KR102304031B1 - 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법 - Google Patents

침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배터리 사용 장치와 배터리가 침수될 때 배터리의 전원을 차단하여 배터리와 배터리 사용 장치의 고장을 방치하는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법에 관한 것으로 본 발명에 의한 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법은 제어부와 연결된 침수감지부를 통해 침수를 감지하여 침수 상황에서 배터리의 전원을 차단하며, 제어부에서 통신선으로 차단 전에 중지신호를 발신하여 장비가 정상적으로 종료시킬 수 있도록 할 수 있다.

Description

침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING BATTERY OUTPUT WITH IMMERSION DETECTION MEANS}
본 발명은 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배터리 사용 장치와 배터리가 침수될 때 배터리의 전원을 차단하여 배터리와 배터리 사용 장치의 고장을 방치하는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법에 관한 것이다.
옥외에서 사용되는 전자기기들은 전원공급에 의해 작동된다. 그런데 전자기기들 중 정전 등에 의해 전기의 공급이 중단되더라도 계속 동작해야하는 기기들이 있다. 이러한 기기들은 무중단 상시작동을 위해 비상용 백업 배터리를 구비하게 된다.
그런데 폭우등으로 침수가 발생할 경우엔 위의 설계가 오히려 문제를 일으킨다.
상용으로 공급되는 전기의 경우 침수에 대비하여 누전차단장치 등의 차단장치에 의해 자동으로 차단되는데, 비상용 백업 배터리의 경우 상용 전기의 차단시에 작동하기 위한 것으로 침수 대비가 되지 않고 있다.
전자장비가 동작중에 내부로 수분이 침투하거나, 침수되는 경우에는 대부분의 경우, 내부 회로에 파손이 생겨 수리가 불가능한 경우에 이르게 된다.
이는 지속적으로 전원이 공급되고 있는 상태에서 수분이라는 유전물질이 침투하면 내부회로에 단락(short)이 발생하여 흐르는 전압이 변동되며, 심한 경우 회로소자들의 파손이 일어나기 때문이다.
따라서, 침수와 같이 유전물질이 순간적으로 유입되는 경우 낮은 레벨의 전압으로 동작하는 소자에 높은 레벨의 전압이 인가되어 해당 소자를 손상시킬 수 있다. 또한, 높은 전압을 제공하는 전극이 접지전극과 낮은 저항의 물을 통해 연결되면 순간적으로 높은 전류가 발생하여 미세하고 정교하게 설계된 회로의 선로 및 구동부에 충격을 가할 수도 있다.
그러나, 옥외에서 무인으로 동작하는 장비의 경우 침수상황시 전원을 수동으로 차단하는 등의 원시적인 방법을 사용할 수 없어, 침수상황에 대하여 대비가 안되고 있다.
따라서, 비상용 백업배터리를 통한 중단없는 동작이라는 장점은 살리되, 침수상황시엔 상황을 감지하여 배터리전원출력을 자동으로 차단하여 후속장비의 동작을 중지시켜 침수로부터 내부 회로 및 부품이 손상되는 것을 방지하도록 하는 기술이 필요하다.
(한국등록실용신안 제20-0296376호, 2002년 11월 13일)
본 발명의 목적은 침수 상황에서 배터리의 전원을 차단하며, 차단 전에 중지신호를 발신하여 장비가 정상적으로 종료시킬 수 있도록 하는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법을 제공하는 것이다.
아울러 침수 수위가 급속히 상승하는 경우는 중지신호 없이 즉시 차단하는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한 인접한 다른 장비에 침수신호를 전송할 수 있는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한 침수시간이 설정값보다 작은 경우 전원복구할 수 있는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한 침수가 아닌 결로, 표면이 빗물에 젖은 경우는 감지할 수 있는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법은 하부에 배터리를 구비하고 배터리 상부에는 방수기능을 구비한 상부케이스를 포함하며, 상부케이스에는 AC전원과 연결된 제1배선, 제2배선을 구비하고, 장비와 연결되어 DC전원을 공급하는 제1출력선, 제2출력선과 신호를 전송하는 통신선을 구비하며, 전기의 차단과 변환, 신호를 발송하고 수신하는 제어부를 구비하며, 상기 제어부에 침수신호를 보내는 침수감지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 제어방법은 제어부와 연결된 침수감지부를 통해 침수를 감지하여 침수 상황에서 배터리의 전원을 차단하며, 제어부에서 통신선으로 차단 전에 중지신호를 발신하여 장비가 정상적으로 종료시킬 수 있도록 할 수 있다.
아울러 침수감지부는 높이가 다른 다수의 침수센서를 구비하여 침수 수위 속도를 측정할 수 있어 수위가 급속히 상승하는 경우는 중지신호 없이 즉시 차단할 수 있다.
또한 제어부는 무선통신부를 구비하여 인접한 다른 장비에 침수신호를 전송할 수 있다.
또한 제어부는 침수감지부를 통해 감지된 침수시간이 설정값보다 작은 경우 전원복구할 수 있다.
또한 침수감지부는 전기전도식 센서와 함께 수압센서를 구비하여 침수가 아닌 결로, 표면이 빗물에 젖은 경우는 침수가 아닌 것을 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 사용되는 장치의 일부의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 작동 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 작동 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 사용되는 장치의 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 1, 도2는 본 발명의 실시예의 개념도이고, 일부의 회로도이다.
도 4, 도5는 본 발명의 실시예의 작동 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 정면도이다.
도 1 내지 도 6를 참조하여 설명하면, 본 발명의 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치(10)는 상부케이스(101), 배터리(110), 제어부(120), 침수감지부(130)를 포함하여 구성된다.
한편 도4, 도5는 본 발명의 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 출력제어방법에 대한 것으로 제1단계(S3), 제2단계(S4), 제3단계(S6), 제4단계(S7, S8)을 포함한다.
배터리(110)는 설치장소의 바닥면에 배치되며, 상부에 단자(111,112)가 형성되어 있는 것으로 직류전원을 공급해주게 된다.
상부케이스(101)은 배터리(110)의 상부를 덮으며 내부에 공간이 형성된 부분으로 본 발명의 바람직한 실시예에서는 투명한 재질로 형성하였으며 내부의 공간에 물이 들어가지 못하도록 방수가 되도록 기밀하게 형성하였다. 상부케이스(101)의 상부에는 외부에서 전원을 공급받는 제1배선(102)과 제2배선(103)이 형성되고, 장비에 전원을 공급하는 제1출력선(104)과 제2출력선(105)이 형성된다. 아울러 장비(20)와 통신하는 통신선(106)이 더 형성될 수 있다.
침수감지부(130)는 배터리(110)의 일측면에 배치된 부분으로 전선에 의해 상부케이스 내부의 제어부와 연결되어 신호를 보낼 수 있도록 하였으며, 도 6에 도시된 것과 같이 다수의 침수센서(131,132,133)를 구비할 수 있도록 하였다. 아울러 침수센서는 전기전도식 센서나 수압감지식 센서가 될 수 있는데 2가지를 모두 구비하여 전기전도식 센서가 빗물이나 결로에 의해 침수로 오인하는 오작동을 방지하도록 할 수 있다. 또한 상기 침수감지부는 각 침수센서의 높이 차이와 각 침수센서의 침수시간을 토대로 침수속도를 계산하는 침수계산부(미도시)를 포함하며, 상기 침수계산부는 상부케이스까지 침수되는 예상잔여침수시간을 제어부에 전송하게 된다.
제어부(120)는 상부케이스(101)의 내부 공간에 배치되며 상기 제1배선(102), 제2배선(103), 제1출력선(103), 제2출력선(104), 통신선(106)과 연결되고, 침수감지부와 전선으로 연결되는 부분으로 전원부(121), 침수판단부(122), 출력제어부(123), 출력단자부(124)를 포함한다. 아울러 통신부(미도시), 중력센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.
전원부(121)는 상기 배터리의 단자(111,112)와 연결되는 부분으로 배터리로부터 동작전원을 공급받아 제어부의 다른 부분에 전기를 공급한다.
침수판단부(122)는 침수감지부(130)와 연결되어 침수감지부에서 전기전도율 신호를 보내거나 수압 정보를 보내면 그 값을 설정값과 비교하여 침수여부를 판단하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 도3에서와 같은 회로에서 R3와 R4의 비율에 따른 참조 기준전압(2.5V)를 상회하는 경우 전기전도율이 침수판단설정값을 초과하여 침수라고 판단하였다.
출력제어부(123)는 침수판단부에서 침수신호를 받는 경우 전원의 공급을 단절시키는 부분으로 평소에는 전원을 공급하나 침수신호를 받았을 때는 릴레이 코일이 접점을 단절시켜 전원을 공급을 차단하도록 하였다.
출력단자부(124)는 출력제어부에서 전원을 전달받아 제1출력선(103)과 제2출력선(104)으로 전달하는 부분이다.
통신부는 제어부가 전력을 차단하기 전에 통신선(106)을 통해 장비에 차단 예비신호를 보내기 위한 부분이다. 통신부는 통신선(106)을 통해 장비에 신호를 보낼 수도 있으며 무선통신부(미도시)를 구비하여 연결된 장비가 아닌 인접한 다른 장비에 무선신호를 보낼 수도 있다.
한편 제어부는 제1배선(102), 제2배선(103)으로부터 전원을 공급받아 이를 배터리를 충전할 수 있도록 전압과 전류를 조정하여 배터리에 전기를 공급하는데 일반적인 배터리 충전기술을 사용하며 과충전 방지 등 배터리 특성에 맞도록 충전기능을 제공하도록 하였다.
또한 제어부는 침수감지부의 침수계산부에서 예상잔여침수시간를 전달받아 설정시간된 시간보다 작은 경우 예비신호와 장비가 정상종료하는 대기시간 없이 출력제어부에서 즉시 전력을 차단하도록 할 수 있다. 이는 수위가 너무 급격하게 올라가는 경우 장비가 정상종료하도록 기다리는 것이 장비 고장이 될 수 있기 때문에 즉시 차단할 수 있도록 한 것이다.
또한 제어부는 중력센서를 구비하도록 할 수 있는데 이는 본 발명의 장치가 태풍 등의 강한 바람이나 지진 등에 의해 전도되어 넘어지는 경우 전력 공급을 차단할 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명의 장치를 이용한 출력제어방법은 다음과 같다.
신호 지연하여 안정화하는 단계(S1)와 전원출력이 허용되는 단계(S2)는 평상시의 전원이 공급되는 상태를 의미하는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 기본동작이 연결상태(NC)인 릴레이를 사용하였으므로 릴레이는 기본적으로 출력전원이 제공되도록 하며, 침수판단에 의해 릴레이 코일을 제어하면 접점을 끊어서(Open) 출력전원을 차단하도록 동작한다.
이후의 제1실시예는 다음과 같다.
제1단계(S3)에서는 침수가 발생하는지 침수센서에 의해 수분의 정도에 의한 전기전도율 신호를 전달한다.
제2단계(S4)에서는 상기 단계에서 전기전도율에 의해 침수인지 판단한다.
이때 신호 지연하여 안정화를 시킨다.(S5)
제3단계(S6)에서는 상기 단계에서 침수로 판단되면 전원차단의 예비신호를 출력한다.
제4단계에서는 상기 단계에서 예비신호를 출력하여 장비에 전달한 후 설정시간 이후(S7)에 장비에 공급되는 전원의 출력을 단절(S8)한다.
이때 제2단계는 전기전도율이 기준값을 초과하는 경우 침수로 판단한다.
제2실시예는 제1실시예에서 다음과 같은 부분이 달라진다.
제2실시예는 제1단계에서 높이 차가 있는 다수의 침수센서의 의해 다수의 전기전도율 신호를 생성하며, 제2단계 다음에 각 침수센서의 각 침수센서의 높이 차이와 각 침수센서의 침수시간을 토대로 침수속도를 계산하고 침수속도를 토대로 예상잔여침수시간을 계산하여 전송하는 단계를 더하고, 제3단계에서 예상잔여침수시간이 설정시간보다 작은 경우는 예비신호의 출력 없이 즉시 전원의 출력을 단절한다.
제3실시예는 제1실시예에서 다음과 같은 부분이 달라진다.
제3실시예는 제1단계 이전에 중력센서에 의해 배터리 출력제어장치의 넘어지는 것을 감지하여 전송하는 단계와, 상기 단계에서 넘어지는 것이 감지되는 경우 공급되는 전원의 출력을 단절하는 단계를 추가한다.
제4실시예는 제1실시예에서 다음과 같은 부분이 달라진다.
제4실시예는 상기 제2단계에서 침수로 판단하는 경우 침수가 발생한 시간을 저장하며,제4단계 이후에 다시 침수가 아닌 것을 판단하는 단계와 상기 단계에서 침수가 아닌 것으로 판단되는 경우 그 시간을 침수가 발생한 시간과 비교하여 설정한 시간보다 짧은 경우 장비에 다시 전기를 공급한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치
20 : 장비
101 : 상부케이스
102 : 제1배선
103 : 제2배선
104 : 제1출력선
105 : 제2출력선
106 : 통신선
111 : 제1단자
112 : 제2단자
110 : 배터리
120 : 제어부
121 : 전원부
122 : 침수판단부
123 : 출력제어부
124 : 출력단자부
130 : 침수감지부
131 : 제1침수센서
132 : 제2침수센서
133 : 제3침수센서

Claims (6)

  1. 옥외에 설치된 직류전원을 이용하는 장비에 전기를 공급하는 배터리 출력제어장치의 출력제어방법에 있어서,
    침수가 발생하는지 침수센서에 의해 수분의 정도에 의한 전기전도율 신호를 전달하는 제1단계;
    상기 단계에서 전기전도율에 의해 침수인지 판단하는 제2단계;
    상기 단계에서 침수로 판단되면 전원차단의 예비신호를 출력하는 제3단계;
    상기 단계에서 예비신호를 출력하여 장비에 전달한 후 설정시간 이후에 장비에 공급되는 전원의 출력을 단절하는 제4단계로 구성되며,
    제2단계는 전기전도율이 기준값을 초과하는 경우 침수로 판단하는 것을 특징으로 하며,
    제1단계에서 높이 차가 있는 다수의 침수센서의 의해 다수의 전기전도율 신호를 생성하며,
    제2단계 다음에 각 침수센서의 각 침수센서의 높이 차이와 각 침수센서의 침수시간을 토대로 침수속도를 계산하고 침수속도를 토대로 예상잔여침수시간을 계산하여 전송하는 단계를 더하고,
    제3단계에서 예상잔여침수시간이 설정시간보다 작은 경우는 예비신호의 출력 없이 즉시 전원의 출력을 단절하며,
    상기 제2단계에서 침수로 판단하는 경우 침수가 발생한 시간을 저장하며,
    제4단계 이후에 다시 침수가 아닌 것을 판단하는 단계와 상기 단계에서 침수가 아닌 것으로 판단되는 경우 그 시간을 침수가 발생한 시간과 비교하여 설정한 시간보다 짧은 경우 장비에 다시 전기를 공급하며,
    상기 제1단계에서 추가로 수압을 감지하여 수압정보를 전달하며,
    상기 제2단계에서는 전기전도율과 수압정보가 모두 설정값 이상인 경우에 침수로 판단하는 것을 특징으로 하는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 출력제어방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제1단계 이전에 중력센서에 의해 배터리 출력제어장치의 넘어지는 것을 감지하여 전송하는 단계와,
    상기 단계에서 넘어지는 것이 감지되는 경우 공급되는 전원의 출력을 단절하는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 침수감지수단을 구비한 배터리 출력제어장치의 출력제어방법.




  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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