KR20090011074A - 전기 고데기의 히터 구동 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

전기 고데기의 히터 구동시, 열전대(Thermocouple)를 온도센서로 사용하고 연산증폭기로 히터 구동회로를 형성함으로써, CPU를 사용하지 않고도 저렴하면서도 정확하게 히터의 온도를 검출 및 제어할 수 있는 전기 고데기의 히터 구동 장치 및 그 방법이 제공된다. 전기 고데기의 히터 구동 장치는, 전기 고데기의 히터로부터 검출된 온도에 대응하는 전기신호를 출력하는 열전대; 열전대로부터 출력된 전기신호를 증폭시키는 증폭부; 삼각파 형태의 비교전압을 설정하는 비교전압 설정부; 증폭부로부터 증폭된 전압을 비교전압 설정부에서 설정된 전압과 크기를 비교하여, 판별값을 출력하는 판별부; 및 판별부로부터 출력된 판별값에 대응하여 히터를 구동하는 구동신호를 출력하는 구동부를 포함한다.
전기 고데기, 히터, 구동회로, 열전대, 연산증폭기, 비례제어, 삼각파

Description

전기 고데기의 히터 구동 장치 및 그 방법 {Apparatus for driving heater of electric hair curler, and method for the same}
본 발명은 전기 고데기의 히터 구동 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전기 고데기의 히터 발열시, 히터를 구동시키기 위한 구동 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
전기 고데기는 내부에 설치된 히터에서 열이 발생하고, 이와 같이 발생된 열은 히터가 내장된 발열판을 통해 머리카락과 접촉하게 함으로써 머릿결을 펴거나 웨이브를 형성시켜 헤어스타일을 가꾸는데 사용된다.
전기 고데기는 가정에서 간편하게 상용전원에 연결하여 사용할 수 있으며, 다양한 헤어 디자인의 연출을 가능하게 하는 미용기구로서, 고데기에 관련된 제품 수요가 창출되고, 이로 인한 시장 수요도 점차 확대되고 있는 추세이다.
도 1은 일반적인 전기 고데기의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 전기 고데기(10)는 한 쌍의 본체(11, 12), 힌지(15), 히터가 내장된 발열판(13, 14), 전원 케이블(16) 및 구동회로(17, 18)를 포함할 수 있다.
일반적인 전기 고데기(10)는 힌지(15) 결합되는 한 쌍의 본체(11, 12)를 가지고, 상기 본체(11, 12) 각각에 히터가 내장된 발열판(13, 14)이 상호간에 마주보도록 설치된다. 상기 히터는 전원 케이블(16)을 통해 전원을 공급받아 발열하는 부분이다.
또한, 일반적인 전기 고데기(10)는 구동회로(17, 18)가 내장된 제어부가 본체(11, 12) 내에 구성되고, 상기 본체(11, 12)는 그 일측이 힌지(15) 결합된 상판(11)과 하판(12)으로 이루어지며, 상기 상판(11)과 하판(12)에는 각각 히터가 내장된 발열판(13, 14)이 구비된다.
상기 고데기(10)를 사용자가 손으로 잡은 상태에서, 고데기(10)의 본체(11, 12) 사이에 사용자가 소정 수의 머리카락을 위치시킨다. 그런 다음, 사용자가 본체(11, 12)를 움켜쥐면, 상기 본체(11, 12)가 힌지(15)를 중심으로 회전되어, 상호간에 접근된다. 그러면, 상기 머리카락의 양측에 히터가 각각 맞닿게 되어, 히터가 내장된 발열판(13, 14)의 열이 머리카락으로 전달된다. 이러한 상태에서 사용자가 머리카락의 길이 방향으로 고데기(10)를 당기면, 머리카락이 연속적으로 히터가 내장된 발열판(13, 14)과 접촉되면서 곧게 펴지거나, 웨이브가 형성될 수 있다.
현재 헤어(Hair)용 고데기는 크게 PTC(Thermistor) 히터 및 세라믹(Ceramic) 히터의 2가지 형태의 히터를 사용한다. 도 2a 및 도 2b는 종래의 기술에 따른 전기 고데기의 히터 구동 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, PTC 히터는 온도 제어회로를 사용하지 않고, 단순히 히터 구동회로(17)를 통해 히터(13)의 저항값으로 온도를 조절하며, 즉, 저 항(Rs)을 측정하여, 이 저항(Rs)이 일정값 이상 올라가면, 더 이상 저항값이 올라가지 않도록 조절하는 방식으로서, 가정용 고데기 등에 사용될 수 있다.
세라믹 히터는 통상적으로 온도 제어회로를 사용하고, 보통 미용실용으로 사용되며, 예열 시간이 짧아서 매우 효율적이라는 장점이 있다. 세라믹 히터 고데기는 아날로그와 디지털 타입으로 구분되는데, 아날로그 타입은 세라믹 히터의 온도 상승에 따라서 저항 변화폭이 크게 변동하므로, 이러한 저항 변화폭을 검출하는 방식의 회로를 사용한다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 디지털 타입의 히터 구동회로(17)는 CPU(17a)를 사용하여 온도 제어를 하기 때문에 보통 PTC(Thermistor) 센서(17b)를 사용하여 검출하는 회로를 사용하며, 이러한 디지털 타입의 히터 구동회로(17)는 저항 변화에 관계없이 사용할 수 있다.
종래 기술에 따른 히터는 저항 변화량이 적어서 기존의 아날로그 방식의 회로는 사용하기 어렵다. 왜냐하면, 저항 변화량이 미세하므로 미세한 저항 변화량을 정확하게 측정하여 온도를 제어하는 것이 힘들 뿐만 아니라, 저항 변화를 탐지하고 이에 근거하여 히터의 온도를 제어하는 데까지 상당 시간이 소요되는데, 히터의 온도는 이미 상승한 상태가 될 수 있다. 이에 따라 전술한 디지털 방식을 사용하여 히터의 온도를 제어해야 하지만, 히터 구동회로 비용이 상승할 수 있고, 또한PTC(Thermistor)의 온도 인식 시에 오차가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기 고데기의 히터 구동시, 열전대(Thermocouple)를 온도센서로 사용하고 연산증폭기로 히터 구동회로를 형성함으로써, CPU를 사용하지 않고도 저렴하면서도 정확하게 히터의 온도를 검출 및 제어할 수 있는 전기 고데기의 히터 구동 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 전기 고데기의 히터 구동 장치는, 전기 고데기의 히터로부터 검출된 온도에 대응하는 전기신호를 출력하는 열전대; 상기 열전대로부터 출력된 전기신호를 증폭시키는 증폭부; 삼각파 형태의 비교전압을 설정하는 비교전압 설정부; 상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 상기 비교전압 설정부에서 설정된 전압과 크기를 비교하여, 판별값을 출력하는 판별부; 및 상기 판별부로부터 출력된 판별값에 대응하여 상기 히터를 구동하는 구동신호를 출력하는 구동부를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명에 따른 전기 고데기의 히터 구동 장치는, 상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 기설정된 전압과 비교하고, 상기 증폭부로부터 증폭된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우, 상기 구동부로부터 출력되는 구동신호를 차단하는 열전대 보호부를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 판별부는 상기 삼각파 형태로 설정된 비교전압과 상기 증폭부로부터 출력된 증폭 전압을 비교하여, PID(비례적분미분 제어) 형식으로 제어한 후, 상기 검출 온도가 높으면 출력을 낮추고, 검출 온도가 낮으면 출력을 증가시키 는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 열전대는 상기 열전대는 소선이 사용온도와 환경에 따라 K 타입 열전대, N 타입 열전대, E 타입 열전대, J 타입 열전대, T 타입 열전대 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 증폭부, 비교전압 설정부 및 판별부는 상기 히터의 온도를 PID(비례적분미분) 제어 형식으로 제어하기 위해 차동 연산이 가능한 연산증폭기(OP-AMP)를 사용하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 전기 고데기는, 힌지 결합되는 한 쌍의 몸체; 전원을 인가받아 발열하며, 상기 한 쌍의 몸체 각각에 마주보도록 설치되는 히터; 및 상기 히터를 구동하기 위한 히터 구동회로를 포함하며, 상기 히터 구동회로는, 상기 히터로부터 검출된 온도에 대응하는 전기신호를 출력하는 열전대; 상기 열전대로부터 출력된 전기신호를 증폭시키는 증폭부; 삼각파 형태의 비교전압을 설정하는 비교전압 설정부; 상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 상기 비교전압 설정부에서 설정된 전압과 크기를 비교하여, 판별값을 출력하는 판별부; 및 상기 판별부로부터 출력된 판별값에 대응하여 상기 히터를 구동하는 구동신호를 출력하는 구동부를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명에 따른 전기 고데기는, 상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 기설정된 전압과 비교하고, 상기 증폭부로부터 증폭된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우, 상기 구동부로부터 출력되는 구동신호를 차단하는 열전대 보호부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 전기 고데기의 히터 구동 방법은, a) 전기 고데기에 전원이 인가되면, 열전대가 전기 고데기의 히터의 온도를 검출하여 전기신호로 출력하는 단계; b) 상기 검출 온도에 대응하는 전기신호를 소정 배수만큼 증폭하여 증폭된 전압을 출력하는 단계; c) 상기 증폭된 전압과 기설정된 비교전압과 비교하여 판별값을 산출하는 단계; 및 d) 상기 판별값에 대응하는 히터 구동신호로 변환하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 본 발명에 따른 전기 고데기의 히터 구동 방법은, e) 상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 기설정된 전압과 비교하고, 상기 증폭부로부터 증폭된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우, 상기 구동부로부터 출력되는 구동신호를 차단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 c) 단계는 기설정된 비교전압은 삼각파 형태로 설정하며, 상기 증폭된 전압을 삼각파 형태의 비교전압과 비교하여 PID 제어 가능한 출력신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전기 고데기의 히터 구동시, 열전대(Thermocouple)를 온도센서로 사용하고 연산증폭기로 히터 구동회로를 형성함으로써, CPU를 사용하지 않고도 저렴하면서도 정확하게 히터의 온도를 검출 및 제어할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히 터 구동 장치 및 그 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예로서, 온도센서로 서미스터가 아닌 K 타입의 열전대를 사용하며, 상기 열전대로부터 검출된 히터의 온도를 CPU를 사용하지 않고도 조절할 수 있는 전기 고데기의 히터 구동 장치 및 그 방법이 제공된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동회로(100)는, 열전대(110), 증폭부(120), 비교전압 설정부(140), 판별부(130) 및 구동부(150)를 포함하며, 열전대 보호부(160) 및 전원부(170)를 추가로 포함할 수 있다.
열전대(110)는 전기 고데기의 히터(200)로부터 검출된 온도에 대응하는 전기신호를 출력한다. 상기 열전대의 구동 원리는 서로 다른 이종금속의 끝을 접합하고, 그곳에 열을 가하면 반대편 양 끝단에서는 온도에 대응하여 미세한 기전력이 발생하게 되는 것을 이용한다. 본 발명의 실시예에 따른 열전대(110)는, 예를 들면, K 타입으로서, 양극(+)은 니켈과 크롬의 합금인 크로멜(Ni-Cr; Chromel)이고 음극(-)은 니켈과 알미늄의 합금인 알루멜(Ni-Al; Alumell)로 이루어져 있고, 사용 온도는 0℃ 내지 1200℃까지 검출할 수 있다. K 타입 열전대(110)는 다른 타입의 열전대에 비해 가격도 싸고 온도 측정폭 또한 넓기 때문에 범용으로 사용되고 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 열전대(110)는, 사용온도와 환경에 따라 각 각 양극(+)은 니켈, 크롬과 실리콘의 합금(Nicrosil)이고, 음극(-)은 니켈과 실리콘의 합금(Nisil)인 N 타입 열전대, 양극(+)은 니켈과 크롬의 합금(Chromel)이고, 음극(-)은 구리와 니켈의 합금(Constantan)의 E 타입 열전대, 양극(+)은 철(Iron)이고, 음극(-)은 구리와 니켈의 합금(Constantan)의 J 타입 열전대, 양극(+)은 구리(Copper)이고, 음극(-)은 구리와 니켈의 합금(Constantan)인 T 타입 열전대일 수도 있다.
증폭부(120)는 상기 열전대(110)로부터 출력된 전기신호를 증폭시키는 역할을 한다.
비교전압 설정부(140)는 삼각파 형태의 비교전압을 설정한다.
판별부(130)는 상기 증폭부(120)로부터 증폭된 전압을 상기 비교전압 설정부(140)에서 설정된 전압과 크기를 비교하여, 판별값을 출력한다. 구체적으로, 상기 판별부(130)는 상기 삼각파 형태로 설정된 비교전압과 상기 증폭부(120)로부터 출력된 증폭 전압을 비교하여, PID(비례적분미분 제어) 형식으로 제어한 후, 상기 검출 온도가 높으면 출력을 낮추고, 검출 온도가 낮으면 출력을 증가시키게 된다.
구동부(150)는 상기 판별부(130)로부터 출력된 판별값에 대응하여 상기 히터(200)를 구동하는 구동신호를 출력한다.
열전대 보호부(160)는 상기 증폭부(120)로부터 증폭된 전압을 기설정된 전압과 비교하고, 상기 증폭부(120)로부터 증폭된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우, 상기 구동부(150)로부터 출력되는 구동신호를 차단하는 역할을 한다. 이에 따라, 상기 히터(200)의 검출 온도가 소정 온도 이상이면, 히터(200)에 입력되는 구동신 호를 차단함으로써 열전대(110)가 동작하지 않게 되므로, 열전대(110)를 보호할 수 있게 된다.
전원부(170)는 교류전원(AC) 또는 직류전원(DC) 모두 가능하며, 예를 들면, 교류전원(AC)을 직류로 변환시켜, 여러 반도체 소자에 입력되는 Vcc로 변환하거나, 상기 히터(200)를 구동하기 위한 직류전원(DC)을 공급하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동회로에서, 상기 증폭부(120), 비교전압 설정부(140) 및 판별부(130)는 상기 히터(200)의 온도를 PID(비례적분미분) 제어 형식으로 제어하기 위해 차동 연산이 가능한 연산증폭기(OP-AMP)를 사용하여 구성할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동회로는 연산 증폭기(OP-AMP)를 이용하여 증폭 및 비교기(Comparator)를 활용한 회로이며, 연산 증폭기의 특성을 활용하여 K 타입 열전대(Thermocouple)에서 발생되는 온도대비 기전력을 최대한 증폭하고, 열전대(110)의 단선 등의 이상을 검출하며, 또한 연산 증폭기의 차동 연산(Difference)을 활용하여 히터(200)의 온도를 PID(비례제어) 형식으로 제어하게 된다.
여기서, PID 제어(proportional integral derivative control)는 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로, 비례(Proportional) 제어와 비례 적분(Proportional-Integral) 제어, 비례 미분(Proportional-Derivative) 제어를 조합한 것을 말한다. 이때, P 제어(비례)는 기준 신호와 현재 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상 수 이득을 곱해서 제어신호를 만든다. 또한, I 제어(비례 적분)는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용한다. 그리고 D 제어(비례 미분)는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 장치의 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동회로(100)는, 열전대(110), 증폭부(120), 비교전압 설정부(140), 판별부(130) 및 구동부(150)를 포함하며, 열전대 보호부(160) 및 전원부(170)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동회로(100)는 동일한 기능을 구현할 수 있다면, 도 4에 도시된 회로 구성에 국한되지 않는다는 점은 당업자에게 자명하다.
먼저, 증폭부(120)는 OP-AMP((U3; 121) 및 저항들(R7, R9)로 구성되며, 열전대(110)로부터 검출된 온도에 대응하여 발생되는 미량의 기전력을 R7/R9로 약 1000배 이상 증폭하는데, 증폭률이 낮으면 히터 구동회로의 동작 불량이 발생할 수 있기 때문이다.
비교전압 설정부(140)는 OP-AMP(U2; 141)는 다수의 저항들(R5, R6, R8, R11, R12, R14, R16)로 구성되며, 삼각파 형태의 비교전압을 설정하게 되며, 이와 같이 설정된 비교전압은 판별부(130)의 일측 입력단에 입력된다.
판별부(130)는 OP-AMP(U4; 131) 및 저항들(R13, R15)로 구성되며, OP- AMP(U4; 131)는 히터의 검출 온도에 대응하여 전기량으로 증폭된 전기적인 신호를 상기 비교전압 설정부(140)로부터 설정된 설정 온도, 즉 삼각파 형태로 설정된 비교전압과 비교하여 판별값을 출력한다. 판별부(130)는 히터(200)의 온도를 PID 형식으로 제어하기 위한 것으로, 히터의 검출 온도가 높으면 출력을 낮추고, 히터의 검출 온도가 낮으면 출력을 증가시켜 출력하게 된다.
구동부(150)는 스위칭 트랜지스터(Q2), 트라이악(Triac; T1) 및 다수의 저항들(R4, R17, R18)로 이루어지며, 상기 판별부(130)로부터 출력된 판별값에 대응하여 상기 히터(200)를 구동하는 구동신호를 출력한다. 여기서, 트라이악(T1)은 스위칭 트랜지스터(Q2)의 출력에 대응하여 히터(200)를 구동하는 전원의 스위칭을 제어하는 역할을 하는 전력용 반도체 소자이다.
열전대 보호부(160)는 OP-AMP(U1; 161), 저항들(R1, R2, R3) 및 스위칭 트랜지스터(Q1)로 이루어지며, 상기 증폭부(120)로부터 증폭된 전압을 기설정된 전압과 비교하고, 상기 증폭부(120)로부터 증폭된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우, 상기 구동부(150)로부터 출력되는 구동신호를 차단하는 역할을 한다. 즉, 스위칭 트랜지스터(Q1)를 통해 출력되는 출력신호는 상기 판별부(130)로부터 출력되는 신호가 상기 구동부(150)의 스위칭 트랜지스터(Q2)에 입력되는 것을 차단하게 된다. 다시 말하면, 상기 히터(200)의 검출 온도가 소정 온도 이상이면, 히터(200)에 입력되는 구동신호를 차단함으로써 열전대(110)가 동작하지 않게 되므로, 열전대(110)를 보호할 수 있게 된다. 예를 들면, 열전대(110)가 과열로 인해 단선될 경우, 히터(200)의 온도를 검출하지 못하게 됨으로써 발생될 수 있는 문제점을 미 연에 방지하고, 또한, 과열로 인한 모발의 손상 및 화재 등을 방지할 수 있다.
전원부(170)는 다이오드(D1, D2), 제너 다이오드(D3) 및 커패시터(C3)로 이루어지며, 교류전원(AC) 또는 직류전원(DC) 모두 가능하며, 예를 들면, 교류전원(AC)을 정류하여, 반도체 소자에 입력되는 Vcc로 변환하거나, 상기 히터(200)를 구동하기 위한 직류전원(DC)을 공급하게 된다.
한편, 도 5a 내지 도 5d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동을 위한 구동 파형을 나타내는 도면들이다.
도 5a는 삼각파 형태로 설정된 비교전압(V_ref), 히터의 온도(T_sense)에 대응하여 열전대로부터 검출되어 증폭된 전압, 및 구동부에서 출력되는 구동전압(V_drive)을 각각 나타낸다.
도 5b는 히터로부터 검출된 온도가 낮을 경우를 나타내며, 비교전압(V_ref)이 삼각파 형태로 설정되고, 히터의 온도(T_sense)가 낮기 때문에 열전대로부터 검출되어 증폭된 전압이 상기 비교전압(V_ref)보다 낮은 것을 나타내며, 이에 대응하여 구동부에서 구동전압(V_drive)을 출력하는 것을 나타낸다.
도 5c는 히터로부터 검출된 온도가 중간인 경우를 나타내며, 비교전압(V_ref)이 삼각파 형태로 설정되고, 히터의 온도(T_sense)가 중간이기 때문에 열전대로부터 검출되어 증폭된 전압이 상기 비교전압(V_ref)에 비해 중간 정도인 것을 나타내며, 이에 대응하여 구동부에서 구동전압(V_drive)을 출력하는 것을 나타낸다.
도 5d는 히터로부터 검출된 온도가 높을 경우를 나타내며, 비교전압(V_ref) 이 삼각파 형태로 설정되고, 히터의 온도(T_sense)가 높기 때문에 열전대로부터 검출되어 증폭된 전압이 상기 비교전압(V_ref)보다 높은 것을 나타내며, 이에 대응하여 구동부에서 구동전압(V_drive)을 출력하는 것을 나타낸다.
도 5b 내지 도 5d에서 구동부에서 출력되는 구동전압(V_drive)의 파형은 히터로부터 검출된 온도가 높아질수록 하이(high) 구간의 폭이 작아지는 것을 알 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 방법의 동작흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 방법은, 먼저, 전기 고데기에 전원이 인가되면(S610), 열전대가 전기 고데기의 히터의 온도를 검출하여 전기신호로 출력하게 된다(S620).
다음으로, 상기 검출 온도에 대응하는 전기신호를 소정 배수만큼 증폭하여 증폭된 전압을 출력한다(S630).
다음으로, 상기 증폭된 전압과 기설정된 비교전압과 비교하여 판별값을 산출한다(S640). 이때, 기설정된 비교전압은 삼각파 형태로 설정되며, 상기 증폭된 전압을 삼각파 형태의 비교전압과 비교하여 PID 제어 가능한 출력신호를 출력하게 된다.
다음으로, 상기 판별값에 대응하는 히터 구동신호로 변환한 후(S650), 상기 히터 구동신호로 히터를 구동하게 된다(S660).
도 7은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 방법의 동작흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 방법은, 먼저, 전기 고데기에 전원이 인가되면(S701), 열전대가 전기 고데기의 히터의 온도를 검출하여 전기신호로 출력하게 된다(S702). 이때, 상기 열전대는 사용온도와 환경에 따라 K 타입 열전대, N 타입 열전대, E 타입 열전대, J 타입 열전대, T 타입 열전대 중에서 선택될 수 있다.
다음으로, 상기 검출 온도에 대응하는 전기신호를 소정 배수만큼 증폭하여 증폭된 전압을 출력한다(S703). 즉, K 타입 열전대로부터 발생되는 미세한 기전력에 대응하는 전기신호를 약 1000배 이상 증폭한다.
다음으로, 상기 증폭된 전압과 기설정된 비교전압과 비교하여 판별값을 산출한다(S704). 이때, 기설정된 비교전압은 삼각파 형태로 설정되며, 상기 증폭된 전압을 삼각파 형태의 비교전압과 비교하여 PID 제어 가능한 출력신호를 출력하게 된다.
다음으로, 상기 판별값이 낮은 온도값(T_low)보다 작은지 판별하거나(S705), 상기 판별값이 낮은 온도값(T_low)보다 크고 높은 온도값(T_high)보다 작은지 판별하거나(S706), 또는 상기 판별값이 높은 온도값(T_high)보다 크고 임계 온도값(T_critical)보다 작은지 판별한다(S707).
다음으로, 상기 판별값이 높은 온도값(T_high)보다 작은 경우, 각각의 판별값 대응하는 히터 구동신호로 변환한 후(S708), 상기 히터 구동신호로 히터를 구동하게 된다(S709).
만일, 상기 판별값이 높은 온도값(T_high)보다 크고 임계 온도값(T_critical)보다 작은 경우, 열전대 보호회로를 동작시켜 상기 열전대를 보호하게 된다(S710).
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 PTC(Thermistor) 센서 대신에 열전대(Thermocouple)를 사용하고, 연산 증폭기로 히터 구동회로를 구성함으로써, CPU를 사용하지 않고도 저렴하고, 정확하게 히터의 온도를 검출 및 제어할 수 있게 된다. 이러한 히터 구동회로는 빠른 온도 검출과 제어에 강한 회로로서 모든 분야의 온도 제어에 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 일반적인 전기 고데기의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 기술에 따른 전기 고데기의 히터 구동 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 장치의 회로도이다.
도 5a 내지 도 5d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동을 위한 구동 파형을 나타내는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 방법의 동작흐름도이다.
도 7은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 전기 고데기의 히터 구동 방법의 동작흐름도이다.
* 도면부호의 간단한 설명 *
100: 히터 구동장치 110: 열전대
120: 증폭부 130: 판별부
140: 비교전압 설정부 150: 구동부
160: 열전대 보호부 170: 전원부
200: 히터

Claims (10)

  1. 전기 고데기의 히터로부터 검출된 온도에 대응하는 전기신호를 출력하는 열전대;
    상기 열전대로부터 출력된 전기신호를 증폭시키는 증폭부;
    삼각파 형태의 비교전압을 설정하는 비교전압 설정부;
    상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 상기 비교전압 설정부에서 설정된 전압과 크기를 비교하여, 판별값을 출력하는 판별부; 및
    상기 판별부로부터 출력된 판별값에 대응하여 상기 히터를 구동하는 구동신호를 출력하는 구동부
    를 포함하는 전기 고데기의 히터 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 기설정된 전압과 비교하고, 상기 증폭부로부터 증폭된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우, 상기 구동부로부터 출력되는 구동신호를 차단하는 열전대 보호부를 추가로 포함하는 전기 고데기의 히터 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판별부는 상기 삼각파 형태로 설정된 비교전압과 상기 증폭부로부터 출력된 증폭 전압을 비교하여, PID(비례적분미분 제어) 형식으로 제어한 후, 상기 검 출 온도가 높으면 출력을 낮추고, 검출 온도가 낮으면 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전기 고데기의 히터 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열전대는 사용온도와 환경에 따라 K 타입 열전대, N 타입 열전대, E 타입 열전대, J 타입 열전대, T 타입 열전대 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기 고데기의 히터 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부, 비교전압 설정부 및 판별부는 상기 히터의 온도를 PID(비례적분미분) 제어 형식으로 제어하기 위해 차동 연산이 가능한 연산증폭기(OP-AMP)를 사용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전기 고데기의 히터 구동 장치.
  6. 힌지 결합되는 한 쌍의 몸체;
    전원을 인가받아 발열하며, 상기 한 쌍의 몸체 각각에 마주보도록 설치되는 히터; 및
    상기 히터를 구동하기 위한 히터 구동회로
    를 포함하며, 상기 히터 구동회로는,
    상기 히터로부터 검출된 온도에 대응하는 전기신호를 출력하는 열전대;
    상기 열전대로부터 출력된 전기신호를 증폭시키는 증폭부;
    삼각파 형태의 비교전압을 설정하는 비교전압 설정부;
    상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 상기 비교전압 설정부에서 설정된 전압과 크기를 비교하여, 판별값을 출력하는 판별부; 및
    상기 판별부로부터 출력된 판별값에 대응하여 상기 히터를 구동하는 구동신호를 출력하는 구동부
    를 포함하는 전기 고데기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히터 구동회로는,
    상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 기설정된 전압과 비교하고, 상기 증폭부로부터 증폭된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우, 상기 구동부로부터 출력되는 구동신호를 차단하는 열전대 보호부
    를 추가로 포함하는 전기 고데기.
  8. a) 전기 고데기에 전원이 인가되면, 열전대가 전기 고데기의 히터의 온도를 검출하여 전기신호로 출력하는 단계;
    b) 상기 검출 온도에 대응하는 전기신호를 소정 배수만큼 증폭하여 증폭된 전압을 출력하는 단계;
    c) 상기 증폭된 전압과 기설정된 비교전압과 비교하여 판별값을 산출하는 단계; 및
    d) 상기 판별값에 대응하는 히터 구동신호로 변환하여 출력하는 단계
    를 포함하는 전기 고데기의 히터 구동 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    e) 상기 증폭부로부터 증폭된 전압을 기설정된 전압과 비교하고, 상기 증폭부로부터 증폭된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우, 상기 구동부로부터 출력되는 구동신호를 차단하는 단계를 추가로 포함하는 고데기의 히터 구동 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 c) 단계는 기설정된 비교전압은 삼각파 형태로 설정하며, 상기 증폭된 전압을 삼각파 형태의 비교전압과 비교하여 PID 제어 가능한 출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 고데기의 히터 구동 방법.
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