사회발전과 더불어 가전기기의 발전은 누전으로 인한 감전, 화재 등 여러 가지 누전전류의 위험성에 노출되어 있다. 가정 내 배전함에 누전차단기가 설치되어 있지만, 기존의 누전차단기는 배전함에 설치되어 누전시 전원을 차단해주는 기능만을 갖는다. 또한 집안 벽마다 설치된 콘센트에 연결된 가전기기들을 개별적으로 점검하는 일은 쉬운 일이 아니다. 따라서 본 논문에서는 누전차단기회로의 성능 및 회로를 분석하고, ZigBee기반의 센서를 이용하여 가정 내 가전기기들의 누전상태를 모니터링 할 수 있는 방법에 대해 제시하였다. 성능분석 결과, 제안된 ELB 누전전류 제어시스템은 가전기기에 내장된 누전차단기 회로를 응용했기 때문에 각각의 가전기기들의 누전상태를 확인할 수 있어 기존 시스템 보다 누전을 쉽고 편리하게 모니터링 할 수 있을 것이라 기대한다.
사회발전과 더불어 가전기기의 발전은 누전으로 인한 감전, 화재 등 여러 가지 누전전류의 위험성에 노출되어 있다. 가정 내 배전함에 누전차단기가 설치되어 있지만, 기존의 누전차단기는 배전함에 설치되어 누전시 전원을 차단해주는 기능만을 갖는다. 또한 집안 벽마다 설치된 콘센트에 연결된 가전기기들을 개별적으로 점검하는 일은 쉬운 일이 아니다. 따라서 본 논문에서는 누전차단기회로의 성능 및 회로를 분석하고, ZigBee기반의 센서를 이용하여 가정 내 가전기기들의 누전상태를 모니터링 할 수 있는 방법에 대해 제시하였다. 성능분석 결과, 제안된 ELB 누전전류 제어시스템은 가전기기에 내장된 누전차단기 회로를 응용했기 때문에 각각의 가전기기들의 누전상태를 확인할 수 있어 기존 시스템 보다 누전을 쉽고 편리하게 모니터링 할 수 있을 것이라 기대한다.
Social development as well as the development of consumer electronic devices due to leakage, electric shock or fire, and many are exposed to the risk of leakage currents. Premises in the control cabinet, but the circuit breaker is installed, the existing circuit breaker shuts off when a short circui...
Social development as well as the development of consumer electronic devices due to leakage, electric shock or fire, and many are exposed to the risk of leakage currents. Premises in the control cabinet, but the circuit breaker is installed, the existing circuit breaker shuts off when a short circuit in the control cabinet, installed only have the capability. Also connected to the outlet is installed byeokmada family of devices is not easy thing to check individually. In this paper, circuit breakers and circuit analysis and circuit performance, ZigBee-based premises of consumer electronics devices using sensors to monitor the health of the leakage can be presented on how. Performance analysis, the proposed ELB leakage current control system is built into the appliance leakage circuit breaker for each household appliances because the application can check the status of a short circuit, short circuit, over the existing system can be monitored easily.
Social development as well as the development of consumer electronic devices due to leakage, electric shock or fire, and many are exposed to the risk of leakage currents. Premises in the control cabinet, but the circuit breaker is installed, the existing circuit breaker shuts off when a short circuit in the control cabinet, installed only have the capability. Also connected to the outlet is installed byeokmada family of devices is not easy thing to check individually. In this paper, circuit breakers and circuit analysis and circuit performance, ZigBee-based premises of consumer electronics devices using sensors to monitor the health of the leakage can be presented on how. Performance analysis, the proposed ELB leakage current control system is built into the appliance leakage circuit breaker for each household appliances because the application can check the status of a short circuit, short circuit, over the existing system can be monitored easily.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 가정에서 사용되고 있는 가전기기 마다 개별적인 누전을 상시 감시하고 모니터링 할 수 있는 시스템을 구현하기 위하여, 현재 사용되는 누전차단기의 성능 및 회로를 분석하고, 누전차단기회로를 이용하여 누전 상태확인 및 차단회로를 구성한다.
또한 ZigBee 기반의 센서를 통한 네트워크를 구축하여 가정 내 가전기기들의 누전상태를 모니터링 할 수 있는 방법에 대해 제시하였다.
본 논문에서는 가정생활에서 편리함을 주는 가전기기들의 누전상태를 점검하기 위해 가전기기에 내장된 누전차단기회로를 응용하여 센서모듈과 ZigBee통신을 이용하고 PC와 모니터링 하는 시스템을 구현하였다.
제안 방법
ELB와 ZigBee통신을 이용한 누전전류 제어 기법에 의해 실생활에서 사용되고 있는 누전차단기회로를 응용하여 누전검출 및 차단 회로를 구성하고, ZigBee통신을 이용해 모니터링을 하기 위한 하드웨어를 구현하였다.
ZigBee의 MAC계층은 물리적 무선채널 접근에 대해 CSMA-CA메커니즘을 사용하여 접근하였으며, Beacon Frame의 전송, 동기 관리, 신뢰성 있는 메커니즘을 제공한다.
누전상태 신호를 입력받기 위해 Relay2 A 접점에서 발생하는 노이즈를 해결하기 위해 신호부와 연결된 A 접점과 GND 사이에 저항 1MΩ을 달았다.
누전차단시험에서는 MSN300모델의 AC 220V, 60Hz 전원을 사용하고, 시험에 사용된 조건은 상온ㆍ상습 범위내에서 수행되었으며 각각의 시험방법으로 누전시험의 누전전류를 10mA, 30mA, 70mA에 대해 시험하였다.
누전차단시험을 위해 ZigBee모듈과 PC간의 RS232통신으로 모니터링 할 수 있는 환경을 제시한다. 또한 그림 6과 같이 누전시험은 배선선로에 인위적인 조작을 할 수 없기에 누전차단시험을 위해 누전차단 시험기가 장착된 (주)ORIGIN사의 MSN300모델을 이용하였다.
누전차단시험을 위해 ZigBee모듈과 PC간의 RS232통신으로 모니터링 할 수 있는 환경을 제시한다. 또한 그림 6과 같이 누전시험은 배선선로에 인위적인 조작을 할 수 없기에 누전차단시험을 위해 누전차단 시험기가 장착된 (주)ORIGIN사의 MSN300모델을 이용하였다.
4기반의 저속의 데이터를 전송하는 통신기술이다. 무선주파수대역은 2.4GHz, 868MHz와 915MHz를 사용하며 표 1은 IEEE 802.15.4의 특성을 나타낸다.
이론/모형
4GHz 대역에서 사용하며 전송속도는 최대 250Kbps이다. 868MHz 대역과 915MHz 대역에서는 BPSK 변조방식을 사용하며 전송속도는 각각 20Kbps와 40Kbps이다.
성능/효과
따라서 .가전기기에 내장된 누전차단기 회로를 응용했기 때문에 각각의 가전기기들의 누전상태를 확인할 수 있어 기존 시스템 보다는 좀 더 누전을 세밀하게 모니터링 할 수 있었다.
그리고 Relay1에 확장 연결된 ZigBee 통신모듈을 통해 기기별 누전차단 정보를 구축하였던 모니터링 시스템으로 정확하게 정보를 전달하였으며, 가전기기 누전 모니터링 프로그램에서는 해당 가전기기의 상태를 오차 없이 표시하였다.
따라서 누전차단기의 정격동작전류는 30mA이고 정격부동작전류는 15mA이다. 누전차단기는 모두 충전전류 값에 관계없이 저항성누설전류가 30mA를 초과하면 차단기가 동작하여 용량성누설전류에 의한 오동작을 현격하게 줄일 수 있음을 확인하였다.
제안된 누전차단시스템에서 누전차단기 응답시간은 누전전류가 10mA일 때 누전차단기가 동작을 하지 않았고, 30mA와 70mA에서는 정상 동작을 하였다. 그리고 ZigBee 통신모듈을 통해 모니터링 시스템으로 정확하게 정보를 전달하였으며, 가전기기 누전 모니터링 프로그램에서는 해당 가전기기의 상태를 오차 없이 표시하였다.
후속연구
누전만 차단해 주던 누전차단기에 ZigBee모듈이 추가되고, 저전압 입력신호 차단기 회로에서 노이즈가 많이 발생하는 가전기기 환경 속에서 노이즈와 같은 내재된 위험요소를 제거하면 보다 안전한 환경을 제공하게 될 것이다.
또한 저 전력과 가격 면에서 장점이 많은 IEEE 80215.4 기반의 ZigBee통신을 이용했고, 연구 또한 활발히 이루어지고 있어 홈 네트워크의 호환성이 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
ZigBee란?
ZigBee는 저전력, 저가격, 초소형을 특징으로 하는 IEEE 802.15.4기반의 저속의 데이터를 전송하는 통신기술이다. 무선주파수대역은 2.
ZigBee의 스택구조는 어떤 구조인가?
4를 포함한 계층 스택 구조를 가지고 있다. 그림 1과 같이 ZigBee의 스택구조는 PHY, MAC, NWK, APS의 4가지 계층 구조로 되어있다[4～5].
ZigBee의 무선주파수대역은?
4기반의 저속의 데이터를 전송하는 통신기술이다. 무선주파수대역은 2.4GHz, 868MHz와 915MHz를 사용하며 표 1은 IEEE 802.15.
참고문헌 (13)
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김진태, RFID와 ZigBee를 이용한 u-Health 시스템구현과 망최적화 연구, 충남대 대학원, 2006. 8.
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