KR20150118367A - Apparatus for Detecting DC Output Over Current using Shunt Resistance - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a device for detecting a DC output overcurrent by using a shunt resistor which comprises: a shunt resistor serially inserted into a path through which an output current flows in a DC output circuit; a comparator for receiving a voltage applied to both ends of the shunt resistor; and an alarm output unit for generating an overcurrent detecting signal according to output of the comparator. A display unit for displaying an output current can be additionally included in the device. According to the present invention, the device for detecting a DC output overcurrent by using a shunt resistor detects an overcurrent of the DC output circuit, and checks the present current state in real time, thereby preventing damage to output components.

Description

션트 저항을 이용한 ＤＣ 출력 과전류 검출 장치{ Apparatus for Detecting DC Output Over Current using Shunt Resistance }TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a DC output overcurrent detection device using a shunt resistor,

본 발명은 션트 저항을 이용하여 과전류를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 특히 PLC에 사용되는 DC 출력 모듈 등 DC 출력을 수행하는 장치에 사용되어 DC 출력단의 과전류를 검출하고 표시할 수 있도록 한다.
The present invention relates to an apparatus for detecting an overcurrent using a shunt resistor, and more particularly, to an apparatus for performing a DC output such as a DC output module used in a PLC to detect and display an overcurrent of a DC output terminal.

산업 현장에서는 부하에 직류 전류를 공급하기 위한 DC 출력장치가 많이 사용되고 있다. 예컨대 PLC(Programmable Logic Controller)는 디지털 입출력, 아날로그 입출력, 통신, 위치 결정, 고속카운터 등 다양한 기능을 제공하는데, 그 중 기본적으로 가장 많이 사용하는 기능이 디지털 입/출력으로서, 부하에 직류 전류를 공급해 주기 위하여 사용된다.In the industrial field, a DC output device for supplying a DC current to a load is widely used. For example, PLC (Programmable Logic Controller) provides various functions such as digital input / output, analog input / output, communication, positioning, and high speed counter. The most commonly used functions are digital input / output, Used to give.

이 때문에 필드 클레임의 경우 디지털 입출력 모듈이 높은 비중을 차지하며, 그 중에서도 DC 출력단 과전류로 인한 부품 파손이 가장 많다.For this reason, the digital input / output module occupies a high proportion in the case of field claim, among which the most damage is caused by the DC output stage overcurrent.

도 1은 PLC와 관련된 DC 출력 회로를 나타낸 것으로서, DC 출력은 사용자가 PADT(Programming and Debugging Tool) 등을 통해 작성한 프로그램에 따라 온(On)/오프(Off) 된다.1 shows a DC output circuit associated with a PLC. The DC output is turned on / off according to a program created by a user through a programming and debugging tool (PADT) or the like.

MPU(Micro Processing Unit)의 출력신호가 포토 커플러(PC11)로 전달되면, 포토 커플러(PC11)의 내부 발광소자(PC11-1)가 온 상태로 되고, 포토 커플러(PC11)의 내부 트랜지스터(PC11-2)도 온 되어 저항 R12를 통해 전류가 흐른다.When the output signal of the MPU (Micro Processing Unit) is transferred to the photocoupler PC11, the internal light emitting element PC11-1 of the photocoupler PC11 is turned on and the internal transistors PC11- 2) is turned on and current flows through resistor R12.

이에 따라 출력 구동 트랜지스터(TR11)가 턴 온(Turn On) 되고, 직류 전원(16)으로부터 부하(17)를 통해 전류가 흐르게 되어 출력 동작을 한다.Accordingly, the output driving transistor TR11 is turned on, and a current flows from the DC power supply 16 through the load 17 to perform the output operation.

제너 다이오드(ZD11)는 안정적인 출력 동작을 위해 서지 전압을 제한하며, 부하(17)는 사용자가 사용하는 외부 기기이다.The Zener diode ZD11 limits the surge voltage for stable output operation, and the load 17 is an external device used by the user.

그런데, 이와 같은 DC 출력 회로에서 출력 전류가 갑자기 커지면 문제가 발생하게 된다. 예를 들자면, PLC의 출력단 최대 부하 전류가 0.5A이고, 출력 구동 트랜지스터(TR11)의 드레인 전류는 최대 2A라고 가정할 때, 출력 동작 중 순간적으로 전류가 2A 이상 흐를 경우 출력 구동 트랜지스터(TR11)가 파손되어 제품 고장으로 이어질 염려가 있다.
However, when the output current suddenly increases in such a DC output circuit, a problem arises. For example, assuming that the maximum load current at the output stage of the PLC is 0.5A and the drain current of the output driving transistor TR11 is at maximum 2A, when the current flows instantaneously over 2A during the output operation, the output driving transistor TR11 Failure may lead to product failure.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 산업현장에 사용되는 DC 출력장치의 과전류를 검출하고 사용자가 확인할 수 있도록 하여, DC 출력장치의 고장을 줄이는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a DC output device that can detect an overcurrent of a DC output device used in an industrial field and confirm the user.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치는, DC 출력회로에서 출력전류가 흐르는 경로에 직렬 삽입되는 션트 저항; 상기 션트 저항의 양 단에 인가되는 전압을 입력 받는 비교기; 및 상기 비교기의 출력에 따라 과전류 검출 신호를 생성하는 알람출력부를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, a DC output overcurrent detecting apparatus using a shunt resistor according to the present invention comprises: a shunt resistor inserted in series in a path through which an output current flows in a DC output circuit; A comparator receiving a voltage applied to both ends of the shunt resistor; And an alarm output unit for generating an overcurrent detection signal according to the output of the comparator.

상기 알람출력부는 상기 비교기의 출력에 따라 온/오프 되는 포토 커플러를 이용하여 구성될 수 있다.
The alarm output unit may be configured using an optocoupler that is turned on / off according to the output of the comparator.

상기 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치는, 상기 션트 저항의 일 단과 접지 사이에 연결되어 출력전류의 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The DC output overcurrent detecting apparatus using the shunt resistor may further include a display unit connected between one end of the shunt resistor and the ground to display a state of an output current.

상기 표시부는 상기 출력전류의 크기에 따라 빛을 발하되, 상기 출력전류의 크기가 클수록 더 밝은 빛을 발하도록 구성될 수 있다.The display unit may be configured to emit light according to the magnitude of the output current, and to emit brighter light as the magnitude of the output current increases.

상기 표시부는 직렬 연결된 저항과 발광 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
The display unit may include a resistor and a light emitting device connected in series.

본 발명에 따르면, 션트 저항을 이용하여 DC 출력장치의 과전류를 감지할 수 있고, 발광소자 등을 통해 현재 전류 상태를 실시간으로 확인할 수도 있으므로, 출력 부품의 파손을 예방할 수 있다.According to the present invention, the overcurrent of the DC output device can be sensed using the shunt resistor, and the current current state can be confirmed in real time through the light emitting element or the like, so that breakage of the output component can be prevented.

또한, PLC 시스템의 히스토리를 활용하여 과전류가 인가된 상황과 외부 부하 시스템 등을 역추적할 수 있어 고장 진단과 시스템 유지보수를 더욱 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
In addition, by utilizing the history of the PLC system, it is possible to trace the overload current and the external load system, so that the fault diagnosis and the system maintenance can be performed more efficiently.

도 1은 PLC 시스템의 DC 출력 회로에 관한 예,
도 2는 본 발명에 따른 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치의 일 실시예,
도 3은 과전류 처리 과정에 관한 예이다.1 shows an example of a DC output circuit of a PLC system,
FIG. 2 shows an embodiment of a DC output overcurrent detecting apparatus using a shunt resistor according to the present invention,
3 is an example of an overcurrent process.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치(20: 이하, 과전류 검출 장치라 한다)의 일 실시예로서, PLC 시스템의 MPU로부터 인가되는 제어신호에 따라 동작하는 예가 나타나 있다.FIG. 2 shows an example of a DC output overcurrent detecting device 20 (hereinafter, referred to as an overcurrent detecting device) using a shunt resistor according to the present invention, which operates according to a control signal applied from an MPU of a PLC system.

직류 전원(16), 부하(17), 션트 저항(R21), 출력 구동 트랜지스터(TR11)가 직렬 연결되어 루프를 형성한다. 즉, 션트 저항(R21)은 DC 출력회로에서 출력전류가 흐르는 경로에 직렬 삽입된다.A DC power source 16, a load 17, a shunt resistor R21, and an output driving transistor TR11 are connected in series to form a loop. That is, the shunt resistor R21 is inserted in series in the path where the output current flows in the DC output circuit.

출력 구동 트랜지스터(TR11)에는 전류제한용 저항(R12,R13)이 연결되어 있으며, 제너 다이오드(ZD11)는 부하(17)와 션트 저항(R21)의 공통접점에 병렬 연결되어 서지 전압을 제한한다. MPU의 DC 출력 온 신호가 포토 커플러(PC11)로 전달되면, 포토 커플러(PC11)의 내부 발광소자(PC11-1)가 온 되고, 포토 커플러(PC11)의 내부 트랜지스터(PC11-2)도 온 되어 저항 R12를 통해 전류가 흐른다.Current limiting resistors R12 and R13 are connected to the output driving transistor TR11 and the zener diode ZD11 is connected in parallel to the common point of the load 17 and the shunt resistor R21 to limit the surge voltage. When the DC output ON signal of the MPU is transferred to the photocoupler PC11, the internal light emitting element PC11-1 of the photocoupler PC11 is turned on and the internal transistor PC11-2 of the photocoupler PC11 is also turned on Current flows through resistor R12.

저항 R12를 통해 흐르는 전류로 인해 출력 구동 트랜지스터(TR11)가 턴온(Turn On) 되고, 직류 전원(16)으로부터 부하(17)를 통해 전류가 흐르게 되어 출력 동작을 수행한다.The output driving transistor TR11 is turned on due to the current flowing through the resistor R12 and a current flows from the DC power supply 16 through the load 17 to perform the output operation.

션트 저항(R21)은 부하(17)와 출력 구동 트랜지스터(TR11)의 사이에 위치하며, 션트 저항(R21)의 양 단 전압 차이를 이용하여 현재 흐르는 전류를 계산할 수 있도록 해 준다.The shunt resistor R21 is located between the load 17 and the output drive transistor TR11 and allows the current flowing through the shunt resistor R21 to be calculated using the voltage difference between both ends.

예컨대 션트 저항(R21)의 저항값이 0.5옴(Ω) 이고 양 단에 인가되는 전압이 0.5V 라면, 흐르는 전류는 1A가 된다.
For example, if the resistance of the shunt resistor R21 is 0.5 ohm (Ω) and the voltage applied across both ends is 0.5 V, the current flowing is 1A.

비교기(24)는 션트 저항(R21)의 양 단에 인가되는 전압을 입력 받으며, 입력된 전압에 따라 출력단에 전류가 흐르는지의 여부가 결정된다.The comparator 24 receives a voltage applied to both ends of the shunt resistor R21, and it is determined whether a current flows through the output terminal according to the input voltage.

즉, 션트 저항(R21)의 양 단 전압 차이를 비교하여 기준 전압 이상 차이가 날 경우 비교기(24)의 출력이 동작하는데, 기준 전압이 0.5V 이고 션트 저항(R21)의 저항값이 0.5옴이라고 가정하면, 1A 이상의 전류가 흐를 때 0.5V 이상의 전압 차가 발생하여 비교기(24)가 동작하게 된다.
That is, when the difference between the both ends of the shunt resistor R21 is compared, when the difference exceeds the reference voltage, the output of the comparator 24 operates. When the reference voltage is 0.5 V and the resistance value of the shunt resistor R21 is 0.5 ohms Assuming that a current of 1 A or more flows, a voltage difference of 0.5 V or more is generated, and the comparator 24 operates.

알람출력부는 비교기(24)의 출력에 따라 과전류 검출 신호를 생성하는 역할을 수행한다.The alarm output unit serves to generate an overcurrent detection signal in accordance with the output of the comparator (24).

비교기(24)의 출력 전류에 따라 온/오프 되는 포토 커플러(PC25)를 이용하여 알람출력부를 구성한 예가 나타나 있다.There is shown an example in which an alarm output unit is constituted by using an optocoupler PC25 which is turned on / off according to the output current of the comparator 24.

비교기(24)에 출력전류가 흐르면 포토 커플러(PC25)의 발광소자(PC25-1)가 온 되고, 이에 따라 포토 커플러(PC25)의 내부 트랜지스터(PC25-2)가 온 되어, Vcc 신호를 과전류 검출 신호로 출력하게 된다. 과전류 검출 신호는 MPU 등으로 전달되어 과전류 상황임을 알려줄 수 있다.
When the output current flows in the comparator 24, the light emitting element PC25-1 of the photocoupler PC25 is turned on, so that the internal transistor PC25-2 of the photocoupler PC25 is turned on, Signal. The overcurrent detection signal is transmitted to the MPU and the like to indicate that it is an overcurrent condition.

과전류 검출 장치(20)는 션트 저항(R21)의 일 단과 접지 사이에 연결되어 출력전류의 상태를 표시하는 표시부(26)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The overcurrent detecting device 20 may further include a display unit 26 connected between one end of the shunt resistor R21 and the ground to indicate the state of the output current.

표시부(26)는 사용자가 출력전류의 상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 하기 위하여, 출력전류의 크기에 따라 빛을 발하도록 구성될 수 있다. 이때 출력전류의 크기가 클수록 더 밝은 빛을 발할 수 있다.
The display unit 26 may be configured to emit light according to the magnitude of the output current so that the user can visually confirm the state of the output current. At this time, the larger the output current, the brighter the light can be emitted.

도시된 예에서 표시부(26)는 션트 저항(R21)과 출력 구동 트랜지스터(TR11)의 공통접점(A)과 접지의 사이에 직렬 연결되는 전류제한용 저항(26-1)과 발광소자(26-2)로 이루어져 있다.In the illustrated example, the display section 26 includes a current limiting resistor 26-1 connected in series between the shunt resistor R21 and the common contact A of the output driving transistor TR11 and the ground, and the light emitting element 26- 2).

이때 발광소자(26-2)는 흐르는 전류의 크기에 따라 밝기가 달라지게 되고, 많은 전류가 흐를수록 더 밝게 표시되기 때문에 사용자는 출력 전류의 상태를 시각적으로 확인할 수 있다.At this time, the brightness of the light emitting device 26-2 changes according to the magnitude of the current flowing therethrough, and as the current flows, the brightness of the light emitting device 26-2 becomes brighter. Therefore, the user can visually confirm the state of the output current.

도 3을 참조하여 과전류 검출 과정의 예를 설명하기로 한다.An example of the overcurrent detection process will be described with reference to FIG.

비교기(24)의 기준 전압은 0.5V 이고, 션트 저항(R21)의 저항값은 0.5 옴이며, 과전류 판단 기준은 1A라고 가정하기로 한다.It is assumed that the reference voltage of the comparator 24 is 0.5 V, the resistance value of the shunt resistor R21 is 0.5 ohms, and the overcurrent judgment standard is 1A.

사용자가 PADT 등을 이용하여 작성한 프로그램으로 DC 출력을 온 시키면, 포토 커플러(PC11)가 온 되고, 출력 구동 트랜지스터(TR11)가 턴 온(Turn On) 되어 출력 동작을 수행한다(S31).When the DC output is turned on by a program created by the user using the PADT or the like, the photocoupler PC11 is turned on and the output driving transistor TR11 is turned on to perform the output operation (S31).

이때 전류 검출을 위한 발광소자(26-2)는 약한 불빛을 표시하게 된다(S32).At this time, the light emitting element 26-2 for current detection displays a weak light (S32).

현재 출력 전류의 크기가 1A보다 작아 션트 저항(R21)의 양 단 전압 차가 0.5V 미만이라면(S33), 정상적인 DC 출력 동작이 이루어진다(S34).If the magnitude of the current output current is smaller than 1 A and the voltage across both ends of the shunt resistor R21 is less than 0.5 V (S33), a normal DC output operation is performed (S34).

만일 출력 구동 중 1A 이상의 전류(과전류)가 흐르게 되면, 션트 저항(R21)의 양 단 전압 차가 0.5V 이상이 되고(S33), 발광소자(26-2)가 밝아지며(S35-1), 비교기(24)가 동작하고(S35-2), 포토 커플러(PC25)가 온 되어 과전류 검출 신호를 MPU에 전달한다(S35-3).if When the current (overcurrent) of 1A or more flows during the output driving, the voltage difference between both terminals of the shunt resistor R21 becomes 0.5V or more (S33), the light emitting element 26-2 becomes bright (S35-1) 24 operates (S35-2), and the photocoupler PC25 is turned on to transmit the overcurrent detection signal to the MPU (S35-3).

MPU에서는 과전류 검출 내역을 PLC 시스템 히스토리에 저장하고(S35-4), 사용자에게 해당 접점에서 과전류가 검출되었음을 알리는 경고창을 생성한다(S35-5).The MPU stores the overcurrent detection history in the PLC system history (S35-4), and generates an alarm window informing the user that the overcurrent is detected at the contact (S35-5).

그리고, 과전류로 인한 출력 구동 트랜지스터(TR11)의 파손을 방지하기 위해 출력 동작을 정지하고(S35-6), 전류 검출용 발광소자(26-2)를 오프 시킨다(S35-7).
Then, the output operation is stopped (S35-6) and the current detection light emitting element 26-2 is turned off (S35-7) to prevent the output drive transistor TR11 from being damaged due to the overcurrent.

상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. to be.

PC11, PC25: 포토 커플러 R12,R13,26-1: 저항
ZD11: 제너 다이오드 TR11: 출력 구동 트랜지스터
16: 직류 전원 17: 부하
20: 과전류 검출 장치 24: 비교기
26: 표시부 26-2: 발광소자PC11, PC25: Photocoupler R12, R13, 26-1: Resistor
ZD11: Zener diode TR11: Output drive transistor
16: DC power supply 17: Load
20: overcurrent detection device 24: comparator
26: Display section 26-2:

Claims (5)

PLC(Programmable Logic Controller)의 DC 출력회로에서 출력전류가 흐르는 경로에 직렬 삽입되는 션트 저항;
상기 션트 저항의 양 단에 인가되는 전압을 입력 받는 비교기; 및
상기 비교기의 출력에 따라 과전류 검출 신호를 생성하는 알람출력부를 포함하는 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치.A shunt resistor inserted in series in a path of an output current in a DC output circuit of a programmable logic controller (PLC);
A comparator receiving a voltage applied to both ends of the shunt resistor; And
And an alarm output unit for generating an overcurrent detection signal according to the output of the comparator. 제 1 항에 있어서,
상기 알람출력부는 상기 비교기의 출력에 따라 온/오프 되는 포토 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치.The method according to claim 1,
And the alarm output unit includes a photocoupler that is turned on / off according to the output of the comparator. 제 1 항에 있어서,
상기 션트 저항의 일 단과 접지 사이에 연결되어 출력전류의 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하는 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치.The method according to claim 1,
And a display unit connected between one end of the shunt resistor and the ground to display a state of an output current. 제 3 항에 있어서,
상기 표시부는 상기 출력전류의 크기에 따라 빛을 발하도록 구성되고, 상기 출력전류의 크기가 클수록 더 밝은 빛을 발하는 것을 특징으로 하는 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치.The method of claim 3,
Wherein the display unit is configured to emit light in accordance with the magnitude of the output current, and the larger the magnitude of the output current, the brighter the light is emitted. 제 3 항에 있어서,
상기 표시부는 직렬 연결된 저항과 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 션트 저항을 이용한 DC 출력 과전류 검출 장치.The method of claim 3,
Wherein the display unit includes a resistor connected in series and a light emitting device.
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