KR200255731Y1

KR200255731Y1 - 히터 케이블 온도제어장치

Info

Publication number: KR200255731Y1
Application number: KR2019970018263U
Authority: KR
Inventors: 조순대
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2002-01-30
Also published as: KR19990004991U

Abstract

본 고안 히터케이블의 정확한 온도제어는 물론 설치가격이 저렴하고 수명이 긴 히터케이블 온도제어장치에 관한 것으로, 전원트랜스(20)와, 정류기(21)와, 정전압회로(22),및 콘덴서(C3∼C5)로 구성되어 정전압(V1,V2)을 공급하기 위한 전원수단과; 가변저항기(VR1)에 대향하여 접속되는 서미스터(TH)와 복수의 저항기(R1,R2)로 구성된 브릿지회로와, 브릿지회로 보호용 저항기(R3)를 포함하여 히터 케이블의 온도변화에 따른 상기 서미스터의 온도변화에 의해 양 출력단의 출력전류를 증감하는 휘스톤브릿지수단과; 상기 휘스톤브릿지수단의 양 출력단을 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스에 접속하여 차동증폭하는 차동증폭기와, 상기 차동증폭기의 트랜지스터(Q1,Q2) 출력노드에 접속된 다이오드(D1)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 출력노드에 접속된 발광다이오드(L1)와 CDS셀로 구성된 포토커플러로 포함하여, 상기 다이오드(D1)로 유도되는 차동증폭기의 츨력전류로 인한 포토커플러를 이루는 발광다이오드의 밝기증감에 의해 CDS셀 저항값의 변화에 따른 증감전류를 출력하는 차동증폭수단; 및 상기 차동증폭수단의 출력전류에 따라 트라이악의 게이트를 트리거하기 위한 부저항 특성을 갖는 다이악과, 발신기(14)와 물라인(11)에 연결되는 도압관(13)과, 상기 도압관(13)의 외부에 권취된 히터 케이블(12)과, 상기 도압관(13)의 물온도를 검출하는 서미스터(TH)를 구비하여, 상기 도압관의 물온도 변화에 따른 상기 서미스터(TH)의 출력변화로 인하여 변화되는 상기 트라이악의 출력으로 상기 히터 케이블을 온/오프 제어하는 조작수단을 구비하고 있다.

Description

히터 케이블 온도제어장치

본 고안은 동절기 발신기 도압관의 동파를 방지하기 위한 히터 케이블의 온도제어회로에 관한 것이다.

최근의 첨단산업의 대량생산 체제에서 각종 온도, 유량, 압력, 레벨,… , 등 정밀하고 신속한 제어가 생산성 및 품질 등에 결정적인 영향을 미치게 되나, 이에 따라 유량발신기 및 압력 발신기는 제조공정 중에서 가장 중요한 분야로 배관에 유량이 얼마나 흘러갔고 압력은 얼마나 발생하는지 모든 라인을 측정해서 차압식으로 아날로그를 받아 로칼이나 종합판넬로 보냄으로써 밸브를 제어할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 액체유량과 압력을 검출하는 도압관 라인에 히터 케이블을 부착(설치)하여 전기를 공급하므로 약 30℃∼50℃의 범위로 온도를 유지함으로써 도압관의 동파방지는 물론 정확한 유량 및 압력을 검출할 수 있다.

그러나, 동절기인 11월 내지 3월 동안에도 히터 케이블에 전원이 계속 공급되고 있어 전력낭비는 물론이고, 공업표준온도인 20℃를 넘어 80℃ 까지 온도가 상승함에 따라 정확한 유량 및 압력검출에 어려움이 있다.

또, 히터 케이블의 계속적인 전원공급으로 케이블 수명단축은 물론 화재의 위험이 도사리고 있으며, 기존 사용하는 온도제어기기가 있기는 하지만 계전기 접점방식으로 스파크로 의한 고장이 많고, 디지탈 전자제어기는 가격이높기 때문에 문제점이 있었다.

본 고안 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 히터 케이블의 정확한 온도제어는 물론이고 설치가격이 저렴하고 수명이 긴 히터 케이블 온도제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 히터 케이블 온도제어장치는, 전원트랜스(20)와, 4개의 다이오드로 구성된 정류기(21)와, 정전압회로(22), 및 콘덴서(C3∼C5)로 구성되어 정전압(V1,V2)을 공급하기 위한 전원수단과; 가변저항기(VR1)에 대향하여 접속되는 서미스터(TH)와 복수의 저항기(R1,R2)로 구성된 브릿지회로와, 브릿지회로 보호용 저항기(R3)를 포함하여 히터 케이블의 온도변화에 따른 상기 서미스터의 온도변화에 의해 양 출력단의 출력전류를 증감하는 휘스톤브릿지수단과; 상기 휘스톤브릿지수단의 양 출력단을 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스에 접속하여 차동증폭하는 차동증폭기와, 상기 차동증폭기의 트랜지스터(Q1,Q2) 출력노드에 접속된 다이오드(D1)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 출력노드에 접속된 발광다이오드(L1)와 CDS셀로 구성된 포토커플러로 포함하여, 상기 다이오드(D1)로 유도되는 차동증폭기의 츨력전류로 인한 포토커플러를 이루는 발광다이오드의 밝기증감에 의해 CDS셀 저항값의 변화에 따른 증감전류를 출력하는 차동증폭수단; 및 상기 차동증폭수단의 출력전류에 따라 트라이악의 게이트를 트리거하기 위한 부저항 특성을 갖는 다이악과, 발신기(14)와 물라인(11)에 연결되는 도압관(13)과, 상기 도압관(13)의 외부에 권취된 히터 케이블(12)과, 상기 도압관(13)의 물온도를 검출하는 서미스터(TH)를 구비하여, 상기 도압관의 물온도 변화에 따른 상기 서미스터(TH)의 출력변화로 인하여 변화되는 상기 트라이악의 출력으로 상기 히터 케이블을 온/오프 제어하는 조작수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 휘스톤브릿지수단의 회로구성도,

도 2는 본 고안에 따른 차동증폭수단의 회로구성도,

도 3은 본 고안에 따른 조작수단의 회로구성도,

도 4는 본 고안에 따른 전원수단의 회로구성도이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

R1R6 : 저항기 D1 : 다이오드

C1C5 : 콘덴서 Q1,Q2 : NPN 트랜지스터

TH : 서미스터 Q3 : 다이악

VR1 : 가변저항기 Q4 : 트라이악

10 : 포토커플러 11 : 물라인

12 : 히터 케이블 13 : 도압관

14 : 발신기 L1 : 발광다이오드

1∼6 : 입력 및 출력신호

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 일 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 휘스톤브릿지수단의 회로구성도이고, 도 2는 본 고안에 따른 차동증폭수단의 회로구성도이고, 도 3은 본 고안에 따른 조작수단의 회로구성도이며, 도 4는 본 고안에 따른 전원수단의 회로구성도이다.

본 고안의 히터 케이블 온도제어장치는 휘스톤브릿지수단과, 차동증폭수단과, 조작수단, 및 전원수단으로 구성되어 있으며, 그 각각의 회로구성도가 도 1,2,3,4에 각각 도시되어 있다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 휘스톤브릿지수단은 가변저항기(VR1)에 대향하여 접속되는 서미스터(TH)와 복수의 저항기(R1,R2)로 구성된 브릿지회로와, 브릿지회로 보호용 저항기(R3)를 포함한다. 이 휘스톤브릿지수단에는 서미스터(TH)가 저항기(R1,R2) 사이에 접속되어 있으며, 회로보호용 저항기(R3)가 서미스터(TH)와 저항기(R2) 사이의 노드에 연결되며, 히터 케이블의 온도변화에 따라 상기 서미스터(TH)의 온도변화값이 출력된다.

도 2에 도시되어 있는 바의 차동증폭수단은, 상기 휘스톤브릿지수단의 양 출력단을 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스에 접속하여 차동증폭하는 차동증폭기와, 상기 차동증폭기의 트랜지스터(Q1,Q2) 출력노드에 접속된 다이오드(D1)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 출력노드에 접속된 발광다이오드(L1)와 CDS셀로 구성된 포토커플러로 포함하여 구성되며, 상기 다이오드(D1)로 유도되는 차동증폭기의 츨력전류로 인한 포토커플러를 이루는 발광다이오드의 밝기증감에 의해 CDS셀 저항값의 변화에 따른 증감전류를 출력한다.

즉, 차동증폭회로의 입력신호(1)는 트랜지스터(Q2)의 베이스에 접속하고, 입력신호(2)는 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속하며, 저항기(R4)는 다이오드(D1)로 구성되는 보호콘덴서(C1)를 통하여 트랜지스터(Q2)의 콜렉터에 접속하고, 저항기(R5)은 포토커플러(10)의 발광다이오드(L1)를 통하여 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 연결된 구성이다. 외부로 부터의 전원은 모두 동일 구성을 가지며 포토커플러의 출력은 후술할 조작수단에 입력된다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같은 조작수단은, 상기 차동증폭수단의 출력전류에 따라 트라이악(Q4)의 게이트를 트리거하기 위한 부저항 특성을 갖는 다이악(Q3)과, 발신기(14)와 물라인(11)에 연결되는 도압관(13)과, 상기 도압관(13)의 외부에 권취된 히터 케이블(12)과, 상기 도압관(13)의 물온도를 검출하는 서미스터(TH)를 구비한다. 이 조작수단에서는 상기 도압관(13)의 물온도 변화에 따른 상기 서미스터(TH)의 출력변화로 인하여 변화되는 상기 트라이악(Q4)의 출력으로 상기 히터 케이블을 온/오프 제어하게 된다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전원수단은 전원트랜스(20)와, 4개의 다이오드로 구성된 정류기(21)와, 정전압회로(22), 및 콘덴서(C3∼C5)로 구성되어 상용교류전원을 정류 및 안정화하여 정전압(V1,V2)을 공급한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 브릿지회로(R1,R2,VR1)에 서미스터(TH)를 도압관 접속하여 히터 케이블(12)의 온도변화에 의한 균형이 무너짐을 이용한 것이다. 즉, 회로보호용 저항기(R3)와 가변저항기(VR1)에 의하여 5℃ 정도의 적당한 온도에 맞추어 고정하며, 히터 케이블(12)의 온도가 5℃ 이상으로 높아지면, 서미스터(TH)의 내부저항이 감소하여 출력(2)에 흐르는 전류보다 출력(1)의 전류가 증가한다.

상기 출력신호(1,2)는 도 2에 도시한 차동증폭수단에 제공되며, 입력신호(1)가 입력신호(2)보다 증가하면 트랜지스터(Q2)의 베이스전류가 증가되어 콜렉터전류가 감소하고, 전류는 저항기(R4)에서 다이오드(D1)로 유도되므로 발광다이오드(L1)에 흐르는 전류가 감소되고 포터커플러(10) 램프의 밝기가 어두워져서 CDS셀의 저항값이 증가하여 출력전류(3,4)를 감소시킨다.

반대로, 입력신호(2)가 입력신호(1)보다 증가하면 트랜지스터(Q1)의 베이스전류가 증가되어 콜렉터전류가 감소하고, 전류는 저항기(R5)에서 다이오드(D1)로 유도되므로 발광다이오드(L1)에 흐르는 전류가 증가되고 포터커플러(10) 램프의 밝기가 증가되면, CDS셀의 저항값이 감소하여 출력전류(3,4)는 증가한다.

따라서, 입력신호(3,4)는 도 3에 도시한 조작수단에 제공되며, 저항기(R6)와 입력신호(3)와 입력신호(4) 사이에 흐르는 전류가 감소하면, 다이악(Q3)은 공급되는 전압이 점차 낮아져서 트라이악(Q4)의 게이트를 트리거하지 못하여 T1과 T2 사이에 흐르는 전류가 감소하여 부하(5,6)의 출력은 자동으로 감소된다.

그러나, 입력신호(4)와 입력신호(3) 사이에 흐르는 전류가 증가하면 다이악(Q3)에 공급되는 전압이 점차 높아져서 약 20V∼30V에 달하면, "온"되고, 부저항성이 되어 콘덴서(C2)의 충전전하로 트라이악(Q4)의 게이트를 트리거하며 T2와 T1 사이에 흐르는 전류가 증가한다.

여기에서, 트라이악(Q4)의 출력측(5,6)에 히터 케이블(12)을 연결하면 발신기(14)에 연결된 도압관(13)의 물온도를 서미스터(TH)에 의해 검출하여 도압관 물의 온도(5℃ 이상)가 상승하면 트라이악(Q4)의 출력값은 높아져서 "온"되는 방법으로 히터 케이블(12)을 제어한다.

전원수단은 도 4에 도시한 바와 같으며, 상기 전원트랜스(20)의 또 다른 2차전압이 다이오드(21)와 정전압 회로부(22)와 콘덴서(C3∼C5)로 정류 및 안정화된 후, 상기 각 신호전압(V1,V2)으로 제공된다.

상술한 바의 본 고안에 따르면, 액체수송 계통의 유량 및 압력을 검출하는 도압관에 동절기 온도를 신속 정확하게 제어가능하기 때문에 반도체를 사용한 제어는 화재를 예방하고 전력을 절감하며 히터 케이블 수명을 연장하는 효과가 얻어지게 된다.

Claims

전원트랜스(20)와, 4개의 다이오드로 구성된 정류기(21)와, 정전압회로(22), 및 콘덴서(C3∼C5)로 구성되어 정전압(V1,V2)을 공급하기 위한 전원수단과;

가변저항기(VR1)에 대향하여 접속되는 서미스터(TH)와 복수의 저항기(R1,R2)로 구성된 브릿지회로와, 브릿지회로 보호용 저항기(R3)를 포함하여 히터 케이블의 온도변화에 따른 상기 서미스터의 온도변화에 의해 양 출력단의 출력전류를 증감하는 휘스톤브릿지수단과;

상기 휘스톤브릿지수단의 양 출력단을 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스에 접속하여 차동증폭하는 차동증폭기와, 상기 차동증폭기의 트랜지스터(Q1,Q2) 출력노드에 접속된 다이오드(D1)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 출력노드에 접속된 발광다이오드(L1)와 CDS셀로 구성된 포토커플러로 포함하여, 상기 다이오드(D1)로 유도되는 차동증폭기의 츨력전류로 인한 포토커플러를 이루는 발광다이오드의 밝기증감에 의해 CDS셀 저항값의 변화에 따른 증감전류를 출력하는 차동증폭수단; 및

상기 차동증폭수단의 출력전류에 따라 트라이악의 게이트를 트리거하기 위한 부저항 특성을 갖는 다이악과, 발신기(14)와 물라인(11)에 연결되는 도압관(13)과, 상기 도압관(13)의 외부에 권취된 히터 케이블(12)과, 상기 도압관(13)의 물온도를 검출하는 서미스터(TH)를 구비하여, 상기 도압관의 물온도 변화에 따른 상기 서미스터(TH)의 출력변화로 인하여 변화되는 상기 트라이악의 출력으로 상기 히터 케이블을 온/오프 제어하는 조작수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 히터 케이블 온도제어장치.