KR20070000155U - 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 일상생활에서 많이 사용하고 있는 전기매트, 전기방석 등의 장치에 절전 및 안전 기능을 부가한 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치에 관한 것이다. 본 고안은 전기매트의 전원이 켜져 있어도 실제로 사용하지 않을 시에는 전원이 자동으로 차단되고, 전기매트를 실제로 사용을 할 때에는 자동으로 전원공급이 이루어짐으로써 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있으며, 전원을 끄는 것을 잊고 외출을 하는 경우에도 일정시간 경과 후에는 전원이 자동 차단이 되어 있을 수 있는 화재 발생의 우려도 사전에 방지할 수 있다. 또한, 전기매트의 내부바닥에 설치하여 인체의 무게를 감지하도록 한 압력센서를 사용한 방식과는 달리 전기매트 상단 일측에 있는 접속기내에 사람의 움직임을 감지하는 초전형(焦電型) 적외선 센서를 설치하고, 일정시간 사용자의 움직임을 감지하여 작동하게 함으로써 기능적인 편리성 이외에 설치가 간편하고 비용이 절감되도록 한다.

전기매트, 전기방석, 절전, 안전, 초전형, 적외선 센서, 전열보온, 감지

Description

적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치{Apparatus for electronic mat of safe and economize power with infrared ray sensor}

도 1은 본 고안에 따른 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치의 회로도.

도 2 및 도 3은 접속기 내에 초전형 적외선 센서를 구비한 전기매트의 구성을 나타낸 외형도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 감지부

11 : 초전형 적외선 센서

12 : 투과창

20 : 증폭 및 비교 검출부

30 : 타이머

40 : 가스밸브

본 고안은 전열보온장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일상생활에서 많 이 사용하고 있는 전기매트, 전기방석 등의 장치에 절전 및 안전 기능을 부가한 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기매트, 전기침대, 전기방석과 같은 전열보온장치는 일상생활에서 많이 사용하고 있는 제품이지만 사용상의 안전수칙을 제대로 지키지 않음으로써 화재가 발생할 수 있고 불필요한 전기의 낭비가 발생하게 된다.

전기매트는 사용하지 않는 경우 전원 스위치를 끄거나 플러그를 빼놓아야하지만 제대로 지키기가 어려우며 외출시에도 전원을 잊고 끄지 않는 경우가 많아 화재 발생의 우려 또한 있는 것이다.

한편, 온도조절기에 타이머 설치가 되어있는 제품도 있으나 사용시마다 시간 설정을 해주어야 하는 불편함이 있고 노약자나 어린이의 경우는 제대로 작동법을 몰라서 사용을 하지 못하는 경우가 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기매트의 전원이 켜져 있어도 실제로 사용하지 않을 시에는 전원이 자동으로 차단되고, 전기매트를 실제로 사용을 할 때에는 자동으로 전원공급이 이루어짐으로써 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있으며, 전원을 끄는 것을 잊고 외출을 하는 경우에도 일정시간 경과 후에는 전원이 자동 차단이 되어 있을 수 있는 화재 발생의 우려도 사전에 방지할 수 있는 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 전기매트의 내부바닥에 설치하여 인체의 무게를 감지하도록 한 압력센 서를 사용한 방식과는 달리 전기매트 상단 일측에 있는 접속기내에 사람의 움직임을 감지하는 초전형(焦電型) 적외선 센서를 설치하고, 일정시간 사용자의 움직임을 감지하여 작동하게 함으로써 기능적인 편리성 이외에 설치가 간편하고 비용이 절감되도록 하는 데에 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치는, 전기매트를 갖는 통상의 전열보온장치에 있어서, 동작 전원을 공급하는 직류전원부; 상기 직류전원부로부터 동작 전원을 공급받아 상기 전기매트의 온도를 조절하는 온도 조절부; 상기 전기매트 일측 상단에 설치되어 인체의 움직임을 감지하는 초전형(焦電型) 적외선 센서를 포함하는 감지부와, 상기 감지부의 초전형 적외선 센서로부터 인체의 움직임에 감지하여 검출된 출력신호를 증폭하고 기준 신호값과 비교하는 증폭 및 비교 검출부와, 상기 증폭 및 비교 검출부에서 검출 비교된 신호에 의해서 미리 메모리된 특정 동작시간을 설정하는 타이머부를 포함하며, 상기 타이머부에서 출력된 제어신호를 이용하여 상기 전열보온판의 온도조절부의 전원 공급을 연결 또는 차단시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 초전형 적외선 센서에 의한 감지부는, 상기 온도조절부가 전열보온판에 일체형으로 형성된 경우에는 상기 온도조절부 내부에 설치하고, 접속코드선에 의한 분리형인 경우에는 별도의 접속기 내부에 설치한다.

상기 타이머부의 설정 시간은 온도조절기에서 임의로 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치의 회로도이고, 도 2 및 도 3은 접속기내에 초전형 적외선 센서를 구비한 전기매트의 구성을 나타낸 외형도이다.

본 고안을 이루기 위해서는 사람이 전기매트 위에 위치하고 있는지 여부를 감지하는 감지장치와 그 감지장치의 위치가 선행 조건이 되어야한다.

일반적으로 전기매트는 온도조절기가 부착이 되어있는데 전기매트 본체에 부착이 되어있는 일체형과 전기매트와 온도조절기가 분리 되어약 1M정도의 접속 코드 선에 연결되어 사용하는 분리형의 2 가지의 종류가 있다.

본 고안에서는 온도조절기가 전기매트 본체에 있는 일체형의 경우에는 본 장치가 온도조절기의 내부에 설치가 되며 분리형의 경우에는 초전형 센서와 신호증폭회로를 전기매트의 일 측에 설치된 접속기 내부에 설치를 하거나 외부에 설치하여 그 출력신호는 접속코드를 거쳐 온도조절기에 입력 되도록 하였다.

전기매트의 사용시에 사용자는 전기매트의 전원을 켠 후 바로 전기매트 위로 올라가지 않고 어느 정도 온도가 상승한 후에 사용을 하게 되므로 본 고안에서는 처음에 전원을 켜게 되면 전기매트 위에 사람의 위치하는지 여부와 관계없이 설정 시간(본 고안에서는 1시간) 동안은 동작을 하게 되고 1시간이 지나도록 사용을 하지 않게 되면 전원이 꺼지게 된다.

1시간 안에 사람이 전기매트 위에 다시 위치를 하게 되면 초전형 적외선 센서의 감지 신호에 의하여 동작 시간은 다시 1시간이 연장이 된다.

사람이 전기매트 위에서 취침시 이미 설정해 놓은 1시간 동안 전혀 움직임이 없을 수는 없으며 이불을 덮고 자더라도 몸을 뒤척일 경우 초전형 적외선 센서는 그 움직임에 의한 온도 변화를 감지하게 되어 그 신호에 의해서 계속 1시간씩 연장이 되므로 결국 전기매트는 정상적인 작동이 유지된다.

본 고안에서는 전기매트와 온도조절기가 접속 코드선으로 연결된 분리형을 위주로 설명을 하겠으나 일체형의 경우도 동작 기능은 같다.

도시된 바와 같이, 도 2 및 도 3은 본 고안의 구성을 나타낸 외형도로서 일반적인 전기매트(10)와 접속기(30) 접속코드선(40) 온도 조절기(20)로 이루어지며 초전형 적외선 센서(1)는 접속기(30) 내부에 설치가 된다.

도 2 및 도 3에서 (A)는 (B)에 도시 된 접속기(30)의 확대 구조도로서 초전형 적외선 센서(1)는 적외선을 투과시키고 감지거리와 감도를 극대화해주며 외부의 불필요한 빛을 막아주는 프레넬(Fresnel) 렌즈(2)의 안에 설치가되고 초전형 적외선 센서(1)의 출력 신호 증폭부, 필터부 및 제어부로 구성된 PCB(3)은 접속단자(4)와 연결이 되어 온도조절기(20) 회로와 연결이 되게 된다.

이때의 적외선 센서(1)의 방향은 전기매트(10) 본체로 향하게 되고 센싱거리는 1M정도 이내에서 움직임을 감지할 수 있도록 프레넬(Fresnel) 렌즈(2)를 구성하여 접속기(30) 내부에 설치하게 된다.

도 1은 본 고안의 실시예의 회로도로서 온도 조절기(20)의 회로는 일반적인 사양이며 타이머 회로는 흔히 사용되는 타이머 전용 IC인 LM555를 이용한 회로를 사용하였고, 전원 SW 및 과열방지 기능 등의 부가 회로는 본 고안의 동작과 무관하 므로 도면상에서 생략을 하였다.

사용자가 전원을 온(ON) 시키게 되면 직류전원부(100)에 의해서 동작 전원이 공급이 되는데 타이머부(300)에 공급된 전압은 직류 플러스측-R23-C11-C12-마이너스 측의 순으로 전류가 흘러서 C12의 양단에는 순간적으로 충전이 되어 LM555의 2번핀 TRG에 가해지게 되어 출력핀 3번은 LOW 상태가 된다.

C12 양단에 충전된 전압은 고 저항 R24를 통하여 방전이 되지만 직류전원 전압의 약 1/3 이하의 전압이 될 때까지는 출력핀 3번은 LOW 상태가 지속되므로 1시간 동안은(본 고안에서는 C12, R24의 시정수를 고려하여 1시간으로 조정을 하였음) NPN 타입의 TR2는 오프(OFF) 상태가 되어 온도 조절부의 COMP 3의 출력측에 연결된 포터 카플러 PC에 아무런 영향을 주지 못하므로 온도 조절부(200)는 정상적인 기능을 수행하게 된다.

온도조절부(200)의 동작은 COMP 3의 플러스 측 입력단자에 연결된 VR에 의하여 온도 설정을 하게 되는데 전기매트(10)에 내장된 온도센서 S는 마이너스 저항계수를 갖고 있으므로 전기매트(10)의 온도가 낮을 때는 저항이 커지게 되어 온도조절부(200)의 COMP 3의 마이너스측은 전압이 플러스측보다 높게 되어 출력은 LOW가된다. 이에 포터카플러 PC는 온(ON)이되고 전력소자 TRAIC는 온(ON)이 되어 전기매트(10)의 발열선 H 에는 전력공급이 이루어지게 되어 정상적인 동작을 하게 된다.

이때, 한 시간이 지나도록 사람이 전기매트(10) 위에 올라가지 않으면, 적외선센서는 감지를 하지않으므로 COMP2의 출력이 없게되고, 타이머부(300)의 TR1은 오프상태를 유지하므로 타이머부(300)의 2번핀 TRG에 입력되고 있는 전압은 R24에 의하여 계속 방전이 되어 직류전압의 1/3이하가 되어 LOW 상태가 되고 출력핀 3번은 LOW에서 HI가 되어 TR2은 온(ON)된다.

이때, 전류의 방향은 온도조절부(200)의 플러스측-R19-TR2의 콜렉터-마이너스 측의 순으로 전류가 흐르게 되므로 온도조절부(200)의 COMP3의 출력이 LOW의 상태로서 정상적인 동작을 하고 있는 중이라도 타이머부(300)의 TR2의 동작에 의해서 온도조절부(200)의 포터카플러 PC은 오프(OFF)가되어 전력 소자 TRAIC은 전력공급을 중단하게 된다.

만약 사람이 1시간이내에 전기매트(10)위에 올라가면 접속기(30) 내에 설치된 초전형 적외선 센서(1)에 의하여 움직임을 감지하게 되는데 그 동작은 다음과 같다.

온도 조절기(20)의 직류 전원을 접속 코드선(40)를 통하여 공급받은 접속기(30)의 내부에 설치된 증폭 및 비교 검출부(400)에서는 R1과 ZD1을 거쳐 안정된 직류전원을 공급하게 된다.

초전형 적외선 센서(1)는 듀얼(Dual) 타입으로서 흔히 침입자 감지장치에서 사용하는 보편적인 타입이며 움직임이 포착이 되면 검출기는 임피던스 변환용 FET를 내장하고 있으므로 소스 플로워로 신호가 출력이 된다.

출력된 미약한 신호는 증폭기 OP1, OP2에서 신호증폭이 이루어지게 된다. 이러한 동작은 공지된 일반적인 사양이므로 설명은 생략한다.

출력신호는 비교기 COMP 1의 플러스 측으로 입력이 되는데 마이너스 측 입력 단에는 R10, R11 로서 기준전압을 설정하였으므로 움직임이 감지되지 않아서 증폭된 신호가 없을 때는 마이너스 측 입력단보다 플러스 측 단자전압이 낮으므로 COMP 1의 출력은 LOW가 되지만 증폭된 신호가 입력이 되면 플러스 측 입력단의 전압이 높아지게 되어 COMP1의 출력은 HI되고 그 출력은 다이오드 D1을 거쳐 C7에 충전이 된다. R12는 방전용이다. 시정수를 고려하여 5초정도로 설정을 하였는데 이는 출력신호가 타이머부(300)로 안정되게 공급되게 하기 위함이다.

COMP1의 출력은 다시 COMP2의 플러스 측 단자로 가해지게 되고 R13, R14에 의해서 설정된 마이너스 측의 전압보다 높은 5초 동안은 COMP2의 출력은 HI가 출력이 되고 그 신호는 접속기(30)을 통하여 타이머부(300)의 TR1 베이스로 입력이 된다. 베이스에 전압이 인가되면 TR1은 온(ON)되어 C12의 양단이 충전되어 그 전압은 2번핀 TRG로 가해지게 되어 다시 1시간 동안 LM555의 출력핀 3번은 LOW 상태가되어 TR2는 오프되면서 온도조절기(200)는 계속적인 정상 동작을 하게 된다.

상기와 같은 동작은 LM555를 기준으로 설명을 하였으나 마이컴에 의해서 동작을 시킬 수도 있게 된다.

사람이 전기매트 위에서 앉아있거나 잠을 잔다 해도 사용 중에 한시간동안 전혀 움직임이 없을 수는 없으므로 증폭 및 비교 검출부(400)의 신호출력은 약간의 움직임이 생길 때마다 계속 발생을 하게 되어 전기매트(10의 사용 중에는 정상동작을 이루게 된다.

상기와 같은 동작은 전기매트의 예를 들어 설명을 하였으나 전기침대 전기방석등 전열선이나 전열판을 사용하는 난방기구에서의 활용도 가능하다.

상기와 같은 본 고안은 고유가 시대에 에너지의 절감이 절실한 실정에서 가정 내에서 사용자가 전원을 켜놓은 상태에서 일정 시간이상 사용을 하지 않는다면 자동으로 전원공급이 중단이 되므로 불필요한 전력낭비를 막을 수 있으며 전원을 끄는 것을 잊고 외출을 한다하더라도 일정시간 뒤에는 자동으로 전원차단이 되므로 화재 예방에도 도움이 된다.

이러한 동작은 기존의 타이머방식과는 달리 별도의 작동법을 익혀야 하는 것도 아니고 자동으로 이루어지게 되며 또한 전기매트의 하단에 고가의 압력센서를 설치하는 기존 제품과는 달리 일체형인 경우에는 조절기 내부에, 분리형인 경우에는 접속기 내부 또는 외부에 간단히 설치함으로써 제작 공정의 단순화 및 원가절감이 이루어지게 된다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치에 의하면, 전기매트의 전원이 켜져 있어도 실제로 사용하지 않을 시에는 전원이 자동으로 차단되고, 전기매트를 실제로 사용을 할 때에는 자동으로 전원공급이 이루어짐으로써 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있으며, 전원을 끄는 것을 잊고 외출을 하는 경우에도 일정시간 경과 후에는 전원이 자동 차단이 되어 있을 수 있는 화재 발생의 우려도 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전기매트의 내부바닥에 설치하여 인체의 무게를 감지하도록 한 압력센서를 사용한 방식과는 달리 전기매트 상단 일측에 있는 접속기내에 사람의 움직임을 감지하는 초전형(焦電型) 적외선 센서를 설치하고, 일정시간 사용자의 움직임을 감지하여 작동하게 함으로써 기능적인 편리성 이외에 설치가 간편하고 비용이 절감되는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 전기매트를 갖는 통상의 전열보온장치에 있어서,

   동작 전원을 공급하는 직류전원부;

   상기 직류전원부로부터 동작 전원을 공급받아 상기 전기매트의 온도를 조절하는 온도 조절부;

   상기 전기매트 일측 상단에 설치되어 인체의 움직임을 감지하는 초전형(焦電型) 적외선 센서를 포함하는 감지부와,

   상기 감지부의 초전형 적외선 센서로부터 인체의 움직임에 감지하여 검출된 출력신호를 증폭하고 기준 신호값과 비교하는 증폭 및 비교 검출부와,

   상기 증폭 및 비교 검출부에서 검출 비교된 신호에 의해서 미리 메모리된 특정 동작시간을 설정하는 타이머부를 포함하며,

   상기 타이머부에서 출력된 제어신호를 이용하여 상기 전열보온판의 온도조절부의 전원 공급을 연결 또는 차단시키도록 하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 초전형 적외선 센서에 의한 감지부는,

   상기 온도조절부가 전열보온판에 일체형으로 형성된 경우에는 상기 온도조절부 내부에 설치하고,

   접속코드선에 의한 분리형인 경우에는 별도의 접속기 내부에 설치하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 타이머부의 설정 시간은 온도조절기에서 임의로 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서에 의한 절전 및 안전형 전열보온장치.

Images