KR100452998B1 - 전자레인지의 온도 및 도어 감지회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로컨트롤러의 한개 포트를 이용해서 도어의 열림과 닫힘 그리고 온도를 감지할 수 있는 전자레인지의 온도 및 도어 감지를 위한 회로에 관한 것이다. 이를 위해서 본 발명에서는 전자레인지의 도어가 열린상태일 때와 닫힌상태일 때를 각기 다른 전압크기를 이용해서 감지할 수 있도록, 또한 전자레인지의 도어가 열린상태의 감지전압 구간 내에서 그리고 전자레인지의 도어가 닫힌상태의 감지전압 구간 내에서 쿨링팬의 구동을 위한 구간과 쿨링팬의 멈춤을 위한 구간에 따른 각기 다른 전압크기를 설정하고 있다. 이와 같이 각 상태에 따라서 감지전압이 다르게 검출되므로 인해서 한개의 포트를 이용해서 상기 동작들을 검출하는 것이 가능하게 된다.

Description

전자레인지의 온도 및 도어 감지회로{Sensing circuit for door and temperature of microwave oven}

본 발명은 전자레인지의 온도 및 도어 감지회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로컨트롤러의 한개 포트를 이용해서 도어의 열림과 닫힘 그리고 온도를 감지할 수 있는 전자레인지의 온도 및 도어 감지를 위한 회로에 관한 것이다.

많은 전자제품에서 제어를 위한 소자로 이용되고 있는 것이 마이크로컨트롤러이다. 상기 마이크로컨트롤러는, 용량, 가격에 비례하여 그 사용범위가 조절되며, 특히 구비된 포트 수가 달라진다. 즉, 상기 포트 수가 많을 수록 가격이 상승된다. 이러한 마이크로컨트롤러는, 전자레인지를 비롯한 많은 가전제품에 이용되는데, 특히 신호 감지, 그리고 제어 부분에서 이용되고 있다.

도 1은 종래 전자레인지에서 온도와 도어 열림과 닫힘을 감지하기 위한 구성을 도시하고 있다. 즉, 종래 전자레인지에서는 두개의 포트를 이용해서 온도와 도어 열림과 닫힘을 감지하고 있다.

도시되고 있는 바와 같이, 온도 감지를 위해서 마이크로컨트롤러의 한개의 포트(P01)를 할당하고 있다. 그리고 도어 열림과 닫힘 감지를 위해서 마이크로컨트롤러의 또 한개의 포트(P02)를 할당하고 있다.

그리고 상기 마이크로컨트롤러의 포트(P01)에 온도 변화에 따라서 저항값이 변화하는 서미스터(TH)를 연결하고 있다. 상기 서미스터(TH)는, 저항(R01)과 직렬 연결되고, -5볼트 공급전원과 그라운드 사이에 연결되어진다. 그리고 상기 서미스터(TH)와 저항(R01) 사이의 접속점에 저항(R02)이 연결되고, 상기 저항(R02)의 다른 일측은 마이크로컨트롤러의 포트(P01)가 연결된다. 그리고 상기 저항(R02)은 캐패시터(C01)의 일측에도 연결되며, 상기 캐패시터(C01)은 그라운드에 연결되어진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 종래 전자레인지에서는, 온도 변화에 따라서 변화되는 저항값을 갖는 서미스터(TH)에 의해서 마이크로컨트롤러의 포트(P01)에변화하는 전압값이 입력되어진다. 즉, 서미스터(TH)가 온도에 따라서 저항값이 가변되면, 상기 서미스터(TH)와 저항(R01)에 의해서 분배된 전압이 온도에 따라서 가변되면서 접속점에 인가된다. 이렇게 가변되는 전압이 저항(R02)를 통해서 마이크로컨트롤러의 포트(P01)에 입력되어진다.

상기와 같은 경로로 마이크로컨트롤러는, 포트(P01)를 통해서 온도에 따라 변화되는 전압값을 입력하고, 입력되는 전압값에 따른 현재 온도를 인지하게 된다. 그리고 상기 포트(P01)를 통해서 감지된 온도는, 전자레인지의 전장실(도시하지 않음)에 구비된 쿨링팬(도시하지 않음)의 동작을 위한 기초신호로 이용되어진다. 따라서 포트(P01)를 통해서 감지된 온도가 쿨링팬동작온도 이상이 되면, 마이크로컨트롤러는, 쿨링팬의 동작을 제어한다.

다음, 종래 전자레인지에서는 도어의 열림과 닫힘을 감지하기 위한 마이크로컨트롤러의 포트를 또 한개 구비하고 있다.

즉, 도시되고 있는 바와 같이, 도어 스위치(SW1)에 마이크로컨트롤러의 포트(P02)가 연결되어진다. 상기 도어스위치(SW1)의 일측은 -12볼트의 공급전원단에 연결되고, 다른 일측은 저항을 통해서 마이크로컨트롤러의 포트(P02)에 연결되어진다. 상기 마이크로컨트롤러의 포트(P02)와 도어스위치(SW1) 사이에는 다수개의 저항(R03,R04,R05), 다이오드(D01), 그리고 캐패시터(C02) 등이 연결되어 있다.

상기와 같은 구성으로 종래 전자레인지에서는, 도어 스위치(SW1)가 열린 상태일 때, -12볼트의 공급전원단의 전류통로가 차단되면서 마이크로컨트롤러의 포트(P02)에는 로우상태의 신호가 입력된다. 반대로 도어 스위치(SW1)가 닫힌 상태일 때, -12볼트의 공급전원단의 전류통로가 형성되면서 마이크로컨트롤러의 포트(P02)에는 하이상태의 신호가 입력된다. 따라서 마이크로컨트롤러는 포트(P02)의 감지신호에 기초해서 도어의 열림과 닫힘을 감지하고, 도어가 열렸을 때는 구동원의 동작을 차단하고, 도어가 닫혔을 때는 구동원을 동작시키는 등의 제어를 수행하게 된다.

이상과 같이 종래 전자레인지에서는, 제어와 감지를 위한 제어소자로서 마이크로컨트롤러를 구비하고, 상기 마이크로컨트롤러의 한개의 포트(P01)를 이용해서 온도를 감지하고, 또 한개의 포트(P02)를 이용해서 도어 열림과 닫힘을 감지하고 있다. 따라서 종래 전자레인지는 두개의 감지 포트(P01,P02)를 구비해야만 했고, 두개의 기능에 대해서 마이크로컨트롤러의 두개의 포트를 할당해야만 하는 점으로 인해서 마이크로컨트롤러의 사용용량 증대 및 원가상승시키는 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 마이크로컨트롤러의 한개 포트를 이용해서 전자레인지의 도어 열림과 닫힘 그리고 쿨링팬의 동작온도를 감지할 수 있는 전자레인지의 온도 및 도어 감지회로를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자레인지의 온도 및 도어 감지를 위한 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 전자레인지의 온도 및 도어 감지를 위한 회로도,

도 3은 본 발명에 따른 감지 전압 분포도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

R01~R14 : 저항 TH : 서미스터

Q11,Q12 : 트랜지스터 D01~D12 : 다이오드

SW11 : 도어스위치 ZD11,ZD12 : 제너다이오드

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 전자레인지의 온도 및 도어 감지회로는, 전자레인지의 도어 열림과 닫힘 상태에 따라서 온/오프 되는 도어스위치와; 제 1,2 전원 사이에 직렬 연결되도록 구성되고, 상기 도어스위치의 온 동작에 연동해서 턴-온되는 스위칭소자1와, 오프 동작에 연동해서 턴-온되는 스위칭소자2와; 상기 두개의 스위칭소자1,2 사이에 연결되고, 전자레인지의 쿨링팬 동작을 제어하기 위하여 온도를 검출하는 서미스터와; 상기 두개의 스위칭소자1,2 사이에 연결되어서, 상기 도어스위치에 의한 전자레인지의 도어 개폐와 상기 서미스터에 의한 쿨링팬의 동작온도를 감지하기 위한 마이크로컨트롤러의 한개의 포트를 포함하여 구성되고, 상기 포트에 감지되는 전압레벨에 의해서 쿨링팬의 동작온도와 도어의 개폐를 감지하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조해서 본 발명에 따른 전자레인지의 온도 및 도어 감지회로에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전자레인지에서 온도 및 도어 감지회로를 위한 회로도이다.

본 발명의 전자레인지에서는 쿨링팬의 동작온도를 감지하기 위한 구성과 도어의 열림과 닫힘을 감지하기 위한 구성을 마이크로컨트롤러의 한개의 포트를 이용하고 있다.

즉, 도시되고 있는 바와 같이, 도어스위치(SW11)는 -12볼트 공급전원단의 일측에 연결되고 있다. 그리고 도어스위치(SW11)의 다른 일측은 다이오드(D11)의 캐소드단과 저항(R12) 사이의 접속점에 연결되고 있다. 상기 다이오드(D11)의 애노드단은 접속점(C)에 연결되고, 상기 접속점(C)에 저항(R11)의 일측과다이오드(D12)의 애노드단이 연결되어진다. 상기 접속점(A)은 그라운드에 연결되어진다.

상기 저항(R12)의 또 다른 일측은 트랜지스터(Q11)의 베이스단자에 연결되고 있고, 상기 트랜지스터(Q11)의 에미터단자는 상기 접속점(A)에 연결되며, 콜렉터단자는 접속점(B)에 연결되어진다. 그리고 상기 트랜지스터(Q11)의 에미터단자와 콜렉터단자 사이에는 제너 다이오드(ZD11)가 연결되어진다.

또한, 상기 접속점(B)에는 병렬 연결되고 있는 서미스터(TH)와 저항(R15)의 일측이 연결된다. 상기 저항(R15)의 다른 일측은 접속점(D)에 연결되고, 상기 접속점(D)에 트랜지스터(Q12)의 콜렉터단자가 연결된다. 상기 트랜지스터(Q12)의 에미터단자는 접속점(E)를 통해서 -5볼트 공급전원단에 연결되고, 베이스단자는 다이오드(D12)의 캐소드단에 연결되어진다. 그리고 상기 트랜지스터(Q12)의 에미터단자와 콜렉터단자 사이에도 제너다이오드(ZD12)가 연결되어진다.

상기 서미스터(H)는 접속점(F)에 연결되고, 상기 접속점(F)에 저항(R14)과 저항(R13)의 일측이 연결되어진다. 상기 저항(R14)의 다른 일측에는 마이크로컨트롤러의 포트(P01)와 캐패시터(C11)가 연결된다. 상기 캐패시터(C11)의 다른 일측은 그라운드 전위에 연결되어진다. 상기 저항(R13)의 다른 일측은 접속점(D)에 연결되고 있다. 상기 구성에서 트랜지스터(Q11)는, PNP형 이고, 트랜지스터(Q12)는 NPN 형이다. 그리고 상기 두개의 제너다이오드(ZD11,ZD12)는 각각 2.7볼트의 전압으로 설정되어 있다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 전자레인지에서 온도와 도어의 열림과 닫힘을 감지하는 구성에 대해서 살펴보기로 한다.

우선, 전자레인지의 도어 열림과 닫힘을 감지하는 구성에 대해서 설명한다.

도어가 닫힌 상태일 때, 도어스위치(SW11)는 온 상태가 된다. 이때, 접속점(G)과 -12볼트의 공급전원단 그리고 접속점(A)를 통해서 연결되는 그라운드 사이에는 상기 온동작된 도어스위치(SW11)를 통해서 전류통로가 형성된다.

한편, 상기 접속점(G)에는 저항(R12)를 통해서 트랜지스터(Q11)의 베이스단자가 연결되고 있고, 상기 도어스위치(SW11)의 온동작에 의해서 베이스단자에는 로우상태의 신호가 인가된다. 상기 트랜지스터(Q11)는 로우상태의 신호에 의해서 턴-온 된다.

이때, 상기 트랜지스터(Q11)의 동작과 연동해서 동작하는 트랜지스터(Q12)는 턴-오프 된다. 즉, 상기 도어스위치(SW11)의 온동작으로 인해서, 트랜지스터(Q12)의 베이스단자에도 로우상태가 인가되면서 상기 트랜지스터(Q12)는 오프상태를 갖게 되는 것이다.

이와 같이, 두개의 트랜지스터(Q11,Q12)가 턴-온 또는 턴-오프 될 때, 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터단자에 연결된 접속점(B)에는 0볼트 전압이 형성되고, 상기 트랜지스터(Q12)의 콜렉터단자에 연결된 접속점(D)에는 -2.3볼트의 전압이 형성된다. 따라서 상기 접속점(B)와 접속점(D)에 걸리는 0볼트에서 -2.3볼트 사이의 전압이 마이크로컨트롤러의 포트(P01)에 입력되고, 마이크로컨트롤러는 상기 전압값에 의해서 전자레인지의 도어가 닫혔음을 감지한다.

즉, 본 발명에서는 0볼트에서 -2.3볼트 사이의 전압값을 전자레인지의 도어닫힘상태로 설정하고 있는 것이다. 이때의 구간이 도 3에서 ⓐ구간이다.

다음, 도어가 열린 상태일 때, 도어 스위치(SW11)는 오프상태를 갖게 된다. 이때의 동작으로 -12볼트의 공급전원단과 접속점(G) 사이는 전류가 흐를 수 없는 차단된 상태가 된다.

이때, 상기 접속점(C)와 접속점(G)에는 하이상태의 전압이 인가되면서, 이 전압이 트랜지스터(Q11)의 베이스단자에 인가되어 트랜지스터(Q11)를 턴-오프 상태로 전환시킨다. 또한, 마찬가지로 상기 접속점(C)에 연결된 트랜지스터(Q12)의 베이스단자에도 하이상태의 전압이 인가되고, 이때 트랜지스터(Q12)는 턴-온 상태가 된다.

이러한 동작으로 상기 트랜지스터(Q11)가 턴-오프 상태가 되고, 트랜지스터(Q12)가 턴-온 상태가 되었을 때, 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터단자에 연결되고 있는 접속점(B)에는 -2.7볼트의 전압이 형성된다. 또한, 상기 트랜지스터(Q12)의 콜렉터단자에 연결되고 있는 접속점(D)에는 -5볼트의 전압이 형성되어진다.

따라서 상기 접속점(B)와 접속점(D)에 걸리는 -2.7볼트에서 -5볼트 사이의 전압이 마이크로컨트롤러의 포트(P01)에 입력되고, 마이크로컨트롤러는 상기 전압값에 의해서 전자레인지의 도어가 열렸슴을 감지한다.

즉, 본 발명에서는 -2.7볼트에서 -5볼트 사이의 전압값을 전자레인지의 도어 열림상태로 설정하고 있는 것이다. 이때의 구간이 도 3에서 ⓑ구간이다.

이와 같이 본 발명의 마이크로컨트롤러는, 한개의 포트(P01)로 입력되는 전압차에 의해서 전자레인지의 도어가 열렸는지 또는 닫혔는지를 감지하게 된다.

다음은 본 발명에서 상기 포트(P01)를 통해서 감지되는 전압값에 따른 쿨링팬의 동작온도를 감지하는 과정에 대해서 설명한다.

우선, 마이크로컨트롤러에서는 감지전압에 따른 온도를 각각 설정하고 있다. 그리고 쿨링팬의 동작온도도 설정하고 있다. 일반적으로 쿨링팬의 동작온도는 45도 이하의 조건에서 쿨링팬을 멈춤상태로 제어하고, 65도 이상에서 10초 이상 지연될 때 쿨링팬을 구동상태로 제어한다.

그리고 본 발명에서 쿨링팬의 동작온도는, 전자레인지의 도어가 열린상태일 때의 경우와 도어가 닫힌 상태일 때의 경우로 두가지로 구분되어진다. 이것은 앞서 설명하고 있는 바와 같이, 도어의 열림과 닫힘을 감지하는 마이크로컨트롤러의 한개의 포트(P01)를 쿨링팬의 동작온도를 감지하는 포토로 공통으로 사용하고 있기 때문이다. 그리고 전자레인지의 도어가 열린상태일 때와 도어가 닫힌상태일 때, 제어회로가 다르게 동작하면서 감지되는 전압의 구간도 달라진다. 따라서 본 발명에서는 전자레인지의 도어가 열린상태일 때와 도어가 닫힌상태일 때, 각각 쿨링팬의 동작온도를 감지해야 한다.

앞서 언급하고 있는 바와 같이, 전자레인지의 도어가 닫힌 상태[SW11 온상태, 트랜지스터(Q11) 온 상태, 트랜지스터(Q12) 오프 상태]에서 접속점(B)와 접속점(D) 사이에서 감지되는 전압은 0볼트에서 -2.3볼트 사이이다.

그리고 전자레인지의 동작으로 인한 온도 변화에 따라서 서미스터(TH)의 저항값에 변화가 발생된다. 이때 변화되는 저항값으로 인해서, 마이크로컨트롤러는포트(P01)를 통해서 0볼트에서 -1.0볼트 사이의 전압을 입력할 수도 있고, 또는 -1.3볼트에서 -2.3 볼트 사이의 전압을 입력할수도 있다.

즉, 전자레인지의 도어 닫힌 상태에서 감지되는 전압구간에 포함되면서 다시 온도차에 의한 구간 구별이 되고 있는 것이다. 만약, 서미스터의 감지온도가 65도 이상일 때, 마이크로컨트롤러의 포트(P01)에서는 0볼트에서 -1.0볼트 사이의 전압을 입력하게 된다. 반대로 서미스터의 감지온도가 45도 이하일 때, 마이클컨트롤러의 포트(P01)에서는 -1.3볼트에서 -2.3볼트 사이의 전압을 입력하게 된다.

따라서 마이크로컨트롤러는, 도어가 닫힌상태에서, 포트(P01)의 감지전압이 0볼트에서 -1.0볼트 사이인 경우에서는 감지온도가 65도 이상으로 인지하고, 쿨링팬을 동작시킨다(도 3에서 ⓒ구간). 그리고 도어의 닫힘이 감지된 상태에서 포트(P01)의 감지온도가 -1.3볼트에서 -2.3볼트 사이인 경우에서는 감지온도가 45도 이하로 인지한다. 상기 45도 이하의 조건에서는 쿨링팬을 정지시킨다(도3에서 ⓓ구간).

다음, 전자레인지의 도어가 열린상태일 때[도어 스위치(SW11)는 오프상태, 트랜지스터(Q11)는 오프상태, 트랜지스터(Q12)는 온상태], 접속점(B)와 접속점(D) 사이에서 감지되는 전압은 -2.7볼트에서 -5볼트 사이이다.

그리고 전자레인지의 동작으로 인한 온도 변화에 따라서 서미스터(TH)의 저항값에 변화가 발생된다. 이때 변화되는 저항값으로 인해서, 마이크로컨트롤러는 포트(P01)를 통해서 -2.7볼트에서 -3.7볼트 사이의 전압을 입력할 수도 있고, 또는 -4.6볼트에서 -5 볼트 사이의 전압을 입력할 수도 있다.

즉, 전자레인지의 도어 열린 상태에서 감지되는 전압구간에 포함되면서 다시 온도차에 의한 구간 구별이 되고 있는 것이다. 만약, 서미스터의 감지온도가 65도 이상일 때, 마이크로컨트롤러의 포트(P01)에서는 -2.7볼트에서 -3.7볼트 사이의 전압을 입력하게 된다. 반대로 서미스터의 감지온도가 45도 이하일 때, 마이클컨트롤러의 포트(P01)에서는 -4.6볼트에서 -5볼트 사이의 전압을 입력하게 된다.

따라서 마이크로컨트롤러는, 도어가 열린상태를 감지한 상태에서, 포트(P01)의 감지전압이 -2.7볼트에서 -3.7볼트 사이인 경우에서는 감지온도가 65도 이상으로 인지하고, 쿨링팬을 동작시킨다(도 3에서 ⓔ구간). 그리고 도어의 열림이 감지된 상태에서, 포트(P01)의 감지온도가 -4.6볼트에서 -5볼트 사이인 경우에서는 감지온도가 45도 이하로 인지한다. 상기 45도 이하의 조건에서는 쿨링팬을 정지시킨다(도 3에서 ⓕ구간).

그리고 도 3에서 각 구간에 따른 약간의 간격(S1,S2,S3)를 두고 있는 것은, 각 구간 사이를 구별하기 위한 것이다. 또한, 상기와 같이 각 구간에 따라서 포트(P01)로 서로 다른 전압을 입력하기 위해서는 각 저항들의 저항치가 각기 다르게 설정되야 할 것이다.

그리고 본 발명에서 상기 쿨링팬의 구동을 제어함에 있어서, 서미스터 감지온도가 65도 이상인 구간에서 소정시간(약 10초) 이상 계속되는 상태에서 쿨링팬을 동작시키는 것으로 제어할 수도 있다. 상기 제어를 위해서는 마이크로컨트롤러에서 포트(P01)를 통해서 0볼트에서 -1.0볼트 사이의 전압 또는 -2.7볼트에서 -3.7볼트 사이의 전압이 감지될 때, 시간을 카운트해서 소정시간이 경과될 때, 쿨링팬을동작시키도록 제어한다.

이상에서와 같이, 본 발명은 전자레인지에서 제어 및 감지를 위해 사용되는 마이크로컨트롤러의 한개의 포트를 이용해서 도어의 열림과 닫힘 그리고 쿨링팬의 동작온도를 감지하고 있다. 따라서 본 발명에서는 전자레인지의 도어가 열린상태일 때와 닫힌상태일 때를 각기 다른 전압크기를 이용해서 감지할 수 있도록, 또한 전자레인지의 도어가 열린상태의 감지전압 구간 내에서 그리고 전자레인지의 도어가 닫힌상태의 감지전압 구간 내에서 쿨링팬의 구동을 위한 구간과 쿨링팬의 멈춤을 위한 구간에 따른 각기 다른 전압크기를 설정하고 있다. 이와 같이 각 상태에 따라서 전압이 다르게 검출되므로 인해서 한개의 포트를 이용해서 상기 동작을 검출하는 것이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 한개의 마이크로컨트롤러 포트만으로 전자레인지의 도어 열림과 닫힘상태 그리고 쿨링팬의 동작온도를 감지할 수 있으므로서 마이크로컨트롤러의 사용 포트 수를 감소시킬 수 있다. 또한 포트 수가 적은 마이크로컨트롤러를 이용 가능하므로서, 마이크로컨트롤러로 인한 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 전자레인지의 도어 열림과 닫힘 상태에 따라서 온/오프 되는 도어스위치와;

   제 1,2 전원 사이에 직렬 연결되도록 구성되고, 상기 도어스위치의 온 동작에 연동해서 턴-온되는 스위칭소자1와, 오프 동작에 연동해서 턴-온되는 스위칭소자2와;

   상기 두개의 스위칭소자1,2 사이에 연결되고, 전자레인지의 쿨링팬 동작을 제어하기 위하여 온도를 검출하는 서미스터와;

   상기 두개의 스위칭소자1,2 사이에 연결되어서, 상기 도어스위치에 의한 전자레인지의 도어 개폐와 상기 서미스터에 의한 쿨링팬의 동작온도를 감지하기 위한 마이크로컨트롤러의 한개의 포트를 포함하여 구성되고,

   상기 포트에 감지되는 전압레벨에 의해서 쿨링팬의 동작온도와 도어의 개폐를 감지하는 전자레인지의 온도 및 도어 감지회로.