KR20020019644A - 감열발열선의 온도 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원칩마이크로세서를 이용하여 감열 발열선의 온도를 측정하여 설정치와 비교하여 그 결과에 따라 발열선과 연결된 제어 소자를 개폐하여 일정한 온도를 유지해 주는 감열발열선의 온도 제어 장치에 관한 것으로, 발열선과 감지선, 그리고 그 사이에 감열선이 형성된 감열 발열선의 온도를 제어하는 장치에 있어서, 상기 감열 발열선의 온도 변화를 감지하여 출력하는 온도 감지부와; 기준 온도를 기준으로 설정 온도를 여러 단계로 분할 설정하여 온도 설정의 기준이 되게 하는 설정 기준부와; 상기 설정 기준부에 의해 여러 단계로 설정된 기준 온도를 기준으로 각 단계별 온도를 설정해 주는 온도 설정부와; 공급되는 교류 전원의 공급 전압을 검출하는 교류 전원 검출부와; 상기 감열 발열선의 단선 여부를 감지하는 단선 감지부와; 동작 전원을 공급하기 위하여 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 공급해 주는 직류 전원 공급부와; 상기 설정 기준부와 온도 설정부, 그리고 상기 온도 감지부를 이용하여 감열 발열선에 공급되는 전압을 제어하여 온도를 제어해 주는 제어부로 구성된다.

Description

감열발열선의 온도 제어 장치{Temperature Controller of Heater}

본 발명은 감열발열선의 온도 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원칩마이크로세서를 이용하여 감열발열선의 온도를 측정하여 설정치와 비교하여 그결과에 따라 발열선과 연결된 제어 소자를 개폐하여 일정한 온도를 유지해 주는 감열발열선의 온도 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 감열발열선의 온도를 제어하기 위해서는 설정 온도를 정해 놓고, 이 설정 온도를 기준으로 하여 제어하는 것이 일반적인 방법인데, 설정 온도를 기준으로 하여 실제 발열량을 제어하는 방법으로 기존에는 발열선에 공급되는 전원 전압의 위상을 제어하여 공급되는 전원의 전력량을 제어하여 발열량을 제어하였다.

그러나, 기존의 위상 제어 방법에 의한 온도 제어 방법은 발열 초기에 설정 온도에 이르는 시간이 상대적으로 느려서 온도 적응성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 온도 제어 방법이 안고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 온도 설정을 가변 저항으로 되어 감열 발열선의 온도 저항 계수가 가변 저항의 그 특성과 일치하지 않는 점을 보정하기 위하여 설정치와 기준치를 비교하는 여러 제어 단계를 이용하여 각 단계마다 개별 설정을 함으로써, 온도의 직선적 설정을 가능하게 하고, 전원 공급을 온/오프 제어함으로써 온도 상승 속도를 향상시켜 주는 감열발열선의 온도 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 감열발열선의 온도 제어 장치의 회로를 나타낸 회로도.

도 2는 본 발명의 원칩마이크로세서(U1)의 제어 과정을 설명하기 위한 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 온도 감지부 20 : 설정 기준부

30 : 온도 설정부 40 : 교류 전원 검출부

50 : 직류 전원 공급부 60 : 단선 감지부

A1 : 상측 교류 전원선 A2 : 하측 교류 전원선

H1, H2 : 발열선 S1, S2 : 감지선

U1 : 원칩마이크로세서

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 발열선과 감지선, 그리고 그 사이에 감열선이 형성된 감열 발열선의 온도를 제어하는 장치에 있어서, 상기 감열 발열선의 온도 변화를 감지하여 출력하는 온도 감지부와; 기준 온도를 기준으로 설정 온도를 여러 단계로 분할 설정하여 온도 설정의 기준이 되게 하는 설정 기준부와; 상기 설정 기준부에 의해 여러 단계로 설정된 기준 온도를 기준으로 각 단계별 온도를 설정해 주는 온도 설정부와; 공급되는 교류 전원의 공급 전압을 검출하는 교류 전원 검출부와; 상기 감지선의 단선 여부를 감지하는 단선 감지부와; 동작 전원을 공급하기 위하여 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 공급해 주는 직류 전원 공급부와; 상기 설정 기준부와 온도 설정부, 그리고 상기 온도 감지부를 이용하여 감열 발열선에 공급되는 전압을 제어하여 온도를 제어해 주는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 감열발열선의 온도 제어 장치를 제공한다.

(실시예)

본 발명에 따른 감열발열선의 온도 제어 장치의 구성 및 작용을 본 발명의 일 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 1은 본 발명에 따른 감열발열선의 온도 제어 장치의 회로를 나타낸 회로도, 도 2는 본 발명의 원칩마이크로세서(U1)의 제어 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명에 따른 감열발열선의 온도 제어 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 발열선(H1, H2)과 감지선(S1, S2), 그리고 그 사이에 감열선이 형성된 감열 발열선의 온도를 제어하기 위하여, 상기 감열 발열선의 온도 변화를 감지하여 출력하는 온도 감지부(10)와; 기준 온도를 기준으로 설정 온도를 여러 단계로 분할 설정하여 온도 설정의 기준이 되게 하는 설정 기준부(20)와; 상기 설정 기준부(20)에 의해 여러 단계로 설정된 기준 온도를 기준으로 각 단계별 온도를 설정해 주는 온도 설정부(30)와; 공급되는 교류 전원의 공급 전압을 검출하는 교류 전원 검출부(40)와; 상기 감열 발열선의 단선 여부를 감지하는 단선 감지부(60)와; 동작 전원을 공급하기 위하여 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 공급해 주는 직류 전원 공급부(50)와; 상기 설정 기준부(20)와 온도 설정부(30), 그리고 상기 온도 감지부(10)를 이용하여 감열 발열선에 공급되는 전압을 제어하여 온도를 제어해 주는 제어부(U1)로 이루어진다.

여기서, 상기 제어부(U1)는 원칩마이크로세서(U1)로 구성된 것이다.

상기 온도 감지부(10)는 상기 감열 발열선을 발열체로 사용하는 온도 제어 장치에 있어서, 제어 소자를 통하여 발열선(H1, H2)에 전류가 흐르지 않는 시간 동안에(원칩마이크로세서(U1)거 동기 신호를 기준으로 하여 그 시점을 결정한다.) 발열선과 감열선사이의 저항값에 따라 동작하는 능동 소자인 트랜지스터 Q2를 통해 캐패시터 C4를 충전하게 하여(충전 시작 전에 저항 R3, R5, VR1을 통해 완전 방전된 상태에서 원칩마이크로세서(U1)의 A1, A2를 3스테이트(3 state) 상태로 하여 둔다.) 원칩마이크로세서(U1)의 RTCC가 '하이(high)'가 될 때까지 시간을 측정하여 이를 온도 측정값으로 기억시킨다.

상기 설정 기준부(20)는 상기 온도 설정부(30)의 최저 저항값을 결정하는 저항 R5와 설정 기준부(20)의 기준 저항 13을 동일값 또는 근사값으로 하여 설정 저항값이 기준 저항값의 몇 배인가를 계산하여 단계값을 결정하도록 하는 역할을 한다.

측정 방법은 온도 측정시와 동일한 원리로 하고, 캐패시터 C4가 완전 방전된상태에서 원칩마이크로세서(U1)의 A2는 3 스테이트 상태로 A3은 '하이'로 한 후, A1을 '하이'로 하여 RTCC가 '하이'가 될 때까지의 시간을 측정하여 기준값으로 저장한다.

상기 교류 전원 검출부(40)는 저항 R10, 캐패시터 C6, C7, 다이오드 D3, D4로 정류 및 평활 회로를 구성하여, 저항 R17, R18, 다이오드 D8, 트랜지스터 Q4로 직류 안정화 전원 회로를 구성하여 원칩마이크로세서(U1), 온도 감지부(10) 등에 안정화된 직류 전원을 공급한다.

제어부인 원칩마이크로세서(U1)는 상기 온도 감지부(10), 설정 기준부(20), 온도 설정부(30), 교류 전원 검출부(40), 단선 감지부(60)의 연대 입출력에 의하여 온도 측정, 온도 설정, 상용 입력 전압 인식, 감지선의 단선 여부 판별, 종합 판단 등의 일련의 처리를 반복함으로써 최적의 상태를 유지하고 비정상적인 상황이 발생되면 전원을 차단하도록 하여 안전하고 쾌적한 온도를 유지하도록 한다.

상기 구성 요소에 의한 감열발열선의 온도 제어 장치의 동작을 설명하면, 온도 감지부(10)가 감열 발열선의 온도 변화를 감지한 데이터를 원칩마이크로세서(U1)에 입력하여 측정하고, 온도 설정부(30)가 측정한 설정값을 기준부가 측정한 기준값으로 나누어서 나머지를 반올림한 값을 단계값으로 하고, 각 단계값에 특정값을 부여하여 단계별 온도를 설정하여 두고(이 때, 온도 감지부(10)의 온도별 입력 데이터를 기준으로 단계별 설정값을 결정하고 이 값을 '온도 설정값'이라 한다.)

온도 설정부(30)의 가변 저항 VR1의 이동 위치에 비례한 온도 설정을 하도록하여, 온도 감지부(10)를 통해 측정한 측정값과 '온도 설정값'을 비교하여 제어 소자인 트랜지스터 Q1을 개폐함으로써(원칩마이크로세서(U1)의 A0으로 트리거펄스 출력) 단계별로 일정한 온도를 유지할 수 있는 것이다.

상기와 같은 온도 제어 과정을 상기 원칩마이크로세서(U1)의 동작 과정을 통하여 다시 설명한다.

먼저, 원칩마이크로세서(U1)의 입출력 상태를 설정하고(S 10), 교류 전압이 110V인지220V인지를 확인하여 220V이면 V2를 리셋시키고(S 111), 110V이면 V2를 셋시킨다(S 12).

그리고, 원칩마이크로세서(U1)의 B6의 출력이 상승 엣지(rising Edge)인지를 확인하여(S 13), 아니면 온도 제어 단계로 이동하고, 상승 엣지이면 클락(CLK)이 1증가한 후(S 131)에 출력단(OUT)이 '하이'이면(S 132) 다시 V2의 출력이 '하이'인지를 확인하여 클락의 수가 4의 배수일 때에 원칩마이크로세서(U1)의 A0에 트리거펄스를 인가하고(S 134), V2의 출력이 '로우'이면 클락 수가 4의 배수가 아닌 때에 원칩마이크로세서(U1)의 A0에 트리거펄스를 인가한다(S 135).

그리고, 온도 제어 단계로 이동한다.

온도 제어 단계는 클락 수가 80일 때에(S 14) 기준값을 ST에 저장하고(S 141), 클락 수가 160일 때에는(S 15) 측정 온도를 TE에 저장한다(S 151).

클락 수가 240일 때에는(S 16) 설정치 측정값을 SE에 저장하고(S 161), 상기 SE를 ST로 나누어, 이를 단계값으로 하여 단계별 설정값을 SETE에 저장한다(S 162).

상기 TE에서 SETE를 감하여 그 값이 '0'보다 작으면 출력단(OUT)을 셋하고(S 171), 아니면 출력단(OUT)을 리셋한다(S 18).

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 감열발열선의 온도 제어 장치는

온도를 설정하는 가변 저항과 감열 발열선의 온도 저항 계수가 일치하지 않는 것을 보정하고, 온도 설정치와 기준치를 비교하는 여러 제어 단계를 이용하여 온도 제어를 각 단계별로 수행함으로써 보다 정확한 설정 온도를 유지하면서 온도 변화를 직선적으로 변화시켜 줌으로써 발열 특성을 향상시켜 주는 효과를 제공한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 발열선과 감지선, 그리고 그 사이에 감열선이 형성된 감열 발열선의 온도를 제어하는 장치에 있어서,

   상기 감열 발열선의 온도 변화를 감지하여 출력하는 온도 감지부와;

   기준 온도를 기준으로 설정 온도를 여러 단계로 분할 설정하여 온도 설정의 기준이 되게 하는 설정 기준부와;

   상기 설정 기준부에 의해 여러 단계로 설정된 기준 온도를 기준으로 각 단계별 온도를 설정해 주는 온도 설정부와;

   공급되는 교류 전원의 공급 전압을 검출하는 교류 전원 검출부와;

   상기 감열 발열선의 단선 여부를 감지하는 단선 감지부와;

   동작 전원을 공급하기 위하여 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 공급해 주는 직류 전원 공급부와;

   상기 설정 기준부와 온도 설정부, 그리고 상기 온도 감지부를 이용하여 감열 발열선에 공급되는 전압을 제어하여 온도를 제어해 주는 제어부로 구성되는 것을

   특징으로 하는 감열발열선의 온도 제어 장치.