KR102036953B1 - The Apparatus for Extended Function Controls of Loads Connected via AC Single Power Line - Google Patents

Abstract

교류 단선로로 직렬 연결된 조명 또는 모터 또는 액추에이터 또는 발열체를 스위치로 제어함에서 단지 On/Off의 조작 외에도 조명의 색상, 밝기, 타이머, 시나리오 동작제어 하거나 복수 개의 조명에서 선택 제어도 가능하고 부하가 모터인 경우는 회전 개시/멈춤, 회전속도, 회전량, 회전시간, 회전 방향과 그 시나리오 동작 또는 타이머 동작 또는 복수 개의 모터에서 선택 제어 가능하고 액추에이터는 솔레노이드의 제어로 대상의 정해진 변위량의 제어가 가능하고 발열체는 직접 또는 목표 온도의 설정을 통한 간접 제어를 가능하게 하는 발명으로 복수 개의 스위치를 동원하여 경제적이고 편리하게 제어하는 장치에 관한 것이다.
복수 개의 각 스위치를 조작할 때마다 연관된 제너다이오드의 역방향 항복전압 전압강하가 일어나고 그 전압강하 양상 또는 그로 인해 변화된 '턴 온 위상 시점' 또는 '턴 오프 위상 시점'에 스위치의 조작 조합의 정보를 맵핑하여 제어하려는 정보를 전달한다. MOSFET과 마이크로컨트롤러를 동원하여 제너다이오드의 역할을 대신할 수도 있다.
매우 경제적인 수단으로 교류 단선로로 연결되는 부하에 On/Off 외의 다양한 제어를 기존 옥내배선을 그대로 활용하여 실행할 수 있고 특히 부하 제어를 위해 별도 무선 제어 수단을 부가할 경우 스위치가 전력 공급을 차단하지 않으므로 무선 제어 수단의 병행이 용이한 장점이 있다. In addition to the on / off operation, it is also possible to control the color, brightness, timer, scenario operation of the lights or the selection of a plurality of lights. In the case of rotation start / stop, rotation speed, rotation amount, rotation time, rotation direction and scenario operation or timer operation or plural motors can be selected and controlled.The actuator can control the specified displacement amount by controlling the solenoid. The heating element is an invention that enables indirect control through direct or target temperature setting, and relates to an apparatus for economically and conveniently controlling a plurality of switches.
Each time a plurality of switches are operated, the reverse breakdown voltage drop of the associated zener diode occurs, and the information of the operation combination of the switches is mapped to the voltage drop pattern or the 'turn on phase point' or 'turn off phase point' that is changed accordingly. To communicate the information you want to control. MOSFETs and microcontrollers can also be used to take the place of zener diodes.
As a very economical means, it is possible to execute various controls other than On / Off to the load connected to AC disconnection line by using existing indoor wiring as it is. Especially, if a separate wireless control means is added for load control, the switch does not cut off the power supply. Therefore, there is an advantage that the parallel of the wireless control means is easy.

Description

교류 단선로로 연결된 부하의 기능 확장 제어 장치 { The Apparatus for Extended Function Controls of Loads Connected via AC Single Power Line }The Apparatus for Extended Function Controls of Loads Connected via AC Single Power Line}

본 발명은 교류 전원에 단선로로 직렬 연결된 스위치와 부하에서 단순 On/Off 제어의 스위치의 기능에서 더욱 확장하여 부하의 다양한 제어 용도로 활용을 하거나 다수의 부하를 선택하여 제어하고자 할 경우 기존 스위치와 부하에 일부 요소기술을 추가하여 경제적으로 수행하는 기술과 장치에 관한 것이다.The present invention further extends the function of a simple on / off control switch in a switch and a load connected in series to an AC power source in a single line to utilize the various control purposes of the load or to select and control a plurality of loads. The present invention relates to a technology and a device that perform economically by adding some element technology to a load.

매립된 벽 스위치와 천정의 조명은 옥내 배선을 통해 직렬 연결되어 있는 구조이며 기존 하나의 전등 조명을 복수 개의 조명으로 교체하여 점멸 조명의 개수로서 밝기를 조절하고자 하면 복수 개의 벽스위치를 두어야 하고 각 스위치가 조명으로 가는 전력을 단속하는 방법으로 조명을 제어한다면 기존의 옥내 배선에서 직렬로 증설되는 조명만큼 선로를 증설해야 하는 불편이 있다.The embedded wall switch and ceiling light are connected in series through indoor wiring.If you want to change the brightness as the number of flashing lights by replacing the existing one with a plurality of lights, you must have a plurality of wall switches. If the lighting is controlled by intermittent power to the lighting, it is inconvenient to expand the line as much as the lighting is added in series in the existing indoor wiring.

기존의 옥내배선을 바꾸거나 추가하지 않고 스위치와 조명을 추가하여 각각 조명을 제어하고자 하는 경우 또는 복수 개의 스위치 조작으로 각 조명의 제어 기능 중 On/Off 이외의 예컨대 점멸, 밝기, 색상, 작동시간, 또는 동작 모드 등을 제어의 내용을 확장하고자 할 경우 대응이 가능한 기술이다.If you want to control the lighting by adding switches and lights without changing or adding existing indoor wiring, or by operating multiple switches, for example, blinking, brightness, color, operating time, Or, if you want to extend the content of the control, such as operation mode is a technology that can respond.

조명에 국한하지 않고 교류 전기를 사용하는 다양한 전기기기의 제어에 유용하며 특히 벽스위치를 사용하여 제어하는 기기에서는 기존의 옥내배선을 그대로 활용하므로 경제적인 이익을 주는 기술이다.It is not only limited to lighting, but also useful for controlling various electric devices that use alternating current electricity. Especially, it is economical technology that uses existing indoor wiring as it is by using wall switches.

모터를 사용하는 전동창문이나 전동스크린, 천정의 선풍기, 에어컨, 전동밸브, 보일러 등에도 복수 개의 모터를 선택 제어하거나 발열체를 제어하여 온도를 원하는 대로 조정하는 경우도 포함한다.Electric windows, electric screens, ceiling fans, air conditioners, electric valves, boilers, etc., which use a motor, may also include a case in which a plurality of motors are selected and controlled, or a heating element is used to adjust the temperature as desired.

본 발명은 교류 단선로로 하나 이상이 연결되어 전력을 공급받는 부하인 조명, 모터, 솔레노이드, 발열체를 제어 대상으로 하나 우선 조명을 예로 설명한다.The present invention will be described as an example of the lighting, motor, solenoid, heating element that is one or more connected to the AC disconnection line to be supplied with power.

조명 제어 용도로 벽 스위치가 흔히 사용되고 기계적 접점의 단속으로 조명에 공급되는 전력을 제어하는 방식이 대부분이고 릴레이나 스위치 전기 소자를 ㅇ이용하여 On/Off 조작에 그치는 것이 보통이다. On/Off 외 조명의 밝기 조절이나 LED조명의 색상 조절이나 타이머, 동작 모드 조절과 같은 다양한 기능의 조작은 기존 스위치로는 수행하기 어렵다.Wall switches are commonly used for lighting control, and most of them control the power supplied to lighting by the interruption of mechanical contacts, and are usually only on / off by using relays or switch electrical elements. Various functions such as brightness control of LEDs, color control of LED lights, timer, and operation mode can be difficult to perform with existing switches.

벽 스위치 외에 리모컨이나 휴대전화, 또는 IoT 기기를 통해 외부에서 조명을 제어하는 경우는 이들 무선통신제어 수단의 수신부를 조명에 두거나 벽스위치에 두어야 한다. 조명에 무선통신 수단의 수신부를 두는 경우 전원을 단속하는 기존 방식의 스위치로 전원을 절단한 경우 무선통신 수단의 회로에 전원 공급 자체가 차단되므로 별도의 전원장치나 배터리를 동원할 수밖에 없고 비용과 불편이 따른다. In addition to the wall switch, when the lighting is controlled from the outside through a remote controller, a mobile phone, or an IoT device, the receiver of these radio communication control means should be placed in the lighting or the wall switch. When the receiver of the wireless communication means is placed in the lighting, when the power is cut by the conventional method of controlling the power, the power supply itself is cut off to the circuit of the wireless communication means, so there is no choice but to use a separate power supply device or a battery. This follows.

이를 피하려면 전원을 단속하는 기존 스위치 방식이 아니라 항시 전력 공급이 유지되는 구조의 스위치를 적용하고 부하 제어를 위한 스위칭 수단을 부하 측에 두며 스위칭 수단의 조작 정보를 원격에서 받아 부하를 동작시키는 수단이 구비되어야 한다.In order to avoid this, it is necessary to apply a switch of the structure that maintains the power supply at all times, and to put the switching means for load control on the load side, and to operate the load by receiving the operation information of the switching means remotely. Should be provided.

반면 무선통신제어 수단의 수신부를 스위치 가까이 위치시킬 때는 무선통신제어 수단으로 조명의 On/Off와 전력선을 경유하여 위상제어를 통해 부하의 전력 조절이 가능하나 그 외에 다양한 부하 제어를 위해서는 별도의 통신선을 가설하거나 스위치와 조명 간의 전력선을 통해 부하 측에 둔 스위칭 수단에 부하 제어의 신호를 전달하는 방법을 부가해야 한다. 스위치를 거쳐 전력이 전달되고 기존 방식의 전기접점 스위치는 무선통신 제어수단의 수신부와 제어회로의 전원 생성에 어려움이 발생하는 것이 일반적이다.On the other hand, when the receiver of the wireless communication control means is located near the switch, it is possible to adjust the power of the load through phase control via the on / off of the lighting and the power line with the wireless communication control means. A method of hypothesizing or conveying the signal of the load control to the switching means placed on the load side via the power line between the switch and the lighting shall be added. Power is transmitted through a switch, and a conventional electrical contact switch generally has difficulty in generating power of a receiver and a control circuit of a wireless communication control means.

별도 통신선을 가설하는 방식은 비용이 소요되므로 제외하고 전력선을 통해 조명 제어 정보를 전송하는 방법은 몇 가지 있다. 고전적인 트라이악 소자를 이용하여 위상제어 방식으로 전력 공급량을 제어하여 백열등의 밝기를 제어할 수 있는데 형광등이나 LED 등과 같이 비 선형적인 특성의 조명 부하의 밝기를 선형적으로 조정하도록 하는 새로운 기술 방법도 다수 출시되었으나 이 방식은 조명의 밝기 조정에 국한된다. There are several methods for transmitting lighting control information through the power line, because the method of laying a separate communication line is expensive. The classic triac device can be used to control the brightness of incandescent lamps by controlling the amount of power supplied in a phase-controlled manner. A new technology method for linearly adjusting the brightness of non-linear light loads such as fluorescent lamps and LEDs is also available. Many have been released, but this approach is limited to lighting brightness adjustments.

본 기술에서는 복수 개의 부하를 선택 제어하거나 하나의 부하에 다양한 제어를 실행할 수 있도록 복수 개의 스위치를 동원하고 각 스위치의 조작 상태의 조합에 따라 교류 전력의 파형의 반주기 또는 한 주기 내에서 교류 전압 파형의 전압 값의 일정한 증감을 가하거나 일정구간 전압이 0V로 유지되게 파형을 변형시키는 방법으로 교류 단선로를 통해 부하 측으로 제어 정보를 전달하고 부하 측 '제어수신부'는 전달되는 교류 전원의 전압 파형을 참조하여 정보를 복호하여 복수 개의 스위치의 조작 상태의 조합을 판단하고 그 판단에 따라 사전에 약속된 대로 부하를 선택하여 제어하거나 또는 사전에 약속된 대로 부하를 다양하게 제어하는 것이다.In the present technology, a plurality of switches are mobilized to select and control a plurality of loads or to perform various control on one load, and according to a combination of operating states of each switch, the AC voltage waveform can be changed within a half cycle or one cycle of the AC power waveform. It transmits control information to the load side through AC disconnection line by applying constant increase or decrease of voltage value or change voltage to maintain constant voltage at 0V, and load control 'receiver' refers to the voltage waveform of AC power delivered. Decode the information to determine the combination of the operation state of the plurality of switches and according to the determination to select and control the load as promised in advance, or to control the load in various ways as promised in advance.

제어 또는 통신에서 전력선을 통한 방식으로서 교류 기초 주파수 파형에 고주파의 신호 파형을 실어 전송하는 전력선통신기술은 이미 충분히 알려졌고 교류 전원의 위상제어에 따른 파형을 변형하여 "0" 또는 "1"의 데이터 비트를 대응시키고 시간에 따른 흐르는 다수의 파형의 위상제어에 각 "0" 또는 "1"을 연속하여 시리얼로 대응하여 전력선에 정보를 실어 전송하는 위상각제어통신 방식도 알려져 있다. Power line communication technology that transmits a high frequency signal waveform to an AC basic frequency waveform as a method via a power line in control or communication has been well known, and transforms a waveform according to phase control of an AC power source to a data bit of "0" or "1". Also known is a phase angle control communication scheme in which information "0" or "1" is successively serially corresponding to phase control of a plurality of waveforms flowing over time, and information is transmitted on a power line.

본 발명은 고주파 신호 파형을 싣지 않으므로 전력선통신과는 다르고 다수의 스위치의 조작 상태의 조합 정보를 반 주기 또는 한 주기의 전압 파형 안에 모두 반영하는 병렬적 개념으로서 시리얼로 다수 파형을 동원하여 정보를 전송하는 위상각제어통신과는 다른 방식 방식을 사용하므로 이에 비교하여 다른 장단점을 가진다. Since the present invention does not carry high frequency signal waveforms, it is different from power line communication and transmits information by mobilizing multiple waveforms serially as a parallel concept that reflects the combination information of the operation states of a plurality of switches in a half cycle or a voltage waveform of one cycle. Since it uses a different method from the phase angle control communication, it has different advantages and disadvantages.

본 발명은 복수 개의 스위치를 동원하나 스위치 조작으로 제어하고자 하는 경우의 수가 일정 경우의 수 이하여서 전송할 제어 정보가 한정된 경우로서 반 주기 파형 또는 한 주기 파형에 제어 내용의 정보를 모두 담아 전력선을 통해 전송하므로 대표적으로 손가락으로 몇 개의 스위치의 조작하여 조명이나 모터 등을 On/Off 외의 부가적인 제어를 수행하는 경우이거나 복수 개의 제어 대상에서 선택적인 제어를 하는 경우에는 경제성과 기술적으로 유리한 점을 있다.According to the present invention, when a plurality of switches are mobilized but the number of cases to be controlled by a switch operation is less than a certain number of cases, the control information to be transmitted is limited, and the half cycle waveform or one cycle waveform contains all of the control contents and is transmitted through the power line. Therefore, there is typically an economical and technical advantage in the case of performing additional control other than on / off of lighting or motor by operating a few switches with a finger, or selectively controlling a plurality of control targets.

별도의 통신선을 연결하지 않고 전력선에 제어 신호를 실어 보내는 방법의 예로는 등록 특허 제10-1278125등의 방법이 있으나 이러한 고전적 전력선 통신은 비용도 요구하고 기존 벽스위치 형태로 간편하게 설치하기는 전원공급 문제 등 어려운 문제점이 많다.An example of a method of sending a control signal to a power line without connecting a separate communication line is the method of Patent No. 10-1278125, but such a classic power line communication requires a cost and a power supply problem is not easy to install in the form of an existing wall switch. There are many difficult problems.

대한민국 등록특허 제10-1187729와 같은 교류전류의 위상을 이용하는 전력선 통신 장치나 대한민국 공개특허 제10-2014-0127193 A를 보면 마이컴을 이용하여 전송하고자 하는 통신 정보의 디지털 값에 따라 교류 전기 파형의 연속하는 제로 크로싱 구역들에 전압 변형을 야기하여 정보를 전송하여 통신 용도로 활용하고 있음을 보여준다. In the power line communication device using the phase of the AC current, such as the Republic of Korea Patent Registration No. 10-1187729 or Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0127193 A, the AC electric wave sequence is continuous according to the digital value of the communication information to be transmitted using a microcomputer. This results in voltage distortion in the zero crossing regions to show information being used for communication purposes.

이 특허는 교류 전기의 연속적인 파형 반 파장 또는 한 파장 주기마다 0 또는 1을 사상한 전기파형의 변형을 활용하여 다수 주기의 파형을 동원하여 시리얼로 데이터를 전송하는 통신을 수행하는 구조이며 직렬로 부하와 연결된 통신수단으로 벽의 다수 개의 스위치의 조작 조합을 한 시점에서 즉시 정보로서 전달하는 데 문제가 있고 회로 동작에 필요한 전원의 확보 방법에 문제가 있다.This patent utilizes a continuous half-wave of alternating current of alternating current or an alteration of an electric waveform that maps zero or one every one wavelength period. There is a problem in transferring a manipulation combination of a plurality of switches on the wall as a communication device connected to a load at one point in time, and a method of securing a power source required for circuit operation.

KRKR 10-122217010-1222170 B1B1 KRKR 10-119436610-1194366 B1B1 KRKR 10-130889410-1308894 B1B1 KRKR 10-101564910-1015649 B1B1 KRKR 20-024609420-0246094 Y1Y1 KRKR 10-127812510-1278125 B1B1 KRKR 10-118772910-1187729 B1B1 KRKR 10-2014-012719310-2014-0127193 AA

없음none

교류 단선로로 스위치와 직렬 연결되고 AC/DC 변환장치를 거쳐 구동되는 LED 조명 또는 직류 모터 또는 솔레노이드 등의 직류 부하나 교류 단선로로 스위치와 직렬 연결되는 백열전등 또는 형광등 또는 전열기구 또는 교류 모터와 같은 교류 부하를 단순히 On/Off 제어하지 않고 다양한 기능을 제어하려는 것이다.With incandescent lamp or fluorescent lamp or electric heater or AC motor connected in series with switch by DC disconnection or DC load such as LED lighting or DC motor or solenoid connected in series with switch by AC disconnection line and driven by AC / DC converter You want to control various functions without simply turning on / off the same AC load.

다양한 기능의 제어란 예컨대 조명의 밝기를 조절하거나 LED 조명의 색상을 바꾸거나 조명 제어의 타이머를 조정하거나 모터는 회전방향, 회전량, 회전시간, 회전속도, 시간에 따른 회전 패턴 변동 제어를 하는 것과 같은 것을 말한다. Control of various functions includes controlling the brightness of the light, changing the color of the LED light, adjusting the timer of the light control, and controlling the rotation pattern, rotation amount, rotation time, rotation speed, and rotation pattern variation over time. Say the same thing.

니크롬선이나 기타 전기를 이용하는 발열체는 작동의 On/Off 외에 목표 온도치의 변경을 통한 간접 제어에도 적용 가능하고 솔레노이드를 제어하여 액추에이터의 변위 제어 또는 방향 제어에서의 제어량을 단계 구분하여 제어하는 것도 포함할 수 있고 조명, 모터, 발열체, 솔레노이드를 복수 개를 두고 선택적으로 제어하는 것도 포함할 수 있다. The heating element using nichrome wire or other electricity can be applied to indirect control by changing the target temperature value in addition to the on / off of the operation, and may include controlling the solenoid to control the control amount in the displacement control or the direction control of the actuator. And may selectively include controlling a plurality of lights, a motor, a heating element, and a solenoid.

이와 같은 다양한 기능의 제어를 위해서는 제어하고자 하는 의도를 입력받기 위해 복수 개의 스위치를 동원하여 각 스위치의 조작 상태의 조합에 다양한 기능을 대응시켜 제어하는 것을 대상으로 한다.In order to control such various functions, a plurality of switches are mobilized to receive input of an intention to control, and various objects are controlled in correspondence with a combination of operating states of each switch.

복수 개의 스위치는 손으로 조작하는 스위치 일 수도 있고 복수 개의 터치 센서일 수도 있고 하나의 터치 패드 상의 복수 개의 좌표의 터치 신호 센싱 수단일 수도 있다. 돌리는 회전 노브나 볼륨 또는 회전 시 복원력을 가지는 조그셔틀과 같은 것을 손으로 어느 정도의 각도로 회전시키느냐에 복수 개의 스위치의 조작 상태의 조합을 대응시키면 이러한 회전 노브, 볼륨 또는 조그셔틀을 입력 수단으로 하는 경우도 복수 개의 스위치에 해당한다고 본다.The plurality of switches may be a switch operated by hand, may be a plurality of touch sensors, or may be a touch signal sensing means having a plurality of coordinates on one touch pad. When a combination of operating states of a plurality of switches corresponds to the degree of rotation by hand, such as a rotating knob or a volume or a jog shuttle having restoring force during rotation, such a rotary knob, volume, or jog shuttle is used as an input means. The case also corresponds to a plurality of switches.

본 발명은 교류 단선로로 연결된 복수 개의 부하를 선택적으로 제어하거나 또는 하나의 부하에 On/Off 외의 다양한 제어를 복수 개의 스위치의 조작의 상태 조합으로 수행하기 위함이고 복수 개의 스위치의 적용 이외에 별도의 복수의 제어용 통신선이나 전력선을 가설하지 않고 교류 단선로 상에 다양한 제어 내용을 전송하여 제어하는 방법을 구현한 것이다. The present invention is to selectively control a plurality of loads connected by an AC disconnection line, or to perform a variety of control other than On / Off to one load in the combination of the operation state of the plurality of switches and a separate plurality in addition to the application of the plurality of switches It is a method of transmitting and controlling various control contents on AC disconnection line without installing a control communication line or power line.

조명, 모터, 솔레노이드 또는 발열체 부하의 제어에서 적외선 리모컨, RF 리모컨, ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi, Bluetooth, 3G모뎀, LTE 모뎀, 또는 IoT와 같은 무선 통신 수단으로도 제어하거나 또는 인체 감지 센서나 출입문 개폐 센서와 같은 센서의 감지 값에 반응하여 제어하거나, 또는 조도 센서 등에 의하여 해당구역의 조명 밝기를 자동 제어하거나 또는 시계, 타이머를 이용하여 시간의 조건에 따른 제어를 할 경우 기존 벽스위치의 방식을 적용할 때 생기는 문제점도 개선한다. 그 가장 큰 문제점은 이들 무선 통신 수단 또는 센서 또는 타이머를 기동하기 위한 회로의 전력 공급 문제이다.In the control of lighting, motor, solenoid or heating element loads, it is also controlled by an infrared remote control, RF remote control, ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi, Bluetooth, 3G modem, LTE modem, or wireless communication means such as IoT or human body sensor In case of controlling in response to the detected value of sensor such as door opening / closing sensor, automatic control of lighting brightness of the area by illuminance sensor, or control according to time condition by using clock or timer, It also improves the problem of applying the method. The biggest problem is the power supply problem of these wireless communication means or circuitry for starting the sensor or timer.

기존의 벽 스위치는 부하로 가는 전력을 단속하여 On/Off로 제어하는 방식을 사용하므로 전력 차단 시 부하 측의 무선 통신 수단 또는 센서나 타이머를 두는 경우 그 작동 회로에 전력 공급이 차단되므로 벽 스위치를 통한 제어와 부하 측에 설치된 무선통신 또는 센서 또는 타이머를 통한 제어는 병행하기 곤란하다.Conventional wall switch controls on / off by controlling the power to the load, so if the wireless communication means or sensor or timer on the load side is cut off, power supply to the operation circuit is cut off. Control through the wireless communication or the sensor or timer installed on the load side is difficult to parallel.

이 양자를 병행할 수 있기 위해서는 스위치의 조작으로는 부하 측으로 가는 전력은 차단되지 않아서 부하를 제어하는 '제어수신부'에는 항시 전력이 공급되어야 하고 다양한 기능의 제어를 위하여 조작한 스위치의 조작 조합 정보가 '제어수신부'로 교류 단선로의 전력선으로 전송되고 '제어수신부'는 조합 정보를 복원하여 부하의 제어에 활용할 수 있어야 하는 데 본 발명은 그 수단을 제공한다.In order to be able to do both of these, power to the load side is not cut off by the operation of the switch, so that the control receiver which controls the load should always be supplied with power. The control receiver is transmitted to the power line of the AC disconnection line, and the control receiver should be able to restore the combination information and utilize the control of the load. The present invention provides a means thereof.

결국, 본 발명은 부가적인 전력선 또는 통신선의 추가 가설 없이 기설 전력선을 그대로 활용하며 복수 개의 스위치 또는 그 상당물을 이용하여 조명을 제어하거나 모터로 제어되는 전동 블라인드나 전동 커튼, 전동 창, 전동 밸브와 같이 대상을 특정 변위만큼 이동시키는 제어를 수행하거나 천정에 달리는 팬의 회전 속도를 조절하거나 솔레노이드를 이용하여 액추에이터 변위 또는 방향을 제어하거나 모터 또는 발열 장치를 거쳐 에어컨 또는 보일러 또는 난방기를 제어하여 실내 온도를 조정하는 경제적인 방법을 제공하는 것이다.As a result, the present invention utilizes the existing power line without additional hypothesis of additional power line or communication line, and uses a plurality of switches or the equivalents to control lighting or motor controlled blinds or electric curtains, electric windows, electric valves and the like. Likewise, the indoor temperature can be controlled by controlling the movement of the object by a specific displacement, adjusting the rotation speed of the fan running on the ceiling, controlling the displacement or direction of the actuator using a solenoid, or controlling the air conditioner, boiler, or heater through a motor or a heating device. To provide an economical way to make adjustments.

조명, 모터, 솔레노이드 또는 발열체를 On/Off 이외의 다양한 제어를 수행하거나 복수의 제어 대상에서 선택 제어를 하기 위해서는 제어 대상을 인지시키거나 제어하고자 하는 바를 입력하는 수단으로 복수 개의 스위치를 동원한다. In order to perform various control other than On / Off of lighting, a motor, a solenoid, or a heating element, or to select and control a plurality of control objects, a plurality of switches are used as a means for recognizing or controlling a control object.

스위치는 손으로 누르는 A타입 또는 B타입 접점 스위치에 한정되지 않고 토글 스위치나 슬라이드 스위치나 기타 단속의 기능을 수행하는 것이면 모두 가능하고 터치 센서로서 터치 신호를 마이컴으로 입력하거나 하나의 터치 패드 상에 복수 개의 좌표의 터치 지점에서 인식한 신호를 마이크로컨트롤러로 입력하는 스위치도가능하며 회전 노브 또는 볼륨 또는 복원력이 있는 조그셔틀의 회전 각도에 복수 개의 스위치의 조작 조합을 대응시켜 스위치의 일부 또는 전부를 대치하는 경우도 포함한다. The switch is not limited to a type A or B type contact switch that is pressed by hand, but can be a toggle switch, a slide switch, or other intermittent functions, and a touch sensor can be used as a touch sensor to input a microcomputer or a plurality of touch pads on a single touch pad. A switch for inputting a signal recognized at a touch point of two coordinates to a microcontroller is also possible. A part or all of the switches can be replaced by corresponding operation combinations of a plurality of switches to a rotation angle of a rotary knob or a volume or a resilient jog shuttle. It also includes the case.

손으로 직접 단속하는 스위치의 경우는 복수 개의 스위치와 복수 개의 제너다이오드를 동원하여 스위치에 제너다이오드를 병렬연결하고, 그 병렬된 짝을 다시 직렬, 또는 직병렬 연결하는 다양한 조합의 회로 연결을 한다. In the case of a hand-controlled switch, a plurality of switches and a plurality of zener diodes are mobilized to connect the zener diodes in parallel to the switches, and various combinations of circuit connections for connecting the parallel pairs in series or in parallel are performed.

회로 연결된 각 스위치를 조작하는 경우 각 짝에서 Off된 스위치에 따라 순압향 전압강하 또는 역방향 항복전압강하가 각 제너다이오드 별로 다양하게 일어나고 그 중첩의 효과가 이 회로 양단에 나타난다. 이 회로를 '스위치부'라 칭한다.When operating each switch connected in a circuit, depending on which switch is off in each pair, the forward voltage drop or reverse breakdown voltage drop varies for each zener diode, and the effect of the overlap is shown across the circuit. This circuit is called a "switch part".

'스위치부'의 양단은 결국 복수 개의 스위치의 조작 상태의 조합 정보를 양단의 전압강하 양상으로 치환되므로 '스위치부'의 각 스위치의 누름의 조합이 다르면 다른 전압강하양상이 양단에 나타나게 스위치와 제너다이오드를 잘 결합하여 회로를 구성하여야 한다. n개의 스위치를 동원하면 2의 n승의 조합의 경우가 가능하나 그 중 원하는 제어 종류의 수 만큼 스위치를 조작하는 조합에 따라 '스위치부'의 양단의 전압강하양상이 달리 식별되게 회로를 구성한다.Both ends of the 'switch part' eventually replace the combination information of the operation state of the plurality of switches with the voltage drop pattern of both ends, so if the combinations of pressing of each switch of the 'switch part' are different, different voltage drop patterns appear at both ends of the switch and the zener. The diode must be combined well to form a circuit. When n switches are used, a combination of n powers of 2 is possible, but the circuit is configured so that the voltage drop patterns at both ends of the 'switch part' are differently identified according to the combination of operating the switches as many as the desired control type. .

'스위치부'는 부하를 제어하는 '제어수신부'와 교류 단선로로 직렬 연결되고 복수 제어 대상에서의 선택 또는 제어의 내용의 선택에 '스위치부'의 각 스위치의 누름 조합을 대응하여 입력받고 '스위치부'의 양단에 발생하는 전압강하와 '제어수신부'는 전원전압을 분압으로 양분하므로 '제어수신부'는 '스위치부'의 전압강하의 차에 해당하는 값을 감지할 수 있고 그 값을 분석하면 반대로 '스위치부'의 각 스위치의 누름 조합을 직렬 연결된 '제어수신부'에서도 판별할 수 있으며 그 조합에 해당하는 부하의 제어를 '제어수신부'가 실행하는 것이다.The 'switch part' is connected in series with the 'control receiver' controlling the load and the AC disconnection line, and is input by responding to the combination of pressing of each switch of the 'switch part' to selection of multiple control targets or selection of control contents. Since the voltage drop generated at both ends of the switch unit and the control receiver divide the power supply voltage by the partial voltage, the control receiver can detect a value corresponding to the difference between the voltage drops of the switch unit and analyze the value. On the contrary, the combination of pressing of each switch of the 'switching unit' can also be determined from the serially connected 'control receiver', and the 'control receiver' performs control of the load corresponding to the combination.

[도 1] 는 4개의 스위치와 제너다이오드를 동원하여 각 병렬연결 구성한 뒤 다시 직렬로 연결된 '스위치부' 예이다. 이 경우 '스위치부'의 조작에 의하여 '제어수신부'에 인가되는 전압의 파형을 [도 2]의 좌측 그림에 파형을 나타내었다. 1 is an example of a 'switch part' connected in series after configuring each parallel connection by mobilizing four switches and a zener diode. In this case, the waveform of the voltage applied to the 'control receiver' by the operation of the 'switch' is shown in the left figure of FIG.

'스위치부'의 조작이 없는 때는 점선 파형과 같이 정상적인 사인파의 전원 전압이 '제어수신부'에 인가되지만 '스위치부'의 각 스위치가 눌려짐에 따라 그와 병렬로 연결된 제너다이오드의 항복전압의 전압강하가 일어나고 그것이 중첩(superposition)된 결과로서 '스위치부'의 양단은 전압강하가 일어나고 '제어수신부'는 '스위치부'와 직렬연결되어 교류전기 전압을 분압하므로 분압된 파형을 도시한 것이다. (극성에 따라 발생하는 순방향 바이어스 전압 강하는 상대적으로 낮은 값이므로 무시하였다.)When there is no operation of the 'switch part', the power supply voltage of the normal sine wave is applied to the 'control receiver' like the dotted line wave, but the breakdown voltage of the zener diode connected in parallel with each switch of the 'switch part' is pressed. As a result of the drop and superposition, the voltage drops across both ends of the 'switch part' and the 'control receiver' is connected in series with the 'switch part' to divide the AC electric voltage to show the divided waveform. (The forward bias voltage drop due to polarity is relatively low and is ignored.)

'제어수신부'에서 분압된 교류 전기의 반 주기 또는 한 주기 전압 파형에서 '스위치부'의 스위치 조작 상태 조합을 판단하기 위하여 극성이 바뀌는 시점의 전압이 0V에 머무르는 시간을 참조하는 것이 실제 구현하는 가장 편리한 방법이다. In order to determine the combination of the switch operation state of the 'switch part' in the half cycle or one cycle voltage waveform of the divided electric current divided by the 'control receiver', it is best to refer to the time at which the voltage at the point of polarity stays at 0V. It is a convenient way.

'스위치부'의 전압강하에 분압된 파형도 그 크기가 줄어들면 흔히 제로크로싱이라 불리우는 구간의 폭도 늘어나게 됨을 [도 2]의 파형 그림에서 알 수 있다. 0V의 제로크로싱 구간 주위에서 전압을 포토커플러 등 다양한 수단으로 디지탈 신호로 변환하고 다시 마이크로컨트롤러 Port로 입력하여 주기적으로 발생하는 제로크로싱 신호의 반복 주기를 기억하고 있다가 평소와 다르게 입력되는 경우 위상 시점 차이에서 [도 2]와 같이 '스위치부'의 스위치 조작 상황을 유추할 수 있다. It can be seen from the waveform diagram of FIG. 2 that the waveform divided by the voltage drop of the 'switch portion' also decreases in size, and the width of the section commonly called zero crossing also increases. When the voltage is converted into a digital signal around the zero crossing section of 0V by various means such as a photocoupler and input to the microcontroller port again, the repetition period of the zero crossing signal that is periodically generated is memorized. From the difference can be inferred as the switch operation state of the 'switch unit' as shown in FIG.

이와 같은 제로크로싱 구간의 위상 시점의 변동으로 각 스위치의 조작 상태 조합의 정보를 맵핑할 수 있으므로 복수 개의 제너다이오드와 스위치 조합으로 구성된 기존 '스위치부'와 다른 구조이면서 동일하게 제로크로싱 구간의 변동을 일으키는 수단을 생각할 수 있다. 그 결과 '제어수신부'에서 감지하는 교류 전기 전압 파형은 [도 2]의 오른 쪽 그림과 같다. 다른 점은 '스위치부'의 전압강하가 반 주기 또는 한 주기 전체 파형에서 전압강하가 일어나는 대신에 제로크로싱 구간에서만 전압의 변경이 있는 것이다.Since the information of the operation state combination of each switch can be mapped by the variation of the phase viewpoint of the zero crossing section, the variation of the zero crossing section is the same as that of the existing 'switch part' composed of a plurality of zener diodes and switch combinations. You can think of the means that cause it. As a result, the AC electric voltage waveform detected by the control receiver is shown in the right figure of FIG. The difference is that the voltage drop in the 'switch part' is the voltage change only in the zero crossing period instead of the voltage drop in the half cycle or the entire waveform of one period.

스위치 조작 상태의 조합 정보에 따라 [도 2]의 오른쪽 파형과 같이 교류 전기 전압 파형을 변형하기 위해서 복수 개의 스위치의 각 조작 상태를 마이크로컨트롤러로 입력받고 마이크로컨트롤러에서 해당 조합에 해당하는 제로크로싱 구간의 위상 시점을 정하고 마이크로컨트롤러의 출력포트로 MOSFET 또는 그에 상당하는 스위치 소자를 제어하여 해당 위상 구간에서 MOSFET의 스위치 기능을 마이크로컨트롤러로 제어하는 것이다.According to the combination information of the switch operation state, in order to transform the AC electric voltage waveform as shown in the right waveform of FIG. 2, each operation state of the plurality of switches is input to the microcontroller, and the microcrossing section corresponding to the corresponding combination in the microcontroller is input. The microcontroller controls the switching function of the MOSFETs in that phase section by determining the phase timing and controlling the MOSFET or equivalent switch element with the microcontroller output port.

MOSFET의 경우 역방향 기생 다이오드가 있는 형태이며 하나를 사용하거나 역방향으로 2개를 직렬 연결하여 사용하거나 브리지 다이오드를 거쳐 하나의 MOSFET을 사용하여 양방향 스위칭 동작을 하는 것을 모두 포함한다.MOSFETs have a reverse parasitic diode and include either two, one in series, two in reverse, or one MOSFET through a bridge diode.

아울러 MOSFET과 유사한 전압으로 스위칭하는 IGBT의 경우 주로 고압 전원 스위칭 용도이므로 수십V 이하의 낮은 전압을 제어하는 본 발명의 용도와 맞지 않다고도 생각할 수 있으나 이를 배제할 것은 아니다.  In addition, the IGBT switching to a voltage similar to that of the MOSFET is mainly used for high voltage power switching, so it may be considered that it is not suitable for the use of the present invention to control a low voltage of several tens of volts or less, but this is not excluded.

일반 트랜지스터의 경우도 베이스 전류 구동방식이나 On 되었을 경우 MOSFET보다 높은 임피던스를 가지는 문제가 있지만 본 발명에서 MOSFET과 같은 기능을 할수 있으므로 추가의 언급이 없어도 본 발명의 내용에 포함된다. 트라이악을 대신하여 브리지 다이오드와 SCR을 사용하거나 2개의 SCR을 역방향으로 사용하는 것 또한 마찬가지이다.In the case of a general transistor, there is a problem of having a higher impedance than a MOSFET when the base current driving method is turned on or on, but since the transistor can function as a MOSFET in the present invention, it is included in the contents of the present invention without further mention. The same is true for using a bridge diode and an SCR instead of a triac, or two SCRs in reverse.

이처럼 입력되는 복수 개의 스위치 조작 상태의 조합 정보에 따라 제로크로싱 부근에서 일정시간에 스위칭소자를 On과 Off하도록 제어하면 제로크로싱의 위상 구간의 시작 또는 끝의 위상 시점에 각 스위치의 조작 상태 조합 정보를 맵핑할 수 있고 '제어수신부'와는 그 정보를 공유할 수 있게 된다. 이와 같은 수단은 '스위치부'와 달리 '스위치기능부'라 칭하고 '스위치부'와 '스위치기능부'는 선택적으로 적용하면 된다.According to the combination information of the plurality of switch operation states input as described above, when the switching element is controlled to be turned on and off at a predetermined time in the vicinity of zero crossing, the operation state combination information of each switch is displayed at the start or end phase phase of zero crossing. It can be mapped and shared with the 'control receiver'. Such a means is called a "switch function part" unlike the "switch part" and the "switch part" and the "switch function part" may be selectively applied.

'스위치기능부'는 [도 5]와 같이 마이크로컨트롤러와 MOSFET소자를 사용할 수도 있고 [도 4]와 같이 로직 게이트 회로와 MOSFET 소자로 구성할 수 있고 트랜지스터와 MOSFET 조합회로로 구성할 수도 있고 [도 6]과 같이 트라이악 소자를 활용하여 동일한 기능을 수행하도록 구성할 수 있다.The switch function unit may use a microcontroller and a MOSFET device as shown in FIG. 5, may be configured as a logic gate circuit and a MOSFET device as shown in FIG. 4, or may be configured as a transistor and MOSFET combination circuit, or as shown in FIG. 6] can be configured to perform the same function using a triac element.

'스위치부' 또는 '스위치기능부'와 '제어수신부'는 교류 단선로로 연결되므로 분압의 형태로서 '스위치부' 또는 '스위치기능부'의 복수 개의 스위치 조작에 따라 [도 2]의 오른쪽 그림의 전압 파형의 전기가 '제어수신부'에 공급이 된다. Since the 'switch part' or 'switch function part' and the 'control receiver' are connected by an AC disconnection line, the right figure of FIG. The electricity of the voltage waveform of is supplied to the 'control receiver'.

'스위치부' 또는 '스위치기능부'의 복수 개의 각 스위치의 조작 상태의 조합 정보는 '제어수신부'에서는 전압강하 양상에 맵핑되거나 또는 제로크로싱 부근에서 위상제어로 0V에서 정상 교류 전압으로 복귀하는 '턴 온 위상 시점' 또는 정상 교류 전압에서 0V로 떨어지는 '턴 오프 위상 시점'에 맵핑된다. The combination information of the operation states of the plurality of switches of the 'switch part' or the 'switch function part' is mapped to a voltage drop pattern in the 'control receiver' or returned to a normal AC voltage from 0V by phase control near zero crossing. 'Turn on phase', or 'turn off phase', which drops to 0V from the normal alternating voltage.

'제어수신부'는 '스위치부'를 적용한 경우 분압으로 전달되는 교류 전기의 전압 파형의 전압강하 양상을 판단하거나 또는 '턴 온 위상 시점'이나 '턴 오프 위상 시점'을 판단하여 그에 맵핑된 복수 개의 스위치의 조작 상태 조합, 나아가서 그에 맵핑된 제어 대상의 선택 또는 제어 내용의 선택대로 사전에 약속된 바에 따라 조명, 모터, 액추에이터의 솔레노이드 또는 니크롬선과 같은 발열체를 제어하는 것이다.When the 'switch part' is applied, the 'control receiver' determines the voltage drop of the voltage waveform of the alternating current delivered by the partial pressure, or determines the 'turn on phase' or 'turn off phase', Combination of the operating state of the switch, and furthermore, control of a heating element such as a solenoid or nichrome wire of a light, a motor, an actuator, as previously promised, according to a selection of a control target or a control content mapped thereto.

'제어수신부'에서는 반주기 또는 한 주기의 전력 파형만 분석하여도 복수 개의 스위치의 조작 상태의 조합 정보를 간단하게 파악할 수 있고 다음 주기의 것은 검증용으로 이용할 수도 있어 신뢰성에 장점이 있는 제어를 가능하게 한다.The control receiver can easily grasp the combination information of the operation states of a plurality of switches by analyzing only half or one cycle of the power waveform, and the next cycle can also be used for verification, enabling control with an advantage in reliability. do.

한 시점에서의 복수 개의 스위치를 조작한 상태의 조합에 제어 내용 정보를 모두 담아 전달하므로 On/Off 외의 다양한 경우의 부하 제어 정보를 간단하게 전달할 수 있다. Since the control content information is all contained and transmitted in a combination of states of operating a plurality of switches at one time point, load control information in various cases other than on / off can be easily transmitted.

스위치와 트라이악 회로 또는 스위치와 MOSFET 소자를 포함하고, 마이크로컨트롤러 또는 로직 또는 트랜지스트들로 구성된 전자회로의 조합('스위치기능부')의 수단 또는 제너다이오드와 스위치 조합('스위치부')의 수단은 매우 경제적이다.Means of a switch or triac circuit or of a combination of a microcontroller or an electronic circuit consisting of a logic or transistor ('switch function') or a zener diode and switch combination ('switch part') Sudan is very economical.

(특허문헌 8) KR10-2014-0127193 A의 특허는 통신의 용도로서 여러 개의 주기 파형에 시리얼로 시간을 두고 데이터 정보를 전송한다면(명세서 [도6] 참조) 본 발명의 방법은 한 파장의 교류 전기 파형 내에 복수 개의 스위치의 일시의 조작 상태 조합 정보를 병렬적으로 실어 전송할 수 있으므로 '제어수신부'는 교류 전기의 한 주기의 전압 파형만 분석하여도 제어하고자 하는 의도를 이른 시간에 충분히 파악할 수 있어 효율적이다. (Patent Document 8) The patent of KR10-2014-0127193 A is for communication purposes and if data information is transmitted over serial periods over several periodic waveforms (see specification [Fig. 6]), the method of the present invention provides an alternating current of one wavelength. The control receiver can analyze the voltage waveform of one cycle of AC electricity in a timely manner so that the intention to control can be sufficiently identified in the early time since the information of the operation state combination of the plurality of switches can be loaded in parallel in the electrical waveform. Efficient

본 발명에서는 스위치를 조작하더라도 '제어수신부' 측에 전력을 차단하지 않는 방식을 채택하였기 때문에 부하 측에 별도 전력을 공급해 주어야 하는 경우 예컨대 IoT를 비롯한 각종 무선 제어 수단, 센서 수단, 타이머 수단을 '제어수신부' 부가하는 경우도 항상 이를 위한 전원은 공급하면서 스위치 제어와 병행하므로 다양한 부가적인 이익의 장점이 있다.Since the present invention adopts a method that does not cut off the power to the 'control receiver' even when the switch is operated, when it is necessary to separately supply power to the load side, for example, various wireless control means such as IoT, sensor means, timer means 'control' Even if the receiver is added, power is always provided for this, so that there are various additional benefits in parallel with the switch control.

별도 제어를 위한 추가 통신선의 배선이 필요 없고 부하에 전력을 공급하는 기존 전력선을 그대로 활용하며 기존 스위치를 '스위치부' 또는 '스위치기능부'로 교체하고 부하 측에서는 인가되는 파형을 분석하는 '제어수신부' 모듈을 추가하면 경제적으로 조명, 모터, 액추에이터, 냉난방기에서 복수 부하의 선택 제어를 비롯해서 다양한 내용의 제어를 경제적으로 할 수 있는 장점이 있다.There is no need for wiring of additional communication line for separate control, and it utilizes the existing power line that supplies power to the load as it is, and replaces the existing switch with 'switch part' or 'switch function part' and controls the receiving part to analyze the applied waveform on the load side. Adding modules has the advantage of being able to economically control a variety of content, including the control of multiple load selection in lighting, motors, actuators and air conditioners.

'제어수신부'에서는 스위치 조작 상태의 조합의 판별된 값에 따라 사전에 정해진 부하를 제어하는 방법으로 직접 부하를 제어할 수도 있고 마이크로컨트롤러의 적외선 무선 리모컨 신호 또는 무선통신 모듈에 입력 신호 또는 전기적으로 분리된 유선 통신상의 신호 또는 부하를 제어하는 PWM 신호 또는 모터 제어 용도로 활용되는 H-Bridge 회로의 조작을 위한 제어 신호 또는 Current Drive 회로 또는 릴레이 또는 트라이악 소자의 제어 신호 등을 발생하여 유무선, 직간접적으로 제어할 수도 있다.The control receiver may control the load directly by controlling a predetermined load according to the determined value of the combination of switch operation states, and may be separated from an input signal or electrically separated from the infrared wireless remote control signal of the microcontroller or the wireless communication module. Wired / wireless, direct or indirect by generating PWM signal to control the signal or load on the wired communication or control signal for the operation of the H-Bridge circuit used for motor control or control signal of the current drive circuit or relay or triac element You can also control with.

[도1]은 복수 개의 스위치의 예로서 4개의 B 접점 스위치와 2종의 항복전압을 갖는 4개의 제너다이오드를 사용하여 '스위치부'를 구성한 예이며 하나의 선로를 통하여 연결된 4개의 LED 조명을 부하로 하고 무선 제어 요소를 포함하였다.
[도 2]의 왼쪽 그림의 파형은 [도 1]의 회로도에서 '스위치부'의 스위치 SW1, SW2, SW3, SW4를 눌렀을 경우 제너 다이오드 D1~D4의 전압강하의 중첩(superposition)의 결과가 '제어수신부'에 한 주기 교류 전압 파형에 어떻게 반영되어 나타나는 지를 도시한 것이다.
[도 2]의 오른쪽 그림의 파형은 [도 4], [도 5] 또는 [도 6] 과 같이 MOSFET 또는 트라이악 소자로 교류 전력의 일정 위상 구간을 On/Off 하고 그 '턴 온 위상시점' 또는 '턴 오프 위상 시점'에 각 스위치의 조작 상태 조합의 제어 정보를 맵핑하는 '스위치기능부'를 적용한 경우에 '제어수신부'에 분압되어 나타나는 교류 전기의 전압 파형을 도시한 것이다. 트라이악 소자를 사용하는 경우는 2V가량의 순방향 바이어스 전압이 줄어드나 파형 그림에는 무시하였다.
[도 3]의 첫 번째 회로는 A 접점의 누르는 스위치와 제너다이오드를 사용하여 병렬 연결한 스위치 제너다이오드의 짝을 도시하였고 다른 회로들은 그 짝의 직렬연결 또는 직병렬 연결을 통해 다양하게 '스위치부'를 구성한 예를 도시화한 것이다.
[도 3]의 두 번째 회로의 On/Off 스위치는 Up 스위치와 Down 스위치 모두를 조작한 것의 중첩된 전압강하와 결과에 있어서 동치이다.
[도 3]의 세 번째 회로에서 A*B 스위치는 A와 B 스위치를 동시에 조작하는 것과 동치이며, C*D 스위치는 C와 D를 동시에 조작한 것과 동치이고 A*B*C*D 스위치는 A, B, C, D 스위치를 모두 조작하거나, A*B 스위치와 C*D 스위치를 동시에 조작한 것과 동치이다. A*B, C*D, 또는 A*B*C*D 스위치는 발명에서 필수요소는 아니고 편리한 작동을 위해 부가되는 구성이다.
[도 3]의 두 번째 회로에서 역방향 LED 2개를 병렬 연결한 뒤 다시 저항이 직렬로 구성한 것이 추가한 것은 스위치의 누름 상태를 각각 다르게 LED 광으로 보여주기 위한 회로이며 어두운 환경에서 스위치의 위치를 알리는 용도 또는 스위치가 정확히 조작되었는지를 알려주는 용도이다.
[도 3]의 왼쪽 아래 즉 네 번째 회로에서는 3개의 스위치를 3개의 제너 다이오드와 직병렬 연결한 '스위치부'의 예시이며 이 경우 3개 제너다이오드의 항복전압이 같은 것을 사용하여도 스위치의 조작에 따른 중첩된 전압강하 양상이 각각 다르므로 2종의 부품으로 구성이 가능한 장점이 있다.
[도 4]는 트랜지스터를 이용한 래치회로 또는 게이트 소자를 이용한 래치회로와 MOSFET를 이용하여 마이크로컨트롤러의 기능을 대신한 '스위치기능부'의 예이다.
[도 5]는 마이크로컨트롤러와 MOSFET을 사용하여 '스위치기능부'를 구현한 것이며 '제어수신부'에 분압된 교류 전기 파형에 0V 위상 구간을 만들고 '턴 온 위상 시점' 또는 '턴 오프 위상 시점'에 복수 개의 스위치의 조작 상태의 조합 정보를 맵핑한 예이다. 전압으로 구동이 되는 압전스피커를 포함하여 스위치의 누르는 상태에 따라 소리를 발생시키는 기능을 보여준다.
[도 6]는 트라이악 소자를 이용하여 '스위치기능부'의 마이크로컨트롤러와 MOSFET 기능을 대신한 회로의 예이다.1 is an example of a 'switch part' using four B contact switches and four zener diodes having two breakdown voltages as an example of a plurality of switches, and four LED lights connected through one line. Loaded and included radio control elements.
The waveform of the left figure of [Fig. 2] is the result of superposition of voltage drop of Zener diodes D1-D4 when the switches SW1, SW2, SW3, SW4 of the "switch part" are pressed in the circuit diagram of [Fig. The control receiver shows how it is reflected in the periodic AC voltage waveform.
The waveform of the right figure of [Fig. 2] is to turn on / off a certain phase section of AC power with a MOSFET or a triac element as shown in [Fig. 4], [Fig. 5] or [Fig. Alternatively, the voltage waveforms of AC electricity appearing divided by the control receiver when the switch function unit that maps the control information of the operation state combinations of the switches at the turn-off phase point are applied. In the case of using the triac device, the forward bias voltage of about 2V is reduced, but the waveform figure is ignored.
The first circuit of FIG. 3 shows a pair of switch zener diodes connected in parallel using a push switch of the contact point A and a zener diode, and the other circuits are variously connected to each other through a series connection or a parallel connection of the pair. 'Is an example of the composition.
The On / Off switch of the second circuit of Fig. 3 is equivalent in the overlapping voltage drop and the result of operating both the Up and Down switches.
In the third circuit of FIG. 3, the A * B switch is equivalent to operating A and B switches at the same time, and the C * D switch is equivalent to operating C and D at the same time, and the A * B * C * D switch is Equivalent to operating all A, B, C, and D switches, or simultaneously operating the A * B and C * D switches. An A * B, C * D, or A * B * C * D switch is not essential to the invention but is a configuration added for convenient operation.
In the second circuit of FIG. 3, the two reverse LEDs are connected in parallel, and then the resistors are configured in series again to show the pressed state of the switch differently with the LED light, and the position of the switch in the dark environment is added. The purpose of this is to inform you that the switch has been operated correctly.
In the lower left of FIG. 3, that is, the fourth circuit, an example of a 'switch part' in which three switches are connected in parallel with three zener diodes is used. In this case, even when the breakdown voltages of the three zener diodes are the same, the operation of the switch is performed. Since overlapping voltage drop patterns are different from each other, there are advantages in that two types of components can be configured.
4 is an example of a 'switch function unit' in place of a function of a microcontroller using a latch circuit using a transistor or a latch circuit using a gate element and a MOSFET.
5 is a microcontroller and a MOSFET using a 'switch function unit', and a 0V phase section is formed on an AC electrical waveform divided by a 'control receiver' and a 'turn on phase' or 'turn off phase' This is an example in which combination information of operation states of a plurality of switches is mapped to. Including a piezoelectric speaker driven by voltage, it shows a function of generating sound according to the pressing state of the switch.
FIG. 6 is an example of a circuit in place of a microcontroller and a MOSFET function of a switch function unit using a triac element.

전원의 반 주기 또는 한 주기 파형 안에 복수 개의 스위치 조작의 조합 정보와 대응되는 전압 파형의 변형을 일으키고 부하를 제어하는 '제어수신부'는 분압된 반 주기 또는 한 주기 교류 전압 파형의 변형 패턴에서 복수 개의 스위치의 조작이 어떤 조합으로 이행되었는지를 파악하고 그 조합에 미리 약속하여 대응된 부하를 제어하는 것이다. The 'control receiver' which controls the load and causes deformation of the voltage waveform corresponding to the combination information of a plurality of switch operations in a half cycle or one cycle waveform of the power supply is divided into a plurality of patterns in the deformation pattern of the divided half cycle or one cycle AC voltage waveform. It is to know in which combination the switch operation is implemented and to promise the combination in advance to control the corresponding load.

이때 '제어수신부'에서 판단하는 전압 파형의 변형 패턴은 스위치 조작 조합에 따른 교류 전기의 반 주기 또는 한 주기 전압 파형 구간의 전압강하의 변형 패턴이거나 또는 교류전원을 On/Off한 위상제어 패턴과 같다. In this case, the deformation pattern of the voltage waveform determined by the control receiver is the deformation pattern of the voltage drop in the half cycle or one cycle voltage waveform section of the alternating current according to the switch operation combination or the phase control pattern of turning on / off the AC power. .

이러한 교류 전기의 전압 파형의 변형은 제너다이오드와 같은 역방향항복전압 또는 순방향 바이어스 전압만큼의 전압강하를 통해 만들고 위상제어방법은 [도 4]와 [도 5], [도 6]에서와 같은 구동 회로로 수행한다.The alternating voltage waveform of the alternating current is made through a voltage drop equal to a reverse breakdown voltage or a forward bias voltage such as a zener diode, and the phase control method is a driving circuit as shown in FIGS. 4, 5, and 6. To perform.

본 발명에서의 전압 강하요소로 저항이 아니라 제너다이오드를 사용하는 이유는 저항과 같은 선형 소자에 전압강하가 발생하도록 할 경우는 부하 측의 임피던스 변화에 따라 전압강하량이 매번 달라지는 등 불안한 요소가 있기 때문에 안정적인 작동을 위해 비선형 소자로서 낮은 임피던스로 항상 일정량의 전압강하가 보장되는 제너다이오드 또는 그에 상당하는 소자나 회로를 사용하는 것이 바람직하기 때문이다.The reason why the zener diode is used as the voltage drop element in the present invention is that when the voltage drop occurs in a linear element such as a resistor, there is an unstable factor such that the voltage drop amount varies according to the impedance change of the load side. This is because it is preferable to use a zener diode or a corresponding device or a circuit which ensures a constant amount of voltage drop at low impedance as a nonlinear device for stable operation.

일정한 순방향 또는 역방향의 전압강하를 일으키는 복수 개의 제너다이오드와 복수 개의 스위치를 서로 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 등 다양한 방법으로 연결할 수 있다. [도 1]과 [도 3]은 그러한 예를 보여준다. 숫자가 늘어남에 따라 그것을 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결하는 경우의 수는 기하급수적으로 늘어나지만 어디까지나 한정된 경우의 수이다. A plurality of zener diodes and a plurality of switches that cause a constant forward or reverse voltage drop can be connected in various ways, such as in series, in parallel, or in parallel. 1 and 3 show such an example. As the numbers increase, the number of cases connecting them in series, in parallel, or in parallel or parallel increases exponentially, but the number is only limited.

'스위치부'는 일정한 룰에 따라 방향을 양분하는 복수 개의 제너다이오드와 복수 개의 스위치가 직병렬 조합으로 연결된 것으로 기본적으로 각 스위치의 조작에 따라 연관된 각 제너다이오드 양단에 일어나는 전압강하가 일어나게 구성하는 것이다.'Switch part' is composed of a plurality of zener diodes that divide the direction according to a certain rule and a plurality of switches are connected in a series-parallel combination. Basically, the voltage drop occurs across each associated zener diode according to the operation of each switch. .

'스위치부'의 내부 회로 구성이 어떠하든지 간에 전체 '스위치부'의 양단은 각 스위치의 조작 조합에 따라 각 제너다이오드의 전압강하 효과가 중첩(superposition)된 '전체전압강하양상'으로 나타나고 '전체전압강하양상'은 '스위치부'의 각 스위치를 어떤 조합으로 조작하였는가에 따른다. '스위치부'의 '전체전압강하양상'은 부하 측 '제어수신부'와 교류 전기의 전압을 분압하므로 각 스위치 조작의 조합 정보는 '제어수신부'가 분압으로 나뉜 전압 파형으로서 정보를 공유하게 된다.Regardless of the internal circuit configuration of the 'switch part', both ends of the whole 'switch part' appear as 'overall voltage drop patterns' in which the voltage drop effect of each zener diode is superpositioned according to the operation combination of each switch. The voltage drop pattern depends on the combination of the switches of the 'switch part'. Since the total voltage drop pattern of the switch unit divides the voltage of the control receiver and the alternating current on the load side, the combined information of each switch operation is shared by the voltage receiver divided by the divided voltage.

'스위치부'의 회로 구성의 크리어테리아(criteria) 규준은 각 스위치의 조작의 조합이 다르면 '전체전압강하양상'도 구별되게 회로를 구성하여야 한다는 것이다.  The criteria criterion of the circuit configuration of the "switch part" is that if the combination of operation of each switch is different, the circuit must be configured to distinguish the "full voltage drop pattern".

'스위치부'의 '전체전압강하양상'은 회로 구성에 따라 각 스위치를 누른 상태의 조합에 하나에 대응된 분압된 파형이 '제어수신부'에 인가되므로 '제어수신부'가 교류 전기의 반 주기 또는 한 주기 파형만 분석해도 '스위치부'의 회로구성에 따른 '스위치부'의 각 스위치의 조작의 현재 조합이 어떤 것인지 판단할 수 있다. According to the circuit configuration, the divided waveform corresponding to one is applied to the control receiver, according to the circuit configuration. Analysis of only one period waveform can determine what the current combination of operations of each switch of the "switch part" according to the circuit configuration of the "switch part".

부하에 위치한 '제어수신부'에서 전압을 확인하기 위하여 분압회로와 마이크로컨트롤러의 A/D 포트를 통하여 최고의 진폭전압을 읽거나 교류전기의 특성에 따라 상이 바뀌고 난 뒤 특정시간에 전압을 확인하는 것은 번거로우므로 Photo Coupler등의 부품을 활용하여 제로크로싱 디지탈 신호를 생성하고 이 신호의 주기와 신호 폭을 참고하면 즉 제로크로싱을 연장시켜 그것이 끝나는 시점인 '턴 온 위상 시점' 또는 제로크로싱을 강제로 미리 시작시킨 '턴 오프 위상 시점'이 언제인가를 판단하면 '스위치부'에서 발생한 '전체전압강하양상'의 전압강하 량을 유추할 수 있고 결국 어떤 스위치가 눌려졌는지 알 수 있다. It is cumbersome to read the maximum amplitude voltage through the voltage divider circuit and the A / D port of the microcontroller or to check the voltage at a specific time after the phase changes according to the characteristics of the alternating current. Therefore, if you generate a zero-crossing digital signal by using components such as Photo Coupler and refer to the period and signal width of this signal, that is, extend the zero-crossing and forcibly start 'turn-on phase timing' or zero-crossing when it ends. Judging when the turn-off phase point is determined, it is possible to infer the voltage drop amount of the 'full voltage drop pattern' generated in the 'switch part' and to know which switch is pressed.

교류전원의 극성이 바뀌고 차츰 전압이 높아져 제너다이오드의 항복전압을 넘어 항복전류가 흐르는 시점이 되면 MOSFET나 IGBT등의 소자로 '스위치부' 전체를 도통하도록 하여 전압강하가 일어나는 위상 구간을 최소화하도록 하면 이는 '스위치기능부'가 되고 최대의 전력을 부하에 전달할 수 있다.If the polarity of the AC power is changed and the voltage gradually increases and the breakdown current exceeds the breakdown voltage of the zener diode, the entire period of the voltage drop is minimized by conducting the entire 'switch part' with the MOSFET or IGBT. It becomes a 'switch function' and can deliver maximum power to the load.

동일한 기능을 일반적인 전기회로로도 구현할 수 있는데 교류의 극성이 바뀌고 일정 전압 이상이 되면 래치회로의 출력이 절환되도록 하고 절환된 출력으로 해당 상의 MOSFET을 도통 시키는 회로로 [도 4]의 두 회로와 같이 구성할 경우 '제어수신부'에서 같은 결과를 얻을 수 있으며 부하에 많은 전력을 전달할 수 있다. The same function can be implemented by a general electric circuit, but when the polarity of the AC is changed and the predetermined voltage is over, the output of the latch circuit is switched and the MOSFET is connected to the switched output. As shown in the two circuits of FIG. If configured, the same result can be obtained from 'control receiver' and it can deliver a lot of power to the load.

같은 목적으로 [도 6]의 회로처럼 트라이악과 다이악, RC 충방전 회로를 적용할 수도 있는데 스위치로 RC 충방전 회로의 저항값을 조정하는 것도 가능하지만 콘덴서를 여러 개의 A 접점 스위치로 용량을 조절할 수 있는 구조를 만들고 스위치가 눌려지지 않았으면 RC 충방전 회로가 빨리 충전되어 트라이악이 도통이 일찍일어나고, 스위치 조작으로 병렬로 연결된 콘덴서의 양이 커질 경우 트라이악 도통이 늦게 일어나서 '스위치부'의 제너다이오드와 스위치 병렬 구성한 회로보다 부하에 전력 공급을 많이 할 수 있는 장점은 있으나 MOSFET 또는 IGBT 등과 같은 전압으로 구동되는 소자에 비하여 많은 턴 온 전류가 소요되며 도통이 되었을 때의 순방향 바이어스 전압도 2V 가까운 큰 값이므로 전력 효율은 일부 낮아지는 단점이 있다. For the same purpose, as in the circuit of FIG. 6, triac, dia, and RC charge / discharge circuits may be applied, but it is also possible to adjust the resistance value of the RC charge / discharge circuit with a switch, but the capacitor may be adjusted with several A contact switches. If the switch is not pressed, the RC charging / discharging circuit is charged quickly so that triac conduction occurs early, and if the amount of capacitors connected in parallel increases due to the operation of the switch, triac conduction occurs late. It has the advantage of providing more power to the load than the circuit composed of zener diode and switch in parallel, but it requires more turn-on current than the device driven by voltage such as MOSFET or IGBT, and the forward bias voltage when conducting is close to 2V. Because of the large value, there is a disadvantage in that the power efficiency is partially lowered.

같은 목적으로 [도 5]와 같이 마이크로컨트롤러를 이용하고 복수개의 스위치 입력을 받아서 제너다이오드를 사용한 '스위치부'의 경우 제너다이오드의 항복전류가 흐르는 시점에 MOSFET를 On 시키도록 제어할 경우 같은 결과를 얻을 수 있다. For the same purpose, when using the microcontroller and receiving a plurality of switch inputs as shown in FIG. 5, the 'switch part' using the zener diode is controlled to turn on the MOSFET at the time when the breakdown current of the zener diode flows. You can get it.

마이크로컨트롤러의 입력 포트를 통하여 단자 전압을 지속적으로 감시할 경우 교류전원의 극성이 바뀌는 정확한 시간은 알 수 있으며 타이머를 이용하여 MOSFET를 구동하는 정확한시간을 산출할 수 있다. If the terminal voltage is continuously monitored through the input port of the microcontroller, the exact time of changing the polarity of the AC power supply can be known and the timer can be used to calculate the exact time to drive the MOSFET.

마이크로컨트롤러를 이용하는 경우 교류 전원 극성이 바뀌는 시점보다 일정위상 시점 이전에 MOSFET를 Off하는 것도 쉽게 가능하며 그 시간에 고유로 맵핑되는 스위치를 확장하는 것도 더많은 스위치를 확장 하는데 유용하다. With a microcontroller, it is easy to turn off the MOSFET before a certain phase point rather than when the AC supply polarity changes, and it is also useful to extend more switches that are uniquely mapped at that time.

전압으로 구동되는 Piezo 스피커를 통하여 스위치 조작 여부를 소리로 알려주거나 신호 표시로 LED를 구동하거나 적외선 수신회로 또는 RF 수신회로 기타 무선통신 수단과 결합하여 원격제어 기능을 할 수 있는 등 다양한 변화가 가능하며 기본 회로를 [도 5]에 표현하였다.  The Piezo speaker powered by voltage informs you whether the switch is operated by sound, drives LED by signal display, or can be combined with infrared receiver circuit or RF receiver circuit or other wireless communication means to perform remote control functions. The basic circuit is shown in FIG.

[도 4]의 좌측회로나 [도 5]의 마이크로컨트롤러의 구동을 위해서 직류전원이 필요하며 직류 전원을 만들기 위해서 MOSFET이 Off된 시점에 높은 임피던스로 인하여 스위치 단자 양단에 걸리는 전압으로부터 역류 방지용 다이오드를 거쳐 전원을 추출한 뒤 평활용 콘덴서로 안정화하면 직류전원을 생성할 수 있다.In order to drive the left circuit of FIG. 4 or the microcontroller of FIG. 5, a DC power supply is required, and a diode for preventing backflow from the voltage across the switch terminal due to the high impedance at the time the MOSFET is turned off to make the DC power. After extracting power and stabilizing with smoothing capacitor, DC power can be generated.

없음none

Claims (4)

복수 개의 스위치를 가진 교류 단선로로 연결된 조명 또는 모터 또는 발열체 부하를 제어하는 장치에서; 교류전원은‘스위치부'와 '제어수신부'와 전선으로 직렬 연결되고; '스위치부'는 제너다이오드와 스위치가 병렬로 연결된 짝이 복수 개 직렬로 연결된 회로를 포함하고; '스위치부'의 각 스위치 차단 조작에 따라 스위치와 병렬 연결된 제너다이오드 양단에 순방향 전압강하 또는 역방향 항복 전압강하가 발생하고; '제어수신부'에는 교류전원 전압에서 '스위치부'의 전압강하를 뺀 값의 전압이 인가되고; '제어수신부'는 인가된 반 주기 또는 한 주기 전압 파형에서의 ’스위치부‘의 조작에 따른 교류 전압의 증감에 대응되는 스위치 조작을 파악하고; '제어수신부'는 파악된 '스위치부'의 스위치 조작에 따라 사전에 약속한 조명의 On/Off 또는 밝기 또는 작동 시간 또는 모터의 회전 또는 발열체의 온도 제어 동작을 실행하는;복수개의 스위치를 가진 교류 단선로로 연결된 부하를 제어하는 장치
In an apparatus for controlling a lighting or motor or heating element load connected by an AC disconnection line having a plurality of switches; The AC power source is connected in series with the 'switch part' and the 'control receiver'; The 'switch part' includes a circuit in which a plurality of pairs of zener diodes and switches connected in parallel are connected in series; A forward voltage drop or a reverse breakdown voltage drop occurs across the zener diodes connected in parallel with the switch according to each switch disconnect operation of the 'switch part'; A voltage of a value obtained by subtracting the voltage drop of the switch unit from the AC power supply voltage is applied to the 'control receiver'; The control receiver recognizes the switch operation corresponding to the increase or decrease of the AC voltage according to the operation of the switch unit in the applied half cycle or one cycle voltage waveform; 'Control receiver' is to perform on / off or brightness or operation time of lighting or temperature control operation of heating or heating element as promised according to the switch operation of 'switch unit' which is identified; AC with multiple switches Device for controlling load connected by disconnection line
복수 개의 스위치를 가진 교류 단선로로 연결된 조명 또는 모터 또는 발열체 부하를 제어하는 장치에서; 스위치, 트랜지스터나 게이트 소자를 사용한 래치회로, MOSFET을 결합하거나 또는 스위치, 마이크로컨트롤러, MOSFET을 결합하거나 또는 스위치, TRIAC을 결합하여 교류 전원 반 주기 또는 한 주기 전압 파형에 각 스위치의 조작에 대응되는 교류 전원의 '턴 온 위상 시점' 또는 '턴 오프 위상 시점'의 변형을 만드는 '스위치기능부'를 가지고; '스위치기능부'는 전선으로 '제어수신부'와 직렬 연결되고; '제어수신부'는 반 주기 또는 한 주기 전원의 전압 파형의 ‘턴 온 위상 시점’ 또는 ‘턴 오프 위상 시점’에 대응된 스위치 조작 정보를 파악하고; '제어수신부'는 파악된 스위치 조작의 정보에 따라 사전에 약속한 조명의 On/Off 또는 밝기 또는 작동 시간 또는 모터의 회전 또는 발열체의 온도 제어 동작을 실행하는; 복수개의 스위치를 가진 교류 단선로로 연결된 부하를 제어하는 장치
In an apparatus for controlling a lighting or motor or heating element load connected by an AC disconnection line having a plurality of switches; A latch circuit using a switch, a transistor or a gate element, a MOSFET, or a switch, a microcontroller, a MOSFET, or a switch, and a TRIAC. Has a 'switch function' to create a variation of the 'turn on phase timing' or 'turn off phase timing' of the power supply; The 'switch function unit' is connected in series with the 'control receiver' by a wire; The control receiver recognizes switch operation information corresponding to the 'turn on phase timing' or the 'turn off phase timing' of the voltage waveform of the half cycle or one cycle power supply; 'Control receiver' performs the on / off or brightness or operating time of the previously promised lights or the rotation of the motor or the temperature control of the heating element in accordance with the identified switch operation information; Device for controlling load connected by AC disconnection line with multiple switches
제2항에서; 스위치의 일부 또는 전부는 복수 개의 터치센서 또는 터치패드 상의 복수 개의 터치 신호 또는 가변저항 또는 회전 노브의 회전 각도 또는 조그셔틀에서 회전 각도의 신호를 마이크로컨트롤러가 입력받는 형태의 것인; 복수 개의 스위치를 가진 교류 단선로로 연결된 부하를 제어하는 장치
In claim 2; Some or all of the switches are in the form of a microcontroller receiving a plurality of touch signals on a plurality of touch sensors or touch pads or signals of a rotation angle of a variable resistor or a rotation knob or a rotation angle of a jog shuttle; Device for controlling load connected by AC disconnection line with multiple switches
제2항에서; '스위치기능부' 또는 LED 또는 외부와의 통신회로 또는 적외선 리모컨 신호생성회로 또는 터치센서용 마이크로컨트롤러의 직류 전원을 만들기 위해; '스위치기능부'의 MOSFET의 동작 또는 트라이악 동작이 턴 오프일 때 '스위치기능부' 양단에 걸리는 전압으로부터 직류 전원을 만드는 회로가 부가된; 복수개의 스위치를 가진 교류 단선로로 연결된 부하를 제어하는 장치
In claim 2; To make a direct current power supply of a 'switch function unit' or an LED or an external communication circuit or an infrared remote controller signal generation circuit or a touch sensor microcontroller; Circuitry for creating a DC power supply from a voltage across the switch function section when the MOSFET operation or triac operation of the switch function section is turned off; Device for controlling load connected by AC disconnection line with multiple switches

Images