KR100761980B1

KR100761980B1 - 발열매트의 온도 조절기 회로

Info

Publication number: KR100761980B1
Application number: KR1020060068195A
Authority: KR
Inventors: 황현식
Original assignee: 황현식
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-09-28

Abstract

본 발명은 직류 출력전류를 발열매트로 공급하여 전자장의 발생을 최소화하는 한편 안정된 회로 동작을 할 수 있도록 하는 발열매트의 온도 조절기 회로에 관한 것이다.

본 발명은 발열매트의 온도를 감지하는 온도감지소자와, 상기 온도감지소자의 감지된 온도를 입력받아 사용자가 설정한 온도와 비교 판단하여 출력신호를 제어하는 마이컴을 사용하는 온도 조절기 회로에 있어서, 마이컴의 제어에 따라 신호를 발진하여 이를 토대로 두개의 실리콘제어정류기를 트리거하여 상용교류전원을 정류하여 양전위를 출력하게 하며 상기 두개의 실리콘제어정류기와 브리지정류회로를 이루는 두개의 다이오드를 통해 음전위를 출력하게 함으로써 발열매트에 안정된 직류전원을 공급하도록 구성되고, 또한 출력단의 평활회로가 충,방전시의 임피던스를 다르게 되도록 구성되어 회로 보호를 하도록 구성된다.

매트, 브리지정류회로, 실리콘제어정류기, 직류출력, 평활회로, 충방전

Description

발열매트의 온도 조절기 회로{A temperature control Circuit for heating mat}

도 1 은 본 발명에 의한 실시예의 구성을 보인 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9 - 저항

D1,D2,D3,D4,D5 - 다이오드

Q1,Q2 - 트랜지스터 T1 - 트랜스퍼머

K1 - 릴레이 SW1 - 전원스위치

U1 - 마이컴 PB1,PB2 - 온도조절용 버튼스위치

C1,C2 - 콘덴서 SCR1,SCR2 - 실리콘제어정류기

본 발명은 발열매트의 온도 조절기 회로에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 직류 출력전류를 발열매트로 공급하여 전자장의 발생을 최소화하는 한편 안정된 회 로 동작을 할 수 있도록 하는 발열매트의 온도 조절기 회로에 관한 것이다.

일반적으로 발열매트는 절연체 내에 열선을 내장하여 온도조절기로부터 공급되는 전원전류에 의해 발열하도록 구성된다.

본 발명과 관련된 발열매트는 통상적으로 사용되는 발열매트 뿐 아니라, 본원인이 선출원한 국내 특허출원 10-2005-122323호의 탄소직물 면상발열체에도 활용될 수 있는 온도 조절기이다.

종래의 발열매트의 온도 조절기는 정현파의 교류전원을 공급하되, 정현파의 위상을 조절하는 방식으로 온도를 조절하거나, 발열매트로의 전원전류 출력을 설정온도에 따라 온,오프하는 타이밍 제어 방식을 사용하였다.

상술한 종래의 발열매트의 온도 조절기는 교류전원이 출력되어 발열매트에 인가되기 때문에 전기장 및 자기장 강도측정기로 발열매트 위를 측정하면 인체에 유해성을 의심할 정도의 전자장이 측정되는 것을 확인할 수 있다.

일반적으로 상술한 높은 전자장에 장시간 인체 노출시 건강상에 위해를 주는 것으로 알려져 있어, 상술한 종래의 발열매트 온도조절기는 전자장의 발생을 적게 할 수 있는 방안을 모색할 필요성이 요구된다.

상술한 종래의 문제점을 해결하고자 하는 요구에 부응하여 안출된 본 발명은 인체에 위해성이 있는 전자장의 발생이 적게 할 수 있도록 발열매트에 정전위에 가 까운 직류전압을 출력하는 발열매트 온도조절기 회로를 제공하는데 목적을 두고 있다.

상술한 종래의 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명은,

발열매트의 온도를 감지하는 온도감지소자와; 상기 온도감지소자의 감지된 온도를 입력받아 사용자가 설정한 온도와 비교 판단하여 출력신호를 제어하는 마이컴과; 상기 마이컴의 출력신호에 따라 온오프되는 릴레이와; 상기 릴레이에 의해 직류전원을 공급받아 발진하는 발진부와; 상기 발진부의 발진신호를 1차측에 인가하여 2차측으로 유기시키는 트랜스포머와; 상기 트랜스포머의

2차측 신호를 반파정류하여 게이트 단자에 인가받고, 상용 교류전원을 애노드 단자로 입력받으며, 발열매트로 출력전류를 공급하는 출력단으로 양전위를 출력하도록 출력단과 캐소드단자가 연결되는 두개의 실리콘제어정류기와; 상기 상용 교류전원을 캐소드단자로 입력받고, 상기 발열매트로 출력전류를 공급하는 출력단으로 음전위를 출력하도록 애노드단자가 연결되어서, 상기 두 실리콘제어정류기와 함께 브리지정류회로를 이루는 두개의 다이오드; 로 구성된 것을 특징으로 하는 발열매트의 온도 조절기 회로가 제공된다.

이러한 구성에 있어서, 상기 출력단의 양전위측으로부터 역방향 다이오드와 고전력용 저항이 병렬 접속되고, 상기 다이오드와 저항의 접속점과 음전위측 간에 콘덴서가 접속되어 구성되며, 이와같은 구성에 의하면 직류적으로 충전 임피던스값 과 방전 임피던스값이 달라지게 되어 콘덴서의 보호에 효과적인 동시에 출력파형을 평활시키는 평활회로로서의 역할을 수행할 수 있게 된다.

여기에서, 상기 저항체는 발열 온도에 따라 저항값이 변화하는 서어미스터(NTC)로 구성하면, 자체 발열 이전의 파워-온(on) 전환시에는 저항값이 크게 되어 리크전압에 대해 완충하는 역할을 수행하게 되는 동시에, 자체 발열 이후의 파원-온 지속시에는 저항값이 제로로 되어 평활전압 방전시에 다이오드에 가해지는 전류부하를 줄일 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조한 실시예로서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 실시예의 구성을 보인 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 발열매트의 온도를 감지하는 온도감지소자(NTC)와, 상기 온도감지소자(NTC)의 감지된 온도를 입력받아 사용자가 설정한 온도와 비교 판단하여 출력신호를 제어하는 마이컴(U1)과, 상기 마이컴(U1)의 출력신호에 따라 온오프되는 릴레이(K1)와, 상기 릴레이(K1)에 의해 직류전원을 공급받아 발진하는 발진부(20)와, 상기 발진부의 발진신호를 1차측에 인가하여 2차측으로 유기시키는 트랜스포머(T1)와, 상기 트랜스포머(T1)의 2차측 신호를 반파 정류하여 게이트 단자에 인가받고, 상용 교류전원을 애노드 단자로 입력받으며, 발열매트(도시생략)로 출력전류를 공급하는 출력단(+)으로 양전위를 출력하도록 캐소드단자가 연결되는 두개의 실리콘제어정류기(SCR1,SCR2)와, 상기 상 용 교류전원을 캐소드단자로 입력받고, 상기 발열매트로 출력전류를 공급하는 출력단(-)으로 음전위를 출력하도록 출력단(-)과 애노드단자가 연결되어서 상기 두 실리콘제어정류기와 함께 브리지정류회로를 이루는 두개의 다이오드(D4,D5) 로 구성된다.

또, 상기 출력단(+)의 양전위측으로부터 역방향 다이오드(D7)와 고전력용 저항(R8)이 병렬 접속되며, 상기 다이오드(D7)와 저항(R8)의 접속점과 음전위측 간에 콘덴서(C2)가 접속되어 구성된다.

또, 상기 저항(R8)는 일반적인 고용량 저항체 뿐 아니라, 발열 온도에 따라 저항값이 변화하는 서어미스터로 구성할 수도 있다.

한편, 도면에서 미설명된 부호 R1,R2,R3,R4 는 저항이며 부호기입 안된 다른 저항도 통상적인 회로도해에 의한 저항으로 해석하면 될 것이다.

또, LED1,LED2 는 작동상태를 표시하기 위한 발광다이오드이고, PB1과 PB2는 온도 업(UP)과 온도 하강(DOWN)을 사용자가 설정하기 위한 버튼스위치이며, U2는 상기 버튼스위치(PB1,PB2)에 의해 마이컴(U2)에 설정된 온도를 유지시키기 위한 래치회로이고, SW1은 메인 전원스위치이고, DP는 상태를 표시하기 위한 디스플레이이다..

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

사용자가 설정한 온도에 따라 마이컴(U1)은 하이레벨 또는 로우레벨을 출력하되, 온도감지소자(NTC)로부터 감지된 발열매트의 온도가 설정온도보다 높으면 로우레벨의 신호를 출력하여 트랜지스터(Q1)을 턴오프시켜 릴레이(K1)의 접점을 스위 치오프시켜 발열매트로의 출력을 단절하게 되고, 상기 온도감지소자(NTC)로부터 감지된 발열매트의 온도가 설정온도보다 낮으면 하이레벨의 신호를 출력하여 트랜지스터(Q1)을 턴온시켜 릴레이(K1)의 접점을 스위치온하게 된다. 여기에서, 상기 온도감지소자(NTC)는 통상적으로 사용되는 서어미스터로서 직렬 접속된 저항 R1과의 접속점에서 온도에 따른 전위값의 변화가 발생하게 되며 마이컴은 이 전위값에 의해 온도값을 감지하게 된다.

상술한 바와 같이, 릴레이(K1)이 스위치온되어 전원전류(12V)가 발진부(20)로 공급되면, 상기 발진부(20)를 이루는 트랜지스터(Q2)와 그 주변 소자들(C1,R5,R9)과 트랜스포머(T1)의 일차측 코일에 의해 발진을 하게 되고, 이렇게 발진되어 트랜스포머(T1)의 일차측 코일에 인가된 신호는 이차측 코일로 유도되어 다이오드(D2,D3)에 의해 정류된 후 실리콘제어정류기(SCR1,SCR2)의 게이트에 인가됨에 따라 실리콘제어정류기(SCR1,SCR2)는 상용 교류전원(AC220V)을 정류하여 발열매트로 양전위측 전류를 출력하게 되고, 한편 발열매트의 음전위측 전류는 역방향 접속된 다이오드(D4,D5)에 의해 상용 교류전원이 정류되어 발열매트로 출력되어진다. 상술한 작용에 있어서, 상기 실리콘제어정류기(SCR1,SCR2)는 게이트 단자에 신호가 입력되는 상태에서만 상용교류입력신호가 제로 전위레벨 이전에 스위치 온되었다가 제로 전위 이하로 떨어지는 순간 스위치 오프되는 동작을 하여 전원을 정류하게 됨은 물론이다.

이와 같이 본 발명은 정류된 직류전원전류을 발열매트로 출력함으로써, 기존 발열매트 온도 조절기에서 출력되던 교류성 전원전류에 비해 전자장 발생을 비약적 으로 낮출수 있게 된다.

아울러, 회로의 출력단(+,-)에 병렬접속된 저항(R8), 다이오드(D7), 콘덴서(C2)는 평활회로를 이루어 직류성분에 혼재된 리플을 제거하여 안정된 직류를 출력시키도록 하게 되며, 여기에서 중요한 기술적 포인트는, 상기 콘덴서(C2)가 대용량의 것이 채용되어지되 역방향 다이오드(D7)에 의해 저항(R8)을 통해서만 상기 콘덴서(C2)로 충전전압이 공급되므로 임피던스를 높일 수 있어 전단에 구비된 트랜지스터(Q2) 및 특히 정류기 소자들(SCR1,SCR2,D4,D6)을 포함하는 출력부 회로를 보호하는 작용을 하게 되고, 콘덴서(C2)의 방전시에는 고전력용을 사용한 다이오드(D7)을 통해 방전하게 되므로 효율적인 평활작용을 하게 되는 두가지 유익함을 얻도록 하는 회로라는 것이다.

한편, 상기 저항(R8) 대신에 고전력용 서어미스터가 사용될 수 있는데, 통상적으로 서어미스터는 발열전에는 고유저항값이 크나 발열시에 고유저항값이 작아지게 된다. 이에 따라, 상기 저항(R8) 대신에 사용된 서어미스터는 본원의 온도 조절기 회로 파워-온시에 발열하기 이전상태로서 고유저항값이 큰 상태가 되므로, 온도 조절기 회로의 파워-온시에 발생하는 리크전압에 대해 콘덴서(C2) 및 정류기 소자들(SCR1,SCR2,D4,D6)을 포함하는 출력부 회로를 보호하게 된다. 한편, 온도 조절기 회로의 파워 온 상태를 유지하여 저항(R8) 대신에 사용된 서어미스터가 서서히 발열하게 되면 고유저항값이 작아져 제로값에 가까운 상태가 되므로 다이오드(D7)과 무관하게 충방전의 효율을 높일 수 있게 되어 다이오드(D7)에 걸리는 부하를 적게 할 수 있으므로 다이오드(D7)를 저전력용의 것을 사용해도 안정성 에 지장이 없게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 마이컴 출력에 의해 제어되는 실리콘제어정류기(SCR1,SCR2)와 정류 다이오드(D4,D5)의 조합에 의한 브리지정류회로에 의해 출력전류를 발열매트로 공급하도록 구성함으로써 발열매트에 공급되는 전원전류를 정전위에 가까운 직류로 공급하게 되므로, 교류전류를 발열매트로 공급하던 종래의 온도조절기에 비해 발열매트에서 발생되는 전자장을 비약적으로 낮출 수 있게 된다.

둘째, 역방향 접속된 다이오드(D7)와 저항(R8)을 병렬접속하고 그 접속점에 콘덴서(C2)를 접속하여 출력단(+,-) 양단 사이에 연결하여 저항(R8)을 통해 충전되게 하고 다이오드(D7)를 통해 방전되게 함으로써 출력부 회로의 능동소자들(Q1,SCR1,SCR2,D4,D5) 및 콘덴서(C2)를 보호하여 안정된 회로 동작을 할 수 있게 하는 효과가 있다.

셋째, 상기 저항(R8)을 서어미스터를 사용함으로써 회로 기동 초기에 발생하는 리크에 대해 상기 서어미스터가 저항체로서 작용을 하게 하여 상기 두 번째 효과와 동일한 출력부 회로 보호의 효과를 얻을 수 있게 하는 동시에 회로 가동시간이 경과한 후 발열된 서어미스터가 저항값이 제로화 되어 다이오드에 가중되는 부하를 줄일 수 있게 되어 안정된 회로동작을 할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims

발열매트의 온도를 감지하는 온도감지소자(NTC)와, 상기 온도감지소자(NTC)의 감지된 온도를 입력받아 사용자가 설정한 온도와 비교 판단하여 출력신호를 제어하는 마이컴(U1)을 구비하는 발열매트의 온도 조절기 회로에 있어서,

상기 마이컴(U1)의 출력신호에 따라 온,오프되는 릴레이(K1)와; 상기 릴레이(K1)의 스위칭에 의해 직류전원을 공급받아 발진하는 발진부(20)와; 상기 발진부의 발진신호를 1차측에 인가하여 2차측으로 유기시키는 트랜스포머(T1)와; 상기 트랜스포머(T1)의 2차측 신호를 반파 정류하여 게이트 단자에 인가받고, 상용 교류전원을 애노드 단자로 입력받으며, 발열매트(도시생략)로 출력전류를 공급하는 출력단(+)으로 양전위를 출력하도록 캐소드단자가 연결되는 두개의 실리콘제어정류기(SCR1,SCR2)와; 상기 상용 교류전원을 캐소드단자로 입력받고, 상기 발열매트로 출력전류를 공급하는 출력단(-)으로 음전위를 출력하도록 상기 출력단(-)과 애노드단자가 연결되어서 상기 두 실리콘제어정류기(SCR1,SCR2)와 함께 브리지정류회로를 이루는 두개의 다이오드(D4,D5)로 구성된 것을 특징으로 하는 발열매트의 온도 조절기 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 출력단(+)의 양전위측으로부터 역방향 다이오드(D7)와 고전력용 저항(R8)이 병렬 접속되며, 상기 다이오드(D7)와 저항(R8)의 접속점과 음전위측 간에 콘덴서(C2)가 접속되어 구성된 것을 특징으로 하는 발열매트의 온도 조절기 회로.
제 2 항에 있어서, 상기 저항(R8)는 발열 온도에 따라 저항값이 변화하는 서어미스터인 것을 특징으로 하는 발열매트의 온도 조절기 회로.