KR100497936B1 - 화염감지시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화염감지시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화염감지가 보다 효율적으로 이루어지도록 하는 화염감지시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 화염의 이상 및 시스템의 다양한 에러에 대해서 확실하게 안전 제어가 되도록 하고 있고, 특히 마이크로프로세서를 적용하여 제품의 단순화를 실현하였고, 종래에 하드웨어적인 방식으로 표현하지 못했던 기술적인 한계를 극복하여 각종 다양한 버너운전상황에 대응할 수 있는 기술적인 진보를 이루게 되었다. 또한, LCD 디스플레이를 사용하여 에러 및 현재 동작상태를 사용자에게 알려줄 수 있도록 하고 있으며, 운전자가 보일러 내부 화염의 특성 및 세기에 따라 신호 레벨을 쉽게 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명은 화염감지센서가 버너 화염을 감지하는데 있어서, 400~700nm의 가시광선 중에서도 청색파장에 감도가 좋은 포토센서를 적용하여 버너화염감지의 안정도와 신뢰도를 높이도록 하고 있다. 또, 버너의 보수 및 센서 렌즈의 오염을 제거할 수 있도록 그 시기를 알려주는 경보기능을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 종래의 하드웨어적인 방식과 비교해볼 때 기술적인 진보를 이루게 되었으며, 따라서 사용의 편리함과 안전한 사용이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

화염감지시스템 및 그 제어방법{Flame scanner system and method for controlling the same}

본 발명은 화염감지시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화염감지가 보다 효율적으로 이루어지도록 하는 화염감지시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

보일러는, 사용자의 요구에 따라서 가스, 석탄, 기름 등과 같은 연소 연료를 공급해서 점화를 발생시키고, 또는 연소 연료의 공급을 차단해서 소화를 시킨다. 이와 같은 점화와 소화를 주 기능으로 수행하는 보일러는 가정용 보일러와 같은 소형 보일러와, 공장 및 발전소 등에서 사용되고 있는 중/대형 산업용 보일러로 구분된다.

보통, 소형 보일러는, 연소 연료의 공급 및 차단에 따라 발생되는 화염의 점화상태 또는 소화상태만을 감지하므로서 보일러에서 요구하는 기능을 수행하는 것이 가능하다. 그러나 중/대형 산업용 보일러의 경우는, 버너화염 유무를 판정하는 것은 물론이고, 화염의 세기 및 화염주파수(불꽃명멸현상) 상태와 비례한 아날로그전류신호를 출력하여 버너가 안정하고 효율적으로 운전되도록 하고 완전연소를 지향하는 것이 요구된다.

한편, 중/대형 산업용 보일러는, 다수개의 버너를 장착하게 되는데, 같은 높이에 있으며 일직선상에 놓여있는 대향한 버너의 화염과 자기버너의 화염을 정확하게 구별하는 것이 대단히 중요하다. 이것은 자기버너화염이 소화되었을때, 대향한 버너의 화염이 자기버너화염을 감지하기 위한 화염감지센서 바로 앞에서 활활 타오르더라도, 자기버너화염이 소화되었음을 감지하여 연료공급을 중단시켜야 하고, 만일 그렇지 못했을때는 불완전연소의 결과를 초래할 뿐 만 아니라, 연료 과잉공급으로 보일러가 폭발하는 위험이 발생할 수 있기 때문이다.

특허 제 171263호(발명의 명칭 : 보일러의 화염감지방법 및 그 장치)는 보일러의 외벽을 통하여, 그 내부로 삽입된 금속 파이프와 연결되도록 화염감지센서를 설치하여 감지된 신호를 정전류출력으로 변환하여 원거리에 설치되는 화염세기 증폭부에 전송하도록 하고, 상기 화염세기 증폭부에는 화염세기 아날로그신호와 화염세기 변환기를 통해 얻어지는 신호에 의해 외부에 설치되는 전류지시계로 화염상태를 표시토록 하고 있다. 그리고 비교기에 의해 통과된 신호를 디지털신호로 하여 주파수 종합연산출력부로 전송함과 동시에 결함표시와 L.Set 표시 및 H.Set 표시 등을 설치하여 점멸토록 하고, 상기 주파수 종합연산부에는 비교기의 출력신호에 의해 논리회로에 의거 릴레이를 구동시키도록 되고 발광다이오드로 화염의 정상여부를 표시하도록 하고 있다.

상기 특허는 중/대형 산업용 보일러에 있어서 버너 화염을 감지하여 효율적이고 안전하게 보일러가 운전되도록 대향한 상대버너화염과 자기버너화염을 정확하게 식별 가능하고, 화염세기 상태에 따라 4~20mA 아날로그신호를 출력하므로써 실용제품에 적용 이용되고 있다.

그러나 상기 특허는, 하드웨어적인 특성상 각종 다양한 버너운전 상황에 대응할 수 있는 기술적인 한계를 극복하지 못했었다. 또한, 아날로그 스위치에 의하여 초기 설정을 진행하다보니 사용자의 직관에 의존하게 되며, 각 버너마다 동일한 화염감지조건으로 초기설정을 제어하는 것이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 증폭기 내부 전자부품의 고장 및 외부연결전선의 단락 등 여러가지 시스템 에러의 원인을 표시하는 표시장치를 갖지 못하였고, 센서의 렌즈가 오염되었음을 경보하는 기능을 가지고 있지 않다.

따라서 본 발명의 목적은 마이크로프로세서를 이용하여, 기술적인 향상을 실현하고 화염의 이상 및 시스템의 다양한 에러 요인들에 대해서 확실하게 검출 가능하면서 안전하고, 효율적인 제어가 이루어질 수 있는 화염감지시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 화염의 특성 및 세기에 따라서 신호의 레벨을 간편하게 조절할 수 있는 화염감지시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 센서 렌즈가 오염되었음을 외부에 알려줄 수 있는 화염감지시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화염감지시스템은,버너에서 발생된 화염의 빛을 감지하기 위한 센서와; 상기 센서의 검출신호를 대수 압축하고, 주위온도에 따른 온도편차를 보상하여, 정전류로 변환하여 출력하는 화염감지부와, 상기 화염감지부로부터 소정거리 이상 떨어져있고, 상기 화염감지부의 신호를 수신하여 전압신호로 변환하는 전류/전압변환수단과; 상기 전류/전압변환수단의 출력을 입력하여 DC신호로 변환하는 적분수단과; 상기 전류/전압변환수단의 출력을 이용해서 화염신호의 주파수를 검출하는 주파수검출수단과; 상기 전류/전압변환수단의 출력을 이용해서 시스템 오동작을 감지하는 시스템 오동작감지신호발생수단과; 상기 오동작감지신호발생수단의 출력을 로직신호로 변환하는 로직신호발생수단과; 화염의 특성 및 화염의 세기에 따른 신호의 레벨 및 정상 화염 판정여부를 위한 기준값을 설정하는 스위치조작수단과; 시스템의 초기화를 제어하고, 상기 적분수단의 출력신호를 기설정된 연산과정으로 상기 스위치조작수단에서 설정한 신호레벨만큼 증폭해서 화염세기신호를 발생시키고, 상기 검출된 주파수신호를 기설정된 연산과정으로 보정하여 화염주파수신호를 발생하며, 상기 로직신호발생수단에서 출력하는 오동작 검출신호에 기초해서 시스템 각종 오동작을 판단하는 제어수단과;상기 제어수단에서 출력되는 화염세기신호와 화염주파수신호를 아날로그신호로 변환하는 디지탈/아날로그변환수단과; 상기 디지털/아날로그변환수단의 출력값에 기초해서 다양한 종류의 정전류를 발생하는 적어도 하나 이상의 정전류발생수단과; 상기 제어수단에서 발생한 화염세기신호와 화염주파수신호, 각종 시스템 동작상태신호를 표시하는 LCD 디스플레이수단을 구비한 제어장치를 포함하여 구성된다.

본 발명의 상기 주파수검출수단은, 상기 제어수단에서 인가하는 이득율에 의해서 상기 적분수단의 DC신호를 증폭하는 화염신호발생수단과; 상기 화염신호발생수단의 출력을 구형파로 변환하는 구형파변환수단을 포함하여 구성된다.

본 발명은, 상기 제어수단은, 산출된 화염세기신호와 화염주파수신호를 로직 연산하여, 그 값에 의해서 화염의 정상여부를 판단하여 신호를 발생하고, 상기 제어수단에서 발생된 화염 정상여부신호에 의해 구동신호를 발생하는 정상신호발생기와; 상기 정상신호발생기의 출력에 의해서 동작하는 릴레이와 발광다이오드를 더 포함하여 구성된다.또한, 상기 제어수단은, 화염이 없는 상태에서 상기 로직신호발생수단의 출력신호에 기초하여 각 회로소자의 정상동작여부, 센서의 정상동작여부, 선로의 연결상태 등을 검출하여 시스템 에러신호를 발생하고, 상기 제어수단에서 발생된 시스템 에러신호에 의해서 구동신호를 발생하는 결함신호발생기와; 상기 결함신호발생기의 출력에 의해서 동작하는 릴레이와 발광다이오드를 더 포함하여 구성된다.

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또한, 본 발명에 따른 화염감지시스템의 제어방법은, 시스템을 초기화시키고, 사용자의 조작에 의해서 모드를 설정하는 모드설정단계와; 시스템 정상동작여부를 감시하기 위해서, 자체 테스트를 수행하는 자체테스트수행단계와; 시스템의 정상동작상태에서, 센서를 통해 검출되는 아날로그 화염신호를 입력하는 아날로그화염신호 입력단계와; 상기 아날로그 화염신호에서 화염세기 미소 변화량을 감산하고, 소정주기로 반복입력하여 평균값으로 연산하여, 사용자 조절에 의한 세기만큼 증폭한 증폭값과 평균값을 통해 화염세기 출력값을 산출하고, 상기 화염세기를 기준값과 비교하여 정상여부를 판단하는 화염세기신호 산출단계와; 상기 아날로그 화염신호를 소정주기로 반복입력하여, 평균값을 연산/보정하여 산출된 화염주파수 출력값의 하한값과 상한값을 비교해서, 버너화염의 주파수가 정상상태인지를 판단하는 화염주파수신호 산출단계와; 상기 산출된 화염세기 및 화염주파수를 외부로 출력하는 출력단계를 포함하여 구성된다.이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 화염감지시스템 및 그 제어방법에 대해서 상세하게 설명한다.

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도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 화염감지시스템의 구성도이다.

우선, 본 발명의 화염감지시스템은, 보일러에서 발생되는 화염(가시광)을 검출 가능한 곳에 센서(10)를 설치한다. 상기 센서(10)는, 석탄, 기름, 가스연료를 연소 연료로 해서 발생되는 화염을 보일러의 외벽을 통하여 내부로 삽입된 금속 파이프를 통하거나 보일러 내부에 광파이버 케이블을 삽입하여 화염의 상태를 감지한다. 상기 센서(10)는, 렌즈 보호 글라스 필터(10a)를 통해서 볼록렌즈(10b)에 집광된 광을 포토다이오드(PD1)를 통해서 검출한다.

상기 포토다이오드(PD1)는, 화염의 세기에 따라 출력을 변화시키고, 이렇게 하여 버너 화염의 세기가 검출되어진다. 특히, 상기 포토다이오드(PD1)은, 400~700nm의 가시광선 중에서도 청색파장에 감도가 좋은 포토다이오드를 적용하는 것이 바람직하다.

상기 센서(10)에 의해서 검출된 화염의 세기는, 가변저항(VR1)에 의해서 게인 조정이 이루어지는 대수 증폭기(20)에 입력된다. 상기 대수 증폭기(20)는, 상기 센서(10)를 통해서 검출되어지는 화염신호를 1v/decade로 대수 압축해서 안정화된 신호를 발생시킨다. 이때 상기 대수 증폭기(20)의 신호 안정화는, 검출된 화염신호가 주위의 대기온도 및 보일러 외벽에 전도되는 고온의 영향을 받지 않도록 한다.

상기 대수증폭기(20)의 출력은 원거리 송신을 위해서 정전류로 변환시키는 전압/전류변환기(30)에 입력되어진다. 상기 전압/전류변환기(30)는, OP앰프(OP1,OP2)와, 다수개의 저항(R2~R6), 캐패시터(C1), 그리고 가변저항(VR2)에 의해서 구성되어진다. 상기 전압/전류변환기(30)는, 검출된 화염신호를 원거리 송신이 가능하도록 하는 정전류값으로 변환시킨다.

따라서 상기 전압/전류변환기(30)까지의 구성이 화염이 검출 가능한 보일러 근처에 설치되는 구성이다. 상기 전압/전류변환기(30)에서 출력되는 정전류로 변환된 화염신호는 선로(L1)를 통해서 원거리에 설치된 화염감지시스템의 제어장치측으로 전송되어진다.

상기 선로(L1)를 통해서 전송되어진 화염신호는 고임피던스 저항(R7)과, OP앰프(OP3)와, 그리고 저항(R8~R10)으로 구성되고 있는 전류/전압변환기(15)에 의해서 수신되어진다. 상기 전류/전압변환기(15)의 출력은 신호영점조정기(25)와, 시스템 오동작감지신호발생기(80)에 입력되어진다.

상기 신호영점조정기(25)는, 화염이 감지되지 않는 상태일때, 출력신호를 제로상태로 조절하여, 검출된 화염신호에 대해서 정확한 검출이 이루어지도록 조절하기 위한 구성이다.

상기 신호영점조정기(25)를 통과한 화염신호는 적분기(35,45)를 통과하면서 DC신호로 변환되어지고, 상기 변환된 DC신호(A1)는 출력단자를 통해서 마이크로프로세서(100)에 입력되어진다. 이후, 상기 마이크로프로세서(100)는 입력된 화염신호(A1)를 이용하여, 화염신호의 세기를 산출하기 위한 연산을 수행하게 된다.

또한, 상기 시스템오동작감지신호발생기(80)에 입력된 화염신호는 시스템의 오동작을 검출하기 위한 기초신호로 이용된다. 따라서 상기 시스템오동작감지신호발생기(80)는, 선로(L1)의 상태, 센서(10)의 동작상태 등을 검출하고, 검출된 신호를 로직신호발생기(85)에 출력한다. 상기 로직신호발생기(85)는 입력된 신호를 마이크로프로세서(100)에 전송 가능한 로직신호로 변환시켜서 출력한다. 상기 로직신호발생기(85)에서 출력된 시스템 오동작 감지에 따른 신호(P12~P15)는 마이크로프로세서(100)에 입력된다.

그리고 상기 신호영점조정기(25)를 통과한 화염신호는 화염신호발생장치(60)에 입력된다. 상기 화염신호발생장치(60)는, 후술되는 마이크로프로세서(100)에서 조정한 이득조정값(P8~P11)에 따라서 이득조정신호발생기(65)에서 발생되는 이득값에 기초하여 입력된 화염신호의 이득을 조정하여 출력한다.

상기 화염신호발생장치(60)에서 소정만큼 증폭되어져 출력되는 화염신호는 출력단자를 통해서 출력되어짐과 동시에 구형파변환기(70)에 입력되어진다. 상기 화염신호발생장치(60)에서 출력된 신호(TP1)는, 현재 보일러의 연료 연소에 따라 화염의 변화하는 상태를 사용자가 오실로스코프와 같은 기기를 이용하면 볼 수 있도록 제공되어진다.

그리고 상기 구형파변환기(70)에 입력된 신호는, 기준값에 따른 구형파로 변환되어져 출력되고, 상기 구형파신호는 앤드게이트(75)의 제 1 입력신호가 된다.

또한, 상기 신호영점조정기(25)를 통과하고, 1차 적분기(35)에서 적분되어 DC신호로 변환된 화염신호는 불꽃유무판별기(55)의 입력신호가 된다. 상기 불꽃유무판별기(55)는 입력신호를 기준신호와 비교해서, 화염의 유무에 따른 판별신호를 출력한다. 상기 불꽃유무판별기(55)의 출력신호는 상기 앤드게이트(75)의 제 2 입력신호로 인가된다.

따라서 상기 앤드게이트(75)는, 불꽃유무판별기(55)의 출력신호와 구형파변환기(70)의 출력신호에 기초해서 신호를 출력하는데, 결과적으로 화염신호의 주파수에 대한 신호를 출력한다.

상기 앤드게이트(75)의 출력은 주파수/전압변환기(40)와 LED 드라이버1(50)에 입력된다. 상기 LED 드라이버1(50)은, 주파수 주기에 따른 온/오프 동작을 반복하면서 주파수 표시등인 발광다이오드(LED1)를 점멸시키고, 상기 주파수/전압변환기(40)는, 센서(10)를 통해 검출된 화염신호의 주파수에 따른 전압신호(P2)를 출력한다. 상기 주파수/전압변환기(40)의 출력(P2)은 마이크로프로세서(100)에 입력된다.

이상의 과정에서 상기 마이크로프로세서(100)는, 센서(10)를 통해 검출된 화염신호의 세기에 따른 신호(A1)와, 주파수신호(P2)를 입력하고 있다. 또한, 시스템 오동작에 따른 로직신호(P12~P15)를 입력하고 있다. 그리고 검출된 화염신호의 이득조정을 위해서 이득조종신호발생기(65)로 원하는 값만큼의 이득조정을 위한 4비트의 신호(P8~P11)를 출력하고 있다.

우선, 마이크로프로세서(100)는, 상기 시스템 오동작에 따른 로직신호(P12~P15)를 입력되고, 내부 설정되고 있는 프로그램에 의해서 제어되어 상기 볼록렌즈(10b)의 오염 여부에 따른 판별을 수행하고 렌즈오염신호를 발생한다. 상기 렌즈오염신호는 렌즈오염신호발생기(175)를 통해서 릴레이 드라이버3(155)와, LED 드라이버4(160)에 입력된다. 상기 릴레이 드라이버3(155)는 릴레이(RY3)를 구동시키고, 상기 LED 드라이버4(160)는 발광다이오드(LED4)를 점멸시킨다.

또한, 마이크로프로세서(100)는, 상기 시스템 오동작에 따른 로직신호(P12~P15)를 입력되면, 이미 설정한 프로그램에 의해서 내부회로 등의 결함여부에 따른 판별을 수행하고, 결함신호를 발생한다. 상기 결함신호는, 결함신호발생기(170)를 통해서 릴레이 드라이버2(145)와, LED 드라이버3(150)에 입력된다. 상기 릴레이 드라이버2(145)는 릴레이(RY2)를 구동시키고, 상기 LED 드라이버3(150)는 발광다이오드(LED3)를 점멸시킨다.

그리고, 마이크로프로세서(100)는, 보일러에서 화염이 정상적으로 발생되고 있는지에 따른 정상동작여부를 내부 설정되고 있는 프로그램에 의해서 판별하고, 정상신호를 발생한다. 상기 정상신호는, 정상신호발생기(165)를 통해서 릴레이 드라이버1(135)와, LED 드라이버2(140)에 입력된다. 상기 릴레이 드라이버1(135)는 릴레이(RY1)를 구동시키고, 상기 LED 드라이버2(140)는 발광다이오드(LED2)를 점멸시킨다.

상기 마이크로프로세서(100)는, 상기 센서(10)를 통해 검출된 화염신호의 세기에 따른 신호(A1)를 소오스신호로 하여 내부 프로그램에 의해 소정주기동안 반복해서 화염신호의 세기 검출을 위한 동작을 수행한다. 그리고 검출된 화염신호의 세기는 마이크로프로세서(100)의 8비트 출력단자(P16~P23)를 통해서 출력 드라이버1(105)를 통해 디지탈/아날로그변환기1(110)에 입력된다. 상기 디지탈/아날로그변환기1(110)는 입력된 신호를 아날로그신호로 변환한 후, 버퍼(115)를 통해서 화염세기신호를 출력한다.

또한, 상기 마이크로프로세서(100)는, 상기 센서(10)를 통해 검출된 화염신호의 주파수에 따른 신호(P2)를 소오스신호로 하여 내부 프로그램에 의해 소정주기동안 반복해서 화염신호의 주파수 검출을 위한 동작을 수행한다. 그리고 검출된 화염신호의 주파수는 마이크로프로세서(100)의 8비트 출력단자(P16~P23)를 통해서 출력 드라이버2(120)를 통해 디지탈/아날로그변환기2(125)에 입력된다. 상기 디지탈/아날로그변환기2(125)는 입력된 신호를 아날로그신호로 변환한 후, 버퍼(130)를 통해서 화염주파수를 출력한다.

그리고 상기 출력드라이버1,2(105,120)의 동작은, 상기 마이크로프로세서(110)에서 인가되는 클럭신호(P24,P25)에 동기되어 이루어진다.

이상의 동작에 의해서 화염세기에 따른 신호와 화염주파수에 따른 신호가 연산되어져 출력되고, 이 신호는 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 정전류발생기(180~190)에 입력되어져, 전류로 변환되어, 필요로 하는 각종 기기로 입력되어진다. 상기 정전류발생기1(180)은, 화염세기신호를 4~20mA의 전류로 변환하기 위한 구성이고, 정전류발생기2(185)는, 화염세기신호를 0~1mA의 전류로 변환하기 위한 구성이며, 정전류발생기3(190)은, 화염주파수를 4~20mA의 전류로 변환하기 위한 구성이다.

그리고 상기 마이크로프로세서(100)에는 LCD 디스플레이(95)와 스위치조작신호발생기(90)가 연결되고 있다. 상기 LCD 디스플레이(95)는, 상기 센서(10)를 통해서 검출되는 화염의 상태, 이상여부, 각종 알림정보 등을 문자 또는 숫자로서 사용자에게 알려주기 위한 구성이다. 그리고 상기 스위치조작신호발생기(90)는, 보일러에서 발생되는 화염의 특성 및 세기에 따라서 신호레벨을 조절하기 위한 구성으로서, 모드전환을 위한 모드스위치(MODE SW), 동작시작을 위한 시작스위치(START SW), 이동을 위한 이동스위치(NEXT SW), 설정값의 상하 조절을 위한 업 스위치(UP SW)와 다운 스위치(DOWN SW)를 포함한다. 상기 각 스위치들의 동작여부는 스위치조작신호발생기(90)와 버퍼(195)를 통해서 마이크로프로세서(100)에 입력되어진다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 화염감지시스템의 전체적인 동작과정에 대해서 설명한다.

도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 화염감지시스템의 메인 동작 흐름도이고, 도 6은 스위치조작에 따른 동작 흐름도이고, 도 7은 화염세기 연산에 따른 동작 흐름도이며, 도 8은 화염 주파수 연산에 따른 동작 흐름도이다.

우선, 본 발명은 마이크로프로세서(100)의 제어하에 모든 동작이 이루어지는 것이 가장 큰 특징이다. 따라서 사용자가 신호세기에 따라서 조절하는 신호도 우선적으로 마이크로프로세서(100)에서 인식되어져, 그에 따른 제어가 수행되어진다.

시스템에 전원이 인가되면, 마이크로프로세서(100)는 화염세기 연산값, 화염주파수 연산값 등 내부 메모리 등에 기억되고 있던 값과 각 회로소자의 동작상태를 초기상태로 조절한다(제 S100 단계). 또한 LCD 디스플레이(95)의 표시상태도 초기화된다(제 S103 단계).

상기 제 S100 단계, 제 S103 단계에서 모든 시스템이 초기상태로 복귀된 후, 마이크로프로세서(100)는 시작키가 입력되는지를 감시한다(제 S106 단계). 상기 시작키는, 사용자가 시스템 외부에 구비되고 있는 시작 스위치(START SW)를 선택하는 것에 의해서 스위치조작신호발생기(90)를 통해서 마이크로프로세서(100)에 입력된다.

통상, 상기 시작키가 입력되기 전에, 사용자는 시스템을 필요한 동작상태로 설정하는 모드설정과정을 수행하게 된다. 물론, 이미 설정되어 있는 상태 그대로 동작을 원할때는 상기 제 S103 단계에 이어서 시작키가 입력되며, 모드설정이 필요한 경우에는 모드설정에 따른 인터럽트가 수행되어진다. 즉, 모드 설정에 따른 인터럽트가 발생되면(제 S190 단계), 사용자의 선택에 의한 설정내용이 LCD 디스플레이(95)에 출력되고(제 S193 단계), 설정된 내용이 메모리에 저장하는 과정이 수행된다(제 S196 단계).

상기 모드설정을 위한 인터럽트는 도 6에 도시하고 있으며, 이에 따른 동작은 후에 자세하게 설명한다.

상기 제 106 단계에서 시작키가 입력되어져, 시스템의 동작을 수행하라는 명령을 입력하면, 마이크로프로세서(100)는, 시스템의 동작시작을 위한 초기화를 수행한다(제 S109 단계).

그리고 사용자는 시스템의 동작에 앞서 시스템의 에러 동작 여부를 검출하기 위한 신호를 입력한다(제 S112 단계). 상기 제 S112 단계에서 입력되는 신호는, 시스템의 정상동작 가능여부를 시험하기 위한 테스트값이다.

상기 단계에서 시스템의 정상동작 여부를 시험하기 위한 것은, 여러가지 경로로 수행된다. 예를 들어서, 센서(10)를 통해 화염이 감지가 되지 않는 상태에서, 입력되는 화염신호의 세기신호(A1)가 제로상태인지를 확인하는 것에 의해서 정상동작여부를 확인하는 것이 가능하다. 또한, 화염이 없는 상태에서 상기 마이크로프로세서(100)에서 이득조절값(P8~P11)을 출력했을때, 상기 불꽃유무판별기에서 신호가 출력되지 않으므로서 화염신호의 주파수신호(P2)가 제로상태인지 등을 확인하는 등의 과정으로 수행할 수 있다. 이외에도 마이크로프로세서(100)는 외부 케이블의 연결상태 및 내부 각 회로소자들의 정상동작 여부를 검출하는 것도 가능하다.

즉, 상기 제 S112 단계에 의한 시스템 에러 검출 여부는, 각 회로소자들의 정상동작여부, 센서의 정상동작여부, 선로의 연결상태 등에 따른 결함을 검출하기 위한 과정이다.

만일, 상기 제 S112 단계에서 입력한 값에 기초해서 시스템이 에러가 발생되면(제 S115 단계), 마이크로프로세서(100)는 시스템 에러 발생을 알리는 신호를 출력한다(제 S136 단계). 그리고, 상기 제 S136 단계의 에러 발생과 더불어, 화염의 정상 동작상태임을 표시하고 있던 릴레이는 오프 상태로 제어된다(제 S137 단계).

상기 제 S136 단계에서 발생된 시스템 에러신호에 의해서 결함신호발생기(170)에서 결함신호가 발생되고, 상기 결함신호는 릴레이 드라이버(145)와 LED 드라이버3(150)를 구동시킨다. 따라서 릴레이(RY2)와 결함을 알리는 발광다이오드(LED3)가 점등된다.

또한, 상기 마이크로프로세서(100)는 발생된 결함을 판별하고, 결함원인을 LCD 디스플레이(95)에 간단한 문자 및 숫자 등으로 표시한다(제 S154 단계). 그리고 상기 마이크로프로세서(100)에서 출력되는 모든 외부출력값을 초기화시킨다(제 S157 단계).

상기 제 S157 단계에 의한 과정이 수행된후, 제 S106 단계 이전으로 귀환되어져, 시스템 재정비가 이루어진 후, 다시 시스템의 동작시작신호가 입력되는지를 감시한다.

그리고 제 S106 단계 내지 제 S115 단계까지의 재수행 후, 시스템이 정상적으로 동작되는 상태라고 판단되면, 모든 회로소자들이 정상적으로 동작을 수행하면서 이후부터 센서(10)로부터 검출되는 화염신호에 의한 화염감지 제어가 이루어진다.

마이크로프로세서(100)는, 상기 센서(10)를 통해서 검출되는 화염신호에 대한 화염세기신호(A1)와 화염주파수신호(P2)를 입력한다(제 S118 단계).

상기 제 S118 단계에서 입력되는 화염세기신호(A1)는 다음과 같이 검출되어진다.

버너가 작동함에 따라서 발생된 화염(가시광)은, 보일러의 외벽에 삽입된 금속 파이프 및 보일러 내부에 삽입된 광파이버 케이블을 통하여 광학렌즈로 집광된 후, 포토다이오드(PD1)에 의해서 감지된다. 상기 포토다이오드(PD1)는 감지되는 화염에 비례하는 신호를 출력한다. 상기 포토다이오드(PD1)에서 출력된 신호는 대수증폭기(20)에 입력되고, 상기 대수증폭기(20)는 입력된 신호를 대수 변환하여 전압으로 출력한다.

상기 대수증폭기(20)에서 출력된 신호는 전압/전류변환기(30)에서 원거리에 전송 가능하도록 고임피던스의 정전류값으로 변환되어져 출력되고, 상기 정전류값으로 변환된 화염신호는 선로(L1)를 통해서 장거리 전송된다.

이렇게 해서 전송되는 정전류값은 전류/전압변환기(15)에 입력되고, 상기 전류/전압변환기(15)는, 선로(L1)를 통해서 전달되어오는 정전류신호를 전압신호로 변환한다.

상기 전류/전압변환기(15)에서 출력된 신호는 신호영점조정기(25)를 통해서 적분기(35,45)에 인가된다. 상기 적분기는 입력된 신호를 DC 신호로 변환하여 출력하고, 이렇게 출력되는 DC 신호(A1)는 마이크로프로세서(100)의 화염세기신호로 입력되어지는 것이다.

또한, 상기 제 S118 단계에서 입력되는 화염주파수신호(P2)는 다음과 같이 검출되어진다.

상기 신호영점조정기(25)를 통해서 적분기(35)에 인가된 신호는, 불꽃유무판별기(55)에 입력되고, 상기 불꽃유무판별기(55)는 입력된 신호를 기준신호와 비교하여 화염의 유무 판별에 따른 신호를 출력한다.

또한, 상기 신호영점조정기(25)를 통과한 신호는 화염신호발생장치(60)에 입력된다.

한편, 마이크로프로세서(100)는, 검출된 화염신호에 대한 주파수신호를 검출하기 위해서 적절한 이득조절값(P8~P11)에 따른 신호를 출력단자를 통해서 출력한다. 상기 이득조절값(P8~P11)의 신호는 이득조정신호발생기(65)를 통해서 아날로그신호의 이득조정을 위한 값으로 변환되어지고, 이렇게 해서 화염신호발생장치(60)에 입력된 화염신호의 이득율이 결정되어진다.

즉, 상기 화염신호발생장치(60)는, 입력된 화염신호의 이득을 이득조정신호발생기(65)에서 인가하는 비율로 조정해서 출력한다. 상기 이득이 조정된 신호는 구형파변환기(70)에 입력된다.

상기 구형파변환기(70)는, 입력된 신호를 기준신호와 비교해서 구형파신호를 발생하고, 이렇게 해서 발생된 구형파신호와 상기 불꽃유무판별기(55)에서 발생된 화염유무 판별신호에 따라서 앤드게이트(75)의 출력신호가 결정되어진다.

상기 앤드게이트(75)의 출력신호는 주파수/전압변환기(40)에 입력되고, 상기 주파수/전압변환기(40)는, 입력되는 주파수에 대한 전압신호를 출력한다. 이렇게 해서 출력되는 전압신호가 검출된 화염신호의 주파수에 대한 값(P2)으로, 마이크로프로세서(100)에 입력되어진다.

마이크로프로세서(100)는, 상기 제 S118 단계에서 입력된 화염세기신호(A1)를 이용하여 화염세기연산을 수행하고, 화염주파수신호(P2)를 이용하여 화염주파수 연산을 수행한다(제 S121 단계). 상기 제 S121 단계는 서브 프로그램에 의해서 동작이 이루어지며, 이것을 도 7과 도 8에 도시하고 있다. 이에 대한 동작 설명은 후에 상세하게 설명한다.

상기 제 S121 단계에서 연산된 화염세기와 화염주파수는, LCD 디스플레이(95)에 디스플레이 된다(제 S124 단계).

또한, 상기 제 S121 단계에서 연산된 화염세기는, 출력 드라이버1(105)를 통해서 디지탈/아날로그 변환기1(110)에 입력되며, 상기 디지탈/아날로그변환기1(110)는 입력된 화염세기신호를 아날로그신호로 변환해서 외부로 출력한다. 마찬가지로 상기 제 S121 단계에서 연산된 화염주파수는, 출력 드라이버2(120)를 통해서 디지탈/아날로그 변환기2(125)에 입력되며, 상기 디지탈/아날로그변환기2(125)는 입력된 화염주파수신호를 아날로그신호로 변환해서 외부로 출력한다(제 S127 단계).

그리고 마이크로프로세서(100)는 상기 제 121 단계에서 산출한 화염세기신호와 화염주파수신호를 로직 연산한다(제 S130 단계). 상기 제 S130 단계는, 검출된 화염세기신호와 주파수의 앤드 연산으로서 화염이 정상상태인지 또는 비정상상태인지를 판별하기 위한 과정이다.

상기 제 S130 단계의 연산값에 의해서 화염이 비정상상태라고 판단된 경우에서는(제 S133 단계), 검출되는 화염이 비정상적인 상태인지를 재확인하기 위해서 설정한 온 딜레이 타임(on delay time)을 해제한다(제 S139 단계). 상기 온 딜레이 타임(또는 오프 딜레이 타임)은, 버너가 작동된 직후와 같이 발생되는 화염이 일정치 않고 불규칙적으로 동작할때, 검출되는 신호가 안정화될때까지 대기하기 위한 지연시간이다.

그리고 검출되는 화염이 비정상적인 상태인지를 확인하기 위해서 설정해둔 오프 딜레이 타임(off delay time)을 경과하는지를 감시하고(제 S142 단계), 상기 제 S142 단계의 조건을 만족할때, 화염의 정상동작에 따라서 발생되었던 릴레이신호를 차단한다(제 S145 단계). 즉, 상기 제 S145 단계는, 릴레이(RY1)의 동작을 차단하고, 발광다이오드(LED2)를 소등시킨다.

한편, 상기 제 S142 단계의 조건을 만족하고 있는 상태에서, 센서(10)를 통해서 검출되는 화염 유무를 판단하고(제 S148 단계), 화염이 없는 상태에서 프로그램 연산을 진행한 경우는 주위온도에 따른 전원전압 변동과, 부품 편차 등에 의해서 영점조정 완료시 출력한 0볼트에서 변화된 화염세기 미소변화량을 검출해서 저장한다(제 S151 단계).

그리고 프로그램 연산단계에서 판단한 에러발생원인을 LCD 디스플레이(95)에 출력함과 동시에(제 S154 단계), 외부 출력을 초기화시킨다(제 S157 단계).

그러나 상기 제 S148 단계에서 화염이 검출되지 않는 경우에는, 다른 결함원인이 발생되었음을 인식하고, 그에 따른 메시지 출력이 이루어지도록 제어한다.

한편, 상기 제 S130 단계의 연산값에 의해서 화염이 정상상태라고 판단된 경우는(제 S133 단계), 검출되는 화염이 비정상적인 상태인지를 확인하기 위해서 설정한 오프 딜레이 타임(off delay time)을 해제한다(제 S160 단계).

그리고 검출되는 화염이 정상적인 상태인지를 확인하기 위해서 설정한 온 딜레이 타임(on delay time)을 경과하는 지를 감시하고(제 S163 단계), 상기 제 S163 단계의 조건을 만족할때, 화염의 비정상동작의 원인으로 발생되었던 릴레이신호를 차단함과 동시에 화염의 정상동작에 따른 릴레이신호를 발생한다(제 S166 단계). 즉, 상기 제 S166 단계는, 릴레이(RY1)를 동작시키고 릴레이(RY2)는 오프시키며, 발광다이오드(LED2)는 점등시키고, 발광다이오드(LED3)는 소등시킨다.

이와 같이, 화염이 정상적으로 검출될때, 마이크로프로세서(100)는, 렌즈의 오염여부를 검출하는 과정을 수행한다.

센서(10)는 포토다이오드(PD1)를 이용하여 보일러에서 발생되는 화염신호를 검출하도록 하고 있다. 따라서 상기 포토다이오드(PD1)는, 가능한 정확하게 빛을 감지해야 하고, 이를 보조하기 위한 구성으로 볼록렌즈(10b)와 같은 렌즈부를 보일러 가까이 설치하고 있다. 따라서 상기 렌즈부에 먼지 및 노폐물이 덮이게 되면, 상기 센서(10)의 검출신호가 부정확하게 된다. 이를 해소하기 위해서 상기 렌즈부의 오염여부를 검출해서 소정주기로 청소시켜줄 필요가 있는 것이다.

상기 제 S166 단계까지의 수행에 의해서 화염이 정상적으로 검출되고 있을때, 검출되는 신호에 기초해서 렌즈오염여부를 판단한다(제 S169 단계). 상기 제 S169 단계에서 렌즈가 오염되었다고 판단될때, 렌즈 오염 검출을 위한 온 딜레임 타임이 경과하는 지를 감시한다(제 S184 단계). 즉, 상기 제 S184 단계는, 설정되어 있는 렌즈 오염 온 딜레이 타임동안 상기 센서(10)를 통해서 검출되는 신호가 렌즈 오염상태임을 나타내는 신호로서 계속해서 검출되고 있는지를 확인하기 위한 과정이다.

상기 제 S184 단계에서 센서(10)를 통해서 검출되는 신호가 렌즈 오염상태임을 나타내는 신호로서 설정된 렌즈 오염 온 딜레이 타임동안 계속해서 검출될때, 마이크로프로세서(100)는 렌즈오염상태임을 나타내는 신호를 출력한다(제 S187 단계). 상기 제 S187 단계는, 렌즈오염신호에 의해서 렌즈오염신호발생기(175)에서 릴레이 드라이버3(155)과 LED 드라이버4(160)를 구동하기 위한 신호를 출력하고, 따라서 릴레이(RY3)가 구동되고, 발광 다이오드(LED4)가 점등된다.

그러나 상기 제 S169 단계에서 렌즈가 오염되지 않았다고 판단할때, 렌즈 오염 판단을 위한 렌즈 오염 온 딜레이 타임을 해제하고(제 S172 단계), 제 S112 단계로 복귀한다.

다음은 도 6에 도시되고 있는 모드 변경 및 설정을 위한 동작 과정에 대해서 설명한다.

제 S100 단계 및 제 S103 단계에 의한 시스템 초기화가 이루어진 상태 또는, 시스템의 정상적인 동작 중에 사용자가 모드 스위치(MODE SW)를 선택함에 따라 발생되는 모드키신호가 스위치조작신호발생기(90)를 통해서 마이크로프로세서(100)에 입력되면(제 S200 단계), 마이크로프로세서(100)는 사용자가 모드 변경에 따른 동작을 요구하고 있음을 인식하고, 이후 동작되는 과정을 모드설정과정을 위한 인터럽트를 수행한다.

그리고 모드 스위치(MODE SW)와 이동 스위치(NEXT SW)의 선택에 따른 모드키와 이동키가 스위치조작신호발생기(90)를 통해서 마이크로프로세서(100)에 입력되어져서 사용자가 조정하기 위한 모드 항목이 선택되어진다(제 S218 단계 ~ 제 S 227 단계).

상기 제 S227 단계에서 조정을 원하는 모드 항목이 선택되어지면, 업 스위치(UP SW)와 다운 스위치(DOWN SW)의 선택에 따른 업키와 다운키가 스위치조작신호발생기(90)를 통해서 마이크로프로세서(100)에 입력되어져서 설정된 항목에 따른 설정값이 감소되거나 증가된다(제 S230 단계 ~ 제 S239 단계).

이상의 과정을 통해서 선택된 모드항목에 따른 설정값이 조절되면, 마이크로프로세서(100)는 최종적으로 설정되어진 내용을 LCD 디스플레이(95)에 출력한다(제 S242 단계).

그리고 이후 사용자에 의해서 시스템의 재가동을 위한 시작 스위치(START SW)의 선택에 따라서 시작키가 입력되면(제 S245 단계), 상기 과정에서 설정되어진 설정값을 내부 메모리에 저장하고(제 S248 단계), 상기 모드 설정을 위한 동작을 종료한다.

그러나 상기 제 S245 단계에 의한 시작키의 입력전에, 사용자의 선택에 의한 모드 스위치(MODE SW)가 다시 입력되면, 상기 과정의 반복에 의해서 선택된 모드의 설정값을 조정하는 과정을 수행하게 된다.

이와 같이 모드 설정 및 조정에 따라서 화염의 특성 및 화염세기에 따른 신호의 레벨 및 정상 화염 판정 여부 등에 따른 기준값 등이 조절되어진다.

다음, 도 7은 도 1에 도시되고 있는 적분기(45)를 통해서 출력된 DC 성분의 화염세기 신호(A1)를 소오스신호로 해서 마이크로프로세서(100) 내에서 화염세기를 연산하는 과정이다.

우선, 상기 적분기(45)에서 출력되는 아날로그성분의 화염세기신호(A1)를 입력한다(제 S300 단계).

상기 제 S300 단계에서 입력된 화염세기신호(A1)는, 마이크로프로세서(100) 내부의 아날로그/디지탈변환기에 의해서 디지탈신호(AD1)로 변환되어진다(제 S303 단계).

상기 제 S303 단계에서 변환된 디지탈신호(AD1)는, 영점조절이 수행될때 검출된 화염세기 미소 변화량이 포함되고 있는 신호이다. 따라서 상기 디지탈신호(AD1)에서 화염세기 미소 변화량을 감산하여, 검출된 화염신호에 대한 정확한 화염세기신호(AD11)를 검출한다(제 S306 단계).

이상과 같이, 검출되는 화염세기신호(AD11)를 일정시간을 간격으로 소정회(N회) 반복해서 검출하고, 이 값들의 평균값(AD12)을 연산한다(제 S309 단계).

그리고 상기 제 S309 단계에서 산출된 평균값(AD12)을 이용해서 증폭율(Intensity Gain : IG)를 산출하고(제 S312 단계), 상기 제 S312 단계에서 산출된 증폭율(IG)과 상기 제 S309 단계에서 산출한 평균값(AD12)를 이용해서 외부로 출력하기 위한 출력값(AD13)을 연산한다(제 S315 단계).

상기 제 S315 단계에서 산출된 외부 출력값(AD13)은 LCD 디스플레이(95)에 출력되어져서 표시되고, 동시에 출력 드라이버1(105)와 디지탈/아날로그 변환기1(110)를 통해서 외부로 출력되어진다(제 S318 단계).

그리고 상기 제 S318 단계에서 검출된 외부 출력값(AD13)은, 화염세기가 정상여부인지를 판단하기 위한 기준값(Intensity Low Fault 판정 기준값 : ILL)과 비교된다(제 S321 단계).

상기 제 S321 단계의 비교에 의해서 화염세기가 기준값보다 클때는 화염세기가 정상을 세팅하고, 기준값보다 작을때는 화염세기가 작음을 세팅한다(제 S324 단계, 제 S327 단계).

즉, 마이크로프로세서(100)는 상기 제 S324 단계와 제 S327 단계에 의해서 화염세기가 작은지 또는 정상상태인지를 최종적으로 인식하고, 화염세기 연산을 종료하면서 메인 프로그램으로 리턴한다.

다음, 도 8은 도 1에 도시되고 있는 주파수/전압변환기(40)를 통해서 출력된 주파수신호(P2)를 소오스신호로 해서 마이크로프로세서(100) 내에서 화염주파수를 연산하는 과정이다.

상기 주파수/전압변환기(40)를 통해서 출력되는 주파수신호(P2)는 마이크로프로세서(100)에 입력된다(제 S400 단계). 상기 마이크로프로세서(100)에 입력된 주파수신호(P2)는, 내부의 아날로그/디지탈변환기에 의해서 디지탈신호(AD2)로 변환되어진다(제 S403 단계).

이상과 같이, 검출되는 화염주파수신호(AD2)를 일정시간을 간격으로 소정회(N회) 반복해서 검출하고, 이 값들의 평균값(AD21)을 연산한다(제 S406 단계).

그리고 상기 제 S406 단계에서 산출된 화염주파수신호(AD21)에 대한 주파수보정을 수행하고(제 S409 단계), 최종적으로 검출된 화염주파수신호(AD22)를 외부로 출력함과 동시에 LCD 디스플레이(95)에 출력한다(제 S412 단계). 상기 제 S412 단계에서 외부로 출력된 화염주파수신호(AD22)는, 출력 드라이버2(120)와 디지탈/아날로그 변환기2(125)를 통해서 외부로 출력되어진다.

또한, 상기 제 S409 단계에서 검출된 화염주파수신호(AD22)가 주파수 하한값(FLL : 화염주파수 low fault 판정 기준값)보다 작은지를 제 S415 단계에서 판단한다. 상기 제 S415 단계의 조건을 만족하면, 검출된 주파수가 저주파수임을 알리는 신호를 세팅한다(제 S418 단계).

그러나 상기 제 S409 단계에서 검출된 화염주파수신호(AD22)가 상기 제 S415 단계의 조건을 만족하지 않을때, 주파수 상한값(FHL : 화염주파수 high fault 판정 기준값)보다 큰지를 제 S421 단계에서 판단한다. 상기 제 S421 단계의 조건을 만족하면, 검출된 주파수가 고주파수임을 알리는 신호를 세팅한다(제 S424 단계).

그러나 상기 제 S409 단계에서 검출된 화염주파수신호(AD22)가 상기 제 S415 단계의 조건을 만족하지 않고, 상기 제 S421 단계의 조건도 만족하지 않을때, 검출된 화염주파수신호(AD22)가 상기 FLL값과 FHL 값 사이에 존재함을 의미한다. 따라서 검출된 화염주파수신호(AD22)가 정상주파수임을 알리는 신호를 세팅한다(제 S427 단계).

이상의 과정으로 화염주파수신호에 따른 정상주파수, 저주파수, 고주파수의 판정여부에 따른 연산을 종료하면서 메인 프로그램으로 리턴한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 화염의 이상 및 시스템의 다양한 에러에 대해서 확실하게 안전 제어가 되도록 하고 있고, 특히 LCD 디스플레이를 사용하여 에러 및 현재 동작상태를 사용자에게 알려줄 수 있도록 하고 있으며, 또한 운전자가 보일러 내부 화염의 특성 및 세기에 따라 신호 레벨을 쉽게 조절할 수 있도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 기술적인 향상효과는 종래의 하드웨어적인 회로연산방식에서 마이크로프로세서에 의한 소프트웨어적인 제어연산방식으로 전환하게 됨으로써 가능하게 된 것이다.

그리고 이와 같은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 다음과 같은 이점을 제공할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

우선, 본 발명은 버너 화염을 감지하는데 있어서 400 ~ 700 nm의 가시광선 중에서도 청색파장에 감도가 좋은 포토센서를 적용하여 안정도와 신뢰도를 높이도록 화염감지센서를 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 화염감지시스템은, 자체적인 진단기능으로서, 케이블의 단선을 비롯한 내부 부품의 고장 감지가 가능하므로, 화염의 이상을 비롯한 시스템의 다양한 에러에 대해서 확실하게 안전한 제어가 이루어질 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명에 의하면, LCD 디스플레이를 사용해서, 화염의 상태 및 시스템의 에러상태를 표시시켜주므로서, 발광다이오드로만 표시되고 있던 종래와 비교해서 보일러의 화염상태를 좀 더 정확하게 사용자에게 알려 줄 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명은 운전자가 스위치조작을 통하여 보일러 내부 화염의 특성 및 세기에 따라서 신호의 레벨을 쉽게 조절할 수 있으므로서, 사용의 편리함과 안전한 사용이 가능하다는 장점도 기대할 수 있게 된다. 또한 본 발명은 종래의 하드웨어적인 회로연산방식에서 제한되었던 기술적인 한계를 극복하고 각종 다양한 버너운전상황에 대응하도록 마이크로프로세서를 적용한 제어시스템을 고안하게 된 주된 동기이다. 또한 제어연산을 수행할 때 소프트웨어적인 방식으로 진행하므로서 부품의 단순화가 대폭으로 개선되었고, 이로인한 작업공정의 단순화게 가능하게 되어 사후 관리는 물론 제품설계 및 가격, 제품의 양산면에서 종래의 하드웨어적인 방식과 비교해볼때 기술적인 진보를 이루게 되었다.

또한, 본 발명은 센서에 부착된 렌즈가 오염되었음을 외부로 알려주는 경보기능을 갖추고 있다. 종래의 경우에는 렌즈를 청소할 시기를 단지 사용자의 직관에 의존하여 일괄적으로 처리하였기 때문에, 오염되지 않은 렌즈까지 청소하게 되는 일이 발생하거나 또는 장시간 렌즈를 청소하지 않는 등의 문제가 발생되어 효율성이 떨어졌었다. 그러나 본 발명은 렌즈의 오염상태에 따라서 경보를 발생시켜주므로, 렌즈의 청결을 위한 유지 관리를 효율적으로 수행할 수 있다는 특징이 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 화염감지시스템의 구성도,

도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 화염감지시스템의 제어 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 센서 15 : 전류/전압변환기

20 : 대수증폭기 25 : 신호영점조정기

30 : 전압/전류변환기 35,45 : 적분기

40 : 주파수/전압변환기 50,140,150,160 : LED 드라이버

55 : 불꽃유무판별기 60 : 화염신호발생장치

65 : 이득조정신호발생기 70 : 구형파변환기

75 : 앤드게이트 80 : 시스템오동작감지신호발생기

85 : 로직신호발생기 90 : 스위치조작신호발생기

95 : LCD 디스플레이 100 : 마이크로프로세서

105,120 : 출력 드라이버 110,125 : D/A 변환기

115,130,195,200 : 버퍼 135,145,155 : 릴레이 드라이버

165 : 정상신호발생기 170 : 결함신호발생기

175 : 렌즈오염신호발생기 180~190 : 정전류발생기

Claims (14)

1. 버너에서 발생된 화염의 빛을 감지하기 위한 센서와;

   상기 센서의 검출신호를 대수 압축하고, 주위온도에 따른 온도편차를 보상하여, 정전류로 변환하여 출력하는 화염감지부와,

   상기 화염감지부로부터 소정거리 이상 떨어져있고, 상기 화염감지부의 신호를 수신하여 전압신호로 변환하는 전류/전압변환수단과;

   상기 전류/전압변환수단의 출력을 입력하여 DC신호로 변환하는 적분수단과;

   상기 전류/전압변환수단의 출력을 이용해서 화염신호의 주파수를 검출하는 주파수검출수단과;

   상기 전류/전압변환수단의 출력을 이용해서 시스템 오동작을 감지하는 시스템 오동작감지신호발생수단과;

   상기 오동작감지신호발생수단의 출력을 로직신호로 변환하는 로직신호발생수단과;

   화염의 특성 및 화염의 세기에 따른 신호의 레벨 및 정상 화염 판정여부를 위한 기준값을 설정하는 스위치조작수단과;

   시스템의 초기화를 제어하고, 상기 적분수단의 출력신호를 기설정된 연산과정으로 상기 스위치조작수단에서 설정한 신호레벨만큼 증폭해서 화염세기신호를 발생시키고, 상기 검출된 주파수신호를 기설정된 연산과정으로 보정하여 화염주파수신호를 발생하며, 상기 로직신호발생수단에서 출력하는 오동작 검출신호에 기초해서 시스템 각종 오동작을 판단하는 제어수단과;

   상기 제어수단에서 출력되는 화염세기신호와 화염주파수신호를 아날로그신호로 변환하는 디지탈/아날로그변환수단과;

   상기 디지털/아날로그변환수단의 출력값에 기초해서 다양한 종류의 정전류를 발생하는 적어도 하나 이상의 정전류발생수단과;

   상기 제어수단에서 발생한 화염세기신호와 화염주파수신호, 각종 시스템 동작상태신호를 표시하는 LCD 디스플레이수단을 구비한 제어장치를 포함하여 구성되는 화염감지시스템.
2. 제 1 항에 있어서:

   상기 화염감지부의 출력은, 주위온도에 따른 전원전압의 변동과 부품 편차 등에 따른 값을 보상한 것을 특징으로 하는 화염감지시스템.
3. 제 1 항에 있어서:

   상기 주파수검출수단은,

   상기 제어수단에서 조절한 이득율만큼, 상기 전류/전압변환수단의 출력을 증폭하는 화염신호발생수단과;

   상기 화염신호발생수단의 출력을 구형파로 변환하는 구형파변환수단을 포함하여 구성되는 화염감지시스템.
4. 제 1 항에 있어서:

   상기 제어수단은, 산출된 화염세기신호와 화염주파수신호를 로직 연산하여, 그 값에 의해서 화염의 정상여부를 판단하여 신호를 발생하고,

   상기 제어수단에서 발생된 화염 정상여부신호에 의해 구동신호를 발생하는 정상신호발생기와;

   상기 정상신호발생기의 출력에 의해서 동작하는 릴레이와 발광다이오드를 더 포함하여 구성되는 화염감지시스템.
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6. 제 1 항에 있어서:

   상기 제어수단은, 화염이 없는 상태에서 상기 로직신호발생수단의 출력신호에 기초하여 각 회로소자의 정상동작여부, 센서의 정상동작여부, 선로의 연결상태 등을 검출하여 시스템 에러신호를 발생하고,

   상기 제어수단에서 발생된 시스템 에러신호에 의해서 구동신호를 발생하는 결함신호발생기와;

   상기 결함신호발생기의 출력에 의해서 동작하는 릴레이와 발광다이오드를 더 포함하여 구성되는 화염감지시스템.
7. 시스템을 초기화시키고, 사용자의 조작에 의해서 모드를 설정하는 모드설정단계와;

   시스템 정상동작여부를 감시하기 위해서, 자체 테스트를 수행하는 자체테스트수행단계와;

   시스템의 정상동작상태에서, 센서를 통해 검출되는 아날로그 화염신호를 입력하는 아날로그화염신호 입력단계와;

   상기 아날로그 화염신호에서 화염세기 미소 변화량을 감산하고, 소정주기로 반복입력하여 평균값으로 연산하여, 사용자 조절에 의한 세기만큼 증폭한 증폭값과 평균값을 통해 화염세기 출력값을 산출하고, 상기 화염세기를 기준값과 비교하여 정상여부를 판단하는 화염세기신호 산출단계와;

   상기 아날로그 화염신호를 소정주기로 반복입력하여, 평균값을 연산/보정하여 산출된 화염주파수 출력값의 하한값과 상한값을 비교해서, 버너화염의 주파수가 정상상태인지를 판단하는 화염주파수신호 산출단계와;

   상기 산출된 화염세기 및 화염주파수를 외부로 출력하는 출력단계를 포함하여 구성되는 화염감지시스템의 제어방법.
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