KR102480829B1 - 이산화탄소 세정기 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산화탄소 세정기 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 10여초 내외의 잦은 온/오프 동작을 수행되는 이산화탄소 세정기를 제어함에 있어서 기계식 릴레이 대신에 반도체 스위치를 사용함으로써 제어장치의 수명을 보증함과 동시에 불필요한 동작과 이산화탄소의 불필요한 소비를 감소시키고 고장 진단을 용이하게 할 수 있는 이산화탄소 세정기 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 부하 구동을 위한 제어명령이 입력되는 제어명령 입력부와, 상기 제어명령 입력부로부터 입력되는 제어명령에 의하여 온(ON)/오프(OFF) 스위칭되는 부하 구동부와, 상기 부하 구동부에 흐르는 전류 또는 전압을 감지하는 부하구동 감지부와, 상기 부하구동 감지부에서 감지된 전류 또는 전압을 기준값과 비교하여 부하 구동의 이상 유무를 판단하는 신호 비교판단부와, 상기 신호 비교판단부에서 판단된 부하 구동의 이상 유무에 따라 상기 부하 구동을 위한 제어명령을 차단 또는 유지할지를 결정하는 제어 결정부와, 상기 제어 결정부의 차단 또는 유지 결정에 따라 상기 부하 구동을 차단 또는 유지하는 부하구동 차단부 및 상기 부하구동 차단부의 부하 구동 차단을 알리는 알람 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 세정기 제어장치를 제공한다.

Description

이산화탄소 세정기 제어장치 및 제어방법{Control device and control method of cleaning apparatus using CO2}

본 발명은 이산화탄소 세정기 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 10여초 내외의 잦은 온/오프 동작을 수행되는 이산화탄소 세정기를 제어함에 있어서 기계식 릴레이 대신에 반도체 스위치를 사용함으로써 제어장치의 수명을 보증함과 동시에 불필요한 동작과 이산화탄소의 불필요한 소비를 감소시키고 고장 진단을 용이하게 할 수 있는 이산화탄소 세정기 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 이산화탄소(CO₂) 세정기는 온/오프 동작을 제어하기 위하여 기계식 릴레이 장치를 사용하고 있다.

일반적으로 릴레이 장치는 전기 회로의 개폐를 실행하는 제어기기를 의미하며, 이 중에서 기계식 릴레이의 경우에는 전기 회로의 개폐를 기계식으로 연결 및 해제하는 구성으로 높은 스위칭 능력, 낮은 전력 손실을 나타내고, 짧은 과부하에 대해 민감하지 않다.

그러나 이러한 기계식 릴레이는 일반적으로 코일전선으로 감겨진 작은 철편(접극자)으로 된 일종의 스위치로 코일전선에 흐르는 전류가 철편을 자화시켜 스위치를 작동시키는 기계적 구조를 가진 것으로 스위칭 과정에서 움직일 수 있는 접극자(armature)들과, 그리고 움직일 수 있는 평상시 개방되어 있는 접점(contact)들로 구성된 이들의 기계적 구조로 인해, 짧은 시간 내에 잦은 동작을 할 경우 마모 및 손상되어 수명이 감소되며, 이에 따라 장치의 수리 주기도 짧아지는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1249638호 (발명의 명칭: 하이브리드 릴레이 및 제어 단말 장치, 공고일: 2013년 04월 01일)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 기존의 기계식 릴레이를 스위칭 횟수에 따른 수명의 영향이 없는 반도체 스위치로 대체하여 짧은 시간내의 잦은 스위칭에도 수명의 영향을 받지 않도록 하고 반도체 스위치의 단점인 전기적 노이즈에 의한 문제점 발생시 이를 감지하여 알림과 동시에 반도체 스위치와 직렬로 연결된 추가의 기계식 릴레이를 이용하여 부하와의 연결을 차단하므로써 전체 시스템을 효율적으로 운용할 수 있도록 하는 이산화탄소 세정기 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 부하 구동을 위한 제어명령이 입력되는 제어명령 입력부와, 상기 제어명령 입력부로부터 입력되는 제어명령에 의하여 온(ON)/오프(OFF) 스위칭되는 부하 구동부와, 상기 부하 구동부에 흐르는 전류 또는 전압을 감지하는 부하구동 감지부와, 상기 부하구동 감지부에서 감지된 전류 또는 전압을 기준값과 비교하여 부하 구동의 이상 유무를 판단하는 신호 비교판단부와, 상기 신호 비교판단부에서 판단된 부하 구동의 이상 유무에 따라 상기 부하 구동을 위한 제어명령을 차단 또는 유지할지를 결정하는 제어 결정부와, 상기 제어 결정부의 차단 또는 유지 결정에 따라 상기 부하 구동을 차단 또는 유지하는 부하구동 차단부 및 상기 부하구동 차단부의 부하 구동 차단을 알리는 알람 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 세정기 제어장치를 제공한다.

여기서, 상기 부하 구동부는 반도체 스위치로 이루어지며, 상기 부하구동 차단부는 기계식 릴레이로 이루어진다.

또한, 상기 부하 구동부, 상기 부하구동 감지부 및 상기 부하구동 차단부는 직렬로 배치된다.

또한, 본 발명은 부하 구동을 위한 제어명령이 입력되는 제어명령 입력단계와, 상기 제어명령 입력단계로부터 입력되는 제어명령에 의하여 온(ON)/오프(OFF) 스위칭되는 부하 구동부를 구동하는 부하 구동단계와, 상기 부하 구동부에 흐르는 전류 또는 전압을 감지하는 부하구동 감지단계와, 상기 부하구동 감지단계에서 감지된 전류 또는 전압을 기준값과 비교하여 부하 구동의 이상 유무를 판단하는 신호 판단단계와, 상기 신호 판단단계에서 판단된 부하 구동의 이상 유무에 따라 상기 부하 구동을 위한 제어명령을 차단 또는 유지할지를 결정하는 제어 결정단계와, 상기 제어 결정단계의 차단 또는 유지 결정에 따라 상기 부하 구동을 차단 또는 유지하는 부하구동 차단단계 및 상기 부하구동 차단단계에서 부하 구동이 차단될 경우 부하 구동 차단을 알리는 알람 발생단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 세정기 제어방법을 제공한다.

본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치는 10여초 내외로 자주 작동하는 기계식 릴레이를 반도체 스위치로 대체함으로써 스위치의 수명을 연장하는 효과가 있다.

또한, 반도체 스위치의 단점인 전기적 노이즈에 의한 문제점 발생시에는 기계식 릴레이를 사용하여 부하 구동을 차단하고 고장 알림을 발생시킴으로써 불필요한 동작과 이산화탄소의 불필요한 소비를 감소시킬 수 있으며, 고장상황임을 소비자가 즉시 알 수 있어 시스템을 효율적으로 운용할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 전체 구성도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법의 전체 단계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법에서 주루틴의 제어 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법에서 부루틴의 제어 흐름을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 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 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의한 이산화탄소 세정기의 제어장치 및 제어방법을 설명하기 위하여 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 전체 구성도를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치는 제어명령 입력부(100), 부하 구동부(200), 부하구동 감지부(300), 신호 판단부(400), 제어 결정부(500), 부하구동 차단부(600) 및 알람 발생부(700)를 포함한다.

먼저, 상기 제어명령 입력부(100)는 상기 부하 구동부(200)를 구동하기 위한 제어명령을 입력받기 위한 수단이다. 여기서, 제어명령은 전압 또는 전류가 될 수 있다.

상기 부하 구동부(200)는 상기 제어명령 입력부(100)로부터 입력되는 제어명령에 따라 부하에 상당하는 전력을 온(ON)/오프(OFF) 스위칭하기 위한 수단이다. 여기서, 상기 부하 구동부(200)는 반도체 스위치로 구성된다.

즉, 상기 부하 구동부(200)는 기존의 기계식 릴레이 장치가 아닌 전력 모스펫(Power MOSFET) 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated gate bipolar transistor)로 구성됨으로써 10여초 내외의 온/오프를 수행하더라도 잦은 온/오프와 무관하게 스위치의 수명, 즉 상기 부하 구동부(200)의 수명을 확보할 수 있다.

상기 부하구동 감지부(300)는 상기 부하 구동부(200)의 전류 또는 전압을 감지하기 위한 수단이다. 즉, 상기 부하 구동부(200)가 온(on)일 경우 온(on)에 해당하는 전류 또는 전압을 발생시키며, 오프(off)일 경우에는 오프(off)에 해당하는 전류 또는 전압을 발생시킨다.

상기 신호 판단부(400)는 상기 기준값에 상기 감지된 전류 또는 전압이 부합되는지를 판단하기 위한 수단으로서 상기 기준값을 기저장 또는 기설치하여 두는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치는 신호 변환부(400')와 신호 연산부(400")를 더 포함할 수 있으며, 상기 신호 변환부(400')와 신호 연산부(400")는 상기 신호 판단부(400)의 구동 이전에 구동되는 것이 바람직하다.

상기 신호 변환부(400')는 상기 부하구동 감지부(300)에서 감지된 전류 또는 전압를 신호연산부(400")에서 필요로 하는 신호형태로 변환시킨다. 여기에는, 아날로그 값을 디지털로 변환하는 수단 또는 단순히 그 값의 크기를 변환하여 처리하기 쉬운 값으로 변경하는 수단 등을 채택할 수 있다

이후, 상기 신호 연산부(400")에서는 감지된 전류값 또는 전압값 속에 포함되어 있을 수 있는 노이즈를 제거하기 위한 연산을 수행한다. 연산 수단은 디지털 연산 수단 또는 아날로그 필터 등과 같은 연산 수단 등을 채택할 수 있다.

상기 제어 결정부(500)는 상기 신호 판단부(400)에서 판단된 결과에 따라서 상기 부하 구동을 유지 또는 차단하는 신호를 생성하기 위한 수단이다 한다.

상기 부하구동 차단부(600)는 상기 제어 결정부(500)로부터 부하 구동 차단신호를 전달받은 경우, 상기 부하 구동부(200)의 비정상 작동시 또는 부하의 단락 등과 같은 비정상 작동시 상기 부하 구동을 차단하기 위한 수단이다. 여기서 상기 부하구동 차단부(600)는 기계식 릴레이로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 부하 구동부(200), 부하구동 감지부(300) 및 부하구동 차단부(600)는 직렬로 배치됨으로써 비정상시 부하 구동의 출력을 차단할 수 있어 시스템의 동작을 정지할 수 있으므로, 효율적인 장치의 운용이 가능하게 된다.

상기 알람 발생부(700)는 상기 제어 결정부(500)의 부하 구동 차단 신호에 따라서 상기 부하구동 차단부(600)의 부하 구동 차단을 알리기 위한 수단이다.

도 2는 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법의 전체 단계를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법에서 주루틴의 제어 흐름을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법에서 부루틴의 제어 흐름을 도시한 도면이다.

도 1의 각 수단에 기반하고 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법은 제어명령 입력단계(S100), 부하 구동단계(S200), 부하구동 감지단계(S300), 신호 판단단계(S400), 제어 결정단계(S500), 부하구동 차단단계(S600) 및 알람 발생단계(S700)를 포함한다.

상기 제어명령 입력단계(S100)에서는 부하 구동을 위한 제어명령이 입력되며 노이즈와 제어명령을 구분하기 위한 연산을 하게 된다. 여기서, 제어명령은 전류 또는 전압이 될 수 있다.

상기 부하 구동단계(S200)에서는 상기 제어명령 입력단계(S100)에서 입력된 제어명령에 따라 상기 부하 구동부(200)를 온(ON)/오프(OFF) 스위칭하기에 적합한 신호값을 발생시키며, 상기 부하구동 감지단계(S300)에서는 상기 부하 구동부(200)에 흐르는 전류값 또는 전압값을 읽어들인다.

상기 신호 판단단계(S400)에서는 상기 부하구동 감지단계에서 읽어들인 전류값 또는 전압값을 기준값과 비교하여 부하 구동의 이상 유무를 판단하며, 그 결과를 상기 제어 결정단계(S500)에서 참조 가능하도록 처리한다.

상기 신호 판단단계(S400)가 수행되기 앞서, 신호 변환단계(S400'), 신호 연산단계(S400")가 수행될 수 있다.

상기 신호 변환단계(S400')에서는 상기 부하구동 감지부(300)에서 읽어들인 감지된 전류값 및 전압값을 상기 신호 연산단계에서 처리 가능한 신호로 변환한다.

상기 신호 연산단계(S400")에서는 상기 부하 전류값 또는 전압값에 포함된 노이즈 성분을 제거하기 위한 필터 연산을 하거나 상기 신호 판단단계에서 처리하기 용이한 값으로 연산한다.

상기 제어 결정단계(S500)에서는 상기 신호 판단단계(S400)에서 처리된 값에 따라 상기 부하 구동을 위한 제어명령을 차단 또는 유지할지를 결정함과 동시에 알람신호의 출력 여부를 결정한다.

상기 부하구동 차단단계(S600)에서는 상기 제어 결정단계(S500)의 차단 또는 유지 결정에 따라 상기 부하 구동을 차단 또는 유지 신호를 발생시킨다.

상기 알람 발생단계(S700)에서는 상기 제어 결정단계(S500)의 알람 신호 발생 여부에 따라 알람 신호를 발생시킨다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3은 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법의 주루틴을 나타낸 도면으로 주루틴은 상술한 제어방법을 알기 쉽게 표현한 것이며, 도 4는 부루틴으로 상술한 제어방법 중 신호 판단부(400)에 제어동작을 구체적으로 표현한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 제어방법의 상세한 설명은 상술한 본 발명에 따른 이산화탄소 세정기 제어장치의 기재와 대응되므로 생략한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

100: 제어명령 입력부
200: 부하 구동부
300: 부하구동 감지부
400: 신호 판단부
400': 신호 변환부
400": 신호 연산부
500: 제어 결정부
600: 부하구동 차단부
700: 알람 발생부

Claims (4)

1. 부하 구동을 위한 제어명령이 입력되는 제어명령 입력부;
   상기 제어명령 입력부로부터 입력되는 제어명령에 의하여 온(ON)/오프(OFF) 스위칭되는 부하 구동부;
   상기 부하 구동부에 흐르는 전류 또는 전압을 감지하는 부하구동 감지부;
   상기 부하구동 감지부에서 감지된 전류 또는 전압의 노이즈를 제거하기 위한 연산을 수행하는 신호 연산부;
   상기 부하구동 감지부에서 감지되고, 상기 신호 연산부에서 연산된 전류 또는 전압을 기준값과 비교하여 부하 구동의 이상 유무를 판단하는 신호 판단부;
   상기 신호 판단부에서 판단된 부하 구동의 이상 유무에 따라 상기 부하 구동을 위한 제어명령을 차단 또는 유지할지를 결정하는 제어 결정부;
   상기 제어 결정부의 차단 또는 유지 결정에 따라 상기 부하 구동을 차단 또는 유지하는 부하구동 차단부; 및
   상기 부하구동 차단부의 부하 구동 차단을 알리는 알람 발생부를 포함하며,
   상기 부하 구동부, 상기 부하구동 감지부 및 상기 부하구동 차단부는 직렬로 배치된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 세정기 제어장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부하 구동부는 반도체 스위치로 이루어지며, 상기 부하구동 차단부는 기계식 릴레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 이산화탄소 세정기 제어장치.
3. 삭제
4. 부하 구동을 위한 제어명령이 입력되는 제어명령 입력단계;
   상기 제어명령 입력단계로부터 입력되는 제어명령에 의하여 온(ON)/오프(OFF) 스위칭되는 부하 구동부를 구동하는 부하 구동단계;
   부하구동 감지부가 상기 부하 구동부에 흐르는 전류 또는 전압을 감지하는 부하구동 감지단계;
   상기 부하구동 감지단계에서 감지된 전류 또는 전압의 노이즈를 제거하기 위한 연산을 수행하는 신호 연산단계;
   상기 부하구동 감지단계에서 감지되고, 상기 신호 연산단계에서 연산된 전류 또는 전압을 기준값과 비교하여 부하 구동의 이상 유무를 판단하는 신호 판단단계;
   상기 신호 판단단계에서 판단된 부하 구동의 이상 유무에 따라 상기 부하 구동을 위한 제어명령을 차단 또는 유지할지를 결정하는 제어 결정단계;
   상기 제어 결정단계의 차단 또는 유지 결정에 따라 부하구동 차단부는 상기 부하 구동을 차단 또는 유지하는 부하구동 차단단계; 및
   상기 부하구동 차단단계에서 부하 구동이 차단될 경우 부하 구동 차단을 알리는 알람 발생단계를 포함하고,
   상기 부하 구동부, 상기 부하구동 감지부 및 상기 부하구동 차단부는 직렬로 배치된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 세정기 제어방법.
   
   

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