KR200463187Y1 - 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치 - Google Patents

흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치에 관한 것으로 내부에 자동 제어 프로세스가 구축된 마이크로컨트롤러, 펌프 및 교류 전원과 연결된 스위칭 회로, 마이크로컨트롤러와 스위칭 회로 사이에 연결된 격리회로를 포함한다. 여기서 상기 마이크로컨트롤러는 수위 센서 및 수압 센서와 더 연결되어 펌프의 수위 및 펌프 출수관의 수압을 각각 감지하며, 격리회로와 스위칭 회로 사이에 온도 스위치를 더 설치하여 펌프를 통과하는 수온을 검측한다. 마이크로컨트롤러 내부에 수압 상태의 진실 또는 거짓을 판단하는 제어 프로세스를 구축하였기 때문에 수압 센서가 펌프 출수관의 수압이 충족한 것으로 판단한 경우 그 상태의 진실 또는 거짓 여부를 추가로 더 판단하여 오판으로 인해 펌프가 이상 작동하는 것을 방지하고 펌프의 정상적인 운전을 효과적으로 확보한다.

Description

흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치{MICROELECTRONICS CONTROL DEVICE FOR A WATER PUMP}
본 고안은 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치에 관한 것으로 특히 수압이 충분한지를 자동으로 판단할 수 있는 흡수 펌프 제어 장치에 관한 것이다.
건물의 층수가 증가함에 따라 통상의 수도배관의 수압은 1층 이상의 층에 직접 전달되지 않는다. 따라서 맨 윗층에 물 저장탱크를 설치하고 펌프로 가압하여 물을 저장탱크에 저장한 후 다시 저장탱크로부터 각 층에 배분하여 사용하도록 해야 한다. 이로부터 알 수 있듯이 펌프는 대중의 물 사용에 있어서 중요한 기능을 한다. 그럼에도 불구하고 펌프는 여전히 다른 설비와 결합하여 사용하여야만 자동화 제어의 목적을 이룰 수 있다.
대만 실용신안 제213723호 '자동 펌프의 마이크로 컴퓨터 제어장치'는 펌프와 결합하여 사용되는 것으로 자동화 운전의 목적을 달성하기 위해 안출된 것이다. 상기 제어장치는 펌프의 동작을 제어하는 메인 컨트롤러, 상기 메인 컨트롤러의 입력단에 설치된 수압 센서, 상기 메인 컨트롤러 입력단에 설치된 수위 센서를 포함하며, 상기 수압 센서와 수위 센서는 각각 메인 컨트롤러가 펌프의 운전 개시/정지를 판단하는 근거로 이용된다. 따라서 펌프가 운전할 때 수위 센서에 의해 수위의 변화를 감지할 수 있으며, 입수관의 수압이 갑자기 떨어지거나(물 공급량이 감소) 수도관에 누수 등의 현상이 발생한 경우 먼저 펌프의 운전을 정지시킴으로써 펌프가 아이들링 상태에서 작동되지 않도록 한다.
상술한 내용으로부터 알 수 있는바 상기 실용신안은 마이크로 컴퓨터에 의한 자동화 제어 매커니즘을 제공하였을 뿐만 아니라 수압/수위의 변화에 대응하여 퍼프의 운전 여부를 결정할 수 있다. 상기 고안은 실용성과 진보성을 가지며 이미 등록되었다.
상기 실용신안은 실용적인 자동화 제어 장치를 제공하였으나 기기 자체의 이상 상태에 따른 오판을 완전히 근절할 수는 없다. 예를 들어 상기 실용신안은 입수관의 수압이 충족한지를 펌프의 시동 여부를 판단하는 근거로 하였으나, 수압의 충족은 단지 짧은 시간의 가상 현상일 수도 있다. 그 이유는 펌프 내부에 공기가 차면 수압 센서가 수압이 충족한 것으로 감지하게 되는데 이는 사실상 가상 현상이며 이에 따라 메인 컨트롤러의 오판을 초래하게 된다. 수압은 펌프의 시동 여부를 결정하는 중요한 판단 근거이므로 수압 상태를 정확하게 파악하지 못하면 펌프가 정상적인 상태에서 운전하도록 할 수 없다.
상술한 내용으로부터 알 수 있는바, 펌프 내부에 공기가 차면 수압이 충족한 것으로 나타나는 가상 현상을 초래할 수 있다. 이와 같이 가상적인 수압 충족 상태는 자동화 펌프 제어 장치의 오판을 초래하게 되며 펌프의 정상적인 운전에 영향을 미친다.
따라서 본 고안의 주된 목적은 수압의 충족 상태가 진실 또는 거짓인지를 판단하는 흡수 펌프의 제어장치를 제공하는 것이다. 이 제어장치는 수압의 진실한 상태를 확인한 상황에서 펌프의 운전을 제어하므로 오판 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
상기 목적을 이루기 위해 본 고안은 다음과 같은 기술수단을 취한다.
본 고안에 따른 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치는,
수압의 충족 상태가 진실 또는 거짓인지를 판단하는 기능을 가진 자동 제어 프로세스가 내부에 구축되고 제어 센터로서 기능하는 마이크로컨트롤러,
펌프의 출수관 부위에 설치되고 마이크로컨트롤러에 연결되어 통과하는 물의 수압 상태를 감지하고 전자 신호를 발생시켜 마이크로컨트롤러에 전송하는 수압 센서,
마이크로컨트롤러에 연결되어 펌프 내의 수위 상태를 판단하여 그 정보를 마이크로컨트롤러에 전송하는 수위 센서,
마이크로컨트롤러의 제어를 받으며 펌프와 상기 펌프의 입력 전원 사이에 연결된 스위칭 회로를 포함한다.
상기 마이크로컨트롤러는 원칙적으로 펌프 내 수위 및 수압에 대한 수위 센서 및 수압 센서의 판단 결과를 펌프의 운전 여부를 결정하는 근거로 하며, 수압 센서의 판단 결과가 수압이 충족한 상태로 나타난 경우에는 마이크로컨트롤러의 자동 제어 프로세스는 수압이 충족하다는 정보가 진실 또는 거짓인지를 추가로 더 판단하고, 수압이 충족하다는 정보가 진실한 것으로 판단되면 후속 조작 단계를 진행함으로써 수압이 충족하다는 거짓 정보로 인해 오판하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 마이크로컨트롤러와 스위칭 회로 사이에 온도 스위치가 더 연결되며, 상기 온도 스위치는 펌프를 통과하는 물의 온도를 검측하여 수온이 설정값보다 높은 경우에 펌프의 운전을 정지시킨다.
본 고안에 의하면, 마이크로컨트롤러 내부에 수압 상태의 진실 또는 거짓을 판단하는 제어 프로세스를 구축하였기 때문에 수압 센서가 펌프 출수관의 수압이 충족한 것으로 판단한 경우 그 상태의 진실 또는 거짓 여부를 추가로 더 판단하여 오판으로 인해 펌프가 이상 작동하는 것을 방지하고 펌프의 정상적인 운전을 효과적으로 확보한다.
도 1은 본 고안의 회로 블록도이다.
도 2는 본 고안의 상세한 회로도이다.
도 3은 본 고안의 마이크로컨트롤러 내부에 구축된 자동 제어 프로세스 조작단계를 보여준 도면이다.
본 고안의 바람직한 일 실시예의 블록도에 관하여 도 1을 참조하면, 본 고안의 바람직한 일 실시예는 주로 마이크로컨트롤러(10)의 입력단에 수압 센서(11)와 수위 센서(12)가 각각 설치되고, 마이크로컨트롤러(10)의 출력단은 격리회로(20)를 통해 스위칭 회로(13)에 연결되며, 상기 스위칭 회로(13)는 펌프(30)와 상기 펌프(30)의 입력 전원 AC 사이에 연결된다. 상기 수위 센서(12)는 펌프(30) 내 유로의 수위를 검측하는데 이용되고 수압 센서(11)는 펌프(30)의 출수관 부위에 설치되어 통과하는 물의 수압 상태를 감지하는데 이용된다. 이로써 마이크로컨트롤러(10)는 수압 센서(11) 및 수위 센서(12)로부터 제공된 정보에 의해 격리회로(20)를 통해 스위칭 회로(13)의 개폐를 제어함으로써 통전에 의한 펌프(30)의 운전 여부를 결정한다. 또한 격리회로(20)와 스위칭 회로(13) 사이에 온도 스위치(14)가 개재되며 상기 온도 스위치(14)는 펌프(30)를 통과하는 물의 온도를 검측한 후 그 결과에 근거하여 수온의 과열로 인해 펌프(30)의 운전을 정지시킬 것인지를 결정한다.
상기 마이크로컨트롤러(10), 격리회로(20), 스위칭 회로(13) 등에 대한 추가적인 상세한 구성에 대해서는 도 2를 참조하기 바란다.
상기 마이크로컨트롤러(10)의 출력단은 격리회로(20)에 연결되며, 본 실시예에서 상기 격리회로(20)는 광 커플러로 구성된다. 펌프(30)가 교류 전원으로 구동되므로, 다시 말해 스위칭 회로(13)가 교류 전원의 접속 및 차단을 제어하므로, 교류 전류가 직류 전류를 사용하는 마이크로컨트롤러(10)에 손상을 주는 것을 방지하기 위해 광 커플러로 구성된 격리회로(20)는 교류 전류와 직류 전류를 격리한다. 또한 스위칭 회로(13)는 펌프(30)에 교류 형태의 입력 전원 AC를 접속할 것인지를 제어하기 위해 마련된 것이므로 스위칭 회로(13)는 주로 교류 실리콘 제어 정류기(SCR) Q1로 구성된다. 상기 교류 실리콘 제어 정류기 Q1의 양단은 펌프(30)의 전원 회로에 연결되고, 그 게이트는 정류 다이오드 D2, D3를 통해 격리회로(20)의 출력단에 연결됨으로써 마이크로컨트롤러(10)가 격리회로(20)를 통해 상기 교류 실리콘 제어 정류기 Q1를 촉발하도록 한다. 다시 말해 마이크로컨트롤러(10)는 스위칭 회로(13)를 통해 펌프(30)에 전기를 공급하여 운전을 개시할 것인지를 제어한다.
또한 마이크로컨트롤러(10)는 주로 그 내부에 구축된 자동 제어 프로세스와 수압 센서(11), 수위 센서(12)에서 제공된 정보에 의해 펌프(30)의 운전 여부를 결정한다.
상기 자동 제어 프로세스의 조작 단계에 대해서는 도 3을 참조하기 바란다. 자동 제어 프로세스가 시작되면 먼저 재설정을 하고(301), 그런 다음 수위 센서(12)가 펌프(30)의 수위를 판단한다(302). 만약 수위가 높으면 펌프(30)를 구동하여 운전하도록 하고 상기 단계(302)를 반복한다. 만약 수위가 낮으면 수압 센서(11)로부터 제공된 정보에 의해 수압 상태를 판단한다(303). 수압 상태는 두 가지 경우로 구분할 수 있다.
1. 수압 부족: 이 상태에 해당하면 제1 설정 행정(304)을 실행한다. 상기 제1 설정 행정(304)은 펌프가 'n분 운전하고 n분 정지한 후 자동 리셋팅을 함'으로 설정할 수 있으며, 상기 행정이 종료된 후(305) 제2 설정 행정(306)을 실행한다. 상기 제2 설정 행정(306)의 조작 단계는 'n시간 정지한 후 자동 리셋팅을 함'(306A) 또는 '정지 후 자동 리셋팅을 하지 않음'(306B)으로 설정할 수 있다. 여기서 '정지 후 자동 리셋팅을 하지 않음'(306B)의 단계를 수행한 후에는 시작 단계로 리턴하고, 'n시간 정지한 후 자동 리셋팅을 함'(306A)의 단계를 수행한 후에는 단계 (302)로 리턴한다.
2. 수압 충족: 수압 센서(11)가 제공한 정보가 수압이 충족한 상태로 나타난 경우에는 그 상태가 진실 또는 거짓인지에 대한 판단을 추가로 진행한다(307). 소위 진실 또는 거짓에 대한 판단이란 설정 기간내에 수압을 다수회 반복 감지하고 만약 감지 결과가 여전히 수압이 충족한 것으로 나타나면 수압의 충족 상태가 진실하다는 것을 표시하고, 감지 결과가 수압이 부족한 것으로 나타나면 수압의 충족 상태가 거짓이라는 것을 표시한다. 또한 수압의 충족 상태가 진실한 것으로 판단되면 제3 설정 행정(308)을 실행한다. 상기 제3 설정 행정(308)은 펌프가 '정지'(308A) 또는 'n초 운전한 후 다시 정지'(308B)한 후 단계(302)로 리턴하도록 설정할 수 있다. 만약 수압의 충족 상태가 거짓인 것으로 판단되면 제4 설정 행정(309) 및 제5 설정 행정(310)을 순차적으로 실행한다. 여기서 제4 설정 행정(309)은 펌프가 'n초 운전하고 n초 정지한 후 정지'하도록 설정하고, 제5 설정 행정(310)은 '정지 후 자동 리셋팅을 하지 않음'(310A) 또는 'n 시간 정지한 후 자동 리셋팅을 함'(310B)으로 설정할 수 있다. 여기서 '정지 후 자동 리셋팅을 하지 않음'(310A)의 단계를 수행한 후 시작 단계로 리턴하고, 'n 시간 정지한 후 자동 리셋팅을 함'(310B)의 단계를 수행한 후 단계(302)로 리턴한다.
상술한 내용으로부터 알 수 있는바, 본 고안에 따른 마이크로컨트롤러는 수압이 충족하다는 정보를 얻은 후 수압의 충족 상태가 진실 또는 거짓인지를 추가로 판단하고, 수압의 충족 상태가 진실한 경우와 거짓인 경우에 대해 각각 서로 다른 설정 행정을 수행함으로써 오판으로 인해 정상적인 제어 프로세스가 영향을 받는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한 하나의 LED(40)를 수압 센서(11)에 연결하면 수압이 부족한 경우 상기 LED(40) 회로가 닫히고 상기 LED(40)가 점등되어 사용자는 수압 부족 상태를 파악할 수 있다. 또한 다른 하나의 LED(50)를 수위 센서(12)에 연결하면 수위가 소정의 기준값보다 높을 경우 상기 LED(50)의 회로가 닫히고 상기 LED(50)가 점등되어 사용자는 수위가 높다는 상태를 파악할 수 있다.
10: 마이크로컨트롤러 11: 수압 센서
12: 수위 센서 13: 스위칭 회로
14: 온도 스위치 20: 격리회로
30: 펌프 40, 50: LED

Claims (10)

  1. 수압의 충족 상태가 진실 또는 거짓인지를 판단하는 기능을 가진 자동 제어 프로세스가 내부에 구축되고 제어 센터로서 이용되는 마이크로컨트롤러,
    펌프의 출수관 부위에 설치되고 상기 마이크로컨트롤러에 연결되어 통과하는 물의 수압 상태를 감지하고 전자 신호를 발생시켜 상기 마이크로컨트롤러에 전송하는 수압 센서,
    상기 마이크로컨트롤러에 연결되어 펌프 내의 수위 상태를 판단하고 그 정보를 상기 마이크로컨트롤러에 전송하는 수위 센서,
    상기 마이크로컨트롤러의 제어를 받으며 펌프와 상기 펌프의 입력 전원 사이에 연결된 스위칭 회로를 포함하고,
    상기 마이크로컨트롤러는 상기 수압 센서로부터 수압이 충족하다는 정보를 취득하면 내부에 구축된 자동 제어 프로세스가 수압이 충족하다는 정보가 진실 또는 거짓인지를 더 판단하는,
    흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러와 스위칭 회로 사이에 격리회로가 설치된, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는 교류 실리콘 제어 정류기로 구성되고, 상기 교류 실리콘 제어 정류기 양단은 펌프의 전원 회로에 연결되고 그 게이트는 격리회로의 출력단에 연결된, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 격리회로는 광 커플러인, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러와 스위칭 회로 사이에 온도 스위치가 더 설치되며, 상기 온도 스위치는 펌프를 통과하는 물의 온도를 검측하여 수온이 설정값보다 높은 경우 펌프를 정지시키도록 한, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러 내부에 구축된 자동 제어 프로세스는,
    재설정 단계,
    펌프의 수위를 판단하는 단계,
    펌프의 수위가 저(低)수위인 경우 수압 상태를 더 판단하는 단계,
    수압이 부족한 경우 제1 설정 행정 및 제2 설정 행정을 순차적으로 실행하는 단계,
    수압이 충족한 경우 그 상태가 진실 또는 거짓인지를 더 판단하는 단계,
    수압의 충족 상태가 진실한 것으로 판단되면 제3 설정 행정을 실행하는 단계, 및
    수압의 충족 상태가 거짓인 것으로 판단되면 제4 설정 행정과 제5 설정 행정을 순차적으로 실행하는 단계
    를 포함하는, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 설정 행정은 펌프가 'n분 운전하고 n분 정지한 후 자동 리셋팅을 함'으로 설정되고, 상기 제2 설정 행정은 펌프가 'n시간 정지한 후 자동 리셋팅을 함' 또는 '정지 후 자동 리셋팅을 하지 않음'으로 설정되며, 여기서 '정지 후 자동 리셋팅을 하지 않음'의 단계를 수행한 후에는 시작 단계로 리턴하고, 'n시간 정지한 후 자동 리셋팅을 함'의 단계를 수행한 후에는 펌프의 수위를 판단하는 단계로 리턴하도록 된, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제3 설정 행정은 펌프가 '정지' 또는 'n초 운전한 후 다시 정지'한 후 펌프의 수위를 판단하는 단계로 리턴하도록 설정된, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제4 설정 행정은 펌프가 'n초 운전하고 n초 정지한 후 정지'하도록 설정되고, 제5 설정 행정은 '정지 후 자동 리셋팅을 하지 않음' 또는 'n 시간 정지한 후 자동 리셋팅을 함'으로 설정되며, 여기서 '정지 후 자동 리셋팅을 하지 않음'의 단계를 수행한 후에는 시작 단계로 리턴하고, 'n 시간 정지한 후 자동 리셋팅을 함'의 단계를 수행한 후에는 펌프의 수위를 판단하는 단계로 리턴하도록 된, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수압 센서는 하나의 LED와 연결되며 수압이 부족한 경우 상기 LED의 회로가 닫히고 상기 LED가 점등되며,
    상기 수위 센서는 다른 하나의 LED와 연결되며, 수위가 소정의 기준값보다 높은 경우 상기 수위 센서의 LED의 회로가 닫히고 상기 수위 센서의 LED가 점등되도록 구성된, 흡수 펌프의 마이크로 컴퓨터 자동 제어 장치.
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JPH11132184A (ja) 1997-10-27 1999-05-18 Pro Tekkus:Kk 揚水ポンプにおける水温検出式非常停止安全装置

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