KR20040037887A - 용접 헬멧의 엘씨디 패널 구동 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

용접 헬멧의 엘씨디 패널 구동 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른, 용접 헬멧의 LCD 구동 제어장치는, 용접시 발생되는 광을 차단하여 작업자의 눈을 보호하기 위해 LCD 패널이 구비된 용접 헬멧에서, LCD패널의 구동을 제어하는 장치에 있어서, 용접시 발생되는 광을 검출하는 광 검출부와, LCD 구동신호를 받아 LCD 패널의 광투과도를 제어하여 용접시 발생되는 광을 차단하도록 LCD 패널을 구동하는 LCD 구동부와, 카운팅 제어신호 및 상기 광검출부로부터 입력되는 광신호에 따라 기설정된 임의의 시간을 카운팅하는 타이머와, 광검출부에 의해 광이 검출되는 경우, LCD 구동부에 LCD를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하고, 타이머에 카운팅 제어 신호를 출력하고, 타이머로부터 카운팅 종료 신호가 수신되는 경우, LCD 패널의 이상 연속 구동 상태로 판단하여 LCD 구동신호를 차단하는 제어부를 포함함으로써, LCD 패널의 연속 동작상태의 검출 방식을 LCD 구동 신호와 외부 타이머회로의 출력신호를 비교하고, 타이머회로가 마이컴과 별도로 구비됨에 따라 마이컴에서 시간을 카운팅하기 위한 소프트웨어적인 동작이 제거됨에 따라 전력의 손실을 줄일 수 있다.

Description

용접 헬멧의 엘씨디 패널 구동 제어장치 및 그 방법{apparatus and method for driving the LCD panel in glare shielding helmet}
본 발명은 용접 헬멧의 엘씨디(LCD: Liquid Crystal Display, 이하 LCD라 함) 패널 구동 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 용접환경에서 높은 조도의 광과 함께 발생되는 주파수를 검출하여 작업자의 눈을 안정적으로 보호하는 용접 헬멧의 LCD 패널 구동 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
용접 헬멧은 용접 및 절단 토치에서 발생되는 광으로부터 작업자의 눈을 보호하기 위한 장치이다. 이러한 용접 헬멧은 780nm(IR)이상 365nm(UV)미만의 광선은 차단시키고 가시 광선의 투과량을 제어하여 눈부심없이 용접 위치를 눈으로 확인할 수 있도록 하는 것이다.
도 1은 종래의 LCD 패널을 구비한 용접 헬멧의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 용접 헬멧는, LCD로 이루어진 LCD 패널(3)을 구비하여 작업자의 눈으로 인가되는 높은 조도를 갖는 광의 조도를 저감시키게 된다.
즉, 용접 헬멧은 전면부에 구비되는 광센서(2)가 상기 용접 및 절단 토치에서 발생되는 광을 감지하고, 이에 따라서 제어회로가 통과되는 광이 적게 되도록 액정 패널(3)을 어둡게 제어함으로써 용접 헬멧을 쓰고 있는 작업자의 눈을 보호하게 된다. 부재번호 1은 태양전지이다.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 엘씨디 패널을 구비한 용접 헬멧에서, 엘씨디 패널의 구동을 제어하는 장치이다.
도 2를 참조하면 종래의 엘씨디 패널 구동 제어 장치는 배터리(11)와, 광 검출부(12)와, 제어부(13)와, LCD 구동부(14)로 구성된다.
배터리(11)는 2차 전지를 사용하거나, 태양전지 등을 사용할 수 있으며, 광 검출부(12)는 용접시 발생되는 광을 검출한다.
제어부(13)는 마이컴이나 마이크로 프로세서로 구성될 수 있으며, 평소에는 대기 모드로 동작하고 있다가, 광검출부(12)로부터 광검출신호가 입력되는 경우, 활성모드로 동작하여 LCD 구동부(14)로 LCD 패널(14)을 구동하기 위한 LCD 구동신호를 출력한다.
LCD 구동부(14)는 제어부(13)로부터 LCD 구동신호가 입력되는 경우, 고전압을 LCD 패널(3)에 인가하여 LCD 패널(3)의 광투과도를 제어하여 용접시 발생되는 광을 차단하여 작업자의 눈을 보호하는 기능을 수행한다.
LCD 패널(3)은 LCD 구동부(14)로부터 인가되는 전압에 따라 광투과도가 제어되어 평소에는 모든 광을 투과시키다가, LCD 구동부(14)로부터 고전압이 인가되면 광투과도가 낮아지게 되어 용접시 발생되는 광을 차단시키게 된다.
이와 같이 구성된 종래의 엘씨디 패널 구동 제어 장치의 동작은 다음과 같다.
광이 입력되면, 광 검출부(12)에서 이 신호를 변형 및 증폭하여 제어부(13)에 공급한다. 제어부(13)는 대기 모드에서 광검출부(12)로부터 입력되는 신호에 따라 동작모드로 전환하여 LCD 패널(3)을 구동하기 위한 LCD 구동신호를 LCD 구동부(14)에 출력한다. LCD 구동부(14)에서는 제어부(13)로부터 입력된 LCD 구동신호에 따라 고압을 LCD 패널(3)에 인가하여 LCD 패널(3)의 광투과도를 낮추어 용접시 발생되는 광이 투과되지 못하고 차단되게 한다.
한편, 제어부(13)에서는 광검출부(2)로부터 입력되는 광검출 신호가 일정시간 동안 없는 경우, 동작모드에서 다시 대기모드로 전환하여 전력의 소모를 막는다.
그러나, 이러한 종래의 장치에서는 광검출부(12)에서 입력되는 조명광의 입력신호와 시간을 비교 판단하는 방식을 적용하고 있지만, 조명의 종류나 거리에 따라 오동작이 발생하는 문제점이 있다.
즉, 입력광이 순수 조명 이외의 자연광과 합성되거나 원거리에서 입력될 경우, 상용 주파수(40 - 70㎐)의 신호가 직류성 신호로 변해서 입력된다. 따라서, 제어부(13)는 조명신호의 검출이 불가하며, LCD 패널(3)이 연속적으로 구동되는 것을 차단할 수 없게 되고, 이와 같은 연속 동작으로 인해 배터리가 방전되는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 조명광에 의한 연속동작을 감지하여 배터리의 방전을 방지하기 위한 용접 헬멧의 LCD 패널 구동 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 LCD 패널을 구비한 용접 헬멧의 사시도.
도 2는 종래의 용접 헬멧의 엘씨디 패널 구동 제어장치의 구성 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 용접 헬멧의 엘씨디 패널 구동 제어장치의 구성 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 태양전지2 : 광센서
3 : LCD 패널10 : LCD 패널 구동 제어부
11 : 배터리12 : 광검출부
13 : 제어부14 : LCD 검출부
110 : 배터리120 : 광검출부
130 : 타이머140 : 제어부
150 : LCD 구동부
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 용접 헬멧의 LCD 구동 제어장치는, 용접시 발생되는 광을 차단하여 작업자의 눈을 보호하기 위해 LCD 패널이 구비된 용접 헬멧에서, LCD패널의 구동을 제어하는 장치에 있어서, 용접시 발생되는 광을 검출하는 광 검출부와, LCD 구동신호를 받아 LCD 패널의 광투과도를 제어하여 상기 용접시 발생되는 광을 차단하도록 LCD 패널을 구동하는 LCD 구동부와, 카운팅 제어신호 및 상기 광검출부로부터 입력되는 광신호에 따라 기설정된 임의의 시간을 카운팅하는 타이머와, 광검출부에 의해 광이 검출되는 경우, LCD 구동부에 LCD 패널을 구동시키기 위한 구동신호를 출력하고, 타이머에 카운팅 제어 신호를 출력하고, 타이머로부터 카운팅 종료 신호가 수신되는 경우, LCD의 이상 연속 구동 상태로 판단하여 LCD 구동신호를 차단하는 제어부를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 용접 헬멧의 LCD 구동 제어방법은, 용접시 발생되는 광을 차단하여 작업자의 눈을 보호하기 위해 LCD 패널이 구비된 용접 헬멧에서, LCD패널의 구동을 제어하는 방법에 있어서, 용접시 발생되는 광이 검출되는 경우, 해당 광을 차단하기 위해 LCD를 구동하기 위한 LCD 구동신호를 출력하는 단계와, LCD 구동신호가 출력된 경우, 카운팅을 시작하여 설정된 임의의 시간동안 LCD 패널의 구동시간을 카운팅하는 단계와, 임의의 시간에 대한 카운팅이 완료된 경우, LCD 구동신호가 계속 출력되고 있는지 여부를 판단하는 단계와, 판단 결과, LCD 구동신호가 계속 출력되고 있는 경우, LCD의 이상 연속 구동 상태로 판단하여 상기 LCD 구동신호를 차단하는 단계를 수행한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 용접 헬멧의 엘씨디 패널 구동 제어장치의 구성 블록도이다.
도 3을 참조하면, 배터리(110)와, 광검출부(120)와, 타이머(130)와, 제어부(140)와 LCD 구동부(150)를 포함하여 구성된다.
배터리(110)는 2차 전지 및 태양전지 등이 사용되어 전원을 공급하게 된다.
광검출부(120)는 용접시 발생되는 광을 검출하여 검출된 광신호를 증폭하고 필터링하여 제어부(140)와 타이머(130)로 보낸다.
타이머(130)는 광검출부(120)로부터 출력되는 광신호와 제어부(140)로부터 출력되는 카운팅 제어신호에 따라 리셋 또는 카운트를 시작하여 기설정된 임의의 시간을 카운팅한다.
제어부(140)는 광검출부(120)에 의해 광이 검출되는 경우, LCD 구동부(150)에 LCD 패널(3)을 구동시키기 위한 구동신호를 출력하고, 타이머(130)에 카운팅 제어 신호를 출력하고, 타이머(130)로부터 카운팅 종료 신호가 수신되는 경우, LCD 패널(3)의 이상 연속 구동 상태로 판단하여 LCD 구동신호를 차단한다.
LCD 구동부(150)는 제어부(140)로부터 LCD 구동신호를 받아 LCD 패널(3)의 광투과도를 제어하여 용접시 발생되는 광을 차단하도록 LCD 패널(3)을 구동한다.
이와 같이 구성된 용접 헬멧의 엘씨디 패널 구동 제어장치에서 배터리(110)와, 광검출부(120)와, LCD 구동부(150)의 기능 및 동작은 일반적으로 사용되는 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 하고, 본 발명의 특징이 되는 타이머(130)와 제어부(140)의 기능 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.
제어부(140)는 평상시에는 대기모드로 대기하고 있다가, 광검출부(120)로부터 출력되는 광검출신호가 입력되면 기동되어 동작모드로 전환하게 된다.
동작모드로 전환된 제어부(140)는 LCD 구동부(150)에 LCD 패널(3)을 구동하기 위한 LCD 구동신호를 출력한다. 이 LCD 구동신호에 따라 LCD 구동부(150)는 고전압을 발생하여 LCD 패널(3)을 구동하여 광투과도를 조절하게 되어 용접시 발생된 광을 차단하게 된다.
제어부(140)에서는 광검출부(120)로부터 광검출신호가 출력되는 동안 LCD 구동부(150)에 LCD 구동신호를 계속적으로 출력하게 되고, 이에 따라 LCD 패널(3)이 계속적으로 구동하게 되는 것이다.
한편, 용접이 끝나서 광검출부(120)로부터 출력되는 광검출신호가 없는 경우, 제어부(140)는 LCD 구동부(150)에 보내던 LCD 구동신호를 차단한다. 이에 따라 LCD 패널(3)의 구동을 중단시킨다.
제어부(140)는 LCD 구동신호의 출력이 중단된 후 일정시간이 경과한 후에는 다시 동작모드에서 대기모드로 전환한다.
한편, 제어부(140)에서는 광검출부(120)로부터 광검출신호가 입력되는 경우에 LCD 구동신호를 LCD 구동부(150)에 출력하지만, 광검출부(120)로부터 입력되는 광검출신호가 용접시 발생되는 광으로부터만 비롯되지 않고, 종래의 기술의 문제점으로 거론했던 외부의 조명의 종류나 거리에 따라 오동작을 일으킬 수 있는 외부 환경에 의한 요소가 있음에 따라 이에 대한 대응방안을 가지고 있어야 한다.
따라서, 제어부(140)에서는 광검출부(120)로부터 광검출신호가 입력되어 LCD 구동부(150)로 LCD 구동신호를 출력한 후, 일정 시간이 경과되었는데도, 계속적으로 LCD 구동신호를 출력하고 있다면, 이는 용접시 발생되는 정상적인 용접광에 의한 광검출 신호가 아니라, 외부의 환경에 의해 광검출신호가 발생되어 LCD 패널(3)이 이상 연속동작을 하고 있다고 판단하여 LCD 구동부(150)로 출력하고 있던 LCD 구동신호를 차단한다.
이것은 정상적인 용접의 경우, 용접봉을 사용하여 용접을 한다고 할 때, 하나의 용접봉이 소진되는데 걸리는 시간은 한정이 되어 있는 것이다. 예를 들면, 3 분정도가 될 수 있다.
또한, 산소용접기를 사용하여 용접을 한다고 하더라도, 용접할 부위에 용접기를 가동시키는 시간을 무한정으로 할 수 는 없는 것이다. 용접 작업의 특성상 작업자는 용접을 수행한 후 용접한 부위가 제대로 용접이 되어 있는지 여부를 확인하는 시간을 갖고 있다.
따라서, 그러한 시간을 감안하다면, 한번 용접하는 시간은 4분에서 5분 정도 소요될 수 있을 것이다.
그런데, 제어부(140)에서 LCD 구동부(150)로 LCD 구동신호를 출력한지 시간이 일정시간이 경과했는데도 계속적으로 광검출부(120)로부터 광검출신호가 입력되어 LCD 구동신호를 계속적으로 출력하고 있다면, 이때는 정상적으로 용접하는 것에 의해 광검출신호가 입력되는 것이 아니라고 충분히 판단할 수 있을 것이다.
따라서, 제어부(140)에서 용접을 위한 LCD 구동신호가 출력된 후 일정 시간이 경과된 후에도 LCD 구동신호가 출력되고 있으면 그 LCD 구동신호를 차단할 필요가 있다. 이를 위해서는 시간을 카운팅하는 작업이 필요하다.
제어부(140)는 일반적으로 하드웨어적으로 마이컴이나 마이크로 프로세서로 구현될 수 있다. 따라서, 이러한 시간을 카운팅하는 작업을 제어부(140)에서 소프트웨어적으로 하게 될 경우, 많은 전력 손실을 유발하는 요인이 될 수 있다.
한편, 이러한 시간 카운팅을 제어부(140)에서 하지 않고 외부로부터 시간정보를 공급받을 수 있다면, 제어부(140)에서는 소프트웨어적으로 시간을 카운팅할 작업을 하지 않아도 됨에 따라 전력의 소비를 줄일 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 제어부(140)와 별도로 구비된 타이머(130)에서 시간을 카운팅하는 기능을 수행한다. 즉, 제어부(140)에서 LCD 구동부(150)로 LCD 구동신호를 출력함과 아울러, 그 LCD 구동신호를 타이머(130)로 보내어 타이머(130)에서 카운팅을 시작하게 한다.
그리고, 타이머(130)로부터 카운팅이 완료되었다는 신호를 수신하는 경우, LCD 구동신호가 계속적으로 출력되고 있는지 여부를 판단하여 그 때에도 LCD 구동신호가 출력되고 있는 경우에는 LCD 구동신호를 차단한다.
한편, 타이머(130)에 의해 카운팅이 완료되지 않은 경우에도, 광검출부(120)로부터 광검출신호가 수신되지 않는 경우에는 타이머(130)에 카운팅을 중단하게 하고, 초기화시키는 신호를 제공한다.
이때, 타이머(130)는 일정한 시간을 카운팅하도록 설정되어 있다. 여기서 일정한 시간이란 위에서 언급한 바와 같이 용접봉의 소진시간 또는 용접의 작업시간을 고려하여 설정된 시간이다. 예를 들면 5분이 될 수 도 있고, 30분이 될 수 도 있다.
타이머(130)의 시간 설정은 타이머(130)에서 설정할 수 도 있고, 제어부(140)에서 타이머(130)의 구동시간을 설정하게 구성할 수 도 있을 것이다.
타이머(130)는 제어부(140)로부터 LCD 구동부(150)로 LCD 구동신호가 출력되면 카운팅을 시작하여 기설정된 시간을 카운팅한 후에는 카운팅 종료신호를 제어부(140)에 전달해준다.
한편, 시간을 카운팅하고 있는 중이라도 제어부(140)로부터 카운팅 중단 신호가 수신되는 경우에는 카운팅을 중단하고, 초기화를 수행한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 용접 헬멧의 엘씨디 패널 구동 제어장치에서는 배터리(110)에 의해 전원이 공급되는 상태에서, 제어부(140)는 대기상태로 동작하고 있다.
이때, 광검출부(120)로부터 용접에 의한 광신호가 검출되는 경우, 제어부(140)는 LCD 구동부(150)에 LCD 구동신호를 보냄과 아울러, LCD 구동신호를 타이머(130)로 보낸다. 타이머(130)에서는 이에 따라 설정된 시간을 카운팅한다.
만약, 타이머(130)에서 시간을 카운팅하는 동안에 광검출신호의 수신이 없는 경우에는 LCD 구동신호의 출력을 중단하고, 타이머(130)에 카운팅 중단 및 초기화 제어신호를 전송한다.
한편, 타이머(130)에서 일정 시간 카운팅이 완료된 경우에도 여전히 LCD 구동신호가 출력되는 경우에는 LCD 패널(3)이 외부 환경에 의해 이상 연속동작을 하고 있다고 판단하여 LCD 구동신호를 차단하여 LCD 패널(3)이 구동되지 못하게 된다.
도면과 명세서에서는 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, LCD 구동 신호와 외부 타이머회로의 출력신호를 비교함으로써, LCD 패널의 이상 연속 구동 상태를 에러없이 효과적으로 검출하여 이상 연속 구동시에 LCD 구동신호를 차단하여 전력소모를 줄일 수 있다.
아울러, 타이머회로를 마이컴과 별도로 구성함으로써, 마이컴에서 시간을 카운팅하기 위한 소프트웨어적인 동작이 필요없이 별도의 타이머에서 하드웨어적으로 수행함에 따라 전력을 손실을 줄이는 효과를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 용접시 발생되는 광을 차단하여 작업자의 눈을 보호하기 위해 LCD 패널이 구비된 용접 헬멧에서, LCD 패널의 구동을 제어하는 장치에 있어서,
    용접시 발생되는 광을 검출하는 광 검출부와,
    LCD 구동신호를 받아 상기 LCD 패널의 광투과도를 제어하여 상기 용접시 발생되는 광을 차단하도록 상기 LCD 패널을 구동하는 LCD 구동부와,
    카운팅 제어신호 및 상기 광검출부로부터 입력되는 광신호에 따라 기설정된 임의의 시간을 카운팅하는 타이머와,
    상기 광검출부에 의해 광이 검출되는 경우, 상기 LCD 구동부에 LCD 패널을 구동시키기 위한 구동신호를 출력하고, 상기 타이머에 카운팅 제어 신호를 출력하고, 타이머로부터 카운팅 종료 신호가 수신되는 경우, LCD 패널의 이상 연속 구동 상태로 판단하여 상기 LCD 구동신호를 차단하는 제어부를 포함하는 용접 헬멧의 LCD 구동 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 타이머에서 시간을 카운팅하는 동안, 상기 LCD 구동신호의 출력이 중단되는 경우, 상기 타이머의 시간 카운팅을 중단시키고 초기화시키는 제어신호를 출력하는 용접 헬멧의 LCD 구동 제어장치.
  3. 용접시 발생되는 광을 차단하여 작업자의 눈을 보호하기 위해 LCD 패널이 구비된 용접 헬멧에서, LCD패널의 구동을 제어하는 방법에 있어서,
    용접시 발생되는 광이 검출되는 경우, 해당 광을 차단하기 위해 LCD 패널을 구동하기 위한 LCD 구동신호를 출력하는 단계와,
    LCD 구동신호가 출력된 경우, 카운팅을 시작하여 설정된 임의의 시간동안 LCD 패널의 구동시간을 카운팅하는 단계와,
    임의의 시간에 대한 카운팅이 완료된 경우, 상기 LCD 구동신호가 계속 출력되고 있는지 여부를 판단하는 단계와,
    판단 결과, 상기 LCD 구동신호가 계속 출력되고 있는 경우, LCD의 이상 연속 구동 상태로 판단하여 상기 LCD 구동신호를 차단하는 단계를 수행하는 용접 헬멧의 LCD 구동 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 카운팅하는 단계는,
    시간을 카운팅하는 동안, 상기 LCD 구동신호의 출력이 중단되는 경우, 시간 카운팅을 중단하고 초기화하는 용접 헬멧의 LCD 구동 제어방법.
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