KR19990005167A - 전자렌지의 습도센서 및 습도검출 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자렌지의 습도센서 및 습도검출 회로에 관한 것으로,종래 배기구에 사용하는 습도센서는 온도의 영향을 많이 받아 습도검출의 문제점이 있었고,조리실의 수증기가 조리완료후 피시비 기판에 영향을 미쳐 마이그레이션의 발생과 피시비기판의 디스플레이를 흐리게 하는 문제점이 있는데 이러한 장소에 상기 습도센서를 적용하면 온도의존성이 높기 때문에 습도검출을 제대로 못하므로 마이그레이션과 디스플레이의 흐림을 방지하지 못하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 펄스 발생기(20)와,한쌍의 전극판(11)(12)이 소정간격을 두고 누여져 피시비 기판(13)상에 부착되어 이루어진 습도센서(10)와 저항(R1)으로 된 미분회로부와,상기 미분회로부의 출력전압과 기준전압과의 차를 차동증폭하는 연산증폭기(OP)로 구성하여 온도의 영향을 덜 받는 습도센서와 그 습도검출 회로에 의해 습도검출을 높임으로써 피시비 기판의 마이그레이션과 디스플레이의 흐림을 방지할 수 있게 되는 것이다.

Description

전자렌지의 습도센서 및 습도검출 회로

일반적으로 고주파로 음식물을 가열하는 전자렌지는 음식물이 가열되면서 발생하는 수증기로 인해 조리실에 수증기가 가득차게 되는데,이렇게 수증기가 가득차면 이 수증기로 인해 도어의 투명한 내측판에 김이 서리거나 조리실의 내벽면에 물방울이 맺히는 현상이 발생되기 때문에 이를 방지하기 위하여 적정량의 건조한 바람을 조리실 내부로 유입시켜 이 바람에 의해 수증기를 외부로 배출시키도록 하고 있다.

상기한 바람은 전장실 후판에 설치된 송풍팬에서 발생되는 것으로,전장실의 각종기기,즉 도파관에 부착된 마그네트론,고압트랜스,고압콘덴서등을 냉각시키면서 특히 마그네트론을 식힌 바람은 흡기덕트로 유입되거나 윈드가이드에 의해 안내되어 조리실 측판의 흡기구를 통해 조리실로 들어가서 조리되는 음식물에서 발생한 수증기를 몰고서 배기구를 통해 조리실 외부로 배출된다.

상기한 배기구에는 음식물의 가열정도를 검출하여 음식물을 자동요리하기 위해서 조리실내의 수증기를 몰고 배출되는 바람의 습도량을 검출하는 습도센서가 설치된다.

도 1은 이와같은 습도센서를 포함한 습도검출 회로도를 나타낸 것으로서,도시된 바와같이 각각 직렬접속된 보상자 서모스탯(TH1)과 감습자 서모스탯(TH2),즉 두 개의 서모스탯(TH1)(TH2)과 두 개의 저항(R1)(R2)을 전원단자에 접속된 저항(R6)과 접지단자 사이에 브릿지형으로 병렬연결하여 각 직렬접속점(a)(b)을 통해 습도 검출전압을 출력하는 습도검출부(1)와,이 습도검출부(1)의 직렬접속점(a)(b)의 출력전압을 저항(R3)(R4) 및 연산증폭기(OP)를 통해 차등증폭하고 이를 저항(R5) 및 접지 콘덴서(C1)를 통해 평활시켜 마이컴(3)의 아날로그/디지탈 입력단자(A/D)에 인가시키는 증폭부(2)로 구성되어 있다.

이와같이 구성된 습도검출 회로도에서 두 개의 서모스탯(TH1)(TH2)이 습도량을 검출하는 습도센서이다.

이러한 습도검출 회로에 전원이 인가되면 서모스탯(TH1)(TH2)이 취부된 배기구를 통해 배출되는 수증기의 온도 및 습도값에 의해 각각의 저항치가 가변되어 흐르는 전류량이 변하게 된다.

이에따라 검출되는 온도 및 습도에 비례해서 접속점(a)(b)의 평형이 어긋나면서 그 차이가 증폭부(2)를 통해 증폭되어 마이컴(4)의 입력단자(A/D1)에 입력되고,이를 마이컴(3)이 습도검출값으로 인지하여 조리실내의 습도검출을 한다.

이처럼 조리실내의 배기구에 설치된 습도센서는 수증기의 온도 및 습도에 따른 습도값을 검출하는 소자로서,이렇게 검출된 습도값에 의해 마이컴이 음식물의 가열정도를 파악하여 가열수단을 제어함으로써 자동요리를 하도록 되어있다.

그런데 이와같이 배기구에 설치되는 습도센서는 자동요리를 위해 설치된 것으로,즉 가열수단에 의해 음식물이 조리되면서 발생하는 수증기의 습도 및 온도를 측정해야만 정확하게 가열수단의 출력정도를 파악할 수 있으므로 가열수단을 적절히 제어할 수 있어 자동요리를 할 수 있게 되는 것이다.

이처럼 습도센서는 가열수단의 출력정도를 수증기의 습도와 온도에 의해 파악하도록 되어있는데,조리실의 온도가 높을 경우 온도상승률이 습도상승률보다 높기 때문에 상기 습도센서는 습도보다는 온도의 영향을 더 많이 받게 되므로 온도의존성이 높다

즉,상기 습도센서는 습도를 검출하는데 있어서 습도보다는 온도의 영향을 많이 받아 습도를 제대로 검출하지 못하게 되는 것이다.

한편 조리동작중에는 송풍팬의 바람에 의해 조리실내의 수증기가 외부로 배출되지만 조리완료후에는 송풍팬의 동작이 중지되므로 조리실내의 수증기가 흡기구를 통해 전장실로 유입되어 전장실의 콘트롤패널 후면에 설치된 피시비 기판에 습기가 끼게되고,이에 따라 피시비 기판의 납땜부위가 시간이 지나면서 이온화현상에 의한 납땜부위간 쇼트가 발생하는 마이그레이션(migration)이 발생한다.

또한 디스플레이 표면에 뿌옇게 맺혀 숫자가 정확하게 보이지 않는 문제점이 있었다.

다시 말해서 종래 배기구에 사용하는 습도센서는 온도의 영향을 많이 받으므로 습도검출의 문제점이 있었고,조리실의 수증기가 조리완료후 피시비기판에 영향을 미쳐 마이그레이션의 발생과 피시비기판의 디스플레이를 흐리게 하는 문제점이 있는데 이러한 장소에 상기 습도센서를 적용하면 온도의존성이 높으므로 습도검출을 제대로 못하므로 마이그레이션과 디스플레이의 흐림을 방지하지 못하게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 온도의 영향을 덜 받으면서 습도검출을 완벽하게 할 수 있는 습도센서를 개발하고,이러한 습도센서를 이용하여 피시비 기판의 습도를 정확하게 검출하여 피시비 기판의 마이그레이션을 방지함과 아울러 디스플레이의 수증기 서림을 방지할 수 있도록 한 전자렌지의 습도센서 및 습도검출 회로를 제공함에 있다.

이와같은 본 발명의 목적은 펄스 발생기와,피시비 기판상에 한쌍의 전극판을 소정간격을 두고 패턴처리한 습도센서와 저항으로 된 미분회로부와,상기 미분회로부의 출력전압과 기준전압과의 차를 차동증폭하는 연산증폭기로 구성함으로써 달성된다.

도 1은 종래의 습도센서를 포함한 습도검출 회로도

도 2는 일반적인 콘덴서의 프린징 효과를 도시한 설명도

도 3은 본 발명에 의한 습도센서의 구성도

도 4는 본 발명에 의한 습도센서를 포함한 습도검출 회로도

도 5는 본 발명의 습도센서에 의한 전압 파형도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 마이컴 10 : 습도센서

11, 12 : 전극판 13 : 피시비 기판

14 : 도선 20 : 펄스발생기

OP : 연산증폭기

이하 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할수 있는 바람직한 실시예로서 그 기술구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 습도센서의 구성을 나타낸 것으로,이에 나타낸 바처럼,본 발명의 습도센서(10)는 한쌍의 전극판(11)(12)이 소정간격을 두고 누여져 피시비 기판(13)상에 부착되어 구성된 것으로,전극판(11)(12)간에 프린징(fringing) 효과에 의해 발생하는 전기장으로 유입되는 수증기에 의해 가변되는 정전용량에 따른 습도치를 검출하는 것이다.

이러한 습도센서(10)는 도 2에 나타낸 바와같은 일반적인 콘덴서의 프린징 효과를 이용한 것으로,통상의 콘덴서와 같이 전극판을 수직으로 세워서 대향시키지 않고 수평으로 누여서 상부 공간에 형성되는 프린징 효과에 의한 전기장으로 유입되는 수증기에 의해 가변되는 정전용량으로 습도를 검출하는 것이다.

즉,피시비 기판(13)에 맺히게 되는,수증기로 인한 작은 입자 물방울에 의해 가변되는 정전용량으로 습도를 검출하는 것이다.

이와같이 피시비 기판(13)에 한쌍의 전극판(11)(12)을 소정간격을 두고 부착함으로써 습도센서(10)를 구성할 수가 있는데,이처럼 개별적인 습도센서이외에 각종 전자부품이 부착되는 피시비 기판에 전극판을 패턴처리하여 구성할 수도 있다.

이렇게 하면 피시비 기판(13)에 수증기로 인해 맺히는 작은 입자의 물방울에 의한 정전용량의 가변에 따른 습도값을 검출할 수 있다.

즉,습도센서(10)의 두 전극판(11)(12)에 도선(14)을 통하여 전원을 인가하게 되면 전극판(11)(12) 간에는 프린징 효과가 발생하게 됨과 아울러 정전용량이 발생하게 된다.

상기 정전용량은 전극판의 면적(A) 및 전극판 사이의 유전체의 유전율(ε)에 비례하고,전극판 사이의 간격(d)에 반비례한다.

정전용량 C=εA/d 이다.

ε은 공기의 유전율을 나타낸 것이다.

여기서 전극판(11)(12)의 면적(A) 및 전극판간의 간격(d)은 고정되어 있으므로,프린징 효과에 의한 전기장내로 유입되는 공기에 포함된 수증기에 의해 공기의 유전율(ε)이 변하므로 정전용량(C)이 변하게 되어 결국 정전용량(C)의 변화량에 의해 습도변화량을 정확히 검출할 수 있게 되는 것이다.

즉,전기장내로 수증기 유입되면 정전용량(C)이 증가됨과 아울러 정전용량(C)은 온도의 영향을 거의 받지 않으므로 습도변화를 정확하게 검출할 수 있게 되는 것이다.

도 4는 이와같은 습도센서를 이용한 습도검출 회로를 나타낸 것으로,그 구성은 펄스 발생기(20)와,상기한 습도센서(10)와 저항(R1)으로 된 미분회로부와,상기 미분회로부의 출력전압과 기준전압과의 차를 차동증폭하는 연산증폭기(OP)로 이루어진다.

여기서 상기 습도센서는 전자렌지의 콘트롤패널 후면에 설치되는 피시비 기판에 패턴처리되어 구성된다.

이와같이 구성한 습도검출 회로에 의해 조리중에는 송풍팬의 바람에 의해 조리실내의 수증기가 외부로 배출되므로 피시비 기판에 영향을 미치지 않게 되므로 도 4에 나타낸 바처럼 펄스 발생기(20)에서 출력된 펄스파(ⓐ)가 습도센서(10)와 저항(R1)을 통해 미분되어 라이징(rising)과 폴링(falling)시의 전압만 출력된다.

이러한 미분파(ⓑ)가 연산증폭기(OP)에 입력되어 출력되면 라이징시의 순간적인 전압(ⓒ)만 출력되므로 마이컴(3)이 인식하지 못하게 된다.

하지만 조리완료후에는 송풍팬의 동작이 중지되어 흡기구를 통한 수증기가 상기 피시비 기판에 영향을 미치게 되는데,즉,패턴처리된 습도센서(10)의 전기장으로 도 3과 같이 수증기로 인한 작은 입자의 물방울이 유입되게 되는데,이렇게 습도센서(10)의 전기장으로 수증기가 유입되면 정전용량(C)이 높아지게 된다.

정전용량이 높아진 습도센서(10)와 저항(R1)으로 된 미분회로부로 펄스 발생기(20)에서 출력된 펄스파(ⓐ)가 입력되면 펄스파의 입력전압이 라이징시 모두 저항(R1)에 걸린 후 서서히 습도센서(10)에 충전되게 된다.

이렇게 정전용량이 높아짐에 따라 습도센서(10)로 충전된 전압이 방전하게 되면 방전시간이 지연되어서 연산증폭기(OP)의 기준전압을 넘게 되므로 도 5와 같이 되는데,이러한 미분파는 연산증폭기(OP)에 입력되어 출력되면 항상 하이상태를 유지하게 되므로 마이컴(3)이 인지하게 된다.

이와같이 마이컴(3)이 인지하게 되면 피시비 기판에 습기가 끼어 있는 것으로 판단하여 송풍팬을 제어하여 바람을 일으키게 된다.

이 바람이 상기 피시비 기판으로 송풍됨에 따라 습기가 제거되어 마이그레이션과 디스플레이의 수증기 서림이 방지되는 것이다.

이상에서 상술한 바와같이 본 발명은 정전용량 방식에 의한 습도센서와 이를 이용한 습도검출 회로를 구성한 것으로,상기 습도센서는 온도의 영향을 거의 받지 않는 정전용량 방식에 의해 습도를 검출하므로 습도를 정확하게 검출할 수 있게 되고,이러한 습도센서를 이용하여 피시비 기판에 서리는 습기를 정확하게 검출하여 송풍팬을 구동시킴에 따라 그 바람에 의해 상기 습기가 제거되어 피시비 기판의 마이그레이션과 디스플레이의 수증기 서림이 방지되는 것이다.

본 발명은 전자렌지의 습도센서에 관한 것으로,특히 정전용량방식에 의한 습도센서로 습도를 확실하게 검출하고,이러한 습도센서에 의해 피시비 기판에 서리는 수증기의 습도를 검출하여 디스플레이의 수증기 서림을 방지함과 아울러 피시비 기판의 납땜부 마이그레이션을 방지할 수 있도록 한 전자렌지의 습도센서 및 습도검출 회로를 제공하기 위한 것이다.

Claims (3)

1. 피시비 기판(13)상에 한쌍의 전극판(11)(12)을 소정간격을 두고 누여서 부착한 것을 특징으로 하는 전자렌지의 습도센서.
2. 펄스 발생기(20)와,피시비 기판(13)상에 한쌍의 전극판(11)(12) 소정간격을 두고 누여져 부착되어 이루어진 습도센서(10)와 저항(R1)으로 된 미분회로부와,상기 미분회로부의 출력전압과 기준전압과의 차를 차동증폭하는 연산증폭기(OP)로 구성한 것을 특징으로 하는 전자렌지의 습도검출 회로.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 전극판을 피시비 기판상에 패턴처리하여 구성한 것을 특징으로 하는 전자렌지의 습도센서 및 습도검출 회로.