KR102226414B1 - 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 다양한 실시 예는 화염 온도 측정/검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 탄젠셜(Tangential) 보일러 미분탄 버너의 화염 광을 자외선 내지 청색광선과, 3컬러(적색광선,녹색광선,청색광선) 및 적외선의 5가지 파장으로 분광한 후, 자외선 내지 청색광선으로는 종래의 화염 검출 기능을 수행하고 3컬러 중 적색광선,녹색광선의 2가지 색상 비율에 의한 화염 온도1 및 적외선, 적색광선의 2가지 색상비율에 의한 화염 온도2, 3컬러 광선의 3가지 색상비율에 의한 화염 온도3의 3가지 화염 온도 정보를 포함하여 5가지 측정 파장으로부터 연산한 5가지 화염 주파수(Flame Flicker) 신호와 함께 미 분탄 버너에서 방사되는 화염 상태를 분석하여 모니터링하고자 하는데 있다. 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제로서 상기 탄젠셜(Tangential) 보일러는 미분탄 버너 4대가 1그룹(Elevation)으로 조합하여 코너 파이어링(Firing)하고 있으며 6그룹의 미분탄 버너와 3그룹의 오일 버너를 층(Elevation)별로 배치하고 모두 36대의 버너로 구성하여 운전하고 있는데 상기 그룹(Elevation)으로 묶여진 버너의 화염 검출 신뢰도 개선을 위해 상기 버너(Elevation)간 인접한 다중 버너의 화염 상태 정보를 비교하여 개별적인 상기 버너의 점소화 상태를 판정하는 기술을 제공하는 데 있다. 또한 연소되지 않은 미연분 과다 증가에 의해 상기 보일러 내부가 그룹(Elevation)별로 갑작스럽게 어두워지는 흑화 현상이 발생할 때 상기 흑화 상태를 감지하여 종래의 화염 검출 기술로는 실현할 수 없었던 화염 검출 오동작을 방지하는 기술을 제공하는 데에도 있다. 상기의 흑화 현상에 의한 화염 검출기의 오 동작은 물론, 상기 보일러의 출력 효율 저하를 방지하기 위하여 미분탄 과잉 공급과 비례하여 연소용 공기도 함께 증가시켜 공급하고 있으나 상기 보일러 출력 효율증가에 대한 괄목한 만한 성과를 내지 못하고 있는 실정이며 오히려 배기가스의 증가에 의한 환경 유해 가스 및 미세먼지 증가로 심각한 환경 문제를 일으키고 있다. 본 발명은 상기의 보일러를 운전할 때 상기 버너의 화염 상태에 대한 상기 5가지 파장을 감지하여 상기 개선된 화염 검출 방법과 상기 화염 온도(3가지 화염 온도 연산) 검출 방법과 상기 5가지 파장의 화염 주파수 연산 정보와 함께 상기 3가지 화염온도에 대한 R/R+G+B, G/R+G+B, B/R+G+B, R/R+G, G/R+G, IR/IR+R, R/IR+R 색상 구성 비율의 차이점을 비교하여 상기 버너의 연소상태를 분석할 수 있는 기술에 관한 것이다. 또한, 그룹(Elevation)으로 묶어서 화염 검출 결과를 판정하는 파워 & 2/4 화염 출력 카드(4대 버너 중 2대 이상 "온"이면 상기 그룹버너 동작상태 "온"판정)의 제어 및 파워 모듈을 이중화하여 화염 온도 검출이 가능한 화염 검출 장치를 안전하게 작동할 수 있도록 기술을 제공하는 것에도 있다. 본 발명의 또 다른 목적으로는 상기 보일러 개별 호기에 대한 다중 버너의 화염 검출 및 화염 상태 분석을 체계적으로 진행할 수 있도록 상기 보일러, 버너의 9개 그룹(Elevation)의 화염 상태에 대한 상기 모든 정보를 이더넷 허브를 통해서 산업용 컴퓨터로 전송하여 상기 버너 화염 상태의 분석 및 모니터링이 가능하도록 정보를 제공하기 위한 장치를 구성하는 것에도 있다. 이를 위해 본 발명은 상기 보일러에 설치되어 상기 버너의 화염을 광으로 변환하여 검출하는 스마트형 화염 검출 센서(100A); 및 상기 스마트형 화염 검출 센서(100A)가 분석한 상기 버너 화염 정보를 스마트형 화염 검출 제어기(200A)가 수신하여 설정 값의 변경 및 상기 설정 기준에 따른 연산 값을 통신 또는 아날로그 및 화면으로 출력하고; 상기 하나의 그룹(Elevation)에 구성된 4대의 버너 화염 상태 분석 정보를 7포트 랜 카드(300A) 및 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)로 전송하여 하나의 그룹(Elevation)에 구성된 4대의 버너 화염 온도에 대한 평균 온도 및 상기 흑화 발생 상태를 화면에 출력하는 것을 포함하여 이더넷 허브를 통해서 산업용 컴퓨터로 전송이 가능한 상기 7포트 랜 카드(300A)를 구성요소로 갖는 화염 온도 검출/측정이 가능한 스마트형 화염 검출장치를 개시한다.

Description

화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치{Smart flame detection device capable of measuring flame temperature}

본 발명의 다양한 실시 예는 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치에 관한 것이다.

현재, 석탄 화력 발전소는 초기 건설 당시, 보일러 설계 기준에 맞게 적용해오던 양질의 석탄 연료의 사용이 감소하고 저열량 탄의 사용이 증가함으로써 발전출력 효율 저하는 물론, 보일러의 최적 연소 조건을 벗어나 불완전 연소를 초래하는 미연분 발생의 증가 상황이 지속되고 있다. 또한 저열량 탄의 사용이 증가하면서 원인을 알 수 없는 미연분 과다 공급 상황(흑화 현상)의 빈번한 발생으로 상기 석탄 화력 발전소 보일러의 연소 효율 저하 및 종래의 화염 검출기 오동작으로 인한 보일러 출력 효율 저하뿐만 아니라 상기 보일러 안전 운전에 대한 대책 마련이 필요한 상황이다. 특히, 상기의 발전 출력 효율을 향상시키기 위해 더욱더 많은 저 열량 탄을 공급함에 따라 연소용 공기의 공급량도 함께 증가하여 대기 환경에 유해한 배기가스 및 미세 먼지 또한 증가함으로써 석탄 화력 발전소가 대기 환경을 악화시키는 주요 원인으로 인식되고 있다. 상기 보일러 운전 조건의 변화로 인한 석탄 화력 발전소 보일러를 종래보다 안전하게 운전하고 출력 효율을 높이기 위해서 버너 동작 상태의 모니터링 및 제어 기술을 보완하고 개선할 새로운 기술 및 장치의 출현이 절실하다.

한편, 다중 버너 동작 상태의 모니터링 및 제어 기술에서 종래에는 상기 버너의 점소화를 판정하는 광학적인 화염 검출기가 주요 요소로서 적용되고 있지만, 버너 점소화 판정과 화염 주파수(Flame Flicker) 및 화염의 세기에 대한 아날로그 데이터를 단순 모니터링하는 일부분에 적용하고 있으므로 상기 다중 버너 동작 상태의 모니터링 및 제어 기술 향상을 위해 보일러 관련 업계 기술 동향에서 적용된 적이 없는 새로운 기술의 출현이 필요하다.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.

종래의 모든 광학적인 화염 검출 기술 및 장치는 버너의 점소화를 판정하는 데 있어서 버너 화염으로부터 방사되는 빛 중에서 각각의 자외선(UV), 가시광선(VL), 적외선(IR) 파장을 검출하는 포토다이오드가 적용되어왔다. 상기 다중 버너의 화염 검출 신뢰도를 개선하기 위해 상기의 화염 검출 기술 및 장치는 한가지 포토다이오드만 적용하는 것이 아니라 두 가지 파장 즉, UV와 VL 또는 UV와 IR 파장을 듀얼로 검출하는 방법을 적용하여 화염 검출기 신뢰도를 개선하기 위한 연구가 진행되고 있으나 상기와 같이 미연분이 과다 발생(흑화 현상)하는 미분탄 연소 환경에 대한 화염 검출 신뢰도 개선 효과는 요원한 실정이다.

그러므로 상기 다중 버너 점소화 상태에 대해 정확한 판단을 위해 다중 버너 중에서 검출하고자 하는 목표 버너의 화염 검출만 진행할 것이 아니라 자외선~가시광선(UV~VL), 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 적외선(IR) 파장을 적용하여 상기 다중 버너의 화염 측정/검출을 진행함과 동시에 상기 주변 버너, 화염 상태의 연관성도 함께 비교하는 것에 의해 종래에 비해 진보적인 화염 검출 기술이 제공될 수 있다.

또한, 상기의 멀티 파장 검출 기술을 응용하여 미 분탄 및 연소 공기 공급량까지도 모니터링하는 기술을 적용함으로써 상기의 광학적인 분석을 통해 상기의 다중 버너 동작 상태에 대한 새로운 모니터링 기술의 진보가 가능하고 상기 새로운 모니터링 기술의 진보로부터 상기 다중 버너 제어 기술을 향상시키는 근거를 제공할 수 있다.

본 발명은 상기 석탄 화력 발전소 보일러의 다중 버너 동작 및 화염 상태에 대한 모니터링 및 제어 기술의 진보를 이루기 위한 새로운 기술로서 상기의 멀티 파장(UV~VL, Red, Green, Blue, IR)으로부터 상기 다중 버너의 개별 버너 점소화 상태를 검출할 때 상기 인접 버너의 화염 세기 및 화염 주파수(Flame Flicker), 상기 흑화 상태 감지 정보들을 함께 비교하여 상기 개별 버너의 점소화 상태를 식별하고 상기 다중 버너의 화염 온도 및 연료 공급 상태까지 판단할 수 있는 화염 온도를 측정할 수 있는 스마트형 화염 검출 장치에 관한 것으로서 특히 미분탄을 연료로 사용하는 탄젠셜(Tangential) 보일러, 층별 다중 버너 동작과 화염 상태의 모니터링 및 제어 기술에 적용할 때 상기 보일러 출력 효율의 상승 및 안전 운전에 대해 개선 효과가 극대화될 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 해결 하고자 하는 과제는 석탄 보일러 다중 버너 중 개별 버너 화염 중에서 자외선~가시광선(UV~VL), 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 적외선(IR)의 각 파장을 검출하여 화염 온도를 연산하고 상기 5가지 파장을 적용하여 화염 온도를 측정/검출할 수 있는 스마트형 화염 검출 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 해결 하고자 하는 과제는 상기 버너의 검출된 화염 광 중에서 녹색/적색 파장의 색상 비율에 의한 온도1(2C1)과 적색/적외선 파장의 색상 비율에 의한 온도2(2C2)를 연산하고 적색, 녹색, 청색 파장의 3가지 색상 비율에 의한 온도 3(3C)을 연산하는 기술을 제공하는 데 있다. 또한, 상기 버너 화염을 분석함에 있어서 일정한 온도를 발생시키는 광원을 검교정된 복사 온도계와 상기 화염 검출 장치로 동시에 온도를 측정하여 상기 복사 온도계가 측정한 온도와 상기 화염 검출 장치가 측정한 온도를 일치시킨 상기 화염 검출 장치의 3가지 화염 온도와 상기 3가지 화염 온도에 대한 R/R+G+B, G/R+G+B, B/R+G+B, R/R+G, G/R+G, IR/IR+R, R/IR+R의 색상 구성 비율의 차이점을 비교하여 상기 버너의 연소상태를 분석할 수 있는 스마트형 화염 검출 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 해결 하고자 하는 과제는 상기 다중 버너의 화염 상태 신호를 각각의 다중 버너의 화염 검출을 담당하는 4대의 상기 스마트형 화염 검출 장치에서 상기 버너의 점소화 상태를 판단한 로직 결과와 함께 화염의 세기(Intensity) 및 화염 주파수(Flame Flicker) 데이터와 상기 화염 온도(3C, 2C1, 2C2)를 저장 장치로 모두 전송하여 화염 검출 목표 버너와 주변의 버너 화염 검출 판정 결과를 비교하여 재확인하는 기술을 적용함으로써 화염 검출 신뢰도를 높일 수 있는 스마트형 화염 검출 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 해결 하고자 하는 과제는 다중 버너들 중에서 검출 목표로 하는 개별 버너의 화염 온도 연산 결과인 온도1(2C1), 온도2(2C2), 온도3(3C)의 3가지 온도와 주변에 있는 개별 버너들의 상기 3가지 온도(2C1,2C2,3C)를 동시에 측정하고 상기 다중 버너(1그룹: 4대 버너) 중 동시에 4대가 하한 설정 기준의 상기 화염 온도보다 상기 화염 온도가 하락할 때 Dark_Flame =1(디지털 로직 결과)을 도출하여 미연분 과다발생(흑화 현상)을 판정할 수 있는 스마트형 화염 검출 장치를 제공하는 데 있다. 또한 상기 다중 버너 4대 중에서 동시에 3대 이상이 하한 설정 기준의 상기 화염 온도보다 상기 화염 온도가 상승하여 Dark_Flame =0(디지털 로직 결과) 일 때 상기 흑화 현상에서 벗어난 것으로 판정하는 스마트형 화염 검출 장치를 제공하는 데 있다. 또한, 개별 버너로부터 검출된 버너 화염 신호 즉, 화염 검출 신호(화염의 세기 및 주파수)와 설정 값(화염 검출 판정 기준 값, 점소화 판정 응답시간), 고장 판정 결과, 개별 버너 점소화 상태 판정 결과 및 상기 화염 온도(2C1, 2C2, 3C) 정보를 상기 화염 검출 장치에서 통신수단에 의해 본 발명의 구성상 준비된 RS232 직렬통신 4포트를 갖춘 7포트 랜카드(300A)로 전송하고 상기 화염 검출 장치 3대를 추가하여 모두 4대의 상기 화염 검출 장치에서 검출한 상기의 개별 버너 화염 신호를 상기 7포트 랜카드(300A)로 전송하고 산업용 컴퓨터에서 HMI(Human-Machine Interface) 기술에 의한 모니터링이 가능하도록 상기 화염 신호들을 외부로 전송할 수 있는 랜(이더넷) 통신 기능을 갖는 화염 검출 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 해결 하고자 하는 과제는 상기 랜 모듈에 연결된 4개의 상기 화염 검출 장치 4개와 상기 7포트 랜카드(300A)를 화염 검출 장치 1세트로 구성하고 상기 화염 검출 장치 4개로부터 통신 수단으로 전송된 상기 버너 점화에 대한 로직 판정 신호 4개에 대하여 상기 버너 점화 판정 신호가 2개 이상 턴온(2개 미만이면 턴오프)이면 상기 4대의 버너를 1그룹으로 묶은 화염 검출 결과 출력인 2/4 화염 출력이 온(on) 출력되도록 하는 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A) 2개를 묶어서 전체 상기 화염 검출 장치 1세트로 구성하고 특히, 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)는 4개의 개별 상기 화염 검출 장치로부터 상기 통신으로 전송받은 버너 점화 판정 4개의 로직 신호와 함께 하드웨어에 의한 유선 회로로 전송받은 버너 점화 4개의 로직 신호에 대해 동일 신호 2가지를 연산하는 2/4 화염 출력 카드와 파워 장치를 이중화하는 것에 의해 상기 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A) 2개 중 어느 하나가 파손되었을 때 나머지 한 개의 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)가 자동으로 교체 투입되어 작동할 수 있도록 하는 이중화 동작 기능을 갖는 스마트 화염 검출 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치는 탄젠셜(Tangential) 보일러에 설치되어 있는 버너의 화염을 스마트형 화염 검출 센서(100A)의 구성 요소인 광파이버 케이블 어셈블리(10)에서 버너 점소화 검출과 화염 온도 측정이 가능하도록 2가지 경로로 분광하여 볼록렌즈 어셈블리(20)의 콜드미러(20-6)에서 3컬러(Red, Green, Blue) 파장과 IR(적외선), UV~VL(320~500nm) 파장으로 재분광하고 상기 분광된 광신호는 5개의 광센서에서 전류신호로 변환된 후, 각 5개의 대수변환신호(30~34)로 출력된다. 상기 대수 변환된 5개의 신호는 5개의 DC증폭기(40~44)를 통해 변환되되 4가지(R, G, B, IR파장)의 전압신호는 16비트 AD컨버터(88)에서 통신으로 스마트형 화염 검출 센서(100A)의 메인 MCU1(93)으로 전송되고 나머지 1개의 전압신호는 상기 메인 MCU1(93)에 하드웨어의 유선 회로로 직접 전송한다. 상기 대수변환신호는 상기 메인 MCU1(93)에서 출력한 PWM신호1을 적분하여 DC전압신호로 변환하는 적분기1(60)의 출력신호와 비교하여 AC증폭기(50~54)를 통해서 변환된 1차 구형파 5개를 생성하고 각 5개의 그리치 회로(70~74)를 통해 변환된 5개의 2차 구형파 신호(Frequency1~5)를 스마트형 화염 검출 센서(100A)의 메인 MCU1(93)에 입력되도록 한다. 또한, 스마트형 화염 검출 센서(100A)의 구성요소로서 센서 내부의 온도를 측정하는 온도센서1(100)을 포함하고 상기 메인 MCU1(93)에서 연산한 화염 온도(3C, 2C1, 2C2)와 상기 버너 화염의 점소화 판정결과, 화염의 세기 및 화염 주파수, 고장 판단 신호, 스마트형 화염 검출 센서(100A)의 내부 온도를 통신 수단에 의해 전송할 수 있는 CAN컨버터1(87)을 더 포함하고 상기 버너 화염 상태를 표시하는 LD1(81) 및 드라이버1(80)과 설정 값의 스위치 입력부와 디스플레이(82)와 상기 디스플레이(82)를 구동하는 MCU2(94)를 더 포함한다. 또한, 상기의 화염 검출 장치가 파손되었을 때 버너 점소화를 판단하는 버너 화염 신호를 DC증폭기5(44)에서 차동 증폭기1(84)을 거쳐서 정전류변환기1(86)을 통해서 스마트형 화염 검출 제어기(200A)로 아날로그 신호를 전송할 수 있도록 구성된 DC증폭기5(44), 차동 증폭기1(84), 정전류변환기1(86)을 포함하고, 상기 스마트형 화염 검출 센서(100A)의 구성 요소로서 파워 장치인 DC1(110) 및 DC2(111)를 더 포함한다. 한편, 상기 스마트형 화염 검출 센서(100A)에서 검출하여 연산한 모든 버너 화염 신호는 스마트형 화염 검출 제어기(200A)로 전송된다.

상기의 모든 버너 화염 신호 중 한가지는 정전류 변환기1(86)을 통해서 상기 버너의 점소화를 판정하기 위한 화염 신호를 정전류(0~3mA)로 상기 화염 검출 제어기(200A)로 전송하고 다른 한가지는 상기 스마트형 화염 검출 센서(100A)에서 연산한 상기 버너의 모든 화염신호가 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 CAN컨버터2(224)를 거쳐서 MCU3(207)로 전송된다.

상기 정전류(0~3mA)로 전송된 버너의 점소화 판정용 화염신호는 DC증폭기6(201)에서 빛의 세기인 인텐시티(Intensity)로 변환되어 MCU3(207)로 전송된다. MCU3(207)에서 출력한 PWM2(펄스폭 가변신호)는 적분기2(202)에서 전압신호로 변환되어 AC증폭기6(203)로 입력되어 1차 구형파를 출력하고 그리치 회로6(204)을 거쳐서 2차 구형파 신호로 변환되어 MCU3(207)에 입력된다. 상기 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 구성 요소로서 상기의 스마트형 화염 검출 센서(100A)의 내부 온도를 MCU3(207)에 입력하는 장치인 버퍼1을 포함하고 상기 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 내부 온도를 측정하여 MCU3(207)에 전송하는 온도센서2를 상기 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 구성에 포함한다. MCU3(207)에 전송된 상기 버너의 모든 화염신호는 상기 스마트형 화염 검출 제어기(200A)에 포함된 구성 요소인 스위치부2(209)와 디스플레이2(208)에서 설정하고 MCU3(207)에서 연산한 측정값을 화면 출력한다. 상기 버너의 점소화 상태 판정 신호는 드라이버4(219)를 통해서 R1 릴레이를 턴온하여 외부로 접점에 의해 출력한다.

상기의 버너 점소화 판정신호는 개별 버너의 동작상태 정보로써 드라이버2(217)을 통해서 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)로 전송된다. 또한, 상기 화염 검출 장치의 고장 판단 결과는 드라이버5(220)를 통해서 R2릴레이를 턴온하여 외부로 접점 출력하고 드라이버3(218)를 통한 로직 처리 신호는 상기 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)로 전송된다. 또한, 스마트형 화염 검출 센서(100A) 및 스마트 형 화염 검출 제어기(200A)의 건전성을 판단하고 드라이버8(212)를 통해 오토 셀프 체크 램프인 LD2를 점등하는 것을 상기 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 구성 요소로 포함한다.

또한 정전류 변환기3 및 정전류 변환기4를 통해서 상기 버너의 화염의 온도(3C, 2C1, 2C2)와 화염의 세기(Intensity) 및 화염 주파수(Frequency)를 선택하여 각각 4~20mA의 정전류 출력한다. 상기의 기능을 수행하기 위하여 스위치 입력부2(209), 디스플레이2(208), MCU4(210), 드라이버1~4, R1, R2, 정전류 변환기3(213), 정전류 변환기4(214), 파워공급장치인 DC3~DC7(5개)를 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 구성으로 더 포함한다. 또한, 외부입력(DI)을 수신받아서 MCU3(207)로 전송하는 드라이버6(221)를 포함하고 상기 버너의 모든 화염 신호를 직렬통신(RS232)하는 ISO-RS232(215)를 스마트형 화염 검출 제어기(200A) 구성 요소로 더 포함한다.

또한, 스마트형 화염 검출 제어기(200A)에서 연산한 상기 버너의 모든 화염신호들은 본 발명의 구성 요소인 7포트 랜카드(300A)로 직렬통신 신호로 전송한다.

상기의 스마트형 화염 검출 제어기(200A) 4대에서 각각 전송된 상기 버너의 모든 화염 신호는 직렬 통신(RS232) 4포트를 구비하고 있는 7포트 랜카드(300A)의 MCU5(303)로 전송된다. 상기 MCU5(303)로 전송된 상기 버너의 모든 화염 신호는 7포트 랜카드(300A)의 구성 요소로서 RS485컨버터1(301) 및 CAN컨버터3(302)에 의해 외부로 전송할 수 있는 2개의 직렬통신포트를 포함하고 이더넷 허브로 온라인 네트워크 통신되도록 LAN트랜시버1(304)과 LAN포트1(305)을 더 포함한다. 또한, 상기 7포트 랜카드(300A)로 공급하기 위한 전원공급장치인 DC8(306)을 포함한다.

상기 7포트 랜카드(300A)에 구성된 직렬통신(CAN)포트를 통해 4대의 스마트형 화염 검출 제어기(200A)에서 전송된 상기 모든 버너 화염 신호는 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 구성에 포함된 CAN컨버터4(404)를 통해서 MCU6(412)로 전송된다. 또한, 상기 스마트형 화염 검출 제어기(200A) 4대에서 하드웨어상의 유선회로로 전송된 상기 개별 버너의 점소화 상태 판정 로직(Flame1~4) 4개 신호는 논리연산기1(402)에서 상기 4대의 버너 중 2대 이상 점화되었으면 하나의 그룹으로 묶여진 4대의 버너가 정상 작동하는 것으로 판단하여 Flame_Logic1= 온(H), 아니면 오프를 발생시키고 상기 Flame1~4의 로직 신호는 포토커플러1(417)을 통해 MCU6(412)로 입력되고 스마트형 화염 검출 센서1(100A) 및 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 고장 판정 로직(Fault1~4) 4개 신호는 한개라도 고장 신호가 나타나면 논리연산기2(403)에서 Fault_Logic1=온(H), 아니면 오프를 발생시키고 Fault1~4의 4개 로직 신호는 포토커플러2(403)를 통해 MCU6(412)로 입력되도록 제어회로를 구성하였다. 스위치 입력부3(415)와 디스플레이3(416), MCU7(413), 2/4 화염(버너 동작 상태를 표시신호)을 표시해 주는 드라이버12(414) 및 LD5를 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 구성요소로 더 포함한다.

상기의 Flame_Logic1과 상기 버너 4대그룹으로 묶여져서 버너2대 이상 온(ON)이면 전체 4대 버너가 모두 온(ON)이고 아니면 오프(OFF)로 확정한 후 MCU6(412)에서 소프트웨어로 연산하여 판정한 Flame_MCU1(로직 신호)과 함께 논리 게이트 AND1으로 출력하고 드라이버9(405)를 통해서 상기의 Flame_Logic1= Flame_MCU1일 경우에만 상기 버너의 점소화 상태를 판단하여 접점 출력하는 릴레이 R3를 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)에 포함한다. 상기의 Fault_Logic1과 상기 버너 4대그룹으로 묶여진 버너 중 어느 한개라도 고장신호가 나타나면 MCU6(412)에서 소프트웨어로 연산하여 온(ON), 아니면 오프(OFF)로 판정한 Fault_MCU1과 함께 논리 게이트 AND2로 출력하고 드라이버10(406)을 통해서 Fault_Logic1= Fault_MCU1일 경우에만 화염 온도 검출이 가능한 화염 검출 장치의 고장 상태를 판단하여 접점으로 출력하는 릴레이 R4를 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)에 더 포함한다. 한편, 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A) 2개 중 어느 한 개가 고장이 발생하면 고장이 발생한 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 상기 릴레이 R3 및 R4의 접점이 오픈되도록 릴레이5를 온하여 정상 작동하는 나머지 상기 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 릴레이 R3 및 R4 접점 출력이 간섭되지 않도록 하였다. 상기 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 고장 발생을 감지하는 릴레이5는 2/4 화염 출력 카드(400A)에 표시한 Flame_Logic1 = Flame_MCU1 이고 Fault_ Logic1 = Fault_MCU1일 경우에만 오프되고 상기의 Logic 결과가 아니면 온되도록 하였다.

상기 릴레이5는 MCU6에서 출력한 Flame_MCU1, Fault_MCU1의 로직 신호와 논리연산기1(402)의 Flame_Logic1과 논리연산기2(403)의 Fault _Logic1 신호들 중에서 상기 Flame_Logic1과 Flame_MCU1은 EX-NOR1에 입력하고 상기 Fault_ Logic1과 Fault_MCU1은 EX-NOR2에 입력하여 결정된 상기 EX-NOR1과 EX-NOR2의 2개의 출력신호는 AND3에 입력한 후 EX-NOR3을 통해서 드라이버10(407)에서 작동하도록 하였다. 또한, 전원을 공급하기 위한 DC9, DC10, AC/DC1을 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 구성으로 포함한다.

본 발명의 다양한 실시 예는 탄젠셜(Tangential) 보일러 버너의 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시 예는 탄젠셜(Tangential) 보일러 버너의 다중 버너 중에서 개별 버너 화염의 자외선~가시광선(UV~VL), 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue), 적외선(IR) 파장을 검출하여 상기 버너의 검출된 화염의 파장 중에서 녹색/적색 파장의 색상 비율에 의한 온도1(2C1)과 적색/적외선 파장의 색상 비율에 의한 온도2(2C2)를 연산하고 적색, 녹색, 청색 파장의 3가지 색상 비율에 의한 온도3(3C)을 연산하는 화염 검출 장치를 제공한다.

또한, 상기 버너 화염을 분석함에 있어서 일정한 온도를 발생시키는 광원을 검교정된 복사 온도계와 상기 화염 검출 장치로 동시에 온도를 측정하여 상기 복사 온도계가 측정한 온도에 상기 화염 검출 장치가 측정한 온도를 일치시킨 상기 화염 검출 장치의 3가지 화염 온도와 상기 3가지 화염 온도에 대한 R/R+G+B, G/R+G+B, B/R+G+B, R/R+G, G/R+G, IR/IR+R, R/IR+R 색상 구성비율의 차이점을 비교하여 상기 버너의 연소상태를 분석할 수 있는 화염 검출 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예는 상기 화염 파장 중에서 자외선~가시광선(UV~VL, 320~500nm)으로 상기 버너의 점소화 및 화염 상태를 검출하는 화염 검출 장치를 제공한다.

또한, 상기 화염 검출 장치는 화염 검출 목표 버너와 주변의 버너 화염 검출 판정 결과 및 상기 3가지 화염의 온도를 비교하고 버너의 화염의 세기 및 화염 주파수(Flame Flicker), 상기 흑화 상태 감지 정보들을 함께 비교하여 재확인하는 기술을 적용함으로써 화염 검출 정확도를 높일 수 있다.

또한, 상기의 화염 검출 기술 중에서 화염 주파수(Flame Flicker)를 발생시키는 회로에 있어서 검출 목표 버너의 화염 상태를 운전자가 확인하면서 검출 목표 버너와 주변 버너 화염 구별력을 향상시킬 수 있도록 상기 화염 주파수 신호를 선택할 수 있는 화염 검출 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예는 다중 버너들 중에서 검출 목표로 하는 개별 버너의 화염 온도 연산 결과인 온도1(2C1), 온도2(2C2), 온도3(3C)의 3가지 온도와 주변에 있는 개별 버너들의 상기 3가지 온도(2C1,2C2,3C)를 동시에 측정하고 상기 다중 버너(1그룹: 4대버너)중 4대가 동시에 하한 설정 기준의 상기 화염 온도 보다 상기 화염 온도가 하락할 때 Dark_Flame =1(디지털 로직 결과)을 도출하여 미연분 과다발생(흑화 현상)을 판정할 수 있는 화염 검출 장치를 제공한다.

또한 상기 다중 버너 4대 중에서 3대 이상이 동시에 하한 설정 기준의 상기 화염 온도보다 상기 화염 온도가 상승하여 Dark_Flame =0(디지털 로직 결과) 일 때 상기 흑화 현상에서 벗어난 것으로 판정할 수 있는 화염 검출 장치를 제공한다.

또한, 개별 버너로부터 검출된 버너 화염의 온도와 버너 점소화 판정 신호 및 화염 검출 신호(화염의 세기 및 주파수)와 설정 값(화염 검출 판정 기준 값, 점소화 판정 응답 시간), 고장 판정 결과를 통신수단에 의해 RS232직렬통신 4포트를 갖춘 7포트 랜카드(300A)로 전송되도록 하고 상기의 개별 버너 스마트형 화염 검출 센서(100A) 및 스마트형 화염 검출 제어기(200A) 3대를 추가하여 모두 4대의 상기 개별 버너 화염 신호를 7포트 랜카드(300A)로 전송하여 산업용 컴퓨터에서 HMI(Human Machine Interface) 기술에 의한 모니터링이 가능하도록 외부로 전송하기 위한 랜(이더넷) 통신 기술을 갖는 화염 검출 장치를 제공한다.

또한 상기 개별 버너 4대의 버너간 화염 상태를 비교하여 버너 점소화 결과를 판정하는 기능을 구비하고 제어 전원 공급 장치를 구비한 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A) 2개 중 어느 하나가 파손되었을 때 나머지 한개의 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)가 자동으로 교체 투입되어 4대의 버너 화염 검출 기능 수행과 제어전원을 함께 공급하는 이중화 동작 기능을 갖는 화염 검출 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 중 스마트형 화염 검출 센서 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 중 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 중 7포트 랜카드(300A)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 중 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 동작을 도시한 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 흑화 판정 개략도에 대한 블록도이다.
도 7은 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 복수개를 구성하여 산업용 컴퓨터와 연동되는 것을 도시한 예이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 다양한 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 다양한 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 다양한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 다양한 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 다양한 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.

또한, 본 발명에 따른 MCU(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 MCU(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, MCU(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 MCU(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, MCU(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 다양한 실시 예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 중 스마트형 화염 검출 센서(100A) 구성을 도시한 개략 도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일례로, 탄젠셜(Tangential) 보일러 버너의 화염 신호는 광 파이버 케이블 어셈블리(10)에 의하여 광 신호로 전송된다.

예를 들면, 상기 버너 화염 신호는 광 파이버 케이블 어셈블리(10)의 멀티렌즈1(10-1)에서 집광하고 광케이블1(10-2)을 거쳐서 광 분배기1(10-3)에서 분광된 후, 일측의 광케이블1(10-4)에서는 버너의 점소화 상태 판정을 위한 광 신호를 출력하고 타측의 광케이블2(10-5)에서는 버너의 화염 온도 연산을 위한 광 신호를 출력한다.

상기 방법으로 분광한 2개의 광출력은 볼록 렌즈 어셈블리(20)에서 광케이블1(10-4)을 거쳐서 콜드 미러(20-6)를 투과한 IR(적외선) 광 신호는 PD2(20-3)에 입력되고 상기 콜드 미러(20-6)에서 반사된 3C(Red, Green, Blue 파장) 광 신호는 컬러센서인 PD1(20-2)으로 입력되어 버너의 점소화 상태가 판정된다. 상기 분광된 두가지 광 신호 중 나머지 한가지는 밴드 패스필터(20-4)를 거쳐서 320~480nm만 투과되어 PD3(20-5)에 입력되어 버너의 화염 온도가 연산된다.

상기 PD1(20-2)에서 광 신호인 3C(Red, Green, Blue 파장)는 3가지의 전류 신호로 변환(Red(R) 파장, Green(G) 파장, Blue(B) 파장)되는데 이는 상기 파장의 나열 순으로 각각 대수연산기1(30), 대수연산기2(31), 대수연산기3(32)에 입력된다.

상기 대수연산기1(30)의 출력 신호는 DC증폭기1(40)을 거쳐서 인텐시티1(Intensity1)을 발생시키고 또한 AC증폭기1(50)을 거쳐서 PWM신호1을 적분한 적분기1(60)의 신호와 비교하여 구형파를 출력한 후, 그리치회로1(70)을 통해 프리퀀시1(Frequency1)을 발생시킨다.

상기 대수연산기2(31)의 출력 신호는 DC증폭기2(41)를 거쳐서 인텐시티2(Intensity2)를 발생시키고 또한 AC증폭기2(51)를 거쳐서 PWM신호1을 적분한 적분기1(60)의 신호와 비교하여 구형파를 출력한 후, 그리치회로2(71)를 통해 프리퀀시2(Frequency2)를 발생시킨다.

상기 대수연산기3(32)의 출력 신호는 DC증폭기3(42)을 거쳐서 인텐시티3(Intensity3)을 발생시키고 또한 AC증폭기3(52)을 거쳐서 PWM신호1을 적분한 적분기1(60)의 신호와 비교하여 구형파를 출력한 후, 그리치회로3(72)을 통해 프리퀀시3(Frequency3)을 발생시킨다.

상기 대수연산기4(33)의 출력 신호는 DC증폭기4(43)을 거쳐서 인텐시티4(Intensity4)를 발생시키고 또한 AC증폭기4(53)를 거쳐서 PWM신호1을 적분한 적분기1(60)의 신호와 비교하여 구형파를 출력한 후, 그리치회로4(73)를 통해 프리퀀시4(Frequency4)를 발생시킨다.

상기 Intensity1~ Intensity4의 4개의 전압신호는 AD컨버터(88)에 전송되어 통신에 의해 MCU1(93)에 입력되고 상기 Frequency1~ Frequency4의 4개의 신호는 MCU1(93)에 직접 입력된다.

또한 MCU1(93)에 입력된 상기의 측정값 및 화염 온도, 설정 값, 스위치 입력 부1(83)의 선택 값 등을 MCU2(94)를 통해 디스플레이1(82)에서 표시한다.

상기 PD3(20-5)로부터 전달된 전류 신호를 대수연산기5(34)에서 전압 신호로 변환하여 DC증폭기5(44)에서 직류 신호인 인텐시티5(Intensity5)를 생성한다. 상기 생성된 Intensity5는 MCU1(93)으로 직접 전송된다.

화염 측정/검출 신뢰도를 향상시키기 위한 목적의 또 다른 신호로서 상기 대수연산기5(34)의 신호를 입력받고 적분기1(60)의 신호를 AC증폭기5(54)에서 비교하여 구형파를 출력한 후 그리치회로5(74)를 통해 최소한의 하이(High) 듀티폭을 갖는 프리퀀시5(Frequency5)로 가공하여 MCU1(93)으로 직접 입력된다.

한편, MCU1(93)의 고장이 발생할 경우, DC증폭기5(44)에서 DC직류신호 변환 전 신호인 AC 및 DC 신호 성분이 중첩된 화염 신호를 분기하고 차동 증폭기1(84)을 거쳐서 정전류변환기1(86)을 통과한 정전류 신호를 스마트형 화염 검출 제어기(200A)(도 2 참조)로 전송하여 화염 검출 상태 판정1을 발생시키고 MCU1(93)에서 CAN컨버터1(87)을 통해서 전송된 통신신호는 MCU3(207)(도 2 참조)에서 화염 검출 판정2를 발생시켜 상기 화염 검출 상태 판정의 이중화가 실행되도록 한다.

이와 같이 하여, 스마트형 화염 검출 센서(100A)는 탄젠셜 보일러의 다중 버너 화염을 센싱하여 제1,2광으로 분할하는 광 파이버 케이블 어셈블리(10)와, 제1광으로부터 가시광선 및 적외선을 각각 제1분광하고, 상기 제2광으로부터 자외선 내지 가시광선을 제2분광하는 블록 렌즈 어셈블리(20)와, 제1분광으로부터 적색, 녹색, 청색, 적외선을 각각 로그 함수로 변환한 후 인텐시티1,2,3,4(I_R, I_G, I_B, I_IR)로 DC 증폭하고, 제2분광으로부터 자외선 내지 가시광선을 로그 함수로 변환한 후 인텐시티5로 DC 증폭하는 DC 증폭기(40,41,42,43,44)와, 제1분광으로부터 적색, 녹색, 청색, 적외선을 각각 AC 증폭하고 그리치 회로(70,71,72,73)로 변환하여 프리퀀시1,2,3,4를 출력하고, 상기 제2분광으로부터 자외선 내지 가시광선을 AC 증폭하고 그리치 회로(74)로 변환하여 프리퀀시5를 출력하는 AC 증폭기(50,51,52,53,54)와, 인텐시티1,2,3,4,5 및 프리퀀시1,2,3,4,5를 입력받아 화염 온도를 연산하고 버너 점소화를 판정하는 MCU1(93)를 포함한다.

여기서, MCU1(93)는 인텐시티1(I_R)과 인텐시티2(I_G)의 색상 비율로 제1화염 온도값 2C1값을 계산하고 2C1값을 변환하여 제1화염 온도 Ta를 산출한다. 또한, MCU1(93)는 인텐시티1(I_R)과 인텐시티4(I_IR)의 색상 비율로 제2화염 온도값 2C2값을 계산하고 2C2값을 변환하여 제2화염 온도 Tb를 산출한다. 또한, MCU1(93)는 인텐시티1,2,3(I_R, I_G, I_B)의 색상 비율로 제3화염 온도값 3C값을 계산하고 3C값을 변환하여 제3화염 온도 Tc를 산출한다. 더불어, MCU1(93)는 제1,2,3화염 온도(Ta,Tb,Tc)중 적어도 하나와 설정된 기준 온도를 비교하여 흑화 현상 여부를 판단하게 된다.

한편, 제1,2,3화염 온도값 2C1, 2C2, 3C로부터 제1,2,3화염 온도(℃)를 변환하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

일정 광원(850~2000℃)을 검교정된 복사 온도계와 상기의 화염 온도 검출/측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치로 동시에 측정하여 상기 복사 온도계와 동일한 값이 되도록 상기 화염 검출 장치가 상기 일정 광원을 측정한 값을 교정한 결과로부터 비례식을 도출하여,

상기 제1화염 온도 2C1의 연산은 지수 함수로 1차 변환하여 수학식

으로 나타내고,

상기 t1을 Maclaurin 근사식으로 변환하면,

이고,

보정계수를 갖는 2C1=T1*Gain1+Offset1 ℃을 얻을 수 있다.

여기서 Gain1 = 미세 증폭 보정계수1, Offset1 = 미세 차감 보정계수1

상기 제2화염 온도 2C2의 연산은 지수 함수로 1차 변환하여 수학식

로 나타내고,

상기 t2를 Maclaurin 근사식으로 변환하면,

이고,

보정 계수를 갖는 2C2=T2*Gain2+Offset2 ℃을 얻을 수 있다.

여기서 Gain2 = 미세 증폭 보정계수2, Offset1 = 미세 차감 보정계수2

한편, 상기 제3화염 온도 3C의 연산은 상기 I_R, I_G, I_B 와 컬러 센서 행렬인자를 적용한

삼자극치 행렬변환식으로부터,

X=1.3*I_R + 0.45*I_G + 0.2*I_B

Y=0.6*I_R + 1.15*I-G + 0.05*I_B

Z= -0.15*I_G + 1.7*I_B의 연산식을 얻을 수 있고,

상기 연산식으로부터 색도좌표(Xs, Ys)로 변환하여

,

를 얻고,

상기 색도좌표와 Mccamy 공식에 의해 변환된 색온도(Color_T=t3)는

상관 색온도(CCT)에서

일 때

이며,

상기 t3를 Maclaurin 근사식으로 변환하면,

이고,

보정계수를 갖는 3C=T3*Gain3+Offset3 ℃를 얻을 수 있다.

여기서 Gain3 = 미세 증폭 보정계수3, Offset3 = 미세 차감 보정계수3

도 2는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 중 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 구성을 도시한 개략도이다. 여기서, 도 1을 함께 참조한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스마트형 화염 검출 센서(100A)에서 연산한 화염 신호의 모든 결과값들은 CAN컨버터1(87)을 통해서 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 CAN컨버터2(224)를 통해 MCU3(207)에 전송된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 스마트형 화염 검출 센서(100A)에서 전송된 또 다른 아날로그(정전류 신호)신호는 DC증폭기6(201)를 거쳐서 전압의 세기(Intensity)로 변환되어 MCU3(207)에 입력된다. 더불어, 상기 아날로그(정전류 신호) 신호에서 분기한 또 다른 신호는 AC증폭기6(203)로 입력되어 적분기2(202)의 신호와 비교한 후 그리치회로6(204)을 거쳐서 프리퀀시6(Frequency6)을 발생시켜 MCU3(207)에 입력된다. 또한, 스마트형 화염 검출 제어기(200A)의 내부 온도는 온도센서2(206)를 통해서 MCU3(207)에 입력된다.

상기 스마트형 화염 검출 센서(100A)에서 연산한 3가지의 화염 신호들 즉, 화염 온도, 화염의 세기(Intensity) 및 화염 주파수(Frequency)의 신호는 MCU3(207)에서 MCU4(210)로 전송되고, 스위치 입력부2(209)의 입력 신호에 의해 선택된 설정 값들은 디스플레이2(208)에 함께 표시된다.

한편, MCU3(207)에 의한 버너 화염 점화 판정 결과(Flame)는 드라이버7(211)를 통해서 LD2를 점등하여 나타내고 또한 드라이버4(219)를 통해서 R1릴레이를 턴온시켜 접점 출력하며, 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)(도 4 참조)로 화염(Flame) 신호로서 디지털 로직(1과 0) 신호를 전송한다.

또한, 화염 검출 센서의 고장 점검을 위한 오토 셀프 체크 진행 시 상태 표시를 드라이버8(212)을 통해서 LD3를 점등하여 표시한다. 화염 검출 장치의 고장 표시는 드라이버5(220)를 통해서 R2릴레이를 턴온시켜 접점 출력하고 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)로 폴트(Fault) 신호로서 디지털 로직(1과0) 신호를 전송한다.

스마트형 화염 검출 센서(100A) 및 스마트형 화염 검출 제어기(200A)에서 연산하고 판정한 상기의 모든 화염 상태 신호 및 설정 값들은 ISO-RS232(215)를 통해서 7포트 랜카드(300A)(도 3 참조)로 전송된다.

또한, 외부의 디지털 입력(DI) 신호가 MCU3(207)에 입력될 수 있다. 상기 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 1세트는 도 5에 도시된 바와 같이 스마트형 화염 검출 센서1(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기1(200A), 화염 검출 센서2(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기2(200A), 화염 검출 센서3(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기3(200A), 화염 검출 센서4(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기4(200A)와 7포트 랜카드(300A), 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)를 포함한다.

도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 중 7포트 랜카드(300A)의 구성을 도시한 블록도이다.

상기 스마트형 화염 검출 센서1(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기1(200A)의 모든 화염 신호 연산 결과 값은 ISO-232(215)를 통해 직렬통신1(RX1, TX1) 신호를 외부로 전송하고, 스마트형 화염 검출 센서2(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기2(200A)의 모든 화염 신호 연산 결과 값은 ISO-232(215)를 통해 직렬통신2(RX2,TX2) 신호를 외부로 전송하고, 스마트형 화염 검출 센서3(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기3(200A)의 모든 화염 신호 연산 결과 값은 ISO-232(215)를 통해 직렬통신3(RX3,TX3) 신호를 외부로 전송하고, 스마트형 화염 검출 센서4(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기4(200A)의 모든 화염 신호 연산의 결과 값은 ISO-232(215)를 통해 직렬통신4(RX4,TX4) 신호를 외부로 전송한다. 또한, 상기 직렬통신1(RX1, TX1)~직렬통신4(RX4, TX4) 신호는 7포트 랜 카드(300A)의 MCU5(303)로 입력되어 랜 트랜시버1(304)의 랜포트1(305)을 통해 이더넷 허브로 전송될 수 있다.

또한 상기 7포트 랜 카드(300A)의 MCU5(303)로 입력된 상기의 직렬통신1(RX1, TX1)~직렬통신4(RX4, TX4) 신호는 RS485컨버터1(301)을 통해 외부와 통신이 되도록 RS485신호(RS485+, RS485-)를 구성함으로써 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치의 제어 확장성이 확보될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 중 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 동작을 도시한 구성을 도시한 블록도이다.

상기 스마트형 화염 검출 센서1(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기1(200A) ~ 스마트형 화염 검출 센서4(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기4(200A)로부터 전송된 개별 버너의 화염 온도 3가지(3C, 2C1, 2C2)와 화염 검출 로직(Flame=1 또는 0), 제어 장치 고장 로직(Fault=1 또는 0)에 대한 버너 4대의 상기 화염 정보는 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)로 전송하여 상기 다중 버너(1그룹:4대 버너) 4대가 동시에 하한 설정 기준의 상기 화염 온도 보다 상기 화염 온도가 하락할 때 Dark_Flame =1(디지털 로직 결과)을 도출하여 미연분 과다 발생(흑화 현상)을 판정한다.

또한, 상기 다중 버너 4대 중에서 동시에 3대 이상이 하한 설정기준의 상기 화염 온도 보다 상기 화염 온도가 상승하여 Dark_Flame =0(디지털 로직 결과)일 때 상기 흑화 현상에서 벗어난 것으로 판정하는 기술에 의해, 상기 흑화 현상이 발생하는 경우, 상기 화염 검출 장치가 오인 감지하지 않게 된다.

또한 버너 화염 점소화 상태에 대해서도 개별 버너 한대만을 판단하는 것이 아니라 탄젠셜(Tangential) 보일러에 있어서 4대의 버너를 한 그룹(1Elavation)으로 구성된 상기 4대 버너의 화염 상태 중 2대 이상 버너가 점화되어 있으면 상기 한 그룹(1Elavation)의 버너 중 1대 또는 2대가 소화되어 있어도 한 그룹(1Elavation)의 버너가 정상 동작 하는 것으로 판단한다.

상기 한 그룹(1Elavation)의 버너가 정상 동작하는 판단 결과를 2/4 화염에 대한 로직 결과로 동일시할 때 화염1(Flame1)~화염4(Flame4)의 로직 신호들이 포토커플러1(417)을 거쳐서 상기 MCU6(412)에 입력되어 MCU6(412)에서 프로그램 연산한 2/4 플레임에 대한 로직 결과로서 Flame_MCU1은 "1"을 출력하고 상기 조건이 아니면 Flame_MCU1은 "0"을 출력한다.

파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)에서 개별 버너 4대의 화염 검출 결과 Flame1~Flame4, 4개의 로직 신호에 대해 상기 2/4 플레임에 대한 로직 결과로서 논리연산기1(402)를 통한 온(ON) 및 오프(OFF)를 판단한 Flame_Logic1(1 또는 0)과 함께 상기 AND1으로 입력하고 Flame_MCU1 및 Flame_Logic1 둘 모두 1일 때 드라이버9(405)에 의해 상기 R3가 온이 되고 아니면 오프되도록 하여 상기 한 그룹(1Elavation)의 버너 동작 상태에 대한 판단 정확도를 높일 수 있다.

한편, 상기 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치의 안전 작동을 위해 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)를 2장으로 구성하여 파워 공급 장치 및 2/4 화염 출력 신호에 대해 이중화 기능을 갖출 수 있다.

상기 이중화 기능에 의해 상기의 2/4 화염 출력 카드(400A) 2장 중 어느 하나가 고장이 발생할 경우 다른 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)로 역할을 수행할 수 있다.

또한, 상기 스마트형 화염 검출 센서1(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기1(200A) ~ 상기 스마트형 화염 검출 센서4(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기4(200A)에서 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)로 전송된 Fault1~Fault4의 4가지 고장 신호들은 논리연산기2(403)를 이용하여 상기 4가지 고장 신호 중 한가지라도 고장 신호가 발생하면 Fault_Logic1=1을 MCU6(412)로 입력한다.

한편, 상기 Fault1~Fault4의 4가지 고장신호들은 포토커플러2(418)를 거쳐서 상기 인터페이스 신호로써 Fault_IN1~ Fault_IN4의 4가지 신호를 발생시켜 상기 MCU6(412)로 입력하도록 하여 상기의 Fault_Logic1=1을 발생시키는 것과 동일한 방법으로 MCU6(412)에 의해 프로그램 연산으로 판단하고 그 결과로서 Fault_MCU1을 출력한다.

상기 Fault_MCU1은 고장 발생 시 "1"을 출력하도록 하였으며 상기 고장 신호의 정확도를 높이기 위해 상기 Fault_MCU1과 Fault_Logic1을 AND2에 입력하고 Fault_MCU1과 Fault_Logic1 둘 모두 "1"일 때 화염 온도 검출이 가능한 화염 검출 장치의 고장을 판단한 결과로서 AND2에서 드라이버10(406)을 통해 R4를 온시켜서 외부로 상기 장치의 고장 상태를 알리도록 하였다.

또한 상기의 고장이 발생할 경우, 상기 Flame_MCU1 및 Flame_Logic1과 상기 Fault_MCU1과 Fault_Logic1을 EX_NOR1, EX_NOR2의 회로에 의해 AND3를 거쳐서 EX_NOR3 Logic결과로서 드라이버11(407)을 통해서 R5를 온켜서 고장이 발생한 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 R3 및 R4 릴레이 커몬(Common) 접점을 끊어서 나머지 한 장의 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 R3 및 R4 릴레이 접점 출력이 간섭받지 않도록 구성하여 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 안전 작동을 위한 이중화를 완성하하였다.

AC/DC1(408)의 출력전압이 D1을 통해서 DC9(409) 및 DC10(410)으로 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 제어 전원을 공급하고 모든 전자부품 및 회로와 기능이 동일한 다른 한 장의 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)에서도 AC/DC1(408)의 출력 전압이 D1을 통해서 DC9(409) 및 DC10(410)으로 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)의 제어 전원을 공급하게 하여, 상기 두 개의 D1을 병렬로 접합시켜 2장의 파워 & 2/4화염 출력 카드(400A) 중 어느 하나가 고장이 발생하면 고장이 나지 않은 나머지 한장으로 전원을 공급할 수 있도록 전원 이중화를 완성하였다.

도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 구성을 도시한 블록도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 화염 온도 측정/검출할 수 있는 스마트형 화염 검출 장치의 1세트는 스마트형 화염 검출 센서1(100A)와 스마트형 화염 검출 제어기1(200A)가 신호 전송 케이블 1로 상호간 연결되어 있고, 화염 검출 센서2(100A)와 스마트형 화염 검출 제어기2(200A)가 신호 전송 케이블 2로 상호간 연결되어 있으며, 화염 검출 센서3(100A)와 스마트형 화염 검출 제어기3(200A)가 신호 전송 케이블 3으로 상호간 연결되어 있고, 화염 검출 센서4(100A)와 스마트형 화염 검출 제어기4(200A)가 신호 전송 케이블 4로 상호간 연결되어 있다.

또한, 화염 온도 측정/검출할 수 있는 스마트형 화염 검출 장치의 1세트는 스마트형 화염 검출 제어기1(200A), 스마트형 화염 검출 제어기2(200A), 스마트형 화염 검출 제어기3(200A) 및 스마트형 화염 검출 제어기4(200A)가 통신선을 통해 7포트 랜카드(300A)에 통신 가능하게 연결되어 있다. 여기서, 화염 검출 제어기1,2,3,4(200A)의 통신 포트(RX1, TX1)은 7포트 랜카드(300A)의 통신 포트(TX1,RX1; TX2,RX2; TX3,RX3; TX4,RX4)에 각각 대응된다.

더불어, 화염 온도 측정/검출할 수 있는 스마트형 화염 검출 장치의 1세트는 스마트형 화염 검출 제어기1(200A), 스마트형 화염 검출 제어기2(200A), 스마트형 화염 검출 제어기3(200A) 및 스마트형 화염 검출 제어기4(200A)가 통신선을 통해 이중화된 파워 & 2/4 화염 카드(400A)에 통신 가능하게 연결되어 있다.

여기서, 화염 검출 제어기1,2,3,4(200A)의 통신 포트(Flame1, Fault1)는 이중화된 파워 & 2/4 화염 카드(400A)의 통신 포트(Flame1~4, Fault1~4)에 각각 대응한다.

도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 흑화 판정 개략도에 대한 블록도이다.

여기서, 4개의 스마트형 화염 검출 제어기(200A)와 7포트 랜 카드(300A) 사이의 연결 관계가 간략화되어 도시되어 있으며, 일측에 화염 검출 장치의 흑화 판정 흐름도가 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 스마트형 화염 검출 센서1(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기1(200A) ~ 스마트형 화염 검출 센서4(100A) & 스마트형 화염 검출 제어기4(200A)로부터 전송된 개별 버너의 화염 검출 로직(Flame=1 또는 0)에 대한 버너 4대의 화염 정보는 파워 & 2/4 화염 출력 카드(400A)로 전송되어, 다중 버너(1그룹:4대 버너) 4대의 화염 온도가 동시에 하한 설정 기준보다 하락할 때 Dark_Flame =1(디지털 로직 결과)을 도출하여 미연분 과다 발생(흑화 현상)을 판정한다. 또한, 다중 버너 4대 중에서 동시에 3대 이상의 화염 온도가 하한 설정 기준보다 상승하여 Dark_Flame =0(디지털 로직 결과)일 때 상기 흑화 현상에서 벗어난 것으로 판정한다. 따라서, 본 발명에서는 흑화 현상이 발생하는 경우, 화염 검출 장치가 오인 감지되는 현상이 방지된다.

도 7은 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치 복수개를 구성하여 산업용 컴퓨터와 연동되는 것을 도시한 예이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 한층의 화염 온도 검출이 가능한 스마트형 화염 검출 장치는 4개의 화염 검출 제어기 1, 2, 3, 4를 포함하고, 또한 이중화된 2개의 파워 & 2/4 화염 출력 카드 1,2를 포함한다. 여기서, 4개의 화염 검출 센서는 네개의 코너에 각각 설치되어 화염을 측정/검출한다. 더불어, 이러한 구성이 4개 구비되므로, 본 발명에서는 4층의 탄젠셜 보일러에 사용될 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치를 실시하기 위한 하나의 다양한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 다양한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100A; 스마트형 화염 검출 센서
200A; 스마트형 화염 검출 제어기
300A; 7포트 랜 카드
400A; 파워 & 2/4 화염 출력 카드
500A; 본 발명에 따른 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치
10; 광 파이버 케이블 어셈블리
10-3; 광분배기 20; 볼록 렌즈 어셈블리
30; 대수 연산기1 40; DC 증폭기1
50; AC증폭기1 60; 적분기1
70; 그리치 회로1 88; AD컨버터1
87; CAN 컨버터1(직렬통신변환기)
301; RS485컨버터1(직렬통신 변환기)
304; 랜트랜시버1(SPI/이더넷변환기)
305; 랜 포트1(랜 통신 신호 케이블 접속구)
93; MCU1(마이크로프로세서)
215; ISO-RS232(절연형 직렬통신 변환기)
82; 디스플레이1(1.44”TFT-LCD) 83; 스위치 입력부1
86; 정전류 변환기1(0~3mA 정전류 출력)
84; 차동증폭기1(아날로그 OP 앰프 회로)
R1 ~ R5; 드라이 컨택(1C) 12V 릴레이
DC1 ~ DC7; DC/DC 파워 공급기
408; AC/DC 파워 공급기
402; 논리연산기1(논리 게이트 집적회로)
403; 논리연산기2(논리 게이트 집적회로)
417; 포토커플러1(입력/출력 절연 신호전송기)

Claims (5)

1. 탄젠셜 보일러의 다중 버너 화염을 센싱하여 제1,2광으로 분할하는 광 파이버 케이블 어셈블리;
   상기 제1광으로부터 가시광선 및 적외선을 각각 제1분광하고, 상기 제2광으로부터 자외선 내지 가시광선을 제2분광하는 블록 렌즈 어셈블리;
   상기 제1분광으로부터 적색, 녹색, 청색, 적외선을 각각 로그 함수로 변환한 후 인텐시티1,2,3,4(I_R, I_G, I_B, I_IR)로 DC 증폭하고, 상기 제2분광으로부터 자외선 내지 가시광선을 로그 함수로 변환한 후 인텐시티5로 DC 증폭하는 DC 증폭기;
   상기 제1분광으로부터 적색, 녹색, 청색, 적외선을 각각 AC 증폭하고 그리치 회로로 변환하여 프리퀀시1,2,3,4를 출력하고, 상기 제2분광으로부터 자외선 내지 가시광선을 AC 증폭하고 그리치 회로로 변환하여 프리퀀시5를 출력하는 AC 증폭기; 및
   상기 인텐시티1,2,3,4,5 및 상기 프리퀀시1,2,3,4,5를 입력받아 화염 온도를 연산하는 버너 점소화를 판정하는 컨트롤러를 갖는 스마트형 화염 검출 센서를 포함하고,
   상기 화염 검출 센서의 상기 컨트롤러는
   상기 인텐시티1(I_R)과 상기 인텐시티2(I_G)의 색상 비율로 제1화염 온도값 2C1값을 계산하고 상기 2C1값을 변환하여 제1화염 온도 Ta를 산출하고,
   상기 인텐시티1(I_R)과 상기 인텐시티4(I_IR)의 색상 비율로 제2화염 온도값 2C2값을 계산하고 상기 2C2값을 변환하여 제2화염 온도 Tb를 산출하며,
   상기 인텐시티1,2,3(I_R, I_G, I_B)의 색상 비율로 제3화염 온도값 3C값을 계산하고 3C값을 변환하여 제3화염 온도 Tc를 산출하며,
   상기 제1,2,3화염 온도(Ta,Tb,Tc)중 적어도 하나와 설정된 기준 온도를 비교하여 흑화 현상 여부를 판단하고,
   기준 광원으로 검교정한 복사 온도계와 상기 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치로 동시에 측정하여, 상기 복사 온도계와 동일한 값이 되도록 상기 화염 검출 장치가 상기 기준 광원을 측정한 값을 교정한 결과로부터 비례식을 도출하고,
   상기 제1화염 온도값 2C1의 연산은 지수 함수로 1차 변환하여 수학식

   

   으로 나타내고, 상기 t1을 Maclaurin 근사식으로 변환하여

   

   을 얻어,
   2C1 = T1 * Gain1 + Offset1 ℃을 획득하며(여기서 Gain1 = 미세 증폭 보정 계수1, Offset1 = 미세 차감 보정계수1),
   상기 제2화염 온도값 2C2의 연산은 지수 함수로 1차 변환하여 수학식

   

   으로 나타내고, 상기 t2를 Maclaurin 근사식으로 변환하여

   

   
   을 얻어,
   2C2 = T2 * Gain2 + Offset2 ℃을 획득하며(여기서 Gain2 = 미세 증폭 보정계수2, Offset2 = 미세 차감 보정계수2),
   상기 제3화염 온도값 3C의 연산은 상기 I_R, I_G, I_B 와 블록 렌즈 어셈블리 내의 컬러 센서 행렬인자를 적용한

   

   의 삼자극치 행렬변환식으로부터 X=1.3*I_R + 0.45*I_G + 0.2*I_B, Y=0.6*I_R + 1.15*I_G + 0.05*I_B, Z= -0.15*I_G + 1.7*I_B을 포함하는 연산식을 얻고, 상기 연산식으로부터 색도 좌표(Xs, Ys)로 변환하여

   

   ,

   

   를 얻고, 상기 색도 좌표와 Mccamy 공식에 의해 변환된 색온도(Color_T=t3)는 상관 색온도(CCT)에서

   

   일 때

   

   를 얻고, 상기 t3를 Maclaurin 근사식으로 변환하여

   

   를 얻어, 3C = T3 * Gain3 + Offset3 ℃인(여기서 Gain3 = 미세 증폭 보정계수3, Offset3 = 미세 차감 보정계수3), 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스마트형 화염 검출 센서에 연결된 스마트형 화염 검출 제어기를 더 포함하고,
   상기 스마트형 화염 검출 센서는 상기 제2분광으로부터 인텐시티5로 DC 증폭하는 DC 증폭기로부터 DC 직류 신호 변환전 신호인 AC 및 DC 신호 성분이 중첩된 화염 신호를 분기하는 차동 증폭기와, 차동 증폭기로부터 증폭된 신호를 정전류로 변환하여 상기 스마트형 화염 검출 제어기에 출력하여 상기 스마트형 화염 검출 제어기가 제1화염 검출 상태 판정 신호를 발생시키도록 하는 정전류 변환기와,
   상기 화염 검출 센서의 상기 컨트롤러로부터의 화염 신호 결과값을 상기 스마트형 화염 검출 제어기에 출력하여 상기 스마트형 화염 검출 제어기가 제2화염 검출 상태 판정 신호를 발생시키도록 하는 CAN 컨버터를 더 포함하여, 화염 검출 상태의 판정이 이중으로 이루어지도록 한, 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 스마트형 화염 검출 제어기에 연결된 스마트형 화염 검출기 랜 카드를 더 포함하고,
   상기 스마트형 화염 검출 센서 및 상기 스마트형 화염 검출 제어기에서 연산하고 판정한 화염 상태 신호는 상기 스마트형 화염 검출기 랜 카드에 전송되며, 상기 스마트형 화염 검출기 랜 카드는 상기 화염 상태 신호를 이더넷 허브로 전송하는, 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 스마트형 화염 검출 제어기에 병렬 연결된 한쌍의 스마트형 화염 검출기 파워 공급 및 화염 상태 신호 전송 카드를 더 포함하여, 상기 한쌍의 스마트형 화염 검출기 파워 공급 및 화염 상태 신호 전송 카드중 어느 하나가 고장날 경우 다른 하나가 동작하는, 화염 온도 측정이 가능한 스마트형 화염 검출 장치.

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