KR101097629B1 - 사이클 가변을 이용한 온도조절기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기장판, 전기요, 전기매트, 전기 뜸질기, 전기방석, 전열보드 등에 사용되는 온도 조절기에 대한 것으로, 온도에 따라 저항 값이 변화하는 써미스터(THERMISTOR)의 저항변화를 이용하여 발열체의 특성을 분석하고 일정시간동안(예:교류 64 CYCLE) 가열되는 교류 CYCLE의 수를 가변시키고, 가열되는 교류 CYCLE이 일정시간(예:교류 64 CYCLE) 동안 골고루 분포하게 하여, 평균전류는 가변되지만 전체적으로는 언제나 통전되는 것처럼 느낄 수 있도록 발열체의 특성에 맞게 PROGRAMMING하여 발열체의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

사이클 가변을 이용한 온도조절기{The heating element thermostat using CYCLE variableness}

전기장판, 전기요, 전기매트 등의 온도조절은 발열체 부근에 배열된 온도센서 (THERMISTOR)에 의한 저항 변화를 이용하여 발열체에 전력을 ON/OFF방식으로 공급하여 온도를 제어하였다.

일정시간 ON/OFF하는 방식으로 온도를 제어하여도 전열기구의 온도는 상당히 정확한 값을 유지할 수 있지만, 인간의 감각은 OFF시간과 ON시간에서의 느낌이 너무 달라 ON OFF없이 계속 가열되는 것을 선호한다.

본 발명의 특징은 일정 시간 동안(예:교류 64 CYCLE) 가열되는 교류 CYCLE의 수를 가변시키고, 가열되는 교류 CYCLE이 일정 시간 동안(예:교류 64 CYCLE) 골고루 분포하게 하여, 평균전류는 가변되지만 전체적으로는 언제나 통전되는 것처럼 느낄 수 있도록 온도를 제어한다.

온도에 따라 저항값이 변화하는 온도센서를 이용하여 온도를 0N/0FF방식으로 제어하는 경우에는 온도편차가 커 ON시간과 OFF시간에서의 느낌이 너무 다름으로 전체적으로는 언제나 통전되는 것처럼 느낄 수 있도록 하는 온도제어가 필요하다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 설정온도별로 교류CYCLE의 수를 정하고, 온도센서(THERMISTOR)의 값이 설정온도에 도달하는 시점을 인지하고, 이 시점의 값을 기준으로 전류량을 적절히 결정하여 전열기구의 온도를 일정하게 유지하는 제어방식이다.

전류량 제어의 방식으로 기존에 사용되든 위상제어 방식은 전자파의 발생 때문에 최근에는 거의 사용하지 않고 있으며, PWM에 의한 평균전류 제어는 본 발명이 추구하는 간편한 온도 제어 기기에서는 구현하기 힘들므로 새로운 전류제어 방식이 필요하다.

본 발명에서는 교류 사이클 별로 제어하는 zero crossing 방식으로 전자파의 발생을 제거하였고, 통전 사이클 수를 조정하여 전류제어가 가능하도록 하였다.

전류 제어를 하는 한 구간을 N 사이클로 했을 때 다음 그림에서 보는 바와 같이 n 사이클은 ON, m 사이클은 OFF 하여 평균전류량을 제어하였다.

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n cycle(ON CYCLE) m cycle(OFF CYCLE)

n cycle + m cycle = N CYCLE(일정)

따라서, 1/N의 단계로 전류제어가 가능하며, 즉 전류량의 최대치를 1(64CYCLE)로 했을 때 최소치는 1/N(1/64 CYCLE)이 된다. 그리고, ON 사이클이 한 순간에 집중되는 것을 방지하기위해 그림 1-그림4에서와 같이 ON 사이클을 random하게 배치하여 평균적으로 일정한 전류가 흐르는 것처럼 느낄 수 있도록 하였다.

그림 1. 전류량 18/64 그림 2. 전류량 20/64

그림 3. 전류량 22/64 그림 4. 전류량 28/64

일정시간 ON/OFF하는 방식으로 온도를 제어하여도 전열기구의 온도는 상당히 정확한 값을 유지할 수 있지만, 인가의 감각은 OFF시간과 ON시간에서의 느낌이 너무 달라, ON/OFF없이 가열되는 것을 선호한다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 설정온도별로 교류 CYCLE의 수를 정하고, 온도센서(THERMISTOR)의 값이 설정온도에 도달하는 시점을 인지하고, 이시점의 값을 기준으로 전류량을 적절히 결정하여 ON/OFF시간의 제어가 아닌 전류량의 제어를 함으로서 ON/OFF제어보다는 매우 정교한 온도 제어를 할 수 있고 소비자의 사용상의 편의를 제공한다.

도 1은 본 발명의 회로 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조절기는 도 1에서와 같이 교류전원을 소정의 직류전원으로 정류하기 위한 전원 공급부(10)와, 온도센서의 저항 변화값을 측정하여 발열체에 전력 공급 가부를 결정하는 중앙처리장치(20), 중앙처리장치의 신호를 받아 발열체에 전력을 공급하는 발열체 제어부(30)와, 발열체가 내장된 본체의 표면온도를 나타내는 온도 센서부(40)와, 동작상태를 표시하는 표시부(50)로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 조절기의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도로서, 참조번호 10은 교류전원을 소정의 직류전원으로 정류하기 위한 전원공급부로서, 입력 교류전원을 직류로 변환하여 트랜스포머를 통하여 본 제품의 주 제어장치에 5V의 직류전압을 제공한다. 그리고, 도 1에서 참조번호 20은 온도센서(도1의 참조번호40)로부터 신호를 입력받아 발열체의 온도를 제어하는 중앙처리장치(20)로서 가변저항은 5V의 동작전원에 연결되어있으며 가변저항의 위치에 따라 양단의 전압 변화를 MICRO PROCESSOR가 인지하여 발열체의 제어온도를 설정한다.

그리고, 도 1에서 참조번호 30은 본 제품의 제어부로서 이는 MICROPROCESSOR의 제어 신호가 저항을 통하여 포토 트라이액에 전달되면 포토 트라이액은 턴온(TURN ON)하여 저항을 통하여 주 제어 트라이액의 게이트에 게이트전류가 흘러 트라이액은 턴온(TURN ON)하고 교류전력이 본체 내부에 배열되어 있는 발열체에 흘러 발열체가 발열한다.

그리고, 도 1에서 참조번호 40은 온도센서부로서 이는 발열체 부근에 배열한 써미스터(THERMISTOR)의 온도변화를 MICRO PROCESSOR가 인지하여 제어부에 신호를 적절하게 전달함으로서 제어기능을 수행한다.

그리고, 도 1에서 참조번호 50은 표시부로서 발광 다이오드를 사용하여 교류입력전원의 온오프(ON-OFF)상태와 발열체에 전력 공급유무를 표시한다.

이하 상기한 구성으로 본 본 발명의 동작을 설명한다.

전원을 온(ON)하면 전원 공급부(10)에서 만들어진 5V의 직류전원은 중앙처리장치(20)인 MICRO PROCESSOR(U1)에 인가되고 PROGRAMMING된 MICROPROCESSOR는 가변저항의 값을 측정하여 설정온도를 정하고, 온도센서의 값(발열온도)을 측정하여 설정온도와 발열온도의 값을 상호 비교하여 제어부를 통하여 발열체에 공급되는 교류CYCLE의 수를 가변함으로써 발열온도가 일정하게 유지되도록 제어한다.

10 : 전원 공급부
20 : 중앙처리장치
30: 발열체 온도 제어부
40 : 온도 센서부
50 : 표시부

Claims (1)

1. 온도센서의 온도변화를 이용하여 일정시간동안 가열되는 교류CYCLE의 수를 전류량의 최대치를 1(64/64CYCLE)로 했을 때 최소치는 1/N(1/64CYCLE)이 되도록 가변시키고, ON CYCLE을 RANDOM하게 배치하여 전체적으로는 언제나 통전되는 것처럼 느낄 수 있도록 하고, 설정온도별로 교류CYCLE의 수를 정하고 특정된 시간에 측정한 값을 기준으로 교류CYCLE의 수를 가변시켜 일정한 온도가 유지되도록 온도를 제어하는 것을 특징으로 한 온도조절기

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