KR20000007935U

KR20000007935U - 110/220볼트 겸용 전기 요.장판이 온도 조절기

Info

Publication number: KR20000007935U
Application number: KR2019980019487U
Authority: KR
Inventors: 김동열; 이주석
Original assignee: 이주석; 김동열
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-05-06
Also published as: KR200275678Y1

Abstract

본 고안은 110/220V겸용 전기 요·장판의 온도 조절기에 관한 것으로, 히터(HEATER)와 나일론센서(SENSOR) 및 검지선(DETECTOR)이 하나의 구조로된 발열부(4)와 발열부의 발열온도를 검출하는 온도 검출부(3) 및 온도제어의 기준전압을 검출하는 기준전압부(5)를 구비하여 온도설정부(2)와 온도비교부(6)에서 온도검출전압(VS)과 기준전압(VR)을 비교하여 발열부(4)의 가열동작을 설정된 온도로 유지시킬수 있도록 구성시키고 또 인가되는 전원전압이 110V인지 220V인지를 검출하는 전원전압검출부(7)를 기준전압부(8)와 접속시키고 전원전압검출부(7)에서 검출된 전원전압에 의해 트리거 되는 단안정타이머(10)와 펄스신호를 발생시키는 전원전압검출부(9) 및 온도비교부(6)와 단안정회로의 제어를 받아 최종적으로 TH1(SCR)을 트리거시키는 트리거회로부(11)와 회로의 각부에 DC전압을 공급하는 전원회로부(1)를 구비한 구조의 자동전환방식으로 전원전압(110/220V)에 관계없이 사용가능하며 온도검출시간(AC1에+, AC2에-)과 가열시간(AC1에-, AC2에+)을 분리시켜 정확성 있는 온도제어가 이루어지게 하며 또 비교편차가 극소한 4개의 전압비교기(COMPARATOR)가 내장된 I.C를 사용하여 회로의 동작편차를 극소화할수 있게 이를 I.C에 내장하여 하나의 칩(CHlP)화 함으로서 회로동작편차를 극소화시키고 부품의 간소화를 달성할수 있도록 하며 ON/OFF ZERO CROSS방식을 채용하여 노이즈 장해까지 해소케한 것이다.

Description

110/220볼트 겸용 전기 요.장판이 온도 조절기

본 고안은 110/220V겸용 전기 요·장판의 온도 조절기에 관한 것으로 보다 구체적인 것은 자동전환방식으로 전원전압(110/220V)에 관계없이 사용가능하며 온도검출시간과 가열시간을 분리시켜 정확성있는 온도제어가 이루어지게 하며 또 비교편차가 극소한 4개의 전압비교기(COMPARATOR)가 내장된 I.C를 사용하여 회로의 동작편차를 극소화할수 있게 이를 I.C에 내장하여 하나의 칩(CHlP)화 함으로서 회로동작편차를 극소화시키고 부품의 간소화를 달성할수 있도록하며 ON/OFF ZERO CROSS방식을 채용하여 노이즈 장해까지 해소케한 것이다.

전열기구는 전원전압 변동에 민감하지는 않으나 사용교류전압 즉, 110V와 220V 사용에 따라서 상이한 열선이 적용되거나 또는 단일열선을 사용할수 있다.

상이한 열선을 사용하는 경우에 있어서는 전원전압에 따라서 전원선택 수단을 별도로 재결선하여야 하는 번거로움과 오조작시의 장치파손을 초래하는 문제점이 있다.

본 고안은 위와같은 종래의 문제점을 보안하고져 고안된 것으로서 이를 도면에 의거 더욱더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 블록도

도 2는 본 고안의 비교기의 예시도

도 3은 본 고안의 발열부 예시도

도 4는 본 고안의 회로도이다

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회로전원부 2 : 온도설정부

3 : 온도검출부 4 : 발열부

5 : 기준전압검출부 6 : 온도비교부

7 : 전원전압검출부 8 : 기준전압

9 : 제로전압검출부 10 : 단안정타이머

11 : 트리거회로부 101 : 검지선(DETECTOR)

201 : 나일론(SENSOR) 301 : 히터(HEATER)

A : 발열선

히터(HEATER)와 나일론센서(SENSOR) 및 검지선(DETECTOR)이 하나의 구조로된 발열부(4)와 발열부의 발열온도를 검출하는 온도 검출부(3) 및 온도제어의 기준전압을 검출하는 기준전압부(5)를 구비하여 온도설정부(2)와 온도비교부(6)에서 온도검출전압(VS)과 기준전압(VR)을 비교하여 발열부(4)의 가열동작을 설정된 온도로 유지시킬수 있도록 구성시키고 또 인가되는 전원전압이 110V인지 220V인지를 검출하는 전원전압검출부(7)를 기준전압부(8)와 접속시키고 전원전압검출부(7)에서 검출된 전원전압에 의해 트리거 되는 단안정타이머(10)와 펄스신호를 발생시키는 전원전압검출부(9) 및 온도비교부(6)와 단안정회로의 제어를 받아 최종적으로 TH1(SCR)을 트리거시키는 트리거회로부(11)와 회로의 각부에 DC전압을 공급하는 전원회로부(1)를 구비하여 110V/220V의 겸용사용이 가능하도록한 온도조절기로서

이의 작용을 도 1의 블록도에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

발열부(4)

히터(HEATER)와 나일론센서(SENSOR) 및 검지선(DETECTOR)이 하나의 구조로되어 히터가 가열되어 온도가 상승되면 나일론 층의 전기저항(RS)이 감소하는데 온도변화에 따른 나일론층의 전기저항(RS) 변화를 온도센서로 이용하고

온도검 출부(3)

교류전원이 AC1에+, AC2에-가 인가될 때 온도검출이 행해지며 인가된 전원전압은 R1+R7(R9)+R25의 직렬합성저항과 나일론의 전기저항(RS)에 분압되며 센서전압(Vrs)은 나일론의 전기저항(RS)에 비례하고 R1+R7(R9)+R25의 직렬합성저항에 반비례한다. 따라서 나일론의 전기저항(RS)은 온도에 반비례하므로 센서전압(Vrs)은 온도에 반비례하며 인가전압에 비례하게 한다.

TH1(SCR)

온도검출시는 TH1의 에노드와 케소드(A,K) 간에 역전압이 걸리므로 히터가열이 중지되며 센서전압(Vrs)에 영향을 주지않고 나머지 반사이클(AC1에-, AC2에+) 동안 독립적으로 동작한다.

센서전압(Vrs)

검지선의 S1과 S2를 경유하여 정류기(DIODE) D11에 의해 정류(직류변환)되고 C7에 의해 평활되어 R26과 R6에 의해 분압되어 R6양단전압이 비교기(U1C)+핀과 GND간에 온도검출전압(VS)으로 공급되며 C4는 온도검출전압(VS)을 완전 DC화하여 비교기(U1C)의 동작을 안정시켜준다.

기준전압검출부(5)

비교기(U1C)-핀의 전압(VR)은 온도제어의 기준전압으로서 온도검출과 같은 시기에 만들어지며 인가된 전원전압은 R5와 R2에 의해 분압되어 D6에 의해 정류되고 C1에 의해 평활되어 비교기(U1C)-핀과 GND 사이에 공급된다 따라서 전원전압변화에 따라 VS와 같은 비율로 변화하도록 설정되었다.

온도비교부(6) 및 설정부(2)

비교기(U1C)는 기준전압(VR)과 온도검출전압(VS)의 비교동작을 하며 온도가 상승하여 온도검출전압(VS)가 기준전압(VR)보다 낮아지면 비교기(U1C)출력이 LOW가 되어 가열중지되고 그반대이면 비교기(U1C)출력이 HIGH(VCC)가 되어 가열동작이 진행되며 가변저항 R7에 의해 설정된 온도가 유지된다.

제로전압검출부(9)

교류전원이 인가될 때 SIN파의 0V근처에서 비교기(U1D)출력핀에 +펄스를 발생시키는 회로로서 R16을 조정하여 비교기(U1D)-핀의 입력전류를 가변하며 펄스폭조정이 가능하며 D8은 비교기(U1D)-핀 입력의 +전압을 제안해 비교기(U1D)-핀을 보호하며 비교기(U1D)+핀은 별도의 기준전압이 필요없이 접지(GND)된 것이며

비교기(U1D)출력핀은 OPEN COLLECTOR로 되어 있교 VCC로부터 R22를 통하여 PULL UP되며 비교기(U1D)의 두입력핀의 입력조건에 따라 SIN파의 0V근처에서만 HIGH로 되고 그외는 LOW상태로되어 트리거펄스가 만들어진다.

전원전압검출부(7)

전원전압검출은 온도검출과 같은 시기에 이루어지며 인가된 전원이 110V인가 혹은 220V인가를 검출하여 220V이면 단안정타이머를 트리거하고 110V이면 트리거되지않게 하는 회로로서 동일값의 저항(R14,R10)에 의해 VCC의 1/2의 전압이 비교기(U1A)-핀에 기준전압으로 공급되어 있고 인가된 전원전압은 R12와 R11에 의해 분압되어 비교기(U1A)+핀에 검출전압으로 공급되어 비교되며 검출전압의 첨두치가 기준전압에 비해 낮으면 비교기(U1A)출력은 항상 LOW(110V전원)상태이고 높으면(220V) 비교기(U1A)출력에 일정한 폭의 +펄스전압이 발생된다.

단안정타이머(10)

인가된 전원전압이 220V인 경우 비교기(U1A)출력에 AC1에+, AC2에-의 매구간에서 일정한 폭의 +펄스전압이 발생하는데 비교기(U1B)-핀에는 비교기(U1A)출력이 LOW일때는 VCC가 저항값이 동일한 R15와 R13에 의해 분압되어 VCC/2가 인가되고 비교기(U1A)출력이 HIGH일때는 VCC가 인가되며 비교기(U1B)-핀전압이 VCC/2에서 VCC로 상승되는 시점에서 단안정타이머회로가 트리거 되어 비교기(U1B)출력에는 R19×C6/2의 주기를 갖는 GND의 펄스폭이 발생하고 R22의 PULL UP전류는 D10을 통하여 비교기(U1B)출력으로 LOW(GND)되어 트리거회로의 동작이 중지되며 TH1(SCR)은 이기간(SIN파의 3사이클)동안 OFF된다.

따라서 R19×C6/2의 주기는 전원주파수60HZ의, 주기×3(16.66mS×3= 49.98mS)으로 설정되었으며 이시간이 경과하여 C6의 충전전압(UIB+핀전압)이 비교기(U1B)-핀전압보다 높아질 때 비교기(U1B)출력은 HIGH로 반전되고 비교기(U1B)-핀전압이 VCC/2에서 VCC로 상승하여 단안정타이머가 트리거 되기전 까지의 SIN파의 반사이클동안 비교기(U1B)출력은 HIGH상태가 되므로 R22의 PULL UP 전류는 트리거회로에 공급되어 TH1(SCR)은 ON된다.

또한 100V상태에서는 비교기(U1B)-핀전압이 항상 VCC/2이고 비교기(U1B)+은 R19에 의해 PULL UP되어 VCC가 인가되므로 단안정타이머는 트리거되지 않고 비교기(U1B)출력은 항사 HIGH상태가 되어 R22의 PULL UP 전류는 연속적으로 트리거회로에 공급되므로 SIN파의 반주기는 연속적으로 히터에 공급되고 220V상태가 되면 SIN파의 4사이클마다 1회의 반주기가 트리거되어 히터에 공급된다.

인가된 전원전압의 전파가 히터에 공급될 경우의 소비전력P(W)=E×E/R 이며 SCR에 의한 반파제어 이므로 110V인 경우 P(W)=E×E/R/2=110×110/R/2=6050/R이고 220V인 경우 SIN파의 4사이클마다 1회의 반주기가 공급되므로 P(W)=E×E/2/4=220×220/R/2/4=6050/R(W)가 되어 동일한 소비전력이 된다.

단안정회로의 출력을 R18을 통하여 비교기(U1C)-핀 으로 FEED BACK 시켜 110V시와 220V시의 온도편차를 보상한다.

트리거 회로부(11)

VCC로부터 R22를 통하여 PULL UP된 전압은 제로전압검출부(9)의 비교기(U1D)출력에 의해 폭이좁은 +펄스로 변하고 온도비교부(6) 및 단안정회로의 제어를 받아 최종적으로 트리거회로에 입력되어 Q1에 의해 전류증폭되어 T1의 1차에 가해지고 2차에 유도된 펄스전압은 TH1(SCR)의 게이트에+, 케소드에-의 극성으로 가해져 TH1(SCR)이 트리거된다.(ZD2는 D10의 순방향전압에 의해 Q1이 동작되는 것을 막는다.)

전원회로부(1)

회로의 각부에 DC전압을 공급하는 회로로서 AC1에 인가된 교류전압은 C2의 교류저항에 의해 전류제한이 되고 제한된 전류는 R3을 거쳐 D4와 D5에 의해 정류되어 C3으로 평활되며 ZD1에 의해 정전압화된다.

따라서 본 고안은 상기와 같이된 구조로서 ON/OFF ZERO CROSS 방식으로 노이즈(EMI)장해를 해소하며 전원전압(110/220V)에 관계없이 사용가능케 자동전환방식이며 또한 온도검출(3) 시간(AC1에+, AC2에-)과 가열시간(AC1에-, AC2에+)을 분리시켜 정확성 있는 온도제어가 이루어지며 비교편차가 극소한 4개의 전압비교기가 내장된 I.C를 사용하여 회로의 동작편차를 극소화할수 있게 이를 I.C에 내장하여 하나의 칩화하여 회로 동작편차를 극소화시키고 부품의 간소화를 달성할수 있도록 하며 전기요나 장판 등을 작동시 어떠한 원인을 온도제어 불능상태가 되어 히터(HEATER)(301)가 과열되면 발열선(A)의 나일론(201) 층이 녹아 히터(301)와 감지선이 쇼트되고 AC2→히터→감지선→가변저항(R25)→다이오드(D1)→전원공급주(AC1)의 경로로 과전류가 흘러 저항(R22)이 발열되며 기구적으로 결합된 온도퓨즈(TF1)가 단선되므로 전원공급을 끊어 과열로 인한 화재 등을 방지하여 주며 또한 제로 전압검출부의 비교기(U1D)출력핀은 OPEN COLLECTOR로 되어 있고 VCC로부터 저항(R22)를 통하여 PULL UP되며 비교기(U1D)의 두 입력핀(+,-)의 입력조건에 따라 SIN파의 OV근처에서만 HIGH로되고 그외는 LOW(GND) 상태로 되어 트리거펄스가 만들어진다. 따라서 TH1(SCR)은 OV근처에서 도통되므로 노이즈 발생이 극히 적은 이점을 가지는 것이다.

그리고 전원회로부의 저항(R3)은 AC전원 투입시 콘덴서(C2)에 서어지(SURGE) 전류가 흐르는 것을 억제하여 회로전원부(1)의 부품파손을 막고 회로의 동작신뢰도를 높인다.

Claims

히터(HEATER)와 나일론센서(SENSOR) 및 검지선(DETECTOR)이 하나의 구조로된 발열부(4)와 발열부의 발열온도를 검출하는 온도 검출부(3) 및 온도제어의 기준전압을 검출하는 기준전압부(5)를 구비하여 온도설정부(2)와 온도비교부(6)에서 온도검출전압(VS)과 기준전압(VR)을 비교하여 발열부(4)의 가열동작을 설정된 온도로 유지시킬수 있도록 구성시키고 또 인가되는 전원전압이 110V인지 220V인지를 검출하는 전원전압검출부(7)를 기준전압부(8)와 접속시키고 전원전압검출부(7)에서 검출된 전원전압에 의해 트리거 되는 단안정타이머(10)와 펄스신호를 발생시키는 전원전압검출부(9) 및 온도비교부(6)와 단안정회로의 제어를 받아 최종적으로TH1(SCR)을 트리거시키는 트리거회로부(11)와 회로의 각부에 DC전압을 공급하는 전원회로부(1)를 구비한 110/220V겸용 전기 요·장판의 온도 조절기