 분석모듈(164)은 소정주기 간격으로 아몰퍼스 안테나(120)의 여자 코일에 유기된 기준파(즉, 대략 12㎑ 정도)에 대한 아날로그 신호를 증폭부(140)로부터 입력받는다. 분석모듈(164)은 증폭부(140)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하여 레벨을 검출한다. 분석모듈(164)은 검출된 레벨을 기준 레벨로 설정할 수도 있다.
분석모듈(164)은 동기된 신호 파형이 정상신호로 분석되면 기저장된 변화량의 오차값을 적산하여 활선과의 거리를 산출한다.
제어모듈(166)은 기준파를 아몰퍼스 안테나(120)로 유기한다. 즉, 제어모듈(166)은 REF OSC 신호원인 대략 12㎑ 정도의 기준파를 아몰퍼스 안테나(120)의 여자 코일에 유기한다.
제어모듈(166)은 분석모듈(164)의 분석결과를 근거로 작업자의 활선 접근 여부를 경보하도록 출력모듈(168)을 제어한다. 즉, 제어모듈(166)은 분석모듈(164)에서 산출한 활선과의 거리를 근거로 작업자의 활선 접근 여부를 경보하도록 출력모듈(168)을 제어한다. 이때, 제어모듈(166)을 활선과의 거리와 거리 설정값을 비교하여 활선 접근 여부를 판단한다. 즉, 제어모듈(166)을 활선과의 거리가 거리 설정값 이하이면 작업자의 활선 접근으로 판단하여 경보를 발생하도록 출력모듈(168)을 제어한다. 여기서, 거리 설정값은 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치(100)의 사용용도에 따라 다르게 설정될 수 있다.
제어모듈(166)은 복수의 거리 설정값을 설정하고 각 거리 설정값에 따라 다른 방법으로 경보를 발생하도록 출력모듈(168)을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제1거리 설정값으로 10m가 설정되고, 제2거리 설정값으로 5m가 설정된 경우, 제어모듈(166)을 활선과의 거리가 제1거리 설정값 이하가 되면 빛을 점멸하여 활선 접근을 경보하고, 활선과의 거리가 제2거리 설정값 이하가 되면 빛의 점멸과 함께 부저음을 출력하여 활선 접근을 경보하도록 출력모듈(168)을 제어할 수 있다.
출력모듈(168)은 제어모듈(166)의 제어에 따라 소리, 빛, 진동 중에 적어도 하나를 이용해 활선 접근을 경보한다. 이를 위해, 출력모듈(168)은 부저, 진동수단, 램프 중에 적어도 하나를 포함하여 구성된다. 즉, 출력모듈(168)은 제어모듈(166)의 제어에 따라 피에조 부저를 통해 경고음을 발생하거나, 진동모터를 구동하여 경고진동을 발생하거나, 램프를 점멸시켜 경고광을 발생하여 작업자에게 활선 접근을 경보한다.
출력모듈(168)은 제어모듈(166)의 제어에 따라 다른 방법으로 활선 접근을 경보할 수도 있다. 즉, 출력모듈(168)은 활선과의 거리와 복수의 거리 설정값에 따라 소리, 빛, 진동을 선택적으로 출력하여 작업자에게 활선 접근을 경보한다.
전원부(180)는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치(100)의 동작 전원을 공급한다. 즉, 전원부(180)는 증폭부(140), 경보 처리부(160)로 전기 에너지를 공급한다. 이를 위해, 도 9에 도시된 바와 같이, 전원부(180)는 렉테나모듈(181), 태양전지셀(182), 충전모듈(183), 정전압 안정모듈(184)을 포함하여 구성된다.
렉테나모듈(181)은 렉테나 기술을 이용한 무선 충전 모듈이다. 렉테나모듈(181)은 별도 충전용 자장발생 충전기에서 무접촉 방식으로 충전모듈(183)을 충전한다. 이때, 렉테나모듈(181)은 아몰퍼스 안테나(120)의 코일에 유도된 자기장, 또는 자기장이 유도되는 변압기, 전력선 등에 근접함에 따라 유도되는 자기장에 따른 전류를 수신한다. 렉테나모듈(181)을 통해 수신한 전류는 자장 충전저항 및 정전압 안정모듈(184)을 통해 순방향으로 정류하여 역전류를 방지하고 충전모듈(183)을 충전한다. 물론, 렉테나모듈(181)은 별도의 커넥터를 구비하여 일반 휴대폰용 충전기를 통해 전류를 공급받아 충전모듈(183)을 충전할 수도 있다.
태양전지셀(182)은 아몰퍼스 안테나(120)의 상부에 실장되어, 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 충전모듈(183)을 충전한다. 이때, 태양전지셀(182)은 작업자의 작업중이거나 외부에 노출된 상태에서 태양 빛 등을 전기 에너지(예를 들면, 전류)로 변환하여 충전모듈(183)을 충전한다. 물론, 태양전지셀(182)은 작업자의 작업중에 변환되는 전기 에너지를 아몰퍼스 안테나(120), 증폭부(140), 경보 처리부(160)의 동작 전원으로 직접 공급할 수도 있다. 태양전지셀(182)은 생성한 전기 에너지를 정전압 안정모듈(184)을 통해 순방향으로 정류하여 역전류를 방지하고 충전모듈(183)을 충전한다.
충전모듈(183)은 니켈수소 충전지 등의 전기 에너지 충전 수단으로 구성되어 렉테나모듈(181), 태양전지셀(182)로부터 공급되는 전류를 이용하여 충전한다. 충전모듈(183)은 충전된 전기 에너지를 아몰퍼스 안테나(120), 증폭부(140), 경보 처리부(160)의 동작 전원으로 공급한다.
정전압 안정모듈(184)은 렉테나모듈(181) 또는 태양전지셀(182)로부터 인가되는 전류(전기 에너지)를 순방향으로 정류하여, 역전류의 발생을 방지한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치의 회로 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치의 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 아몰퍼스 안테나 및 증폭부의 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 경보 처리부(160)로부터 REF OSC 기준파가 입력되면 아몰퍼스 안테나(120)는 여자 코일에 유도된 정전계의 세기에 비례한 신호 파형을 증폭부(140)의 로우레벨 증폭모듈(142) 및 하이레벨 증폭모듈(144)로 출력한다. 그에 따라, 로우레벨 증폭모듈(142)은 입력된 신호 파형을 10배 증폭하여 경보 처리부(160)에게로 전송한다. 하이레벨 증폭모듈(144)은 입력된 신호 파형을 100배 증폭하여 경보 처리부(160)에게로 전송한다. 이때, 전원부(180)의 렉테나모듈(181)은 아몰퍼스 안테나(120)의 여자 코일에 유도된 정전계를 통해 충전모듈(183)을 충전할 수 있도록 구성된다.
도 11은 경보 처리부(160)의 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 경보 처리부(160)는 마이컴(210)으로 구성된 동기화모듈(162), 분석모듈(164), 제어모듈(166)과, 부저(220), 레이저 다이오드(230), 진동모터(240)로 구성되는 출력모듈(168)을 포함하여 구성된다. 마이컴(210)은 로우레벨 증폭모듈(142) 및 하이레벨 증폭모듈(144)로부터 입력되는 증폭된 신호 파형들을 이용하여 활선과의 거리를 산출하여 부저(220), 레이저 다이오드(230), 진동모터(240)를 선택적으로 구동시켜 활선 접근을 작업자에게 경고한다. 이때, 제1스위치(250)는 기능 선택 스위치로 거리 설정값의 선택, 출력모듈(168)의 선택 등을 설정하도록 구성될 수 있다. 제2스위치(260)는 시험 스위치로 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치의 정상 동작 여부를 시험할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 12는 전원부의 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 전원부(180)는 태양전지셀(182), 렉테나모듈(181), 충전모듈(183) 및 정전압 안정모듈(184)로 구성된다. 렉테나모듈(181)을 통해 생성된 전기 에너지는 충전저항(R11) 및 충전 정류기(D1)를 통해 충전모듈(183)로 충전된다. 태양전지셀(182)을 통해 생성된 전기 에너지는 충전저항(R12) 및 충전 정류기(D2)를 통해 충전모듈(183)로 충전된다. 이때, 정전압 안정모듈(184)을 통해 역전류를 방지하도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치는 아몰퍼스 안테나를 이용하여 활선의 정전계를 검출함으로써, 환경 조건의 변화시에서 일정한 검출거리를 유지할 수 있고, 활선과 작업자간의 지향성의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치는 무선 충전 및 태양 에너지 충전을 이용함으로써, 일반전지의 사용에 따른 용량 확인 및 교체 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치는 아몰퍼스 안테나 및 렉테나모듈, 태양전지셀 등으로 구성함으로써, 종래의 활선 접근 경보 장치에 비해 소형화 및 경량화할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치
120: 아몰퍼스 안테나 140: 증폭부
142: 로우레벨 증폭모듈 144: 하이레벨 증폭모듈
160: 경보 처리부 162: 동기화모듈
164: 분석모듈 166: 제어모듈
168: 출력모듈 180: 전원부
181: 렉테나모듈 182: 태양전지셀
183: 충전모듈 184: 정전압 안정모듈

Claims (15)

  1. 기준파가 유기되면 구동하여 유도되는 정전계에 대응되는 신호 파형을 출력하는 아몰퍼스 안테나;
    상기 아몰퍼스 안테나에서 출력된 신호 파형을 증폭하는 증폭부; 및
    상기 아몰퍼스 안테나에 기준파를 유기하고, 상기 증폭부로부터 수신된 신호 파형들을 근거로 활선 접근 여부를 판단하여 경보를 발생하는 경보 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증폭부는,
    상기 신호 파형을 설정 배율로 증폭시키는 로우레벨 증폭모듈; 및
    상기 신호 파형을 상기 로우레벨 증폭모듈보다 높은 배율로 증폭시키는 하이레벨 증폭모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 경보 처리부는,
    상기 증폭부로부터 수신되는 신호 파형들을 기준파에 동기시키는 동기화모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 경보 처리부는,
    상기 증폭부로부터 수신된 신호 파형들 및 기설정된 기준 레벨을 근거로 변화량 오차값을 산출하여 저장하고, 상기 수신된 신호 파형들을 사용주파수의 레벨과 비교하여 잡음여부를 분석하고, 상기 수신된 신호 파형들이 정상신호로 분석되면 상기 저장된 변화량의 오차값을 적산하여 활선과의 거리를 산출하는 분석모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분석모듈은,
    상기 신호 파형들을 디지털 데이터로 변환하여 레벨을 검출하고, 상기 기준 레벨에서 상기 검출한 레벨을 감산하여 변화량의 오차값을 산출하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 분석모듈은,
    상기 수신된 신호 파형들의 레벨이 변화되는 주기와 상용주파수의 주기를 근거로 잡음여부를 분석하되, 상기 수신된 신호 파형들의 레벨이 변화되는 주기가 상기 상용주파수 주기의 오차 범위 내의 주기이면 정상신호로 분석하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 분석모듈은,
    상기 수신된 신호 파형들의 레벨이 변화되는 주기와 기준파의 주기를 근거로 기준 레벨 설정 여부를 분석하되, 상기 수신된 신호 파형들의 레벨이 변화되는 주기가 상기 기준파 주기의 오차 범위 내의 주기이면 기준 레벨 설정으로 분석하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 분석모듈은,
    상기 수신된 신호 파형들을 디지털 데이터로 변환하여 검출한 레벨을 기준 레벨로 설정하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 경보 처리부는,
    상기 수신된 신호 파형들을 근거로 산출하는 활선과의 거리와 거리 설정값을 근거로 활선 접근 여부를 판단하고, 활선 접근으로 판단하면 경보를 발생하도록 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 산출한 활선과의 거리가 거리 설정값 이하이면 작업자의 활선 접근으로 판단하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 산출한 활선과의 거리와 복수의 거리 설정값을 근거로 활선 접근 여부를 다단계로 판단하되, 단계별로 서로 다른 경보를 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 아몰퍼스 안테나의 여자 코일에 기준파를 유기하여 구동시키는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 경보 처리부는,
    소리, 빛, 진동 중에 적어도 하나를 출력하여 작업자의 활선 접근을 경보하는 출력모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 증폭부 및 상기 경보 처리부의 동작 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 전원부는,
    무선 충전 모듈인 렉테나 모듈 및 태양전지셀 중에 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아몰퍼스 코어를 이용한 활선 접근 경보 장치.
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