KR100747546B1 - 조리기기의 릴레이 구동 안전회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제품의 안정성을 위해 릴레이 구동회로를 안전 설계한 전기기기의 릴레이 구동 안전회로에 관한 것으로, 적어도 두 개 이상의 부하와, 상기 부하의 전원을 개폐하기 위한 릴레이와, 상기 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 구동부와, 상기 릴레이의 구동전원(Vry)을 공급하기 위한 릴레이 전원부와, 상기 릴레이의 오동작을 감지하기 위한 오동작 감지부와, 상기 부하를 구동시키기 위해 상기 릴레이 구동부 및 릴레이 전원부를 제어하고 상기 릴레이 구동부로 출력한 제어신호와 상기 오동작 감지부로부터 입력된 감지신호에 따라 릴레이의 오동작을 판단하여 부하의 구동을 제어하는 마이컴으로 구성된다.

따라서, 본 발명은 릴레이 구동회로의 동작상태를 감지하여 릴레이 오동작을 판단함으로써 부하의 이상동작에 의한 안전사고를 방지할 수 있다.

릴레이, 구동회로, 안전 설계, 부품 불량

Description

조리기기의 릴레이 구동 안전회로{safety circuit for operating relay of the cooking application}

도 1은 종래 기술에 따른 조리기기의 릴레이 구동회로를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 조리기기의 릴레이 구동 안전회로를 나타낸 회로도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 릴레이 20: 릴레이 구동부

30: 릴레이 전원부 40: 오동작 감지부

50: 마이컴

Q01, Q02: 전원용 트랜지스터

Q11, Q12, Q13: 구동용 트랜지스터

D11, D12, D13: 다이오드

본 발명은 조리기기의 릴레이 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회로를 구성한 전자부품의 불량으로 인한 부하의 오동작을 방지할 수 있는 릴레이 구동 안전회로에 관한 것이다.

최근, 가스레인지, 가스오븐 등 가스를 열원으로 이용하는 조리기기 뿐 아니라, 전기 오븐, 전자레인지 등 전기를 이용하는 조리기기가 가정에서 많이 이용되고 있다.

그리고, 전기 에너지를 변환시켜 열 에너지를 얻게 되는 전열(電熱)기구(Heater)는 다른 종류의 열원에 비해 조절이 자유롭고 위생적이므로 음식물의 조리에 사용하기 위한 조리기기 분야에서 다양한 형태의 제품으로 개발되어 왔다.

그 중, 전기 오븐은 전기 히터(Heater)를 주가열원으로 음식물을 조리하는 조리기기로서 복합 조리기 등의 상면(cook-top)에 장착되어 제품화되고 있다.

또한, 전자레인지는 마이크로웨이브(Microwave)를 주가열원으로 하여 조리실 내부의 요리 대상물을 가열하는 것으로, 최근에는 다양한 가열상태를 제공할 수 있도록 하기 위하여 히터(Heater)를 내장한 전자레인지를 개발하여 출시하고 있다.

이러한 조리기기의 각종 구동소자들(마그네트론, 히터, 모터 등)은 대부분 릴레이(Relay)를 이용하여 그 동작을 제어하게 된다. 그리고, 각 릴레이들의 제어는 시스템 전반의 동작을 제어하는 마이크로컴퓨터(일명, 마이컴)에 의해서 이루어진다.

도 1을 참조하여, 종래 기술의 릴레이 구동회로를 설명하면 다음과 같다.

도시한 바와 같이, 종래의 릴레이 구동회로는 열원인 히터의 전원을 개시하기 위해 각 히터에 대하여 일대일로 연결되는 릴레이(RY01~RY03)(1)와, 상기 릴레이(1)를 구동하기 위한 스위칭 회로(2)와, 상기 릴레이(1)에 구동전원(Vry)을 제공하는 릴레이 전원부(3)와, 히터의 구동을 위해 상기 스위칭 회로(2)와 릴레이 전원 부(3)를 제어하는 마이컴(4)으로 구성된다.

이때, 상기 스위칭 회로(2)는 베이스(base)가 마이컴(4)의 출력포트에 연결되고 에미터(emitter)가 접지단자에 연결되며 콜렉터(collector)가 릴레이(1)에 연결되는 npn 타입의 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)로 구성된다.

그리고, 릴레이 전원부(3)는 베이스가 마이컴(4)의 출력포트에 연결되고 에미터가 접지단자에 연결되는 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)와, 베이스가 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)의 콜렉터에 연결되고 에미터가 전원 공급수단(도시부호 생략)에 연결되고 콜렉터가 상기 릴레이(1)에 연결되는 제 2 전원용 트랜지스터(Q01)로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)는 npn 타입의 트랜지스터이고, 제 2 전원용 트랜지스터(Q01)는 pnp 타입의 트랜지스터이다.

이러한 구성에 의하면, 상기 마이컴(4)은 히터를 구동시키기 위한 조건으로 상기 스위칭 회로(2)와 릴레이 전원부(3)에 각각 하이 레벨의 제어신호를 출력한다.

이때, 상기 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)가 마이컴(4)으로부터 하이 신호를 입력받아 턴 온 되면 제 2 전원용 트랜지스터(Q01)의 베이스 단자에 접지단자(low signal)가 연결되어 제 2 전원용 트랜지스터(Q01) 또한 턴 온 됨에 따라 릴레이(1)로 구동전원이 인가된다.

상기 릴레이(1)로 구동전원(Vry)이 인가된 상태에서 상기 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)가 마이컴(4)으로부터 하이 신호를 입력받아 턴 온 되면 릴레이(1)의 스 위치 단자가 온 되고 히터로의 전원 공급이 개시된다.

한편, 히터의 구동을 중단하기 위해서는 전원용 트랜지스터(Q01, Q02) 뿐 아니라 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)를 턴 오프 시킴으로써 릴레이(1)의 구동을 차단하게 된다.

그러나, 각종 부하를 구동시키기 위한 릴레이 구동회로에서 릴레이에 연결되는 회로부품의 공정 및 특성에 기인한 오류, 즉 부품의 파손, 단락, 개방 등이 발생할 경우 릴레이의 오동작을 발생시킬 수 있었다.

히터 동작시, 통상 전장실 내지 조리실의 냉각을 위한 냉각 시스템이 구동하게 되지만, 릴레이의 오동작시 냉각 시스템이 정상적으로 동작하지 않아 히터의 과열이 발생하게 된다.

특히, 릴레이 구동회로를 구성하는 트랜지스터의 단자간(컬렉터-베이스, 컬렉터-에미터) 단락이 발생하거나 마이컴의 출력포트가 내부적으로 단락되었을 경우 릴레이의 오동작을 초래하여 사용자의 의도나 마이컴의 제어와는 무관하게 부하가 동작하게 되는 상황에 이르게 되며, 이로 인해 시스템 손상이나 화재 등의 안전사고를 초래할 수 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 릴레이 구동회로의 동작상태를 감지하기 위한 조리기기의 릴레이 구동 안전회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 릴레이 구동회로의 오동작시 릴레이의 구동전원을 차 단하여 부하 이상 동작에 의한 제품 안전성을 확보하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 두 개 이상의 부하와, 상기 부하의 전원을 개폐하기 위한 릴레이와, 상기 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 구동부와, 상기 릴레이의 구동전원(Vry)을 공급하기 위한 릴레이 전원부와, 상기 릴레이의 오동작을 감지하기 위한 오동작 감지부와, 상기 부하를 구동시키기 위해 상기 릴레이 구동부 및 릴레이 전원부를 제어하고 상기 릴레이 구동부로 출력한 제어신호와 상기 오동작 감지부로부터 입력된 감지신호에 따라 릴레이의 오동작을 판단하여 부하의 구동을 제어하는 마이컴으로 구성되는 조리기기의 릴레이 구동 안전회로를 제공한다.

여기서, 상기 릴레이 구동부는; 베이스가 제어신호를 출력하는 마이컴의 출력포트에 연결되고 에미터가 접지단자에 연결되고 콜렉터가 상기 릴레이에 연결되는 npn 타입의 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 릴레이 전원부는; 베이스가 제어신호를 출력하는 마이컴의 출력포트에 연결되고 에미터가 접지단자에 연결되는 npn 타입의 전원용 트랜지스터(Q02)와, 베이스가 상기 npn 타입의 전원용 트랜지스터(Q02)의 콜렉터에 연결되고 에미터가 전원부에 연결되고 콜렉터가 상기 릴레이에 연결되는 pnp 타입의 전원용 트랜지스터(Q01)로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오동작 감지부는; 캐소드가 상기 릴레이 구동부의 출력단에 연결되는 다이오드(D11~D13)와, 일단이 마이컴의 입력포트에 연결되고 타단이 상기 다 이오드의 애노드에 연결되는 제 1 저항과, 일단이 전원단자에 연결되고 타단이 상기 다이오드의 애노드에 연결되는 제 2 저항으로 구성되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면 릴레이 구동회로의 동작상태를 감지하여 릴레이 오동작을 판단함으로써 부하의 이상동작에 의한 안전사고를 방지할 수 있다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 조리기기의 릴레이 구동 안전회로를 설명하면 다음과 같다.

이하, 조리기기의 부하 중 히터에 대한 구동회로를 예로 하여 그에 따른 릴레이 구동 안전회로를 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 릴레이 구동 안전회로는 조리기기의 열원인 히터(heater)와, 상기 히터의 전원을 개패하기 위한 릴레이(RY01~RY03)(10)와, 상기 릴레이(10)를 구동하기 위한 릴레이 구동부(20)와, 상기 릴레이의 구동전원(Vry)을 공급하기 위한 릴레이 전원부(30)와, 상기 릴레이의 오동작을 감지하기 위한 오동작 감지부(40)와, 상기 릴레이(10)를 구동하기 위해 릴레이 구동부(20) 및 릴레이 전원부(30)를 제어하고 상기 릴레이 구동부(20)로 출력한 제어신호와 상기 오동작 감지부(40)로부터 입력된 감지신호에 따라 릴레이의 오동작을 판단하여 히터의 구동을 제어하는 마이컴(50)으로 구성된다.

여기서, 상기 릴레이 구동부(20)는; 베이스(base)가 마이컴(50)의 출력포트(O-2, 3, 4)에 연결되고 에미터(emitter)가 접지단자에 연결되고 콜렉터 (collector)가 릴레이(10)에 연결되는 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)로 구성되고, 상기 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)는 npn 타입을 적용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 릴레이 전원부(30)는; 베이스가 마이컴(50)의 출력포트(O-1)에 연결되고 에미터가 접지단자에 연결되는 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)와, 베이스가 상기 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)에 연결되고 에미터가 전원공급장치(도시부호 생략)에 연결되고 콜렉터가 릴레이(10)의 전원단에 연결되는 제 2 전원용 트랜지스터(Q01)로 구성된다.

이때, 상기 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)는 npn 타입을 적용하고, 상기 제 2 전원용 트랜지스터(Q01)는 pnp 타입을 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오동작 감지부(40)는; 캐소드(cathode)가 상기 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)의 콜렉터에 연결되는 다이오드(D11~D13)와, 일단이 상기 마이컴(50)의 입력포트(I-2, 3, 4)에 연결되고 타단이 상기 다이오드(D11~D13)의 애노드(anode)에 연결되는 제 1 저항과, 일단이 전원단자에 연결되고 타단이 상기 다이오드(D11~D13)의 애노드에 연결되는 제 2 저항으로 구성된다.

이러한 구성에 의하면, 상기 마이컴(50)에서 히터를 구동하기 위한 조건으로 상기 릴레이 구동부(20) 및 릴레이 전원부(30)에 하이 레벨의 제어신호를 동시에 출력한다.

먼저, 상기 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)는 마이컴(50)의 출력포트(O-2, 3, 4)로부터 하이 신호를 입력받아 포화(turn on)된다.

그리고, 상기 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)는 마이컴(50)의 출력포트(O-1)로 부터 하이 신호를 입력받아 턴 온 되고, 이때 상기 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)가 턴 온 됨에 따라 제 2 전원용 트랜지스터(Q01)가 턴 온 된다.

즉, 상기 제 2 전원용 트랜지스터(Q01)가 턴 온 되면 상기 릴레이(10)의 전원단에 릴레이 구동전원(Vry)이 공급되고, 이때 상기 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)가 턴 온 됨에 따라 릴레이(10)의 스위치 단자가 온 되면서 히터로의 전원이 공급되어 히터 구동이 이루어진다.

아울러, 상기 오동작 감지부(40)는 릴레이(10)의 동작시 포화된 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)로 인해 마이컴(50)의 입력포트(I-2, 3, 4)로 로우 레벨의 신호를 출력하게 된다.

한편, 상기 마이컴(50)에서 히터를 구동시키지 않은 조건으로는 상기 릴레이 전원부(30)에 로우 레벨의 제어신호를 출력한다.

상기 마이컴(50)의 제어신호에 따라 제 1 전원용 트랜지스터(Q02)가 턴 오프 됨으로써 제 1 전원용 트랜지스터(Q01) 또한 턴 오프 되어 릴레이(10)의 구동전원(Vry)을 차단한다.

마찬가지로, 히터를 구동시키지 않고자 할 경우 상기 마이컴(50)은 출력포트(O-2, 3, 4)를 통해 릴레이 구동부(20)로 로우 신호를 출력하여 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)를 턴 오프 시킨다.

이때, 상기 오동작 감지부(40)는 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)의 턴 오프 상태에 따라 다이오드(D11~D13)에 의해 분리된 하이 레벨(5V)의 신호가 입력포트(I-2, 3, 4)를 통해 마이컴(50)으로 출력된다.

	출력포트	입력포트	오동작 감지
릴레이 동작	high signal	low signal	normal
	high signal	high signal	abnormal
릴레이 비동작	low signal	high signal	normal
	low signal	low signal	abnormal

즉, 상기 오동작 감지부(40)는 릴레이(10)를 구동하는 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)의 상태를 상시 감지하고 그 상태에 따라 마이컴(50)으로 감지신호를 출력하게 된다.

상기 표 1과 같이, 릴레이(10) 또는 릴레이 구동부(20)가 정상상태일 경우에는 마이컴(50)에서 출력포트(O-2, 3, 4)를 통해 릴레이 구동부(20)로 출력된 제어신호와 오동작 감지부(40)로부터 입력포트(I-2, 3, 4)를 통해 입력되는 감지신호가 서로 다른 신호레벨을 갖는다.

한편, 마이컴(50)에서 릴레이(10)를 구동하기 위한 제어신호(high signal)를 출력함에도 불구하고 릴레이(10)가 구동하지 않을 경우 구동용 트랜지스터(Q11~Q13)가 포화되지 않으므로 상기 오동작 감지부(40)는 하이 레벨의 감지신호를 마이컴(50)으로 출력한다.

또한, 마이컴(50)에서 릴레이(10)를 구동하지 않기 위한 제어신호(low signal)를 출력함에도 불구하고 릴레이(10)가 구동하게 되면 상기 오동작 감지부(40)는 로우 레벨의 감지신호를 출력한다.

따라서, 릴레이 구동회로의 부품 불량으로 인해 마이컴(50)의 의도와는 다르게 릴레이(10)가 오동작 할 경우 마이컴(50)에서 출력된 제어신호와 오동작 감지부(40)로부터 입력된 감지신호가 동일한 신호 레벨을 갖게 되므로 상기 마이컴(50)에서 이러한 오동작 상태를 감지하여 릴레이(10)의 전원을 차단할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 조리기기의 릴레이 구동 안전회로는 릴레이 구동회로의 동작상태를 감지하여 릴레이 오동작을 판단함으로써 부하의 이상동작에 의한 안전사고를 방지할 수 있으며 더 나아가 제품의 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 적어도 두 개 이상의 부하와,

   상기 부하의 전원을 개폐하기 위한 릴레이와,

   상기 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 구동부와,

   상기 릴레이의 구동전원(Vry)을 공급하기 위한 릴레이 전원부와,

   상기 릴레이의 오동작을 감지하기 위한 오동작 감지부와,

   상기 부하를 구동시키기 위해 상기 릴레이 구동부 및 릴레이 전원부를 제어하고 상기 릴레이 구동부로 출력한 제어신호와 상기 오동작 감지부로부터 입력된 감지신호에 따라 릴레이의 오동작을 판단하여 부하의 구동을 제어하는 마이컴을 포함하여 구성되며,

   상기 오동작 감지부는 캐소드가 상기 릴레이 구동부의 출력단에 연결되는 다이오드와, 일단이 마이컴의 입력포트에 연결되고 타단이 상기 다이오드의 애노드에 연결되는 제 1 저항과, 일단이 전원단자에 연결되고 타단이 상기 다이오드의 애노드에 연결되는 제 2 저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조리기기의 릴레이 구동 안전회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 릴레이 구동부는,

   베이스가 제어신호를 출력하는 마이컴의 출력포트에 연결되고 에미터가 접지단자에 연결되고 콜렉터가 상기 릴레이에 연결되는 npn 타입의 구동용 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 조리기기의 릴레이 구동 안전회로.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 릴레이 전원부는

   베이스가 제어신호를 출력하는 마이컴의 출력포트에 연결되고 에미터가 접지단자에 연결되는 npn 타입의 전원용 트랜지스터(Q02)와,

   베이스가 상기 npn 타입의 전원용 트랜지스터(Q02)의 콜렉터에 연결되고 에미터가 전원부에 연결되고 콜렉터가 상기 릴레이에 연결되는 pnp 타입의 전원용 트랜지스터(Q01)로 구성되는 것을 특징으로 하는 조리기기의 릴레이 구동 안전회로.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 npn 및 pnp 타입의 전원용 트랜지스터(Q02)(Q01)는 마이컴에서 하이 레벨의 제어신호가 인가되면 차례로 턴 온 되는 것을 특징으로 하는 조리기기의 릴레이 구동 안전회로.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이컴은 상기 릴레이 구동부로 출력한 제어신호 레벨과 입력포트를 통해 상기 오동작 감지부로부터 입력된 감지신호 레벨이 동일할 경우 릴레이의 오동작으로 판단하여 부하의 구동을 중단하는 것을 특징으로 하는 조리기기의 릴레이 구동 안전회로.

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