KR100789052B1

KR100789052B1 - 전자파 차단 발열선 온도조절기

Info

Publication number: KR100789052B1
Application number: KR1020060119539A
Authority: KR
Inventors: 길종진
Original assignee: 길종진
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-12-26

Abstract

본 발명은 전기 장판, 전기요, 전기 찜질기 등의 온열기에 사용되는 발열선을 가열하기 위한 온도조절기에 관한 것으로서, 발열선을 가열과 온도센서로 동시에 사용하도록 하여, 가열전류가 흐를 때 발열선 내부저항 온도계수에 따라 변화하는 가열전류 변화값을 이용하는 온도조절 방식을 사용하고, 전원 전압의 변동에 따라 변화하는 가열 전류 오차값을 보정하여 전류를 미세하고 정밀하게 설정하여 보다 정확한 온도조절이 가능한 온도조절기에 관한 것이다. 본 발명의 구성은, 서로 나란히 배치되고 어느 한 전열선으로 입력된 전류가 다른 전열선으로 유턴되어 출력되도록 연결된 제1,2전열선을 포함하는 무전자파 발열선과 연결되고, 입력되는 전원의 전압값을 검출하는 전원전압변화검출부; 전열선에 인가되는 가열전류값을 검출하는 전류검출부; 및 제어부를 포함하며, 상기 제어부는: 상기 전원전압변화검출부에서 검출된 상기 전압의 변동값에 따라 기 설정된 설정값을 가감보정하기 위한 보정부와, 전열선에 인가된 가열전류에 따라 상기 전류검출부에서 검출된 가열전류값과 상기 보정된 보정값을 비교하기 위한 비교부를 구비하고, 상기 비교부는 상기 전류검출부로부터 검출된 가열전류값이 상기 보정부에서 보정된 보정값 보다 낮으면, 과열상태로 판단하여 전류 공급을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전원의 설정된 가열전류값을 전원 전압 변동폭을 감안하여 보정되도록 하여, 전압 변동폭의 영향을 받지 않고 가열 여부를 결정할 수 있도록 하여 넓은 범위에서 보다 정밀한 온도조절이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

온도조절, 무전자파, 무자계, 전압변동, 보정

Description

전자파 차단 발열선 온도조절기 { Precisive temperature controller for magnetic field-free heating cable }

도 1은 쉴드를 포함하는 발열선에 적용되는 본 발명의 제1실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1실시례에 따른 다른 회로도를 나타내는 도면이다.

도 4는 별도의 쉴드를 포함하지 않는 발열선에 적용되는 본 발명의 제2실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제2실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 제2실시례에 따른 다른 회로도를 나타내는 도면이다.

도 7은 별도의 휴즈단선부 없이도 과전류를 차단할 수 있는 본 발명의 제3실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 제3실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이다.

도 9는 별도의 쉴드를 포함하지 않는 발열선에 적용되고, 휴즈단선부 없이도 과전류를 차단할 수 있는 본 발명의 제4실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명의 제4실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이다.

도 11은 본 발명의 검출 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 본 발명의 전원전압변화검출부의 다른 실시례를 나타내는 회로도이다.

도 13은 본 발명의 전원전압변화검출부의 또 다른 실시례를 나타내는 회로도이다.

도 14는 본 발명의 휴즈단선부가 온도휴즈를 단선시키는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 15는 본 발명의 동작 방식에 따른 가열과 가열중단 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 16은 본 발명의 다른 동작 방식에 따른 가열과 가열중단 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 17은 별도의 증폭기를 포함하는 본 발명의 제5실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이다.

도 18은 온도검출 가변저항을 전원전압변화검출부 내에 직렬로 구성한 본 발명의 제6실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이다.

도 19는 별도의 마이컴 제어부를 사용하지 않는 본 발명의 제7실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : DC전원부 200 : 마이컴 제어부

300 : 전원동기 검출부 400 : 입출력제어표시부

500 : 전력제어 트리거출력부 600 : 전류검출부

700 : 전원전압변화검출부 800 : 휴즈단선부

900 : 쉴드과열검출부

본 발명은 전기 장판, 전기요, 전기 찜질기 등의 온열기에 사용되는 발열선을 가열하기 위한 온도조절기에 관한 것으로서, 발열선을 가열과 온도센서로 동시에 사용하도록 하여, 가열전류가 흐를 때 발열선 내부저항 온도계수에 따라 변화하는 가열전류 변화값을 이용하는 온도조절 방식을 사용하고, 전원 전압의 변동에 따라 변화하는 가열 전류 오차값을 보정하여 전류를 미세하고 정밀하게 설정하여 보다 정확한 온도조절이 가능한 온도조절기에 관한 것이다.

전기장판, 전기요, 전기 찜질기 등의 전열 침구류, 온열기에는 내부에 발열선이 내장되어 있어서, 발열선에 전원을 공급하면 열을 발생하게 된다. 따라서 발열선 주변의 온도를 감지하거나 또는 사용자의 선택에 상응하게 전원 공급을 제어하는 온도조절기가 필수적으로 구성되어 있다.

이러한 발열선의 가열 온도를 조절하려면 가열전류의 제공 또는 중지를 결정 하기 위해 먼저 발열선의 현재 가열 온도를 측정하여야 한다. 발열선의 온도를 측정하기 위해 종래부터 발열선의 전류를 검출하는 방식과, 발열선에 별도의 온도검출용 DC전류를 흘려주는 방식을 사용해오고 있다.

위 종래 방식 중 첫 번째 방식은, 발열선 내의 전열선에 흐르는 가열전압의 변동에 따른 전류편차가 심하여 저온 영역에서는 온도변화폭이 가열전압 변동폭보다 낮아 사용을 할 수 없으므로, 온도변화폭이 큰 고온 영역에서의 과열 전류값만 검출하여 사용하던가, 저항온도계수가 매우 높은 금속을 전열선으로 선택하여야 하는 문제가 있다. 두 번째 방식은, 별도로 DC전원과 이를 공급하기 위한 결합수단을 별도로 구비하여야 하는 문제가 있다. 아울러 위 두 방식은 모두 반파 전력제어에서만 사용 가능하고, 전파 전력제어에서는 사용이 불가능하다는 단점이 있다.

따라서 저온 영역에서도 정밀하게 온도를 조절하면서도, 별도의 DC전원을 공급할 필요가 없으며, 전파, 반파 모두에서 사용 가능한 온도조절기에 대한 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 전원의 가열전류값을 온도센서 제어 신호로 이용하도록 하는 온도조절기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전원전압에 의한 가열전류값을 전원전압 변동폭을 감안하여 보정되도록 하여, 전원전압 변동폭의 영향을 받지 않고 가열 여부를 결정할 수 있도록 하는 온도조절기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 마이컴 제어부를 사용하여 전원전압 변동폭을 반영한 온도조절기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 서로 나란히 배치되고 어느 한 전열선으로 입력된 전류가 다른 전열선으로 유턴되어 출력되도록 연결된 제1,2전열선을 포함하는 무전자파 발열선과 연결되고, 입력되는 전원의 전압값을 검출하는 전원전압변화검출부; 전열선에 인가되는 가열전류값을 검출하는 전류검출부; 및 제어부를 포함하며, 상기 제어부는: 상기 전원전압변화검출부에서 검출된 상기 전압의 변동값에 따라 기 설정된 설정값을 가감보정하기 위한 보정부와, 전열선에 인가된 가열전류에 따라 상기 전류검출부에서 검출된 가열전류값과 상기 보정된 보정값을 비교하기 위한 비교부를 구비하고, 상기 비교부는 상기 전류검출부로부터 검출된 가열전류값이 상기 보정부에서 보정된 보정값 보다 낮으면, 과열상태로 판단하여 전류 공급을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 서로 나란히 배치되고 어느 한 전열선으로 입력된 전류가 다른 전열선으로 유턴되어 출력되도록 연결된 제1,2전열선을 포함하는 무전자파 발열선과 연결되고, 입력되는 전원의 전압값을 검출하는 전원전압변화검출부; 전열선에 인가되는 가열전류값을 검출하는 전류검출부; 상기 전원전압변화검출부 내에 구비되어, 검출된 전압의 변동값에 따라 기 설정된 설정값이 가감보정되어 보정값으로 인가되는 온도조절 가변저항; 및 상기 전류검출부에서 검출된 가열전류값의 온도전압값과 상 기 온도조절 가변저항에 인가된 보정값을 비교하기 위한 비교부를 구비하는 제어부를 포함하여, 상기 비교부는 상기 전류검출부로부터 검출된 가열전류값이 상기 보정값 보다 낮으면, 과열상태로 판단하여 전류 공급을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 서로 나란히 배치되고 어느 한 전열선으로 입력된 전류가 다른 전열선으로 유턴되어 출력되도록 연결된 제1,2전열선을 포함하는 무전자파 발열선과 연결되고, 입력되는 전원의 전압값을 검출하는 전원전압변화검출부; 전열선에 인가되는 가열전류값을 검출하는 전류검출부; 상기 전원전압변화검출부 내에 구비되어, 검출된 전압의 변동값에 따라 기 설정된 설정값이 가감보정되어 보정값으로 인가되는 온도조절 가변저항; 및 상기 가열전류값의 온도전압값과 상기 온도조절 가변저항에 인가된 보정값을 비교하기 위한 비교증폭기를 포함하여, 상기 비교증폭기는 상기 온도전압값이 상기 보정전압값보다 높으면 출력신호를 하이레벨로 유지하고, 상기 온도전압값이 상기 보정전압값보다 낮으면 출력신호를 로우레벨로 유지하는 것을 특징으로 한다.

전력제어 트리거출력부 및 제어정류부를 더 포함하고, 상기 전력제어 트리거출력부는 상기 제어부가 전류를 공급하도록 제어할 때, 상기 제어정류부가 온(ON)되도록 하기 위한 트리거 펄스를 출력하는 것을 일 특징으로 한다.

전력제어 트리거출력부 및 제어정류부를 더 포함하고, 상기 전력제어 트리거출력부는 상기 비교증폭기가 로우레벨로 유지될 때, 상기 제어정류부가 온(ON)되도록 하기 위한 트리거 펄스를 출력하는 것을 일 특징으로 한다.

상기 전원전압변화검출부는: 저항 2개가 직렬 접속되고, 전원의 전압값을 상기 저항 2개에서 분압하여 검출하는 것을 일 특징으로 한다.

상기 전원전압변화검출부는: 저항 및 정류다이오드를 더 포함하고, 온도조절 가변저항이 직렬 접속되도록 하는 것을 일 특징으로 한다.

상기 전원전압변화검출부는: 정류다이오드 및 저항 2개가 직렬 접속되고, 상기 정류다이오드가 정류한 뒤 전원의 전압값을 상기 저항 2개에서 분압하여 검출하고, 상기 저항 중 마이컴 제어부 내의 전압레퍼런스부로 공급되는 분압저항에는 병렬로 평활필터콘덴서를 연결하는 것을 일 특징으로 한다.

상기 전류검출부는: 상기 전열선 및 제어정류부와 직렬로 연결되고, 상기 제어정류부가 온(ON)되어 도통되면, 저항을 통해 전류값을 검출하는 것을 일 특징으로 한다.

가변저항을 포함하는 입출력제어표시부를 더 포함하고, 상기 제어부의 보정부는: 상기 가변저항에서 특정 값으로 설정된 전류값을 읽어들인 후, 상기 전원전압변화검출부에서 검출된 상기 전압의 변동값에 따라 설정된 전류값을 가감보정하여, 보정된 전류값에 따라 상기 전력제어 트리거출력부를 제어하여 상기 제어정류부를 온(ON)시키는 것을 일 특징으로 한다.

상기 전류검출부로부터 검출된 가열전류값을 증폭시키는 전열검출증폭기;를 더 포함하여 구성되는 것을 일 특징으로 한다.

전력제어 트리거출력부 및 제어정류부를 더 포함하고, 상기 전력제어 트리거출력부는 보정전류값에 따라 시분할로 펄스폭을 조절하여 해당 펄스폭만큼 상기 제 어정류부가 온(ON)되도록 하는 것을 일 특징으로 한다.

휴즈단선부를 더 포함하고, 상기 제어정류부가 단락되거나, 상기 전열선에 전류가 정격 이상 검출되는 경우, 상기 휴즈단선부는 휴즈를 단선시키는 것을 일 특징으로 한다.

쉴드가열검출부를 더 포함하고, 상기 발열선은 상기 제1,2전열선과 절연된 상태에서 그 외측에 감기는 쉴드를 더 포함하며, 상기 전열선과 상기 쉴드 사이가 과열, 단락되는 경우, 단락 상태를 검출하여 상기 제어부로 하여금 전원 공급을 차단할 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다.

상기 휴즈단선부는: 리미트저항, 제어정류소자, 게이트저항 및 게이트정류다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 리미트저항 및 상기 제어정류소자는 직렬로 전원에 연결되어, 상기 게이트저항 및 상기 게이트정류다이오드로 상기 제어정류소자를 온(ON)시키면 상기 리미트저항 및 상기 제어정류소자를 통하여 과전류가 흘러 휴즈가 단선되는 것을 일 특징으로 한다.

온도휴즈를 더 포함하고, 상기 휴즈단선부는: 리미트저항, 제어정류소자, 게이트저항 및 게이트정류다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 리미트저항 및 상기 제어정류소자는 직렬로 전원에 연결되어, 상기 게이트저항 및 상기 게이트정류다이오드로 상기 제어정류소자를 온(ON)시키면, 상기 리미트저항이 발열되면서 상기 온도휴즈를 단선시키는 것을 일 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 도시된 본 발명 구성의 일 실시례들을 참조하여, 본 발 명의 구성을 상세히 살펴보도록 한다.

도 1은 쉴드를 포함하는 발열선에 적용되는 본 발명의 제1실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 발열선(1)은 내부에 서로 반대방향으로 권취되고, 일 단부가 서로 접속되는 2개의 제1전열선(내측)과 제2전열선(외측)을 구비하고 있으며, 어느 한 전열선으로 입력된 전류는 단부에서 유턴되어 다시 다른 전열선으로 흘러나오므로, 이에 유도되는 자기장은 서로 상쇄된다.

이러한 발열선(1)에 연결되는 온도조절기는, DC전원부(100), 마이컴 제어부(200), 전원동기 검출부(300), 입출력제어표시부(400), 전력제어 트리거출력부(500), 전류검출부(600), 전원전압변화검출부(700), 휴즈단선부(800), 쉴드과열검출부(900)를 포함한다.

DC전원부(100)는 마이컴 제어부(200)에 동작 전원을 공급하는 구성이다.

마이컴 제어부(200)는 각 모듈로부터의 각종 신호를 수신하고, 각 모듈을 제어하는 구성으로서, 특히 설정 전류값을 가감보정하기 위한 보정부와, 검출된 가열전류값과 보정된 보정전류값을 비교하기 위한 비교부를 구비한다. 이러한 보정부와 비교부는 마이컴 제어부(200)에 프로그램으로 구성된다.

전원동기 검출부(300)는 과전압 리미트 저항을 포함하여, 마이컴 제어부(200)에 동기신호를 입력하여 동작의 기준점을 제공하는 역할을 한다.

입출력제어표시부(400)는 마이컴 제어부(200)의 동작 상태를 표시하기 위한 LED 등을 구비하거나, 가열 온도를 설정할 수 있도록 외부 입력하기 위한 가변저 항(볼륨)을 구비한다. 가변저항을 통해 설정된 전압값은 마이컴 제어부(200)에서 읽어 들여, 전압 변동값과 비례관계로 설정 전류값을 보정하게 되며, 보정된 전류값은 후술할 전류검출부(600)에서 검출되는 가열전류값과 비교된다.

전력제어 트리거출력부(500)는 제어정류부(02)를 교류전원의 제로 위상 시점에서 도통(ON)시키기 위한 트리거 펄스출력을 하는 구성으로서, 발열선의 가열 여부를 제어하는 부분이다. 제어정류부(02)로는 트라이액(TRIAC)이나 실리콘 제어정류기(Silicon-Controlled Rectifier)를 사용할 수 있다.

전류검출부(600)는 발열선(1)의 전열선에 흐르는 전류값(가열전류값)를 저항(60)으로부터 검출하여 마이컴 제어부(200)로 읽어 들이는 것으로서, 마이컴 제어부(200)는 읽어 들인 가열전류값을 통해 다른 입력신호와 비교분석하여 온도조절을 하거나, 과전류 여부를 판단하거나, 제어정류부(02)의 단선, 단락 여부를 판단하게 된다.

전원전압변화검출부(700)는 입력되는 전원의 전압값을 검출하고, 전원의 전압값 변화는 마이컴 제어부(200)에서 감지되어 설정전류값을 연산, 가감보정하게 된다. 보정된 설정전류값(보정전류값)은 가열전류값과 비교되어, 보다 정확하게 보정된 설정전류값(보정전류값)이 온도 측정의 기준이 되므로, 정밀한 온도 조절이 가능하게 된다.

휴즈단선부(800)는 제어정류부(02)가 단락되어 제어불능이 되거나, 발열선(1)의 전류 검출값이 정격이상으로 검출된 경우, 과전류가 흐르도록 하여 휴즈를 단선시키는 역할을 한다. 이 때 사용되는 휴즈는 전원휴즈 또는 온도휴즈이다.

쉴드가열검출부(900)는 발열선(1)에 감긴 쉴드가, 과열로 인해 전열선과 단락되는 경우 이를 감지하기 위한 구성이다. 마이컴 제어부(200)는 쉴드와 전열선이 접촉되는 경우 가열 동작을 중단하게 된다.

미설명 부호 92는 포토커플트랜지스터이고 93, 94는 저항이다.

마이컴제어부(200)는 입출력제어표시부(400)에서 입력된 설정 온도값에 따라, 발열선(1)을 가열하며, 전류검출부(600)를 통해 전류를 검출하면서, 발열선(1)의 온도가 설정 온도값에 이르렀는지 판단하며, 가열을 계속 또는 중단하게 된다.

만약 전압이 일정 부분 변동되는 경우에는, 이에 맞게 설정된 온도값을 조절하고, 조절된 온도값을 기준으로 전류검출부(600)를 통해 입력되는 전류값과 비교하여 판단하게 된다. 따라서 전압의 변동폭이 있는 경우에, 이를 반영하여 설정된 온도값을 보정한 후, 비교함에 따라 보다 정확한 온도조절이 가능해지게 된다.

도 2는 본 발명의 제1실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1실시례에 따른 다른 회로도를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, DC전원부(100)는 정류다이오드(11), 콘덴서(12), 제너다이오드(13), 저항(14), 제너다이오드(15) 및 콘덴서(16)를 포함하여 구성되고, 마이컴 제어부(200)에 전원을 공급하는 역할을 한다.

전원동기검출부(300)는 저항(30)을 포함하여, 동기 신호를 검출, 제공하는 역할을 한다.

입출력제어표시부(400)는 가변저항(볼륨)(40), 저항(41), LED(42)를 포함하 며, 사용자가 볼륨을 통해 가열 온도의 강약을 설정하고, 동작 여부를 표시할 수 있도록 하는 역할을 한다.

전원제어 트리거출력부(500)는 저항(50) 및 정류다이오드(51)를 포함하며, 제어정류부(02)를 도통시키는 역할을 한다. 제어정류부(02)로는 도 2와 같이 트라이액을 사용하여 양파, 단파 모두에 적용이 가능하도록 할 수도 있으며, 도 3과 같이 SCR 을 사용하여 반파에만 적용이 가능하도록 할 수도 있다.

전류검출부(600)는 저항(60)을 통해 발열선(1)에 흐르는 전류를 검출해낸다.

전원전압변화검출부(700)는 직렬로 연결된 저항(70)(71)을 포함하여, 전압의 변동폭을 감지해낸다. 마이컴 제어부(200)는 전원전압변화검출부(700)에서 감지된 전압의 변동폭이 ±10% 범위에서 움직이는 경우, 설정된 전류값도 이에 비례되는 범위에서 조절하여 보정하도록 한다.

휴즈단선부(800)는 저항(80)(82), 제어정류소자(TRAIC, SCR)(81), 정류다이오드(83)를 포함하여, 이상시에 전원휴즈 또는 온도휴즈를 단선시키는 역할을 한다.

쉴드과열검출부(900)는 저항(90) 및 포토커플트랜지스터(91)가 직렬로 연결되고, 포토커플트랜지스터(92), 저항(93)(94)를 구비한다.

도 4는 별도의 쉴드를 포함하지 않는 발열선에 적용되는 본 발명의 제2실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 제2실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2실시례에 따른 다른 회로도를 나타 내는 도면이다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 발열선(1)에 제3의 쉴드가 없고, 바깥쪽 전열선(제2전열선)이 쉴드 기능을 하도록 구성된 발열선(1)에 적용 가능한 온도조절기 구성을 나타낸다. 이 경우 별도의 쉴드과열 검출이 필요 없으므로, 전술한 쉴드과열검출부를 필요로 하지 않는다.

도 5는 제어정류부(02)로 트라이액을 사용한 것이고, 도 6은 SCR 을 사용한 것이다. 마찬가지로 트라이액은 양파, 단파 모두 적용이 가능하고, SCR은 반파에만 적용이 가능하도록 사용된다.

도 7은 별도의 휴즈단선부 없이도 과전류를 차단할 수 있는 본 발명의 제3실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 제3실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제어정류부(2)로 반파 제어정류소자인 SCR을 사용하게 되며, 이 경우 SCR에 반대방향으로 전류가 흐를 때 자동 단선되는 특징이 있으므로, 별도의 휴즈단선부가 없어도 되는 장점이 있다. 트라이액은 양파, 단파 모두 적용이 가능하므로, 안전장치로 별도의 휴즈단선부(800)를 필요로 한다. 미설명 부호 3은 정류다이오드이다.

도 9는 별도의 쉴드를 포함하지 않는 발열선에 적용되고, 휴즈단선부 없이도 과전류를 차단할 수 있는 본 발명의 제4실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제4실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 제3의 쉴드를 사용하지 않는 발열선(1)을 사용하고, 이에 연결되는 제어정류부(2)로 SCR을 사용한 실시례를 나타낸다.

별도의 쉴드를 사용하지 않으므로, 쉴드과열검출부가 필요 없고, SCR을 사용하므로, 휴즈단선부를 생략할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 검출 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 11을 참조하면, 마이컴제어부(200)는 전원전압변화검출부(700)의 2개의 저항(70)(71)에 걸리는 전압 변화를 분압하여 감지하게 되고, 전류검출부(600)의 저항(60)에 걸리는 전류를 검출하게 된다.

마이컴제어부(200)는 검출된 발열선의 전류를 기 설정된 전류 설정치와 비교하여, 계속적인 가열 여부를 판단하게 된는데, 이 때 설정된 전류 설정치는 검출된 전압 변화값이 비례하도록 가감보정한 후에 검출된 전류와 비교하게 된다.

예컨대 기준 전압이 100V 이고, 이 때의 설정 전류최저값이 1.0mA이라고 한다면, 만약 전원 전압이 110V 로 변동된 경우, 설정 전류값도 1.1mA로 비례시켜 더한다. 따라서 검출된 전류가 1.0mA 까지 내려가기 이전, 1.1mA 인 상태만 되더라도, 설정 온도에 이른 것으로 판단하여, 가열을 멈추게 할 수 있다. 이로 인해 저온에서의 전류 변동도 민감하게 측정이 가능하며, 이러한 보정을 하지 않는 경우, 상대적으로 정밀하지 못한 측정이 될 수밖에 없다.

도 12는 본 발명의 전원전압변화검출부의 다른 실시례를 나타내는 회로도이고, 도 13은 본 발명의 전원전압변화검출부의 또 다른 실시례를 나타내는 회로도이 다. 도 12를 참조하면, 마이컴 제어부(200)에 별도의 외부참조전압을 입력하여 교류전원전압의 변동율을 검출할 수도 있게 된다. 교류전원전압은 정류다이오드(73)를 통해 정류된 뒤 2개의 저항(70)(71)에 의해 분압하여 거물하고, 외부참조전압을 공급하기 위해 평활필터콘덴서(72)를 병렬로 연결시킨다.

도 13을 참조하면, 가변저항(40)을 전원전압변화검출부(700) 내에 직렬로 구성하고, 변동되는 전원전압값이 바로 가변저항(40)에 반영되어, 직접적으로 설정 전류 보정이 가능하도록 할 수도 있다. 이 경우 마이컴 제어부(200)에서 별도의 제어, 연산 동작이 없다 하더라도 자동적으로 보정이 가능해진다.

도 14는 본 발명의 휴즈단선부가 온도휴즈를 단선시키는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 14를 참조하면, 전원과 연결된 2개의 휴즈 중에 상측의 것은 온도휴즈이며, 휴즈단선부(800)의 리미트저항 및 상기 제어정류소자는 직렬로 전원에 연결되어, 상기 게이트저항 및 상기 게이트정류다이오드로 상기 제어정류소자를 온(ON)시키면, 상기 리미트저항이 발열되면서 상기 온도휴즈를 단선시키게 된다.

전원휴즈는 상기 게이트저항 및 상기 게이트정류다이오드로 상기 제어정류소자를 온(ON)시키면 상기 리미트저항 및 상기 제어정류소자를 통하여 과전류가 흘러 휴즈가 단선되도록 동작된다.

도 15는 본 발명의 동작 방식에 따른 가열과 가열중단 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 15를 참조하면, (a)는 교류전원의 입력을 나타내고, (b)는 이에 따른 전원동기 검출부(300)에서의 동기신호를 나타내고, (c)는 동기신호에 따른 전력제어 트리거출력부(500)에서의 교류 제로위상 시점에서의 가열 트리거 신호를 나타내고, (d)는 전류검출부(600)에서 검출되는 전류값을 나타낸다.

(c)와 같이 가열 트리거 신호가 입력되면, 발열선에 전원이 공급되고, (d)와 같이 전류값이 검출된다. 발열선이 가열되면 온도가 높아지면서 전류값이 떨어지게 되는데, 전류값이 처음에는 높다가 (d)의 점선 부분과 같은 설정치 이하로 떨어지게 되면, 가열을 중지하였다가, 다시 전류값이 높아지면 다시 가열하게 된다.

전원전압변화검출부(700)에서 검출되는 전압 변동에 따라 (d)의 점선과 같이 설정된 설정값는 높아지거나 낮아지면서 보정된다.

도 16은 본 발명의 다른 동작 방식에 따른 가열과 가열중단 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 16을 참조하면, 도 15에 도시된 것과 가열 전류 인가 방식에 약간의 차이가 있다. (a)는 교류전원의 입력을 나타내고, (b)는 이에 따른 전원동기 검출부(300)에서의 동기신호를 나타낸다. (c)는 시분할 단위동작의 주기를 나타내는 것이며, (d)는 단위 주기당 시분할 펄스폭을 나타낸다. (e)는 시분할 펄스폭에 따라 전력제어 트리거출력부(500)에서 인가되는 가열 트리거 신호를 나타내고, (f)는 전류검출부(600)에서 검출되는 전류값을 나타낸다.

전체적인 동작은 앞선 도 15의 설명과 동일하되, 가열 주기를 설정함에 있어, 시분할 펄스폭을 설정하고, 사용자가 가열저항(볼류)에 따라 온도 제공 시분할 폭을 결정하게 되며, 해당 시분할 펄스폭 주기에 따라 일정 간격으로 전류를 제공 하게 된다. 이에 따라 최대온도(MAX)에 이르지 않더라도 설정된 시분할 폭에 따라 가열은 멈추기도 하며(첫번째 주기), 시분할 폭이 다 경과하지 않더라도 최대온도(MAX)에 이르면 가열을 멈추게 되기도 한다(두번째 주기).

도 17은 별도의 증폭기를 포함하는 본 발명의 제5실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이고, 도 18은 온도검출 가변저항을 전원전압변화검출부 내에 직렬로 구성한 본 발명의 제6실시례에 따른 구성도를 나타내는 도면이다. 도 17을 참조하면, 보다 민감한 전류 검출을 위해 별도의 증폭기(op amp)(23)를 사용하는 것이 바람직하다. 증폭기(23)에서 증폭된 전류 검출값은 전술한 바와 같이, 마이컴 제어부를 통해 설정된 전류값과 비교되거나, 도 18에 도시된 바와 같이 자동으로 보정된 볼륨 제어값과 비교된다. 이 대 볼륨용 가변저항(40)도 마이컴 제어부(200)와의 사이에 증폭기(24)를 연결하는 것이 바람직하다. 또는 마이컴 제어부 없이 이러한 동작이 가능하도록 구성할 수 있는바, 이하에서 설명하도록 한다.

도 19는 별도의 마이컴 제어부를 사용하지 않는 본 발명의 제7실시례에 따른 회로도를 나타내는 도면이다. 도 19를 참조하면, 프로그램화 된 별도의 마이컴 제어부 없이, 아날로그적 회로 구성에 의해 자동적으로 비교, 제어가 가능하도록 하는 제어부를 구비한다.

저항(60)에서 검출된 전류값은 증폭기(23)에서 op amp를 통해 증폭된다. 정류다이오드(73) 및 2개의 분압저항(70)(71)과 직렬 연결된 가변저항(40)에 의해 설 정된 전압은 전원전압의 변동에 따라 자동적으로 동일한 전압 변동율로 전압이 보정되게 된다. 증폭된 검출 전류값과, 자동적으로 보정된 설정전압값에 따른 전류값은 증폭기 op amp(24)에서 비교 검출된다.

보다 상세히 설명하면, 전원인가시 DC 전원이 트리거 출력부 중 전류증폭 npn트랜지스터(55)가 전류공급원인 베이스 바이어스 전류가 콘덴서(26)를 일정시간 충전하고 난 뒤 증폭하여, 결합저항(50) 및 역전압 방지용 결합다이오드(51)를 통하여 제어정류부(2)(SCR)를 도통시키면 발열선(1)의 전류는 저항(60)에서 검출된다.

저항(60)의 검출신호전압은 op amp(23)와 저항(21)(22)으로 정비례 증폭하며, 이 신호전압은 결합저항(27)을 통하여 비교증폭기 op amp(24)로 보내진다. 여기서 저항(26)은 전원인가시 비교증폭기(24) 출력을 하이레벨로 유지시켜 전력제어 트리거출력부(500)를 동작시키기 위한 초기시작 트리거 회로이다.

가열전압변동에 따른 온도검출신호전압의 변동율을 보상하기 위해 정류다이오드(73), 분압저항(70)(71)과 직렬로 연결되는 온도조절 가변저항(볼륨)(40)을 구비하는 전압변동률 보상(보정)회로를 구성한다. 즉, 전원전압을 정류다이오드(73)와 분압저항(70)(71)으로 검출하면서 가변저항(40)에 인가하여 가변저항(40)의 신호전압이 전원전압 변동과 동일한 비율로 변화되게 할 수 있다. 이 경우 별도의 프로그램된 마이컴 제어부가 없더라도 보정 기능이 자동적으로 수행가능해진다.

저항(28)과 포토커플(29a)은 가열 전류가 흐를 때에만 가변저항(40)의 신호전압을 비교증폭기(24)에 공급하도록 하는 절연 스위치 동작을 하며, 저항(25)은 포토커플(29b)의 바이어스 부하 저항이다.

이 온도조절 신호전압과 전류검출신호 op amp(23)의 출력전압을 비교하여, 전류신호전압이 높으면 현재 발열선의 온도가 설정 온도에 비해 낮으므로 비교출력 op amp(24)의 출력신호는 하이레벨로 유지되고, 이에 따라 전력제어 트리거출력부(500)는 계속적으로 가열트리거 전류를 공급한다.

발열선이 가열되어 내부 저항이 증가되면 가열전류는 감소하여, 전류검출신호 op amp(23)의 전압이 낮아지면서, 비교출력 op amp(24)의 출력신호는 로우레벨로 되며, 이 신호는 전력제어 트리거출력부(500)의 전류증폭 트랜지스터(55)의 베이스 전위 콘덴서(53) 전압을 결합다이오드(54)로 방전시키며, 방전된 전압이 다시 저항(52)을 통하여 일정 시간 지연 충전될 때까지 출력 트리거가 중단되어 전열선 가열동작을 멈춘 다음, 다시 전력제어 트리거출력부(500)를 자동 시작시켜 재가열 되면서, 온도조절동작을 반복한다.

역방향 전류검출 정류기(3)는 제어정류부(2)가 단락되면 역방향 과전류를 흐르게 하여 전원휴즈를 단선케 하는 안전회로 역할을 한다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 전원 전압 변동에 따라 마이컴 제어부 또는 보정회로를 통하여, 설정 전압을 적절히 보정할 수 있게 되며, 보정된 설정 전압을 통해 온도 비교를 하게 되므로, 보다 정밀한 온도 조절이 가능하게 된다.

Claims

서로 나란히 배치되고 어느 한 전열선으로 입력된 전류가 다른 전열선으로 유턴되어 출력되도록 연결된 제1,2전열선을 포함하는 무전자파 발열선과 연결되고,

입력되는 전원의 전압값을 검출하는 전원전압변화검출부;

전열선에 인가되는 가열전류값을 검출하는 전류검출부; 및

제어부를 포함하며,

상기 제어부는:

상기 전원전압변화검출부에서 검출된 상기 전압의 변동값에 따라 기 설정된 설정값을 가감보정하기 위한 보정부와,

전열선에 인가된 가열전류에 따라 상기 전류검출부에서 검출된 가열전류값과 상기 보정된 보정값을 비교하기 위한 비교부를 구비하고,

상기 비교부는 상기 전류검출부로부터 검출된 가열전류값이 상기 보정부에서 보정된 보정값 보다 낮으면, 과열상태로 판단하여 전류 공급을 중지시키는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
서로 나란히 배치되고 어느 한 전열선으로 입력된 전류가 다른 전열선으로 유턴되어 출력되도록 연결된 제1,2전열선을 포함하는 무전자파 발열선과 연결되고,

입력되는 전원의 전압값을 검출하는 전원전압변화검출부;

전열선에 인가되는 가열전류값을 검출하는 전류검출부;

상기 전원전압변화검출부 내에 구비되어, 검출된 전압의 변동값에 따라 기 설정된 설정값이 가감보정되어 보정값으로 인가되는 온도조절 가변저항; 및

상기 전류검출부에서 검출된 가열전류값의 온도전압값과 상기 온도조절 가변저항에 인가된 보정값을 비교하기 위한 비교부를 구비하는 제어부를 포함하여,

상기 비교부는 상기 전류검출부로부터 검출된 가열전류값이 상기 보정값 보다 낮으면, 과열상태로 판단하여 전류 공급을 중지시키는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
서로 나란히 배치되고 어느 한 전열선으로 입력된 전류가 다른 전열선으로 유턴되어 출력되도록 연결된 제1,2전열선을 포함하는 무전자파 발열선과 연결되고,

입력되는 전원의 전압값을 검출하는 전원전압변화검출부;

전열선에 인가되는 가열전류값을 검출하는 전류검출부;

상기 전원전압변화검출부 내에 구비되어, 검출된 전압의 변동값에 따라 기 설정된 설정값이 가감보정되어 보정값으로 인가되는 온도조절 가변저항; 및

상기 가열전류값의 온도전압값과 상기 온도조절 가변저항에 인가된 보정값을 비교하기 위한 비교증폭기를 포함하여,

상기 비교증폭기는 상기 온도전압값이 상기 보정전압값보다 높으면 출력신호를 하이레벨로 유지하고, 상기 온도전압값이 상기 보정전압값보다 낮으면 출력신호 를 로우레벨로 유지하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

전력제어 트리거출력부 및 제어정류부를 더 포함하고,

상기 전력제어 트리거출력부는 상기 제어부가 전류를 공급하도록 제어할 때, 상기 제어정류부가 온(ON)되도록 하기 위한 트리거 펄스를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 3 항에 있어서,

전력제어 트리거출력부 및 제어정류부를 더 포함하고,

상기 전력제어 트리거출력부는 상기 비교증폭기가 로우레벨로 유지될 때, 상기 제어정류부가 온(ON)되도록 하기 위한 트리거 펄스를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전원전압변화검출부는:

저항 2개가 직렬 접속되고,

전원의 전압값을 상기 저항 2개에서 분압하여 검출하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 전원전압변화검출부는:

저항 및 정류다이오드를 더 포함하고,

온도조절 가변저항이 직렬 접속되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 전원전압변화검출부는:

정류다이오드 및 저항 2개가 직렬 접속되고,

상기 정류다이오드가 정류한 뒤 전원의 전압값을 상기 저항 2개에서 분압하여 검출하고,

상기 저항 중 마이컴 제어부 내의 전압레퍼런스부로 공급되는 분압저항에는 병렬로 평활필터콘덴서를 연결하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전류검출부는:

상기 전열선 및 제어정류부와 직렬로 연결되고,

상기 제어정류부가 온(ON)되어 도통되면, 저항을 통해 전류값을 검출하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항에 있어서,

가변저항을 포함하는 입출력제어표시부를 더 포함하고,

상기 제어부의 보정부는:

상기 가변저항에서 특정 값으로 설정된 전류값을 읽어들인 후,

상기 전원전압변화검출부에서 검출된 상기 전압의 변동값에 따라 설정된 전류값을 가감보정하여,

보정된 전류값에 따라 상기 전력제어 트리거출력부를 제어하여 상기 제어정류부를 온(ON)시키는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전류검출부로부터 검출된 가열전류값가열전류값는 전열검출증폭기;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

전력제어 트리거출력부 및 제어정류부를 더 포함하고,

상기 전력제어 트리거출력부는 보정전류값에 따라 시분할로 펄스폭을 조절하여 해당 펄스폭만큼 상기 제어정류부가 온(ON)되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

휴즈단선부를 더 포함하고,

상기 제어정류부가 단락되거나, 상기 전열선에 전류가 정격 이상 검출되는 경우, 상기 휴즈단선부는 휴즈를 단선시키는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

쉴드가열검출부를 더 포함하고,

상기 발열선은 상기 제1,2전열선과 절연된 상태에서 그 외측에 감기는 쉴드 를 더 포함하며,

상기 전열선과 상기 쉴드 사이가 과열, 단락되는 경우, 단락 상태를 검출하여 상기 제어부로 하여금 전원 공급을 차단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 13 항에 있어서,

상기 휴즈단선부는:

리미트저항, 제어정류소자, 게이트저항 및 게이트정류다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 리미트저항 및 상기 제어정류소자는 직렬로 전원에 연결되어,

상기 게이트저항 및 상기 게이트정류다이오드로 상기 제어정류소자를 온(ON)시키면 상기 리미트저항 및 상기 제어정류소자를 통하여 과전류가 흘러 휴즈가 단선되는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

온도휴즈를 더 포함하고,

상기 휴즈단선부는:

리미트저항, 제어정류소자, 게이트저항 및 게이트정류다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 리미트저항 및 상기 제어정류소자는 직렬로 전원에 연결되어,

상기 게이트저항 및 상기 게이트정류다이오드로 상기 제어정류소자를 온(ON)시키면, 상기 리미트저항이 발열되면서 상기 온도휴즈를 단선시키는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 발열선 온도조절기.