KR100960497B1 - 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하철 구간에 사용되어 열차의 정지 위치를 알려주는 정 위치 정차 램프나 열차의 출발시간이 경과 되었음을 알려주는 램프(Dwell Light) 등 여러 램프를 제어해야 하는 분야에 사용되어, 각 램프를 구동시킬 교류 전원을 무접점 릴레이(SSR: Solid State Relay)를 이용하여 제어할 수 있도록 한다. 이에 따라, 램프 제어 장치의 결선을 단순화하고 장치가 차지하는 공간을 절약할 수 있으며, 램프 제어 장치를 더욱 경량화할 수 있게 된다.

램프, 지하철, 계전기, 무접점 릴레이(SSR), 교류 전원, 포토커플러, 피드백

Description

무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치{ Lamp Control Apparatus using Solid State Relay }

본 발명은 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 지하철 구간에 사용되어 열차의 정지 위치를 알려주는 정 위치 정차 램프나 열차의 출발시간이 경과 되었음을 알려주는 램프(Dwell Light) 등 산업 현장에서 사용되는 여러 램프를 더욱 효율적으로 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.

산업 현장에는 여러 가지 목적을 달성하기 위하여 램프를 사용되는 예가 많이 있다.

하나의 예로서, 지하철 시스템은 열차가 정 위치에 정차할 수 있도록 하기 위하여 운전자에게 해당 위치를 알려주는 정 위치 정차 램프, 열차의 출발시간이 되면 그것을 알려 주는 램프(Dwell Light) 등을 사용하고 있다. 이와 같이 램프를 사용하기 위해서는 필요한 램프를 점등시키거나 소등시킬 수 있도록 하는 램프 제어 장치가 필수적이다.

도 1을 참조하여, 종래 지하철 시스템의 램프 제어 장치(12)에 관하여 살펴보기로 한다. 이하에서 '계전기'라는 용어는 접점식 릴레이를 의미한다.

일반적으로 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit)를 이용하여 구성되는 램프 제어부(12-1)는 마스터 장치(11)의 지시에 따라 램프(13)를 점등 또는 소등시키기 위한 램프 제어신호를 출력한다. 도 1에는 설명의 편의를 위하여 램프 제어 장치(12)가 하나의 램프(13)를 제어하는 것처럼 도시되어 있지만 램프 제어 장치(12)는 여러 개의 램프를 제어한다.

램프 제어부(12-1)가 출력하는 램프 제어신호는 계전기 제어 유닛(12-2)의 해당 구성요소(예: 트랜지스터)를 제어하여 계전기 구동 신호인 DC 24V 전원이 해당 계전기로 공급되거나 차단되도록 한다.

그러면, 계전기 유닛(12-3)의 해당 계전기가 단락 또는 개방 상태로 된다. 계전기가 단락 상태이면 램프(13)로 램프 구동용 교류 전원(예: AC 110 V)을 공급하게 되어 램프(13)는 점등하고, 계전기가 개방 상태이면 램프 구동용 교류 전원은 공급되지 못하여 램프(13)는 소등된다.

도 2를 참조하여 계전기를 구동시키는 과정을 보다 구체적으로 살펴보자면, 램프 제어부(12-1)가 어느 램프에 대한 램프 제어신호를 하이(High) 상태로 전달하면(DATA '1'), 포토커플러(21)가 턴 온(Turn On)되어 전류제한용 저항 소자 R(22)과 포토커플러(21)를 통해 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 FET(Field Effect Transistor)는 턴 온된다.

그러면, DC 24V의 전원이 계전기(24)의 제어신호로서 인가되어 계전기(24)의 램프 구동용 교류 전원(AC 110V) 입력접점은 램프와 연결되어 있는 출력접점과 접속되어 램프로 전류가 공급됨으로써 램프는 점등된다.

그러나, 램프 제어부(12-1)가 이 램프에 대한 램프 제어신호를 로우(Low) 상태로 전달하면(DATA '0'), 상기와 반대로 동작하여 계전기(24)의 램프 구동용 교류 전원 입력접점은 램프와 연결되어 있는 출력접점과 떨어지므로 램프로 전류가 공급되지 못하게 되어 램프는 소등된다.

이와 같은 종래의 램프 제어 장치(12)는 위에서 설명한 바와 같이 각 램프에 일대일 대응하여 계전기(24)가 구비되어야 하므로 많은 결선 작업을 필요로 하였으며, 계전기 자체가 적지 않은 공간을 필요로 하기 때문에 장치의 크기가 커져 공간 이용이 비효율적이 되고, 이에 따라 추가 비용이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각 램프에 대하여 램프 구동용 교류 전원을 연결 또는 차단하는 계전기를 무접점 릴레이(SSR)을 이용하여 대체함으로써, 장치의 크기를 줄이고 배선을 단순화하며 비용을 절감할 수 있는 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치는, 입력접점에 램프 구동용 교류 전원이 인가되고, 전력공급 제어신호에 따라 상기 입력접점과 출력접점이 단락 또는 개방상태로 되는 계전기; 램프 제어신호에 따라 무접점 릴레이(SSR: Solid State Relay)를 온/오프시켜 상기 계전기의 출력접점에 인가되는 전원을 자신과 연결된 램프로 공급하거나 차단하는 하나 이상의 무접점 릴레이 구동부; 상기 각 무접점 릴레이 구동부에 대응하여 해당 무접점 릴레이의 출력상태를 감지하는 하나 이상의 피드백 처리부; 및 마스터 장치의 지시에 따라 상기 각 무접점 릴레이 구동부에 상기 램프 제어신호를 전달하고, 상기 각 피드백 처리부를 통해 감지된 각 무접점 릴레이의 출력상태를 감시하여 상기 계전기로 상기 전력공급 제어신호를 전달하는 램프 제어부를 포함하여 이루어진다.

상기 무접점 릴레이 구동부는, SSR 제어신호에 따라 상기 계전기의 출력접점을 통해 인가되는 상기 램프 구동용 교류 전원을 통과시키거나 차단하는 무접점 릴레이(SSR); 및 전류제한용 저항 소자를 통해 인가되는 상기 램프 제어신호에 따라 구동하고, 출력신호를 상기 무접점 릴레이에 대한 SSR 제어신호로서 인가하는 포토커플러를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 피드백 처리부는 입력단이 전류제한용 저항 소자를 통해 해당 무접점 릴레이의 출력단과 연결되고, 출력신호를 해당 무접점 릴레이에 대한 출력상태 감지신호로서 상기 램프 제어부에 전달하는 교류 입력 포토커플러를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 실시예에서 상기 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치는 입력단이 전류제한용 저항소자를 통해 엘이디(LED) 구동 전원에 연결되고, 출력단이 상기 각 피드백 처리부의 교류 입력 포토커플러 출력단에 연결되는 하나 이상의 램프 상태 표시용 엘이디(LED)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 무접점 릴레이(SSR)를 사용하여 램프 구동용 교류 전원을 직접 제어하므로, 종래에 계전기(접점식 릴레이)를 사용하여 램프 제어 장치를 구성할 때에 비하여 장치의 크기가 줄어 공간을 효율적으로 이용할 수 있게 되고 결선도 줄어들게 되므로 장치의 원가를 줄이고 유지관리에 필요한 비용도 절감할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하자면, 본 발명에 따른 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치(30: 이하, 램프 제어 장치라 한다)는 계전기(31), 무접점 릴레이 구동부(32-1~32-n), 피드백 처리부(33-1~33-n), 및 램프 제어부(34)를 포함하여 이루어진다.

계전기(31)는 접점식 릴레이를 이용하여 구성되며, 입력접점에 램프 구동용 교류 전원(예: AC 110V)이 인가되고, 출력접점은 각 무접점 릴레이 구동부(32-1~32-n)와 공통 연결된다.

이러한 계전기(31)는 램프 제어부(34)에서 전달하는 전력공급 제어신호에 따라 입력접점과 출력접점이 단락 또는 개방상태로 되는데, 램프 제어부(34)는 램프 제어 상태가 정상일 때는 계전기(31)의 입력접점과 출력접점을 단락 상태로 만드는 전력공급 제어신호를 인가하고, 그렇지 않을 때는 계전기(31)의 입력접점과 출력접점을 개방 상태로 만드는 전력공급 제어신호를 인가한다.

무접점 릴레이 구동부(32-1~32-n)는 무접점 릴레이(SSR: Solid State Relay)를 포함하고 있으며, 제어 대상 램프(13-1~13-n)의 개수에 대응하여 하나 이상 구비된다(즉, n은 1 이상의 정수이다).

그리고, 램프 제어부(34)에서 전달하는 램프 제어신호에 따라 무접점 릴레이(SSR)를 온 상태로 만들거나 오프 상태로 만든다.

각 무접점 릴레이(SSR)는 계전기(31)의 출력접점에 연결되어 있기 때문에 계전기(31)가 단락상태로 유지될 때 무접점 릴레이(SSR)가 온 상태로 제어되면 램프 구동용 교류 전원을 통과시키고, 무접점 릴레이(SSR)가 오프 상태로 제어되면 램프 구동용 교류 전원을 차단시키게 된다.

피드백 처리부(33-1~33-n)는 각 무접점 릴레이 구동부(32-1~32-n)에 일대일 대응하여 구비되며, 해당 무접점 릴레이 구동부에 포함되어 있는 무접점 릴레이(SSR)의 출력상태를 감지하고, 감지된 신호를 램프 제어부(34)로 전달하는 역할을 수행한다.

한편, 램프 제어부(32)는 마스터 장치(11)와의 연결 구조에 따라 직렬 통신 인터페이스, VME 버스(Versa Module Eurocard Bus) 인터페이스 등 다양한 방법으로 인터페이스할 수 있으며, 마스터 장치(11)로부터의 지시에 따라 각 무접점 릴레이 구동부(32-1~32-n)에 램프 제어신호를 전달하고, 각 피드백 처리부(33-1~33-n)를 통해 감지된 무접점 릴레이의 출력상태를 감시한다.

그리고, 램프 제어신호에 따라 제어한 각 램프의 현재 상태(즉, 각 무접점 릴레이 구동부에 대한 무접점 릴레이의 출력상태)가 예상되는 상태와 다르면 이상이 발생한 것으로 간주하여 계전기(31)를 개방상태로 만드는 전력공급 제어신호를 전달하여 램프 구동용 교류 전원이 각 무접점 릴레이 구동부(32-1~32-n)로 공급되는 것을 차단한다.

예를 들자면, 램프 제어부(34)가 어느 무접점 릴레이 구동부(32-1)로 램프를 소등시키는 램프 제어신호를 출력하였는데, 이 무접점 릴레이 구동부(32-1)에 대한 무접점 릴레이의 출력에서 램프 구동용 교류 전원이 감지되면 이상이 발생한 것이므로 계전기(31)를 개방 상태로 제어한다.

도 4를 참조하여, 무접점 릴레이 구동부와 피드백 처리부를 구성하는 구체적인 실시예를 살펴보기로 한다.

도 4에는 네 개의 램프를 구동하는 예가 도시되어 있으며, 'JI_PRI_HOF'는 램프 구동용 교류 전원(예: AC 110V)이 입력되는 단자, 'JI1_CON'~'JI4_CON'는 램프 제어부(34: 도 4에는 도시되지 않음)로부터 램프 제어신호가 입력되는 단자, 'ROUTE_1'~'ROUTE_4'는 램프와 연결되어 램프 구동용 교류 전원을 인가하는 단자, 'JI1_IN'~'JI4_IN'은 피드백 처리부로부터 감지된 출력상태 신호가 램프 제어부(34)로 입력되는 단자이다.

네 개의 램프에 대한 각 구성요소는 동일하므로 하나의 무접점 릴레이 구동부(32-1)와 피드백 처리부(33-1)에 대하여 설명하기로 한다.

무접점 릴레이 구동부(32-1)는 전류제한용 저항 소자 R17을 통해 램프 제어신호를 입력받아 동작하는 포토커플러(U22)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 램프 제어신호가 하이(High) 상태이면 포토커플러 U22가 턴 온 상태로 되어 무접점 릴레이 SSR1이 도통되고, 계전기(31)를 통해 입력되는 램프 구동용 교류 전원은 무접점 릴레이 SSR1을 통해 출력된다.

그러면, 이 램프 구동용 교류 전원은 'ROUTE_1' 단자를 통해 해당 램프에 인가되어 램프는 점등한다.

또한, 무접점 릴레이 SSR1로부터 출력되는 램프 구동용 교류 전원은 피드백 처리부(33-1)로 입력되는데, 무접점 릴레이 SSR1로부터 출력되는 램프 구동용 교류 전원은 전류제한용 저항 소자 R21과 R22를 통해 포토커플러 U24를 턴 온 상태로 만든다. 여기서 포토커플러 U24는 교류(AC) 입력 포토커플러로서, 입력신호가 양(+)일 때와 음(-)일 때 모두 동작한다.

포토커플러 U24가 턴 온 상태이면 로우(Low) 상태의 출력 감지 신호가 'JI1_IN' 단자를 통해 램프 제어부(34)로 입력된다. 이때, 교류 전원으로 인한 전압 레벨의 밸런스를 맞추기 위하여 커패시터(C9)가 포토커플러 U24의 출력단자 양단에 구비되어 있다.

그러나, 램프 제어신호가 로우(Low) 상태이면 포토커플러 U22가 오프 상태로 되어 무접점 릴레이 SSR1이 도통하지 않고, 계전기(31)를 통해 입력되는 램프 구동용 교류 전원은 무접점 릴레이 SSR1의 출력단에 나타나지 않는다.

그러면, 'ROUTE_1' 단자에 연결되어 있는 램프는 소등된다.

또한, 무접점 릴레이 SSR1은 오프 상태이므로 전류제한용 저항 소자 R21과 R22를 통해 전류가 흐르지 않아 포토커플러 U24는 턴 오프 상태로 된다. 포토커플러 U24가 턴 오프 상태이면 하이(High) 상태의 출력 감지 신호가 'JI1_IN' 단자를 통해 램프 제어부(34)로 입력된다.

한편, 본 발명에 따른 램프 제어 장치(30)는 각 램프의 동작 상태를 시각적으로 알려주는 하나 이상의 엘이디(LED: Light Emitting Diode)를 포함하도록 구성될 수 있다.

이때, 엘이디(LED)는 입력단이 전류제한용 저항 소자(R15)를 통해 엘이디(LED) 구동 전원(예: DC 5V)에 연결되고, 출력단이 피드백 처리부(33-1)의 포토커플러(U24) 출력단에 연결되도록 구성될 수 있다. 그러면, 포토커플러 U24가 턴 온 상태일 때 해당 엘이디(LED)에 전류가 흘러 점등됨으로써, 해당 램프의 상태를 시각적으로 알려주게 된다.

상술한 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.

도 1은 종래의 램프 제어 장치에 관한 예,

도 2는 계전기로 램프를 제어하는 회로의 구체적인 예,

도 3은 본 발명에 따른 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치의 실시예,

도 4는 본 발명에 따른 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치의 구체적인 실시예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11: 마스터 장치 12: 램프 제어 장치

12-1: 램프 제어부 12-2: 계전기 제어 유닛

12-3: 계전기 유닛 13,13-1~13-n: 램프

21: 포토커플러 22: 저항 소자

23: FET 24,31: 계전기

30: 램프 제어 장치

32-1~32-n: 무접점 릴레이 구동부 33-1~33-n: 피드백 처리부

34: 램프 제어부

Claims (4)

1. 입력접점에 램프 구동용 교류 전원이 인가되고, 전력공급 제어신호에 따라 상기 입력접점과 출력접점이 단락 또는 개방상태로 되는 계전기;

   램프 제어신호에 따라 무접점 릴레이(SSR: Solid State Relay)를 온/오프시켜 상기 계전기의 출력접점에 인가되는 전원을 자신과 연결된 램프로 공급하거나 차단하는 복수의 무접점 릴레이 구동부;

   상기 각 무접점 릴레이 구동부에 대응하여 해당 무접점 릴레이의 출력상태를 감지하는 복수의 피드백 처리부; 및

   마스터 장치의 지시에 따라 상기 각 무접점 릴레이 구동부에 상기 램프 제어신호를 전달하고, 상기 각 피드백 처리부를 통해 감지된 각 무접점 릴레이의 출력상태가 상기 램프 제어신호에 대해 예상되는 상태와 같은지의 여부에 따라 상기 계전기로 상기 전력공급 제어신호를 전달하는 램프 제어부를 포함하고,

   상기 각 피드백 처리부는 입력단이 전류제한용 저항 소자를 통해 해당 무접점 릴레이의 출력단과 연결되고, 출력신호를 해당 무접점 릴레이에 대한 출력상태 감지신호로서 상기 램프 제어부에 전달하는 교류 입력 포토커플러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 무접점 릴레이 구동부는

   SSR 제어신호에 따라 상기 계전기의 출력접점을 통해 인가되는 상기 램프 구동용 교류 전원을 통과시키거나 차단하는 무접점 릴레이(SSR); 및

   전류제한용 저항 소자를 통해 인가되는 상기 램프 제어신호에 따라 구동하고, 출력신호를 상기 SSR 제어신호로서 인가하는 포토커플러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   입력단이 전류제한용 저항소자를 통해 엘이디(LED) 구동 전원에 연결되고, 출력단이 상기 각 피드백 처리부의 교류 입력 포토커플러 출력단에 연결되는 하나 이상의 램프 상태 표시용 엘이디(LED)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무접점 릴레이를 이용한 램프 제어 장치.

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