KR0133017B1

KR0133017B1 - 히터제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR0133017B1
Application number: KR1019940003363A
Authority: KR
Inventors: 엄경용
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1998-04-21
Also published as: KR950025382A

Abstract

가열장치의 전기히터를 반도체스위치로 주기에 인가되는 전원을 차단 및 공급한다. 상기 반도체스위치는 트리거부에 의해 차단 및 도통상태로 되며 제로크로스감지부는 교류전원의 제로크로스시점을 감지하고, 온도감지부는 상기 가열장치의 온도를 감지한다. 제어부는 상기 제로크로스감지부와 상기 온도감지부로부터 테이타를 받아 외부교류전원의 반주기동안 소정트리거 위상각에서 히터를 구동사고 다음 반주기에서도 동일하게 구동하고 한주기가 끝나면 트리거위상각을 소정각 감소시켜 구동하여 트리거위상각이 소정각도가 된 이후는 교류전원을 계속 히터에 인가한다.

Description

히터제어장치 및 방법

제1도는 본발명이 적용되는 냉온장고의 제어 블럭도.

제2도는 본 발명에 의한 장치의 마이콤과 연결된 히터구동부, 제로크로싱감지부의 상세회로도.

제3도는 본 발명에 의한 냉/온장고의 히터제어방법을 보여주는 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 전원부 12 : 리모콘수신부

13 : 운전신호입력부 14 : 히터온도감지부

15 : 마이콤 16 : 표시부

17 : 리세트부 18 : 히터구동부

19 : 압축기구동부 20 : 제로크로싱감지부

22 : 인버터 23 : 포토트라이악

TRC : 트라이액 24 : 히터

25 : 노이즈필터

본 발명은 히터제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 히터의 구동전압을 서서히 높여가면서 히터를 가열하도록 한 히터제어장치 및 방법에 관한 것이다. 히터가 사용되는 장치에서 히터의 구동방법은 먼저 히터의 온도를 온도센서로 감지하고, 이 감지온도가 설정온도 이하이면, 릴레이를 구동하여 히터를 온 하고, 설정온도 이상이면, 릴레이를 오프시켜 히터를 오프하는 제어방법으로 히터를 사용하였다. 그러나 상기와 같은 히터제어방법은 감지되는 히터온도가 설정온도 이하이면, 릴레이 온에 의하여 순간적으로 전원전압을 히터에 가하는 제어방법이어서, 순간적인 전원전압의 임펄스 또는 순간적인 과전압이 히터에 자주인가됨으로 인하여 히터 코일이 단선되거나 부하단의 안정화에 악영향을 미치게 되는 문제점을 가지게 되었다.

본 발명의 목적은 히터에 임펄스전압이나 순간적인 과전압이 인가되는 것을 방지하는 제어방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 히터를 구동시키는 전압을 서서히 높여 가는 제어장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 히터의 수명을 길게하는 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다. 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 장치는 다음과 같이 구성된다. 가열장치에 열을 발생시키는 전기히터를 장치하고, 상기 전기히터에 반도체스위치를 연결하여 그 전원을 차단 및 공급한다. 상기 반도체 스위치는 그것을 트리거하는 트리거부에 의해 차단상태와 도통상태로 된다.

제로크로스 감지부와 온도감지부가 제어부에 데이타를 공급하며, 제어부는 그 데이타들을 받아 그 처리결과에 따라 외부교류전원의 반주기동안 소정트리거 위상각부터 제로크로스시점까지 트리거부를 구동하고, 나머지 반주기동안도 동일하게 트리거부를 구동하여, 한주기마다 상기 트리거 위상각을 소정각 감소시켜 히터를 구동시킨다. 트리거위상각이 소정각이 되면 계속히터를 구동한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 장치를 제어하는 방법은 히터온조건인 경우에, 초기트리거 위상각을 설정하여 최초 한 주기중 처음 반주기동안 그 위상각에서 상기 히터를 온시키고, 나머지 반주기 동안에도 동일하게 상기히터를 구동시키고, 이런 방법으로 한주기마다 트리거위상각을 단계적으로 감소시켜 상기 히터에 인가되는 교류전압을 낮은 전압으로부터 높은 전압으로 점차 높여 결과적으로 상용교류전원의 실효치전압을 전부인가 한다. 이하 첨부된 도면에 의거 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1도는 본 발명이 적용되는 냉온장고의 제어블럭도로서 냉온장고 구동전원을 공급하는 전원부(11)와, 냉온장고의 구동에 대한 운전신호를 리모콘(도시되지 않음)으로부터 수신하는 리모콘수신부912)와, 상기 냉온장고의 구동에 대한 운전신호를 수동으로 입력하는 운전신호입력부(13)와, 온장고 운전시 히터의 온도를 감지하는 히터온도감지부(14)와, 상기 리모콘수신부(12), 운전신호입력부(13), 히터온도감지부(14)에서 입력되는 신호에 대하여 미리설정된 소정의 프로그램에 의하여 제어하고 제어된 신호를 출력하는 마이콤(15)과, 상기 마이콤(15)에서 출력된 제어신호를 받아 운전상태를 표시하는 표시부(16)와, 상기 마이콤(15)의 동작을 리세트시키는 리세트부(17)와, 상기 마이콤(15)이 온장운전시 제어신호를 받아 히터를 구동하는 히터구동부(18)와, 상기 마이콤(15)이 냉장운전시 제어신호를 받아 압축기를 구동하는 압축기구동부(19)와, 상기 전원부(11)로 입력되는 전원전압의 제로크로스싱 점을 검출하는 제로크로싱부(20)로 구성하여서 된 것이다.

제2도는 본 발명에 이용되는 마이콤과 연결된 히터구동부 및 제로크로싱 감지부의 상세 회로도로서, 제2도에 도시된 히터구동부(18)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 마이콤(21)의 출력포트(P0)에서는 H(하이레벨) 또는 L(로우레벨)신호를 출력한다. 마이콤(21)이 교류전원이 트리거위상각 일때를 검출하여 출력포트(P0)로 H신호를 출력하면, 그 신호는 인버터(22)를 거쳐 저항(R21)의 한쪽단자가 접지전압이 되므로, 포토트라이악(23)의 발광다이오드에는 전류가 흘러, 그 발광다이오드는 빛을 방출하게 된다. 이 방출된 빛은 포토트라이악(23)의 트라이악을 트리거시켜 도통상태가 되게 한다. 도통상태가 된 포토트라이악(23)의 트라이악은 트라이악(TRC)의 게이트에 트리거전압을 가하게 되므로 트라이악(TRC)은 도통상태가 된다. 트라이악(TRC)가 도통상태가 됨으로써 상용교류전압이 퓨즈(26), 노이즈필터(25)를 통해 히터(24)에 인가되어 히터(24)는 열을 발생시킨다. 마이콤(21)이 제로크로스시점(교류전원의 위상 180。인 시점)을 검출하여 출력포트(P0)로 L 신호를 출력하면, 그 신호는 인버터(22)에서 반전되어 H 신호로 된다. 이 H 신호는 저항(R21)에 인가되어 포토트라이악(23)의 발광다이오드에 전류가 흐르지 못하게 한다. 그리하여 포토트라이악(23)의 발광다이오드는 빛을 방출하지 못하므로, 포토트라이악(23)의 트라이악은 차단상태가 되고, 트라이악(TRC)이 차단상태가 된다. 따라서 히터(24)에 전류가 흐르지 못하므로 히터(24)는 구동을 정지한다.

마이콤(15)의 인터럽트 요구단자(IRQ)에는 제2도에 도시한 바와 같이 제로크로싱감지부(20)가 연결되는데 그 동작은 다음과 같다. 상용교류전압은 트랜스(28)을 통해 전압이 낮아진 교류로 되고, 브리지 정류기(27)에 의해 맥동전압으로 되어 저항(R26)과 저항(R27)에서 분압된후, 캐패시터(C3)를 거쳐 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가된다.

트랜지스터(Q1)의 콜렉터에서는 좁은 폭을 갖는 구형펄스가 발생되는데, 그 콜렉터전위는 교류전원의 제로크로싱 시점마다 L(로우레벨)이 된다. 이 구형펄스신호는 저항(R24)를 통해 마이콤(15)의 인터럽트 요구단자(ERQ)에 인가된다. 마이콤(15)은 이 구형펄스를 받아 L신호가 감지될때마다 상용교류전원의 제로크로스 시점을 감지하게 된다. 제3도는 본발명에 의한 냉/온장고의 히터제어방법을 보여주는 플로우챠트이다. 제3도를 참고로하여 본발명에 의한 냉/온장고의 히터제어방법을 보여주는 플로우차트이다. 제3도를 참고로하여 본발명에 의한 냉/온장고의 히터제어방법을 상세히 설명한다. 먼저, 냉온장고에 전원부(11)를 통해서 구동전원이 인가되면, 제어과정은 초기화과정을 수행하지만, 이 과정은 일반적인 사항이므로 본 플로우차트에서는 생략된다. 단계 401에서 리모콘수신부(12)또는 운전신호입력부(13)로부터 온장고 운전신호가 입력되었는가를 판단한다. 이때, 온장기능신호가 입력되지 않았으면, 제어과정은 단계(402)로 가서 냉장기능신호가 입력되어 있는가를 판단한다. 냉장기능신호가 입력되지 않았으면, 단계(401)로 되돌아 가고, 상기 냉장기능 신호가 입력되었으면, 단계(404)에서 냉장고기능이 수행된다. 그러나 단계(401)에서 온장기능신호가 입력되었으면, 제어과정은 단계(403)으로 진행한다. 단계(403)에서 온도감지부(14)를 통해서 온장고내부 온도를 감지하여 그 감지 온도가 설정온도보다 낮아 히터를 계속 구동해야 하는가를 판단한다. 히터온 조건이 아니면 단계(403)을 반복하여 다시 히터가 온조건이 될 때까지 계속해서 히터온도를 감지하게 된다. 이어서 상기 온도감지부(14)를 통해서 히터 온 조건이 감지되면 제어과정은 단계(405)로 진행한다. 단계(405)에서 초기구동펄스에 대하여 히터의 트리거 위상각을 150^o로, 도통위상각을 180^o-트리거위상각으로 설정한다.

상기와 같이 트리거위상각이 설정되면, 단계(406)에서 제2도에 도시한 바와 같이 마이콤(21)의 입력단자(IRQ)에 L 신호가 입력되는지를, 즉 외부교류전원이 제로크로스(Zero Cross)시점인지를 판별한다. 외부교류전원이 제로크로스 시점이 아닌 경우, 단계(406)을 반복한다. 외부교류전원이 제로크로스시점인 경우, 단계(407)에서 외부교류전원의 위상각을 카운트한다. 단계(408)에서 교류전원의 위상각이 트리거 위상각과 같은지를 판단한다. 같은 경우에 단계(410)에서 마이콤(21)의 출력포트(P0)에서 1신호를 출력하여, 그 신호가 인버터(22)에서 반전되어 저항(R21)의 토포트라이악(23)과 연결되지 않은 단자가 접지상태가 된다. 따라서 포토트라이악은 도통상태가 되어 트라이악(TRC)의 게이트에 트리거전압이 인가되므로 트라이악(TRC)도 도통상태가 된다. 그리하여 히터(24)에 교류전압이 인가된다. 트리거위상각과 교류전원의 위상각이 같지 않은 경우에 제어과정은 단계(410)으로 간다. 단계(410)에서 도통위상각(=180^o-트리거위상각)이 경과되었는지를 판단한다. 도통위상각이 경과되지 않는 경우 단계(409)로 진행하여 계속히터를 구동한다. 이렇게 히터에 교류전압이 인가되어 교류전원의 위상각이 트리거위상각으로부터 앞서 설정한 도통위상각(30^o)만큼 경과되면 제어과정은 단계(411)으로 진행한다. 단계(411)에서 마이콤(21)의 출력단자(P0)에 L신호를 출력한다. 이 출력된 신호는 인버터(22)에서 반전되어 저항(R21)에 Vcc전압 (5V)을 인가하므로 포토트라이악(23)은 차단상태가 된다. 그리하여 트라이악(TRC)의 게이트에 전압이 인가되지 않으므로, 트라이악(TRC)은 차단상태가 되어 히터(24)에는 전원이 인가되지 않게 된다. 따라서 교류전압의 반주기중 트리거위상각에서부터 도통위상각(=180^o-트리거위상각)이 경과할때까지 히터에 교류전압이 인가된다.

상기와 같이 단계(411)가 수행된 후, 단계단계(412)에서 입력단자(IRQ)에 L 신호가 입력되었는지를 판단하여 교류전원의 한주기가 경과되었는지를 판단한다. 교류전원의 한주기가 되지 않은 경우에, 제어과정은 단계(417)로 진행하여 트리거위상각을 전단계에서와 같이 설정하고(도통위상각 =30^o), 단계(406)부터 반복한다. 이 반복과정은 교류전압의 한주기중 나머지 반주기동안 앞서 설명한 바와같이 수행되므로 설명을 생략한다. 이리하여 단계(412)에서 교류전압의 한주기가 경과된 것이 판단되면, 제어과정은 단계(413)로 진행한다. 단계(413)에서 히터온도감지부(14)에서 입력되는 온도데이타가 설정값과 같은가를 판단하여 히터오프조건이 만족되는지를 판단한다. 단계(413)에서의 판단결과, 히터오프조건이 아닌 경우, 단계(414)에서 도통위상각을 10^o증가시킨다. 즉, 트리거위상각을 10^o감소시킨다. 단계(415)에서는 상기 단계(414)에서 증가된 히터에 대한 도통위상각(K)이 150^o인가를 판단한다. 히터도통위상각 K=150^o가 아닌 경우 단계(406)부터 반복하여 교류전원의 한주기마다 도통위상각 K가 10^o씩 증가되면서 히터에 교류전압이 인가된다. 그리하여 상용교류전압이 220V인 경우 한주기마다 대략 7-10V씩 증가하면서 초기에 실효치전압이 40V부터 단계적으로 증가하여 상용교류전압의 실효치 220V까지 증가된 교류전압이 히터(24)에 인가된다. 히터도통위상각 K(=180^o-트리거위상각)가 150^o인 경우, 단계(416)에서 출력포트(P0)에 H신호를 출력하여 트라이악(TRC)을 도통상태가 되게 하고, 히터(24)에 교류전압이 인가되게 한다. 이때 히터(24)에 인가되는 교류전압은 한주기에 대하여 교류전원의 위상각이 30^o인때부터 180^o,210^o부터 360^o까지 히터에 인가되어 이때의 실효치의 상용교류전원의 실효전압이 97%에 해당되게 된다. 이렇게 히터(24)에 전원이 인가되어 열이 발생되고, 온도감지부(14)를 통해서 감지된 온장고 내부온도가 설정온도와 같게되어 히터오프조건이 되면, 단계(413)에서 히터오프조건인가를 판단하여 히터오프조건이 경우 단계(418)에서 히터(24)의 전원을 차단하고 본 프로그램을 종료한다. 이상에서 설명한 바와같이 히터를 온,오프구동시킬 때 순간적인 과전압이나 임펄스가 히터에 인가되는 것을 방지하여 히터의 단선이나, 과열로 인한 히터수명의 단축을 방지할수 있다.

Claims

히터의 제어장치에 있어서, 외부교류전원으로부터 전기를 공급받고 열을 발생시키는 상기 히터와 상기 히터에 연결되어 히터에 인가되는 상기 교류전원을 차단 및 도통시키는 반도체스위치와, 상기 반도에 스위치를 트리거하는 트리거부와, 상기 외부교류전원의 제로크로스 시점을 감지하는 제로크로스감지부와, 상기 히터가 장치된 가열장치의 온도를 감지하는 온도감지부와, 상기 제로크로스감지부와 온도감지부로부터 신호를 받아 그 신호를 처리하고 그 결과에 따라 상기 외부교류전원의 반주기동안 트리거위상각에서 한주기마다 상기 트리거위상각을 소정각만큼 감소시켜 트리거위상각이 0^o에 가까워지게 구동하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 히터의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 히터는 상기 온도감지부에서 감지한 온도에 따라 온.오프 제어되는 것을 특징으로 하는 히터의 제어장치.
히터의 제어방법에 있어서, 히터 온조건인가를 판단하는 단계와, 히터 온조건인 경우에 트리거위상각을 설정하는 단계와, 외부 교류전원의 제로크로스시점을 검출하는 단계와, 제로크로스 시점이된 경우에 상기 교류전원의 위상각을 카운트하여 상기 트리거위상각과 같은때 상기 히터를 구동시키고, 상기 교류전원의 반주기중 180^o에서 상기 트리거위상각을 차감한 도통위상각이 경과한때 상기 히터구동을 중지하고, 나머지 반주기에 대해서도 상기와같이 히터를 구동시키는 단계와, 한주기마다 트리거위상각을 소정각도 감소시켜 상기와같이 히터를 구동시키고 트리거위상각이 30^o로된 때부터 히터오프조건인가를 검출하면서 계속 히터를 구동하는 단계와, 히터 오프조건인 경우 본 제어과정을 종료하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 히터의 제어방법.
제3항에 있어서, 상기 트리거위상각은 한주기마다 10^o씩 감소되는 것을 특징으로 하는 히터의 제어방법.