KR100251598B1 - 낙뢰카운터 - Google Patents

Abstract

전원으로부터 공급되는 전원에 의해 구동되어 각종 기능을 수행하는 시스템에서, 전원부과 시스템 사이의 전원 라인에 병렬로 그라운드 접속되어 낙뢰에 의한 과전류가 유입될 때에 이를 접지로 방전시켜 시스템을 보호하는 피뢰기와 연동하여 피뢰기의 동작 상태 및 시스템으로의 낙뢰에 의한 과전류 유입 정보를 검출하며, 검출된 정보를 사용자가 알 수 있도록 표시하여 주는 것으로, 시스템에 영향을 미치는 낙뢰에 의한 과전류로부터 시스템을 보호하는 피뢰기의 동작 상태 및 과전류 유입 회수를 검출하여 사용자가 알 수 있도록 함으로써 시스템의 파손 및 오동작등의 장애가 발생되기 전에 유지보수를 통해 안정된 시스템 동작을 구현시킬 수 있도록 한다.

Description

낙뢰 카운터

본 발명은 시스템 보호 장치에 관한 것으로, 두욱 상세하게는 전원 라인 또는 통신 라인을 통해 유입되는 낙뢰에 의한 과전류로부터 시스템을 보호하고, 시스템의 유지 보수에 편의성을 제공하도록 한 낙뢰 카운터에 관한 것이다.

일반적으로 "시스템"이라 함은 가전제품 및 고가의 생산 및 전기, 전자 운용설비에 이르기까지 외부전원을 동력원으로 사용하는 장치를 의미한다.

이러한 시스템에 공급되는 전원에 낙뢰에 의하여 과전류가 발생할 경우, 고가의 시스템이 파손되거나 오동작하여 시스템 운용에 치명적인 영향을 발생하게 된다.

따라서, 종래에는 이러한 시스템의 장애를 최소화하기 위하여, 도 1에서와 같이 전원부(1)와 시스템(2) 사이에 피뢰기(3)를 설치하여 낙뢰에 의한 과전류로부터 시스템(2)을 보호하도록 하고 있다.

이와 같은 종래의 구성은 시스템(2)에 직접적으로 영향을 미치는 낙뢰에 의한 과전류는 피뢰기(3)의 동작에 의해 접지를 통해 소멸되므로 시스템(2)을 보호할 수 있지만, 피뢰기(3)에 의해 소멸되지 않고 일정한 전압 이하로 미세하게 흐르트ㅌ 서지 전압은 시스템(2)으로 유입되어 간접적인 피해를 발생시킨다. 즉, 피뢰기(3)에 의해 접지를 통해 소멸되지 않은 일정 전압 이하의 미세한 서지 전압은 시스템(2)에 유입되어 즉시 외적인 고장이나 장애를 나타내지 않지만, 내적으로 데이터의 손실이나 하드웨어에 치명적인 스트레스 누적을 가하여 시스템(2)을 파손 또는 오동작시키는 등 시스템(2) 장애를 발생시키게 된다.

그러나, 이때 시스템 사용자는 시스템의 장애가 미세 서지 전압의 누적 스트레스에 의해 발생한 것인지, 피뢰기의 동작 불량에 의해 발생한 것인지를 정확히 파악하지 못하므로 시스템 장애 요인을 해소하는 데 어려움이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 시스템에 직접적인 영향을 미치는 낙뢰에 의한 과전류로부터 시스템을 보호하는 피뢰기의 동작 상태 및 낙뢰에 의한 과전류 유입 회수를 검출하여 사용자가 알 수 있도록 함으로써 시스템의 파손 및 오동작 등의 장애가 발생되기 전에 유지 보수를 통해 안정된 시스템 동작을 구현시킬 수 있도록 하는 낙뢰 카운터를 제공하는 데 있다.

도1은 낙뢰로부터 시스템을 보호하기 위해 구성한 일반적인 회로 구성 블럭도이고,

도2는 본 발명의 실시예에 따른 낙뢰 카운터를 개략적으로 도시한 회로 구성도이고,

도3은 본 발명의 실시예에 따른 도2의 낙뢰 카운터를 개략적으로 도시한 회로 구성도이고,

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 낙뢰 카운터를 응용한 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구동 전원을 공급하는 전원부와, 상기 전원부에 공급되는 전원이 설정된 허용 전류 이상이면 상기 전원부로부터 공급되는 전원을 차단하는 제 1전원 차단부와, 상기 제 1전원 차단부에 접속되며 상기 제 1전원 차단로부터 공급되는 상기 전원부의 전원에 의해 구동되어 각종 기능을 수행하는 시스템과, 상기 제 1전원 차단부와 시스템 사이의 전원 라인에 병렬 접속되며 전원 라인을 통해 공급되는 전원이 설정된 혀용 전류 이상이면 전원 공급을 차단하는 제 2전원 차단부와, 상기 제 2전원 차단부에 접속되어 접지되어 있으며 전원 라인에 낙뢰에 의한 과전류 유입시 동작하여 접지를 통해 소멸시켜 상기 시스템을 보호하는 피뢰기와, 상기 제 2전원 차단부와 피뢰기 사이에 병렬 접속되며 상기 제 1전원 차단부와 ㅈ네 2전원 차단부의 동작 상태에 따라 상기 전원부로부터의 전원 공급 상태를 사용자가 알 수 있도록 표시하여주는 파일럿 램프를 포함하되, 상기 피뢰기와 연동하여 상기 피뢰기의 동작 상태 및 상기 시스템으로의 낙뢰에 의한 과전류 유입 정보를 검출하며 검출된 정보를 사용자가 알 수 있도록 표시하여주는 낙뢰 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 낙뢰 검출부는 상기 제 2전원 차단부와 피뢰기 사이에 병렬 접속되어 상기 피뢰기의 동작과 연동하여 스위칭 접점이 변화하는 스위칭부와, 상기 ㅅ스위칭부의 스위칭 접점 변화에 따라 카운터 계수를 증가하고 이를 사용자가 알 수 있도록 표시하여 주는 카운터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 스위칭부는 상기 제 2전원 차단부와 피뢰기 사이에 별렬 접속되어 상기 피뢰기와 연동하여 빚을 발생하는 광 발생부와, 상기 광 발생부에 근접 설치되며 상기 광 발생부로부터 발생되는 빛에 의해 스위칭 접점이 변화되는 광 검지부를 포함하는 포토커플러인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 카운터를 개략적으로 도시한 회로구성도로, 전원부(10)와 제 1전원 차단부(20), 시스템(30), 제 2전원 차단부(40), 피뢰기(50), 낙뢰 검출부(60), 파일럿 램프(PL)로 이루어진다.

전원부(10)는 전원 라인을 통해 직류 또는 교류의 구동 전원을 공급하여 준다.

제 1전원 차단부(20)는 전원부(10)에 접속되며, 전원부(10)로부터 공급되어지는 전원이 설정된 허용 전류 이상이면 접점이 차단되어 전원부(10)로부터 공급되는 전원을 차단한다.

시스템(30)은 제 1전원 차단부(20)에 접속되며, 제 1전원 차단부(20)를 통해 전원부(10)에서 공급되는 전원에 의해 구동되어 각종 기능을 수행한다.

제 2전원 차단부(40)는 제 1전원 차단부(20)와 시스템(30) 사이의 전원 라인에 병렬 접속되며, 전원 라인을 통해 공급되어지는 전원이 설정된 허용 전류 이상이면 접점이 차단되어 전원 공급을 차단한다.

피뢰기(50)는 MOV(metal oxide varistor), TVSS(transient voltage suppressor), 가스 필드(filled) 유리관 등으로 이루어지며, 제 2전원 차단부(40)에 접속되어 접지되어 있으며, 정상적인 전원 공급상태에서는 동작하지 않지만, 낙뢰에 의한 과전류 유입시 동작하여 전원 라인에 유기된 낙뢰에 의한 과전류를 접지를 통해 소멸시켜 시스템(30)의 단자 전압을 내전압 이하로 저감함으로써 시스템(30)의 절연 파괴를 방지하여 시스템(30)을 보호한다.

낙뢰 검출부(60)는 비반전 단자(+)가 제 2전원 차단부(40)와 피뢰기(50) 사이에 병렬 접속되고 반전 단자(-)에 가변 저항(VR)이 접속된 비교기(61)와, 비교기(61)의 출력단에 정방향 접속된 광 발생부인 포토 다이오드(62)와 포토 다이오드(61)에 근접 설치된 광 검지부인 포토트랜지스터(63)로 이루어진 포토커플러(64)의 스위칭부와, 스위칭부 포토커플러(64)에 접속된 카운터(65)로 이루어지며, 전원 라인에 낙뢰에 의한 과전류가 유기될 때 피뢰기(50)의 동작과 연동하여 카운터 계수를 증가하고 이를 사용자가 알 수 있도록 표시하여 준다.

파일럿 램프(PL)는 제 2전원 차단부(40)와 피뢰기(50) 사이에 병렬 접속되어 있으며, 제 1전원 차단부(20)와 제 2전원 차단부(40)의 동작 상태에 따라 전원부(10)로부터의 전원 공급 상태를 사용자가 알 수 있도록 표시하여 준다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예에 따른 낙뢰 카운터의 동작 과정을 설명한다.

낙뢰에 의한 과전류 유입이 없는 정상 상태에서는 전원부(10)에 의한 일정 전위의 신호가 낙뢰 검출부(60)의 비교기(61) 비반전 단자(+)에 유기된다. 그러면, 사용자의 가변 저항(VR) 조정에 따라 비교기(61)의 반전 단자(-)에 유기되는 기준전위보다 비반전 단자(+)에 유기되는 전위가 높으므로 비교기(61)는 "하이" 레벨의 신호를 출력하며, 비교기(61)의 "하이" 레벨 신호에 따라 포토커를러(64)의 포토다이오드(62)는 빛을 방출하게 된다. 따라서, 포토커플러(64)의 포토트랜지스터(73)는 턴 온 되어 카운터(65)에는 "하이" 레벨의 신호가 인가된다.

이러한 상태에서 전원 라인에 낙뢰에 의한 과전류가 유입될 경우, 피뢰기(50)가 동작하여 전원 라인에 유기된 낙뢰에 의한 과전류를 접지로 방전시켜 시스템(30)의 절연 파괴를 방지하여 시스템(30)을 보호한다.

이와 동시에 비교기(61)의 비반전 단자(+) 전위는 거의 O[V]로 강화하게 되며, 비교기(61) 비반전 단자(+)의 신호 전위가 사용자의 가변 저항(VR) 조정에 의해 설정된 반전 단자(-) 신호 전위보다 낮게 되므로 비교기(61)는 "로우" 레벨의 신호를 출력하게 된다. 그러면, 포토 다이오드(62)는 빛의 방출을 중단하게 되며, 그에 따라 포토트랜지스터(63)는 턴 오프된다. 따라서, 카운터(65)에 인가되는 신호는 "하이" 레벨에서 "로우" 레벨의 신호를 변화하게 되며, "하이" 레벨에서 "로우" 레벨로 변화될 때 즉, 낙뢰에 의한 과전류가 유입될 때 카운터(65)는 카운터 계수를 증가시키고, 증가된 카운터 계수를 사용자가 알 수 있도록 표시하여 준다. 또한, 카운터(65)는 카운터 계수 이외에 카운터 계수를 증가한 때의 시간도 사용자가 알 수 있도록 표시하여 준다. 그러면, 사용자는 카운터(65)의 표시 정보를 통래 피뢰기(50)의 동작 상태 즉, 낙뢰에 의한 과전류가 전원 라인에 유입된 회수 및 유입된 시간을 알 수 있을 뿐만 아니라 간접적으로 피뢰기(50)에 의해 방전되지 않고 잔류하는 서지 전압이 시스템(30)에 유입된 회수도 파악할 수 있다. 더구나, 카운터(65)는 카운트된 계수가 설정된 회수 이상이면 되면 경보 등을 통해 이를 사용자가 알 수 있도록 하여 과전류 유입에 따른 스트레스 누적에 의해 시스템(30)이 치명적인 피해를 발생하기 전 즉각적인 유지 보수를 수행할 수 있도록 한다.

그리고, 사용자는 파일럿 램프(PL)의 점등에 따라 시스템(30)으로의 전원 공급 상태 및 각 접점의 상태를 쉽게 파악할 수 있다.

상기의 일 실시예에서는 스위칭부(64)의 전단에 비교기를 설치하였지만, 제 2전원 차단부(40)와 피뢰기(50) 사이에 병렬로 직접적으로 스위칭부(64)를 접속할 수도 있다. 그리고 스위칭부(64)를 포토커플러로 형성하였지만, 이와는 달리 트랜지스터 등의 반도체 소자나 릴레이 등으로 형성할 수도 있다.

특히, 상기 일 실시예에서는 광 발생부로 포토 다이오드(62)와 광 검지부로 포토트랜지스터를 이용하여 포토커플러를 형성하였지만, 광 검지부로 포토트랜지스터(63) 이외에 광 도전셀(Cds) 등을 사용할 수 있으며, 광 발생부로 포토 다이오드(62) 이외에 램프나 피뢰기(50) 자체를 사용할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 낙뢰 카운터를 개략적으로 도시한 회로 구성도로, 도 2의 일 실시예에서 스위칭부인 포토커플러(64)를 형성하는 광 발생부로 피뢰기(50) 자체를 이용한 것으로, 피뢰기(50)에 근접되게 광 검지부인 포토트랜지스터(63)를 설치한 것이다.

이 실시예에서는 낙뢰에 의한 과전류 유입이 없는 상태에서는 포토트랜지스터(63)가 턴 오프 상태를 유지하므로 카운터(65)느 "로우" 레벨의 신호 입력을 유지한다.

그러나, 낙뢰에 의한 과전류가 시스템(30)으로 유입될 경우, 피뢰기(50)가 동작하여 전원 라인에 유기된 낙뢰에 의한 관전류를 접지로 방전시켜 시스템(30)의 단자 전압을 내전압 이하로 저감하여 시스템(30)의 절연 파괴를 방지함으로써 시스템(30)을 보호한다.

이와 동시에 피뢰기(50)의 동작에 의해 발생되는 아크 불빛에 의해 포토트랜지스터(63)가 턴 온 되며, 카운터(65)의 신호 입력단은 "로우" 레벨의 신호 전위가 "하이" 레벨로 변화된다. 그러면, 카운터(65)는 제 2도의 실시예에서와 같이 입력단의 신호 레벨 변화에 따라 카운터 계수를 증가시키고 이를 사용자가 알 수 있도록 표시하여 준다.

이때, 피뢰기(50)는 스위칭 소자인 포토커플러 형성을 위해 가스 필드 유리관을 이용하는 것이 가장 바람직하며, 광 검지부로 광 도전셀을 이용할 경우에는 단순히 카운터 계수를 증가하는 것 이외에도 광 도전셀의 출력 신호 전위에 따라 낙뢰에 의해 유기된 과전류의 양 등도 측정할 수 있는 이점이 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도2와 도3의 낙뢰 카운터를 응용한 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도로, 각각의 전원부(10)와 시스템(30) 사이에 설치한 것이다.

각각 주어진 업무를 수행하고 있는 시스템들에서 낙뢰에 따른 과전류에 의해 직접 또는 간접적으로 피해가 발생되면, 각각의 시스템마다 피해가 발생된 회수를 카운터하고, 상기 시스템중 직접적인 피해로 인하여 시스템 동작에 문제가 발생하면 시스템에 대한 "시스템 고장" 경보를 발생시키며, 또한 간접적인 피해가 가해진 시스템에 카운트된 회수가 설정된 회수에 도달하면 "시스템 위험" 경보를 발생시켜 사용자가 시스템에 치명적인 피해가 발생되지 않도록 즉각적인 유지 보수를 수행할수 있도록 하여 안정된 시스템 운용을 제공할 수 있도록 한다.

상기 각 실시예는 가장 바람직한 실시예를 설명한 것으로, 이에 본 발명의 기술적 사상이 한정되는 것이 아니며 상기 각 실시예로부터 용이하게 설명할 수 있는 것도 본 발명에 포함된다.

이와 같이 본 발명은 시스템에 영향을 미치는 낙뢰에 의한 과전류로부터 시스템을 보호하는 피뢰기의 동작 상태 및 그 회수를 검출하여 사용자가 알 수 있도록 함으로써 낙뢰에 의해 유기되는 과전류에 의해 직접적 또는 간접적인 피해에 따른 시스템의 파손 및 오동작 등의 장애가 발생되기 전 유지보수를 통해 안정된 시스템 동작을 구현할 수 있도록 한다.

Claims (5)

1. 구동 전원을 공급하는 전원부와 상기 전원부에 접속되며 전원부로부터에 공급되는 전원이 설정된 허용 전류 이상이면 상기 전원부로부터 공급되는 전원을 차단하는 제 1전원 차단부와, 상기 제 1전원차단부에 접속되며 상기 제 1전원차단부로부터 공급되는 상기 전원부의 전원에 의해 구동되어 각종 기능을 수행하는 시스템과, 상기 제 1전원 차단부와 시스템 사이의 전원 라인에 병렬 접속되며 전원라인을 통해 공급되는 전원이 설정된 혀용 전류 이상이면 전원 공급을 차단하는 제 2전원 차단부와, 상기 제 2전원 차단부에 접속되어 접지되어 있으며 전원 라인에 낙뢰에 의한 과전류 유입시 동작하여 접지를 통해 소멸시켜 상기 시스템을 보호하는 피뢰기와, 상기 제 2전원 차단부와 피뢰기 사이에 병렬 접속되며 상기 제 1전원차단부와 제 2전원 차단부의 동작 상태에 따라 상기 전원부로부터의 전원 공급 상태를 사용자가 알 수 있도록 표시하여 주는 파일럿 램프를 포함하되, 상기 피뢰기와 연동하여 상기 피뢰기의 동작 상태 및 상기 시스템으로의 낙뢰에 의한 과전류 유입 정보를 검출하며 검출된 정보를 사용자가 알 수 았도록 표시하여주는 락뢰 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 카운터.
2. 제 1항에 있어서, 낙뢰 검출부는 상기 제 2전원 차단부와 피뢰기 사이에 병렬 접속되어 상기 피뢰기의 동작과 연동하여 스위칭 접점이 변화하는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 스위칭 접점 변화에 따라 카운터 계수를 증가하고 이를 사용자가 알 수 있도록 표시하여 주는 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 카운터.
3. 제 2항에 있어서, 상기 스위칭부는 일측 입력단이 상기 제 2전원 차단부와 피뢰기 사이에 병렬 접속되며, 타측 입력단에 기준 전위 설정을 위한 가변저항이 접속되며, 출력단이 상기 스위칭부에 접속된 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 카운터.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭부는 상기 제 2전원 차단부와 피뢰기사이에 병렬 접속되어 상기 피뢰기와 연동하여 빛을 발생하는 광 발생부와, 상기 광 발생부에 근접 설치되며 상기 광 발생부로부터 발생되는 빛에 의해 스위칭 접점이 변화되는 광 검지부를 포함하는 포토커플러인 것을 특징으로 하는 낙뢰 카운터.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 광 검지부를 상기 피뢰기에 근접 설치하여 상기 피뢰기에 근접 설치하여 상기 피뢰기를 상기 광 발생부로 하여 상기 피뢰기와 광 검지부로 포토커플러를 형성한 것을 특징으로 하는 낙뢰 카운터.