KR102479170B1 - 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치 - Google Patents

포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 접지 검출 장치는, 회로에 구비된 복수의 전원 소스 중 어느 하나와 회로를 수용하는 프레임의 프레임 그라운드간 접지를 검출하는 접지 검출 장치에 있어서, 복수의 전원 소스 각각에 대응되게 구비되며, 프레임 그라운드를 기준 전위로 하여 접지 검출을 위한 전압을 생성하는 접지 전압 생성 모듈과, 생성된 접지 검출을 위한 전압에 기초하여 복수의 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스를 판단하는 제어 모듈을 포함하며, 접지 전압 생성 모듈은 포토 커플러를 이용하여 접지에 의해 형성되는 경로와 절연된 상태에서 접지 검출을 위한 전압을 생성할 수 있다.

Description

포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치{APPARATUS FOR DETECING CONNECTION USING PHOTOCOUPLER}
본 출원은, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치에 관한 것이다.
일반적으로 원격 단말기(Remote Terminal Unit, RTU)는 주로 스카다(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA) 시스템용으로 사용되며, 원격에 위치한 현장 계기로부터 정보를 수집하고, 데이터를 처리한 후 유선, 무선 등 다양한 통신경로를 활용하여 수집된 정보를 중앙컴퓨터로 송수신하는 장치를 말한다.
이러한 원격 단말기에는 통상 프레임 내부에 내부에 크기가 다른 복수의 전원을 포함하는 회로가 수용되는데, 복수의 전원 중 어느 하나라도 신호 전압 또는 신호 그라운드가 프레임과 접지(연결)될 경우에는 추후 단락 등에 대형 사고가 발생될 수 있다.
한국공개특허 제10-2013-0070184호(“직류급전시스템의 제어 및 보호 회로”, 공개일: 2013년06월27일)이 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 원격 단말기 내부의 전원과 혼촉이나 간섭으로 인한 영향없이 접지를 검출할 수 있고, 복수의 전원 중 접지가 발생한 전원의 판단이 가능하며, 접지 검출시의 안정성을 높일 수 있는 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 회로에 구비된 복수의 전원 소스 중 어느 하나와 상기 회로를 수용하는 프레임의 프레임 그라운드간 접지 - 상기 접지는 연결을 의미함 - 를 검출하는 접지 검출 장치에 있어서, 복수의 상기 전원 소스 각각에 대응되게 구비되며, 상기 프레임 그라운드를 기준 전위로 하여 접지 검출을 위한 전압 - 상기 접지 검출을 위한 전압은 복수의 상기 전원 소스 중 어느 하나와 상기 프레임 그라운드 간의 접지를 포함하는 경로를 흐르는 전류에 의해 생성된 전압을 의미함 - 을 생성하는 접지 전압 생성 모듈; 및 생성된 상기 접지 검출을 위한 전압에 기초하여 복수의 상기 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스를 판단하는 제어 모듈;을 포함하며, 상기 접지 전압 생성 모듈은, 포토 커플러를 이용하여 상기 접지에 의해 형성되는 경로와 절연된 상태에서 상기 접지 검출을 위한 전압을 생성하는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 접지 전압 생성 모듈은, 복수의 상기 전원 소스 중 하나의 신호 전압과 상기 프레임 그라운드간에 생성된 접지 검출을 위한 제1 전압 및 상기 신호 전압에 대응되는 신호 그라운드와 상기 프레임 그라운드간에 생성된 접지 검출을 위한 제2 전압을 각각 생성하며, 상기 제어 모듈은, 생성된 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 어느 하나라도 변경되면 해당 전원 소스에 접지가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 접지 전압 생성 모듈은, 상기 경로에 병렬로 구비되고, 서로 다른 크기를 가진 전류 조절 저항을 각각 구비한 복수의 제1 포토 커플러 - 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각은 상기 제어 모듈로부터 턴온 신호가 순차적으로 인가되면 상기 전류 조절 저항의 저항값에 의해 턴온 여부가 결정됨 - 와, 상기 경로에 복수의 상기 제1 포토 커플러와 직렬로 연결되고, 복수의 상기 제1 포토 커플러 중 턴온된 제1 포토 커플러의 출력 전류에 의해 턴온되는 제2 포토 커플러;를 구비한 포토 커플러 모듈을 포함하며, 상기 제어 모듈은, 턴온된 상기 제2 포토 커플러의 출력 전압인 상기 접지 검출을 위한 전압이 변경될 때 접지가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제어 모듈은, 복수의 상기 제1 포토 커플러 중 턴온된 제1 포토 커플러의 조합에 의해 접지가 발생된 전원 소스를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제어 모듈은, 복수의 상기 제1 포토 커플러 중 턴온된 제1 포토 커플러의 개수와 복수의 상기 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스의 크기는 비례할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각의 애노드에는 턴온 신호가 순차적으로 인가되고, 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각의 캐소드는 복수의 전원 소스의 그라운드와는 별도의 신호 그라운드에 공통 연결되며, 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각의 콜렉터는 병렬 연결되고, 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각의 에미터는 병렬 연결되어 상기 프레임 그라운드 또는 상기 신호 전압에 선택적으로 연결되며, 상기 제2 포토 커플러의 캐소드는 병렬 연결된 복수의 상기 제1 포토 커플러의 콜렉터에 연결되고, 상기 제2 포토 커플러의 애노드에는 상기 복수의 전원 소스 중 하나의 신호 전압 또는 상기 프레임 그라운드가 선택적으로 연결되며, 상기 제2 포토 커플러의 콜렉터는 저항을 통해 구동 전원에 연결되고, 상기 제2 포토 커플러의 에미터는 가변 저항을 통해 복수의 전원 소스의 그라운드와는 별도의 신호 그라운드에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 접지 전압 생성 모듈은, 제1 릴레이 구동 신호에 따라 복수의 상기 전원 소스 중 하나의 신호 전압을 출력하는 제1 릴레이 모듈; 제2 릴레이 구동 신호에 따라 복수의 상기 전원 소스 중 하나의 신호 전압에 대응되는 신호 그라운드를 출력하는 제2 릴레이 모듈; 및 제3 릴레이 구동 신호에 따라 상기 제1 릴레이 모듈로부터 출력되는 신호 전압 및 상기 프레임 그라운드를 출력하거나 또는 상기 제2 릴레이 모듈로부터 출력되는 신호 그라운드 및 상기 프레임 그라운드를 반전시켜 출력하는 제3 릴레이 모듈;을 더 포함하며, 상기 제3 릴레이 모듈의 출력단에는 상기 포토 커플러 모듈이 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 접지 전압 생성 모듈은, 제4 릴레이 구동 신호에 따라 상기 신호 전압 및 상기 신호 그라운드가 허상 전압 제거용 저항을 통해 상기 프레임 그라운드에 연결되도록 하는 제4 릴레이 모듈;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 접지 검출 장치는, 상기 프레임 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도를 상기 제어 모듈로 전달하는 온도 측정 모듈; 상기 접지가 발생된 발생 시각을 상기 제어 모듈로 전달하는 RTC 모듈; 복수의 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스를 디스플레이하는 출력 모듈; 및 외부에서 수신된 접지 테스트 요구를 상기 제어 모듈로 전달하는 원격 수신 모듈;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 접지 검출 장치는, 상기 포토 커플러 모듈 및 상기 제3 릴레이 모듈 사이에는 역전류 방지를 위한 다이오드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 포토 커플러를 이용하여 접지에 의해 형성되는 경로와는 절연된 상태에서 접지 검출을 위한 전압을 생성함으로써, 원격 단말기 내부의 전원과 혼촉이나 간섭으로 인한 영향없이 접지를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 다양한 크기를 가진 복수의 전원 각각에 대하여 신호 전압과 신호 그라운드 각각에 대하여 프레임 그라운드와의 접지 검출을 위한 전압을 생성하여 접지를 검출함으로써 복수의 전원 중 어느 전원에서 접지가 발생하였는지를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 릴레이를 사용하여 각 전원의 한 개의 극성과 프레임 그라운드간의 접지를 검출하므로, 접지 검출시의 안정성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접지 검출 장치의 내부 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도 1의 접지 전압 생성 모듈의 구체적인 회로를 도시하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접지 검출 장치의 내부 블록도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도 1의 접지 전압 생성 모듈(110)의 구체적인 회로를 도시하고 있다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접지 검출 장치(100)는 복수의 전원 소스(111, 11N)를 포함한 회로(11)를 수용하고 있는 프레임(10)과 연결되는 접지 전압 생성 모듈(110)과 제어 모듈(120)을 포함할 수 있으며, 기타 온도 측정 모듈(130), RTC 모듈(140), 출력 모듈(150), 원격 수신 모듈(160)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 프레임(10)은 예를 들면, 원격 단말기(Remote Terminal Unit, RTU)의 프레임일 수 있으나, 다양한 크기의 복수의 전원 소스(111, 11N)를 포함한 회로(11)를 수용하고 있는 것이라면 상술한 원격 단말기에만 한정되는 것은 아니다.
한편, 접지 전압 생성 모듈(110)은 복수의 전원 소스 각각에 대응되게 구비되며, 프레임(10)의 프레임 그라운드(FG)를 기준 전위로 하여 접지 검출을 위한 전압을 생성하는 모듈일 수 있다. 여기서, 접지 검출을 위한 전압은 복수의 전원 소스(V1, VN) 중 어느 하나와 프레임 그라운드(FG) 간의 접지를 포함하는 경로를 흐르는 전류에 의해 생성된 전압을 의미할 수 있다.
상술한 접지 전압 생성 모듈(110)에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 후술하기로 한다.
그리고, 제어 모듈(120)은 접지 전압 생성 모듈(110)에서 생성된 접지 검출을 위한 전압에 기초하여 복수의 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스를 판단할 수 있다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 후술한다.
한편, 온도 측정 모듈(130)은 프레임(10)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도를 제어 모듈(120)로 전달할 수 있다. 온도 측정 모듈(130)은 예를 들면, LM95071과 같은 특정 소자 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 일 실시 형태에 의하며, 포토 커플러 등 반도체 소자를 포함하고 있는바, 이러한 반도체 소자는 온도 변화에 민감할 수 있다. 따라서, 제어 모듈(120)은 온도 측정 모듈(130)에서 측정된 온도에 기초하여 측정된 전압 등을 보정할 수 있다. 보정 방식은 측정된 온도에 따른 보정 전압값을 테이블 형태로 미리 저장하는 방식일 수 있으며, 기타 다양한 방식 등이 포함될 수 있음은 물론이다.
RTC(Real Time Clock) 모듈(140)은, 접지가 발생된 발생 시각을 제어 모듈(120)로 전달할 수 있다.
RTC(Real Time Clock) 모듈(140)은 예를 들면, DS3231과 같은 특정 소자 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
출력 모듈(150)은 복수의 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스를 디스플레이할 수 있으며, 예를 들면, LED(Light Emitting Diode)와 같은 모듈을 포함할 수 있다.
원격 수신 모듈(160)은 외부에서 수신된 접지 테스트 요구를 제어 모듈(120)로 전달할 수 있다. 즉, 접지 검출 장치에 내장된 랜(LAN)이나 직렬 통신이 안 될 경우 DO 포트(미도시)를 통해 원격지에서 접지 검출을 직접 실행하기 위한 모듈이다. 제어 모듈(120)은 접지 테스트 요구가 수신되면 후술하는 바와 같은 접지 검출 동작을 수행할 수 있다.
이하, 도 2를 추가로 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접지 검출 장치 및 동작을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 접지 검출 장치(110)는 복수의 전원 소스 각각에 대응되게 구비되며, 프레임 그라운드(FG)를 기준 전위로 하여 접지 검출을 위한 전압을 생성할 수 있으며, 여기서 접지 검출을 위한 전압은 복수의 전원 소스 중 어느 하나와 프레임 그라운드(FG) 간의 접지(본 발명에서 '접지'는 '연결'을 의미함)를 포함하는 경로(P)를 흐르는 전류에 의해 생성된 전압을 의미할 수 있다.
이 경우, 제어 모듈(120)은 생성된 접지 검출을 위한 전압에 기초하여 복수의 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명은 회로에 구비된 복수의 전원 소스의 신호 전압 또는 신호 그라운드 중 어느 하나가 프레임과 접지된 경우에 적용되며, 복수의 전원 소스 각각에 대해 순차적으로 수행될 수 있으며, 복수의 전원 소스 각각의 신호 전압과 신호 그라운드를 한쌍으로 하여 순차적으로 수행될 수 있다.
예를 들면, 접지 전압 생성 모듈(110)은, 복수의 전원 소스 중 하나의 신호 전압(+54V)과 프레임 그라운드(FG)간에 생성된 접지 검출을 위한 제1 전압 및 신호 전압(+54V)에 대응되는 신호 그라운드(-54V)와 프레임 그라운드(FG)간에 생성된 접지 검출을 위한 제2 전압을 각각 생성할 수 있으며, 제어 모듈(120)은 생성된 제1 전압 및 제2 전압 중 어느 하나라도 변경되면 해당 전원 소스에 접지가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
비록 도 2에서는 예시적으로 하나의 전압 소스(+54V와 -54G)만을 도시하고 있으나, 다른 크기의 전압 소스(+5V와 -5G, +12V와 -12G, +24V와 -24G, +48V와 -48G 등)도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 각 전압 소스의 신호 그라운드 -54G, -5G, -12G, -24G, -48G는 공통 연결되어 신호 그라운드(SG1)로 지칭될 수 있다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접지 검출 장치(110)는 제1 릴레이 모듈(210), 제2 릴레이 모듈(220), 제3 릴레이 모듈(230), 제4 릴레이 모듈(240), 포토 커플러 모듈(250), 및 역전류 방지 다이오드(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선 제1 릴레이 모듈(210)은 제1 릴레이 구동 신호(RS1)에 따라 복수의 전원 소스 중 하나의 신호 전압(+54V)을 출력할 수 있다. 제1 릴레이 모듈(210)은 신호 전압 라인에 연결된 제1 릴레이(RL1)와 제1 릴레이 구동 회로(212)로 구성될 수 있다. 제1 릴레이 구동 회로(212)는 다이오드(D1), 트랜지스터(Q), 2개의 저항(R1, R2)으로 구성될 수 있으며, 트랜지스터(Q)의 베이스로 제1 릴레이 구동 신호(RS1)가 인가되면 신호 전압 라인이 제1 릴레이(RL1)의 단자 8번으로 연결되고, 이후 단자 4번을 통해 신호 전압(+54V)이 출력될 수 있다.
제2 릴레이 모듈(220)은 제2 릴레이 구동 신호(RS2)에 따라 복수의 전원 소스 중 하나의 신호 그라운드(-54G)을 출력할 수 있다. 제2 릴레이 모듈(220)은 신호 그라운드 라인에 연결된 제2 릴레이(RL2)와 제2 릴레이 구동 회로(222)로 구성될 수 있다. 제2 릴레이 구동 회로(222)는 상술한 제1 릴레이 구동 회로(212)와 동일한 구성을 가질 수 있으며, 트랜지스터(Q)의 베이스로 제2 릴레이 구동 신호(RS2)가 인가되면 신호 그라운드 라인이 제2 릴레이(RL2)의 단자 8번으로 연결되고, 이후 단자 4번을 통해 신호 그라운드(-54G)가 출력될 수 있다.
제3 릴레이 모듈(230)은 제3 릴레이 구동 신호(RS3)에 따라 제1 릴레이 모듈(210)로부터 출력되는 신호 전압(+54V) 및 프레임 그라운드(FG)를 출력하거나 또는 제2 릴레이 모듈(220)로부터 출력되는 신호 그라운드(-54V) 및 프레임 그라운드(FG)를 반전시켜 출력할 수 있다. 제3 릴레이 모듈(230)은 제3 릴레이(RL3)와 제3 릴레이 구동 회로(232)로 구성될 수 있으며, 제3 릴레이 구동 회로(232)는 상술한 제1 릴레이 구동 회로(212)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 제3 릴레이 모듈(230)의 출력에는 후술하는 포토 커플러 모듈(250)이 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 제4 릴레이 모듈(240)을 더 구비할 수 있으며, 제4 릴레이 모듈(240)은 제4 릴레이 구동 신호(RS4)에 따라 신호 전압(+54V) 및 신호 그라운드(-54G)가 허상 전압 제거용 저항(241)을 통해 프레임 그라운드(FG)에 연결되도록 할 수 있다. 즉, 제4 릴레이 구동 신호(RS4)가 인가되면, 신호 전압(+54V) 및 신호 그라운드(-54G)는 허상 전압 제거용 저항(241)을 통해 프레임 그라운드(FG)에 연결될 수 있으며, 이 경우 허상 전압이 빠르게 제거될 수 있다. 상술한 제3 릴레이 모듈(240)은 제4 릴레이(RL4)와 제4 릴레이 구동 회로(242)로 구성될 수 있으며, 제4 릴레이 구동 회로(242)는 상술한 제1 릴레이 구동 회로(212)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
한편, 포토 커플러 모듈(250)은 경로(P)에 병렬로 구비되고, 서로 다른 크기를 가진 전류 조절 저항(RS1, RS2, RS3)을 각각 구비한 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13)와, 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13)와 직렬로 연결되고, 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 중 턴온된 제1 포토 커플러의 출력 전류에 의해 턴온되는 제2 포토 커플러(PC2)를 구비할 수 있다.
여기서, 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 각각은 제어 모듈(120)로부터 턴온 신호(SEL1, SEL2, SEL3)가 일정 시간 간격을 가지고 순차적으로 인가되면 전류 조절 저항(RS1, RS2, RS3)의 저항값에 의해 턴온 여부가 결정될 수 있다.
이때, 제어 모듈(120)은 턴온된 제2 포토 커플러(PC2)의 출력 전압인 접지 검출을 위한 전압이 변경될 때 접지가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
구체적으로, 제어 모듈(120)은 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 중 턴온된 제1 포토 커플러의 조합에 의해 접지가 발생된 전원 소스를 판단할 수 있으며, 이때 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 중 턴온된 제1 포토 커플러의 개수와 복수의 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스의 크기는 비례하는 것일 수 있다.
예를 들면, RS1의 저항값이 390kΩ, RS2의 저항값이 150kΩ, RS3의 저항값이 51kΩ으로 설계하였다고 가정하면, 복수의 전원 소스 중 그 크기가 가장 큰 전원 소스가 입력될 때 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13)은 모두 턴온될 수 있고, 이에 따라 제2 포토 커플러(PC2)도 턴온되어 제2 포토 커플러(PC2)의 출력 전압, 즉 출력단의 에미터와 콜렉터 사이의 전압차(ISO-HDATA, ISO-LDATA)인 접지 검출 전압이 제어 모듈(120)로 전달될 수 있다. 이때, 접지 검출 전압은 구동전압(Vcc)에서 0V로 변경되게 되므로, 제어 모듈(120)은 복수의 전원 소스 중 그 크기가 가장 큰 전원 소스에 접지가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
유사하게, 복수의 전원 소스 중 그 크기가 중간 전원 소스가 입력될 때 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 중 2개의 제1 포토 커플러(PC12, PC13)만이 턴온될 수 있고, 이에 따라 제2 포토 커플러(PC2)도 턴온되어 제2 포토 커플러(PC2)의 출력 전압, 즉 출력단의 에미터와 콜렉터 사이의 전압차(ISO-HDATA, ISO-LDATA)인 접지 검출 전압이 제어 모듈(120)로 전달될 수 있다. 이때, 접지 검출 전압은 구동전압(Vcc)에서 0V로 변경되게 되므로, 제어 모듈(120)은 복수의 전원 소스 중 그 크기가 중간이 전원 소스에 접지가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
유사하게, 복수의 전원 소스 중 그 크기가 가장 전원 소스가 입력될 때 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 중 1개의 제1 포토 커플러(PC13)만이 턴온될 수 있고, 이에 따라 제2 포토 커플러(PC2)도 턴온되어 제2 포토 커플러(PC2)의 출력 전압, 즉 출력단의 에미터와 콜렉터 사이의 전압차(ISO-HDATA, ISO-LDATA)인 접지 검출 전압이 제어 모듈(120)로 전달될 수 있다. 이때, 접지 검출 전압은 구동전압(Vcc)에서 0V로 변경되게 되므로, 제어 모듈(120)은 복수의 전원 소스 중 그 크기가 가장 작은 전원 소스에 접지가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
복수의 전원 소스의 크기 범위에 따라 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13)가 턴온되기 위한 전류 조절 저항(RS1, RS2, RS3) 각각의 저항값은, 포토 커플러의 사양을 고려하여 당업자의 필요에 따라 적절히 설계될 수 있으며, 여기서는 구체적인 설명은 생략한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 포토 커플러 모듈(250)은 하기와 같이 연결될 수 있다.
복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 각각의 애노드에는 턴온 신호(SEL1, SEL2, SEL3)가 순차적으로 인가되고, 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 각각의 캐소드는 복수의 전원 소스의 신호 그라운드(SG1)와는 별도의 신호 그라운드(SG2)에 공통 연결되며, 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 각각의 콜렉터는 병렬 연결되고, 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13) 각각의 에미터는 병렬 연결되어 프레임 그라운드(FG) 또는 신호 전압(+54V)에 선택적으로 연결될 수 있다.
또한, 제2 포토 커플러(PC2)의 캐소드는 병렬 연결된 복수의 제1 포토 커플러(PC11,PC12, PC13)의 콜렉터에 연결되고, 제2 포토 커플러(PC2)의 애노드에는 복수의 전원 소스 중 하나의 신호 전압(+54V) 또는 프레임 그라운드(FG)가 선택적으로 연결되며, 제2 포토 커플러(PC2)의 콜렉터는 저항(Rp)을 통해 구동 전원(Vcc)에 연결되고, 제2 포토 커플러의 에미터는 가변 저항(R)을 통해 복수의 전원 소스의 신호 그라운드(SG1)와는 별도의 신호 그라운드(SG2)에 연결된 형태일 수 있다.
마지막으로, 역전류 방지 다이오드(260)는 포토 커플러 모듈(250) 및 제3 릴레이 모듈(230) 사이에 구비되어 역전류를 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 포토 커플러를 이용하여 접지에 의해 형성되는 경로와는 절연된 상태에서 접지 검출을 위한 전압을 생성함으로써, 원격 단말기 내부의 전원과의 혼촉이나 간섭으로 인한 영향없이 접지를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 다양한 크기를 가진 복수의 전원 각각에 대하여 신호 전압과 신호 그라운드 각각에 대하여 프레임 그라운드와의 접지 검출을 위한 전압을 생성하여 접지를 검출함으로써 복수의 전원 중 어느 전원에서 접지가 발생하였는지를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 릴레이를 사용하여 각 전원의 한 개의 극성과 프레임 그라운드간의 접지를 검출하므로, 접지 검출시의 안정성을 높일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 프레임
11: 회로
111, 11N: 복수의 전원 소스
100: 접지 검출 장치
110: 접지 전압 생성 모듈
120: 제어 모듈
130: 온도 측정 모듈
140: RTC 모듈
150: 출력 모듈
160: 원격 수신 모듈
210: 제1 릴레이 모듈
212: 제1 릴레이 구동 회로
220: 제2 릴레이 모듈
222: 제2 릴레이 구동 회로
230: 제3 릴레이 모듈
232: 제3 릴레이 구동 회로
240: 제4 릴레이 모듈
241: 로드 저항
242: 제4 릴레이 구동 회로
250: 포토 커플러 모듈
260: 역전류 방지 다이오드
PC11 내지 PC13, PC2: 포토 커플러
RL1 내지 RL4: 릴레이

Claims (10)

  1. 회로에 구비된 복수의 전원 소스 중 어느 하나와 상기 회로를 수용하는 프레임의 프레임 그라운드간 접지 - 상기 접지는 연결을 의미함 - 를 검출하는 접지 검출 장치에 있어서,
    복수의 상기 전원 소스 각각에 대응되게 구비되며, 상기 프레임 그라운드를 기준 전위로 하여 접지 검출을 위한 전압 - 상기 접지 검출을 위한 전압은 복수의 상기 전원 소스 중 어느 하나와 상기 프레임 그라운드 간의 접지를 포함하는 경로를 흐르는 전류에 의해 생성된 전압을 의미함 - 을 생성하는 접지 전압 생성 모듈; 및
    생성된 상기 접지 검출을 위한 전압에 기초하여 복수의 상기 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스를 판단하는 제어 모듈;을 포함하며,
    상기 접지 전압 생성 모듈은, 포토 커플러를 이용하여 상기 접지에 의해 형성되는 경로와 절연된 상태에서 상기 접지 검출을 위한 전압을 생성하며,
    상기 접지 전압 생성 모듈은,
    상기 경로에 병렬로 구비되고, 서로 다른 크기를 가진 전류 조절 저항을 각각 구비한 복수의 제1 포토 커플러 - 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각은 상기 제어 모듈로부터 턴온 신호가 순차적으로 인가되면 상기 전류 조절 저항의 저항값에 의해 턴온 여부가 결정됨 - 와,
    상기 경로에 복수의 상기 제1 포토 커플러와 직렬로 연결되고, 복수의 상기 제1 포토 커플러 중 턴온된 제1 포토 커플러의 출력 전류에 의해 턴온되는 제2 포토 커플러;를 구비한 포토 커플러 모듈을 포함하며,
    상기 제어 모듈은, 턴온된 상기 제2 포토 커플러의 출력 전압인 상기 접지 검출을 위한 전압이 변경될 때 접지가 발생된 것으로 판단하는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접지 전압 생성 모듈은,
    복수의 상기 전원 소스 중 하나의 신호 전압과 상기 프레임 그라운드간에 생성된 접지 검출을 위한 제1 전압 및 상기 신호 전압에 대응되는 신호 그라운드와 상기 프레임 그라운드간에 생성된 접지 검출을 위한 제2 전압을 각각 생성하며,
    상기 제어 모듈은, 생성된 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 어느 하나라도 변경되면 해당 전원 소스에 접지가 발생된 것으로 판단하는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    복수의 상기 제1 포토 커플러 중 턴온된 제1 포토 커플러의 조합에 의해 접지가 발생된 전원 소스를 판단하는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    복수의 상기 제1 포토 커플러 중 턴온된 제1 포토 커플러의 개수와 복수의 상기 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스의 크기는 비례하는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    복수의 상기 제1 포토 커플러 각각의 애노드에는 턴온 신호가 순차적으로 인가되고, 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각의 캐소드는 복수의 전원 소스의 그라운드와는 별도의 신호 그라운드에 공통 연결되며, 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각의 콜렉터는 병렬 연결되고, 복수의 상기 제1 포토 커플러 각각의 에미터는 병렬 연결되어 상기 프레임 그라운드 또는 상기 신호 전압에 선택적으로 연결되며,
    상기 제2 포토 커플러의 캐소드는 병렬 연결된 복수의 상기 제1 포토 커플러의 콜렉터에 연결되고, 상기 제2 포토 커플러의 애노드에는 상기 복수의 전원 소스 중 하나의 신호 전압 또는 상기 프레임 그라운드가 선택적으로 연결되며, 상기 제2 포토 커플러의 콜렉터는 저항을 통해 구동 전원에 연결되고, 상기 제2 포토 커플러의 에미터는 가변 저항을 통해 복수의 전원 소스의 그라운드와는 별도의 신호 그라운드에 연결되는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 접지 전압 생성 모듈은,
    제1 릴레이 구동 신호에 따라 복수의 상기 전원 소스 중 하나의 신호 전압을 출력하는 제1 릴레이 모듈;
    제2 릴레이 구동 신호에 따라 복수의 상기 전원 소스 중 하나의 신호 전압에 대응되는 신호 그라운드를 출력하는 제2 릴레이 모듈; 및
    제3 릴레이 구동 신호에 따라 상기 제1 릴레이 모듈로부터 출력되는 신호 전압 및 상기 프레임 그라운드를 출력하거나 또는 상기 제2 릴레이 모듈로부터 출력되는 신호 그라운드 및 상기 프레임 그라운드를 반전시켜 출력하는 제3 릴레이 모듈;을 더 포함하며,
    상기 제3 릴레이 모듈의 출력단에는 상기 포토 커플러 모듈이 연결되는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접지 전압 생성 모듈은,
    제4 릴레이 구동 신호에 따라 상기 신호 전압 및 상기 신호 그라운드가 허상 전압 제거용 저항을 통해 상기 프레임 그라운드에 연결되도록 하는 제4 릴레이 모듈;
    을 더 포함하는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접지 검출 장치는,
    상기 프레임 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도를 상기 제어 모듈로 전달하는 온도 측정 모듈;
    상기 접지가 발생된 발생 시각을 상기 제어 모듈로 전달하는 RTC 모듈;
    복수의 전원 소스 중 접지가 발생된 전원 소스를 디스플레이하는 출력 모듈; 및
    외부에서 수신된 접지 테스트 요구를 상기 제어 모듈로 전달하는 원격 수신 모듈;
    을 더 포함하는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 접지 검출 장치는,
    상기 포토 커플러 모듈 및 상기 제3 릴레이 모듈 사이에는 역전류 방지를 위한 다이오드를 더 포함하는, 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치.
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