KR101066956B1 - 차동식 열감지기의 점검장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차동식 열감지기의 점검장치에 관한 것으로, 본 발명의 차동식 열감지기의 점검장치는, 입력되는 전기신호에 대응하여 차동식 열감지기의 감열부에 가하기 위한 열을 발생하는 발열수단, 발열수단의 저부에 연결되어 발열수단을 지지하고 길이의 조절이 가능한 지지대를 구비하는 차동식 열감지기의 점검장치에 있어서, 차동식 열감지기의 감열부에 대한 열감지 시험을 위해 전기신호를 발생하여 발열수단에 제공하는 히팅신호 제공부; 히팅신호 제공부로부터 제공된 전기신호에 대응하여 발열수단을 통해 발생되어 차동식 열감지기의 감열부에 가해지는 열에 대응하는 온도를 측정하는 온도센서; 및 온도센서에 의해 측정되는 차동식 열감지기의 감열부의 측정온도정보에 기초하여, 차동식 열감지기의 감열부가 설정된 목표 온도로 가열되고, 차동식 열감지기의 감열부의 온도가 주위 온도에 대비하여 일정한 차를 갖는 온도로 유지되도록 히팅신호 제공부의 전기신호 제공 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 이에 의해, 차동식 스포트형 열감지기에서 일정한 온도를 계속 유지할 수 있음에 따라 기존에 비해 보다 신뢰도가 높은 차동식 스포트형 열감지기의 현장점검용 장치를 제공할 수 있다.

화재, 감지, 열, 차동식, 스포트, 점검, 온도, LM35, SSR, ATmega 128

Description

차동식 열감지기의 점검장치{Test Apparatus for Rate of Rise Sport Type Heat Detector}

본 발명은 화재감지기 점검장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 천장 등에 장착되어 있는 화재 감지를 위한 차동식 스포트형 열감지기의 성능 및 고장여부를 점검하기 위한 온도 설정, 측정, 및 유지를 통해 보다 정확한 측정이 가능한 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치에 관한 것이다.

일반적으로 화재를 예방하기 위한 목적으로 화재감지기를 많이 사용되고 있으며, 이러한 화재감지기는 주로 건물 천장에 설치한다.

화재감지기는 통상 열감지기와 연기감지기로 나뉘고, 이때 열감지기는 작동 메커니즘에 따라 차동식과 정온식으로 나누어진다. 차동식은 온도가 급격히 상승할 때만 작동하고 정온식은 일정한 온도에 이르면 작동한다. 차동식으로 흔히 쓰이는 스포트형은 공기실 안의 공기가 온도상승에 따라 팽창해서 다이어프램(얇은 금속판)을 변위시키면 전기접점이 닫히면서 수신기에 전류가 흐르게 되어 화재를 통보하는 것이다.

소방점검 시 차동식 스포트형 열감지기의 성능확인을 위해 일선 현장에서 사용되는 현장점검용 장치들은, 열원의 종류에 따라 백열전구식, 할로겐램프식, 가열코일식, 및 벤젠 훈증기식의 4가지 방식으로 구분될 수 있다.

도 1은 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 백열전구식 점검장치를 도시한 도면이다.

도시된 백열전구식 점검장치는 220 볼트(V), 60 와트(W)의 백열전구를 열원으로 사용하고, 차동식 스포트형 열감지기의 감도실험을 수행하는 점검부(20)와 점검부(20)를 조절하는 컨트롤러(10)로 구성되어 있다. 점검부(20)는 백열전구(22), 온도센서(24), 백열전구(22)와 온도센서(24)를 감싸고 있는 하우징(26), 및 지지대(28)를 포함하여 구성된다.

이러한 백열전구식 점검장치는, 전압조정단자(V.ADJ)를 이용하여 온도조절이 가능하고, 온도센서로 엔티씨(NTC: Negative Temperature Coefficient: 마이너스 온도 계수) 서미스터(Thermistor)를 사용하여 현재온도 및 감도실험온도를 확인할 수 있지만, 유선방식이여서 현장의 상용전원을 사용해야하는 불편함과 시간확인의 기능이 없다.

도 2는 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 할로겐램프식 점검장치를 도시한 도면이다.

도시된 할로겐램프식 점검장치는 12V, 50W의 할로겐램프를 열원으로 사용하고, 차동식 스포트형 열감지기의 감도실험을 수행하는 점검부(40)와 점검부(40)를 조절하는 컨트롤러(30)로 구성되어 있다. 점검부(40)는 할로겐램프(42), 온도센 서(44), 하우징(46), 및 지지대(48)를 포함하여 구성된다.

이러한 할로겐램프식 점검장치는, 무선방식으로 사용이 편리하고, 엔티씨(NTC) 서미스터를 온도센서로 사용하여 현재온도 및 감도실험온도를 확인할 수 있으며, 디스플레이에 시간이 표시되어 동작시간을 확인할 수 있지만, 온도조절의 기능이 없다.

도 3은 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 가열코일식 점검장치를 도시한 도면이다.

도시된 가열코일식 점검장치는 12 V, 니트롬(Ni-Cr)의 가열코일을 열원으로 사용하고, 차동식 스포트형 열감지기의 감도실험을 수행하는 점검부(60)와 점검부(60)를 조절하는 컨트롤러(50)로 구성되어 있다. 점검부(60)는 가열코일(62), 온도센서(64), 하우징(66), 및 지지대(68)를 포함하여 구성된다.

이러한 가열코일식 점검장치는, 무선방식으로 사용이 편리하고, 엔티씨(NTC) 서미스터를 온도센서로 사용하여 현재온도 및 감도실험온도를 확인할 수 있으며, 모든 동작은 타임릴레이에 의해 30초 후 자동 정지하지만, 온도조절의 기능이 없다.

도 4는 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 벤젠 훈증기식 점검장치를 도시한 도면이다.

도시된 벤젠 훈증기식 점검장치는 벤젠(Benzine)의 훈증기를 열원으로 사용하고, 차동식 스포트형 열감지기의 감도실험을 수행하는 점검부(80)로만 구성된다. 점검부(80)는 연류탱크(81), 헝겊(83), 가열심지(85), 커버(87), 및 지지대(89)를 포함하여 구성된다.

이러한 벤젠 훈증기식 점검장치는, 별도의 전원이 필요 없고 가열심지(85)에 점화를 시키면 모세관현상에 의해 벤젠훈증기가 발생하여 감도실험을 실시하고, 한 번의 점화로 4시간동안 연속해서 감도실험을 실시할 수 있지만, 시간 및 온도확인 기능이 없다.

본 출원인은 차동식 스포트형 열감지기의 형식승인 및 검정기술기준 제14조(차동식 스포트형 열감지기의 감도시험)에 의거하여 실온보다 30℃ 높은 온도에서 풍속이 85 cm/s인 수직기류에 투입하여 30초 이내에 차동식 스포트형 열감지기 작동하는지 확인하였다.

도 5는 차동식 스포트형 열감지기 감도실험결과 작동률을 그래프로 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 차동식 스포트형 열감지기의 형식승인 시 감도실험과 현장점검용 장치를 이용한 감도실험의 경우, 작동률에서 약 18% 이상 차이가 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 차동식 스포트형 열감지기의 형식승인 시 감도실험조건과 현장점검용 장치를 이용한 감도실험조건의 차이로 인해 발생된 결과이다. 이와 같은 결과로 소방점검 시 현장점검용 장치를 이용한 감도실험은 차동식 스포트형 열감지기의 정상적인 작동을 확인할 수 없으며, 이는 화재발생시 차동식 스포트형 열감지기 작동실패를 초래할 수 있는 원인이 된다.

한편, 감지기 형식승인 시 온도조건은 상온 +30℃의 일정한 온도조건에서 감도실험이 실시되고 있으나, 기존 현장점검용 장치의 온도조건은 온도유지기능이 없어 시간이 경과함에 따라 온도가 계속 상승해 고온의 온도조건에서 감도실험이 실시되는 것을 확인할 수 있었다.

도 6은 백열전구식 점검장치의 온도측정실험의 결과를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이 형식승인 시의 조건은 상온 +30℃에서 감도실험이 실시되고 있으나, 백열전구식 점검장치의 경우 초기 30초에는 상온 +50℃에서 감도실험이 실시되고 시간이 경과 할수록 더 높은 온도에서 감도실험이 실시되는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 원인으로 형식승인 시의 작동률과 백열전구식 점검장치를 이용한 작동률에 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

도 7은 백열전구식 점검장치의 온도측정실험에서 백열전구식 점검장치의 최대온도를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 백열전구식 점검장치의 경우 온도조절기능이 있는 점검장치로, 설정온도가 되었을 때 감도실험을 실시하게 되어 있으나, 이를 무시하고 현장에서 점검시간 시간단축을 이유로 최대전압으로 감도실험을 실시할 경우 매우 높은 온도로 감도실험이 실시되는 것을 확인할 수 있으며, 최대 200℃ 이상의 온도까지 상승하는 것을 볼 수 있었다.

도 8은 할로겐램프식 점검장치의 온도측정실험의 결과를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 형식승인 시의 조건은 상온 +30℃에서 감도실험이 실시되고 있으나, 할로겐램프식 점검장치의 경우 초기 30초에는 형식승인 기준과 유사한 상온 +33℃에서 감도실험이 실시되고 60초 후에는 상온 +46℃에서 감도실험이 실시되고 있으며, 시간이 경과 할수록 더 높은 온도에서 감도실험이 실시되는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 원인으로 형식승인 시의 작동률과 할로겐램프식 점검 장치를 이용한 작동률에 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

도 9는 백열전구식 점검장치의 온도측정실험에서 백열전구식 점검장치의 최대온도를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 백열전구식 점검장치의 경우 290초 동안 작동 후 자동 정지되는 특징이 있어 290초 동안의 온도상승을 측정해본 결과, 최초 290초 동안 110℃까지 온도가 올라가는 것을 확인할 수 있었으며, 그 후 다시 동작스위치를 누르면 최대 140℃ 이상의 온도까지 상승하는 것을 볼 수 있었다.

도 10은 가열코일식 점검장치의 온도측정실험의 결과를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 가열코일식 점검장치의 경우 30초 작동 후 정지하는 특징이 있어 30초마다 작동을 반복 시켰다. 가열코일식 점검장치에서 형식승인 시의 조건은 상온 +30℃에서 감도실험이 실시되고 있으나, 초기 30초에는 상온 +54℃에서 감도실험이 실시되고 60초 후에는 상온 +65℃에서 감도실험이 실시되고 있으며, 시간이 경과 할수록 더 높은 온도에서 감도실험이 실시되는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 원인으로 형식승인 시의 작동률과 가열코일식 점검장치를 이용한 작동률에 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

도 11은 백열전구식 점검장치의 온도측정실험에서 백열전구식 점검장치의 최대온도를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 백열전구식 점검장치에서 290초 동안의 온도상승을 측정해본 결과, 최대 114℃까지 온도가 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

도 12는 벤젠 훈증기식 점검장치의 온도측정실험의 결과를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 벤젠 훈증기식 점검장치의 형식승인 시의 조건은 상온 +30℃에서 감도실험이 실시되고 있으나, 벤젠 훈증기식 점검장치의 경우 초기 30초에는 상온 +25℃에서 감도실험이 실시되어 초기에 감도실험 시 작동하지 않는 감지기들이 많을 것으로 생각되며, 60초 후에는 형식승인 기준과 유사한 상온 +34℃에서 감도실험이 실시되고 있으며, 시간이 경과 할수록 더 높은 온도에서 감도실험이 실시되는 것을 확인할 수 있었다. 벤젠 훈증기식 점검장치의 경우 가열심지가 점화되면 모세관현상에 의해 훈증기를 발생시켜 연료가 바닥나기 전까지 감도실험이 가능하여, 한 번의 점화로 4시간동안 연속해서 사용할 수 있다. 이로 인해 시간경과에 따른 온도상승으로 형식승인 시의 작동률과 벤젠 훈증기식 점검장치를 이용한 작동률에 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

도 13은 백열전구식 점검장치의 온도측정실험에서 백열전구식 점검장치의 최대온도를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 벤젠 훈증기식 점검장치에서 최대 121℃까지 온도가 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 화재 감지를 위한 차동식 스포트형 열감지기에 가해지는 열을 가변 제어하여 보다 정확한 성능 측정이 가능하도록 하는 차동식 열감지기의 점검장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 화재 감지를 위한 차동식 스포트형 열감지기의 성능 및 고장여부를 점검하기 위한 온도 설정, 측정, 및 유지를 보다 정확하게 제어하여 차동식 스포트형 열감지기의 성능을 보다 정확하게 측정하도록 하는 차동식 열감지기의 점검장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는, 입력되는 전기신호에 대응하여 차동식 열감지기의 감열부에 가하기 위한 열을 발생하는 발열수단, 상기 발열수단의 저부에 연결되어 상기 발열수단을 지지하고 길이의 조절이 가능한 지지대를 구비하는 차동식 열감지기의 점검장치에 있어서, 상기 차동식 열감지기의 감열부에 대한 열감지 시험을 위해 상기 전기신호를 발생하여 상기 발열수단에 제공하는 히팅신호 제공부; 상기 히팅신호 제공부로부터 제공된 전기신호에 대응하여 상기 발열수단을 통해 발생되어 상기 차동식 열감지기의 감열부에 가해지는 열에 대응하는 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서에 의해 측정되는 상기 차동식 열감지기의 감열부의 측정온도정보에 기초하여, 상기 차동식 열감지기의 감열부가 설정된 목표 온도로 가열되고, 상기 차동식 열감지기의 감열부의 온도가 주위 온도에 대비하여 일정한 차를 갖는 온도로 유지되도록 상기 히팅신호 제공부의 전기신호 제공 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는, 차동식 스포트형 열감지기의 형식승인 및 검정기술기준 제14조(차동식 스포트형 열감지기의 감도시험)에 의거하여 실온보다 30℃ 높은 온도에서 풍속이 85 cm/s인 수직기류에 투입하여 30초 이내에 차동식 스포트형 열감지기가 작동되기 위해, 85 cm/s인 수직기류를 형성하는 송풍기를 하우징 내에 추가로 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는, 상기 온도센서에 의해 측정된 상기 차동식 열감지기의 감열부에 대한 측정온도정보를 표시하는 표시부를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는, 외부 기기와 연결되어 상기 온도센서에 의해 측정된 상기 차동식 열감지기의 감열부에 대한 측정온도정보를 출력하는 인터페이스부를 더 포함한다.

상기 온도센서는 반도체형 온도센서가 적용된다. 상기 히팅신호 제공부는 에스에스알(SSR: Solid State Relay: 무접점 릴레이)가 적용된다. 또한, 상기 제어부는 에이티메가 128(ATmega 128)이 적용된다.

본 실시예에서 상기 온도차는 +25℃~+35℃ 내의 어느 하나의 온도값이 적용된다.

본 발명에 따르면, 온도센서에 의해 측정되는 차동식 열감지기의 감열부의 측정온도정보에 기초하여 차동식 열감지기의 감열부를 설정된 목표 온도로 가열하 고, 차동식 열감지기의 감열부의 온도가 주위 온도 대비 특정 온도차를 유지하도록 무접점릴레이의 스위칭 동작을 조절함으로써, 차동식 열감지기에서 일정한 온도를 계속 유지할 수 있음에 따라 기존에 비해 보다 신뢰도가 높은 차동식 열감지기의 현장점검용 장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치를 도시한 블록도이다.

도시된 바와 같이, 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는, 차동식 스포트형 열감지기(300), 점검부(200), 및 제어기(100)를 포함하여 구성된다.

차동식 스포트형 열감지기(300)는 검검부(200)로부터 가해지는 열을 감지하는 감열부(320)를 구비한다.

점검부(200)는 입력되는 전기신호에 대응하는 열을 발생하여 감열부(320)에 가하는 발열수단(220)을 구비한다.

제어기(100)는 제어부(110), 히팅신호 제공부(120), 온도센서(130), 표시부(140), 인터페이스부(150), 저장부(160), 및 전원공급부(170)를 포함하여 구성된 다.

제어부(110)는 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치 제어기(100)의 전반적인 동작을 제어하며, 본 발명의 실시예에 따라 차동식 스포트형 열감지기(300)에 일정한 온도가 가해지도록 제어한다. 본 실시예에서 제어부(110)는 에이티메가 128(ATmega 128) 마이크로컨트롤러가 적용된다.

히팅신호 제공부(120)는 열감지 시험을 위해 입력되는 전기신호에 대응하여 차동식 스포트형 열감지기(300)의 감열부(320)에 가하기 위한 열을 발생하는 점검부(200)에 전기신호를 가변적으로 제공한다. 이를 위해, 점검부(200)에는 히팅신호 제공부(120)로부터 제공되는 전기신호에 대응하여 열을 발생하여 차동식 스포트형 열감지기(300)에 가하는 발열소자(220)가 구비된다. 본 실시예에서 히팅신호 제공부(120)는 무접점릴레이(Solid State Relay: SSR)가 적용된다.

온도센서(130)는 히팅신호 제공부(120)로부터 가해진 전기신호에 대응하여 발열수단(220)을 통해 차동식 스포트형 열감지기(300)의 감열부(320)에 가해지는 온도를 측정한다. 본 실시예에서 온도센서(130)는 온도에 따른 전류와 전압 출력의 직선성이 우수한 반도체형 온도센서인 엘엠 35(LM 35)를 입력부로 사용하여 정확한 온도측정 및 온도보상이 가능하도록 구성한다.

제어부(110)는 온도센서(130)에 의해 측정되는 차동식 스포트형 열감지기(300)의 감열부(320)의 측정온도정보에 기초하여, 차동식 스포트형 열감지기(300)의 감열부(320)가 설정된 목표 온도로 가열되도록하기 위해 발열수단(220)에 전기신호를 출력하도록 히팅신호 제공부(120)를 제어한다. 또한, 제어부(110) 는 차동식 스포트형 열감지기(300)의 감열부(320)의 온도가 주위 온도 대비 특정 온도차를 유지하도록 히팅신호 제공부(120)의 전기신호 제공동작을 제어한다. 본 실시예에서 온도차는 +25℃~+35℃ 내의 값이며, 바람직하게는 +30℃이다.

표시부(140)는 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치의 동작 상태 정보를 표시하고, 본 발명의 실시예에 따라 히팅신호 제공부(120)에서 제공한 전기신호에 의해 발열수단(220)을 통한 가열 온도정보, 온도센서(130)에 의해 측정된 감열부(320)의 측정온도정보, 및 주위 온도와 측정 온도간의 온도차 정보 등을 표시한다.

인터페이스부(150)는 컴퓨터와 같은 외부 기기와 연결되어 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치의 동작을 제어하기 위한 정보를 수신하고, 외부 기기로부터 요구하는 온도센서(130)에 의해 측정된 감열부(320)의 측정온도정보와 같은 정보를 출력한다.

저장부(160)는 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치를 통해 차동식 스포트형 열감지기(300)에 가해지는 설정 온도정보, 및 온도차 정보를 저장한다.

전원공급부(170)는 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치의 동작에 필요한 전원을 공급하며, 본 발명의 실시예에 따라 열을 발생하는 발열수단(220)에 전기신호를 제공하기 위해 히팅신호 제공부(120)에 필요한 전원을 공급한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 도 14의 온도센서의 예를 도시한 회로도이다.

기존 차동식 스포트형 열감지기의 현장점검용 장치들은 차동식 스포트형 열감지기(300)에 가해지는 온도를 측정하기 위한 온도센서로, 엔티씨(NTC) 서미스터를 사용하였다. 이러한 엔티씨(NTC) 서미스터의 경우 일정온도 범위 내에서는 서미스터의 자기 발열이 작아 전압이 전류에 비례하여 일정구간 직선형(Linearize)으로 나타나지만, 일정온도 범위를 지나면 저항이 급격히 감소하여 전압과 전류의 관계가 비선형(Nonlinear)으로 나타나 이로 인해 정확한 온도측정 및 온도보상이 어려운 특징이 있다.

따라서 본 실시예에서는 온도센서(130)로서 온도에 따른 전류와 전압 출력의 직선성이 좋은 반도체형 온도센서인 엘엠 35(LM 35)를 입력부로 사용하여 정확한 온도측정 및 온도보상이 가능하도록 구성한다.

본 실시예의 온도센서(130)로 적용되는 LM 35는 센서 출력전압이 온도에 선형적으로 비례하는 정밀한 반도체형 온도센서로서 섭씨 스케일링 획득이 Kelvin에서 교정된 선형온도센서보다 유리하고, -55 ∼ 150℃의 온도범위에서 전반적으로 상온의 ±1/4℃ ∼ ±3/4℃의 외부보정 또는 전형적인 정확도를 제공하기 위한 트리밍이 필요 없다. 또한 저출력 임피던스, 선형출력(Linearize), 정확한 고유 교정으로 쉽게 데이터를 송신하거나 쉬운 제어회로를 만들 수 있으며, 0.01℃의 온도에 비례하는 출력전압과 60 μA 정도의 전류를 얻을 수 있다. 1℃당 10.0 mV의 변화를 얻을 수 있는 한편 값이 저렴하고 밀봉한 TO-46형 트랜지스터 패키지이다.

도 15는 엘엠 35(LM 35)의 풀 레인지(Full-Range)에 대한 온도에 따른 출력 전압을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 +150℃일 때 출력되는 전압이 +1,500 mV, +25℃일 때 출력되는 전압이 +250 mV, -55℃일 때 출력되는 전압이 -550 mV로 각각의 전압에 따른 온도가 정해져 있어 전압의 값으로 정확한 온도를 얻을 수 있다.

도 16은 엘엠 35(LM 35) 반도체형 온도센서의 일반전인 동작특성을 나타낸 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 엘엠 35(LM 35) 반도체형 온도센서는 정지상태 전류와 온도의 관계가 선형적인 출력이 나오기 때문에 정확한 온도측정이 가능하다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 도 14의 히팅신호 제공부(120)의 예를 도시한 회로도이다.

본 실시예에서 히팅신호 제공부(120)는 차동식 스포트형 열감지기(300)에 도달되는 온도가 상온 +30℃가 되었을 때 열원의 전류제어를 통해 온도를 일정하게 유지 시켜주는 무접점릴레이(Solid State Relay: SSR)를 적용한다.

기존 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 릴레이를 사용한 기기들은 타임릴레이에 의해 일정 시간이 경과되면 동작이 자동 정지하는 동작제어만 할 뿐 온도에 따른 제어기능이 없다. 이로 인해 타이머가 동작되기 전까지 온도가 매우 높게 올라가는 문제점이 발생하였다.

따라서 본 실시예에서는 무접점릴레이의 출력부로 사용하여 코일의 전류를 제어한다. 무접점릴레이는 유접점릴레이와 같이 전자력에 의한 기계적인 동작으로 접점이 온/오프(ON/OFF)되는 방식이 아닌 전자 소자에 의한 접점동작으로 유접점릴레이와 같이 순간적으로 접촉이 붙었다 떨어졌다를 반복해서 나타나는 아크(Arc), 채트링(chattering), 바운스(bounce)가 없고, 전기ㆍ기계식 릴레이보다 반응 속도가 빠르고 높은 신뢰도와 반영구적인 수명을 가지는 특징이 있다.

도 17의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 무접점릴레이 히팅신호 제공부(120)는 4개의 리드 중 부호 3, 4 및 ③, ④ 리드는 입력용으로 DC 4∼32 V 전압을 인가하면, 부호 1, 2 및 ①, ② 리드는 출력용으로 부하의 동작을 제어해준다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 도 14의 제어부(110)의 예를 도시한 회로도이다.

본 실시예에서 제어부(110)는 입력부인 LM35 반도체형 온도센서에서 입력되는 값을 통하여 출력부인 무접점릴레이(SSR)를 제어하여 자동온도설정기능과 온도유지기능이 가능하도록 하는, 에이티메가 128(ATmega 128) 마이크로컨트롤러가 적용된다.

아트멜(ATMEL: http://www.atmel.com)사의 에이티메가 128(ATmega 128) 마이크로컨트롤러는, 고성능, 저전압의 자동 전압 조정기(Automatic Voltage Regulator: AVR) 8비트 마이크로 컨트롤러로써 향상된 축소 명령 세트 컴퓨터(Reduced Instructing Set Computer: RISC) 구조를 가지고, 비휘발성 프로그램과 데이터 메모리를 가지고 있다. 또한 합동시험활동그룹(Joint Test Action Group: JTAG)(IEEE std. 1149.1 호환) 인터페이스를 제공하고 작동전압 4.5 V ∼ 5.5 V가 필요하고 동작속도는 0 ∼ 16MHz로 빠른 동작속도를 보이는 특징이 있으며, 아날로그신호를 컴퓨터가 처리할 수 있는 디지털신호로 변환시켜주는 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital converter: ADC)와 컨트롤과 제어과정에서 불필요한 전력낭비와 발열을 막을 수 있는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)제어를 내장하고 있다.

도 18에 도시된 에이티메가 128(ATmega 128) 마이크로컨트롤러는 32개의 범용 레지스터를 지원하는 풍부한 명령어 셋으로 모든 32레지스터는 산술논리 연산장치(Arithmetic Logic Unit: ALU)와 직접 연결되어 있으며 단일 클럭에 한 명령어를 처리할 수 있도록 두 가지의 독립된 레지스터들을 제공한다. 이와 같은 구조는 일반적인 CISC 마이크로컨트롤러보다 10배 이상의 속도와 보다 효율적인 코드를 가능하게 해준다. 또한 개발 프로그램과 시스템 개발툴을 완벽히 제공하고, 이 개발툴은 C 컴파일러, 매크로 어셈블러, 프로그램 디버거/시뮬레이터, 인 써큐트(In-Circuit) 에뮬레이터와 테스트 킷을 포함하고 있다.

도 19는 본 발명의 실시예에 따라 도 14의 전체 구성 예를 도시한 회로도이다.

도시된 바와 같이, 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는, 입력부로 온도센서(130)인 반도체형 온도센서 엘엠 35(LM 35)와 출력부로 히팅신호 제공부(120)인 무접점릴레이, 및 제어부(110)인 에이티메가 128(ATmega 128) 마이크로컨트롤러를 적용하여 구성한 것이다.

도시된 회로도에서, 전원입력부에 9V의 전압을 공급하면 정전압레귤레이터인 LM 7805에 의해 5V의 정전압이 회로전체에 공급하게 된다. 입력부인 반도체형 온도센서 LM35에서 온도를 측정이 시작되면 측정된 온도를 마이크로컨트롤러인 에이티메가 128(ATmega 128)에서 인식하게 됨과 동시에 엘엠 35(LM 35)에서 측정되는 온도가 주위 온도 +30℃가 되면 에이티메가 128(ATmega 128)에서 무접점릴레(SSR)에 신호를 보내어 무접점릴레이의 스위칭 작용에 의해 열원에 흐르던 전류가 온/오프(ON/OFF) 방식으로 반복 제어되어 발열수단(220)을 통해 일정온도를 계속 유지하게 된다. 또한 도 14의 인터페이스부(150)에 대응하여 통신 입·출력인터페이스인 MAX 232를 통해 PC와 통신이 가능하도록 구성된다.

도 20은 도 14에 대응하여 본 발명의 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치 제어기(100)의 시제품 및 점검부(40)와의 연결 예를 도시한 도면이 다.

도시된 바와 같이, 히팅신호 제공부(120)는 전원공급부(170)에서 공급되는 전원을 이용하여, 제어부(110)의 제어에 따라 차동식 스포트형 열감지기(300)에 가하기 위한 열에 대응하는 전기신호를 점검부(40)에 제공한다.

이때 온도센서(130)는 히팅신호 제공부(120)에서 제공되는 전기신호에 대응하여 발열수단(43)에서 발열되어 차동식 스포트형 열감지기(300)에 가해지는 열에 대응하는 온도를 측정하여 제어부(110)에 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는, 차동식 스포트형 열감지기의 형식승인 및 검정기술기준 제14조(차동식 스포트형 열감지기의 감도시험)에 의거하여 실온보다 30℃ 높은 온도에서 풍속이 85 cm/s인 수직기류에 투입하여 30초 이내에 차동식 스포트형 열감지기가 작동되기 위해, 발열수단(43)이 장착되어 있는 하우징 내에 85 cm/s인 수직기류를 형성하는 송풍기를 추가로 구성할 수 있다.

도 21은 본 발명의 실시예에 따라 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치 제어기(100)를 피씨(PC: Personal Computer) 와 연결하여 피씨(PC)를 통해 측정온도정보를 표시한 예를 도시한 도면이다.

도시된 도 21의 (a)는 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치 제어기(100)와 피씨(PC)의 연결 예를 도시한 도면이고, 도 21의 (b)는 차동식 스포트형 열감지기(300)에 가해진 열에 대응하여 측정된 측정온도정보가 피씨(PC)를 통해 표시되는 예를 도시한 도면이다. 도시된 예는 비쥬얼베이직 프로그램을 이용하여 엘엠 35(LM 35)에서 측정되는 온도를 실시간 확인할 수 있는 온도 모닝터링시스템을 구현한 것이다.

도 22는 본 발명에 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치를 이용한 온도측정 실험결과를 도시한 그래프도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 온도측정 실험결과는 차동식 스포트형 열감지기의 형식승인 시 기준과 동일한 온도로 측정되는 것을 알 수 있다.

또한, 주위온도 + 30℃가 되었을 때 마이크로컨트롤러인 에이티메가 128(ATmega 128)에서 무접점릴레(SSR)에 신호를 보내어 무접점릴레이의 스위칭 작용을 조절함으로써, 열원에 흐르던 전류가 온/오프(ON/OFF) 방식으로 반복 제어되어 일정온도를 계속 유지하는 것을 확인할 수 있다.

도 23은 본 발명에 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치를 이용한 감도실험을 실시한 결과를 나타낸 그래프도이다.

도시된 바에 따르면, 기존 현장점검용 장치들과 작동률을 비교한 결과, 본 발명이 적용되는 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는 차동식 스포트형 열감지기 형식승인의 작동률과 유사한 작동률이 나타나는 것을 확인할 수 있다.

따라서 본 발명의 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치는 정확한 온도측정 및 자동온도설정기능, 온도유지기능을 구비하여 차동식 스포트형 열감지기에 대한 보다 정확한 성능 검사를 제공하는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부한 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 백열전구식 점검장치를 도시한 도면이다.

도 2는 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 할로겐램프식 점검장치를 도시한 도면이다.

도 3은 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 가열코일식 점검장치를 도시한 도면이다.

도 4는 차동식 스포트형 열감지기 현장점검용 장치 중 벤젠 훈증기식 점검장치를 도시한 도면이다.

도 5는 차동식 스포트형 열감지기의 감도실험결과 작동률을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 6은 백열전구식 점검장치의 온도측정실험의 결과를 나타낸 그래프도이다.

도 7은 백열전구식 점검장치의 온도측정실험에서 백열전구식 점검장치의 최대온도를 나타낸 그래프도이다.

도 8은 할로겐램프식 점검장치의 온도측정실험의 결과를 나타낸 그래프도이다.

도 9는 할로겐램프식 점검장치의 온도측정실험에서 백열전구식 점검장치의 최대온도를 나타낸 그래프도이다.

도 10은 가열코일식 점검장치의 온도측정실험의 결과를 나타낸 그래프도이다.

도 11은 가열코일식 점검장치의 온도측정실험에서 백열전구식 점검장치의 최대온도를 나타낸 그래프도이다.

도 12는 벤젠 훈증기식 점검장치의 온도측정실험의 결과를 나타낸 그래프도이다.

도 13은 벤젠 훈증기식 점검장치의 온도측정실험에서 백열전구식 점검장치의 최대온도를 나타낸 그래프도이다.

도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치를 도시한 블록도이다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 도 14의 온도센서의 예를 도시한 회로도이다.

도 16은 엘엠 35(LM 35) 반도체형 온도센서의 일반전인 동작특성을 나타낸 그래프도이다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 도 14의 히팅신호 제공부의 예를 도시한 회로도이다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 도 14의 제어부의 예를 도시한 회로도이다.

도 19는 본 발명의 실시예에 따라 도 14의 전체 구성 예를 도시한 회로도이다.

도 20은 도 14에 대응하여 본 발명의 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치 제어기의 시제품 및 점검부와의 연결 예를 도시한 도면이다.

도 21은 본 발명의 실시예에 따라 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치 제어기를 피씨(PC)와 연결하여 피씨(PC)를 통해 측정온도정보를 표시한 예를 도시한 도면이다.

도 22는 본 발명에 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치를 이용한 온도측정 실험결과를 도시한 그래프도이다.

도 23은 본 발명에 실시예에 따른 차동식 스포트형 열감지기의 점검장치를 이용한 감도실험을 실시한 결과를 나타낸 그래프도이다.

Claims (8)

1. 입력되는 전기신호에 대응하여 차동식 열감지기의 감열부에 가하기 위한 열을 발생하는 발열수단, 상기 발열수단의 저부에 연결되어 상기 발열수단을 지지하고 길이의 조절이 가능한 지지대를 구비하는 차동식 열감지기의 점검장치에 있어서,

   상기 차동식 열감지기의 감열부에 대한 열감지 시험을 위해 상기 전기신호를 발생하여 상기 발열수단에 제공하는 히팅신호 제공부;

   상기 히팅신호 제공부로부터 제공된 전기신호에 대응하여 상기 발열수단을 통해 발생되어 상기 차동식 열감지기의 감열부에 가해지는 열에 대응하는 온도를 측정하는 온도센서; 및

   상기 온도센서에 의해 측정되는 상기 차동식 열감지기의 감열부의 측정온도정보에 기초하여, 상기 차동식 열감지기의 감열부가 설정된 목표 온도로 가열되고, 상기 차동식 열감지기의 감열부의 온도가 주위 온도에 대비하여 일정한 차를 갖는 온도로 유지되도록 상기 히팅신호 제공부의 전기신호 제공 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동식 열감지기의 점검장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 온도센서에 의해 측정된 상기 차동식 열감지기의 감열부에 대한 측정온 도정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동식 열감지기의 점검장치.
3. 제 1항에 있어서,

   외부 기기와 연결되어 상기 온도센서에 의해 측정된 상기 차동식 열감지기의 감열부에 대한 측정온도정보를 출력하는 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동식 열감지기의 점검장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 온도센서는 반도체형 온도센서인 것을 특징으로 하는 차동식 열감지기의 점검장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 히팅신호 제공부는 무접점 릴레이(Solid State Relay: SSR)인 것을 특징으로 하는 차동식 열감지기의 점검장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 에이티메가 128(ATmega 128)인 것을 특징으로 하는 차동식 열감지기의 점검장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 온도차는 +25℃~+35℃ 내의 어느 하나의 온도값인 것을 특징으로 하는 차동식 열감지기의 점검장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 발열수단이 장착된 하우징 내에 구비되어, 상기 차동식 열감지기의 형식승인 및 검정기술기준에서 지정된 속도의 상승 열기류를 발생하는 송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동식 열감지기의 점검장치.

Images