KR101253097B1

KR101253097B1 - Relay circuit system for preventing arc

Info

Publication number: KR101253097B1
Application number: KR1020120136123A
Authority: KR
Inventors: 신상희
Original assignee: 중앙제어 주식회사
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-04-11

Abstract

PURPOSE: A relay system for preventing an arc is provided to increase a lifetime of a relay by preventing a contact of a relay circuit from being damaged due to an electronic circuit. CONSTITUTION: A voltage detection circuit(20) receives an AC voltage and converts the AC voltage into a DC voltage. The voltage detection circuit inputs a waveform of the converted DC voltage to a first input unit of a control unit(10). A current detection circuit(30) inputs a signal voltage to a second input unit of the control unit. A relay driving circuit(40) turns on or off a relay under the control of the control unit. The control unit detects a phase change point as a zero crossing point. [Reference numerals] (10) Control unit; (20) Voltage detection circuit; (30) Current detection circuit; (40) Relay driving circuit; (50) Power source unit;

Description

아크 발생 방지를 위한 릴레이 시스템{RELAY CIRCUIT SYSTEM FOR PREVENTING ARC}RELAY CIRCUIT SYSTEM FOR PREVENTING ARC}

본 발명은 릴레이 회로에 관한 것으로 구체적으로는 순간 전류에 의해 발생 되는 아크를 최소화한 릴레이 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a relay circuit, and more particularly to a relay system that minimizes the arc generated by the instantaneous current.

릴레이는 코일과 접점으로 구성되어 있으며 일반적으로 사용되는 릴레이는 코일에 전원을 인가하면 접점이 붙는 구조이고 이 접점을 통하여 전류를 흐르게 함으로서 전등을 켜거나 기계를 가동할 수가 있다. 릴레이에 사용되는 접점은 붙거나 떨어지는 순간 흐르는 전류에 의하여 아크가 발생 되는데 이때 발생되는 아크에 의하여 접점이 손상되기도 하며 전파 노이즈가 발생되어 다른 장비에 손상을 주는 등 문제점이 있다.
The relay consists of a coil and a contact. A commonly used relay is a structure in which a contact is attached when a power is applied to the coil, and a current can flow through the contact to turn on a light or operate a machine. An arc used by a relay is generated by a current flowing at the moment of attachment or drop. At this time, the arc may be damaged by the generated arc, and radio waves may be generated to damage other equipment.

전등에 전원이 공급되면 전류가 흐르기 시작하는데 일정시간이 경과한 후에는 전류가 안정되어 부하전류가 흐르게 되지만 초기에 전원이 공급될 때는 많은 전류가 흐르게 되며 이런 현상은 전등이나 전동기 등 모든 부하가 크기의 차이는 있지만 동일하다. 전동기의 기동전류는 정격전류의 10배 이상도 될 수 있으며 가장 양호한 백열전등도 조건에 따라서 다르지만 3배 이상이다.
When power is supplied to the lamp, current starts to flow. After a certain time, the current is stabilized and the load current flows, but when the power is initially supplied, a lot of current flows. The difference is the same though. The starting current of the motor can be more than 10 times the rated current, and even the best incandescent lamps are three times or more, depending on the conditions.

이런 이유로 실제 부하전류가 얼마 되지 않은 경우에도 On/OFF 동작 시에 전기 접점에서 많은 아크가 발생되며, 접점이 많이 손상된다. 그러나 실질적으로 아크의 발생과 접점의 손상은 OFF시에 더 많이 발생된다.
For this reason, many arcs are generated at the electrical contacts during on / off operation even when the actual load current is very small, and the contacts are damaged. In practice, however, arcing and damage to the contacts are more likely to occur at OFF.

또한 모든 릴레이는 접점을 붙게 하기 위한 구동코일과 접점을 떨어지게 하기 위하여, 구동코일과 반대방향으로 힘이 작동되도록 스프링을 사용한다. 이러한 구조에서 접점의 붙는 상태를 자세히 관찰하여보면 먼저 구동코일에 전원이 인가되어 접점이 붙는 방향으로 힘이 작용되면서 접점이 붙게 되면, 스프링의 반작용에 의하여 접점이 잠시 떨어지게 되고, 다시 구동 코일의 영향으로 접점이 붙게 된다.
In addition, all relays use springs so that the force acts in the opposite direction to the drive coils, in order to separate the drive coils and contact points. In this structure, if the contact state of the contact is observed in detail, first, when the power is applied to the driving coil and the contact force is applied while the contact force is applied, the contact is temporarily dropped by the reaction of the spring. Contact is attached.

이와 같이 접점이 한 번에 붙지 않고 붙었다가 떨어지고 또다시 붙는 현상을 반복하는 것을 릴레이의 체터링 현상이라고 하며 경중의 차이는 있더라도 모든 릴레이가 체터링 현상이 일어난다.
Like this, repeating the contact that is not stuck at one time, but then stuck again and again, is called the cheating phenomenon of the relay. Even though there is a slight difference, all the cheating phenomenon occurs.

일반적으로 접점이 붙었다가 한번만 떨어지고 다시 붙어 그 상태가 지속되는 경우는 대단히 양호한 상태이며 어떤 제품들은 이런 동작을 수회 반복하는 경우도 있다. 체터링 현상이 심하게 일어날수록 아크가 많이 발생되며 접점의 손상도 심해지며 전파 노이즈 발생으로 주변제품에도 악영향을 끼친다. 체터링 현상을 근본적으로 일어나지 않도록 하는 것이 좋지만, 이러한 이상적인 릴레이는 존재하지 않는다.
In general, it is a very good condition that a contact sticks, then drops once and then sticks again, and some products repeat this operation several times. The more severe the chattering occurs, the more arcs are generated, the more damaging the contacts are, and the noise from the radio waves adversely affects the surrounding products. It is good to avoid the underlying chattering phenomenon, but such an ideal relay does not exist.

일례로, 도 1은 일본에서 개발되어 현재 세계적으로 널리 사용되는 래칭 릴레이의 구동회로를 나타낸다. 이 구동 회로에서 부하에 전원을 공급하기 위하여 ON 동작을 행하면 먼저 PC1이 동작되면서 AC24V가 릴레이 내에 내장된 다이오드 D1을 통하여 코일에 공급되고 접점은 붙게 되며, 따라서 AC 220V 가 부하에 공급된다. 이때 주접점이 동작하면서 보조접점을 움직이게 되어 보조접점이 다이오드 D2 방향으로 옮겨지게 되고 전류는 D2로 흐르게 되어야 하나, 다이오드 D2와 PC1은 극성이 반대가 되므로 전류는 더 이상 흐르지 않게 되고 릴레이의 동작은 정지하게 되며 보조접점과 주접점은 자기유지특성이 있으므로 AC220V는 주접점을 통하여 부하에 계속 공급되게 된다. 포토 SCR PC1의 동작이 정지되어도 현재 상태는 계속 유지되어 부하는 ON 동작이 유지된다.
As an example, FIG. 1 shows a driving circuit of a latching relay developed in Japan and currently widely used worldwide. In this driving circuit, when the ON operation is performed to supply power to the load, PC1 is operated first, and AC24V is supplied to the coil through the diode D1 embedded in the relay, and the contact is attached, thus AC 220V is supplied to the load. At this time, the main contact moves and the auxiliary contact moves to the diode D2 direction and the current flows to D2. However, since the diodes D2 and PC1 are reversed in polarity, the current no longer flows and the relay stops. Since the auxiliary contact and the main contact have self-maintaining characteristics, AC220V is continuously supplied to the load through the main contact. Even if the operation of the photo SCR PC1 is stopped, the current state is maintained and the load is maintained in the ON operation.

부하 전원을 끄기 위하여 OFF 동작이 일어나려면 먼저 포토 SCR PC2가 동작되며, AC 24V 는 PC2를 거쳐 코일을 통한 후 다이오드 D2를 거쳐 보조접점을 통하여 흐르게 된다. 코일에 흐르는 전류는 ON 동작과는 반대방향의 전류가 흐르므로 주접점이 OFF 되고, 연동되어 있는 보조접점도 다이오드 D1 방향으로 움직이게 되며 전류의 흐름도 정지하게 된다. 포토 SCR PC2 의 동작이 정지되어도 OFF 상태는 유지된다.
The photo SCR PC2 is operated first to turn OFF the load, and AC 24V flows through the coil through PC2 and then through the auxiliary contact through diode D2. Since the current flowing in the coil flows in the opposite direction to the ON operation, the main contact is turned OFF, and the associated auxiliary contact also moves in the direction of the diode D1, and the flow of current is stopped. The OFF state is maintained even when the operation of the photo SCR PC2 is stopped.

도 1에 도시된 것처럼 포토 SCR PC1과 PC2에는 제로 크로싱(zero crossing) 회로가 내장되어 있으며 따라서 구동전원 AC 24V의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)에서 릴레이가 동작하게 된다. 그러나 릴레이의 코일에 전압이 인가되는 순간에 접점이 붙는 것이 아니고 코일에 전압이 인가된 후 주접점이 붙기까지 동작시간이 필요하므로 주접점이 붙는 시점에는 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 많이 벗어나게 되어, 실제상황에서는 아크가 많이 발생한다. 또한 AC24V와 AC220V가 동일한 상이 아닌 경우에는 그 효과를 전혀 기대할 수 없게되어 실제 아크가 발생되는 것을 방지할 수 없다는 문제점이 있었다.
As shown in FIG. 1, the photo crossing SCRs PC1 and PC2 have a zero crossing circuit, and thus a relay operates at a zero crossing point of the driving power AC 24V. However, the contact point is not attached to the coil of the relay when the voltage is applied, but the operating time is required until the main contact is attached after the voltage is applied to the coil, so when the main contact is attached, it is far from the zero crossing point. In actual situations, many arcs occur. In addition, when the AC24V and AC220V is not the same phase, the effect can not be expected at all, there is a problem that can not prevent the occurrence of the actual arc.

본 발명은 전술한 바와 같이 릴레이 회로에서 기계적 구조에 의하여 체터링 현상이 일어나더라도 전자회로에 의하여 아크의 발생을 최대한 억제하고 그에 따른 릴레이 회로의 접점이 손상되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
As described above, the object of the present invention is to prevent the occurrence of arc by the electronic circuit as much as possible and to prevent the contact of the relay circuit from being damaged, even if the chattering occurs due to the mechanical structure in the relay circuit.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해, 전압검출회로, 전류검출회로, 릴레이에 접속된 릴레이 구동회로, 전원부 및 제어부를 포함하는 아크 발생 방지를 위한 릴레이 시스템에 있어서,The present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in the relay system for preventing arc generation, including a voltage detection circuit, a current detection circuit, a relay drive circuit connected to a relay, a power supply and a control unit,

상기 전압검출회로는 전원부로부터 교류전압을 입력받아 직류전압으로 변환하고 변환된 직류전압파형을 제어부의 제1 입력부에 입력하고, 상기 전류검출회로는 부하전류에 의해 생성된 신호 전압을 상기 제어부의 제2 입력부에 입력하고, 상기 릴레이 구동회로는 제어부의 제어하에 릴레이의 ON 또는 OFF 동작을 구동시키며, 상기 제어부는, 상기 제1 입력부로부터 입력된 직류전압파형으로부터 위상이 변화되는 시점을 제로크로스포인트(zero crossing point)로서 검출하는 동작, 상기 검출된 제로크로스포인트의 시점에 대응하여 릴레이의 ON 또는 OFF가 이루어지도록 상기 릴레이 구동회로를 제어하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
The voltage detection circuit receives an AC voltage from a power supply unit, converts the DC voltage into a DC voltage, inputs the converted DC voltage waveform to the first input unit of the controller, and the current detection circuit inputs the signal voltage generated by the load current to the first input unit. 2 input to the input unit, the relay driving circuit drives the ON or OFF operation of the relay under the control of the control unit, the control unit, the zero crosspoint (point of time when the phase change from the DC voltage waveform input from the first input unit; detecting as a zero crossing point, and controlling the relay driving circuit so that the relay is turned on or off in correspondence to the detected time point of the zero cross point.

전술한 실시예에서 제어부는, 상기 제1 입력부로부터 입력된 직류전압파형으로부터 위상이 변화되는 시점을 제로크로스포인트(zero crossing point)로서 검출하는 동작을 수행한 후, 상기 검출된 제로크로스포인트의 시점을부터 미리정해진 릴레이의 ON 동작지연시간 또는 OFF 동작지연시간을 카운팅한 직후 릴레이의 ON 신호 또는 OFF 신호를 출력하는 동작을 더 수행하도록 구성된다.
In the above-described embodiment, the controller performs an operation of detecting, as a zero crossing point, a point in time when the phase changes from the DC voltage waveform input from the first input unit, and then the point of time of the detected zero cross point. And further outputting the ON signal or the OFF signal of the relay immediately after counting the ON operation delay time or OFF operation delay time of the predetermined relay.

또한 제어부는, 릴레이의 ON 신호 또는 OFF 신호를 출력한 후 전류검출회로로부터 입력되는 출력전류파형의 시작점 또는 끝점의 시점을 검출하는 동작, 상기 출력전류파형의 시작점 또는 끝점의 시점이 제로크로스포인트의 시점과 동일한지 여부를 판단하는 동작, 출력전류파형의 시작점 또는 끝점의 시점이 제로크로스포인트의 시점과 동일한지 여부를 판단하는 동작의 수행 결과, 동일하지 않은 경우 릴레이의 ON 동작지연시간 또는 OFF 동작지연시간을 조정하는 동작, 및 상기 조정된 릴레이의 ON 동작지연시간 또는 OFF 동작지연시간을 새로운 ON 동작지연시간 또는 OFF 동작지연시간으로 저장하고 다음번 릴레이의 ON 동작 또는 OFF 동작에 이용하는 동작을 더 수행하도록 구성될 수 있다.
The controller may further detect the start point or the end point of the output current waveform input from the current detection circuit after outputting the ON signal or the OFF signal of the relay, and the start point or end point of the output current waveform may be the zero cross point. Determination of whether the point of time is the same as the start point, or the operation of determining whether the start point or the end point of the output current waveform is the same as the point of zero cross point. Perform an operation of adjusting the delay time, and storing the ON operation delay time or OFF operation delay time of the adjusted relay as a new ON operation delay time or OFF operation delay time and use the next operation for ON or OFF operation of the relay. It can be configured to.

또한 ON 동작지연시간을 조정하는 동작은, 최초 ON 동작지연시간에 조정 시간(Δt)를 가감하는 것에 의해 수행되고, 여기서, 조정 시간(Δt)은 입력전압파형의 제로크로스포인트로부터 출력전류파형의 시작 시점을 가감하여 결정된다.
In addition, the operation for adjusting the ON operation delay time is performed by adding or subtracting the adjustment time Δt to the initial ON operation delay time, wherein the adjustment time Δt is obtained from the zero cross point of the input voltage waveform. It is determined by adding or subtracting the starting point.

또한, OFF 동작지연시간을 조정하는 동작은, 최초 OFF 동작지연시간에 조정 시간(Δt)를 가감하는 것에 의해 수행되고, 여기서, 조정 시간(Δt)은 입력전압파형의 제로크로스포인트로부터 출력전류파형의 끝 시점을 가감하여 결정된다.
Further, the operation for adjusting the OFF operation delay time is performed by adding or subtracting the adjustment time Δt to the initial OFF operation delay time, wherein the adjustment time Δt is the output current waveform from the zero cross point of the input voltage waveform. Is determined by adding or subtracting the end point.

본 발명은 전술한 바와 같이 릴레이 회로에서 기계적 구조에 의하여 체터링 현상이 일어나더라도 전자회로에 의하여 아크의 발생을 최대한 억제하고 그에 따른 릴레이 회로의 접점이 손상되는 것을 방지하여 아크의 최소화로 릴레이 접점이 보호되어 릴레이 수명이 길어진다. According to the present invention, even if the chattering phenomenon occurs due to the mechanical structure in the relay circuit, the relay contact is minimized by minimizing the arc by suppressing the occurrence of the arc by the electronic circuit and preventing the contact of the relay circuit. Protected to prolong relay life.

또한 아크 발생이 적어짐에 따라 리레이 동작시 발생되는 노이즈도 줄어들고, 전자파로 인한 장애를 현저히 줄일 수 있다.
In addition, as the arc generation decreases, the noise generated during the relay operation is reduced, and the disturbance caused by the electromagnetic waves can be significantly reduced.

또한 릴레이의 각종부품의 특성변화에도 그 특성 값에 대응하여 조정되므로, 항상 양질의 제품으로 사용할 수 있으며, 생산시에 각종 부품의 특성 값이 틀린 경우에도 별도의 조정없이 출하하여도 사용시 최적값에서 안정되므로 생산관리비용이 절감된다.
In addition, even if the characteristic value of various parts of the relay is adjusted according to the characteristic value, it can be used as a good quality product at all times. It is stable, so production management cost is reduced.

도 1은 현재 널리 사용되는 래칭 릴레이의 구동회로를 도시한 도면.
도 2는 아크 발생을 최소화하기 위한 릴레이 시스템의 개략적 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 릴레이 시스템의 전압검출회로를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 릴레이 시스템의 전류검출회로를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 릴레이 시스템의 릴레이 구동회로를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 릴레이 시스템의 전원부의 회로도.
도 7은 본 발명에 따른 아크 최소화 릴레이 시스템의 전체 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 아크 최소화 릴레이 시스템에 있어서, 릴레이 ON-OFF 하기 위한 프로그램의 흐름도를 나타내는 도면으로서, 도 8의 (a)는 ON 동작의 흐름도이고, 도 8의 (b)는 OFF 동작의 흐름도를 각각 도시한 도면.
도 9는 ON 동작 지연 시간을 이용한 릴레이 동작 파형도.
도 10은 OFF 동작 지연 시간을 이용한 릴레이 동작 파형도.
도 11은 ON 동작점이 ZCP와 일치하지 않는 파형의 예를 나타내는 도면.
도 12는 ON 동작지연시간을 조정한 후의 파형도.
도 13은 ON 동작지연시간 조정을 위해 보완된 릴레이 ON 동작 프로그램의 흐름도.
도 14는 도 13의 흐름도에서의 동작을 구현하기 위한 일례를 개략적으로 나타낸 흐름도.
도 15은 OFF 동작점이 ZCP와 일치하지 않은 파형의 예를 나타낸 도면.
도 16는 OFF 동작지연시간을 조정한 후의 파형도.
도 17은 OFF 동작지연시간 조정을 위해 보완된 릴레이 OFF 동작 프로그램의 흐름도.
도 18은 도 17의 흐름도에서의 동작을 구현하기 위한 일례를 개략적으로 나타낸 흐름도.1 is a view showing a driving circuit of a latching relay currently widely used.
2 shows a schematic configuration of a relay system for minimizing arc generation;
3 illustrates a voltage detection circuit of a relay system according to the present invention.
4 shows a current detection circuit of the relay system according to the invention.
5 is a diagram showing a relay driving circuit of the relay system according to the present invention;
6 is a circuit diagram of a power supply unit of a relay system according to the present invention;
7 is an overall circuit diagram of an arc minimization relay system in accordance with the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a program for relay ON-OFF in the arc minimization relay system according to the present invention. FIG. 8A is a flowchart of an ON operation, and FIG. 8B is an OFF operation. Each showing a flow chart of the same.
9 is a waveform diagram of relay operation using an ON operation delay time.
10 is a waveform diagram of relay operation using an OFF operation delay time.
11 shows an example of a waveform in which the ON operating point does not coincide with ZCP.
12 is a waveform diagram after adjusting an ON operation delay time.
13 is a flowchart of a relay ON operation program that is supplemented for adjusting the ON operation delay time.
14 is a flow diagram schematically illustrating an example for implementing the operations in the flow chart of FIG. 13.
15 shows examples of waveforms in which the OFF operating point does not coincide with ZCP.
Fig. 16 is a waveform diagram after adjusting the OFF operation delay time.
Fig. 17 is a flowchart of a relay OFF operation program that is supplemented for OFF operation delay time adjustment.
18 is a flow diagram schematically illustrating an example for implementing the operations in the flow chart of FIG. 17.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is thoroughly disclosed and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention. And the present invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well known components, well known operations, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Moreover, terms used herein (to be referred to) are intended to illustrate embodiments and are not intended to limit the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. Also, components and acts referred to as " comprising (or comprising) " do not exclude the presence or addition of one or more other components and operations.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, the technical features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 아크 발생을 최소화하기 위한 릴레이 시스템(100)의 구성을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 시스템(100)은 제어부(10), 전압검출회로(20), 전류검출회로(30), 릴레이 구동회로(40) 및 전원부(50)를 포함한다. 전압검출회로(20)와 전류검출회로(30)의 입력 및 출력 포트는 마이컴(10)에 각각 연결되어 있다.
2 shows a configuration of a relay system 100 for minimizing arc generation. The relay system 100 according to the embodiment of the present invention includes a control unit 10, a voltage detection circuit 20, a current detection circuit 30, a relay driving circuit 40, and a power supply unit 50. Input and output ports of the voltage detection circuit 20 and the current detection circuit 30 are connected to the microcomputer 10, respectively.

본 발명에 따른 제어부(10)는 회로 소자를 포함하는 하드웨어 방식으로 형성되거나 회로를 포함하는 마이콤에서 동작하는 프로그램과 같은 소프트웨어 방식으로 형성될 수 있다. 따라서 이하의 설명에서 제어부에 대한 특별한 언급을 하지 않는 한 본 발명은 소프트웨어 또는 하드웨어 모두의 방식에 의해 구현된 것으로 이해되어야 할 것이다.
The control unit 10 according to the present invention may be formed in a hardware manner including a circuit element or in a software manner such as a program operating in a microcomputer including a circuit. Therefore, it is to be understood that the present invention is implemented in the manner of both software or hardware unless otherwise specified in the following description.

도 3은 본 발명에 따른 릴레이 시스템(100)의 전압검출회로(20)를 도시한 도면으로, 전원부(50)로부터 교류 220V가 릴레이 시스템(100)의 전압검출회로(20)의 교류입력단자(L, N)에 입력되면 연산증폭용 소자인 제1 연산증폭기(IC1)을 통하여 연산 증폭된다. 또한 저항 R4와 저항 R5는 동일한 값을 갖고 있으며, 저항 R2 와 저항 R3도 동일한 값을 가진다. 제1 연산증폭기(IC1)의 출력 값은 저항 R5와 R2에 의해 분할되어 제어부에서 읽기가능한 값으로 낮아져 제어부(10)의 제1 AD 입력단자(AD1)로 입력된다. 저항 R1과 콘덴서 C1은 노이즈의 제거 및 AD(analog to digital) 컨버터의 입력시 전압 변동을 방지하고 안정적인 신호공급을 위하여 사용되었다.
3 is a view showing a voltage detection circuit 20 of the relay system 100 according to the present invention, AC 220V from the power supply unit 50 is the AC input terminal of the voltage detection circuit 20 of the relay system 100 ( When input to L, N), it is amplified through the first operational amplifier IC1 which is an operational amplifier element. In addition, resistor R4 and resistor R5 have the same value, and resistor R2 and resistor R3 have the same value. The output value of the first operational amplifier IC1 is divided by the resistors R5 and R2 and lowered to a value that can be read by the controller, and is input to the first AD input terminal AD1 of the controller 10. Resistor R1 and capacitor C1 are used to remove noise and prevent voltage fluctuations at the input of the analog to digital (AD) converter and to provide a stable signal.

제어부(10)의 제1 출력단자(AO1)을 통하여 일정 전압이 인가되고, 이 인가된 전압이 저항 R3를 통하여 연산 증폭기에 공급된다. AC 220V의 교류전압을 제어부(10)에 입력가능한 DC 0V ～ DC 4V의 직류 전압으로 변환하기 위해 제어부의 제1 출력단자(AO1)의 출력전압은 정전압 2V가 되도록 구성하였다.
A constant voltage is applied through the first output terminal AO1 of the controller 10, and the applied voltage is supplied to the operational amplifier through the resistor R3. The output voltage of the first output terminal AO1 of the controller is configured to be a constant voltage of 2V in order to convert an AC voltage of AC 220V into a DC voltage of DC 0V to DC 4V that can be input to the controller 10.

본 발명에 따른 전압검출회로(20)에서는 순시전압을 입력받아 순시전압의 변화를 통하여 ZCP(Zero Crossing Point)를 찾도록 하였다. 전자회로에서 위상검출 회로를 별도로 구성할 수도 있으나 본 실시예에서는 순시전압의 변화를 읽으면서 제어부에 설치된 프로그램 또는 회로 검출에 의해 ZCP를 찾도록 구성되었다.
In the voltage detection circuit 20 according to the present invention, the instantaneous voltage is input to find a zero crossing point (ZCP) through a change in the instantaneous voltage. Although the phase detection circuit may be separately configured in the electronic circuit, the present embodiment is configured to find the ZCP by detecting a program or a circuit installed in the controller while reading the change of the instantaneous voltage.

ZCP를 찾는 방법을 좀더 구체적으로 언급하면 다음과 같다.More specifically, how to find the ZCP is as follows.

입력되는 전압은 교류입력단자(L, N)에 의하여 제1 연산증폭기(IC1)에 입력되며(교류입력전압은 AC 220V), 제어부(10)의 제1 출력단자(AO1)에서 출력되는 전압 DC 2V를 중심으로 DC 0 ~ 4V로 스윙하는 직류전압으로 바뀌어져서 제어부(10)의 제1 AD 입력단자(AD1)에 입력된다. 따라서 제어부(10)에 내장된 AD-컨버터에서 이 전압을 판독하여 2V를 중심으로 초과하는지 미달하는지를 판단하고, 초과하는 시점부터 미달되는 시점으로 변화되는 점이 전압 위상각 0도를 가진 ZCP가 된다.
The input voltage is input to the first operational amplifier IC1 by the AC input terminals L and N (AC input voltage is AC 220V), and the voltage DC output from the first output terminal AO1 of the controller 10. The voltage is changed to a DC voltage swinging from 0 to 4V at a center of 2V and input to the first AD input terminal AD1 of the controller 10. Therefore, the AD-converter built in the control unit 10 reads this voltage to determine whether it exceeds or falls below 2V, and the point that changes from the exceeding time to the failing time becomes a ZCP having a voltage phase angle of 0 degrees.

또한 2V가 미달되는 시점에서부터 2V가 초과되는 시점으로 변화되는 점이 위상각 180도를 가진 또 다른 ZCP가 된다. 한 주기에서 ZCP는 위상각 0도와 위상각 180에서 발생되므로 ZCP는 2개가 생성된다.
In addition, the change from 2V below to 2V is another ZCP with a 180-degree phase angle. In one cycle, ZCP is generated at phase angle 0 and phase angle 180, so two ZCPs are generated.

도 4는 본 발명에 따른 릴레이 시스템(100)의 전류검출회로(30)를 도시한 도면으로서 환형 CT(전류변환기)를 사용하였으며, 이 회로(30)에서 저항 R7과 저항 R8은 동일한 값을 가지며, 저항 R9 와 저항 R10도 동일한 값을 가진다. 부하전류가 흐르면 CT1과 저항 R11에 의해서 생성된 신호 전압은 제2 연산 증폭기(IC2)의 입력단자에 연결된 저항 R10과 저항 R7에 의하여 연산 증폭되고, 제어부(10)의 제2 AD 입력단자(AD2)로 입력된다. 저항 R6과 콘덴서 C2는 도 3에서의 저항 R1 및 콘텐서 C1과 동일하게 노이즈의 제거 및 AD 컨버터의 입력시 전압변동을 방지하고 안정적인 신호공급을 위하여 사용되었다.
FIG. 4 is a diagram illustrating a current detection circuit 30 of the relay system 100 according to the present invention, and an annular CT (current converter) is used, in which the resistor R7 and the resistor R8 have the same value. , Resistor R9 and resistor R10 have the same value. When the load current flows, the signal voltage generated by the CT1 and the resistor R11 is amplified by the resistor R10 and the resistor R7 connected to the input terminal of the second operational amplifier IC2, and the second AD input terminal AD2 of the controller 10 is applied. ) Is entered. Resistor R6 and capacitor C2 are used to remove noise and prevent voltage fluctuations at the input of the AD converter and to provide a stable signal in the same manner as resistors R1 and capacitor C1 in FIG.

제어부(10)의 제2 출력단자(AO2)를 통하여 일정전압이 출력되는데, 본 실시예에서는 정전압 2V를 사용하였고 저항 R8을 통하여 연산증폭기에 공급함으로서 AC 신호를 DC0 ~ 4V의 직류 전압으로 변환하여 제어부에 입력가능하도록 구성되었다.
A constant voltage is output through the second output terminal AO2 of the controller 10. In this embodiment, a constant voltage of 2V is used and the AC signal is converted into a DC voltage of DC0 to 4V by supplying to the operational amplifier through the resistor R8. It is configured to be input to the control unit.

도 5는 릴레이 구동회로(40)를 도시한 도면으로, 릴레이는 일반적으로 사용되는, 전압이 가해져 있는 동안 접점이 붙어있는 릴레이를 사용할 수도 있지만, 본 실시예에서는 동작 코일이 2개(ON 코일, OFF 코일)로 나뉘어져서, ON-OFF 동작이 끝나면 코일에 전압을 제거하여도 그 상태가 유지되는 래치릴레이(41)(latch relay:접점상태 자기 유지형 릴레이)를 사용하였다.
5 is a diagram showing the relay drive circuit 40. The relay may be a relay which is normally used, and has a contact with it while voltage is applied. However, in this embodiment, two operating coils (ON coil, After the ON-OFF operation is completed, a latch relay 41 (latch relay: a contact state self-holding relay) is used, which is maintained even after the voltage is removed from the coil.

래치 릴레이(41)의 ON 동작을 위해 릴레이 구동회로(40)의 트랜지스터 TR1이 구동되어야 하며, 제어부(10)의 제1 출력 포트(DO1)으로부터 출력된 신호는 저항 R12를 통하여 트랜지스터 TR1을 구동하게 된다. 구체적으로 저항 R12를 통한 출력 신호는 트랜지스터 TR1의 베이스 단자에 공급됨으로서 ON 코일이 구동된다. 릴레이가 ON 상태가 된 후에는 제어부(10)의 제1 출력 포트(D01)로부터 출력되는 신호가 제거되어도 릴레이는 ON 상태로 유지된다. 저항 R13은 노이즈 등으로 인한 오동작 방지용으로 사용하되었며, 다이오드 D1은 래치 릴레이의 코일에서 발생되는 역전류로부터 트랜지스터 TR1을 보호하도록 사용되었다.
For the ON operation of the latch relay 41, the transistor TR1 of the relay driving circuit 40 must be driven, and the signal output from the first output port DO1 of the controller 10 drives the transistor TR1 through the resistor R12. do. Specifically, the output signal through the resistor R12 is supplied to the base terminal of the transistor TR1 to drive the ON coil. After the relay is turned on, even if the signal output from the first output port D01 of the controller 10 is removed, the relay remains in the ON state. The resistor R13 is used to prevent malfunction due to noise, and the diode D1 is used to protect the transistor TR1 from the reverse current generated in the coil of the latch relay.

래치 릴레이(41)의 OFF 동작을 위해 릴레이 구동회로(40)의 트랜지스터 TR2가 구동되어야 하며, 제어부(10)의 제2 출력 포트(DO2)로부터 출력된 신호는 저항 R14 를 통하여 트랜지스터 TR2을 구동하게 된다. 구체적으로 저항 R14를 통한 출력 신호는 트랜지스터 TR2의 베이스 단자에 공급됨으로서 OFF 코일이 구동된다. 저항 R15 및 다이오드 D2의 기능 및 동작은 이전 설명한 ON 동작에서의 저항 R13과 다이오드 D1과 동일하다. OFF 동작이 완료되면, 제어부(10)의 제2 출력 포트(D02)로부터의 출력 신호가 제거되어도 래치 릴레이(41)는 OFF 상태 그대로 유지된다For the OFF operation of the latch relay 41, the transistor TR2 of the relay driving circuit 40 must be driven, and the signal output from the second output port DO2 of the controller 10 drives the transistor TR2 through the resistor R14. do. Specifically, the output signal through the resistor R14 is supplied to the base terminal of the transistor TR2 to drive the OFF coil. The function and operation of the resistor R15 and the diode D2 are the same as the resistor R13 and the diode D1 in the ON operation described previously. When the OFF operation is completed, the latch relay 41 remains in the OFF state even if the output signal from the second output port D02 of the controller 10 is removed.

도 6은 릴레이 시스템의 전원부(50)의 회로도를 도시한 도면으로, 트랜스포머(TRANS1)를 통하여 입력교류전압 AC220V는 AC8V로 강등된다. 강등된 교류전압은 브리지다이오드(BD1)을 거쳐 전파 정류되고, 전파 정류된 전압은 콘덴서 C3 및 전해콘덴서 C4를 거치면서 평활 된다. 평활된 전압은 정전압 소자 IC3와 콘덴서 C5, C6을 통하여 DC 5V로 안정화되며 제어부(10) 및 각종 소자(20~50)에 공급된다.
FIG. 6 shows a circuit diagram of the power supply unit 50 of the relay system. The input AC voltage AC220V is demoted to AC8V through the transformer TRANS1. The demoted AC voltage is full-wave rectified via the bridge diode BD1, and the full-wave rectified voltage is smoothed through the capacitor C3 and the electrolytic capacitor C4. The smoothed voltage is stabilized at DC 5V through the constant voltage device IC3 and the capacitors C5 and C6 and is supplied to the control unit 10 and various devices 20 to 50.

도 7은 전술한 바와 같은 전압검출회로(20), 전류검출회로(30), 릴레이 구동부(40) 및 전원부(50)의 회로를 하나의 회로로 취합한 아크 최소화 릴레이 시스템(100)의 상세 회로도를 나타낸다. 도 7에 도시한 바와 같이 전압검출회로(20), 전류검출회로(30), 릴레이 구동부(40) 및 전원부(50)는 제어부(10)의 제어하에 서로 전기적으로 접속되어 있다.
7 is a detailed circuit diagram of the arc minimization relay system 100 in which the circuits of the voltage detection circuit 20, the current detection circuit 30, the relay driver 40, and the power supply unit 50 as described above are combined into one circuit. Indicates. As shown in FIG. 7, the voltage detection circuit 20, the current detection circuit 30, the relay driver 40, and the power supply unit 50 are electrically connected to each other under the control of the control unit 10.

도 8은 본 발명에 따른 아크 최소화 릴레이 시스템(100)에 있어서, 제어부(10)를 통한 래치 릴레이를 ON-OFF 하기 위한 프로그램의 흐름도를 나타내는 도면으로서, 도 8의 (a)는 ON 동작의 흐름도이고, 도 8의 (b)는 OFF 동작의 흐름도를 도시한 도면이다.
8 is a flowchart illustrating a program for turning on and off a latch relay through the control unit 10 in the arc minimization relay system 100 according to the present invention, and FIG. 8A is a flowchart of an ON operation. 8B is a diagram showing a flowchart of the OFF operation.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 래치 릴레이의 ON 동작을 살펴보면, 제어부(10)는 제1 AD 입력단자(AD1)를 통해 전압검출회로(20)로부터 전압 신호를 입력받고, 단계 S110에서와 같이 ZCP를 검출한다. 구체적으로, 제어부(10)는 입력받은 전압 신호를 제어부(10)에 내장된 AD-컨버터를 사용하여 판독하고, ZCP를 검출하기 위하여 입력받은 전압 신호가 기준전압으로 설정된 2V를 초과하는지 또는 미달하는지를 판단한다.
As shown in (a) of FIG. 8, when the ON operation of the latch relay is described, the controller 10 receives a voltage signal from the voltage detection circuit 20 through the first AD input terminal AD1, and performs operation S110. Detects ZCP as Specifically, the controller 10 reads the input voltage signal by using the AD-converter built in the controller 10, and determines whether the input voltage signal exceeds or falls below 2V set as the reference voltage in order to detect the ZCP. To judge.

입력받은 전압이 기준전압을 초과하는 경우에는 입력전압신호가 기준전압 미만으로될 때까지 계속 AD-컨버터의 값을 읽어 들이는데, 기준전압을 초과하는 지점에서 기준전압 미만으로 되는 지점으로 넘어가는 시점이 제1 ZCP가 된다.
If the input voltage exceeds the reference voltage, the AD-converter value is continuously read until the input voltage signal falls below the reference voltage. The point of time when the input voltage exceeds the reference voltage falls below the reference voltage. This is the first ZCP.

동일하게 입력되는 전압신호가 기준전압보다 미만인 경우에는 입력전압신호가 기준전압을 초과할 때까지 계속 AD-컨버터로부터 입력전압값을 읽어 들이며, 기준전압보다 미만인 지점에서 기준전압을 초과하는 지점으로 넘어가는 지점이 제2 ZCP 가 된다.
If the same input voltage signal is below the reference voltage, the input voltage value is continuously read from the AD converter until the input voltage signal exceeds the reference voltage, and it goes to the point exceeding the reference voltage at the point below the reference voltage. Becomes the second ZCP.

이와 같이 단계 S110에서 ZCP가 검출된 후, 단계 S120에서 ON 동작시간 카운트가 시작되는데, 카운터 값이 ON 동작지연시간보다 작으면 ON 동작지연시간 카운팅인 단계 S120을 재수행하고, 카운터 값이 ON 동작지연시간을 초과하면, 단계는 S240으로 진행되어 래치 릴레이를 ON시키기 위하여 제어부(10)의 출력단자 DO1으로 디지털 신호 HI('1')가 출력된다.
As described above, after ZCP is detected in step S110, the ON operation time count starts in step S120. If the counter value is smaller than the ON operation delay time, step S120, which is the ON operation delay time counting, is performed again, and the counter value is ON operation delay. If the time is exceeded, the process proceeds to S240 where the digital signal HI ('1') is output to the output terminal DO1 of the controller 10 to turn on the latch relay.

OFF 동작 역시 전술한 ON 동작과 동일한데, 먼저 단계 S210에서 ZCP를 검출하는데, 단계 S110에서 설명한 바와 같이 위상이 0도, 180인 지점(즉, 입력받은 전압이 기준전압을 초과하는 경우에는 입력전압신호가 기준전압 미만으로될 때까지 계속 AD-컨버터의 값을 읽어 들이고, 기준전압을 초과하는 지점에서 기준전압 미만으로 되는 지점으로 넘어가는 시점을 제1 ZCP로 하고, 입력받은 전압이 기준전압 보다 미만인 경우에는 입력전압신호가 기준전압을 초과할 때까지 계속 AD-컨버터의 값을 읽어 들이고, 기준전압 미만인 지점에서 기준전압 초과인 지점으로 넘어가는 시점을 제2 ZCP로 검출함)으로 ZCP를 검출한다.
The OFF operation is also the same as the ON operation described above. First, in step S210, the ZCP is detected. As described in step S110, the phase is 0 degrees and 180 degrees (that is, the input voltage when the input voltage exceeds the reference voltage). Continue reading the value of the AD-converter until the signal is below the reference voltage, and the point at which the signal passes from the point exceeding the reference voltage to the point below the reference voltage as the first ZCP, and the input voltage is higher than the reference voltage. If less than, the ZCP is detected by reading the value of the AD-converter continuously until the input voltage signal exceeds the reference voltage, and detecting the point of time when the voltage exceeds the reference voltage from the point below the reference voltage to the point above the reference voltage). do.

다음으로 ZCP가 검출된 후, 단계 S220에서와 같이, OFF 동작시간 카운트가 시작되는데, 카운터 값이 OFF 동작지연시간보다 작으면 OFF 동작지연시간 카운팅인 단계 S220을 재수행하고, 카운터 값이 OFF 동작지연시간을 초과하면, 단계는 S240으로 진행되어 래치 릴레이를 OFF시키기 위하여 제어부(10)의 출력단자 DO2로 디지털 신호 HI('1')가 출력된다.
Next, after ZCP is detected, as in step S220, the OFF operation time count is started. If the counter value is smaller than the OFF operation delay time, the operation is performed again in step S220, which is the OFF operation delay time counting, and the counter value is OFF operation delay. If the time is exceeded, the process proceeds to S240 where the digital signal HI ('1') is output to the output terminal DO2 of the controller 10 to turn off the latch relay.

도 9는 ON 동작 지연 시간을 이용한 릴레이 동작 파형도를 도시한 도면이고, 도 10은 OFF 동작 지연 시간을 이용한 릴레이 동작 파형도를 도시한 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 ON 코일에 의하여 접점이 동작되는 시간을 정확하게 계산하여 ZCP 검출 후 일정시간 지연 후(ON 동작 지연 시간 후) 릴레이에 ON 신호를 인가함으로 접점이 붙는 시간이 ZCP와 정확하게 일치하고 있다. 또한, 도 10에 도시한 바와 같이 OFF 동작에 있어서도 접점 동작시간을 정확하게 계산하여 ZCP 검출 후 일정시간(OFF 동작 지연 시간) 지연 후 OFF 코일에 OFF 신호를 인가함으로 접점이 떨어지는 시간이 ZCP와 일치되는 것을 알 수 있다.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relay operation waveform diagram using an ON operation delay time, and FIG. 10 is a diagram illustrating a relay operation waveform diagram using an OFF operation delay time. As shown in FIG. 9, the present invention accurately calculates the time when the contact is operated by the ON coil, and after the ZCP is detected, after a certain time delay (after the ON operation delay time), the time for attaching the contact is applied to the relay. It is exactly the same as the ZCP. In addition, as shown in FIG. 10, the time when the contact falls with ZCP is calculated by accurately calculating the contact operation time in the OFF operation and applying an OFF signal to the OFF coil after a delay (OFF operation delay time) after ZCP detection. It can be seen that.

이와 같이 릴레이가 동작되면 접점에 아크가 발생되지 않아 접점이 보호되며 동작시 전파장애도 일어나지 않을 것이다. 그러나 실제 릴레이를 사용시 여러 가지 변수가 발생하게 된다.
In this way, when the relay is operated, the arc is not generated in the contact, and thus the contact is protected and there will be no radio interference during operation. However, when using a real relay, various variables occur.

릴레이의 생산시에 릴레이 동작시간을 충분히 측정하여 릴레이의 ON 또는 OFF 동작시간을 결정하더라도 각각의 코일값이나 스프링의 강도, 사출물의 미끄럼저항은 각각 상이하므로 동작시간은 각각의 릴레이마다 달라진다. 또한 릴레이를 사용하는 시간에 따라 마찰저항은 달라질 수 있으므로 접점의 동작시간도 변할 수 있다. 또한 부하에 따 달라질 수가 있는데 저항부하에서는 전압위상과 전류위상이 일치하므로 ZCP에서 ON-OFF 동작이 일어날 경우 아크가 최소화되지만 인덕턴스가 부가된 부하에서는 위상이 달라질 수 있기 때문에 아크가 최소화되는 것으로만은 볼 수 없다.
Even when the relay operation time is sufficiently measured during production of the relay to determine the ON or OFF operation time of the relay, each coil value, the strength of the spring, and the sliding resistance of the injection molding are different, so the operation time is different for each relay. In addition, since the frictional resistance may vary depending on the time of use of the relay, the operation time of the contact may also change. Also, depending on the load, the voltage and current phases are the same in the resistance load, so the arc is minimized when the ON-OFF operation occurs in ZCP, but the arc is minimized because the phase can be changed in the inducted load. Can't.

즉, 1) 부하의 종류에 따라 아크가 최소화되는 점이 ZCP 와 항상 일치하지는 않을 수 있고, 2) 생산시에 릴레이에 사용되는 부품의 차이로 인해 동작시간이 모든 릴레이에 대해 일치하지 않을 수 있으며, 3) 사용시간이 경과함에 따라 미끄럼특성과 스프링 강도의 변화, 자력의 감소 등으로 특성이 변화하기 때문에 동작시간이 변경될 수 있다.
That is, 1) arc minimization may not always coincide with ZCP according to the type of load, and 2) operating time may not coincide with all relays due to differences in components used in relays during production. 3) As the usage time elapses, the operation time may change because the characteristics change due to the sliding characteristic, the change of spring strength, and the decrease of magnetic force.

도 11은 이런 문제점을 고려하여 릴레이 동작특성이 변화되었거나 처음부터 조정이 잘못되어, ON 동작점이 ZCP와 일치하지 않는 파형의 예를 나타내는 도면이다.
FIG. 11 is a view showing an example of a waveform in which the ON operating point does not coincide with ZCP due to a change in relay operation characteristics or an incorrect adjustment from the beginning in view of such a problem.

도 11의 전류출력파형에서 볼 수 있듯이, 이 예에서는 ON 동작시간이 너무 짧아 입력전압의 ZCP에 해당되는 t3 지점에서 접점이 붙지 않고 t2 지점에서 접점이 붙게 되어 많은 아크가 발생될 수 있다.
As can be seen from the current output waveform of FIG. 11, in this example, the ON operation time is too short, so that the contact is not attached at the point t3 corresponding to the ZCP of the input voltage, and the contact is attached at the point t2, so that many arcs can be generated.

이런 문제를 해결하기 위하여 릴레이 동작시간 자체를 변경시킬 수 없으므로 ON 동작지연시간을 늘려야만 t2 와 t3를 일치시킬 수 있다.
In order to solve this problem, the relay operation time itself cannot be changed. Therefore, the ON operation delay time must be increased to match t2 and t3.

본 발명에 따른 제어부(10)에서 전류의 파형을 읽어 보면 접점의 접촉시점이 ZCP인 t3에서 일어났는지 그렇지 않은지를 알 수 있다. 입력전압의 ZCP 시점에서 접촉이 되면, 그때부터 전류가 흐르므로 전류의 파형이 생성될 것이고 전류의 시작점과 전압 파형의 ZCP가 일치하면 아크가 최소화 되었다고 판단하면 된다.
When reading the waveform of the current in the controller 10 according to the present invention it can be seen whether or not the contact point of the contact occurred at t3, which is ZCP. When contact is made at the ZCP point of input voltage, current flows from that time, and a waveform of current is generated. If the ZCP of the current waveform coincides with the starting point of the current, the arc is minimized.

만약 전압파형에서의 ZCP와 전류출력파형 시작점이 일치하지 않는다면 일치하지 않는 시간차 만큼을 측정하여 ON 동작지연시간에 가감한 후 보관하였다가 다음 동작시에 이 가감값을 적용하면 그 때부터는 정확하게 전류파형 시작점을 전압파형 ZCP에 일치시키게 할 수 있을 것이다.If the starting point of ZCP and current output waveform do not coincide in voltage waveform, measure by the time difference that is not matched, and then add it to the ON operation delay time and store it. It is possible to match the starting point to the voltage waveform ZCP.

ON 동작지연시간 = t1 - t0ON operation delay time = t1-t0

조정 시간(Δt)= 전압파형 ZCP - 전류파형시작점 = t3-t2Adjustment time (Δt) = voltage waveform ZCP-current waveform starting point = t3-t2

조정된 on 동작지연시간 = ON 동작지연시간 + 조정 시간(Δt)Adjusted on operation delay time = ON operation delay time + adjustment time (Δt)

= ( t1 - t0 ) + ( t3 - t2 )= (t1-t0) + (t3-t2)

여기서, t0는 동작지연시간의 시작점에서의 시간, t1은 동작지연시간 끝점에서의 시간, t2는 전류출력의 시작점에서의 시간, t3는 입력전압파형에서 검출된 ZCP의 시간을 나타낸다.
Where t0 is the time at the start of the operation delay time, t1 is the time at the end of the operation delay time, t2 is the time at the start of the current output, and t3 is the time of ZCP detected in the input voltage waveform.

도 12는 전술한 바와 같이 ON 동작지연시간을 조정한 후, ZCP와 접점이 붙는 시간 즉 전류출력파형 시작점이 일치하는 경우를 도시한 도면이다. ON 동작 지연시간에서 친 부분 t2' - t1 이 조정된 시간이며 최종적으로 t2' - t0 의 시간을 ON 동작지연시간으로 사용하면 입력전압파형의 ZCP에서 접점이 붙어 아크가 최소화될 수 있다.
12 is a diagram illustrating a case where the time when the ZCP is in contact with the contact point, that is, the current output waveform start point coincides after adjusting the ON operation delay time as described above. In the ON operation delay time, the close part t2 '-t1 is the adjusted time. Finally, if the time t2'-t0 is used as the ON operation delay time, the arc can be minimized by the contact in the ZCP of the input voltage waveform.

도 13은 전술한 바와 같이 보완된 릴레이 ON 동작 프로그램의 흐름도를 나타낸다. 13 shows a flowchart of the relay ON operation program that has been supplemented as described above.

도 13에서 단계 S110 내지 단계 S140은 전술한 도 8의 (a)에서의 단계와 동일하며, 단계 S140에서 래치 릴레이 ON 신호가 출력되면, 단계 S150에서 제어부(10)는 입력전압파형으로부터의 ZCP의 값과 전류출력의 시작점이 일치하는 여부를 판단한다. 만일 ZCP의 값과 전류출력의 시작점이 일치하는 경우 프로세스는 종료된다. 만일 ZCP의 값과 전류출력의 시작점이 일치하지 않은 경우에는 단계 S160에서와 같이 ON 동작지연시간(t1 - t0)를 계산하고 저장한후, 단계 S170에서와 같이 조정시간(Δt)를 계산하고, 단계 S180에서 ON 동작지연시간과 조정시간을 이용하여 조정된 ON 동작지연시간을 결정하고 이를 새로운 ON동작지연시간으로서 생성하고 보관하였다가 다음의 ON 동작시 이 값을 사용하게 된다.
In FIG. 13, steps S110 to S140 are the same as those in FIG. 8A described above. When the latch relay ON signal is output in step S140, the control unit 10 controls the ZCP from the input voltage waveform in step S150. Determine whether the value coincides with the starting point of the current output. If the value of ZCP matches the starting point of the current output, the process is terminated. If the value of the ZCP and the start point of the current output do not match, calculate and store the ON operation delay time (t1-t0) as in step S160, calculate the adjustment time (Δt) as in step S170, and In S180, the adjusted ON operation delay time is determined using the ON operation delay time and the adjustment time, and generated and stored as a new ON operation delay time, and this value is used for the next ON operation.

전술한 도 13에서는 ON 동작지연시간이 짧아 조정시간(Δt) 만큼 가산하여 계산되었지만, ON 동작지연시간이 긴 경우에는 조정시간(Δt) 만큼 감산하여 계산될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하며, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
In FIG. 13 described above, the ON operation delay time is calculated by adding as much as the adjustment time Δt, but it is apparent to those skilled in the art that the ON operation delay time may be calculated by subtracting by the adjustment time Δt. The description is omitted.

도 14는 전술한 도 13에서의 흐름도에서 조정된 ON 동작지연시간을 구하는데 필요한 입력전압에서의 ZCP 시간과 전류출력의 시작점 시간을 구하기 위해, 입력전압에서의 ZCP 보관 여부를 판단하는 단계들(S151~S152)과, 전류출력에서의 시작점을 판단하고 저장하는 단계들(S153~S155), 양자의 시간값이 모두 보관되어 있는지를 확인하는 단계(S156)을 더 포함하는 것을 제외하면 도 13에서의 흐름과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
FIG. 14 illustrates the steps of determining whether ZCP is stored at an input voltage to obtain a ZCP time at an input voltage and a starting point time of a current output required to obtain an ON operation delay time adjusted in the aforementioned flowchart of FIG. S151 to S152, and the step of determining and storing the starting point in the current output (S153 ~ S155), and confirming whether or not both time values are stored (S156) in Figure 13 except that Since the flow is substantially the same as the description thereof will be omitted.

도 15은 릴레이의 OFF 동작점이 ZCP와 일치하지 않은 경우의 예를 나타낸다. 도 15에 도시한 바와 같이, OFF 동작시간이 짧아 입력전압의 ZCP 에 해당되는 t7 시점에서 접점이 떨어지지 않고 t7보다 시간축상에서 앞선 t6 시점에서 종료되어 많은 아크가 발생될 것이다. 이런 문제를 해결하기 위하여 릴레이 동작시간은 변경시킬 수 없으므로 릴레이의 OFF 동작지연시간을 늘려 시점 t6을 시점 t7에 일치시켜야만 한다.
15 shows an example where the OFF operating point of the relay does not match the ZCP. As shown in FIG. 15, since the OFF operation time is short, the contact point does not drop at a time point t7 corresponding to the ZCP of the input voltage, and ends at a time point t6 on the time axis before the time point t7, thereby generating a large number of arcs. In order to solve this problem, the relay operation time cannot be changed, so the OFF operation delay time of the relay must be increased to match the time point t6 with the time point t7.

전술한 설명에서와 같이 제어부(10)에서 전류의 파형을 읽어 보면 접점의 떨어지는 시점이 ZCP에서 일어났는지 그렇지 않은지를 알 수 있다. 입력전압의 ZCP 시점에서 접점이 떨어지게 되면, 그때부터 전류가 흐르지 않으므로 전류의 파형이 나타나지 않을 것이고 출력전류의 끝점과 전압파형의 ZCP가 일치하면 아크가 최소화되었다고 판단하면 된다.
As described above, when the waveform of the current is read by the controller 10, it can be known whether or not the time point of falling of the contact occurs in the ZCP. If the contact point drops at the ZCP point of input voltage, since the current does not flow from then, the waveform of the current will not appear. If the end point of the output current coincides with the ZCP of the voltage waveform, the arc is minimized.

만약 전압파형 ZCP와 출력전류파형의 끝점이 일치하지 않는다면 일치하지 않는 시간차(Δt) 만큼을 측정하여 측정된 시간차(Δt)를 최초 OFF 동작지연시간에 가감하여 조정된 OFF 동작지연시간을 구하여 보관하였다가 다음 OFF 동작시에 사용하면 그 때부터는 정확하게 전류파형 끝점을 전압파형 ZCP 에 일치시키게 할 수 있을 것이다.If the end points of the voltage waveform ZCP and the output current waveform do not coincide with each other, the measured time difference (Δt) is added to or subtracted from the initial OFF operation delay time. When used during the next OFF operation, the current waveform endpoints can be precisely matched to the voltage waveform ZCP from then on.

OFF 동작지연시간 = t5 - t4OFF operation delay time = t5-t4

조정 시간(Δt) = 전압파형 ZCP - 전류파형 끝점 = t7 - t6Adjustment time (Δt) = voltage waveform ZCP-current waveform endpoint = t7-t6

조정된 OFF 동작지연시간 = OFF 동작지연시간 + 조정이 필요한 시간 Adjusted OFF operation delay time = OFF operation delay time + time required for adjustment

= ( t5 - t4 ) + ( t7 - t6 )= (t5-t4) + (t7-t6)

여기서, t4는 동작지연시간의 시작점에서의 시간, t5은 동작지연시간 끝점에서의 시간, t6는 전류출력의 끝점에서의 시간, t7는 입력전압파형에서 검출된 ZCP의 시간을 나타낸다.
Where t4 is the time at the start of the operation delay time, t5 is the time at the end of the operation delay time, t6 is the time at the end of the current output, and t7 is the time of ZCP detected in the input voltage waveform.

도 16는 전술한 바와 같이 OFF 동작지연시간을 조정한 후 ZCP와 접점이 떨어지는 시간 즉 전류파형 끝점이 일치하는 경우를 나타낸 도면이다. 도형에서 빗금 친 부분은 조정 시간(Δt)에 해당하는 것으로, t6' - t5 가 조정된 시간이며 결국 t6'-t4 의 시간을 OFF 동작지연시간으로 사용하면 입력전압파형의 ZCP에서 접점이 떨어져 아크가 최소화될 수 있다.
FIG. 16 is a diagram illustrating a case in which the time when the ZCP and the contact point fall, that is, the current waveform endpoints, coincide with the OFF operation delay time as described above. The shaded part of the figure corresponds to the adjustment time (Δt), which is the time t6 '-t5 is adjusted, and eventually, if the time of t6'-t4 is used as the OFF operation delay time, the contact drops from the ZCP of the input voltage waveform Can be minimized.

또한 도 16에서는 OFF 동작지연시간이 짧아 조정시간(Δt) 만큼 가산하여 계산되었지만, OFF 동작지연시간이 긴 경우에는 조정시간(Δt) 만큼 감산하여 계산될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하며, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
In addition, although the OFF operation delay time is calculated by adding the adjustment time Δt in FIG. 16, it is apparent to those skilled in the art that the OFF operation delay time may be calculated by subtracting the adjustment time Δt when the OFF operation delay time is long. Is omitted.

지금까지 설명된 부분을 정리하여 제어부(10)에서 사용되는 프로그램을 작성할 수 있다. 도 17은 보완된 릴레이 OFF 동작 프로그램의 흐름도를 나타낸다.
By arranging the parts described so far, the program used in the control unit 10 can be created. 17 shows a flowchart of a supplemented relay OFF operation program.

도 17에서 단계 S210 내지 단계 S240은 전술한 도 8의 (b)에서의 단계와 동일하며, 단계 S240에서 래치 릴레이 OFF 신호가 출력되면, 단계 S250에서 제어부(10)는 입력전압파형으로부터의 ZCP의 값과 전류출력의 끝점이 일치하는 여부를 판단한다. 만일 ZCP의 값과 전류출력의 끝점이 일치하는 경우 프로세스는 종료된다. 만일 ZCP의 값과 전류출력의 시작점이 일치하지 않은 경우에는 단계 S260에서와 같이 OFF 동작지연시간(t5 - t4)를 계산하고 저장한후, 단계 S270에서와 같이 조정시간(Δt)를 계산하고, 단계 S280에서 OFF 동작지연시간과 조정시간을 이용하여 조정된 OFF 동작지연시간을 결정하고 이를 새로운 OFF 동작지연시간으로서 생성하고 보관하였다가 다음의 OFF 동작시 이 값을 사용하게 된다.
In FIG. 17, steps S210 to S240 are the same as those in FIG. 8B described above. When the latch relay OFF signal is output in step S240, the control unit 10 controls the ZCP from the input voltage waveform in step S250. Determine whether the value and the end point of the current output match. If the value of ZCP matches the end point of the current output, the process is terminated. If the value of ZCP and the starting point of the current output do not match, calculate and store the OFF operation delay time (t5-t4) as in step S260, calculate the adjustment time (Δt) as in step S270, and In S280, the adjusted OFF operation delay time is determined by using the OFF operation delay time and the adjustment time, and this value is generated and stored as a new OFF operation delay time and used for the next OFF operation.

도 18은 전술한 도 17에서의 흐름도에서 조정된 OFF 동작지연시간을 구하는데 필요한 입력전압에서의 ZCP 시간과 전류출력의 끝점 시간을 구하기 위해, 입력전압에서의 ZCP 보관 여부를 판단하는 단계들(S251~S252)과, 전류출력에서의 끝점을 판단하고 저장하는 단계들(S253~S255), 양자의 시간값이 모두 보관되어 있는지를 확인하는 단계(S256)을 더 포함하는 것을 제외하면 도 17에서의 흐름과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
FIG. 18 illustrates steps of determining whether ZCP is stored at an input voltage to obtain a ZCP time at an input voltage and an end point time of a current output required to obtain an OFF operation delay time adjusted in the aforementioned flowchart of FIG. S251 to S252, and the steps of determining and storing the end point in the current output (S253 ~ S255), and confirming whether or not both time values are stored (S256) in Figure 17 except that Since the flow is substantially the same as the description thereof will be omitted.

본 발명에 따르면 입력전압의 ZCP에 맞춰서 릴레이의 접점이 붙거나 떨어질 수 있기 때문에 아크가 발생이 최소화된 릴레이를 사용할 수 있다.
According to the present invention, since the contact point of the relay may be attached or dropped in accordance with the ZCP of the input voltage, a relay in which arc generation is minimized may be used.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 릴레이 시스템
10: 제어부
20: 전압검출회로
30: 전류검출회로
40: 릴레이 구동회로
41: 릴레이
50: 전원부100: relay system
10:
20: voltage detection circuit
30: current detection circuit
40: relay driving circuit
41: relay
50: power supply

Claims

전압검출회로, 전류검출회로, 릴레이에 접속된 릴레이 구동회로, 전원부 및 제어부를 포함하는 아크 발생 방지를 위한 릴레이 시스템에 있어서,
상기 전압검출회로는 전원부로부터 교류전압을 입력받아 직류전압으로 변환하고 변환된 직류전압파형을 제어부의 제1 입력부에 입력하고,
상기 전류검출회로는 부하전류에 의해 생성된 신호 전압을 상기 제어부의 제2 입력부에 입력하고,
상기 릴레이 구동회로는 제어부의 제어하에 릴레이의 ON 또는 OFF 동작을 구동시키며,
상기 제어부는,
상기 제1 입력부로부터 입력된 직류전압파형으로부터 위상이 변화되는 시점을 제로크로스포인트(zero crossing point)로서 검출하는 동작;
상기 검출된 제로크로스포인트의 시점으로부터 미리정해진 릴레이의 ON 동작지연시간 또는 OFF 동작지연시간을 카운팅한 직후 릴레이의 ON 신호 또는 OFF 신호를 출력하는 동작;
릴레이의 ON 신호 또는 OFF 신호를 출력한 후 전류검출회로로부터 입력되는 출력전류파형의 시작점 또는 끝점의 시점을 검출하는 동작;
상기 출력전류파형의 시작점 또는 끝점의 시점이 검출된 제로크로스포인트의 시점과 동일한지 여부를 판단하는 동작;
상기 출력전류파형의 시작점 또는 끝점의 시점이 검출된 제로크로스포인트의 시점과 동일한지 여부를 판단하는 동작의 수행 결과, 동일하지 않은 경우 릴레이의 ON 동작지연시간 또는 OFF 동작지연시간을 조정하는 동작; 및
상기 조정된 릴레이의 ON 동작지연시간 또는 OFF 동작지연시간을 새로운 ON 동작지연시간 또는 OFF 동작지연시간으로 저장하고 다음번 릴레이의 ON 동작 또는 OFF 동작에 이용하는 동작을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 아크 발생 방지를 위한 릴레이 시스템.
In the relay system for preventing arc generation comprising a voltage detection circuit, a current detection circuit, a relay driving circuit connected to a relay, a power supply unit and a control unit,
The voltage detection circuit receives an AC voltage from a power supply unit, converts the AC voltage into a DC voltage, and inputs the converted DC voltage waveform to the first input unit of the controller.
The current detection circuit inputs the signal voltage generated by the load current to the second input unit of the controller,
The relay driving circuit drives the ON or OFF operation of the relay under the control of the controller,
The control unit,
Detecting a time point at which phase changes from a DC voltage waveform input from the first input unit as a zero crossing point;
Outputting an ON signal or an OFF signal of the relay immediately after counting an ON operation delay time or an OFF operation delay time of a predetermined relay from a time point of the detected zero cross point;
Detecting a start point or an end point of an output current waveform input from a current detection circuit after outputting an ON signal or an OFF signal of the relay;
Determining whether the start point or the end point of the output current waveform is the same as the point of time of the detected zero cross point;
Adjusting an ON operation delay time or an OFF operation delay time of a relay when the start point or the end point of the output current waveform is not equal to the start point of the detected zero cross point; And
Wherein the ON operation delay time or OFF operation delay time of the adjusted relay is stored as a new ON operation delay time or OFF operation delay time, and arc generation prevention characterized in that it is configured to perform an operation used for the next ON or OFF operation of the relay. Relay system for

제1항에 있어서,
상기 ON 동작지연시간을 조정하는 동작은, 최초 ON 동작지연시간에 조정 시간(Δt)를 가감하는 것에 의해 수행되고, 여기서, 조정 시간(Δt)은 입력전압파형의 제로크로스포인트로부터 출력전류파형의 시작 시점을 가감하여 결정되는 것을 특징으로 아크 발생 방지를 위한 릴레이 시스템.
The method of claim 1,
The operation of adjusting the ON operation delay time is performed by adding or subtracting the adjustment time [Delta] t to the initial ON operation delay time, wherein the adjustment time [Delta] t is determined from the zero cross point of the input voltage waveform. Relay system for preventing the occurrence of arc, characterized in that determined by adding or subtracting the start time.

제1항에 있어서,
상기 OFF 동작지연시간을 조정하는 동작은, 최초 OFF 동작지연시간에 조정 시간(Δt)를 가감하는 것에 의해 수행되고, 여기서, 조정 시간(Δt)은 입력전압파형의 제로크로스포인트로부터 출력전류파형의 끝 시점을 가감하여 결정되는 것을 특징으로 아크 발생 방지를 위한 릴레이 시스템.
The method of claim 1,
The operation for adjusting the OFF operation delay time is performed by adding or subtracting the adjustment time [Delta] t to the initial OFF operation delay time, wherein the adjustment time [Delta] t is determined from the zero cross point of the input voltage waveform. Relay system for preventing arc generation, characterized in that determined by adding or subtracting the end point.

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