WO2011030970A1

WO2011030970A1 - 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치, 이를 갖는 전원 콘센트 및 전원 코드 플러그

Info

Publication number: WO2011030970A1
Application number: PCT/KR2009/007419
Authority: WO
Inventors: 손창관
Original assignee: ㈜신영에쓰엔티
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-03-17
Also published as: KR100950285B1

Abstract

본 발명은 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치, 이를 갖는 전원 콘센트 및 전원 코드 플러그에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 전원 콘센트 또는 전원 코드 플러그의 대기 전력을 최소화하고, 전원 콘센트 또는 전원 코드 플러그를 통한 감전, 누전 또는 발열로 인한 인명 피해 및 화재 등을 방지하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하는 전원 변환부와, 교류 전원을 출력단에 공급하는 릴레이와, 릴레이에 연결되며 출력단의 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 감지하는 부하 감지부와, 부하 감지부에 연결되어, 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나로 판단되는 경우 릴레이를 턴오프하여 교류 전원이 출력단으로 공급되지 않도록 하고, 부하 연결 상태로 판단되는 경우에만 릴레이를 턴온하여 교류 전원이 출력단으로 공급되도록 하는 제어부와, 제어부의 제어에 따라 릴레이를 동작시키는 릴레이 출력부로 이루어진 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치, 이를 갖는 전원 콘센트 및 전원 코드 플러그를 개시(開示)한다.

Description

부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치, 이를 갖는 전원 콘센트 및 전원 코드 플러그

본 발명은 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치, 이를 갖는 전원 콘센트 및 전원 코드 플러그에 관한 것이다.

전기 제품이 그 기능을 수행하지 않는데도 전기가 낭비되는 이른바 "대기전력"(standby power)은 전기를 빨아먹는 "전기 흡혈귀"(power vampire)에 비유된다. 텔레비전이나 오디오, 컴퓨터와 같은 전기 제품은 전원을 꺼도 전기가 계속 소모된다. 대기 전력이 새 나가는 것을 막으려면 콘센트에서 플러그를 빼 전원을 차단해야 하지만, 실제로는 번거롭고 불편하다.

조사결과에 따르면 우리나라 가구당 대기전력 소비량은 연간 가구당 전체 소비량(306kWh)의 약 11% 정도이며 금액으로는 35,000원에 해당된다. 전체 1500만 가구로 그 범위를 확대하면 국가 전체적으로는 매년 5200억원 이상이 낭비되는 셈이다. 다른 조사결과에 따르면 집에서 사용하는 텔레비전, 비디오, 오디오, 컴퓨터 등 전자기기들은 전원의 온/오프 버튼을 이용해 끄든, 아니면 리모콘 버튼을 이용해 끄든 대략 3W 정도의 대기전력을 소비하는 것으로 알려져 있다. 당연하지만, 플러그를 콘센트에서 뽑지 않는 한 전기는 계속 흐르기 때문이다.

최근에는 네트워크에 항상 접속돼 있는 전자기기들이 늘어나면서 대기전력 발생 요인도 더욱 많아졌다. 홈 네트워크화가 진행되고 있는 가정도 예외는 아니다. 셋톱박스 등 네트워크에 항상 연결된 디지털기기는 이전에는 존재하지 않았던 것으로, 새로운 대기전력(active standby)을 발생시키고 있으며, 동작시 대략 21W, 꺼지더라도 대략 17W의 전력을 소모한다는 조사결과가 있다. 이 때문에 향후 20년동안 매년 1.3%씩 전력 증가요인이 발생하고 있으며, 이런 추세가 이어지면 오는 2020년이면 가정에서 소비하는 전력 가운데 25%는 대기전력이 점유할 것이란 전망도 있다.

본 발명은 전원 콘센트 또는 전원 코드 플러그의 대기 전력을 최소화할 수 있는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치, 이를 갖는 전원 콘센트 및 전원 코드 플러그를 제공한다.

본 발명은 전원 콘센트 또는 전원 코드 플러그를 통한 감전, 누전 또는 발열로 인한 인명 피해 및 화재 등을 방지할 수 있는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치, 이를 갖는 전원 콘센트 및 전원 코드 플러그를 제공한다.

본 발명은 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하는 전원 변환부; 상기 교류 전원을 출력단에 공급하는 릴레이; 상기 릴레이에 연결되며 상기 출력단의 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 감지하는 부하 감지부; 상기 부하 감지부에 연결되어, 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나로 판단되는 경우, 상기 릴레이를 턴오프하여 상기 교류 전원이 상기 출력단에 공급되지 않도록 하고, 부하 연결 상태로 판단되는 경우에만 상기 릴레이를 턴온하여 상기 교류 전원이 출력단에 공급되도록 하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 상기 릴레이를 동작시키는 릴레이 출력부로 이루어진 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치를 개시한다.

상기 제어부에 연결되며, 상기 제어부의 제어에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 시각적으로 표시하는 상태 표시부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부에 연결되며, 상기 제어부의 제어에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 청각적으로 표시하는 경보부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부에 연결되며, 상기 출력단의 부하 전류를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 부하 전류 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부에 연결되며, 상기 출력단의 누설 전류를 감지하여 제어부로 전송하는 누설 전류 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부에 연결되며, 상기 출력단의 과열을 감지하여 제어부로 전송하는 과열 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 부하 감지부는, 상기 릴레이로부터 출력되는 신호에 포함된 전기적 노이즈를 제거하는 제1커패시터; 및 상기 릴레이에 연결되며 상기 출력단의 저항값에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 선택된 어느 하나에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 제3연산증폭기 및 제4연산증폭기로 이루어질 수 있다.

상기 부하 전류 감지부는, 상기 출력단의 전류를 감지하여 전기적 신호로 출력하는 제2전류검출용 트랜스; 상기 제2전류검출용 트랜스로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 제1연산 증폭기; 및 상기 제1연산 증폭기의 입력단과 출력단의 사이에 연결된 저항으로 이루어질 수 있다.

상기 누설 전류 감지부는, 상기 출력단의 누설 전류를 감지하여 전기적 신호로 출력하는 제1전류검출용 트랜스; 상기 제1전류검출용 트랜스로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 제2연산 증폭기; 상기 제2연산 증폭기에 순방향으로 연결된 다이오드; 상기 다이오드로부터 출력되는 신호에 포함되어 있는 교류 성분을 직류화시키는 제3커패시터; 상기 다이오드로부터 입력되는 신호에 의해 온오프되는 제2트랜지스터; 및 상기 제2트랜지스터에 연결된 바이어스 저항으로 이루어질 수 있다.

상기 과열 감지부는, 상기 출력단의 과열을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 적어도 하나의 서미스터; 상기 서미스터로부터 입력되는 신호에 의해 온오프되는 제3트랜지스터; 및 상기 제3트랜지스터에 연결된 바이어스 저항으로 이루어질 수 있다.

상기 릴레이는 상기 교류 전원의 한쌍의 전선을 상기 출력단에 전기적으로 연결하거나, 또는 상기 교류 전원의 한쌍의 전선을 상기 출력단으로부터 완전히 분리할 수 있다.

상기 상태 표시부는 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 또는 쇼트 상태에 따라 서로 다른 상태로 점등할 수 있다.

상기 경보부는 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 또는 쇼트 상태에 따라 서로 다른 상태로 사운드를 출력할 수 있다.

*본 발명은 상술한 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치가 내장된 전원 콘센트를 개시한다. 상기 제어부의 제어에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 시각적으로 표시하는 상태 표시부가 상기 대기 전력 차단 장치를 내장하는 몸체의 외부로 노출되어 설치될 수 있다. 상기 출력단은 교류 전원이 인가되는 한쌍의 핀이고, 상기 한쌍의 핀 각각에는 과열 감지를 위한 서미스터가 부착될 수 있다.

본 발명은 상술한 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치가 내장된 전원 코드 플러그를 개시한다. 상기 제어부의 제어에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 시각적으로 표시하는 상태 표시부가 상기 대기 전력 차단 장치를 내장하는 몸체의 외부로 노출되어 설치될 수 있다. 상기 출력단은 교류 전원이 인가되는 한쌍의 핀이고, 상기 한쌍의 핀 각각에는 과열 감지를 위한 서미스터가 부착될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치의 블럭 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치의 상세 회로 구성도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치 중에서 릴레이 동작 전압 그래프 및 이에 따른 부하의 저항값 그래프이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치 중에서 전류 검출용 트랜스의 설치 구성 및 동작 설명도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치 중에서 서미스터의 온도에 따른 저항 변화 그래프이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치 중에서 상태 표시부의 동작 파형도이다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치를 갖는 전원 콘센트의 외형도 및 내부 설치도이다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치를 갖는 전원 코드 플러그의 외형도 및 내부 설치도이다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치를 갖는 전원 코드 플러그의 외형도 및 내부 설치도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치의 블럭 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치의 상세 회로 구성도이다.

도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치는 입력단(R,T)에 연결된 전원 변환부(10), 상기 전원 변환부(10)와 출력단(PIN1,PIN2)의 사이에 연결된 릴레이(20), 상기 릴레이(20)에 연결된 부하 감지부(30), 상기 출력단에 연결된 부하 전류 감지부(40), 상기 출력단에 연결된 누설 전류 감지부(50), 상기 출력단에 연결된 과열 감지부(60), 상기 부하 감지부(30)와 부하 전류 감지부(40)와 누설 전류 감지부(50)와 과열 감지부(60)에 연결된 제어부(70), 상기 제어부(70)와 릴레이(20)의 사이에 연결된 릴레이 출력부(80), 상기 제어부(70)에 연결된 상태 표시부(90), 상기 제어부(70)에 연결된 경보부(100)를 포함한다.

상기 전원 변환부(10)는 입력되는 교류 전원을 직류 전원(+Vcc)으로 변환하여 공급하며, 예를 들면 정전압 다이오드를 사용하여 제어부(70) 등의 구동에 필요한 직류 전원(+Vcc)을 공급한다. 여기서, 상기 전원 변환부(10)에 의해 소비되는 전력은 대략 0.2W 미만으로서, 통상의 대기전력인 약 3W에 비해 상당히 작은 값이다.

상기 릴레이(20)는 입력되는 교류 전원을 출력단(PIN1, PIN2)에 공급 또는 차단한다. 또한, 상기 릴레이(20)는 교류 전원과 출력단(PIN1, PIN2)의 사이에 형성된 주접점(Rya1, Rya2), 출력단(PIN1, PIN2)과 부하 감지부(30)의 사이에 형성된 보조접점(Ryb1, Ryb2), 전원(+Vcc)과 릴레이 출력부(80)의 사이에 연결된 릴레이코일(Ry1)을 포함한다. 이와 같이 하여, 상기 릴레이(20)는 주접점(Rya1, Rya2)이 온 상태일때 보조접점(Ryb1, Ryb2)은 오프 상태가 되며, 주접점(Rya1, Rya2)이 오프 상태일때 보조접점(Ryb1, Ryb2)은 온 상태가 된다.

상기 부하 감지부(30)는, 접지 저항(R1), 상기 릴레이(20)와 전원(+Vcc)의 사이에 직렬로 연결된 저항(R2, R3), 상기 저항(R2, R3)의 접점과 접지의 사이에 병렬로 연결된 커패시터(C1) 및 저항(R4), 전원(+Vcc)과 접지의 사이에 직렬로 연결된 저항(R6, R7, R8), 저항(R6, R7)의 접점에 일단이 연결된 저항(R9), 저항(R7, R8)의 접점에 일단이 연결된 저항(R12), 상기 저항(R2, R3)의 접점에 일단이 연결된 저항(R5), 상기 저항(R5)의 타단에 일단이 연결된 저항(R10, R11), 상기 저항(R9, R10)에 연결된 연산증폭기(OP3), 상기 저항(R11, R12)에 연결된 연산증폭기(OP4), 상기 연산증폭기(OP3, OP4)의 출력단과 전원(+Vcc)의 사이에 각각 연결된 저항(R13, R14)을 포함한다.

상기 부하 전류 감지부(40)는, 출력단(PIN1, PIN2)에 연결된 전류 검출용 트랜스(CT2), 상기 전류검출용 트랜스(CT2)에 일단이 각각 연결된 저항(R15, R16), 상기 저항(R15, R16)의 타단에 연결된 연산 증폭기(OP1), 상기 저항(R15)의 타단과 연산 증폭기(OP1)의 출력단의 사이에 연결된 저항(R17), 상기 저항(R16)의 타단과 접지의 사이에 연결된 저항(R18)을 포함한다.

상기 누설 전류 감지부(50)는, 출력단(PIN1, PIN2)에 연결된 전류 검출용 트랜스(CT1), 상기 전류 검출용 트랜스(CT1)에 일단이 각각 연결된 저항(R19, R20), 상기 저항(R19, R20)의 타단에 연결된 연산 증폭기(OP2), 상기 저항(R19)의 타단과 연산 증폭기(OP2)의 출력단의 사이에 연결된 저항(R21), 상기 저항(R20)의 타단과 접지의 사이에 연결된 저항(R22), 연산 증폭기(OP2)의 출력단에 연결된 다이오드(D1), 상기 다이오드(D1)의 캐소드와 접지의 사이에 병렬로 연결된 저항(R24) 및 커패시터(C3), 상기 다이오드(D1)의 캐소드에 일단이 연결된 저항(R23), 상기 저항(R23)의 타단에 베이스가 연결된 트랜지스터(TR2), 상기 트랜지스터(TR2)의 에미터와 접지의 사이에 연결된 바이어스 저항(R25)을 포함한다.

상기 과열 감지부(60)는, 출력단(PIN1, PIN2)에 연결된 서미스터(TH1, TH2), 상기 서미스터(TH1, TH2)에 베이스가 연결된 트랜지스터(TR3), 상기 트랜지스터(TR3)의 베이스와 전원(+Vcc)의 사이에 연결된 저항(R26), 상기 트랜지스터(TR3)의 에미터와 접지의 사이에 연결된 바이어스 저항(R27)을 포함한다.

상기 제어부(70)는 프로그램 가능한 마이크로 컴퓨터, 디지털 회로 및 아날로그 회로 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 이러한 종류로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

상기 릴레이 출력부(80)는, 제어부(70)에 일단이 연결된 저항(R28), 상기 저항(R28)의 타단에 베이스가 연결되어 있으며 릴레이 코일(Ry1)에 컬렉터가 연결된 트랜지스터(TR1), 전원(+Vcc)과 트랜지스터(TR1)의 컬렉터의 사이에 직렬로 연결된 저항(R29) 및 커패시터(C4)를 포함한다. 상기 저항(R29)과 커패시터(C4)는 릴레이 코일(Ry1)이 온/오프될 때 역 전압이 발생되어 릴레이(20)의 오동작이나 회로 상에 문제를 일으킬 수 있으므로 이를 방지하기 위한 것이며, 다이오드를 사용하여도 된다.

상기 상태 표시부(90)는 전원(+Vcc)과 트랜지스터(TR1)의 컬렉터의 사이에 직렬로 연결된 저항(R30) 및 발광다이오드(LB), 전원(+Vcc)과 제어부(70)의 사이에 직렬로 연결된 저항(R31) 및 발광다이오드(LG), 전원(+Vcc)과 제어부(70)의 사이에 직렬로 연결된 저항(R32) 및 발광다이오드(LR)를 포함한다. 상기 발광다이오드(LR, LG, LB)는 적색, 녹색, 청색의 RGB 빛을 발광하게 되는데, 상기 발광다이오드(LR)는 과부하 상태 및 과열 상태를 표시하고, 상기 발광다이오드(LG)는 누전 상태를 표시하고, 상기 발광다이오드(LB)는 정상 부하 상태를 표시한다. 그러나, 이러한 상태별 발광 색상을 한정하는 것은 아니다. 또한, 비록 3가지의 발광다이오드를 예로 들었으나, 이는 삼원색을 표시하는 하나의 발광다이오드로 이루어질 수도 있다.

상기 경보부(100)는 부저(BZ), 스피커 및 그 등가물중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.

이러한 대기 전력 차단 장치는 일반적으로 전원 콘센트, 전원 코드 플러그 등의 내부에 설치되며, 이에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

상기 구성에 의한, 본 발명의 일실시예에 따른 대기 전력 차단 장치의 작용은 다음과 같다.

상용 교류 전원이 입력단(R,T)에 연결되어 있고, 출력단(PIN1, PIN2)에 전기전자기기의 전원 코드 플러그(PL)가 연결된 상태에서, 전원 변환부(10)는 상용 교류 전원을 변환하여 직류 전원(+Vcc)을 생성 및 공급한다.

이와 같이 직류 전원(+Vcc)이 공급되고 있는 상태에서, 상기 제어부(70)는 부하 감지부(30)를 통해 입력되는 신호를 기초로 하여, 현재 출력단(PIN1, PIN2)이 어떤 상태인지 판단한다. 즉, 상기 제어부(70)는 출력단(PIN1, PIN2)이 부하 미연결 상태인지, 인체 접촉 상태인지, 부하 연결 상태인지, 쇼트 상태인지 판단한다. 이러한 판단후에, 상기 제어부(70)는 릴레이 출력부(80)를 구동시킴으로써 릴레이(20)가 동작되도록 한다. 즉, 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 및 쇼트 상태 일 때는 릴레이(20)가 주접점(Rya1, Rya2)이 오프되도록 함으로써, 상용 교류 전원이 출력단(PIN1, PIN2)에 공급되지 않도록 한다. 따라서, 본 발명은 부하 미연결 상태일 경우에 대기 전력을 최소화하고, 인체 접촉 상태일 경우에는 감전을 방지하며, 쇼트나 쇼트 상태와 같은 큰 부하가 접속되어지면 쇼트 상태로 인식되어 과부하에 의한 전기 화재를 예방할 수 있게 된다. 특히, 이때 교류 전원의 한쌍의 전선이 완전히 부하로부터 분리되기 때문에, 심지어 사람이 출력단(PIN1, PIN2)을 양손으로 각각 붙잡는다고 해도 감전이 되지 않는다.

또한, 부하 연결 상태일 때는 릴레이(20)가 주접점(Rya1, Rya2)이 온되도록 한다. 따라서, 상용 교류 전원이 출력단(PIN1, PIN2)으로 공급됨으로서, 전기전자기기가 정상적으로 동작한다.

여기서, 상기 부하 감지부(30)는 릴레이(20)를 통해서 입력되는 출력단(PIN1, PIN2)의 부하 저항값으로부터 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태를 판단하게 된다. 좀더 구체적으로, 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태의 순으로 부하 저항값이 작아지며, 부하 감지부(30)의 연산 증폭기(OP3, OP4)의 출력 전압은 이와 같은 4가지중의 1가지 경우를 나타내게 된다.

여기서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치 중에서 릴레이 동작 전압 그래프 및 이와 대응되는 부하의 저항값 그래프가 도시되어 있다. 도 3에서 Y축은 전압값, X축은 저항값이고, 도 4에서 Y축은 저항값이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 출력단(PIN1, PIN2)의 부하 저항값은 크게 3단계로 구분할 수 있는데, 1단계는 부하 미연결 상태 및 인체 접촉 상태이고, 2단계는 부하 연결 상태이고, 3단계는 쇼트 상태이다. 여기서, 1단계>2단계>3단계의 순서로 저항값이 높다. 따라서, 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이 출력단(PIN1, PIN2)의 부하 저항값이 2단계의 값을 가질 경우 릴레이 코일(Ry1)에 전압(V)이 인가됨으로써, 릴레이(20)가 동작한다.

상술한 바와 같이, 상기 부하 감지부(30)는 두 개의 연산증폭기(OP3, OP4)를 포함한다. 연산증폭기(OP3)는 저항(R6)과 저항(R7,R8)의 분압 전압에 의한 기준 전압이 인가되고, 연산증폭기(OP4)는 저항(R6,R7)과 저항(R8)의 분압 전압에 의한 기준 전압이 인가된다. 더불어, 연산증폭기(OP3)에는 저항(R10)을 통하여 출력단(PIN1, PIN2)의 부하 저항에 대응하는 전압이 인가되고, 연산증폭기(OP4)에는 저항(R11)을 통하여 출력단(PIN1, PIN2)의 부하 저항에 대응하는 전압이 인가된다.

이에 따라, 예를 들면, 부하 미연결 상태 또는 인체 접촉 상태인 경우 연산증폭기(OP3)는 하이(high) 신호를 제어부(70)로 출력하고, 연산증폭기(OP4)는 로우(low) 신호를 제어부(70)로 출력한다. 또한, 쇼트 상태인 경우 연산증폭기(OP3)는 로우 신호를 제어부(70)로 출력하고, 연산증폭기(OP4)는 하이 신호를 제어부(70)로 출력한다. 마지막으로, 부하 연결 상태인 경우 연산증폭기(OP3,OP4)는 모두 로우 신호를 제어부(70)로 출력한다. 이와 같이 하여, 제어부(70)는 출력단(PIN1, PIN2)이 부하 미연결 상태인지, 인체 접촉 상태인지, 쇼트 상태인지 또는 부하 연결 상태인지 판단할 수 있게 되고, 이러한 판단 결과를 기초로 하여 여러 가지 제어 동작을 수행한다. 여기서, 상기 연산증폭기(OP3,OP4)의 출력 신호는 입력단자에 연결된 저항값의 선택에 따라 여러 가지로 변경가능하며, 상술한 출력 신호의 종류로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

상기와 같이 하여, 연산증폭기(OP3,OP4)의 출력 신호를 기초로 하여, 제어부(70)는 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 또는 쇼트 상태 일 때, 릴레이 출력부(80)의 트랜지스터(TR1)를 턴오프시킴으로써, 릴레이 코일(Ry1)에 전류가 흐르지 않도록 한다. 따라서, 주접점(Rya1, Rya2)은 오프 상태, 보조접점(Ryb1, Ryb2)은 온 상태가 된다. 이에 따라, 출력단(PIN1, PIN2)과 연결된 한 개의 전선 또는 두개의 전선을 사람이 손으로 잡거나, 출력단(PIN1, PIN2)에 쇼트 상태와 같은 큰 부하가 접속되거나 쇼트를 시켜도, 출력단(PIN1, PIN2)에는 교류 전류가 흐르지 않고 있는 상태이기 때문에 아무런 전기 사고가 일어나지 않게 된다.

또한, 상기와 같이 연산증폭기(OP3,OP4)의 출력 신호를 기초로 하여, 제어부(70)는 부하 연결 상태일 때 릴레이 출력부(80)의 트랜지스터(TR2)를 턴온시킴으로써, 릴레이 코일(Ry1)에 전류가 흐르도록 한다. 이에 따라, 주접점(Rya1, Rya2)은 온 상태, 보조접점(Ryb1, Ryb2)은 오프 상태가 된다. 이와 같이, 릴레이(20)의 주접점(Rya1, Rya2)이 온상태가 되면, 교류 전원이 릴레이(20) 및 출력단(PIN1, PIN2)을 거쳐서 전원 코드 플러그(PL)를 통해 전기전자기기로 인가됨으로써 전기전자기기가 동작하게 된다.

이 경우에, 도 8에 도시된 바와 같이 발광다이오드(LB)가 점등됨으로써 릴레이(20)의 주접점(Rya1, Rya2)을 통하여 전기가 정상적으로 공급되고 있는 정상 부하 상태임을 표시하게 된다.

한편, 전기가 공급되고 난후에, 부하 전류 감지부(40), 누설 전류 감지부(50), 과열 감지부(60)는 출력단(PIN1, PIN2)의 부하 전류, 누설 전류, 과열 등을 감지하여 제어부(70)에 전송하게 된다. 물론, 상기 감지 결과 과부하 전류, 누설 전류 및 과열중 어느 하나라도 감지되면, 제어부(70)는 상태 표시부(90)와 경보부(100)를 동작시켜서 이상 상황이 발생되었음을 외부에 시각적, 청각적으로 표시하게 된다.

상기 부하 전류 감지부(40)의 전류검출용 트랜스(CT2)는 부하 전류를 감지하며, 과부하 전류 발생시 이를 감지하여 연산 증폭기(OP1)로 전송하며, 연산 증폭기(OP1)는 부하 전류 신호를 증폭시켜 제어부(70)로 전송한다. 부하 전류 감지부(40)로부터 신호가 입력되면 제어부(70)는, 부하 전류 감지부(40)로부터 입력된 부하 전류 신호가 기준치보다 큰 경우에 릴레이 출력부(80)로 출력되던 출력 신호를 중지시켜서, 턴온되어 있던 릴레이(20)를 턴오프시킨다. 즉, 제어부(70)는 릴레이 출력부(80)의 트랜지스터(TR1)를 턴오프시킴으로써, 이에 연결된 릴레이(20)도 턴오프되도록 한다. 그리고, 도 8에 도시된 바와 같이 발광다이오드(LR)을 점등시킴으로써 과부하 상태임을 표시하게 된다.

도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치 중에서 전류 검출용 트랜스의 설치 구성 및 동작 설명도가 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 출력단(PIN1, PIN2)의 한쪽 전선을 통해서는 전류가 들어가고, 다른 한쪽 전선을 통해서는 전류가 나오게 되므로, 들어가는 전류와 나가는 전류의 합은 ＂0＂이 된다. 따라서, 이때에는 누설 전류 감지부(50)의 전류검출용 트랜스(CT1)를 통해 전류가 검출되지 않는다.

그런데, 도 6에 도시된 바와 같이, 부하 선로에 누설이나 지락 전류가 발생하게 되면, 들어가는 전류와 나오는 전류 사이에 차이가 발생하고, 이에 따라 누설 전류 감지부(50)의 전류검출용 트랜스(CT1)를 통하여 전류가 검출된다.

이와 같이 검출된 전류는 연산 증폭기(OP2)로 전송되며, 상기 연산 증폭기(OP2)는 전류를 증폭시킨 후 그 증폭된 교류 성분 신호를 다이오드(D1)로 전송하고, 다이오드(D1)는 증폭된 교류 성분 신호를 직류화시켜 트랜지스터(TR2)를 동작시키며, 트랜지스터(TR2)의 동작으로 저항(R25)에 전압이 유기되어 제어부(70)로 전송된다. 상기와 같이, 누설 전류 감지부(45)로부터 신호가 입력되면 제어부(70)는 릴레이 출력부(80)의 트랜지스터(TR1)를 턴오프시킴으로써, 릴레이(20)가 차단되도록 한다.

그리고, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 발광다이오드(LG)를 소정 주기로 점등시킴으로써, 누전 상태임을 표시한다.

상기 과열감지부(60)는 서미스터(TH1, TH2)가 전원 콘센트나 전원 코드 플러그 등의 접촉 부분에서 접촉 불량에 의한 열이 발생하여 온도가 올라가게 되면 저항 값이 작아지게 된다. 이와 같이 열에 의한 저항 값의 변화를 전기 신호로 변환하여 트랜지스터(TR3)를 구동하게 됨으로써 제어부(70)로 과열 감지 신호를 전송한다. 도 8는 이러한 서미스터(TH1, TH2)에 의한 저항의 변화를 보여 주고 있다. 과열 감지부(60)로부터 신호가 입력되면 제어부(70)는 릴레이 출력부(80)의 트랜지스터(TR1)를 턴오프하여, 릴레이(20)가 차단되도록 한다.

그리고, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 발광다이오드(LR)를 소정 주기로 점등시킴으로써 과부하 상태임을 표시한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 출력단(PIN1, PIN2)에 과부하가 인가되었을 경우 발광다이오드(LR)를 계속 점등한다. 이러한 점등은 과부하 상태가 해제될 때가지 계속 지속된다. 또한, 본 발명은 출력단(PIN1, PIN2)이 과열되었을 경우 발광다이오드(LR)를 일정 시간 간격으로 점등한다. 이러한 점등 시간 간격은 과열의 정도에 따라 다르게 설정할 수 있다. 더불어, 본 발명은 출력단(PIN1, PIN2)을 통해 누설 전류가 발생할 경우 발광다이오드(LG)를 일정 시간 간격으로 점등한다. 또한, 본 발명은 출력단(PIN1, PIN2)을 통하여 정상 부하가 연결되었을 경우 발광다이오드(LB)를 계속 점등한다. 이러한 점등 역시 전원이 턴오프될 때까지 지속된다.

더불어, 본 발명은 이러한 동작과 함께 경보부(100)도 함께 동작한다. 예를 들면, 출력단(PIN1, PIN2)에 과부하가 인가되었을 경우 부저가 계속 울리도록 한다. 이러한 부저 울림은 과부하 상태가 해제될 때까지 계속 지속된다. 또한, 출력단(PIN1, PIN2)이 과열되었을 경우 그 온도에 따라 소정 시간 간격으로 부저를 울리도록 한다.

여기서, 상기 발광 다이오드의 점등 시간 간격, 부저의 울림 시간 간격 등은 모두 본 발명의 이해를 위한 일례일 뿐이며, 이러한 점등 시간 간격, 울림 시간 간격 등으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 전원 콘센트(200)는 몸체(201)와 커버(202)를 포함하며, 상기 커버(202)를 통하여 출력단(PIN1, PIN2)을 갖는 삽입구(203) 및 시각적 경고 표시를 하는 3색 발광다이오드(204)가 외부로 노출된다. 상기 몸체(201)에는 주회로기판(205), 부하 전류를 감지하는 전류 검출용 트랜스(CT2), 릴레이(Ry1), 서미스터(TH1,TH2), 전원 변환부(10) 및 누설 전류를 감지하는 전류 검출용 트랜스(CT1)가 설치된다. 여기서, 상기 몸체(201), 커버(202), 출력단(PIN1, PIN2)을 갖는 삽입구(203) 등은 모두 한국 산업 규격을 만족한다. 더불어, 서미스터(TH1,TH2)는 열감지 효율을 향상시키기 위해, 출력단(PIN1, PIN2)에 직접 부착될 수 있다. 또한, 상기 주회로기판(205)에는 상술한 부하 감지부(30), 부하 전류 감지부(40), 누설 전류 감지부(50), 과열 감지부(60), 제어부(70), 릴레이 출력부(80), 상태 표시부(90) 및 경보부(100) 등이 설치될 수 있다. 또한, 비록 도면에서는 2구 전원 콘센트를 도시하였으나, 1구 또는 3구 이상의 전원 콘센트도 가능하다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 전원 콘센트는 기존의 한국 산업 규격을 만족하면서도, 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 및 쇼트 상태일 때에는 전원 공급을 차단하고, 허가된 부하 연결 상태일 때에만 전원을 공급함으로서, 안전하면서도 대기 전력을 최소화할 수 있게 된다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치를 갖는 전원 코드 플러그의 외형도 및 내부 설치도이다. 도 13 및 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치를 갖는 전원 코드 플러그의 외형도 및 내부 설치도이다.

여기서, 도 11 및 도 12에 도시된 전원 코드 플러그(300)와, 도 13 및 도 14에 도시된 전원 플러그(400)는 거의 유사하므로, 상기 전원 코드 플러그(300)에 대해서만 설명하기로 한다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 전원 콘센트(300)는 몸체(301), 핀(302), 시각적 경고 표시를 하는 3색 발광다이오드(303) 및 접지 단자(304)를 포함한다. 또한, 전원 콘센트(300)는 추가적으로 주회로기판(305), 부하 전류를 감지하는 전류 검출용 트랜스(CT2), 릴레이(Ry1), 서미스터(TH1,TH2), 전원 변환부(10) 및 누설 전류를 감지하는 전류 검출용 트랜스(CT1)를 더 포함한다. 여기서, 상기 몸체(301), 핀(302) 및 접지 단자(304)는 모두 한국 산업 규격을 만족한다. 더불어, 서미스터(TH1,TH2)는 열감지 효율을 향상시키기 위해, 핀(302)에 직접 부착될 수 있다. 또한, 상기 주회로기판(305)에는 상술한 부하 감지부(30), 부하 전류 감지부(40), 누설 전류 감지부(50), 과열 감지부(60), 제어부(70), 릴레이 출력부(80), 상태 표시부(90) 및 경보부(100) 등이 설치된다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 전원 코드 플러그는 기존의 한국 산업 규격을 만족하면서도, 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 및 쇼트 상태일 때에는 전원 공급을 차단하고, 허가된 부하 연결 상태일 때에만 전원을 공급함으로서, 안전하면서도 대기 전력을 최소화할 수 있게 된다.

본 발명은 전원 콘센트 또는 전원 코드 플러그가 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 또는 쇼트 상태일 경우 교류 전원의 공급을 차단함으로써, 대기 전력을 최소화할 뿐만 아니라 누전 또는 감전에 따른 위험도 방지한다.

또한, 본 발명은 전원 콘센트 또는 전원 코드 플러그를 통하여 허가된 부하가 연결된 경우에만, 그 부하에 교류 전원을 공급함으로써, 각종 전기전자 장치의 사용이 편리하다.

또한, 본 발명은 전원 콘센트 또는 전원 코드 플러그의 과열시 교류 전원의 공급을 차단함으로써, 과열에 의한 화재 위험도 방지한다.

또한, 본 발명은 전원 콘센트 또는 전원 코드 플러그가 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 또는 쇼트 상태일 경우, 자동으로 감지하여 시각적 또는 청각적으로 위험 상황을 사용자에게 전달함으로써, 사용자가 위험 상태를 신속하게 파악할 수 있다.

Claims

교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하는 전원 변환부;

상기 교류 전원을 출력단에 공급하는 릴레이;

상기 릴레이에 연결되며 상기 출력단의 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 감지하는 부하 감지부;

상기 부하 감지부에 연결되어, 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나로 판단되는 경우, 상기 릴레이를 턴오프하여 상기 교류 전원이 상기 출력단에 공급되지 않도록 하고, 부하 연결 상태로 판단되는 경우에만 상기 릴레이를 턴온하여 상기 교류 전원이 출력단에 공급되도록 하는 제어부; 및

상기 제어부의 제어에 따라 상기 릴레이를 동작시키는 릴레이 출력부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부에 연결되며,

상기 제어부의 제어에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 시각적으로 표시하는 상태 표시부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부에 연결되며,

상기 제어부의 제어에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 청각적으로 표시하는 경보부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부에 연결되며,

상기 출력단의 부하 전류를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 부하 전류 감지부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부에 연결되며,

상기 출력단의 누설 전류를 감지하여 제어부로 전송하는 누설 전류 감지부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부에 연결되며,

상기 출력단의 과열을 감지하여 제어부로 전송하는 과열 감지부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제1항에 있어서,

상기 부하 감지부는,

상기 릴레이로부터 출력되는 신호에 포함된 전기적 노이즈를 제거하는 제1커패시터; 및

상기 릴레이에 연결되며 상기 출력단의 저항값에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 선택된 어느 하나에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 제3연산증폭기 및 제4연산증폭기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제4항에 있어서,

상기 부하 전류 감지부는,

상기 출력단의 전류를 감지하여 전기적 신호로 출력하는 제2전류검출용 트랜스;

상기 제2전류검출용 트랜스로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 제1연산 증폭기; 및

상기 제1연산 증폭기의 입력단과 출력단의 사이에 연결된 저항을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제5항에 있어서,

상기 누설 전류 감지부는,

상기 출력단의 누설 전류를 감지하여 전기적 신호로 출력하는 제1전류검출용 트랜스;

상기 제1전류검출용 트랜스로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 제2연산 증폭기;

상기 제2연산 증폭기에 순방향으로 연결된 다이오드;

상기 다이오드로부터 출력되는 신호에 포함되어 있는 교류 성분을 직류화시키는 제3커패시터;

상기 다이오드로부터 입력되는 신호에 의해 온오프되는 제2트랜지스터; 및

상기 제2트랜지스터에 연결된 바이어스 저항을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제6항에 있어서,

상기 과열 감지부는,

상기 출력단의 과열을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 적어도 하나의 서미스터;

상기 서미스터로부터 입력되는 신호에 의해 온오프되는 제3트랜지스터; 및

상기 제3트랜지스터에 연결된 바이어스 저항을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제1항에 있어서,

상기 릴레이는

상기 교류 전원의 한쌍의 전선을 상기 출력단에 전기적으로 연결하거나, 또는 상기 교류 전원의 한쌍의 전선을 상기 출력단으로부터 완전히 분리함을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제2항에 있어서,

상기 상태 표시부는 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 또는 쇼트 상태에 따라 서로 다른 상태로 점등함을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제3항에 있어서,

상기 경보부는 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 또는 쇼트 상태에 따라 서로 다른 상태로 사운드를 출력함을 특징으로 하는 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치.
제1항 내지 제13항중 어느 한 항에 기재된 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치가 내장된 전원 콘센트.
제14항에 있어서,

상기 제어부의 제어에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 시각적으로 표시하는 상태 표시부가 상기 대기 전력 차단 장치를 내장하는 몸체의 외부로 노출되어 설치된 것을 특징으로 하는 콘센트.
제14항에 있어서,

상기 출력단은 교류 전원이 인가되는 한쌍의 핀이고,

상기 한쌍의 핀 각각에는 과열 감지를 위한 서미스터가 부착된 것을 특징으로 하는 콘센트.
제1항 내지 제13항중 어느 한 항에 기재된 부하 자동 감지 기능이 있는 대기 전력 차단 장치가 내장된 전원 코드 플러그.
제17항에 있어서,

상기 제어부의 제어에 따라 부하 미연결 상태, 인체 접촉 상태, 부하 연결 상태 및 쇼트 상태중 적어도 어느 하나를 시각적으로 표시하는 상태 표시부가 상기 대기 전력 차단 장치를 내장하는 몸체의 외부로 노출되어 설치된 것을 특징으로 하는 전원 코드 플러그.
제18항에 있어서,

상기 출력단은 교류 전원이 인가되는 한쌍의 핀이고,

상기 한쌍의 핀 각각에는 과열 감지를 위한 서미스터가 부착된 것을 특징으로 하는 전원 코드 플러그.