KR100283154B1

KR100283154B1 - 냉장고의 스트로크 추정회로

Info

Publication number: KR100283154B1
Application number: KR1019990001800A
Authority: KR
Inventors: 김주완
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2001-02-15
Also published as: KR20000051381A

Abstract

본 발명은 냉장고의 스트로크 추정회로에 관한 것으로, 종래에는 노치필터와 저역통과필터의 지연시간으로 인해 실제 스트로크의 변화에 대한 응답속도가 늦어짐에 따라 빠른 시스템 제어에 한계를 드러내어 정확한 스트로크를 얻을 수 없게 되는 문제점과; 커패시터와 같은 부품의 편차로 인해 노치필터의 중심주파수와 저역통과필터의 차단주파수가 변동하여 최종 직류 출력신호에 리플이 발생하는 문제점과; 교류 입력신호에 존재하는 오프셋전압으로 인해 전파정류기 출력신호의 크기가 일정하지 않아 정확한 스트로크를 얻을 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 교류 입력신호가 출력신호보다 클 경우에는 교류 입력신호를 비반전 버퍼링하여 커패시터에 충전함과 아울러 출력신호로 출력하고, 그 교류 입력신호가 출력신호보다 작아지면 차단되어 커패시터에 충전된 전위가 유지출력되는 피크 검출부와; 상기 교류 입력신호가 음의 값이 되면 상기 피크 검출부의 커패시터에 충전된 전위를 방전하는 방전부로 구성되는 냉장고의 스트로크 추정회로를 통해 종래와 비교하여 사용되는 부품을 대폭 줄일 수 있게 되어 생산비용을 절감할 수 있고, 부품편차로 인한 오류발생을 억제할 수 있으며, 실제 스트로크의 변화에 대한 응답속도가 빨라짐에 따라 정확한 스트로크를 얻게되어 빠른 시스템제어를 통해 냉장고의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

냉장고의 스트로크 추정회로{CIRCUIT FOR ESTIMATING STROKE OF REFRIGERATOR}

본 발명은 냉장고의 스트로크(stroke) 추정회로에 관한 것으로, 특히 선형 압축기(linear compressor)를 채용한 냉장고에서 응답속도가 빠르고 정확한 스트로크를 얻을 수 있도록 한 냉장고의 스트로크 추정회로에 관한 것이다.

일반적으로, 스트로크는 압축기 내부 피스톤의 왕복 행정거리를 나타내며, 선형 압축기를 채용한 냉장고에서 제어신호로 사용된다. 즉, 스트로크를 가변시킴으로써 냉장고의 냉력을 가변시킨다. 이와같은 종래 냉장고의 스트로크 추정회로를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 일반적인 선형 압축기의 제어부를 보인 블록구성도로서, 이에 도시한 바와같이 스트로크 전압을 입력받아 스트로크를 추정하는 스트로크 추정기(1)와; 스트로크 지령치와 상기 스트로크 추정기(1)로부터 스트로크 정보의 스트로크가 일치되도록 전원전압의 위상을 제어하는 스트로크 제어기(2)와; 그 스트로크 제어기(2)의 출력신호를 내부 트라이액(triac)의 게이트(제어전극)에 입력받아 선형 압축기(4)에 유입되는 전류의 크기를 제어하는 전기회로부(3)로 구성된다.

이때, 상기 스트로크 제어기(2)는 스트로크 지령치와 스트로크 추정기(1)의 스트로크 정보가 일치되도록 전원전압의 위상제어를 수행하며, 이 스트로크의 크기는 전기회로부(3) 내부 트라이액의 게이트에 고전위를 인가하는 시점에 따라 결정된다.

상기한 바와같은 스트로크 제어기(2)의 동작을 도2의 위상제어 파형도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2의 (a)에 도시한 220V 전원 전압파형으로부터 도2의 (b)에 도시한 바와같이 영교차(zero cross)를 감지하여, 그 영교차로부터 도2의 (c)에 도시한 바와같이 t1시간 후에 전기회로부(3) 내부 트라이액의 게이트에 신호를 인가함으로써, 도2의 (d)에 도시한 바와같이 선형 압축기(4)에 유입되는 전류파형의 크기를 제어하여 스트로크를 가변시킨다.

여기서, 도2의 (e)는 상기 도2의 (b)에 도시한 영교차로부터 t2시간 후에 전기회로부(3) 내부 트라이액의 게이트에 신호를 인가한 파형도이고, 도2의 (f)는 상기 도2의 (e)의 파형도에 의해 선형 압축기(4)에 유입되는 전류파형의 크기를 나타낸 파형도로서, 트라이액의 게이트에 신호를 인가하는 시점(t1,t2)에 따라 선형 압축기(4)에 유입되는 전류파형의 크기가 달라짐을 알 수 있다.

한편, 도3은 상기 스트로크 추정기의 내부회로도로서, 이에 도시한 바와같이 교류 입력신호(Va)를 음(negative)의 정류된 신호로 정류하는 전파정류기(11)와; 그 전파정류기(11) 출력신호(Vb)의 특정 주파수성분을 제거하는 노치필터(notch filter : 12)와; 그 노치필터(12)의 출력을 비반전 버퍼링하는 전압폴로어(voltage follower : 13)와; 그 전압폴로어(13)의 출력신호(Vc)를 필터링 및 증폭하여 최종 직류 출력신호(Vd)를 출력하는 저역통과필터(14)로 구성된다.

이하, 상기한 바와같이 구성되는 종래 스트로크 추정기의 동작을 입출력 파형도인 도4 내지 도6을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 상기 전파정류기(11)는 다이오드(D1)를 통해 도4의 파형도에 도시한 60Hz 교류 입력신호(Va)의 음의 파형을 통과시키고, 아울러 오피앰프(OP-AMP1)를 통해 그 입력신호(Va)의 위상을 180°반전시켜 다이오드(D2)를 통해 그 반전된 입력신호(Va)의 음의 파형을 통과시킴에 따라 도4의 파형도에 도시한 출력신호(Vb)를 출력한다. 이때, 도5는 상기 전파정류기(11)의 출력신호(Vb) 및 그 출력신호(Vb)를 고속 푸리에변환(fast fourier transform)한 신호(Vb:FFT)의 파형을 도시하였다.

그리고, 상기 전파정류기(11)의 출력신호(Vb)를 마이컴에서 인식하기 쉽게 평활시키는데, 이 평활의 기본사상은 직류성분만을 추출하는 것이다.

따라서, 상기 전파정류기(11)의 출력신호(Vb)는 중심주파수가 120Hz인 노치필터(12)에 입력되어 120Hz 주파수성분이 제거된 후, 전압폴로어(13)의 오피앰프(OP-AMP2)에 입력되어 비반전 버퍼링된다. 이와같은 전압폴로어(13)의 출력신호(Vc) 및 그 출력신호(Vc)를 고속 푸리에변환한 신호(Vc:FFT)의 파형을 도6에 도시하였다.

이때, 상기 고속 푸리에변환 신호(Vc:FFT)의 파형을 살펴보면 120Hz 성분이 완전히 제거되지 않은 것을 알 수 있다.

따라서, 상기 전압폴로어(13)의 출력신호(Vc)를 1/2πRC = 2.68Hz의 차단주파수를 갖는 저역통과필터(14)에 입력시켜 최종 직류 출력신호(Vd)를 추출한다. 이때, 상기 저역통과필터(14)는 2.7M/44K = 5.74배의 이득을 갖는 증폭기로도 작용하여 전압폴로어(13)의 출력신호(Vc)를 5.74배 증폭시킨다.

상기한 저역통과필터(14)의 최종 직류 출력신호(Vd)를 상기 도6의 파형도에 도시하였다.

그러나, 상기한 바와같은 종래 냉장고의 스트로크 추정회로는 노치필터와 저역통과필터의 지연시간으로 인해 실제 스트로크의 변화에 대한 응답속도가 늦어짐에 따라 빠른 시스템 제어에 한계를 드러내어 정확한 스트로크를 얻을 수 없게 되는 문제점과; 커패시터와 같은 부품의 편차로 인해 노치필터의 중심주파수와 저역통과필터의 차단주파수가 변동하여 최종 직류 출력신호에 리플(ripple)이 발생하는 문제점과; 교류 입력신호에 존재하는 오프셋(offset)전압으로 인해 전파정류기 출력신호의 크기가 일정하지 않아(약 100mV) 정확한 스트로크를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 응답속도가 빠르고, 부품편차로 인한 오류발생을 차단하여 정확한 스트로크를 얻을 수 있는 냉장고의 스트로크 추정회로를 제공하는데 있다.

도1은 일반적인 선형 압축기의 제어부를 보인 블록구성도.

도2는 도1에 있어서, 스트로크 제어기를 통한 위상제어 파형도.

도3은 도1에 있어서, 스트로크 추정기의 내부회로도.

도4는 도3에 있어서, 전파정류기의 입출력 파형도.

도5는 도3에 있어서, 전파정류기의 출력신호 및 그 출력신호의 빠른 푸리에변환 신호의 파형도.

도6은 도3에 있어서, 전압폴로어의 출력신호 및 그 출력신호의 빠른 푸리에변환 신호와 최종 직류 출력신호의 파형도.

도7은 본 발명의 일 실시예를 보인 회로구성도.

도8은 도7에 있어서, 입출력 파형도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

Vi:교류 입력신호Vo:출력신호

R11∼R14:저항D11:다이오드

OP-AMP11:오피앰프C11:커패시터

COMP11:비교부Q11:피엔피 트랜지스터

21:피크 검출부22:방전부

상기한 바와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 냉장고 스트로크 추정회로의 바람직한 일 실시예는 교류 입력신호가 출력신호보다 클 경우에는 교류 입력신호를 비반전 버퍼링하여 커패시터에 충전함과 아울러 출력신호로 출력하고, 그 교류 입력신호가 출력신호보다 작아지면 차단되어 커패시터에 충전된 전위가 유지출력되는 피크(peak) 검출부와; 상기 교류 입력신호가 음(negative)의 값이 되면 상기 피크 검출부의 커패시터에 충전된 전위를 방전하는 방전부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와같은 본 발명에 의한 냉장고 스트로크 추정회로의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도7은 본 발명의 일 실시예를 보인 회로구성도로서, 이에 도시한 바와같이 60Hz 교류 입력신호(Vi)를 저항(R11)을 통해 정단자에 입력받고, 출력신호(Vo)를 부단자에 입력받아 비반전 버퍼링하여 다이오드(D11)를 통해 출력신호(Vo)로 출력하는 오피앰프(OP-AMP11)와; 상기 다이오드(D11)를 통해 출력되는 출력신호(Vo)를 충전하는 커패시터(C11)와; 저항(R12)을 통해 정단자에 입력되는 상기 교류 입력신호(Vi)와 부단자에 접속된 접지전위를 비교하여 그에 따른 신호를 출력하는 비교부(COMP11)와; 저항(R13)을 통해 베이스에 입력되는 상기 비교부(COMP11)의 출력신호에 따라 스위칭하여 상기 커패시터(C11)에 충전된 전위를 저항(R14)을 통해 방전하는 피엔피 트랜지스터(Q11)로 구성되며, 도면상의 미설명부호 '21'은 피크 검출부이고, '22'는 방전부이다. 이하, 상기한 바와같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 대한 동작을 도8의 입출력 파형도를 참조하여 설명한다.

먼저, 교류 입력신호(Vi)가 출력신호(Vo)보다 클 경우에는 다이오드(D11)가 도통되어 오피앰프(OP-AMP11)는 전압폴로어와 같이 동작한다. 따라서, 입력신호(Vi)가 비반전 버퍼링되어 출력신호(Vo)로 출력된다. 이때, 커패시터(C11)에는 출력신호(Vo)의 전위가 충전된다.

그리고, 교류 입력신호(Vi)가 피크를 지나 출력신호(Vo)보다 작아지는 경우에는 상기 다이오드(D11)가 차단됨에 따라 상기 커패시터(C11)에 충전된 전위가 출력신호(Vo)로 유지 출력된다.

한편, 상기 교류 입력신호(Vi)가 양(positive)의 값일 경우에는 비교기(COMP11)가 고전위를 출력한다. 따라서, 피엔피 트랜지스터(Q11)가 차단되어 상기 커패시터(C11)에 충전된 전위가 출력신호(Vo)로 유지 출력된다.

그러나, 상기 교류 입력신호(Vi)가 음(negative)의 값일 경우에는 비교기(COMP11)가 저전위를 출력한다. 따라서, 피엔피 트랜지스터(Q11)가 도통되어 상기 커패시터(C11)에 충전된 전위가 저항(R14)과 피엔피 트랜지스터(Q11)를 통해 접지로 방전된다.

상기한 바와같이 커패시터(C11)에 충전된 전위가 접지로 방전됨에 따라 다음 주기의 피크가 출력신호(Vo)로 검출될 수 있게 된다.

따라서, 스트로크의 피크값을 지연시간없이 검출할 수 있으며, 도8에 도시한 바와같이 교류 입력신호(Vi)가 0이 될 때까지 출력신호(Vo)의 피크전위를 유지할 수 있게 되어 스트로크의 피크값 검출오차도 줄일 수 있게 된다.

상기한 바와같은 본 발명에 의한 냉장고의 스트로크 추정회로는 종래와 비교하여 사용되는 부품을 대폭 줄일 수 있게 되어 생산비용을 절감할 수 있고, 부품편차로 인한 오류발생을 억제할 수 있으며, 실제 스트로크의 변화에 대한 응답속도가 빨라짐에 따라 정확한 스트로크를 얻게되어 빠른 시스템제어를 통해 냉장고의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

교류 입력신호가 출력신호보다 클 경우에는 교류 입력신호를 비반전 버퍼링하여 커패시터에 충전함과 아울러 출력신호로 출력하고, 그 교류 입력신호가 출력신호보다 작아지면 차단되어 커패시터에 충전된 전위가 유지출력되는 피크 검출부와; 상기 교류 입력신호가 음의 값이 되면 상기 피크 검출부의 커패시터에 충전된 전위를 방전하는 방전부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 스트로크 추정회로.
제 1항에 있어서, 상기 피크 검출부는 교류 입력신호를 제1 저항을 통해 정단자에 입력받고, 출력신호를 부단자에 입력받아 비반전 버퍼링하여 다이오드를 통해 출력신호로 출력하는 오피앰프와; 상기 다이오드를 통해 출력되는 출력신호를 충전하는 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 스트로크 추정회로.
제 1항에 있어서, 상기 방전부는 제2 저항을 통해 정단자에 입력되는 상기 교류 입력신호와 부단자에 접속된 접지전위를 비교하여 그에 따른 신호를 출력하는 비교부와; 제3 저항을 통해 베이스에 입력되는 상기 비교부의 출력신호에 따라 스위칭하여 상기 커패시터에 충전된 전위를 방전하는 피엔피 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 스트로크 추정회로.