KR101007299B1

KR101007299B1 - 전열히터 제어장치

Info

Publication number: KR101007299B1
Application number: KR1020100049728A
Authority: KR
Inventors: 임재익
Original assignee: 임재익
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-01-13

Abstract

본 발명은 전열히터 제어장치에 관한 것으로서, 전기담요, 전기방석, 전기장판 등과 같은 전열제품의 난방 열원으로 사용되는 전열히터의 과전류, 누설전류, 단선, 단락 여부, 전원 라인의 위상 변경 여부를 감지하면서 사용자가 설정한 전열히터의 난방 온도 부근에서 전열히터의 온도를 미세하게 상승 혹은 하강한다.
본 발명은 전열히터의 과전류, 누설전류, 단선, 단락 여부를 용이하게 감지하여 전열히터의 과열이나 화재 발생 등을 예방할 수 있고, 특히 전열히터의 급격한 온도 조절에 기인하여 사용자가 뜨거움이나 차가움을 감지하는 불편함을 해소하고, 또한 상기한 전자기파 제거 필터 회로를 구비하지 않고서도 상기와 같이 전원 라인의 위상이 정 위상에서 역 위상으로 변경되면 이 사실을 사용자에게 알려 전원 코드를 AC 전원 연결 단자에서 뽑은 후 극성을 바꿔 전원 코드를 AC 전원 연결 단자에 다시 끼워 전원 라인의 위상을 정 위상으로 바로 잡도록 함으로써 전열히터 작동 중에 인체에 유해한 전자기파를 발생하는 전기장이 형성을 최소화한다.

Description

전열히터 제어장치{Electric heater controller}

본 발명은 전열히터에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 전열히터 제어장치에 관한 것이다.

전열히터는 전기담요, 전기방석, 전기장판 등과 같은 전열제품의 난방 열원으로 사용되며, 이러한 전열제품은 통상 60Hz 전원주파수의 110V 혹은 220V의 AC 전원을 구동전원으로 사용한다.

상기와 같은 전열제품은 전열히터의 난방 작동을 온/오프 제어하여 전열히터의 온도를 사용자가 설정한 난방 온도로 유지시키는 전열히터 제어장치를 포함하며, 이러한 전열히터 제어장치는 현재 전열히터의 온도를 사용자가 설정한 난방 온도로 상승시키고자 하는 경우 현재 전열히터의 온도가 해당 난방 온도가 될 때까지 계속해서 상기 전열히터로 구동 전원을 공급하거나, 혹은 반대로 현재 전열히터의 온도를 사용자가 설정한 난방 온도로 하강시키고자 하는 경우 현재 전열히터의 온도가 해당 난방 온도가 될 때까지 계속해서 상기 전열히터의 구동 전원을 차단한다.

또한, 상기한 종래의 전열히터 제어장치는 AC 전원 연결 단자(예컨대, 건물의 벽체에 설치된 콘센트, 이 콘센트에 연결된 멀티 탭 등등)에 대하여 미리 정해진 정 위상으로 전원 코드가 연결되지 않으면, 즉 전원 라인의 위상이 정 위상에서 역 위상으로 변경되면 전열히터 작동 중에 인체에 유해한 전자기파를 발생하는 전기장이 형성되므로, 통상 이러한 전자기파 발생을 억제하기 위한 전자기파 제거 필터 회로를 구비한다.

실제로, AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)이 연결되는 경우를 전원 라인의 정 위상 연결 상태라고 하며, 이 상태가 뒤바뀌면, 즉 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "P" 전원단(ACP)과 AC "N" 전원단(ACN)이 바뀌어 연결되면 전원 라인이 역 위상 연결 상태가 되어 인체에 유해한 전자기파를 발생하는 전기장이 형성된다.

하지만, 상기한 바와 같이 종래의 전열히터 제어장치가 현재 전열히터의 온도를 사용자가 설정한 난방 온도로 상승시키고자 하는 경우 현재 전열히터의 온도가 해당 난방 온도가 될 때까지 계속해서 상기 전열히터로 구동 전원을 공급하거나, 혹은 반대로 현재 전열히터의 온도를 사용자가 설정한 난방 온도로 하강시키고자 하는 경우 현재 전열히터의 온도가 해당 난방 온도가 될 때까지 계속해서 상기 전열히터의 구동 전원을 차단하면, 사용자 입장에서 볼 때 급격한 온도 상승에 기인한 뜨거움을 감지하거나, 혹은 급격한 온도 하강에 기인한 차가움을 감지하는 불편함이 있다.

또한, 상기한 바와 같이 종래의 전열히터 제어장치에 전자기파 발생을 억제하기 위한 전자기파 제거 필터 회로를 구비하면, 전열히터 제어장치가 복잡해지고 장치의 제조 단가가 높아지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전기담요, 전기방석, 전기장판 등과 같은 전열제품의 난방 열원으로 사용되는 전열히터의 과전류, 누설전류, 단선, 단락 여부, 전원 라인의 위상 변경 여부를 감지하면서 사용자가 설정한 전열히터의 난방 온도 부근에서 전열히터의 온도를 미세하게 상승 혹은 하강하는 전열히터 제어장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전열히터 제어장치는, 구동 전원이 공급되면 발열 작동하는 전열히터와; 온/오프 제어 신호가 인가되면 구동하여 상기 전열히터로 구동 전원을 공급 혹은 차단하기 위한 온/오프 신호를 출력하는 트리거용 포토다이오드; 상기 트리거용 포토다이오드의 온/오프 신호에 따라 트리거 신호를 출력하는 트라이악과 상기 트라이악의 트리거 신호 인가 여부에 따라 온/오프 되어 순방향 다이오드 역할을 하면서 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)을 통해 공급되는 구동 전원을 상기 전열히터로 공급하는 SCR을 포함하는 전원 구동부; 상기 전열히터의 온도를 감지하여 온도 감지 신호를 출력하는 온도센서; 상기 전열히터의 과전류 상태를 감지하기 위한 과전류 감지 신호를 출력하는 과전류 감지부; 상기 전열히터의 누전 여부를 감지하기 위하여 상기 전열히터의 구동 전원 입력 측의 구동 전원 공급선에 설치되어 상기 구동 전원 공급선을 통하여 흐르는 전류를 감지하는 누전 감지부; 상기 전열히터의 단선 및 단락 상태를 검출하면 상기 트리거용 포토다이오드를 강제로 오프시키는 단선/단락 검출부; 전원 라인의 위상 변경 여부, 즉 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)이 연결된 전원 라인의 정 위상 연결 상태 혹은 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "P" 전원단(ACP)과 AC "N" 전원단(ACN)이 바뀌어 연결된 전원 라인이 역 위상 연결 상태를 감지하기 위한 위상 검출 신호를 출력하는 위상 검출부; 및 전열히터 파워 스위치가 온 되고 사용자의 난방 온도 설정 요구가 입력되면 상기 온도센서에 의해 감지되는 전열히터의 현재 온도를 표시부에 표시하면서 상기 트리거용 포토다이오드로 온 제어 신호를 인가하여 상기 전원 구동부를 통해 전열히터로 구동 전원을 공급하기 시작하고, 전열히터의 온도가 사용자가 설정한 난방 온도 부근에 도달하면 해당 난방 온도 부근에서 전열히터의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터의 온도를 상승 혹은 하강하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터의 발열 작동을 정지시키고, 상기 과전류 감지부의 과전류 감지 신호가 나타내는 신호 레벨이 미리 정한 과전류 레벨 이상이면 과전류 상태임을 표시부에 표시함과 동시에 상기 트리거용 포토다이오드를 오프시키고, 상기 누전 감지부에서 감지한 전류에 변화가 발생하면 누전 상태임을 표시부에 표시함과 동시에 상기 트리거용 포토다이오드를 오프시키고, 상기 단선/단락 검출부에서 단선 및 단락 상태를 검출하면 단선 및 단락 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 트리거용 포토다이오드를 오프시키고, 상기 위상 검출부의 위상 검출 신호가 나타내는 위상이 전원 라인 역 위상으로 판별되면 전원 라인 역 위상 상태임을 표시부에 표시하는 마이컴;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전열히터의 과전류, 누설전류, 단선, 단락 여부를 용이하게 감지하여 전열히터의 과열이나 화재 발생 등을 예방할 수 있고, 특히 전열히터의 급격한 온도 조절에 기인하여 사용자가 뜨거움이나 차가움을 감지하는 불편함을 해소하고, 또한 상기한 전자기파 제거 필터 회로를 구비하지 않고서도 상기와 같이 전원 라인의 위상이 정 위상에서 역 위상으로 변경되면 이 사실을 사용자에게 알려 전원 코드를 AC 전원 연결 단자에서 뽑은 후 극성을 바꿔 전원 코드를 AC 전원 연결 단자에 다시 끼워 전원 라인의 위상을 정 위상으로 바로 잡도록 함으로써 전열히터 작동 중에 인체에 유해한 전자기파를 발생하는 전기장이 형성을 최소화한다.

도 1은 본 발명에 따른 전열히터 제어장치의 실시예.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 전열히터(10)는 구동 전원이 공급되면 발열 작동한다.

트리거용 포토다이오드(20)는 온/오프 제어 신호가 인가되면 구동하여 상기 전열히터(10)로 구동 전원을 공급 혹은 차단하기 위한 온/오프 신호를 출력한다.

전원 구동부(30)는 상기 트리거용 포토다이오드(20)의 온/오프 신호에 따라 트리거 신호를 출력하는 트라이악(31)과 상기 트라이악(31)의 트리거 신호 인가 여부에 따라 온/오프 되어 순방향 다이오드 역할을 하면서 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)을 통해 공급되는 구동 전원을 상기 전열히터(10)로 공급하는 SCR(32)을 포함한다.

온도센서(40)는 상기 전열히터(10)의 온도를 감지하여 온도 감지 신호를 출력한다.

과전류 감지부(50)는 상기 전열히터(10)의 과전류 상태를 감지하기 위한 과전류 감지 신호를 출력한다.

상기 과전류 감지부(50)는 상기 전열히터(10)의 공통단자와 AC 전원 연결 단자의 AC "P" 전원단(ACP) 사이에서 상기 전열히터(10)와 직렬로 접속된 과전류 감지용 저항(R1)과 상기 전열히터(10)의 공통단자와 마이컴(90) 사이에 접속된 전압 또는 전류의 역류 방지 다이오드(D1)를 포함하여 구성되고, 상기 과전류 감지용 저항(R1)의 양단에 나타난 전압 강하 신호를 과전류 상태를 감지하기 위한 과전류 감지 신호로 출력하여 마이컴(90)에 인가한다.

누전 감지부(60)는 상기 전열히터(10)의 누전 여부를 감지하기 위하여 상기 전열히터(10)의 구동 전원 입력 측의 구동 전원 공급선에 설치되어 상기 구동 전원 공급선을 통하여 흐르는 전류를 감지한다.

상기 누전 감지부(60)는 상기 전열히터(10)의 누전 여부를 감지하기 위하여 상기 전열히터(10)의 구동 전원 입력 측의 구동 전원 공급선에 설치되어 상기 구동 전원 공급선을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 마이컴(90)으로 전달하는 영상변류기인 것을 특징으로 한다.

단선/단락 검출부(70)는 상기 전열히터(10)의 단선 및 단락 상태를 검출하면 상기 트리거용 포토다이오드(20)를 강제로 오프시킨다.

상기 단선/단락 검출부(70)는 단선/단락 검출용 다이오드(D2)의 양극(anode)이 상기 전원 구동부(30)의 SCR(32)의 구동 전원 출력단과 공통 접속되어 있고, 상기 단선/단락 검출용 다이오드(D2)의 음극(cathode)에 단선/단락 검출용 전원 측과 연결된 전압 분배 저항 R2, R3의 직렬 연결선의 중점이 접속되고, 상기 전압 분해 저항 R3의 일단이 단선/단락 비교기(71)의 비교 전압 입력단(+)에 연결되고, 상기 비교기(71)의 기준 전압 입력단(-)에는 단선/단락 검출용 기준 전압(Vref.)이 인가되고, 상기 비교기(71)는 비교 전압 입력단(+)에 인가되는 비교 전압이 기준 전압(Vref.)보다 낮으면 트리거 오프 신호를 출력하여 상기 트리거용 포토다이오드(20)의 양극(anode)에 컬렉터가 접속되어 있는 전원 차단용 트랜지스터(Q1)의 베이스로 인가함으로써 트리거용 포토다이오드(20)를 강제로 오프시킨다.

위상 검출부(80)는 전원 라인의 위상 변경 여부, 즉 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)이 연결된 전원 라인의 정 위상 연결 상태 혹은 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "P" 전원단(ACP)과 AC "N" 전원단(ACN)이 바뀌어 연결된 전원 라인이 역 위상 연결 상태를 감지하기 위한 위상 검출 신호를 출력한다.

상기 위상 검출부(80)는 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP) 사이에 직렬 연결된 위상 정의용 저항 R5, R6과; 이들 저항 R5, R6의 직렬 연결선의 중점에 접속된 위상 검출용 저항 R7; 이 저항 R7에 직렬로 연결되어 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)이 연결된 전원 라인의 정 위상 연결 상태의 위상 신호와 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "P" 전원단(ACP)과 AC "N" 전원단(ACN)이 바뀌어 연결된 전원 라인의 역 위상 연결 상태의 위상 신호를 검출하는 커패시터(C1); 및 상기 커패시터(C1)에 의해 검출된 위상 신호를 증폭하여 마이컴(90)으로 전달하도록 캐스케이드 접속된 트랜지스터 Q1, Q2;를 포함하여 구성된다.

마이컴(90)은 전열히터 파워 스위치(S1)가 온 되고 사용자의 난방 온도 설정 요구가 입력되면 상기 온도센서(40)에 의해 감지되는 전열히터(10)의 현재 온도를 표시부(91)에 표시하면서 상기 트리거용 포토다이오드(20)로 온 제어 신호를 인가하여 상기 전원 구동부(30)를 통해 전열히터(10)로 구동 전원을 공급하기 시작한다.

상기 마이컴(90)은 전열히터(10)의 온도가 사용자가 설정한 난방 온도 부근에 도달하면 해당 난방 온도 부근에서 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승 혹은 하강하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시킨다.

상기 마이컴(90)은 상기 과전류 감지부(50)의 과전류 감지 신호가 나타내는 신호 레벨이 미리 정한 과전류 레벨 이상이면 과전류 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 상기 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시킨다.

상기 마이컴(90)은 상기 누전 감지부(60)에서 감지한 전류에 변화가 발생하면 누전 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 상기 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시킨다.

상기 마이컴(90)은 상기 단선/단락 검출부(70)에서 단선 및 단락 상태를 검출하면 단선 및 단락 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시킨다.

상기 마이컴(90)은 상기 위상 검출부(80)의 위상 검출 신호가 나타내는 위상이 전원 라인 역 위상으로 판별되면 전원 라인 역 위상 상태임을 표시부(91)에 표시한다.

상기 마이컴(90)은 전열히터(10)의 온도가 사용자가 설정한 난방 온도 부근에 도달하면 해당 난방 온도 부근에서 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승 혹은 하강할 때, 사용자가 설정한 난방 온도가 현재 전열히터 온도보다 높은 경우, 해당 난방 온도보다 2℃∼3℃ 낮은 온도 부근에서부터 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시키고, 반대로 사용자가 설정한 난방 온도가 현재 전열히터 온도보다 낮은 경우, 해당 난방 온도보다 2℃∼3℃ 높은 온도 부근에서부터 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 하강하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시킨다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전열히터 제어장치는 다음과 같이 작동한다.

먼저, 전열히터 파워 스위치(S1)가 온 되고 전열히터 제어장치의 키패드(도시하지 않음)를 통해 사용자의 난방 온도 설정 요구가 입력되면, 상기 마이컴(90)은 상기 온도센서(40)에 의해 감지되는 전열히터(10)의 현재 온도를 표시부(91)에 표시하면서 상기 트리거용 포토다이오드(20)로 온 제어 신호를 인가하여 상기 전원 구동부(30)를 통해 전열히터(10)로 구동 전원을 공급하기 시작한다.

이후, 전열히터(10)의 온도가 사용자가 설정한 난방 온도 부근에 도달하면, 상기 마이컴(90)은 해당 난방 온도 부근에서 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승 혹은 하강하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시킨다.

예컨대, 해당 난방 온도 부근에서 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승 혹은 하강할 때, 상기 마이컴(90)은 사용자가 설정한 난방 온도가 현재 전열히터 온도보다 높은 경우, 해당 난방 온도보다 2℃∼3℃ 낮은 온도 부근에서부터 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시키고, 반대로 사용자가 설정한 난방 온도가 현재 전열히터 온도보다 낮은 경우, 해당 난방 온도보다 2℃∼3℃ 높은 온도 부근에서부터 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 하강하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시킨다.

이와 같이 사용자가 설정한 난방 온도 부근에서 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 미세하게 상승 혹은 미세하게 하강하면, 사용자는 전열히터(10)의 급격한 온도 조절에 기인하여 뜨거움이나 차가움을 느끼지 않게 된다.

한편, 상기와 같이 전열히터(10)가 작동하는 동안 상기 마이컴(90)은 전열히터(10)의 과전류, 누설전류, 단선, 단락 여부, 전원 라인의 위상 변경 여부를 감지하여 표시부(91)에 그 상태를 표시한다.

예컨대, 상기 과전류 감지부(50)의 과전류 감지 신호가 나타내는 신호 레벨이 미리 정한 과전류 레벨 이상이면 과전류 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 상기 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시킨다. 이때, 상기 마이컴(90)은 상기 과전류 감지용 저항(R1)의 양단에 나타난 전압 강하 신호를 과전류 상태를 감지하기 위한 과전류 감지 신호로 입력받는다.

또한, 상기 누전 감지부(60)에서 감지한 전류에 변화가 발생하면 누전 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 상기 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시키며, 이에 따라서 전원 구동부(30)를 통하여 전열히터(10)로 공급되는 구동 전원이 차단되어 전열히터(10)의 발열 작동이 정지된다. 이때, 상기 마이컴(90)은 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 전열히터(10)의 구동 전원 입력 측의 구동 전원 공급선에 설치된 영상변류기를 통해 전달되는 전류에 변동이 발생하는 경우 전열히터(10)에 누설전류가 있음을 판정한다.

또한, 상기 단선/단락 검출부(70)에서 단선 및 단락 상태를 검출하면 단선 및 단락 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시키며, 이에 따라서 전원 구동부(30)를 통하여 전열히터(10)로 공급되는 구동 전원이 차단되어 전열히터(10)의 발열 작동이 정지된다.

상기 단선/단락 검출 과정을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1에 나타낸 바와 같이, SCR(32)이 오프 상태일 때 단선/단락 검출용 전원(5V 바이어스 전압)이 R2를 거치면 단선/단락 검출용 다이오드(D2)가 순방향 도통하여 전열히터(10)로 전류 흐름을 형성한다. 이때 전열히터(10)가 단선 상태이면 전열히터(10)에 걸린 전압은 0V가 되어 상기 비교기(71)의 비교 전압 입력단(+)에 인가되는 전압이 상기 비교기(71)의 기준 전압 입력단(-)의 기준 전압(Vref.)보다 낮아지므로 상기 비교기(71)는 트리거 오프 신호를 출력하여 전원 차단용 트랜지스터(Q1)의 베이스로 인가하고, 그 결과 상기 트리거용 포토다이오드(20)가 오프되면서 트라이악(31)도 함께 오프되어 전열히터(10)로 공급되는 구동 전원이 차단되어 전열히터(10)의 발열 작동이 정지된다. 이때, 상기 마이컴(90)은 상기 비교기(71)의 비교 전압 입력단(+)에 접속된 단선/단락 감지용 저항 R4를 통하여 상기 비교기(71)의 비교 전압 입력단(+)의 입력 전압 레벨을 지속적으로 감시하여 상기 비교기(71)의 비교 전압 입력단(+)에 인가되는 전압이 상기 비교기(71)의 기준 전압 입력단(-)의 기준 전압(Vref.)보다 낮은 경우이면 단선 상태를 표시부(91)에 표시한다. 이는 마이컴(90)을 통한 소프트웨어적인 보호기능으로 상기한 상기 트리거용 포토다이오드(20)와 트라이악(31)을 오프시키는 하드웨어적인 보호기능과 함께 이중 보호기능을 갖는 것이다.

만약, 전열히터(10)가 단선 상태가 아닌 정상이면 전열히터(10)의 저항에 의한 전압강하가 상기 비교기(710)의 비교 전압 입력단(+)에 나타나므로 상기 비교기(71)의 비교 전압 입력단(+)에 인가되는 전압이 상기 비교기(71)의 기준 전압 입력단(-)의 기준 전압(Vref.)보다 높게 되어 상기 비교기(71)는 트리거 오프 신호를 출력하여 전원 차단용 트랜지스터(Q1)의 베이스로 인가하고, 그 결과 상기 트리거용 포토다이오드(20)가 온되면서 트라이악(31)도 함께 온되어 전열히터(10)로 공급되는 구동 전원이 정상 공급되어 전열히터(10)의 발열 작동이 수행된다.

이와 달리 SCR(32)이 오프 상태일 때 단선/단락 검출용 전원(5V 바이어스 전압)이 R2를 거치면 단선/단락 검출용 다이오드(D2)가 순방향 도통하여 전열히터(10)로 전류 흐름을 형성한다. 이때, 전열히터(10)가 단락 상태이면 전기히터(10)로 흐르는 전류가 차단되어 상기 비교기(71)의 비교 전압 입력단(+)의 전압은 단선/단락 검출용 전원 측과 연결된 전압 분배 저항 R2, R3의 전압 분배치로 나타나며, 이러한 전압 분배치도 역시 상기 비교기(71)의 기준 전압 입력단(-)의 기준 전압(Vref.)보다 낮아지므로 상기 비교기(71)는 트리거 오프 신호를 출력하여 전원 차단용 트랜지스터(Q1)의 베이스로 인가하고, 그 결과 상기 트리거용 포토다이오드(20)가 오프되면서 트라이악(31)도 함께 오프되어 전열히터(10)로 공급되는 구동 전원이 차단되어 전열히터(10)의 발열 작동이 정지된다. 이때도 역시, 상기 마이컴(90)은 상기 단선의 경우와 마찬가지로 소프트웨어적인 보호기능을 수행하여 단락 상태를 표시부(91)에 표시한다.

또한, 상기 위상 검출부(80)의 위상 검출 신호가 나타내는 위상이 전원 라인 역 위상으로 판별되면 전원 라인 역 위상 상태임을 표시부(91)에 표시한다. 이때, 도 1에 나타낸 커패시터(C1)는 저항 R7에 직렬로 연결되어 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)이 연결된 전원 라인의 정 위상 연결 상태의 위상 신호를 검출하거나, 혹은 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "P" 전원단(ACP)과 AC "N" 전원단(ACN)이 바뀌어 연결된 전원 라인의 역 위상 연결 상태의 위상 신호를 검출하며, 이렇게 검출된 위상 신호는 캐스케이드 접속된 트랜지스터 Q1, Q2에 의해 증폭되어 마이컴(90)으로 인가되며, 상기 마이컴(90)은 현재 입력된 위상 신호가 전원 라인의 역 위상 상태를 나타내면 그 상태를 표시부(91)에 표시한다.

이에 따라서, 사용자는 전원 라인의 역 위상 상태 확인하고, 이후 전원 코드를 AC 전원 연결 단자에서 뽑은 후 극성을 바꿔 전원 코드를 AC 전원 연결 단자에 다시 끼워 전원 라인의 위상을 정 위상으로 바로 잡음으로써 전열히터(10) 작동 중에 인체에 유해한 전자기파를 발생하는 전기장이 형성을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 전열히터 제어장치는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.

10: 전열히터 20: 트리거용 포토다이오드
30: 전원 구동부 31: 트라이악
32: SCR 40: 온도센서
50: 과전류 감지부 60: 누전 감지부
70: 단선/단락 검출부 71: 단선/단락 비교기
80: 위상 검출부 90: 마이컴
91: 표시부

Claims

전기담요, 전기방석, 전기장판 중 어느 하나에 적용되고, 구동 전원이 공급되면 발열 작동하는 전열히터(10)와;
온/오프 제어 신호가 인가되면 구동하여 상기 전열히터(10)로 구동 전원을 공급 혹은 차단하기 위한 온/오프 신호를 출력하는 트리거용 포토다이오드(20);
상기 트리거용 포토다이오드(20)의 온/오프 신호에 따라 트리거 신호를 출력하는 트라이악(31)과 상기 트라이악(31)의 트리거 신호 인가 여부에 따라 온/오프 되어 순방향 다이오드 역할을 하면서 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)을 통해 공급되는 구동 전원을 상기 전열히터(10)로 공급하는 SCR(32)을 포함하는 전원 구동부(30);
상기 전열히터(10)의 온도를 감지하여 온도 감지 신호를 출력하는 온도센서(40);
상기 전열히터(10)의 과전류 상태를 감지하기 위한 과전류 감지 신호를 출력하는 과전류 감지부(50);
상기 전열히터(10)의 누전 여부를 감지하기 위하여 상기 전열히터(10)의 구동 전원 입력 측의 구동 전원 공급선에 설치되어 상기 구동 전원 공급선을 통하여 흐르는 전류를 감지하는 누전 감지부(60);
상기 전열히터(10)의 단선 및 단락 상태를 검출하면 상기 트리거용 포토다이오드(20)를 강제로 오프시키는 단선/단락 검출부(70);
전원 라인의 위상 변경 여부, 즉 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)이 연결된 전원 라인의 정 위상 연결 상태 혹은 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "P" 전원단(ACP)과 AC "N" 전원단(ACN)이 바뀌어 연결된 전원 라인이 역 위상 연결 상태를 감지하기 위한 위상 검출 신호를 출력하는 위상 검출부(80); 및
전열히터 파워 스위치(S1)가 온 되고 사용자의 난방 온도 설정 요구가 입력되면 상기 온도센서(40)에 의해 감지되는 전열히터(10)의 현재 온도를 표시부(91)에 표시하면서 상기 트리거용 포토다이오드(20)로 온 제어 신호를 인가하여 상기 전원 구동부(30)를 통해 전열히터(10)로 구동 전원을 공급하기 시작하고, 전열히터(10)의 온도가 사용자가 설정한 난방 온도 부근에 도달하면 해당 난방 온도 부근에서 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승 혹은 하강하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시키고, 상기 과전류 감지부(50)의 과전류 감지 신호가 나타내는 신호 레벨이 미리 정한 과전류 레벨 이상이면 과전류 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 상기 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시키고, 상기 누전 감지부(60)에서 감지한 전류에 변화가 발생하면 누전 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 상기 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시키고, 상기 단선/단락 검출부(70)에서 단선 및 단락 상태를 검출하면 단선 및 단락 상태임을 표시부(91)에 표시함과 동시에 트리거용 포토다이오드(20)를 오프시키고, 상기 위상 검출부(80)의 위상 검출 신호가 나타내는 위상이 전원 라인 역 위상으로 판별되면 전원 라인 역 위상 상태임을 표시부(91)에 표시하는 마이컴(90);
으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전열히터 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 과전류 감지부(50)는
상기 전열히터(10)의 공통단자와 AC 전원 연결 단자의 AC "P" 전원단(ACP) 사이에서 상기 전열히터(10)와 직렬로 접속된 과전류 감지용 저항(R1)과 상기 전열히터(10)의 공통단자와 마이컴(90) 사이에 접속된 전압 또는 전류의 역류 방지 다이오드(D1)를 포함하여 구성되고, 상기 과전류 감지용 저항(R1)의 양단에 나타난 전압 강하 신호를 과전류 상태를 감지하기 위한 과전류 감지 신호로 출력하여 마이컴(90)에 인가하는 것을 특징으로 하는 전열히터 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 누전 감지부(60)는 상기 전열히터(10)의 누전 여부를 감지하기 위하여 상기 전열히터(10)의 구동 전원 입력 측의 구동 전원 공급선에 설치되어 상기 구동 전원 공급선을 통하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 마이컴(90)으로 전달하는 영상변류기인 것을 특징으로 하는 전열히터 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 단선/단락 검출부(70)는
단선/단락 검출용 다이오드(D2)의 양극(anode)이 상기 전원 구동부(30)의 SCR(32)의 구동 전원 출력단과 공통 접속되어 있고, 상기 단선/단락 검출용 다이오드(D2)의 음극(cathode)에 단선/단락 검출용 전원 측과 연결된 전압 분배 저항 R2, R3의 직렬 연결선의 중점이 접속되고, 상기 전압 분해 저항 R3의 일단이 단선/단락 비교기(71)의 비교 전압 입력단(+)에 연결되고, 상기 비교기(71)의 기준 전압 입력단(-)에는 단선/단락 검출용 기준 전압(Vref.)이 인가되고, 상기 비교기(71)는 비교 전압 입력단(+)에 인가되는 비교 전압이 기준 전압(Vref.)보다 낮으면 트리거 오프 신호를 출력하여 상기 트리거용 포토다이오드(20)의 양극(anode)에 컬렉터가 접속되어 있는 전원 차단용 트랜지스터(Q1)의 베이스로 인가함으로써 트리거용 포토다이오드(20)를 강제로 오프시키는 것을 특징으로 하는 전열히터 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 위상 검출부(80)는
AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP) 사이에 직렬 연결된 위상 정의용 저항 R5, R6과;
이들 저항 R5, R6의 직렬 연결선의 중점에 접속된 위상 검출용 저항 R7;
이 저항 R7에 직렬로 연결되어 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)이 연결된 전원 라인의 정 위상 연결 상태의 위상 신호와 AC 전원 연결 단자의 AC "N" 전원단(ACN)과 AC "P" 전원단(ACP)에 대하여 전원 코드의 AC "P" 전원단(ACP)과 AC "N" 전원단(ACN)이 바뀌어 연결된 전원 라인의 역 위상 연결 상태의 위상 신호를 검출하는 커패시터(C1); 및
상기 커패시터(C1)에 의해 검출된 위상 신호를 증폭하여 마이컴(90)으로 전달하도록 캐스케이드 접속된 트랜지스터 Q1, Q2;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전열히터 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 마이컴(90)은 전열히터(10)의 온도가 사용자가 설정한 난방 온도 부근에 도달하면 해당 난방 온도 부근에서 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승 혹은 하강할 때, 사용자가 설정한 난방 온도가 현재 전열히터 온도보다 높은 경우, 해당 난방 온도보다 2℃∼3℃ 낮은 온도 부근에서부터 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 상승하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시키고, 반대로 사용자가 설정한 난방 온도가 현재 전열히터 온도보다 낮은 경우, 해당 난방 온도보다 2℃∼3℃ 높은 온도 부근에서부터 전열히터(10)의 구동 전원 공급과 차단을 정해진 주기로 반복하면서 전열히터(10)의 온도를 하강하여 사용자가 설정한 난방 온도가 되면 전열히터(10)의 발열 작동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전열히터 제어장치.