KR101087210B1 - Control circuit for ac load and hotplate magnetic stirrer - Google Patents

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Abstract

교류 부하 제어회로가 개시된다. 본 교류 부하 제어회로는, 가열 자석 교반기의 가열 기능을 수행하는 부하부, 교류 전원을 생성하는 전원부, 전원부의 교류 전원을 선택적으로 부하부에 전달하는 스위칭부, 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적으로 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. An AC load control circuit is disclosed. The AC load control circuit includes a load unit for performing a heating function of a heating magnetic stirrer, a power supply unit for generating AC power, a switching unit for selectively transferring AC power to the load unit, and a resistance value change of a variable resistor. A control unit for linearly controlling the switching operation of the switching unit.

교류부하, 제어회로, 가열, 자석, 교반기, 가변 저항, 선형 AC load, control circuit, heating, magnet, stirrer, variable resistor, linear

Description

교류 부하 제어회로 및 가열 자석 교반기{CONTROL CIRCUIT FOR AC LOAD AND HOTPLATE MAGNETIC STIRRER}AC load control circuit and heating magnetic stirrer {CONTROL CIRCUIT FOR AC LOAD AND HOTPLATE MAGNETIC STIRRER}

본 발명은 교류 부하 제어 회로 및 가열 자석 교반기에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 아날로그 방식으로 교류 기기의 소비 전력을 선형적으로 제어할 수 있는 교류 부하 제어회로 및 가열 자석 교반기에 관한 것이다. The present invention relates to an alternating current load control circuit and a heating magnetic stirrer, and more particularly to an alternating current load control circuit and a heating magnetic stirrer capable of linearly controlling the power consumption of an alternating current device in an analog manner.

교반기는 액체와 액체, 액체와 고체 또는 분체 등을 휘저어 섞기 위한 기구로, 구동 방식에 따라 다양한 교반기가 존재한다. 그 중 가열 자석 교반기는 적정한 온도로 시료를 가열하면서, 시료병의 시료를 섞을 수 있는 교반기로, 일반적으로 실험실에서 많이 사용된다. The stirrer is a mechanism for stirring and mixing a liquid and a liquid, a liquid and a solid or powder, and there are various stirrers according to the driving method. Among them, a heating magnetic stirrer is a stirrer capable of mixing a sample in a sample bottle while heating the sample at an appropriate temperature, and is generally used in a laboratory.

구체적으로, 가열 자석 교반기는 자석이 부착된 모터 및 히터를 포함하며, 히터를 이용하여 시료를 가열하면서, 시료병 내부에 삽입되는 자석봉이 회전하면서 시료병 내의 시료가 섞이도록 자석이 부착된 모터를 회전할 수 있다. Specifically, the heating magnetic stirrer includes a motor and a heater to which a magnet is attached, and while heating the sample using the heater, the magnet-attached motor is mixed so that the sample in the sample bottle is mixed while the magnet rod inserted into the sample bottle rotates. Can rotate

종래에는 위상 제어 방식을 이용하여 가열 자석 교반기 내의 히터를 제어하였다. 위상 제어 방식은 교류 전원의 개폐를 위상의 양으로 조절함으로써 제어 대상에 인가되는 전력량을 조절하는 방식이다. Conventionally, the heater in a heating magnetic stirrer was controlled using the phase control system. The phase control method is a method of controlling the amount of power applied to the control target by adjusting the opening and closing of the AC power supply by the amount of phase.

도 1은 위상 제어 방식을 이용하는 종래의 교류 부하 제어회로의 회로도이다. 1 is a circuit diagram of a conventional AC load control circuit using a phase control method.

도 1을 참고하면, 교류 부하 제어회로는 교류 전원(10), 교류 부하(20), 가변 저항(30), 다이액(40), 트라이액(50)을 포함한다. 구체적으로, 교류 전원(10)은 교류 부하(20)에 전원을 공급하며, 트라이액(TRAIC: 50)은 스위칭 동작을 수행하여 교류 전원(10)에서 교류 부하(20)로 전달되는 전원을 제어한다. 그리고, 다이액(DIAC: 40)은 트라이액(50)의 스위칭 시점을 제어하며, 가변 저항(30)은 다이액(40)의 양단의 전압을 조절한다. 도 2를 참고하며, 종래의 교류 부하 제어회로의 동작을 이하에서 설명한다. Referring to FIG. 1, the AC load control circuit includes an AC power supply 10, an AC load 20, a variable resistor 30, a die solution 40, and a triac 50. Specifically, the AC power supply 10 supplies power to the AC load 20, and the TRAC 50 performs a switching operation to control the power transmitted from the AC power supply 10 to the AC load 20. do. In addition, the diac (DIAC) 40 controls the switching timing of the triac 50, and the variable resistor 30 adjusts the voltages at both ends of the diac 40. Referring to Figure 2, the operation of the conventional AC load control circuit will be described below.

도 2는 종래의 교류 부하 제어회로의 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the conventional AC load control circuit.

즉, 가변 저항(30)의 저항값이 조절됨으로써, 교류 부하(20)에 전달되는 전원이 조절되게 되게 된다. That is, by adjusting the resistance value of the variable resistor 30, the power delivered to the AC load 20 is adjusted.

도 2를 참고하면, 다이액(40)은 교류 전원(10)이 특정 전위 이하가 되었을 때 트리거 된다. 그리고, 다이액(40)이 트리거 되면, 트라이액(50)은 스위칭 동작을 수행하게 되어, 교류 부하(20)에 교류 전원(10)이 입력된다.Referring to FIG. 2, the die solution 40 is triggered when the AC power supply 10 becomes below a specific potential. When the die solution 40 is triggered, the triac 50 performs a switching operation, and the AC power source 10 is input to the AC load 20.

그리고, 가변 저항(30)의 저항값이 변화하게 되면, 다이액(40)의 트리거되는 시점이 변화하게 되고, 이에 대응되게 교류 부하(20)에 전달되는 교류 전원(10)의 시점 또한 변화하게 된다. 즉, 사용자는 가변 저항(30)의 저항값을 변화시킴으로써 교류 부하(20)에 전달되는 전력의 크기를 조절할 수 있었다.When the resistance value of the variable resistor 30 is changed, the timing point at which the die solution 40 is triggered is changed, and correspondingly, the time point of the AC power supply 10 transmitted to the AC load 20 is also changed. do. That is, the user could adjust the magnitude of the power delivered to the AC load 20 by changing the resistance value of the variable resistor 30.

그러나, 가변 저항(30)의 저항값이 선형적으로 변화하여, 다이액(40)의 트리 거 시점이 선형적으로 변화하게 되더라도, 교류 전원은 싸인파 형태로 전압 또는 전류의 크기가 변화하게 된다. 즉, 교류 부하(20)의 소비 전력은 도 3에 도시된 바와 같이 히스테리시스 곡선과 형태로 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 변화한다는 점에서, 사용자가 히터의 온도 제어를 정밀히 수행하기 용이하지 않았다. However, even if the resistance value of the variable resistor 30 is changed linearly and the trigger time of the die solution 40 is changed linearly, the AC power is changed in the magnitude of voltage or current in the form of a sine wave. . That is, since the power consumption of the AC load 20 changes in response to the resistance value change of the variable resistor in the form of a hysteresis curve as shown in FIG. 3, it is not easy for the user to precisely control the temperature of the heater. .

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 아날로그 방식으로 교류 기기의 소비 전력을 선형적으로 제어할 수 있는 교류 부하 제어회로 및 가열 자석 교반기를 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an AC load control circuit and a heating magnetic stirrer capable of linearly controlling the power consumption of an AC device in an analog manner.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 의한 교류 부하 제어회로는, 상기 교류 부하 제어 회로 내의 교류 부하를 포함하는 부하부, 교류 전원을 생성하는 전원부, 상기 전원부의 교류 전원을 선택적으로 상기 부하부에 전달하는 스위칭부, 및, 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적으로 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. In order to achieve the above object of the present invention, the AC load control circuit according to an embodiment of the present invention, a load unit including an AC load in the AC load control circuit, a power supply unit for generating an AC power source, the AC power supply unit And a switching unit configured to selectively transfer power to the load unit, and a controller to linearly control the switching operation of the switching unit in response to a change in the resistance value of the variable resistor.

이 경우, 상기 스위칭부는, 무접점 릴레이(SSR)인 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the said switching part is a solid-state relay (SSR).

한편, 상기 제어부는, 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적인 전압값을 생성하는 조정부, 기설정된 주기의 톱니파를 생성하는 톱니파 발생기, 및, 상기 생성된 톱니파와 상기 조정부의 전압값을 비교하여 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다. On the other hand, the control unit, the controller for generating a linear voltage value in response to the change in the resistance value of the variable resistor, a sawtooth generator for generating a sawtooth wave of a predetermined period, and comparing the generated sawtooth wave and the voltage value of the adjuster It may include a comparator for generating a pulse-width modulation (PWM) signal.

이 경우, 상기 조정부는, 상기 톱니파의 변화하는 전압 범위 내의 전압값을 생성하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the said adjusting part produces | generates the voltage value in the voltage range which the sawtooth wave changes.

한편, 상기 비교기는 OP-AMP인 것이 바람직하다. On the other hand, the comparator is preferably OP-AMP.

한편, 상기 기설정된 주기는 1 내지 3초인 것이 바람직하다. On the other hand, the predetermined period is preferably 1 to 3 seconds.

한편, 상기 교류 부하 제어 회로는, 가열 자석 교반기(magnetic heating stipper), 전기로(electric furnace), 건조기(oven), 배양기(incubator), 생장생(growth chamber), 항온수조(water bath), 냉동고(freezer), 내후성 시험기(fad/weather meter), 복합환경 시험기(environmental chamber), 항온 항습기(humidity chamber) 중 적어도 하나의 기기에 적용되는 것이 바람직하다.The AC load control circuit may include a magnetic heating stipper, an electric furnace, an oven, an incubator, a growth chamber, a water bath, and a freezer. It is preferable to be applied to at least one of a freezer, a weather / tester, a fade / weather meter, an environmental chamber, and a humidity chamber.

한편, 본 실시예에 따른 가열 자석 교반기는, 상기 가열 자석 교반기의 가열 기능을 수행하는 부하부, 교류 전원을 생성하는 전원부, 상기 전원부의 교류 전원을 선택적으로 상기 부하부에 전달하는 스위칭부, 상기 교류 전원을 DC 전원으로 변환하는 컨버터, 자석을 회전시키는 모터, 상기 컨버터의 DC 전원을 선택적으로 상기 모터에 전달하는 제2 스위칭부, 및, 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적으로 상기 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부의 스위칭 동작을 개별적으로 제어하는 제어부를 포함한다. On the other hand, the heating magnet stirrer according to the present embodiment, a load unit for performing the heating function of the heating magnet stirrer, a power supply unit for generating AC power, a switching unit for selectively transferring the AC power of the power supply unit to the load, the A converter for converting AC power into DC power, a motor for rotating a magnet, a second switching part for selectively transmitting DC power of the converter to the motor, and the switching linearly in response to a resistance value change of a variable resistor. And a controller for individually controlling a switching operation of the second switching unit.

이 경우, 상기 스위칭부는, 무접점 릴레이(SSR)인 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the said switching part is a solid-state relay (SSR).

한편, 상기 제어부는, 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적인 전압값을 생성하는 조정부, 기설정된 주기의 톱니파를 생성하는 톱니파 발생기, 및, 상기 생성된 톱니파와 상기 조정부의 전압값을 비교하여 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다. On the other hand, the control unit, the controller for generating a linear voltage value in response to the change in the resistance value of the variable resistor, a sawtooth generator for generating a sawtooth wave of a predetermined period, and comparing the generated sawtooth wave and the voltage value of the adjuster It may include a comparator for generating a pulse-width modulation (PWM) signal.

이 경우, 상기 조정부는, 상기 톱니파의 변화하는 전압 범위 내의 전압값을 생성하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the said adjusting part produces | generates the voltage value in the voltage range which the sawtooth wave changes.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 아날로그 회로를 이용하여 가열 자석 교반기 내의 부하인 히터에서 소비되는 전력을 선형적으로 조절할 수 있는바, 사용자가 보다 편리하게 히터의 온도를 조절할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, an analog circuit can be used to linearly adjust the power consumed by the heater which is the load in the heating magnet stirrer, thereby allowing the user to more conveniently adjust the temperature of the heater.

그리고, 간단한 아날로그 회로를 이용하여, 히터에서 소비되는 전력량을 선형적으로 조절할 수 있는바, 가열 자석 교반기의 제조 원가를 감소할 수 있다. And, by using a simple analog circuit, it is possible to linearly adjust the amount of power consumed in the heater, it is possible to reduce the manufacturing cost of the heating magnetic stirrer.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참고하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 실시 예에 따른 교류 부하 제어회로의 회로도이다. 4 is a circuit diagram of an AC load control circuit according to the present embodiment.

도 4를 참고하면, 본 실시 예에 따른 교류 부하 제어회로(100)는, 전원부(110), 부하부(120), 스위칭부(130) 및 제어부(140)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the AC load control circuit 100 according to the present embodiment includes a power supply unit 110, a load unit 120, a switching unit 130, and a controller 140.

전원부(110)는 교류 전원을 생성한다. 구체적으로 전원부(110)는 가열 자석 교반기(200)의 외부에서 입력되는 일반적인 단상 220V 또는 110V 교류 전원일 수 있다. The power supply unit 110 generates AC power. Specifically, the power supply unit 110 may be a general single-phase 220V or 110V AC power input from the outside of the heating magnet stirrer 200.

부하부(120)는 가열 자석 교반기(200)의 가열 기능을 수행한다. 구체적으로, 부하부(120)는 일단이 전원부(110)와 연결되며, 타 단이 스위칭부(130)와 연결된 다. 그리고 부하부(120)는 전원부(110)로부터 입력되는 교류 전원을 열 에너지로 전환하여 가열 자석 교반기(200)의 가열 동작을 수행할 수 있다. 도시된 예에서는 코일을 이용하여 가열 기능을 수행하는 것에 대해서만 도시하였지만, 교류의 전기 에너지를 열 에너지로 변경할 수 있는 다른 소자를 이용하여 부하부(120)를 구현할 수도 있다. The load unit 120 performs a heating function of the heating magnetic stirrer 200. Specifically, one end of the load unit 120 is connected to the power supply unit 110, the other end is connected to the switching unit 130. In addition, the load unit 120 may convert the AC power input from the power supply unit 110 into thermal energy to perform a heating operation of the heating magnetic stirrer 200. In the illustrated example, only a coil is used to perform a heating function, but the load unit 120 may be implemented using another element capable of converting electrical energy of AC into thermal energy.

스위칭부(130)는 전원부(110)의 교류 전원을 선택적으로 부하부(120)에 전달한다. 구체적으로, 스위칭부(130)는 제어부(140)의 제어 신호에 따라, 전원부(110)의 교류 전원을 부하부(120)에 선택적으로 전달할 수 있다. 그리고, 스위칭부(130)는 무접점 릴레이(solid state relay: SSR)로 구현될 수 있다. 여기서, 무접점 릴레이는 전기기계 릴레이와 다르게 움직이는 부품을 포함하지 않는 전자 스위치로, 교류 회로의 스위치 소자로 많이 사용되는 소자이다. 도시된 예에서는 무접점 릴레이를 사용하는 실시예에 대해서만 도시하였지만, 전기기계 릴레이를 이용하여 구현할 수도 있다. The switching unit 130 selectively transfers the AC power of the power supply unit 110 to the load unit 120. In detail, the switching unit 130 may selectively transmit the AC power of the power supply unit 110 to the load unit 120 according to the control signal of the control unit 140. In addition, the switching unit 130 may be implemented as a solid state relay (SSR). Here, the contactless relay is an electronic switch that does not include a moving part differently from an electromechanical relay, and is a device that is frequently used as a switch element of an AC circuit. In the illustrated example, only an embodiment using a contactless relay is illustrated, but may be implemented using an electromechanical relay.

제어부(140)는 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적으로 스위칭부(130)의 스위칭 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(140)는 톱니파 발생기(141), 조정부(142) 및 비교기(145)를 포함할 수 있다. The controller 140 linearly controls the switching operation of the switching unit 130 in response to the change in the resistance value of the variable resistor. In detail, the controller 140 may include a sawtooth generator 141, an adjuster 142, and a comparator 145.

톱니파 발생기(141)는 기설정된 주기의 톱니파를 생성한다. 구체적으로, 톱니파 발생기(141)는 1초 내지 3초 주기의 톱니파를 생성할 수 있다. 톱니파는 도 5에 도시된 바와 같은 형태의 파형으로, 꼭짓점 부분을 제외한 영역에서는 선형적으로 전압값이 변화한다. 본 실시 예에서는 톱니파를 이용하는 것에 대해서만 설명하 였다지만, 삼각파를 생성하는 삼각파 발생기를 이용하여 제어부(140) 회로를 구현할 수도 있다. The sawtooth generator 141 generates a sawtooth wave of a predetermined period. In detail, the sawtooth generator 141 may generate sawtooth waves having a period of 1 second to 3 seconds. The sawtooth wave is a waveform of the shape as shown in FIG. 5, and the voltage value changes linearly in the region except the vertex portion. In the present embodiment, only the use of the sawtooth wave has been described. However, the circuit of the controller 140 may be implemented using a triangular wave generator that generates triangular waves.

조정부(142)는 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적인 전압값을 생성한다. 구체적으로, 조정부(142)는 사용자가 조절하는 가변 저항에 대응하는 전압값을 생성할 수 있으며, 이때 변화하는 전압값은 톱니파 발생기(141)의 톱니파의 전압 변화 범위에 대응하는 것이 바람직하다. The adjusting unit 142 generates a linear voltage value in response to the resistance value change of the variable resistor. In detail, the adjusting unit 142 may generate a voltage value corresponding to the variable resistor that the user adjusts, and the changing voltage value may correspond to the voltage change range of the sawtooth wave of the sawtooth wave generator 141.

구체적으로, 조정부(142)는 DC 전원 및 가변 저항(143)을 이용하여 구현될 수 있으며, DC 전원은 톱니파 발생기(141)의 톱니파의 최대 전압값에 대응하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 톱니파 발생기(141)에서 생성되는 톱니파가 0~5V 범위에서 변화한다면, DC 전원은 5V 전원인 것이 바람직하다. Specifically, the adjusting unit 142 may be implemented using a DC power supply and a variable resistor 143, and the DC power supply preferably corresponds to the maximum voltage value of the sawtooth wave of the sawtooth wave generator 141. For example, if the sawtooth wave generated in the sawtooth generator 141 varies in the range of 0 to 5V, the DC power supply is preferably a 5V power supply.

한편, 조정부(142)의 출력 전압의 변화하는 전압 범위는 톱니파 발생기(141)에서 생성되는 톱니파의 전압 범위와 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 가변 저항(143)의 저항값에 오차가 존재하는 경우, 톱니파 발생기(141)의 바이어스 전압을 조정하여, 조정부(142)의 출력 전압이 톱니파의 변화하는 전압 범위 내의 위치하도록 조정할 수 있다. On the other hand, the changing voltage range of the output voltage of the adjusting unit 142 is preferably the same as the voltage range of the sawtooth wave generated by the sawtooth generator 141. Therefore, when an error exists in the resistance value of the variable resistor 143, the bias voltage of the sawtooth generator 141 can be adjusted so that the output voltage of the adjusting unit 142 is within the changing voltage range of the sawtooth wave.

비교기(145)는 톱니파 발생기(141)에서 생성된 톱니파와 조정부(142)의 출력 전압값을 비교한다. 비교기(145)의 동작에 대해서는 도 5 및 도 6을 참고하여 이하에서 설명한다.The comparator 145 compares the sawtooth wave generated by the sawtooth wave generator 141 with the output voltage value of the adjuster 142. The operation of the comparator 145 will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5 및 도 6은 도 2의 교류 부하 제어회로의 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 5 and 6 are waveform diagrams for explaining the operation of the AC load control circuit of FIG.

도 5를 참고하면, 톱니 발생기(141)는 기설정된 주기를 갖는 톱니파를 생성한다. 그리고, 조정부(142)는 가변 저항기(143)의 저항값에 대응하는 DC 전압을 생성한다. Referring to FIG. 5, the sawtooth generator 141 generates a sawtooth wave having a predetermined period. The adjusting unit 142 generates a DC voltage corresponding to the resistance value of the variable resistor 143.

그리고, 비교기(145)는 톱니파 발생기(141)의 출력 전압값과 조정부(142)의 출력 전압값을 비교하여, 톱니파 발생기(141)의 전압보다 조정부(142)의 전압이 더 큰 경우, 전압값을 출력하고, 톱니파 발생기(141)의 전압보다 조정부(142)의 전압이 더 작은 경우, 전압값을 출력하지 않는다. 도시된 예에서는 OP-AMP를 이용하여 비교기(145)를 구현하였지만, OP-AMP 이외의 비교기 소자를 이용하여 비교기를 구현할 수도 있다. 그리고, 도시된 예에서는 톱니파 발생기(141)의 출력 전압이 OP-AMP의 '-' 단자에 연결되고, 조정부(142)의 출력 전압이 '+' 단자에 연결되어, 톱니파 발생기(141)의 전압보다 조정부(142)의 전압이 더 큰 경우, 전압값을 출력하는 실시 예에 대해서만 설명하였지만, 톱니파 발생기(141)의 출력 전압을 OP-AMP의 '+' 단자에 연결하고, 조정부(142)의 출력 전압이 '-' 단자에 연결되는 형태로도 제어부(140)를 구현할 수도 있다. The comparator 145 compares the output voltage value of the sawtooth generator 141 with the output voltage value of the adjuster 142, and when the voltage of the adjuster 142 is greater than the voltage of the sawtooth generator 141, the voltage value. If the voltage of the adjusting unit 142 is smaller than the voltage of the sawtooth generator 141, the voltage value is not output. In the illustrated example, the comparator 145 is implemented using the OP-AMP, but the comparator may be implemented using a comparator element other than the OP-AMP. And, in the illustrated example, the output voltage of the sawtooth generator 141 is connected to the '-' terminal of the OP-AMP, the output voltage of the adjusting unit 142 is connected to the '+' terminal, the voltage of the sawtooth generator 141 When the voltage of the adjusting unit 142 is larger than the above-described embodiment, only the embodiment of outputting a voltage value is described. However, the output voltage of the sawtooth generator 141 is connected to the '+' terminal of the OP-AMP, and the The controller 140 may also be implemented in a form in which the output voltage is connected to the '-' terminal.

한편, 사용자가 도 4의 가변 저항(143)의 저항값을 조정하게 되면, 도 5에 도시된 조절 전압은 상/하로 조정될 수 있다. 구체적으로, 가변 저항(143)의 저항값이 증가하게 되면, 조정부(142)의 출력전압은 변화하는 저항값에 대응하게 증가하게 되고, 가변 저항(143)의 저항값이 감소하게 되면, 조정부(142)의 출력전압은 변화된 저항값에 대응하게 감소하게 된다. 즉, 조정부(142)는 가변 저항(143)의 저항값 변화에 대응하여 선형적으로 변화된 전압을 출력한다. Meanwhile, when the user adjusts the resistance value of the variable resistor 143 of FIG. 4, the adjustment voltage shown in FIG. 5 may be adjusted up / down. Specifically, when the resistance value of the variable resistor 143 increases, the output voltage of the adjuster 142 increases corresponding to the changing resistance value, and when the resistance value of the variable resistor 143 decreases, the adjuster ( The output voltage of 142 decreases corresponding to the changed resistance value. That is, the adjusting unit 142 outputs a voltage that is linearly changed in response to the change in the resistance value of the variable resistor 143.

그리고, 톱니파 발생기(141)의 출력 톱니파는 최소 전압값 및 최대 전압값 범위 내에서 선형적으로 전압값이 변화하는바, 제어부(140)는 가변 저항(143)의 저항값에 변화에 대응하여 선형적으로 변화하는 PWM 신호를 생성할 수 있다. In addition, the output sawtooth wave of the sawtooth wave generator 141 changes the voltage value linearly within the range of the minimum voltage value and the maximum voltage value, and the controller 140 linearly responds to the change in the resistance value of the variable resistor 143. It is possible to generate a PWM signal that changes with the signal.

도 6을 참고하면, 제어부(140)에서 생성되는 PWM 신호에 대응하여 부하부(120)에 공급되는 전원이 제어되는바, 부하부(120)의 소비 전력은 PWM 신호의 듀티비(duty ratio)에 비례하게 된다. 즉, PWM 신호는 조정부(142)의 가변 저항에 비례하는바, 도 7에 도시된 바와 같이, 부하부(120)의 소비 전력은 가변 저항의 저항값 변화에 비례하게 된다. Referring to FIG. 6, the power supplied to the load unit 120 is controlled in response to the PWM signal generated by the controller 140, and the power consumption of the load unit 120 is the duty ratio of the PWM signal. Will be proportional to That is, the PWM signal is proportional to the variable resistance of the adjusting unit 142. As shown in FIG. 7, the power consumption of the load unit 120 is proportional to the resistance value change of the variable resistor.

따라서, 사용자는 가변 저항(143)의 저항값을 조정함으로써 선형적으로 부하부(120)의 소비 전력을 제어할 수 있게 된다. Therefore, the user can linearly control the power consumption of the load unit 120 by adjusting the resistance value of the variable resistor 143.

한편, 본 실시예에 따른 교류 부하 제어회로(100)는, 가열 자석 교반기(magnetic heating stipper), 전기로(electric furnace), 건조기(oven), 배양기(incubator), 생장생(growth chamber), 항온수조(water bath), 냉동고(freezer), 내후성 시험기(fad/weather meter), 복합환경 시험기(environmental chamber), 항온 항습기(humidity chamber) 등과 같은 장치에 적용될 수 있다.On the other hand, the AC load control circuit 100 according to the present embodiment, a heating magnetic stirrer (electric heating stipper), electric furnace (electric furnace), dryer (inventor), incubator (growth chamber), constant temperature It can be applied to devices such as water baths, freezers, weather / fader meters, environmental chambers, humidity chambers, and the like.

도 4 내지 도 6을 설명함에 있어서, 부가적인 보호 회로는 도시하지는 않았지만, 구현시에는 부하부(120)의 과열 여부, 과전류 여부를 검출할 수 있는 보호 회로 및 부하부(120)의 온도를 검출할 수 있는 센싱 회로 등을 교류 부하 제어 회로(100)에 적용할 수도 있다. 4 to 6, an additional protection circuit is not illustrated, but in some embodiments, a temperature of the protection circuit and the load unit 120 that detects whether the load unit 120 is overheated and whether there is an overcurrent is detected. A sensing circuit that can be used may be applied to the AC load control circuit 100.

도 8은 본 실시 예에 따른 가열 자석 교반기를 도시한 블록도이다. 8 is a block diagram illustrating a heating magnetic stirrer according to the present embodiment.

도 8을 참고하면, 가열 자석 교반기(200)는 전원부(210), 부하부(220), 제1 스위칭부(230), 컨버터(240), 모터(250), 제2 스위칭부(260), 및 제어부(270)를 포함한다. Referring to FIG. 8, the heating magnetic stirrer 200 may include a power supply unit 210, a load unit 220, a first switching unit 230, a converter 240, a motor 250, a second switching unit 260, And a controller 270.

전원부(210)는 교류 전원을 생성한다. 구체적으로 전원부(210)는 가열 자석 교반기(200)의 외부에서 입력되는 일반적인 단상 220V 또는 110V 교류 전원일 수 있다. The power supply unit 210 generates AC power. Specifically, the power supply unit 210 may be a general single-phase 220V or 110V AC power input from the outside of the heating magnet stirrer 200.

부하부(220)는 가열 자석 교반기(200)의 가열 기능을 수행한다. 부하부(220)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 4와 관련하여 상술하였는바, 구체적인 설명은 생략한다. The load unit 220 performs a heating function of the heating magnetic stirrer 200. A detailed configuration and operation of the load unit 220 have been described above with reference to FIG. 4, and thus a detailed description thereof will be omitted.

제1 스위칭부(230)는 전원부(210)의 교류 전원을 선택적으로 부하부(220)에 전달한다. 제1 스위칭부(230)는 도 4에 도시된 스위칭부(130)에 대응되는 구성인바, 구체적인 동작 및 기능은 앞서 설명한 바와 동일하다. The first switching unit 230 selectively transfers AC power of the power supply unit 210 to the load unit 220. The first switching unit 230 is a configuration corresponding to the switching unit 130 shown in FIG. 4, and thus the specific operations and functions thereof are the same as described above.

컨버터(240)는 교류 전원을 DC 전원으로 변환한다. 구체적으로, 컨버터(240)는 전원부(210)로부터 입력받은 교류 전원을 DC 전원으로 변환하며, 변환된 DC 전원을 모터(250)에 제공할 수 있다. 그리고, 컨버터(240)는 스위칭 모드형 전원 공급장치(Switching Mode Power Supply: SMPS)로 구현될 수 있으며, 이외의 AC/DC 어댑터 등을 이용하여 구현할 수도 있다. The converter 240 converts AC power into DC power. In detail, the converter 240 may convert AC power input from the power supply unit 210 into DC power, and provide the converted DC power to the motor 250. In addition, the converter 240 may be implemented as a switching mode power supply (SMPS), or may be implemented using other AC / DC adapters.

모터(250)는 가열 자석 교반기(200) 내의 내장된 자석을 회전시킨다. 구체적으로, 모터(250)는 DC 전압이며, 제2 스위칭부(260)의 스위칭 동작에 대응하여 회전 동작을 수행한다. 그리고, 모터(250)가 회전 동작을 수행함에 따라, 모터(250) 에 장착된 자석이 회전하게 되고, 가열 자석 교반기(200)의 상부에 위치될 시료병 내의 삽입된 자석봉이 회전됨으로써, 가열 자석 교반기(200)의 교반 기능이 수행된다. The motor 250 rotates the magnet embedded in the heating magnet stirrer 200. Specifically, the motor 250 is a DC voltage, and performs a rotation operation corresponding to the switching operation of the second switching unit 260. Then, as the motor 250 performs the rotation operation, the magnet mounted on the motor 250 is rotated, and the magnet rod inserted in the sample bottle to be positioned above the heating magnet stirrer 200 is rotated, thereby heating the magnet. The stirring function of the stirrer 200 is performed.

제2 스위칭부(260)는 컨버터(240)에서 생성되는 DC 전압을 선택적으로 모터(250)에 전달한다. 구체적으로 제2 스위칭부(260)는 MOSFET과 같은 스위칭 소자로 구현될 수 있으며, 제어부(270)로부터 전달되는 제어 신호에 따라 스위칭 동작을 수행할 수 있다. The second switching unit 260 selectively transfers the DC voltage generated by the converter 240 to the motor 250. In detail, the second switching unit 260 may be implemented as a switching element such as a MOSFET, and may perform a switching operation according to a control signal transmitted from the control unit 270.

제어부(270)는 제1 스위칭부(230) 및 제2 스위칭부(240)의 스위칭 동작을 개별적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(270)는 도 4에 도시된 제어부(140) 회로를 2개 구비할 수 있으며, 개별적으로 부하부(220)의 소비 전력 및 모터(250)의 회전을 제어할 수 있다. 이때, 부하부(220)의 동작을 제어하는 제어 회로는 1초 내지 3초 주기를 갖는 PWM 신호를 제1 스위칭부(230)에 전달하는 것이 좋으며, 모터(250)를 제어하는 제어 회로는 20㎑ 내지 30㎑의 주파수를 갖는 PWM 신호를 제2 스위칭부(260)에 전달하는 것이 좋다. The controller 270 may individually control the switching operations of the first switching unit 230 and the second switching unit 240. In detail, the controller 270 may include two circuits of the controller 140 illustrated in FIG. 4, and may individually control power consumption of the load unit 220 and rotation of the motor 250. In this case, the control circuit for controlling the operation of the load unit 220 may transmit the PWM signal having a period of 1 second to 3 seconds to the first switching unit 230, and the control circuit for controlling the motor 250 is 20 The PWM signal having a frequency of kHz to 30Hz may be transmitted to the second switching unit 260.

따라서, 사용자는 가변 저항을 조정하는 아날로그 방식으로, 선형적으로 부하부(120)의 소비 전력을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 모터(250)의 회전속도를 선형적으로 제어할 수 있게 된다. Accordingly, the user may not only control the power consumption of the load unit 120 linearly, but also linearly control the rotation speed of the motor 250 in an analog manner of adjusting the variable resistor.

또한, 간단한 아날로그 회로 소자만을 이용하여 가열 자석 교반기 내부의 회로를 구현할 수 있는바, 제조 단가를 줄일 수 있게 된다. In addition, it is possible to implement a circuit inside the heating magnetic stirrer using only a simple analog circuit element, thereby reducing the manufacturing cost.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시에를 참조하여 설명하였지만, 해당 분야 의 숙련된 당업자는 하기에 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사항 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the scope and spirit of the invention described in the claims below. I can understand that.

도 1은 위상 제어 방식을 이용하는 종래의 교류 부하 제어회로의 회로도,1 is a circuit diagram of a conventional AC load control circuit using a phase control method;

도 2는 종래의 교류 부하 제어회로의 동작을 설명하기 위한 파형도, 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the conventional AC load control circuit;

도 3은 도 1의 교류 부하 제어회로의 저항값 변화에 대응한 교류 부하의 소비 전력의 특성 그래프, 3 is a characteristic graph of power consumption of an AC load corresponding to a change in resistance value of the AC load control circuit of FIG. 1;

도 4는 본 실시 예에 따른 교류 부하 제어회로의 회로도, 4 is a circuit diagram of an AC load control circuit according to the present embodiment;

도 5 및 도 6은 도 2의 교류 부하 제어회로의 동작을 설명하기 위한 파형도, 5 and 6 are waveform diagrams for explaining the operation of the AC load control circuit of FIG.

도 7은 본 실시 예에 따른 교류 부하 제어회로의 저항값 변화에 대응한 교류 부하의 소비 전력의 특성 그래프, 그리고, 7 is a characteristic graph of power consumption of an AC load corresponding to a change in the resistance value of the AC load control circuit according to the present embodiment;

도 8은 본 실시 예에 따른 가열 자석 교반기를 도시한 블록도이다. 8 is a block diagram illustrating a heating magnetic stirrer according to the present embodiment.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100: 교류 부하 제어회로 110: 전원부100: AC load control circuit 110: power supply

120: 부하부 130: 스위칭부120: load unit 130: switching unit

140: 제어부 200: 가열 자석 교반기140: control unit 200: heating magnetic stirrer

Claims (11)

교류 부하 제어회로에 있어서,In the AC load control circuit, 상기 교류 부하 제어 회로 내의 교류 부하를 포함하는 부하부;A load unit including an AC load in the AC load control circuit; 교류 전원을 생성하는 전원부;A power supply unit generating AC power; 상기 전원부의 교류 전원을 선택적으로 상기 부하부에 전달하는 스위칭부; 및A switching unit configured to selectively transfer AC power of the power supply unit to the load unit; And 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 상기 교류 부하의 소비전력이 선형적으로 변화하도록 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 교류 부하 제어회로.And a controller configured to control a switching operation of the switching unit to linearly change the power consumption of the AC load in response to a change in a resistance value of a variable resistor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 스위칭부는, 무접점 릴레이(SSR)인 것을 특징으로 하는 교류 부하 제어 회로. The switching unit is an AC load control circuit, characterized in that the contactless relay (SSR). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는, The control unit, 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적인 전압값을 생성하는 조정부;An adjusting unit generating a linear voltage value in response to a change in the resistance value of the variable resistor; 기설정된 주기의 톱니파를 생성하는 톱니파 발생기; 및Sawtooth generator for generating a sawtooth wave of a predetermined period; And 상기 생성된 톱니파와 상기 조정부의 전압값을 비교하여 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호를 생성하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 부하 제어회로. And a comparator configured to compare the generated sawtooth wave with a voltage value of the adjuster to generate a pulse-width modulation (PWM) signal. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 조정부는, 상기 톱니파의 변화하는 전압 범위 내의 전압값을 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 부하 제어회로. And the adjusting unit generates a voltage value within a changing voltage range of the sawtooth wave. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 비교기는 OP-AMP인 것을 특징으로 하는 교류 부하 제어회로.AC comparator control circuit, characterized in that the comparator is OP-AMP. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 기설정된 주기는 1 내지 3초인 것을 특징으로 하는 교류 부하 제어회로. The predetermined period is an AC load control circuit, characterized in that 1 to 3 seconds. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 교류 부하 제어 회로는, 가열 자석 교반기(magnetic heating stipper), 전기로(electric furnace), 건조기(oven), 배양기(incubator), 생장생(growth chamber), 항온수조(water bath), 냉동고(freezer), 내후성 시험기(fad/weather meter), 복합환경 시험기(environmental chamber), 항온 항습기(humidity chamber) 중 적어도 하나의 기기에 적용되는 것을 특징으로 하는 교류 부하 제어회로.The AC load control circuit may include a magnetic heating stipper, an electric furnace, an oven, an incubator, a growth chamber, a water bath, and a freezer. AC load control circuit, characterized in that applied to at least one of a weathering tester (fad / weather meter), a complex environmental tester (environmental chamber), a constant temperature chamber (humidity chamber). 가열 자석 교반기에 있어서,In the heating magnetic stirrer, 상기 가열 자석 교반기의 가열 기능을 수행하는 부하부;A load unit performing a heating function of the heating magnetic stirrer; 교류 전원을 생성하는 전원부;A power supply unit generating AC power; 상기 전원부의 교류 전원을 선택적으로 상기 부하부에 전달하는 스위칭부;A switching unit configured to selectively transfer AC power of the power supply unit to the load unit; 상기 교류 전원을 DC 전원으로 변환하는 컨버터;A converter for converting the AC power into a DC power; 자석을 회전시키는 모터;A motor for rotating the magnet; 상기 컨버터의 DC 전원을 선택적으로 상기 모터에 전달하는 제2 스위칭부; 및 A second switching unit selectively transferring the DC power of the converter to the motor; And 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 상기 부하부의 소비전력이 선형적으로 변화하도록 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하고, 상기 스위칭 동작의 제어와 개별적으로 상기 제2 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 가열 자석 교반기. A control unit controlling a switching operation of the switching unit such that the power consumption of the load unit varies linearly in response to a change in the resistance value of a variable resistor, and controlling the switching operation of the second switching unit separately from the control of the switching operation; Including a heating magnetic stirrer. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 스위칭부는, 무접점 릴레이(SSR)인 것을 특징으로 하는 가열 자석 교반기. The switching unit is a heating magnetic stirrer, characterized in that the contactless relay (SSR). 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제어부는, The control unit, 가변 저항의 저항값 변화에 대응하여 선형적인 전압값을 생성하는 조정부;An adjusting unit generating a linear voltage value in response to a change in the resistance value of the variable resistor; 기설정된 주기의 톱니파를 생성하는 톱니파 발생기; 및Sawtooth generator for generating a sawtooth wave of a predetermined period; And 상기 생성된 톱니파와 상기 조정부의 전압값을 비교하여 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호를 생성하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 자석 교반기. And a comparator configured to compare the generated sawtooth wave with a voltage value of the control unit to generate a PWM (Pulse-Width Modulation) signal. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 조정부는, 상기 톱니파의 변화하는 전압 범위 내의 전압값을 생성하는 것을 특징으로 하는 가열 자석 교반기. And the adjusting unit generates a voltage value within a changing voltage range of the sawtooth wave.
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