KR101010511B1 - 환풍기 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농업용 비닐하우스나 유리온실, 가축용 축사, 또는 공장과 같은 산업용 건물에 설치되어 건물 내부의 강제 환기가 이루어지게 하는 환풍기의 회전속도를 온도에 따라 자동으로 제어하는 환풍기 제어장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 환풍기 제어장치는, 내부의 온도 조절이 필요한 건물에 설치되는 환풍기를 제어하는 장치에 있어서;

상기 환풍기가 설치된 건물 내부의 현재 온도를 측정하여 출력하는 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 출력된 현재 온도와 기저장된 설정 온도를 비교하여 그 온도차에 따라 제어신호를 출력하는 MCU와, 상기 MCU의 제어신호에 따라 해당 릴레이를 ON하는 릴레이 드라이버와, 다수의 릴레이로 이루어지고, 각 릴레이의 입력단이 릴레이 드라이버에 연결되는 릴레이부와, 상기 각 릴레이의 출력단이 1차측에 연결되고 환풍기의 팬모터가 2차측에 연결되어, 릴레이의 제어에 의해 팬모터로 공급되는 전압을 가변시켜 팬모터의 회전속도를 조절하는 가변 트랜스포머로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

환풍기, 팬모터, 릴레이, 가변 트랜스포머

Description

환풍기 제어장치{SYSTEM FOR CONTROLING A VENTILATING FAN}

본 발명은 농업용 비닐하우스나 유리온실, 가축용 축사, 또는 공장과 같은 산업용 건물에 설치되어 건물 내부의 강제 환기가 이루어지게 하는 환풍기의 회전속도를 온도에 따라 자동으로 제어하는 환풍기 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 환풍기는 내부의 온도 조절이 필요한 건물의 지붕(천장), 벽면 등에 설치하여 건물의 내부 온도를 조절하기 위해 사용되거나 또는 공장과 같은 산업용 건물에서 작업 환경을 쾌적하게 유지하기 위하여 주로 사용하게 된다.

즉, 건물 내부의 온도 조절을 위해, 건물 내부의 온도가 적정 온도 이상으로 상승하여 온도를 낮추어야 할 필요가 있을 때는 환기구를 열고 환풍팬을 작동시켜 건물 내부의 더운 열기를 외부로 배출함으로써 건물 내부의 온도를 적정 온도로 낮출 수 있게 되고, 환풍팬에 의한 강제 환기가 이루어지는 동안에 건물 내부의 온도가 적정 온도 이하로 내려가면, 환풍팬의 작동을 멈추고 환기구를 닫아줌으로써 건물 내부의 온도를 항상 일정하게 유지시켜주는 중요한 역할을 수행하게 된다.

따라서, 환풍기는 적정 온도의 유지가 매우 중요한 농작물 재배용 비닐하우스나 유리 온실 등에 주로 설치하게 되며, 온도에 민감한 가축을 기르는 축사나, 제품의 생산을 위해 일정온도의 유지가 필요한 공장 등에 널리 사용되고 있다.

예를 들어 소나 돼지, 닭 등의 가축을 양육하기 위한 축사는 가축의 분뇨 등으로 인하여, 축사 내에 악취가 심하고, 바닥의 습기를 조절하는데 어려움이 많기 때문에, 축사의 내부 공기를 외부로 순환되도록 한 환풍기를 벽면이나 천정에 설치함으로써, 축사 내의 악취를 외부로 배출하고, 신선한 공기를 내부로 송풍하도록 하며, 축사 바닥을 건조하도록 하였다.

이러한 축사용 환기장치는 축사의 크기에 따라 단일 개 또는 다수개의 환풍기를 설치하여 외부로부터의 공기를 순환시키도록 되어 있고, 그러한 환풍기의 설치위치는 환풍 날개가 축사의 바닥을 향하도록 배치된다.

그런데 종래 환풍기는 스위치의 간단한 ON-OFF 조작으로 환풍기의 작동을 조작하도록 되어 있기 때문에 온도의 폭증과 폭락이 잦은 곳에서는 순간적인 온도의 하락을 기대하기 어렵고, 따라서 일정 온도의 유지가 힘든 단점이 있다.

또한, 온도 조건이나 사계절 상태와는 무관하게 스위치의 조작으로 환풍기의 팬모터의 구동을 제어하기 때문에 불필요한 전력이 소비될 뿐만 아니라, 전력의 공급 조절없이 운전을 하게 되어, 전력효율이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 메인제어유닛(MCU)과 가변 트랜스포머 사이에 다수의 릴레이가 연결되어 MCU의 제어에 의해 해당 릴레이가 ON되도록 하여 환풍기의 팬모터의 회전속도를 조절함으로써, 일정 온도를 유지할 수 있고, 온도에 의한 적절한 팬모터의 회전속도 조절로 불필요한 전력의 소비를 줄일 수 있는 환풍기 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환풍기 제어장치는, 내부의 온도 조절이 필요한 건물에 설치되는 환풍기를 제어하는 장치에 있어서;

상기 환풍기가 설치된 건물 내부의 현재 온도를 측정하여 출력하는 온도 센서와,

상기 온도 센서에서 출력된 현재 온도와 기저장된 설정 온도를 비교하여 그 온도차에 따라 제어신호를 출력하는 MCU와,

상기 MCU의 제어신호에 따라 해당 릴레이를 ON하는 릴레이 드라이버와,

다수의 릴레이로 이루어지고, 각 릴레이의 입력단이 릴레이 드라이버에 연결되는 릴레이부와,

상기 각 릴레이의 출력단이 1차측에 연결되고 환풍기의 팬모터가 2차측에 연결되어, 릴레이의 제어에 의해 팬모터로 공급되는 전압을 가변시켜 팬모터의 회전 속도를 조절하는 가변 트랜스포머로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제 해결 수단에 의하면, 온도의 폭증과 폭락이 잦은 곳에서도 실시간으로 온도를 측정하여 팬모터의 회전속도를 조절함으로써 항상 일정한 온도를 유지할 수 있고, 온도 조건에 따라 환풍기의 팬모터의 구동을 제어하기 때문에 불필요한 전력의 낭비를 방지할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 환풍기 팬모터의 제어 블록도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 릴레이부의 상세 회로도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 환풍기 제어장치는 온도센서(10), 메인제어유닛(MCU,20), 설정/표시부(30), 릴레이 드라이버(40), 릴레이부(50), 가변 트랜스포머(VT), 팬모터(70) 및 전원공급부(80)를 포함하여 구성된다.

설정/표시부(30)는 환풍기 팬모터(70)의 제어에 대한 자동/수동을 선택하고 설정 온도를 입력하도록 하는 키설정부(32)와, 현재 온도와 설정 온도를 디지털로 표시하는 7-세그먼트 디스플레이(34)와, 팬모터(70)가 자동으로 제어되는지 또는 수동으로 제어되는 지를 표시하는 LED(36)를 포함하여 구성된다.

상기 키설정부(32)는 팬모터(70)의 제어에 대한 자동이나 수동 여부를 선택하는 자동/수동 변환키, 설정온도 입력시 설정온도의 숫자를 1℃ 단위로 높이는 업 키, 1℃ 단위로 낮추는 다운키로 이루어지고 업/다운키를 누를 때마다 설정되는 온도는 상기 7-세그먼트 디스플레이(34)에 표시되면서 후술하는 MCU(20)에 저장된다.

온도센서(10)는 환풍기가 설치된 건물 내부의 현재온도를 측정하여 MCU(20)에 입력하고, MCU(20)는 현재온도를 7-세그먼트 디스플레이(34)에 표시한다.

또한, MCU(20)는 현재온도와 설정온도를 비교하여 그 온도차에 따라 릴레이부(50)를 제어하여 가변 트랜스포머(VT)를 통해 팬모터(70)로 공급되는 전압을 가변시킴으로써, 팬모터(70)의 회전속도를 조절하여 풍량을 가변한다.

특히 본 발명에 따른 MCU(20)는 온도차가 2℃ ~ 4℃일 때마다 풍량이 가변되도록 한다.

전원공급부(80)는 AC 220V와 같은 상용 교류전원을 내부 회로(예를 들어 MCU(20), 릴레이 드라이버(40), 릴레이부(50) 등)를 구동하기 위한 DC전원으로 변환하는 블록으로, 상용 교류전원을 적절한 교류전원으로 감압하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머에 출력된 교류전원을 정류하고 브리지 회로로 이루어지는 정류회로와, 상기 정류회로를 통해 출력된 전압의 교류 성분을 평활하는 평활회로로 이루어지고, 이와 같은 구성은 공지된 기술이므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

릴레이부(50)는 코일과 스위치로 이루어진 릴레이(RY1,…,RY5)가 다수 구비되어 이루어진 것으로, 각 릴레이(RY1,…,RY5)의 입력단은 릴레이 드라이버(40)에 연결되고, 각 릴레이(RY1,…,RY5)의 출력단은 가변 트랜스포머(VT)의 1차측(PRI)에 연결된다.

상기 MCU(20)는 현재온도와 설정온도의 온도차에 따라 릴레이 드라이버(40) 에 제어신호를 출력하고, 릴레이 드라이버(40)는 이에 따라 해당 릴레이(RY1,…,RY5)의 코일에 전원을 공급하여, 해당 릴레이(RY1,…,RY5)의 스위치가 접점을 형성하는 것에 의해 릴레이가 ON됨으로써 가변 트랜스포머(VT)의 1차측(PRI)에 전원을 공급한다.

상기 가변 트랜스포머(VT)는 1차측(PRI)과 2차측(SEC) 코일의 권선비로 입력 전압(상용 교류전원)을 변압하여 출력하는 것으로, 1차측(PRI)에 다수의 탭(T)이 형성되고, 이 탭(T)과 피니시단(F)에 릴레이(RY1,…,RY5)의 출력단이 전력선(AC2)으로 각각 연결된다.

이에 의해 전력선(AC1)이 상기 항상 가변 트랜스포머(VT)의 1차측(PRI) 스타트단(S)에 전원을 공급하고, 다른 하나의 전력선(AC2)은 그 전력선(AC2)에 연결된 릴레이(RY1,…,RY5)가 ON되는 경우에 탭(T)이나 피니시단(F)을 통해 전원을 공급하여 1차측(PRI)에 상용 교류전원이 공급된다.

상기 1차측(PRI)의 스타트단(S)에서 다수의 탭(T)을 거쳐 피니시단(F)으로 갈수록 권선수가 증가하며, 이에 의해 스타트단(S)에서 멀어지는 탭(T)에 연결된 릴레이(RY5,RY4,RY3,RY2)가 ON될수록 2차측(SEC)을 통해 나오는 출력전압은 작아지고, 피니시단(F)에 연결된 릴레이(RY1)가 ON되는 경우에 출력전압이 가장 작다.

예를 들어 릴레이(RY1)가 ON된 경우 2차측(SEC)의 출력전압은 86V, 릴레이(RY2)가 ON된 경우 2차측(SEC)의 출력전압은 125V, 릴레이(RY3)가 ON된 경우 2차측(SEC)의 출력전압은 138V, 릴레이(RY4)가 ON된 경우 2차측(SEC)의 출력전압은 171V, 릴레이(RY5)가 ON된 경우 2차측(SEC)의 출력전압은 220V이다.

상기 출력전압이 팬모터(70)에 공급되는 경우 출력전압의 크기에 따라 팬모터(70)의 회전속도가 결정되는바, 출력전압이 적으면 팬모터(70)의 회전속도가 느리고, 출력전압이 크면 팬모터(70)의 회전속도가 빠르다.

이와 같은 환풍기 제어장치의 구성에서 설정/표시부(30)의 키설정부(32)를 통해 설정온도가 입력된 상태에서, 환풍기 제어장치에 상용 교류전원을 공급하면 전원공급부(80)에서 적절한 DC전원으로 변환하여 내부 회로에 공급한다.

먼저, 온도센서(10)는 건물 내부의 현재온도를 측정하여 MCU(20)에 입력하면, MCU(20)는 7-세그먼트 디스플레이(34)에 현재온도를 표시하면서, 설정온도와 현재온도를 비교하여 그 온도차에 따라 제어신호를 릴레이 드라이버(40)에 출력한다.

릴레이 드라이버(40)는 이 제어신호에 따라 후단에 연결된 릴레이(RY1,…,RY5) 중에서 해당 릴레이에 전원을 공급하여 ON시킨다.

한편, 가변 트랜스포머(VT)의 1차측(PRI) 스타트단(S)에 전력선(AC1)을 통해 전원이 공급되는 상태에서, 다수의 릴레이(RY1,…,RY5)중 어느 하나의 릴레이가 ON되면 전력선(AC2)을 통해 다수의 탭(T)이나 피니시단(F)중 어느 하나에 전원이 공급되어 가변 트랜스포머(VT)의 2차측(SEC)을 통해 가변된 전압이 출력된다.

이에 의해 팬모터(70)에 상기 가변 트랜스포머(VT)의 출력전압이 공급되어 팬모터(70)가 회전을 하되, 가변 트랜스포머(VT)의 출력전압에 비례하여 팬모터(70)의 회전속도가 증가한다.

즉, MCU(20)에서는 현재온도와 설정온도의 온도차에 따라 릴레이(RY1,… ,RY5)가 ON되는 제어신호를 다르게 출력하고, 또 가변 트랜스포머(VT)는 어느 릴레이가 ON되느냐에 따라 전압을 다르게 출력하여, 그 출력전압의 크기에 따라 팬모터(70)의 회전속도를 조절하여 풍량을 조절할 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 구성에 의하면 현재온도에 따라 공급되는 전력을 조절하여 팬모터(70)의 회전속도가 조절하기 때문에 불필요한 전력의 낭비를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 환풍기 팬모터의 제어 블록도,

도 2는 도 1에 나타낸 릴레이부의 상세 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 온도센서 20: MCU

30: 설정/표시부 40: 릴레이 드라이버

50: 릴레이부 70: 팬모터

80: 전원공급부 RY1,…,RY5: 릴레이

VT: 가변 트랜스포머

Claims (3)

1. 내부의 온도 조절이 필요한 건물에 설치되는 환풍기를 제어하는 장치에 있어서;

   상기 환풍기가 설치된 건물 내부의 현재 온도를 측정하여 출력하는 온도 센서와,

   상기 온도 센서에서 출력된 현재 온도와 기저장된 설정 온도를 비교하여 그 온도차에 따라 제어신호를 출력하는 MCU와,

   상기 MCU의 제어신호에 따라 해당 릴레이를 ON하는 릴레이 드라이버와,

   다수의 릴레이로 이루어지고, 각 릴레이의 입력단이 릴레이 드라이버에 연결되는 릴레이부와,

   상기 각 릴레이의 출력단이 1차측에 연결되고 환풍기의 팬모터가 2차측에 연결되어, 릴레이의 제어에 의해 팬모터로 공급되는 전압을 가변시켜 팬모터의 회전속도를 조절하는 가변 트랜스포머로 이루어지고, 상기 MCU는 온도차가 2℃ ~ 4℃일 때마다 가변 트랜스포머의 출력전압이 가변되도록 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 환풍기 제어장치.
2. 삭제
3. 삭제

Images