KR0133827B1 - 스위치에 의해 제어되는 타이머장치 - Google Patents

스위치에 의해 제어되는 타이머장치

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KR0133827B1 KR1019930032267A KR930032267A KR0133827B1 KR 0133827 B1 KR0133827 B1 KR 0133827B1 KR 1019930032267 A KR1019930032267 A KR 1019930032267A KR 930032267 A KR930032267 A KR 930032267A KR 0133827 B1 KR0133827 B1 KR 0133827B1
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Abstract

시간결정부는 전원으로부터 전류를 공급받아 전원과 부하간에 전류가 흐르는 시간을 결정한다. 전류 흐름결정부는 시간결정부에 의해 결정되는 시간동안 전원과 부하간에 전류가 흐르도록 제어한다. 스위치는 오프상태가 시작되는 순간 시간결정부가 동작을 시작하도록 제어한다. 따라서, 본 발명의 타이머 장치는 대기시간중에 계속 소모되는 전력을 크게 감소시킨다. 그리고, 스위치가 열린 상태에서 시간 결정부와 전류흐름결정부를 흐르는 전류의 세기가 감소하는 경우, 시간결정부와 전류흐름결정부는 시간결정부의 전류세기감소가 전류흐름결정부의 전류세기를 급속히 감소시키고, 전류흐름결정부의 전류세기감소가 시간결정부의 전류세기를 급속히 감소시키도록 상호 연결된다. 따라서, 타이머장치는 안정된 전류하에서 부하가 동작하게 하며, 다음번의 타이머동작을 위한 복구시간을 짧게 만드는 효과를 제공한다.

Description

스위치에 의해 제어되는 타이머장치
제1도는 본발명의 바람직한 일 실시예에 따른 타이머장치를 나타낸 회로도.
제2도(가) 및 (나)는 제1도의 커패시터 및 부하에 관련한 전류파형도.
제3도는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 타이머장치를 나타낸 회로도.
제4도(가) 및 (나)는 제3도의 커패시터 및 부하에 관련한 전류파형도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
20 : 타이머장치210 : 시간결정부
212 : 커패시터214 : 다이오드
216, 252 : 트랜지스터 218, 254, 260, 360 : 저항
230 : 스위치250 : 전류흐름결정부
본 발명은 스위치의 개방에 의해 동작을 시작하는 타이머장치에 관한 것으로, 특히 스위치를 개방함에 의해 전원을 사전설정된 일정 시간간격동안 부하로 공급하기 위한 타이머장치에 관한 것이다.
일반적인 타이머장치는 스위치를 닫는 순간부터 동작을 시작하여 일정시간동안 동작을 유지한다. 계전기(electric relay) 또는 능동소자를 구비하여 스위치를 열면 동작을 시작하는 타이머장치는 계전기 또는 능동소자가 타이머장치의 동작복구를 위한 대기시간중에 계속 전력을 소모하거나, 타이머의 동작 또는 정지의 상태가 멍확하지 못한 문제가 있었다. 그리고, 그러한 문제를 해결한 타이머장치는 그 회로 구성이 복잡해지는 문제가 남아 있다.
상술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 트랜지스터를 통해 커패시터로 공급되는 전류의 크기를 이용하여 부하로 공급되는 전류를 단속시키므로써, 부하의 동작 및 정지를 명확하게 제어하는 동시에 타이머장치의 동작복구를 위한 대기시간중에 전력을 거의 소모하지 않는 타이머장치를 제공함에 있다.
이와같은 본 발명의 목적은 전원으로부터 부하로 공급되는 전류를 단속하기 위한 타이머장치에 있어서, 개폐스위치, 상기 개폐스위치가 열린 상태이면 상기 전원에 의해 충전되며 닫힌 상태일 때 방전하고, 상기 전원에 의한 충전전류의 크기를 이용하여 상기 전원으로부터 상기 부하로 공급되는 전류의 공급시간을 결정하는 시간결정부, 및 상기 시간결정부에 의해 결정되는 상기 전류공급시간동안 상기 전원과 상기 부하간에 전류가 흐르도록 제어하는 전류흐름결정부를 포함하는 타이머장치에 의해 달성된다.
이하, 본 발명을 구현한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 타이머장치를 나타낸 회로도이다. 본 발명에 따른 타이머장치는 구동전원(10)과 부하(30) 사이에 구성되고, 전원(10)으로부터 부하(30)로 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 기능을 갖는다. 타이머장치(20)는 커패시터(capacitor)(212), 다이오드(214), PNP형인 제 1 트랜지스터(216) 및 저항(218)을 구비한 시간결정부(210)와, 스위치(230), 및 NPN형인 제 2 트랜지스터(252)와 저항(254)을 구비한 전류흐름결정부(250)로 구성된다. 다이오드(214)는 애노드가 커패시터(212)의 양극에 접속되고, 캐소드가 전원(10)의 양극에 접속되게 설치된다. 즉, 다이오드(214)는 전원(10)전류에 대해 역바이어스결합되도록 설치된다. 커패시터(212)는 저항(260)을 통해 전원(10)의 음극(negative)단에 연결된다. 제 1 트랜지스터(216)는 그 베이스단(B)이 커패시터(212)와 다이오드(214) 사이에 연결되고, 에미터단(E)이 전원(10)과 부하(30) 사이에 연결된다. 스위치(230)는 전원(10)과 커패시터(212)의 음극단 사이에 연결한다. 전류흐름결정부(250)의 제 2 트랜지스터(252)는 부하(30)로부터의 전류가 컬렉터단(C)으로 인가되도록 연결된다. 제 2 트랜지스터(252)는 에미터단(E)을 전원(10)의 음극단에 연결하고, 그 베이스단(B)은 저항(218)을 통해 제 1 트랜지스터(216)의 컬렉터단(C)에 연결된다. 그리고, 제 2 트랜지스터(252)의 베이스단(B)은 저항(254)을 통해 전원(10)의 음극단에 연결된다.
상술의 구성을 갖는 타이머장치의 동작을 제2도를 참조하여 구체적으로 설명한다. 제2도(가)는 제1도의 커패시터(212)에 입력하는 충전전류(ic1)의 크기를 보여준다. 제2도(나)는 제1도의 부하(30)에 인가되는 부하전류(IL1)의 크기를 보여준다. 스위치(230)가 열린 상태를 유지하면, 전원(10)에 의해 발생하는 전류는 제 1 트랜지스터(216)의 에미터단(E)과 베이스단(B)을 경유하여 커패시터(212)로 공급된다. 스위치(230)가 열린 상태로 오랜시간이 경과한 경우, 즉 경과시간이 커패시터(212) 및 저항(260)에 의한 시정수(time constant)를 초과한 경우, 커패시터(212)는 전원(10)에 의해 완전히 충전된 상태가 된다. 커패시터(212)가 완전히 충전되면 더 이상의 충전전류(IC1)가 발생하지 않으므로, 제 1 트랜지스터(216)는 오프상태가 된다. 그 결과, 제 2 트랜지스터(252)는 제 2 트랜지스터(216)에 의해 오프상태가 되므로, 전원(10)으로부터의 전류는 부하(30)를 통해 흐르지 않게 된다.
스위치(230)가 닫힌상태로 바뀌면, 커패시터(212)는 충전전하를 스위치(230)와 다이오드(214)를 통해 방전한다. 커패시터(212)의 방전에 의해 발생하는 전류는 PNP형인 제 1 트랜지스터(216)를 계속 오프상태로 유지시킨다. 따라서, 제 2 트랜지스터(252) 역시 오프상태를 계속 유지하고, 전원(10)으로부터의 전류는 부하(30)를 통해 흐르지 않는다.
스위치(230)가 다시 열린상태로 바뀌면, 커패시터(212)는 전하를 충전하기 시작한다. 제2도(가)의 TS는 스위치(230)가 열리는 순간을 나타낸다. 커패시터(212)를 통해 흐르는 충전전류(iC1)는, 제2도(가)에 도시된 바와 같이, 점점 그 크기가 감소한다. 충전전류(iC1)의 시정수는 커패시터(212)와 저항(260)에 의해 결정된다. 이 충전전류(iC1)가 흐르면, 제 1 트랜지스터(216)는 에미터단(E)과 베이스단(B)을 통해 커패시터(212)로 흐르는 전류에 의해 온상태가 된다. 제 1 트랜지스터(216)가 온되면, 제 2 트랜지스터(252) 역시 온상태가 되므로, 부하(30)는 전원(10)으로부터 전류를 공급받는다. 충전전류(iC1)는 시간의 경과에 따라 계속 감소한다. 충전전류(iC1)가 감소하면, 제 1 트랜지스터(216)의 컬렉터전류도 그에 따라 감소한다. 충전전류(iC1)의 계속적인 감소에 의해 제 1 트랜지스터(216)의 컬렉터전류가 일정크기 이하로 내려가면, 제 2 트랜지스터(252)는 부하(30)에 의해 결정되는 일정한 전류를 유지하지 못한다. 따라서, 제 2 트랜지스터(252)는 조금씩 감소하는 전류에 의해 오프상태로 바뀐다. 부하(30)는 제 2 트랜지스터(252)의 오프에 의해 전원(10)에 의한 전류가 흐르지 않는 상태가 된다. 이때의 시간은 제2도의 TE로 표시되어 있다. 충전전류(iC1)가 더욱 감소하면, 제 1 트랜지스터(216)는 오프상태로 전환된다.
제1도의 타이머장치의 스위치(230)가 닫힌 상태에서는 저항(260)을 통해 흐르는 전류에 의해, 또한 스위치(230)가 열린 상태에서는 커패시터(212)가 완전히 충전될 때까지 커패시터(212)를 통해 흐르는 충전전류에 의해 전력손실이 발생한다. 그러나, 이러한 전력손실은 미소한 정도이며, 오랜 시간동안 스위치(230)가 열린 상태를 유지하는 경우에는 전력손실이 발생하지 않는다. 그러나, 다음에 설명할 제3도의 타이머장치에 비해, 제1도의 타이머장치는 충전전류의 지수함수적인 감소에 의해 그 동작시간이 길어지는 반면, 다음번의 동작을 위한 상태로 신속히 복구되지 않는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 타이머 장치가 전원에서 부하로 공급되는 전류의 크기가 적어지는 시점에서 부하로 공급되는 전류를 차단하지 못하기 때문에, 부하는 공급되는 전류의 크기가 불안정한 상태에서 동작하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결한 본 발명의 다른 일 실시예가 제3도 및 제4도에 개시되어 있다.
제3도는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 타이머장치를 나타낸 회로도이다. 제3도의 장치는 제1도의 장치와 기본적인 구성은 동일하다. 따라서, 제3도의 구성요소중 제1도의 장치와 동일한 구성요소들은 동일한 부호를 그대로 사용한다. 제 3도의 실시예에서는 저항(360)이 추가로 구성되어 있다. 그리고, 커패시터(212)의 음극단이 저항(260)을 개재하여 전원(10)의 음극에 연결되는 대신 부하(30)의 일측단에 연결되어 있다. 이러한 변형에 의해 제3도의 타이머장치는 전원으로부터 부하로 공급되는 전류가 불안정해기지 이전에 신속히 부하공급전류를 차단한다. 그리고, 제1도의 타이머장치보다 신속하게 다음번의 타이머동작을 수행할 수 있다.
제4도(가)는 제3도의 커패시터(212)에 입력하는 충전전류(iC2)의 크기를 보여준다. 제4도(나)는 제3도의 부하(30)에 인가되는 부하전류(iL2)의 크기를 보여준다.
스위치(230)가 열린상태로 오랜시간이 경과하면, 커패시터(212)는 트랜지스터(216)의 에미터단(E) 및 베이스단(B)을 통해 흐르는 충전전류(iC2)에 의해 완전히 충전된다. 이때, 트랜지스터들(216,252)은 오프상태를 유지한다. 커패시터(212)가 완전히 충전된 상태의 경우, 부하(30)는 저항(360)을 통한 전류가 흐른다. 그러나, 저항(360)의 저항값을 크게 설정하면, 부하(30)를 통해 흐르는 전류는 무시할 수 있을 정도로 적게 된다. 스위치(230)가 닫힌 상태로 변경되면, 커패시터(212)는 방전을 시작하는 반면, 트랜지스터들(216,252)은 계속 오프상태를 유지한다.
스위치(230)가 다시 열린 상태로 변경되는 경우, 커패시터(212)는 충전을 시작하고, 트랜지스터(216,252)은 온상태를 전환된다. 그리고, 전원(10)에 의한 전류는 부하(30)를 통해 흐르게 된다. 부하(30)를 통해 흐르는 부하전류(iL2)는 제 2 트랜지스터(252)의 컬렉터단(C)을 경유하여 전원(10)으로 흐른다. 스위치(230)가 계속 열린상태를 유지하면, 커패시터(212)는 제 1 트랜지스터의 에미터(E), 베이스(B), 저항(260) 및 제 2 트랜지스터(252)의 컬렉터(C) 에미터(E)를 통해 흐르는 충전전류(iC2)에 의해 계속 충전된다. 시간의 경과에 따라 충전전류(iC2)가 계속 감소하면, 제 2 트랜지스터(252)의 컬렉터전류는 부하에 의해 결정되는 일정한 전류를 유지하지 못하고 감소하기 시작한다. 제 2 트랜지스터(252)의 컬렉터전류가 감소하면, 커패시터(212)를 통해 흐르는 충전전류(iC2)도 감소한다. 커패시터(212)의 충전전류(iC2)의 감소는 다시 제 2 트랜지스터(252)의 컬렉터전류를 더욱 감소시키는 상승작용을 일으킨다. 이러한 상승작용은 커패시터(212)의 충전전류(iC2)와 제 2 트랜지스터(252)의 컬렉터전류에 의해 계속된다. 따라서, 커패시터(212)를 통해 흐르는 충전전류(iC2)는, 제4도(가)에서 보인 것처럼, 순간적으로 급속히 감소하므로, 제 2 트랜지스터(252)는 급속하게 오프상태가 된다. 그 결과, 부하(30)는 제 2 트랜지스터(252)의 오프에 의해 전원(10)으로부터의 전류를 공급받지 못하게 된다.
제3도의 장치는 제1도의 장치에 비해 시정수에 대응하는 시간이 경과한 훼 저항(360)에 의한 전력 소모를 발생한다. 반면에 상술한 바와 같이, 타이머장치가 전원(10)에서 부하(30)로 공급되는 전류의 크기가 적어지는 시점에서 부하(30)로 공급되는 전류를 차단하기 때문에, 부하(30)는 공급되는 전류의 크기가 안정한 상태에서 동작가능하다. 뿐만 아니라, 신속하게 다음번의 타이머동작을 수행할 수 있다.
제1도 또는 제3도에서 트랜지스터들(216,252), 다이오드(214), 커패시터(212), 및 전원(10)의 극성을 반대로 구성한 본 발명의 다른 변형 실시예도 가능하다. 그리고, 트랜지스터들을 동일한 기능을 수행하는 능동소자로 대체하는 것도 가능하다.
상술한 본 발명의 타이머장치는 스위치가 열린 상태에서 전력의 낭비를 줄일 수 있다. 약간의 회로변형에 의해, 타이머장치는 부하로 공급되는 전류의 크기를 안정하게 한다. 그리고, 다음번의 타이머동작을 위한 복구시간을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (12)

  1. 전원으로부터 부하로 공급되는 전류를 단속하기 위한 타이머장치에 있어서, 개폐스위치 ; 상기 개폐스위치가 열린 상태이면 상기 전원에 의해 충전되며 닫힌 상태일때 방전하고, 상기 전원에 의한 충전전류의 크기를 이용하여 상기 전원으로부터 상기 부하로 공급되는 전류의 공급시간을 결정하는 시간결정부 및 상기 시간결정부에 의해 결정되는 상기 전류공급시간동안 상기 전원과 상기 부하간에 전류가 흐르도록 제어하는 전류흐름결정부를 포함하는 타이머장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시간결정부는 싱기 전원에 의해 충전되는 커패시터와, 상기 전원의 양극과 상기 커패시터 사이에서 상기 전원에 대해 역바이어스 결합되는 능동소자와, 상기 개폐스위치가 열린상태일때 상기 커패시터가 충전되고 닫힌 상태일때 상기 커패시터가 방전하도록 연결되는 제 1 트랜지스터와, 상기 전원의 음극과 상기 커패시터사이에 위치하는 제 1 저항을 구비하고, 상기 개폐스위치가 열리는 순간부터 상기 커패시터를 통해 흐르는 전류의 크기가 기설정값 이하로 떨어지는 시간까지를 상기 전류공급시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 타이머장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시간결정부는 싱기 전원에 의해 충전되는 커패시터와, 상기 전원의 양극과 상기 커패시터 사이에서 상기 전원에 대해 역바이어스 결합되는 능동소자와, 상기 개폐스위치가 열린상태일때 상기 커패시터가 충전되고 닫힌 상태일때 상기 커패시터가 방전하도록 연결되는 제 1 트랜지스터와, 상기 부하와 상기 커패시터 사이에 위치하는 제 1 저항을 구비하고, 상기 개폐스위치가 열리는 순간부터 상기 커패시터를 통해 흐르는 전류의 크기가 기설정값 이하로 떨어지는 시간까지를 상기 전류공급시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 타이머장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터는 상기 전원 및 상기 부하에 에미터단이 연결되며 상기 능동소자와 상기 커패시터사이에 베이스단이 연결되는 PNP형 트랜지스터임을 특징으로 하는 타이머장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전류흐름결정부는 상기 NPN형 트랜지스터의 컬렉터단 및 상기 전원의 음극에 베이스단이 연결되며, 그 에미터단이 상기 전원의 음극에 연결되고, 상기 부하에 컬렉터단이 연결된 NPN형 트랜지스터를 구비하고, 상기 스위치가 열린 상태에서 상기 PNP트랜지스터의 켈렉터단을 통해 흐르는 전류의 크기가 소정값 이하가 되면 상기 부하를 통해 전원으로부터의 전류가 흐르지 않게 하는 것을 특징으로 하는 타이머장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 스위치는 상기 전원의 양극과 상기 다이오드사이에 그 일측단이 연결되며, 다른 일측단은 상기 전원의 음극과 상기 커패시터 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 타이머장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 능동소자는 다이오드인 것을 특징으로 하는 타이머장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터는 상기 전원의 양극 및 부하에 에미터단이 연결되며 상기 능동소자와 상기 커패시터 사이에 베이스단이 연결되는 PNP형 트랜지스터임을 특징으로 하는 타이머장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전류흐름결정부는 상기 PNP형 트랜지스터의 켈렉터단 및 전원의 음극에 베이스단이 연결되며, 에미터단이 상기 전원의 음극에 연결되고, 컬렉터단이 상기 부하에 연결된 PNP형 트랜지스터와, 상기 PNP형 트랜지스터의 컬렉터단과 에미터단사이에 연결되는 제 2 저항을 구비하고, 상기 스위치가 열린 상태에서 상기 PNP형 트랜지스터의 컬렉터단을 통해 흐르는 전류의 크기가 소정값 이하가 되면 상기 부하를 통해 전원으로부터의 전류가 흐르지 않게 하는 것을 특징으로 하는 타이머장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 저항은 상기 커패시터가 완전히 충전된 상태에서 상기 부하를 통해 전류가 흐르지 않게 저항값을 가짐을 특징으로 하는 타이머장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 스위치는 상기 전원의 양극단과 상기 다이오드사이에 그 일측단이 연결되며, 다른 일측단은 상기 전원의 음극단과 상기 커패시터 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 타이머장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 능동소자는 다이오드인 것을 특징으로 하는 타이머장치.
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US5396155B1 (en) * 1994-06-28 1998-04-14 Energy Savings Inc Self-dimming electronic ballast

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