KR20150096933A - 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치 - Google Patents

Abstract

무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치가 개시된다.
본 발명에 따른 자기유도 전자 스위치는 전열기에 연결되는 전선에 흐르는 전류로부터 유도전류를 생성하는 전원공급모듈과, 상기 생선된 유도전류를 충전하는 충전지와, 사용자의 단말기로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 전열기를 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하여 이루어지고,
상기 스위칭 제어부는 사용자의 단말기로부터 제어신호를 입력받는 RF 송수신부와, 전열기의 전원을 ON/OFF하는 반도체 스위치와, 상기 제어신호로부터 반도체 스위치에 구동신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다.
이에 따라, 전열기에 연결되는 전원선에 흐르는 전류로부터 유도전류를 생성하고, 생성된 유도전류로부터 전열기의 동작과 전열기의 상태 정보를 사용자의 단말기로 양방향 송수신이 가능하다.

Description

무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치{Magnetic induction electronic switch for RF control}

본 발명은 자기유도 전자 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 기계식 또는 전자식 스위치가 고정된 장소에 설치되는 문제점을 해결하고, 형광등, 백열등 등의 전열기의 전원을 원격에서 제어 가능한 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기기기 또는 전자기기에 사용되는 스위치는 전원의 인가여부를 결정하는 전기부품이다. 또한 스위치는 주택이나 사무용 빌딩의 벽체에 설치되어, 사용자의 선택에 의해 전원의 인가가 이루어질 수 있다.

주택이나 사무용 빌딩에는 상용전원인 220V의 교류전압이 인가되는데, 스위치로서 전자식 스위치를 사용하기 위해서는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 사용할 수 있도록 설계된다.

도 1은 종래 기술에 따른 원격으로 제어되는 전자식 스위치의 구성을 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 교류전원의 전압선과 중선선 사이에 전열기가 연결되어 있고, 전자식 스위치는 전열기와 직렬 연결되도록 설치된다. 전자식 스위치는 직류 전원을 구성하는 제1 콘덴서와, 교류를 직류로 변환하는 정류 및 평활회로와, 제어 신호를 입력받는 적외선 수신부와, 수신된 제어 신호로부터 구동 신호를 출력하는 제어부와, 구동 신호로부터 스위치의 ON/OFF를 선택하는 반도체 스위치를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 전열기에 병렬로 연결되어 있는 제2 콘덴서는 미세 충전 전류가 전열기에 흐르는 것을 방지하기 위한 구성이다. 또한 전자식 스위치에는 구동전원을 공급을 위하여 충전지나 건전지를 포함하여 구성될 수 있다.

선행기술에 따른 전자식 스위치는 무선 제어를 위해 적외선 제어방식을 사용한다. 적외선 제어방식은 무선제어 가능 거리가 15미터 이하로서, 벽체 또는 거울과 같은 장애물이 있을 경우 무선 제어가 불가능하게 된다. 또한, 적외선 제어방식은 양방향 제어가 어려워서, 원격에서 전자기기 또는 전기기기의 동작상태를 실시간으로 모니터링하는 것은 불가능하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1038254호

대한민국 등록특허공보 제10-0919499호

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0069494호

대한민국 등록실용신안공보 제20-0408576호

대한민국 공개특허공보 제10-2000-0070026호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 전자식 스위치의 동작시킬 수 있는 충분한 구동 전원을 전원선으로부터 확보하려는 데 그 목적이 있다.

또한, 전자기기나 전기기기의 전원 공급 여부를 결정하고, 그 동작 상태를 모니터링할 수 있는 양방향 통신이 가능한 전자식 스위치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 아울러 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치는 전열기에 연결되는 전선에 흐르는 전류로부터 유도전류를 생성하는 전원공급모듈과, 상기 생선된 유도전류를 충전하는 충전지와, 사용자의 단말기로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 전열기를 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하여 이루어지고,

상기 스위칭 제어부는 사용자의 단말기로부터 제어신호를 입력받는 RF 송수신부와, 전열기의 전원을 ON/OFF하는 반도체 스위치와, 상기 제어신호로부터 반도체 스위치에 구동신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전원공급모듈은 전열기 및 반도체 스위치가 연결된 전원선에 직렬 설치되어 전열기의 동작에 따른 전원선으로부터 유도전류를 생성하는 코일부와, 상기 코일부에 연결되는 정류회로부 및 평활회로부를 포함한다.

또한, 상기 반도체 스위치는 트라이악과 포트 커플러를 포함하여 구성되고, 컨트롤러로부터 출력되는 구동신호는 포토 커플러로부터 트라이악으로 출력되고, 트라이악의 동작으로부터 절열기의 ON/OFF가 결정된다.

또한, 상기 컨트롤러는 유도 전류량의 크기에 기초한 전열기의 동작 상태를 사용자 단말기로 출력하도록 구성된다.

또한, 상기 스위칭 제어부의 RF 송수신부는 모바일 APU를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치에 따르면, 전열기에 연결되는 전원선에 흐르는 전류로부터 유도전류를 생성하고, 생성된 유도전류로부터 전열기의 동작과 전열기의 상태 정보를 사용자의 단말기로 송수신이 가능하다.

또한, 전자 스위치와 사용자의 단말기 사이의 데이터 및 신호의 송수신은 RF 통신으로 이루어지도록 하여, 전자 스위치의 설치 장소를 전열기 내부 또는 외부 등 필요한 곳에 설치할 수 있으므로, 설치 자유도가 확대된다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자 스위치의 구성도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 스위치의 구동 제어를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선통신 제어용 자기 유도 전자 스위치의 회로도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치는 전원공급모듈(100), 충전지(200) 및 스위칭 제어부(300)를 포함한다.

주택 등 시설물에 설치되는 교류전원선은 전압선과 중선선이 하나로 하여 전자기기나 전기기기에 동작 전원을 공급한다. 본 발명에서는 전자기기나 전기기기로서 전열기를 실시예로 하여 설명한다. 상기 전열기는 전압선과 중선선에 병렬로 연결되어 동작한다.

도면을 참조하면, 상기 전원공급모듈(100)은 코일부(110), 유도전류 회로부(120), 정류 회로부(130) 및 평활 회로부(140)로 이루어진다.

상기 전원공급모듈(100)은 교류전원의 전압선과 전열기를 연결하는 선으로부터 자기 유도 전류를 발생시키고, 발생된 전류로부터 직류 전원으로 변환한다. 전열기가 동작하면 전압선에 전류가 흐르게 되고, 전열기가 동작하지 않으면 전압선에는 전류가 흐르지 않게 된다. 즉, 전원선에 흐르는 전열기의 구동전류로부터 유도전류를 생성한다.

코일부(110)는 전원선을 감싸도록 설치되고 전열기의 동작에 따른 전류로부터 유도전류를 생성한다. 코일부의 내부에는 전원선이 개재된다. 전원선에 전류가 흐르게 되면 그 주위에 자기력선이 형성되고, 코일부는 자기력선에 의해 유도전류가 생성하게 된다.

유도전류 회로부(120)는 자기 유도된 전류를 소정의 전압을 갖도록 변환한다. 이때 변환된 전압은 이후 회로 및 소자로 인가될 수 있는 서지를 방지하고, 소자의 수명을 연장한다. 유도전류 회로부는 전압 변환기와 서지전압 억압기를 포함할 수 있다.

정류 회로부(130)는 코일부에서 생성된 유도전류를 직류로 변환한다. 자기력선에 의해 코일부에는 교류가 생성된다. 정류 회로부는 교류를 직류로 변환한다. 정류 회로부는 다이오드를 포함하는 브리지 회로로 구성될 수 있다.

직류로 변환된 전류에는 리플이 포함된다. 상기 평활 회로부(140)는 리플을 제거한다. 리플이 제거된 직류는 반도체 스위치의 구동에 적합한 전원으로 제공된다.

상기 충전지(200)는 전원공급모듈로부터 생산된 전류를 충전한다. 이때 충전된 전류는 스위칭 제어부의 동작 전원으로 제공된다.

상기 스위칭 제어부(300)은 RF 송수신부(310), 컨트롤러(320) 및 반도체 스위치(330)로 구성된다.

스위칭 제어부(300)는 충전지 또는 전원공급모듈로부터 공급되는 전원으로부터 구동된다. 스위칭 제어부는 사용자 단말기로부터 제어 신호를 입력받고 전열기를 ON/OFF하여 전열기의 동작을 결정한다. 또한 전열기의 구동 상태 정보를 사용자 단말기에 제공한다.

RF 송수신부(310)는 사용자의 제어 단말기와 RF 통신을 수행하여, 전열기의 동작 상태를 출력하거나 상기 제어 단말기의 제어 신호를 수신한다. 본 발명에서는 RF 통신을 이용하여 사용자의 단말기와 데이터 및 신호를 출력하거나 수신한다. RF 통신은 종래 기술의 적외선 통신에 비하여 근거리 뿐만 아니라 원거리 원격 제어가 가능하고, 벽체 등 장애물의 영향을 받지 않는다. 또한 양방향 통신이 가능하여 제어 대상물의 상태 정보 및 제어 신호의 송수신이 가능하다.

한편, 상기 RF 송수신부는 모바일 APU를 포함할 수 있다. 사용자가 휴대하는 단말기와 동일한 모바일 APU일 수 있다. 동일한 통신 프로토콜을 사용함으로써 신호 및 데이터의 송수신이 편리하다.

컨트롤러(320)는 RF 송수신부와 반도체 스위치의 동작을 제어하며, 또한 전원 종류를 결정한다. 상기 전원의 종류는 충전지 또는 전원공급모듈일 수 있다. 또한 컨트롤러는 상기 전원공급모듈의 유도전류 회로부로부터 생성되는 유도 전류량을 입력받는다. 이와 같은 전원 종류의 결정 및 유도 전류량에 대한 기술적 설명은 이후 단락에서 이어지는 동작설명 부분에서 후술한다.

반도체 스위치(330)는 컨트롤러의 제어 신호로부터 전열기의 ON/OFF 동작을 결정한다. 본 발명은 트라이악을 사용하는 것을 실시예로 하고 있으나, 부하의 종류에 따라 반도체 스위치의 동작을 근거하여 릴레이의 동작하도록 할 수 있다. 이에 따라 릴레이는 전열기가 연결되는 전원선을 접속하거나 차단한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치의 동작을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 스위치의 구동 제어를 설명하는 도면이다.

전열기가 동작하지 않는 상태에서는 전원공급모듈이 작동하지 않게 되고, 충전지는 충전이 되지 않는다. 따라서 스위칭 제어부는 충전지에 충전된 전원으로부터 전원을 공급받는다. 이때, 충전지로부터 충전된 전원은 컨트롤러와 RF 송수신부에 필요한 동작 전원으로 사용된다.

사용자가 단말기를 사용하여 ON 신호를 출력하면, 스위칭 제어부의 컨트롤러는 반도체 스위치에 구동 신호를 출력한다. 상기 반도체 스위치의 동작으로 전원선은 연결되어 회로가 구성되고, 이에 따라 전열기는 동작하게 된다. 이때, 전원공급모듈는 전열기의 회로구성으로 인해, 유도전류가 발생하게 되고, 생성된 전류는 유도전류 회로부, 정류 회로부 및 평활 회로부를 순차적으로 거쳐 안정된 전원을 충전지로 공급한다.

한편, 사용자는 단말기로부터 전열기의 동작 상태를 인식할 수 있다. 상기 동작상태는 절열기의 동작에 따른 유도 전류량에 기초하여 결정될 수 있다. 예컨대, 유도 전류량이 0이라면 전원이 차단되어 전열기가 동작하지 않은 상태이고, 유도 전류량이 최대라면 전열기가 최대로 동작하는 상태이고, 유도 전류량이 최소 동작 허용범위 이내라면 누설 전류가 발생되는 상태임을 알 수 있다. 또한 유도 전류량이 최소 동작범위와 최대 동작범위 사이의 소정 유도 전류량을 나타낸다면, 상기 소정의 유도 전류량에 대응하는 동작 상태임을 나타낸다.

이어서, 사용자가 단말기로부터 OFF 신호를 출력하면, 스위칭 제어부의 컨트롤러는 반도체 스위치에 구동 신호를 출력한다. 상기 반도체 스위치의 동작으로 전원선은 차단되고, 이에 따라 전열기는 동작하지 않는다. 이때, 전원공급모듈에서는 유도전류가 생성되지 않는다. 도 2에서 점선(CD)은 이와 같은 전원공급모듈과 스위칭 제어부의 신호 흐름을 나타낸다.

본 발명에 따른 무선통신 제어용 자기 유도 전자 스위치에 따르면, 전열기에 연결되는 전원선에 흐르는 전류로부터 유도전류를 생성하고, 생성된 유도전류로부터 전열기의 동작과 전열기의 상태 정보를 사용자의 단말기로 송수신할 수 있다.

또한, 전자 스위치와 사용자의 단말기 사이의 데이터 및 신호의 송수신은 RF 통신으로 이루어지도록 하여, 전자 스위치의 설치 장소를 전열기 내부 또는 외부 등 필요한 곳에 설치할 수 있으므로, 설치 자유도가 확대된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선통신 제어용 자기 유도 전자 스위치의 회로도이다.

전원선에는 전열기, 전자 스위치 및 코일부가 각각 설치되어 있다. 도면에서 전원선은 R상으로 구현하는 것을 실시예로 한다. 전열기의 전원선의 접속에서 상기한 실시예와 차이가 있다. 도 4의 블록 A를 참조하면, 코일부(110)에서 생성되는 유도전류는 정류회로 및 평활회로를 거쳐 일정한 직류로 변환되고, 블록 B에서 변환된 직류는 충전회로를 통해 충전지에 저장된다.

한편, 블록 E의 컨트롤러는 RF 송수신부를 통해 사용자의 스마트폰으로부터 제어 신호를 입력받아 그에 따른 구동 신호를 블록 D의 반도체 스위치 구동부로 출력한다. 도면에서 블록 C는 RF 송수신부를 나타낸다.

여기서, 구동 신호는 포토 커플러(Photo Coupler)를 포함한 구동 드라이버로 구성되며, 구동 드라이버는 전원선에 연결된 트라이악(TRIAC)을 제어한다. 트라이악의 동작으로부터 전열기는 ON/OFF 된다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100 : 전원공급모듈
110 : 코일부
120 : 유도전류 회로부
130 : 정류 회로부
140 : 평활 회로부
200 : 충전지
300 : 스위칭 제어부
310 : RF 송수신부
320 : 컨트롤러
330 : 반도체 스위치
R,S,T : 전원선
N : 중성선

Claims (5)

1. 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치로서,
   상기 자기유도 전자 스위치는
   전열기에 연결되는 전원선에 흐르는 전류로부터 유도전류를 생성하는 전원공급모듈과,
   상기 생성된 유도전류를 충전하는 충전지와,
   사용자의 단말기로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 전열기를 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하여 이루어지고,
   상기 스위칭 제어부는 사용자의 단말기로부터 제어신호를 입력받는 RF 송수신부와, 전열기의 전원을 ON/OFF하는 반도체 스위치와, 상기 제어신호로부터 반도체 스위치에 구동신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전원공급모듈은 전열기 및 반도체 스위치가 연결된 전원선에 직렬 설치되어 전열기의 동작에 따른 전원선으로부터 유도전류를 생성하는 코일부와, 상기 코일부에 연결되는 정류회로부 및 평활회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 반도체 스위치는 트라이악과 포트 커플러를 포함하여 구성되고, 컨트롤러로부터 출력되는 구동신호는 포토 커플러로부터 트라이악으로 출력되고, 트라이악의 동작으로부터 절열기의 ON/OFF가 결정되는 것을 특징으로 하는 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 유도 전류량의 크기에 기초한 전열기의 동작 상태를 사용자 단말기로 출력하는 것을 특징으로 하는 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 스위칭 제어부의 RF 송수신부는 모바일 APU를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선통신 제어용 자기유도 전자 스위치.

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