KR102001197B1

KR102001197B1 - 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR102001197B1
Application number: KR1020170052381A
Authority: KR
Inventors: 권명미; 하태웅
Original assignee: 권명미; 하태웅
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2019-07-19
Also published as: KR20180118989A

Abstract

본 발명은 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치 및 그 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 방법은, 사용자로부터 선택하고자 하는 모드를 입력받는 단계; 복합 센싱 모드가 선택된 경우, 상기 전열 센서에 흐르는 전류를 제어하기 위한 복수의 스위치를 제어하여 터치 감지 모드에 진입하는 단계; 상기 전열 센서의 고장 여부를 진단하기 위한 진단 모드를 수행하는 단계; 상기 진단 모드의 수행이 종료되면, 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 단계; 상기 인체의 터치가 감지되면 상기 복수의 스위치를 제어하여 히팅 모드를 수행하는 단계; 상기 전열 센서에 흐르는 전류량을 계산하여 과전류 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 복수의 스위치를 제어하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 전원을 스위칭할 수 있는 스위칭 소자를 이용하여 인체 감지 시 전열 센서의 작동을 제어함으로써 회로 구성이 간단해지고, 회로가 보호되도록 할 수 있으며 장치 작동시 정전용량 방식으로 회로의 단락 및 오픈으로 인한 고장을 진단하여 항시 정상 동작이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ELECTRIC HEATING SENSOR CONTROL ACCORDING TO HUMAN BODY SENSING AND METHOD THEREOF}

본 발명은 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원을 스위칭할 수 있는 스위칭 소자를 이용하여 인체 감지 시 전열 센서의 작동을 제어하는 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근에는 차량의 성능뿐만 아니라 소비자의 감성 및 승차감을 만족시키기 위해 다양한 종류의 편의장치들이 차량에 설치된다.

특히, 사계절의 온도변화가 뚜렷한 우리나라에서는 차량의 온도조절능력에 따라 소비자의 감성만족도가 달라지게 된다. 온도가 비교적 높은 여름철에는 냉방장치에 의해 차량의 실내온도가 낮아지도록 하고, 온도가 비교적 낮은 겨울철에는 히터에 의해 차량의 실내온도가 높아지도록 한다.

하지만, 최근에는 차량의 실내에서 작동되는 히터에 유해세균 및 오염물질들이 많이 포함되어 운전자 및 탑승자의 건강에 악영향을 끼칠 수 있다는 연구결과가 발표되면서 히터를 사용하여 차량의 실내 온도를 높이기보다는 핸들이나 시트에 설치되는 열선을 작동시켜 운전자 및 탑승자의 신체를 직접 가열하도록 하고 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0138252호(2015. 12. 09. 공개)에 개시되어 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전원을 스위칭할 수 있는 스위칭 소자를 이용하여 인체 감지 시 전열 센서의 작동을 제어하는 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지 시 전열 센서를 발열시키기 위한 전열 센서 제어 장치를 이용한 제어 방법은, 사용자로부터 선택하고자 하는 모드를 입력받는 단계; 복합 센싱 모드가 선택된 경우, 상기 전열 센서에 흐르는 전류를 제어하기 위한 복수의 스위치를 제어하여 터치 감지 모드에 진입하는 단계; 상기 전열 센서의 고장 여부를 진단하기 위한 진단 모드를 수행하는 단계; 상기 진단 모드의 수행이 종료되면, 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 단계; 상기 인체의 터치가 감지되면 상기 복수의 스위치를 제어하여 히팅 모드를 수행하는 단계; 상기 전열 센서에 흐르는 전류량을 계산하여 과전류 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 복수의 스위치를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 전열 센서 제어 장치는, 제1 단이 공급 전원에 연결되고 제2 단이 상기 전열 센서의 제1단에 연결되는 제1 스위치, 제1 단이 상기 전열 센서의 제1단에 연결되고 제2 단이 터치 센싱부에 연결되는 제2 스위치, 및 제1 단이 상기 전열 센서의 제2단에 연결되고 제2 단이 접지 전원에 연결되는 제3 스위치를 포함할 수 있다.

상기 전열 센서는, 제1단이 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 접점에 연결되는 제1 저항, 제1단이 상기 제1 저항의 제2단에 연결되고 제2단이 접지 전원에 연결되는 제1 캐패시터를 포함할 수 있다.

상기 전열 센서 제어 장치는, 상기 제2 스위치의 제2단과 터치 센싱부 사이에 연결되는 제2 저항, 상기 제3 스위치와 상기 접지 전원 사이에 연결되는 제3 저항, 상기 전열 센서의 제2단에 제1단이 연결되고 접지전원에 제2단이 연결되어 상기 터치를 감지하기 위한 제2 캐패시터를 더 포함할 수 있다.

상기 터치 감지 모드에 진입하는 단계는, 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시키고 상기 제2 스위치를 턴온시키도록 제어할 수 있다.

상기 진단 모드를 수행하는 단계는, 상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 0인 경우, 상기 접지 전원과 상기 전열 센서 사이가 단락된 것으로 판단하고, 10 비트 ADC를 기준으로 상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 1023인 경우, 상기 공급 전원과 상기 전열 센서 사이가 단락된 것으로 판단하며, 상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 정상 동작 범위 값보다 작은 경우, 상기 전열 센서와 제2 스위치 사이가 단락된 것으로 판단할 수 있다.

상기 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 단계는, 상기 제2 캐패시터의 변화값을 통하여 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지할 수 있다.

상기 히팅 모드를 수행하는 단계는, 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴온시키고 상기 제2 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.

상기 과전류 여부를 판단하는 단계는, 상기 제3 저항에 인가된 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 상기 전열 센서에 흐르는 전류량을 계산하여 과전류 여부를 판단할 수 있다.

상기 판단 결과에 따라 상기 복수의 스위치를 제어하는 단계는, 과전류로 판단된 경우 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 흐르는 전류를 차단하고, 상기 과전류로 판단되지 않은 경우 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시키고 상기 제2 스위치를 턴온시키고, 상기 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 단계로 회귀할 수 있다.

상기 사용자로부터 선택하고자 하는 모드를 입력받는 단계는, 전열 모드가 선택된 경우, 설정 시간 주기로 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴온시키고 상기 제2 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 전류가 흐르도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치는, 제1 단이 공급 전원에 연결되고 제2 단이 상기 전열 센서의 제1단에 연결되는 제1 스위치, 제1 단이 상기 전열 센서의 제1 단에 연결되고 제2 단이 터치 센싱부에 연결되는 제2 스위치, 제1 단이 상기 전열 센서의 제2 단에 연결되고 제2 단이 접지 전원에 연결되는 제3 스위치를 포함하며, 상기 전열 센서는, 제1 단이 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 접점에 연결되는 제1 저항, 제1 단이 상기 제1 저항의 제2 단에 연결되고 제2 단이 접지 전원에 연결되는 제1 캐패시터를 포함한다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 전원을 스위칭할 수 있는 스위칭 소자를 이용하여 인체 감지 시 전열 센서의 작동을 제어함으로써 회로 구성이 간단해지고, 회로가 보호되도록 할 수 있으며 장치 작동시 정전용량 방식으로 회로의 단락 및 오픈으로 인한 고장을 진단하여 항시 정상 동작이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 복잡한 회로 구성없이 인체 감지로 발열 작동이 가능하고 과전류시 전원을 차단함으로써 안전하게 사용할 수 있어 자동차 핸들, 전열 시트, 전열 매트, 발열 의류 등과 같이 전열 기능을 필요로 하는 다양한 곳에 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치의 회로구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치의 모드 별 스위치 제어를 비교한 그래프이다.
도 4는 도 2의 진단 모드 수행 과정을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서의 사용예이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 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.

먼저, 도 1을 통해 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치의 회로구성도이다.

도 1에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치(100)는, 전열 센서(110), 스위치부(130), 모드 제어부(140), 터치 센싱부(150), PWM 제어부(160) 및 과전류 감지부(170)를 포함한다.

먼저 전열 센서(110)는 제1 단이 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 접점에 연결되는 제1 저항(R1), 제1 단이 제1 저항(R1)의 제2 단에 연결되고 제2 단이 접지 전원(GND)에 연결되는 제1 캐패시터(C1)를 포함한다.

즉, 전열 센서(110)는 등가 회로적으로 제1 저항 (R1) 및 제1 캐패시터(C1)로 구성되며, 제1 단이 상기 제1 스위치 및 제2 스위치에 접점에 연결되고 제2 단이 제3 스위치(S3)를 거처 제3 저항(R3)을 통해 접지 전원(GND)에 연결된다.

그리고 스위치부(130)는 전열 센서(110)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 소자로, 제1 단이 공급 전원(VDD)에 연결되고 제2 단이 전열 센서(110)의 제1단에 연결되는 제1 스위치(S1), 제1 단이 전열 센서(110)의 제1 단에 연결되고 제2 단이 터치 센싱부(150)에 연결되는 제2 스위치(S2), 제1 단이 전열 센서(110)의 제2 단에 연결되고 제2 단이 접지 전원(GND)에 연결되는 제3 스위치(S3)를 포함한다.

이때, 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)는 스위칭 기능을 가지는 트랜지스터, FET(field effect transistor), 트라이액(Triac), 릴레이(Relay) 중 어느 하나로 구현되거나 물리적인 스위치로 구현될 수도 있다.

그리고 모드 제어부(140)는 전열 모드와 복합 센싱 모드 중 사용자로부터 선택되는 모드에 따라 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 턴온/턴오프(ON/OFF) 제어한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 전열 모드는 일반적인 발열 기능을 제공하는 모드이고, 복합 센싱 모드는 인체의 감지 여부에 따라 정전용량 변화를 검출하여 발열 기능을 제공하는 모드이다.

자세히는, 모드 제어부(140)는 도 1에서와 같이 제2 스위치(S2)의 입력을 직접 제어하며 제1 스위치(S1)는 인버터(I)를 통해서 반전하므로 터치 센싱부(150)로부터 인체의 터치가 감지되면 공급 전원(VDD)을 턴오프 시키는 역할을 하게 되어 유입되는 전압 및 전류를 차단하는 역할을 하여 회로를 보호한다.

즉, 모드 제어부(140)는 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)를 반대로 제어하여 공급 전원(VDD)이 모드 제어부(140) 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 터치 센싱부(150)는 제2 스위치(S2)의 제2 단 사이에 연결되는 제2 저항(R2)를 통하여 제2 캐패시터(C2) 값의 변화를 감지한다.

이때, 제2 캐패시터(C2)는 전열 센서(110)의 제2 단에 제1 단이 연결되고 접지 전원(GND)에 제2 단이 연결된다.

여기서, 제2 캐패시터(C2)는 인체에 해당되는 캐패시터이므로, 제2 캐패시터(C2) 값이 변한다는 것은 인체가 접촉되거나 근접했다는 의미로 해석될 수 있다.

따라서, 터치 센싱부(150)는 ESD 충격을 보호하고 외부의 노이즈 유입을 막는 역할을 하는 제2 저항(R2)을 통하여 인체의 터치가 감지되면 변화하는 제2 캐패시터(C2)의 변화값을 감지하여 인체가 전열 센서(110)에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지한다.

본 발명의 실시예에 따른 제1 캐패시터(C1)와 제2 캐패시터(C2)는 등가회로에 대응하는 캐패시터이다.

그리고, PWM 제어부(160)는 제3 스위치(S3)를 턴온 또는 턴오프시키기 위한 PWM 신호를 출력한다.

마지막으로 과전류 감지부(170)는 과전류 여부를 판단한다.

이하에서는 도 2 내지 도 5를 통해 본 발명의 실시예에 따른 전열 센서 제어 장치의 전열 센서 제어 방법에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 먼저, 모드 제어부(140)는 사용자로부터 선택하고자 하는 모드를 입력받는다(S210).

이때, 모드 제어부(140)는 전열 모드와 복합 센싱 모드 중 사용자로부터 선택되는 모드에 따라 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 턴온/턴오프(ON/OFF) 제어한다. 본 발명의 실시예에 따르면 전열 모드 및 복합 센싱 모드에 관하여는 앞서 서술한 바 중복되는 내용은 언급하지 않기로 한다.

S210 단계에서 전열 모드가 선택된 경우, 모드 제어부(140)는 설정 시간 주기로 제1 스위치(S1)를 턴온시키고 제2 스위치(S2)를 턴오프시키며, PWM 제어부(145)는 제3 스위치(S3)가 턴온되도록 PWM 신호를 출력한다(S211).

즉, 공급 전원(VDD)은 제1 스위치(S1)를 통해 전열 센서(110)로 유입되어 제3 스위치(S3)를 통과하여 접지 전원(GND)으로 나가는 전류 경로가 형성된다. 이 과정에서 전열 센서(110)가 발열되어 사용자로 하여금 열감이 느껴지도록 한다.

자세히는, 모드 제어부(140)에 “0”(전열 모드 선택)이 입력되면, 제2 스위치(S2)를 턴오프시키고 제1 스위치(S1)를 통해서 공급 전원(VDD, 12,24,48V 혹은 상용 AC전원)이 제1 스위치(S1)를 통하여 전열 센서(110)로 유입된다. 그러면 PWM 제어부(160)에 의해 제3 스위치(S3)가 턴온되며, 제3 스위치(S3)와 제3 저항(R3)을 거쳐 접지 전원(GND)으로 전류가 흐르게 된다. 이때 과전류 감지부(170)은 제3 저항(R3)에 걸리는 전압(V3)을 측정하고 측정된 전압값을 이용하여 V=IR 공식에 의해 전류(I3)를 측정할 수 있으며 이로부터 과전류 여부를 판단할 수 있다.

한편, S210 단계에서 사용자에 의해 복합 센싱 모드가 선택된 경우, 전열 센서 제어 장치(100)는 전열 센서(110)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 스위치부(130)를 제어하여 터치 감지 모드에 진입한다(S220).

자세히는, 모드 제어부(140) 및 PWM 제어부(160)는 제1 스위치(S1)와 제3 스위치(S3)를 턴오프시키고 모드 제어부(140)는 제2 스위치(S2)를 턴온시키도록 제어한다.

자세히는, 모드 제어부(141)에 “1”(복합 센싱 모드 선택)이 입력되면, 제1 스위치(S1)와 제3 스위치(S3)는 턴오프되고, 제2 스위치(S2)는 턴온되어 전열 센서(110)는 제2 스위치(S2)를 통과하여 전열 센서(110)로 연결되어 제1 저항(R1)을 거쳐 접지 전원(GND)으로 흐르는 전류 경로가 형성된다. 이때, 인체가 근접 및 접촉되면 제2 캐패시터(C2) 값의 변화를 터치 센싱부(150)를 통하여 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치의 모드 별 스위치 제어를 비교한 그래프이다.

도 3에서와 같이, 전열 센서 제어 장치(100)가 전열 모드 상태인 경우에는 제1 스위치(S1)와 제3 스위치(S3)를 턴온시키고 제2 스위치(S2)를 턴오프시켜 인체의 감지 여부와 상관없이 전열 센서(110)가 발열되도록 하고, 복합 센싱 모드 상태인 경우에는, 인체의 터치 여부에 따라 스위치부(130)를 제어하여 인체의 터치가 감지될 때에만 전열 센서(110)가 발열되도록 한다.

그 다음 모드 제어부(140)는 전열 센서(110)의 고장 여부를 진단하기 위한 진단 모드를 수행한다(S230).

이하에서는 도 4를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 진단 모드(S230)의 동작에 대하여 상세히 설명한다.

도 4는 도 2의 진단 모드 수행 과정을 도시한 순서도이다.

도 4에서와 같이, 전열 센서 제어 장치(100)는 제1 캐패시터(C1)에 대한 정전용량값의 변화를 정전 용량 센싱 방식을 이용하여 검출하게 되며, 바람직하게는 ADC 방식의 터치 센싱 방식을 이용하여 측정한다(S231). 이때, 센싱값이 0인 경우, 전열 센서 제어 장치(100)는 접지 전원(GND)과 전열 센서(110) 사이가 단락되어 고장이 발생한 것으로 판단한다(S232). 그러나, 10 비트 ADC를 기준으로 제1 캐패시터(C1)에 대한 ADC 센싱값이 1023인 경우, 공급 전원(VDD)과 전열 센서(110) 사이가 단락되어 고장이 발생한 것으로 판단한다(S233, S234). 만약, 전열 센서(110)의 제1 캐패시터(C1)에 대한 ADC 센싱값이 정상 동작 범위 값보다 작은 경우, 전열 센서 제어 장치(100)는 전열 센서(110)와 제2 스위치(S2) 사이가 단락되어 고장이 발생한 것으로 판단한다(S235, S236). 전열 센서(110)의 제1 캐패시터(C1)에 대한 ADC 센싱값이 위 3가지 경우에 속하지 않는 경우 전열 센서 제어 장치(100)는 전열 센서(110)가 정상 상태인 것으로 판단한다(S237).

판단 결과 전열 센서(110)가 고장인 경우, 전열 센서 제어 장치(100)는 경고음이나, 경고등을 출력하여 사용자가 인지하도록 할 수도 있다.

S230 단계의 진단 모드의 수행이 종료되면(S240), 터치 센싱부(150)는 인체가 전열 센서(110)에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지한다(S250).

자세히는 터치 센싱부(150)는 제2 캐패시터(C2) 값의 변화로부터 전열 센서(110)에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지할 수 있다.

그리고, 전열 센서 제어 장치(100)는 인체의 터치가 감지되면 복수의 스위치부(130)를 제어하여 히팅 모드를 수행한다(S260).

자세히는, 모드 제어부(140)는 제1 스위치(S1)를 턴온시키고, 제2 스위치(S2)를 턴오프시키며, PWM 제어부(160)는 제3 스위치(S3)를 턴온시켜 전열 센서(110)에 전류가 흐르도록 제어한다.

그리고, 과전류 제어부(170)는 제3 저항(R3)에 인가된 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 전열 센서(110)에 흐르는 전류량을 계산한다(S270).

과전류 제어부(170)는 S270 단계의 계산 결과로부터 과전류 여부를 판단한다(S280).

S280 단계의 판단 결과, 과전류로 판단된 경우 모드 제어부(140) 및 PWM 제어부(160)는 제1 스위치(S1)와 제3 스위치(S3)를 턴오프시켜 전열 센서(110)에 흐르는 전류를 차단한다(S290).

이때, 전열 센서 제어 장치(100)는 과전류를 경고하기 위한 경고음이나 경고등을 출력할 수도 있다.

그러나 과전류로 판단되지 않은 경우 제1 스위치(S1)와 제3 스위치(S3)를 턴오프시키고 제2 스위치(S2)를 턴온시키며, 전열 센서 제어 장치(100)는 인체가 전열 센서(110)에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 S250 단계로 회귀하여 순차적으로 반복 수행한다(S300).

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서의 사용예이다.

도 5에서와 같이 전열 센서(110)는 차량 핸들, 차량 시트 등에 부착되어 사용될 수 있지만 이외에도 전열 매트, 발열 의류 등과 같이 전열 기능을 필요로 하는 곳에 다양하게 적용되어 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인체 감지에 따른 전열 센서 제어 장치 및 그 방법은 전원을 스위칭할 수 있는 스위칭 소자를 이용하여 인체 감지 시 전열 센서의 작동을 제어함으로써 회로 구성이 간단해지고, 회로가 보호되도록 할 수 있으며 장치 작동시 정전용량 방식으로 회로의 단락 및 오픈으로 인한 고장을 진단하여 항시 정상 동작이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 복잡한 회로 구성없이 인체 감지로 발열 작동이 가능하고 과전류시 전원을 차단함으로써 안전하게 사용할 수 있어 자동차 핸들, 전열 시트, 전열 매트, 발열 의류 등과 같이 전열 기능을 필요로 하는 다양한 곳에 사용될 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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 전열 센서 제어 장치 110 : 전열 센서
130 : 스위치부 140 : 모드 제어부
150 : 터치 센싱부 160 : PWM 제어부
170 : 과전류 감지부

Claims

전열 센서 제어 장치를 이용한 전열 센서의 제어 방법에 있어서,
사용자로부터 선택하고자 하는 모드를 입력받는 단계;
인체의 감지 여부에 따라 정전용량 변화를 검출하여 발열 기능을 제공하는 복합 센싱 모드가 선택된 경우, 상기 전열 센서에 흐르는 전류를 제어하기 위한 복수의 스위치를 제어하여 터치 감지 모드에 진입하는 단계;
상기 전열 센서의 고장 여부를 진단하기 위한 진단 모드를 수행하는 단계;
상기 진단 모드의 수행이 종료되면, 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 단계;
상기 인체의 터치가 감지되면 상기 복수의 스위치를 제어하여 히팅 모드를 수행하는 단계;
상기 히팅 모드가 수행되면 상기 전열 센서에 흐르는 전류량을 계산하여 과전류 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 복수의 스위치를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 전열 센서 제어 장치는,
제1 단이 공급 전원에 연결되고 제2 단이 상기 전열 센서의 제1단에 연결되는 제1 스위치,
제1 단이 상기 전열 센서의 제1단에 연결되고 제2 단이 터치 센싱부에 연결되는 제2 스위치,
제1 단이 상기 전열 센서의 제2단에 연결되고 제2 단이 접지 전원에 연결되는 제3 스위치,
상기 제2 스위치의 제2단과 터치 센싱부 사이에 연결되는 제2 저항,
상기 제3 스위치와 상기 접지 전원 사이에 연결되는 제3 저항, 및
상기 전열 센서의 제2단에 제1단이 연결되고 접지전원에 제2단이 연결되어 인체의 터치를 감지하기 위한 제2 캐패시터를 포함하고,
상기 전열 센서는,
제1단이 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 접점에 연결되는 제1 저항,
제1단이 상기 제1 저항의 제2단에 연결되고 제2단이 접지 전원에 연결되는 제1 캐패시터를 포함하며,
상기 사용자로부터 선택하고자 하는 모드를 입력받는 단계는,
일반 발열 기능을 제공하는 전열 모드가 선택된 경우, 설정 시간 주기로 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴온시키고 상기 제2 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 전류가 흐르도록 하고,
상기 진단 모드를 수행하는 단계는,
상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 0인 경우, 상기 접지 전원과 상기 전열 센서 사이가 단락된 것으로 판단하고,
10 비트 ADC를 기준으로 상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 1023인 경우, 상기 공급 전원과 상기 전열 센서 사이가 단락된 것으로 판단하며,
상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 정상 동작 범위 값보다 작은 경우, 상기 전열 센서와 제2 스위치 사이가 단락된 것으로 판단하는 전열 센서 제어 방법.
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제1항에 있어서,
상기 터치 감지 모드에 진입하는 단계는,
상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시키고 상기 제2 스위치를 턴온시키도록 제어하는 전열 센서 제어 방법.
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제1항에 있어서,
상기 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 단계는,
상기 제2 캐패시터의 변화값을 통하여 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 전열 센서 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 히팅 모드를 수행하는 단계는,
상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴온시키고 상기 제2 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 전류가 흐르도록 제어하는 전열 센서 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 과전류 여부를 판단하는 단계는,
상기 제3 저항에 인가된 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 상기 전열 센서에 흐르는 전류량을 계산하여 과전류 여부를 판단하는 전열 센서 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 판단 결과에 따라 상기 복수의 스위치를 제어하는 단계는,
과전류로 판단된 경우 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 흐르는 전류를 차단하고, 상기 과전류로 판단되지 않은 경우 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시키고 상기 제2 스위치를 턴온시키고, 상기 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하는 단계로 회귀하는 전열 센서 제어 방법.
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인체 감지 시 전열 센서를 발열시키기 위한 전열 센서 제어 장치에 있어서,
제1 단이 공급 전원에 연결되고 제2 단이 상기 전열 센서의 제1단에 연결되는 제1 스위치,
제1 단이 상기 전열 센서의 제1 단에 연결되고 제2 단이 터치 센싱부에 연결되는 제2 스위치,
제1 단이 상기 전열 센서의 제2 단에 연결되고 제2 단이 접지 전원에 연결되는 제3 스위치,
상기 제2 스위치의 제2 단과 터치 센싱부 사이에 연결되는 제2 저항,
상기 제3 스위치와 상기 접지 전원 사이에 연결되는 제3 저항, 및
상기 전열 센서의 제2 단에 제1 단이 연결되고 접지 전원에 제2 단이 연결되어 인체의 터치를 감지하기 위한 제2 캐패시터를 포함하며,
상기 전열 센서는,
제1 단이 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 접점에 연결되는 제1 저항,
제1 단이 상기 제1 저항의 제2 단에 연결되고 제2 단이 접지 전원에 연결되는 제1 캐패시터를 포함하고,
사용자로부터 복합 센싱 모드가 선택된 경우,
상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시키고 상기 제2 스위치를 턴온시켜 터치 감지 모드에 진입하도록 제어하고,
상기 터치 감지 모드에 진입하면, 상기 전열 센서의 고장 여부를 진단하기 위한 진단 모드를 수행하고,
상기 진단 모드에서는,
상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 0인 경우, 상기 접지 전원과 상기 전열 센서 사이가 단락된 것으로 판단하고,
10 비트 ADC를 기준으로 상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 1023인 경우, 상기 공급 전원과 상기 전열 센서 사이가 단락된 것으로 판단하며,
상기 제1 캐패시터에 대한 ADC 센싱값이 정상 동작 범위 값보다 작은 경우, 상기 전열 센서와 제2 캐패시터 사이가 단락된 것으로 판단하고,
사용자로부터 일반 발열 기능을 제공하는 전열 모드가 선택된 경우,
설정 시간 주기로 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴온시키고 상기 제2 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 전류가 흐르도록 제어하는 전열 센서 제어 장치.
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제12항에 있어서,
상기 진단 모드의 수행이 종료되면, 상기 제2 캐패시터의 변화값을 통하여 인체가 상기 전열 센서에 접근 또는 접촉되는지 여부를 감지하고,
상기 인체의 터치가 감지되면 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴온시키고 상기 제2 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 전류가 흐르도록 하는 히팅 모드를 수행하는 전열 센서 제어 장치.
제16항에 있어서,
상기 히팅 모드에서 상기 제3 저항에 인가된 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 상기 전열 센서에 흐르는 전류량을 계산하여 과전류 여부를 판단하는 전열 센서 제어 장치.
제17항에 있어서,
상기 과전류로 판단된 경우 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시켜 상기 전열 센서에 흐르는 전류를 차단하고,
상기 과전류로 판단되지 않은 경우 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치를 턴오프시키고 상기 제2 스위치를 턴온시키고, 상기 인체의 터치 여부를 감지하는 전열 센서 제어 장치.
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