Self Generation Wireless Temperature Sensor

 BTH250   자가발전 무선 온도센서 

BTH250

ㅣ 제품사양

Self-sufficient Power supply
Inductive energy harvesting from magnetic stray fields (AC)
Start current
50A
Dimensions
W52 x D47 x H29
Weight
144g
Housing
Plastic, non-conductive, flammability
Fastening
High elastic clamp for busbar 6mm ~ 12mm thickness
Available busbar width
50mm ~ 150mm
Temperature probes

1 x backside of housing with contact to busbar

1 x ambient temperature in receiver

Frequency
2.4 GHz ISM band
Temperature measurement

-20~ 200℃

Data transmission distance in air 10m ~ 15m

Data outputRS-485/422(MODBUS-RTU),RS-232, Ethernet(MODBUS-TCP)
Option
ST(STEEL BAND)

ㅣ BTH250 특징

안전성 강화

위험지역 밖에서도 실시간 온도 측정이 가능한 구성으로 관리자의 작업 안정성 강화

혁신적 구조

에너지 하베스팅 기술과 무선 통신 기술 조합으로 시공이 간단함

보급 대중화

100% 국산화를 통해 1 세트당 가격을 외산 대비 80% 수준으로 절감하여  누구나 쉽게 구매  가능

신뢰성 강화

접촉식 온도측정을 통해 기존의 비 접촉식 온도 측정과 달리 온도 측정에 신뢰성이 강화


ㅣ 개발배경

 현황

  • 최근 수배전반, 변압기, 케이블 등 전력설비 고장의 대부분은 과열로 인한 절연사고이며, 이러한 전기과열사고 예방을 위해서는 전력설비의 실시간 온도 모니터링이 중요함.
  • 현재 온도 모니터링 방법에서는 열전대나 광케이블을 이용하는 유선식 온도센서, 적외선 온도센서 및 SAW(표면탄성파) 방식 무선온도센서 등이 있음.
 문제점

  • 유선식 온도센서의 경우, 신호선 배선 작업시간이 길어서 생산성이 저하되고, 고장시 신호선 전체를 교체하여야 함. 
  • 적외선 온도센서의 경우, 도체의 표면 반사율이 바뀌면 측정 온도값 또한 변동하기 때문에 신뢰성의 문제가 있음 
  • SAW 방식 무선온도센서의 경우, 외부 수신기에서 전자기파를 송신해서 온도센서를 동작시키므로 수신세기가 약해서 송신거리가 짧고, 신뢰성의 문제가 있음.

수배전반 성능시험 [ (주) 광명전기) ]

온도시험


목적

온도센서 최초동작전류 확인, 무선온도센서들간의 전자기적 간섭 영향 확인,
측정된 온도 data의 송수신 성능확인.

 시험 조건
  • 운전전류 : 2000A @ 60Hz
  • 온도포화조건:  ≤ 1 degree.
 시험결과

최초 동작 전류: 200~220A, 온도 data 기록주기: 4초,

무선온도센서들간의 전자기적 간섭 영향 없이 정상적으로 동작함을 확인함.

온도 모니터
온도 모니터
시험 수배 전반
시험 수배 전반

환경시험


 목적

극한 온도 변화 경험후 무선온센서들의 정상동작 여부 확인

 시험 조건
  • 온도범위 : -20~70˚C
  • 온도변화주기 : 5 cycle for 3 hour

상용주파수 내전압 시험 


 목적

순시적 상용주파수 전압인가후 무선온센서들의 정상동작 여부 확인

 시험 조건
  • 40kV for 1 minute

임펄스 전압 시험  


 목적

뇌충격전압 인가후 무선온도센서 정상 동작 여부 확인.

 시험 조건
  •  80~100kV 

EMC 시험


 목적

외부로 부터 써지 전압인가후 무선온도센서의 정상동작여부 확인.

 시험 조건
  • Sensor : 3~4kV 
  • Receiver : 1~2kV 
 시험 결과

시험후 무선온도센서가 정상 동작함을 확인함.

CH1Initial 1)Final  1)Rise  2)Variation   3)CHInitial   1)Final   1)Rise    2)Variation    3)
CH126.469.741.45.8CH526.783.855.57.2
CH226.671.643.36.0CH626.791.563.27.2
CH326.470.942.65.8CH1526.128.3Amb. Temp
CH429.777.449.16.8




1) Corrected result(Result of a measurement after correction for systematic error). Unit is ˚C

2) Temperature rise = Corrected result - Ambient temperature. Unit is K.

3) Variation of temperature rise in last 1hour

Amb. Temp in Rise column stands for ambient temperature.


ㅣ 기술의 우수성 및 기대 효과 

 세계 최고 수준의 IoT 기반 자기에너지 하베스팅 무선온도 진단장치 개발

  • ‘고집적 자기에너지 하베스팅 코일’을 개발하여 무선온도센서의 그립감을 고려하여 Palm 사이즈로 획기적으로 축소하였고, ‘초저전력 2.4GHz 무선통신’을 적용하여 측정된 온도값을 고속으로 수신기에 전송함.
  • 고탄성 단방향 클램프를 갖고 있어 기존 수배전반의 해체 없이 개별 탈부착이 가능하며, 반도체형 고온온도센서가 장착되어 200도까지 사용가능하며, 100% 국산화를 통해 1 세트당 가격을 외산 대비 1/3 수준으로 절감하였음.
  • 수배전반 제조사인 ㈜광명전기에서 시제품의 실증시험 완료(최초동작전류 220A 이하, 5시간 내환경시험 통과, 내전압 40kV 통과, 뇌충격전압 80~100kV 통과, EMC 3~4kV 통과)
  • 고가의 외산 에너지 하베스팅 무선온도 진단장치를 대체하여 가격 하락에 따른 보급 확대로 ‘국가 전력설비의 전기안전 사고예방 플랫폼 구축’에 크게 기여함.
  • 곧 도래할 4차 산업에 대응하는 ‘전력설비의 IoT 진단을 통한 인공지능 제어시대’에 중추적 역할이 기대됨.

ㅣ 실적

 특허양도

  • 자가발전 무선온도 진단장치 (출원번호: 10-2018-0089531)
  • 자기에너지 하베스팅 코일 및 이를 이용하는 무선온도 감지장치 (출원번호: 10-2018-0110437)
 기술료 1.1억원

  • 한국전기연구원과 ㈜엘시그너처와 기술료 계약 체결(2018. 9. 19.)
 홍보 및 전시회

  • 오사카 JECA FAIR 2018 참가(2018.5.23~5.25)/ 출품명: 자가발전 무선온도센서
  • 제16차 세계한상대회 참가(2018.10.30)/ 출품명: 부스바용 자가발전 무선온도진단기
  • KBS 언론 보도(2018.12 중)/ 제목: ‘KERI, 전기과열사고 예방을 위한 자가발전 IoT 진단기술 이전’