KR200439118Y1

KR200439118Y1 - 직류전원 교통신호제어기

Info

Publication number: KR200439118Y1
Application number: KR2020060030430U
Authority: KR
Inventors: 차보영
Original assignee: 차보영
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-03-20
Also published as: KR20060000172U

Abstract

상용 교류전원(110V/220V)을 입력받아 병렬로 2분기하여 한 회로는 누전차단기를 거쳐 교통신호제어기의 고장시 수리를 위한 계측기나 공구등을 사용하기 위한 백열등 및 콘센트로 배선되며, 병렬 분기된 나머지 회로는 과전류·과전압 파워퓨즈를 거쳐 복권트랜스로 구성된 강압부를 거쳐 전압강하 후 정류회로 및 평활회로로 구성된 정류부를 거쳐 직류전원으로 변환 후 축전지로 구성된 전원부를 거쳐 레귤레이터로 구성된 정전압부에 전원 공급하며, 전하량 측정기로 구성된 잔류전하량 측정기를 통해 축전지의 충전 전하량을 측정하여 주제어부에 전송하며, 레귤레이터로 구성된 정전압부는 각 24V, 12V, 5V 레귤레이터를 통하여 접지(GND)를 포함하여 DC +24V, DC +12V, DC +5V, GND(0V), DC -12V의 안정된 직류 전원을 생산하며, 주제어부는 상기 각 전원을 각 모듈 별로 전원 분배 및 각 모듈을 구동 및 제어하며, 교통신호등을 구동하는 신호구동부내 등기구동장치(LSU)의 무접점 계전기는 DC입력, DC출력, DC제어용 무접점 계전기를 사용하여 출력은 단자대를 거쳐 직류전원을 지중선로를 통하여 LED 구동부에 전원 공급하며, 레귤레이터로 구성된 LED 구동부는 LED 등기구에 점등 전원을 공급하며, 주제어부는 인입전원(상용 교류전원 220/110V)을 변류기(CT)를 통과시켜 자기장 발생 유무를 검지하여 정전발생 감시하여 정전시 정전정보를 모뎀으로 구성된 통신장치부를 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)에 전송하며, 정전으로 전원부 축전지의 충전전하를 통해 구동전원 공급시 잔류전하량이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력 된 관리자 입력 값 이하로 떨어질 경우 모뎀으로 구성된 통신장치부를 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)에 잔류전하량 정보를 전송 및 신호구동부내 점멸기를 통해 점멸구동하며, 등기구동장치내 무접점 계전기에 DC 입력, DC 출력에 전압궤환회로를 구성하여 출력 DC전압이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값 이하로 떨어질 경우 주제어부는 소등 판단하여 점소등 정보를 통해 모순 감시하는 것을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기.

교통신호제어기 , 교통신호등 , LED , 안전전압 , 직류

Description

직류전원 교통신호제어기 {Traffic signal controller for direct current power}

도 1은 본 고안의 간단한 블럭도

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

10 : 파워퓨즈

20 : 강압부

30 : 정류부

40 : 전원부

41 : 잔류전하량 측정기

42 : 통신장치부

50 : 정전압부

60 : 주제어부

61 : 신호구동부

62 : 등기구동부

70 : LED 구동부

80 : LED 등기구

90 : 누전차단기

91 : 백열등 및 콘센트

기존의 교통신호제어기는 내부에 누전차단기가 설치되어 있어, 교통신호제어기 및 선로, 등기구등의 누전 또는 상시누설전류 등에 의해 누전차단기가 작동할 경우 교차로내 모든 교통신호등이 소등되는 문제가 발생해 교통흐름에 막대한 지장을 초래하며 교통신호등 소등에 따른 안전사고의 문제가 있어 왔다.

선 출원된 안전전압 교통신호제어기(출원번호 : 20-2005-0014424)는 교류 30V이하의 안전전압으로 LED 교통신호등을 구동하는 것으로 누설전류에 의한 보행자의 감전사고 예방 및 누설전류에 의한 교차로내 교통신호등의 소등 문제 등을 해결한 고안이었다.

그러나, 상기 선출원은 여전히 교류전원을 사용하는 것으로 교통신호제어기는 직류 24V, 12V, 5V 등을 사용하는 반면에 지중 선로구간만을 교류를 사용하며 LED 교통신호등 등기구에 인입되어서는 다시 직류로 변환하여 사용하는 등에 문제점이 있으며, 고전압을 사용하는 관계로 무접점계전기의 잦은 고장을 유발하는 문제점등이 있어왔다.

이하 설명의 이해를 쉽게 하기 위해 종래 교통신호제어기의 기술을 간략히 설명하고 이하 중복 설명은 생략한다.

본 고안과 관련된 교통신호제어기의 주요 구성 및 설명으로, 상용전원은 교 류 220V 또는 110V의 교류전원을 의미하며, 상기 상용전원이 교통신호제어기에 인입되는 것을 인입전원으로 본다.

종래의 교통신호제어기는 크게 주제어부(MCU : Main Control Unit), 신호구동부(SCU), 기타 장치부, 수동 조작판(Police Panel), 단자대 (TF : Terminal Facility), 함체(Cabinet)으로 구성되며, 상세하게 모듈 형태로 CPU보드, 모뎀(Modem : Modulator-Demodulator), 검지기보드(LDU : Loop Detection Unit), 운영자 입력 장치(MMI : Man-Machine Interface), 옵션보드 (OPT : Option Board), 전원장치(PWR : Power Supply), 신호구동부(SCU : Signal Control Unit), 컨트롤러(Controller) 보드, 점멸기(FLU : FLASHER UNIT), 등기구동장치(LSU : Load Switch Unit), 수동 조작판(Police Panel)등으로 구성되며, 이하 각부 모듈별로 전원 공급을 한다는 것은 상기와 같이 모듈별로 구성된 각 기기 장치부에 전원공급 한다는 것을 의미한다.

특히, 신호구동부(SCU : SIGNAL CONTROL UNIT)는 직접 신호등을 구동하기 위한 전력 제어부 및 신호등 출력 결과를 물리적으로 평가하기 위한 전압궤환회로를 포함한다.

또한 신호구동부는 경찰관의 수동조작 및 보행자 입력수단 등을 수용하기 위한 일련의 입력수단 등을 포함하며, 신호제어부와의 통신을 위한 내부통신 수단을 포함한다.

신호구동부의 하드웨어 구성요소는 다음과 같다. 구성요소는 컨트롤러, 등기구동장치(LSU : LOAD SWITCH UNIT), 점멸기(FLASH), 확장보드(SPARE BOARD), 주기 판(Backplane)등으로 이루어진다.

등기구동장치(LSU : LOAD SWITCH UNIT)는 무접점계전기의 작동을 통해 스위칭 소자로 사용하는 것으로 교류 220V 입력, 교류 220V 출력을 직류로 제어하는 SSR(Solid State Relay) 또는 Traic을 사용하였다.

본 고안은 선 출원된 안전전압 교통신호제어기에서 해결하고자하는 문제점을 해결하고자 교류30V 이하의 안전전압을 이용한 교통신호제어기가 아닌 직류 40V 이하의 직류안전 전압을 이용하여 누전 및 써지 문제를 해결하고자 하는 것으로 기술적 과제는 유사하나 그 문제 해결의 방법이 다른 것을 특징으로 한다.

특히 DC +40V, DC +24V, DC +12V, DC +5V, GND(0V), DC -12V의 다양한 전원을 발생하는 정전압부, 잔류전하량 측정기와 전원부를 제어하여 지능제어가 가능한 주제어부, 교통신호제어기로부터 LED 등기구 까지의 선로상 전원을 직류전원을 사용하여 LED 등기구를 점등하는 LED 구동부는 종래의 기술과 전혀 다른 주요 특성이라 할 수 있다.

본 고안은 LED 교통신호등 및 제어기에 관한 것으로 교통신호제어기는 교차로 및 횡단보도에 설치되어 교통신호등을 제어하는 장치로서 방수시설을 갖춘 함체 내부에는 크게 제어를 총괄하는 주제어부(MCU : Main Control Unit)와 교통신호등 구동을 전담하는 신호구동부(SCU : Signal Control Unit), 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit), 외부장치와 입출력 신호접속을 처리하는 단자대 (Terminal Facility Unit)와 기타 부대장치로 구성된다.

주제어부는 외부에서 공급되는 교류전원을 받아서 장치를 동작하기 위한 안정된 직류전원으로 변환하여 교통신호제어기내에 전원을 공급하는 전원부, CPU 보드, 교통정보센터(중앙관제센터)와 통신을 담당하는 통신장치부(모뎀), 차량검지기의 입력을 담당하는 차량검지부 그리고 확장 기능용으로 사용할 수 있는 Option-Board 등으로 구성된다.

신호구동부의 하드웨어적 구성으로 CONTROLLER BOARD, 등기구동부(LSU : Load Switch Unit), 점멸기(FLASH), Option-Board 등으로 구성되어 있으며 특히 등기구동부(LSU : Load Switch Unit)는 교통신호등에 공급되는 전력을 직접 제어하여 그 제어 결과에 대한 궤환신호를 발생시켜 CONTROLLER BOARD에 제공하는 기능을 수행하며, 무접점계전기(SSR : Solid State Relay 또는 Traic)를 사용하여 전원의 개폐에 따라 배선된 단자대을 통해 교통신호등 램프에 전원을 단속하여 교통신호등 램프를 점·소등하며, 점멸기는 에러(모순)발생시(직류전원 이상, 등기구동부 전압궤환회로를 통한 모순감시 중 모순 발생시 주제어부의 점멸 지시, 등기구동부(LSU)로 부터의 점멸 신호가 있을 때)신호등을 점멸한다.

도 1은 본 고안의 직류전원 교통신호제어기 주요 부분의 간략한 블록도를 나타낸 것이며 본 고안의 설명을 위한 핵심부로 파워퓨즈, 강압부, 정류부, 전원부, 잔류전하량 측정기, 정전압부, 주제어부, 신호구동부, 등기구동부, LED 구동부, LED 등기구, 누전차단기, 백열등 및 콘센트, 통신장치부를 나타낸 것이다.

본 고안은 상용 교류전원(110V/220V)을 입력받아 인입전원으로 사용하는 것 으로, 최초 인입전원을 병렬로 2분기하여 한 회로는 누전차단기를 거쳐 교통신호제어기의 고장시 수리를 위한 계측기나 공구 등을 사용하기 위한 백열등 및 콘센트로 배선된다.

병렬 분기된 나머지 회로는 과전류·과전압 파워퓨즈를 거쳐 복권트랜스로 구성된 강압부를 거쳐 전압강하 후 정류회로 및 평활회로로 구성된 정류부를 거쳐 직류전원으로 변환 후 축전지로 구성된 전원부를 거쳐 레귤레이터로 구성된 정전압부에 전원 공급한다.

잔류전하량 측정기는 전하량 측정기로 구성되어 전원부의 축전지에 충전 전하량을 측정하여 그 측정값을 주제어부에 전송한다.

레귤레이터로 구성된 정전압부는 각 24V, 12V, 5V 레귤레이터를 통하여 접지(GND)를 포함하여 DC +24V, DC +12V, DC +5V, GND(0V), DC -12V의 안정된 직류 전원을 생산한다.

주제어부는 마이크로프로세서로 구성되어 상기 각 전원을 각 모듈(기기)별로 전원 분배 및 각 모듈을 구동 및 제어한다.

교통신호등을 구동하는 신호구동부내 등기구동장치(LSU)의 무접점 계전기는 DC입력, DC출력, DC제어용 무접점 계전기를 사용하여 상기 정전압부에서 직류 24V를 입력받아 직류 5V로 ON/OFF 제어하여 직류 24V 출력을 얻어 단자대를 거쳐 직류 24V를 지중선로를 통하여 전송하여 LED 교통신호등내의 LED 구동부에 전원공급 한다.

레귤레이터로 구성된 LED 구동부는 LED 등기구에 점등 전원을 공급하며, LED 등기구는 등화 색깔별, 차량등, 보행등에 따라 약 30 ~ 200여개의 LED로 구성된 LED모듈로 구성되어 있다.

주제어부는 인입전원(상용 교류전원 220/110V)을 변류기(CT)를 통과시켜 자기장 발생 유무를 검지하여 정전발생(활선상태) 감시하여 정전시 정전정보를 모뎀으로 구성된 통신장치부를 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)에 전송한다.

정전으로 전원부 축전지의 충전전하를 통해 각 모듈에 구동전원 공급시 잔류전하량이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값(일 실시 예로, 만충전의 20％) 이하로 떨어질 경우 모뎀으로 구성된 통신장치부를 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)에 잔류전하량 정보를 전송 및 신호구동부내 점멸기를 통해 LED 등기구를 점멸 구동한다.

또한, 등기구동장치내 무접점 계전기에 DC 입력, DC 출력에 전압궤환회로를 구성하여 출력 DC전압이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값(일 실시 예로 20V) 이하로 떨어질 경우 주제어부는 LED 등기구를 소등 판단하여 소등 정보를 통해 모순발생을 감시하는 것을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기이다.

일 실시 예로, 무접점 계전기는 DC 입력, DC 출력, DC 제어 SSR(Solid State Relay)을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기이다.

일 실시 예로, 정전압부는 40V 레귤레이터를 추가로 구성하여, 접지(GND)를 포함하여 DC +40V, DC +24V, DC +12V, DC +5V, GND(0V), DC -12V의 안정된 직류 전 원을 생산하여 주제어부는 상기 각 전원을 각 모듈별로 전원 분배 및 각 모듈을 구동 및 제어하는 것을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기이다.

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일 실시 예로, 등기구동장치내 무접점 계전기에 전압궤환회로를 구성하여 출력 DC전압이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값은 20V로 지정하여, 20V 이하로 떨어질 경우 소등 판단하는 것을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기이다.

일 실시 예로, 본 고안은 상용 교류전원(110V/220V)을 입력받아 병렬로 2분기하여 한 회로는 누전차단기를 거쳐 교통신호제어기의 고장시 수리를 위한 계측기나 공구등을 사용하기 위한 백열등 및 콘센트로 배선되며, 병렬 분기된 나머지 회로는 과전류·과전압 파워퓨즈를 거쳐 복권트랜스로 구성된 강압부를 거쳐 전압강하 후 정류회로 및 평활회로로 구성된 정류부를 거쳐 직류전원으로 변환 후 축전지로 구성된 전원부를 거쳐 레귤레이터로 구성된 정전압부에 전원 공급하며, 전하량 측정기로 구성된 잔류전하량 측정기를 통해 축전지의 충전 전하량을 측정하여 주제어부에 전송하며, 레귤레이터로 구성된 정전압부는 각 24V, 12V, 5V 레귤레이터를 통하여 접지(GND)를 포함하여 DC +24V, DC +12V, DC +5V, GND(0V), DC -12V의 안정된 직류 전원을 생산하며, 주제어부는 상기 각 전원을 각 모듈별로 전원 분배 및 각 모듈을 구동 및 제어하며, 교통신호등을 구동하는 신호구동부내 등기구동장치(LSU)의 무접점 계전기는 DC입력, DC출력, DC제어용 무접점 계전기를 사용하여 출력은 단자대를 거쳐 직류전원을 지중선로를 통하여 LED 구동부에 전원 공급하며, 레귤레이터로 구성된 LED 구동부는 LED 등기구에 점등 전원을 공급하며, 주제어부는 인입전원(상용 교류전원 220/110V)을 변류기(CT)를 통과시켜 자기장 발생 유무를 검지하여 정전발생 감시하여 정전시 정전정보를 모뎀으로 구성된 통신장치부를 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)에 전송하며, 정전으로 전원부 축전지의 충전전하를 통해 구동전원 공급시 잔류전하량이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값 이하로 떨어질 경우 모뎀으로 구성된 통신장치부를 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)에 잔류전하량 정보를 전송 및 신호구동부내 점멸기를 통해 점멸구동하며, 등기구동장치내 무접점 계전기에 DC 입력, DC 출력에 전압궤환회로를 구성하여 출력 DC전압이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값 이하로 떨어질 경우 주제어부는 소등 판단하여 점소 등 정보를 통해 모순 감시하는 것을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기이다.

안전전압 이하란, 교류의 경우 약 30V 이하의 전압으로 교통신호제어기로부터 등기구까지 선로상에 누설전류가 발생되어도 인체에 치명적인 위협이 되지 않음에 따라 교류 안전전압을 이용한 선행 기술이 있어 왔다.

본 고안은 또 다른 안전전압 즉, 직류 40V 이하의 전원을 사용하여 LED 교통 신호등을 구동하기 위한 기술로 선행기술과는 아래와 같은 차별적인 효과가 있다.

저전압 직류를 사용하기 때문에 종래의 교통신호기와는 근본적인 전원 계통도가 크게 다르며, 다양한 직류 전원의 발생과 종래의 AC 입력 AC 출력 DC 제어 무접점 계전기가 아닌 DC 입력 DC 출력 DC제어 무접점 계전기를 사용하며 정전시 축전지의 충전전하량을 통하여 직류전원 교통신호제어기를 구동하며, 정전 및 충전 전하량이 감소될 경우 통신장치부(모뎀)을 통하여 교통정보센터(중앙관제센터)에 경고 정보를 전송 할 수 있는 것을 주요 특징 및 효과를 갖는다.

특히, 종래의 교류 안전전압을 사용한 선행기술은 교통신호제어기를 운용하기 위한 구동 전원으로 직류를 사용하고, 교통신호제어기에서 교통신호등까지의 지중선로 구간은 교류를 사용하며, 다시 LED 교통신호등을 점등할 때는 직류로 전환하여 사용하는 것으로 구간별로 변환 효율의 하락 및 LED 교통신호등내에서 교류를 직류로 변환함에 따른 교류/직류 변환장치의 추가로 신호등기구의 무게증가 등의 문제 등을 발생하지 않는 장점이 있다.

Claims

상용 교류전원을 입력받아 병렬로 2분기하여 한 회로는 누전차단기를 거쳐 교통신호제어기의 고장시 수리를 위한 계측기나 공구등을 사용하기 위한 백열등 및 콘센트로 배선되며, 병렬 분기된 나머지 회로는 과전류·과전압 파워퓨즈를 거쳐 복권트랜스로 구성된 강압부를 거쳐 전압강하 후 정류회로 및 평활회로로 구성된 정류부를 거쳐 직류전원으로 변환 후 축전지로 구성된 전원부를 거쳐 레귤레이터로 구성된 정전압부에 전원 공급하며, 전하량 측정기로 구성된 잔류전하량 측정기를 통해 축전지의 충전 전하량을 측정하여 주제어부에 전송하며, 레귤레이터로 구성된 정전압부는 각 24V, 12V, 5V 레귤레이터를 통하여 접지(GND)를 포함하여 DC +24V, DC +12V, DC +5V, GND(0V), DC -12V의 직류 전원을 생산하며, 주제어부는 마이크로프로세서로 구성되어 상기 각 전원을 각 모듈별로 전원 분배 및 각 모듈을 구동 및 제어하며, 교통신호등을 구동하는 신호구동부내 등기구동장치의 무접점 계전기는 DC입력, DC출력, DC제어용 무접점 계전기를 사용하여 출력은 단자대를 거쳐 직류전원을 지중선로를 통하여 LED 구동부에 전원 공급하며, 레귤레이터로 구성된 LED 구동부는 LED 등기구에 점등 전원을 공급하며, 주제어부는 인입전원을 변류기를 통과시켜 자기장 발생 유무를 검지하여 정전발생 감시하여 정전시 정전정보를 모뎀으로 구성된 통신장치부를 통하여 교통정보센터에 전송하며, 정전으로 전원부 축전지의 충전전하를 통해 구동전원 공급시 잔류전하량이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값 이하로 떨어질 경우 모뎀으로 구성된 통신장치부를 통하여 교통정보센터에 잔류전하량 정보를 전송 및 신호구동부내 점멸기를 통해 점멸구동하며, 등기구동장치내 무접점 계전기에 DC 입력, DC 출력에 전압궤환회로를 구성하여 출력 DC전압이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값 이하로 떨어질 경우 주제어부는 소등 판단된 점소등 정보를 통해 모순 감시하는 것을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기.
제 1 항에 있어서, 무접점 계전기는 DC 입력, DC 출력, DC 제어 SSR(Solid State Relay)을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기.
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제 1 항에 있어서, 등기구동장치내 무접점 계전기에 전압궤환회로를 구성하여 출력 DC전압이 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)를 통해 초기 입력된 관리자 입력 값은 20V로 지정하여, 20V 이하로 떨어질 경우 소등 판단하는 것을 특징으로 하는 직류전원 교통신호제어기.