KR101077099B1 - Apparatus for detecting temperature of power cables and methods of controlling the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 전력 케이블에 적어도 하나 이상 설치되어 설치된 지점의 온도를 감지하는 온도감지 센서를 포함하는 전력 케이블의 온도감지 장치에 있어서, 상기 전력 케이블에 설치되어 전력 케이블에 흐르는 전류를 변환하는 영상 변류기, 상기 영상 변류기에 전기적으로 연결된 커패시터, 상기 커패시터에 전기적으로 연결되어 상기 커패시터의 과충전을 방지하는 콤퍼레이터, 상기 콤퍼레이터에 전기적으로 연결되어 상기 커패시터의 충전 전압에 따라 전원 전압을 생성하는 동작특성이 달라지는 레귤레이터 및 상기 레귤레이터로부터 생성된 전원 전압의 크기에 따라 슬립(sleep) 모드 또는 동작 모드로 전환하는 중앙제어장치를 포함하는 구성을 마련한다.The present invention relates to a temperature sensing device for a power cable and a control method thereof, the temperature sensing device for a power cable comprising a temperature sensing sensor for sensing a temperature of a point installed at least one installed in the power cable, the power cable An image current transformer configured to convert current flowing through a power cable, a capacitor electrically connected to the image current transformer, a comparator electrically connected to the capacitor to prevent overcharging of the capacitor, and electrically connected to the comparator to charge the capacitor. A regulator including a regulator in which an operating characteristic of generating a power supply voltage varies according to a voltage, and a central controller switching to a sleep mode or an operating mode according to the magnitude of the power supply voltage generated from the regulator are provided.

상기와 같은 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법을 이용하는 것에 의해, 온도감지 장치에 외부 전원이 공급되지 않더라도 전력 케이블의 이상 유무를 확인할 수 있다.By using the above-described temperature sensing device of the power cable and the control method thereof, it is possible to confirm whether or not the power cable is abnormal even when no external power is supplied to the temperature sensing device.

온도감지, 전력 케이블, 콤퍼레이터, 레귤레이터 Temperature Sensing, Power Cables, Comparators, Regulators

Description

전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법 {Apparatus for detecting temperature of power cables and methods of controlling the same}Apparatus for detecting temperature of power cables and methods of controlling the same}

본 발명은 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 특히 외부전원을 사용하지 않고도 전력 케이블의 온도변화를 감지함으로써 화재 및 전기안전 사고를 예방할 수 있는 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensing device for a power cable and a control method thereof, and in particular, a temperature sensing device for a power cable and its control capable of preventing fire and electrical safety accidents by sensing a temperature change of the power cable without using an external power source. It is about a method.

현재, 사회가 산업화되어감에 따라 점점 더 많은 전력이 요구되고 있고, 상기 전력을 공장 또는 각각의 가정으로 공급하는 전력 케이블에 대한 수요 또한 점점 더 증가하고 있다. 그러나, 전력 케이블이 증가할수록 그에 따른 전기 안전 사고 역시 빈번하게 발생한다. 예를 들어, 어떤 원인에 의하여 전력 케이블에 접촉 저항이 증가하게 되면, 접촉 저항이 증가하는 지점에서 열(heat)이 발생하게 된다. 이러한 열은 전력 케이블의 피복을 녹이므로 전력 케이블의 절연 파괴로 인한 합선을 유도하고, 화재를 일으킨다.At present, as society is industrialized, more and more power is required, and the demand for power cables for supplying the power to factories or individual homes is also increasing. However, as power cables increase, so do electrical safety incidents. For example, if the contact resistance increases in the power cable for some reason, heat is generated at the point where the contact resistance increases. This heat melts the sheath of the power cable, causing short circuits due to dielectric breakdown of the power cable and causing a fire.

따라서, 전기 관리자는 전기 공급 계통의 이상 여부를 수시로 감시해야 하나, 한정된 인원으로 모든 전로의 이상 유무를 수시로 감시하는 것은 현실적으로 어렵다. 또한, 감시를 한다고 해도 전로의 이상을 반드시 감지해 낸다는 보장이 없으며, 감시를 위해서는 반드시 사전에 단전을 시켜야 하는 지점도 존재한다는 문제점이 있다.Therefore, the electrical manager should monitor the abnormality of the electricity supply system from time to time, but it is practically difficult to monitor the abnormality of all converters with limited personnel at any time. In addition, even if the monitoring is not guaranteed to detect the abnormality of the converter, there is a problem that there is a point that must be disconnected in advance for the monitoring.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 전력 케이블에 설치된 온도 감지 센서, 상기 온도 감지 센서가 감지한 온도를 읽어 상기 감지한 온도가 사용자가 미리 설정한 온도 범위에서 벗어나거나 그 온도 상승률이 사용자가 미리 설정한 온도 상승률을 초과하는 경우 경보를 발생하는 경보기, 제어기 및 경보기에 전원을 공급하는 전원공급부로 구성된 온도 감지 센서가 사용되고 있다.In order to solve this problem, the temperature sensor installed on the power cable and the temperature detected by the temperature sensor are read, and the detected temperature is out of a preset temperature range or the rate of temperature rise is preset by the user. In the case of exceeding, a temperature sensor consisting of an alarm that generates an alarm, a controller, and a power supply for supplying power to the alarm are used.

그러나, 온도 감지 센서는 경보기에 전원이 공급되지 않는 경우에는 동작하지 않아 전력 케이블의 이상 유무를 감지할 수 없고, 전력을 많이 소모한다는 문제가 있었다. 또한, 온도 감지 센서는 센서의 동작 여부를 육안으로 쉽게 확인할 수 없다는 문제점도 있었다.However, the temperature sensor does not operate when the power is not supplied to the alarm, so it is impossible to detect an abnormality of the power cable and consumes a lot of power. In addition, the temperature sensor has a problem that it is not easy to check the operation of the sensor with the naked eye.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 온도감지 장치에 외부 전원이 공급되지 않더라도 전력 케이블의 이상 유무를 확인할 수 있는 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems described above, and to provide a temperature sensing device for a power cable and a control method thereof capable of confirming an abnormality of the power cable even when no external power is supplied to the temperature sensing device. .

본 발명의 다른 목적은 전력 소모를 줄일 수 있고, 온도감지 장치의 동작 여부를 쉽게 확인할 수 있는 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a temperature sensing device for a power cable and a method of controlling the same, which can reduce power consumption and easily determine whether the temperature sensing device is operated.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 의하면, 전력 케이블에 적어도 하나 이상 설치되어 설치된 지점의 온도를 감지하는 온도감지 센서를 포함하는 전력 케이블의 온도감지 장치에 있어서, 상기 전력 케이블에 설치되어 전력 케이블에 흐르는 전류를 변환하는 영상 변류기, 상기 영상 변류기에 전기적으로 연결된 커패시터, 상기 커패시터에 전기적으로 연결되어 상기 커패시터의 과충전을 방지하는 콤퍼레이터, 상기 콤퍼레이터에 전기적으로 연결되어 상기 커패시터의 충전 전압에 따라 전원 전압을 생성하는 동작특성이 달라지는 레귤레이터 및 상기 레귤레이터로부터 생성된 전원 전압의 크기에 따라 슬립(sleep) 모드 또는 동작 모드로 전환하는 중앙제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the temperature sensing device and a control method of the power cable according to the present invention to achieve the above object, the temperature sensing device of the power cable comprising a temperature sensor for detecting the temperature of the installed point at least one installed in the power cable An image current transformer for converting a current flowing through the power cable, the capacitor electrically connected to the image current transformer, a comparator electrically connected to the capacitor to prevent overcharging of the capacitor, and electrically connected to the comparator. And a central control unit connected to a sleep mode or an operation mode depending on the magnitude of the power supply voltage generated from the regulator, and a regulator connected to generate a power supply voltage according to the charging voltage of the capacitor. It is done.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 의하면, 상기 중앙제어장치는, 상기 커패시터의 충전 전압이 제1전압 미만이면 슬립 모드에 위치하고, 상기 커패시터의 충전 전압이 제1전압 이상이면 동작 모드에 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the temperature sensing device of the power cable according to an embodiment of the present invention and a control method thereof, the central controller is placed in a sleep mode when the charging voltage of the capacitor is less than the first voltage, the charging voltage of the capacitor is If the voltage is equal to or greater than the first voltage, it is positioned in the operation mode.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 의하면, 상기 중앙제어장치의 외부에 위치하는 지그비 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a temperature sensing device for a power cable and a control method thereof may further include a Zigbee communication module located outside the central control device.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 의하면, 상기 지그비 통신모듈은, 상기 커패시터의 충전 전압이 제2전압 미만이면 슬립 모드에 위치하고, 상기 커패시터의 충전 전압이 제2전압 이상이면 동작 모드에 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the temperature sensing device of the power cable according to an embodiment of the present invention and a control method thereof, the Zigbee communication module is in a sleep mode when the charging voltage of the capacitor is less than the second voltage, the charging voltage of the capacitor is If the voltage is greater than or equal to the second voltage, it is positioned in the operation mode.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 의하면, 상기 커패시터는 4개의 수퍼커패시터가 직렬로 연결된 것을 특징으로 한다.In addition, according to the temperature sensing device of the power cable and the control method thereof according to an embodiment of the present invention, the capacitor is characterized in that the four supercapacitors are connected in series.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 의하면, 온도감지 장치에 외부 전원이 공급되지 않더라도 전력 케이블의 이상 유무를 확인할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the temperature sensing device of the power cable and the control method thereof according to the present invention, the effect that the abnormality of the power cable can be confirmed even if no external power is supplied to the temperature sensing device.

또한, 본 발명에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치 및 그의 제어방법에 의 하면, 전력 소모를 줄일 수 있고, 온도감지 장치의 동작 여부를 쉽게 확인할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the temperature sensing device of the power cable and the control method thereof according to the present invention, it is possible to reduce the power consumption, it is also possible to easily determine whether the operation of the temperature sensing device.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.These and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated in detail according to drawing.

또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.In addition, in description of this invention, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and the repeated description is abbreviate | omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a temperature sensing device of a power cable according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치(100)는 온도감지 센서(11), 저장소자(13), 중앙처리장치(15), 지그비 통신모듈(17), 커패시터(19), 콤퍼레이터(21) 및 레귤레이터(23)를 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the temperature sensing device 100 of the power cable according to the embodiment of the present invention includes a temperature sensor 11, a reservoir 13, a central processing unit 15, and a Zigbee communication module 17. ), A capacitor 19, a comparator 21, and a regulator 23.

상기 온도감지 센서(11)는 전력 케이블에 설치되어 전력 케이블의 온도 변화를 감지한다. 상기 온도감지 센서(11)는 내장된 반도체 온도 센서와 프로세서에 의하여 온도를 감지하여 송신하는 구조로 형성되어 있다. 상기 온도감지 센서(11)는 50g 정도의 무게로 가볍고 작은 크기를 가지므로 전류가 흐르는 전력 케이블(전선 또는 부스바) 등의 발열부에 직접 부착될 수 있다. 또한, 상기 온도감지 센서(11) 는 작은 크기의 전류로 동작할 수 있기 때문에 통신선로에 설치된 다이오드와 콘덴서에 의하여 생성되는 전압으로 동작이 가능하므로 별도의 전원 공급을 필요로 하지 않는다.The temperature sensor 11 is installed in the power cable to detect the temperature change of the power cable. The temperature sensor 11 is formed of a structure for sensing and transmitting the temperature by the built-in semiconductor temperature sensor and processor. Since the temperature sensor 11 has a light and small size with a weight of about 50 g, the temperature sensor 11 may be directly attached to a heating part such as a power cable (wire or bus bar) through which current flows. In addition, since the temperature sensor 11 may operate with a small current, the temperature sensor 11 may operate with a voltage generated by a diode and a capacitor installed in a communication line, and thus does not require a separate power supply.

상기 저장소자(13)는 중앙처리장치(15)의 외부에 설치되어 기준 온도범위의 설정 값을 저장한다. 상기 저장소자(13)는 비휘발성 메모리 소자, 예를 들어 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 저장소자(13)에 저장된 설정 값은 전원이 오프되더라도 삭제되지 않고 유지된다.The reservoir 13 is installed outside the central processing unit 15 to store a set value of the reference temperature range. The reservoir 13 is preferably a nonvolatile memory device, for example, an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM). Therefore, the setting value stored in the reservoir 13 is maintained without being deleted even when the power is turned off.

상기 중앙처리장치(15)는 MSP430 시리즈를 사용하여 저전력 회로를 구성할 수 있다. 따라서, 상기 중앙처리장치(15)는 일반 AVR CPU에 비해 전력소모가 작다(일반적인 동작 모드 일 때 약 400uA 소비). 상기 중앙처리장치(15)는 AD 컨버터(25), 제1 입출력 포트(27), USART(29) 및 제2 입출력 포트(31)를 포함하여 구성된다. The CPU 15 may form a low power circuit using the MSP430 series. Therefore, the CPU 15 consumes less power than a general AVR CPU (approximately 400 uA in normal operation mode). The CPU 15 includes an AD converter 25, a first input / output port 27, a USART 29, and a second input / output port 31.

상기 AD 컨버터(25)는 온도측정 알고리즘을 구현하고, 온도감지 센서(11)로부터 감지된 값을 디지털 값으로 변환하게 된다. 상기 제1 입출력 포트(27)에는 저장소자(13)가 전기적으로 연결되어 있다. 상기 USART(29) 및 제2 입출력 포트(31)는 외부의 서버와 무선으로 신호를 주고받는 지그비 통신모듈(17)과 연결되어 있다. 상기 중앙처리장치(15)는 제2 입출력 포트(31)를 이용하여 지그비 통신모듈(17)의 슬립(sleep) 모드 및 리셋(reset) 모드를 제어한다. 상기 중앙처리장치(15) 및 지그비 통신모듈(17)이 서로 통신하지 않을 경우에, 상기 지그비 통신모 듈(17)은 슬립 모드로 전환되어 소비전력을 줄여준다.The AD converter 25 implements a temperature measurement algorithm and converts the value detected from the temperature sensor 11 into a digital value. The reservoir 13 is electrically connected to the first input / output port 27. The USART 29 and the second input / output port 31 are connected to a Zigbee communication module 17 that exchanges signals with an external server wirelessly. The CPU 15 controls the sleep mode and the reset mode of the Zigbee communication module 17 by using the second input / output port 31. When the CPU 15 and the Zigbee communication module 17 do not communicate with each other, the Zigbee communication module 17 is switched to the sleep mode to reduce power consumption.

상기 커패시터(19)는 온도감지 장치(100)에 내장되어 전력 케이블(전선 또는 부스바)에 설치된 영상 변류기(33; ZCT)로부터 생성된 전류를 충/방전한다. 상기 커패시터(19)는 5F/2.7V의 정격을 갖는 수퍼커패시터 4개가 직렬로 연결되어 있는 것이 바람직하다.The capacitor 19 is embedded in the temperature sensing device 100 to charge / discharge current generated from an image current transformer 33 (ZCT) installed in a power cable (wire or bus bar). Preferably, the capacitor 19 is connected to four supercapacitors having a rating of 5F / 2.7V.

상기 콤퍼레이터(21)는 콤퍼레이터 IC(예를 들어 LTC1443) 및 달링턴 트랜지스터(예를 들어 KSE800)를 사용하여 커패시터(19)가 10V 이상으로 과충전되는 것을 방지한다. 또한, 상기 콤퍼레이터(21)는 레귤레이터(23)가 안정된 전압에서 정상 작동하고 불안정한 전압 시에는 오프되어 충전 모드로 돌아가게 하기 위해 히스테리시스 회로를 구성한다.The comparator 21 uses a comparator IC (eg, LTC1443) and a Darlington transistor (eg, KSE800) to prevent the capacitor 19 from being overcharged above 10V. In addition, the comparator 21 constitutes a hysteresis circuit to allow the regulator 23 to operate normally at a stable voltage and to be turned off at an unstable voltage to return to the charging mode.

상기 레귤레이터(23)는 중앙처리장치(15)에 전기적으로 연결되어 중앙처리장치(15) 및 회로 동작에 필요한 동작전압, 예를 들어 3.3V를 생성한다. 상기 레귤레이터(23)는 LTC1877을 사용하는 것이 바람직하다.The regulator 23 is electrically connected to the central processing unit 15 to generate an operating voltage required for the central processing unit 15 and the circuit operation, for example, 3.3V. It is preferable that the regulator 23 use LTC1877.

다음으로, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 온도감지 장치의 세부회로 및 동작에 대하여 설명하기로 한다.Next, the detailed circuit and operation of the temperature sensing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도감지 장치에 적용되는 콤퍼레이터를 도시한 회로도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 커패시터 및 레귤레이터를 도시한 회로도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도감지 장치에 적용되는 중앙처리장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a comparator applied to the temperature sensing device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a circuit diagram showing a capacitor and a regulator according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an embodiment of the present invention Is a circuit diagram showing a central processing unit applied to a temperature sensing device according to the present invention.

도 2에서 도시한 바와 같이, 콤퍼레이터(21)는 콤퍼레이터 IC(LTC1443) 및 달링턴 트랜지스터(KSE800)를 사용하여 커패시터(19)가 9.5V의 일정전압 이하로 유지하도록 충전을 제어한다. 이 경우, 저항(R17) 상단에 전원 전압이 인가되고, 저항(R22) 하단은 접지되어 있다. 상기 콤퍼레이터 IC의 4번 핀(pin)에 1.2V의 기준 전압을 연결한 후에, 9.5V 이상의 전압이 커패시터(19)에 인가되면 콤퍼레이터 IC의 5번 핀에 기준 전압 이상의 전압이 인가되어 2번 핀으로 신호가 출력된다. 상기 2번 핀에서 출력된 신호는 달링턴 트랜지스터의 베이스로 입력됨으로써, 컬렉터에서 이미터로 전류가 도통하여 순간적인 쇼트로 인해 커패시터(19)에 충전된 전압이 방전된다. As shown in FIG. 2, the comparator 21 uses the comparator IC LTC1443 and the Darlington transistor KSE800 to control charging so that the capacitor 19 is kept below a constant voltage of 9.5V. In this case, a power supply voltage is applied to the upper end of the resistor R17, and the lower end of the resistor R22 is grounded. After connecting a reference voltage of 1.2V to pin 4 of the comparator IC, if a voltage of 9.5V or more is applied to the capacitor 19, a voltage of more than the reference voltage is applied to pin 5 of the comparator IC to pin 2. Signal is output. The signal output from the pin 2 is input to the base of the Darlington transistor, so that a current is conducted from the collector to the emitter to discharge the voltage charged in the capacitor 19 due to a momentary short.

상기 커패시터(19)가 방전되면 전압은 9.5V 이하로 떨어지고, 커패시터(19)의 전압이 9.5V 이하가 되면 5번 핀에 1.2V 이하의 전압이 인가되므로 2번 핀으로부터 신호가 출력되지 않는다. 따라서, 상기 달링턴 트랜지스터는 동작하지 않고, 커패시터(19)는 충전 모드로 유지된다. 이 경우, 중앙처리장치(15)는 저항(R22)의 상부에 연결된 VDC 단자와 전기적으로 연결되어 있어 현재 충전된 전압을 계산한다.When the capacitor 19 is discharged, the voltage drops to 9.5 V or less, and when the voltage of the capacitor 19 becomes 9.5 V or less, a voltage of 1.2 V or less is applied to pin 5 so that no signal is output from pin 2. Thus, the Darlington transistor does not operate and the capacitor 19 remains in the charging mode. In this case, the central processing unit 15 is electrically connected to the VDC terminal connected to the upper portion of the resistor R22 to calculate the currently charged voltage.

상기 중앙처리장치(15)는 VDC 값을 수신하여 디지털 신호로 변환하고, 현재의 충전된 전압을 계산함으로써 슬립(sleep) 모드 또는 동작 모드 등을 자체적으로 점검하여 충전량이 적을 경우 지그비 통신모듈(17)을 슬립 모드 상태로 두어 충전이 빠르게 진행될 수 있도록 한다. 또한, 상기 중앙처리장치(15)는 커패시터(19)가 충분히 충전되었다고 판단하면 데이터 송신 및 측정을 위해 지그비 통신모듈(17)을 액티브 상태로 놓아 데이터전송을 원활히 하게 된다.The central processing unit 15 receives the VDC value, converts it into a digital signal, calculates a current charged voltage, and checks a sleep mode or an operation mode by itself, and when the charging amount is low, the Zigbee communication module 17 ) Into sleep mode for faster charging. In addition, when the CPU 15 determines that the capacitor 19 is sufficiently charged, the ZigBee communication module 17 is active for data transmission and measurement, thereby facilitating data transmission.

도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 커패시터(19)의 충전 전압이 제1전압(예를 들어 4.5V) 미만이면 중앙처리장치(15) 및 지그비 통신모듈(17)은 슬립 모드를 유지하고, 커패시터(19)는 계속 충전된다. 상기 커패시터(19)의 충전 전압이 제1전압 이상 제2전압(예를 들어 5V) 미만인 경우에는 중앙처리장치(15)가 동작 모드로 설정되어 온도 값을 계측하나 지그비 통신모듈(17)은 계속 슬립 모드로 유지되어 경보기와 통신하지는 않는다. 그러나, 상기 커패시터(19)의 충전 전압이 제2전압 이상이 되면 중앙처리장치(15)는 온도 값을 계측하고, 지그비 통신모듈은(17) 동작모드로 전환되어 통신을 수행하게 된다.As shown in FIGS. 2 and 3, when the charging voltage of the capacitor 19 is less than the first voltage (for example, 4.5V), the CPU 15 and the Zigbee communication module 17 maintain the sleep mode. The capacitor 19 continues to be charged. When the charging voltage of the capacitor 19 is less than the first voltage or less than the second voltage (for example, 5 V), the CPU 15 is set to an operation mode to measure a temperature value, but the Zigbee communication module 17 continues. It remains in sleep mode and does not communicate with the alarm. However, when the charging voltage of the capacitor 19 is greater than or equal to the second voltage, the CPU 15 measures a temperature value, and the Zigbee communication module 17 is switched to an operation mode to perform communication.

상기 커패시터(19)가 수퍼커패시터로 형성된 경우에, 상기 수퍼커패시터의 최대 충전전압은 10V이고, U4번 전압의 입력범위는 12V 이하이므로 수퍼커패시터는 전원 전압이상으로 충전되지 않는다.When the capacitor 19 is formed of a supercapacitor, the maximum charge voltage of the supercapacitor is 10V and the input range of the voltage U4 is 12V or less, so the supercapacitor is not charged above the power supply voltage.

상기 레귤레이터(23)로 LTC1877가 사용되는 경우에, 상기 LTC1877은 STEP-DOWN 방식으로 이용되어 VCC 전원(3.3V)을 생성한다. 또한, 상기 LTC1877의 데이터시트를 참고하여 저항(R10)과 저항(R29)의 값을 구할 수 있다. 상기 커패시터(19)의 충전 전압이 약 3V인 경우에 전원 전압이 생성되지 않고 RUN 되어 방전되는 현상이 생길 경우를 대비해 콤퍼레이터 IC(LTC1443)를 사용하여 히스테리시스를 줄 수 있다.When LTC1877 is used as the regulator 23, the LTC1877 is used in a step-down manner to generate a VCC power supply (3.3V). In addition, the values of the resistors R10 and R29 may be obtained by referring to the data sheet of the LTC1877. When the charging voltage of the capacitor 19 is about 3V, the hysteresis may be provided using the comparator IC LTC1443 in the event that the power supply voltage is not generated but is RUN and discharged.

상기 커패시터(19)의 충전 전압이 4.5V 이상 되면 LTC1443의 7번 핀에 기준 전압 이상이 걸리게 되고, 이때 LTC1443의 1번 핀에 충전된 전압이 걸리면서 LTC1877 이 동작한다. 또한, 상기 커패시터(19)의 충전전압이 설정 전압(예를 들어 3.5V) 이하로 떨어지면 LTC1443의 1번 핀이 0V로 다운되며 전원 전압(VCC 전압)은 생성되지 않고 커패시터(19)가 충전된다.When the charging voltage of the capacitor 19 is 4.5V or more, the reference voltage is applied to pin 7 of the LTC1443 or more. At this time, the voltage charged to pin 1 of the LTC1443 is applied and the LTC1877 operates. In addition, when the charging voltage of the capacitor 19 falls below a set voltage (for example, 3.5V), pin 1 of the LTC1443 is brought down to 0V and the capacitor 19 is charged without generating a power supply voltage (VCC voltage). .

상기 커패시터(19)에 충전된 전압이 4.5V 이상이 되면 U3B의 7번 핀에 1.2V 이상이 흐르게 되고, 이때 U3B의 1번 핀에 충전전압이 흐르게 되며, U4의 1번 핀(RUN)에 전원 전압이 걸리게 되어 3.3V의 전압이 출력된다.When the voltage charged in the capacitor 19 is 4.5V or more, 1.2V or more flows to pin 7 of U3B. At this time, the charging voltage flows to pin 1 of U3B, and to pin 1 (RUN) of U4. The power supply voltage is applied and a voltage of 3.3V is output.

3.3V 전원 전압이 생성되면 중앙처리장치(15) 및 지그비 통신모듈(17)이 동작하고, 부하가 걸리게 되며, 충전 전압이 충분하면 중앙처리장치(15) 및 지그비 통신모듈(17)은 계속 동작하게 된다.When the 3.3V power supply voltage is generated, the central processing unit 15 and the Zigbee communication module 17 are operated and a load is applied. When the charging voltage is sufficient, the central processing unit 15 and the Zigbee communication module 17 continue to operate. Done.

상기 중앙처리장치(15) 및 지그비 통신모듈(17)은 영상 변류기(33)의 코어에 흐르는 전류가 충분하지 못할 경우에는 커패시터(19)에 충전된 전원을 소모시켜 동작하게 된다. 이 경우, 상기 커패시터(19)의 충전 전압이 3V 이하가 되어 충전량이 충분하지 못하면 커패시터(19)는 충전도 방전도 아닌 상태에 놓이게 된다. 따라서, 이러한 현상을 방지하기 위해 커패시터(19)의 충전 전압이 3V 이하로 떨어질 경우 U4의 1번 시그널은 0V가 되도록 회로를 구성하면 U4에는 3.3V의 전원 전압이 생성되지 못하여 중앙처리장치(15)와 지그비 통신모듈(17)은 모두 슬립 모드로 전환된다.The central processing unit 15 and the Zigbee communication module 17 operate by consuming power charged in the capacitor 19 when the current flowing in the core of the current transformer 33 is not sufficient. In this case, when the charging voltage of the capacitor 19 is 3V or less and the charging amount is not sufficient, the capacitor 19 is in a state where neither charging nor discharging is performed. Therefore, in order to prevent such a phenomenon, when the charging voltage of the capacitor 19 drops below 3V, the circuit 1 is configured to be 0V in the U4 signal, the power supply voltage of 3.3V is not generated in the U4, so that the central processing unit 15 ) And the Zigbee communication module 17 are switched to the sleep mode.

따라서, 중앙처리장치(15)와 지그비 통신모듈(17)이 슬립 모드로 전환되면 부하가 걸리지 않고, 커패시터(19)는 충전된다.Therefore, when the central processing unit 15 and the Zigbee communication module 17 are switched to the sleep mode, no load is applied and the capacitor 19 is charged.

수퍼커패시터가 방전된 상태에서 동작전압(4.5V)까지 충전되는 시간은 아래 [표 1]과 같다.The charging time to the operating voltage (4.5V) when the supercapacitor is discharged is shown in Table 1 below.

1A1A 2A2A 3A3A 4A4A 5A5A 10A10A 약 20분20 minutes 10분10 minutes 6분6 minutes 4~5분4-5 minutes 3분3 minutes 1분20초1 minute, 20 seconds

도 1 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 중앙처리장치(15)는 온도감지 센서(11)의 측정값을 수신하여 AD 컨버터로부터 디지털 값으로 변환한다. 또한, 상기 중앙처리장치(15)는 VDC 값을 AD 컨버터로부터 수신하여 충전 전압에 따라 동작 상태를 달리하게 된다. 1 and 4, the central processing unit 15 receives the measured value of the temperature sensor 11 and converts it into a digital value from the AD converter. In addition, the CPU 15 receives the VDC value from the AD converter and changes the operating state according to the charging voltage.

또한, 상기 중앙처리장치(15)는 제1 입출력 포트(27)에 연결된 2개의 로터리 스위치로부터 경보기와 통신하는 센서번호(MY ADDRESS) 값과 주파수 채널을 구분한다. 따라서, 주파수 채널은 로터리 스위치 값 1개당 5MHz로 구분되어 채널 혼선을 피할 수 있다.In addition, the CPU 15 distinguishes a sensor number (MY ADDRESS) value and a frequency channel from the two rotary switches connected to the first input / output port 27 to communicate with the alarm. Therefore, the frequency channel is divided into 5MHz per one rotary switch value to avoid channel crosstalk.

지그비 통신모듈(17)은 전원 핀(VCC, GND)을 제외하고 발신(TX), 수신(RX), 슬립(SLEEP) 및 리셋(RESET)으로 구분되는 총 4개의 핀을 사용한다.The Zigbee communication module 17 uses a total of four pins, which are divided into a transmission (TX), a reception (RX), a sleep (SLEEP), and a reset (RESET), except for the power pins (VCC, GND).

상기 슬립 핀은 통신하지 않을 때 지그비 통신모듈(17)을 슬립 모드로 설정하여 충전된 전력의 사용을 최소화시키고(통신시 소비전력 20~60mA , 슬립 모드 시 100 uA 이내), 리셋 핀은 지그비 통신모듈(17)을 리셋한다.The sleep pin minimizes the use of charged power by setting the Zigbee communication module 17 to the sleep mode when not in communication (20 ~ 60mA power consumption during communication, and within 100 uA in the sleep mode), and the reset pin uses Zigbee communication. Reset module 17.

상기 중앙처리장치(15)에는 고휘도의 녹색 LED와 적색 LED가 연결되어 센서의 동작상태를 육안으로 파악할 수 있다.The central processing unit 15 is connected to a green LED and a red LED of high brightness to visually grasp the operating state of the sensor.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. As mentioned above, although the invention made by the present inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 케이블의 온도감지 장치를 도시한 도면.1 is a view showing a temperature sensing device of a power cable according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도감지 장치에 적용되는 콤퍼레이터를 도시한 회로도.Figure 2 is a circuit diagram showing a comparator applied to the temperature sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도감지 장치에 적용되는 커패시터 및 레귤레이터를 도시한 회로도.Figure 3 is a circuit diagram showing a capacitor and a regulator applied to the temperature sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도감지 장치에 적용되는 중앙처리장치를 도시한 회로도.Figure 4 is a circuit diagram showing a central processing unit applied to the temperature sensing device according to an embodiment of the present invention.

Claims (5)

전력 케이블에 적어도 하나 이상 설치되어 설치된 지점의 온도를 감지하는 온도감지 센서를 포함하는 전력 케이블의 온도감지 장치에 있어서,In the temperature sensing device of the power cable comprising at least one temperature sensing sensor for detecting the temperature of the installed at least one installed in the power cable, 상기 전력 케이블에 설치되어 전력 케이블에 흐르는 전류를 변환하는 영상 변류기;An image current transformer installed on the power cable to convert current flowing through the power cable; 상기 영상 변류기에 전기적으로 연결된 커패시터;A capacitor electrically connected to the image current transformer; 상기 커패시터에 전기적으로 연결되어 상기 커패시터의 과충전을 방지하는 콤퍼레이터;A comparator electrically connected to the capacitor to prevent overcharging of the capacitor; 상기 콤퍼레이터에 전기적으로 연결되어 상기 커패시터의 충전 전압에 따라 전원 전압을 생성하는 동작특성이 달라지는 레귤레이터; 및A regulator electrically connected to the comparator, the operation characteristic of generating a power supply voltage according to a charging voltage of the capacitor is changed; And 상기 레귤레이터로부터 생성된 전원 전압의 크기에 따라 슬립(sleep) 모드 또는 동작 모드로 전환하는 중앙제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 온도감지 장치.And a central control unit for switching to a sleep mode or an operation mode according to the magnitude of the power supply voltage generated from the regulator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중앙제어장치는,The central control unit, 상기 커패시터의 충전 전압이 제1전압 미만이면 슬립 모드에 위치하고,When the charging voltage of the capacitor is less than the first voltage is placed in a sleep mode, 상기 커패시터의 충전 전압이 제1전압 이상이면 동작 모드에 위치하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 온도감지 장치. And the charging voltage of the capacitor is greater than or equal to the first voltage, wherein the temperature sensing device of the power cable is positioned in an operation mode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중앙제어장치의 외부에 위치하는 지그비 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 온도감지 장치.And a Zigbee communication module located outside the central control unit. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 지그비 통신모듈은,The Zigbee communication module, 상기 커패시터의 충전 전압이 제2전압 미만이면 슬립 모드에 위치하고,If the charging voltage of the capacitor is less than the second voltage is placed in a sleep mode, 상기 커패시터의 충전 전압이 제2전압 이상이면 동작 모드에 위치하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 온도감지 장치.And the charging voltage of the capacitor is greater than or equal to the second voltage. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 커패시터는 4개의 수퍼커패시터가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 온도감지 장치.The capacitor is a temperature sensing device of the power cable, characterized in that four supercapacitors are connected in series.
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