KR101375748B1 - 솔레노이드 밸브의 구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브의 구동회로에 관한 것으로서, 솔레노이드 밸브를 구동시키기 전원공급 패턴을 초기 구동시와 상시 구동시로 구분하여 초기 구동시에는 전원을 연속적으로 공급한 후 상시 구동시에는 온오프 주기를 조절함으로써 저전력으로 솔레노이드 밸브를 구동시켜 전력소모를 최소화하여 에너지 절감 효과를 극대화하고, 솔레노이드 밸브의 발열을 억제하여 솔레노이드 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

솔레노이드 밸브의 구동회로{CIRCUIT OF DRIVING SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드 밸브의 구동회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔레노이드 밸브를 구동시키기 위한 전원의 공급패턴을 조절하여 저전력으로 솔레노이드 밸브를 구동시킬 수 있도록 한 솔레노이드 밸브의 구동회로에 관한 것이다.

일반 산업현장에서 사용되어지는 가스를 공급하는데 있어 수동으로 공급밸브를 개폐하여 사용하기도 하지만 위험한 현장이나 24시간 연속해서 일정한 주기로 개폐하여 반복적으로 가스를 공급하는 현장에서는 전자식 솔레노이드 밸브를 이용하여 공급하고 있다.

이러한 전자식 솔레노이드 밸브는 일정한 정격전력을 공급해야만 동작하기 때문에 산업현장에서 많은 솔레노이드 밸브를 사용할 경우 이에 따른 소비전력이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 최근에는 에너지 절약차원에서 대기전력을 1W 이하로 유지하도록 하고 있어 상시 공급상태를 유지하기 위해 솔레노이드 밸브를 작동시킬 때 많은 소비전력이 발생되는 문제점이 있다.

관련 선행기술로는 대한민국 실용신안등록 20-0307974호(2003.03.17. 공고) "가스 밸브 개폐장치"가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 솔레노이드 밸브를 구동시키기 전원공급 패턴을 초기 구동시와 상시 구동시로 구분하여 온오프 주기를 조절함으로써 저전력으로 솔레노이드 밸브를 구동시킬 수 있도록 한 솔레노이드 밸브의 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 솔레노이드 밸브의 구동회로는 구동회로로 안정적인 전원을 공급하기 위한 정전압부; 구형파를 발생시키기 위한 구형파 발생부; 구형파 발생부에서 발생된 구형파의 듀티비를 조절하는 듀티비 조절부; 초기 구동시 구형파를 무효시켜 듀티비 조절부에서 연속적인 신호가 출력되도록 하는 펄스억제부; 및 듀티비 조절부에서 출력되는 듀티비에 따라 솔레노이드 밸브로 공급되는 전원을 스위칭하는 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 듀티비 조절부는 구형파 발생부의 출력과 펄스억제부의 출력을 NAND소자를 통해 입력받는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 펄스억제부는 저항과 커패시터에 의한 시상시간 동안 구형파를 억제시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 솔레노이브 밸브의 구동에 따른 역기전력을 방지하는 역기전방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 솔레노이드 밸브를 구동시키기 전원공급 패턴을 초기 구동시와 상시 구동시로 구분하여 온오프 주기를 조절함으로써 저전력으로 솔레노이드 밸브를 구동시킬 수 있어 전력소모를 최소화하여 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 전력소모를 최소화시킴으로써 솔레노이드 밸브의 발열을 억제하여 솔레노이드 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구동회로를 나타낸 회로구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구동회로를 통해 출력되는 구동전압의 전압파형도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 구동회로의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구동회로를 나타낸 회로구성도이고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구동회로를 통해 출력되는 구동전압의 전압파형도로써 (가)는 솔레노이드 밸브의 초기 구동 순간의 구동전압 파형을 나타낸 전압파형도이고, (나)는 솔레노이드 밸브가 구동되는 상태에서의 전압파형도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 구동회로는 정전압부(10), 구형파 발생부(20), 듀티비 조절부(40), 펄스억제부(30), 스위칭부(50) 및 역기전방지부(60)를 포함한다.

정전압부(10)는 솔레노이드 밸브(70)를 구동시키기 위한 구동전압을 입력받아 구동회로의 제어소자들에 안정적인 전원을 공급한다.

구형파 발생부(20)는 정전압부(10)로부터 공급되는 전원을 기반으로 제 1저항(R1)과 제 3커패시터(C3)의 시정수에 준하는 구형파 펄스를 발생시킨다. 본 실시예에서는 약 25~27KHz의 구형파 펄스를 생성시킨다.

듀티비 조절부(40)는 구형파 발생부(20)에서 발생된 구형파의 듀티비를 조절하여 1차 전류소비가 약 50mA 내외가 되도록 제 3저항(R3) 및 제 4커패시터(C4)의 시정수를 조절한다. 예를 들어 도 2의 (나)에 도시된 바와 같이 온/오프 주기를 14us/26us로 설정하여 반복적으로 온오프시킴으로써 전체적인 소비전력을 감소시킬 수 있다.

즉, 솔레노이드 밸브(70)는 코일에 전원을 공급할 경우 전자석의 원리를 이용하여 밸브를 구동시키는 장치로써 전원을 온시킬 경우 자력이 발생되고 전원을 오프시킬 경우 자력이 해제되어 밸브의 온오프 동작을 제어한다.

그런데, 전자석은 전원의 온오프 동작에 따라 발생되는 자력의 발생/해제에 대한 응답성이 낮기 때문에 본 실시예에서와 같이 전원을 빠른 속도로 온오프시킬 경우 솔레노이드 밸브(70)의 동작상태는 유지시킬 수 있으면서도 소비전력은 감소시킬 수 있다.

펄스억제부(30)는 초기 구동시 솔레노이드 밸브(70)가 구동될 수 있는 충분한 전력이 공급되도록 제 2저항(R2)과 제 5커패시터(C5)를 통해 시상시간을 조절하여 구형파 발생부(20)에서 발생된 구형파를 무효시켜 듀티브 조절부(40)의 출력이 펄스신호가 아닌 연속적인 신호가 출력되도록 한다.

예를들어, 듀티비 조절부(40)의 입력단을 NAND 소자로 구성하여 펄스억제부(30)의 출력이 로우신호일 경우 구형파 발생부(20)의 출력에 관계없이 하이신호가 연속적으로 출력되도록 함으로써 도 2의 (가)에 도시된 전압파형과 같이 솔레노이드 밸브(70)의 초기 구동시 약 150ms 동안 온신호가 출력되도록 함으로써 충분한 전력이 공급되도록 한다.

스위칭부(50)는 N채널 MOSFET(metal oxide silicon field effect transistor) 소자를 사용하여 듀티비 조절부(40)에서 출력되는 듀티비에 따라 온오프되면서 솔레노이드 밸브(70)로 공급되는 전원을 스위칭한다.

역기전방지부(60)는 솔레노이브 밸브(70)의 온오프에 따라 발생되는 역기전력에 의한 구동회로의 손상을 방지한다.

따라서, 솔레노이드 밸브(70)를 구동시키기 위한 구동전압이 인가될 경우 펄스억제부(30)에 의해 구형파 발생부(20)에서 발생된 구형파를 무효시켜 듀티비 조절부(40)를 통해 연속적인 온신호가 출력되도록 하여 스위칭부(50)에서 솔레노이드 밸브(70)로 충분한 전력을 공급되도록 한다. 이후 펄스억제부(30)의 시상시간이 경과할 경우 구형파 발생부(20)에서 발생된 펄스신호에 따라 듀티비 조절부(40)에서 조절된 듀티비로 스위칭부(50)를 동작시켜 전원을 온오프시킴으로써 솔레노이드 밸브(70)의 동작상태를 유지시킨다.

이와 같이 본 발명에 의한 솔레노이드 밸브의 구동회로에 따르면, 솔레노이드 밸브를 구동시키기 전원공급 패턴을 초기 구동시와 상시 구동시로 구분하여 초기 구동시에는 전원을 연속적으로 공급한 후 상시 구동시에는 온오프 주기를 조절함으로써 저전력으로 솔레노이드 밸브를 구동시켜 전력소모를 최소화하여 에너지 절감 효과를 극대화하고, 솔레노이드 밸브의 발열을 억제하여 솔레노이드 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 정전압부 20 : 구형파 발생부
30 : 펄스억제부 40 : 듀티비 조절부
50 : 스위칭부 60 : 역기전방지부
70 : 솔레노이드 밸브

Claims (4)

1. 구동회로로 안정적인 전원을 공급하기 위한 정전압부;
   구형파를 발생시키기 위한 구형파 발생부;
   상기 구형파 발생부에서 발생된 상기 구형파의 듀티비를 조절하는 듀티비 조절부;
   초기 구동시 상기 구형파를 무효시켜 상기 듀티비 조절부에서 연속적인 신호가 출력되도록 하는 펄스억제부; 및
   상기 듀티비 조절부에서 출력되는 상기 듀티비에 따라 솔레노이드 밸브로 공급되는 전원을 스위칭하는 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 구동회로.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 듀티비 조절부는 상기 구형파 발생부의 출력과 상기 펄스억제부의 출력을 NAND소자를 통해 입력받는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 구동회로.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 펄스억제부는 저항과 커패시터에 의한 시상시간 동안 상기 구형파를 억제시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 구동회로.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 솔레노이브 밸브의 구동에 따른 역기전력을 방지하는 역기전방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 구동회로.

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