KR200207933Y1 - 진공청소기의 고조파 저감회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 트라이악의 게이트를 위상각 제어하여 출력을 제어하는 진공청소기에 있어서, 교류전원의 파형을 제로 크로싱 여부로 인식하여 2번의 제로 크로싱 주기에 동기를 맞추어 트리거 펄스 출력을 제공하는 제로 크로싱부;

제로 크로싱부의 트리거 펄스가 짝수회 주기일 때마다 출력 레벨을 변환시키는 플립플롭;

상기 플립플롭의 출력을 가변시키는 슬라이드 볼륨; 및

슬라이드 볼륨에 의한 출력 레벨을 인식하여 상응하는 위상각(약, 중, 강, 최강)으로 진공청소기의 모터 구동용 트라이악 게이트를 제어하며 플립플롭의 출력이 변환되는 주기 동안에는 설정 모드보다 약한 출력을 출력토록 게이트를 제어하며, 플립플롭의 출력에 대응하여 주기적으로 반복 제어하는 위상 제어부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 진공청소기의 고조파 저감회로이며,

진공청소기의 출력이 높아 고조파 성분이 많이 생겨도 출력을 주기적으로 반복하여 감소시키므로 평균 고조파 발생 량을 줄일 수 있도록 한다.

Description

진공청소기의 고조파 저감회로

본 고안은 트라이악의 게이트를 위상각 제어하여 출력을 제어하는 진공청소기에서, 교류전원의 파형을 제로 크로싱 여부로 인식하여 트리거 펄스 출력을 제공하는 제로 크로싱부, 제로 크로싱부의 트리거 펄스가 입력전원의 한 파형에 상응하는 주기일 때마다 출력 레벨을 변환시키는 플립플롭, 이 플립플롭의 출력을 모드에 맞게 가변시키는 슬라이드 볼륨, 및 슬라이드 볼륨에 의한 출력 레벨을 인식하여 상응하는 위상각(약, 중, 강, 최강)으로 진공청소기의 모터 구동용 트라이악 게이트를 제어하며 플립플롭의 출력이 변환되는 주기 동안에는 설정 모드보다 약한 출력을 출력토록 게이트를 제어하는 위상 제어부를 포함 구성하므로 진공청소기의 출력이 주기마다 반복 변하도록 하여 고조파를 저감시키는 특성을 가지는 진공청소기의 고조파 저감회로에 관한 것이다.

일반적으로 진공 청소기는 모터의 회전력으로 진공을 발생시켜 발생한 진공 흡인력으로 먼지 등을 빨아들여 실내를 청소하는 기기이다. 따라서 청소기는 주로 모터와 먼지 흡입 필터(주머니)를 수용하는 하우징(본체)과, 하우징에 설치한 연결 수단을 통하여 연결되며 먼지 등을 흡입하는 통로를 제공하는 흡입 연결(플렉시블)호스와, 흡입 연결호스와 신축 가능토록 연결되며 끝에 흡입 브러시를 포함하는 흡입수단을 결합시키는 신축관을 포함하여 이루어진다. 또한 연결호스에 결합된 손잡이에는 전원을 온 오프 시키고 흡입력을 "강"에서 "약"으로 변환 선택시키는 스위치부(예를 들어 슬라이드 볼륨)가 설치된다. 이는 도 1 과같이 예시할 수 있는바, 진공 발생용 모터 및 흡입필터등을 수용하는 본체(하우징)(1)와, 진공 흡입력을 전달하고 전원 구동용 전선이 외피에 권선된 플렉시블 연결호스(2)와, 연결호스(2)와 분리 가능토록 결합되고 선단에 흡입브러시(2-3)를 가지는 흡입수단(2-2)이 결합되는 신축관(2-1), 및 연결호스(2)와 신축관(2-1)을 결합시키며 흡입 레벨을 조정하는 슬라이드 볼륨(3)을 가지는 스위치부(3-1)를 포함하여 이루어진다. 이 경우 모터로 인한 흡입력의 정도(모터의 출력 레벨 상태)는 스위치부(3-1)의 선택 레벨에 상응하는 볼륨(3)(도 2 에서는 회로적인 표현으로 슬라이드 볼륨(S/V)으로도 병기 표기함)이 세팅되면 이로부터 인식되는 값을 시정수로 하여 모터 구동 제어용 트라이악의 게이트를 위상 제어하여 모터의 출력을 제어토록 한다. 즉 "강" 상태이면 이에 상응하는 시정수로 게이트를 위상 제어하고, "약" 상태이면 이에 상응하는 시정수로 게이트를 위상 제어시킨다. 이는 도 2 와같이 회로적 표현으로 예시할 수 있는바, 진공청소기 본체(1)에는 플럭을 통하여 교류전원을 제공토록 하고, 본체(1)에 인가되는 교류전원은 플렉시블 연결호스(2)를 통하여 온 오프(온 오프 수단의 예시는 생략함)되도록 하고, 연결호스(2)에는 흡입력(모터의 출력)을 선택하는 볼륨(3)을 포함시킨다. 본체(1)는 진공 흡입력 발생용 모터(M)를 포함하고, 상기 볼륨(3)의 선택 레벨은 시정수를 결정하고 이에 따라 트라이악(5)을 위상 제어 할 수 있도록 게이트를 구동한다. 상기에서 저항(R1, R2, R3, S/V)은 콘덴서(C1)와의 시정수를 제공하면서 다이악(6)을 통하여 트라이악(5)의 게이트를 구동하는 구동 제어수단을 이룬다. 도면 2 에서 콘덴서(C3)는 노이즈 필터이고, 콘덴서(C2) 및 저항(R4)은 리플 제거용이다. 따라서 도 2 는 도 3 과 같은 등가회로로 표시할 수 있다. 즉, 도 2 에서 저항(R1, R2, R3, S/V)의 값을 등가적으로 가변저항(VR)으로 표시한 도면이다. 이는 저항(R1, R2, R3, S/V)이 등가적으로 가변저항(VR)을 이루어 콘덴서(C1)와 시정수를 형성하고 이에 의하여 트라이악(5)의 위상각 제어를 수행토록 한다. 이러한 트라이악(5)의 게이트 제어의 원리는 도 4a 와 같은 입력 전원이 인가되면 게이트 구동 전류를 인가하는 시점(콘덴서(C1)가 방전하는 시점으로 예를 들어 도 4b 의 위상 시점(t1, t2, t3...)에서부터 게이트 출력 전원이 모터(M)에 인가되는 형태를 이룬다. 즉, 게이트 구동전류 인가 시점을 0도 및 360도 시점에서 바로 인가하느냐(사인파 출력을 인가하는 경우) 아니면 90도 및 450도 시점에서 인가하느냐(출력이 반만 인가되는 경우)에 따라 출력 레벨이 달라지는 것을 이용하여 교류전원을 위상각 제어하는 방식이다.

그런데 이러한 방식을 사용하는 진공청소기는 위상각을 조정하여 강제적으로 트라이악(5)의 게이트를 제어하여 트라이악(5)을 온 오프시켜 출력을 제어하므로 제어시 전류 파형의 왜곡이 심하여 유럽에서 규제하고 있는 고조파(Harmonics)를 많이 포함하게 되는 요인이 된다.

본 고안의 목적은 이를 해소코자 하는 것으로, 진공 청소기의 출력을 주기적으로 반복하여 감소시켜 평균적으로 고조파 성분을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

이를 위하여 본 고안은 진공청소기 인가 전원의 제로 크로싱을 인식하여 한 주기마다 출력을 감소시키도록 지령하는 플립플롭을 구비하고 플립플롭의 출력에 연동하여 트라이악 게이트의 위상각을 제어토록 위상 제어부를 구비한다.

도 1 은 일반적인 진공청소기의 사시도,

도 2 는 일반적인 진공 청소기의 출력 제어회로도,

도 3 은 도 2 의 등가회로도,

도 4a 는 도 1 에 사용되는 트라이악 인가 전원 파형도,

도 4b 는 도 1 에 사용되는 트라이악의 출력 파형의 예시도,

도 5 는 본 고안의 회로도,

도 6a 는 본 고안에 사용되는 교류 파형의 파형도,

도 6b 는 본 고안의 제로 크로싱부 출력을 예시한 펄스 파형도,

도 6c 는 본 고안의 플립플롭 출력 파형을 예시한 출력 파형도,

도 6d 는 본 고안을 이용한 약 모드 일 때의 위상각 제어 파형도,

도 6e 본 고안을 이용한 중 모드 일 때의 위상각 제어 파형도,

도 6f 는 본 고안을 이용한 강 모드 일 때의 위상각 제어 파형도,

도 6g 는 본 고안을 이용한 최강 모드 일 때의 위상각 제어 파형도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10;제로 크로싱부 20;프립플롭

30;위상 제어부

즉 본 고안은 트라이악의 게이트를 위상각 제어하여 출력을 제어하는 진공청소기에 있어서, 교류전원의 파형을 제로 크로싱 여부로 인식하여 2번의 제로 크로싱 주기에 동기를 맞추어 트리거 펄스 출력을 제공하는 제로 크로싱부; 제로 크로싱부의 트리거 펄스가 짝수회 주기일 때마다 출력 레벨을 변환시키는 플립플롭; 상기 플립플롭의 출력을 가변시키는 슬라이드 볼륨; 및 슬라이드 볼륨에 의한 출력 레벨을 인식하여 상응하는 위상각(약, 중, 강, 최강)으로 진공청소기의 모터 구동용 트라이악 게이트를 제어하며 플립플롭의 출력이 변환되는 주기 동안에는 설정 모드보다 약한 출력을 출력토록 게이트를 제어하며, 플립플롭의 출력에 대응하여 주기적으로 반복 제어하는 위상 제어부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 진공청소기의 고조파 저감회로를 제공하려는 것이다.

이하 본 고안의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5 는 본 고안의 회로도로, 트라이악(5)의 게이트를 위상각 제어하여 출력을 제어하는 진공청소기에 있어서, 교류전원의 파형을 제로 크로싱 여부로 인식하여 2번의 제로 크로싱 주기에 동기를 맞추어 트리거 펄스 출력을 제공하는 제로 크로싱부(10);

제로 크로싱부(10)의 트리거 펄스가 짝수회 주기일 때마다 출력 레벨을 변환시키는 플립플롭(20);

상기 플립플롭(20)의 출력을 가변시키는 슬라이드 볼륨(S/V); 및

슬라이드 볼륨(S/V)에 의한 출력 레벨을 인식하여 상응하는 위상각(약, 중, 강, 최강)으로 진공청소기의 모터 구동용 트라이악(5) 게이트를 제어하며 플립플롭(20)의 출력이 변환되는 주기 동안에는 설정 모드보다 약한 출력을 출력토록 게이트를 제어하며, 플립플롭(20)의 출력에 대응하여 주기적으로 반복 제어하는 위상 제어부(30)를 포함하여 이루어진다. 도면에서 저항(R10, R11) 및 다이오드(D1, D2)는 위상 제어부(30) 및 제로 크로싱부(10)가 ―그라운드 상태이므로 구동전원을 생성하는 기능을 수행하고, 콘덴서(C4, C5)는 노이즈 필터이다. 출력단(P5)은 트라이악(5)의 게이트를 구동하는 출력단이다.

이와같이 구성한 본 고안은 도 6 의 파형도와 함께 설명한다.

교류전원이 도 6a 와같이 제로 크로싱부(10)의 일 입력단자(P1)에 인가되면 도 6b 와 같은 한 사이클마다의 트리거 펄스가 출력단(P2)을 통하여 출력된다. 이러한 출력은 플립플롭(바람직하기는 디 플립플롭)(20)의 입력단(P3)에 인가된다. 플립플롭(20)은 그 특성상 출력단(P4)을 통하여 출력한다. 이 때의 출력은 도 6c 와같이 도 6b의 트리거 펄스에 동기 되어 출력 레벨이 변한다. 이러한 플립플롭(20)의 출력에 의하여 예를 들어 출력이 구간(t1) 에서는 슬라이드 볼륨(S/V)에 의한 설정 출력이 해당 모드대로 도 6d 내지 도 6g 까지 그대로 출력한다. 그리고 구간(t2)에서는 구간(t1)보다는 낮은 출력을 인가토록 위상각의 위상각을 구간보다는 먼저 제어하여 출력의 레벨을 상대적으로 작아지게 제어한다. 따라서 슬라이드 볼륨(S/V)의 모드가 도 6d 내지 도 6g 까지 설정된다 하여도 구간(t2)에서 상대적으로 출력을 작게 위상각 제어하므로 동일 출력에 의한 노이즈 성분을 상대적으로 작게 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 본 고안은 진공 청소기의 모터의 구동을 위상각 제어할 때 교류전원의 제로 크로싱을 검출하여 한 주기마다 출력이 작아지도록 위상각 제어를 가변시키고 이를 반복함으로써 전체적인 위상각 제어시의 고조파 성분 발생을 현저하게 줄일 수 있다.

Claims (1)

1. 트라이악의 게이트를 위상각 제어하여 출력을 제어하는 진공청소기에 있어서, 교류전원의 파형을 제로 크로싱 여부로 인식하여 2번의 제로 크로싱 주기에 동기를 맞추어 트리거 펄스 출력을 제공하는 제로 크로싱부;

   제로 크로싱부의 트리거 펄스가 짝수회 주기일 때마다 출력 레벨을 변환시키는 플립플롭;

   상기 플립플롭의 출력을 가변시키는 슬라이드 볼륨; 및

   슬라이드 볼륨에 의한 출력 레벨을 인식하여 상응하는 위상각(약, 중, 강, 최강)으로 진공청소기의 모터 구동용 트라이악 게이트를 제어하며 플립플롭의 출력이 변환되는 주기 동안에는 설정 모드보다 약한 출력을 출력토록 게이트를 제어하며, 플립플롭의 출력에 대응하여 주기적으로 반복 제어하는 위상 제어부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 진공청소기의 고조파 저감회로.