2線式 스위치 制御 方式에 관한 硏究 = (A) Study on the Switch Control Method of Two Wire Lines

국문 초록 (Abstract)

조명기구의 스위치 제어 방식은 성숙된 조명 산업의 발전에 비해서 뒤늦지만, 최근 들어 반도체 기술의 진보와 병행하여 응용범위가 확대 발전되어 가고 있다. 조명기구의 스위치 제어 방식은 2선식과 3선식으로 나뉘어 진다. 2선식 스위치 제어 방식은 두 개의 전원 선(line)중에서 한 개의 선을 조명기구에 직접 연결하고, 나머지 한개의 선을 이용하여 스위치 제어하는 방식인 반면에, 3선식 스위치 제어 방식은 동시에 두 개의 전원 선을 스위치 제어하는 방식이다.
본 논문에서 제안된 회로는 마이크로 컨트롤러에 의한 제어가 가능하며, 많은 종류의 조명기구를 스위치할 수 있는 2선식 제어 방식이다. 제안된 회로에서, 전자 스위치인 트라이액 구동 회로의 구성은 2개의 트라이액을 사용하여 최적의 동작 모드로 동작하고, 부하에는 완전한 정현파를 공급하여 조명기구의 원만한 동작을 보장하도록 설계되었다. 뿐만 아니라 다양한 기능을 제어하는 마이크로 컨트롤러에는 조명기구의 점등 상태에 관계없이 안정된 전원이 공급된다.
새롭게 설계된 2선식 스위치 제어 회로와 다른 제어 방식을 비교 및 분석하였고, 그 타당성을 입증하기 위해서 시작품을 제작하여, 스토리지 스코프를 이용하여 회로의 중요 부분을 측정하였다. 또한 회로 시뮬레이션인 PSpice을 이용하여 파형을 분석하고, 실측된 측정 결과와 비교 검증하였다. 마지막으로 신뢰성 실험을 통하여 동작상의 신뢰도를 확보하였다.
본 논문에서 제안된 2선식 스위치 제어 방식은 기존의 제어 방식에 비해서 사용 가능한 조명기구의 종류가 다양하며, 제어 기능을 수행하는 마이크로 컨트롤러에 안정된 구동 전압을 공급할 수 있는 장점이 있다. 또한, 현재 가정이나 사무실의 조명기구를 제어하는 기계식 접점 스위치가 2선식으로 배선되었기 때문에 별도의 시공 없이 직접 교체하여 사용할 수 있으며, 회로 설계 부품들의 단가가 저렴하므로 제조 단가면에서도 경제적이다. 결과적으로 2선식으로 배선된 조명 스위치에서 마이크로 컨트롤러에 의한 다양한 서비스 제공이 가능하여 앞으로 펼쳐질 홈-오토메이션 구현에 도움이 될것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Control method of the illuminator was inferior to development of the industrial illumination. But, application area development has recently expended going side by side with the progress of the semiconductor. It can be classified into the control method of three-wire switch and two-wire switch. Two-wire switch operates under the situation that one line is connected to illuminate and the other line is connected to control on and off. Three-wire switch controls two power lines the same time.
We propose the new control method of the two-wire switch for various load control using micro-controller. In this circuit, two triacs are used in order to improve the sensitivity of triac. When triac is operated, a stable DC power is supplied to the micro-controller and a complete sine-wave also supplied to an illuminator without phase control. In order to verify the performance of the proposed two-wire control circuit, we implement the prototype circuits on PCB and measure voltage waveforms of the main parts using a digital storage oscilloscope. Experimental results are compared with the simulation results which are obtained by using PSpice computer program.
The newly proposed switch can directly replace most switches used in home and office without additional execution because they are wired by the mechanical contact switch with the two-wire circuit. Designed components are not expensive : therefore, the unit cost of production is low. Furthermore, the switch control method of two-wire lines can produce various services by using micro-controller. These efforts will move up the age of home automation.

목차 (Table of Contents)

• 차례
• 국문 요약
• 제1장 서론 = 1
• 제2장 스위치 제어 소자 및 관련 회로 = 4
• 2.1 트라이액의 동작 원리와 구조 = 4
• 2.2 스누버 회로 = 8
• 2.3 정전압 회로 = 11
• 제3장 2선식 스위치 제어 회로 = 17
• 3.1 위상 제어를 이용한 방식 = 18
• 3.2 다이리스터 (SCR) 를 이용한 방식 = 20
• 3.3 별도의 전지를 이용한 방식 = 21
• 제4장 2선식 스위치 제어 회로 설계 및 제작 = 22
• 4.1 회로 설계 = 22
• 4.2 시제품 제작 = 33
• 제5장 실험 및 결과 고찰 = 35
• 5.1 컴퓨터 시뮬레이션 = 35
• 5.2 파형 측정 및 결과 고찰 = 38
• 5.3 신뢰성 실험 = 40
• 5.3.1 입력 전압 변동에 따른 전원 전압 변동 = 41
• 5.3.2 여러 가지 조명기구에서의 동작 상태 = 42
• 5.3.3 인접한 형광등 동작에 의한 전기적인 잡음 영향 = 44
• 제6장 결론 = 45
• 참고 문헌
• 영문 요약
• 부록