KR20030070545A - Ｌｅｄ 표시등 고장 진단 회로 - Google Patents

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Abstract

LED의 점등을 인식시키지 않고, LED 표시등의 고장을 진단할 수 있는 회로를 실현한다.
LED 표시부(3a, 3b,..)와 펄스 발생 회로(7)에서 발생한 펄스에 근거하여 LED 표시부(3a, 3b,...)에 단시간의 펄스 형상의 전류를 흘리고, 흘려진 전류를 검지하는 전류 검지 회로 Q1, R1과, 전류 검지 회로 Q1, R1에 의해 검지된 전류값을 단선 또는 단락 판정을 위한 임계값과 비교하는 비교 회로(8), (9)와, 비교 회로에 의한 비교 결과, 전류값이 임계값보다 작은 경우에 신호를 발생하여 유지하는 유지 회로(10),(11)를 갖는다.

Description

ＬＥＤ 표시등 고장 진단 회로{FAULT DIAGNOSIS CIRCUIT FOR LED DISPLAY LAMP}
본 발명은, 신호 표시등, 문자 표시 패널, 신호기, 화재 경보기 등 표시등을 갖는 기기에 이용되어, 표시등의 고장을 진단할 수 있는 고장 진단 회로에 관한 것이다.
공장 내의 라인이나 기계 설비에, 표시등을 설치하여, 라인이나 설비의 가동 상태, 이상, 고장 등을 표시하는 것이 행하여지고 있다.
최근의 표시등은 발광 다이오드(LED; 반도체의 PN 접합부에 전류를 흘려 발광시키는 소자)를 이용하는 것이 있다(이하,「LED 표시등」이라고 한다).
도 5는 LED 표시등의 사시도를 나타낸다. 도 5(a)는 표시기가 일단 타입, 도 5(b)는 표시기가 복수단인 타입을 나타내고 있다. 표시기가 복수단인 타입에서는 복수색의 발광이 가능하여, 발광색을 식별함으로써 현재의 상태를 구별할 수 있도록 되어 있다.
이러한 LED 표시등이 고장나면, 라인이나 설비의 상태 판정을 할 수 없게 되어 LED 표시등의 표시기에 이상이 없는지를 감시할 필요가 있다.
표시기의 단선을 검지하는 기술(일본실용신안공개공보 평5-038703호 공보 참조)가 알려져 있으나, 이 기술은 필라멘트를 갖는 램프를 대상으로 하여, 램프가 점등하지 않는 정도의 미소 전류를 상시 흘림으로써 램프의 단선을 검지하고 있다.
그러나 LED 표시등에 대하여, 미소 전류를 상시 흘리는 상기 방법을 적용하여도, LED가 미소 전류에서도 점등하여 버리기 때문에 대응할 수 없다.
따라서 본 발명은 LED의 점등을 인식시키지 않고, LED 표시등의 고장을 진단할 수 있는 회로를 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 LED 표시등의 고장 진단 회로는, LED 표시부와, 펄스를 발생하는 펄스 발생 회로와, 펄스 발생 회로에서 발생한 펄스에 근거하여 LED 표시부에 펄스 형상의 전류를 흘리고, 흘려진 전류를 검지하는 전류 검지 회로와, 전류 검지 회로에 의해 검지한 전류값을 단선 판정을 위한 임계값과 비교하는 비교 회로와, 비교 회로에 의한 비교의 결과, 전류값이 임계값보다 작은 경우에 신호를 발생하여 유지하는 유지 회로와, 유지 회로에 유지되어 있는 신호에 근거하여 단선 통지 신호를 출력하는 출력 회로를 갖는다(청구항 1).
본 발명의 LED 표시등의 고장 진단 회로는, LED 표시부와, 펄스를 발생하는 펄스 발생 회로와, 펄스 발생 회로에서 발생한 펄스에 근거하여 LED 표시부에 펄스 형상의 전류를 흘리고, 흘려진 전류를 검지하는 전류 검지 회로와, 전류 검지 회로에 의해 검지한 전류값을 단락 판정을 위한 임계값과 비교하는 비교 회로와, 비교회로에 의한 비교의 결과, 전류값이 임계값보다 큰 경우에 신호를 발생하여 유지하는 유지 회로와, 유지 회로에 유지되어 있는 신호에 근거하여 단락 통지 신호를 출력하는 출력 회로를 갖는다(청구항 2).
전기의 각 구성에 의하면, LED 표시부에 펄스 형상의 전류를 흘리기 때문에, LED가 발광하더라도 눈으로 식별하기 어렵게 된다. 이 펄스 형상의 전류를 임계값과 비교하여, 비교의 결과를 유지하여 통지 출력한다. 따라서 관리자는 통지 출력을 체크함으로써 LED의 점등을 인식하지 않고서, LED 표시부의 고장 진단을 할 수 있다.
본 발명의 LED 표시등의 고장 진단 회로는, LED 표시부와, 펄스 발생 회로와, 펄스 발생 회로에서 발생한 펄스에 근거하여 LED 표시부에 펄스 형상의 전류를 흘리고, 흘려진 전류를 검지하는 전류 검지 회로와, 전류 검지 회로에 의해 검지한 전류값을 단선 판정을 위한 제 1 임계값과 비교하는 제 1 비교 회로와, 전류 검지 회로에 의해 검지한 전류값을 단락 판정을 위한 제 2 임계값과 비교하는 제 2 비교 회로와, 제 1, 제 2 비교 회로에 의한 비교의 결과, 전류값이 단선 판정을 위한 제 1 임계값보다 크고, 단락 판정을 위한 제 2 임계값보다 작은 경우에, 신호를 발생하여 유지하는 유지 회로와, 유지 회로에 유지되어 있는 신호에 근거하여 정상 통지 신호를 출력하는 출력 회로를 갖는다(청구항 3).
이 구성에 의하면, LED 표시부에 펄스 형상의 전류를 흘리기 때문에, LED가 발광하더라도 눈으로 식별하기 어렵게 된다. 이 펄스 형상의 전류를 임계값과 비교하고, 비교의 결과를 유지하여 통지 출력한다. 관리자는 통지 출력을 체크함으로써, LED의 점등을 인식하지 않고, LED 표시부의 정상 진단을 할 수 있다.
상기 펄스 발생 회로는, 반복하여 펄스를 발생하는 것이고, 상기 유지 회로는 펄스 반복 주기 중, 신호를 유지하는 것이라면(청구항 4), 통지 출력이 상시 출력되고 있는 것으로 된다. 따라서 관리자는 언제나 통지 출력을 체크할 수가 있다.
LED 표시부에 흘려지는 펄스 형상의 전류의 시간 폭은, LED의 발광을 눈으로 감지할 수 없는 정도의 짧은 시간으로 설정되어 있는 것이 바람직하다(청구항 5).
도 1은 LED 표시등(2) 및 그 고장 진단 회로(1)를 나타내는 회로도,
도 2는 각 단의 LED를 흐르는 전류를 전압 V으로 환산한 것과 임계값과의 관계를 나타내는 그래프,
도 3은 단락, 단선을 판정하기 위한 고장 진단 회로의 상세 회로도,
도 4는 정상시만 표시하는 고장 진단 회로를 나타내는 상세 회로도,
도 5는 LED 표시등의 사시도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 고장 진단 회로2 : LED 표시등
3a, 3b : 복수단의 표시부4 : 외부 직류 전원
5 ; 외부 접점6 : 자동 전환 스위치
8, 9 : 비교 회로7 : 펄스 발생 회로
10, 11 : 유지 회로20 : 펄스 발생 IC
21, 22 : 연산 증폭기23, 24 : 논리 회로
25, 26 : D 타입 래치 회로27, 28 : 표시등
31, 32, 33 : 논리 회로34 : D 타입 래치 회로
35 : 표시등
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1은 LED 표시등(2) 및 그 고장 진단 회로(1)를 나타내는 회로도이다. LED 표시등(2)은, 외부 직류 전원(4), 외부 접점(5)을 구비하고, 또한, 각각 복수의 LED를 내장한 표시부를 복수단(3a, 3b, ··)갖고 있다. 각 단(3a, 3b, . . )의 표시부의 LED 발광색은 동일하여도 좋고, 서로 상이하여도 좋다.
공장 내의 라인이나 기계 설비의 가동 상황에 따라서, 외부 접점(5)을 전환함으로써 어느 하나의 단(3a, 3b, . . )의 LED를 발광시킬 수 있다.
각 단(3a, 3b, . . )의 LED의 전위가 낮은 쪽의 단자는, 고장 진단 회로(1)내의 자동 전환 스위치(6)를 경유하여, 저항 R1을 개재하여 트랜지스터 Q1의 컬렉터 단자에 연결되어 있다. 또한, 자동 전환 스위치(6)를 경유하여, 비교 회로(8), (9)에도 연결되어 있다. 트랜지스터 Q1의 베이스 단자에는 펄스 발생 회로(7)로부터 주기적으로 일정 폭의 펄스가 입력되도록 되어 있다.
비교 회로(8)는 상기 일정 폭의 펄스가 발생하고 있는 기간, 입력된 전압 V를 임계값 E1과 비교하여, 전압 V가 임계값 E1보다 낮으면 일정 레벨의 출력을 출력한다. 이 출력은 유지 회로(10)에 의해, 다음 펄스가 입력될 때까지 유지된다.
비교 회로(9)는 상기 일정 폭의 펄스가 발생하고 있는 기간, 입력된 전압 V를 임계값 E2(E1<E2)와 비교하여, 전압 V가 임계값 E2보다 높으면 일정 레벨의 출력을 출력한다. 이 출력은 유지 회로(11)에 의해 다음 펄스가 입력될 때까지 유지된다.
임계값 E1, 임계값 E2의 설정 방법을 설명한다. 직류 전원(4)에 의해 LED에 규정 전압을 인가하여, 과대한 전류가 흐르면 LED는 단락되어 있거나 또는 LED 구동 회로에 단락이 발생되어 있다(도체편의 혼입 등)고 판단할 수 있다. 전류가 흐르지 않거나, 또는 과소한 전류밖에 흐르지 않으면 LED는 단선되어 있거나, 또는 LED 구동 회로에 단선 등의 이상이 발생하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
따라서 각 단의 LED를 흐르는 전류를 전압 V로 환산하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 경험상 단락이라고 간주할 수 있는 임계값 E2, 단선이라고 간주할 수 있는 임계값 E1을 설정하여, 전압 V가 임계값 E2를 넘으면 단락, 임계값 E1을 하회하면 단선이라고 판단한다.
도 1의 회로에서, 전환 스위치(6)의 위치를 하나 하나 전환하면서, 유지 회로(10), (11)의 출력 전압을 체크해 가면, LED 표시등(2)의 각 단(3 a, 3 b, . .) 의 단락, 단선을 판정할 수 있다. 또한, 전환 스위치(6)의 전환 기간은 펄스 발생 회로(7)의 펄스 발생 주기보다도 길게 잡을 필요가 있다.
또한, 펄스 발생 회로(7)로부터 일정 폭의 펄스가 발생하고 있는 기간 동안, 어느 하나의 단(3 a, 3 b, . . )의 LED가 점등하나, 펄스 폭을 눈으로 느낄 수 없을 정도로 짧게 잡음으로써, LED 표시등(2)의 오식별을 방지할 수 있다. 예컨대, 펄스 폭을 100μ초 이하로 설정한다.
다음에, 보다 구체적인 회로예를 설명한다. 도 3은 단락, 단선을 판정하는 고장 진단 회로의 상세 회로도이다.
도 3에서는 LED 표시등의 일단만을 진단하는 회로로 되어 있지만, 이것은 도 5(a)에 나타낸 표시기가 일단 타입의 LED 표시등에 대응하는 고장 진단 회로로 된다.
만약, 도 5(b)에 도시한 바와 같이, 표시기가 복수단 타입의 LED 표시등에 대응하는 것인 경우는, 복수단의 LED를 전환하는 스위치(도 1의 부호(6) 참조)가 들어 간 회로를 채용할 필요가 있다.
도 3에 있어서, 펄스의 발생에는 전용 IC20(NE555)를 사용하고 있다. 이 IC20에 의해 소정 주기(예컨대 5초마다)의 펄스 신호를 얻을 수 있다.
저항 R1, 트랜지스터 Q1의 기능은, 도 1을 사용해서 설명한 것과 같다. 비교 회로로서 연산 증폭기(21), (22)와 논리 회로(23), (24)를 사용하고 있다. 즉, 저항 R2, R3, R4에 의하여 임계값 E1, 임계값 E2를 만들고, 저항 R1의 일단 전압 V가 임계값 E2를 초과하면, 연산 증폭기(21)는 하이 레벨의 출력을 출력하고, 전압 V가 임계값 E1을 초과하고 있으면 연산 증폭기(22)는 하이 레벨의 출력을 출력한다.
논리 곱(AND) 회로(23)는 연산 증폭기(21), (22)의 양 출력을 입력으로 하고, 논리 합(NOR)회로(24)도 연산 증폭기(21), (22)의 양 출력을 입력으로 하도록 배선되어 있다.
따라서 (1) 저항 R1의 전압 V가 임계값 E2를 초과하면, AND 회로(23)는 하이 레벨, NOR 회로(24)는 로우 레벨, (2) 저항 R1의 전압 V가 임계값 E1 이상, 임계값 E2 이하이면, AND 회로(23)는 로우 레벨, NOR 회로(24)는 로우 레벨, (3) 저항 R1의 전압 V가 임계값 E1를 하회하면, AND 회로(23)는 로우 레벨, NOR 회로(24)는 하이 레벨로 된다. 또한, AND 회로(23)와 NOR 회로(24)가 동시에 하이 레벨로 되지는 않는다.
따라서 AND 회로(23)의 출력을 D 타입 래치 회로(25)로 다음 펄스 신호가 입력될 때까지 래치하고, 그 결과를 표시등(27)에 의해 표시한다. NOR 회로(24)의 출력을 D 타입 래치 회로(26)로 다음 펄스 신호가 입력될 때까지 래치하여, 그 결과를 표시등(28)에 의해 표시한다.
주위의 사람은 표시등(27)이 점등하면 단락이며, 표시등(28)이 점등하면 단선이라고 판단할 수 있다.
도 4는 다른 고장 진단 회로를 나타내는 상세 회로도이다. 이 도 4 역시 LED 표시등의 일단만을 진단하는 회로로 되어 있지만, 표시기가 복수단 타입의 LED 표시등에 대응하기 때문에, 복수단의 LED를 전환하는 스위치(도 1의 부호(6) 참조)가 들어 간 회로를 채용하면 좋다.
이 회로에서는, 비교 회로로서 연산 증폭기(21), (22)와 논리 회로(31), (32), (33)를 사용한다. 저항 R2, R3, R4에 의하여 임계값 E1, 임계값 E2를 만든다. 저항 R1의 전압 V가 임계값 E2를 초과하면, 연산 증폭기(21)는 하이 레벨의 출력을 출력하고, 저항 R1의 전압 V가 임계값 E1를 초과하고 있으면, 연산 증폭기(22)는 하이 레벨의 출력을 출력한다.
논리 곱(NAND) 회로(31)는 연산 증폭기(21), (22)의 양 출력을 입력으로 하고, 논리 합(OR) 회로(32)도 연산 증폭기(21), (22)의 양 출력을 입력으로 하도록 배선되어 있다.
따라서 (1) 저항 R1의 전압 V가 임계값 E2를 초과하면, NAND 회로(31)는 로우 레벨, OR 회로(32)는 하이 레벨, (2) 저항 R1의 전압 V가 임계값 E1 이상, 임계값 E 이하이면, NAND 회로(31)는 하이 레벨, OR 회로(32)는 하이 레벨, (3) 저항 R1의 전압 V가 임계값 E1을 하회하면, NAND 회로(31)는 하이 레벨, OR 회로(32)는 로우 레벨로 된다. 또한, NAND 회로(31)와 OR 회로(32)가 동시에 로우 레벨로 되지는 않는다.
NAND 회로(31)의 출력과 OR 회로(32)의 출력을 AND 회로(33)에 입력하고, NAND 회로(31)의 출력과 OR 회로(32)의 출력 양쪽이 하이 레벨 즉, 상기(2)의 경우에만 신호를 출력한다.
D 타입 래치 회로(34)에서 다음 펄스가 입력 될 때까지 이 신호를 래치하여, 그 결과를 표시등(35)에 의해 표시한다.
그 결과, 주위의 사람은 표시등(35)이 점등하면, 단락도 단선도 아닌 정상인 상태라고 판단할 수 있다. 표시등(35)이 소등하고 있으면, 단락 또는 단선의 어느 하나의 표시기에 이상이 발생하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
이상으로, 본 발명의 실시예를 설명했지만, 본 발명의 실시는, 전기의 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 표시등(35)에 의해서 진단 결과를 알리는 외에, 부저, 경보, 데이터 출력 등에 의해서 알려도 좋다.
기타, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경을 실시하는 것이 가능하다.

Claims (5)

  1. LED 표시부와,
    펄스 발생 회로와,
    펄스 발생 회로에서 발생한 펄스에 근거하여 LED 표시부에 펄스 형상의 전류를 흘리고, 흘려진 전류를 검지하는 전류 검지 회로와,
    전류 검지 회로에 의해 검지한 전류값을 단선 판정을 위한 임계값과 비교하는 비교 회로와,
    비교 회로에 의한 비교의 결과, 전류값이 임계값보다 작은 경우에 신호를 발생하여 유지하는 유지 회로와,
    유지 회로에 유지되어 있는 신호에 근거하여 단선 통지 신호를 출력하는 출력회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 표시등의 고장 진단 회로.
  2. LED 표시부와,
    펄스 발생 회로와,
    펄스 발생 회로에서 발생한 펄스에 근거하여 LED 표시부에 펄스 형상의 전류를 흘리고, 흘려진 전류를 검지하는 전류 검지 회로와,
    전류 검지 회로에 의해 검지한 전류값을 단락 판정을 위한 임계값과 비교하는 비교 회로와,
    비교 회로에 의한 비교의 결과, 전류값이 임계값보다 큰 경우에 신호를 발생하여 유지하는 유지 회로와,
    유지 회로에 유지되어 있는 신호에 근거하여 단락 통지 신호를 출력하는 출력 회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 표시등의 고장 진단 회로.
  3. LED 표시부와,
    펄스 발생 회로와,
    펄스 발생 회로에서 발생한 펄스에 근거하여 LED 표시부에 펄스 형상의 전류를 흘리고, 흘려진 전류를 검지하는 전류 검지 회로와,
    전류 검지 회로에 의해 검지한 전류값을 단선 판정을 위한 제 1 임계값과 비교하는 제 1 비교 회로와,
    전류 검지 회로에 의해 검지한 전류값을 단락 판정을 위한 제 2 임계값과 비교하는 제 2 비교 회로와,
    제 1, 제 2 비교 회로에 의한 비교 결과, 전류값이 단선 판정을 위한 제 1 임계값보다 크고, 단락 판정을 위한 제 2 임계값보다 작은 경우에, 신호를 발생하여 유지하는 유지 회로와,
    유지 회로에 유지되어 있는 신호에 근거하여 정상 통지 신호를 출력하는 출력 회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 표시등의 고장 진단 회로.
  4. 제 1 내지 제 3 중 어느 한 항에 있어서,
    펄스 발생 회로는 반복하여 펄스를 발생하며,
    유지 회로는 펄스 반복 주기 중, 신호를 유지하는
    LED 표시등의 고장 진단 회로.
  5. 제 1 내지 제 4 항 중 어느 어느 한 항에 있어서,
    LED 표시부에 흘려지는 펄스 형상의 전류의 시간 폭은, LED의 발광을 눈으로 감지할 수 없는 정도의 짧은 기간으로 설정되어 있는 LED 표시등의 고장 진단 회로.
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