KR0121130B1 - 교반 유체의 중량감지방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 냉,온수 장치에서와 같은 유체 또는 물을 교반하는 장치에 있어서, 유체나 물의 중량을 검출하는 기술에 관한 것으로, 종래의 중량감지장치에 있어서는 부하가 계속 얹혀져 있으며 가변 콘덴서의 극판이 계속 눌리게 되어 그 극판의 탄성이 저하되고, 이에 의해 오차가 발생되는 등의 결함이 있었는 바, 본 발명은 이를 해결하기 위하여 물통(22)내에 어느정도의 물이 있느냐에 따라 교반모터(M)의 회전속도가 변화된다는 것에 착안하여, 홀센서를 이용하여 교반모터(M)의 회전속도를 검출하고, 그 회전속도를 근거로 하여 부하량을 산출하도록 하였다.

Description

교반 유체의 중량감지방법 및 장치

제1도는 일반적인 유체 중량감지장치가 적용되는 교반 회로도.

제2도는 일반적인 교반장치의 개략도.

제3도는 일반적인 중량감지장치의 개략도.

제4도는 본 발명 교반 유체의 중량감지장치에 대한 일실시 예시회로도.

제5도는 제4도에서 홀센서부의 내부 블록도.

제6도는 본 발명의 홀센서가 적용되는 위치를 교반장치의 개략도.

제7도는 물의 량과 회전속도의 관계 그래프.

제8도는 홀센서의 출력파형도.

제9도는 본 발명의 중량감지방법에 대한 신호 흐름도.

제10도는 본 발명의 다른 실시 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 중량감지부 12 : 동작명령 입력부

13 : 마이크로컴퓨터 14 : 교반모터 구동부

15 : 표시부 20 : 구동자석

21 : 교반자석 22 : 물통

본 발명은 냉장고의 냉,온수 장치에서와 같은 유체 또는 물을 교반하는 장치에 있어서, 유체나 물의 중량을 검출하는 기술에 관한 것으로, 특히 홀센서를 이용하여 오차를 줄이고 간단하게 구성할 수 있도록한 교반 유체의 중량감지방법 및 장치에 관한 것이다.

제1도는 일반적인 유체 중량감지장치가 적용되는 교반 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 유체의 중량을 감지하여 감지된 중량에 따른 발진주파수를 생성하는 중량감지부(1)와, 동작명령을 받아들이는 동작명령 입력부(2)와, 상기 동작명령 입력부(2)로부터 동작명령이 입력될 때 중량감지부(1)의 출력주파수를 근거로 부하의 중량을 계산하여 부하량에 따른 구동제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(3)와, 상기 마이크로컴퓨터(3)에서 출력되는 구동 제어신호에 구동되어 교반모터(M)를 구동시키는 교반모터 구동부(4)와, 상기 마이크로컴퓨터(3)의 제어를 받아 시스템의 동작상황을 표시하는 표시부(5)로 구성되었다.

제2도는 일반적인 교반장치의 개략도로서 이에 도시한 바와 같이, 상기 교반모터(M)의 축에 구동자석(원형 영구자석)(6)이 체결되어 유체를 교반하기위한 회전력을 발생하는 구동부(7)와, 상기 물통(10)의 하부에 장착되어 부하의 하중에 상응하는 정전용량을 갖는 중량센서(9)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 교반장치의 작용을 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

물통(10)에 유체나 물을 넣고 작동 스위치(SW1)를 누르면 마이크로컴퓨터(3)가 입력포트(P2)를 통해 현재 작동명령이 입력되었음을 인지한 후 입력포트(P1)를 통해 입력되는 발진신호의 주파수를 파악하여 현재 부하(유체 또는 물)량을 판단하게 된다.

그런데, 제3도에서와 같이 부하에 의해 중량센서(9)의 양극간의 거리(d)가 좁아지므로 그 중량센서(9)의 정전용량(C1)은 다음의 식에 의해 증가됨을 알 수 있다.

그리고, 중량감지부(1)에 있는 발진회로(1A)의 발진주파수(F)는 다음의 식으로 표현된다.

결국, 부하량이 증가되면 상기의 식에서와 같이 발진회로(1A)의 발진주파수가 작아지고, 반대로 부하량이 감소되면 발진주파수가 커진다.

상기 마이크로컴퓨터(3)는 상기 발진주파수를 근거로 부하량을 판단하여 부하량이 일정치 이하인 것으로 판명되면 출력포트(P4)에 저전위를 출력하여 물보충용 발광다이오드(LED1)가 점등되게 하고, 부하량이 일정치 이상인 것으로 판명되면 출력포트(P3)에 일정시간동안 저전위를 출력하여 물보충용 발광다이오드(LED1)가 점등되게 하고, 부하량이 일정치 이상인 것으로 판명되면 출력포트(P3)에 일정시간동안 저전위를 출력하여 교반모터(M)가 구동되고, 이에 의해 원형의 구동자석(6)이 회전되며, 이때 발생되는 자계에 의해 교반자석(8)이 회전되어 교반작용이 이루어진다.

이때, 상기 마이크로컴퓨터(3)는 출력포트(P5)에 저전위를 출력하여 동작표시용 발광다이오드(LED2)가 점등되게 함으로써 사용자는 현재 교반동작이 진행되고 있는 것을 인지하게 된다.

이후, 상기의 일정시간이 경과되면 상기 출력포트(P3)에 고전위를 출력하여 모터구동용 릴레이(RY1)가 오프되므로 상기 교반모터(M)의 구동이 정지되어 교반작용이 중지되고, 이때, 상기 마이크로컴퓨터(3)는 출력포트(P6)에 저전위를 출력하여 완료표시용 발광다이오드 (LED3)가 점등된다.

그러나, 이와 같은 종래의 중량감지장치에 있어서는 부하가 계속 얹혀져 있으면 가변 콘덴서의 극판이 계속 눌리게 되어 그 극판의 탄성이 저하되고, 이에 의해 오차가 발생되는 결함이 있고, 발진회로를 구성하는 저항 및 가변 콘덴서의 공차를 줄이기 위하여 가변저항을 이용하여 보정작업을 수행하여야 하는 번거로움이 있고, 구성의 복잡성에 의한 가격 상승의 단점과 사람이 센서의 외함에 접촉될 때 정전용량 변화에 의해 오차가 발생되는 결함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 홀센서를 이용하여 교반모터에 결합된 구동자석의 회전수를 검출하고, 그 검출된 회전수를 결정하는 부하량을 판단하는 교반 유체의 중량감지방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 교반 유체의 중량감지방법은 작동스위치(SW11)가 온될 때 교반모터(M)를 회전시키고, 홀센서부(11A)를 통해 교반모터(M)의 회전수를 감지하는 제1단계와, 상기 감지된 회전수를 근거를 물의 량을 계산하여 물통(22)에 담긴 물의 량이 일정치 이하로 판단되면 교반모터(M)의 구동을 정지시키고, 물의 량이 일정량 이상이면 물의 량에 따라 기 설정된 시간동안 교반모터 (M)를 구동시키는 제2단계로 이루어진다.

제4도는 본 발명 교반 유체의 중량감지장치에 대한 일실시 예시 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 유체의 부하량을 측정하기 위해 교반모터(M)의 회전수를 검출하여 정형화된 구형파로 출력하는 중량감지부(11)와, 동작명령을 받아들이는 동작명령 입력부(12)와, 상기 동작명령 입력부(12)로부터 동작명령이 입력될 때 중량감지부(11)의 출력주파수를 근거로 부하의 중량을 계산하여 부하량에 따른 구동제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(13)와, 상기 마이크로컴퓨터(13)에서 출력되는 구동 제어신호에 의해 구동되어 교반모터(M)를 구동시키는 교반모터 구동부(14)와, 상기 마이크로컴퓨터(13)의 제어를 받아 시스템의 동작상황을 표시하는 표시부(15)로 구성하였다.

제5도는 제4도에서 홀센서부(11A)의 내부 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 구동전압을 안정화시켜 출력하는 전압안정화부(16)와, 상기 전압안정화부(16)로부터 구동전원을 공급받고 구동자석(20)의 회전수를 검출하여 그에 따른 주기의 구형펄스를 출력하는 홀소자(17)의 출력전압을 처리하기에 적당한 수준으로 증폭하는 증폭기(18)와, 상기 증폭기(18)의 출력파형을 디지털화 하기 위한 히스테리시스 증폭기(19)와, 상기 히스테리시스 증폭기(19)의 출력신호에 상응하여 외부 구동전압을 출력하는 트랜지스터(Q11)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제6도 내지 제9도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

교반모터(M)의 구동이 정지된 상태에서는 마이크로컴퓨터(13)의 출력포트(P4-P6)에 고전위가 출력되어 물보충용 발광다이오드(LED11), 동작표시용 발광다이오드(LED12), 완료표시용 발광다이오드(LED13)가 모두 소등된 상태를 유지한다.

물통(22)에 유체나 물을 넣고 작동 스위치(SW11)를 누르면 마이크로컴퓨터(13)가 입력포트(P2)를 통해 현재 작동명령이 입력되었음을 인지한 후 출력포트(P3)에 저전위를 출력하여 모터 구동용 릴레이(RY1)가 온되어 그 릴레이(RY2)의 스위치(RY21)가 단락되므로 교반모터(M)에 전원이 공급되어 그가 회전되고, 이때, 상기 마이크로컴퓨터(13)는 출력포트(P5)에 저전위를 출력하여 동작표시용 발광다이오드(LED12)가 점등된다.

상기 교반모터(M)의 회전에 의해 구동자석인 구동자석(20)이 회전되고, 이 구동자석(20)에서 발생되는 자력에 의해 교반자석(21)이 회전된다. 이때, 물통(22)내에 어느정도의 물이 있느냐에 따라 교반모터(M)에 인가되는 부하량이 달라지므로 결과적으로 부하량에 따라 교반모터(M)의 회전속도가 제7도와 같이 변화된다.

상기 교반모터(M)의 회전수는 홀소자(17)에 의해 검출되어 마이크로컴퓨터(13)에 인가되는데, 그 회전수 검출원리를 설명하자면, 구동자석(20)의 자계가 홀소자(17)에 인가되어 그 홀소자(17)의 내부에 전류가 흐르면 자계와 전류에 직각방향으로 홀전압이 발생되고, 상기 구동자석(20)이 회전하면 자계가 교반되어 홀소자(17)의 출력전압은 교반모터(M)의 회전수에 따라 제8도와 같이 나타난다.

그리고, 상기 홀소자(17)의 출력파형은 증폭기(18)를 통해 처리하기에 적당한 수준으로 중복된 후 다시 히스테리시스 증폭기(19)를 통해 정형화되고, 이는 다시 트랜지스터(Q11)에 의해 상응되는 외부전압 레벨로 변환되어 상기 마이크로컴퓨터(13)의 입력포트(P1)에 인가된다.

이에따라 상기 마이크로컴퓨터(13)는 홀센서부(11A)로부터 입력되는 펄스의 주기를 근거로 물통(22)에 어느정도의 물이 있는지를 추론하여 일정량 이하로 판단되면 상기 교반모터(M)의 구동을 정지시키고, 물보충용 발광다이오드(LED1)를 점등시킨다. 그러나, 일정량 이상으로 판단되면, 물의 량에 따라 제어시간에 맞추어 교반모터(M)를 구동시키면서 동작표시용 발광다이오드(LED12)를 설정된 작동시간이 종료되면 그 교반모터(M)의 구동을 중지시키고, 완료표시용 발광다이오드(LED3)를 점등시킨다.

한편, 제10도는 본 발명의 다른 실시예를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 교반날개(33)가 직접 부하(물)에 잠긴 상태에서 부하량에 따라 제어를 달리하기 위해 교반모터(M)의 속도를 감지하는 경우를 보인 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 홀센서를 이용하여 교반모터에 결합된 구동자석의 회전수를 검출하고, 그 검출된 회전수를 결정하는 부하량을 판단하는 교반 유체의 중량 감지함으로써 장시간 사용 하더라도 센서의 변형에 의한 오차 발생을 방지할 수 있는 효과가 있고, 간단한 구성, 조정작업 불필요 등의 결함을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 작동스위치가 온될 때 교반모터를 회전시키고, 홀센서를 통해 교반모터의 회잔수를 감지하는 제1단계와, 상기 감지된 회전수를 근거로 물의 량을 계산하여 물통에 담긴 물의 량이 일정치 이하로 판단되면 교반모터의 구동을 정지시키고, 물의 량이 일정량 이상이면 물의 량에 따라 기 설정된 시간동안 교반모터를 구동시키는 제2단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교반 유체의 중량감지방법.
2. 구동전압을 안정화시켜 출력하는 전압안정화부(16)와, 상기 전압안정화부(16)로부터 구동전원을 공급받고 구동자석(20)의 회전수를 검출하여 그에 따른 주기의 구형펄스를 출력하는 홀소자(17)와, 상기 홀소자(17)의 출력전압을 처리하기에 적당한 수준으로 증폭하는 증폭기(18)와, 상기 증폭기(18)의 출력파형을 디지탈화 하기 위한 히스테리시스 증폭기(19)와, 상기 히스테리시스 증폭기(19)의 출력신호에 상응하여 외부 구동전압을 출력하는 트랜지스터(Q11)로 구성한 중량감지부(11)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교반 유체의 중량감지장치.