KR101137824B1 - Lamp Control System and its method With Power Line Communication - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템에 관한 것으로, 조명장치에 가해지는 직류전원을 스위칭 방식으로 제어하여 스위칭이 차단되는 구간동안 제어신호 및 조명장치의 상태정보를 조명시스템 제어기 측과 조명장치 측 사이에서 양방향으로 송수신하는 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a lighting control system using power line communication, by controlling the DC power applied to the lighting device by a switching method, the control signal and the status information of the lighting device during the period of switching off the lighting system controller and the lighting device side The present invention relates to a lighting control system using power line communication for transmitting and receiving in both directions and a control method thereof.
Description
본 발명은 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템에 관한 것으로, 조명장치에 가해지는 직류전원을 스위칭 방식으로 제어하여 스위칭이 차단되는 구간동안 제어신호 및 조명장치의 상태정보를 조명 시스템 제어기 측과 조명장치 측 사이에서 양방향으로 송수신하는 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a lighting control system using power line communication, by controlling the DC power applied to the lighting device by a switching method, the control signal and the status information of the lighting device during the period of switching off the lighting system controller and the lighting device side The present invention relates to a lighting control system using power line communication for transmitting and receiving in both directions and a control method thereof.
기존의 조명장치의 제어 시스템은 조명의 광 출력을 제어하기 위하여 별도의 통신 신호선을 사용하고 있다. 도 1은 종래의 통신선로를 이용한 조명장치 제어시스템의 구성을 도시한 것이다. 이러한 유선 방식의 조명 시스템을 제어하기 위한 통신에 대한 표준 프로토콜로 DMX512 등이 있다. 조명 장치에 전원 공급을 위한 전력선로와 더불어 통신 선로를 연결하여야 하는 종래의 조명 제어 시스템에서는 배선의 번거로움 및 이로 인한 비용의 증가가 문제점이다. 특히 이러한 문제점은 조명장치들이 조명시스템 제어기와 멀리 떨어져 설치되는 경우가 많기 때문에 더욱 심각하다. 이러한 문제점을 해결하고자 하는 종래의 또 다른 기술로 무선 통신 방식을 사용하는 데 이러한 경우 통신선로를 설치하는 번거로움은 없어지나, 무선 통신을 하기 위한 시스템의 구성으로 역시 비용이 증가되는 문제점이 있다. 상기 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술 중 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템이 있다. 도 2는 종래의 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템의 구성도이고, 도 3은 종래의 전력선 통신방식의 원리를 나타낸 파형도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 전력선 통신은 공칭주파수(국내에서는 60Hz, 국가별로는 50Hz인 곳도 있다.)를 가지는 높은 교류전압에 수 KHz ~ 수 MHz의 고주파수를 가지는 낮은 전압의 데이터 신호를 중첩하여 전송하는 방식을 사용하고 있다. 교류 전력선을 이용한 전력선 통신은 교류 전력망 내에서 전압을 승압 또는 강압 시키는 변압기를 거쳐 통신 데이터 신호를 전달할 때 데이터 신호의 감쇄를 일으키는 등 여러 가지 문제점이 있다. 그중에서도 전력선에 연결된 부하 전기장치들에서 발생하는 전기적 잡음신호가 통신 데이터 신호에 영향을 주어 통신 데이터의 오류가 발생하는 것이 가장 큰 문제점 중 하나이다. Conventional lighting control system uses a separate communication signal line to control the light output of the lighting. 1 illustrates a configuration of a lighting device control system using a conventional communication line. DMX512 is a standard protocol for communication for controlling such a wired lighting system. In a conventional lighting control system that requires a communication line to be connected with a power line for supplying power to a lighting device, troublesome wiring and an increase in cost thereof are a problem. In particular, this problem is more serious because the lighting devices are often installed far from the lighting system controller. Another conventional technology to solve this problem is to use a wireless communication method in this case, there is no hassle of installing a communication line, but there is a problem that the cost is also increased by the configuration of a system for wireless communication. There is a lighting control system using power line communication of the prior art for solving the above problems. 2 is a configuration diagram of a lighting control system using a conventional power line communication, Figure 3 is a waveform diagram showing the principle of the conventional power line communication method. As shown in FIG. 3, the conventional power line communication superimposes a low AC data signal having a high frequency of several KHz to several MHz with a high AC voltage having a nominal frequency (60 Hz in a country, and sometimes 50 Hz in a country). To transmit the data. Power line communication using an AC power line has various problems such as attenuation of the data signal when transmitting a communication data signal through a transformer for boosting or stepping down voltage in an AC power grid. Among them, one of the biggest problems is that an electrical noise signal generated from load electrical devices connected to a power line affects the communication data signal, thereby causing an error in the communication data.
최근 들어 전력용 반도체의 발달로 전압을 빠르게 ON/OFF 스위칭시키는 전력회로들이 전기제품에 많이 사용되고 있고, 전압을 스위칭하는 과정에서 발생하는 전기적 잡음은 전력선 통신 시 작은 전압을 가지는 통신 데이터 신호에 영향을 주어 상기 설명한 문제점을 더욱 심화시키고 있다.Recently, with the development of power semiconductors, power circuits for quickly switching voltages on and off are widely used in electrical appliances, and electrical noise generated during switching voltages affects communication data signals having a small voltage during power line communication. The problem described above is further exacerbated.
직류전력망이 일정 구역에 설치된 경우에 직류전력선을 통한 전력선 통신이 사용되고 있으나, 이 또한 교류전력선을 이용한 전력선 통신방식과 유사하게 직류전압에 수 KHz ~ 수 MHz의 고주파수를 가지는 낮은 전압의 통신 데이터 신호를 중첩하여 전송하는 방식을 사용하고 있다.(등록번호 10-0896808)Power line communication through DC power line is used when DC power network is installed in a certain area.However, similar to power line communication method using AC power line, low voltage communication data signal with high frequency of several KHz ~ several MHz is applied to DC voltage. Overlapping method is used. (Registration No. 10-0896808)
교류전력선을 이용하는 경우에 비하여 직류전력선 통신은 변압기를 사용하지 않으므로 변압기를 통과할 때 통신 데이터 신호의 감쇄 문제는 없지만 역시 직류전력선에 연결된 부하 전기장치들이 발생시키는 전기적 잡음은 통신 데이터 신호에 상기에서 서술한 바와 같이 동일한 문제점을 발생시키므로 활용에 제한적이다. 전기적 잡음의 전압크기가 저압의 통신 데이터 신호에 영향을 주게 되므로 데이터 신호를 전기적 잡음의 크기보다 크도록 조정하여 전기적 잡음에 영향을 덜 받게 하려고 하면 공급하는 전력량에 변화를 주게 되므로 이 또한 제한될 수밖에 없다. 그러므로 종래의 전력선 통신방식은 교류전력선을 사용하던 직류전력선을 사용하던 부하 전기장치에서 발생하는 전기적 잡음이 데이터 신호에 영향을 주게 되어 전송하는 데이터가 유실되는 문제점이 있다.
Since DC power line communication does not use a transformer as compared with the case of using an AC power line, there is no problem of attenuation of the communication data signal when passing through the transformer, but electrical noise generated by load electrical devices connected to the DC power line is described in the communication data signal. As mentioned above, the same problem occurs, so it is limited in utilization. Since the voltage level of the electrical noise affects the low-voltage communication data signal, if the data signal is adjusted to be larger than the electrical noise to be less affected by the electrical noise, the amount of power supplied is changed. none. Therefore, the conventional power line communication method has a problem in that the electrical noise generated from the load electrical device using the AC power line or the DC power line affects the data signal and thus loses data to be transmitted.
본 발명의 목적은 조명 장치를 제어하는 시스템에 있어서, 조명장치로부터 오는 조명장치의 상태 정보를 전력을 공급하는 전력선을 이용하여 조명 시스템 제어기로 전송할 수도 있고, 조명 시스템 제어기에서 조명장치를 구동하기 위한 제어신호를 전력선 통신으로 조명장치 측으로 전송할 수 있도록 구성하여 별도의 통신선로를 배선하지 않아도 되는 장점을 가지면서도, 전기적 잡음에 의한 통신 신호의 오류 발생을 줄일 수 있는 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a system for controlling a lighting device, which may transmit state information of the lighting device from the lighting device to a lighting system controller using a power line for supplying power, and for driving the lighting device in the lighting system controller. Lighting control system using power line communication that can reduce the occurrence of error of communication signal due to electrical noise, and has the advantage of not having to wire a separate communication line by configuring the control signal to be transmitted to the lighting device by power line communication and its To provide a control method.
상기 기술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 조명제어시스템은 조명장치에 전력을 공급하는 직류전원과In order to solve the problems of the prior art described above, the lighting control system of the present invention includes a direct current power supply for supplying power to the lighting device.
상기 직류전원과 연결되어 조명장치에 전력과 데이터 신호를 공급하는 전력선과 A power line connected to the DC power supply for supplying power and data signals to the lighting device;
상기 전력선에 연결되어 직류전원을 조명장치 측에 연결 또는 차단하기 위한 스위칭 소자와A switching element connected to the power line to connect or cut off a DC power source to a lighting device;
상기 스위칭 소자를 스위칭 방식으로 제어하기 위한 스위칭 변조 제어부와A switching modulation controller for controlling the switching element in a switching manner;
상기 스위칭 변조 제어부와 연결되어 조명장치 측과 전력선 통신을 통한 데이터의 송수신을 하기 위한 조명 시스템 제어기 측 전력선 통신부와A lighting system controller side power line communication unit connected to the switching modulation control unit for transmitting and receiving data through power line communication with the lighting apparatus side;
상기 전력선에 연결되어 조명장치 측으로부터 직류전원 측으로 역방향 전압을 차단하는 다이오드와A diode connected to the power line and blocking a reverse voltage from a lighting device side to a DC power supply side;
상기 다이오드 캐소드 단과 전력선 그라운드 측의 사이에 연결되어 전압을 평활화하는 콘덴서와A capacitor connected between the diode cathode stage and the power line ground side to smooth the voltage;
상기 콘덴서에 연결되어 램프에 가해지는 전압 또는 전류를 공급하는 전력회로와A power circuit connected to the capacitor to supply a voltage or current to the lamp;
상기 전력회로에 연결되어 구동되는 램프와A lamp connected to and driven by the power circuit;
상기 다이오드의 애노드 단과 전력선의 그라운드 측 사이에 연결되어 전력선을 통한 데이터를 송수신하기 위한 조명장치 측 전력선 통신부와Is connected between the anode end of the diode and the ground side of the power line and the power line communication unit on the lighting device side for transmitting and receiving data through the power line and
상기 조명장치 측 전력선 통신부를 통하여 수신한 제어신호로 전력회로를 제어하고 , 전력회로의 전압 상태, 전류상태를 검출하여 조명장치 측 전력선 통신부로 전송하는 전력회로 제어부와A power circuit control unit controlling a power circuit with a control signal received through the lighting device side power line communication unit, detecting a voltage state and a current state of the power circuit, and transmitting the power circuit communication unit to the lighting device side power line communication unit;
상기 조명장치 측 콘덴서 양단에 연결되어 전력선 통신부, 전력회로 제어부에 전원을 공급하는 조명장치 측 제어부 전원을 포함하여 구성된다.
It is connected to both ends of the lighting device side capacitor is configured to include a power supply line communication unit, the lighting device side control power supply for supplying power to the power circuit control unit.
상기 콘덴서와 병렬로 접속되어 환류 다이오드의 역할을 하는 다이오드를 더 포함하되 그 애노드 단이 전력선의 그라운드 단에 접속되고, 그 캐소드 단이 상기 역방향 전압을 차단하는 다이오드의 캐소드 단과 접속되는 것을 특징으로 한다.And a diode connected in parallel with the condenser to serve as a reflux diode, the anode end of which is connected to the ground end of the power line, and the cathode end of which is connected to the cathode end of the diode blocking the reverse voltage. .
또한 상기 전력회로는 교류용 또는 직류용 램프를 구동하는 전력회로인 것을 특징으로 한다.In addition, the power circuit is characterized in that the power circuit for driving the lamp for AC or DC.
또한 상기 스위칭 소자는 스위칭 변조 제어부에 의하여 펄스폭 변조방식 또는 펄스주기 변조방식으로 스위칭 동작을 하며 전력을 조명장치 측에 공급하는 것을 특징으로 한다.In addition, the switching device is characterized in that the switching operation by the switching modulation control unit in a pulse width modulation method or a pulse period modulation method and supplies power to the lighting device.
또한 상기 기술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 조명장치을 제어하는 방법은 직류전원을 스위칭 방식으로 전압을 조정하여 조명장치을 제어하는 방법에 있어서, 조명장치에 전달하는 평균전력을 제어하면서, 직류전원이 차단되는 구간에 제어신호 또는 조명장치의 상태정보를 송수신하여 제어하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the method for controlling the lighting apparatus of the present invention for solving the problems of the prior art described above, in the method of controlling the lighting apparatus by adjusting the voltage by a DC power supply switching method, while controlling the average power delivered to the lighting apparatus, Characterized in that the transmission and reception of the control signal or the status information of the lighting device in the section where the DC power is cut off.
본 발명에 의하면 조명 제어 시스템에 있어서, 조명 제어에 필요한 제어정보와 조명장치로부터의 조명 장치의 상태정보 등을 전력을 공급하는 전력선을 이용하여 전송할 수 있도록 구성하여 별도의 통신선로를 배선하지 않아도 되는 장점을 가진다. 본 발명의 다른 효과로는 기존의 전력선 통신방식에 비하여 전기적 잡음에 의한 통신 신호의 오류 발생을 줄일 수 있어 신뢰성있는 전력선 통신을 할 수 있다는 것이다. 기존 전력선 통식방법에서는 전기장치 등에서 발생하는 전기적 잡음의 전압 크기가 통신신호의 전압 크기보다 큰 경우가 빈번하게 발생하므로 통신신호의 전압 크기를 높여야 하지만 이로 인해 부하에 공급하는 전력량이 임의로 변화하게 되므로 제한적이다. 본 발명에 의한 스위칭이 전력선을 차단하는 구간에 통신데이터를 송수신하게 되면, 전송하는 통신신호의 전압 크기를 부하 측의 평활화된 전압 크기 이내에서 충분히 크게 만들어 전송할 수 있으므로 전기적 잡음에 영향을 덜 받을 수 있는 장점이 있다. 결국 본 발명의 전력선통신 방식을 이용하면, 조명장치 측에 공급하는 전력을 제어하면서 전기적 잡음에 의한 통신 데이터 신호의 전송 오류를 줄일 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, in the lighting control system, it is possible to transmit the control information necessary for lighting control and the state information of the lighting device from the lighting device by using a power line for supplying power so that a separate communication line does not have to be wired. Has an advantage. Another effect of the present invention is that it is possible to reduce the occurrence of the error of the communication signal due to electrical noise as compared to the existing power line communication method can be a reliable power line communication. In the conventional power line communication method, since the voltage level of the electrical noise generated from the electric device is often larger than the voltage of the communication signal, the voltage level of the communication signal must be increased. to be. When the switching according to the present invention transmits and receives the communication data in the section that cuts off the power line, the voltage of the transmitted communication signal can be made large enough within the level of the smoothed voltage of the load side to be transmitted, thereby being less affected by electrical noise. There is an advantage. As a result, when using the power line communication method of the present invention, it is possible to reduce the transmission error of the communication data signal due to electrical noise while controlling the power supplied to the lighting device side.
또한, 펄스폭 또는 펄스주기 변조방식을 이용하여 전력 및 데이터 신호를 전송할 수 있으므로 데이터 신호 송수신시, 동기화 과정이 매우 용이한 효과가 있다.
In addition, since the power and data signals can be transmitted using a pulse width or a pulse period modulation method, the synchronization process is very easy when transmitting and receiving data signals.
도 1은 종래의 통신선로를 이용한 조명 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 전력선 통신의 파형도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템의 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템에서 데이터 신호를 전송하는 전력선 통신방법에 따른 통신 데이터 신호를 포함한 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 직류용 램프를 사용할 때의 쵸퍼회로로 구성한 전력회로와 램프를 구성한 실시 예의 도면이다.
도 7은 교류용 램프를 사용할 때의 인버터로 구성한 전력회로와 램프를 구성한 실시 예의 도면이다.
1 is a view showing the configuration of a lighting control system using a conventional communication line.
2 is a diagram illustrating a configuration of a lighting control system using power line communication.
3 is a view showing a waveform diagram of conventional power line communication.
4 is a diagram showing the circuit configuration of the lighting control system using the power line communication of the present invention.
5 is a view showing a voltage waveform including a communication data signal according to the power line communication method for transmitting a data signal in the lighting control system using the power line communication of the present invention.
6 is a diagram of an embodiment in which a power circuit composed of a chopper circuit and a lamp are used when a direct current lamp is used.
FIG. 7 is a diagram of an embodiment in which a power circuit and a lamp constituted by an inverter when using an AC lamp.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Now, the lighting control system using the power line communication according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals and duplicate description thereof It will be omitted.
도 4는 본 발명의 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템의 실시 예의 회로 구성을 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템에서 데이터 신호를 전송하는 전력선 통신방법에 따른 통신 데이터 신호를 포함한 전압 파형을 도시한 도면이다. 4 is a circuit diagram of an embodiment of a lighting control system using power line communication of the present invention. 5 is a view showing a voltage waveform including a communication data signal according to the power line communication method for transmitting a data signal in the lighting control system using the power line communication of the present invention.
본 발명의 조명제어장치는 직류전원(400)과 조명장치 측에 전원을 공급하기 위한 전력선로(410, 411)를 스위칭하여 연결 및 차단하기 위한 스위칭 소자(401)와 이 스위칭 소자를 스위칭 방식으로 제어하기 위한 스위칭 변조 제어부(403); 와The lighting control device of the present invention is a
상기 스위칭 변조 제어부(403)와 접속되어 전력선로(410, 411)에 통신 데이터를 송수신할 수 있는 조명 시스템 제어기 측 전력선 통신부(404)로 구성된 조명시스템 제어기 측 회로와An illumination system controller side circuit comprising an illumination system controller side power
상기 직류전원(400)과 연결된 상기 전력선로(410, 411)의 조명장치 측에 조명장치 측으로부터 직류전원 측으로 역방향 전압을 차단하는 다이오드(420)과 상기 다이오드(420) 캐소드 단자와 전력선로의 그라운드(411) 사이에 접속되어 전압을 평활화 하는 콘덴서(421);와
애노드 단이 전력선의 그라운드(411) 단에 접속되고, 캐소드 단이 상기 역방향 전압을 차단하는 다이오드(420)의 캐소드 단과 접속되어 전류를 환류시키는 환류 다이오드(427);와A
상기 다이오드(420) 캐소드 단자와 상기 전력선로의 그라운드(411) 사이에 접속되어 램프(423)를 구동하는 전력회로(422);와A power circuit 422 connected between the
상기 전력선로(410, 411)에 부착되어 상기 조명 시스템 제어기 측 전력선 통신부(404)와 송수신 하는 조명장치 측 전력선 통신부(425);와A lighting device side power
상기 조명장치 측 전력선 통신부(425)와 접속되어 상기 조명 시스템 제어기 측에서 송신한 제어신호에 따라 상기 전력회로(422)의 제어를 하는 전력회로 제어부(426);와A
상기 콘덴서(421) 양단에 접속되어 전력을 공급받아 부하측 상기 전력선 통신부(425), 상기 전력회로 제어부(426)에 연결되어 안정된 전원을 공급하는 조명장치 측 제어부 전원(424)으로 구성된다.
It is connected to both ends of the
상기의 환류 다이오드(427)는 다이오드(420)과 콘덴서(421) 사이의 선로에 인덕턴스 성분이 존재하는 경우에 인덕턴스에 축적된 에너지를 환류시키는 역할을 하며, 선로 사이에 인덕턴스 성분이 존재하지 않으면 사용하지 않아도 무방하다.The
스위칭 소자(401)는 스위칭 변조 제어부(403)에 의하여 펄스폭 변조방식 또는 펄스주기 변조방식으로 스위칭 동작을 하며 전력을 조명장치 측에 공급한다. 스위칭 소자(401)는 반도체 스위칭 소자 또는 릴레이와 같은 전력선(410, 411)을 연결 차단할 수 있는 기능을 가진 스위치로 구현할 수 있다. 이 때 출력되는 도 4의 Vout 전압은 도 5의 통신신호가 없을 때 Vout 전압 파형으로 나타난다. 조명장치 측의 다이오드(420)를 통과한 콘덴서(421) 양단의 전압 VL은 도 5의 통신신호가 없을 때 VL 전압 파형으로 평활화 되어 나타난다. 평활화된 전압 VL은 전력회로(422)에 공급되어 램프(423)를 구동하는 직류전압으로 사용되고, 조명장치 측 제어부 전원(424)에도 공급된다. 조명장치 측 제어부 전원(424)은 안정화 된 전원을 만들어 조명장치 측 전력선 통신부(425), 전력회로 제어부(426) 등에 공급하게 된다. 도 5의 통신신호가 없을 때 Vout 전압파형에서 전압이 0 인 구간은 전력선이 직류전원과 끊어진 상태이므로, 조명 시스템 제어기 측 전력선 통신부(404)와 조명장치 측 전력선 통신부(425)는 이 구간 동안 통신 데이터 신호를 송수신한다. 조명 시스템 제어기 측 전력선 통신부(404)는 수신한 통신 데이터 신호를 스위칭 변조 제어부(403)에 전달하며, 송신할 통신 데이터 신호는 스위칭 변조 제어부(403)로부터 받게 된다. 스위칭 변조 제어부(403)는 전력공급과 램프의 제어에 필요한 정보를 받아 스위칭 소자(401)를 제어하여 전력공급을 조정하며, 조명장치 측에 램프(423)를 구동하는 전력회로(422)의 제어에 필요한 통신 데이터를 결정하여 전력선 통신부(404)를 통하여 조명장치 측에 전송한다. 조명장치 측 전력선 통신부(425)는 조명 시스템 제어기 측 전력선 통신부(404)로부터 수신한 제어에 필요한 통신 데이터를 전력회로 제어부(426)에 전달하여 램프의 밝기 등을 조정하는 전력회로(422)를 구동한다. 도 5의 통신신호가 있을 때 Vout 전압 파형에서 매 스위칭 주기(T)마다 면적 S가 동일하도록 제어하면 통신 데이터를 송수신 하면서도 조명장치 측에 공급하는 전력량은 일정하게 제어할 수 있다.
The switching
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 직류전원(400)에서 생성된 직류전압(Vdc)은 스위칭 변조 제어부(403)의 제어신호에 따라 스위칭 소자(401)를 스위칭하여 펄스 전압을 조명장치 측으로 전달한다. As shown in FIGS. 4 and 5, the DC voltage Vdc generated by the
조명장치 측으로 전달되는 전압(VL)은 스위칭 소자(401)의 온/오프 구간에 따라 상기 펄스 전압의 평균전압(Vavg)에서 미세한 증감을 가지며 조명장치 측 콘덴서(421)로 전달된다.The voltage V L transmitted to the lighting device side is slightly increased or decreased in the average voltage Vavg of the pulse voltage according to the on / off period of the
본 발명에서 조명장치 측으로 전달되는 전력은 펄스폭 변조방식 또는 펄스주기 변조방식을 이용하여 생성된 변조파를 사용할 수 있으며, 전원의 전압 또는 전류는 직류 또는 직류와 교류가 혼합된 전압 또는 전류를 사용할 수 있다.
In the present invention, the power delivered to the lighting device may use a modulated wave generated using a pulse width modulation method or a pulse period modulation method, and the voltage or current of the power supply may use a DC or a DC or AC mixed voltage or current. Can be.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전력선 통신을 이용한 조명 제어 시스템을 설명하기 위한 회로는 조명시스템 제어기 측 회로와 조명장치 측 회로로 구성된다. As shown in FIG. 4, a circuit for explaining a lighting control system using power line communication according to an exemplary embodiment of the present invention includes a lighting system controller side circuit and a lighting device side circuit.
조명시스템 제어기 측 회로는 직류전원(400)을 전력선(410, 411)과 연결 또는 차단하도록 스위칭하는 스위칭 소자(401)와, 스위칭 소자(401)를 펄스폭 변조방식 또는 펄스주기 변조방식으로 제어하는 스위칭 변조 제어부(403) 및 조명시스템 제어기 측 전력선 통신부(404)로 구성된다. The lighting system controller side circuit includes a
조명장치 측 회로는 전력선로(410, 411)에 연결되어 직류전원(400)으로부터 전류를 조명장치 측으로 공급받고 역방향으로 전류가 흐르는 것을 방지하는 다이오드(420), 다이오드(420)의 캐소드 단에 연결되어 전압을 평활화 시키는 콘덴서(421)와 콘덴서의 출력단에 연결된 조명장치 측 제어부 전원부(424), 애노드 단이 전력선의 그라운드(411) 단에 접속되고, 캐소드 단이 상기 역방향 전압을 차단하는 다이오드(420)의 캐소드 단과 접속되어 전류를 환류시키는 환류 다이오드(427), 콘덴서 출력단에 연결되어 램프를 구동하는 전력회로(422), 전력회로(422)에 연결되어 구동되는 램프(423), 상기 다이오드(420) 애노드 단과 전력선로의 그라운드(411) 사이에 접속된 조명장치 측 전력선 통신부 및 전력선 통신부로부터 통신 데이터 신호를 받아 전력회로(422)를 제어하는 전력회로 제어부(426)로 구성된다. The lighting device side circuit is connected to the
상기의 환류 다이오드(427)는 다이오드(420)과 콘덴서(421) 사이의 선로에 인덕턴스 성분이 존재하는 경우에 인덕턴스에 축적된 에너지를 환류시키는 역할을 하며, 선로 사이에 인덕턴스 성분이 존재하지 않으면 사용하지 않아도 무방하다.
The
도 4에서 직류전원(400)을 스위칭 소자(401)로 스위칭할 때, 1주기(T) 동안 전력이 차단되는 구간(toff)은 전력선로(410, 411)가 조명시스템 제어기 측 직류전원(400) Vdc와 분리되고, 전력선로(410, 411)에 통신 데이터를 싣기 위하여 조명시스템 제어기 측 전력선 통신부(404)에서 복수 개의 데이터 신호를 toff 시간을 정해진 간격으로 나누어 각 구간에서 데이터 신호를 1인 경우 Vsig 전압을 가하고, 0 인 경우 Vsig 전압을 가하지 않는 방식으로 전력선로(410, 411)에 실어 전송할 수 있다. In FIG. 4, when the
도 5에 도시한 바와 같이, 전력이 차단되는 데이터 전송 구간(toff)은 10개의 구간으로 분할하고 첫 번째 구간과 마지막 구간은 잡음을 방지하기 위한 여유 구간으로 두고 2번째부터 9번째 구간에 데이터 신호 "1"을 전송하기 위해 Vsig 전압을 인가하고, 데이터 신호 "0"을 전송하기 위해 Vsig 전압을 차단하는 방법으로 데이터 신호를 전송할 수 있다. As shown in FIG. 5, a data transmission section (toff) in which power is cut off is divided into 10 sections, and the first section and the last section are spare sections for preventing noise. The data signal may be transmitted by applying a Vsig voltage to transmit “1” and cutting off the Vsig voltage to transmit data signal “0”.
데이터 전송 구간(toff)은 다양한 방법과 주기로 분할될 수 있으며, 데이터 신호의 크기(Vsig)가 조명장치 측의 평활화된 전압(VL)보다 작으면 데이터 신호에 의한 전류는 조명장치 측에 흐르지 않게 된다. The data transmission section (toff) can be divided into various methods and periods, and if the magnitude of the data signal (Vsig) is smaller than the smoothed voltage (V L ) of the lighting device side, the current caused by the data signal does not flow to the lighting device side. do.
즉, Vsig 전압은 조명장치 측의 평활화된 전압보다 작은 범위에서 얼마든지 큰 전압값을 가질 수 있게 되어 전력선에 발생하는 전기적 잡음신호에 영향을 적게 받을 뿐만 아니라 조명장치 측에 공급되는 전력량에도 영향을 주지 않게 된다. 도 5에서 통신신호가 있을 때 Vout 전압 파형에서 매 스위칭 주기(T)마다 면적 S가 동일하도록 제어하면 통신 데이터를 송수신 하면서도 조명장치 측에 공급하는 전력량은 일정하게 제어할 수 있다.That is, the Vsig voltage can have a large voltage value in a range smaller than the smoothed voltage on the lighting device side, so it is less affected by the electrical noise signal generated on the power line and also affects the amount of power supplied to the lighting device side. Will not give. In FIG. 5, when the communication signal is controlled, the area S is controlled to be the same in every switching period T in the Vout voltage waveform, and the amount of power supplied to the lighting device can be controlled while transmitting and receiving communication data.
전송된 데이터 신호의 파형은 조명장치 측의 다이오드(420)를 거치기 전인 Vout 단에 나타나므로 이 데이터를 수신하기 위한 조명장치 측의 전력선통신부(425)를 Vout 단에 연결하여 데이터 신호를 수신할 수 있다. 또한, 조명장치 측 전력선통신부(425)에서 수신된 통신 데이터는 전력회로 제어부(426)에서 받아 전력회로(422)를 제어할 수 있다.Since the waveform of the transmitted data signal appears at the Vout stage before passing through the
상기에서 설명한 방식으로 조명시스템 제어기 측에서 조명장치 측으로 통신 데이터를 전송할 수도 있고, 조명시스템 제어기 측에서 공급되는 전력(전압 또는 전류)이 차단되는 데이터 전송 구간(toff)에서 역방향인 조명장치 측에서 조명시스템 제어기 측으로 데이터를 전송할 수도 있으므로 전력선을 이용한 데이터 신호의 양방향 송수신이 가능하다. The communication data may be transmitted from the lighting system controller side to the lighting apparatus side in the manner described above, and the lighting apparatus is reversed in the data transmission section toff in which power (voltage or current) supplied from the lighting system controller side is cut off. Since data can be transmitted to the system controller, bidirectional transmission and reception of data signals using power lines is possible.
즉, 전력이 차단되는 데이터 전송 구간을 이용하여 램프를(423) 구동하는 전력회로(422)의 전류 및 전압 상태정보를 조명장치 측 전력선 통신부(425)를 통하여 조명시스템 제어기 측으로 전송할 수 있다.That is, the current and voltage state information of the power circuit 422 driving the
상기에서 설명한 도 4 및 도 5에서 펄스폭 변조방식 대신 펄스주기 변조방식을 사용하는 경우에도 전압 또는 전류가 Low인 구간 또는 전력이 차단되는 구간이 존재하므로 본 발명의 원리를 그대로 적용할 수 있다. 4 and 5 described above, even when the pulse period modulation method is used instead of the pulse width modulation method, there is a section in which voltage or current is low or a section in which power is cut off, and thus the principles of the present invention can be applied as it is.
전력회로(422)는 교류용 램프를 사용할 경우에는 인버터 회로로 구현할 수 있으며, 직류용 램프인 경우에는 쵸퍼회로로 구현 할 수 있다. 도 6은 직류용 램프를 사용할 때의 쵸퍼회로로 구성한 전력회로와 램프를 구성한 실시 예이며, 도 7은 교류용 램프를 사용할 때의 인버터로 구성한 전력회로와 램프를 구성한 실시 예이다.The power circuit 422 may be implemented as an inverter circuit in the case of using an AC lamp, and may be implemented as a chopper circuit in the case of a DC lamp. 6 is an embodiment in which a power circuit and a lamp constituted by a chopper circuit when a DC lamp is used, and FIG. 7 is an embodiment in which a power circuit and a lamp constituted by an inverter when an AC lamp is used.
도면 6과 도면 7의 회로 구성은 통상적인 직류용 및 교류용 램프를 구동하는 회로 구성으로 본 발명의 요지와 관련이 없으므로 회로 동작의 상세한 설명은 생략한다. 6 and 7 are circuit configurations for driving conventional direct current and alternating current lamps, which are not related to the gist of the present invention, and thus detailed descriptions of the circuit operation will be omitted.
상기에서 설명한 본 발명의 조명제어 방법을 요약하여 정리하면, 직류전원을 스위칭 방식으로 전압을 조정하여 조명장치을 제어하는 방법에 있어서, 조명장치에 전달하는 평균전력을 제어하면서, 직류전원이 차단되는 구간에 제어신호 또는 조명장치의 상태정보를 송수신하여 제어하는 전력선 통신을 이용한 조명장치 제어방법이다.
Summarizing the lighting control method of the present invention described above, in the method of controlling the lighting device by adjusting the voltage by the switching method of the DC power supply, a section in which the DC power is blocked while controlling the average power delivered to the lighting device A lighting device control method using power line communication for transmitting and receiving control signals or status information of a lighting device.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
110, 210: 전원 설비 100, 200: 조명 시스템 제어기
101, 201: 시스템 제어부 102: 통신부
202: 전력선 통신부 120, 220: 조명 장치
121: 제어 및 통신부 221: 제어 및 전력선 통신부
122, 222: 전력 회로 123, 223: 조명 램프
140: 통신선로
400: 직류전원 401: 스위칭 소자
402: 조명 시스템 제어기 제어부 전원
403: 스위칭 변조 제어부 404: 조명시스템 제어기 측 전력선 통신부
130, 230, 410, 411: 전력선로 420: 다이오드
427: 환류 다이오드 421: 콘덴서
422: 전력회로 423: 램프
424: 조명장치 측 제어부 전원 425: 부하측 전력선 통신부
426: 전력회로 제어부 427: 환류 다이오드110, 210:
101, 201: system control unit 102: communication unit
202: power
121: control and communication unit 221: control and power line communication unit
122, 222:
140: communication line
400: DC power supply 401: switching element
402: lighting system controller control unit power supply
403: switching modulation control unit 404: lighting system controller side power line communication unit
130, 230, 410, 411: power line 420: diode
427: free-wheel diode 421: condenser
422: power circuit 423: lamp
424: power supply to the lighting device side control unit 425: load side power line communication unit
426: power circuit controller 427: reflux diode
Claims (7)
상기 직류전원과 연결되어 조명장치에 전력과 데이터 신호를 공급하는 전력선;
상기 전력선에 연결되어 직류전원을 조명장치 측에 연결 또는 차단하기 위한 스위칭 소자;
상기 스위칭 소자를 스위칭 방식으로 제어하기 위한 스위칭 변조 제어부;
상기 스위칭 변조 제어부와 연결되어 조명장치 측과 전력선 통신을 통한 데이터의 송수신을 하기 위한 조명 시스템 제어기 측 전력선 통신부;
상기 전력선에 연결되어 조명장치 측으로부터 직류전원 측으로 역방향 전압을 차단하는 다이오드;
상기 다이오드 캐소드 단과 전력선 그라운드 측의 사이에 연결되어 전압을 평활화하는 콘덴서;
상기 콘덴서에 연결되어 램프에 가해지는 전압 또는 전류를 공급하는 전력회로;
상기 전력회로에 연결되어 구동되는 램프;
상기 다이오드의 애노드 단과 전력선의 그라운드 측 사이에 연결되어 전력선을 통한 데이터를 송수신하기 위한 조명장치 측 전력선 통신부;
상기 조명장치 측 전력선 통신부를 통하여 수신한 제어신호로 전력회로를 제어하고 , 전력회로의 전압 상태, 전류상태를 검출하여 조명장치 측 전력선 통신부로 전송하는 전력회로 제어부;
상기 조명장치 측 콘덴서 양단에 연결되어 전력선 통신부, 전력회로 제어부에 전원을 공급하는 조명장치 측 제어부 전원을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고,
상기 스위칭 변조 제어부는 조명장치에 전달하는 평균전력을 제어하면서 직류전원을 스위칭하고, 상기 직류 전원의 스위칭에 따라 직류전원이 차단되는 구간에 제어신호 또는 조명장치의 상태정보를 송수신하여 제어하며,
상기 직류 전원이 차단되는 구간을 적어도 3개 이상의 구간으로 분할하고, 상기 제어신호 또는 조명장치의 상태정보는 상기 분할된 구간의 최초 구간 및 최후 구간을 제외한 구간에서 송수신되는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 조명제어 시스템
DC power supply for supplying power to the lighting device;
A power line connected to the DC power supply to supply power and data signals to a lighting device;
A switching element connected to the power line for connecting or disconnecting a DC power supply to a lighting device;
A switching modulation controller for controlling the switching element in a switching manner;
A lighting system controller side power line communication unit connected to the switching modulation controller for transmitting and receiving data through a power line communication with a lighting device side;
A diode connected to the power line to block a reverse voltage from a lighting device side to a DC power supply side;
A capacitor connected between the diode cathode end and the power line ground side to smooth a voltage;
A power circuit connected to the capacitor to supply a voltage or current applied to a lamp;
A lamp connected to and driven by the power circuit;
A lighting device side power line communication unit connected between an anode end of the diode and a ground side of the power line to transmit and receive data through the power line;
A power circuit control unit controlling a power circuit with a control signal received through the lighting device side power line communication unit, and detecting a voltage state and a current state of the power circuit and transmitting the detected power state to the lighting device side power line communication unit;
It is connected to both ends of the lighting device side capacitor is characterized in that it comprises a lighting device side control power supply for supplying power to the power line communication unit, power circuit control unit,
The switching modulation control unit switches the DC power while controlling the average power delivered to the lighting device, and transmits and controls a control signal or status information of the lighting device in a section in which the DC power is cut off according to the switching of the DC power,
The power line communication is divided into at least three or more sections in which the DC power is cut off, and the state information of the control signal or the lighting device is transmitted and received in a section other than the first section and the last section of the divided section. Lighting control system using
상기 콘덴서와 병렬로 접속되어 환류 다이오드의 역할을 하는 다이오드를 더 포함하되 그 애노드 단이 전력선의 그라운드 단에 접속되고, 그 캐소드 단이 상기 역방향 전압을 차단하는 다이오드의 캐소드 단과 접속되는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 조명제어 시스템
The method of claim 1,
And a diode connected in parallel with the capacitor to serve as a reflux diode, the anode end of which is connected to the ground end of the power line, and the cathode end of which is connected to the cathode end of the diode blocking the reverse voltage. Lighting control system using power line communication
상기 전력회로는 교류용 또는 직류용 램프를 구동하는 전력회로인 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 조명제어 시스템
The method of claim 1,
The power circuit is a lighting control system using power line communication, characterized in that the power circuit for driving an AC or DC lamp.
상기 스위칭 소자는 스위칭 변조 제어부에 의하여 펄스폭 변조방식 또는 펄스주기 변조방식으로 스위칭 동작을 하며 전력을 조명장치 측에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 조명제어 시스템
The method of claim 1,
The switching device is a lighting control system using a power line communication, characterized in that for switching the pulse width modulation method or a pulse period modulation method by a switching modulation control unit to supply power to the lighting device side
상기 직류 전원이 차단되는 구간을 적어도 3개 이상의 구간으로 분할하고, 상기 제어신호 또는 조명장치의 상태정보는 상기 분할된 구간의 최초 구간 및 최후 구간을 제외한 구간에서 송수신되는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 조명장치 제어방법A method of controlling a lighting device by adjusting a voltage by switching a DC power supply, the method comprising: controlling a section in which a DC power is cut while controlling an average power transmitted to the lighting device by blocking a reverse voltage from the lighting device side to the DC power side. Transmit and control the status information of the signal or lighting device,
The power line communication is divided into at least three or more sections in which the DC power is cut off, and the state information of the control signal or the lighting device is transmitted and received in a section other than the first section and the last section of the divided section. Lighting device control method using
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