KR200432291Y1 - 스위칭 소자 시험장치 - Google Patents

스위칭 소자 시험장치

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KR200432291Y1
KR200432291Y1 KR2020060018762U KR20060018762U KR200432291Y1 KR 200432291 Y1 KR200432291 Y1 KR 200432291Y1 KR 2020060018762 U KR2020060018762 U KR 2020060018762U KR 20060018762 U KR20060018762 U KR 20060018762U KR 200432291 Y1 KR200432291 Y1 KR 200432291Y1
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switching
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이정헌
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한국단자공업 주식회사
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Abstract

본 고안은 스위칭 소자의 시험장치에 관한 것이다. 본 고안은 소정 부하와 연결되는 복수의 스위칭 소자를 제어모듈의 제어동작에 의해 개별 구동시킨다. 상기 스위칭 소자가 구동될 때 전압/전류측정부가 상기 스위칭 소자의 양단에 걸리는 전압 및 전류값을 측정한다. 상기 측정된 전압 및 전류값에는 스위칭 소자가 온 될 때 발생되는 돌입전류도 포함된다. 상기 측정된 전압/전류 값은 컴퓨터로 전송된다. 상기 컴퓨터에는 스위칭 소자가 정상적으로 동작되기 위한 기준정보가 저장된다. 상기 컴퓨터는 상기 기준정보와 전압/전류측정부로부터 전송된 스위칭 소자의 측정 정보를 비교하고, 그 스위칭 소자의 오작동 횟수정보 등을 판단한다. 이에 돌입전류 등으로 인하여 오작동 횟수가 미리 설정된 기준 횟수보다 많이 발생한 경우에는 상기 스위칭 소자가 적절하지 않다라고 판단하게 된다. 따라서 본 고안은 부하에 적합한 최적 조건의 스위칭 소자를 제공할 수 있게 되어 부하에 대한 스위칭 소자의 구동 조건을 만족시킬 수 있는 잇점이 있다.
스위칭 소자, 내구성 시험, 돌입전류, 오작동 횟수.

Description

스위칭 소자 시험장치{TESTING APPARATUS FOR SWITCHING DEVICE}
도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 스위칭 소자 시험장치의 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 부하 12 : 전원 공급부
14 : 계전기 20 : 제어모듈
30 : 전압/전류측정부 40 : 컴퓨터
본 고안은 스위칭 소자 시험에 관한 것으로서, 특히 미리 정해진 조건에 따라 동작하는 스위칭 소자의 상태를 측정하고 그 측정 결과에 따라 적절한 스위칭 소자 또는 스위칭 소자에 의하여 동작하는 부하를 선택하도록 하는 스위칭 소자 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 스위칭 소자는 전기회로를 개폐하여 소정 부하측으로 전원을 공급하는 역할을 한다. 이와 같은 스위칭 소자로서 계전기(relay)가 있으며 상기 계전기가 차량에 장착되면 차량의 각종 전기/전자장치에 전원을 공급/차단하는 기능 을 수행한다.
상기 계전기는 차량의 전기회로에 장착되기 전에 내구성 시험과 같은 각종 시험과정이 수반된다. 예컨대, 계전기의 사용횟수 또는 사용기간 경과에 따라 접촉 단자의 접점에 어느 정도의 손상이 발생되는지를 확인하는 것과 같다. 상기 시험 등을 통해 적절한 계전기의 교체 시기를 정하거나 다른 계전기를 선택하게 된다.
이러한 시험을 수행하지 않고 차량에 장착하는 경우, 부하에 따른 최적의 계전기가 사용되지 않을 확률이 발생하고 이는 차량의 안전운행에 치명적인 요인으로 작용한다. 예컨대 헤드램프용으로 일정 규격을 갖는 계전기가 장착되었지만 상기 계전기를 통해 전원이 공급될 때 과도한 돌입전류(inrush current)의 발생으로 인하여 상기 계전기의 접촉단자 접점이 쉽게 마모될 수 있으며, 따라서 상기 헤드램프의 온/오프 조작이 최초 설계된 시간 범위 이내에서도 비정상적으로 작동될 수 있다. 여기서 상기 돌입전류라 함은 일반적으로 전원 스위치가 처음 조작되었을 때 순간적으로 많이 흐르게 되는 전류 또는 스위칭 소자의 접점이 붙는 순간에 정상상태보다 크게 흐르는 전류를 말한다.
그러나, 상기 계전기의 내구성 등을 시험하는 종래 방법은 전원 공급에 따라 접촉단자의 접점이 접촉되고 이때 부하가 정상적으로 동작하는지를 확인하고 있을 뿐이다. 즉, 계전기에 전원이 공급되었을때 부하가 동작되면 정상적으로 판단하고, 반면 동작하지 않으면 고장이 발생한 것으로 판단하였고, 상기 계전기의 접촉단자 접점의 손상이나 마모 정도가 어느 정도인지는 판단할 수 없었다.
이에 본 고안의 목적은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 스위칭 소자의 온/오프 동작이 주어진 조건에 따라 자동으로 실시되도록 하고, 온/오프 동작시에 발생되는 스위칭 소자의 각종 정보와 기 제공된 정보를 비교 참조하여 부하에 따른 스위칭 소자를 적절하게 선택하도록 하는 스위칭 소자 시험장치를 제공함에 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 스위칭 소자 시험장치는, 부하와, 상기 부하로 전원을 공급/차단하기 위한 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자를 스위칭 주기에 따라 제어하는 제어 모듈과, 상기 스위칭 소자가 온/오프 동작할 때 상기 스위칭 소자에 흐르는 전압 및 전류값을 측정하는 전압/전류측정부와, 상기 전압/전류측정부에 의해 측정된 전압 및 전류값에 따른 상기 스위칭 소자의 온/오프 시간과 미리 저장된 스위칭 소자의 정상적인 온/오프 시간을 비교하고 상기 스위칭 소자의 오작동 횟수에 의하여 정상/고장 여부를 판단하는 컴퓨터를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
여기서, 상기 전류는 돌입전류를 포함한다. 상기 돌입전류는 일반적으로 전원 스위치가 처음 조작되었을 때 순간적으로 많이 흐르게 되는 전류 또는 스위칭 소자의 접점이 붙는 순간에 정상상태보다 크게 흐르는 전류이다.
상기 제어모듈과 상기 컴퓨터는 RS232 통신방식으로 연결되고, 상기 전압/전류측정부와 상기 컴퓨터는 범용인터페이스버스(GPIB:General Purpose Interface Bus) 방식으로 연결된다.
그리고, 상기 제어모듈에는 상기 컴퓨터와의 통신을 위한 통신드라이버, 상기 스위칭 소자의 제어를 위한 계전기드라이버, 상기 통신드라이버와 계전기드라이 버를 제어하는 마이크로제어유닛(MCU)이 구비된다.
또한, 상기 컴퓨터에는 상기 스위칭소자의 정상적인 온/오프 시간, 상기 스위칭소자에 발생되는 돌입전류 정보가 포함된다. 상기 돌입전류 정보는 어느 스위칭소자에서 돌입전류가 발생하였으며, 상기 돌입전류가 발생된 스위칭소자에서의 돌입전류 발생 횟수와, 상기 돌입전류가 어느 시점에서 가장 과도하게 발생하는지에 대한 정보 등을 말한다.
상기 스위칭소자는 코일성분에 인가되는 전류에 의해 온/오프 동작되는 스위치부로 이루어진 계전기(relay)이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따르면, 부하에 대한 스위칭소자의 온/오프 시간에 따른 오작동 여부를 쉽게 확인할 수 있게 되어, 시험 결과에 따라 부하에 적합한 스위칭소자 또는 스위칭소자에 의해 부하를 적절하게 선택할 수 있게 된다.
이하, 본 고안에 의한 스위칭 소자 시험장치를 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 스위칭 소자 시험장치의 구성도가 도시되어 있다.
본 명세서에서는 스위칭 소자는 계전기(relay)로 설명하며, 부하로는 차량용 헤드램프가 사용되는 것을 실시 예로 한다. 그러나 다른 스위칭 소자뿐만 아니라 다양한 부하가 적용될 수 있음은 물론이다.
도시된 바와 같이, 2개가 병렬 연결된 헤드램프(10)가 3쌍이 구비되고, 전원 공급부(power supply)(12)로부터 공급된 전원을 선택적으로 전달하여 상기 각각의 헤드램프(10)를 온/오프 하기 위한 계전기(14)가 연결된다. 상기 계전기(14)는 스위치부(14a)와 코일(coil)(14b)로 병렬 구성된다. 상기 스위치부(14a)에는 일측에 접촉단자의 접점이 구비되고, 따라서 상기 코일에 전류가 흐르면 온/오프 동작되는 상기 접점이 도통되어 전원 공급상태가 된다.
상기 계전기(14) 구동을 위하여 소정 전원을 공급하기 위한 전원공급부(power supply)(12)가 상기 계전기(14) 일측에 연결된다. 그리고 상기 전원공급부(12)로부터 전원이 공급될 때 상기 계전기 구동을 제어하는 제어모듈(20)이 구비된다.
상기 제어모듈(20)은 상기 계전기(14)의 코일(14b) 일측과 제어라인에 의해 상호 연결된다. 상기 제어모듈(20)의 제어라인은 상기 계전지(14)의 개수와 비례한다. 그리고 상기 제어모듈(20)은 상기 계전기(14) 구동을 위한 스위칭 주기 즉 온/오프 시간을 컴퓨터(40)로부터 전달받고 상기 코일(14b)에 전류를 정해진 시간대로 공급/차단하여 상기 계전기(14) 구동을 제어한다. 여기서 상기 계전기(14)는 한꺼번에 모두 작동되지 않고 개별적으로 온/오프 동작된다. 이에 상기 제어모듈(20)은 상기 컴퓨터(40)와의 통신을 위한 통신드라이버(22)와 상기 계전기(14) 제어를 위한 계전기드라이버(26)와, 상기 통신드라이버(22)와 계전기드라이버(26)를 제어하는 마이크로제어유닛(MCU)(24)을 구비한다. 상기 제어모듈(20)와 상기 컴퓨터(40)와의 통신은 RS-232통신방식에 의해 이루어진다.
다음, 상기 전원공급부(12)로부터 전원을 공급받고 상기 제어모듈(20)의 제어동작에 따라 계전기(14)가 온/오프 동작할 때, 상기 계전기(14)에 흐르는 전압과 전류를 측정하고 그 측정된 값을 상기 컴퓨터(40)로 전송하는 전압전류측정부(30)가 구비된다. 상기 전압전류측정부(30)는 통상 오실로스코우프가 이용된다. 상기 전압전류측정부(30)와 컴퓨터(40)는 범용 인터페이스 버스(GPIB:General Purpose Interface Bus)를 이용한 통신방식에 의해 데이터 전송이 이루어진다.
상기 컴퓨터(40)에는 전술한바와 같은 계전기(14)별 스위칭 정보가 저장된다. 상기 스위칭 정보는 상기 계전기(14)마다 각각 상이하게 설정하거나 동일하게 설정할 수 있다. 예컨대 10초 주기로 온/오프 시간을 각각 설정하여 계전기를 온/오프동작시킬 수 있다. 또한 상기 계전기(14)가 정상적으로 동작할 때의 온/오프 시간도 저장된다. 상기 계전기(14) 온/오프 시간에 따라 계전기(14)의 상태를 판단하게 된다. 그리고 상기 스위칭 정보에 따라 계전기(14)가 동작할 때 상기 계전기(14)에 발생되는 돌입전류에 대한 정보를 상기 전압전류측정부(30)로부터 전달받는다. 상기 돌입전류 정보는 어느 계전기에서 돌입전류가 발생하였으며, 그 계전기에서의 돌입전류 발생 횟수와, 상기 돌입전류가 어느 시점에서 가장 과도하게 발생하는지 등에 대한 정보들이 포함된다. 상기한 정보들은 각각의 계전기별로 취합되어 데이터베이스(DB) 형태로 저장된다.
이어, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안에 의한 스위칭 소자 시험장치의 작용을 상세하게 설명한다.
먼저, 부하별로 시험하고자하는 계전기(14)를 연결 설치한다. 여기서 도면에는 모두 동일한 부하 및 계전기가 사용되고 있지만, 각각 상이한 부하 및 계전기를 제공하여 시험을 실시할 수도 있다.
그리고, 전원공급부(12)로부터 전원이 공급되도록 한 상태에서, 상기 제어모듈(20)은 상기 컴퓨터(40)에서 RS232 통신방식에 의해 스위칭 온/오프 주기 정보를 전달받고 계전기(14)와 각각 연결되는 제어라인을 통해 상기 계전기(14)를 개별 구동시킨다. 상기 계전기(14) 구동은 온/오프 주기에 따라 상기 계전기(14)를 일정 시간주기로 온 동작한 다음 오프시키는 과정을 반복 수행한다.
상기 온/오프 주기에 따라서 계전기(14)가 동작되기 시작하면 이때부터 상기 전압/전류측정부(30)는 상기 각각의 계전기(14)에 흐르는 전압과 전류값을 측정하고 범용 인터페이스 버스를 이용하여 상기 컴퓨터(40)로 전송한다.
상기 컴퓨터(40)는 상기 전송된 전압/전류값과 미리 저장된 계전기(14)의 정상적인 온/오프 시간을 비교하여 상기 계전기(14)의 상태를 확인한다. 이때 계전기(14)에 인가되는 돌입전류 발생정보도 포함된다. 즉 계전기(14)가 정상적으로 동작하고 있는지, 또는 고장상태로서 정상 동작이 되지 않는지를 상기 컴퓨터(40)는 상기 정보 비교에 의해 그 여부를 추출한다.
이를 예를 들어 자세하게 설명한다.
전원이 공급되고 제어모듈(20)의 스위칭 주기에 따라서 계전기(14)는 온/오프 동작을 반복 수행한다. 상기 계전기(14)는 온 될 때마다 돌입전류가 발생한다. 예컨대 스위칭 주기가 10초간격으로 2초동안은 온동작시키고 8초동안은 오프동작시킨다고 하였을 때 온동작되는 2초주기이내에서 돌입전류가 발생된다. 또한 상기 스위칭 주기가 변하여 즉 3초동안 온동작되고 7초동안 오프동작일때에는 상기 3초주기이내에서 돌입전류가 발생된다.
이러한 돌입전류에 대한 유지시간과 발생횟수 정보는 전압/전류측정부(30)의 전류측정모드에 의해 측정되고 상기 컴퓨터(40)로 전달된다.
이때, 상기 스위칭 주기에 따라 상기 계전기(14)의 스위치부(14a) 접촉단자의 접점은 반복적으로 개방/접촉되는데, 상기 계전기(14)의 접촉단자 접점은 상기한 돌입전류에 의해 그 손상정도가 결정된다. 즉, 상기 돌입전류가 과도하게 발생하거나 유지시간이 오래 계속되는 경우 접촉단자의 마모가 빨리 진행된다.
상기 접촉단자의 접점이 손상되면 그 접점에 흐르는 전압에 변화가 발생된다. 따라서 계전기(14)의 오프시간에는 스위치부(14a)의 접촉단자 접점이 단락되어 접촉단자가 개방되어야 하지만 접점 마모로 인하여 접점에 접촉된 상태를 유지하게 되어 온상태가 계속 유지되는 현상이 발생된다.
이와 같은 상기 계전기(14)의 비정상적인 온/오프 상태정보도 상기 전압/전류측정부(30)의 전압측정에 따른 온/오프 시간정보 등이 추출되어 상기 컴퓨터(40)로 함께 전달된다. 상기 접점단자의 개방/접촉 상태는 상기 계전기(14)에 공급되는 전류 및 전압값에 의해 확인할 수 있다.
상기 돌입전류 정보 및 접점단자의 개방/접촉상태에 관한 정보가 컴퓨터(40)로 전달되면, 상기 컴퓨터(40)는 기 설정된 계전기(14)의 정상적인 온/오프 시간정보와 오작동 횟수 정보 등을 비교하여 상기 계전기(14)의 적합성 여부를 판단한다.
상기 적합성 여부 판단은 다음과 같다.
상기 컴퓨터(40)에는 계전기(14)가 정상적으로 동작되기 위한 시간 정보와 함께 계전기(14)의 전체 동작횟수 대비 오작동 횟수 정보가 등록되어 있다. 상기 오작동 횟수 정보가 전체 동작횟수에서 일정 비율 예컨대 0.5% 이내일 경우에는 정상으로 판단하지만 그 이상 비율이 되는 경우에는 고장 상태로 판단하도록 한다.
이에, 상기 DB를 참조하여 오작동 횟수정보가 비율 이상 발생된 경우에는 해당 계전기가 부적합함을 결정한다. 상기 오작동 횟수정보는 미리 저장된 계전기(14)의 온/오프 정상시간과 대비하여 판단할 수 있다. 예컨대, 오프 동작이 온 동작후 2초 이내에 실시되어야 하지만, 상기한 돌입전류 발생으로 인하여 접촉단자 접점이 마모되어 2초를 벗어나서 실시되는 경우 오작동 횟수로 처리하게 된다.
다시 말해, 상기 전원이 공급되어 계전기(14)가 온 구동할 때에 발생되는 돌입전류는 상기 계전기(14)의 접촉단자의 접점을 손상시키는 원인이 된다. 이 때문에 온 동작후 오프되지 못하고 계속 온되는 시간이 길어지게 되면 상기 접촉단자의 접점이 마모된 것으로 판단하게 된다. 따라서 소정 부하와 연결되어 있는 계전기(14)의 오작동이 정해진 오차허용범위 이외로 발생되는 경우 고장으로 판단하고, 상기 부하와 연결된 현재 계전기의 적합여부를 판단하는 것이다.
이와 같이 상기 실시 예에 설명되고 있는 본 고안은 스위칭소자의 온/오프 동작을 자동으로 수행시키면서 그 스위칭소자에 흐르는 전류/전압값 변화에 따른 온/오프 동작 시간을 검출하여 스위칭소자의 오작동 여부를 판단할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 고안의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 고안이 속하는 기술 분야의 통상 지식을 가진 자라면 본 고안의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 스위칭 소자 시험장치에 따르면 스위칭 소자에 흐르는 이상전류로 인한 스위칭 소자의 온/오프 동작시간에 따른 전체 동작 횟수대비 오작동 여부로서 스위칭 소자의 접촉단자 접점 상태를 판단함으로써, 부하에 대한 적절한 스위칭 소자 또는 스위칭 소자에 대한 적절한 부하를 정확하면서도 용이하게 선택할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 부하와,
    상기 부하로 전원을 공급/차단하기 위한 스위칭 소자와,
    상기 스위칭 소자를 스위칭 주기에 따라 제어하는 제어 모듈과,
    상기 스위칭 소자가 온/오프 동작할 때 상기 스위칭 소자에 흐르는 전압 및 전류값을 측정하는 전압/전류측정부와, 그리고
    상기 전압/전류측정부에 의해 측정된 전압 및 전류값에 따른 상기 스위칭 소자의 온/오프 시간과 미리 저장된 스위칭 소자의 정상적인 온/오프 시간을 비교하고 상기 스위칭 소자의 오작동 횟수에 의하여 정상/고장 여부를 판단하는 컴퓨터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 시험장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전류는 전원스위치가 처음 조작되었을 때 순간적으로 많이 흐르게 되는 전류 또는 상기 스위칭소자의 접점이 붙는 순간에 정상상태보다 많이 흐르게 되는 돌입전류를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 시험장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어모듈과 상기 컴퓨터는 RS232 통신방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 시험장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전압/전류측정부와 상기 컴퓨터는 범용인터페이스버스(GPIB:General Purpose Interface Bus) 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 시험장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어모듈에는 상기 컴퓨터와의 통신을 위한 통신드라이버, 상기 스위칭 소자의 제어를 위한 계전기드라이버, 상기 통신드라이버와 계전기드라이버를 제어하는 마이크로제어유닛(MCU)이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 시험장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 컴퓨터에는 상기 스위칭소자의 정상적인 온/오프 시간, 상기 스위칭소자에 발생되는 돌입전류 정보가 포함되며,
    상기 돌입전류 정보는 어느 스위칭소자에서 돌입전류가 발생하였으며, 상기 돌입전류가 발생된 스위칭소자에서의 돌입전류 발생횟수와, 상기 돌입전류가 어느 시점에서 가장 과도하게 발생하는지에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 시험장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭소자는 코일성분에 인가되는 전류에 의해 온/오프 동작되는 스위치부로 이루어진 계전기(relay)인 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 시험장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499997B1 (ko) * 2009-09-08 2015-03-09 현대자동차주식회사 릴레이 검사 장치 및 그의 구동 방법

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