KR101742688B1 - 팬모터의 정풍량 제어시스템 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팬모터의 정풍량 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 실험을 통해 측정된 팬모터의 제어전압과 정압별 풍량과 전류값이 저장된 측정값테이블과, 특정 제어전압이 인가되어 팬모터가 구동되면, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 풍량을 찾아 제어할 정풍량으로 설정하는 정풍량설정부와, 상기 팬모터의 구동전류값을 측정하는 전류측정부와, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 기준전류값을 찾아 상기 전류측정부에서 측정된 구동전류값과 비교하는 전류값비교부와, 상기 전류값의 비교결과 양 전류값이 상이한 경우, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 상기 구동전류값에 매칭되는 현재정압을 찾아 선정하는 정압선정부와, 상기 측정값테이블에서 상기 선정된 현재정압 및 상기 설정된 정풍량에 매칭되는 보상전류값을 찾아, 팬모터가 상기 보상전류값으로 구동되도록 팬모터로 보상제어전류를 인가하는 제어전압보상부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 정압의 변화에 관계없이 팬모터를 일정한 정풍량으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

팬모터의 정풍량 제어시스템 및 제어방법 {Constant air volume control system and method of fan motor}

본 발명은 팬모터의 정풍량 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 팬모터의 실험을 통해 얻은 제어전압 및 정압별 풍량과 전류값의 측정데이터를 활용하여 정압의 변화에 관계없이 팬모터를 일정한 정풍량으로 제어할 수 있는 팬모터의 정풍량 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물에는 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시켜 실내를 쾌적하게 환기시키는 팬모터가 설치되어 있으며, 이러한 팬모터는 일정한 풍량으로 구동되어 공기를 환기시키는 것이 바람직하다.

그러나, 팬모터에는 외부조건에 의해서 다양한 정압(static pressure)이 발생할 수 밖에 없으며, 이렇게 발생된 정압에 의해 팬모터의 RPM과 풍량이 일정하게 유지되지 못하는 단점이 있고, 이러한 불규칙한 풍량으로 인해 환기효율이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 팬모터의 구동에 따라 환기가 이루어질 때 환기덕트, 필터 등에 쌓이는 미세먼지 등의 이물질, 팬모터 주변의 온도와 습도의 변화, 저층과 고층의 층고변화, 층간 환기장치의 작동여부 등 다양한 외부조건에 따라 팬모터에는 정압의 변화가 발생하게 되면서 팬모터의 풍량이 불규칙해지는 것이다.

한편, 공개특허 제10-2012-0047521호에는 배출구 측에 정압센서와 풍량센서를 구비하여 정압과 풍량을 센싱하고 이를 통해 모터를 제어하는 정풍량 송풍기 및 그 제어방법이 개시되었는데, 개시된 선행문헌의 경우 배출관에 별도로 정압센서와 풍량센서를 추가로 설치해야 하므로 구조가 복잡해지고 설치비용이 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 등록특허 제10-1027882호에는 BLDC모터의 회전수인 RPM정보를 통해 정풍량을 제어하는 방법이 개시되어 있는데, 이는 홀센서를 통해 RPM을 센싱할 수 있는 BLDC모터 외에는 적용이 어려운 한계가 있다.

공개특허 제10-2012-0047521호 : 정풍량 송풍기 및 그의 정풍량 제어방법 등록특허 제10-1027882호 : BLDC모터의 정풍량 제어방법

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 본 발명의 목적은 제어전압 및 정압별로 실험을 통해 측정된 풍량 및 전류값으로 측정값테이블을 구축하고 정압변화에 따라 측정값테이블에서 매칭값을 찾아 구동전류가 조정되도록 제어전압을 보상함으로써 모터의 종류에 관계없이 적용할 수 있으며, 정압의 변화와 관계없이 풍량을 일정하게 유지되도록 제어할 수 있는 팬모터의 정풍량 제어시스템 및 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,

실험을 통해 측정된 팬모터의 제어전압과 정압별 풍량과 전류값이 저장된 측정값테이블과, 특정 제어전압이 인가되어 팬모터가 구동되면, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 풍량을 찾아 제어할 정풍량으로 설정하는 정풍량설정부와, 상기 팬모터의 구동전류값을 측정하는 전류측정부와, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 기준전류값을 찾아 상기 전류측정부에서 측정된 구동전류값과 비교하는 전류값비교부와, 상기 전류값의 비교결과 양 전류값이 상이한 경우, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 상기 구동전류값에 매칭되는 현재정압을 찾아 선정하는 정압선정부와, 상기 측정값테이블에서 상기 선정된 현재정압 및 상기 설정된 정풍량에 매칭되는 보상전류값을 찾아, 팬모터가 상기 보상전류값으로 구동되도록 팬모터로 보상제어전류를 인가하는 제어전압보상부를 포함하는 팬모터의 정풍량 제어시스템이 개시된다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,

제어전압별로 정압 변화에 따라 팬모터를 실험 측정하여 제어전압 및 정압별 풍량과 전류값에 대한 측정값테이블을 구축하는 단계와, 설정된 특정 제어전압이 인가되어 팬모터가 구동되면, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 풍량을 찾아 제어할 정풍량으로 설정하는 단계와, 상기 구동되는 팬모터의 구동전류값을 측정하는 단계와, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 기준전류값을 찾아 상기 측정된 구동전류값과 비교하는 단계와, 상기 비교결과 양 전류값이 상이한 경우, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 상기 구동전류값에 매칭되는 현재정압을 찾아 선정하는 단계와, 상기 측정값테이블에서 상기 선정된 현재정압 및 상기 설정된 정풍량에 매칭되는 보상전류값을 찾아 선정하는 단계와, 상기 보상전류값으로 팬모터가 구동되도록 팬모터로 보상제어전류를 인가하는 단계를 포함하는 팬모터의 정풍량 제어방법이 개시된다.

본 발명에 따른 팬모터의 정풍량 제어시스템 및 제어방법에 의하면,

팬모터의 실험을 통해 얻은 제어전압 및 정압별 풍량과 전류값의 측정데이터를 활용하여 정압의 변화에 따라 팬모터의 구동전류가 조정되도록 제어전압을 보상함으로써 정압의 변화에 관계없이 팬모터를 일정한 풍량으로 제어할 수 있고, 이를 통해 환기의 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, RPM이 아니라 전류값을 기준으로 제어전압을 보상하는 방식이므로 BLDC모터를 포함한 모든 종류의 팬모터에 널리 적용이 가능하며, 간단한 구성을 통해서 효율적으로 팬모터의 정풍량을 제어할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.

도 1은 본 발명에 따른 정풍량 제어시스템의 블록구성을 일 예시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 측정값테이블을 일 예시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 정풍량 제어방법의 순서를 일 예시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 팬모터의 정풍량 제어시스템 및 제어방법을 상세하게 설명하기로 한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 첨부된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 축소되거나 과장되어 표현될 수 있음을 유의하여야 한다.

아울러, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예 따른 팬모터의 정풍량 제어시스템의 블록구성도가 예시되어 있는 바, 상기 도면들에 예시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬모터의 정풍량 제어시스템은 측정값테이블(10)과, 전류측정부(20)와, 정풍량설정부(30)와, 전류값비교부(40)와, 정압선정부(50)와, 제어전압보상부(60)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 본 발명의 제어대상인 팬모터(1)는 송풍기의 팬에 회전구동력을 제공하는 것으로서, 모터의 종류에는 특별한 제한이 없다.

이러한 팬모터(1)는 인가되는 제어전압에 따라 구동이 되며, 제어전압의 크기에 따라 구동전류값과 회전속도가 변경되면서 풍량이 결정되는데, 동일한 제어전압이 인가되더라도 팬모터(1)에 정압이 걸리게 되면 회전속도는 빨라지는 반면, 구동전류값은 줄어들면서 풍량이 감소되는 현상이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 정압변화가 발생하더라도 팬모터(1)의 풍량이 일정하게 유지되도록 제어하는 시스템으로서, 이하 본 발명에 따른 제어시스템의 구성을 살펴본다.

상기 측정값테이블(10)은 사전에 제어전압별로 정압을 변화시키는 실험을 통하여 측정된 팬모터(1)의 풍량 및 전류값이 행렬테이블 형태로 저장된 데이터베이스(DB)이다.

즉, 팬모터(1)에 다양하게 제어전압을 인가하여 팬모터(1)를 구동시킴과 함께, 각 제어전압별로 정압이 0에서부터 순차적으로 증가되도록 실험을 하면서(상기 정압이 0인 상태를 “무 정압”이라 정의함.), 각각의 제어전압 및 정압상태에서 팬모터(1)의 풍량과 전류값의 변동을 측정하여 제어전압 및 정압별 풍량과 전류값에 대한 측정데이터를 획득하며, 이렇게 획득된 풍량 및 전류값의 측정데이터를 정압(가로행)과 제어전압(세로열)을 기준으로 하는 행렬테이블 형태로 배열 저장함으로써 상기 측정값테이블(10)이 구축될 수 있다.

도 2에는 이러한 측정값테이블(10)이 일 예시되어 있는 바, 편의상 이하의 설명에서는 상기 도 2에 예시된 측정값테이블(10)을 기준으로 설명하기로 한다.

상기 도 2의 측정값테이블(10)을 살펴보면, 제어전압은 1.5 에서부터 0.1 단위로 증가되면서 세로열을 구성함과 함께, 정압은 0 인 무 정압상태에서부터 5 단위로 증가되면서 가로행을 구성하고 있고, 각각의 제어전압 및 정압에서의 풍량 및 전류값의 측정값들이 해당 제어전압 및 정압에 매칭되어 배열되어 있다.

여기서, 동일한 제어전압이 제공될 때 정압이 증가됨에 따라 팬모터(1)의 풍량과 전류값은 순차적으로 감소됨을 실험을 통해 확인할 수 있다.

상기 전류측정부(20)는 팬모터(1)에 설정된 특정 제어전압이 인가되어 팬모터(1)가 구동되면, 팬모터(1)의 구동전류값을 측정하는 기능을 수행한다.

상기 정풍량설정부(30)는 팬모터(1)에 설정된 특정 제어전압이 인가되어 팬모터(1)가 구동되면, 상기 측정값테이블(10)에서 상기 제공된 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 풍량을 찾아 제어할 정풍량으로 설정하는 기능을 수행한다.

예컨대, 설정된 특정 제어전압이 2V라고 가정하면(편의상, 이하의 구성요소 설명에 있어서도 동일한 예로서 적용함), 상기 정풍량설정부(30)는 상기 측정값테이블(10)에서 제어전압 2V와 무 정압에 매칭되는 풍량, 즉 126을 찾으며, 이렇게 찾아진 풍량값 126을 제어할 정풍량으로 설정하게 된다.

상기 전류값비교부(40)는 상기 측정값테이블(10)에서 상기 제공된 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 기준전류값을 찾아 상기 전류측정부(20)에 측정된 구동전류값과 비교하는 기능을 수행한다.

예컨대, 전류측정부(20)에서 측정된 구동전류값이 0.24A라고 가정하면, 상기 전류값비교부(40)는 상기 측정값테이블(10)에서 제어전압 2V와 무 정압에 매칭되는 기준전류값, 즉 0.27A를 찾으며, 이렇게 찾아진 기준전류값 0.27A와 측정된 구동전류값 0.24A를 비교하게 된다.

상기 정압선정부(50)는 상기 전류값비교부(40)에서의 비교결과 측정값테이블(10)에서 찾아진 기준전류값과 측정된 구동전류값이 상이한 경우, 상기 측정값테이블(10)에서 상기 특정 제어전압 및 상기 측정된 구동전류값에 매칭되는 현재정압을 찾아 선정하는 기능을 수행한다.

예컨대, 전술한 것처럼 측정된 구동전류값이 0.24A로서 기준전류값(0.27A)과 상이하므로, 정압선정부(50)는 상기 측정값테이블(10)에서 제어전압 2V와 구동전류값 0.24A에 매칭되는 정압을 찾게 되며, 이렇게 찾아진 정압 10을 팬모터(1)에 작용하는 현재정압으로 선정하게 된다.

상기 제어전압보상부(60)는 상기 정압선정부(50)에서 선정된 현재정압에서도 정풍량으로 팬모터(1)가 구동될 수 있도록 제어전압을 보상하는 기능을 수행한다.

즉, 상기 제어전압보상부(60)는 상기 측정값테이블(10)에서 상기 선정된 현재정압 및 상기 설정된 정풍량에 매칭되는 보상전류값을 찾은 후, 팬모터(1)가 상기 보상전류값으로 구동되도록 팬모터(1)로 보상제어전류를 인가하게 된다.

예컨대, 전술한 것처럼 정압선정부(50)에서 선정된 현재정압이 10이므로, 상기 측정값테이블(10)의 정압이 10에 해당하는 세로열 중에서 설정된 정풍량과 매칭되는 풍량을 찾는다, 이 때, 설정된 정풍량과 동일한 풍량이 없으면 가장 근접한 풍량을 찾게 된다.

이에, 설정된 정풍량이 126이므로, 가장 근접하게 매칭되는 풍량 125.2를 찾게 되며, 이렇게 찾은 풍량으로 구동되기 위한 보상전류값이 0.32A이므로, 제어전압보상부(60)는 팬모터(1)가 보상전류값인 0.32A로 구동될 수 있도록 설정된 제어전압 2V에 0.6V를 보상한 2.6V의 보상제어전압을 팬모터(1)로 인가하게 되며, 이렇게 보상제어전압이 제공됨에 따라 팬모터(1)는 보상전류값 0.32A로 구동이 되면서 정풍량이 계속적으로 유지될 수 있게 된다.

도 3에는 본 발명에 따른 팬모터의 정풍량 제어방법의 순서도가 일 예시되어 있는 바, 이를 참조하여 정풍량 제어방법을 살펴보기로 한다.

먼저, 제어전압별로 정압변화에 따라 팬모터(1)를 실험 측정하여 제어전압 및 정압별 풍량과 전류값에 대한 측정값을 얻고, 이를 도 2에 예시된 형태의 측정값테이블(10)로 구축한다.(s100)

이렇게, 팬모터(1)에 대한 측정값테이블(10)이 구축되면, 팬모터(1)가 구동되도록 설정된 특정 제어전압을 팬모터(1)로 인가한다.(s200)

이렇게 특정 제어전압이 인가되면 팬모터(1)는 작동이 되는 바, 정풍량설정부(30)는 상기 측정값테이블(10)에서 상기 인가된 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 풍량을 찾고, 상기 찾아진 풍량을 제어할 정풍량으로 설정한다.(s300)

이와 함께, 전류측정부(20)에서는 작동되는 팬모터(1)의 구동전류값을 측정한다.(s400)

이어서, 전류값비교부(40)가 상기 측정값테이블(10)에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 기준전류값을 찾아 상기 측정된 작동전류값과 비교한다.(s500)

그리고 상기 전류값비교부(40)의 비교결과, 양 전류값이 동일하면 팬모터(1)에 정압이 발생하지 않은 무 정압상태이므로 그대로 팬모터(1)가 설정된 제어전압으로 계속 구동되면서 작동전류값이 계속적으로 측정되도록 상기 s400단계가 반복되고, 상이한 경우에는 정압선정부(50)가 상기 측정값테이블(10)에서 특정 제어전압 및 상기 측정된 작동전류값에 매칭되는 현재정압을 찾아 선정한다.(s600)

상기 s600단계에서 현재정압이 선정되면, 제어전압보상부(60)가 상기 측정값테이블(10)에서 상기 선정된 현재정압 및 상기 설정된 정풍량에 매칭되는 보상전류값을 찾아 선정하며(s700), 상기 선정된 보상전류값으로 팬모터(1)가 구동되도록 보상제어전압을 팬모터(1)로 인가하게 된다.(s800)

상기한 단계들을 통해 정풍량으로 팬모터(1)를 제어하게 되며, 팬모터(1)의 계속적인 구동에 따라 정압이 변화될 수 있으므로, 이후에는 s400 단계에서부터 s800 단계가 계속적으로 반복된다.

한편, 상기한 구성의 제어방법에서 사용자가 제공되는 특정 제어전압의 설정을 변경하게 되면, 예컨대 전술한 것처럼 2V에서 2.5V로 제어전압을 새롭게 설정하게 되면 상기 s200단계에서부터 새롭게 시작이 되며, 그에 따라 정풍량은 설정된 제어전압 2.5V와 무 정압에 매칭되는 160으로 재설정이 이루어지게 되고, 이후에는 팬모터(1)의 풍량이 재설정된 정풍량 160으로 유지되도록 나머지 단계들의 진행이 이루어지게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.

첨부된 도면들의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
10: 측정값테이블 20: 전류측정부
30: 정풍량설정부 40: 전류값비교부
50: 정압선정부 60: 제어전압보상부

Claims (2)

1. 실험을 통해 측정된 팬모터의 제어전압과 정압별 풍량과 전류값이 저장된 측정값테이블;
   특정 제어전압이 인가되어 팬모터가 구동되면, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 풍량을 찾아 제어할 정풍량으로 설정하는 정풍량설정부;
   상기 팬모터의 구동전류값을 측정하는 전류측정부;
   상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 기준전류값을 찾아 상기 전류측정부에서 측정된 구동전류값과 비교하는 전류값비교부;
   상기 전류값의 비교결과 양 전류값이 상이한 경우, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 상기 구동전류값에 매칭되는 현재정압을 찾아 선정하는 정압선정부;
   상기 측정값테이블에서 상기 선정된 현재정압 및 상기 설정된 정풍량에 매칭되는 보상전류값을 찾아, 팬모터가 상기 보상전류값으로 구동되도록 팬모터로 보상제어전류를 인가하는 제어전압보상부;를 포함하는 팬모터의 정풍량 제어시스템.
2. 제어전압별로 정압 변화에 따라 팬모터를 실험 측정하여 제어전압 및 정압별 풍량과 전류값에 대한 측정값테이블을 구축하는 단계;
   설정된 특정 제어전압이 인가되어 팬모터가 구동되면, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 풍량을 찾아 제어할 정풍량으로 설정하는 단계;
   상기 구동되는 팬모터의 구동전류값을 측정하는 단계;
   상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 무 정압에 매칭되는 기준전류값을 찾아 상기 측정된 구동전류값과 비교하는 단계;
   상기 비교결과 양 전류값이 상이한 경우, 상기 측정값테이블에서 상기 특정 제어전압 및 상기 구동전류값에 매칭되는 현재정압을 찾아 선정하는 단계;
   상기 측정값테이블에서 상기 선정된 현재정압 및 상기 설정된 정풍량에 매칭되는 보상전류값을 찾아 선정하는 단계;
   상기 보상전류값으로 팬모터가 구동되도록 팬모터로 보상제어전류를 인가하는 단계;를 포함하는 팬모터의 정풍량 제어방법.

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