KR0133952Y1 - Gas boiler equipped with proportional control based on air - Google Patents
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Abstract
본 고안은 물온도에 따라 가스밸브와 팬모터를 동시에 비례제어하므로 원하는 물온도 유지가 가능할 뿐만 아니라 가스량과 공기량을 동시에 제어하여 가장 최적의 연소상태를 유지할 수 있는 공기비례제어 가스보일러에 관한 것으로, 원칩 마이컴(2)은 카운트단(C)으로 DC 팬모터(3)의 회전수인 RPM에 대한 디지털클럭을 입력받고, 입력 아날로그신호가 디지털신호로 변경되는 입력단(a1-a3)으로 난방수온도회로(7), 급탕수온도회로(8) 및 화염검지회로(9)가 연결되고, 디지털신호를 아날로그신호로 송출되는 출력단(d1, d2)으로 비례제어에 대한 모든 계산을 한 후 DC모터제어회로(10)와 가스밸브제어회로(6)를 통해 전압비례하여 동시에 제어되는 DC 팬모터(3)와 가스밸브(4)가 설치된 것을 특징으로 하는 공기비례제어 가스보일러.The present invention relates to a proportional control of the gas valve and fan motor at the same time according to the water temperature not only can maintain the desired water temperature, but also to control the gas volume and air volume at the same time to maintain the most optimal combustion state, The one-chip microcomputer 2 receives the digital clock for RPM, which is the rotational speed of the DC fan motor 3, by the count stage C, and the heating water temperature to the input terminals a1-a3 where the input analog signal is converted into a digital signal. The circuit (7), the hot water supply temperature circuit (8), and the flame detection circuit (9) are connected, and after performing all calculations for proportional control to the output terminals (d1, d2) that output digital signals as analog signals, control the DC motor. An air proportional control gas boiler characterized in that a DC fan motor (3) and a gas valve (4) which are simultaneously controlled in proportion to the voltage through the circuit (10) and the gas valve control circuit (6) are installed.
Description
제1도는 본 고안의 실시예에 관한 공기비례제어 가스보일러를 도시해 놓은 계통도.1 is a schematic diagram showing an air proportional control gas boiler according to an embodiment of the present invention.
제2도는 제1도에 도시된 원칩마이컴의 내부레지스터를 도시해 놓은 블록도.2 is a block diagram showing the internal register of the one-chip microcomputer shown in FIG.
제3도는 본 고안의 공기비례제어 가스보일러의 작동을 설명하기 위해 흐름도이다.3 is a flowchart for explaining the operation of the air proportional control gas boiler of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 실내온도조절기 2 : 마이컴1: room temperature controller 2: microcomputer
3 : DC 팬모터 4 : 가스밸브3: DC fan motor 4: Gas valve
5 : 제어부 6 : 가스밸브제어회로5: control unit 6: gas valve control circuit
7 : 난방수온도회로 8 : 급탕수온도회로7: heating water temperature circuit 8: hot water supply temperature circuit
9 : 화염검지회로 10 : DC 모터제어회로9: flame detection circuit 10: DC motor control circuit
[기술배경][Technology Background]
본 고안은 물온도에 따라 가스밸브와 팬모터를 동시에 비례제어하므로 원하는 물온도 유지가 가능할 뿐만 아니라 가스량과 공기량을 동시에 제어하여 가장 최적의 연소상태를 유지할 수 있는 공기비례제어 가스보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a proportional control of the gas valve and fan motor at the same time according to the water temperature not only can maintain the desired water temperature, but also to control the gas volume and air volume at the same time to maintain the most optimal combustion state gas boiler.
[종래의 기술][Prior art]
현재, 난방목적으로 사용되고 있는 보일러는 공급받는 연료에 따라 기름 및 가스보일러, 그리고 전기보일러로서 필요한 평수나 설치용도에 맞게 다양하게 개발되어 사용하고 있다.Currently, boilers used for heating purposes have been developed and used in various ways according to the required water and installation purposes as oil and gas boilers and electric boilers depending on the fuel supplied.
가정용 가스보일러는 가스공급관을 통과하여 공급되는 가스가 점화트랜스에 의해 메인버너 및 파이럿버너를 통해 점화되도록 되어 있고, 또 급탕열교환기가 설치되어 급수 및 난방배관을 통해 옥상옥조나 온수순환펌프등이 설치되어져 있다.The domestic gas boiler is supplied with gas that passes through the gas supply pipe to be ignited through the main burner and the pilot burner by the ignition transformer, and a hot water supply heat exchanger is installed, and a rooftop roof or hot water circulation pump is installed through the water supply and heating pipe. have.
상기 가스보일러중 일반적인 비례제어 보일러는 비레조절 가능범위내에서 균일한 온도로 난방 및 온수사용 운전이 가능하고, 온도편차에 의한 주열교환기에 열적 스트레스가 적고 비동소음 발생할 소지가 낮다.The general proportional control boiler of the gas boiler is capable of heating and using hot water at a uniform temperature within a non-adjustable range, less thermal stress on the main heat exchanger due to temperature deviation, and low noise.
또 난방 및 급탕출구 온도특성이 ±2℃ 이내로 정밀조절되어 온수사용시 쾌적한 상태로 사용할 수 있고, 균일한 배기저항의 유지로 초기 착화 소음발생의 확률이 낮아진다.In addition, the heating and hot water outlet temperature characteristics are precisely controlled within ± 2 ℃, so it can be used in a comfortable state when using hot water, and the probability of initial ignition noise is lowered by maintaining uniform exhaust resistance.
이와 같은 특징을 갖는 종래의 보일러 제어방식인 온/오프제어방식은 설정온도와 실측온도를 비교하여 보일러를 온/오프하였으나, 이 방식으로는 적절한 물온도를 유지하기가 어려웠다.In the conventional boiler control method having the above characteristics, the on / off control method compares the set temperature with the measured temperature to turn the boiler on / off, but it is difficult to maintain an appropriate water temperature in this method.
즉, 가동되어 팬이 온되면 프리퍼지 시간동안 지연되었다가 점화기의 온, 가스 밸브의 온되어 착화(점화)되고, 이어 상기 점화기가 오프되어 설정온도가 실측온도보다 작아진다면 가스밸브를 온시키고 실측온도가 설정온도에서 뺀 가동/정지 온도범위보다 적다면 다시 점화기의 온, 가스밸브의 온되어 착화(점화)시키는 동작을 반복하게 된다.That is, when the fan is turned on and the fan is turned on, it is delayed during the prepurge time and then the igniter is turned on and the gas valve is turned on and ignited (ignition). Then, when the igniter is turned off and the set temperature is lower than the measured temperature, the gas valve is turned on and measured. If the temperature is less than the start / stop temperature range subtracted from the set temperature, the operation of turning on the igniter and turning on the gas valve is repeated.
따라서, 종래의 비례제어 가스보일러는 착화후 점화기오프상태에서 가스밸브만을 제어하게 되므로 가스량과 공기량의 조화가 맞지 않아 연소상태가 좋지 않는 경우가 많이 발생되는 결점이 있었다.Therefore, since the conventional proportional control gas boiler only controls the gas valve in the igniter off state after ignition, there is a drawback in that the combustion state is not good because the gas amount and the air amount do not match.
[고안의 목적][Purpose of designation]
본 고안은 상기와 같이 종래의 온/오프제어방식이 가지고 있는 단점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 종래와 달리 원칩마이컴을 이용하여 착화(점화)후 비례제어하여 가장 빠른 속도로 원하는 온도로 도달해주고 비례, 미분, 적분제어로서 상기 온도를 계속유지하므로 물온도에 따라 가스밸브와 팬모터를 동시에 비례제어하므로 원하는 물온도 유지가 가능할 뿐만 아니라 가스량과 공기량을 동시에 제어하여 가장 최적의 연소상태를 유지할 수 있는 공기비례제어 가스보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the disadvantages of the conventional on / off control method as described above, unlike the conventional one by using a one-chip microcomputer to achieve the desired temperature at the fastest speed by proportional control after ignition (ignition) As the temperature is continuously maintained as proportional, derivative, and integral control, the gas valve and fan motor are proportionally controlled at the same time according to the water temperature, so that not only the desired water temperature can be maintained but also the gas and air volume can be simultaneously controlled to maintain the most optimal combustion state. The purpose is to provide an air proportional control gas boiler.
[고안의 구성][Composition of design]
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 공기비례제어 가스보일러는, 원칩마이컴(2)은 카운트단(C)으로 DC 팬모터(3)의 회전수인 RPM에 대한 디지털클럭을 입력받고, 입력 아날로그신호가 디지털신호로 변경되는 입력단(a1-a3)으로 난방수온도회로(7), 급탕수온도회로(8) 및 화염검지회로(9)가 연결되고, 디지털신호를 아날로그신호로 송출되는 출력단(d1, d2)으로 비레제어에 대한 모든 계산을 한 후 DC모터제어회로(10)와 가스밸브제어회로(6)를 통해 전압비례하여 동시에 제어되는 DC 팬모터(3)와 가스밸브(4)가 설치된 것을 특징이 있다.In the air proportional control gas boiler of the present invention for achieving the above object, the one-chip microcomputer 2 receives a digital clock for RPM which is the rotational speed of the DC fan motor 3 at the count stage C, and inputs an analog signal. Is connected to the heating water temperature circuit (7), the hot water supply temperature circuit (8) and the flame detection circuit (9) to an input terminal (a1-a3) that is converted into a digital signal, and outputs the digital signal as an analog signal (d1). d2), all the calculations for the Vile control are installed, and then the DC fan motor 3 and the gas valve 4 which are simultaneously controlled in proportion to the voltage through the DC motor control circuit 10 and the gas valve control circuit 6 are installed. It is characterized by.
[실시예]EXAMPLE
이하, 본 고안의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 고안의 실시예에 관한 공기비례제어 가스보일러를 도시해 놓은 계통도로서, 본 고안의 공기비례제어 가스보일러는 비례제어외의 내용, 즉 가스보일러의 전반적인 것을 생략하고 비례제어에 관한 부분만을 표시하여 설명한다.FIG. 1 is a system diagram showing an air proportional control gas boiler according to an embodiment of the present invention. The air proportional control gas boiler according to the present invention omits contents other than proportional control, that is, the overall of the gas boiler and omits only proportional control. Display and explain.
가스보일러의 작동을 제어 및 통제하는 원칩마이컴(2)에는 도시되지 않는 주콘트롤러의 접촉되는 실내온도조절기(1)가 설치되어 가스보일러를 설정하는 일정온도로 실내온도가 유지되게 상태별 프로그램으로 수행하게 된다.The one-chip microcomputer (2) that controls and controls the operation of the gas boiler is installed with an indoor temperature controller (1) in contact with a main controller (not shown) to perform the program by state so that the indoor temperature is maintained at a constant temperature for setting the gas boiler. Done.
상기 원칩마이컴(2)의 입출력단으로 비례제어에 필요한 부분이 각기 접속되는 바, 먼저 카운트단(C)은 DC 팬모터(3)의 회전수인 RPM에 대한 디지털클럭(에컨데 1회전당 3클럭)을 입력받아 원칩 마이컴(2)에서 초당 클럭수를 읽어 상기 DC 팬모터(3)의 RPM를 인지하게 된다.The parts necessary for the proportional control are respectively connected to the input / output terminals of the one-chip microcomputer 2, and the count stage C is a digital clock (eg, 3 revolutions per revolution) of the RPM which is the rotational speed of the DC fan motor 3. Clock) to read the number of clocks per second from the one-chip microcomputer 2 to recognize the RPM of the DC fan motor (3).
또, 아날로그신호가 입력되어 디지털신호로 변경되는 입력단(a1-a3)은 각각 난방수온도회로(7), 급탕수온도회로(8) 및 화염검지회로(9)가 연결되어 입력값을 온도로 환산 및 화염의 상태환산에 이용되고, 다른 포트출력단(b)은 착화제어, 펌프제어 및 기타제어를 하는 제어부(5)가 설치된다.In addition, the input stages (a1-a3) in which an analog signal is inputted and converted into digital signals are respectively connected to a heating water temperature circuit (7), a hot water supply temperature circuit (8), and a flame detection circuit (9) to convert the input value into a temperature. Used for conversion and conversion of the state of the flame, the other port output stage (b) is provided with a control section 5 for ignition control, pump control and other control.
그리고, 디지털신호를 아날로그신호로 변경되어 송출되는 출력단(d1, d2)은 원칩마이컴(2)에서 입력데이터를 종합비례하여 비례제어에 대한 모든 계산을 한 다음(제3도 참조) 그 수치에 대한 전압을 출력하면 DC모터제어회로(10)와 가스밸브 제어회로(6)에서 그 전압에 비레하여 DC 팬모터(3)와 가스밸브(4)를 제어하게 된다.The output stages d1 and d2, which are converted into analog signals and transmitted as analog signals, perform all calculations for proportional control by totally proportioning the input data in the one-chip microcomputer 2 (see FIG. 3). When the voltage is outputted, the DC motor motor 3 and the gas valve 4 are controlled by the DC motor control circuit 10 and the gas valve control circuit 6 based on the voltage.
따라서, 본 고안의 공기비례제어 가스보일러는 원칩마이컴(2)을 이용하여 물온도에 따라 가스밸브(4)와 DC 팬모터(3)를 동시에 비레제어하므로 원하는 물온도 유지가 가능할 뿐만 아니라 가스량과 공기량을 동시에 제어하여 가장 최적의 연소상태를 유지할 수 있도록 되어 있다.Therefore, the air proportional control gas boiler according to the present invention uses the one-chip microcomputer 2 to simultaneously control the gas valve 4 and the DC fan motor 3 according to the water temperature. By controlling the air volume at the same time, it is possible to maintain the most optimal combustion state.
제2도는 제1도에 도시된 원칩마이컴의 내부레지스터를 도시해 놓은 블록도로서, 중앙처리장치인 원칩마이컴(2)내에는 설정온도와 실측온도의 값을 저장하는 레지스터(R1, R2), 계산된 온도(설정온도-실측온도)의 값을 저장하는 레지스터(R3), 비례제어, 미분제어 및 적분제어의 계산값을 저장하는 레지스터(Rp, Rd, Ri) 및 전체 계산된 제어값을 저장하는 레지스터(R4)로 이루어져 있다.FIG. 2 is a block diagram showing the internal register of the one-chip microcomputer shown in FIG. 1. In the one-chip microcomputer 2, which is a central processing unit, registers R1 and R2 for storing values of set and measured temperatures; Register (R3) that stores the value of the calculated temperature (set-to-measured temperature), registers (Rp, Rd, Ri) that store the calculated values of proportional control, derivative control and integral control, and the total calculated control value It consists of a register (R4).
이렇게 구성된 원칩마이컴(2)에 의해 공기비례제어 가스보일러의 작동을 제3도에 도시된 흐름도에 의거하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the air proportional control gas boiler by the one-chip microcomputer 2 configured as described above will be described based on the flowchart shown in FIG. 3.
종래와 같이 가동되어 팬이 온되면 프리퍼지 시간동안 지연되었다가 도시되지 않는 점화기의 온, 가스밸브(4)의 온되어 착화(점화)되고, 이어 상기 점화기가 오프된 상태에서, 제1도에 도시된 온도 및 화염검지회로(7-9)에서 출력되는 전압을 입력받은 원칩마이컴(2)은 내부의 기억장소인 레지스터(R1, R2)에 설정온도와 실측온도의 값을 저장한다. 그러면, 다른 레지스터(R3)에서는 계산된 온도(설정온도-실측온도)의 값을 저장하게 되는 바, 이때 상기 레지스터(R3)에서 계산된 온도값이 10 보다 클 경우에는 단위시간지연의 루틴으로 이동하여 계속된 반복동작을 수행하게 되고, 상기 레지스터(R3)에서 계산된 온도값이 10 보다 적을 경우에는 그때부터 비례제어를 시작하게 된다.When the fan is turned on as in the prior art, the prepurge time is delayed and then the igniter (not shown) is turned on and the gas valve 4 is turned on and ignited (ignited). The one-chip microcomputer 2, which has received the illustrated temperature and the voltage output from the flame detection circuit 7-9, stores the values of the set temperature and the measured temperature in the registers R1 and R2, which are internal storage locations. Then, the other register (R3) stores the value of the calculated temperature (set temperature-measured temperature), if the temperature value calculated in the register (R3) is greater than 10 to move to the routine of the unit time delay If the temperature value calculated in the register R3 is less than 10, the control operation starts from then on.
상기 레지스터(R3)에서 계산된 온도값을 10과 비교한 것은 버너(도시되지 않음)의 최대 용량으로 가동하여 가장 빠른 속도로 원하는 온도, 즉 설정온도-10에 도달하기 위한 것이고, 그이후 비례제어, 미분제어, 적분제어를 통합하여 계산후 제어를 통하여 설정온도에 도달하고 그 온도를 계속유지시킨다.The temperature value calculated in the register R3 is compared with 10 to operate at the maximum capacity of the burner (not shown) to reach the desired temperature at the fastest speed, that is, the set temperature-10, and then proportionally control. Integrate the differential control and the integral control to calculate and maintain the set temperature through control after calculation.
즉, 레지스터(Rp)는 비례제어계수기억장치이고 비례제어계산값으로-비례상수×계산된 온도값(R3)을 저장하고, 레지스터(Rd)는 미분제어계수기억장치이고 미분제어계산값으로 미분계수×(계산된 온도값(R3)-R3의 이전데이터(R3')을 저장한다. 그리고, 레지스터(Ri)는 적분제어계수기억장치이고 적분제어계산값으로-적분계수×(R3'+(R3+R3')/2)+Vrpm을 저장하고, 상기 Vrpm은 DC 팬모터(3)의 회전수를 나타낸다. 따라서, 최종레지스터(R4)는 레지스터(Rp)+레지스터(Rd)+레지스터(Ri)의 전체계산된 제어값을 저장하게 된다.That is, the register Rp is a proportional control coefficient storage device and stores the proportional control calculation value—the proportional constant × the calculated temperature value R3, and the register Rd is the derivative control coefficient storage device and the derivative control derivative value. Stores the coefficient x (calculated temperature value R3-previous data R3 'of R3). The register Ri is an integral control coefficient storage device and is an integral control coefficient value-integral coefficient x (R3' + ( Stores R3 + R3 ') / 2) + Vrpm, and Vrpm represents the number of revolutions of the DC fan motor 3. Therefore, the final register R4 is a register Rp + register Rd + register Ri. The total calculated control value of) is stored.
최종적으로 원칩마이컴(2)에서는 DC 모터 및 가스밸브제어(10, 6)를 통해 레지스터(R4 )의 값을 출력하여 DC 팬모터(3)의 가스밸브(4)를 동시에 제어하게 되고, 단위시간지연의 루틴으로 이동하여 비례제어의 기능을 수행한 다음 비레제어 초기단계로 이동하게 된다.Finally, the one-chip microcomputer 2 outputs the value of the resistor R4 through the DC motor and the gas valve control 10 and 6 to simultaneously control the gas valve 4 of the DC fan motor 3, and the unit time. It moves to the routine of delay, performs the function of proportional control, and then moves to the initial stage of non-control control.
[고안의 효과][Effect of design]
이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 종래의 온/오프제어방식과 달리 원칩마이컴을 이용하여 착화(점화)후 비례제어하여 가장 빠른 속도로 원하는 온도로 도달해주고 비례, 미분, 적분제어로써 상기 온도를 계속유지하므로 물온도에 따라 가스밸브와 팬모터를 동시에 비레제어하므로 원하는 물온도 유지가 가능할 뿐만 아니라 가스량과 공기량을 동시에 제어하여 가장 최적의 연소상태를 유지할 수 있는 공기비례제어 가스보일러를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, unlike the conventional on / off control method, after the ignition (ignition) using a one-chip microcomputer, the proportional control is achieved to reach the desired temperature at the fastest speed, and the temperature is controlled by the proportional, derivative, and integral control. As it maintains and maintains the gas valve and fan motor at the same time according to the water temperature, it is possible not only to maintain the desired water temperature but also to provide the air proportional control gas boiler which can maintain the most optimal combustion state by controlling the gas volume and air volume simultaneously. have.
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