KR20180041276A - 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법 - Google Patents

도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법 Download PDF

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Abstract

도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치는, 홀 센서; 상기 홀 센서에 의해 감지된 신호를 증폭하고 처리하는 증폭 및 신호처리부;를 포함하되, 상기 증폭 및 신호처리부는, 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 1 일정값을 비교하는 제 1 비교기; 및 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 2 일정값을 비교하는 제 2 비교기;를 포함한다.
도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법에 따르면, 외함의 개방 상태를 판단할 수 있고, 외부에서 인가하는 강자계에 무력화되지 않아, 도전에 효과적으로 대응할 수 있다.

Description

도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법{POWER MEASUREMENT APPARATUS HAVING HALL SENSOR FOR ROBBERY PREVENTION OF ELECTRICAL POWER AND ROBBERY PREVENTION METHOD OF ELECTRICAL POWER THEREFOR}
본 발명은 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 미터링 기능을 갖는 집적 회로로 구현할 수 있는 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법에 관한 것이다.
전력 에너지의 효율적 관리 차원에서 스마트 그리드 기술이 발전하고 있고, 실시간 전력 사용량 계측, 원격 검침, 원격 제어, 수용자와 공급사의 양방향 통신 기술 등을 기반으로 스마트 미터는 스마트 그리드의 핵심 구성 요소로 자리 잡고 있다. 이러한 스마트 미터는 다기능·고성능 부품을 하나의 IC(Integrated Circuits)에 집적하는 스마트 미터링 IC로 구현하는 것에 의해 대량 생산에 의한 저가 및 적은 부품 사용으로 인한 높은 신뢰성을 보장받을 수 있다.
전기 요금은 수용가의 전력 사용량을 기반으로 부과되며, 사용량이 많을수록 누진 적용이 되는 요금체계이다. 따라서, 실 사용한 전력량보다 적은 요금이 과금되는 것을 목적으로 전력계를 조작하는 등 다양한 도전(盜電) 방법이 시도되고 있다.
현재 시판되는 스마트 미터링 IC는 도전 방지 기능을 내장하지 않아 별도의 외부 회로로 그 기능을 구현하는 등 도전 검출을 위해 다양한 방법을 시도하고 있다. 따라서, 하나의 IC로 전력 미터링 기능과 도전 방지 기능을 수행하는 원 칩 스마트 미터링 IC의 개발이 요구되고 있다.
등록실용신안공보 제20-0198100호(도전방지 적산전력계), 등록실용신안공보 제20-0357254호(도전방지 기능을 갖는 전자식 전력량계) 및 등록특허공보 제10-1225050호(도전 방지를 위한 멀티 미터링 시스템) 등을 참조하면, 도전 감지는 외함 커버를 오픈한 상태로 행해지는 방법 즉, 결선을 역으로 연결하여 전력 검출을 방해하거나, 입출력을 바이패스하는 형태의 조작으로 무력화하는 등 결선 조작을 통해 이뤄지는 형태의 도전 감지를 주목적으로 한다. 그러나, 외부에서 인가하는 강자계에 무력화되는 전력계의 도전 방법에 대해서는 대응할수 없는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 외함의 개방 상태를 판단할 수 있고, 외부에서 인가하는 강자계에 무력화되지 않는 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전력 계측 장치는, 홀 센서; 상기 홀 센서에 의해 감지된 신호를 증폭하고 처리하는 증폭 및 신호처리부;를 포함한다.
구체적으로, 상기 증폭 및 신호처리부는, 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 1 일정값을 비교하는 제 1 비교기; 및 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 2 일정값을 비교하는 제 2 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 증폭 및 신호처리부는, 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨이 상기 제 1 일정값 이하인 경우, 상기 전력 계측 장치가 설치된 외함이 개방된 것으로 판단하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 증폭 및 신호처리부는, 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨이 상기 제 2 일정값 이상인 경우, 강자계가 검출된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 외함의 커버에는, 자력 발생 장치가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지 방법은, 홀 센서에 의해 감지된 신호를 증폭하는 단계; (b) 상기 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; (c) 디지털 신호로 변환된 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 1 일정값을 비교하는 단계; 및 (d) 디지털 신호로 변환된 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 2 일정값을 비교하는 단계;를 포함한다.
아울러, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지 방법은, (e) 디지털 신호로 변환된 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨이 상기 제 1 일정값 이하인 경우, 외함이 개방된 것으로 판단하는 단계; 및 (f) 디지털 신호로 변환된 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨이 상기 제 2 일정값 이상인 경우, 강자계가 검출된 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 외함의 커버에는, 자력 발생 장치가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법에 따르면, 외함의 개방 상태를 판단할 수 있고, 외부에서 인가하는 강자계에 무력화되지 않아, 도전에 효과적으로 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 증폭 및 신호 처리부의 구성도.
도 3은 홀 센서에 의해 감지된 자력을 증폭기에 의해 증폭 출력한 경우의 자력과 증폭기 출력 신호의 상관도.
도 4는 판단기의 판단 방법의 설명도.
도 5는 외함의 개방된 상태의 예시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지 방법의 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치 및 그 도전 방지 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치(1000)의 구성도이다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전력 계측 장치(1000)는, 전력 계측부(100)와 도전 감지부(200)를 포함한다.
전력 계측부(100)는, 전류 센서 및 전압 센서로부터 감지된 신호를 입력받아 전력을 계측하는 역할을 한다.
구체적으로 전력 계측부(100)는, 아날로그-디지털 변환부(110), 암호화 및 보안 회로부(120), 디스플레이 구동부(130), 제어부(140), 기준 클럭 발생기 및 타이머(150), 통신부(160) 및 메모리(170)를 포함한다.
아날로그-디지털 변환부(110)는, 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기(미도시)를 포함하여 구성되되, 전압 센서 및 전류 센서로부터 감지된 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다. 암호화 및 보안 회로부(120)는, 제어부(140)로부터의 신호를 암호화하여 보안이 적용된 신호의 형태로 통신부(160)로 전송하는 역할을 한다.
디스플레이 구동부(130)는, 사용자에게 전력 계측과 관련된 정보를 표시하기 위한 외함(B)에 구비된 디스플레이(D)를 구동하는 부분이다. 제어부(140)는, 아날로그-디지털 변환부(110)로부터 전압값 및 전류값을 입력받아 유효 전력값을 산출하는 역할을 한다. 제어부(140)에 의해 산출된 전력값 등은 암호화 및 보안 회로부(120)에 의해 암호화된 후 통신부(160)를 통해 외부 서버로 전송되게 된다.
아울러, 외부 서버로부터 전송된 신호도 통신부(160)를 통해 제어부(140)로 입력되어 전력 계측부(100) 내의 다른 부분들의 동작을 제어하게 된다. 기준 클럭 발생기 및 타이머(150)는, 전력 계측부(100)의 동작을 위한 기준 클럭 및 타이머 신호를 생성하는 역할을 한다. 아울러, 메모리(170)는 전류값, 전압값 및 전력값 등 각종 데이터값을 저장하는 역할을 한다.
도전 감지부(200)는, 홀 센서(210), 홀 센서 구동부(220), 그리고, 증폭 및 신호 처리부(230)를 포함한다.
홀 센서(210)는, 외부 자력을 검출하는 역할을 한다. 홀 센서 구동부(220)는, 홀 센서(210)를 구동하기 위한 전류 신호를 출력하는 역할을 한다. 아울러, 증폭 및 신호 처리부(230)는, 홀 센서(210)에 의해 감지된 미약한 전기 신호를 증폭하고 처리하는 역할을 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 증폭 및 신호 처리부(230)의 구성도를 나타낸다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 증폭 및 신호 처리부(230)는, 증폭기(231), 아날로그-디지털 변환기(232), 제 1 비교기(233), 제 2 비교기(234) 및 판단기(235)를 포함한다.
증폭기(231)는 홀 센서(210)에 의해 감지된 미약한 전기 신호를 증폭하는 역할을 한다. 아날로그-디지털 변환기(232)는 증폭기(231)에 의해 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다.
도 3은 홀 센서(210)에 의해 감지된 자력을 증폭기(231)에 의해 증폭 출력한 경우의 자력과 증폭기(231) 출력 신호의 상관도이다. 도 3으로부터 알 수 있는 자력이 강해질수록 증폭된 전압 신호의 값이 커지게 된다.
제 1 비교기(233) 및 제 2 비교기(234)는 각각, 아날로그-디지털 변환기(232)에 의해 변환된 디지털 신호와 설정된 기준 전압과 비교하는 역할을 한다.
구체적으로 제 1 비교기(233)는, 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)과 제 1 일정값(V1)을 비교한다. 제 2 비교기(234)는, 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)과 제 2 일정값(V2)을 비교한다.
판단기(235)는, 제 1 비교기(233) 및 제 2 비교기(234)의 출력 신호를 입력받아, 도전 여부를 판단하게 된다.
도 4는 판단기(235)의 판단 방법의 설명도를 나타낸다.
즉, 판단기(235)는, 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)이 제 1 일정값(V1) 이하인 경우, 전력 계측 장치(1000)가 설치된 외함(B)이 개방된 것으로 판단하게 된다. 아울러, 판단기(235)는, 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)이 제 2 일정값(V2) 이상인 경우, 강자계가 검출된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 외함(B)의 개방된 상태의 예시도를 나타낸다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 외함(B)에는 본 발명의 전력 계측 장치(1000)가 탑재되게 된다. 구체적으로 본 발명의 전력 계측 장치(1000)는 하나 이상의 반도체 칩에 의해 구현될 수 있고, PCB 보드(P)에 탑재될 수 있다. 아울러, 외함(B)에는 트랜스포머(T) 및 디스플레이(D)도 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 외함의 커버(C)는 미약 자계를 발생하는 제 1 자력 발생 장치(M1)를 구비하여, 외함(B)이 개방되는 경우, 홀 센서(210)에 의한 제 1 자력 발생 장치(M1)의 자력의 검출이 제 1 일정값(V1) 이하가 되어, 도전을 위한 결선 조작의 시도 여부를 판단할 수 있게 된다. 제 1 자력 발생 장치(M1)의 예로는 자석과 같은 자성체를 들 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 판단기(235)에 의해 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)이 제 2 일정값(V2) 이상인 경우 강자계가 검출된 것으로 판단하여, 강자계의 미지의 제 2 자력 발생 장치(M2)를 이용한 외부 강자계 인가를 통한 도전 여부를 검출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치(1000)를 통해 종래 별도의 추가적인 회로 구현 및 방법 없이 도전 방지 목적을 달성할 수 있다.
상술한 본 발명의 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치(1000)에 포함되는 각 구성 요소들은, 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지 방법의 흐름도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지 방법은, 상술한 본 발명의 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치(1000)를 이용하는 까닭에 별도의 설명이 없더라도 상술한 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치(1000)의 특징을 모두 포함하고 있음은 물론이다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지 방법은, 홀 센서(210)에 의해 감지된 미약한 전기 신호를 증폭하는 단계(S10), S10 단계에서 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계(S20), 디지털 신호로 변환된 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)과 제 1 일정값(V1)을 비교하는 단계(S30) 및 디지털 신호로 변환된 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)과 제 2 일정값(V2)을 비교하는 단계(S40)를 포함한다.
아울러, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도전 방지 방법은, 디지털 신호로 변환된 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)이 제 1 일정값(V1) 이하인 경우, 외함(B)이 개방된 것으로 판단하는 단계(S50) 및 디지털 신호로 변환된 홀 센서(210)에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨(VH)이 제 2 일정값(V1) 이상인 경우, 강자계가 검출된 것으로 판단하는 단계(S60)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 도전 방지용 홀 센서를 내장한 전력 계측 장치(1000) 및 그 도전 방지 방법에 따르면, 외함의 개방 상태를 판단할 수 있고, 외부에서 인가하는 강자계에 무력화되지 않아, 도전에 효과적으로 대응할 수 있음을 알 수 있다.
1000 : 전력 계측 장치
100 : 전력 계측부 200 : 도전 감지부
110 : 아날로그-디지털 변환부 120 : 암호화 및 보안 회로부
130 : 디스플레이 구동부 140 : 제어부
150 : 기준 클럭 발생기 및 타이머 160 : 통신부
170 : 메모리 210 : 홀 센서
220 : 홀 센서 구동부 230 : 증폭 및 신호 처리부
231 : 증폭기 232 : 아날로그-디지털 변환기
233 : 제 1 비교기 234 : 제 2 비교기
235 : 판단기
B : 외함 C : 외함의 커버
P : PCB 보드 M1 : 제 1 자력 발생 장치
M2 : 제 2 자력 발생 장치 T : 트랜스포머
D : 디스플레이

Claims (10)

  1. 홀 센서;
    상기 홀 센서에 의해 감지된 신호를 증폭하고 처리하는 증폭 및 신호처리부;를 포함하되,
    상기 증폭 및 신호처리부는,
    상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 1 일정값을 비교하는 제 1 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭 및 신호처리부는,
    상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 2 일정값을 비교하는 제 2 비교기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 계측 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증폭 및 신호처리부는,
    상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨이 상기 제 1 일정값 이하인 경우, 상기 전력 계측 장치가 설치된 외함이 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 계측 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 증폭 및 신호처리부는,
    상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨이 상기 제 2 일정값 이상인 경우, 강자계가 검출된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 계측 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외함의 커버에는,
    자력 발생 장치가 구비된 것을 특징으로 하는 전력 계측 장치.
  6. (a) 홀 센서에 의해 감지된 신호를 증폭하는 단계;
    (b) 상기 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
    (c) 디지털 신호로 변환된 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 1 일정값을 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전 방지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도전 방지 방법은,
    (d) 디지털 신호로 변환된 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨과 제 2 일정값을 비교하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전 방지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도전 방지 방법은,
    (e) 디지털 신호로 변환된 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨이 상기 제 1 일정값 이하인 경우, 외함이 개방된 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전 방지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도전 방지 방법은,
    (f) 디지털 신호로 변환된 상기 홀 센서에 의해 감지되어 증폭된 신호의 레벨이 상기 제 2 일정값 이상인 경우, 강자계가 검출된 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전 방지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외함의 커버에는,
    자력 발생 장치가 구비된 것을 특징으로 하는 도전 방지 방법.

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