WO2017160036A9 - 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치 - Google Patents

전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치 Download PDF

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WO2017160036A9
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communication
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ground
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박미숙
이흥식
백동현
김의섭
이재도
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박미숙
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines

Definitions

  • the present invention relates to the field of controlling the control target remotely, and more particularly to a power supply control communication apparatus using the power line fluctuation of the power line as a communication signal.
  • a control target such as a light control device for controlling lights, a street light controller for controlling a street lamp installed on a road, a facility control device for an industrial site for controlling a motor, or an automatic fire detection system for extinguishing a fire in a building is used for communication. It can be controlled by receiving a signal.
  • a communication network or an internet communication network for remotely reading the meters may be used to transmit or receive a communication signal.
  • the current of commercial power is 60Hz frequency band and the voltage is 110V ⁇ 220V.
  • Power line communication enables high-speed communication by sending a communication signal in a frequency band other than 60 Hz, that is, 1 to 30 MHz frequency band.
  • the communication signal from the power line is separated from the power and communication signal through the router installed around the transformer and the modem installed in the home, so that the end user can use the communication service on the power line.
  • a communication method using a power line has a merit in that a high-frequency communication signal is carried on the power line to perform a communication, but there is no need to construct a separate communication line.
  • the disadvantage is that it is necessary.
  • the illumination is maintained as needed only when the vehicle passes through the road or when a person crosses the street. It is necessary to ensure that the minimum illuminance is maintained when no traffic is passed or when a person does not cross the street.
  • there is no Internet communication line there is also a need to implement the Internet communication by using a pre-installed power line without separately installing a wired communication line.
  • the present invention has been made in an effort to provide a communication method and a power supply control communication apparatus using power supply variations of power lines as communication signals.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a power control communication device and a communication method that can be used as a communication line as a pre-installed power line without installing a separate wired communication line.
  • the present invention has been made in an effort to provide a power supply control device and a communication method using detection of a change in signal amplitude of voltage and current provided through a power line.
  • the present invention has been made in an effort to provide a power line communication modem capable of performing power line communication through a ground line and one of power lines, and a power line communication device having the same.
  • the power supply control communication apparatus using the power supply fluctuation of the power line as a communication signal
  • a first communication device connected to a power line for supplying AC power and generating a current signal for varying a current level of the AC power during a first communication signal transmission time, and monitoring a voltage level of the AC power to detect a voltage signal;
  • the power supply control communication apparatus using the power supply fluctuation of the power line as a communication signal
  • a first communication device for controlling a target device
  • the voltage signal is connected to the first communication device through the power line and causes the voltage level of the AC power to change during a second communication signal transmission time when a control event occurs, and monitors the current level of the AC power. And a second communication device for detecting the current signal as a control response signal.
  • the power supply control communication apparatus using the power supply fluctuation of the power line as a communication signal
  • a power line for supplying AC power and monitors the voltage level of the AC power so as to control the control target when a voltage signal is detected as a communication signal and to cause the current level of the AC power to change during the first communication signal transmission time.
  • a plurality of first communication devices for generating a current signal;
  • the power supply control communication apparatus using the power supply fluctuation of the power line as a communication signal
  • An input unit configured to receive a sensing input or an operation input to generate a control event
  • the voltage signal which is connected to the first communication device via the power line and causes the signal amplitude of the AC voltage to vary when the control event occurs, is generated as the master communication signal and the signal amplitude of the AC current is monitored to monitor the current.
  • a second communication device for detecting the signal as a response signal.
  • the control target device may be controlled by using a power supply variation of a power line as a communication signal.
  • power line communication is performed through one of the ground ground line and the power line, various types of communication including the Internet communication are possible. Accordingly, there is an advantage that the communication implementation cost is relatively low while the communication success rate is improved compared to the conventional power line communication method.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a power control communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed block diagram of the first communication device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a detailed block diagram of the second communication device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram presented to explain an exemplary principle of detecting a current signal as a communication signal by the current level monitoring according to FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram provided to explain a control example of a power supply control communication method using an amplitude variation of a power supply level according to FIG. 1.
  • FIG. 6 is a view provided to explain another example of control of a power supply control communication method using an amplitude variation of a power supply level according to FIG. 1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a format of a communication signal according to FIG. 6.
  • FIG. 9 is yet another operation control flowchart according to FIG. 2.
  • FIG. 10 is an operation control flowchart according to FIG. 3.
  • FIG. 11 is an operation control flowchart of the synchronous communication method according to FIG. 2.
  • FIG. 12 is an exemplary block diagram of a lamp control driver for lamp power saving applied to the present invention.
  • FIG. 13 is an exemplary implementation detail according to FIG. 12.
  • FIG. 13 is an exemplary implementation detail according to FIG. 12.
  • FIG. 14 is a block diagram of a voltage master device of a power control communication device according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a block diagram of a current master device of a power control communication device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a view provided to explain an example of control of a power control communication method according to FIGS. 14 and 15.
  • 17 is a view provided to explain an example of monitoring the voltage signal and the current signal of FIG. 16.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a detailed implementation of an illuminance control circuit of the lamp control driver of FIG. 12.
  • FIG. 19 illustrates another detailed implementation of the lamp control driver of FIG. 12.
  • FIG. 20 is an operation timing diagram illustrating an example of a four-step power saving operation according to FIG. 19.
  • 21 is an operation timing diagram illustrating an example of the four-step normal operation according to FIG. 19.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an implementation of a power line communication device including a ground connection power line communication modem according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a view provided to explain a specific circuit configuration of the first communication modem of FIG. 22.
  • 24 is a signal waveform diagram illustrating an example of DC data shown through the power line communication device of FIG. 22.
  • FIG. 25 is a real signal waveform diagram shown by testing the power line communication device of FIG. 22.
  • the present invention is connected to a power line for supplying an AC power source and generates a current signal that causes the current level of the AC power source to vary during a first communication signal transmission time and monitors the voltage level of the AC power source to detect a voltage signal.
  • Communication devices And generating the voltage signal connected to the first communication device through the power line and causing the voltage level of the AC power to change during a second communication signal transmission time, and monitoring the current level of the AC power to detect the current signal. It comprises a second communication device.
  • any element or line is connected to the target element block, it includes not only a direct connection but also a meaning indirectly connected to the target element block through some other element.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a power control communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the power control communication device may include a first communication device 100, a second communication device 200, an input unit 300, and a control counterpart 400.
  • the first communication device 100 is connected to a power line (PL) for supplying AC power and generates a current signal for changing the current level of the AC power during a first communication signal transmission time. Monitor the voltage level to detect the voltage signal.
  • PL power line
  • the second communication device 200 is connected to the first communication device 100 through the power line PL and generates the voltage signal to change the voltage level of the AC power during the second communication signal transmission time.
  • the current level of the AC power source is monitored to detect the current signal.
  • the first communication device 100 and the second communication device 200 are connected to each other via a power line PL, and a conventional power line communication in which a high frequency communication signal is carried on an AC power source of the power line PL to perform communication.
  • the power line of the power line is used as a communication signal to communicate with each other. That is, VCPLC, which is a voltage line (VC) based power line communication (PLC), is implemented in the power supply control communication device of FIG. 1.
  • VCPLC which is a voltage line (VC) based power line communication (PLC)
  • PLC power supply control communication device of FIG. 1.
  • the holding time of the power supply variation may also be related to the formation of the communication signal.
  • the input unit 300 receives a sensing input from a sensor unit or an operation input from a user to generate a control event. For example, when the control target device 400 is a motor, when an operation input for turning on / off the motor is received externally or internally, the input unit 300 generates an input signal to generate a control event.
  • the control target device 400 is a light controller for controlling the lights, a street lamp controller for controlling the street lamps installed on the road, a facility controller of the industrial site to control the motor, or automatic fire detection equipment for fire suppression in the building And so on.
  • the power line PL is generally two lines, and when one line is N phase, the other line may be one of R, S, and T phases.
  • the voltage level of the power line PL may be 220 Volt as an effective value. However, an example of the voltage level is only an embodiment of the present invention and may be given as a voltage of 220 volts or less or a voltage of 220 volts or more.
  • the first communication device 100 that generates a current signal as a communication signal and receives a voltage signal is a device that generates a current signal as a communication signal, and thus is installed at a receiving end through which the AC power is received through the power line PL.
  • the second communication device 200 is a device that generates a voltage signal as a communication signal, the second communication device 200 is installed in a supply terminal for supplying AC power through the power line PL.
  • the first communication device 100 may function as a slave device.
  • the first communication device 100 may be connected to the second communication device 200 through the power line.
  • the power supply control communication device of FIG. 1 uses a power supply fluctuation of a power line as a communication signal, thus eliminating the need for a communication modem used for conventional power line communication. In addition, since it is not a high frequency communication, the occurrence of a communication error due to noise is minimized or reduced.
  • FIG. 2 is a detailed block diagram of the first communication device of FIG. 1.
  • the first communication device 100 includes a current change driver 140, a switching unit 150, a load resistor L, a line voltage drop unit 170, a zero crossing unit 185, and a voltage change.
  • the detector 180, the slave controller 130, and the driving circuit unit 120 may be included.
  • the current change driver 140 generates a switching drive signal in response to the detection of the voltage signal applied through the power line as the master communication signal.
  • the switching unit 150 is operated in response to the switching driving signal.
  • the load resistor L functions as a set resistor that is connected in parallel to the power line PL2 when the switching unit 150 is operated to generate a slave communication signal.
  • the load resistor L may be implemented as a heater heating wire core and may have a resistance of several tens of ohms.
  • the line voltage drop unit 170 generates an output voltage of lowering the voltage of the power line to detect a master communication signal.
  • the zero crossing detection unit 185 receives the output voltage of the line voltage drop unit 170 and detects a zero crossing time point of the voltage signal.
  • the voltage change detection unit 180 receives the output voltage of the line voltage drop unit 170 and generates a voltage change detection signal indicating a change in the voltage level of the power line.
  • the control unit 130 functioning as a slave control unit is operated in synchronization with the zero crossing time point so that communication through the power line is performed, and generates the current signal as the slave communication signal, and from the voltage change detection unit 180.
  • the voltage change detection signal received is analyzed under a set analysis condition to generate a voltage change driving control signal when the voltage signal is determined as the master communication signal.
  • the voltage signal has a voltage level lower than that of an AC power source transmitted in a section other than a communication section. That is, the voltage signal provided in the communication section is a reduced voltage signal.
  • the driving circuit unit 120 controls the control target device 125 in response to the voltage change driving control signal.
  • the control target device 125 can be controlled without the installation of a communication modem by using the power fluctuation of the power line as a communication signal.
  • the memory unit 195 may be implemented as a semiconductor memory such as a DRAM or a flash memory, and may function as a working memory or a program memory of the controller 130.
  • the sensing unit 190 provides a sensing signal to the control unit 130 to control the lamp.
  • the sensing unit 190 may be implemented as an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an illumination sensor, a fuselage sensor, an RF sensor, or a laser sensor.
  • the sensing unit 190 may be implemented as a CCD (or CMOS) camera that analyzes an image signal to detect movement.
  • the temperature generated in the vehicle may be sensed when the heat sensor is installed. It may be determined that there is an entry of the vehicle at the temperature detection.
  • an infrared beam switch may be installed to detect vehicle entry or a vehicle entrance roof coil may be installed to detect vehicle entry.
  • the lamp may be a lamp or LED installed in a parking lot such as a street lamp, a security lamp, or an apartment installed on a road or a street.
  • the controller 130, the current change driver 140, the switch 150, and the load resistor 160 may constitute a current signal transmitter.
  • the current signal transmitter receives the voltage signal as a communication signal or connects the load resistor L to the power line in response to receiving the sensing signal so that the amplified current signal is transmitted through the power line.
  • the line voltage drop unit 170, the voltage change detector 180, and the controller 130 may configure a voltage signal receiver.
  • the voltage signal receiver checks the voltage level applied through the power line to allow the control object 125 to be controlled when it is determined that the reduced voltage signal is received.
  • the first communication device 100 may further include a current transformer 172 and a line current change detector 182.
  • the line current change detector 182 that receives the output current of the current transformer 172 may detect the voltage signal in parallel with the voltage change detector 180. That is, when the voltage change detection unit 180 is not installed or an operation error occurs, the line current change detection unit 182 may be operated to detect the voltage signal.
  • FIG. 3 is a detailed block diagram of the second communication device of FIG. 1.
  • the second communication device 200 includes an input interface unit 270, a voltage change driver 240, a switching unit 250, a pressure reducing resistor L2, a line current change detection unit 220, and zero crossing.
  • the detector 215 and the controller 230 may be included.
  • the input interface unit 270 interfaces inputs applied through the input unit to generate an input signal for generating the control event.
  • the voltage change driver 240 generates a voltage change switching drive signal in response to the decompression master control signal applied through the line L20.
  • the switching unit 250 is operated in response to the voltage change switching driving signal applied through the line L30.
  • the decompression resistor L2 functions as a setting resistor to be connected in series with the power line PL2 so that the master communication signal is generated when the switching unit is operated.
  • the pressure reducing resistor L2 may be implemented as a hot wire heater core having a resistance of several tens of ohms or several ohms.
  • the resistance value of the hot wire heater core may be determined according to the parallel composite resistance value of the load such as lamps connected in parallel to the power line, and the level of power fluctuation used as the communication signal. That is, given the parallel synthesis resistance value and the level of power supply variation, the resistance value of the decompression resistor L2 is set by application of Kirchhoff's law.
  • the line current change detector 220 receives a current applied through the current transformer 210 connected to the power line and generates a current change detection signal indicating a change in the current level of the power line.
  • the zero crossing detection unit 215 receives an alternating current applied through the current transformer 210 and detects a zero crossing time point of the current signal.
  • the control unit 230 as a master control unit is operated in synchronization with the zero crossing time point so that communication through the power line 2 is performed, and when the input signal is generated, the decompression resistor L2 causes the power line 2 to operate.
  • the voltage signal is generated as the master communication signal by generating the decompression master control signal to be connected in series with the controller, and the current change detection signal is analyzed under a set analysis condition to determine the current signal as the slave communication signal. Is determined as a response signal.
  • the memory unit 280 may be implemented as a semiconductor memory such as a DRAM or a flash memory, and may function as a working memory or a program memory of the controller 230.
  • the controller 230 is configured such that the decompression resistor L2 is connected to the power line 2 in series when an input signal for driving the control counter 125 of FIG. 2 is received through the input interface unit 270.
  • the decompression master control signal is generated. Accordingly, the reduced voltage signal is generated as a master communication signal and transmitted through the power line.
  • the controller 230 analyzes a current change detection signal received through the line current change detection unit 220 under a set analysis condition, and when the current signal is determined as the slave communication signal, the master communication signal. Determine as a response signal to.
  • FIG. 4 is a diagram presented to explain an exemplary principle of detecting a current signal as a communication signal by the current level monitoring according to FIG. 3.
  • the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates the amplitude of the current signal.
  • the current signal appearing through the power line in waveform F1 is a sinusoidal signal having a positive amplitude A1 and a negative amplitude B1 for one period.
  • the line current change detector 220 converts the current signal of the waveform F1 into the current signal of the waveform F2.
  • the current signal of the waveform F2 is a signal clipped and full-wave rectified by the level cl1.
  • Waveform F3 shows a signal including a current signal as a communication signal. That is, the second and third half-wave waveform signals indicate the amplified current signal.
  • the maximum amplitude of the amplified current signal is higher by D1 than the maximum amplitude of the non-communication current signal. That is, if the amplitude of the current signal enters high for half a period, it is detected as a communication signal.
  • the control unit 230 samples 50 or more times every 1/8 period of the half cycle of the current waveform by monitoring the current level of the AC power applied through the power line, and compares the value taken as the RMS reference value with the unit reference value. It may be determined whether the half cycle is a communication signal. That is, the section b1 that is the 1/8 section of the half cycle of the current waveform is compared with the section a1 that is the 1/8 section of the half cycle of the reference current waveform. In this case, the current signal received in the section b1 may be sampled about 50 times and stored as an RMS value. Meanwhile, the current signal received in the section a1 is also sampled about 50 times and stored as an RMS value, which is the unit reference value.
  • the current half-period waveform is compared with the reference half-period waveform, which is compared in all eight intervals. That is, b1: a1, b2: a2, b3: a3, b4: a4, b5: a5, b6: a6, b7: a7, and b8: a8 are compared with each other. Therefore, when the half period waveform is large in, for example, six or more sections of b1-b8, it is determined as a communication signal, for example, a slave communication signal (response signal).
  • c1: a1, c2: a2, c3: a3, c4: a4, c5: a5, c6: a6, c7: a7, and c8: a8 are compared with each other. Therefore, in the half-period waveform, if it is large in, for example, six or more sections of c1-c8, it is determined as a communication signal, for example, a slave communication signal (response signal). For example, in the case of FIG. 4, the current signal may provide "00" as a communication signal.
  • the amplified current signal is taken as a communication signal, but in the case of the reduced voltage signal, the second and third half-wave waveform signals of waveform F3 of FIG. 4 will be provided as the reduced voltage signal.
  • the maximum amplitude of the decompression voltage signal is lower by D1 than the maximum amplitude of the voltage signal which is not a communication signal. That is, if the amplitude of the voltage signal comes in low for half a period, it is detected as the master communication signal.
  • the amplitude of the current signal or the voltage signal may be changed during one or half cycles of the AC power supply to perform communication through a power line without a communication modem.
  • FIG. 5 is a diagram provided to explain a control example of a power supply control communication method using an amplitude variation of a power supply level according to FIG. 1.
  • the communication signal becomes “1”.
  • the level of the first reference voltage signal VREF1 is higher than the level of the second reference voltage signal VREF2.
  • the communication signal When the second voltage signal IN2 applied during another half period of the AC power source is lower than the first reference voltage signal VREF1 and higher than the second reference voltage signal VREF2, the communication signal also becomes "1".
  • the level of the first reference voltage signal VREF1 is higher than the level of the second reference voltage signal VREF2. Therefore, when the voltage signal of " 11 " is given as the communication signal during one cycle, it can mean the motor driving on when the control target is the motor.
  • the control target when the control target is a lamp, it may mean a command to control the dimming control to 100%.
  • the communication signal becomes "1" when the first voltage signal IN1 applied during the half cycle of the AC power is lower than the first reference voltage signal VREF1 and higher than the second reference voltage signal VREF2, the communication signal becomes "1".
  • the level of the first reference voltage signal VREF1 is higher than the level of the second reference voltage signal VREF2.
  • the communication signal becomes " 0 " when the second voltage signal IN2 applied during another half period of the AC power source is equal to the first reference voltage signal VREF1.
  • a voltage signal of " 10 " is given as a communication signal in one cycle, it may mean that the motor is turned on when the control target is a motor.
  • the control target is a lamp, it may mean a command to control the dimming control to 75%.
  • a voltage signal of " 01 " when given as a communication signal during one period, it may mean that the motor is driven off when the control target is a motor.
  • the control target when the control target is a lamp, it may mean a command to control the dimming control to 50%.
  • the communication signal becomes "1" when the first current signal IN10 applied during the half cycle of the AC power is higher than the first reference current signal CREF1 and lower than the second reference current signal CREF2.
  • the level of the first reference current signal CREF1 is lower than the level of the second reference current signal CREF2.
  • the communication signal becomes "1" when the second current signal IN11 applied during another half period of the AC power is higher than the first reference current signal CREF1 and lower than the second reference current signal CREF2.
  • the level of the first reference current signal CREF1 is lower than the level of the second reference current signal CREF2. Therefore, when a current signal of " 11 " is given as a communication signal during one period, it can be a response signal indicating that motor driving on or 100% dimming has been completed.
  • the communication signal becomes "1".
  • the level of the first reference current signal CREF1 is lower than the level of the second reference current signal CREF2.
  • the communication signal becomes " 0 " when the second current signal IN11 applied during another half period of the AC power source is equal to the first reference current signal CREF1. Therefore, when a current signal of "10" is given as a communication signal during one period, it may be a response signal indicating that the motor driving on or 75% dimming is completed.
  • a current signal of " 01 " when given as a communication signal during one period, it can be a response signal indicating that the motor driving off or 50% dimming is completed.
  • FIG. 6 is a view provided to explain another example of control of a power supply control communication method using an amplitude variation of a power supply level according to FIG. 1.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the amplitude of the current signal.
  • Waveform W1 of FIG. 6 represents a reference current signal, that is, a current signal rather than a communication signal.
  • Waveforms W2 to W4 indicate current signals as communication signals.
  • a section T1 may include a synchronization signal
  • a T2 may include an ID indicating a unique identification number
  • a section T3 may include a signal representing data indicating a type of a control command.
  • the synchronization signal is detected as "1111” through the second communication device 200, the ID is detected as “1111”, and the data is detected as "111111".
  • the current signal is expressed.
  • the communication signal may be represented as a decompression voltage signal.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a format of a communication signal according to FIG. 6.
  • Case 1 of FIG. 7 shows the format of waveform W4 of FIG. 6, and Case 2 shows the communication format of waveform W3 of FIG. 6.
  • communication between devices can be performed by synchronously transmitting a voltage signal through a power line and synchronously receiving a current signal through a power line.
  • the initialization operation (step S1010) of the controller 130 refers to an operation of setting various internal registers and flags to an initialization state.
  • step S1020 receives a voltage signal via the power line (2).
  • the received voltage signal is calculated as a data value and compared with the reference value.
  • the first communication device 100 receives the reduced voltage signal during the second communication signal transmission time, and confirms whether the communication signal is a signal through the analysis of the reduced voltage signal.
  • step S1040 it is checked whether the voltage signal is a communication signal.
  • the voltage signal is a communication signal.
  • the control target device is controlled according to the state value detected in step S1050.
  • step S1060 it is checked whether the set time has elapsed, and when the set time has elapsed, an operation of transmitting a current signal as a response signal and transmitting it through the power line is performed in step S1070.
  • the amplified current signal is transmitted through the power line.
  • the load resistor L acts as a load on the power line for 32 ms
  • the amplified current signal is transmitted during the first communication signal transmission time.
  • FIG. 9 is yet another operation control flowchart according to FIG. 2.
  • the controller 130 of FIG. 2 may transmit the current signal to the second communication device 200 preferentially, unlike FIG. 8.
  • step S1110 After the initialization is performed in step S1110, if the sensing signal is received in step S1120, the current signal is generated as a communication signal through the power line after generating the current signal during the transmission setting time in step S1130. For example, when the load resistor L is connected to the power line as a load for 32 ms, the amplified current signal is transmitted during the first communication signal transmission time.
  • operation S1140 it is checked whether a predetermined time has elapsed, and when a predetermined time elapses, an operation of calculating a voltage signal received in operation S1150 as a data value and comparing the reference value with a reference value is performed. For example, when the voltage signal is compared, a value obtained as an RMS value by sampling more than 50 times in every 1/8 period of the half cycle of the voltage waveform is compared with a unit reference value to determine whether the half cycle of the voltage waveform is a communication signal. You can judge.
  • step S1160 When the voltage signal is detected as a communication signal in step S1160, an operation of controlling the control object according to the state value detected in step S1170 is performed.
  • FIG. 10 is an operation control flowchart according to FIG. 3.
  • the flow of FIG. 10 is performed by the operation of the control unit 230 in the second communication device 200.
  • the controller 230 receives a sensing signal or an input signal in step S2020. If the sensing signal or the input signal received in step S2030 is determined as a control event, the voltage signal depressed during the first time in step S2040 is transmitted as a communication signal.
  • the decompression voltage signal is generated as the decompression resistor L2 is connected in series to one line of the power line by the switch SW of FIG. 3 connected to the contact point B in the switching operation of the switching unit 250.
  • step S2050 After the set time has elapsed in step S2050, an operation of receiving a current signal through a power line for a second time is performed in step S2060. If it is checked as a communication signal by the monitoring of the current signal and found to be a response signal, it is determined that normal communication is performed in step S2070. Thereafter, the operation of performing system maintenance and monitoring continues.
  • FIG. 11 is an operation control flowchart of the synchronous communication method according to FIG. 2.
  • FIG. 11 shows an example of performing a communication operation in the case of a communication format having a synchronization signal, an ID, and data as described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the controller 130 receives a voltage signal during a synchronous time in step S3020 after performing initialization in step S3010. That is, the voltage signal is received and checked during the period T1 of FIG. 6 to detect the presence or absence of the synchronization signal as the communication signal in step S3030.
  • step S3040 the controller 130 receives the voltage signal during the ID time. That is, during the period T2 of FIG. 6, the voltage signal is received and checked to detect the ID signal as the communication signal in step S3050.
  • each communication device may have a unique ID. For example, when the first communication device 100 has an ID assigned to "00", the nth communication device 100n may have an ID assigned to "11".
  • the controller 130 receives the voltage signal during the data time. That is, during the period T3 of FIG. 6, the voltage signal is received and checked to receive data as a communication signal in step S3070, and the control target is controlled according to the control code of the received data. For example, if the dimming control is performed at 75%, the dimming of the lamp is controlled at 75%.
  • FIG. 12 is an exemplary block diagram of a lamp control driver for lamp power saving applied to the present invention.
  • 13 is a detailed implementation example according to FIG. 12.
  • the lamp control driver includes a lamp current change detection unit 183, a controller 130, a lamp driving circuit unit 190, and a lamp voltage applying unit 192.
  • the lamp lamp current change detector 183 detects a current change value of the lamp lamp 198 from the current transformer 172. The detection of the current fluctuation value confirms whether the reduced voltage signal has been received by the lamp master device 200.
  • the current transformer 172 is installed on the input power line of the lamp driving circuit unit 190. That is, the decompression voltage is also achieved by installing the current transformer 172 on the input power line of the lamp driving circuit unit 190 introduced into each lamp saving slave device 100 without installing a current transformer on the power line PL which is the main power line. The presence or absence of a signal can be detected.
  • the lamp current change detection unit 183 outputs a current variation value of the lamp 198 appearing on the input power line to the current transformer 172. Detects through).
  • the controller 130 checks the output of the lamp current change detection unit 183 and outputs a driving control signal for controlling the illuminance of the lamp 198 when determining that the decompression voltage signal is received.
  • the lamp 198 When the lamp 198 is driven at the minimum illuminance value set in the power saving mode of the lamp 198, the lamp 198 may be turned off due to an impedance problem. For example, when driving the lamp 198 at the 20% minimum illuminance in the power saving operation mode, if the impedance is too low, the lamp 198 may not be turned on at 20% illuminance and may be turned off. To solve this problem, it is necessary to increase the impedance during minimum illumination control.
  • the lamp driving circuit unit 190 and the lamp voltage applying unit 192 including the lamp off prevention unit are configured as shown in FIG. 13.
  • the lamp driving circuit unit 190 changes the illuminance of the lamp 198 in response to the driving control signal.
  • the lamp driving circuit unit 190 includes a plurality of relays RY1-RY5 and a core resistor CR.
  • the core resistor CR functions as a lamp off prevention unit.
  • the relays RY1 to RY5 function as control switches for driving a lamp and power saving operation step by step.
  • the core resistor CR is formed of a copper coil or a capacitor, and is connected between the line L6 and the line L8 and functions as a setting resistor for increasing the impedance when driving the minimum illuminance.
  • the lamp voltage applying unit 192 controls the illuminance of the lamp 198 according to the output driving signal of the lamp driving circuit unit 190.
  • the lamp voltage applying unit 192 includes a power saving transformer unit 192A and a ballast 192B as shown in FIG. 13.
  • the controller 130 performs power line communication for power saving operation of the lamp 198 in order to perform a function as the slave controller 130 of FIG. 2. That is, in the transmission mode, the current change driving control signal is generated when the sensing signal is generated, and in the reception mode, the driving control signal is detected when the current variation value of the lamp 198 from the lamp current change detection unit 183 is detected.
  • the lamp current change detector 183 and the controller 130 may configure a voltage signal receiver.
  • the voltage signal receiver checks a current variation value of the lamp 198 appearing on the input power line so that the illuminance of the lamp 198 is controlled when it is determined that the decompression voltage signal is received from the second communication device 200. do.
  • the decompression voltage of the power line becomes the decompression voltage signal generated by the master controller 230, which performs the normal operation mode or the power saving operation mode on all slave devices connected to the second communication device 200. It functions as an instructed communication signal.
  • Each of the slave devices receives the reduced voltage signal through the current transformer 172 installed on the input power line of the lamp driving circuit unit 190.
  • power line communication occurs between the plurality of slave devices and one master device 200.
  • the control unit 130 receives a current change detection value output from the lamp current change detection unit 183.
  • the current average value is compared with the average value of the previous average value and is maintained for a predetermined time (32 ms) while being lower than the average value of the previous average value by a predetermined margin value or more, the control unit 130 at the normal illuminance
  • the driving control signal is output to the lamp driving circuit unit 190. That is, when it is determined that the decompression voltage signal is valid, the control unit 130 generates the driving control signal for controlling the illuminance of the lamp to a normal operating state for a predetermined time.
  • the controller 130 When controlling the lamp 198 at an illuminance of 100%, that is, normal illumination, the controller 130 outputs a driving control signal for turning off all of the plurality of relays RY1 to RY5 in the lamp driving circuit unit 190. Is authorized.
  • the first to fifth switches SW1 to SW5 of the plurality of relays RY1 to RY5 are connected to corresponding contact nodes A, respectively. That is, the contact node A is a normal closed terminal.
  • none of the plurality of relays RY1 to RY5 are operated in the case of the normal illuminance control, and the lamp 198 is controlled to 100% illuminance without intervention of the power saving transformer 192A.
  • the power of N phase is applied to the N phase node ND of the primary coil C20 in the ballast 192B
  • the power of R phase is the contact node A of the line L1 and the first relay RY1.
  • it is applied to the R-phase node RD of the primary coil C20 in the ballast 192B.
  • the output voltage is induced to the secondary coil C30 wound at the turns ratio set by the voltage appearing on the primary coil C20 in the ballast 192B. By the induced output voltage, the lamp 198 may be controlled to 100% illuminance.
  • the illumination intensity is controlled to 80%, 60%, 40%, 20% to perform the power saving operation step by step in FIG. have. That is, when the controller 130 applies the driving control signal for activating 00 for the first stage power saving, the power saving transformer 192A is intervened to control the lamp 198 to 80% illuminance.
  • the first switch SW1 of the first relay RY1 is connected to the contact node B.
  • the contact node B is a normal open terminal and is switched to the first switch SW1 only when a current flows through the relay coil La.
  • power of the N phase is applied to the N phase node ND of the primary coil C20 in the ballast 192B.
  • the power supply of R phase is the line L1, the switch SW2 of the second relay RY2, the contact node A of the second relay RY2, the line L14 of the power saving transformer 192A, and the power saving transformer.
  • the first switch SW1 of the first relay RY1, the line L2, the fifth switch SW5 of the fifth relay RY5, the contact node A of the fifth relay RY5, and the line ( It is applied to the R phase node RD of the primary coil C20 in the ballast 192B via L4) and line L8 in order.
  • the voltage appearing in the primary coil C20 in the ballast 192B is a voltage reduced along the paths T2-T1 of the coil C10 of the power saving transformer 192A. Therefore, when the reduced voltage is displayed on the primary coil C20 in the ballast 192B, the output voltage is reduced induction to the secondary coil C30 wound at the set winding ratio as compared to 100% illuminance driving. By means of the induced output voltage, the lamp 198 can be controlled to 80% illuminance.
  • the control unit 130 applies the drive control signal for activating 00 for the second stage power saving, and applies the drive control signal for activating 01, the power saving transformer 192A is similarly intervened to illuminate the lamp 198. ) Is controlled at 60% illuminance.
  • the second switch SW2 of the second relay RY2 is connected to the contact node B while the first switch SW1 of the first relay RY1 is connected to the contact node B.
  • power of the N phase is applied to the N phase node ND of the primary coil C20 in the ballast 192B.
  • the power supply of R phase is the line L1, the switch SW2 of the second relay RY2, the contact node B of the second relay RY2, the switch SW3 of the third relay RY3, and the third.
  • the voltage appearing in the primary coil C20 in the ballast 192B is a voltage reduced along the path T3-T1 of the coil C10 of the power saving transformer 192A.
  • the output voltage is induced to the secondary coil C30 wound at the set winding ratio more reduced than the 80% illuminance driving.
  • the lamp 198 can be controlled to 60% illuminance.
  • the control unit 130 applies the drive control signal for activating 10 in a state in which the drive control signal for activating 00,01 is applied for the third stage power saving
  • the power saving transformer 192A is similarly intervened.
  • 198 is controlled to 40% illuminance.
  • the third switch SW3 of the third relay RY3 is the contact node B while the first and second switches SW1 and SW2 of the first and second relays RY1 and RY2 are connected to the contact node B.
  • power of the N phase is applied to the N phase node ND of the primary coil C20 in the ballast 192B.
  • the power supply of R phase is the line L1, the switch SW2 of the second relay RY2, the contact node B of the second relay RY2, the switch SW3 of the third relay RY3, and the third.
  • the first switch SW1 of the first relay RY1, the line L2, the fifth switch SW5 of the fifth relay RY5, the contact node A of the fifth relay RY5, and the line ( It is applied to the R phase node RD of the primary coil C20 in the ballast 192B via L4) and line L8 in order.
  • the voltage appearing in the primary coil C20 in the ballast 192B is a voltage reduced along the paths T4-T1 of the coil C10 of the power saving transformer 192A. Therefore, when the reduced voltage is displayed on the primary coil C20 in the ballast 192B, the output voltage is induced to the secondary coil C30 wound at the set winding ratio more reduced than the 60% illuminance driving. By means of the induced output voltage, the lamp 198 can be controlled to 40% illuminance.
  • the power saving transformer 192A likewise Involved, the lamp 198 is controlled at 20% illuminance.
  • the fourth, fifth relay RY4 when the first, second, and third switches SW1, SW2, and SW3 of the first, second, and third relays RY1, RY2, and RY3 are connected to the corresponding contact node B, respectively.
  • the fourth and fifth switches SW4 and SW5 of and RY5 are all connected to the contact node B, respectively.
  • power of the N phase is applied to the N phase node ND of the primary coil C20 in the ballast 192B.
  • the power supply of R phase is the line L1, the switch SW2 of the second relay RY2, the contact node B of the second relay RY2, the switch SW3 of the third relay RY3, and the third.
  • Through the core resistor CR, and the line L8, in turn, is applied to the R-phase node RD of the primary coil C20 in the ballast 192B.
  • the voltage appearing in the primary coil C20 in the ballast 192B is a voltage reduced along the paths L20-T1 of the coil C10 of the power saving transformer 192A. Therefore, when the reduced voltage is displayed on the primary coil C20 in the ballast 192B, the output voltage is induced to the secondary coil C30 wound at the set winding ratio more reduced than the 40% illuminance driving.
  • the lamp 198 may be controlled at 20% illuminance, and the impedance during the minimum illuminance control is increased by the core resistor CR. As a result, the lamp off phenomenon, which is often caused by driving instability of the lamp 198 during the minimum illumination control by the relatively high impedance, is prevented or minimized.
  • the core resistor CR is installed, and the primary coil configuration of the power saving transformer 192A is implemented in such a manner that the number of turns is increased as shown in FIG. 13.
  • increasing the impedance of the primary side stabilizes the fluctuation of the output voltage of the secondary coil of the ballast 192B, thereby preventing or minimizing the turn off phenomenon at the set maximum low voltage.
  • the illuminance control amount as described above in the power saving operation mode is merely exemplary in an embodiment of the present invention, and the illumination control amount under the normal and power saving operation modes may be variously changed according to the change of the matter.
  • the slave device 100 stably controls the illuminance of the lamp when the decompression voltage signal is received.
  • FIG. 14 is a block diagram of a voltage master device of a power control communication device according to another embodiment of the present invention.
  • the voltage master device may include a voltage master circuit 1000, an input unit 1005, and a sensor unit 1007.
  • the voltage master circuit 1000 includes an analog circuit portion 1001 and a controller 1003 such as a CPU or a microcomputer. Since the voltage master circuit 1000 may correspond to the second communication device 200 of FIG. 1, the controller 1003 may correspond to the controller 230 of FIG. 3, and the analog circuit unit 1001. May correspond to the functional blocks 220, 215, 240, 250, and 270 of FIG. 3.
  • the CT 6200 corresponds to the CT 210 of FIG. 3
  • the core resistor 6300 corresponds to the core resistor L2 of FIG. 3
  • the contactless switch 6400 corresponds to the switch of FIG. 3. SW).
  • the voltage master device of FIG. 14 is connected to the current master device through the power line PL shown in FIG. 3 and is amplified by the current master device for communication by monitoring the current level 6500 of the AC power at a predetermined time period.
  • the current signal 6100 of the type is detected.
  • the voltage master device generates a voltage signal 6660 using the core resistor 6300 to change the voltage level of the AC power source.
  • the level of the voltage signal 6660 that causes the voltage level of the AC power source to vary by the resistance of the core resistor 6300 is determined. That is, the resistance value of the core resistor 6300, which is connected as a series resistor to the parallel composite resistance value according to the use capacity of the load devices connected to the power line, determines the variation level of the voltage signal 6660 according to Kirchhoff's voltage distribution law. Done.
  • the core resistor 6300 is shown as one core resistor, but may be implemented as a plurality of core resistors each having a unique resistance value.
  • 15 is a block diagram of a current master device of a power control communication device according to another embodiment of the present invention.
  • the current master device may include a current master circuit 1010, an input unit 7100, and a sensor unit 7000.
  • the current master circuit 1010 includes an analog circuit portion 1012 and a controller 1014 such as a CPU or a micrograph. Since the current master circuit 1010 may correspond to the first communication device 100 of FIG. 1, the controller 1014 may correspond to the controller 130 of FIG. 2, and the analog circuit unit 1012 may be used. May correspond to the functional blocks 170, 180, 182, 185, and 140 of FIG. 2.
  • the core resistor 6900 may correspond to the core resistor L of FIG. 2, and the triac 6700 and the thermistor 6800 may correspond to the switching unit 150 of FIG. 2.
  • reference numeral 7300 may correspond to the control target device 125 of FIG. 2 and may be, for example, a lamp.
  • the current master device of FIG. 15 is connected to the voltage master device of FIG. 14 through the power line shown in FIG. 2 and detects a voltage signal 7200 by monitoring the voltage level 6600 of an AC power source.
  • the current master device generates a current signal 6500 to change the current level of the AC power source using the core resistor 6900. Arcing of the relay contact is prevented or minimized when the triac 6700 is driven in parallel with the drive relay when the current signal 6500 is generated.
  • the thermistor 6800 may function as a sensor for detecting overheating of the core resistor 6900.
  • the current master device may be plurally connected to the voltage master device. That is, a plurality of current master devices may be connected to one voltage master device. On the other hand, if the sensor and the core resistor are not installed or operated in the current master device, it functions as a current slave device.
  • the core resistor 6900 of the current master device is shown as one, but may be implemented as a plurality of core resistors each having a unique set resistance value.
  • the current signal 6500 appears as an amplified current signal to function as a communication signal, and an ID signal or the like may be determined according to a holding time of the amplified current signal.
  • the holding time may be set by selection of a selection switch or keyboard operation input. For example, when the 1A amplified current signal generated as a sine wave is maintained at 1 mm / s, 2 mm / s, 10 mm / s, etc., a current communication signal for each ID signal is generated.
  • the current master device monitors the voltage level at regular time intervals to detect a voltage signal applied for communication from the voltage master device.
  • the difference between the current master device and the voltage master device depends on whether current is used as the communication signal or voltage is used as the communication signal in the power line communication using the current and voltage fluctuation signals.
  • the current master device C-MASTER can generate voltage current power line communication (VCPLC), it has a core resistor 6900 connected in parallel to the power line.
  • a triac, or SSR which is a relay or a solid state switch for driving the core resistor, is connected in series with the core resistor. Once the relay is driven at no load in the generation of the current signal and then the triac is driven, no arc is generated or minimized at the relay's contacts. When the generation of the current signal is interrupted, the triac can be turned off first and the relay turned off later to solve the relay contact degradation problem.
  • the voltage master device (V-MASTER) to generate a voltage signal to perform the VCPLC core resistor 300 is connected in series to the power line, the triac, a relay or a contactless switch for driving the core resistance, Or SSR is connected in parallel to the core resistor.
  • the triac When the voltage signal is generated, the triac is operated after the relay is driven at no load first, and when the generation of the voltage signal is stopped, the triac is turned on first, and then the relay is driven to minimize or reduce the arc generation of the relay contact. .
  • a temperature sensor such as a thermistor detects it. Accordingly, the relay or the triac is not driven so that the overheating of the core resistance is not increased.
  • FIG. 16 is a view provided to explain an example of control of a power control communication method according to FIGS. 14 and 15.
  • 17 is a diagram provided to explain an example of monitoring the voltage signal and the current signal of FIG. 16.
  • the voltage master device V-MASTER may generate a plurality of voltage signals 4500, 4600, 4700, and 4800 in a decompressed form according to a set holding time of a signal using a core resistor. Can be.
  • the setting holding time may be used as the ID value of the device.
  • the current master device C-MASTER may generate current signals 5100, 5200, 5300, 5400 in amplified form according to the set holding time of the signal. Even in this case, the setting holding time may be used as the ID value of the device.
  • the waveforms shown in the line connected between the voltage master device V-MASTER and the current master device C-MASTER schematically show the voltage level 5000 and the current level 4900 appearing through the power line.
  • the voltage master device V-MASTER monitors the current level 4900 at regular time intervals to detect a current signal as a communication signal as shown in the lower part of FIG.
  • the current master device C-MASTER monitors the voltage level 5000 at regular time intervals and detects the voltage signal as the communication signal as shown in the upper portion of FIG. 17.
  • the C-MASTER and the V-MASTER continuously compare, store, and discard the value of the current comparison section and the value of the previous comparison section.
  • the signal having the voltage level 5000 and the current level 4900 is waveform-converted by performing the operation of the analog circuit portion and the lower part of the waveform is discarded.
  • the volume or size of the circuit element is remarkably reduced as compared with the voltage current fluctuation method using the down transformer method.
  • the advantage is that the fluctuation value of the current can be set as desired.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a detailed implementation of an illuminance control circuit of the lamp control driver of FIG. 12.
  • the illuminance control circuit of FIG. 18 has been devised and developed for the following reasons. That is, dimming power savers for power saving have been known to reduce the conduction angle of sinusoidal wave by using a dimmer and dimming power saving by using a general mono winding type. These power savers are about 20% efficient.
  • the discharge of the discharge lamp has been severely generated due to the unstable power supply voltage of the power input when using the dimming power saver. Due to such a light off phenomenon, the life of the lamp is shortened, and even when a person or a vehicle approaches, it is difficult to properly switch from dimming to normal illumination control. Even in the power saving operation, the operation was unconditionally downed at a predetermined illuminance only for a predetermined time.
  • the dimming controller using the triac that is, the dimmer, performs dimming by attenuating the load power by delaying the application of the load voltage for 1/2 cycle. This attenuation of load power is suitable for resistive loads such as incandescent bulbs, but not for other types of loads.
  • Triac's operating characteristics require a constant holding current.
  • Resistive loads such as incandescent lamps are suitable for continuously supplying the sustain current to the triac.
  • luminaires such as fluorescent or LED lamps receive power through the ballast. That is, it is difficult to supply a certain amount of current to the triac because the lamp such as a fluorescent lamp or an LED lamp is not a direct resistive load. Therefore, performing phase control using a triac is limited to incandescent lamps and has been difficult to apply to lighting lamps such as LED lamps.
  • the illuminance control circuit may include a variable adjustment setting unit 8100, an operation switching unit 8200, a holding current supply unit 8300, a filter unit 8400, and an output phase adjustment unit 8500. have.
  • the variable adjustment setting unit 8100 includes resistors R1 and R2 and variable resistors VR1 and VR2 for adjusting the degree of illuminance, and the variable resistor VR1 is a device that variably sets the highest voltage.
  • the variable resistor VR2 is a device that variably sets the lowest voltage.
  • the operation switching unit 8200 may include a plurality of relays driven by control by a controller or by manual switching.
  • the number of relays may be increased or decreased according to the four dimming steps in the case of four-stage dimming.
  • a relay connected to the variable resistor VR1 is operated to select a connection tap of the holding current supply unit 8300.
  • the connection tap selected in this case is the tap that minimizes the load power among the set states.
  • the sustain current supply unit 8300 may be implemented as a kind of resistive transformer wound around a coil. By the installation of the holding current supply unit 8300, a resistive load is forcibly formed. Therefore, even in the case of an illuminating lamp such as a fluorescent lamp or an LED, illumination intensity control, that is, dimming control by phase control is possible.
  • the filter unit 8400 is implemented as an EMI filter, and generation of electromagnetic waves is suppressed or eliminated by connecting an inductor and a capacitor in parallel.
  • the output phase control unit 8500 is a circuit for adjusting the phase of the driving power output to the lamp, and the triac BTA1, the diac DAIAC, the capacitors C1-C3, and the resistors R3-R6. It may include. According to the variable adjustment setting unit 8100, a divided voltage is applied to the connection node of the resistors R3 and R5, and the divided voltage is provided to the input of the DIAC. As a result, the triac BTA1 is controlled through the diac DAIAC to control the phase of the driving power output to the lamp.
  • the sustain current supply unit 8300 is implemented by using a resistive load of a transformer type. Since it depends on the width of the voltage to be adjusted and the load using current, when a resistive load such as the holding current supply unit 8300 is operated according to the setting level of the variable adjustment setting unit 8100, the voltage and the current are smoothly adjusted and the highest. Phase adjustment can be made from 600V down to 0V.
  • the holding current supply unit 8300 it may alternatively be made to connect the incandescent bulbs of 30W, 60W, 100W instead of the resistive transformer of Figure 18 to make a resistive load.
  • FIG. 19 illustrates another detailed implementation of the lamp control driver of FIG. 12.
  • 20 is an operation timing diagram illustrating an example of the four-step power saving operation according to FIG. 19
  • FIG. 21 is an operation timing diagram illustrating an example of the four-step normal operation according to FIG. 19.
  • FIG. 19 corresponds to a specific circuit of the lamp driving circuit unit 190 and the lamp voltage applying unit 192 of FIG. 12.
  • connection configuration of the first to ninth circuit block parts 1100-1900 is shown to prevent the lamp off, as well as to prevent or solve the arc problem of the relay contact.
  • the fifth circuit block unit 1500 corresponds to the lamp voltage applying unit 192 of FIG. 12, and includes the first to fourth circuit block units 1100-1400 and the sixth to ninth circuit block units 1160-1. 1900 may correspond to the lamp driving circuit unit 190 of FIG. 12.
  • the driving control signals provided by the controller 130 of FIG. 12 may be applied as activation signals to the first circuit block unit 1100 functioning as the control signal receiving input unit in FIG. 19.
  • the second circuit block unit 1200 may include a plurality of relays RY1-1 to RY1-4 to function as a lamp driving voltage applying unit.
  • the third circuit block unit 1300 may include a plurality of triacs TA / 0 to TA / 4 to function as a relay contact arc protection unit.
  • the fourth circuit block unit 1400 may include a plurality of relays RY-0 to RY-4 to function as a level determiner of the lamp driving voltage.
  • the sixth circuit block unit 1600 may function as a triac (PK / TA), a resistor (R6), and a photo coupler to function as a peak voltage removing unit that minimizes or reduces the peak voltage generated when lighting or lighting control is turned on. It may include.
  • the seventh circuit block unit 1700 may include a relay FLK / RY and resistors R4 and R5 to function as a flicker removal unit that minimizes or reduces flicker of a lamp.
  • the eighth circuit block unit 1800 may include a triac OUT / TA, resistors R1 to R3, and a photo coupler to function as a drive output current path forming unit forming a path of the drive output current. have.
  • the ninth circuit block unit 1900 may include a relay BY-RY to function as a bypass unit that performs a bypass function.
  • the relay elements in the second and fourth circuit block portions 1200 and 1400 are used as control switches for driving a lamp and power saving operation step by step.
  • Triacs in the third circuit block portion 1300 are used as an arc protection element for protecting the relay contacts of the relay elements.
  • the relay which is operated when detecting the movement of a vehicle or a person, can perform a changeover operation thousands of times a day. Since the peak high voltage is inevitably generated according to the switching operation of the relay, in the case of a lamp such as a fluorescent lamp, the lifetime may be about 2 months.
  • the third circuit block unit 1300 is provided to prevent or solve a problem of peak voltage and a relay contact arc problem. Triac's operating speed is electronic, so it is very fast compared to the operation of relays based on mechanical drive.
  • the triac of the contactless operation method is driven before the relay, the problem of peak voltage or arc of the relay contact is prevented or solved.
  • the triac is driven in parallel with the relay, the heat problem and the flicker phenomenon of the lighting lamp, which may be a disadvantage of the triac, are also eliminated.
  • resistors R4-R6 are installed to prevent the lamp from turning off (off), and serve as a setting resistor for increasing the impedance during the minimum illumination driving.
  • the fifth circuit block unit 1500 represents a power saving transformer type circuit corresponding to the lamp voltage applying unit 192 of FIG. 12.
  • a conventional illuminance regulator also referred to as a dimming power saver
  • an embodiment of the present invention creates a plurality of taps (TN1, TN2, TN3, TN4) in the primary coil, and turns the lamp voltage into a plurality of stages. Adjust it so that the step-by-step power saving operation is performed.
  • the tap connection is selected in such a way that the number of turns of the primary coil is increased, the impedance of the primary coil is increased to reduce the no-load loss.
  • this method can further stabilize the voltage and current between the output terminals PHASE and N-COM when performing a relay switching operation for power saving.
  • the amplitude of the voltage is reduced to prevent the lighting of the lamp, the lighting efficiency can be maximized.
  • the power saving rate of the maximum standby power is maintained up to 80 ⁇ 90% in the case of the discharge lamp in the state that the minimum illumination is maintained within a certain range, the power saving rate of the standby power is up to 90% or more in the case of fluorescent lamps or LED lighting Can be maintained.
  • FIG. 20 illustrates four power saving operation timings that are sequentially performed as time passes when a vehicle or a person is not detected after the lamp 198 is normally turned on.
  • the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the control level of each driving control signal applied to the first circuit block unit 1100.
  • Waveforms 2000-2900 represent operational timing levels of the circuit elements of FIG. 19. For example, the L1 / TA waveform 2100 represented by the L1-1 signal applied to the first circuit block unit 1100 is activated at the first time point L1, and the second circuit block unit 1200 is at this timing.
  • the PK / TA waveform 2700 indicates a signal that is activated every time the power saving step is entered, and before the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 is operated,
  • the triac PK-TA in the six circuit block unit 1600 and the relay FLK-RY in the seventh circuit block unit 1700 are repeatedly turned on / off according to this timing.
  • the lamp 198 is controlled to 100% illuminance, that is, normal illuminance.
  • the start time L0 may be set when about 30 seconds have elapsed since the lamp 198 is turned on at normal illuminance.
  • the first stage of the power saving operation may be set to 75% illuminance control. Then, 2, 3 and 4 steps can be given with the illumination control of 50%, 40% and 25%, respectively.
  • the lamp In the time period D1 / TIME between the start time L0 and the first time L1 of FIG. 20, the lamp is turned on at normal illuminance.
  • the first stage power saving operation is started. However, when a vehicle or a person is detected in the time period D1 / TIME, the control operation of normal illuminance is maintained.
  • an BY signal in an activated state and a PK signal in an inactive state are applied to the first circuit block unit 1100. Accordingly, the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 is switched on, and the triac PK-TA and the seventh circuit block unit 6 in the sixth circuit block unit 1600 are switched on. The relay FLK-RY in 1700 is switched off.
  • a PK signal in an activated state is applied to the first circuit block unit 1100 before the first time point L1. Accordingly, the triac PK-TA in the sixth circuit block unit 1600 and the relay FLK-RY in the seventh circuit block unit 1700 are switched on. Subsequently, when the BY signal in an inactive state is applied to the first circuit block unit 1100, the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 is switched off.
  • the L-1 signal in an activated state is applied to the first circuit block unit 1100 at the first time point L1. Accordingly, the relays RY1-1 of the relays RY1-1 to RY1-4 in the second circuit block unit 1200 and the triacs TA / 1 to TA / in the third circuit block unit 1300. 4, the triac TA / 1 and the relay RY-1 of the relays RY-1 to RY-4 in the fourth circuit block unit 1400 are switched on. At this time, the triac OUT-TA in the eighth circuit block unit 1800 is also switched on. In an embodiment of the present invention, the triac TA / 1 and the relay RY1-1 are operated as one pair.
  • the parallel connection is configured by a combination of a relay and a triac
  • an arc phenomenon generated at a contact point of the relay is prevented by a triac function of performing a contactless switching operation before the relay.
  • the relay contacts are protected.
  • the relay is operated as a power switching element after the triac operation to prevent the high heat generated in the triac.
  • the triac PK-TA in the sixth circuit block unit 1600 is driven preferentially by the relay FLK-RY in the seventh circuit block unit 1700 whenever the lamp control operation is shifted to each power saving step.
  • the lamp When the driving current is bypassed to the output terminal through the resistors R4-R6 having the set value, the lamp maintains the current flow without interruption even at the moment of operation of the relay and triac for tap selection. In addition, since the occurrence of peak voltage or counter voltage generated during illumination control of the illumination lamp is prevented or minimized, overvoltage generation is prevented or minimized. Thus, the life of the lamp is long or as long as the set life.
  • the driving voltage which is bypassed from the output tap OT1 of the primary coil in the seventh circuit block unit 1700 to the output terminal PHASE, is no longer bypassed, and the first node tap is performed. It goes to the output terminal PHASE through TN1. That is, in the first stage power saving operation, a driving voltage that sequentially passes through the output tap OT1-the set number of turns of the first coil tap-the first node tap TN1 by driving the corresponding relay and the triac is applied to the output terminal PHASE. appear.
  • the lamp which is controlled at 100% illuminance by the impedance acted by the set number of turns of the primary coil between the output tap OT1 and the first node tap TN1 is controlled by the first stage power saving operation of 75% illuminance control. do.
  • the driving voltage obtained from the second node tap TN2 after the output tap OT1 is driven by the corresponding relay and triac driving.
  • a driving voltage obtained from the third node tap TN3 through the output tap OT1 is driven to the output terminal PHASE by driving the corresponding relay and triac.
  • the driving voltage obtained from the fourth node tap TN4 is passed to the output terminal PHASE through the output tap OT1 by the corresponding relay and triac driving.
  • the PK signal in the activated state before the fourth time point L4 is applied to the first circuit block unit 1100. Accordingly, the triac PK-TA in the sixth circuit block unit 1600 and the relay FLK-RY in the seventh circuit block unit 1700 are switched on. Subsequently, when the BY signal in an inactive state is applied to the first circuit block unit 1100, the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 is switched off.
  • the L-4 signal in the activated state is applied to the first circuit block unit 1100 at the fourth time point L4. Accordingly, among the relays RY1-1 to RY1-4 in the second circuit block unit 1200, the relay RY1-4 and the triacs TA / 1-TA / in the third circuit block unit 1300. 4) the triac TA / 4 and the relay RY-4 of the relays RY-1 to RY-4 in the fourth circuit block unit 1400 are switched on.
  • the triac PK-TA in the sixth circuit block unit 1600 and the relay FLK-RY in the seventh circuit block unit 1700 are switched off again. do. Subsequently, the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 is switched on.
  • the second circuit block unit 1200 may perform the power saving operation at 4 levels of illumination. All of the relays RY1-1 to RY1-4 in the state are switched on. In this case, the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 and the relay OUT-RY in the eighth circuit block unit 1800 are in a switched on state.
  • the triac PK-TA in the sixth circuit block unit 1600 and the relay FLK-RY in the seventh circuit block unit 1700 are in an inactive state.
  • Waveforms 3100-3900 represent operating timing levels of the circuit elements of FIG. 19.
  • the L1 / TA waveform 3100 represented by the L1-1 signal applied to the first circuit block unit 1100 is deactivated at the point of time L1, and the second circuit block unit 1200 in the second circuit block unit 1200 at this timing.
  • the PK / TA waveform 3700 indicates a signal that is activated during the return to the normal illuminance operation control in the power saving phase
  • the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 Before operation, the triac PK-TA in the sixth circuit block unit 1600 and the relay FLK-RY in the seventh circuit block unit 1700 are repeatedly turned on / off according to this timing.
  • the PK signal in the activated state is first received by the controller 130.
  • the OR signal and the BY signal in an inactive state are first applied to the circuit block unit 1100 and then applied to the first circuit block unit 1100.
  • the triac PK-TA in the sixth circuit block unit 1600 and the relay FLK-RY in the seventh circuit block unit 1700 are first driven in an activated state, and the eighth circuit block unit 1800 is operated. Is relayed in an inactive state, i.e., switched off. After a predetermined time elapses after the relay FLK-RY is driven in an activated state, the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 is switched off.
  • the L-4 signal in an inactive state is applied to the first circuit block unit 1100 at a time point L4 of FIG. 21. Accordingly, among the relays RY1-1 to RY1-4 in the second circuit block unit 1200, the relays RY1-4 and triacs TA / 1-TA in the third circuit block unit 1300. / 4) of the triac TA / 4, and the relay RY-4 of the relays RY-1 to RY-4 in the fourth circuit block portion 1400 are switched off.
  • the power saving operation of the lamp is terminated and the normal illumination control operation of 100% is started again.
  • the triac OUT-TA in the eighth circuit block unit 1800 is also turned off simultaneously with the triac TA / 1 in the third circuit block unit 1300.
  • the triac TA-0 in the third circuit block unit 1300 and the relay RY ⁇ in the fourth circuit block unit 1400 at the time L1 when the relay RY1-1 is turned off for normal illumination control. 0) is switched on.
  • an OR signal and an BY signal in an activated state are applied to the first circuit block unit 1100, and a PK signal in an inactive state is applied after the first circuit block unit 1100.
  • the bypass relay BY-RY in the ninth circuit block unit 1900 is switched on, followed by the triac PK-TA and the seventh circuit block unit 6 in the sixth circuit block unit 1600.
  • the relay FLK-RY in 1700 is switched off. As such, the operation of controlling the lamp at 100% illuminance may be maintained for a predetermined time until the next power saving event operation is started.
  • the circuit of FIG. 19 or the circuit of FIG. 20 installed in the lamp control driver is immediately driven. Accordingly, the illuminance of the lamp is quickly returned to normal illuminance, for example, 100% illuminance.
  • the step-by-step power saving operation is performed again by the circuit of FIG. 19 or the circuit of FIG. 20. This operation operation has the advantage that does not cause any inconvenience or trouble at the time of entry of a person or vehicle during the power saving operation.
  • the light pollution prevention system is programmed to control the reservation time and termination time setting function to the control unit so that the power saving operation is performed after the setting time and normal operation is controlled again after the setting time is finished. This can be done. Accordingly, the problem caused by the light pollution is solved, thereby providing a function as a power saver for smart lighting.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an implementation of a power line communication device including a ground connection power line communication modem according to another embodiment of the present invention.
  • a power line communication device includes a plurality of communication modems B1, B2, B3, and B4.
  • a communication modem B4 connected to an indoor outlet in a household will be referred to as a first communication modem for convenience of description.
  • the second communication is the communication modem (B2, B3) that can be installed in the meter box of the consumer as the third communication modem, the communication modem (B1) that can be installed in the voltage drop transformer installed in the pole column, that is the telephone pole
  • the modem will be referred to without any intention except for convenience of description.
  • the communication modem B2 may be referred to as a 3-1 communication modem
  • the communication modem B3 may be referred to as a 3-2 communication modem.
  • the present invention is not limited thereto, and the plurality of communication modems B1 to B4 may be referred to as first, second and third communication modems in sequence.
  • Communication modems B1 to B4 shown in FIG. 22 use ground (ground or ground) as part of a communication line.
  • the communication modems B1 to B4 use DC power as a communication signal.
  • DC power is generated by rectifying AC power supplied through power lines.
  • the first of the power lines and the indoor ground ground line are used as the communication line.
  • the first line and the ground of the power lines are used as the communication line, and the ground is connected to the DC power ground terminal of the communication modem through the ground rod.
  • the first communication modem B4 is connected to power lines A5 for supplying AC power to a generation and a first ground ground line A13 for the power lines A5.
  • the first communication modem B4 generates the transformed and rectified DC power from the AC power.
  • the first communication modem B4 carries a modulated communication signal between a first line of the power lines (for example, one of PH and N phases of the power lines A5) and the first ground ground line A13. Transmit to a destination (for example, a third communication modem or a second communication modem).
  • the first communication modem B4 receives an incoming modulated communication signal received between the first line PH and the N-phase line and the modem ground GND B4-15 connected to the first ground ground line A13. Demodulate
  • the modulated communication signal may be DC data as shown through FIG. 24.
  • an incoming modulated communication signal may also appear as the DC data of FIG. 24 between the first line (the lines on PH and N) and the modem ground (GND: B4-15).
  • the modem ground (GND: B4-15) indicates the ground (GND) terminal of the bridge rectifier (B4-8) that performs full-wave rectification.
  • the channel CH1 represents the waveform of the AC voltage applied through the power lines A5 through the first channel of the oscilloscope
  • the channel CH2 represents the power lines A5.
  • the communication signal waveform (DC data type) that may appear between B3-15 and B4-15 is shown through the second channel of the oscilloscope.
  • the waveform signal C1-1 of the first channel shows a signal of AC 220V in the form of a sine wave (sine wave) that is generally supplied to a generation of consumers.
  • the waveform signal C1-3 of the second channel represents a DC data signal in the form of a DC + peak voltage.
  • Section C1-4 represents a section of one cycle of four cycles of binary data.
  • C1-2 represents a range of voltage values of data 0 and 1. Accordingly, data 0001 may appear as 0001 shown at the left side of the second channel, and data 0111 may appear as 0111 shown at the right side of the second channel.
  • data 1 is a signal in the form of a pulse rising to the level of data 1 of the second channel
  • data 0 is a relatively low base signal located at the level of data 0 of the second channel.
  • the signal waveform diagram C1 of FIG. 24 connects loads such as an electric heater, a single-phase motor, a water purifier, and / or 40 lights to the power lines A5, and maintains a distance of 400 meters between modems installed therein. In the state, when communicating DC data, it shows the experimental result through two channels of oscilloscope.
  • 25 is a real signal waveform diagram shown by testing the power line communication device of FIG. 22 under the above conditions. In the figure, the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates the level of voltage.
  • the first communication modem B4 of FIG. 22 has circuit components as shown through FIG. 23, and includes the first line (for example, the power lines (one of PH and N phases of A5)).
  • a communication signal as shown in the second channel of Fig. 24 is transmitted between the first ground ground line A13 to a destination (for example, a third communication modem or a second communication modem).
  • B4 has circuit components as shown through FIG. 23, in the form of a DC voltage between the first line PH and the N-phase line and the ground B4-15 of the first communication modem B4.
  • Receives a communication signal The received communication signal is a communication signal (as an incoming modulated communication signal) as shown in the second channel of Fig. 24.
  • the incoming modulated communication signal is a first communication modem in the reception interval of the communication signal. Demodulation is performed by the CPU B4-12 in (B4).
  • FIG. 23 is a view provided to explain a specific circuit configuration of the first communication modem B4 in FIG. 22.
  • a first communication modem B4 includes a transformer and rectifier including a transformer B4-9 and a bridge rectifier B4-8, which are transformers. That is, the transformer and the rectifier are connected to the power lines (the line on PH and the line on the N) to transform the voltage of the AC power according to the set winding ratio of the transformer B4-9 and replace the bridge rectifier B4-8. The rectified AC voltage through the full-wave rectified to generate the DC power.
  • the transformer B4-9 which functions as a lottery-type insulated transformer, transmits the AC voltage between the power lines A5 and the DC voltage generated by the bridge rectifier B4-8, which performs full-wave rectification, to the first line. It serves as a necessary AC / DC insulation forming element.
  • the PH shown through the power lines A12 means a hot line and means a line of any one of R, S, and T phases.
  • N means a neutral line, ie, a neutral line.
  • the line voltage of R-N, S-N, or T-N is 220 volts
  • the phase voltage of R-S, S-T, or T-R may be 380 volts, which is three times the root voltage of the line.
  • Adjusting the volume resistor (B4-10) enables power line communication at various voltage levels. That is, when discriminating according to the detection voltage level band, communication between indoor and outdoor buildings and buildings can be distinguished, and when the voltage levels are differentiated for each communication zone, power line communication for each transmission zone can be performed.
  • WH A10 in the meter box A2 indicates the meter
  • reference numeral A14 of the indoor outlet A3 denotes an electrical outlet
  • reference numeral A11 denotes an earth leakage breaker in the household.
  • Line A13 indicates a type 3 grounding line installed with the power lines of the outlet.
  • the first communication modem B4 includes a transceiver.
  • the transceiver receives the DC power applied from the transformer and rectifier.
  • the transceiver transmits a modulated communication signal between the first line and the first ground ground line to a destination.
  • the transceiver may further include a transceiver configured to demodulate an incoming modulated communication signal received between the first line and the modem ground B4-15.
  • the transmitter / receiver may include circuit elements B4-1 to B4-6 and B4-10 to B4-14 except for the transformer B4-9 and the bridge rectifier B4-8 in FIG. 23.
  • the circuit component B4-12 among the circuit components B4-1 to B4-6 and B4-10 to B4-14 is a CPU (central processing unit) which functions as a controller of a modem for generating and transmitting DC data.
  • B4-14 and B4-5 are photo couplers controlled by the CPU B4-12, respectively.
  • B4-1 and B4-2S are power semiconductor devices that can be implemented as field effect transistors (FETs), thyristors, or triacs, respectively. For example, when the power semiconductor device has three terminals, current may flow or be blocked between the other two terminals by control through the gate terminal.
  • B4-4 and B4-11 are capacitors for DC voltage charging, respectively, and B4-6 and B4-10 are resistors for current limiting, respectively.
  • inductors or diodes may be further included in the first communication modem B4, and further circuit elements may be included, although not shown, that are required for circuit operation.
  • the ground ground line may be an outlet ground line A13, which is connected to the power semiconductor element B4-2.
  • a first line PH and a line on N is connected to one of the primary windings of the transformer B4-9, which is connected to the capacitor B4-4 through the power semiconductor element B4-1. Or resistor replacement).
  • Components may also be the same as the circuit components of the first communication modem B4.
  • the transformer B4-9 in the first communication modem B4 is represented by the transformer B1-9 in the second communication modem B1 in the drawing of FIG. 22 and the third communication.
  • modem B2 it is represented by transformer B2-9.
  • other circuit elements are labeled with a change in the first character, depending on the communication modem.
  • the second communication modem B1 is connected to both ends of the secondary winding of the transformer A4 to supply AC power to the consumer meter A2 and to the second ground ground line A8 for the supply power lines. And a transformed and rectified DC power source from an AC power source applied through the transformer A4.
  • the second communication modem B1 modulates between a supply first line (PH and N phase lines facing the meter side) and the second ground ground line A8 (ground) connected to the first line of the supply power lines.
  • the received communication signal is transmitted to the third or first communication modem.
  • the second communication modem B1 demodulates an incoming modulated communication signal received from the third or first communication modem between the supply first line and the modem ground B1-15.
  • the modem ground rod B1-7 is connected to the ground rod B2-7 of the third communication modem through ground A8, which is a ground.
  • the third communication modems B2 and B3 are installed where the container A2 of the consumer meter is located, and is composed of a 3-1 communication modem B2 and a 3-2 communication modem B3.
  • the first line of the communication line becomes the supply first line (the line on PH and N in A5).
  • the second line of the communication line becomes a ground A8, which is connected between the ground rod B1-7 and the ground rod B2-7, that is, the earth.
  • the communication signal of the second communication modem B1 is applied to the CPU B2-12 of the 3-1st communication modem B2.
  • the CPU B2-12 communicates with the CPU B3-12 of the 3-2 communication modem B3 through the connection line B2-16.
  • the connection line B2-16 may be implemented through a PCB pattern.
  • the communication signal of the second communication modem B1 is relayed to the CPU B3-12 of the third-2 communication modem B3 through the connection line B2-16.
  • the relayed communication signal is transmitted to the first communication modem B4 connected to the supply first line (the lines on PH and N in A5) and the ground line A13.
  • the first communication modem B4 receives the DC voltage appearing between the first line and the second line A13 as communication data.
  • the communication signal of the first communication modem B4 is provided between the supply first line (the lines on PH and N in A5) and the second line (A13: type 3 ground line).
  • the communication signal of the first communication modem B4 is transmitted to the third-second communication modem B3 and relayed to the third-first communication modem B2 through the connection line B2-16.
  • the 3-1 communication modem B2 transmits the communication signal of the first communication modem B4 through the relayed first line (the PH and N phase lines in A5) and the second line to the second communication modem B1.
  • the second line becomes one ground ground line connecting the ground rods B2-7, ground earth A8, and ground rods B1-7 of the second communication modem B1. Therefore, the second communication modem B1 may receive a communication signal of the first communication modem B4.
  • the conventional power line communication method is a method in which a high frequency modulated signal is carried on a voltage signal of 220 volts through a power line of two lines (lines R and N) to perform communication.
  • a high frequency modulated communication signal In case of transmitting a high frequency modulated communication signal through power lines, it is difficult to match the voltage of the power line, and most of the communication signals are radiated or lost to the air and the ground.
  • the high-frequency signal does not reach the destination and is distorted or attenuated by the resistance value of the resistive load devices.
  • a communication signal in the form of DC voltage is transmitted between the first line (PH and N phase lines in A5) and the ground ground line (second line).
  • the second line that is, the ground ground line means two ground rods B1-7 and B2-7 connected through the ground A8.
  • a supply first line for example, A5 among the power lines A5 supplying AC power.
  • a communication signal in the form of a DC voltage is carried between the N phase line) and the ground ground line (second line).
  • the ground ground line is connected to the first, second and third communication modems B4, B1, and B2-B3.
  • a relatively large capacity diode A4-3 is installed in the ground terminal box A4-2 of the columnar transformer A4 in the columnar transformer A1.
  • the diode A4-3 is a circuit element for preventing the collision of the DC voltage. That is, the DC + voltage and DC GND provided as the communication signal are shorted when the diode A4-3 is absent. As a result, in order to transmit a communication signal over a long distance, an element for preventing a short circuit is required.
  • the DC + voltage output from the power semiconductor element B2-1 when the communication signal is provided in the 3-1 modem B2 is applied to the first line (the PH and N phase lines in A5).
  • the first line is connected to the columnar transformer A4 in the columnar stool A1.
  • the DC current flows to the ground A8 through the second type ground rod A6 of the columnar transformer A4 by the DC + voltage.
  • the voltage of the DC GND of the third communication modem B2 is connected to the ground rod B2-7 through the power semiconductor device B2-2.
  • the ground rod B2-7 is connected to the second type ground rod A6 using the ground A8 as a connecting medium. Therefore, when the diode A4-3 is provided, the DC + voltage is prevented from being shorted to the DC GND. If a short circuit occurs, the DC + voltage may be instantaneously dissipated to a low voltage below a certain voltage, so communication over a long distance may not be easy.
  • the diode A4-4 in the ground terminal box A4-2 also has the same role as the diode A4-3 except that the installation direction is different.
  • the diode A4-4 allows a communication signal to be smoothly transmitted from the communication modem installed in the telephone pole of the outside different from the columnar stool A1 to the second communication modem B1.
  • the DC GND B2-15 of the bridge rectifier B2-9 is connected to the ground ground line A8 through the switching power semiconductor element B2-2.
  • DC + of the DC voltage charging capacitor B2-4 or the resistor is connected to the first line (the line on N) of the power lines A5 through the switching power semiconductor element B2-1.
  • the first line (the lines of PH and N in A5) are connected to the DC + voltage (e.g., a set DC voltage) through the capacitor B2-4 or a resistor.
  • the switching power semiconductor device B2-2 is turned on, the DC GND B2-15 is connected to the ground earth A8 and ground rod B1-7 connected to the ground rod B2-7.
  • a communication signal in the form of DC voltage appears at the input portion B1-13 of the second communication modem B1, that is, the data in the form of a high pulse DC voltage as shown in the DC data of FIG.
  • the input unit B1-13 may be connected to the CPU B1-12 of the second communication modem B1 through an AD converter.
  • a DC + voltage is applied through the first line (the N-phase line in A5) among the power lines, and the DC GND (B1-15) voltage is applied to the second. It flows through the ground ground wire.
  • a DC high pulse type voltage is generated between the first line and the second line.
  • the high pulse can be data one.
  • the power semiconductor devices B2-1 and B2-2 are turned on again, the data becomes zero.
  • the communication speed of the data depends on the discharge time of the capacitor B2-4.
  • the power semiconductor elements B2-1 and B2-2 of the third communication modem B2 are first turned on to supply a DC + voltage to the first line.
  • the ground wire which is the second line, becomes a line connecting the ground rods B2-7, earth A8, and ground rod A6.
  • the DC + voltage appears in the detection unit B1-13 of the AD converter of the second communication modem B1.
  • the power semiconductor element B2-2 is driven again, the ground rods B1-7, ground A8, and ground rod A6 are short-circuited with the first line.
  • the charging voltage of the capacitor B2-4 is momentarily discharged.
  • the current due to the pulsed DC + voltage flows to ground.
  • communication data can be transmitted in microseconds to milliseconds.
  • the power semiconductor elements B2-1 and B2-2 of the third communication modem B2 are turned on at the same time, a pulse of DC voltage is detected by the ADC converter detector B1-13 of the second communication modem B1. The data signal is detected. Data 1 is generated from the detection time. Subsequently, the CPU B2-12 of the third communication modem B2 simultaneously turns off the power semiconductor elements B2-1 and B2-2. At the same time, the power semiconductor element B1-2 of the second communication modem B1 is turned on. Therefore, the voltage charged in the capacitor B1-11 of the second communication modem B1 is discharged through the discharge path. In this case, the discharge path is a line connecting the ground rod B1-7 to the ground A8 and the ground rod A6. Therefore, the voltage charged in the capacitor B1-11 is momentarily discharged through the ground. Thus, data zero is generated quickly.
  • the resistor B2-3 is a device provided to prevent the blocking operation such as an earth leakage circuit breaker when a DC voltage is charged to the capacitor B2-4 at the initial stage of the communication operation of the modem to flow.
  • the earth leakage breaker may be cut off. Therefore, in order to prevent this, the charging current may flow through the resistor B2-3 while preventing the blocking operation of the ground fault circuit breaker during the charging operation of the capacitor B2-4.
  • the CPU B2-12 In the reception of the communication signal, the CPU B2-12 detects the data signal through the volume resistor B2-10 for receiving the DC data as shown in FIG. 24 from the supply first line (the line on N) in the data reception section. It begins with receiving in the form of a DC voltage at stages B2-13. The CPU B2-12 receives the received data signal in the form of a pulse as shown in FIG. 24 through the internal resistance and the operational amplifier through the ADC converter and restores the original data sent from the transmission side.
  • binary data may be generated.
  • binary data may be converted into decimal and hexadecimal numbers, and power line communication (PLC) may be performed accordingly.
  • PLC power line communication
  • Indoor communication between the third communication modem B3 and the first communication modem B4 may be performed similarly to the outdoor communication as described above between the third communication modem B2 and the second communication modem B1.
  • the ground ground wire serving as the second wire may be the third type ground wire A13 embedded in the embedded pipe of the outlet A-14.
  • the diode B3-16 is connected to the third communication modem B3.
  • the diode B3-16 serves to prevent a short between the first line and the second line. That is, in the absence of the diode B3-16, the first line (the N-phase line in A5) and the second line are short-circuited.
  • the DC + voltage is discharged to ground due to the connection of the ground rod B3-7, the ground A8, and the second type ground rod A6.
  • the diode B3-16 prevents a short circuit between the DC + voltage and the DC GND voltage so that DC pulse data can be transmitted.
  • the third communication modems B2-B3 serve as relay relay.
  • the CPU B2-12 and the CPU B3-12 in the third communication modem B2-B3 are connected to each other via the connection line B2-16.
  • Communication between the first communication modem B4 and the second communication modem B1 is performed by the relay role of the third communication modems B2-B3.
  • the CPU B3-12 of the 3-2 communication modem B3 receives the communication signal transmitted from the first communication modem B4, and the CPU B2 of the 3-1 communication modem B2. -12) transmit the received communication signal.
  • the CPU B2-12 transmits a communication signal of the first communication modem B4 to the second communication modem B1.
  • data in the form of DC pulse voltage may be communicated between the first communication modem B4 and the second communication modem B1 through the relay of the third communication modem B2-B3.

Abstract

본 발명은 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치를 개시한다. 그러한 통신장치는, 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하고 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호를 검출하는 제1 통신장치와, 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하는 제2 통신장치를 포함한다. 한편, 전력선 통신 모뎀은 그라운드(대지 또는 접지)를 통신 선로의 일부로서 이용한다. 전력선 통신 모뎀은 직류 전원을 통신신호로 이용한다. 직류전원은 교류전원을 정류함에 의해 생성된다. 옥내 전력선 통신의 경우에 전력선들 중 제1선과 옥내 그라운드 접지 선이 통신 선로로 사용되고, 옥외 전력선 통신의 경우에 전력선들 중 제1선과 그라운드가 통신 선로로 사용되며, 그라운드는 접지봉을 통해 통신 모뎀과 연결된다.

Description

전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치
본 발명은 제어 대상기를 원격으로 제어하는 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치에 관한 것이다.
일반적으로 전등을 제어하는 전등 제어기기, 도로에 설치된 가로등을 제어하는 가로등 제어기기, 모터 등을 제어하는 산업 현장의 설비 제어기기, 또는 건물 내의 화재 진압을 위한 소방 자동탐지 설비 등과 같은 제어 대상기는 통신신호를 받아 제어될 수 있다. 또한, 계량기들을 원격검침하는 통신망이나 인터넷 통신망은 통신신호를 송신하거나 수신하는데 사용될 수 있다.
그러한 제어 대상기를 적절히 제어하기 위한 통신 방식들로서는 별도의 통신 라인을 통한 유선 통신 제어방식과, 무선 모뎀을 통해 통신을 행하는 무선 통신 제어방식, 전력선을 이용한 통신 방식이 알려져있다.
상용 전원의 전류는 60Hz 주파수 대역이고, 전압은 110V~220V이다. 전력선 통신(power line communication)은 60Hz 이외의 주파수 대역, 즉 1~30MHz 주파수 대역에 통신신호를 실어 보냄으로써 고속통신을 가능하게 한다. 전력선을 타고 온 통신신호는 변압기 주변에 설치된 라우터와 댁내에 설치된 모뎀을 통해 전력과 통신신호가 분리되어, 최종사용자가 전력선을 타고 온 통신서비스를 이용할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 전력선을 이용한 통신 방식은 전력선에 고주파 통신 신호를 실어 통신을 행하는 방식으로서 별도의 통신 라인을 구축할 필요가 없다는 장점이 있으나 노이즈에 의한 통신 에러 문제가 발생되는 단점과 통신 모뎀의 설치가 반드시 필요하다는 단점이 있다.
전력선 통신 방식을 이용하여 제어 대상기를 온/오프하거나 조도 제어 등과 같은 비교적 간단한 제어를 행할 경우에도 통신 모뎀은 반드시 설치되어야 하기 때문에 저가의 통신 구현이 이루어지기 어렵다. 또한, 전력선을 제외한 모든 공간 및 물질들은 접지계(저항)로서 취급된다. 데이터는 공중 및 대지로 방사되기 때문에 수신단에서 받는 데이터는 손실되거나 왜곡될 수 있다. 결국, 각종 전기 전자 소자들에 의해 발생되는 노이즈에 의한 송수신 에러가 발생된다. 종래의 전력선 통신의 경우에 송수신 에러에 기인하여 통신 성공률이 저조하므로 현실적으로 상용화가 어렵다.
결국, 설치비가 막대하게 드는 별도의 유선 통신 선로를 설치할 필요 없이 비교적 간단하고 저가의 통신 모뎀을 통해 제어 대상기를 높은 통신 성공률로 제어하는 통신 기술이 요구된다. 또한, 그러한 통신 기술을 통해 인터넷 통신도 수행할 경우에 다양한 분야에서 활용도가 높아진다.
예를 들어, 제어 대상기가 가로등 제어기기인 경우에, 불필요하게 소모되는 전력의 낭비를 막기 위해 차량이 도로를 통행할 경우나 사람이 거리를 지나는 경우에만 조도가 필요한 만큼 유지되도록 하고, 차량이 도로를 통행하지 않거나 사람이 거리를 지나지 않는 경우에는 최소 조도가 유지되도록 할 필요성이 있다. 또한, 인터넷 통신 선로가 없는 경우에 유선 통신 선로를 별도로 설치하지 않고서도 기설치되어 있는 전력선을 이용하여 인터넷 통신이 구현되도록 할 필요성도 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 통신 방법 및 전원제어 통신장치를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 별도의 유선 통신 선로를 설치함이 없이 기설치된 전력선을 그대로 통신선로로 사용할 수 있는 전원제어 통신장치 및 통신 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전력선을 통해 제공되는 전압 및 전류의 신호 진폭의 변동 검출을 이용하는 전원제어 통신장치 및 통신 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 그라운드 접지선과 전력선들 중 한 선을 통해 전력선 통신을 수행할 수 있는 전력선 통신 모뎀 및 그를 구비한 전력선 통신 장치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따라, 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치는,
교류전원을 공급하는 전력선에 연결되며 제1 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하고 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호를 검출하는 제1 통신장치; 및
상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치와 연결되며 제2 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하여 상기 전류신호를 검출하는 제2 통신장치를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치는,
교류전원을 공급하는 전력선에 연결되며 제1 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하고 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호가 통신신호로서 검출 시에 제어 대상기를 제어하는 제1 통신장치; 및
상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치와 연결되며 제어 이벤트 발생 시에 제2 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하여 상기 전류신호를 제어 응답신호로서 검출하는 제2 통신장치를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치는,
교류전원을 공급하는 전력선에 연결되며 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호가 통신신호로서 검출될 시에 제어 대상기를 제어하고 제1 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하는 복수의 제1 통신장치들; 및
상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치들과 연결되며 제어 이벤트 발생 시에 제2 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하여 상기 전류신호를 제어 응답신호로서 수신하는 제2 통신장치를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치는,
센싱 입력이나 조작 입력을 수신하여 제어 이벤트가 발생되도록 하는 입력부;
교류전원이 공급되는 전력선에 연결되며 일정시간 동안에 교류 전류의 신호 진폭이 변동되도록 하는 전류신호를 슬레이브 통신신호로서 발생하고 교류 전압의 신호 진폭을 일정시간 동안에 모니터링하여 전압신호가 마스터 통신신호로서 검출 시에 제어 대상기를 제어하는 제1 통신장치; 및
상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치와 연결되며 상기 제어 이벤트 발생 시에 상기 교류 전압의 신호 진폭이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 상기 마스터 통신신호로서 발생하고 상기 교류 전류의 신호 진폭을 모니터링하여 상기 전류신호를 응답신호로서 검출하는 제2 통신장치를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하여 제어 대상기가 제어되도록 할 수 있다. 또한, 그라운드 접지선과 전력선들 중 한 선을 통해 전력선 통신이 수행되므로 인터넷 통신 등을 포함한 각종 통신이 가능해진다. 따라서, 종래의 전력선 통신 방식에 비해 통신 성공률이 개선되면서도 통신 구현 비용이 상대적으로 저렴해지는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어 통신장치의 개략적 블록도이다.
도 2는 도 1중 제1 통신장치의 구체적 블록도이다.
도 3은 도 1중 제2 통신장치의 구체적 블록도이다.
도 4는 도 3에 따른 전류 레벨 모니터링에 의해 통신신호로서의 전류신호를 검출하는 예시적 원리를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 5는 도 1에 따른 전원 레벨의 진폭 변동을 이용한 전원제어 통신방식의 제어 예시를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 6은 도 1에 따른 전원 레벨의 진폭 변동을 이용한 전원제어 통신방식의 또 다른 제어 예시를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 통신신호의 포맷을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 도 2에 따른 동작 제어 플로우챠트이다.
도 9는 도 2에 따른 또 다른 동작 제어 플로우챠트이다.
도 10는 도 3에 따른 동작 제어 플로우챠트이다.
도 11은 도 2에 따른 동기 통신 방식의 동작 제어 플로우챠트이다.
도 12는 본 발명에 적용되는 조명등 절전을 위한 조명등 제어 구동기의 예시적 블록도이다.
도 13은 도 12에 따른 상세 구현 예시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전원제어 통신장치의 전압 마스터 장치의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전원제어 통신장치의 전류 마스터 장치의 블록도이다.
도 16은 도 14 및 도 15에 따른 전원제어 통신방식의 제어 예시를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 17은 도 16의 전압 신호 및 전류 신호의 모니터링 예시를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 18은 도 12의 조명등 제어 구동기의 조도 조절 회로의 상세 구현 예시도이다.
도 19는 도 12의 조명등 제어 구동기의 또 다른 상세 구현 예시도이다.
도 20은 도 19에 따른 4단계 절전동작의 예시를 보여주는 동작 타이밍도이다.
도 21은 도 19에 따른 4단계 정상동작의 예시를 보여주는 동작 타이밍도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 접지 연결 전력선 통신 모뎀을 포함하는 전력선 통신 장치의 구현 예시도이다.
도 23은 도 22중 제1 통신 모뎀의 구체적 회로 구성을 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 24는 도 22의 전력선 통신 장치를 통해 나타나는 DC 데이터의 예시를 보인 신호 파형도이다.
도 25는 도 22의 전력선 통신 장치를 시험함에 의해 나타나는 리얼 신호 파형도이다.
본 발명은 교류전원을 공급하는 전력선에 연결되며 제1 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하고 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호를 검출하는 제1 통신장치; 및 상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치와 연결되며 제2 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하여 상기 전류신호를 검출하는 제2 통신장치를 포함하여 이루어진다.
위와 같은 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은, 이해의 편의를 제공할 의도 이외에는 다른 의도 없이, 개시된 내용이 보다 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 소자 또는 라인들이 대상 소자 블록에 연결된다 라고 언급된 경우에 그것은 직접적인 연결뿐만 아니라 어떤 다른 소자를 통해 대상 소자 블록에 간접적으로 연결된 의미까지도 포함한다.
또한, 각 도면에서 제시된 동일 또는 유사한 참조 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 가급적 나타내고 있다. 일부 도면들에 있어서, 소자 및 라인들의 연결관계는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 나타나 있을 뿐, 타의 소자나 회로블록들이 더 구비될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어 통신장치의 개략적 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전원제어 통신장치는 제1 통신장치(100), 제2 통신장치(200), 입력부(300), 및 제어대상기(400)를 포함할 수 있다.
상기 제1 통신장치(100)는 교류전원을 공급하는 전력선(PL:Power Line)에 연결되며 제1 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하고 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호를 검출한다.
상기 제2 통신장치(200)는 상기 전력선(PL)을 통해 상기 제1 통신장치(100)와 연결되며 제2 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하여 상기 전류신호를 검출한다.
상기 제1 통신장치(100)와 상기 제2 통신장치(200)는 전력선(PL)을 통해 서로 연결되어 있으며, 상기 전력선(PL)의 교류전원에 고주파 통신 신호를 실어 통신을 행하는 종래의 전력선 통신 방식이 아니라, 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하여 서로 통신을 수행한다. 즉, 전압전류(VC)기반의 전력선 통신(PLC)인 VCPLC가 도 1의 전원제어 통신장치에서 구현된다. 이 경우에 전원변동의 유지 시간도 통신신호의 형성에 관련될 수 있다.
입력부(300)는 센서부로부터의 센싱 입력이나 사용자로부터의 조작 입력을 수신하여 제어 이벤트가 발생되도록 한다. 예컨대 제어 대상기(400)가 모터인 경우에 모터를 온/오프 하기 위한 조작 입력이 외부 또는 내부적으로 수신되면 상기 입력부(300)는 입력 신호를 생성하여 제어 이벤트가 발생되도록 한다.
상기 제어 대상기(400)는 전등을 제어하는 전등 제어기기, 도로에 설치된 가로등을 제어하는 가로등 제어기기, 모터 등을 제어하는 산업 현장의 설비 제어기기, 또는 건물내의 화재 진압을 위한 소방 자동탐지 설비 등이 될 수 있다.
상기 전력선(PL)은 통상적으로 2개의 라인이 되며, 한 라인이 N상 인 경우에 다른 라인은 R,S,T 상 중 한상이 될 수 있다. 상기 전력선(PL)의 전압 레벨은 실효치로서 예를 들어 220 Volt가 될 수 있다. 그러나 전압 레벨의 예시는 본 발명의 실시 예에 불과하며 220볼트 이하의 전압이나 220볼트 이상의 전압으로 주어질 수 있다.
통신신호로서 전류신호를 발생하고 전압신호를 수신하는 상기 제1 통신장치(100)는 전류신호를 통신신호로서 발생하는 장치이므로 상기 전력선(PL)을 통해 교류전원이 수신되는 수신단에 설치된다. 한편, 제2 통신장치(200)는 전압신호를 통신신호로서 발생하는 장치이므로 상기 전력선(PL)을 통해 교류전원을 공급하는 공급단에 설치된다.
통신신호로서 전압신호를 발생하고 전류신호를 수신하는 상기 제2 통신장치(200)는 마스터 장치로서 기능할 경우에 상기 제1 통신장치(100)는 슬레이브 장치로서 기능할 수 있다. 상기 제2 통신장치(200)에 대하여 상기 제1 통신장치(100)는 복수개로 상기 전력선을 통해 연결될 수 있다.
도 1의 전원제어 통신장치는 전력선의 전원 변동을 통신신호로 이용하기 때문에 기존의 전력선 통신에 사용되던 통신 모뎀이 필요없다. 또한, 고주파 통신이 아니므로 노이즈에 의한 통신 에러 발생이 최소화 또는 줄어든다.
도 2는 도 1중 제1 통신장치의 구체적 블록도이다.
도 2를 참조하면, 제1 통신장치(100)는 전류 변화 구동부(140), 스위칭부(150), 부하저항(L), 라인전압 강하부(170), 제로크로싱부(185), 전압변화 검출부(180), 슬레이브 제어부(130), 및 구동회로부(120)를 포함할 수 있다.
상기 전류 변화 구동부(140)는 전력선을 통해 인가되는 전압신호가 마스터 통신신호로서 검출 시에 이에 응답하여 스위칭 구동신호를 생성한다.
스위칭부(150)는 상기 스위칭 구동신호에 응답하여 동작된다.
부하저항(L)은 상기 스위칭부(150)가 동작될 시에 상기 전력선(PL:2)에 병렬로 연결되어 슬레이브 통신신호가 발생되도록 하는 설정 저항으로서 기능한다. 상기 부하저항(L)은 히터 열선 코어로 구현될 수 있으며 수십 오옴의 저항을 가질 수 있다.
라인전압 강하부(170)는 마스터 통신신호를 검출하기 위해 상기 전력선의 전압을 낮춘 출력 전압을 생성한다.
제로 크로싱 검출부(185)는 상기 라인전압 강하부(170)의 상기 출력 전압을 수신하여 상기 전압신호의 제로 크로싱 시점을 검출한다.
전압변화 검출부(180)는 상기 라인전압 강하부(170)의 상기 출력 전압을 수신하여 상기 전력선의 전압 레벨 변동을 나타내는 전압 변화 검출신호를 생성한다.
슬레이브 제어부로서 기능하는 제어부(130)는 상기 전력선을 통한 통신이 수행되도록 하기 위해 상기 제로 크로싱 시점에 동기하여 동작되며, 상기 전류신호를 상기 슬레이브 통신신호로서 생성하고, 상기 전압변화 검출부(180)로부터 수신되는 상기 전압 변화 검출신호를 설정된 분석 조건으로 분석하여 상기 전압신호가 상기 마스터 통신신호로서 판단될 때 전압 변화 구동제어신호를 생성한다. 상기 전압신호는 통신구간이 아닌 구간에서 전송되는 교류전원의 전압레벨보다 낮은 전압 레벨을 가진다. 즉, 통신구간에서 제공되는 상기 전압신호는 감압된 전압신호이다.
구동 회로부(120)는 상기 전압 변화 구동제어신호에 응답하여 제어 대상기(125)를 제어한다.
제1 통신장치(100)에서, 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용함에 의해 제어 대상기(125)는 통신모뎀의 설치없이도 제어될 수 있다.
도 2에서, 메모리부(195)는 DRAM이나 플래시 메모리와 같은 반도체 메모리로 구현될 수 있으며, 상기 제어부(130)의 작업용 메모리나 프로그램 메모리로서 기능할 수 있다.
조명등 제어를 위해 센싱부(190)는 상기 제어부(130)에 센싱 신호를 제공한다. 상기 센싱부(190)는 적외선 센서, 초음파 센서, 조도센서, 동체 감지센서, RF센서, 또는 레이저 센서로 구현될 수 있다. 또한, 상기 센싱부(190)는 상기한 센서들 이외에도 영상 신호를 분석하여 움직임을 파악하는 CCD(또는 CMOS)카메라로 구현될 수 있다.
한편, 열감지 센서의 설치 시에 차량에서 발생하는 온도가 감지될 수 있다. 온도 감지시에 차량의 진입이 있는 것으로 판단될 수 있다. 또한, 적외선 빔 스위치를 설치하여 차량 진입을 감지하거나 차량진입 루프코일을 설치하여 차량진입을 감지할 수도 있다. 본 발명의 실시 예에서 상기 조명등은 도로나 거리에 설치된 가로등, 보안등, 혹은 아파트 등의 주차장에서 설치되는 램프 또는 LED일 수 있다.
상기 제어부(130), 전류 변화 구동부(140), 스위칭부(150), 및 부하저항(160)는 전류 신호 송신부를 구성할 수 있다. 상기 전류 신호 송신부는 전압신호를 통신신호로서 수신하거나 센싱 신호의 수신에 응답하여 전력선에 부하저항(L)이 연결되도록 하여 증폭된 전류신호가 전력선을 통해 전송되도록 한다.
상기 라인전압 강하부(170), 상기 전압변화 검출부(180), 및 제어부(130)는 전압 신호 수신부를 구성할 수 있다. 상기 전압 신호 수신부는 상기 전력선을 통해 인가되는 전압 레벨을 체크하여 감압된 전압 신호가 수신되는 것으로 판정 시에 상기 제어 대상기(125)가 제어되도록 한다.
또한, 상기 제1 통신장치(100)는 부가적으로 변류기(172), 및 라인전류 변화 검출부(182)를 더 포함할 수 있다. 상기 변류기(172)의 출력 전류를 수신하는 상기 라인전류 변화 검출부(182)는 상기 전압 변화 검출부(180)와는 병렬적으로 상기 전압신호를 검출할 수 있다. 즉, 상기 전압 변화 검출부(180)가 미설치되거나 동작 에러 발생 시에 상기 라인전류 변화 검출부(182)가 동작되어 상기 전압신호를 검출할 수 있게 된다.
도 3은 도 1중 제2 통신장치의 구체적 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제2 통신장치(200)는 입력 인터페이스부(270), 전압 변화 구동부(240), 스위칭부(250), 감압저항(L2), 라인전류 변화 검출부(220), 제로크로싱 검출부(215), 및 제어부(230)를 포함할 수 있다.
입력인터페이스부(270)는 입력부를 통해 인가되는 입력들을 인터페이싱하여 상기 제어 이벤트의 발생을 위한 입력 신호를 생성한다.
전압 변화 구동부(240)는 라인(L20)을 통해 인가되는 감압 마스터 제어신호에 응답하여 전압변화 스위칭 구동신호를 생성한다.
스위칭부(250)는 라인(L30)을 통해 인가되는 상기 전압변화 스위칭 구동신호에 응답하여 동작된다.
감압저항(L2)은 상기 스위칭부가 동작될 시에 상기 전력선(PL:2)에 직렬로 연결되어 상기 마스터 통신신호가 발생되도록 하는 설정 저항으로서 기능한다. 상기 감압저항(L2)은 수십 오옴 또는 수 오옴의 저항을 갖는 열선 히터 코어로서 구현될 수 있다. 여기서, 열선 히터 코어의 저항값은 전력선에 병렬로 연결된 전등들 등과 같은 부하의 병렬 합성 저항값과, 통신신호로 이용되는 전원 변동의 레벨에 따라 결정될 수 있다. 즉, 상기 병렬 합성저항 값과 전원 변동의 레벨이 주어지면 키르히호프의 법칙의 적용에 의해 상기 감압저항(L2)의 저항값이 설정되는 것이다.
라인전류 변화 검출부(220)는 상기 전력선에 연결된 변류기(210)를 통해 인가되는 전류를 수신하여 상기 전력선의 전류 레벨 변동을 나타내는 전류 변화 검출신호를 생성한다.
제로크로싱 검출부(215)는 상기 변류기(210)를 통해 인가되는 교류 전류를 수신하여 상기 전류신호의 제로 크로싱 시점을 검출한다.
마스터 제어부로서의 제어부(230)는 상기 전력선(2)을 통한 통신이 수행되도록 하기 위해 상기 제로 크로싱 시점에 동기하여 동작되며, 상기 입력 신호가 발생될 때 상기 감압 저항(L2)이 상기 전력선(2)에 직렬로 연결되도록 하는 상기 감압 마스터 제어신호를 생성함에 의해 상기 전압신호가 상기 마스터 통신신호로서 생성되도록 하고, 상기 전류 변화 검출신호를 설정된 분석 조건으로 분석하여 상기 전류신호가 상기 슬레이브 통신신호로서 판단될 때 응답신호로서 판단한다.
도 3에서, 메모리부(280)는 DRAM이나 플래시 메모리와 같은 반도체 메모리로 구현될 수 있으며, 상기 제어부(230)의 작업용 메모리나 프로그램 메모리로서 기능할 수 있다.
제어부(230)는 도 2의 제어대상기(125)를 구동하기 위한 입력신호가 입력인터페이스부(270)를 통해 수신되는 경우에 상기 감압 저항(L2)이 상기 전력선(2)에 직렬로 연결되도록 하는 상기 감압 마스터 제어신호를 생성한다. 이에 따라 감압된 전압신호가 마스터 통신신호로서 생성되어 상기 전력선을 통해 전송된다. 일정 시간이 경과한 후에 상기 제어부(230)는 라인전류 변화 검출부(220)를 통해 수신되는 전류 변화 검출신호를 설정된 분석 조건으로 분석하여 상기 전류신호가 상기 슬레이브 통신신호로서 판단될 때 이를 마스터 통신신호에 대한 응답신호로서 판단한다.
도 4는 도 3에 따른 전류 레벨 모니터링에 의해 통신신호로서의 전류신호를 검출하는 예시적 원리를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 4를 참조하면, 가로축은 시간을 가리키고 세로축은 전류신호의 진폭을 나타낸다. 파형 F1에서 전력선을 통해 나타나는 전류신호는 1주기 동안에 양의 진폭(A1)과 음의 진폭(B1)을 갖는 정현파 신호이다.
라인전류 변화 검출부(220)는 파형 F1의 전류신호를 파형 F2의 전류신호로 변환한다. 파형 F2의 전류신호는 레벨(cl1)만큼 클리핑되고 전파정류된 신호이다.
파형 F3는 통신신호로서 전류신호가 포함된 신호를 보여준다. 즉, 두번째와 세번째의 반파 파형신호들은 증폭된 전류신호를 가리킨다. 증폭 전류신호의 최대 진폭은 통신신호가 아닌 전류신호의 최대 진폭에 비해 D1만큼 더 높다. 즉, 전류신호의 진폭이 반 주기 동안에 높게 들어오면 통신신호로서 검출되는 것이다.
제어부(230)는 전력선을 통해 인가되는 교류전원의 전류 레벨을 모니터링 시에 전류 파형의 반주기의 1/8구간 마다 50회 이상 샘플링하여 RMS 값으로 취한 값을 단위 기준값과 비교함에 의해 상기 전류 파형의 반주기가 통신신호인지의 여부를 판단할 수 있다. 즉, 전류 파형의 반주기의 1/8구간인 구간(b1)은 기준 전류 파형의 반주기의 1/8구간인 구간(a1)과 비교된다. 이 경우에 구간(b1)에 수신되는 전류신호는 50회 정도로 샘플링되어 RMS 값으로 저장될 수 있다. 한편, 구간(a1)에 수신되는 전류신호도 50회정도로 샘플링되어 RMS 값으로 저장되는데 이는 상기 단위 기준 값이 된다. 이와 같이 현재의 반주기 파형은 기준 반주기 파형과 비교되는데, 모두 8개의 구간에서 비교된다. 즉, b1:a1, b2:a2, b3:a3, b4:a4, b5:a5, b6:a6, b7:a7, 및 b8:a8이 서로 비교된다. 따라서, 반주기 파형에서 b1-b8중 예를 들어 6개 구간 이상에서 크면 통신신호 예컨대 슬레이브 통신신호(응답신호)로서 판정된다. 한편, 세번째 반주기 파형의 경우에도 마찬가지로, c1:a1, c2:a2, c3:a3, c4:a4, c5:a5, c6:a6, c7:a7, 및 c8:a8이 서로 비교된다. 따라서, 반주기 파형에서 c1-c8중 예를 들어 6개 구간 이상에서 크면 통신신호 예컨대 슬레이브 통신신호(응답신호)로서 판정된다. 예컨대 도 4의 경우에 전류신호는 "00"을 통신신호로서 제공할 수 있다.
한편, 도 4의 경우에는 증폭 전류신호를 통신신호로 예를 들고 있으나, 감압 전압신호의 경우에는 도 4의 파형 F3에서 두번째 및 세번째 반파 파형신호들이 감압된 전압신호로서 제공될 것이다. 감압 전압신호의 최대 진폭은 통신신호가 아닌 전압신호의 최대 진폭에 비해 D1만큼 더 낮다. 즉, 전압신호의 진폭이 반 주기 동안에 낮게 들어오면 마스터 통신신호로서 검출되는 것이다.
이와 같이 교류전원의 한 주기 또는 반주기 동안에 전류신호나 전압신호의 진폭을 변동시켜 통신모뎀 없이 전력선을 통한 통신을 수행할 수 있다.
도 5는 도 1에 따른 전원 레벨의 진폭 변동을 이용한 전원제어 통신방식의 제어 예시를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 5를 참조하면, 교류전원의 반주기 동안에 인가되는 첫번째 전압신호(IN1)가 제1 기준 전압신호(VREF1)보다 낮고 제2 기준 전압신호(VREF2)보다 높은 경우에 통신신호는 "1"이 된다. 여기서, 제1 기준 전압신호(VREF1)의 레벨은 제2 기준 전압신호(VREF2)의 레벨보다 높다.
교류전원의 또 다른 반주기 동안에 인가되는 두번째 전압신호(IN2)가 제1 기준 전압신호(VREF1)보다 낮고 제2 기준 전압신호(VREF2)보다 높은 경우에 통신신호는 역시 "1"이 된다. 여기서, 제1 기준 전압신호(VREF1)의 레벨은 제2 기준 전압신호(VREF2)의 레벨보다 높다. 따라서, 한주기 동안에 "11"의 전압신호가 통신신호로서 주어질 경우에 제어 대상기가 모터인 경우에 모터 구동 온을 의미할 수 있다. 또한, 제어 대상기가 조명등인 경우에 디밍 제어를 100% 로 제어하는 명령을 의미할 수 있다.
한편, 교류전원의 반주기 동안에 인가되는 첫번째 전압신호(IN1)가 제1 기준 전압신호(VREF1)보다 낮고 제2 기준 전압신호(VREF2)보다 높은 경우에 통신신호는 "1"이 된다. 여기서, 제1 기준 전압신호(VREF1)의 레벨은 제2 기준 전압신호(VREF2)의 레벨보다 높다. 교류전원의 또 다른 반주기 동안에 인가되는 두번째 전압신호(IN2)가 제1 기준 전압신호(VREF1)와 같은 경우에 통신신호는 "0"이 된다. 한주기 동안에 "10"의 전압신호가 통신신호로서 주어질 경우에 제어 대상기가 모터인 경우에 모터 구동 온을 의미할 수 있다. 또한, 제어 대상기가 조명등인 경우에 디밍 제어를 75% 로 제어하는 명령을 의미할 수 있다.
또한, 한주기 동안에 "01"의 전압신호가 통신신호로서 주어질 경우에 제어 대상기가 모터인 경우에 모터 구동 오프를 의미할 수 있다. 또한, 제어 대상기가 조명등인 경우에 디밍 제어를 50% 로 제어하는 명령을 의미할 수 있다.
한편, 전류신호의 경우에,
교류전원의 반주기 동안에 인가되는 첫번째 전류신호(IN10)가 제1 기준 전류신호(CREF1)보다 높고 제2 기준 전류신호(CREF2)보다 낮은 경우에 통신신호는 "1"이 된다. 여기서, 제1 기준 전류신호(CREF1)의 레벨은 제2 기준 전류신호(CREF2)의 레벨보다 낮다.
교류전원의 또 다른 반주기 동안에 인가되는 두번째 전류신호(IN11)가 제1 기준 전류신호(CREF1)보다 높고 제2 기준 전류신호(CREF2)보다 낮은 경우에 통신신호는 "1"이 된다. 여기서, 제1 기준 전류신호(CREF1)의 레벨은 제2 기준 전류신호(CREF2)의 레벨보다 낮다. 따라서, 한주기 동안에 "11"의 전류신호가 통신신호로서 주어질 경우에 이는 모터 구동 온이나 100% 디밍 수행을 완료하였다는 것을 나타내는 응답신호가 될 수 있다.
한편, 교류전원의 반주기 동안에 인가되는 첫번째 전류신호(IN10)가 제1 기준 전류신호(CREF1)보다 높고 제2 기준 전류신호(CREF2)보다 낮은 경우에 통신신호는 "1"이 된다. 여기서, 제1 기준 전류신호(CREF1)의 레벨은 제2 기준 전류신호(CREF2)의 레벨보다 낮다.
교류전원의 또 다른 반주기 동안에 인가되는 두번째 전류신호(IN11)가 제1 기준 전류신호(CREF1)와 같은 경우에 통신신호는 "0"이 된다. 따라서, 한주기 동안에 "10"의 전류신호가 통신신호로서 주어질 경우에 이는 모터 구동 온이나 75% 디밍 수행을 완료하였다는 것을 나타내는 응답신호가 될 수 있다.
또한, 한주기 동안에 "01"의 전류신호가 통신신호로서 주어질 경우에 이는 모터 구동 오프나 50% 디밍 수행을 완료하였다는 것을 나타내는 응답신호가 될 수 있다.
도 6은 도 1에 따른 전원 레벨의 진폭 변동을 이용한 전원제어 통신방식의 또 다른 제어 예시를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 6을 참조하면, 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 전류신호의 진폭을 가리킨다.
도 6의 파형 W1은 기준 전류신호 즉 통신신호가 아닌 전류신호를 나타낸다.
파형 W2 내지 파형 W4는 통신신호로서의 전류신호를 가리킨다.
파형 W1-W4에서 구간 T1은 동기 신호를, T2는 고유 식별번호를 나타내는 ID를, 그리고 구간 T3는 제어 명령의 종류를 나타내는 데이터를 의미하는 신호가 각기 포함될 수 있다.
따라서, 파형 W4와 같은 전류신호가 들어오면, 제2 통신장치(200)를 통해 동기 신호가 "1111"로서 검출되고, ID가 "1111"로서 검출되며, 데이터가 "111111"로서 검출된다.
한편, 도 6의 경우에는 전류신호가 표현되었으나, 전압신호의 경우에는 도 6과는 달리 통신신호는 감압 전압신호로서 나타날 수 있다.
도 7은 도 6에 따른 통신신호의 포맷을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 7의 케이스 1은 도 6의 파형 W4의 포맷을 보여주고, 케이스 2는 도 6의 파형 W3의 통신 포맷을 나타낸다.
결국, 전압신호를 전력선을 통해 동기적으로 전송하고, 전류신호를 전력선을 통해 동기적으로 수신함에 의해 하여 장치들간의 통신이 수행될 수 있다.
도 8은 도 2에 따른 동작 제어 플로우챠트이다.
제어부(130)의 초기화 동작(S1010 단계)은 내부의 각종 레지스터와 플래그를 초기화 상태로 설정하는 동작을 가리킨다.
S1020 단계에서 전력선(2)을 통해 전압신호를 수신한다.
S1030 단계에서 기준값 저장 후 수신된 전압신호를 데이터 값으로 산출하고 기준값과 비교한다. 결국, 제1 통신장치(100)는 감압된 전압신호를 제2 통신신호 전송타임 동안 수신하고, 감압된 전압 신호의 분석을 통해 통신신호인지를 확인한다.
S1040 단계에서 전압신호가 통신신호인지의 여부가 체크된다. 상기 전압신호를 모니터링 시에 전압 파형의 반주기의 1/8구간 마다 50회 이상 샘플링하여 RMS값으로 취한 값을 단위 기준값과 비교함에 의해 상기 전압 파형의 반주기가 통신신호인지의 여부를 판단할 수 있다.
S1050 단계에서 검출된 상태값에 따라 제어 대상기가 제어된다.
S1060 단계에서 설정시간이 경과되었는 지가 체크되고, 설정시간이 경과된 경우에 S1070 단계에서 응답신호로서 전류신호 생성 후 전력선을 통해 전송하는 동작이 실행된다. 이 경우에 증폭된 전류신호가 전력선을 통해 전송된다. 예를 들어, 32ms 동안 부하저항(L)이 전력선에 부하로서 작용하면 제1 통신신호 전송타임 동안에 증폭 전류신호가 전송되는 것이 된다.
도 9는 도 2에 따른 또 다른 동작 제어 플로우챠트이다.
가로등 제어를 위하여 센싱부(190)를 통해 센싱 신호를 수신하는 경우에 도 2의 제어부(130)는 도 8과는 달리 전류신호를 우선적으로 제2 통신장치(200)로 전송할 수 있다.
S1110 단계에서 초기화의 수행 후에, S1120 단계에서 센싱신호가 수신되면S1130 단계에서 전송 설정 시간동안에 전류신호를 생성 후에 전력선을 통해 전류신호를 통신신호로서 전송한다. 예를 들어, 32ms 동안 부하저항(L)이 전력선에 부하로서 연결되게 하면 제1 통신신호 전송타임 동안에 증폭 전류신호가 전송된다.
S1140 단계에서 일정시간이 경과되었는 지가 체크되고, 일정시간이 경과되면 S1150 단계에서 수신된 전압신호를 데이터 값으로 산출 후 기준값과 비교하는 동작이 수행된다. 예를 들어, 상기 전압신호를 비교 시에 전압 파형의 반주기의 1/8구간 마다 50회 이상 샘플링하여 RMS값으로 취한 값을 단위 기준값과 비교함에 의해 상기 전압 파형의 반주기가 통신신호인지의 여부를 판단할 수 있다.
S1160 단계에서 상기 전압신호가 통신신호로서 검출되면, S1170 단계에서 검출된 상태값에 따라 제어대상기를 제어하는 동작이 수행된다.
도 10는 도 3에 따른 동작 제어 플로우챠트이다.
도 10의 플로우는 제2 통신장치(200)내의 제어부(230)의 동작 실행에 의해 수행된다.
S2010 단계에서 초기화가 수행된 후, S2020 단계에서 제어부(230)는 센싱신호나 입력신호를 수신한다. S2030 단계에서 수신된 센싱신호나 입력신호가 제어 이벤트로서 판단되면, S2040단계에서 제1 타임동안 감압된 전압신호가 통신신호로서 전송된다. 상기 감압 전압신호는 스위칭부(250)의 스위칭 동작으로 도 3의 스위치(SW)가 접점(B)에 연결됨에 의해 감압저항(L2)이 전력선의 한 라인에 직렬로 연결됨에 따라 생성된다.
S2050 단계에서의 설정시간 경과 후, S2060 단계에서 제2 타임동안 전류신호를 전력선을 통해 수신하는 동작이 수행된다. 전류신호의 모니터링에 의해 통신신호로서 체크되고 응답신호로서 판명되면 S2070 단계에서 정상적인 통신 수행으로 판단하게 된다. 이후 시스템 유지 및 감시를 행하는 동작이 계속된다.
도 11은 도 2에 따른 동기 통신 방식의 동작 제어 플로우챠트이다.
도 11은 도 6 및 도 7을 통해 설명된 바와 같이 동기신호, ID, 및 데이터를 갖는 통신 포맷의 경우에 통신 동작 수행의 예를 보여준다.
도 11에서, 제어부(130)는 S3010 단계에서 초기화의 수행 후에 S3020 단계에서 동기 타임 동안 전압신호를 수신한다. 즉, 도 6의 구간(T1)동안에 전압신호를 수신하고 체크하여 S3030 단계에서 통신신호로서 동기신호의 유무를 검출한다.
S3040 단계에서 제어부(130)는 ID 타임 동안 전압신호를 수신한다. 즉, 도 6의 구간(T2)동안에 전압신호를 수신하고 체크하여 S3050 단계에서 통신신호로서 ID신호를 검출한다. 도 1의 제1 통신장치(100)가 하나의 전력선에 대하여 복수로 설치되는 경우에 각각의 통신장치는 고유한 ID를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 통신장치(100)가 "00"으로 할당된 ID를 가질 경우에 제n 통신장치(100n)은 "11"로 할당된 ID를 가질 수 있다.
S3050 단계에서 제어부(130)는 데이터 타임 동안 전압신호를 수신한다. 즉, 도 6의 구간(T3)동안에 전압신호를 수신하고 체크하여 S3070 단계에서 통신신호로서 데이터를 수신하고, 수신 데이터의 제어 코드에 따라 제어대상기를 제어한다. 예컨대 디밍 제어가 75%로 수행하는 제어 코드이면 75%로 조명등의 디밍이 제어된다.
도 12는 본 발명에 적용되는 조명등 절전을 위한 조명등 제어 구동기의 예시적 블록도이다. 또한, 도 13은 도 12에 따른 상세 구현 예시도이다.
먼저, 도 12를 참조하면, 조명등 제어 구동기는 조명등 전류변화 검출부(183), 제어부(130), 조명등 구동회로부(190), 및 조명등 전압 인가부(192)를 포함한다.
조명등 전류변화 검출부(183)는 변류기(172)로부터 조명등(198)의 전류 변동값을 검출한다. 전류 변동 값의 검출을 통해 상기 감압전압 신호가 조명등 절전 마스터 장치(200)로 수신되었는 지의 여부가 확인된다. 여기서, 변류기(172)는 상기 조명등 구동회로부(190)의 입력 전력선에 설치된다. 즉, 메인 전력선인 전력선(PL)에 변류기를 설치하지 않고, 각각의 조명등 절전 슬레이브 장치(100)내로 인입된 조명등 구동회로부(190)의 입력 전력선에 변류기(172)를 설치하는 것에 의해서도 상기 감압전압 신호의 수신 유무를 감지할 수 있다. 결국, 조명등 절전 마스터 장치(200)가 감압전압 신호를 생성하기 위해 전압강하를 행할 때, 상기 조명등 전류변화 검출부(183)는 상기 입력 전력선에 나타나는 조명등(198)의 전류 변동값을 상기 변류기(172)를 통해 검출한다.
제어부(130)는 상기 조명등 전류변화 검출부(183)의 출력을 체크하여 상기 감압전압 신호가 수신되는 것으로 판정 시에 상기 조명등(198)의 조도가 제어되도록 하는 구동제어신호를 출력한다.
조명등(198)의 절전 동작 모드에서 설정된 최소 조도 값으로 조명등(198)을 구동할 경우 임피던스 문제에 기인하여 조명등(198)의 꺼짐 현상이 초래될 수 있다. 예를 들어, 20%의 최소 조도로 조명등(198)를 절전 동작 모드로 구동할 경우에 임피던스가 너무 낮으면 조명등(198)은 20%의 조도로 점등되지 못하고 꺼질 수 있다. 이러한 조명등 오프 문제를 해결하기 위해서는 최소 조도 제어 시 임피던스를 높여주는 것이 필요하다.
따라서, 조명등 오프 방지부를 포함하는 조명등 구동회로부(190) 및 조명등 전압 인가부(192)가 도 13에서와 같이 구성된다.
상기 조명등 구동 회로부(190)는 구동제어신호에 응답하여 조명등(198)의 조도가 변화되도록 한다. 상기 조명등 구동 회로부(190)는 복수의 릴레이들(RY1-RY5) 및 코어저항(CR)을 포함한다. 상기 코어저항(CR)은 조명등 오프 방지부로서 기능한다.
상기 릴레이들(RY1-RY5)은 조명등의 구동 및 단계별 절전 동작을 위한 제어 스위치로서 기능한다. 상기 코어저항(CR)은 구리 재질의 코일이나 커패시터로 이루어지며, 라인(L6)과 라인(L8)간에 연결되어 최소 조도 구동 시에 임피던스 증가를 위한 설정 저항으로서 기능한다.
상기 조명등 전압 인가부(192)는 상기 조명등 구동 회로부(190)의 출력 구동신호에 따라 조명등(198)의 조도를 제어한다. 상기 조명등 전압 인가부(192)는 도 13에서 보여지는 바와 같이 절전 트랜스부(192A) 및 안정기(192B)를 포함한다.
상기 제어부(130)는 도 2의 슬레이브 제어부(130)로서의 기능을 수행하기 위해, 조명등(198)의 절전 동작을 위한 전력선 통신이 수행되도록 한다. 즉, 송신 모드에서는 센싱 신호의 발생 시에 상기 전류 변화 구동제어신호를 생성하고, 수신 모드에서는 조명등 전류변화 검출부(183)로부터의 조명등(198)의 전류 변동값이 검출될 시에 상기 구동제어신호를 생성한다.
상기 조명등 전류변화 검출부(183) 및 상기 제어부(130)는 전압 신호 수신부를 구성할 수 있다. 상기 전압 신호 수신부는 상기 입력 전력선에 나타나는 조명등(198)의 전류 변동값을 체크하여 상기 감압 전압신호가 제2 통신장치(200)로부터 수신되는 것으로 판정 시에 상기 조명등(198)의 조도가 제어되도록 한다. 결국, 전력선의 감압 전압은 상기 마스터 제어부(230)가 생성하게 되는 상기 감압 전압 신호가 되며, 이는 상기 제2 통신장치(200)에 연결된 모든 슬레이브 장치들에 정상 동작 모드 또는 절전 동작 모드의 수행을 지시하는 통신 신호로서 기능을 한다.
각각의 슬레이브 장치들 즉 제1 통신장치(100)는 상기 감압 전압신호를 조명등 구동회로부(190)의 입력 전력선에 설치된 변류기(172)를 통해 수신한다. 이 경우에 복수의 슬레이브 장치들과 한대의 마스터 장치(200)간에 전력선 통신이 일어난다.
설명의 편의상 하나의 슬레이브 장치(100)에서 상기 감압 전압신호에 응답하여 조명등의 조도를 제어하는 동작이 설명될 것이다.
도 12에서, 상기 제어부(130)는 조명등 전류변화 검출부(183)로부터 출력되는 전류변화 검출값을 수신한다. 현재의 평균 값과 직전의 평균 값을 비교하여 현재의 평균 값이 일정 마진 값이상으로 직전의 평균 값보다 더 낮으면서 일정 시간(32ms)동안 유지될 경우에 상기 제어부(130)는 정상 조도로 조명등(198)을 제어하기 위해 조명등 구동회로부(190)로 상기 구동제어신호를 출력한다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 감압전압 신호가 유효한 것으로 판정되면 조명등의 조도를 정상 동작 상태로 제어하기 위한 상기 구동제어신호를 일정 시간 동안 생성하는 것이다. 한편, 상기 정상 동작 모드나 절전 동작 모드임을 알리는 상기 감압전압 신호는 전력선의 송전 환경이나 날씨 또는 기후에 따라 변동될 수 있으므로, 상기 제어부(130)의 프로그램 상에서 상기 일정 마진 값의 ±오차 범위가 가변적으로 정해질 수 있다.
100%의 조도, 즉 정상 조도로 조명등(198)을 제어할 경우에 상기 제어부(130)는 상기 조명등 구동 회로부(190)내의 복수의 릴레이들(RY1-RY5)이 모두 오프되도록 하는 구동제어신호를 인가한다. 이 경우에 복수의 릴레이들(RY1-RY5)의 제1-5스위치들(SW1-SW5)은 각기 대응되는 접점 노드(A)에 연결되어 있다. 즉, 상기 접점 노드(A)는 노말 클로즈 단자이다. 결국, 정상 조도 제어의 경우에 복수의 릴레이들(RY1-RY5)중 어느 것도 동작되지 않으며, 절전 트랜스부(192A)의 개입 없이 조명등(198)이 100% 조도로 제어된다. 구체적으로, N상의 전원은 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 N상 노드(ND)에 인가되고, R상의 전원은 라인(L1), 제1 릴레이(RY1)의 접점노드(A), 제1 스위치(SW1), 라인(L2), 제5 릴레이(RY5)의 제5 스위치(SW5), 제5 릴레이(RY5)의 접점노드(A), 라인(L4), 및 라인(L8)을 차례로 거쳐서, 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 R상 노드(RD)에 인가된다. 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나는 전압에 의해 설정된 권선비로 감겨져 있는 2차 코일(C30)에 출력 전압이 유도된다. 상기 유도된 출력 전압에 의해 상기 조명등(198)은 100% 조도로 제어될 수 있다.
한편, 도 13에서 절전 동작을 단계별로 수행하기 위해 조도를 80%,60%,40%,20%로 제어한다고 가정하면 00,01,10,11의 활성화 신호가 상기 구동제어신호로서 인가될 수 있다. 즉, 제어부(130)가 제1 단계 절전을 위해 00을 활성화하는 구동제어신호를 인가하면, 절전 트랜스부(192A)가 개입되어 조명등(198)이 80% 조도로 제어된다. 제1 릴레이(RY1)의 제1 스위치(SW1)는 접점노드(B)에 연결된다. 결국, 접점노드(B)는 노말 오픈단자로서 릴레이 코일(La)에 전류가 흐를 시에만 제1 스위치(SW1)에 스위칭된다. 구체적으로, 이 경우에 N상의 전원은 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 N상 노드(ND)에 인가된다. 한편, R상의 전원은 라인(L1), 제2 릴레이(RY2)의 스위치(SW2), 제2 릴레이(RY2)의 접점노드(A), 절전 트랜스부(192A)의 라인(L14), 절전 트랜스부(192A)의 코일(C10)의 중간 탭(T2), 코일(C10)의 중간 탭(T1), 절전 트랜스부(192A)의 라인(L12), 제1 릴레이(RY1)의 접점노드(B), 제1 릴레이(RY1)의 제1 스위치(SW1), 라인(L2), 제5 릴레이(RY5)의 제5 스위치(SW5), 제5 릴레이(RY5)의 접점노드(A), 라인(L4), 및 라인(L8)을 차례로 거쳐서, 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 R상 노드(RD)에 인가된다. 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나는 전압은 상기 절전 트랜스부(192A)의 코일(C10)경로(T2-T1)를 따라 감압된 전압이다. 따라서, 감압된 전압이 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나면, 설정된 권선비로 감겨져 있는 2차 코일(C30)에 출력 전압이 100% 조도 구동에 비해 감소적으로 유도된다. 상기 유도된 출력 전압에 의해 상기 조명등(198)은 80% 조도로 제어될 수 있다.
이제, 제어부(130)가 제2 단계 절전을 위해 00을 활성화하는 구동제어신호를 인가한 상태에서, 01을 활성화하는 구동제어신호를 인가하면, 절전 트랜스부(192A)가 마찬가지로 개입되어 조명등(198)이 60% 조도로 제어된다. 제1 릴레이(RY1)의 제1 스위치(SW1)가 접점노드(B)에 연결된 상태에서 제2 릴레이(RY2)의 제2 스위치(SW2)가 접점노드(B)에 연결된다. 구체적으로, 이 경우에 N상의 전원은 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 N상 노드(ND)에 인가된다. 한편, R상의 전원은 라인(L1), 제2 릴레이(RY2)의 스위치(SW2), 제2 릴레이(RY2)의 접점노드(B), 제3 릴레이(RY3)의 스위치(SW3), 제3 릴레이(RY3)의 접점노드(A), 절전 트랜스부(192A)의 라인(L16), 절전 트랜스부(192A)의 코일(C10)의 중간 탭(T3), 코일(C10)의 중간 탭(T1), 절전 트랜스부(192A)의 라인(L12), 제1 릴레이(RY1)의 접점노드(B), 제1 릴레이(RY1)의 제1 스위치(SW1), 라인(L2), 제5 릴레이(RY5)의 제5 스위치(SW5), 제5 릴레이(RY5)의 접점노드(A), 라인(L4), 및 라인(L8)을 차례로 거쳐서, 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 R상 노드(RD)에 인가된다. 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나는 전압은 상기 절전 트랜스부(192A)의 코일(C10)경로(T3-T1)를 따라 감압된 전압이다. 따라서, 감압된 전압이 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나면, 설정된 권선비로 감겨져 있는 2차 코일(C30)에 출력 전압이 80% 조도 구동에 비해 더 감소적으로 유도된다. 상기 유도된 출력 전압에 의해 상기 조명등(198)은 60% 조도로 제어될 수 있다.
이제, 제어부(130)가 제3 단계 절전을 위해 00,01을 활성화하는 구동제어신호를 인가한 상태에서, 10을 활성화하는 구동제어신호를 인가하면, 절전 트랜스부(192A)가 마찬가지로 개입되어 조명등(198)이 40% 조도로 제어된다. 제1,2 릴레이(RY1,RY2)의 제1,2스위치(SW1,SW2)가 접점노드(B)에 모두 연결된 상태에서 제3 릴레이(RY3)의 제3 스위치(SW3)가 접점노드(B)에 연결된다. 구체적으로, 이 경우에 N상의 전원은 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 N상 노드(ND)에 인가된다. 한편, R상의 전원은 라인(L1), 제2 릴레이(RY2)의 스위치(SW2), 제2 릴레이(RY2)의 접점노드(B), 제3 릴레이(RY3)의 스위치(SW3), 제3 릴레이(RY3)의 접점노드(B), 제4 릴레이(RY4)의 스위치(SW4), 제4 릴레이(RY4)의 접점노드(A), 절전 트랜스부(192A)의 라인(L18), 절전 트랜스부(192A)의 코일(C10)의 중간 탭(T4), 코일(C10)의 중간 탭(T1), 절전 트랜스부(192A)의 라인(L12), 제1 릴레이(RY1)의 접점노드(B), 제1 릴레이(RY1)의 제1 스위치(SW1), 라인(L2), 제5 릴레이(RY5)의 제5 스위치(SW5), 제5 릴레이(RY5)의 접점노드(A), 라인(L4), 및 라인(L8)을 차례로 거쳐서, 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 R상 노드(RD)에 인가된다. 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나는 전압은 상기 절전 트랜스부(192A)의 코일(C10)경로(T4-T1)를 따라 감압된 전압이다. 따라서, 감압된 전압이 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나면, 설정된 권선비로 감겨져 있는 2차 코일(C30)에 출력 전압이 60% 조도 구동에 비해 더 감소적으로 유도된다. 상기 유도된 출력 전압에 의해 상기 조명등(198)은 40% 조도로 제어될 수 있다.
마지막으로, 제어부(130)가 제4 단계 절전을 위해 00,01,10을 활성화하는 구동제어신호를 인가한 상태에서, 11을 활성화하는 구동제어신호를 인가하면, 절전 트랜스부(192A)가 마찬가지로 개입되어 조명등(198)이 20% 조도로 제어된다. 제1,2,3 릴레이(RY1,RY2,RY3)의 제1,2,3스위치(SW1,SW2,SW3)가 각기 대응되는 접점노드(B)에 모두 연결된 상태에서 제4,5 릴레이(RY4,RY5)의 제4,5 스위치(SW4,SW5)가 접점노드(B)에 모두 각기 연결된다. 구체적으로, 이 경우에 N상의 전원은 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 N상 노드(ND)에 인가된다. 한편, R상의 전원은 라인(L1), 제2 릴레이(RY2)의 스위치(SW2), 제2 릴레이(RY2)의 접점노드(B), 제3 릴레이(RY3)의 스위치(SW3), 제3 릴레이(RY3)의 접점노드(B), 제4 릴레이(RY4)의 스위치(SW4), 제4 릴레이(RY4)의 접점노드(B), 절전 트랜스부(192A)의 라인(L20), 절전 트랜스부(192A)의 코일(C10)의 에지 연결단, 코일(C10)의 중간 탭(T1), 절전 트랜스부(192A)의 라인(L12), 제1 릴레이(RY1)의 접점노드(B), 제1 릴레이(RY1)의 제1 스위치(SW1), 라인(L2), 제5 릴레이(RY5)의 제5 스위치(SW5), 제5 릴레이(RY5)의 접점노드(B), 라인(L6), 코어 저항(CR), 및 라인(L8)을 차례로 거쳐서, 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)의 R상 노드(RD)에 인가된다. 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나는 전압은 상기 절전 트랜스부(192A)의 코일(C10)경로(L20-T1)를 따라 감압된 전압이다. 따라서, 감압된 전압이 상기 안정기(192B)내의 1차 코일(C20)에 나타나면, 설정된 권선비로 감겨져 있는 2차 코일(C30)에 출력 전압이 40% 조도 구동에 비해 더 감소적으로 유도된다. 상기 유도된 출력 전압에 의해 상기 조명등(198)은 20% 조도로 제어될 수 있으며, 상기 코어 저항(CR)에 의해 최소 조도 제어시의 임피던스가 증가된다. 결국, 상대적으로 높아진 임피던스에 의해 최소 조도 제어시 조명등(198)의 구동 불안정성에 의해 종종 나타나던 조명등 꺼짐 현상이 방지 또는 최소화된다.
방전등으로 구현되는 조명등의 특성상 큰 입력 전압의 갑작스런 변동은 불꺼짐 현상을 야기한다. 이를 해결하기 위해 본 발명의 실시 예에서는 코어 저항(CR)을 설치하고, 절전 트랜스부(192A)의 1차측 코일 구성을 도 13과 같이 턴수가 증가되는 방식으로 구현하였다. 이와 같이 1차측의 임피던스를 증가시키면 안정기(192B)의 2차측 코일의 출력전압의 변동은 안정화되므로 설정된 최대 저전압에서의 불꺼짐 현상이 방지 또는 최소화된다.
절전 동작 모드 시에 상기한 바와 같은 조도 제어량은 본 발명의 실시 예에서 예시적인 것에 불과하며 사안의 변경에 따라 정상 및 절전 동작 모드 하에서의 조도 제어량은 다양하게 변경될 수 있다.
따라서, 슬레이브 장치(100)는 상기 감압 전압 신호가 수신될 시 상기 조명등의 조도를 안정적으로 제어한다.
이와 같이 전력선의 전류 및 전압 변동을 이용하여 전력선을 통해 양방향 통신을 수행하면, 통신 라인 설치비의 부담이 경감되고, 전력선 통신용 모뎀 등의 설치가 필요 없다. 또한, 절전율이 높아 전력의 절감이 안정적으로 확실히 달성된다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전원제어 통신장치의 전압 마스터 장치의 블록도이다.
도 14를 참조하면, 전압 마스터 장치는 전압 마스터 회로(1000), 입력부(1005), 및 센서부(1007)를 포함할 수 있다.
전압 마스터 회로(1000)는 아나로그 회로부(1001) 및 CPU나 마이크로프로서 등과 같은 제어부(1003)를 포함한다. 상기 전압 마스터 회로(1000)는 도 1의 제2 통신장치(200)에 대응될 수 있으므로, 상기 제어부(1003)은 도 3의 제어부(230)에 대응될 수 있고, 상기 아나로그 회로부(1001)는 도 3의 기능 블록들(220,215,240,250,270)에 대응될 수 있다. 도 14에서 CT(6200)는 도 3의 CT(210)에 대응되고, 코어저항(6300)은 도 3의 코어저항(L2)에 대응되고, 무접점 스위칭부(6400)는 도 3의 스위치(SW)에 대응될 수 있다.
도 14의 전압 마스터 장치는 도 3에서 보여지는 상기 전력선(PL)을 통해 전류 마스터 장치와 연결되며 교류전원의 전류 레벨(6500)을 일정시간 주기로 모니터링하여 전류 마스터 장치로부터 통신을 위해 인가되는 증폭된 형태의 전류신호(6100)를 검출한다.
또한, 전압 마스터 장치는 상기 코어저항(6300)을 이용하여 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 전압신호(6660)를 발생한다.
결국, 상기 코어저항(6300)의 저항값에 의해 교류전원의 전압레벨이 변동되도록 하는 전압신호(6660)의 레벨이 결정된다. 즉, 전력선에 연결된 부하 기기들의 사용 용량에 따른 병렬 합성저항 값에 직렬 저항으로서 연결되는 코어저항(6300)의 저항값은 키르히호프의 전압 분배 법칙에 따라 상기 전압신호(6660)의 변동 레벨을 결정하게 된다. 상기 코어저항(6300)은 하나의 코어저항으로 나타나 있으나, 각기 고유의 저항값을 가진 복수의 코아저항들로 구현될 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전원제어 통신장치의 전류 마스터 장치의 블록도이다.
도 15를 참조하면, 전류 마스터 장치는 전류 마스터 회로(1010), 입력부(7100), 및 센서부(7000)를 포함할 수 있다.
전류 마스터 회로(1010)는 아나로그 회로부(1012) 및 CPU나 마이크로프로서 등과 같은 제어부(1014)를 포함한다. 상기 전류 마스터 회로(1010)는 도 1의 제1 통신장치(100)에 대응될 수 있으므로, 상기 제어부(1014)는 도 2의 제어부(130)에 대응될 수 있고, 상기 아나로그 회로부(1012)는 도 2의 기능 블록들(170,180,182,185,140)에 대응될 수 있다. 도 15에서 코어저항(6900)은 도 2의 코어저항(L)에 대응되고, 트라이악(6700)과 써미스터(6800)는 도 2의 스위칭부(150)에 대응될 수 있다. 도 15에서 참조부호(7300)는 도 2의 제어 대상기(125)에 대응되며 예를 들어 조명등이 될 수 있다.
도 15의 전류 마스터 장치는 도 2에서 보여지는 상기 전력선을 통해 도 14의 전압 마스터 장치와 연결되며 교류전원의 전압 레벨(6600)을 모니터링하여 전압신호(7200)를 검출한다. 또한, 전류 마스터 장치는 상기 코어저항(6900)을 이용하여 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호(6500)를 발생한다. 전류신호(6500)의 발생 시에 구동 릴레이와는 병렬로 트라이악(6700)을 구동시킬 경우에 릴레이 접점의 아킹이 방지 또는 최소화된다. 상기 써미스터(6800)는 코어저항(6900)의 과열을 감지하는 센서로서 기능할 수 있다.
상기 전류 마스터 장치는 상기 전압 마스터 장치에 대하여 복수개로 대응 연결될 수 있다. 즉, 하나의 전압 마스터 장치에는 복수개의 전류 마스터 장치가 연결될 수 있다. 한편, 전류 마스터 장치에서 센서 및 코어 저항이 설치되지 않거나 동작되지 않으면 전류 슬레이브 장치로서 기능하게 된다.
상기 전류 마스터 장치의 상기 코어저항(6900)은 1개로 나타나 있으나, 각기 고유한 설정 저항값을 가진 복수개의 코어저항들로 구현될 수 있다.
상기 전류신호(6500)는 통신신호로 기능하기 위해 증폭된 전류신호로서 나타나며 증폭된 전류신호의 유지 시간에 따라 ID 신호 등이 결정될 수 있다. 상기 유지 시간은 선택 스위치의 선택이나 키보드 조작입력에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 정현파로서 생성되는 1A의 증폭 전류신호를 1mm/s, 2mm/s, 10mm/s 등으로 각기 유지되게 하면 ID 신호 별 전류 통신 신호가 생성되는 것이다.
상기 전류 마스터 장치는 전압 레벨을 일정시간 주기로 모니터링하여 전압 마스터 장치로부터 통신을 위해 인가되는 전압 신호를 검출한다.
결국, 전류 마스터 장치와 전압 마스터 장치의 차이는 전류 및 전압 변동신호를 이용한 전력선 통신을 행함에 있어서 전류를 통신신호로서 이용하는지, 전압을 통신신호로서 이용하는지에 달려있다.
전류 마스터 장치(C-MASTER)는 전류 신호를 생성하여야 전압전류 전력선 통신(VCPLC)을 할 수 있으므로 전력선에 병렬로 연결되는 코어저항(6900)을 가진다. 상기 코어저항을 구동하기 위한 릴레이나 무접점 스위치인 트라이악, 또는 SSR은 상기 코어저항에 직렬로 연결된다. 전류 신호의 생성 시에 무부하에서 릴레이를 일단 구동시킨 다음에 트라이악이 구동되도록 하면 릴레이의 접점에 아크가 발생되지 않거나 최소화된다. 전류 신호의 생성 중단 시에는 트라이악을 먼저 오프한 후 릴레이를 나중에 오프되게 하면 릴레이 접점의 열화문제를 해결할 수 있다.
한편, 전압 마스터 장치(V-MASTER)는 전압신호를 생성하여야 VCPLC을 할 수 있으므로 코아저항(300)은 전력선에 직렬로 연결되고, 상기 코어저항을 구동하기 위한 릴레이나 무접점 스위치인 트라이악, 또는 SSR은 상기 코어저항에 병렬로 연결된다.
전압 신호의 생성 시에 무 부하에서 먼저 릴레이를 구동한 후 트라이악이 동작되도록 하고, 전압 신호의 생성 중단 시에 트라이악을 먼저 온 시킨 후에 릴레이를 구동시키면, 릴레이 접점의 아크 발생이 최소화 또는 줄어든다.
또한, 과도한 VCPLC 통신으로 인하여 코아저항이 일정 이상의 온도로 과열되면 써미스터 등의 온도센서가 이를 감지한다. 이에 따라, 릴레이나 트라이악이 구동되지 않도록 하여 코어저항의 과열이 증가되지 않도록 한다.
도 16은 도 14 및 도 15에 따른 전원제어 통신방식의 제어 예시를 설명하기 위해 제시된 도면이다. 또한, 도 17은 도 16의 전압 신호 및 전류 신호의 모니터링 예시를 설명하기 위해 제시된 도면이다.
먼저, 도 16을 참조하면, 전압 마스터 장치(V-MASTER)는 신호의 설정 유지 시간에 따라 감압된 형태의 복수의 전압신호들(4500,4600,4700,4800)을 코아저항을 이용하여 생성할 수 있다. 이 경우에 설정 유지 시간은 기기의 ID 값으로 이용될 수 있다.
전류 마스터 장치(C-MASTER)는 신호의 설정 유지 시간에 따라 증폭된 형태의 보수의 전류신호들(5100,5200,5300,5400)을 생성할 수 있다. 이 경우에도 설정 유지 시간은 기기의 ID 값으로 이용될 수 있다.
도면에서 전압 마스터 장치(V-MASTER)와 전류 마스터 장치(C-MASTER)간에 연결된 라인에서 보여지는 파형들은 전력선을 통해 나타나는 전압 레벨(5000) 및 전류 레벨(4900)을 도식적으로 나타낸 것이다. 예를 들어 전압 마스터 장치(V-MASTER)는 전류 레벨(4900)을 일정시간 주기로 모니터링하여 도 17의 하부에서 보여지는 바와 같이 통신 신호로서의 전류 신호를 검출한다.
전류 마스터 장치(C-MASTER)는 전압 레벨(5000)을 일정시간 주기로 모니터링하여 도 17의 상부에서 보여지는 바와 같이 통신 신호로서의 전압 신호를 검출한다.
도 17을 참조하면, C-MASTER와 V-MASTER는 현재 비교 구간의 값과 이전 비교 구간의 값을 연속적으로 비교하고 저장 및 버리는 동작을 행한다.
이러한 모니터링 동작을 위해 전압 레벨(5000) 및 전류 레벨(4900)을 갖는 신호는 아나로그 회로부의 동작 수행에 의해 파형 변환되고 파형의 하위 부분은 버려지게 된다.
먼저, 전류 신호 검출의 경우에는 도 4 및 도 6을 통해 설명된 것과 유사하게 - 파형이 + 파형으로 변환된 후 도 17의 하단부에서 보여지는 바와 같이 파형의 하위 일정 레벨이 디스카드되어, 증폭된 형태의 전류 신호로 얻어지게 된다.
한편, 전압 신호의 검출의 경우에도 유사하게 -파형이 + 파형으로 변환된 후 도 17의 상단부에서 보여지는 바와 같이 파형의 하위 일정 레벨이 디스카드되어, 감압된 형태의 전압 신호로 얻어지게 된다. 여기서, 일반 전압 신호들의 진폭에 비해 상대적으로 낮은 감압된 형태의 전압 신호를 나타내는 파형이 2개가 보여진다. 따라서, 이러한 2개의 감압 파형들을 전압 신호로서 인식하게 되어 본 발명에 따른 고유한 VCPLC 통신이 수행된다. 도 17의 전압 및 전류 신호의 모니터링에 관련된 설명은 예시적인 것에 불과하며, 다른 방식이나 기법으로 통신 신호의 인식을 수행할 수 있음이 물론이다.
이와 같이, 코아저항을 이용하여 전압 전류 변동 방식의 전력선 통신을 구현하면, 다운 트랜스포머 방식에 의한 전압 전류 변동 방식의 경우에 비해 현저히 회로 소자의 부피나 사이즈가 감소되며, 전력선 통신에 이용되는 전압이나 전류의 변동 값을 원하는 대로 설정할 수 있는 이점이 있다.
도 18은 도 12의 조명등 제어 구동기의 조도 조절 회로의 상세 구현 예시도이다.
도 18의 조도 조절 회로는 아래와 같은 이유에서 강구되고 개발된 것이다. 즉, 지금까지 절전을 하기 위한 디밍 절전기들은 조광기를 이용하여 정현파의 도통각을 줄이는 방법과 일반 단권형 트렌스를 이용하여 디밍 절전을 하는 방식이 알려져 있다. 이러한 절전기들은 절전의 효율이 약 20%정도이다. 또한, 방전등의 경우에 디밍 절전기 사용시 인입되는 전원의 전원전압 불안정으로 인하여 방전등의 불 꺼짐이 심하게 발생되어 왔다. 그러한 불 꺼짐 현상으로 인하여 조명등의 수명은 단축되고, 사람이나 차량이 접근 시에도 디밍 상태에서 정상 조도 제어의 상태로 제대로 절환되기 어렵다. 절전 동작의 경우에도 미리 정해진 시간 동안에만 무조건적으로 일정 조도로 다운이 되는 동작이 행해졌다.
또한, 위상제어를 이용한 절전의 경우에 백열 전구에 국한되는 문제가 있었다. 트라이악을 이용한 디밍 제어기 즉, 조광기는 1/2 싸이클 동안 부하전압의 적용을 지연시켜 부하전력을 감쇠시킴에 의해 디밍을 행한다. 이러한 부하전력의 감쇠방식은 백열 전구 등과 같은 저항성 부하에는 적합하지만 다른 유형의 부하에서는 적합하지 않다.
트라이악의 동작 특성상 계속적인 유지전류가 필요하다. 유지전류를 트라이악에 계속적으로 공급하기 위해서는 백열등과 같은 저항성 부하가 적합하다. 그러나 형광등이나 LED등과 같은 조명등은 안정기를 통하여 전원을 받는다. 즉, 형광등이나 LED등과 같은 조명등은 직접적인 저항성 부하가 아니므로, 트라이악에 일정량의 전류를 공급하기 어렵다. 따라서, 트라이악을 사용하여 위상제어를 수행하는 것은 백열등에 국한되고, LED등과 같은 조명등에는 적용되기 어려웠다.
도 18을 참조하면, 조도 조절 회로는 가변 조절 설정부(8100), 동작 절환부(8200), 유지전류 공급부(8300), 필터부(8400), 및 출력위상 조절부(8500)를 포함할 수 있다.
가변 조절 설정부(8100)는 조도의 정도를 조절하는 저항들(R1,R2) 및 가변 저항들(VR1,VR2)을 포함하며, 가변저항(VR1)은 최고 전압을 가변적으로 세팅하는 소자이며, 가변저항(VR2)은 최저전압을 가변적으로 세팅하는 소자이다.
동작 절환부(8200)는 제어부에 의한 제어나 수동 방식의 스위칭에 의해 구동되는 복수의 릴레이들을 포함할 수 있다. 여기서 릴레이들의 개수는 4단 디밍의 경우에 4개이나 디밍 단계들의 가감에 따라 가감될 수 있다. 예를 들어 제어부에 의해 인가되는 구동제어신호(L4)가 활성화될 경우에 상기 가변저항(VR1)에 연결되는 릴레이가 동작되어 유지전류 공급부(8300)의 연결 탭이 선택된다. 이 경우에 선택되는 연결 탭은 부하 전력을 설정 상태들 중에서 가장 최소화되도록 하는 탭이다.
유지전류 공급부(8300)는 코일을 감은 일종의 저항성 트랜스포머로 구현될 수 있다. 상기 유지전류 공급부(8300)의 설치에 의해 저항성 부하가 강제적으로 형성된다. 따라서, 형광등이나 LED 등과 같은 조명등의 경우에도 위상 제어에 의한 조도 조절 즉 디밍 제어가 가능해진다.
필터부(8400)는 EMI 필터로 구현되며 인덕터와 커패시터를 병렬로 연결함에 의해 전자파의 생성이 억제 또는 제거된다.
출력위상 조절부(8500)는 조명등으로 출력되는 구동 전원의 위상을 조절하는 회로이며, 트라이악(BTA1), 다이악(DAIAC), 커패시터들(C1-C3), 저항들(R3-R6)을 포함할 수 있다. 가변 조절 설정부(8100)에 따라 상기 저항들(R3,R5)의 연결 노드에 분압 전압이 주어지고, 주어진 분압 전압은 상기 다이악(DAIAC)의 입력으로 제공된다. 결국, 다이악(DAIAC)을 통해 트라이악(BTA1)이 제어되어, 조명등으로 출력되는 구동 전원의 위상이 제어된다.
도 18에서는 트랜스포머 타입의 저항성 부하를 이용하여 유지전류 공급부(8300)를 구현하였다. 조절하고자 하는 전압의 폭과 부하 사용 전류에 따라 다르므로 상기 유지전류 공급부(8300)와 같은 저항성 부하를 가변 조절 설정부(8100)의 설정 레벨에 따라 운영하게 되면, 전압과 전류가 원활히 조절되고, 최고 600V~ 최저 0V까지 위상 조절이 이루어질 수 있다.
한편, 유지전류 공급부(8300)의 또 다른 구현 방법으로서, 도 18의 저항성 트랜스포머 대신에 30W, 60W, 100W 의 백열 전구등을 연결하여 저항성 부하를 만드는 것도 대안적으로 강구될 수 있을 것이다.
도 19는 도 12의 조명등 제어 구동기의 또 다른 상세 구현 예시도이다. 또한, 도 20은 도 19에 따른 4단계 절전동작의 예시를 보여주는 동작 타이밍도이고, 도 21은 도 19에 따른 4단계 정상동작의 예시를 보여주는 동작 타이밍도이다.
먼저, 도 19의 상세 구현 예시는 도 12의 조명등 구동회로부(190)와 조명등 전압인가부(192)의 구체회로에 대응된다.
도 19를 참조하면, 조명등의 꺼짐 현상의 방지는 물론, 릴레이 접점의 아크 문제를 방지 또는 해결하기 위해 제1 내지 제9 회로블록부들(1100-1900)의 연결 구성이 보여진다.
여기서, 제5 회로블록부(1500)는 도 12의 조명등 전압인가부(192)에 대응되고, 제1 내지 제4 회로블록부들(1100-1400) 및 제6 내지 제9 회로블록부들(1600-1900)은 도 12의 조명등 구동회로부(190)에 대응될 수 있다.
도 12의 제어부(130)에 의해 제공되는 구동제어신호는 도 19에서 제어신호 수신입력부로서 기능하는 제1 회로블록부(1100)에 활성화 신호들로서 인가될 수 있다.
제2 회로블록부(1200)는 조명등 구동 전압 인가부로서 기능하기 위해 복수의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)을 포함할 수 있다.
제3 회로블록부(1300)는 릴레이 접점 아크 방지부로서 기능하기 위해 복수의 트라이악들(TA/0 - TA/4)을 포함할 수 있다.
제4 회로블록부(1400)는 조명등 구동 전압의 레벨 결정부로로서 기능하기 위해 복수의 릴레이들(RY-0 - RY-4)을 포함할 수 있다.
제6 회로블록부(1600)는 조명등의 점소등이나 조도 제어 시에 발생되는 피크 전압을 최소화 또는 줄이는 피크 전압 제거부로서 기능하기 위해 트라이악(PK/TA), 저항(R6), 및 포토 커플러를 포함할 수 있다.
제7 회로블록부(1700)는 조명등의 플리커 현상을 최소화 또는 줄이는 플리커 제거부로서 기능하기 위해 릴레이(FLK/RY), 저항들(R4,R5)을 포함할 수 있다.
제8 회로블록부(1800)는 구동 출력 전류의 경로를 형성하는 구동 출력 전류 경로 형성부로서 기능하기 위해 트라이악(OUT/TA), 저항들(R1-R3), 및 포토 커플러를 포함할 수 있다.
제9 회로블록부(1900)는 바이패스 기능을 수행하는 바이패스부로서 기능하기 위해 릴레이(BY-RY)를 포함할 수 있다.
도 19의 회로에서, 제2 및 제4 회로블록부들(1200,1400)내의 릴레이 소자들은 조명등의 구동 및 단계별 절전 동작을 위한 제어 스위치로서 이용된다.
제3 회로블록부(1300)내의 트라이악들은 상기 릴레이 소자들의 릴레이 접점들을 보호하기 위한 아크 방지 소자로서 이용된다. 차량이나 사람의 움직임을 감지할 때 동작되는 릴레이는 하루에도 수천 회이상 절환동작을 수행할 수 있다. 릴레이의 절환 동작에 따라 피크 고전압의 발생이 필연적으로 발생되므로 조명등 예컨대 형광등의 경우에 수명은 약 2개월 정도일 수 있다. 상기 제3 회로블록부(1300)는 피크 전압의 문제 및 릴레이 접점 아크 문제를 방지 또는 해결하기 위해 마련된 것이다. 트라이악의 동작 속도는 전자적 동작이므로 기계적 구동에 근거하는 릴레이의 동작에 비해 매우 빠르다. 결국, 무접점 동작 방식의 트라이악을 릴레이 보다 먼저 구동시키면 피크 전압의 문제나 릴레이 접점의 아크 문제가 방지 또는 해결된다. 또한, 트라이악은 릴레이와 함께 병렬적으로 구동되므로 트라이악의 단점일 수 있는 발열문제와 조명등의 플리커 현상도 제거된다.
또한, 상기 저항들(R4-R6)은 조명등의 꺼짐(오프) 방지를 위해 설치되며, 최소 조도 구동 시에 임피던스 증가를 위한 설정 저항으로서의 역할을 한다.
도 19에서, 상기 제5 회로블록부(1500)는 도 12의 조명등 전압인가부(192)에 대응되는 절전 트랜스포머 타입의 회로를 나타낸다. 전형적인 단권형 트랜스포머를 이용한 조도 조절기(디밍 절전기로도 칭해짐)와는 달리, 본 발명의 실시 예에서는 1차 코일에 복수의 탭들(TN1, TN2, TN3, TN4)을 만들고, 조명등 전압을 복수의 단수로 조절하여 단계별 절전동작이 수행되도록 한다. 이와 같이 1차 코일의 턴수가 증가되는 형태로 탭 연결이 선택되면 1차 코일의 임피던스가 증가되어 무부하 손실이 줄어든다. 또한, 이와 같은 방법은 절전을 위한 릴레이 절환 동작을 행할 시에 출력단자들(PHASE, N-COM)간의 전압과 전류를 보다 안정화시킬 수 있다. 또한, 상대적으로 저 전압에서의 동작 시에 전압의 진폭이 줄어들어 조명등의 불 꺼짐 현상이 방지되는 가운데 절전의 효율은 극대화될 수 있다. 즉, 최저 조도가 일정 범위 내의 조도로 유지되는 상태에서 최대 대기전력의 절전율이 방전등의 경우 최대 80~90%까지 유지되고, 형광등이나 LED 조명등의 경우 대기전력의 절전율이 최대 90% 이상으로 유지될 수 있다.
도 20은 조명등(198)이 정상적으로 점등되고 나서 차량이나 사람이 감지되지 않았을 때 시간의 경과에 따라 순차적으로 수행되는 4 단계의 절전 동작 타이밍을 나타내고 있다. 가로축은 타임을 나타내고, 세로축은 제1 회로블록부(1100)에 인가되는 각각의 구동 제어신호의 제어 레벨을 나타낸다. 파형들(2000-2900)은 도 19의 회로 소자들의 동작 타이밍 레벨을 나타낸다. 예를 들어, 제1 회로블록부(1100)에 인가되는 L1-1신호에 의해 나타나는 L1/TA 파형(2100)은 제1 시점(L1)에서 활성화되며, 이 타이밍에서 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)중 릴레이(RY1-1), 제3 회로블록부(1300)내의 트라이악들(TA/1 - TA/4)중 트라이악(TA/1), 및 제4 회로블록부(1400)내의 릴레이들(RY-1 - RY-4)중 릴레이(RY-1)가 스위칭 온된다. 또한, 예를 들어, PK/TA 파형(2700)은 절전 단계로의 진입시 마다 활성화되는 신호를 나타내며, 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 동작되기 이전에 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 이 타이밍에 따라 반복적으로 온/오프된다.
도 20을 참조하면, 조도 제어의 시작 시점(L0)에서 조명등(198)은 100%의 조도, 즉 정상 조도로 제어된다. 이 경우에 제어 안정화를 위해 시작 시점(L0)은 조명등(198)이 정상 조도로 점등된 이후 약 30초가 경과된 때로 설정될 수 있다.
조명등(198)의 정상 조도를 100%라고 할 경우에 절전 동작의 1단계는 75%의 조도 제어로 설정될 수 있다. 그리고, 2,3,4단계들은 각기 50%,40%,25% 의 조도 제어로 주어질 수 있다.
도 20의 시작 시점(L0)과 제1 시점(L1)사이의 타임 구간(D1/TIME)에서 조명등은 정상 조도로 점등된다.
상기 타임 구간(D1/TIME)에서 차량이나 사람이 감지되지 않으면 1단계 절전동작이 시작된다. 그러나, 상기 타임 구간(D1/TIME)에서 차량이나 사람이 감지되면 정상 조도의 제어 동작이 유지된다.
먼저, 상기 시작 시점(L0)에서, 활성화 상태의 BY신호와 비활성화 상태의 PK신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가되어 있다. 이에 따라, 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 스위칭 온된 상태되고, 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 스위칭 오프된상태이다.
제1 단계 절전동작으로 진입할 경우에, 상기 제1 시점(L1)의 이전에 활성화 상태의 PK신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가된다. 이에 따라, 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 스위칭 온된다. 뒤이어 비활성화 상태의 BY신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가되면 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 스위칭 오프된다.
이 상태에서 상기 제1 시점(L1)에서 활성화 상태의 L-1 신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가된다. 이에 따라, 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)중 릴레이(RY1-1), 제3 회로블록부(1300)내의 트라이악들(TA/1 - TA/4)중 트라이악(TA/1), 및 제4 회로블록부(1400)내의 릴레이들(RY-1 - RY-4)중 릴레이(RY-1)가 스위칭 온된다. 이때, 제8 회로블록부(1800)내의 트라이악(OUT-TA)도 스위칭 온된다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 트라이악(TA/1)과 릴레이(RY1-1)는 하나의 페어로서 동작된다. 즉, 릴레이와 트라이악의 조합으로 병렬 연결을 구성하면, 릴레이보다 먼저 무접점 스위칭 동작을 수행하는 트라이악의 기능에 의해 릴레이의 접점에서 발생되는 아크 현상이 방지된다. 결국, 릴레이의 접점이 보호된다. 한편, 릴레이는 트라이악 동작 이후에 전원 스위칭 소자로서 동작되어 트라이악에서 고열이 발생되는 것을 막는 기능을 한다. 이와 같이 본 발명의 실시 예에서는 상호 보완적인 기능을 갖도록 하여 회로 소자들의 수명향상 및 신뢰성이 도모되도록 하였다. 또한, 조명등 제어동작이 각 절전 단계로 천이될 때마다 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)을 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)를 우선적으로 구동하면 설정 값을 가진 저항들(R4-R6)을 통해 구동 전류가 출력단에 바이패스되므로, 탭 선택을 위한 릴레이 및 트라이악의 동작이 일어나는 순간에도 조명등에는 전류 흐름이 중단됨이 없이 유지된다. 또한, 조명등의 조도 제어시에 발생되는 피크 전압이나 역기전압의 발생이 방지 또는 최소화되므로 과전압 발생이 방지 또는 최소화된다. 따라서, 조명등의 수명이 길어지거나 설정된 수명만큼 보장된다.
상기 제1 단계 절전동작이 실행되면, 제7 회로블록부(1700)내의 1차 코일의 출력 탭(OT1)에서 출력단(PHASE)으로 바이패스 되던 구동 전압이 더이상 바이패스 되지 않고, 제1 노드 탭(TN1)을 통해 상기 출력단(PHASE)으로 나오게 된다. 즉, 제1 단계 절전동작에서는 대응되는 릴레이 및 트라이악의 구동에 의해, 출력 탭(OT1)-설정된 턴수의 1차 코일-제1 노드 탭(TN1)을 차례로 거친 구동 전압이 상기 출력단(PHASE)에 나타난다. 따라서, 출력탭(OT1)과 제1 노드 탭(TN1)사이의 1차 코일의 설정된 턴수 만큼 임피던스가 작용하여 100% 의 조도로 제어되던 조명등은 75%의 조도 제어인 제1 단계 절전동작으로 제어된다.
이와 같은 원리로, 50% 절전 제어 즉 제2 단계 절전동작 시에는 대응되는 릴레이 및 트라이악의 구동에 의해 출력탭(OT1)을 지나 제2 노드 탭(TN2)으로부터 얻어진 구동 전압이 상기 출력단(PHASE)에 주어진다.
또한, 40% 절전 제어 즉 제3 단계 절전동작 시에는 대응되는 릴레이 및 트라이악의 구동에 의해 출력탭(OT1)을 지나 제3 노드 탭(TN3)으로부터 얻어진 구동 전압이 상기 출력단(PHASE)에 주어진다.
그리고 20% 절전 제어 즉 제4 단계 절전동작 시에는 대응되는 릴레이 및 트라이악의 구동에 의해 출력탭(OT1)을 지나 제4 노드 탭(TN4)으로부터 얻어진 구동 전압이 상기 출력단(PHASE)에 주어진다.
본 발명의 실시 예의 경우에 4단계 절전동작이 예를 들어 설명되고 있으나, 이에 한정됨이 없이 각 단계들의 설정이나 조도 제어의 %는 가감이나 다양한 변화가 가능함을 이해하여야 한다.
도 20에서, 타임 구간(D4/TIME)동안에 차량이나 사람이 감지되지 않으면 4단계 절전동작이 시작된다. 그러나, 상기 타임 구간(D4/TIME)에서 차량이나 사람이 감지되면 후술되는 도 21에서와 같은 정상 조도의 제어 동작으로 돌아간다.
제4 단계 절전동작으로 진입할 경우에, 제4 시점(L4)의 이전에 활성화 상태의 PK신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가된다. 이에 따라, 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 스위칭 온된다. 뒤이어 비활성화 상태의 BY신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가되면 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 스위칭 오프된다.
이 상태에서 상기 제4 시점(L4)에서 활성화 상태의 L-4 신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가된다. 이에 따라, 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)중 릴레이(RY1-4), 제3 회로블록부(1300)내의 트라이악들(TA/1 - TA/4)중 트라이악(TA/4), 및 제4 회로블록부(1400)내의 릴레이들(RY-1 - RY-4)중 릴레이(RY-4)가 스위칭 온된다.
상기 제4 시점(L4)에서 일정 시간이 경과되면, 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 다시 스위칭 오프된다. 뒤이어 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 스위칭 온된다.
이와 같이, 절전 동작이 실행되고 있는 상태에서는 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)중 적어도 하나 이상이 스위칭 온 상태로 되어 있다. 조명등(198)을 100%의 정상 조도에서 75%,50%,40%,25% 의 4단계 조도로 제어되어진 경우라고 가정하면, 4단계 조도의 절전 동작에서는 상기 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4) 모두가 스위칭 온 상태이다. 이 경우에 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY) 및 제8 회로블록부(1800)내의 릴레이(OUT-RY)가 스위칭 온 상태로 되어 있다. 그리고, 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 비활성화 상태로 되어 있다.
도 21에서도 유사하게, 가로축은 타임을 나타내고, 세로축은 제1 회로블록부(1100)에 인가되는 각각의 구동 제어신호의 제어 레벨을 나타낸다. 파형들(3100-3900)은 도 19의 회로 소자들의 동작 타이밍 레벨을 나타낸다. 예를 들어, 제1 회로블록부(1100)에 인가되는 L1-1신호에 의해 나타나는 L1/TA 파형(3100)은 시점(L1)에서 비활성화되며, 이 타이밍에서 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)중 릴레이(RY1-1), 제3 회로블록부(1300)내의 트라이악들(TA/1 - TA/4)중 트라이악(TA/1), 및 제4 회로블록부(1400)내의 릴레이들(RY-1 - RY-4)중 릴레이(RY-1)가 스위칭 오프된다. 또한, 예를 들어, PK/TA 파형(3700)은 절전 단계에서 정상 조도 동작 제어로의 복귀 동안에 활성화되는 신호를 나타내며, 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 동작되기 이전에 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 이 타이밍에 따라 반복적으로 온/오프된다.
도 21을 참조하면, 위와 같이 절전 동작이 실행되고 있는 상태에서 조명등을 다시 정상 조도로 제어할 이벤트가 발생된 경우(예 차량 감지 시)에 제어부(130)에 의해 활성화 상태의 PK신호가 제1 회로블록부(1100)에 먼저 인가되고 난 후 비활성화 상태의 OR 신호와 BY신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가된다.
이에 따라 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 일단 먼저 활성화 상태로 구동되고, 제8 회로블록부(1800)내의 릴레이(OUT-RY)는 비활성 상태 즉 스위칭 오프된다. 그리고 상기 릴레이(FLK-RY)가 활성화 상태로 구동되고 나서 일정 시간이 경과된 이후에 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 스위칭 오프된다.
상기 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 스위칭 오프되고 일정시간이 경과된 이후도 21의 시점 L4에서 비활성화 상태의 L-4 신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가된다. 이에 따라, 상기 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)중 릴레이(RY1-4), 제3 회로블록부(1300)내의 트라이악들(TA/1 - TA/4)중 트라이악(TA/4), 및 제4 회로블록부(1400)내의 릴레이들(RY-1 - RY-4)중 릴레이(RY-4)가 스위칭 오프된다.
결국, 도 21의 시점 L4에서 부터 시점 L1까지 비활성화 상태의 L-4,L-3,L-2,L-1 신호들이 제1 회로블록부(1100)에 순차적으로 인가되면, 상기 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)과, 제3 회로블록부(1300)내의 트라이악들(TA/1 - TA/4), 및 제4 회로블록부(1400)내의 릴레이들(RY-1 - RY-4)이 각기 그에 대응하여 순차적으로 스위칭 오프된다. 즉, 제2 회로블록부(1200)내의 릴레이들(RY1-1 - RY1-4)의 경우에 릴레이(RY1-4), 릴레이(RY1-3), 릴레이(RY1-2), 릴레이(RY1-1)가 차례로 오프된다.
상기 시점 L1에서 조명등의 절전 동작이 종료되고 다시 100%의 정상 조도 제어의 동작이 시작된다. 이때, 제8 회로블록부(1800)내의 트라이악(OUT-TA)도 제3 회로블록부(1300)내의 트라이악(TA/1)과 함께 동시에 오프된다. 그리고, 정상 조도 제어를 위해 상기 릴레이(RY1-1)가 오프되는 시점 L1에서 제3 회로블록부(1300)내의 트라이악(TA-0)과 제4 회로블록부(1400)내의 릴레이(RY-0)가 스위칭 온된다. 상기 시점 L1에서 일정 시간이 경과된 후에는 활성화 상태의 OR 신호와 BY신호가 제1 회로블록부(1100)에 인가되고, 비활성화 상태의 PK신호가 제1 회로블록부(1100)에 뒤이어 인가된다. 이에 따라, 제9 회로블록부(1900)내의 바이 패스용 릴레이(BY-RY)가 스위칭 온되고, 뒤이어 제6 회로블록부(1600)내의 트라이악(PK-TA)과 제7 회로블록부(1700)내의 릴레이(FLK-RY)가 스위칭 오프된다. 이와 같이, 100%의 조도로 조명등을 제어하는 동작은 다음의 절전 이벤트 동작이 개시될 때 까지 일정 타임 동안 유지될 수 있다.
감지 센서를 통해 사람이나 차량이 감지되면 조명등 제어 구동기에 설치되는 도 19의 회로나 도 20의 회로가 즉시 구동된다. 이에 따라 조명등의 조도는 정상 조도 예컨대 100%의 조도로 신속히 복귀된다. 한편, 정상 조도 상태에서 사람이나 차량이 일정 시간 동안 감지되지 않으면, 다시 단계별 절전 동작이 도 19의 회로나 도 20의 회로에 의해 수행된다. 이와 같은 동작 운영은 절전 동작을 행하는 가운데 사람이나 차량의 진입 시 전혀 불편이나 지장을 주지 않는 이점이 있다. 더구나, 설치 장소에 따라 빛 공해 방지시스템으로 예약 시간 및 해지시간 설정 기능을 제어부에 프로그램하는 것에 의해 설정 타임 이후 부터 절전동작이 수행되도록 하고 설정 타임이 종료된 후에는 다시 정상 조도로 제어하는 정상동작이 수행되도록 할 수 있다. 이에 따라 빛 공해로 인한 문제점이 해결되므로 스마트 조명의 절전기로서의 기능이 제공된다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 접지 연결 전력선 통신 모뎀을 포함하는 전력선 통신 장치의 구현 예시도이다.
도 22를 참조하면, 전력선 통신 장치는 복수의 통신 모뎀들(B1,B2,B3 및 B4)을 포함한다. 한정되는 것은 아니지만 설명의 편의상 세대 내의 옥내 콘센트와 연결되는 통신 모뎀(B4)을 제1 통신 모뎀으로 칭하기로 한다. 또한, 수용가의 계량기 함에 설치될 수 있는 통신 모뎀(B2,B3)을 제3 통신 모뎀으로, 주상 변대주 즉 전신주에 설치되는 전압 강하용 변압기에 설치될 수 있는 통신 모뎀(B1)을 제2 통신 모뎀으로 설명의 편의 이외에는 다른 의도 없이 칭하기로 한다. 보다 구별적으로 통신 모뎀(B2)은 제3-1 통신 모뎀으로 통신 모뎀(B3)은 제3-2 통신 모뎀으로 칭해질 수 있다. 그러나 본 발명에서는 이에 한정됨이 없이 복수의 통신 모뎀들(B1~B4)이 제1,2,3 통신 모뎀으로 차례로 칭해질 수도 있음이 이해될 수 있을 것이다.
도 22에서 보여지는 통신 모뎀들(B1~B4)은 그라운드(대지 또는 접지)를 통신 선로의 일부로서 이용한다. 통신 모뎀들(B1~B4)은 직류 전원을 통신신호로 이용한다. 직류전원은 전력선들을 통해 공급되는 교류전원을 정류함에 의해 생성된다. 옥내 전력선 통신의 경우에 전력선들 중 제1선과 옥내 그라운드 접지 선이 통신 선로로 사용된다. 또한, 옥외 전력선 통신의 경우에 전력선들 중 제1선과 그라운드가 통신 선로로 사용되며, 그라운드는 접지봉을 통해 통신 모뎀의 직류전원 그라운드 단자와 연결된다.
먼저, 제1 통신 모뎀(B4)은 세대 내로 교류전원을 공급하는 전력선들(A5) 및 상기 전력선들(A5)에 대한 제1 그라운드 접지선(A13)에 연결된다. 제1 통신 모뎀(B4)은 상기 교류전원으로부터 변압 및 정류된 직류 전원을 생성한다. 제1 통신 모뎀(B4)은 상기 전력선들 중 제1 선(예를 들어 상기 전력선들 A5의 PH상과 N상 중의 1 선)과 상기 제1 그라운드 접지선(A13) 사이에 변조된 통신 신호를 실어 목적지(예를 들어 제3 통신 모뎀, 혹은 제2 통신 모뎀)로 송신한다. 제1 통신 모뎀(B4)은 상기 제1 선(PH 및 N상의 선)과 상기 제1 그라운드 접지선(A13)에 연결된 모뎀 그라운드(GND: B4-15)사이를 통해 수신되는 인컴잉 변조 통신 신호를 복조한다.
여기서 변조된 통신 신호는 도 24를 통해 보여지는 바와 같은 DC 데이터일 수 있다. 또한, 인컴잉 변조 통신 신호도 상기 제1 선(PH 및 N상의 선)과 상기 모뎀 그라운드(GND:B4-15)사이에서 도 24의 DC 데이터와 같이 나타날 수 있다. 상기 모뎀 그라운드(GND:B4-15)는 전파 정류를 수행하는 브릿지 정류기(B4-8)의 그라운드(GND)단자를 가리킨다.
도 24는 도 22의 전력선 통신 장치를 통해 나타나는 DC 데이터의 예시를 보인 신호 파형도(C1)이다. 도 24를 참조하면, 신호 파형도(C1)내에서 채널 CH1은 상기 전력선들(A5)을 통해 인가되는 교류 전압의 파형을 오실로스코프의 제1 채널을 통해 나타낸 것이고, 채널 CH2는 상기 전력선들(A5)중의 한 선인 제1 선(PH 및 N상의 선)과 상기 제1 그라운드 접지선(A13)을 통해 통신 신호가 전송되었을 때 상기 제1 선과 통신 모뎀들의 그라운드 노드들(B1-15, B2-15, B3-15, B4-15)사이에서 나타날 수 있는 통신 신호 파형(DC 데이터 형태)을 오실로스코프의 제2 채널을 통해 나타낸 것이다.
상기 제1 채널의 파형신호(C1-1)는 수용가의 세대에 일반적으로 공급되는 싸인파(정현파) 형태의 AC 220V의 신호를 보여준다. 한편, 제2 채널의 파형신호(C1-3)는 DC+ 피크 전압 형태의 DC 데이터 신호를 나타낸다. 구간 C1-4는 2진수 데이터의 4주기 중 1주기의 구간을 나타낸다. C1-2는 데이터 0과 1의 전압 값의 범위를 나타낸다. 따라서 데이터 0001은 제2 채널의 좌측에서 보여지는 0001과 같이 나타나고, 데이터 0111은 제2 채널의 우측에서 보여지는 0111과 같이 나타날 수 있다. 결국, 데이터 1은 제2 채널의 데이터 1의 레벨까지 상승되는 펄스 형태의 신호이고, 데이터 0은 제2 채널의 데이터 0의 레벨로 위치되는 상대적으로 낮은 베이스 신호이다. 도 24의 신호 파형도(C1)는 전력선들(A5)에 전기히터, 단상모터, 정수기, 및/또는 40개의 전등 등의 부하를 연결하고, 설치되는 모뎀들 간의 거리를 각기 400미터로 유지한 상태에서, DC 데이터를 통신할 경우에, 오실로스코프의 2채널을 통해 나타나는 실험결과를 보인 것이다. 또한, 도 25는 도 22의 전력선 통신 장치를 위와 같은 조건에서 시험함에 의해 나타나는 리얼 신호 파형도이다. 도면에서 가로축은 시간을 가리키고 세로축은 전압의 레벨을 가리킨다.
결국, 도 22의 제1 통신 모뎀(B4)은 도 23을 통해 나타낸 바와 같은 회로 구성 소자들을 가지고, 상기 제1 선(예를 들어 상기 전력선들 (A5의 PH상과 N상 중의 1 선)과 상기 제1 그라운드 접지선(A13)사이에 도 24의 제2 채널에서 보여지는 바와 같은 통신 신호를 목적지(예를 들어 제3 통신 모뎀, 혹은 제2 통신 모뎀)로 송신한다. 또한, 제1 통신 모뎀(B4)은 도 23을 통해 나타낸 바와 같은 회로 구성 소자들을 가지고서, 상기 제1 선(PH 및 N상의 선)과 상기 제1 통신모뎀(B4)의 그라운드(B4-15)사이에서 DC 전압 형태의 통신신호를 수신한다. 수신되는 통신 신호는 도 24의 제2 채널에서 보여지는 바와 같은 통신 신호(인컴잉 변조 통신 신호로서)이다. 인컴잉 변조 통신 신호는 통신 신호의 수신 구간에서 제1 통신 모뎀(B4)의 CPU(B4-12)에 의해 복조된다.
도 23은 도 22중 제1 통신 모뎀(B4)의 구체적 회로 구성을 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 23을 참조하면, 제1 통신 모뎀(B4)은 트랜스포머인 변압기(B4-9)와 브릿지 정류기(B4-8)를 포함하는 변압 및 정류부를 포함한다. 즉, 상기 변압 및 정류부는 상기 전력선들(PH상의 선 및 N상의 선)에 연결되어 변압기(B4-9)의 설정된 권선 비에 따라 상기 교류전원의 전압을 변압하고 브릿지 정류기(B4-8)를 통해 변압된 교류 전압을 전파 정류하여 상기 직류 전원을 생성한다.
복권형 절연 트랜스포머로서 기능하는 상기 변압기(B4-9)는 전력선들(A5)사이의 AC전압과 전파 정류를 행하는 브릿지 정류기(B4-8)에 의해 생성되는 DC전압을 제1 선에 함께 전송하는데 필요한 AC/DC간 절연 형성 소자로서의 역할을 한다.
여기서, 3상 4선식 경우에 전력선들(A12)을 통해 보여지는 PH는 핫 라인을 의미하며 R,S,T 상 중의 어느 한상의 라인을 의미한다. 또한, N은 뉴트럴 라인 즉 중성선을 의미한다. 따라서, R-N,S-N,또는 T-N 의 선간 전압은 220 볼트이며, R-S, S-T, 또는 T-R의 상간 전압은 선간 전압의 루트 3배인 380볼트일 수 있다. 비록 3상 4선식의 전압을 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정됨이 없이 다른 결선이나 교류 전력 전송방식에도 적용될 수 있음이 이해될 것이다.
볼륨저항(B4-10)을 조절하면 다양한 전압 레벨의 전력선 통신이 가능하다. 즉, 검출전압 레벨 대역에 따라 차별을 두면 옥내 및 옥외 건물과 건물간의 통신을 구분할 수 있게 되고, 통신 구역별로 전압레벨을 차등화하면 전송 구역별 전력선 통신이 수행될 수 있다.
도 22내에서 계량기 함(A2)내의 WH(A10)는 계량기를 가리키고, 옥내 콘센트(A3)의 참조부호(A14)는 전기 콘센트를 나타내고, 참조부호 A11은 세대 내의 누전 차단기이다. 라인(A13)은 상기 콘센트의 전력선들과 함께 포설된 제3종 접지선을 가리킨다.
또한, 상기 제1 통신 모뎀(B4)은 송수신부를 포함한다. 송수신부는 상기 변압 및 정류부로부터 인가되는 직류 전원을 수신한다. 송수신부는 상기 제1 선과 상기 제1 그라운드 접지선 사이에 변조된 통신 신호를 실어 목적지로 송신한다. 또한, 송수신부는 상기 제1 선과 상기 모뎀 그라운드(B4-15) 사이를 통해 수신되는 인컴잉 변조 통신 신호를 복조하는 송수신부를 포함한다. 상기 송수신부는 도 23에서 상기 변압기(B4-9)와 브릿지 정류기(B4-8)를 제외한 회로 구성 소자들(B4-1~B4-6, B4-10~B4-14)을 포함할 수 있다. 상기 회로 구성 소자들(B4-1~B4-6, B4-10~B4-14)중 회로 구성 소자 B4-12는 DC 데이터의 생성 및 송수신을 위한 모뎀의 제어부로서 기능하는 CPU(중앙처리장치)이고, B4-14 및 B4-5는 각기, CPU(B4-12)에 의해 제어되는 포토 커플러이다. 또한, B4-1 및 B4-2S는 각기, 전계 효과 트랜지스터(FET), 사이리스터 혹은 트라이악으로 구현될 수 있는 전력 반도체 소자이다. 예를 들어 전력 반도체 소자가 3개의 단자를 가진 경우에 게이트 단자를 통한 제어에 의해 나머지 두 단자들 사이에 전류가 흐르거나 차단될 수 있다. B4-4, 및 B4-11은 각기, DC 전압 충전용 커패시터이고, B4-6, B4-10은 각기, 전류 제한을 위한 저항이다. 인덕터나 다이오드 들이 상기 제1 통신 모뎀(B4)내에 더 포함될 수 있고, 도시되지는 않았지만 회로 동작을 위해 필요한 또 다른 회로 소자들이 더 포함될 수 있음이 이해될 것이다.
도 23에서 그라운드 접지선은 콘센트 접지선(A13)이 될 수 있으며 이는 상기 전력 반도체 소자(B4-2)에 연결된다. 또한, 제1 선(PH 및 N상의 선)은 상기 변압기(B4-9)의 일차측 권선들 중 하나와 연결되고, 이는 상기 전력 반도체 소자(B4-1)를 통해 상기 커패시터(B4-4, 또는 저항 대체)와 연결된다.
한편, 수용가의 계량기 함(A2)에 설치될 수 있는 제3 통신 모뎀(B2,B3)이나 주상 변대주(A1)내의 주상 변압기(A4)에 설치될 수 있는 제2 통신 모뎀(B1)의 회로 구성 소자들도 상기 제1 통신 모뎀(B4)의 회로 구성 소자들과 동일할 수 있다. 다만, 이해의 혼동을 방지하기 위해 도 22의 도면에서는 제1 통신 모뎀(B4)내의 변압기(B4-9)는 제2 통신 모뎀(B1)에서는 변압기(B1-9)로 표시되고, 제3 통신 모뎀(B2)에서는 변압기(B2-9)로 나타나 있다. 마찬가지로 다른 회로 소자들도 통신 모뎀에 따라 앞부분의 문자가 변경되어 라벨링된다.
제2 통신 모뎀(B1)은 변압기(A4)의 2차측 권선 양단에 연결되어 수용가 계량기(A2)로 교류전원을 제공하는 공급 전력선들(A5) 및 상기 공급 전력선들에 대한 제2 그라운드 접지선(A8)에 연결되고, 상기 변압기(A4)를 통해 인가되는 교류전원으로부터 변압 및 정류된 직류 전원을 생성한다. 상기 제2 통신 모뎀(B1)는 상기 공급 전력선들 중 상기 제1 선과 연결되는 공급 제1 선(계량기 측을 바라보는 PH 및 N상의 선)과 상기 제2 그라운드 접지선(A8, 대지)사이에 변조된 통신 신호를 실어 상기 제3 또는 제1 통신 모뎀으로 송신한다. 상기 제2 통신 모뎀(B1)은 상기 공급 제1 선과 상기 모뎀 그라운드(B1-15)사이를 통해 상기 제3 또는 제1 통신 모뎀으로부터 수신되는 인컴잉 변조 통신 신호를 복조한다. 모뎀 접지봉(B1-7)은 대지인 그라운드(A8)를 통해 제3 통신 모뎀의 접지봉(B2-7)과 연결된다.
제3 통신 모뎀(B2,B3)은 상기 수용가 계량기의 함(A2)이 위치된 곳에 설치되며, 제3-1 통신모뎀(B2)과 제3-2 통신 모뎀(B3)으로 구성된다. 통신 선로의 제1 선은 상기 공급 제1 선(A5 내의 PH 및 N상의 선)이 된다. 통신 선로의 제2 선은 접지봉(B1-7)과 접지봉(B2-7)사이에 연결된 그라운드(A8) 즉 대지가 된다.
상기 제2 통신 모뎀(B1)의 통신 신호는 제3-1 통신모뎀(B2)의 CPU(B2-12)에 인가된다. CPU(B2-12)는 연결라인(B2-16)을 통해 제3-2 통신모뎀(B3)의 CPU(B3-12)와 통신한다. 상기 연결라인(B2-16)은 PCB 패턴을 통해 구현될 수 있다. 상기 제2 통신 모뎀(B1)의 통신 신호는 연결라인(B2-16)을 통해 상기 제3-2 통신 모뎀(B3)의 CPU(B3-12)로 중계된다. 중계된 통신 신호는 상기 공급 제1 선(A5 내의 PH 및 N상의 선)과 접지선(A13)에 연결된 제1 통신 모뎀(B4)으로 전송된다. 결국, 제1 통신 모뎀(B4)은 상기 제1선과 제2선(A13) 사이에 나타나는 DC 전압을 통신 데이터로서 수신한다.
반대로, 제1 통신 모뎀(B4)의 통신 신호는 상기 공급 제1 선(A5 내의 PH 및 N상의 선)과 제2 선(A13: 제3종 접지선)사이에서 제공된다. 제1 통신 모뎀(B4)의 통신 신호는 상기 제3-2 통신 모뎀(B3)에 전송되고, 상기 연결라인(B2-16)을 통해 제3-1 통신 모뎀(B2)에 중계된다. 제3-1 통신 모뎀(B2)은 중계된 상기 제1 선(A5 내의 PH 및 N상의 선)과 제2 선 사이를 통해 제1 통신 모뎀(B4)의 통신 신호를 제2 통신 모뎀(B1)으로 전송한다. 이 경우에 상기 제2 선은 접지봉(B2-7)- 그라운드 대지(A8)- 제2 통신모뎀(B1)의 접지봉(B1-7)을 잇는 하나의 그라운드 접지 라인이 된다. 따라서, 제2 통신 모뎀(B1)은 제1 통신 모뎀(B4)의 통신 신호를 수신할 수 있다.
먼저, 제2 통신 모뎀(B1)과 제3 통신 모뎀(B2) 사이의 데이터 통신이 설명될 것이다.
통상적으로 알려진 바로서, 종래의 전력선 통신방식은 두 라인의 전력선들(R상 및 N상의 선들)을 매개로 하여 고주파 변조된 신호를 220볼트의 전압 신호에 실어 통신을 수행하는 방식이었다. 고주파로 변조된 통신신호를 전력선들을 통해 전송하는 경우에 전력선의 전압과 정합되기 어렵고 통신 신호가 대부분 공중 및 대지로 방사되거나 손실되는 문제가 있었다. 또한, 저항성 부하기기들의 저항 값에 의하여 고주파 신호가 목적지까지 도달하지 못하고 왜곡되거나 감쇄되어 통신 품질이 보장되기 어려웠다.
그러나 본 발명의 실시 예에서는 제1 선(A5 내의 PH 및 N상의 선)과 그라운드 접지선(제2 선)사이에 DC 전압 형태의 통신 신호가 전송된다. 여기서 제2 선 즉 그라운드 접지선은 대지(A8)를 매개로 연결된 두 접지봉들(B1-7,B2-7)을 의미한다.
도 22를 참조하면, 제3 통신 모뎀(B2)이 제2 통신 모뎀(B1)으로 데이터를 전송하는 경우라 하면, 교류 전원을 공급하는 전력선(A5)들 중 공급 제1 선(예를 들어 A5내의 N상의 선)과 그라운드 접지선(제2 선)사이에 DC 전압 형태의 통신 신호가 실려진다. 이를 위해, 상기 그라운드 접지선의 연속적 연결 유지(폐회로 형성)가 필요하다. 즉, 상기 그라운드 접지선은 상기 제1,2,3 통신 모뎀들(B4,B1,B2-B3)에 연결된다. 제1 통신 모뎀(B4)의 콘센트 접지선(A13), 제3 통신 모뎀(B2-B3)의 접지봉들(B2-7,B3-7), 및 제2 통신 모뎀(B1)의 접지봉(B1-7)은 그라운드인 대지(A8)를 통해 하나의 라인으로 연결된다.
따라서, 상기한 접지봉들의 부존재로 인해 그라운드 접지선의 연속적 연결 유지가 구현되지 못할 경우에는 상기와 같은 접지봉들을 필요 처에 설치하여 그라운드와의 연결을 형성하는 것이 필요할 수 있다.
도 22의 제2 통신 모뎀(B1)에서 주상변대주(A1)내의 주상변압기(A4)의 접지단자함(A4-2)에는 상대적으로 대용량의 다이오드(A4-3)가 설치된다. 상기 다이오드(A4-3)는 DC 전압의 충돌을 막기위한 회로 소자이다. 즉, 통신 신호로서 제공되는 DC+ 전압과 DC GND는 상기 다이오드(A4-3)가 없을 경우에 단락된다. 결국, 통신신호를 먼 거리 까지 전송하기 위해서는 단락을 막기 위한 소자가 필요하다.
보다 구체적으로, 제3-1 모뎀(B2)에서 통신 신호가 제공될 때 전력 반도체 소자(B2-1)로부터 출력되는 DC+ 전압이 제1 선(A5 내의 PH 및 N상의 선)에 인가된다. 상기 제1 선은 주상 변대주(A1)내의 주상변압기(A4)에 연결된다. 결국 상기 DC+ 전압에 의해 DC 전류는 주상변압기(A4)의 제2종 접지봉(A6)을 통해 대지(A8)로 흐른다. 한편 제3 통신 모뎀(B2)의 DC GND의 전압은 전력 반도체 소자(B2-2)를 통해 접지봉(B2-7)에 연결된다. 상기 접지봉(B2-7)은 대지(A8)를 연결 매개체로 하여 상기 제2종 접지봉(A6)과 연결된다. 따라서, 상기 다이오드(A4-3)가 설치되면 DC+ 전압이 DC GND와 단락되는 것이 방지된다. 만약 단락이 발생되면 DC+ 전압은 일정전압 이하의 저전압으로 순간적으로 소멸될 수 있으므로 먼 거리까지의 통신이 용이하지 않을 수 있다.
또한, 상기 접지단자함(A4-2)내의 다이오드(A4-4)도 설치 방향만 다를 뿐 다이오드(A4-3)의 역할과 동일하다. 결국, 다이오드(A4-4)는 상기 주상 변대주(A1)와는 다른 외부의 전신주에 설치된 통신 모뎀에서 상기 제2 통신 모뎀(B1)으로 통신 신호가 원활히 전송되도록 한다.
한편, 상기 다이오드들(A4-3, A4-4)의 설치 없이도 통신 모뎀들 간의 거리가 100M이내 이면 전력선 통신이 가능함이 실험되었다. 왜냐하면 접지봉들을 통해 연결되는 그라운드 접지선에 일정량의 접지저항 값이 존재하기 때문이다. 즉, 제2종 접지봉(B1-7)과 제3종 접지봉(B2-7)간에는 접지저항 값이 존재한다. 그러므로 전위 차의 정도는 접지 저항 값의 크기에 의존한다.
제3 통신 모뎀(B2)에서의 경우, 브릿지 정류기(B2-9)의 DC GND(B2-15)는 스위칭용 전력반도체 소자(B2-2)를 통해 상기 그라운드 접지선(A8)에 연결된다. 한편, 직류전압 충전용 커패시터(B2-4, 또는 저항)의 DC+는 스위칭용 전력반도체 소자(B2-1)를 통해 상기 전력선들(A5)중 제1 선(N상의 선)에 연결된다. 따라서, 전력반도체 소자(B2-1)가 턴온될 경우에 상기 제1 선((A5 내의 PH 및 N상의 선)에는 상기 커패시터(B2-4, 또는 저항)를 통해 DC+ 전압(예컨대 설정된 DC 전압)이 인가된다. 또한, 상기 스위칭용 전력반도체 소자(B2-2)가 턴온되면 상기 DC GND(B2-15)는 접지봉(B2-7)과 연결된 그라운드 대지(A8)와 접지봉(B1-7)과 연결된다. 따라서, 제2 통신 모뎀(B1)의 입력부(B1-13)에는 DC 전압 형태의 통신 신호가 나타난다. 즉, 도 24의 DC 데이터와 같이 하이 펄스 형태의 DC 전압의 데이터가 제2 통신 모뎀(B1)의 CPU(B1-12)에 제공된다. 상기 입력부(B1-13)는 AD 컨버터를 통해 상기 제2 통신 모뎀(B1)의 CPU(B1-12)와 연결될 수 있다.
전력반도체 소자들(B2-1과 B2-2)의 턴온에 기인하여 전력선들 중 제1 선(A5내의 N상의 선)을 통해 DC+전압이 인가되고, DC GND(B1-15)전압은 제2 선인 그라운드 접지선을 통해 흐른다. 결국, 제1 선과 제2 선 사이에서 DC 하이펄스 형태의 전압이 발생된다. 하이 펄스는 데이터 1이 될 수 있다. 전력반도체 소자들(B2-1과 B2-2)이 다시 턴온되면 데이터 0이 된다. 데이터의 통신 속도는 커패시터(B2-4)의 방전 시간에 의존된다.
한편, 또 다른 방식의 전력선 통신은 다음과 같다. 제3 통신모뎀(B2)의 전력반도체소자들(B2-1과 B2-2)을 먼저 턴온시켜 DC+전압을 제1선에 공급한다. 제2 선인 그라운드 접지선은 접지봉(B2-7)- 대지(A8)- 접지봉(A6)을 연결하는 라인이 된다. 제2 통신 모뎀(B1)의 AD 컨버터의 검출부(B1-13)에 DC+전압이 나타난다. 다시 전력반도체 소자(B2-2)를 구동하면 접지봉(B1-7)- 대지(A8)- 접지봉(A6)이 상기 제1 선과 단락된다. 이에 따라 커패시터(B2-4)의 충전 전압이 순간적으로 방전된다. 펄스형태의 DC+ 전압에 의한 전류는 그라운드로 흐른다. 결국 통신 데이터는 마이크로 초 내지 밀리 초 단위로 전송될 수 있다.
보다 구체적으로 먼저 제3 통신 모뎀(B2)의 전력반도체 소자들(B2-1, B2-2)이 동시에 턴온되면 제2 통신 모뎀(B1)의 ADC 컨버터 검출부(B1-13)에서 DC 전압의 펄스 데이터 신호가 검출된다. 검출 타임을 기점으로 데이터 1이 생성된다. 이어서 제3 통신 모뎀(B2)의 CPU(B2-12)는 전력반도체 소자들(B2-1, B2-2)를 동시에 턴오프한다. 이와 동시에 제2 통신 모뎀(B1)의 전력반도체 소자(B1-2)는 턴온된다. 따라서 제2 통신 모뎀(B1)의 커패시터(B1-11)에 충전된 전압은 방전 경로를 통해 방전된다. 이 경우에 방전경로는 접지봉(B1-7)과 대지(A8) 및 접지봉(A6)을 연결하는 라인이 된다. 따라서, 커패시터(B1-11)에 충전된 전압은 그라운드를 통해 순간적으로 방전된다. 따라서 데이터 0이 빠르게 생성된다.
한편, 저항(B2-3)은 모뎀의 통신 동작 초기에 커패시터(B2-4)에 DC 전압이 충전될 때 누설 감도 이상의 전류가 흘러 누전 차단기 등의 차단 동작이 수행되는 것을 막기 위해 마련된 소자이다. DC전압의 충전 동작 시에 커패시터(B2-4)의 전류가 순간적으로 상기 제1 선에 인가되면 누전 차단기 등이 차단될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 커패시터(B2-4)의 충전동작 시에 누전 차단기의 차단 동작을 방지하면서 상기 저항(B2-3)을 통해 충전 전류가 흐를 수 있도록 한다.
또한, 통신 신호의 수신은 데이터 수신 구간에서 CPU(B2-12)가 도 24와 같은 DC 데이터를 상기 공급 제1 선(N상의 선)으로부터 수신용 볼륨 저항(B2-10)을 통해 데이터 신호검출 단(B2-13)에서 DC전압의 형태로 수신하는 것에서 시작된다. 상기 CPU(B2-12)는 내부의 저항 및 연산 증폭기를 거친 도 24에서와 같은 펄스 형태의 수신 데이터 신호를 ADC 컨버터를 통해 수신하여 전송측에서 보낸 원래의 데이터로 복원한다.
상술한 바와 같이 포토커플러들(B2-5, B2-14)을 제어하여 전력 반도체 소자들(B2-1, B2-2)이 온/오프 되도록 하면 2진수의 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 2진수의 데이터는 10진수, 16진수로 변환될 수 있으며, 그에 따른 전력선 통신(PLC)이 행해질 수 있다.
상기 제3 통신 모뎀(B2)과 상기 제2 통신 모뎀(B1)간의 상술한 바와 같은 옥외 통신과 유사하게 상기 제3 통신 모뎀(B3)과 상기 제1 통신 모뎀(B4)간의 옥내 통신이 수행될 수 있다. 이 경우에 제2 선이 되는 그라운드 접지선은 콘센트(A-14)의 매입배관에 매설된 제3종 접지선(A13)이 될 수 있다. 제3 통신 모뎀(B3)에는 다이오드(B3-16)가 연결된다. 상기 다이오드(B3-16)는 제1 선과 제2 선의 단락을 방지하는 역할을 한다. 즉, 상기 다이오드(B3-16)가 없을 경우에 제1 선(A5내의 N상의 선)과 제2 선은 단락된다. 이 경우에는 접지봉(B3-7), 대지(A8), 및 제2종 접지봉(A6)의 연결로 인해 DC+ 전압이 그라운드로 방전되어 버린다. 결국, 상기 다이오드(B3-16)는 DC+ 전압과 DC GND 전압 간의 단락을 막아 DC 펄스 형태의 데이터가 전송될 수 있도록 한다.
또한, 제2 통신 모뎀(B1)과 제1 통신모뎀(B4)간의 전력선 통신의 경우에 제3 통신 모뎀(B2-B3)은 중계 모뎀으로서의 역할을 한다. 결국, 제3 통신 모뎀(B2-B3)내의 CPU(B2-12)와 CPU(B3-12)는 연결 라인(B2-16)을 통해 서로 연결된다. 제1 통신 모뎀(B4)과 제2 통신 모뎀(B1)간의 통신은 제3 통신 모뎀(B2-B3)의 중계 역할에 의해 수행된다. 예를 들어, 제3-2 통신모뎀(B3)의 CPU(B3-12)는 제1 통신 모뎀(B4)에서 전송된 통신 신호를 수신하고, 제3-1 통신모뎀(B2)의 CPU(B2-12)로 수신된 통신 신호를 전송한다. CPU(B2-12)는 제2 통신 모뎀(B1)으로 제1 통신 모뎀(B4)의 통신 신호를 전송한다. 결국, DC 펄스전압 형태의 데이터가 제3 통신 모뎀(B2-B3)의 중계를 통해 제1 통신 모뎀(B4)과 제2 통신 모뎀(B1) 사이에서 통신될 수 있다.
이와 같이, AC를 공급하는 상용 전력선에 또 다른 DC 전압(통신 신호)을 정합하여 실어 보내면 커패시터(B2-4, 또는 저항)의 전압 값 및 전류 값에 따라 비교적 먼 거리까지의 데이터 전송이 가능하며 또한 기존 전력선 통신방식의 콘덴서 접촉식 고주파 변조 신호를 제1선과 제2선에 실어 전송이 가능하다. 이와 같은 통신 방식에 따르면 데이터의 왜곡이나 손실없이 한전 변대주 및 또 다른 변대주를 통해 전력선 통신을 계속 적으로 연장하여 수행할 수 있게 된다. 그러므로 광대역 인터넷망의 구성도 가능할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서를 통해 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (24)

  1. 교류전원을 공급하는 전력선에 연결되며 제1 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하고 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호를 검출하는 제1 통신장치; 및
    상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치와 연결되며 제2 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하여 상기 전류신호를 검출하는 제2 통신장치를 포함하는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류신호는 설정된 저항을 갖는 코어 저항을 상기 전력선에 병렬로 스위칭 하는 것에 의해 발생되는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압신호는 설정된 저항을 갖는 코어 저항을 상기 전력선에 직렬로 스위칭 하는 것에 의해 발생되는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 통신장치는 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링 시에 상기 전압신호가 설정 시간 동안에 허용 마진값 이내의 감압 전압신호로서 검출되면 상기 제2 통신장치로부터 통신신호가 인가되는 것으로 판단하는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 통신장치는 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링 시에 상기 전류신호가 설정 시간 동안에 허용 마진값 이내의 증폭 전류신호로서 검출되면 상기 제1 통신장치로부터 통신신호가 인가되는 것으로 판단하는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  6. 교류전원을 공급하는 전력선에 연결되며 제1 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하고 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호가 통신신호로서 검출 시에 제어 대상기를 제어하는 제1 통신장치; 및
    상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치와 연결되며 제어 이벤트 발생 시에 제2 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하여 상기 전류신호를 제어 응답신호로서 검출하는 제2 통신장치를 포함하는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 이벤트는 센싱신호가 수신되거나 조작 입력부를 통해 입력신호가 수신되는 경우에 발생되는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  8. 교류전원을 공급하는 전력선에 연결되며 상기 교류전원의 전압 레벨을 모니터링하여 전압신호가 통신신호로서 검출될 시에 제어 대상기를 제어하고 제1 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전류 레벨이 변동되도록 하는 전류신호를 발생하는 복수의 제1 통신장치들; 및
    상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치들과 연결되며 제어 이벤트 발생 시에 제2 통신신호 전송타임 동안에 상기 교류전원의 전압 레벨이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 발생하고 상기 교류전원의 전류 레벨을 모니터링하여 상기 전류신호를 제어 응답신호로서 수신하는 제2 통신장치를 포함하는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  9. 센싱 입력이나 조작 입력을 수신하여 제어 이벤트가 발생되도록 하는 입력부;
    교류전원이 공급되는 전력선에 연결되며 일정 시간 동안에 교류 전류의 신호 진폭이 변동되도록 하는 전류신호를 슬레이브 통신신호로서 발생하고 교류 전압의 신호 진폭을 일정 시간 동안에 모니터링하여 전압신호가 마스터 통신신호로서 검출 시에 제어 대상기를 제어하는 제1 통신장치; 및
    상기 전력선을 통해 상기 제1 통신장치와 연결되며 상기 제어 이벤트 발생 시에 상기 교류 전압의 신호 진폭이 변동되도록 하는 상기 전압신호를 상기 마스터 통신신호로서 발생하고 상기 교류 전류의 신호 진폭을 모니터링하여 상기 전류신호를 응답신호로서 검출하는 제2 통신장치를 포함하는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 통신장치는,
    상기 전압신호가 마스터 통신신호로서 검출 시에 이에 응답하여 스위칭 구동신호를 생성하는 전류 변화 구동부;
    상기 스위칭 구동신호에 응답하여 동작되는 스위칭부;
    상기 스위칭부가 동작될 시에 상기 전력선에 병렬로 연결되어 상기 슬레이브 통신신호가 발생되도록 하는 설정 저항(코아저항)으로서 기능하는 부하 저항(코아저항);
    상기 마스터 통신신호를 검출하기 위해 상기 전력선의 전압을 낮춘 출력 전압을 생성하는 라인전압 강하부;
    상기 라인전압 강하부의 상기 출력 전압을 수신하여 상기 전압신호의 제로 크로싱 시점을 검출하는 제로 크로싱 검출부;
    상기 라인전압 강하부의 상기 출력 전압을 수신하여 상기 전력선의 전압 레벨 변동을 나타내는 전압 변화 검출신호를 생성하는 전압변화 검출부;
    상기 전력선을 통한 통신이 수행되도록 하기 위해 상기 제로 크로싱 시점에 동기하여 동작되며, 상기 전류신호를 상기 슬레이브 통신신호로서 생성하고, 상기 전압변화 검출부로부터 수신되는 상기 전압 변화 검출신호를 설정된 분석 조건으로 분석하여 상기 전압신호가 상기 마스터 통신신호로서 판단될 때 전압 변화 구동제어신호를 생성하는 슬레이브 제어부; 및
    상기 전압 변화 구동제어신호에 응답하여 제어 대상기를 제어하는 구동회로부를 포함하고,
    상기 제2 통신장치는,
    상기 입력부의 입력들을 인터페이싱하여 상기 제어 이벤트의 발생을 위한 입력 신호를 생성하는 입력 인터페이스부;
    인가되는 감압 마스터 제어신호에 응답하여 전압변화 스위칭 구동신호를 생성하는 전압 변화 구동부;
    상기 전압변화 스위칭 구동신호에 응답하여 동작되는 스위칭부;
    상기 스위칭부가 동작될 시에 상기 전력선에 직렬로 연결되어 상기 마스터 통신신호가 발생되도록 하는 설정 저항(코아저항)으로서 기능하는 감압 저항(코아저항);
    상기 전력선에 연결된 변류기를 통해 인가되는 전류를 수신하여 상기 전력선의 전류 레벨 변동을 나타내는 전류 변화 검출신호를 생성하는 라인전류 변화 검출부;
    상기 변류기를 통해 인가되는 교류 전류를 수신하여 상기 전류신호의 제로 크로싱 시점을 검출하는 제로 크로싱 검출부; 및
    상기 전력선을 통한 통신이 수행되도록 하기 위해 상기 제로 크로싱 시점에 동기하여 동작되며, 상기 입력 신호가 발생될 때 상기 감압 저항이 상기 전력선에 직렬로 연결되도록 하는 상기 감압 마스터 제어신호를 생성함에 의해 상기 전압신호가 상기 마스터 통신신호로서 생성되도록 하고, 상기 전류 변화 검출신호를 설정된 분석 조건으로 분석하여 상기 전류신호가 상기 슬레이브 통신신호로서 판단될 때 응답신호로서 판단하는 마스터 제어부를 포함하는 전력선의 전원변동을 통신신호로 이용하는 전원제어 통신장치.
  11. 교류전원을 공급하는 전력선들에 연결되어 권선 비에 따라 교류전압을 변압하고 정류하는 변압 및 정류부; 및
    상기 변압 및 정류부로부터 인가되는 직류 전원을 수신하며, 상기 전력선들 중 제1 선과 상기 전력선들에 대한 그라운드 접지선 사이에 변조된 통신 신호를 실어 목적지로 송신하거나 상기 제1 선과 상기 그라운드 접지선에 연결된 모뎀 그라운드 사이를 통해 수신되는 인컴잉 변조 통신 신호를 복조하는 송수신부를 포함하는 전력선 통신 모뎀.
  12. 제11항에 있어서, 상기 송수신부는 상기 직류 전원을 단속하여 생성한 DC 데이터를 상기 변조된 통신 신호로서 송신하는 전력선 통신 모뎀.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 선이 중성선(N 상)인 경우에 상기 그라운드 접지선은 그라운드에 연결되는 세대 내의 콘센트 3종 접지선 또는 상기 그라운드를 접지봉과 제2 선으로서 연결하는 접지라인인 전력선 통신 모뎀.
  14. 세대 내로 교류전원을 공급하는 전력선들 및 상기 전력선들에 대한 제1 그라운드 접지선에 연결되고, 상기 교류전원으로부터 변압 및 정류된 직류 전원을 생성하며, 상기 전력선들 중 제1 선과 상기 제1 그라운드 접지선 사이에 변조된 통신 신호를 실어 목적지로 송신하거나 상기 제1 선과 상기 제1 그라운드 접지선에 연결된 모뎀 그라운드 사이를 통해 수신되는 인컴잉 변조 통신 신호를 복조하는 제1 통신 모뎀; 및
    변압기의 2차측 권선 양단에 연결되어 수용가 계량기로 교류전원을 제공하는 공급 전력선들 및 상기 공급 전력선들에 대한 제2 그라운드 접지선에 연결되고, 상기 변압기를 통해 인가되는 교류전원으로부터 변압 및 정류된 직류 전원을 생성하며, 상기 공급 전력선들 중 상기 제1 선과 연결되는 공급 제1 선과 상기 제2 그라운드 접지선 사이에 변조된 통신 신호를 실어 상기 제1 통신 모뎀으로 송신하거나 상기 공급 제1 선과 상기 제2 그라운드 접지선에 연결된 모뎀 그라운드 사이를 통해 상기 제1 통신 모뎀으로부터 수신되는 인컴잉 변조 통신 신호를 복조하는 제2 통신 모뎀을 포함하는 전력선 통신 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수용가 계량기가 위치된 곳에 설치되며, 상기 공급 제1 선과 상기 제2 그라운드 접지선 사이를 통해 제공되는 상기 제2 통신 모뎀의 통신 신호를 상기 제1 선과 상기 제1 그라운드 접지선 사이를 통해 상기 제1 통신 모뎀으로 전송하고, 상기 제1 선과 상기 모뎀 그라운드 사이를 통해 제공되는 상기 제1 통신 모뎀의 통신 신호를 상기 공급 제1 선과 상기 제2 그라운드 접지선 사이를 통해 상기 제2 통신 모뎀으로 전송하는 제3 통신 모뎀을 더 포함하는 전력선 통신 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 통신 모뎀은,
    상기 전력선들에 연결되어 설정된 권선 비에 따라 상기 교류전원의 전압을 변압하고 정류하여 상기 직류 전원을 생성하는 변압 및 정류부; 및
    상기 변압 및 정류부로부터 인가되는 직류 전원을 수신하며, 상기 전력선들 중 제1 선과 상기 전력선들에 대한 그라운드 접지선 사이에 변조된 통신 신호를 실어 목적지로 송신하거나 상기 제1 선과 상기 그라운드 접지선에 연결된 모뎀 그라운드 사이를 통해 수신되는 인컴잉 변조 통신 신호를 복조하는 송수신부를 포함하는 전력선 통신 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2,3 통신모뎀은 상기 제1 통신 모뎀과 동일한 상기 변압 및 정류부와, 상기 송수신부를 각기 포함하는 전력선 통신 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 송수신부는 상기 직류 전원을 커패시터 또는 저항을 통해 충전한 후 포터 커플러를 이용하여 충전된 직류 전압을 상기 그라운드 접지선과 단락시켜 생성한 DC 데이터를 송신 타임 내에서 상기 변조된 통신 신호로서 송신하는 전력선 통신 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1 선 및 상기 공급 제1 선이 중성선(N 상)인 경우에 상기 제1 그라운드 접지선은 그라운드에 연결되는 세대 내의 콘센트 3종 접지선이며, 상기 제2 그라운드 접지선은 접지봉을 통해 그라운드에 연결되는 접지선인 전력선 통신 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 송수신부는,
    상기 DC 데이터의 생성 및 송수신을 제어하는 제어부;
    DC 전압을 충전하는 커패시터 또는 저항;
    상기 제어부에 의해 구동되는 포토 커플러; 및
    상기 포토 커플러에 연결되어 상기 커패시터에 충전된 DC 전압의 피크치가 상기 DC 데이터로서 생성되도록 하는 전력 반도체 소자를 포함하는 전력선 통신 장치.
  21. 세대 내로 교류전원을 공급하는 전력선들 및 상기 전력선들에 대한 제1 그라운드 접지선에 연결되고, 상기 교류전원으로부터 변압 및 정류된 직류 전원을 생성하는 제1 통신 모뎀;
    변압기의 2차측 권선 양단에 연결되어 수용가 계량기로 교류전원을 제공하는 공급 전력선들 및 상기 공급 전력선들에 대한 제2 그라운드 접지선에 연결되고, 상기 변압기를 통해 인가되는 교류전원으로부터 변압 및 정류된 직류 전원을 생성하는 제2 통신 모뎀; 및
    상기 제1 통신 모뎀과 상기 제2 통신 모뎀 사이에서 상기 수용가 계량기가 위치된 곳에 설치된 제3 통신 모뎀을 포함하고,
    상기 제2 통신 모뎀은 상기 공급 전력선들 중 상기 제1 선과 연결되는 공급 제1 선과 상기 제2 그라운드 접지선 사이에 변조된 통신 신호를 실어 상기 제1 통신 모뎀 또는 제3 통신 모뎀으로 송신하며, 상기 제2 그라운드 접지선은 상기 제2 통신모뎀의 접지봉을 통해 그라운드와 상기 변압기의 접지를 연결하도록 구성된 전력선 통신 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제3 통신 모뎀은 다이오드를 통해 상기 제1 그라운드 접지선과 연결되는 전력선 통신 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제2 통신 모뎀은 다이오드를 통해 상기 제2 그라운드 접지선과 연결되는 전력선 통신 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제1 통신 모뎀이 DC+ 전압 통신신호로서 전송할 경우 상기 제3 통신 모뎀은 상기 DC+ 전압이 검출될 시 상기 제3 통신 모뎀 내의 그라운드 연결용 전력반도체 소자를 구동함에 의해 커패시터 또는 저항에 충전된 상기 DC+ 전압이 그라운드로 방전되도록 하는 전력선 통신장치.
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