KR20060098724A

KR20060098724A - Arc Defect Detection Device Using Micom

Info

Publication number: KR20060098724A
Application number: KR1020050018629A
Authority: KR
Inventors: 성삼경
Original assignee: 성삼경
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-09-19

Abstract

본 발명은 도선 상에 인가되는 소스전압을 이용하여 부하 전류의 크기에 따라 저 전류루트와 고 전류루트로 나누어 아크결함신호의 유무를 판단하되, 상기 부하의 크기에 따른 아크발생시 회로차단시간을 미리 설정하여 두고, 이 설정된 시간 내에 해당되는 아크결함신호가 검출되면 즉시 회로를 차단하여 주도록 한 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치에 관한 것이다.According to the present invention, the presence or absence of an arc fault signal is determined by dividing the low current route and the high current route according to the magnitude of the load current using the source voltage applied on the conductor, and the circuit break time when the arc occurs according to the load size in advance. The present invention relates to an arc defect detecting apparatus using a microcomputer, which is set so that a circuit is immediately interrupted when an arc fault signal is detected within this set time.

아크, 결함, 검출, 마이컴, 오동작 Arc, fault, detection, microcomputer, malfunction

Description

Arc Defect Detection Device Using Micom {ARC FAULT DETECTING DEVICE USING MICOM}

도 1은 본 발명 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치의 회로 블록도,1 is a circuit block diagram of an arc defect detection apparatus using a microcomputer of the present invention;

도 2는 본 발명 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치의 제어 흐름도이다.2 is a control flowchart of the arc defect detection apparatus using the present microcomputer.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100: 전압 검출부 110: 제1 주파수 대역설정부100: voltage detector 110: first frequency band setting unit

120: 제1 필터부 130: 레벨 제한부120: first filter unit 130: level limiting unit

140: 제2 필터부 150: 제1 주파수 제한증폭부140: second filter unit 150: first frequency limited amplifier

160: 제2주파수 대역설정부 170: 제3 필터부160: second frequency band setting unit 170: third filter unit

180: 제2주파수 제한증폭부 190: 마이컴180: second frequency limited amplifier 190: microcomputer

200: 전류검출부 210: 전류 포화설정부200: current detector 210: current saturation setting unit

220: 제1증폭부 230: 제2증폭부220: first amplifier 230: second amplifier

240: 전파증폭부 250: 직류변환부240: radio amplifier 250: DC converter

300: 회로 차단부 300: circuit breaker

본 발명은 아크결함 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도선 상에 인가되는 소스전압을 이용하여 부하 전류의 크기에 따라 저 전류루트와 고 전류루트로 나누어 아크결함신호의 유무를 판단하되, 상기 부하의 크기에 따른 아크발생시 회로차단시간을 미리 설정하여 두고, 이 설정된 시간 내에 해당되는 아크결함신호가 검출되면 즉시 회로를 차단하여 주도록 한 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to an arc fault detection apparatus, and more particularly, by using a source voltage applied on a conductor to determine whether an arc fault signal is divided into a low current route and a high current route according to the magnitude of a load current. The present invention relates to an arc fault detection apparatus using a microcomputer, in which a circuit interruption time is set in advance according to the size of a load, and the circuit is immediately interrupted when an arc fault signal is detected within this set time.

주지한 바와 같은 아크 결함(직렬, 병렬, 접지 아크 등)은 전기배선에 걸쳐 발생되는 것으로, 배선의 노화나 파괴, 절연불량 또는 과전류에 의한 물리적 전기적 결함 등으로 발생되는 현상이다. 이러한 아크 결함은 화재의 원인이 되기 때문에 최근 미국에서는 전기제품에 아크발생시 전원공급회로를 차단하여주는 아크결함 보호용 차단기의 사용이 의무화되었다.As is well known, arc defects (serial, parallel, grounded arcs, etc.) occur over electrical wiring, and are a phenomenon caused by physical aging due to aging or breakdown of wiring, poor insulation, or overcurrent. Since such arc defects cause a fire, the US has recently mandated the use of an arc defect protection circuit breaker that cuts off a power supply circuit when an arc occurs in an electric product.

이러한 아크결함검출기의 선행기술로 본 출원인이 선 출원한 한국특허출원 제10-2004-59272호 및 제10-2004-62043호가 있다.Prior arts of such arc defect detectors include Korean Patent Application Nos. 10-2004-59272 and 10-2004-62043 previously filed by the present applicant.

상기 선행기술들은 도선 상에 인가되는 소스전압을 검출하여 아크결함 유무를 판단함으로써 그 이전의 기술인 전류검출방식에 따른 오동작을 우선 배제하고, 도선 상에서 발생하는 부하전류의 크기에 따라 두 개의 루트로 구분하여 전압검출에 따른 아크결함유무를 판단함으로써 유사 아크신호에 대한 오동작을 방지함은 물 론 부하의 크기에 따라 회로 차단시간을 단축시켜 화재발생위험을 크게 감소시킨 아크결함 검출장치이다.The prior art first detects the source voltage applied on the lead to determine the presence of an arc fault, thereby excluding the malfunction according to the previous technique of current detection, and divides it into two routes according to the magnitude of the load current generated on the lead. Therefore, it is possible to prevent the malfunction of the similar arc signal by judging the presence of the arc fault according to the voltage detection. Of course, the arc fault detection device greatly reduces the risk of fire by shortening the circuit break time according to the size of the load.

따라서 이 기술의 출현으로 정격 이상의 높은 부하전류의 검출은 물론 정격 이하에서 발생하는 아크를 용이하게 검출하여 회로를 신속하게 차단하고, 이에 더불어 다양한(복수개)의 부하구성에 기인하여 발생되는 유사 아크신호를 아크신호로 오인 판단하여 회로를 차단하는 오동작 등을 배제시킨 진보된 기술이 제공되었다.Therefore, with the emergence of this technology, not only the detection of high load current above the rated value, but also the arc occurring below the rated value can be easily detected to quickly cut off the circuit, and the similar arc signal generated due to various (multiple) load configurations. An advanced technology has been provided that eliminates malfunctions such as breaking a circuit by judging a false signal as an arc signal.

그러나 이러한 선행기술의 경우, 부하의 크기에 따라 저 전류루트와 고 전류루트로 나누어 아크결함신호의 유무를 판단함에 있어서, 그 핵심기술은 아날로그회로에서 발진되어 입력되는 검출신호를 축적기(캐패시터)에 축적하여 설정된 기준신호와 비교하여 출력하는 방식이기 때문에 상기 축적기의 방전시간으로 인해 출력시간이 일정하지 않게 되어 아크차단시간(아크가 발생하여 회로가 차단되기까지의 시간)이 정확하지 않게 되는 등 오동작이 있을 수 있었다. However, in the prior art, in determining the presence of an arc fault signal by dividing the low current route and the high current route according to the size of the load, the core technology accumulates (detector) the detection signal which is oscillated and input from the analog circuit. The output time is not constant due to the discharge time of the accumulator because the accumulator discharge time of the accumulator is outputted in comparison with the set reference signal. There could be a malfunction.

본 발명은 상기한 배경 하에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도선 상에 인가되는 소스전압을 이용하여 부하 전류의 크기에 따라 저 전류루트와 고 전류루트로 나누어 아크결함신호의 유무를 판단하되, 상기 부하의 크기에 따른 아크발생시 회로차단시간을 미리 설정하여 두고, 이 설정된 시간 내에 해당되는 아크결함신호가 검출되면 즉시 회로를 차단하여 주도록 한 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치를 제공하는 것에 있다.The present invention has been made under the above-mentioned background, an object of the present invention is to determine the presence or absence of the arc fault signal by dividing the low current route and the high current route according to the magnitude of the load current using the source voltage applied on the conductor, The present invention provides an arc defect detecting apparatus using a microcomputer, in which a circuit breaking time is set in advance when an arc occurs according to the magnitude of the load, and the circuit is immediately interrupted when an arc fault signal is detected within the set time.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소스전원에 대하여 시간에 따른 전압의 변화량을 검출하는 전압검출부와; 상기 전압검출부를 통해 출력된 신호에 대하여 낮은 부하 전류의 크기에 따른 주파수 대역을 설정하는 제1주파수 대역설정부와; 상기 제1주파수 대역설정부의 출력신호 중 고주파 신호를 검출하는 제1필터부와; 상기 제1필터부의 출력신호 중 아크신호와 구별되도록 디머신호의 레벨을 제한하여 주는 레벨 제한부와; 상기 레벨 제한부로부터 출력되는 레벨이 제한된 신호들에서 고주파신호를 검출하여 아크신호의 주파수 대역만을 검출하는 제2필터부와; 상기 제2필터부에서 검출된 신호의 주파수 대역을 제한하여 증폭하여 마이컴으로 입력하여 주는 제1주파수 제한증폭부와; 상기 전압검출부를 통해 출력된 신호에 대하여 높은 부하 전류의 크기에 따른 주파수 대역을 설정하는 제2주파수 대역설정부와; 상기 제2주파수 대역설정부의 출력신호 중 고주파 신호를 검출하는 제3필터부와; 상기 제3필터부에서 검출된 신호의 주파수 대역을 제한하여 증폭하여 마이컴으로 입력하여 주는 제2주파수 제한증폭부와; 소스전원과 부하사이의 도선 상에 개재되어 시간에 따른 전류의 변화량을 검출하는 전류검출부와; 상기 전류검출부에서 부하에 따라 검출된 신호의 전류 포화시점을 설정하는 전류포화설정부와; 상기 전류포화설정부에서 출력된 신호를 비 반전 증폭하는 제1증폭부와; 상기 전류포화설정부에서 출력된 신호를 반전 증폭하는 제2증폭부와; 상기 제1 및 제2증폭부에서 출력된 반파신호를 결합하여 전파신호를 출력하는 전파정류부와; 상기 전파정류부 에서 출력된 신호를 직류신호로 변환하여 주는 직류변환부와; 상기 제1주파수 제한증폭부 및 제2주파수 제한증폭부로부터 입력되는 저전류 및 고전류 검출루트에 따른 아크신호를 검출하고, 상기 직류변환부를 통해 입력되는 직류전압을 입력받아 부하의 크기에 따른 아크차단시간을 설정하고, 이 설정된 아크차단시간 내에 상기 저전류 및 고전류 검출루트에 의해 입력되는 아크신호를 검출하되, 입력된 아크신호의 개수가 이미 설정되어 있는 개수이상 입력되면 아크신호발생으로 판단하여 회로차단신호를 출력하는 마이컴으로 구성된 특징을 가진다.The present invention for achieving the above object is a voltage detection unit for detecting the amount of change in voltage with respect to the source power source; A first frequency band setting unit configured to set a frequency band according to the magnitude of a low load current with respect to the signal output through the voltage detector; A first filter unit detecting a high frequency signal among the output signals of the first frequency band setting unit; A level limiting unit limiting a level of the dimmer signal to be distinguished from an arc signal among the output signals of the first filter unit; A second filter unit which detects only a frequency band of the arc signal by detecting a high frequency signal in the signals of which the level is limited from the level limiting unit; A first frequency limited amplifier for limiting and amplifying the frequency band of the signal detected by the second filter and inputting the signal to the microcomputer; A second frequency band setting unit configured to set a frequency band according to the magnitude of a high load current with respect to the signal output through the voltage detector; A third filter unit detecting a high frequency signal among the output signals of the second frequency band setting unit; A second frequency limiting amplifier for limiting and amplifying the frequency band of the signal detected by the third filter and inputting the signal to the microcomputer; A current detector interposed on a lead wire between the source power supply and the load to detect an amount of change in current over time; A current saturation setting unit for setting a current saturation time point of the signal detected by the current detection unit according to the load; A first amplifier for non-inverting and amplifying the signal output from the current saturation setting unit; A second amplifier for inverting and amplifying the signal output from the current saturation setting unit; A full-wave rectifier for outputting a radio signal by combining the half-wave signals output from the first and second amplifiers; A direct current converter converting the signal output from the full wave rectifier into a direct current signal; Arc detection according to the low current and high current detection route input from the first frequency limiting amplifier and the second frequency limiting amplifier, and receiving the DC voltage input through the DC converter, the arc blocking according to the size of the load Set the time, and detect the arc signal input by the low current and high current detection route within the set arc interruption time, if the number of the input arc signal is input more than the predetermined number is determined as the arc signal generation circuit It has a feature composed of a microcomputer that outputs a blocking signal.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치의 회로 블록도이다. 1 is a circuit block diagram of an arc defect detection apparatus using a microcomputer of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치는 전압 검출부(100), 제1주파수대역 설정부(110), 제1필터부(120), 레벨 제한부(130), 제2필터부(140), 제1주파수 제한증폭부(150), 제2주파수대역 설정부(160), 제3필터부(170), 제2주파수 제한증폭부(180), 마이컴(190), 전류검출부(200), 전류 포화설정부(210), 제1증폭부(220), 제2증폭부(230), 전파증폭부(240), 직류변환부(250) 및 회로 차단부(300)를 포함한다.As shown, the arc fault detection apparatus using the microcomputer of the present invention is the voltage detector 100, the first frequency band setting unit 110, the first filter unit 120, the level limiting unit 130, the second filter unit 140, the first frequency limiting amplifier 150, the second frequency band setting unit 160, the third filter unit 170, the second frequency limiting amplifier 180, the microcomputer 190, and the current detector ( 200, a current saturation setting unit 210, a first amplifier 220, a second amplifier 230, a radio amplifier 240, a DC converter 250, and a circuit breaker 300. .

전압검출부(100)는 소스전원에 대하여 시간에 따른 전압의 변화량을 검출한다. 상기 전압검출부(100)는 상도전선(Hot)과 중성선(Neutral) 사이의 전압을 미 도시된 브리지 다이오드를 이용하여 전파 정류하고, 이때 정류된 신호를 이용하여 전압을 검출한다. The voltage detector 100 detects an amount of change in voltage over time with respect to the source power. The voltage detection unit 100 performs full-wave rectification of the voltage between the phase conductor Hot and the neutral using a bridge diode, not shown, and detects the voltage using the rectified signal.

제1주파수 대역설정부(110)는 상기 전압검출부(100)를 통해 출력된 신호에 대한 주파수 대역을 설정하는 것으로, 낮은 부하 전류의 크기에 따른 주파수 대역을 설정하여 저전류 검출루트의 주파수 대역을 설정한다. The first frequency band setting unit 110 sets a frequency band for the signal output through the voltage detector 100, and sets a frequency band according to the magnitude of the low load current to set the frequency band of the low current detection route. Set it.

제1필터부(120)는 상기 제1주파수 대역설정부(110)의 출력신호 중 고주파 신호를 검출하는 것으로, 고주파 신호 이외의 신호를 제한한다. 상기 제1필터부(120)는 아크신호와 주파수대역이 겹쳐 있는 디머(Dimmer)신호의 주파수 범위도 같이 검출하게 된다. 이는 디머신호의 주파수 대역을 제한시켰을 경우에 아크신호의 주파수 대역도 검출되지 않기 때문이다. 따라서 상기 제1필터부(120)에서는 결과적으로 아크신호와 디머신호가 동시에 검출되게 된다.The first filter unit 120 detects a high frequency signal among the output signals of the first frequency band setting unit 110 and limits signals other than the high frequency signal. The first filter unit 120 also detects the frequency range of the dimmer signal in which the arc signal and the frequency band overlap. This is because the frequency band of the arc signal is not detected when the frequency band of the dimmer signal is limited. Therefore, the arc filter and the dimmer signal are simultaneously detected in the first filter unit 120.

레벨 제한부(130)는 상기 제1필터부(120)의 출력신호 중 디머신호의 레벨을 제한하여 준다. 이는 디머신호의 레벨을 제한하여 아크신호와 구별되도록 하기 위함이다.The level limiter 130 limits the level of the dimmer signal among the output signals of the first filter unit 120. This is to limit the level of the dimmer signal to distinguish it from the arc signal.

제2필터부(140)는 상기 레벨 제한부(130)로부터 출력되는 레벨이 제한된 신호들에서 고주파신호를 검출하여 아크신호의 주파수 대역만을 검출한다.The second filter unit 140 detects a high frequency signal from the level limited signals output from the level limiting unit 130 to detect only a frequency band of the arc signal.

제1주파수 제한증폭부(150)는 상기 제2필터부(140)에서 검출된 신호의 레벨을 증폭하여 준다. 상기 제1주파수 제한증폭부(150)는 증폭부의 소자의 영향을 최소화하기 위하여 주파수 대역을 제한하여 증폭하여 주며, 이의 출력신호는 마이컴(190)의 입력포트(P1)로 입력된다.The first frequency limited amplifier 150 amplifies the level of the signal detected by the second filter 140. The first frequency limited amplifier 150 amplifies by limiting the frequency band in order to minimize the influence of the device of the amplifier, and its output signal is input to the input port (P1) of the microcomputer 190.

제2주파수 대역 설정부(160)는 상기 전압검출부(100)를 통해 출력된 신호의 주파수 대역을 설정하는 것으로, 높은 부하 전류의 크기에 따른 주파수 대역을 설 정하여 고전류 검출루트의 주파수 대역을 설정한다. The second frequency band setting unit 160 sets the frequency band of the signal output through the voltage detector 100, and sets a frequency band according to the magnitude of the high load current to set the frequency band of the high current detection route. .

제3필터부(170)는 상기 제2주파수 대역설정부(160)의 출력신호 중 고주파 신호를 검출하는 것으로, 상기 제1필터부(120)와는 달리 고전류 검출루트에서는 디머부하의 이상의 부하전류에 대하여 제어하기 때문에 별도의 레벨 제한부는 필요하지 않다.The third filter unit 170 detects a high frequency signal among the output signals of the second frequency band setting unit 160. Unlike the first filter unit 120, the third filter unit 170 may detect an abnormal load current of the dimmer load. There is no need for a separate level limit because it is controlled.

제2주파수 제한증폭부(180)는 상기 제3필터부(170)에서 검출된 신호의 레벨을 증폭하여 준다. 상기 제2주파수 제한증폭부(210)는 소자의 영향을 최소화하기 위하여 주파수 대역을 제한하여 증폭하여 주며, 이의 출력신호는 마이컴(190)의 입력포트(P2)로 입력된다.The second frequency limited amplifier 180 amplifies the level of the signal detected by the third filter unit 170. The second frequency limited amplifier 210 amplifies by limiting the frequency band in order to minimize the effect of the device, the output signal is input to the input port (P2) of the microcomputer 190.

마이컴(190)은 입력포트(P1)로는 저전류 검출루트를 통해 상기 제1주파수 제한증폭부(150)로부터 입력되는 아크신호를 검출하고, 입력포트(P2)로는 고전류 검출루트를 통해 상기 제2주파수 제한증폭부(180)로부터 입력되는 아크신호를 검출하며, 입력포트(P3)로는 직류변환부(250)를 통해 입력되는 직류전압을 입력받아 부하의 크기를 인식한다. The microcomputer 190 detects an arc signal input from the first frequency limiting amplifier 150 through a low current detection route through an input port P1 and the second current through a high current detection route through an input port P2. The arc signal input from the frequency limiting amplifier 180 is detected, and the input port P3 receives the DC voltage input through the DC converter 250 to recognize the magnitude of the load.

상기 마이컴(190)은 인식된 부하의 크기에 따라 이미 설정된 아크차단시간을 설정(Set)하고, 이 설정된 아크차단시간 내에 상기 입력포트(P1) 또는 입력포트(P2)로 입력되는 아크신호를 검출하되, 입력된 아크신호의 개수가 이미 설정되어 있는 개수이상 입력되면 아크신호발생으로 판단한다.The microcomputer 190 sets an already set arc blocking time according to the size of the recognized load, and detects an arc signal input to the input port P1 or the input port P2 within the set arc blocking time. However, if the number of the input arc signal is input more than the number already set, it is determined that the arc signal generation.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따르자면, 상기 입력포트(P1) 또는 입력포트(P2)로 입력되는 아크신호를 계수(Count)하는 기준은 정현파의 반파(60Hz, 8ms)로, 마이컴(190)은 입력 정현파에서 반파(8ms) 마다 모니터링 하여 아크신호의 개수를 판단하는 것이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the reference for counting the arc signal input to the input port (P1) or input port (P2) is a half-wave (60Hz, 8ms) of the sine wave, the microcomputer 190 is The number of arc signals is determined by monitoring every half wave (8ms) of the input sine wave.

또한, 출력포트(P4)로는 회로차단신호를 출력하여 회로차단부(300)가 동작하도록 하여주며, 입력포트(P5)에는 테스트스위치(191)가 연결되어 상기 테스트스위치(191)가 온(ON)되면 출력포트(P4)로 역시 회로차단신호를 출력하여 준다.In addition, the circuit breaker 300 operates by outputting a circuit break signal to the output port P4, and a test switch 191 is connected to the input port P5 so that the test switch 191 is turned on. ), It also outputs a circuit break signal to the output port (P4).

전류검출부(200)는 소스전원과 부하사이의 상도전선(Hot)에 개재되어 시간에 따른 전류의 변화량을 검출한다.The current detector 200 detects an amount of change in current over time by interposing a phase conductor Hot between the source power and the load.

전류포화설정부(210)는 상기 전류검출부(200)에서 검출된 신호의 전류 포화시점을 설정한다. 상기 전류포화설정부(210)에서는 상기 전류검출부(200)에서 검출되는 전류신호를 아크결함 검출장치의 정격 부하전류에 이르기 까지 비례된 크기로 출력하게 된다.The current saturation setting unit 210 sets a current saturation time point of the signal detected by the current detection unit 200. The current saturation setting unit 210 outputs the current signal detected by the current detection unit 200 in proportional magnitude up to the rated load current of the arc fault detection device.

제1증폭부(220)는 상기 전류포화설정부(210)에서 출력된 신호를 비반전증폭한다. 또한 상기 제1증폭부(220)를 구성하는 증폭기(OP-AMP: 미도시)의 전원전압을 양전원이 아닌 단일전원으로 사용한다. 음전원(-VCC)을 접지전원(GND:0V)으로 사용하여 상기 전류포화설정부(210)에서 출력된 신호 중 음(-)전압(Negative)은 출력이 발생하지 않고, 양(+)전압(Positive) 신호인 반파신호만 출력되도록 한다.The first amplifier 220 non-inverts the signal output from the current saturation setting unit 210. In addition, the power supply voltage of the amplifier (OP-AMP) constituting the first amplifier 220 is used as a single power supply instead of a positive power supply. Of the signals output from the current saturation setting unit 210 by using the negative power source (-VCC) as the ground power source (GND: 0V), the negative voltage (Negative) does not generate an output and the positive voltage Only half-wave signal that is (Positive) signal is outputted.

이와 같이 구성하는 이유는 상기 제1증폭부(220)의 증폭출력을 절대로 공급전원 보다 높게 나올 수 없도록 한 것이다. 따라서 공급전압보다 높은 부분은 모두 클리핑(Clipping) 되어서 출력된다. 일례로, 증폭부의 전원전압을 ±12V로 사용하면 출력전압은 ±12V 이상은 나오지 않는다. 상기 제1 증폭부(220)의 증폭비는 증폭된 출 력신호의 크기가 아니라 아크결함 검출장치의 정격부하 전류까지는 클리핑이 되지 않게 출력이 발생하도록 설정하는 것이다.The reason for this configuration is that the amplification output of the first amplifier 220 can never be higher than the power supply. Therefore, all parts higher than the supply voltage are clipped and output. For example, if the power supply voltage of the amplifier part is ± 12V, the output voltage does not come out more than ± 12V. The amplification ratio of the first amplifying unit 220 is set such that the output is not clipped to the rated load current of the arc fault detection device, not the magnitude of the amplified output signal.

제2증폭부(230)는 상기 전류포화설정부(210)에서 출력된 신호를 반전 증폭을 한다. 상기 제1증폭부(220)와 마찬가지로 출력신호 중 음(-)전압(Negative)은 출력이 발생하지 않고, 양(+)전압(Positive) 신호인 반파신호가 출력된다. The second amplifier 230 inverts and amplifies the signal output from the current saturation setting unit 210. Similar to the first amplifier 220, the output of the negative voltage (-) of the output signal does not occur, and a half-wave signal that is a positive voltage (positive) signal is output.

전파정류부(240)는 상기 제1 및 제2증폭부(220,230)에서 출력된 반파신호를 결합하여 전파신호를 출력한다. 이와 같이 증폭한 신호의 출력단에 전파정류부(240)를 구성하는 이유는 상기 전류검출부(200)에서 출력되는 신호가 미세하기 때문에 정류소자(반파)에 의해 신호가 감소 또는 왜곡되는 현상을 배제하기 위함이다.The full-wave rectifier 240 combines the half-wave signals output from the first and second amplifiers 220 and 230 to output a radio wave signal. The reason for configuring the full-wave rectifying unit 240 at the output terminal of the amplified signal is to exclude the phenomenon that the signal is reduced or distorted by the rectifying element (half wave) because the signal output from the current detector 200 is minute. to be.

직류변환부(250)는 상기 전파정류부(240)에서 출력되는 아날로그 신호를 직류신호(DC)로 변환하여 상기 마이컴(190)의 입력포트(P3)로 입력하여 준다. The DC converter 250 converts the analog signal output from the full wave rectifier 240 into a DC signal DC and inputs it to the input port P3 of the microcomputer 190.

회로차단부(300)는 상기 마이컴(190)의 출력포트(P4)에 연결되어, 상기 마이컴(190)의 출력제어에 의하여 회로를 차단한다.The circuit breaker 300 is connected to the output port P4 of the microcomputer 190 to block the circuit by the output control of the microcomputer 190.

도시된 바와 같이, 본 발명 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치의 제어 수순은, 입력포트(P5)를 통해 테스트스위치(191)가 온(On) 되었는가를 판단하는 단계(S10)와, 상기 판단단계(S10)에서 테스트스위치(191)가 온 되었다면 차단신호를 출력하는 단계(S11)와, 상기 판단단계(S10)에서 테스트스위치(11)가 온 되지 않았다 면 입력포트(P3)를 통해 A/D변환신호(직류)를 검출하는 단계(S12)와, 상기 단계(S12)에서 검출된 직류값에 따른 부하의 크기를 인식하고, 인식된 부하에 대응되는 이미 설정된 아크차단시간를 설정하는 단계(S13)와, 시간카운트를 개시하는 단계(S14)와, 입력포트(P1) 또는 입력포트(P2)를 통해 입력되는 아크신호를 검출하는 단계(P15)와, 입력포트(P1)로 아크신호가 검출되는 가를 판단하는 단계(S16)와, 상기 판단단계(S16)에서 입력포트(P1)로 아크신호가 검출되면 검출된 아크신호의 개수를 카운트하는 단계(S17)와, 상기 아크차단시간이 경과하였는지 판단하는 단계(S18)와, 상기 판단단계(S18)에서 아크차단시간이 경과하지 않았다면 상기 아크신호검출 단계(S15)로 진입하고, 상기 판단단계(S18)에서 아크차단시간이 경과하였다면 현재 카운트된 아크신호의 개수가 설정된 값 이상인지를 판단하는 단계(S19)와, 상기 판단단계(S19)에서 현재 카운트된 아크신호의 개수가 설정된 값 미만이면 프로그램 리턴하고, 현재 카운트된 아크신호의 개수가 설정된 값 이상이면 회로 차단신호를 출력포트(P4)로 출력하는 상기 단계(S11)로 진행하고, As shown, the control procedure of the arc defect detection apparatus using the microcomputer of the present invention, the step (S10) and determining whether the test switch 191 is turned on (On) through the input port (P5), and the determination step ( In step S10, if the test switch 191 is turned on, outputting a blocking signal (S11), and if the test switch 11 is not turned on in the determination step (S10) through the input port (P3) A / D conversion Detecting a signal (direct current) (S12), recognizing the magnitude of the load according to the DC value detected in the step (S12), and setting an already set arc interruption time corresponding to the recognized load (S13); Starting the time count (S14), detecting the arc signal input through the input port P1 or the input port P2 (P15), and whether the arc signal is detected by the input port P1. In the determining step (S16) and the determination step (S16), the arc signal is detected by the input port (P1) When the number of arc signals detected is counted (S17), determining whether the arc blocking time has elapsed (S18), and if the arc blocking time has not elapsed in the determining step (S18), detecting the arc signal. In step S15, if the arc blocking time has elapsed in the determining step S18, determining whether the number of arc signals that are currently counted is greater than or equal to a set value (S19), and in the determining step S19. If the number of counted arc signals is less than the set value, the program returns. If the number of counted arc signals is more than the set value, the process proceeds to the step S11 of outputting a circuit break signal to the output port P4,

상기 판단단계(S16)에서 입력포트(P1)로 아크신호가 검출되지 않으면, 입력포트(P2)로 아크신호가 검출되는 가를 판단하는 단계(S20)와, 상기 판단단계(S20)에서 입력포트(P2)로 아크신호가 검출되지 않으면 프로그램 리턴하고, 입력포트(P2)로 아크신호가 검출되면 검출된 아크신호의 개수를 카운트하는 단계(S21) 및 아크차단시간 경과 판단단계(S18)로 진행한다.If the arc signal is not detected by the input port P1 in the determination step S16, determining whether an arc signal is detected by the input port P2 (S20) and the input port (S20) in the determination step S20. If the arc signal is not detected by P2), the program returns. When the arc signal is detected by the input port P2, the method proceeds to counting the number of detected arc signals (S21) and determining the arc blocking time elapsed step (S18). .

이와 같이 구성되는 본 발명 마이컴을 이용한 아크결함 검출장치의 동작을 이하 설명한다.The operation of the arc defect detecting apparatus using the present microcomputer configured as described above will be described below.

먼저, 전압검출부(100)를 통해 상도전선(Hot)과 중성선(Neutral) 사이의 전압을 정류기(브리지 다이오드(BD))를 이용하여 전파 정류하고, 이때 정류된 신호를 이용하여 전압을 출력한다.First, the voltage between the phase conduction wire Hot and the neutral is rectified by the rectifier (bridge diode BD) through the voltage detector 100, and at this time, the voltage is output using the rectified signal.

상기 전압검출부(100)로부터 출력된 전압은 제1주파수 대역설정부(110)를 통해 이미 설정(낮은 부하 전류의 크기에 따른 주파수 대역)된 주파수 대역으로 제한하여 제1필터부(120)로 출력되고, 동시에 제2 주파수 대역설정부(160)를 통해 이미 설정(높은 부하 전류의 크기에 따른 주파수 대역)된 주파수 대역으로 제3필터부(170)로 출력된다.The voltage output from the voltage detector 100 is limited to a frequency band that is already set (frequency band according to the magnitude of the low load current) through the first frequency band setting unit 110 and output to the first filter unit 120. At the same time, the second frequency band setting unit 160 is output to the third filter unit 170 in the frequency band already set (frequency band according to the magnitude of the high load current).

상기 제1필터부(120)는 상기 제1주파수 대역설정부(110)의 출력신호 중 고주파 신호를 검출하여 출력한다. 따라서 고주파신호인 아크신호 또는 유사 아크신호인 디머신호도 같이 검출된다.The first filter unit 120 detects and outputs a high frequency signal among the output signals of the first frequency band setting unit 110. Therefore, the high frequency signal arc signal or the similar arc signal dimmer signal is also detected.

그리고 상기 제1필터부(120)를 통해 출력되는 고주파신호는 레벨 제한부(130)를 거치면서 디머신호의 레벨을 제한하여 준다. 이는 디머신호의 레벨을 제한하여 아크신호와 구별되게 하기 위함이다. The high frequency signal output through the first filter unit 120 passes through the level limiting unit 130 to limit the level of the dimmer signal. This is to limit the level of the dimmer signal to distinguish it from the arc signal.

상기 레벨 제한부(130)로부터 출력되는 신호는 제2필터부(140)를 통해 고주파신호만을 출력하게 된다. 상기 제2필터부(140)는 아크신호의 주파수 대역만을 검출하기 때문에 아크신호가 있는 경우 아크신호만이 검출된다.The signal output from the level limiter 130 outputs only a high frequency signal through the second filter 140. Since the second filter unit 140 detects only the frequency band of the arc signal, only the arc signal is detected when there is an arc signal.

상기 제2필터부(140)를 통해 출력된 신호는 제1주파수 제한증폭부(150)로 입력되고, 상기 제1주파수 제한증폭부(150)는 상기 제2필터부(140)에서 검출된 신호 의 레벨을 증폭하여 마이컴(190)의 입력포트(P1)로 출력한다. The signal output through the second filter unit 140 is input to the first frequency limiting amplifier 150, and the first frequency limiting amplifier 150 is a signal detected by the second filter unit 140. Amplifies the level of the output to the input port (P1) of the microcomputer 190.

또한, 상기 제2주파수 대역 설정부(160)를 통해 출력된 신호는 상기 제3필터부(170)를 통해 고주파 신호만이 검출되어 출력되고, 이때 상기 제3필터부(170)는 디머부하의 이상의 부하전류에 대하여 제어하기 때문에 별도의 레벨제한부는 구성하지 않는다.In addition, the signal output through the second frequency band setting unit 160 is detected and output only a high frequency signal through the third filter unit 170, wherein the third filter unit 170 is a dimmer load Since control is made with respect to the above load current, no separate level limiting unit is configured.

상기 제3필터부(170)에서 출력된 신호는 제2주파수 제한증폭부(180)를 통해 증폭되어 마이컴(190)의 입력포트(P2)로 입력된다.The signal output from the third filter unit 170 is amplified by the second frequency limited amplifier 180 and input to the input port P2 of the microcomputer 190.

한편, 소스전원을 통해 부하에 인가되는 전류는 전류검출부(200)에 의해 검출되고, 이 검출된 전류신호는 전류포화 설정부(210)를 통해 적정 전압으로 검출된다. On the other hand, the current applied to the load through the source power source is detected by the current detector 200, the detected current signal is detected by the appropriate voltage through the current saturation setting unit 210.

여기서 상기 전류포화 설정부(210)는 설정값을 조절하여 포화 전류 값을 설정하게 되는 데, 이 설정은 현재 부하의 조건이나 상태에 따라 적절하게 설정한다.Here, the current saturation setting unit 210 adjusts the set value to set the saturation current value, which is appropriately set according to the condition or state of the current load.

상기 전류포화 설정부(210)는 작은 정현파 출력을 수행하며, 이 출력은 제1증폭부(220) 및 제2증폭부(230)에 입력되되, 상기 제1증폭부(220)를 통해서는 비 반전 증폭된 반파 정류된 파형이 출력되고, 상기 제2증폭부(230)를 통해서는 제1증폭부(220)의 출력과는 90ㅀ 위상차를 가지는 반파 정류된 파형이 출력된다.The current saturation setting unit 210 performs a small sine wave output, and this output is input to the first amplifier 220 and the second amplifier 230, but not through the first amplifier 220. A half-wave rectified waveform that has been inverted and amplified is output, and a half-wave rectified waveform having a 90-degree phase difference from the output of the first amplifier 220 is output through the second amplifier 230.

상기 제1증폭부(220) 및 제2증폭부(230)의 출력은 전파정류부(240)를 거치면서 전파 정류된 파형을 출력하게 된다.The outputs of the first amplifier 220 and the second amplifier 230 output the full wave rectified waveform through the full wave rectifier 240.

상기 전파정류부(240)의 출력은 직류변환부(250)에 의해 직류신호(DC)로 변환되어 출력되고, 이 변환된 신호(A/D)는 마이컴(190)의 입력포트(P3)로 입력된다.The output of the full-wave rectifying unit 240 is converted into a direct current signal (DC) by the DC converter 250, and outputted, the converted signal (A / D) is input to the input port (P3) of the microcomputer 190 do.

따라서 마이컴(190)은 입력포트(P1~P3,P4)를 통해 입력되는 값을 검출하고, 여기서 아크신호의 검출 또는 테스트스위치(191)의 키 입력시 회로차단부(300)로 차단신호를 출력하게 되는 것이다.Therefore, the microcomputer 190 detects a value input through the input ports P1 to P3 and P4, and outputs a blocking signal to the circuit breaker 300 when detecting an arc signal or key input of the test switch 191. It is done.

이를 살펴보면, 우선 마이컴(190)은 입력포트(P5)를 통해 테스트스위치(191)가 온(On) 되었는가를 판단하여, 상기 테스트스위치(191)가 온 되었다면 출력포트(P4)로 차단신호를 출력하여 회로차단부(300)를 동작시킴으로써 회로를 차단하여 준다.(S10,S11단계).Referring to this, first, the microcomputer 190 determines whether the test switch 191 is turned on through the input port P5, and outputs a cutoff signal to the output port P4 if the test switch 191 is turned on. By operating the circuit breaker 300 to cut off the circuit (steps S10, S11).

그리고 입력포트(P3)를 통해 A/D변환신호(직류)를 검출하여, 검출된 직류값에 따른 부하의 크기를 인식하고, 인식된 부하에 대응되는 아크차단시간(아크가 발생하여 회로가 차단되기까지의 시간)을 설정(Set)하고, 이 설정된 시간을 카운트 개시한다.(S12~S14단계).The A / D conversion signal (direct current) is detected through the input port P3 to recognize the magnitude of the load according to the detected DC value, and the arc breaking time (arc is generated corresponding to the recognized load) causes the circuit to shut off. Time to be set), and the set time is counted (steps S12 to S14).

여기서 상기 설정시간은 입력포트(P3)로 입력되는 직류값, 즉 부하의 크기에 따라 재설정된다.Here, the set time is reset according to the DC value input to the input port P3, that is, the size of the load.

이와 같이 설정된 아크차단시간이 카운트 개시되면, 마이컴(190)은 입력포트(P1) 또는 입력포트(P2)를 통해 입력되는 아크신호를 검출한다.When the set arc blocking time is started, the microcomputer 190 detects an arc signal input through the input port P1 or the input port P2.

상기 입력포트(P1) 또는 입력포트(P2)로 아크신호가 검출되면 검출된 아크신호의 개수를 카운트한다.(S15~S17,S20,S21 단계)When an arc signal is detected through the input port P1 or the input port P2, the number of detected arc signals is counted (steps S15 to S17, S20, and S21).

여기서 상기 입력포트(P1) 또는 입력포트(P2)로 입력되는 아크신호를 계수(Count)하는 기준은 정현파의 반파(60Hz, 8ms)로, 마이컴(190)은 입력 정현파에서 반파(8ms) 마다 모니터링 하여 아크신호의 개수를 판단한다. 이때 아크신호의 개수 는 이미 실험 치에 의하여 설정된 값으로 마이컴(190)에 내장되어 있다.The reference to count the arc signal input to the input port (P1) or input port (P2) is a half wave (60Hz, 8ms) of the sine wave, the microcomputer 190 monitors every half wave (8ms) in the input sinusoidal wave. To determine the number of arc signals. At this time, the number of arc signals is already set in the microcomputer 190 to the value set by the experimental value.

그리고 상기 아크차단시간이 경과하였는지 판단하여, 아크차단시간이 경과하였고, 입력포트(P1) 또는 입력포트(P2)를 통해 입력된 아크신호의 개수가 설정된 값 이상이면, 아크결함 검출신호로 판단하여 출력포트(P4)로 차단신호를 출력하여 회로차단부(300)를 동작시킴으로써 회로를 차단하여 준다.(S18,S19단계).If the arc blocking time has elapsed and the number of arc signals input through the input port P1 or the input port P2 is greater than or equal to the set value, the arc blocking time is determined. The circuit is interrupted by outputting a blocking signal to the output port P4 to operate the circuit blocking unit 300 (steps S18 and S19).

그러나 아크차단시간이 경과하였고, 입력포트(P1) 또는 입력포트(P2)를 통해 입력된 아크신호의 개수가 설정된 값 미만이면, 아크결함 검출신호가 아닌 신호(유사아크신호 등)로 판단하여 출력포트(P4)로 차단신호를 출력하지 않고 프로그램 리턴한다.However, if the arc blocking time has elapsed and the number of arc signals input through the input port P1 or the input port P2 is less than the set value, it is determined as a signal (similar arc signal, etc.) rather than an arc fault detection signal. Program return without outputting cutoff signal to port P4.

이상의 설명의 본 발명의 일실시 예에 따른 설명으로 본 발명의 요지가 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양한 형태로 실시될 수 있음은 당연할 것이다.It will be apparent that the present invention may be embodied in various forms without departing from the spirit and scope of the present invention.

이상에서와 같이 본 발명은 도선 상에 인가되는 소스전압을 이용하여 부하 전류의 크기에 따라 저 전류루트와 고 전류루트로 나누어 아크결함신호의 유무를 판단하되, 상기 부하의 크기에 따른 아크발생시 회로차단시간을 미리 설정하여 두고, 이 설정된 시간 내에 해당되는 아크결함신호가 검출되면 즉시 회로를 차단하여 줌으로써, 오동작의 배제는 물론 아크차단시간이 매우 정확하고 신속한 장점이 있다.As described above, the present invention divides the low current route and the high current route based on the magnitude of the load current using the source voltage applied on the conductor, and determines the presence or absence of an arc fault signal. The interruption time is set in advance, and if the corresponding arc fault signal is detected within this set time, the circuit is immediately interrupted, thereby eliminating malfunctions and having an extremely accurate and rapid arc interruption time.

Claims

A voltage detector for detecting an amount of change in voltage over time with respect to the source power source;

A first frequency band setting unit configured to set a frequency band according to a magnitude of a low load current with respect to the signal output through the voltage detector;

A first filter unit detecting a high frequency signal among the output signals of the first frequency band setting unit;

A level limiting unit limiting a level of the dimmer signal to be distinguished from an arc signal among the output signals of the first filter unit;

A second filter unit detecting only a frequency band of the arc signal by detecting a high frequency signal from signals of which the level is limited, the output from the level limiting unit;

A first frequency limited amplifier for limiting and amplifying the frequency band of the signal detected by the second filter and inputting the signal to the microcomputer;

A second frequency band setting unit configured to set a frequency band according to the magnitude of a high load current with respect to the signal output through the voltage detector;

A third filter unit detecting a high frequency signal among the output signals of the second frequency band setting unit;

A second frequency limiting amplifier for limiting and amplifying the frequency band of the signal detected by the third filter and inputting the signal to the microcomputer;

A current detector interposed on the lead wire between the source power supply and the load to detect an amount of change in current over time;

A current saturation setting unit for setting a current saturation time point of the signal detected by the current detection unit according to the load;

A first amplifier for non-inverting and amplifying the signal output from the current saturation setting unit;

A second amplifier for inverting and amplifying the signal output from the current saturation setting unit;

A full-wave rectifier for outputting a radio signal by combining the half-wave signals output from the first and second amplifiers;

A direct current converter converting the signal output from the full wave rectifier into a direct current signal; And

Arc detection according to the low current and high current detection route input from the first frequency limiting amplifier and the second frequency limiting amplifier, and receiving the DC voltage input through the DC converter, the arc blocking according to the size of the load Set the time, and detect the arc signal input by the low current and high current detection route within the set arc interruption time, if the number of the input arc signal is input more than the predetermined number is determined as the arc signal generation circuit Arc defect detection apparatus using a microcomputer, characterized in that composed of a microcomputer to output a blocking signal.

The method of claim 1,

The microcomputer arc detection device using a microcomputer, characterized in that for determining the number of arc signals by monitoring the arc signal, a sinusoidal wave input through the low current and high current detection route every half wave (60Hz, 8ms).

The method of claim 1,

A test switch is connected to the input port of the microcomputer arc fault detection device using a microcomputer, characterized in that for outputting a circuit break signal when the test switch is turned on.