KR960016776B1

KR960016776B1 - 서어지 카운터

Info

Publication number: KR960016776B1
Application number: KR1019920017647A
Authority: KR
Inventors: 코오이치 쿠라사와; 요시유키 타나카; 타카아키 이토오
Original assignee: 미쯔비시마테리알 카부시키가이샤; 후지무라 마사야
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1992-09-26
Publication date: 1996-12-20
Also published as: TW199944B; DE4232208A1; KR930007021A; DE4232208C2; JPH0589938A; CA2079115A1; GB9219739D0

Abstract

요약없음

Description

서어지 카운터

제1도는 본 발명에 의한 서어지 카운터의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(A)(A') : 서어지 침입선로(a₁)(a₂)(a₂) : 갭식방전관

(b₁)(b₂)(b₂) : 비직선저항체(c₁)(c₂)(c₂) : 서어지 흡수요소

(d₁)(d₂)(d₂) : 수광소자관(e₁)(e₂)(e₂) : 카운터회로

본 발명은 전원선로, 통신선로 등의 각종 선로에 설치되어서, 이들 선로에 침입하는 서어지의 침입회수를 계수하는 서어지 카운터(surge counter)에 관한 것이다.

전화기, 팩시밀리, 전화교환기, 모뎀 등의 통신기기의 전원선로 등에 낙뢰서어지 등이 침입하면, 통신기기의 전자회로가 발화에 의해 손상되므로, 종래부터 서어지 발생지역에 설치되는 통신기기의 전원선로, 통신선로등의 입력선로에는 서어지 흡수기가 설치되어 있다.

이 서어지 흡수기에 의해 통신기기를 서어지로부터 확실하게 보호하기 위해서는, 통신기기를 설치하는 지역의 서어지 발생회수를 통계적으로 조사해서, 이 결과에 기초하여 설치하는 서어지 흡수기의 규격을 결정할 필요가 있다.

종래, 서어지의 침입회수를 기록하는 서어지 카운터로서, 예를 들어 서어지 침입선로에 접속되며 갭식(gap type) 유리봉입 방전관과 비직선 저항치를 직렬로 접속한 서어지 검출요소와, 이 방전관의 발광을 검출하는 수광소자와, 이 수광소자의 검출신호를 계수하는 카운터회로를 구비한 서어지 카운터가 개시되어 있다(일본특개소 59-211984호).

이 카운터는 서어지 입력회로와 서어지 검출회로가 독립하고 있으므로, 검출회로로의 서어지의 입력가능성이 없고, 더우기 검출회로의 설계가 용이하게 되는 잇점이 있다.

또, 서어지 침입회수 뿐 아니라, 서어지 전류치를 기록하는 서어지 카운터가 예를 들어 일본특개소 60-9081호, 동실개소 61-117484호 및 동특개소 62-193075호 공보에 개시되어 있다.

일본특개소 60-9081호 공보의 서어지 카운터는, 피뢰기의 접지측과 대지축에 접속된 피뢰기의 방전전류의 전파정류회로(full-wave rectifier circuit)와, 이 전파정류회로에 각각 분압저항요소를 통해 접속되고 또 서로 병렬접속되는 복수의 방전전류계측 카운터회로를 구비한다.

이 카운터는 복수의 분압저항요소에 의해 피뢰기의 방전전류가 소정의 전류범위마다 분류된다.

또, 일본실개소 61-117484호 공보의 서어지 카운터는, 피뢰기에 흐르는 방전전류를 통전하는 비직선저항체와, 이 비직선저항체와 병렬접속된 1개 또는 복수개의 코덴서와, 이 콘덴서에 대해 그 충전에너지를 분배하도록 접속된 복수조의 직선저항체와 카운터 구동코일을 구비한다.

이 서어지 카운터는 각 조(組)의 직선저항체의 저항체를 다른 임의의 값으로 설정하는 것에 의해서, 특정범위의 방전전류를 구동용의 전원을 필요로 하지 않고, 전류치마다 검출할 수가 있다.

그리고, 일본특개소 62-193075호 공보의 서어지 카운터는, 피뢰기의 접지측에 설치된 분로저항(shunt resistor) 부착의 방전갭(discharge gap)과, 이 방전갭의 방전광을 광량(光量)에 따른 전류로 변화하는 광센서와, 이 광센서의 검출전류치에 따라 그 동작을 계수하는 계수부를 구비한다. 이 서어지 카운터는 피뢰기의 각 전류의 크기별의 동작빈도가 정도(精度)좋게, 복합한 전기회로를 요하지 않고 체크할 수가 있다.

그러나, 일본특개소 59-211984호 공보의 서어지 카운터는, 서어지 침입회수 밖에 기록할 수가 없어서, 서어지 전류치를 기록하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.

또, 일본특개소 60-9081호 공보 및 동실개소 61-117484호 공보의 서어지 카운터는, 서어지 전류치를 기록할 수 있는 반면, 서이지 입력회로와 서이지 검출회로가 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 서어지 검출회로로의 서어지의 침입가능성 있어서, 신뢰성에 뒤떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 일본특개소 62-193057호 공보의 서어지 카운터는, 상기한 문제점은 해소되지만, 단일의 방전갭으로부터 방출되는 빛을 단일의 광센서로 검출해서, 그 검출전류의 정도에 따라 서어지 전류치를 구별하기 때문에, 서어지 전류치를 정도좋게 구분하기 위해서는, 고감도의 광센서나 복합한 검출회로를 필요로 하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은, 고감도의 광센서를 필요로 하지 않는 단순한 회로구성으로 센서전류치를 정도좋게 구분할 수 있고, 또 서어지 침입회수를 계수할 수 있는 서어지 카운터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 서어지 검출회로로의 서어지 침입의 우려가 없어서, 신뢰성이 높은 서어지 카운터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 서어지 카운터는, 제1도에 나타내는 바와 같이, 서어지 침입선로에 임펄스방전 개시전압이 각각 다른 복수의 서어지 흡수요소가 서로 병렬로 접속되고, 서어지 흡수요소는 갭식방전관과 비직선 저항체를 직렬로 접속하여 구성된다.

방전관에 대향하여 방전관을 검출하는 수광소자가 설치되고, 이 수광소자의 검출신호를 계수하는 카운터회로가 설치된다.

여기서, 임펄스방전 개시전압이란, 공시체(供試체)로서의 서어지 흡수요소에 의사 서어지(pseudo surge)를 인가했을 때에, 서이지 흡수요소가 방전을 개시하는 전압을 의미한다.

본 발명에 의하면, 간단한 회로구성을 사용하여 서어지 전류치가 정도좋게 구분되고 서어지의 침입회수가 계수되며, 서어지 검출회로에 서어지 침입의 우려가 없어서 신뢰성이 높다.

상기한 갭식방전관에는 에어갭식(air gap type) 방전관, 가스들이(gas filled) 방전관, 마이크로갭식 유리봉입 방전관 등이 사용된다.

또, 비직선 저항체에는 산화아연계 배리스터, 탄화규소계 배리스터 등이 사용된다.

특히, 비직선 계수가 크고, 배리스터 효과가 큰 산화아연계 배리스터가 적합하다.

또, 수광소자에는 CdS, DdSe, PbS등 다결정 물질을 주성분으로서 함유하는 광도전소자가 사용될 수 있다.

제1도에는, 설명을 간단하게 하기 위해서, 3조의 서어지 흡수요소와 수광소자와 카운터회로가 표시되어 있다.

본 발명의 이들 조수(租數)는 3조에 한정되는 것은 아니다.

서어지 침입선로(A)(A')에는 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)(c₃)가 서로 병렬로 접속된다. 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)(c₃)의 각각은, 갭식 유리봉입 방전관(a₁)(a₂)(a₃) 및 비직선 저항체(b₁)(b₂)(b₃)가 각각 직렬로 접속되어 구성된다.

도시하지는 않았지만, 제4의 서어지 흡수요소(c₄)가 사용되는 경우에는, 상기한 바와 동일한 방식으로 방전관(a₄)과 비직선 저항체(b₄)가 직렬로 접속되어 구성되고, 서어지 흡수요소(c_n)는 방전관(a_n)과 비직선 저항체(b_n)가 직렬로 접속되어 구성되게 된다.

선로(A)(A')에 항시 전원전압이 인가되고 있기 때문에, 비직선 저항체(b₁)-(b₃)는 방전관(a₁)-(a₃)에 각각 속류(속流)가 발생하는 것을 방지할 목적으로 설치된다.

여기서, "속류"란 상용 주파수에서 고압 서어지가 방전을 개시한 후 방전로를 통과하는 전류를 의미한다.

방전관(a₁)의 방전광을 검출하기 위해 방전관(a₁)에 대향하여 수광소자(d)가 설치되고, 이 수광소자(d₁)의 검출출력은 카운터회로(e₁)에 접속된다.

마찬가지로 수광소자(d₂)(d₃)가 각각 설치되고, 또 이들의 검출출력이 카운터회로(e₂)(e₃)에 각각 접속된다.

방전관(a₁)과 수광소자(d₁)는 암상자(暗箱子)(f₁)에 수용되며, 이것에 의해 외부의 빛으로부터 차단된다.

마찬가지로 암상자(f₃)가 설치된다.

서어지 흡수요소(c₁)(c₂)(c₃)의 임펄스방전 개시전압을 각각 V₁, V₂, V₃로 할때, V₁〈V₂〈V₃로 되도록, 방전관(a₁)-(a₃)의 방전개시 전압과 배리스터(b₁)-(b₃)의 배리스터전압이 선정된다.

동일한 방식으로, 도시하지 않았지만, 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)(c₃)…(c_n)의 임펄스방전 개시전압을 각각 V₁, V₂, V₃…V_n으로 할때, V₁〈V₂〈V₃…V_n의 관계로 되도록, 방전관(a₁)(a₂)(a₃)…(a_n)의 방전개시 전압과 배리스터(b₁)(b₂)(b₃)…(b_n)의 배리스터전압이 선정된다.

V₁에 대한 V₂의 차, V₂에 대한 V₃의 차는 다음과 같이 설정된다.

즉, 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)(c₃)의 설정전류치를 각각 I₁, I₂, I₃로 하고, 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)(c₃)에 실제로 흐르는 전류치를 각각 i₁, i₂, i₃로 할 때, 전류치 i₁이 설정전류치 I₁보다 클때의 제1도에 나타나는 점(B₁)(B₁')사이의 인가전압으로 서어지 흡수요소(c₂)가 응답하도록 V₂를 설정한다.

환언하면, 선로(A)(A') 사이의 침입한 서어지 전류치를 "1"로 할때, i〈I₁이면 서어지 흡수요소(c₂)는 응답하지 않고, iI₁이면 서어지 흡수요소(c₂)가 응답하도록 V₂를 설정한다. 또, 서어지전류 "1"가 전류치 I₁보다 크면(i〉I₁), 서어지 전류 "i"는 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)에 각각 전류치 i₁과 i₂로 분배 된다.

여기서, i〈I₂이면 서어지 흡수요소(c₃)는 응답하지 않고, iI₂일 때, 서어지 흡수요소(c₃)가 응답하도록 V₃를 설정한다.

마찬가지로, n조의 서어지 흡수요소, 수광소자 및 카운터회로가 사용되는 경우 iI_n-1이면, 서어지 흡수요소(c_n)가 응답하는데 c_n이 c₄이면 I_n-1은 I₃이다.

서어지 흡수요소(c₃)가 응답하는 원리는, 요소(c₂)의 경우와 마찬가지로 서어지 전류(i₁)(i₂)에 의해 점(B₃)(B₃') 사이에 전압이 발생하기 때문이다.

n조의 서어지 흡수요소, 수광소자 및 카운터회로가 설치되는 경우에, 동일한 방식으로 설정전류치, I_n-1에 대해 임펄스방전 개시전압 (V_n)이 설정된다.

작용에 있어서, 선로(A)(A') 사이에 서어지 전압이 인가되고, 임펄스방전 개시전압(V₁)(V₂)(V₃)중 최소인 V₁의 서어지 흡수요소(c₁)가 최초에 읍답하여서, 서어지 전류(i₁)가 흐르면, 요소(c₁)의 임피이던스와 전류치(i₁)의 곱에 상응하는 전압이 점(B₁)(B₁') 사이에 발생한다.

이때, 방전관(a₁)의 방전광이 수광소자(d₁)로 들어가서, 이 수광소자(d₁)의 검출신호에 의해 카운터회로(e₁)가 동작한다.

선로(A)(A') 사이에 침입한 서어지의 전류치(i)가 설정전류치(I₁)보다 적을 때(i〈I₁)에는, 서어지 흡수요소(c₁)만 응답하고, 요소(c₂)(c₃)는 응답하지 않으므로, 카운터회로(e₁)만 동작한다. 또, I₁ I₂일 때에는, 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)가 응답하고, 요소(c₃)가 응답하지 않으므로, 카운터회로(e₁)(e₃)가 동작하고, 회로(e₃)는 동작하지 않는다.

또한 I₂ i일 때에는, 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)(c₃)가 모두 응답하기 때문에, 카운터회로(e₁)(e₂)(e₃) 모두가 동작한다.

표 1은 선로(A)(A') 사이에 침입한 서어지의 전류치(i)와, 카운터회로(e₁)(e₂)(e₃)의 동작상황을 나타낸다.

이들 회로(e₁)(e₂)(e₃)의 카운트수에 의해 서어지의 침입회수와 그 전류치의 양쪽을 기록할 수가 있다.

[표 1]

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 서어지의 침입회수를 계수할 수 있음과 아울러, 서어지 전류치를 기록할 수가 있다.

특히, 서어지 흡수요소의 임펄스방전 개시전압을 다양하게 설정하면, 미약한 서어지 전류로부터 극히 큰 서어지 전류까지 구분하여 기록할 수 있다.

또, 서어지 흡수요소를 복수개 설치하는 것에 의해서, 서어지 전류를 이들 서어지 흡수요소로 분배할 수가 있어서, 종래의 단일의 서어지 흡수요소에 비해 서어지 내량(내量)을 증대시킬 수 있다.

다음에 본 발명의 실시예를 설명하는데, 이하에 기술되는 실시예는 한가지 예일 뿐으로 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

실시예

제1도에 표시되는 갭식방전관(a₁)-(a₃)에는 마이크로갭식 유리봉임 방전관, 비직선저항체(b₁)-(b₃)에는 산화아연계 배리스터, 수광소자(d₁)-(d₂)에는 Cds를 각각 사용하였다.

본 실시예에서는, 방전관(a₁)의 직류방전 개시전압이 300V, 방전관(a₂)이 마찬가지로 500V, 방전관(a₃)이 마찬가지로 700V로 규정된 것이었다.

또, 배리스터(b₁)의 배리스터 전압이 220V, 배리스(b₂)(b₃)가 각각 270V로 규정된 것이었다.

이 결과, 서어지 흡수요소(c₁)(c₂)(c₃)의 임펄스방전 개시전압을 측정한 바, 그 평균치는, V₁=700V, V₂=900V, V₃=1100V 이었다.

따라서, 선로(A)(A') 사이에 700V 이상의 서어지 전압을 인가했을 경우 적어도 서어지 흡수요소(c₁)가 응답해서, 방전관(a₁)의 방전광에 의해 수광소자(d₁)로부터 검출신호가 송출되어 카운터회로(e₁)가 동작하였다.

또, 선로(A)(A') 사이에 흐르는 전류가 1000A에 달하면, 요소(c₁)의 단자전압이 900V를 초과하기 때문에, 요소(c₁)(c₂)가 응답해서, 마찬가지로 카운터회로(e₁)(e₂)가 동작하였다.

그리고, 서어지 전류가 증가하여 2500A에 달하면, 요소(c₂)의 단자 전압이 1100V를 초과하여서, 요소(c₁)(c₂)(c₃)가 응답하여 카운터회로(e₁)(e₂)(e₃)가 동작하였다.

서어지 전류를 바꾸어 카운터회로의 동작을 확인한 바, 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다.

표 2의 동작하는 카운터회로의 상황으로부터 서어지의 침입회수 뿐만 아니라, 서어지 전류의 돗수분포(freguency distribution)를 기록할 수가 있었다.

[표 2]

Claims

갭식방전관(a₁, a₂, a₃)과 비직선저항체(b₁, b₂, b₃)를 직렬로 집속하여 구성되며 서어지 침입선로(A)(A')에 서로 병렬로 접속되는 임펄스방전 개시전압(V₁, V₂, V₃)이 각각 다른 복수의 서어지 흡수요소 (c₁, c₂, c₃)와 전기항 방전관(a₁, a₂, a₃)에 대향하여 방전광을 검출하는 복수의 수광소자(d₁, d₂, d₃)와, 전기한 수광소자(d₁, d₂, d₃)의 검출신호를 계수하는 카운터회로(e₁, e₂, e₃)를 구비한 서어지 카운터.
제1항에 있어서, 전기한 갭식방전관은 에어갭식 방전관, 가스들이 방전관, 또는 마이크로갭식 유리봉입 방전관인 서어지 카운터.
제1항에 있어서, 전기한 비직선저항체가 산화아연계 배리스터인 서어지 카운터.
제1항에 있어서, 전기한 비직선저항체가 탄화규소계 배리스터인 서어지 카운터.
제1항에 있어서, 전기한 수공소자가 CdS, CdSe 또는 PbS등의 다결정물질을 주성분으로서 함유하는 광도전소자인 서어지 카운터.
갭식방전관수단과 비직선저항체수단(b₁, b₂……b_n)을 서로 직렬로 접속하여 구성되며 서어지 침입선로에 서로 병렬로 접속되는 임펄스방전 개시전압(V₁, V₂,…V_n)이 각각 다른 2 이상의 서어지 흡수수단(c₁, c₂,…c_n)과, 전기한 방전관 수단으로부터 송신된 광신호를 검출하기 위해 전기한 방전관수단과 함께 광송수신로내에 배치되는 수광수단(d₁, d₂…d₃)과 전기한 수광수단에 의해 검출된 광신호를 계수하는 카운터회로수단(e₁, e₂…e_n)을 구비하며, V₁〈V₂〈V₃…V_n의 관계로 되도록 서어지 흡수수단의 임펄스방전 개시전압이 선정되는 서어지 카운터.
제6항에 있어서, 전기한 갭식방전관수단은 에어갭식 방전관, 가스들이 방전관, 또는 마이크로갭식 유리봉입 방전관인 서어지 카운터.
제6항에 있어서, 전기한 비직선저항체수단이 산화아연계 배리스터인 서어지 카운터.
제6항에 있어서, 전기한 비직선저항체수단이 탄화규소계 배리스터인 서어지 카운터.
제6항에 있어서, 전기한 수광수단이 CdS, CdSe 또는 PbS등의 다결정물질을 주성분으로서 함유하는 광도전소자인 서어지 카운터.