KR20030080663A - 납땜 인두용 전력제어 콘센트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 제어 기술 분야에 속하며, 납땜 인두의 전력을 제어를 해 줄 수 있는 멀티 콘센트로서, 온도 제어 능력이 없는 일반 납땜 인두가 입력 전압이 높거나 납땜 인두의 팁을 새것으로 교체하였을 경우 인두 팁이 필요 이상으로 과열되는 현상이 있을 때, 적절한 온도로 조절할 수 있도록 하기 위하여 납땜 인두에 공급되는 전력량을 제어할 수 있도록 하는 기술이다. 전력량을 제어하는 방법은 납땜 인두의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 하기 위하여 전력의 공급 및 차단을 주기적으로 하며 공급 대 차단 비율을 가변하므로써 납땜 인두 온도를 조절할 수 있도록 하였으며, 전력의 공급 및 차단 시 발생할 수 있는 전자파를 최소화하기 위하여 AC 전압이 0 볼트를 지날 때(Zero crossing) 스위칭이 되도록 하였다. 설치 및 사용이 편리하도록 콘센트 타입으로 구현하였으며 2개 이상의 전력을 별도로 조절할 수 있도록 멀티 탭 콘센트 형태로 구현하였다.

본 발명은 온도 조절 기능이 없는 납땜 인두에 온도 조절 능력을 갖게 할뿐만 아니라, 기존의 온도 조절 기능이 있는 납땜 인두에 비하여 전자파가 훨씬 적게 발생하는 방법이며 콘센트 타입으로 구현하였기 때문에 설치 및 사용이 편리하여, 생산라인에 널리 활용될 뿐만 아니라 전자파 발생이 문제가 되는 실험실, 연구실 등에도 유용하게 사용될 것이다. 따라서 본 발명은 과열로 인하여 방치되고 있는 납땜 인두의 온도를 적절하게 온도를 조절할 수 있도록 하며 인두 팁만 교체하여 사용할 수 있도록 유도하여 자원 낭비를 줄일 뿐만 아니라, 일반 납땜 인두를 적절한 온도로 조절할 수 있도록 하여 납땜 작업의 효율성을 높이는데 크게 기여할 것이다.

Description

납땜 인두용 전력 제어 콘센트 {Power controllable outlet for soldering machine}

본 발명은 전력을 조절할 수 있는 전력 제어 기술에 속하며, 전자파 발생을 최소로 하면서도 일정한 전력을 주기적으로 공급할 수 있는 기술로서, 온도 조절 기능이 없는 납땜 인두에 손쉽게 적용할 수 있도록 하기 위하여 콘센트 타입으로 구현한 방법이다.

납땜 인두는 온도 조절 기능이 있는 납땜 인두와 온도 조절 기능이 없는 일반 납땜 인두가 있다. 온도 조절 기능이 있는 납땜 인두는 인두 팁 부근에 온도 센서를 두어 납땜 인두의 온도를 적당한 온도로 조절할 수 있도록 하는 온도 센서형 형태와, SCR을 이용하여 AC 전압 한 주기 내에서 전력 공급 시간 폭을 제어하여 온도를 조절하는 SCR식 전력 제어 형태(도 6의 61)가 있다. SCR(또는 TRIAC)식 전력 제어 방법은 전력을 주기적으로 공급하여 주기 때문에 납땜 인두의 온도가 일정하게 유지되며, 인두와 전력 제어기가 별도로 구현될 수 있다는 장점은 있으나 도 6의 61과 같은 스위칭 방법을 사용하기 때문에 전자파가 상당히 크게 발생하게 된다.

온도 센서형 납땜 인두는 센서를 가진 인두기와 이를 제어하기 위한 제어기 부분으로 이루어져 있으며, 제어기는 인두기를 거치할 수 있도록 하는 몸체 부분에 설치되어 있다. 따라서 전원 코드와 인두기만으로 이루어진 일반 납땜 인두보다 무게가 무겁고 부피가 크고 설치하기 불편하며, 고장이 발생하였을 경우 수리가 어렵고 수리 가격이 높아 고장 시 사장되는 경우가 많다. 또한 온도 센서 및 온도 조절 기능을 납땜 인두에 직접 구현한 납땜 인두도 있으나, 바이메탈의 간격을 조절하여 납땜 인두의 온도를 조절하는 기계적 온도 조절 방식을 채택하였기 때문에 온도 제어가 정확하지 않고 고장이 잦아서 거의 사용되지 않고 있는 실정이다. 또한 온도 센서형 제어기는 전력이 주기적으로 공급되지 않고 온도가 내려갈 경우에만 전력을 공급하고 온도가 올라가면 전력을 차단하는 방식으로 구동하기 때문에 온도 제어가 정밀하거나 발열이 빠르게 따라주지 않는 경우에는 오히려 작업성을 떨어지게 하는 요인이 될 수도 있다.

따라서 현재 생산라인, 개발실, 실험실 등에서 사용되고 있는 대부분의 납땜인두는 온도 조절 기능이 없는 일반 납땜 인두이다. 그러나 온도 조절 기능이 없는 납땜 인두는 입력 전압이 높거나 인두 팁을 새것으로 교체하였을 때, 인두 팁이 지나치게 과열될 경우가 발생하는데 이렇게 되면 납땜 작업을 효율적으로 하기가 곤란하다. 이를 해결하기 위한 방법은 트랜스포머로 전압을 적절한 값으로 낮추어 주면 되나 상품화된 전압 조절 가능한 트랜스포머는 크고 무거워서 비실용적이다. 결과적으로 상태가 양호한 납땜 인두를 과열로 인해 사용하지 못하고 사장시키는 경우가 많은 실정이다.

본 발명은, 온도 조절 기능이 없는 일반 납땜 인두가 입력 전압이 높아서 과열되거나 인두 팁의 교체로 과열되거나 기타 요인에 의해 과열될 경우에, 이러한 납땜 인두를 적절한 온도로 조절할 수 있도록 전력을 제어하는 방법을 제공하는데 있어서, 모든 납땜 인두에 적용할 수 있고 설치 및 사용이 편리하도록 전력 제어용 노브(nave)를 가진 멀티탭 콘센트 타입으로 구현하고자 한다.

납땜 인두의 온도를 제어하는 방법에 있어서는, 납땜 작업의 효율성을 높이기 위해 온도를 일정하게 유지될 수 있도록 전력을 주기적으로 공급하는 방법으로 구현하고자 하며 그 주기도 납땜 인두에 적합하도록 설정하고 하며, 온도를 조절하기 위한 방법으로는 도 6의 62 방법과 같이 한 주기내에서 전력 공급 시간 폭을 변화시킬 있도록 하여 필요에 따라 납땜 인두의 온도를 손쉽게 조절할 수 있도록 하고자 한다.

그림 6의 61 방법과 같이 기존의 주기적인 전력 공급 방식은 일정한 온도를유지하는데 있어서 온도 센서형 보다 유리할 수 있으나, 전자파가 많이 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서는 주기적인 전력 제어 방법을 적용하면서도 전자파 발생을 최소화 하기 위하여 AC 전원의 제로 크로싱 지점에서 전력의 공급 및 차단이 되도록 하고자 한다. 이와 같은 제로 크로싱(Zero crossing) 스위칭은 전자파를 줄이는 장점외에도 스위치부(40, 41)가 릴레이로 구현되었을 경우에는 스파이크 노이즈에 의한 릴레이 접점 마모 방지에도 크게 도움이 될 것이다.

도 1은 1포트 전력 제어 회로를 나타낸 그림이다.

도 2는 전력 제어 회로를 2포트용으로 구현할 경우의 두 번째 포트를 위한 회로도이다.

도 3은 스위치부를 트라이악(TRIAC) 대신 릴레이(Relay)로 구현한 경우의 회로도이다.

도 4는 2포트 전력 제어기의 블록도를 나타낸 그림이다.

도 5는 전력 제어기를 적용한 2포트용 콘센트를 나타낸 그림이다.

도 6은 전력 공급 및 차단이 주기적이면서도 저 전자파 타입의 전력 제어 방법을 나타낸 그림이다.

본 발명은 제어 주기 발생부(10), 전력 듀티(DUTY) 조절부(20, 21), 타이밍(Timing) 조정부(30, 31), 스위칭부(40, 41), 전원공급부(50), 콘센트부(100, 200, 201)로 구성된다. 제어 주기 발생부(10)는 전력을 공급하고 차단하는 기본 주기를 발생하는 수단을 제공하며, 전력 듀티 조절부(20, 21)는 제어 주기 발생부의 기본 주기 안에서 전력 공급 시간을 조절하는 수단을 제공하며, 타이밍 조정부(30, 31)는 전력 공급 및 차단 시점을 AC 전원의 전압이 - 에서 + 로 바뀌는 순간인 제로 크로싱(Zero Crossing) 지점으로 조정하는 수단을 제공하며, 스위칭부(40, 41)는 콘센트 단자에 전원의 공급 및 차단을 하는 수단을 제공하며, 전원공급부(50)는 AC 전원을 받아서 안정된 DC전원을 공급하는 수단을 제공하며, 콘센트부(100, 200, 201)는 전원제어기를 고정시키고 2개의 전원 플러그와 2개의 듀티 조절 노브(nave)와 2개의 LED를 고정시키고 전원코드(201)를 고정시킬 수 있는 케이스이다.

제어 주기 발생부(10)는 R1, R2, C1 값에 의해 한 주기를 결정하는데, 한 주기에 해당되는 시간 폭(도 6의 T)은 땜 인두 전력 제어를 위해서는 약 1초 정도가적절하다. 그 이하에서도 땜 인두 작동에는 문제가 되지 않지만, 다만 주기가 너무 짧으면 최소 ON 시간(1/60초; 제로 크로싱 제어를 위함) 때문에 온도 조절 분해능(Resolution이) 떨어지게 된다. 한 주기가 길수록 온도 조절 분해능(Resolution)은 좋아지지만 땜인두가 가열되었다 식었다하는 현상이 나타날 수 있다. 따라서 제어 주기 발생부(10)는 약 1초 정도의 주기를 갖는 기준 클럭을 발생시키는 수단을 제공한다. 제어 주기 발생부(10)의 회로는 도 1의 10과 같다.

전력 듀티(DUTY) 조절부(20, 21)는 제어 주기 발생부(10)에서 제공하는 기준 주기 안에서 전력 공급 대 차단 비율을 결정하는 역할을 하며, 이 비율을 조절할 수 있도록 하여 납땜 인두에 공급되는 전력량을 조절하게 할 수 있도록 하는 수단을 제공한다. 납땜 인두의 온도는 입력 전력량이 비례하므로 납땜 인두에 전력 공급 시간 폭(도 6의 D)을 제어함으로써 온도를 조절할 수 있으므로 한 주기 시간 간격(도 6의 T) 대 전력 공급 시간 폭을 의미하는 듀티 사이클(D/T)을 조절하므로써 납땜 인두의 온도 조절이 가능하다. 듀티 사이클은 0% 에서 100% 까지 범위에서 선형적으로 조절 가능하도록 하였다. 전력 듀티 조절부의 20과 21은 동일한 기능을 갖는 각각 별도의 채널로 2개가 독립적으로 듀티 조절이 가능하도록 하는 수단을 제공한다. 제어 주기 발생부와 연결 방법은 도 1의 10, 20과 도 2의 21과 같다.

타이밍(Timing) 조정부(30, 31)는 전력 듀티 조절부(20, 21)에서 발생한 펄스 폭내에서, 도 6의 61과 같이 AC 전원이 0V 시점에서 전력을 공급하거나 차단하도록 하여 전자파 발생을 최소화하기 위한 수단을 제공한다. 타이밍 조정부의 30, 31은 동일한 기능을 가지며, 각각 별도의 채널로 2개가 독립적으로 타이밍 조절이가능하도록 하는 수단을 제공한다. 전력 듀티 조절부와 연결 방법은 도 1의 20, 30과 도 2의 21, 31과 같다.

스위칭부(40, 41)는 타이밍 조정부(30, 31)에서 출력된 제어 신호로 TRIAC의 게이트를 구동해 납땜 인두에 전력을 공급해 주는 수단을 제공한다. 스위칭부의 40은 타이밍 조정부의 30에 의해 구동되며, 스위칭부의 41은 타이밍 조정부의 31에 의해 구동된다. 전원 및 타이밍 조정부와 연결 방법은 도 1의 30, 40과 도 2의 31, 41과 같다. 도 3은 스위칭부(40, 41)의 트라이악(TRIAC)을 필요에 따라 릴레이로 구현할 경우를 나타낸 그림이다. 제로 크로싱에서만 스위칭이 일어나기 때문에 스파이크 잡음으로 인한 릴레이 접점의 마모가 거의 없어서 스위치로서 릴레이 사용도 가능하다.

전원 공급부(50)는 AC 전원을 받아서 각 구성부에 필요한 DC 전원 공급하는 역할을 한다.

콘센트부(100, 200, 201)는 상기 기능을 모두 포함한 전력제어보드(1)를 고정시킬수 있도록 하며, 듀티 조절용 노브(103, 104)와 전력 공급 상태를 보여주는 LED(101, 102)를 고정시킬 수 있는 수단을 제공하며, 납땜 인두의 전원 잭 2개를 삽입할 수 있는 전원 플러그(105, 106) 2개와 전원 스위치(107)와 전원 잭(201)을 포함한다. 구성도는 도 5와 같으며, 도 5의 100은 윗면을 나타낸 그림이며, 200은 아래면을 나타낸 그림이다.

본 발명의 전체적인 블럭도는 도 4와 같으며, 도 4는 2개의 납땜 인두를 별도로 조절할 수 있도록 하는 수단을 제공하며, 필요에 따라 1구 콘센트 또는 3구 이상의 콘센트 구현도 가능하다. 본 발명에서 적용한 전력 조절 방법은 전자파 발생을 최소로하기 위하여, 기존에 전등의 밝기 조절을 하는데 많이 쓰이는 방식인 AC 전원의 한 주기 내에서 SCR 이나 TRIAC의 게이트(gate) 트리거링(Triggering)으로 전력을 조절하는 도 6의 61 방법을 피하고 AC 전원이 0V 되는 시점에서 전력을 공급 및 차단하는 도 6의 62 방법으로 구현하였다. 따라서 본 발명은 납땜 인두의 전력 제어용 외에 전등과 같이 전력이 1/60 초 간격으로 연속적으로 공급되어야 하는 장치를 제외한 일반 전열 기구 및 전력 제어가 필요한 다른 장치의 전력 제어에도 적용이 가능하며, 기존의 전력 제어 방법에 비하면 전자파 문제에 있어서 월등하게 유리한 전력 제어 방법이다. 입력 전력량의 조절은 도 6의 D/T 값으로 조절할 수 있는데 필요에 따라 T값 조절도 가능하기 때문에 적용 범위가 상당히 넓을 것으로 기대된다.

온도 제어기가 없는 일반 납땜 인두는 입력 전압이 높거나 인두 팁의 교체로 인하여 필요 이상으로 과열될 경우에는 사용하지 못하게 되나, 본 발명을 적용하면 납땜 인두의 온도를 적절하고도 일정하게 조절할 수 있도록 하며, 콘센트 타입으로 구현하였기 때문에 설치 및 사용이 간편하고, 2구 이상의 콘센트 타입으로 구현할 경우에는 2개 이상의 납땜 인두의 온도를 각각 별도로 조절해 줄 수 있다. 따라서 과열로 인하여 사장된 땜 인두를 정상적인 땜인두 이상으로 유용하게 사용 할 수 있도록 하며, 필요한 온도보다 좀더 높은 온도로 사용되고 있는 땜인두들도 적절한 온도로 조절할 수 있도록 하기 때문에 납땜 인두의 수명도 연장시킬 수 있다. 지금까지는 인두팁이 마모되었을 경우에 새 납땜 인두를 구입하는 경우가 많으나 새 납땜 인두를 구입하는 대신 인두 팁만을 교체해서 사용할 수 있도록 유도하여 자원낭비를 줄일 수 있다. 또한 전자파 발생 문제로 기존의 온도 제어 기능을 갖는 납땜 인두 사용이 기피된 장소(측정 장비가 있는 생산 라인, 실험실 등)에서는 본 발명을 적용한 납땜 인두가 많이 사용될 것으로 판단된다.

또한 본 발명은 콘센트 타입으로 구현하였기 때문에 납땜 인두용 외에도 일반 절연 기구 및 다른 장비에도 쉽게 적용될 수 있어서 활용도가 매우 클 것으로 기대된다.

Claims (3)

1. 납땜 인두에 입력 전력의 공급 및 차단을 주기적으로 반복하여 온도를 적절하게 조절할 수 있도록 하는 전력 제어기를 콘센트 형태로 구현하여 모든 납땜 인두에 적용할 수 있도록 한 방법을 포함하여, 2개 이상의 납땜 인두를 개별적으로 각각 제어할 수 있도록 2개 이상의 멀티탭을 가진 납땜 인두용 전력 제어 콘센트 구현 방법.
2. 제 1항에 있어서 전력 공급과 차단을 주기적으로 하고 그 주기가 인두 팁 온도 유지에 적당하도록 하게 하며, 전력 공급량을 조절할 수 있도록 하여 인두 팁의 온도를 필요한 만큼 제어할 수 있도록 하며, 전력을 공급하고 차단할 때 AC 전압이 0볼트 일때 스위칭하도록하여 전자파 발생을 최소로한 납땜 인두용 전력 제어 방법.
3. 납땜 인두의 전력 제어용 외에 일반 전열기 및 다른 장비의 전력 제어를 위해 전력 공급 및 차단을 주기적으로 하고 그 주기를 용도에 따라 알맞게 조정할 수 있도록 하며, 전력의 공급 대 차단 비율을 조절할 수 있도록 하며, 전자파 발생을 억제하기 위하여 AC 전압이 0볼트일 때 제어하는 방법을 적용한 전력 제어 기능을 가진 멀티탭 콘센트 및 전력 제어 장치.