KR890005284B1 - 텔레메터링 적산전력계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

텔레메터링 적산전력계

제 1 도는 종래의 기계식 유도형 적산전력계.

제 2 도는 제 1 도의 숫자차 다이얼 구조도.

제 3 도는 본 발명에 따른 텔레메터링 유도형 적산전력계.

제 4 도는 제 3 도의 전원회로의 상세회로도.

제 5 도는 제 2 도의 숫자차 다이얼 회전을 센싱하기 위한 센서의 설치도.

제 6 도는 자기저항소자의 센싱특성회로 및 그 파형도.

제 7 도는 제 3 도의 센서 및 펄스변환부의 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 유도형 전력량계 150 : 전원회로

200 : 센서 및 펄스발생부 300 : 마이컴

400 : 인터페이스

본 발명은 유도형 적산전력계에 관한 것으로, 특히 유도형 적산전력계로서 적산한 전력적산량을 나타내는 숫자차의 회전을 센싱하여 디지탈 데이터로 변환하고 이를 원거리에 전송할 수 있도록한 텔레메터링(Telemetering) 적산전력계에 관한 것이다.

제 1 도는 일반적인 기계식 유도형 적산전력계의 구조도로서, 도면중 1은 지지대, 2, 2'는 고정자, 3은 고정자석, 4는 전압코일, 5는 전류코일, 6은 회전축, 66은 회전자이다.

상기와 같은 구성요소로 이루어진 유도형 적산전력계의 입력단자 ACIN에 사용전원이 라인 IL1, IL2로 입력되면, 고정자(2')에 약 2400-9600턴(turn)으로 감긴 전압코일(4)과 고정자(2)에 약 2-4턴(turn)으로 감긴 전류코일(5)은 입력라인 IL1, IL2 및 부하전류에 의해 자화됨으로써 고정자(2)(2')에서는 자속(B)이 발생된다.

이때 상기 고정자(2)(2')에서 발생한 자속(B)은 원판의 형태로 되어 전기적 도체이며 고정자(2)와 (2')의 자석(3)극면 사이에 위치한 회전자(66)의 일부분을 통과하게 됨으로써, 자장이 형성되고 소멸됨에 따라 회전자(66)에 유기된 기전력(E)은 와전류를 발생시킨다.

상기의 와전류는 교번하는 자장에 의하여 회전자(66)를 회전시키게되며, 회전자(66)의 회전은 기계적 구동부로 인한 동작에 의해 회전축(6)을 회전시게되며, 회전축(6)의 회전에 의해서 적산량을 나타내는 숫자차 다이얼이 회전하여 현재 사용중인 전력량을 표시하겠금 동작된다.

제 2 도는 기계식 유도형 적산전력계의 숫자차 다이얼 구조도로, 도면중 7-11은 숫자차 다이얼로서, 7은 100W 단위숫자표시, 8은 1KW단위, 9는 10KW, 10은 100KW, 11은 1000KW 숫자를 표시하는 다이얼이고, 12-15는 피니언 기어로서 우측의 숫자차 다이얼이 1회전시에 좌측의 숫자차 다이얼은 1단위로 이동시키는 역활을 행하며, 16과 17은 숫자차 다이얼 및 피니언기어의 축이다.

상기와 같은 구조의 숫자차 다이얼은 전술한 제 1 도의 회전자(66)의 회전에 따른 전력량을 표시한다. 그러나 상기 제 1 도 및 제 2 도와 같이 구성되어진 기계식 유도형 전력량계는 단순히 전력사용량 만을 숫자차 다이얼로서 표시함으로서, 최근의 원격측정이 크게 요구하고 있는 공업발전 추세에 부응할 수 없는 문제와, 전력적산량이 아나로그 값이므로서 전력공급처와 사용자 상호간에 전력량 사용에 따른 정보교환이 근본적으로 불가능 하였다.

따라서 본 발명의 목적은 유도형 적산전력계에서 최소의 단위를 표시하는 숫자차 다이얼 회전을 감지하여 전력사용량을 디지탈 데이터로서 적산하고 이를 전송할 수 있도록 하는 텔레메터링 유도형 적산전력계를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 전력량 측정에 있어서, 전력공급처와 사용자 상호간의 상호전력량 정보교환이 이루어질 수 있도록 사용전력량을 디지탈 데이터로써 출력하는 텔레메터링 전력량계를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 3 도는 본 발명에 따른 텔레메터링 유도형 적산전력계로서, 입력단자(ACIN)로 입력되는 전원을 출력단자(OUT)의 부하가 사용하는 전력량을 계량하는 전력량계(100)와, 상기 전력량계(100)로 입력되는 상용 전원전압을 정류하여 소정의 직류전원전압(Vdc)를 각 회로에 출력하고, 상용전원의 입력이 없을때 내부의 백업전원을 각 회로에 출력하는 전원회로(150)와, 상기 전력량계(100)의 100W 숫자차 다이얼의 회전을 센싱하여 소정의 펄스신호(SP)를 발생 출력하는 센서 및 펄스발생부(200)와, 상기 센서 및 펄스발생부(200)에서 출력하는 펄스를 카운팅하여 전력량을 적산함과 동시에 소정제어에 따라 일정한 직렬데이터 전송포맷으로 이를 출력하는 마이컴(300)과, 입출력되는 제어신호 및 데이터를 인터페싱 하는 인터페이스(400)로 구성된다.

제 4 도는 제 3 도의 전원회로(150)의 상세도로, 도면중 20-23, 27은 정류용다이오드, 24는 제너다이오드, 25는 레귤레이터, 26은 저항, 28은 충전지이다. 다이오드(20-23)가 브리지 정류기로 접속되어진 점(P1)(P2)의 입력단(ACIN2)에 소정의 전원전압이 입력되면, 브리지 접속된 다이오드(20-23)는 이를 정류하여 직류전압으로서 출력한다. 이때 상기 브리지다이오드(20-23)에서 출력되는 정류전압은 제너다이오드(24)에 의해 소정의 레벨을 갖는 직류전압으로 클램핑되어 상기 제너다이오드(24)의 캐소우드(Cathode)에서는 전압V+가, 애노우드(Anode)에서는 전압V-가 출력된다.

상기 제너다이오드(24)에서 클램핑 출력되는 전압V+는 레귤레이터(25)의 동작에 의해서 각 회로 공급되는 일정전압 Vdc로 출력되어짐과 동시에 전류 제한 저항(26)을 통해 충전지(28)에 충전되어진다.

만약 정전이 되었을시에는 충전지(28)에 충전되었던 전압이 다이오드(27)를 통해 레귤레이터(25)로 방전되어짐으로써 정전시에도 각부의 회로에는 전압(Vdc)가 계속적으로 입력됨을 알수있다.

제 5 도는 제 2 도의 100W단위 숫자차 다이얼(7)내에 원형으로 되어 일단이 절단된 강자석(31)이 삽설되고, 상기 강자석(31)이 삽설된 100W단위의 숫자차 다이얼(7)의 회전을 감지하기 위하여 숫자차 다이얼(7)의 하부에 자기저항소자(30)가 설치되어진 것을 나타낸 도면이다.

상기와 같이 강한 자성체의 자석(31)의 내부에 부착되어진 100W단위의 숫자차 다이얼(7)이 전술한 제 1 도의 기계식 유도형 전력량계에서 설명한 바와 같이 동작되어 회전하면, 내부에 취부된 자석(31)에 의해서 특정부분에서는 강한 자계가 발생된다.

이때 강자석(31)이 취부되어 자계가 발생되면서 회전되는 숫자차 다이얼(7)의 회전을 가해지는 자계(B)의 제곱에 비례하여 내부의 저항이 변화시키어 출력을 다르게 나타내는 자기저항소자(30)으로써 검출되도록 위치 하였다.

제 6 도는 일반적인 자기저항소자의 센싱 특성을 설명하기 위한 회로 및 그 동작 파형도로써, 도면중 30은 자기저항소자, 31-32는 저항, 33은 비교기이며, 참조부호 B는 자속, H는 히스테리히스전압 V0은 상기 비교기(33)의 출력전압이다. 지금 소정의 전원전압(V+)(V-)이 자기저항소자(30)에 입력되는 동시에 저항(31)(32)에 의해 분압되어 비교기(33)의 반전단(-)에 입력된다. 또한 자기저항소자(30)의 출력전압(V)을 비교기(33)의 비반전 단자(+)에 입력시킨다.

상기 (a)도와 같이 구성되어진 상태에서 자기저항소자(30)에 자속(B)가 유기되지 않으면 자기저항소자(30)의 출력전압(V)은 (b)도와 같이 "로우"상태 전압으로 출력하게되며, 이로인해 비교기(33)는 저항(31)(32)에 의한 기준전압에 의해 (b)도와 같이 논리 "로우"를 출력하고, 자속(B)가 표시방향으로 가해지게 되어지면 자기저항소자(30)내의 저항이 변화하여 전압(V)는 (b)도와 같이 상승된다.

이때 비교기(33)는 저항(31)(32)에 의한 기준전압과 자기저항소자(30)의 출력전압(V)을 비교하여 (b)도와 같이 "하이"상태의 출력전압(V0)을 출력하게 된다. 따라서 자계(B)에 따라 내부저항이 변화하여 출력전압(V)을 달리 출력하는 자기저항소자(30)의 동작에 따라 비교기(33)의 출력전압이 변화함을 알수있다.

제 7 도는 제 3 도의 센서 및 펄스판단부(200)의 상세도로서, 도면중 30은 자기저항소자로서 출력을 2배로 증가시키기 위하여 3단자 자기저항소자 A와 A' 2개를 결합한 것이고, 34는 입력전압 가변저항, 35-37, 40, 45는 노이즈 방지용 바이패스 캐패시터, 38은 비교기, 39, 41, 42, 44는 저항, 42는 스위칭 트랜지스터이다.

지금 자기저항소자(30-A)(30-A')의 각 전원단자에 가변저항(34)에 의해 각각 입력되는 상태에서 자계(B)가 가하여지지 않으면, 각 자기저항소자(30-A)(30-A')의 각 출력단자에서는 전압(V1)(V2)가 출력되지 않는다.

따라서 비교기(38)에서는 논리 "로우"의 신호를 출력하며, 이로인해 트랜지스터(43)이 "톤오프"되어 펄스출력단자(pulse out)세서는 저항(44)에 의한 "하이"신호를 출력하게 된다.

상기와 같이 동작하는 상태에서 자기저항소자(30-A)(30-A') 위에서 자계(B)가 가해지면, 자기저항소자(30-A)와 (30-A')는 내부저항의 변화로 인한 출력전압(V1)과 (V2)를 각각 출력한다.

이때 자기저항소자(30)는 자기저항소자(30-A)와 (30-A')가 상대하는 방향으로 서로 결합되고 있어 자계(B)가 상부로부터 가해질때에는 출력전압(V1)은 정(+)극성의 전압으로 출력되고 전압(V2)는 부(-)극성 전압의 방향으로 됨으로써 자기저항소자의 출력전압(V1)은 1개의 자기저항소자를 사용하였을시의 전압보다 큰 전압으로 출력되어진다.

따라서 자기저항소자(30)에 자계(B)가 가하여지면 비교기(38)는 전압(V1)과 (V2)을 비교하여 논리 "하이"를 직렬 접속된 저항(41)(42)로 출력하며, 이로인하여 트랜지스터(43)의 베이스에는 저항(41)(42)에 의하여 분압되어진 전압이 인가된다. 그러므로 스위칭 트랜지스터(43)는 자계(B)가 자기저항소자(30)의 상부에 가하여 질때마다 "턴온"됨을 알수있으며 이로인하여 콜렉터단자의 논리는 "로우"로되어 출력됨을 알수있다.

이하 본 발명에 따른 제 3 도의 동작과정을 상술한 제1-2도와 제4-7도를 참조하여 설명한다.

제 1 도와 같이 구성된 전력량계(100)의 입력단(ACIN1)에 상용전원이 입력되면, 전술한 제 4 도에서 설명한 바와 같이 전원회로(150)는 이를 정류하여 일정한 직류전압(Vdc)을 각 회로로 공급하는 동시에 백업바테리인 내부충전지(28)에 충전을 시작한다.

상기와 같은 각 회로에 전원전압(Vdc)이 입력되는 상태에서 출력단(OUT)에서 전력을 사용하고 있으며, 전력량계(100)은 제 1 도에서 설명한 동작에 의해 원판으로된 회전자(66)를 회전시킨다. 상기 회전자(66)의 회전에 의해 회전축(6)의 회전하게 되면서 전력 사용량을 표시하는 숫자차 다이얼의 100W 숫자차 다이얼(7)을 회전시키게 된다.

이때 상기 숫자차 다이얼(7)내에는 제 5 도에서 기술한 바와 같이 자석(31)이 다이얼(7)내경에 부착되어 있어 강한 자계를 발생시키며 회전을 하게되고, 상기 숫자차 다이얼(7)이 1회전 완료시에는 제 7 도와 같이 구성된 센서 펄스발생부(200)가 이를 감지하여 1개의 펄스(SP)를 발생하여 마이컴(300)의 인터럽트신호(INT)로서 출력한다.

상기 센서 및 펄스발생부(200)에서 100W단위를 표시하는 숫자차 다이얼(7)의 1회전상태를 자기저항소자(30)로써 감지하여 출력하는 펄스를 인터럽트 신호로 입력한 마이컴은 100W단위마다 입력되는 펄스(SP)를 카운팅하여 전력적산량의 데이터로써 내부메모리에 저장한다.

따라서 마이컴(300)의 내부메모리에는 유도형 전력량계(100)의 최소단위를 표시하는 숫자차 다이얼(7)의 1회전마다 센서 및 펄스발생부(200)에서 출력하는 펄스신호(SP)를 카운트하여 계산된 전력적산량의 데이터가 엑세스된다.

상기와 같이 마이컴(300)이 센서 및 펄스변환부(200)에서 출력하는 펄스를 카운팅하여 현재 전력량을 계속적으로 적산하는 상태에서, 신호라인(CL1)에 적산량 리이드 제어신호 데이터가 입력되면, 인터페이스(400)는 이를 TLL레벨의 신호로하여 신호라인(CL2)을 통해 마이컴(300)으로 출력한다. 상기 제어신호라인(CL2)를 통해 적산량 리이드데이터를 입력한 마이컴(300)은 현재까지의 적산량의 데이터가 세이브되어진 메모리를 억세스하여 직렬전송 데이터 포멧으로 변환예를들어 어스키코드 형태의 직렬데이터로 변환하고 이를 데이터라인(DL1)을 통해 변환후 데이터라인(DL2)에 실어 전송한다. 따라서 유도형 적산전력계(100)의 숫자차 다이얼(7-11)에 의한 전력적산량이 직렬디지탈 데이터로 변환되어 원거리 전송이 되어지는 것이다.

상기와 같이 동작중 전력량계(100)에 입력되는 사용전압이 정전되더라도 마이컴(300)내의 메모리에 세이브된 적산데이터는 전원회로(150)의 충전기(28)의 방전동작에 의해 백업되어짐으로써 데이터는 손실되지 않는다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기존의 유도형 적산전력계의 숫자차 다이얼 회전에 따라 전력사용량을 디지탈로써 적산하고 이를 전송함으로써 저렴한 가격의 텔레메터링 계기를 제공할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 기계식 유도형 전력량계(100)를 구비한 텔레메터링 적산전력계에 있어서, 상기 전력량계(100)에 입력되는 상용전원을 정류하여 이를 충전하는 동시에 일정 직류전압을 출력하고, 정전시 충전전원을 출력하는 전원회로(150)와, 상기 전력량계(100)의 최소단위의 숫자차 다이얼 회전을 감지하여 1회전시마다 회전펄스(SP)를 출력하는 센서 및 펄스발생부(200)와, 상기 센서 및 펄스발생부(200)에서 출력하는 회전펄스(SP)를 카운팅하여 디지탈 데이터로서 전력사용량을 적산하여 내부메모리에 세이브하고 적산량 리이드 데이터의 입력에 의하여 내부메모리에 세이브된 적산데이터를 직렬데이터로 변환 출력하는 마이컴(300)과, 외부로부터의 적산량 리이드데이터를 상기 마이컴(300)으로 인터페이싱 하는 동시에 상기 마이컴(300)의 적산직렬 데이터를 전송데이터로 인터페이싱 하는 인터페이스(400)로 구성함을 특징으로 하는 텔레메터링 적산전력계.
2. 제 1 항에 있어서, 전원회로(150)가 상기 전력량계(100)의 교류신호를 정류하기 위해 브리지 형태로 접속된 다이오드(20-23)과, 상기 다이오드(20-23)의 출력단에 접속되어 소정의 전압으로 클램핑하여 전압(V+, V-)을 출력하는 제너다이오드(24)와, 상기 제너다이오드(24)의 양단전압을 일정전압(Vdc)으로 출력하는 레귤레이터(25)와, 서로 병렬 접속되어 상기 제너다이오드(24)의 출력에 따라 충전지(28)의 충방전 통로를 제공하는 다이오드(27)와 저항(26)이 상기 제너다이오드(24)의 캐소드에 접속되어 구성됨을 특징으로 하는 회로.
3. 제 1 항에 있어서, 센서 및 펄스발생부(200)가 최소의 단위를 표시하는 숫자차 다이얼(7)내경에 원형에서 일단이 절단된 원형 자석(31)을 부착하고, 상기 숫자차 다이얼(7)의 하부에는 상기 자석(31)을 내장한 숫자차 다이얼(7)의 회전을 검출하는 3단자 자기저항소자(30-A)(30-A')가 상대적으로 결합되어 위치되며, 상기 자기저항소자(30-A)(30-A')의 상부에 자계(B)가 가하여 졌을때 상기 자기저항소자(30-A)(30-A')에서 상대적으로 출력되는 전압(V1)과 (V2)를 비교출력하는 비교기(38)로 구성함을 특징으로 하는 회로.

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