KR102622065B1 - 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로 - Google Patents

듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로에 관한 것으로서, 선박용 내연기관의 실린더 배기가스의 온도를 측정 등을 할 때 사용하는 것으로 제1감지센서의 이상 발생시 대기 중인 제2감지센서로 전환되어 온도 감지가 상기 이루어질 수 있도록 하고, 루프 파워(Loop Power)와 익스터널 파워(External Power)를 함께 적용하여 루프 파워에 불량이 발생할 때 익스터널 파워를 통해서 끊김이 없이 연속 작동하여 상시 정상 동작이 이루어질 수 있도록 하며, 아울러 센서 및 파워 이상 상태를 LCD 또는 FND 디스플레이를 통해 고지하는 기능성을 제공한 것이다.
즉, 본 발명은 감지부와, 감지부에 의해 감지된 온도 정보를 증폭 및 선형화하고 송출되는 신호를 디지털로 변화시키는 변환부와, 변환부에서 제공되는 신호를 출력하는 LCD 또는 FND 디스플레이와, 변환부와, LCD 또는 FND 디스플레이에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하도록 구성한 온도 표시기 회로에 있어서;
상기 감지부는 제1감지센서와 제2감지센서로 구성하고, 상기 감지부와 변환부 사에는 상기 제1,2감지센서 중 사용 중인 감지센서에 이상이 있을 때 대기중인 감지센서로 바로 전환되어 온도 감지에 따른 공백이 없게 하는 센서전환부를 포함하도록 구성한 것이다.

Description

듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로{Dual sensor type temperature indicator circuit}
본 발명은 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박용 내연기관의 실린더 배기가스의 온도를 측정 등을 할 때 사용하는 것으로 제1감지센서의 이상 발생시 대기 중인 제2감지센서로 전환되어 온도 감지가 상기 이루어질 수 있도록 하고, 루프 파워(Loop Power)와 익스터널 파워(External Power)를 함께 적용하여 루프 파워에 불량이 발생할 때 익스터널 파워를 통해서 끊김이 없이 연속 작동하여 상시 정상 동작이 이루어질 수 있도록 하며, 아울러 센서 및 파워 이상 상태를 LCD 또는 FND 디스플레이를 통해 고지하는 기능성을 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로를 제공코자 하는 것이다.
일반적으로 선박용 내연기관의 실린더 배출가스의 온도를 측정하기 위해 온도 계측기가 사용되고 있다.
상기와 같은 온도계측이의 경우 하나의 온도센서를 사용하고 있는 구조로 온도센서가 오작동, 전원 이상 등이 발생된 경우 동작 불능 상태에 빠질 수 있는 단점이 있다.
이러한 문제점을 보완하기 위한 수단으로 다양한 구성의 기술들이 제안되고 있으며, 대표적인 예로는 대한민국 공개특허공보(A)10-2008-0083738호(2008.09.19.)의 기계식 및 전자식 겸용 온도계기가 제안되고 있으나, 이 또한 하나의 온도센서에 의해서 온도의 계측이 이루어져, 상기와 같은 단점을 가지고 있다는 문제가 있다.
다른 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1279131호(2013.06.26.)의 온도 계측기가 제안되고 있으며, 이는 온도 센서봉 내에 2개의 온도센서를 포함하여, 각각 로컬용이나 리모트용으로 사용되어, 두 온도를 비교하여 온도 센서의 오동작 여부를 확인할 수 있으며, 하나의 온도센서가 오동작을 일으키더라도, 다른 온도 센서는 정상 작동하여 정확한 온도의 계측이 가능하도록 하고 있다.
이는 2개의 온도센서를 각각 운용하기는 하지만 상기와 같이 온도센서가 오작동, 전원 이상 등이 발생된 경우 동작 불능 상태에 빠질 수 있는 단점은 여전하였다.
KR 1020080083738 A 2008.09.19. KR 101279131 B1 2013.06.26.
이에 본 발명자는 종래 온도 표시기에서 감지센서에 이상 발생시 온도 계측이 어렵게 되는 등의 문제점, 전력 공급에 따른 문제점 등이 있었던바, 이를 해결코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.
즉, 본 발명에서는 제1,2감지센서를 적용하여 제1감지센서의 이상 발생시 대기중인 제2감지센서로 바로 전환되어 온도 감지에 따른 공백이 없도록 하며, 아울러 제1,2감지센서의 이상유무를 LCD 또는 FND 디스플레이로 고지할 수 있도록 함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로를 완성한 것이다.
또한 본 발명에서는 루프 파워(Loop power)와 익스터널 파워(External power)를 함께 적용하여 루프 파워에 불량이 발생할 때 익스터널 파워를 통해서 끊김이 없이 연속 작동하여 상시 정상 동작이 이루어질 수 있도록 하며, 아울러 루프 파워와 익스터널 파워의 이상유무를 LCD 또는 FND 디스플레이로 고지할 수 있도록 함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로를 완성한 것이다.
과제의 해결 수단으로 본 발명에서는,
첫째 감지부와, 감지부에 의해 감지된 온도 정보를 증폭 및 선형화하고 송출되는 신호를 디지털로 변화시키는 변환부와, 변환부에서 제공되는 신호를 출력하는 LCD 또는 FND 디스플레이와, 변환부와, LCD 또는 FND 디스플레이에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하도록 구성한 온도 표시기 회로에 있어서;
상기 감지부는 제1감지센서와 제2감지센서로 구성하고, 상기 감지부와 변환부 사에는 상기 제1,2감지센서 중 사용 중인 감지센서에 이상이 있을 때 대기중인 감지센서로 바로 전환되어 온도 감지에 따른 공백이 없게 하는 센서전환부를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
둘째 상기 감지부의 제1,2감지센서와 센서전환부는 2와이어 내지 4와이어 타입로 연결 구성한 것을 특징으로 한다.
셋째 상기 센서전환부는 제1감지센서의 INA1 과 VCC 간에 R1을 연결하고, 제2감지센서의 INA2와 VCC 간에 R2를 연결하여 제1,2감지센서의 특성에 따라 0.lmAdc～2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성하며; 상기 제1감지센서의 INA1은 아날로그 스위치의 입력 IN1 에 연결하고，제2감지센서의 INA2는 아날로그 스위치의 입력 IN2에 연결하며; 제1,2감지센서의 외부 결선 또는 단선이 되면 Rl, R2에 의하여 제1,2콤프레이트의 +입력에 VCC가 인가되며, 제1콤프레이트 또는 제2콤프레이트의 출력신호가 HIGH가 되어 아날로그 스위치의 CTRL1, CTRL2에 전달되고 그 상태에 따라서 아날로그 스위치의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 OUT으로 선택되어 출력되도록 2와이어 타입으로 구성한 것을 특징으로 한다.
넷째 상기 센서전환부는 제1감지센서의 INA1와 VCC 간에 R1을 연결하고, INB1 과 VCC 간에 R2를 연결하며, 제2감지센서의 INA2와 VCC 간에 R3을 연결하고, INB2와 VCC 간에 R4를 연결하여 제1,2감지센서의 특성에 따라 Rl, R2, R3, R4에 0.lmAdc ~ 2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성하며; 상기 제1감지센서의 INA1은 제1아날로그 스위치의 입력 IN1에, INB1은 제2아날로그 스위치의 입력 IN1에 연결하고, 제2감지센서의 INA2는 제1아날로그 스위치의 입력 IN2에, INB2는 제2아날로그 스위치의 IN2에 연결하며; 감지부의 제1감지센서 또는 제2감지센서의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2, R3, R4에 의하여 제1 내지 제4콤프레이트의 +입력에 VCC가 인가되며, 제1-1,1-2콤프레이트의 출력은 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL1의 HIGH 출력신호가 되고 제2-1,2-2콤프레이트의 출력은 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL2의 HIGH 출력신호가 되어 제1아날로그 스위치와 제2아날로그 스위치의 CTRL1, CTRL2 입력에 각각 전달되며 제1아날로그 스위치와 제2아날로그 스위치의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 동시 동일하게 OUT으로 선택되어 출력되도록 한 3와이어 타입으로 구성한 것을 특징으로 한다.
다섯째 상기 센서전환부는 제1감지센서의 INA’1，INA1, INB1 과 VCC 간에 각각 Rl, R2, R3를 연결하고, 제2감지센서의 INA’2, INA2, INB2와 VCC 간에 각각 R4, R5, R6을 연결하여 각 센서의 특성에 따라 R2, R3, R5, R6에는 0.lmAdc ~ 2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성하고, Rl, R4는 1MΩ의 저항을 VCC 간에 각각 연결하며; 제1감지센서의 INA1은 제1아날로그 스위치의 입력 IN1에, INB1는 제2아날로그 스위치의 입력 IN1에 연결하고, 제2감지센서의 INA2는 제1아날로그 스위치의 입력 IN2에, INB2는 제2아날로그 스위치의 IN2에 연결하며; 감지부의 제1감지센서 또는 제2감지센서의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2, R3, R4, R5, R6 에 의하여 제1-1 내지 제2-3콤프레이트의 +입력에 VCC가 인가되며, 제1-1 내지 제1-3콤프레이트의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL1의 HIGH 출력신호가 되고, 제2감지센서의 제2-1 내지 제2-3콤프레이트의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL2의 HIGH 출력신호가 되며, 제1아날로그 스위치와 제2아날로그 스위치의 CTRL1, CTRL2 입력에 각각 전달되어，제1아날로그 스위치와 제2아날로그 스위치의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 동시 동일하게 OUT으로 선택되어 출력되도록 한 4와이어 타입으로 구성한 것을 특징으로 한다.
여섯째 상기 감지부의 제1,2감지센서와 센서전환부는 서모커플(thermocouple) 타입으로 연결 구성되며; 상기 센서전환부는 제1감지센서의 +IN1과 VCC 간에 R1을 연결하고, 제2감지센서의 +IN2와 VCC 간에 R2를 연결하며; 제1감지센서의 +IN1 은 아날로그 스위치의 입력 IN1에 연결하고，제2감지센서의 +IN2는 아날로그 스위치의 입력 IN2에 연결하며, 제1,2감지센서의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2에 의하여 제1,2콤프레이트의 +입력에 VCC가 인가되며, 제1콤프레이트 또는 제2콤프레이트의 출력신호가 HIGH로 되어 아날로그 스위치의 CTRL1, CTRL2에 전달되고 그 상태에 따라서 아날로그 스위치의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 OUT으로 선택되어 출력되도록 한 것을 특징으로 한다.
일곱째 상기 서모커플 타입 센서의 연결부분(T2)에 온도보상센서를 결합하거나 또는 서모커플 타입 센서에 온도보상센서를 내장하여 T2에서 T3까지 일반 전기도선을 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
여덟째 상기 온도보상센서는 RTD, TEMPERATURE SENSOR IC, DIODE 와 같은 온도소자 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
아홉째 상기 변환부는, 감지부에서 제공되는 출력값에서 노이즈를 제거하는 제1필터와; 제1필터에서 노이즈가 제거된 상태로 제공되는 출력값을 증폭하여 출력하는 증폭기회로와; 증폭기회로에서 증폭한 전기적 신호를 선형화하여 조정하는 선형화회로와; 증폭기회로 및 선형화회로에서 처리하여 변환컨버터로 제공할 때 온도 지연값을 보상하여 측정 온도를 신속하고 정확하게 변환컨버터로 제공하는 PID회로를 포함하며; 상기 PID회로는 비례(Proportional)제어와, 비례적분(Proportional-Integral)제어와 비례미분(Proportional-Derivative)제어를 조합하여 시간당 온도 변화량을 연산하고 온도 지연값을 보상할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
열째 상기 전원공급부는 루프 파워와 익스터널 파워를 함께 적용하고 루프 파워에 불량이 발생할 때 익스터널 파워를 통해서 끊김이 없이 연속 작동하여 상시 정상 동작이 이루어질 수 있게 한 파워전환부를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
열한째 상기 파워전환부는, 루프 파워는 제2필터와 전송컨버터를 통해서 공급되며, 제2필터와 전송컨버터 사이에는 전원공급의 이상유무를 감지하는 제1파워검출비교기를 결합하고; 익스터널 파워는 제3필터와 전송컨버터를 통해서 공급되며, 제3필터와 전송컨버터 사이에는 전원공급의 이상유무를 감지하는 제2파워검출비교기를 결합하여 루프 파워에 불량이 발생되면 익스터널 파워로 변경 공급하여 끊김이 없이 동작전원이 공급되어 연속 동작하여 상시 정상 동작이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.
열두째 상기 익스터널 파워에는 솔라셀 파워를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
열셋째 상기 LCD 또는 FND 디스플레이는 감지부의 제1,2감지센서의 이상유무를 LCD 또는 FND 디스플레이로 고지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
열넷째 상기 LCD 또는 FND 디스플레이는 전원공급부의 루프 파워 및 익스터널 파워의 이상유무를 LCD 또는 FND 디스플레이로 고지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로에 의하면 하기와 같은 효과가 있다.
-감지부가 제1감지센서와 제2감지센서 2개로 구성되어 있고, 감지부와 변환부 사이에는 센서전환부를 두어 제1,2감지센서 중 사용 중인 감지센서에 이상이 있을 때 대기 중인 감지센서로 바로 전환되어 온도 감지에 따른 공백을 없앨 수 있다.
-루프 파워와 익스터널 파워를 함께 적용한 구성으로 전원공급부를 제공하고 있으며, 아울러 파워전환부를 통해서 루프 파워에 불량이 발생할 때 익스터널 파워를 통해서 끊김이 없이 연속 작동하여 상시 정상 동작이 이루어진다.
-LCD 또는 FND 디스플레이를 통해서 감지부를 구성하는 제1,2감지센서 및 전원공급부를 구성하는 루프 파워와 익스터널 파워의 불량을 고지하므로 작업자가 신속하게 유지 보수할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 예로 2와이어 타입의 회로도
도 2는 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 예로 3와이어 타입의 회로도
도 3은 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 예로 4와이어 타입의 회로도
도 4는 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 예로 서모커플 타입의 회로도
이하 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 예로 2와이어 타입의 회로도를 도시한 것이다.
본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로(1)는 감지부(2)에 제1,2감지센서(21)(22)를 적용하여 제1감지센서(21)의 이상 발생시 대기중인 제2감지센서(22)로 바로 전환되어 온도 감지에 따른 공백이 없도록 하며, 전원공급부(3)에 루프 파워(31)(LOOP POWER)와 익스터널 파워(32)(EXTERNAL POWER)를 함께 적용하여 루프 파워(31)에 불량이 발생할 때 익스터널 파워(32)를 통해서 끊김이 없이 연속 작동하여 상시 정상 동작이 이루어질 수 있도록 하며, 아울러 감지부(2)와 전원공급부(3)의 이상 유무를 LCD 또는 FND 디스플레이(4)로 고지할 수 있도록 함을 특징으로 한다.
이를 위한 본 발명의 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로(1)는 도시된 바와 같이 감지부(2)를 구성하는 제1감지센서(21)와 제2감지센서(22)가 온도 측정 영역에 위치할 수 있도록 구비되며, 감지부(2)는 센서전환부(5)를 통해서 변환부(6)로 연결된다.
상기 감지부(2)와 연결되는 센서전환부(5)는 감지부(2)의 제1,2감지센서(21)(22)와 각각 연결되는 제1,2콤프레이트(51)(52)와, 제1,2콤프레이트(51)(52)와 아날로그 스위치(53)가 연결된다.
상기 제1,2콤프레이트(51)(52)는 제1,2감지센서(21)(22)에서 제공되는 감지신호를 평가하고 이 신호들이 어떤 특정한 규칙으로 일치하는지를 확인하며, 불일치 상태일 때 해당 감지센서를 불량으로 판단하는 기능을 한다.
상기 아날로그 스위치(53)는 감지부(2)를 구성하고 있는 제1감지센서(21)의 이상 발생시 제1콤프레이트(51)의 불량 판단에 근거하여 대기중인 제2감지센서(22)로 바로 전환되어 온도 감지에 따른 공백이 없도록 하는 기능성을 제공한다.
상기 센서전환부(5)와 연결된 변환부(6)는 감지부(2)에서 제공되는 출력값에서 노이즈를 제거하는 제1필터(61)와, 제1필터(61)에서 노이즈가 제거된 상태로 제공되는 출력값을 증폭하여 출력하는 증폭기회로(62)와, 증폭기회로(62)에서 증폭한 전기적 신호를 선형화하여 조정하는 선형화회로(63)와, 증폭기회로(62) 및 선형화회로(63)에서 처리하여 변환컨버터(65)로 제공할 때 온도 지연값을 보상하여 측정 온도를 신속하고 정확하게 변환컨버터(65)로 제공하는 PID회로(64)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 PID회로(64)는 비례(Proportional)제어와, 비례적분(Proportional-Integral)제어와 비례미분(Proportional-Derivative)제어를 조합하여 시간당 온도 변화량을 연산하고 온도 지연값을 보상하는 역할을 하게 된다.
이때 비례(Proportional)제어는 온도센서의 입력증폭을 담당하며, 비례적분(Proportional-Integral)제어는 비례미분과 비례증폭의 안정화를 담당하며, 비례미분(Proportional-Derivative)제어는 온도센서의 변화폭을 추정 담당하여 응답속도가 신속하게 제공될 수 있도록 한다.
상기 선형화회로(63)와 PID회로(64)에서 제공되는 아날로그신호는 믹싱회로를 거친 후 아날로그신호를 디지털 신호로 변환시키는 변환컨버터(65)를 통해서 변환된 디지털신호를 LCD 또는 FND 디스플레이(4)로 제공된다.
한편 상기 변환부(6)를 구성하고 있는 믹싱회로와 변환컨버터(65) 사이로는 전원공급부(3)의 전송컨버터(7)가 연결된다.
감지부(2)와 센서전환부(5)의 바람직한 결합은 하기와 같다.
감지부(2)를 구성하는 제1감지센서(21)와 제2감지센서(22)를 도 1과 같이 결선하고 센서전환부(5)는 제1감지센서(21)의 INA1 과 VCC 간에 R1을 연결하고, 제2감지센서(22)의 INA2와 VCC 간에 R2를 연결하여 제1,2감지센서(21)(22)의 특성에 따라 0.lmAdc ~ 2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성한다.
상기 제1감지센서(21)의 INA1은 아날로그 스위치(53)의 입력 IN1에 연결하고，제2감지센서(22)의 INA2는 아날로그 스위치(53)의 입력 IN2에 연결한다.
제1,2감지센서(21)(22)의 외부 결선 또는 단선이 되면 Rl, R2에 의하여 제1,2콤프레이트(51)(52)의 +입력에 VCC가 인가되며, 제1콤프레이트(51) 또는 제2콤프레이트(52)의 출력신호가 HIHG가 되어 아날로그 스위치(53)의 CTRL1, CTRL2에 전달되고, 그 상태에 따라서 아날로그 스위치(53)의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 OUT으로 선택되어 출력된다. 이때 전달된 CTRL1과 CTRL2의 신호에 따라 제1,2감지센서(21)(22) 계통의 불량 발생을 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 표시하게 된다.
상기 제1,2감지센서(21)(22) 계통의 불량이 동시에 발생되면 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 문자로 표시하고 NAMUR NE43 규정의 기능을 가진 3.6mAdc 이하또는 21mAdc 이상의 리모터 시그널(REMOTE SIGNAL)을 출력한다.
상기 전원공급부(3)는, 루프 파워(31)와 익스터널 파워(32), 그리고 솔라 파워(33)를 복합적으로 제공할 수 있다.
루프 파워(31)는 18~36V DC가 제공되며, 파워전환부(38)의 제2필터(34)와 전송컨버터(7)를 통해서 공급되며, 제2필터(34)와 전송컨버터(7) 사이에는 전원공급의 이상유무를 감지하는 제1파워검출비교기(35)를 결합한다.
상기 익스터널 파워(32)는 18~36V DC 가 외부에서 제공되며, 파워전환부(38)의 제3필터(36)와 전송컨버터(7)를 통해서 공급되며, 제3필터(36)와 전송컨버터(7) 사이에는 전원공급의 이상유무를 감지하는 제2파워검출비교기(37)를 결합한다.
또한 상기 익스터널 파워(32)에는 솔라 파워(33)를 함께 결선하여 전원을 공급할 수 있도록 구성할 수 있다
상기 제1,2파워검출비교기(35)(37)는 루프 파워(31)와 익스터널 파워(32)에서 제공되는 전류값을 평가하고 어떤 특정한 규칙으로 일치하는지를 확인하며, 불일치 상태일 때 해당되는 것을 불량으로 판단하는 기능을 한다.
상기 제1,2콤프레이트(51)(52) 또는 제1,2파워검출비교기(35)(37)는 LCD 또는 FND 디스플레이(4)와 전기적으로 연결되어 불일치 신호를 전송한다.
한편 상기 전원공급부(3)의 전송컨버터(7)는 제1감지센서(21) 또는 제2감지센서(22)의 온도 측정에 비례하는 4~20mA dc 신호를 외부로 출력하는 기능도 한다. 전송컨버터(7)의 ZERO, SPAN으로 4~20mAdc 전송기 출력신호의 영점과 최대값을 조정한다.
상기 루프 파워(31)와 익스터널 파워(32)는 제1,2파워검출비교기(35)(37)(PSD:POWER SUPERVISION DEVICE)로 감시한다.
상기 제1,2파워검출비교기(35)(37)의 출력 신호로 CTRL3, CTRL4가 동작되면 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 전달되어 그 불량에 따른 상황이 문자로 표시된다.
상기 루프 파워(31)(LOOP POWER)를 메인으로 하고, 루프 파워(31)에 불량이 발생되면 익스터널 파워(32)(EXTERNAL POWER)가 끊김이 없이 연속 동작하여 상시 정상 동작이 가능한 구성을 제공하도록 구성하고 있다.
도 2는 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 예로 3와이어 타입의 회로도를 도시한 것이다
이는 상기 도 1과 같은 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로(1)를 구성함에 있어서, 3와이어 타입의 제1,2감지센서(21)(22)를 사용함에 따른 센서전환부(5)의 구성을 도시한 것이다.
도시된 바에 의하면 감지부(2)를 구성하는 제1,2감지센서(21)(22)를 도 2와 같이 결선하고, 센서전환부(5)는 제1감지센서(21)의 INA1와 VCC 간에 R1을 연결하고, INB1 과 VCC 간에 R2를 연결하며, 제2감지센서(22)의 INA2와 VCC 간에 R3을 연결하고, INB2와 VCC 간에 R4를 연결하여 제1,2감지센서(21)(22)의 특성에 따라 Rl, R2, R3, R4에 0.lmAdc ~ 2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성한다.
상기 제1감지센서(21)의 INA1은 제1아날로그 스위치(53-1)(ANALOG SWITCH)의 입력 IN1에, INB1는 제2아날로그 스위치(53-2)의 입력 IN1에 연결하고, 제2감지센서(22)의 INA2는 제1아날로그 스위치(53-1)의 입력 IN2에, INB2는 제2아날로그 스위치(53-2)의 IN2에 연결한다.
감지부(2)의 제1감지센서(21) 또는 제2감지센서(22)의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2, R3, R4에 의하여 제1-1콤프레이트(55a) 내지 제2-2콤프레이트(55d)의 +입력에 VCC가 인가된다. 그러면 제1-1콤프레이트(55a), 제1-2콤프레이트(55b)의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL1의 HIGH 출력신호가 되고, 제2-1콤프레이트(55c), 제2-2콤프레이트(55d)의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL2의 HIGH 출력신호가 된다.
CTRL1, CTRL2의 HIGH 출력신호가 제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 CTRL1, CTRL2 입력에 각각 전달되고 그 상태에 따라서 제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 IN1 또는 IN2로 입력된 신호가 동시 동일하게 OUT으로 선택되어 출력된다. 이때 CTRL1과 CTRL2의 출력신호에 따라 센서 계통의 불량 발생을 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 표시한다.
상기 제1,2감지센서(21)(22) 계통의 불량이 동시에 발생되면 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 문자로 표시하고 NAMUR NE43 규정의 기능을 가진 3.6mAdc 이하또는 21mAdc 이상의 리모터 시그널(REMOTE SIGNAL)을 출력한다.
도 3은 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 예로 4와이어 타입의 회로도를 도시한 것이다.
이는 상기 도 1과 같은 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로(1)를 구성함에 있어서, 4와이어 타입의 제1,2감지센서(21)(22)를 사용함에 따른 센서전환부(5)의 구성을 도시한 것이다.
도시된 바에 의하면 감지부(2)를 구성하는 제1,2감지센서(21)(22)를 도 2와 같이 결선하고, 센서전환부(5)는 제1감지센서(21)의 INA‘1，INA1, INB1 과 VCC 간에 각각 Rl, R2, R3를 연결하고, 제2감지센서(22)의 INA’2, INA2, INB2와 VCC 간에 각각 R4, R5, R6을 연결하여 각 센서의 특성에 따라 R2, R3, R5, R6에는 0.lmAdc ~ 2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성하고, Rl, R4는 1MΩ의 저항을 VCC 간에 각각 연결한다.
제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 신호입력 INI, IN2에는 제1감지센서(21)의 INA1, INB1과 제2감지센서(22)의 INA2, INB2를 각각 연결한다.
제1감지센서(21)와 제2감지센서(22)의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2, R3, R4, R5, R6에 의하여 제1-1콤프레이트(56a) 내지 제2-3콤프레이트(56f)의 (+)입력에 VCC가 인가된다. 그러면 제1-1콤프레이트(56a), 제1-2콤프레이트(56b), 제1-3콤프레이트(56c)의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL1의 HIGH 출력신호가 되고, 제2-1콤프레이트(56d), 제2-2콤프레이트(56e), 제2-3콤프레이트(56f)의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL의 HIGH 출력신호가 된다.
CTRL1, CTRL2의 HIGH 출력신호가 제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 CTRL1, CTRL2 입력에 각각 전달되고 그 상태에 따라서 제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 IN1 또는 IN2로 입력된 신호가 동시 동일하게 OUT으로 선택되어 출력된다. 이때 CTRL1과 CTRL2의 출력신호에 따라 센서 계통의 불량발생을 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 표시한다.
상기 제1,2감지센서(21)(22) 계통의 불량이 동시에 발생되면 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 문자로 표시하고 NAMUR NE43 규정의 기능을 가진 3.6mAdc 이하또는 21mAdc 이상의 리모터 시그널(REMOTE SIGNAL)을 출력한다.
도 4는 본 발명에서 제공하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로의 예로 서모커플 타입의 회로도를 도시한 것이다.
이는 상기 도 1과 같은 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로(1)를 구성함에 있어서, 서모커플 타입의 제1,2감지센서(21)(22)를 사용함에 따른 센서전환부(5)의 구성을 도시한 것이다.
도시된 바에 의하면 감지부(2)를 구성하는 제1,2감지센서(21)(22)를 도 4와 같이 결선하고, 센서전환부(5)는 제1감지센서(21)의 +IN1과 VCC 간에 R1(대략 1MΩ)을 연결하고, 제2감지센서(22)의 +IN2와 VCC 간에 R2(대략 1MΩ)를 연결하여 구성한다.
제1감지센서(21)의 +IN1은 아날로그 스위치(53)의 입력 IN1에 연결하고，제2감지센서(22)의 +IN2는 아날로그 스위치(53)의 입력 IN2에 연결한다.
제1,2감지센서(21)(22)의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2에 의하여 제1,2콤프레이트(51)(52)의 +입력에 VCC가 인가된다. 그러면 인가된 제1콤프레이트(51) 또는 제2콤프레이트(52)의 출력신호가 HIGH가 되어 아날로그 스위치(53)의 CTRL1, CTRL2에 전달되고 그 상태에 따라서 아날로그 스위치(53)의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 OUT으로 선택되어 출력된다. 이때 CTRL1과 CTRL2의 출력신호에 따라 센서계통의 불량 발생을 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 표시한다.
제1,2감지센서(21)(22)의 계통 불량이 동시에 발생되면 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 문자로 표시하고 NAMUR NE43 규정의 기능을 가진 3.6mAdc 이하또는 21mAdc 이상의 리모터 시그널(REMOTE SIGNAL)을 출력한다.
서모커플 타입의 제1,2감지센서(21)(22)를 사용하는 경우 원리 및 구조는 2종간의 금 속선이 폐회로를 형성하고 각각의 접합점 온도를 Tl, T2라 한다면 그 발생되는 기전력 VT=K(T1-T2) [V] 이 된다는 제에벡 효과에 의한 온도 측정 방식이다.
구성 성분은 다르나 해당 열전대 온도센서의 제에벡 효과에 따른 동일한 특 성의 기전력을 가진 전선을 온도보상도선(TEMP. COMPENSATION CABLE)이라고 한다.
서모커플 타입 센서의 측정점의 온도를 T1이라고 하고, 그 반대끝의 온도를 T2 라하고, 온도계의 센서 입력 단자의 온도를 T3라고 한다면 T2의 접점 단자에서 T3 단자까지를 고가의 온도보상도선(TEMP. COMPENSATION CABLE)을 연결하게 된다.
상기한 구성의 온도보상도선은 납땜 등의 연결이 불가하능하여 나사조임，또는 클램핑(압착) 방식으로 연결하고 있다.
본 발명에서는 T2의 접점 단자에서 T3 단자까지를 일반전선을 사용하면서도 온도보상도선을 사용한 것과 같은 효과를 제공할 수 있도록 서모커플 타입 센서의 연결부분에 온도보상센서(23)를 결합하거나 또는 서모커플 타입 센서에 온도보상센서(23)를 내장하는 구성을 통해서 T2에서 온도보상이 되게 함으로써, T2에서 T3까지 일반 전기도선으로 연결하고 납땜 또는 나사 조임 등 쉽게 작업이 이루어질 수 있도록 한다.
상기 온도보상센서(23)는 RTD, TEMPERATURE SENSOR IC, DIODE 와 같은 온도소자를 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1:듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로
2:감지부 21:제1감지센서
22:제2감지센서 23:온도보상센서
3:전원공급부 31:루프 파워
32:익스터널 파워 33:솔라 파워
34:제2필터 35:제1파워검출비교기
36:제3필터 37:제2파워검출비교기
38:파원전환부
4:LCD 또는 FND 디스플레이 5:센서전환부
51:제1콤프레이트 52:제2콤프레이트
53:아날로그 스위치 53-1:제1아날로그 스위치
53-2:제2아날로그 스위치
55a, 55b, 55c, 55d:제1-1,1-2,2-1,2-2콤프레이트
56a, 56b, 56c, 56d, 56e, 56f:제1-1,1-2,1-3,2-1,2-2,2-3콤프레이트
6:변환부 61:제1필터
62:증폭기회로 63:선형화회로
64:PID회로 65:변환컨버터
7:전송컨버터

Claims (14)

  1. 감지부(2)와, 감지부(2)에 의해 감지된 온도 정보를 증폭 및 선형화하고 송출되는 신호를 디지털로 변화시키는 변환부(6)와, 변환부(6)에서 제공되는 신호를 출력하는 LCD 또는 FND 디스플레이(4)와, 변환부(6)와 LCD 또는 FND 디스플레이(4)에 전원을 공급하는 전원공급부(3)를 포함하도록 구성한 온도 표시기 회로에 있어서;
    상기 감지부(2)는 제1감지센서(21)와 제2감지센서(22)로 구성하고,
    상기 감지부(2)와 변환부(6) 사이에는 상기 제1,2감지센서(21)(22) 중 사용 중인 감지센서에 이상이 있을 때 대기중인 감지센서로 바로 전환되어 온도 감지에 따른 공백이 없게 하는 센서전환부(5)를 포함하도록 구성하되;
    상기 감지부(2)의 제1, 2감지센서와 센서전환부(5)는 2와이어 내지 4와이어 타입으로 연결 구성한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서;
    상기 센서전환부(5)는 제1감지센서(21)의 INA1과 VCC 간에 R1을 연결하고, 제2감지센서(22)의 INA2와 VCC 간에 R2를 연결하여 제1,2감지센서(21)(22)의 특성에 따라 0.lmAdc～2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성하며;
    상기 제1감지센서(21)의 INA1은 아날로그 스위치(53)의 입력 IN1 에 연결하고，제2감지센서(22)의 INA2는 아날로그 스위치(53)의 입력 IN2에 연결하며;
    제1,2감지센서(21)(22)의 외부 결선 또는 단선이 되면 Rl, R2에 의하여 제1,2콤프레이트(51)(52)의 +입력에 VCC가 인가되며, 제1콤프레이트(51) 또는 제2콤프레이트(52)의 출력신호가 HIGH가 되어 아날로그 스위치(53)의 CTRL1, CTRL2에 전달되고 그 상태에 따라서 아날로그 스위치(53)의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 OUT으로 선택되어 출력되도록 2와이어 타입으로 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  4. 청구항 1에 있어서;
    상기 센서전환부(5)는 제1감지센서(21)의 INA1와 VCC 간에 R1을 연결하고, INB1 과 VCC 간에 R2를 연결하며, 제2감지센서(22)의 INA2와 VCC 간에 R3을 연결하고, INB2와 VCC 간에 R4를 연결하여 제1,2감지센서(21)(22)의 특성에 따라 Rl, R2, R3, R4에 0.lmAdc ~ 2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성하며;
    상기 제1감지센서(21)의 INA1은 제1아날로그 스위치(53-1)의 입력 IN1에, INB1는 제2아날로그 스위치(53-2)의 입력 IN1에 연결하고, 제2감지센서(22)의 INA2는 제1아날로그 스위치(53-1)의 입력 IN2에, INB2는 제2아날로그 스위치(53-2)의 IN2에 연결하며;
    감지부(2)의 제1감지센서(21) 또는 제2감지센서(22)의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2, R3, R4에 의하여 제1-1 내지 제2-2콤프레이트(55a)(55b)(55c)(55d)의 +입력에 VCC가 인가되며, 제1-1,1-2콤프레이트(55a)(55b)의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL1의 HIGH 출력신호가 되고 제2-1,2-2콤프레이트(55c)(55d)의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL2의 HIGH 출력신호가 되어 제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 CTRL1, CTRL2 입력에 각각 전달되어 제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 동시 동일하게 OUT으로 선택되어 출력되도록 3와이어 타입으로 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  5. 청구항 1에 있어서;
    상기 센서전환부(5)는 제1감지센서(21)의 INA’1，INA1, INB1 과 VCC 간에 각각 Rl, R2, R3를 연결하고, 제2감지센서(22)의 INA’2, INA2, INB2와 VCC 간에 각각 R4, R5, R6을 연결하여 각 센서의 특성에 따라 R2, R3, R5, R6에는 0.lmAdc ~ 2mAdC의 직류 전류가 흐르게 구성하고, Rl, R4는 1MΩ의 저항을 VCC 간에 각각 연결하며;
    제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 신호입력 INI, IN2에는 제1감지센서(21)의 INA1, INB1과 제2감지센서(22)의 INA2, INB2를 각각 연결하며;
    제1감지센서(21)와 제2감지센서(22)의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2, R3, R4, R5, R6에 의하여 제1-1 내지 제2-3콤프레이트(56a)(56b)(56c)(56d)(56e)(56f)의 (+)입력에 VCC가 인가되면, 제1-1 내지 제1-3콤프레이트(56a)(56b)(56c)의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL1의 HIGH 출력신호가 되고, 제4 내지 제6콤프레이트(56d)(56e)(56f)의 출력신호가 병렬 다이오드를 거쳐 CTRL2의 HIGH 출력신호가 되어 제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 CTRL1, CTRL2 입력에 각각 전달되어 제1아날로그 스위치(53-1)와 제2아날로그 스위치(53-2)의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 동시 동일하게 OUT으로 선택되어 출력되도록 4와이어 타입으로 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  6. 청구항 1에 있어서;
    상기 감지부(2)의 제1,2감지센서(21)(22)와 센서전환부(5)는 서모커플(thermocouple) 타입으로 연결 구성되며;
    상기 센서전환부(5)는 제1감지센서(21)의 +IN1과 VCC 간에 R1으로 연결하고, 제2감지센서(22)의 +IN2와 VCC 간에 R2로 연결하며;
    제1감지센서(21)의 +IN1 은 아날로그 스위치(53)의 입력 IN1에 연결하고，제2감지센서(22)의 +IN2는 아날로그 스위치(53)의 입력 IN2에 연결하며;
    제1,2감지센서(21)(22)의 외부 결선 또는 센서가 단선이 되면 Rl, R2에 의하여 제1,2콤프레이트(51)(52)의 +입력에 VCC가 인가되며, 제1콤프레이트(51) 또는 제2콤프레이트(52)의 출력신호가 아날로그 스위치(53)의 CTRL1, CTRL2에 전달되고 그 상태에 따라서 아날로그 스위치(53)의 IN1 또는 IN2로 입력되는 신호가 OUT으로 선택되어 출력되도록 한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  7. 청구항 6에 있어서;
    상기 서모커플 타입 센서의 연결부분(T2)에 온도보상센서(23)를 결합하거나 또는 서모커플 타입 센서에 온도보상센서(23)를 내장하여 T2에서 T3까지 일반 전기도선을 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  8. 청구항 7에 있어서;
    상기 온도보상센서(23)는 RTD, TEMPERATURE SENSOR IC, DIODE 와 같은 온도소자 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  9. 청구항 1에 있어서;
    상기 변환부(6)는, 감지부(2)에서 제공되는 출력값에서 노이즈를 제거하는 제1필터(61)와;
    제1필터(61)에서 노이즈가 제거된 상태로 제공되는 출력값을 증폭하여 출력하는 증폭기회로(62)와;
    증폭기회로(62)에서 증폭한 전기적 신호를 선형화하여 조정하는 선형화회로(63)와;
    증폭기회로(62) 및 선형화회로(63)에서 처리하여 변환컨버터(65)로 제공할 때 온도 지연값을 보상하여 측정 온도를 신속하고 정확하게 변환컨버터(65)로 제공하는 PID회로(64)를 포함하며;
    상기 PID회로(64)는 비례(Proportional)제어와, 비례적분(Proportional-Integral)제어와 비례미분(Proportional-Derivative)제어를 조합하여 시간당 온도 변화량을 연산하고 온도 지연값을 보상할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  10. 청구항 1에 있어서;
    상기 전원공급부(3)는 루프 파워(31)와 익스터널 파워(32)를 함께 적용하고 루프 파워(31)에 불량이 발생할 때 익스터널 파워(32)를 통해서 끊김이 없이 연속 작동하여 상시 정상 동작이 이루어질 수 있게 한 파워전환부(38)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  11. 청구항 10에 있어서;
    상기 파워전환부(38)는, 루프 파워(31)는 제2필터(34)와 전송컨버터(7)를 통해서 공급되며, 제2필터(34)와 전송컨버터(7) 사이에는 전원공급의 이상유무를 감지하는 제1파워검출비교기(35)를 결합하고;
    익스터널 파워(32)는 제3필터(36)와 전송컨버터(7)를 통해서 공급되며, 제3필터(36)와 전송컨버터(7) 사이에는 전원공급의 이상유무를 감지하는 제2파워검출비교기(37)를 결합하여 루프 파워(31)에 불량이 발생되면 익스터널 파워(32)(EXTERNAL POWER)가 끊김이 없이 연속 동작하여 상시 정상 동작이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  12. 청구항 10에 있어서;
    상기 익스터널 파워(32)에는 솔라셀 파워(33)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  13. 청구항 1에 있어서;
    상기 LCD 또는 FND 디스플레이(4)는 감지부(2)의 제1,2감지센서(21)(22)의 이상유무를 LCD 또는 FND 디스플레이(4)로 고지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
  14. 청구항 1에 있어서;
    상기 LCD 또는 FND 디스플레이(4)는 전원공급부(3)의 루프 파워(31) 및 익스터널 파워(32)의 이상유무를 LCD 또는 FND 디스플레이(4)로 고지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 듀얼 센서 타입 온도 표시기 회로.
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