KR100902684B1 - 온도센서가 내장된 전기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누전차단기나 배선용차단기 등의 차단기나 일명 마그네틱스위치 로 불리는 전자접촉기 또는 개폐기 등과 같은 전기장치에서, 전원이 입출력되는 다수의 단자와 상기 다수의 단자의 외부노출을 방지하기 위한 안전커버가 장착되는 전기장치에 있어서, 상기 안전커버에는 상기 각각의 단자의 온도를 측정할 수 있는 온도센서가 포함된 PCB가 장착된 전기장치에 관한 것이다.

본 발명의 상기 PCB에는 각각의 단자의 온도를 센싱하는 센서부; 상기 센서부로부터의 입력전압과 기준의 기준전압을 비교하는 비교기가 장착된 비교부; 아날로그 소자인 온도센서의 신호를 디지털로 변환하는 ADC; 상기 ADC를 통해 수신된 신호를 처리하는 프로세서로서 MPU; 및 상기 MPU를 통해 발광되는 LED 가 구비된 발광부를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명을 통하여, 온도센서가 내장된 PCB을 갖춘 전기장치를 통해 전원과 연결된 단자에서 발생되는 온도를 측정하고 측정된 온도를 외부로 출력하여 관리할 수 있어, 전기장치의 단자의 온도를 항시 확인할 수 있어 전기장치의 발열로 인한 화재위험을 미리 예방할 수 있으며, 온도센서를 갖는 PCB을 기존의 전기장치의 안전커버에 구성함으로써, 별도의 추가공간을 차지하지 않으면서도 전기장치의 단자의 온도를 측정할 수 있어, 차단기 등과 같이 한정된 공간의 분전반에 설치되는 경우에 있어 특히 공간제약을 극복할 수 있는 효과가 있다.

온도센서, 서미스터, 차단기, 접촉기, 온도보상, 통신컨트롤러

Description

온도센서가 내장된 전기장치{The electrical device with sensor for temperature }

본 발명은 누전차단기나 배선용차단기 등의 차단기나 일명 마그네틱스위치 로 불리는 전자접촉기 또는 개폐기 등과 같은 전기장치에서, 전원이 입출력되는 단자의 온도를 감지할 수 있는 온도센서가 내장된 전기장치에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 전원과 배선되는 단자의 열을 감지하는 온도감지센서가 내장되어 단자에서 발생하는 열에 의해 화재 등의 재난사고를 미연에 대처할 수 있도록 온도센서가 내장된 전기장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차단기나 전자접촉기(Magnetic Contactor), 개폐기 등과 같은 전기장치에는 전원이 배선되어 입출력되도록 단자가 형성되어 있다.

또한, 일반적으로 단자가 돌출되는 전기장치의 단자접속부에는 단자의 외부노출을 방지하기 위하여 단자접속부 부위에 안전커버를 구성하여 사용자의 안전성을 확보하고 있다.

분전반이나 배전반에 사용되고 있는 누전차단기나 배선용차단기와 같은 전기장치의 경우에 누전이나 과전류를 방지하여 과전류나 누전에 따라 발생할 수 있는 부하의 파손을 보호하고 있다. 다만, 분전반 등에 이러한 차단기가 장착되더라도 전원이 입출력되는 차단기의 내부 단자에는 열이 발생하고, 이에 따라 단자의 온도가 크게 상승하는 경우에는 차단기가 폭발할 수도 있어 분전반이나 배전반이 화재위험에 항상 노출되어 있는 문제점이 있다.

즉, 차단기의 역할은 과전류나 누전 등이 발생하는 경우에 트립부를 통해 전원을 차단하는 역할을 수행하나, 차단기 자체의 온도상승으로 인한 화재위험을 대처하는 데는 한계를 갖고 있다. 이 때문에, 차단기의 온도가 상승하면서 화재를 발생시켜 분전반사고를 야기시키는 경우에 대처할 수 있는 별도의 수단이 없는 실정이다.

도 1은 마그네틱 스위치를 나타낸 사시도로서 도시된 바와 같이, 마그네틱 스위치와 같은 전자접촉기(1)에는 단자가 형성된 단자접속부(2)가 구성되며, 단자접속부 상부에는 안전커버(3)가 장착되어 단자(4)의 외부노출을 방지하고 있다. 개폐기나 도시된 접촉기(1)는 외부의 신호에 의해 부하전류를 온오프 해주는 전기장치로서, 모터나 압축기, 히터 등과 같은 부하로 연결되어 부하의 작동상태를 온오프 시키는 역할을 하는데, 이러한 전기장치에도 마찬가지로 전원이 입출력되는 단자(4)에는 열이 발생하고, 이에 따라 단자의 온도가 크게 상승하는 경우에는 접촉기나 개폐기가 부분발화에 의한 화재위험에 항상 노출되어 있는 문제점이 있다.

다시 말해, 이러한 문제점들의 원인은 전기장치들에 전원이 연결되어 배선되 는 단자에는 온도를 감지할 수 있는 어떠한 수단이 구비되어 있지 않기 때문이다. 따라서, 이러한 전기장치들의 단자에서 발생되는 열을 감지하여 단자의 온도를 측정하여 모티터링 할 수 있다면 이러한 화재위험을 예방할 수 있다.

다만, 차단기의 경우에 온도를 감지할 수 있는 기능을 갖는 추가 구성을 분전반이나 배전반에 갖추어야 하는데, 분전반이나 배전반의 한정된 공간에 이러한 추가설비를 갖춘다면 분전반에 누전차단기 등의 설치가능 개수가 줄어들 수밖에 없는 또 다른 문제점을 갖게 된다.

특히, 많은 부하기기가 사용되고 있어 한정된 공간의 분전반에 최대한의 누전차단기의 설치가 요구되고 있는 현재의 시대적 실정을 감안할 때, 이러한 추가설비를 분전반에 별도의 공간에 구성하는 것은 무리이며, 보다 적은 공간을 차지하면서 설비되어야 하는 필요성을 갖고 있는 것이 현실적 요구사항이다.

마찬가지로, 접촉기나 개폐기의 경우에도 별도의 온도센싱에 관한 추가수단을 갖춘다면 전체 구조가 복잡해질 수 있으므로, 보다 간단하게 온도센싱 수단을 추가하여 장착할 필요성이 있다.

또한, 일반적으로 반도체를 이용한 온도센서의 경우에는 온도에 따른 온도센서의 저항값이 비선형 특성을 가지므로써, 온도계로서 활용하기에 다소 정확성이 떨어질 수 있는 단점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 전원이 입출력되는 단자가 형성된 전기장치에 있어서, 전원과 연결된 단자의 온도를 측정할 수 있는 수단을 갖춘 전기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 전기장치의 단자의 온도를 외부에서 관리할 수 있도록 단자의 온도상태에 대한 신호를 출력하도록 구성된 수단을 갖춘 전기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 별도의 추가공간을 차지하지 않으면서도 간단하게 단자의 온도를 감지할 수 수단이 내장되어 구성된 전기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 온도에 따라 저항값이 변하는 온도센서의 저항값을 보상하여 온도와 저항의 관계를 선형화하여 온도계로서의 정밀성을 높이는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원이 입출력되는 다수의 단자와 상기 다수의 단자의 외부노출을 방지하기 위한 안전커버가 장착되는 전기장치에 있어서, 상기 안전커버에는 온도와 온도센서의 저항값의 관계가 비선형 타입을 갖는 아날로그 소자인 온도센서가 포함되어 상기 각각의 단자의 온도를 센싱하는 센서부, 상기 온도센서에 의한 센서부의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 ADC 및 상기 ADC를 통해 수신된 신호를 연산처리하는 MPU를 포함하여 구성된 PCB가 장착되며, 상기 MPU에는 상기 센서부에 포함된 상기 온도센서의 저항값을 보상하기 위한 가변저항이 포함된 신호보상부가 더 구성되며, 상기 MPU는 센서부를 통해 온도-온도센서의 저항값의 관계가 온도축과 온도센서의 저항값축의 관계도에 도출되면, 상기 온도축을 일정구간으로 나누고, 각각의 구간별로 상기 신호보상부의 가변저항값을 제어하여 상기 온도센서의 저항값을 보상하여, 온도와 상기 온도센서의 저항값의 관계가 선형화된 선도에 접근할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치를 제시한다.
상기 센서부로부터의 입력전압과 기준의 기준전압을 비교하는 비교기가 장착된 비교부; 및 상기 MPU를 통해 신호를 수신받아 발광되는 LED가 구비된 발광부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 PCB에는 상기 MPU와 연동되어 외부기기와 유,무선통신으로 인터페이스되도록 하기 위한 통신컨트롤러가 더 포함되어 구성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원이 입출력되는 다수의 단자와 상기 다수의 단자의 외부노출을 방지하기 위한 안전커버가 장착되는 전기장치에 있어서, 온도와 온도센서의 저항값의 관계가 비선형 타입을 갖는 아날로그 소자인 온도센서가 포함되어 상기 각각의 단자의 온도를 센싱하는 센서부와 상기 단자의 온도상태를 표시하는 LED가 구비된 발광부가 포함되어 상기 안전커버에 장착되는 PCB와, 상기 온도센서에 의한 센서부의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 ADC 및 상기 ADC를 통해 수신된 신호를 연산처리하면서 상기 LED의 발광을 조절하는 MPU가 포함되어 상기 전기장치의 측면에 결착되는 케이스 내부에 장착되는 서브PCB가 상기 안전커버에 PCB와 연결되어 구성되며, 상기 MPU에는 상기 센서부에 포함된 상기 온도센서의 저항값을 보상하기 위한 가변저항이 포함된 신호보상부가 더 구성되며, 상기 MPU는 센서부를 통해 온도-온도센서의 저항값의 관계가 온도축과 온도센서의 저항값축의 관계도에 도출되면, 상기 온도축을 일정구간으로 나누고, 각각의 구간별로 상기 신호보상부의 가변저항값을 제어하여 상기 온도센서의 저항값을 보상하여, 온도와 상기 온도센서의 저항값의 관계가 선형화된 선도에 접근할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치를 제시한다.
상기 서브 PCB에는 상기 센서부로부터의 입력전압과 기준부의 기준전압을 비교하는 비교기가 장착된 비교부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 서브 PCB에는 상기 MPU와 연동되어 외부기기와 유,무선통신으로 인터페이스되도록 하기 위한 통신컨트롤러를 더 포함되어 구성될 수 있다.

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본 발명에 따른 온도센서가 내장된 PCB을 갖춘 전기장치를 통해 전원과 연결된 단자에서 발생되는 온도를 MPU를 통해 검출하고 확인할 수 있으며, 또한 검출된 온도를 통신컨트롤러를 통해 외부로 출력하여 외부기기를 통해 관리할 수 있어, 전기장치의 단자의 온도를 항시 확인할 수 있어 전기장치의 발화에 의한 화재위험을 미리 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발광부에서 발광되는 LED의 발광색에 따라 단자의 온도상태를 파악할 수 있으며, 과전압이나 과전류가 발생하는 경우에 MPU에서 외부전압제어포트로 신호를 송신하여 전기장치의 트립부를 구동하므로 전원을 차단하도록 함으로써, 부하기기를 안전하게 관리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 온도센서를 포함하는 PCB를 기존의 전기장치의 안전커버에 구성함으로써, 별도의 추가공간을 차지하지 않으면서도 전기장치의 단자의 온도를 측정할 수 있어, 차단기 등과 같이 한정된 공간의 분전반에 설치되는 경우에 있어 특히 공간제약을 극복할 수 있는 효과가 있다.

또한, 온도센서의 저항값을 보상하는 온도보상기를 구성함으로써, 비선형특성을 갖는 반도체 온도센서의 온도-저항 곡선을 선형화에 접근시킬 수 있어, 단자의 온도상태의 정밀성을 높일 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

본 발명은 단자가 포함된 전기장치, 이를테면 차단기, 개폐기, 접촉기 등에 모두 적용될 수 있으나, 이하에서는 차단기를 실시예로 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 일 실시예로서 온도센서가 내장된 차단기의 분해사시도로서, 도시된 바와 같이 분전반이나 배전반에 장착되는 차단기(10)의 벽면에는 전원이 입출력되는 단자(120)가 돌출되도록 형성된 단자접속부(100)가 구성되어 있다.

또한, 상기 단자접속부(100)의 상부에는 단자(120)의 외부 노출을 방지하기 위한 안전커버(200)가 장착된다. 일반적으로 차단기(10)의 단자(120)에는 각 상(相)의 전원 라인이 입력되고 있으며, 이렇게 입력된 전원이 차단기(10)를 통해 외부부하로 연결되게 되는데, 이 때 과전류 또는 누전이 발생하는 경우에 차단기(10)의 내부의 트립부가 트립되면서 외부부하의 파손을 방지하게 된다.

그러나, 이러한 차단기(10)의 역할과는 별개로 외부전원이 입력되는 차단기에는 입력된 단자를 통해 전류가 흐름에 따라 주울(JOULE)열이 발생하게 되고, 이러한 주울열을 통해 단자의 저항값도 온도가 증가함에 따라 증가하게 되고, 결국 주울열은 점점 커지게 되면서, 장시간 사용시에는 차단기의 온도가 크게 상승하게 되어 화재의 위험성을 갖게 된다.

따라서, 이를 방지하기 위해 차단기와 같은 전기장치에는 차단기(10)의 단자(120)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 내장할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예로서 온도센서가 내장된 차단기의 분해사시도이다. 도시된 바를 참조하면, 상기의 차단기(10)의 단자(120)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 갖춘 PCB(300)를 구성하여 안전커버(200)에 장착하도록 구성할 수 있다.

즉, 차단기(10)의 사용시에 차단기의 온도를 관리하기 위해 차단기 단자(120)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 갖춘 PCB(300)를 상기 안전커버(200)에 추가로 장착 구성하고 있다.

상기 PCB(300)를 안전커버(200)의 내부에 내장시키기 위해서는, 안전커버(200)의 내부에 PCB가 끼워질 수 있는 홈을 별도로 형성할 수 있으며, 또한 도 3에 도시된 바처럼, PCB와 안전커버를 나사결합하면서 장착할 수도 있을 것이다. 다만, 본 발명은 이러한 장착방법에 어떠한 제한을 하지 않으며, 당업자의 입장에서 PCB가 내장될 수 있는 방법이라면 어떠한 방법도 가능할 것이다.

상기 온도센서는 접촉식 온도센서와 비접촉식 온도센서 모두가 가능할 것인데, 접촉식 온도센서는 측정대상물에 직접 열적으로 접촉시켜 열평형상태에 도달한 뒤 온도를 측정하며, 비접촉식은 측정 대상물에서 방사되는 자외선이나 주로 적외선을 검출하여 온도를 측정한다.

본 발명의 PCB(300)에는 접촉식 온도 센서로서 온도에 따라 백금의 저항치가 변하는 원리를 이용한 것으로 백금저항온도센서, 현재 온도센서로 가장 많이 사용되고 있으며 금속산화물을 소결하여 만들며 온도에 따라 저항치가 변하는 특성을 이용한 것으로 부특성(NTC) 서미스터, 정특성(PTC) 서미스터등 다양한 온도센서가 사용될 수 있다.

서미스터란 온도에 따라 저항이 변하는 모든 소자를 말하는데, 일반적으로 부특성(NTC) 서미스터와 정특성(PTC) 서미스터로 나눌 수 있는데, NTC (Negative thermal coefficient)는 온도가 올라갈수록 저항이 감소하는 물질이고, PTC (Positive thermal coefficient)는 반대로 온도가 올라가면 저항이 증가하는 물질이다.

본 발명의 PCB에는 온도변화에 따라 저항값이 크게 변하는 특성을 가지며, 아주 간편하기 때문에 PCB(300)에 간단히 부착할 수 있고, 특히 차단기(10)의 본체의 설계변경을 요하지 않으므로, PCB(300)에 장착된 온도센서로서, 바람직하게는 NTC 서미스터를 통해 차단기 단자의 온도를 측정한다.

상기, NTC 서미스터와 같은 접촉식 온도센서의 경우도, 단자(120)의 온도를 측정하기 위해 접촉식으로 구성하지만, 실제로 보다 바람직하게는 온도센서를 단자와 접촉함에 따른 열변형이나 측정오차등의 단점을 보호하기 위해 단자(120)와 약간의 거리를 두고 장착하거나, 에폭시수지등으로 NTC 서미스터를 감싸면서 단자와 접촉시키는 것이 바람직할 것이다.

도 4는 본 발명의 제 1실시예에 의한 온도센서가 내장된 PCB의 내부 시스템 블록도를 나타낸 상태도로서, 도시된 바와 같이 PCB(300)는 각각의 단자(120)의 온도를 센싱하는 센서부(310), 센서부(310)로부터의 입력전압과 기준부(320)의 기준전압을 비교하는 비교기가 장착된 비교부(330), 비교부에서 출력되는 신호를 수신하여 발광되는 LED 가 구비된 발광부(360) 및 외부전압제어포트(380)를 포함하여 구성된다.

상기 센서부(310)에는 앞서 언급된 다양한 온도센서를 장착하여 구성할 수 있으며, 센서부(310)로는 전원부(미도시)로부터 일정전원이 공급되어진다.

상기 비교부(330)에서는 센서부(310)으로부터 입력되는 입력전압과 기준부(320)에서의 기준전압과 비교하는 비교기를 구성하여 입력전압이 기준전압보다 큰 경우에만 입력전압이 비교기를 통해 출력되도록 구성할 수 있다.

이러한 비교부(330)를 통해 입력전압의 스레쉬홀드(threshould)를 설정하여 시스템이 동작할 수 있는 입력전압이 공급되도록 하며, 상기 발광부(360)의 LED를 구동하기 위한 최소한의 전압을 공급하도록 하는 기능을 한다.

상기 발광부(360)의 LED는 센서부(310)에서 출력되는 전류량의 변화에 따라 발광되며 발광 색깔이 녹생, 주황색, 빨간색등으로 온도에 올라가면서 변화되면서 단자(120)의 온도상태를 파악할 수 있도록 한다.

상기 외부전압제어포트(380)는 릴레이나 SSR 등의 소자가 포함되어 구성되며, 센서부(310)로부터의 출력에 과전압이나 과전류가 발생하는 경우에는 릴레이등이 구동되면서 전기장치 내부의 차단부에 트립신호를 보내어 차단부가 작동되도록 하여 부하기기의 전원을 차단하도록 구성한다.

도 5는 본 발명에 의한 제 2실시예로서 온도센서가 내장된 PCB의 내부 시스템의 블록도를 나타낸 상태도로서, 도시된 바와 같이 PCB(300)은 각각의 단자의 온도를 센싱하는 센서부(310), 센서부(310)로부터의 입력전압과 기준부(320)의 기준전압을 비교하는 비교기가 장착된 비교부(330), 아날로그 소자인 센서의 신호를 디 지털로 변환하는 ADC(340), 프로세서로서 MPU(Micro processor unit, 350) 및 MPU를 통해 발광되는 LED 가 구비된 발광부(360)를 포함하여 구성된다.

일반적으로 센서부에 장착되는 NTC등의 온도센서의 경우는 아날로그 소자이기 때문에 비교기를 통해 출력되는 전압은 ADC(340)를 통해 디지털신호로 변환한다.

상기 ADC(340)의 경우는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 요소로서, 내부에는 정류회로, 평활회로 및 정전압회로등을 포함하여 구성하여 리플(ripple)을 최소화하고 직류전압의 출력이 안정화되도록 한다.

상기 MPU(350)에서는 온도센서의 저항값을 연산하여 검출하면서 단자(120)의 온도를 측정하며, 상기 발광부(360)에 신호를 보내어 측정된 온도의 범위에 따라 LED를 구동하게 된다.

상기 MPU(350)에서 상기 LED를 밝기를 구동하는 방식은 센서부(310)으로 출력되는 전류량의 변화에 따라 직접 LED밝기를 조절하게 할 수도 있으며, MPU(350)에서 검출된 단자의 온도의 범위에 따라 발광부의 LED의 밝기가 조절되도록 가변저항을 장착하면서 발광부(360)로 보내는 전류량을 조절하거나, PWM제어를 통해 듀티비(duty rate)를 조절하는 등의 다양한 방식으로 구성할 수 있다.

차단기의 단자(120)에 서미스터와 같은 접촉식 온도센서를 구성하게 되면, 단자의 온도변화에 따라 온도센서의 저항이 변하게 된다. 도체에 있어서 전기저항은 온도의 변화에 따라 변화한다. 이러한 특성을 이용, 단위온도 변화에 대한 저항 변동율을 안다면 변동되는 저항치만으로 해당 온도를 측정할 수 있게 된다. 여기서 단위온도에 대한 저항 변동율은 온도계수라 하며, 온도 증가시 저항치가 증가하면 Positive 온도계수, 저항치가 감소하면 Negative 온도계수라고 한다.

따라서, 이러한 원리를 통해 상기 MPU(350)에는 온도센서의 저항값의 변화로부터 상기 단자의 온도를 연산한다. 연산된 온도는 MPU를 통해 전기장치 내부나 외부기기에 일정값으로 표시되어 모니터링 할 수있도록 구성할 수 있다.

상기 발광부(360)의 내부의 LED의 경우 상기 MPU(350)로부터 신호를 수신하여 온도범위에 따라 녹색, 주황색, 빨간색 등으로 발광색깔을 변화하면서, 차단기와 같은 전기장치의 단자(120)의 온도상태를 파악할 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명에 의한 제 3실시예에 따른 온도센서가 내장된 PCB의 내부 시스템의 블록도를 나타낸 상태도로서, 도시된 바는 도 5의 본발명의 제 2실시예와 마찬가지로 PCB(300)은 단자의 온도를 센싱하는 센서부(310), 센서부(310)로부터의 입력전압과 기준부(320)의 기준전압을 비교하는 비교기가 장착된 비교부(330), 아날로그 소자인 센서의 신호를 디지털로 변환하는 ADC(340), 프로세서로서 MPU(Micro processor unit, 350) 및 MPU를 통해 발광되는 LED 가 구비된 발광부(360)를 포함하여 구성된다.

또한, MPU(350)를 통해 구동되는 통신컨트롤러(370) 및 외부전압제어포트(380)를 더 포함하여 구성된다.

상기 통신컨트롤러(370)는 외부기기와 유,무선통신으로 인터페이스되며, 사용자나 분전반 관리자는 외부기기를 통해 모니터링하면서 분전반의 상태를 감시하 도록 구성된다. 상기 외부기기는 월패드(wall-pad)나 일반 PC 등으로 구성될 수 있을 것이다.

상기 통신컨트롤러(370)과 외부기기의 인터페이스 방식은 유선방식으로 HomePNA, PLC, IEEE1394, 시리얼, 이더넷방식을 통해 구성할 수 있으며, 무선방식으로 HomeRF, Bluetooth, ZigBee, W-LAN, IrDA(Infrared Data Association)등의 다양한 방식으로 구축할 수 있다.

상기 외부전압제어포트(380)는 릴레이나 SSR 등의 릴레이소자가 포함되어 구성되며, MPU(350)와 연동되어 신호를 수신하여 과전압이나 과전류가 발생하는 경우에는 릴레이 등이 구동되면서 전기장치의 차단부에 트립신호를 보내어 차단부가 작동되도록 하여 부하기기의 전원을 차단하도록 구성된다.

도 7은 본 발명의 제 4실시예에 의한 온도센서가 내장된 PCB의 내부 시스템의 블록도를 나타낸 상태도로서, 본 발명의 제 3실시예의 경우처럼 온도센서를 포함하는 센서부(320)를 비롯하여 다양한 구성요소가 포함되어 있는 PCB(300)를 안전커버(200)에 장착하여 시스템을 구축할 수도 있으나, 보다 바람직하게는 공간적인 단점을 극복하고 활용성을 높이기 위하여, 센서부(310)와 발광부(360)를 제외하여 별도로 구성된 또 다른 PCB(400)를 추가로 구성하면서, 상기의 PCB(300)과 유,무선방식으로 연결되어 구동되도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 4실시예에 의한 온도센서가 내장된 차단기의 분해사시도로서, 센서부와 발광부를 제외한 구성요소들이 서브 PCB(400)에 장착되어 구성되 며, 상기 서브 PCB(400)는 일정한 케이스 내부에 장착되면서, 상기 케이스는 단자가 형성된 전기장치에 결착되도록 할 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예에서는 PCB(300)에 센서부와 발광부만을 구성하였으나, PCB(300)와 서브PCB(400)에 장착되는 구성요소들은 당업자의 입장에서 필요에 따라 변경이 가능하나, 다만 본 발명의 경우 하나의 PCB에 장착되는 구성요소가 다양해지는 경우에 두개의 PCB를 연결하는 방식으로 시스템을 구성한 점에 특징이 있다고 할 것이다.

일반적으로 NTC, PCT, CTR과 같은 온도센서의 경우는 온도에 따라 저항값이 변하는 센서들이나, 온도-저항간의 관계는 선형(linear)관계를 나타내는 센서가 아니다. 따라서, 이러한 온도센서의 특성을 보상하지 않는다면 단자의 온도상태의 정확도는 떨어질 수밖에 없다.

이를 위해 본 발명의 MPU(350) 내부에는 온도센서의 저항값을 보상하기 위한 신호보상부가 더 포함되어 구성될 수 있다. 상기 신호보상부에는 가변저항이나 딥스위치와 같은 소자가 포함되어 구성될 수 있다.

상기 MPU(350)는 온도센서의 저항값을 연산하는 과정에서 신호보상부의 가변저항이나 딥스위치와 같은 소자를 통해 온도센서의 저항값을 보상하는 과정을 더 포함하면서, 온도-온도센서의 저항값의 관계를 선형화하도록 한다.

도 9는 신호보상부의 가변저항값의 변화에 따라 NTC온도센서가 장착된 센서 부의 저항값을 보상하는 것을 나타낸 관계선도로서, 도시된 바와 같이 MPU(350)에 의해 신호보상부의 가변저항 R값을 변화시키면 그에 따라 센서부의 저항 Rt값이 변화한다.

도시된 바에서, 실선의 그래프(A)는 온도와 센서부의 저항 Rt와의 관계도를 나타내며, 그래프(L)은 온도(T)축과-온도센서의 저항값(Rt)축의 선형화된 그래프를 나타낸다. 또한 상기 선도(L)는 온도(T)축과 상기 센서부의 온도센서의 저항값(Rt)축으로 형성된 관계 선도에서 이상적으로 선형화된 선도를 나타낸다.

신호보상부의 가변저항 R값의 변화에 따라 Rt값의 변화를 보면, R값이 점점 작아지면 그래프 A는 점차 그래프 A1, A2.......A6 방향으로 이동되며, 반대로 R값이 점점 커지면 그래프 A는 그래프 A7, A8방향으로 이동된다.

도시된 실시예와 같이, 센서부(310)를 통해 온도(T)-온도센서의 저항값(Rt)의 관계도가 도출되면, MPU(350)는 0~T1, T1~T2, T2이상 과 같이 온도축을 일정개수의 구간을 나누어서, 0~T1 구간에서는 선형화된 그래프(L)과 가장 근접할 수 있도록 가변저항R 값을 작게하며, T1~T2의 구간에서는 선형화된 그래프(L)과 가장 근접할 수 있도록 가변저항R 값을 작게하며, T2이상에서는 선형화된 그래프(L)과 가장 근접할 수 있도록 가변저항R 값을 크게하면서 온도T-저항Rt의 전체적인 그래프 형상을 L선도와 근접하게 하면서 선형화할 수 있다.

도 10은 본 발명의 신호보상부의 가변저항값의 변화에 따라 NTC온도센서가 장착된 센서부의 저항값을 보상하여 나타낸 그래프의 형상을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이 NTC 온도센서의 저항과 온도와의 관계에서의 비선형이 이상적인 선형선도(L)에 접급되면서 보상되고 있음을 나타내고 있다.

또 다른 실시예로서, 도 11 및 도 12는 본 발명에 의한 온도센서가 내장된 PCB에 있어, 온도센서의 저항값을 보상하기 위한 내부 시스템의 블록도를 나타낸 상태도로서, 도시된 바와 같이 센서부와 연결된 신호보상부(390)를 더 포함하여 구성된다.

도 13은 본 발명에 의한 신호보상부의 실시예를 나타낸 도면으로서, 신호보상부(390)는 저항이나 트랜지스터 등을 이용한 가변저항이나 딥스위치를 포함하여 구성할 수 있다.

센서부(310)의 저항을 Rt라고 할 경우에 신호보상부의 가변저항 R과 병렬로 연결하여 Rt의 저항값을 보상하도록 한다. 가변저항 R을 MPU(350)와 연동시켜 MPU(350)를 통해 가변저항을 변화시킴으로써 온도센서의 저항값인 Rt의 값을 보상하도록 구성한다. 이 경우에는 센서부(310)에 포함된 온도센서의 온도(T)-온도센서의 저항값(Rt)의 관계도를 미리 MPU(350)에 입력을 하여야하며, 그 상태에서 적절한 구간을 나누어서 구간별로 신호보상부(390)의 가변저항값을 조절하게 된다.

이상 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능할 것이며, 특히, 본 발명의 실시예에서 기재하고 있는 차단기 뿐만 아니라 기타 접촉기나 개폐 기등의 입출력단자를 갖고 있는 전기장치에도 동일한 구성을 적용할 수 있음은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 안전커버가 분해된 전자접촉기의 분해사시도이다.

도 2는 종래기술에 의한 안전커버가 분해된 차단기의 분해사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예로서 온도센서가 내장된 차단기의 분해사시도이다.

도 4는 본 발명의 제 1실시예에 의한 온도센서가 내장된 PCB의 내부 시스템 블록도를 나타낸 상태도이다.

도 5는 본 발명에 의한 제 2실시예로서 온도센서가 내장된 PCB의 내부 시스템의 블록도를 나타낸 상태도이다.

도 6은 본 발명에 의한 제 3실시예에 따른 온도센서가 내장된 PCB의 내부 시스템의 블록도를 나타낸 상태도이다.

도 7은 본 발명의 제 4실시예에 의한 온도센서가 내장된 PCB의 내부 시스템의 블록도를 나타낸 상태도이다.

도 8은 본 발명의 제 4실시예에 의한 온도센서가 내장된 차단기의 분해사시도이다.

도 9는 본 발명의 신호보상부의 가변저항값의 변화에 따라 NTC온도센서가 장착된 센서부의 저항값을 보상하는 것을 나타낸 관계선도이다.

도 10은 본 발명의 신호보상부의 가변저항값의 변화에 따라 NTC온도센서가 장착된 센서부의 저항값을 보상하여 나타낸 그래프의 형상을 도시한 도면이다.

도 11 및 도 12는 본 발명에 의한 온도센서가 내장된 PCB에 있어, 온도센서 의 저항값을 보상하기 위한 내부 시스템의 블록도이다.

도 13은 본 발명에 의한 신호보상부의 실시예를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 단자접속부 120: 단자

200: 안전커버 300: PCB

310: 센서부 320: 기준부

330: 비교부 340: ADC

350: MPU 360: 발광부

370: 통신컨트롤러 380: 외부전압제어포트

390: 신호보상부 400: 서브 PCB

Claims (12)

1. 전원이 입출력되는 다수의 단자와 상기 다수의 단자의 외부노출을 방지하기 위한 안전커버가 장착되는 전기장치에 있어서,

   상기 안전커버에는 온도와 온도센서의 저항값의 관계가 비선형 타입을 갖는 아날로그 소자인 온도센서가 포함되어 상기 각각의 단자의 온도를 센싱하는 센서부, 상기 온도센서에 의한 센서부의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 ADC 및 상기 ADC를 통해 수신된 신호를 연산처리하는 MPU를 포함하여 구성된 PCB가 장착되며,

   상기 MPU에는 상기 센서부에 포함된 상기 온도센서의 저항값을 보상하기 위한 가변저항이 포함된 신호보상부가 더 구성되며, 상기 MPU는 센서부를 통해 온도-온도센서의 저항값의 관계가 온도축과 온도센서의 저항값축의 관계도에 도출되면, 상기 온도축을 일정구간으로 나누고, 각각의 구간별로 상기 신호보상부의 가변저항값을 제어하여 상기 온도센서의 저항값을 보상하여, 온도와 상기 온도센서의 저항값의 관계가 선형화된 선도에 접근할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 센서부로부터의 입력전압과 기준의 기준전압을 비교하는 비교기가 장착된 비교부; 및

   상기 MPU를 통해 신호를 수신받아 발광되는 LED가 구비된 발광부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 PCB에는 상기 MPU와 연동되어 외부기기와 유,무선통신으로 인터페이스되도록 하기 위한 통신컨트롤러가 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
4. 전원이 입출력되는 다수의 단자와 상기 다수의 단자의 외부노출을 방지하기 위한 안전커버가 장착되는 전기장치에 있어서,

   온도와 온도센서의 저항값의 관계가 비선형 타입을 갖는 아날로그 소자인 온도센서가 포함되어 상기 각각의 단자의 온도를 센싱하는 센서부와 상기 단자의 온도상태를 표시하는 LED가 구비된 발광부가 포함되어 상기 안전커버에 장착되는 PCB와,

   상기 온도센서에 의한 센서부의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 ADC 및 상기 ADC를 통해 수신된 신호를 연산처리하면서 상기 LED의 발광을 조절하는 MPU가 포함되어 상기 전기장치의 측면에 결착되는 케이스 내부에 장착되는 서브PCB가 상기 안전커버에 PCB와 연결되어 구성되며,

   상기 MPU에는 상기 센서부에 포함된 상기 온도센서의 저항값을 보상하기 위한 가변저항이 포함된 신호보상부가 더 구성되며, 상기 MPU는 센서부를 통해 온도-온도센서의 저항값의 관계가 온도축과 온도센서의 저항값축의 관계도에 도출되면, 상기 온도축을 일정구간으로 나누고, 각각의 구간별로 상기 신호보상부의 가변저항값을 제어하여 상기 온도센서의 저항값을 보상하여, 온도와 상기 온도센서의 저항값의 관계가 선형화된 선도에 접근할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 서브 PCB에는 상기 센서부로부터의 입력전압과 기준부의 기준전압을 비교하는 비교기가 장착된 비교부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 서브 PCB에는 상기 MPU와 연동되어 외부기기와 유,무선통신으로 인터페이스되도록 하기 위한 통신컨트롤러를 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 온도센서가 내장된 전기장치.
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