전력선 반송식 홈 제어회로
제1도는 본 발명에 따른 블럭도. 제2도는 본 발명에 따른 제1도의 구체회로도. 제3도는 본 발명에 따른 시스템 외형도. 제4도는 본 발명에 따른 전력선 반송형태 파형도. 제5도는 본 발명에 따른 흐름도. * 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 10 : 전원공급부 20 : 발진 및 클럭발생부 30 : 마이콤부 40 : 스위치부 50 : 증폭 및 송출부 60 : 동기부 70 : 트랩 및 파형정형회로 80 : 리세트부 90 : 선택부 100 : 표시부 110 : 홈채널부 120 : 유니트스위치부
본 발명은 가정자동화(Home Autmation)에 관한 것으로, 특히 가정내 모든 조명 및 가전제품을 콘센터 어댑터에 접속한 후 거실이나 안방같은 곳에 메인제어기를 설치하여 어떤 한곳에서 가전기기의 중앙집중 제어를 수행함과 동시에 기설치된 전력선을 사용할 수 있는 전력선 반송식 홈제어회로에 관한 것이다. 일반적으로 가정자동화는 각종 가전제품을 통제하는 가정용 컴퓨터와 전화를 연결하여 전화로 집안의 모든 가전제품을 원격제어할 수 있다. 또한 안방에서 집안의 가전제품을 작동할 수 있고 전가족이 외출중에도 집안의 가전제품을 제어할 수 있도록 한것으로 알려져 있다. 외국에서는 TV에서 원하는 버턴을 누구나 전화를 이용하여 가전제품을 작동시키는 홈 마인더를 개발하였다. 이것은 소형 가방 크기의 홈 마인더가 TV수상기와 연결되어 있어 가정주부가 해야할 일이 화면에 나타난다. 주부는 그저 여기에 나타난 일중 필요한 것을 골라 지시만 하면 된다. 예컨대 주부가 아침에 일어나 TV를 켜면 전등, 세탁기, 전자밥솥, 오디오시스템 등의 그림이 화면에 나타난다. 이때 미리 시간별로 프로그램을 작성해주면 시간에 맞춰 세탁기도 돌리고 청소도 해 놓는다. 상술한 전화제어 주택과 홈 마인더는 설치 가격이 비싸면 현실화 하기에는 문제점이 남아있다. 따라서 본 발명의 목적은 가전제품 제어선을 별도로 설치하지 않고 가정에 가설치된 전력선을 이용하는 방식으로 설치가 간단하여 저렴하게 범용으로 이용할 수 있는 가정자동화 시스템을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 가정내 모든 조명 및 가전제품을 콘센터 어댑터에 연결하여 거실이나 안방같은 곳에 메인 제어기를 설치함으로써 한곳에서 중앙 집중 제어를 할 수 있는 시스템을 제공함에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 제어할 가정기기에 따라 캐리어 신호를 달리 송출하여 제어할 수 있는 방식을 제공함에 있다. 이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제1도는 본 발명에 따른 블럭도로서 상응교류전원으로부터 본 발명의 시스템을 구동하기 위한 직류 전원을 얻기 위한 전원공급부(10)와, 제어부에 시스템 클럭을 공급하여 부반송파 신호를 발생하는 발진 및 클럭발생부(20)와, 입력에 따라 프로그램 명령어를 수행하여 제어신호를 출력하는 마이콤부(30)와, 상기 마이콤부(30)의 제어신호에 따라 스위칭되어 가전기기를 제어할 수 있는 부반송파를 실어 송신할 수 있는 스위칭부(40)와, 상기 스위칭부(40)의 출력이 전력선을 통해 서브 세트에서 가전기기 및 조명의 전원을 충분히 제어하도록 송출신호를 증폭하는 증폭부 및 송출부(50)와, 입력 전파 전류기 출력으로부터 구형파를 얻어 이 신호를 기준으로 상기 마이콤부(30)의 디지탈 신호로 입출력시기를 결정하게 되는 동기부(60)와, 전력선으로부터 수신된 � ��호를 트랩(Trap)하여 소정주파수로 이루어진 다른 신호성분은 제거하고 구형파를 얻어 파형을 정형하는 트랩 및 파형정형회로(70)와, 시스템을 초기화할 수 있는 리세트부(80)와, 사용자의운용에 따라 외출과 조명을 선택할 수 있는 선택부(90)와, 상기 선택부(90)의 선택에 따라 외출 및 조명 선택이 표시되며 제어되는 가전기기와 조명할 위치에 따라 스위칭될때 마이콤부(30)의 제어신호에 의해 사용자가 쉽게 알 수 있도록 기능에 따라 기능에 따라 표시되는 표시부(100)와, 가구수 및 기능의 구분에 따라 지정할 수 있는 홈채널부(110)와, 상기 홈채널부(110)의 지정에 따라 마이콤부(30)에서 처리되어 전원 및 조명의 전원을 제어하는 유니트 스위치부(120)로 구성된다. 제2도는 본 발명에 다른 시스템 외형도로서 (A)가 메인세트이고, (B)가 서브세트이다. 예컨대 안방에 메인 세트(A)를 가정 전원콘센터에 설치되고, 부엌의 가전기기(전자밥솥, 냉장고, 커피포트 · · ·)의 각 전원 플러그(Flug)를 서브세트(B)의 콘센터에 연결하여 메인세트(A)에서 기구 및 기능에 따라 홈채널(21)을 지정하여 서브세트(B)와 지정된 기기가 같을때 표시부(22)에 해당부분이 온된다. 이때 제어신호를 출력면 전력선을 통해 소정신호가 송출되어 가전기기의 온·오프에 제어된다. 따라서 본 발명의 일실시예를 기술하면 전원공급부(10)는 프리볼트 전원장치로 인가전원을 직류로 정류하여 시스템 각부 구동 전원을 공급하고 동기부(60)에서는 교류 제로크로싱 점을 검출하여 마이콤부(30)에 인터럽터(INT) 단으로 입력하여 하드웨어 인터럽터를 건다. 다음 사용자가 기능수행을 위해 선택부(90)에서 조명과 외출을 선택하고 홈 채널부(10)에서 가구별 및 기능별로 지정한 후 유니트 스위치부(120)를 조작하면 마이콤부(30)에서 메인 및 서브 세트(A. B)인가를 체크하여 상기 조작키를 체크한다. 상기에서 체크된 키에 의해 제어신호를 스위치부(40)에 인가하여 스위칭신호에 따라 발진 및 클럭 발생부(20)을 캐리어로 펄스열이 되어 증폭 및 송출부(50)에서 증폭되어 전력선을 통해 송출되면 전력선에는 캐리어가 60Hz에 실려 서브세트(B)측 복조부인 트렙 및 파형정형회로(70)에서 복조하여 서브세트(B)의 마이콤부로 입력한다. 이때 입력된 신호를 감지하여 복조기를 통해 전력선을 통해 송출한다. 상기 서브세트(B)에서 송출된 신호가 메인 메트(A)의 마이콤부(30)로 입력되어 표시부(100)를 통해 디스플레이 된다. 이때 메인세트(A)에서 지정한 가전기기와 서브세트(B)에서 제어될 가전기기와 일치되었음을 알리며 또한 서브세트(B)의 마이콤에서 전원 릴레이를 제어하여 인가전원을 온/오프 한다. 제3도는 본 발명에 따른 제1도의 구체회로도로서 제3도중 R 1 ~R 39 은 저항, C 1 ~C 25 는 캐패시터, Q 1 ~Q 13 은 트랜지스터, D 1 ~D 8 는 다이오드, B 1 ~B 4 는 버퍼, L 1 ~L 2 는 코일, LED 1 ~LED 10 은 발광다이오드, SW 1 ~SW 12 는 스위치, ZD 1 ~ZD 4 는 제너다이오드, TR 1~ TR 2 는 트랜스, BD는 브리지 다이오드이며, 브리지 다이오드(BD), 트랜지스터(Q 10 ~Q 13 ), 트랜스(TR 2 ), 저항(R 3 ~R 39 ), 다이오드(D 3 ~D 8 ), 제너다이오드(ZD 1 ~ZD 4 ), 캐패시터(C 10 ~C 25 )로 구성된 부분이 전원 공급부(10)에 대응하고, 트랜지스터(Q 6 ), 캐패시터(C 10 ~C 11 , C 13 ), 코일(L 2 ), 저항(R 13 ~R 15 , R 20 ), 버퍼(B 4 )로 구성된 부분이 발진 및 클럭발생부(20)에 대응하며, 저항(R 9 ~R 12 ), 트랜지스터(Q 4 ~Q 5 )로 구성된 부분이 스위치부(40)에 대응하고, 트랜스(TR 1 ), 트랜지스터(Q 1 ~Q 2 ), 저항(R 4 ), 캐패시터(C 1 ~C 4 )� �� 구성된 부분이 증폭 및 송출부(50)에 대응하고, 저항(R 1 ~R 3 ), 다이오드(D 1 ), 캐패시터(C 8 ~C 9 ), 버퍼(B 1 ~B 2 ), 가변저항(VR 1 )으로 구성된 부분이 동기부(60)에 대응하고, 저항(R 6 ~R 8 ), 캐패시터(C 5 ~C 7 ), 코일(L 1 ), 트랜지스터(Q 3 ), 버퍼(B 3 )로 구성된 부분이 트랩 및 파형정형회로(70)에 대응하며, 저항(R 16 ~R 19 ), 다이오드(D 2 ), 캐패시터(C 12 ), 트랜지스터(Q 7 )로 구성된 부분이 리세트부(80)에 대응하고, 스위치(SW 9 ~SW 11 )의 구성부분이 선택부(90)에 대응하며, 발광다이오드(LED 1 ~LED 10 ), 저항(R 11 ~R 30 ), 트랜지스터(Q 8 ~Q 9 )로 구성된 부분이 표시부(100)에 대응하고, 스위치(SW 12 )가 홈채널부(110)에 대응하며, 스위치(SW 1 ~SW 8 )의 구성부분이 유니트 스위치부(120)에 대응된다. 상기에서 상술하지 않은 참조번호 30은 제1도와 같다. 제4도는 본 발명에 다른 전력선 반송형태의 파형도로서 (4a)파형은 제3도의 마이콤부(30)의 출력제어신호이고, (4b)파형은 전력선의 교류전원에 120Hz 캐리가 실린 파형예다. 제5도는 본 발명에 따른 흐름도로서 제5(a)도는 메인 흐름도이고, 제5(b)도는 인터럽터 흐름도이다. 따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 상술한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 제2도의 메인세트(A)와 서브세트(B)를 가정 전원 콘센터에 꽂으면 브리지다이오드(BD)를 통해 110/120V의 전원이 인가되면 직류로 정류되고 다이오드(D 5 ~D 6 )를 통해 반파정류된 파형이 출력된다. 이 신호에 의해 트랜지스터(Q 10 )를 스위칭한다. 즉 이 신호의 스위칭에 따라 트랜스(TR 2 )의 유기전압에 의한 저항(R), 콘덴서(C)를 통한 베이스 전압드롭(Drop)으로 트랜지스터(Q 10 )의 온상태가 오프상태로 전환되고 이때 트랜스(TR 2 )에 축적된 에너지 "t-1" 상태로 2차권선에 따라 유지되어 다이오드(D 7 ) 및 캐패시터(C 20 )의 평활 콘덴서에 의해 정류된다. 또한 트랜지스터(Q 10 )의 베이스에 연결된 코일(L), 저항(R), 캐패시터(C)의 공진회로에 의해 트랜지스터(Q 10 )이 온/오프가 반복되고 이 반복주기는 콜랙터~에미터 전압(V CE ) 온/ 오프 시간에 의해 설정된다. 또한 트랜지스터(Q 11 ) 및 제너다이오드(ZD 4 )는 유기된 2차 전압을 안정시키거나 또는 그 값을 결정하는데 이용된다. 따라서 라인(11)으로 마이콤부(30)를 구동하기 위한 5V가 출력되고, 라인(12)으로 16V로 출력된다. 이 라인(11)의 출력은 V CC1 일때, 라인(12)의 출력이 V CC2 이다. 따라서 상기 두 전원이 시스템 각부 구동 전원으로 공급된다. 한편 초기에 트랜지스터(Q 7 )의 구동에 의해 마이콤부(30)를 리세트시켜 초기화 한다. 또한 브리지 다이오드(BD)의 출력 전파 정류된 전원 전압은 저항(R 1 )과 (R 2 )에 의해 전압 분배하여 버퍼(B 1 )를 통과시키면 구형파가 출력된다. 이후 시정수를 이용하여 구형파 스롭(Slope)를 발생시켜 두번째 버퍼(B 2 )를 통화시키면 원하는 시간길이를 갖는 동기신호를 얻어낼 수 있다. 이 신호는 마이콤부(30)에 입력되어 디지탈 신호의 입출력의 기준점으로 하여 마이콤 실행의 인터럽터 타임을 설정시켜 준다. 메인세트 송신기로 사용될 경우 홈채널 스위치인 스위치(SW 12 )에서 가구에 따라 기능별로 선택하고 유니트 스위치(SW 1 ~SW 8 )의 조작에 따라 소정 스위치를 지정하면 마이콤부(30)로 입력된다. 이때 마이콤부(30)는 제5도에서 (5a)의 초기 조건 설정후 (5b) 과정에서 상기 조작된 키 스위치가 메인세트의 서브세트 중 어느 세트에서 조작되었는지를 판단하였다. 메인세트일때(5c) 과정에서 제어신호를 서브 세트로 전력선을 통해 송출하여 서브세트 상태를 체크하며(5d) 과정에서 키입력 상태를 확인한다 이 과정 제6도 인터럽터 프로그램의 (6b) 과정에서 입력 데이타를 체크하여 입력데이타가 있을때 (6c)과정에서 일시 기억하여 (6d) 과정에서 완료될때 (6e)고정에서 입력플랙을 세트한다. 다음 제5도의 (5d) 과정의 전송데이타를 결정하고, 전송 플랙은 (5f)과정에서 세트하여 (5g)과정의 인터럽터 루틴에서 처리한 입력 프랙 세트의 유무를 체크하여 마이콤부(30)에서 제어신호를 제4도(4a)와 같이 출력하면 트랜지스터(Q 5 )가 온·오프되어 트랜지스터(Q 4 )를 온·오프시킨다. 즉 홈채널스위치(SW 12 ), 유니트스위치(SW 1 ~SW 8 )의 조작에 따른 특정 고유 디지탈 암호를 가지게 되어 이에 따른 신호가 트랜지스터(Q 4 , Q 5 )를 온·오프할때 트랜지스터(Q 6 ), 콜랙터 의 코일(L 2 )과 캐패시터(C 13 ) 및 저항(R 20 )에 의해 120KHz의 신호가 발진된다. 이 발진 신호가 부반송파(Sub Carrer)가 되어 트랜지스터(Q 6 )의 에미터를 통해 트랜지스터(Q 1 ) (Q 2 )에 의해 푸시풀을 증폭하여 트랜스(TR 3 )를 통해 교류 60Hz에 캐리어를 실으면 제4도의 (4b)파형과 같이 된다. 이때 서브세트(B)에서 복조하여 서브세트 마이콤부에 입력하면 받은 신호가 적할할때 다시 전력선을 통해 신호를 송출하여 캐패시터(C 1 )에 의해 피크치를 제거하고 트랜스(TR 1 )의 2차측을 지나 트랜지스터(Q 3 )의 베이스로 입력되면 코일(L 1 과 캐패시터(C 6 )에 의한 트랩회로에 의해 120Hz 신호성분은 제거되고 구형파만 얻어내고 버퍼(B 3 )를 통과하면 파형정형되어 마이콤부(30)로 입력된다. 이때 마이콤부(30)에서는 이 신호를 받아 발광다이오드(LED 1 ~LED 8 )의 소정 부분을 구동하여 송신부의 홈채널(SW 12 ) 및 유니트 스위치(SW 1 ~SW 8 )의 부호가 수신부와 일치되었음을 알리고 서브세트(B)의 마이콤에 의해 해당가전기기의 전원 온·오프를 제어한다. 수신시는 마이콤부(30)에서 제5도의 (5b)과정에서 서브세트(B)임을 판단하여 (5c)~(5h) 과정을 상술한 바와같이 수행한다. 서브세트에서 유니트 스위치(SW 1 ~SW 8 )를 조작하여 수동으로 가전기기의 온/오프를 제어할 수 있는 한편 스위치(SW 9 )의 선택에 따라 스위치(SW 10 )를 조작하면 가구내 전원을 오프시킬 수 있고 스위치(SW 9 )를 조작하면 방별로 전등의 온/오프를 제어할 수 있다. 상술한 바와같이 원격 조작 방식의 별도의 시설이 없이 원결조작이 가능하며 거리 및 장애물의 방해를 받지 않은 전력선을 통해 제어방식이므로 향후 HA 및 BAS(Building Automation System)에 기초가 되고 근명의 경우 전체빌딩의 조명을 수동은 물론 중앙에서 집중제어가 가능하며 또한 중앙에서 단번에 전반적인 가전기기의 이용 상황을 확인 할 수 있는 이점이 있다. |
