KR102340730B1 - 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 사용자 조작 없이 온열침대 사용 가능성이 없는 상태를 기기 자체 스스로 인지 판정하여 과열, 화재 방지 및 전력 낭비를 방지함과 아울러 온도 설정의 편의성 및 안전 대책에 대한 신뢰성을 대폭 높일 수 있는 안전 기능이 부여된 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템에 관한 것으로서,
본 발명은 진동 방향에 무관하게 충격이나 진동을 민감하게 감지할 수 있는 방향성 및 민감도가 우수한 진동센서를 침대 온열판 하부에 사용자가 침대 사용을 할 것인지를 스마트하게 인지하여 침대 히터의 가온 작동을 제어할 수 있도록 진동방향 및 민감도가 우수한 진동센서를 침대 상판의 하부에 설치하고 진동센서의 감지신호와 온도센서의 온도신호 등을 기반으로 조작판넬 내에 구비시킨 마이크로컨트롤러에서 스마트한 제어 알고리즘을 수행하여 침대 히터 가온을 안전과 편의성에 최적하게 제어할 수 있도록 한다.

Description

사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템{Automatic safety system for temperature control of heating mat}

본 발명은 침대용 온열매트 및 바닥용 온열매트에 관련하여 안전 기능과 사용 편의성을 높인 온열매트 자동 안전 시스템에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 온열침대나 온열장판과 같은 온열매트 위에 사용자가 없는 상태에서도 히팅된 온열매트가 과열되는 것을 방지하도록 효율적으로 온도제어 하면서 기존 제품들의 번거로운 사용자 조작을 하지 않아도 되게 하여 사용 편의성과 안전 신뢰성을 높은 안전 장치가 구비된 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템에 관한 것이다.

본 발명이 적용되는 기술분야는 온열이 가능한 돌침대, 흙침대 등의 침대용 온열매트, 방바닥이나 침대 매트면 바닥 위에 별도로 올려서 사용하는 바닥용 온열매트 모두를 포함한다.

더욱이 현대사회의 주거공간은 가온시에 발생하는 건축물 시멘트나 석재의 유해 독성이나 방사선 등으로 인해 쾌적하지 못하고 각종 질병을 유발할 수 있는 바, 지혜로운 선조들의 황토, 구들장에서 따듯하게 주거해온 생활방식을 도입하여, 적은 에너지로 구들장 바닥처럼 빠른 시간 내 찜질온도에 도달하는 국부 난방용 온돌(온열)침대나 전기장판이나 바닥이나 침대토퍼와 같이 침대위에 올려 사용하는 온열매트가 개발되어 유용하게 사용되고 있다.

상기 온열침대라 함은, 옥돌, 화강석, 대리석, 구들장석, 수정판(자수정판)과 같은 석재침대(돌침대), 및 황토나 흙으로 판넬을 형성한 침대(이하 흙침대 또는 황토침대라 함) 모두를 포함한다고 할 것이다.

대개의 온열침대의 구조를 살펴보면, 침대에 설치하여 사용 가능하도록 온열매트 상판(온열판)을 두꺼운 석재나 단단히 경화된 황토재 판넬을 사용하거나, 석재 및 황토재를 상판으로서 침대위로 노출되게 하고 그 하부에 합성수지재 판넬 혹은 목재 판넬(MDF 합판도 포함) 등 침대 위에서 가해지는 하중을 견딜 수 있도록 판재를 적층하여 구성하되, 상기 상판의 아래쪽에 열선이나 온수관 등의 발열체를 설치하여 발열체의 발열에 의해 석재 및 황토 상판에 열을 전달하여 난방 온열의 기능을 할 수 있도록 되어 있으며, 이러한 온열침대용 온열매트의 구조는 필요에 따라 다양하게 채용되어 왔다.

이러한 석재 및 황토재 온열판을 침대의 쿠션재 매트리스를 대신하여 침대에 일체로 구비시켜 온돌 역할을 수행할 수 있게 한 돌침대 및 흙침대도 상당한 수요층에게서 각광받고 있는 실정이며, 또한 방바닥이나 침대 위에 토퍼와 같이 올려놓고 사용하는 온열매트도 그 수요가 많은 실정이다.

상술한 종래의 국부난방을 위한 온열매트의 구조를 구체적으로 살펴보면,

온열매트를 이루는 매트 몸체에 통상의 바이메탈과 온도감지센서를 갖는 열선이나 온수파이프로 된 발열체를 열에 강한 합성수지층이나 발포수지층 등에 배열하고, 이 발열체가 배열된 층의 상부에 필요에 따라 금속판재의 발열판을 내재시키고, 상기 발열판의 상부에 돌판, 흙판, 나무판, 숯판으로 된 온열판을 올려서 온열침대를 구성한다. 상기 온열판의 상부에는 장판이나 모노륨으로 된 마감제로 마감하기도 한다. 상기 발열체의 온도를 조절하는 온도조절기는 온열침대형의 경우 침대 프레임에 직접 장착하고, 비침대형의 경우에 온열매트와 별도로 배선 연결하여 구비시키는 것이 일반적이다.

상기 온도 조절기에 의해 발열체에서 발생된 고온은 면접촉 직접 가열방식에 의해 발열판을 가열시키며, 이에 온열판이 가온되어 열을 발생시킨다.

일반적으로, 온열매트는 고온으로 세팅된 상태에서 베게나 이불이 덮힌 곳이 특히 과열되어 사용자로 하여금 저온화상을 입게 되는 사례가 많으며, 특히 온열매트를 끄거나 온도를 낮추는 것을 잊고 사용자가 외출하는 경우에는 불필요한 전력소비 뿐 아니라 상술한 보온된 부분 과열로 인한 화재사고가 매년 적지 않게 발생되고 있다.

일반적으로 온열매트는 주변의 실내온도가 높으면 설정온도에 비해 매트의 가온되는 실제온도는 실내온도가 낮을 때에 비해 더 높은 온도로 가온되는 문제점이 있고, 이뿐 아니라 습도나 먼지, 곤충 등 각종 환경적 요인이나, 온도조절기 내 전력단의 스위칭소자로 사용되는 반도체의 열화(부품수명에 의한 열화도 포함), 커넥팅 부위, 솔더링 부위의 접촉불량, 공급전원의 쇼크노이즈 등 전원불안정에 의한 프로그램 오류 등, 야기치 않은 각종 원인으로 인해 히터(발열체)로 공급되는 전류의 폭주 현상이 생겨 과열되는 경우가 있을 수 있다.

물론, 온열매트에 바이메탈이나 온도조절기 내 휴즈 등 보호장치가 구비되어 있기는 하다. 국가가 정한 전기용품 안전관리 규정상 상기 보호장치의 규격에도 오차범위를 두도록 하고, 안전 인증 후 사후관리도 하고 있으나, 제품의 전수검사가 아니므로, 이에 각 제조사들은 바람직하게는 전수 에이징 검사 등을 행한 후에 제품출고를 하고 있기도 하다.

그럼에도 불구하고 앞에서도 설명한 바와 같이 여러 요인에 의해 온열매트 및 컨트롤러를 구성하는 부품들이나 배선 등이 소손, 단락되는 우려를 배제할 수 없다.

또한, 가온상태에 따라 온열매트에 열에 취약한 물건, 예를 들어 테블릿피씨, 스마트폰이 올려져 이불이나 베게에 덮여 있거나, 알콜과 같은 발화성 물질 등이 흘려져 있는 경우 온도 상승에 취약하여 화재사고의 위험을 배제할 수 없다.

따라서, 사용자가 온열매트의 온도 상태를 인지하고 온도조절을 잘해주는 조작이 중요한데 사용자는 그 조작이 쉽지 않거나 때론 매우 번거롭게 느끼게 된다.

- 대한민국 특허등록 제10-0781579호(공고일자 2007년12월07일) 물론. 종래에도 온도조절기로서 인체감지를 행하는 것의 기술이 개시된 바 있다. 대한민국 특허등록 제10-0781579호(공고일자 2007년12월07일)와 같이 인체의 하중을 감지하는 센서에 의해 인체 감지를 행함에 따라 자동으로 켜지고 온도조절 되는 센서를 구비한 '침대환경 컨트롤러'가 개시된 바 있는데, 여기에서는 전원과 작동 및 외출기능이 하나로 이루어지는 복합버튼으로 구성하여 한 번의 누름 시에는 전원을 켜는 기능, 다시 누를 때에는 작동기능, 또 다시 누를 때에는 외출기능을 나타내면서 작동하도록 되어 있다. 또한, 센서부로서 체중을 측정하는 센서를 사용하고 기준 중량값을 설정하여 체중에 의해 감지하여 일정시간 인체를 감지하여 지정된 값으로 인체가 감지된 경우에는 자동으로 신호를 발생시켜 상기 제어부에 의해 지정된 온도로 가온시키는 기능을 하도록 작동하는 것이었다.

상술한 종래의 선행기술문헌에 기재된 바에 의하면, 차가운 돌침대를 가온시켜 사용함에 있어서, 외출 및 귀가시에 차가운 돌침대를 가온시키는데 시간이 오래 걸리게 될 뿐 아니라 외출, 귀가시 외출모드를 버튼 조작하여야 하는 등, 그 작동방법이 돌침대(흙침대) 주사용자인 중장년 및 고령자에게 매우 어렵거나 번거롭고, 또한 고령자뿐 아니라 누구나가 현대사회의 시간에 쫓기는 일정에서 외출시에 침대 발열을 낮추는 조작을 망각하게 되는 일도 다반사다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 사용자가 별도의 외출기능 조작 없이 자동 안전 차단과 절전 기능을 수행할 수 있도록 함을 목적으로 하며, 아울러 사용자에게 최적한 편의성을 제공하도록 스마트하게 온도조절 기능을 자동 수행할 수 있도록 함에 목적을 두고 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방향성에 무관하게 충격이나 진동을 민감하게 감지할 수 있는 진동센서를 침대 온열판 하부에 사용자가 침대 사용을 할 것인지를 스마트하게 인지하여 침대 히터의 가온 작동을 제어할 수 있도록 진동방향 및 민감도가 우수한 진동센서를 침대 상판의 하부에 설치하고 진동센서의 감지신호와 온도센서의 온도신호 등을 기반으로 조작판넬 내에 구비시킨 마이크로컨트롤러에서 스마트한 제어 알고리즘을 수행하여 침대 히터 가온을 안전과 편의성에 최적하게 제어할 수 있도록 하는 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템을 제공하고자 한다.

이와 같이 본 발명은 별도의 사용자 조작 없이 온열침대 사용가능성이 없는 상태를 인지하여 과열 방지 및 전력 낭비를 방지함과 아울러 온도 설정에 대한 사용 편리성이 증대되고 신뢰성 높은 온도 안전 기능을 수행할 수 있는 자동 안전 기능과 편의성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 온열침대용 온도조절 시스템의 회로도.
도 2a 도 2b는 본 발명의 온열침대용 진동센서 및 온도조절 시스템의 설치 개념을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예로서 적용되는 진동센서의 감지 작동 방향을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예로서 적용되는 진동센서의 회로작동 개념을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예로서 적용되는 진동센서의 신호 발생을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예로서 적용되는 진동센서의 장착구조를 설명하기 위한 도면.
도 7는 본 발명의 실시예로서 적용되는 진동센서의 열화 내구성 조건을 보인 특성선도.

도 1의 회로도를 참조하여, 본 발명의 구성 및 작동에 대해 설명하기로 한다.

본 발명은, 전후,좌우,및 회전방향의 진동 감지가 가능한 진동센서를 구비한다. 전후좌우 감지는 사람이 매트에 누워서 행하는 움직임을 감지하기에 적합하고, 회전방향 감지는 매트 위에서 사람이 인체중량으로 누르는 변화를 감지하기에 적합한 방향성 감지로서 적합하다.

상기 진동센서(200)의 일측단자로는 저항 R25를 통해 전원 VCC를 공급받고 진동센서(200)의 타측단자는 저항 R26 캐패시터 C6의 병렬접속된 RC접지회로로 구성되고, 상기 RC 병렬접속점에 공통 연결되는 마이크로컨트롤러 U1의 13번핀에 진동감지된 신호를 전송하여 마이크로컨트롤러 U1가 온열침대 사용자의 복귀나 지진이나 충격 등을 감지하여 타임 카운팅 알고리즘을 수행하는 기초신호로 활용하도록 구성된다. 상기 저항 R26은 저항 R25는 진동센서의 출력신호 크기, 즉 마이크로컨트롤러 U1의 13번핀으로 입력되는 신호 전압의 크기를 설정하기 위한 것으로서, 캐패시터 C6은 용량값에 의해 설정된 주기의 펄스폭 이하의 신호는 접지로 흘려보내고 일정 펄스폭 이상의 신호를 마이크로컨트롤러 U1의 입력신호로서 보내는 역할을 하는 것으로서, 상기 캐패시터 C6의 용량값은 저항 R26의 저항값과 유기적 결합관계를 이룬다.

지진 감지는 미리 지진파 입력을 프로그래밍하여 지진파 감지시 사람이 사용상태가 아닌 것으로 인식되는 상태라면 안전온도 상태로 유지하도록 제어하여야 할 것이다.

본 발명에서, 상기 타임 카운팅은 진동센서의 입력신호가 없는 상태의 시간이 지속되어 사용자 매트 미사용 상태로 인지하는 모드로 전환 직전까지의 제1타임 카운팅과, 상기 제1타임 카운팅 종료 이후부터 안전모드로 전환 작동 시작 직전의 미리 설정한 일정시간 카운팅 종료를 수행하는 제2타임 카운팅을 포함하여 구성할 수 있다.

또다르게는, 진동센서에 의한 인체 사용상태가 아닌 상태(미사용 상태)에서도 가온하는 타임 카운팅과, 일정시간 이후 가온 작동을 멈추고 안전온도 모드(안전버튼을 누른 것과 같은 디스플레이 표시도 포함)로 전환하기까지의 타임 카운팅도 포함될 수 있다.

상기 마이크로컨트롤러 U1는 도 1의 도면에서 2번 핀과, 12번 핀이 각각 타측 접지된 온도센서의 일측단으로 연결되는 단자 J2의 1번과, 포토커플러(포토트라이액)U2의 입력측(애노드가 VCC에 연결된 포토다이오드측 캐소드)에 연결된 저항 R10에 연결된다.

상기 포토커플러(포토트라이액) U2에 의해 게이트 제어되는 트라이액 Q1은 AC 220V 전원전류를 단자 J2를 통해 타측 접지된 온열판 히터로 연결/차단 하도록 구성된다.

또, 사용자 입력장치로서 예약,안전,전원,내림,올림 버튼인 S1 내지 S5는 그 타측이 접지되고 그 일측이 각기 다른 저항값의 저항들(R20,R21,222,R23,R24)을 통해 마이크로컨트롤러 U1의 3번핀에 연결되어 상기 저항들(R20,R21,222,R23,R24)과 저항 R19의 분기점에서 양측 저항에 중간점에서 전압 분할됨에 따라 각기 버튼조작이 구분되어지는 전압값의 조작신호를 마이크로컨트롤러 U1에 입력하도록 구성된다.

또한, 마이크로컨트롤러 U1의 일부 핀들(6,7,10,11,14,15번 핀)은 두자리 수 세그먼트 FND로 연결되어 온도를 숫자로 표시하도록 구성된다. 이때 나타나는 숫자는 버튼 조작시에는 버튼조작에 따른 세팅값을 표시하고, 버튼조작이 없을 경우에는 단자 J2에 연결된 온도센서에서 감지하는 히팅온도를 표시하도록 구성된다.

상기 진동센서는 X,Y,θ축 다 방향 충격이나 진동을 감지하는 것으로서, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 침대 상판 하부에 진동센서(200)을 설치하여 컨트롤판넬(100)과 연결하며, 도면부호 300은 상기 컨트롤판넬(100; 이하 언급하는 온도조절기 함체판넬로서 도 1의 회로가 내장됨)로 교류전원을 공급받는 전원플러그이다. X.Y축인 전후,좌우 감지는 사람이 매트에 누워서 행하는 움직임을 감지하기에 적합하고, θ축인 회전방향 감지는 매트 위에서 사람이 인체중량으로 누르는 변화를 감지하기에 적당한 방향성 감지로서 본 발명에 적용하였다.

상기 진동센서(200)를 돌침대, 흙침대나 바닥용 온열매트의 매트 내부, 즉 매트 상판의 하부에 설치하고, 이와 연계하여 도 1과 같이 회로 구성함과 아울러, 제어를 위한 알고리즘 및 작동순서 루틴을 마이크로컨트롤러 U1에 프로그래밍 한다.

상술한 제어를 위한 프로그램 구성요소는 사용자 입력한 사용설정 온도 및 안전 온도 저장, 온열매트 사용 여부의 스마트한 인지, 타임 카운팅, 온도제어 작동 순위,에 관한 것과 이에 기반하는 관련된 여러 데이터값이 구성요소에 해당된다.

본 발명에서 정의하는 상기 알고리즘의 범위는 진동 감지 없는 상태에서 히터를 가온하는 일정시간(시간) 카운팅, 설정온도. 안전온도 및 그 차이값, 시간 대비 온도의 변화량 기울기 값, 진동센서 신호의 펄스 입력시간 카운팅 등이 해당할 것이고, 상기 루틴은 위 알고리즘 수행 순서에 해당한다고 할 것이다.

일반적인 인위적 온도 설정 작동 이외에 본 발명에 의한 알고리즘의 수행 루틴을 설명하면 다음과 같다.

상기 진동센서(200)에서 진동이나 충격 감지가 안될 경우, 충격이나 진동의 감지가 끝난 시점 직후부터 시간을 카운팅 하여 안전온도 모드 기능으로 전환하여 상기 트라이액 Q1의 전류 흐름을 지속 제어하는 방법으로 수행하는 방법, 정해진 일정시간동안 가온을 유지하다가, 그 이후의 시간부터 타임을 카운팅하여 전원을 안전온도가 되기까지 차단하는 방법,을 채택할 수 있으며, 이는 프로그래밍된 소프트웨어 구성요소에 의해 마이크로컨트롤러 U1에서 실행한다.

즉, 마이크로컨트롤러 U1에서는 가온을 유지하다가 일정시간 이후부터 타임을 카운팅하면서 기설정한 시간 후에 충격이나 진동 인지가 없는 경우, 온도조절기, 예를 들어 온도조절기의 35~40℃ 온도로 설정하고 외출하여 사람에 의한 충격이나 진동 감지로 인지되지 않는 경우 온도조절기의 안전버튼측 LED(안전버튼을 누르면 점등되는 LED)를 점등시킨 후 커넥터 J2에 연결된 히터 제어와 온도센서 감지에 의해 매트의 온도를 안전온도 30℃로 내리도록 설정하며, 이후 조작버튼들(S1~S5) 중 어느 버튼이라도 조작되는 것이 인지되거나 온열판을 통해 진동센서(20)를 통해 충격이나 진동이 인지될 경우에는 사용자가 기조작하였던 온도(35~40℃)로 복귀하도록 작동하게 된다. 상기 조작작버튼들(S1~S5) 중 어느 버튼이라도 조작되는 것 대신에 컨트롤패널을 노크하는 것에 의하도록 할 수 있으며, 이는 진동센서의 감지에 의하여 행해지는 것이다.

한편, 본 발명에서 사람에 의한 충격이나 진동 인지 방법은, 진동센서의 신호 파장이 순간적인 노이즈성 단파장이 입력되는 것에 의하지 않고 일정 주기 이상의 2회 이상의 진폭이 큰 장파장, 진폭이 크고 작은 장파장 및 단파장이 연속성으로 복합되어 일정주기 이상으로 입력되는 경우를 예로 들 수 있으며, 상기 장파장 단파장은 도 1의 저항 R25 및 저항 R26, 캐패시터 C6에 의해 조정될 수 있음은 물론이며, 이에 대한 구체적 설명은 이미 앞서 설명한 바 있으므로 당업자라면 이 설명을 통해 이해할 것이다.

전원 온(ON)시마다 마이크로컨트롤러 U1은 프로그램 기동하여 내부 할당된 소정의 레지스터 영역에 미리 프로그래밍 저장된 디폴트 값으로서, 진동센서(20)의 감지 신호에 의해 수행되는 인터럽트(또는 이니셜코딩)되는 온도 데이터 값(안전온도 30℃ 제어 데이터 값 및 안전버튼측 LED 점등 제어 데이터 값)으로 저장하고 있다. 이러한 비상시 안전을 위한 디폴트 온도 값은 상기 버튼들 중 어느 하나의 버튼 조작 신호가 마이크로컨트롤러 U1의 3번핀에 입력되는 경우 사용자가 기조작하였던 온도 값으로 설정온도를 되돌려 그 온도로 매트 가온을 되돌리기 위하여 기조작 온도로 온도센서의 피드백을 받으면서 히터에 전원전류를 공급하여 히터 열을 제어하도록 프로그래밍 되어 이에 따라 작동하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 진동센서로서 도 3과 같이 대략 원통형의 외형으로 된 것을 사용하되, 그 일예로 도 6을 참조하면 양측 돌기부분 및/또는 돌기부분을 포함하여 양측판이 전극단자인 것을 사용하는데, 도 6의 (a) 나 (b)와 같이 동박이나 동판이 있는 곳에 납땜 용접이 가능하며, 납땜 용접시에는 도 7의 특성선도에서 보인 온도에 따른 시간범위 이내에서 납땜 용접하여 단단히 결속하도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 도 6의 (c)와 같이 배선 납땜하여 침대 상판의 하부에 탄성력이 있는 테이프로 부착하여 설치한다. 본 발명의 실시예에 의하면 기판에 납땜하는 것에 비해 상술한 테이프의 탄성에 의해 진동센서는 침대상판에서 아래쪽으로 전달되는 진동 뿐 아니라 침대 프레임에서 통해 전달되어오는 진동도 도 3 및 도 5에서 보인 진동센서의 감지 방향성 및 감지 진동파장 특성에 의해 사용자의 매트(침대) 근접 상태 여부를 더욱 쉽게 감지할 수 있다.

도 4는 진동센서(200)가 도 5와 같이 매우 짧은 펄스파 충격(진동) 뿐 아니라 약간의 타이밍 폭이 큰 펄스파 충격도 감지 할 수 있게 하기 위한 최적의 저항값 바이어스 설정을 한정하여 실시예로서 보여주고 있는데, 도 1의 회로에 진동센서의 바이어스 값을 도 4와 같이 설정하여 적용함이 바람직하며 민감도 조정을 위해 도 4의 저항 R1, R2값 차이를 조정할 수 있으며, 도 4에 기재된 저항값 보다 R1의 저항값을 조금 높이고 R2 저항값을 낮게 할 경우 도 5의 감지 민감 특성은 달라질 것이다. 즉, 펄스폭이 매우 작은 진동은 본 발명의 구현을 위한 진동센서(200)의 감지 대상 진동(충격)에서 제외하게 되며, 본 발명은 이와 같이 안전 차단을 위한 사람 사용 여부의 스마트한 인지를 위한 진동감지의 민감도까지 미세 조정할 수 있는 발명이라 할 것이다.

본 발명에서는 위 원통형 진동센서가 아닌 다른 형태의 진동센서를 사용하는 것도 가능하며, 진동센서를 한 개가 아닌 두 개 이상을 매트나 침대프레임의 서로 다른 개소에 부착하여 사용하는 것, 진동센서를 수평방향 전용, 수직방향 전용을 따로 하는 것,까지도 포함하는 단순 치환이라 보아야 할 것이다.

한편, 본 발명은 상기 진동센서에서 진동감지에 의해 출력되어 상기 마이크로컨트롤러 U1으로 입력되는 감지신호의 레벨이 최대치가 되도록 상기 저항 R25,저항R26의 저항값 및 캐패시터 C6의 용량값을 설정하는 동시에, 상기 마이크로프로세서 U1에 공지된 지진파 펄스 파형 모델을 미리 저장시켜 두고 상기 지진파 펄스 파형 모델과 유사한 진동 파형이 입력되면 안전모드로 전환되면서 상기 사용자 매트 사용 인지 판정 감시 루틴을 수행하지 않도록 제어하는 프로그램 루틴을 부가적으로 프로그래밍하여 앞서 설명한 다른 수많은 기능들에 지진시 안전기능도 추가하여 구현할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 매트의 온열제어를 위한 히터와 온도센서를 내재하는 온열매트와, 상기 온열매트와 배선 연결되어 상기 온열매트의 온열제어를 위한 사용자 조작 입력부 및 작동상태 표시를 하는 표시부가 마련된 온도컨트롤러(100)를 구비하는 온열매트에 있어서,
   전후,좌우,회전 방향의 진동 감지가 가능한 진동센서(200)를 온열매트에 내재시키고, 상기 진동센서(200)를 상기 온도컨트롤러(100)의 내부 회로에 연결 구성하고,
   상기 온도컨트롤러(100)는 그 내부 회로에 제어용 마이크로컨트롤러 U1을 구비하여, 상기 온열매트 측에 설치된 상기 진동센서(200), 상기 온도센서, 상기 사용자 조작 입력부의 입력신호를 입력받고, 상기 히터 및 상기 표시부의 제어신호를 출력하도록 회로 구성하되;
   상기 진동센서(200)는 온열매트 측에서의 진동을 감지하여 펄스신호로 출력하되, 상기 펄스신호는 로우 레벨의 펄스신호, 하이-로우 레벨의 펄스신호, 하이 레벨의 펄스신호, 펄스폭 주기가 커지는 하이-로우 레벨의 펄스신호의 수순으로 이루어진 펄스신호인 것;
   상기 마이크로컨트롤러 U1은 상기 진동센서(200)의 감지신호를 펄스신호로 입력받아 온열매트의 사용여부를 인지 결정하기 위한 타임 카운팅 알고리즘을 수행하는 동시에, 상기 진동센서(200)에서 출력하는 펄스신호의 전압 진폭과 펄스신호의 주기 폭을 입력받아 이 펄스신호의 진폭과 주기를 연산하여 온열매트 사용 상태를 인지 판단하는 프로그램을 수행하되, 상기 마이크로컨트롤러 U1에서의 상기 타임 카운팅 알고리즘은, 상기 진동센서(200)로부터의 입력신호가 없는 상태의 시간이 지속되어 사용자 매트 미사용 상태로 인지 판정하는 직전까지 시간을 기저장시간과 비교하면서 카운팅을 행하는 제1타임 카운팅 알고리즘과, 상기 제1타임 카운팅 종료인 매트 미사용 상태 인지 판정 직후부터 안전모드로 전환 직전까지의 시간을 기저장 설정시간과 비교하면서 카운팅을 행하는 제2타임 카운팅 알고리즘을 포함하는 것;
   상기 온열매트의 미사용 상태로 인지 결정한 후에는 안전모드로 전환하여 미리 기억된 안전온도 30℃가 되도록 상기 온열매트의 히터로 전류공급을 제어하다가 상기 진동센서의 펄스신호를 통해 사용자 온열매트 사용 상태로 인지되면 상기 안전모드 전환되기 이전의 사용자 설정 온도로 되돌아가도록 프로그램 수행하는 것;
   상기 온도컨트롤러는 상기 진동센서(200)의 일측단자로 연결하여 저항 R25를 통해 전원 VCC를 공급되게 하고 진동센서(200)의 타측단자로 일측 접지된 저항 R26과의 접속점에 연결하고 이 접속점을 상기 마이크로컨트롤러 U1의 입력단에 연결하여 회로 구성하되, 상기 저항 R25과 상기 저항 R26의 상호간 저항값 비율 조정에 의해 상기 마이크로컨트롤러 U1에 입력되는 상기 진동센서(200)의 감지한 펄스신호 레벨을 조절하도록 된 것, 구성된 회로를 포함하는 것;
   상기 마이크로컨트롤러 U1는 포토커플러 U2의 입력측에 연결되어 상기 포토커플러 U2에 의해 게이트 제어되는 트라이액 Q1에 의해 상기 온열매트 히터로의 교류전원의 공급/차단을 제어하는 것;
   사용자 입력장치로서 예약,안전,전원,내림,올림 버튼들의 각각 타측단이 접지되고 접지된 반대측 일측단이 서로 각기 다른 저항값의 저항들(R20,R21,222,R23,R24)을 통해 마이크로컨트롤러 U1의 입력단에 연결되어 상기 저항들(R20,R21,222,R23,R24)과 저항 R19의 분기점에서 양측 저항에 중간점에서 전압 분할됨에 따라 각기 버튼조작이 구분되어지는 전압값의 조작신호를 마이크로컨트롤러 U1에 입력하도록 구성되어지되, 상기 마이크로컨트롤러는 상기 타임카운팅 알고리즘 수행시에 상기 제2 타임 카운팅을 마치면, 상기 안전버튼을 입력 조작한 것과 동일한 프로그램 루틴으로 수행하여 안전모드로 전환 작동되고, 동시에 진동센서의 감지신호 입력에 의해 사용자의 매트 사용 인지를 대기하는 것;
   상기 마이크로컨트롤러 U1은, 상기 안전 모드로 전환된 상태에서 상기 버튼들 중 하나라도 조작 입력 있으면 안전모드 이전의 온도 제어를 행하는 이전 모드로 되돌리는 프로그램 루틴을 행하는 것; 을 포함하는 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 저항 R26에 캐패시터 C6이 병렬연결되어 캐패시터 C6의 용량값에 의해 상기 마이크로컨트롤러 U1으로 입력되는 상기 진동센서(200)의 펄스 신호의 잡음을 필터링 하도록 구성되어지되,
   상기 저항 R25와 저항 R26는 진동센서의 출력신호인 마이크로컨트롤러 U1의 입력단으로 입력되는 신호 전압의 크기를 전압 분할 방식으로 설정한 것이고, 상기 캐패시터 C6은 그 용량값에 의해 설정된 주기의 펄스 폭 이하의 신호는 접지로 흘려보내고 일정 펄스폭 이상의 신호를 마이크로컨트롤러 U1에서 디지털 레벨로 인식 가능한 입력신호로서 보내도록 필터링하는 것을 특징으로 하는 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템.
   
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6. 제 3항에 있어서,
   상기 저항 R26은 저항 R25는 진동센서의 출력신호인 마이크로컨트롤러 U1의 입력단으로 입력되는 신호 전압의 크기를 설정하기 위한 것으로서, 상기 캐패시터 C6은 용량값에 의해 설정된 주기의 펄스폭 이하의 신호는 접지로 흘려보내고 일정 펄스폭 이상의 신호를 마이크로컨트롤러 U1에서 디지털 레벨로 인식 가능한 입력신호로서 보내는 것을 특징으로 하는 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 마이크로컨트롤러 U1의 일부 핀들(6,7,10,11,14,15번 핀)은 두자리 수 세그먼트 FND로 연결되어 온도를 숫자로 표시하도록 회로 구성하되, 상기 FND에 나타나는 숫자는 버튼 조작시에는 버튼 조작에 따른 온도 세팅값을 표시하고, 버튼조작이 없을 경우에는 매트의 온도센서에서 감지하는 히팅온도를 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 진동센서(200)는 원통형의 것으로서, 그 측면이 상기 온열매트를 이루는 상판의 하부면에 탄성재질을 가진 테이프로 테이핑되어 탄성적으로 부착됨을 특징으로 하는 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템.
   
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10. 제 1항에 있어서,
    상기 진동센서에서 진동감지에 의해 출력되어 상기 마이크로컨트롤러 U1으로 입력되는 감지신호의 레벨이 최대치가 되도록 상기 저항 R25,26의 저항값을 1:300 이상의 비율로 하고 캐패시터 C6의 용량값을 낮게 설정하는 동시에, 마이크로프로세서 U1에 공지된 지진파 펄스 파형 모델을 미리 저장시켜 두고 상기 지진파 펄스 파형 모델과 유사한 진동 감지 펄스신호 파형이 입력되면 안전모드로 전환되면서 상기 청구항 1항에 기재된 사용자 매트 사용 인지 판정 감시 루틴을 수행하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 사용상태 인지 방식의 온열매트의 온도컨트롤 자동 안전 시스템.

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