KR20090016808A - Heater device for use in mobile communication base station which prevents breakdown of relay and controls overheating of heater - Google Patents

Heater device for use in mobile communication base station which prevents breakdown of relay and controls overheating of heater Download PDF

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KR20090016808A
KR20090016808A KR1020070081064A KR20070081064A KR20090016808A KR 20090016808 A KR20090016808 A KR 20090016808A KR 1020070081064 A KR1020070081064 A KR 1020070081064A KR 20070081064 A KR20070081064 A KR 20070081064A KR 20090016808 A KR20090016808 A KR 20090016808A
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장종철
임대근
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엘지노텔 주식회사
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Abstract

A heater device is provided to prevent breakdown of a relay to control a DC power and an overheat problem due to a circuit-short caused by an induced electromotive force. A heater(110) is comprised in order to offset a magnetic flux. Relay switches(120) supplies power to the heater according to an input signal. A heater controller(150) produces a control signal. A temperature measuring unit(130) measures temperature of the heater. A control signal switches unit(140) switches the control signal of the heater controller. When the heater has a second critical value or less in temperature, a heater relay control unit(160) makes a short-circuit in a heater relay.

Description

히터장치의 릴레이 고장 방지 및 히터 과열을 제어하는 이동통신 기지국의 히터장치{HEATER DEVICE FOR USE IN MOBILE COMMUNICATION BASE STATION WHICH PREVENTS BREAKDOWN OF RELAY AND CONTROLS OVERHEATING OF HEATER}HEATER DEVICE FOR USE IN MOBILE COMMUNICATION BASE STATION WHICH PREVENTS BREAKDOWN OF RELAY AND CONTROLS OVERHEATING OF HEATER}

본 발명은 이동통신 기지국의 히터장치에 관한 것으로, 특히 직류전원 히터를 제어하는 릴레이의 출력이 유도 기전력에 의해 단락되어 히터가 과열되는 문제를 해결하는데 적당하도록한 릴레이 고장 방지 및 히터의 과열을 제어하는 히터장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heater device of a mobile communication base station, and more particularly, to prevent relay failure and to control overheating of a heater so that the output of a relay controlling a DC power heater is short-circuited by induced electromotive force so as to solve the problem of overheating. It relates to a heater device.

이동통신 기지국은 실내기지국과 실외기지국을 포함한다. 실외 기지국의 경우 계절과 밤낮의 변화로 인해서 주위의 온도가 끊임없이 변화한다. 그런데 기지국 내부장치에 사용되는 소자들은 동작 가능한 온도범위를 가지고 있다. 이러한 이유로 기지국 내부의 온도를 일정하게 유지시켜 주기 위해서 히터 장치를 사용하게 된다. 따라서 히터 장치에 고장이 발생할 경우에는 기지국이 정상적으로 동작하지 않는 원인이 된다. 따라서 히터의 온도를 일정하게 유지하기 위한 장치가 필요하다.The mobile communication base station includes an indoor base station and an outdoor base station. In the case of outdoor base stations, the ambient temperature is constantly changing due to the change of seasons and nights. However, the devices used in the base station internal device has an operating temperature range. For this reason, a heater device is used to keep the temperature inside the base station constant. Therefore, when a failure occurs in the heater device, the base station does not operate normally. Therefore, there is a need for an apparatus for maintaining a constant temperature of the heater.

본 발명은 히터장치의 고장으로 히터장치 내부의 온도가 일정하게 유지되지 않는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유도전류를 감쇄시킬 수 있는 구조의 히터를 포함하는 히터장치를 제공한다.The present invention is to solve the problem that the temperature inside the heater device is not kept constant due to a failure of the heater device, and provides a heater device including a heater having a structure capable of reducing the induced current.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상반되는 방향으로 전류가 흐르도록 코일을 배치하여 자속(magnetic flux)을 서로 상쇄시키도록 만들어진 히터와 입력 신호에 따라서 상기 히터에 공급되는 전원을 스위칭하는 릴레이와 제어신호를 생성하는 히터 제어부와 상기 히터 내부의 온도를 측정하는 온도 측정부와 상기 온도 측정부의 신호에 따라서 상기 히터 제어부의 제어 신호를 스위칭하는 제어신호 스위칭부 및 상기 히터의 온도가 미리 지정한 온도 이상일 경우 히터 릴레이를 개방시키고, 특정 온도 이하일 경우에는 히터 릴레이를 단락시키는 히터 릴레이 제어부를 포함한다.The present invention for achieving the above object is to switch the power supplied to the heater in accordance with the input signal and the heater made to offset the magnetic flux (magnetic flux) by placing a coil so that the current flows in the opposite direction A heater control unit for generating a relay and a control signal, a temperature measuring unit for measuring a temperature inside the heater, a control signal switching unit for switching a control signal of the heater control unit according to a signal of the temperature measuring unit, and a temperature of the heater And a heater relay controller for opening the heater relay when the temperature is higher than the temperature, and shorting the heater relay when the temperature is below the specific temperature.

본 발명은 히터(110)의 구조를 변경하여 부하에흐르는 전류 방향을 상반되게 하여 자속을 상쇄되게 하여 릴레이(120)의 단점인 유도 기전력에 의한 고장을 추가 되는 회로 없이 근본적으로 예방하는 효과가 있다. 그리고 다른 원인에 의해서 릴레이(120)의 출력이 고장 나더라도 히터릴레이를 통해서 히터를 제어 할 수 있도록 하여 이동통신 기지국 같은 장비에 적합하도록 했다. 또한 본 발명은 릴레이(120)의 고장 검출 방법을 기존 제어신호 스위칭부를 활용하는 방안을 사용했기 때문에 추가되는 회로를 최소화하는 효과가 있다.The present invention has the effect of fundamentally preventing a failure due to induced electromotive force, which is a disadvantage of the relay 120 by changing the structure of the heater 110 to reverse the current flowing through the load to cancel the magnetic flux. . And even if the output of the relay 120 is broken by other causes, it is possible to control the heater through the heater relay to be suitable for equipment such as mobile communication base station. In addition, the present invention has an effect of minimizing the added circuit because the method of using the conventional control signal switching unit for the failure detection method of the relay 120 is used.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 히터의 릴레이 고장 방지 장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a relay failure preventing apparatus of a heater will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1을 참조하면, 본 발명의 히터장치(100)는 히터(110), 릴레이(120), 온도 측정부(130), 제어신호 스위칭부(140), 히터 제어부(150)및 히터 릴레이 제어부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the heater device 100 of the present invention includes a heater 110, a relay 120, a temperature measuring unit 130, a control signal switching unit 140, a heater control unit 150, and a heater relay control unit ( 160).

히터(110)는 전원 공급의 스위칭으로 인해서 유도기전력을 발생한다. 또한, 히터(110)는 인접하는 부하에 흐르는 전류의 방향을 상반되게 하여 자속들이 서로 상쇄되게 만든다. 페러데이 법칙에 의해 유도 기전력은 자속의 시간 변화율에 비례하므로, 위와 같은 자속들의 상쇄에 의하여 히터 에서 발생되는 유도 기전력을 줄일 수 있다.The heater 110 generates induction electromotive force due to the switching of the power supply. In addition, the heater 110 reverses the direction of the current flowing in the adjacent load, and causes the magnetic fluxes to cancel each other out. By the Faraday law, the induced electromotive force is proportional to the rate of change of the magnetic flux, and thus the induced electromotive force generated by the heater can be reduced by the cancellation of the above magnetic fluxes.

릴레이(120)는 입력 신호에 따라서 히터(110)로의 전원공급을 스위칭 하는 역할을 한다. 즉, 입력단(제어신호 스위칭부(140)와 연결되어 있는 방향; 이하 입력단 이라 함)으로 약 +3.5V 이상의 신호(이하 High 신호라 함)가 인가되면 출력단은 단락이 된다. 그리고, 입력단으로 약 +3.5V 미만의 신호(이하 Low 신호라 함)가 인가되면 출력단(히터(110)와 연결되어 있는 방향; 이하 출력단 이라 함)은 개방된다. 릴레이(120)는 예를 들어 SSR(Solid State Relay; 이하 SSR이라 함)로 구현될 수 있다. SSR은 반도체 릴레이라고도 하는데, 기계식 릴레이에 비해서 동작 스피드가 빠르고 소비전력 내구성 등에 있어서 유리한 점이 있다.The relay 120 serves to switch the power supply to the heater 110 according to the input signal. That is, when a signal of about + 3.5V or more (hereinafter referred to as a high signal) is applied to an input terminal (direction connected to the control signal switching unit 140; hereinafter referred to as an input terminal), the output terminal is short-circuited. Then, when a signal of less than about + 3.5V (hereinafter referred to as a low signal) is applied to the input terminal, the output terminal (direction connected to the heater 110; hereinafter referred to as an output terminal) is opened. The relay 120 may be implemented as, for example, a solid state relay (hereinafter referred to as SSR). SSR is also referred to as a semiconductor relay, which has advantages in terms of faster operating speed and power consumption durability than mechanical relays.

온도측정부(130)는 히터(110)의 온도를 측정하여 히터의 온도가 높을 경우 Low 신호를 생성하고, 온도가 낮을 경우 High 신호를 생성한다. 온도 측정부(130)는 예를 들어 서모스탯(131)으로 구현될 수 있다. 온도가 높으면 스위치가 개방 되는 기능을 가진다.The temperature measuring unit 130 measures the temperature of the heater 110 to generate a low signal when the temperature of the heater is high, and generates a high signal when the temperature is low. The temperature measuring unit 130 may be implemented by, for example, a thermostat 131. If the temperature is high, the switch opens.

제어신호 스위칭부(140)는 온도측정부(130)의 신호를 입력받아 동작한다. 즉, 입력신호가 Low 신호일 경우 제어신호 스위칭부(140)는 개방되어 히터제어부(150)의 신호가 릴레이(120)로 전달되지 않는다. 그리고, 입력신호가 High 신호일 경우 제어신호 스위칭부(140)는 단락되어 히터제어부(150)의 신호가 릴레이(120)로 전달된다.The control signal switching unit 140 operates by receiving a signal from the temperature measuring unit 130. That is, when the input signal is a low signal, the control signal switching unit 140 is opened so that the signal of the heater control unit 150 is not transmitted to the relay 120. In addition, when the input signal is a high signal, the control signal switching unit 140 is short-circuited and the signal of the heater control unit 150 is transmitted to the relay 120.

히터제어부(150)는 릴레이(120)를 제어한다. 즉, 히터제어부(150)는 히터(110)의 발열이 필요한 경우 High 신호를 발생시킨다. 반대로 히터 내부의 온도가 상승하여 히터(110)로의 전원공급을 끊어주어야 할 경우 히터제어부(150)는 Low 신호를 발생시킨다. 히터 제어부(150)는 예를 들어 MCU(Micro Controller Unit; 이하 MCU라 함)로 구현될 수 있다. MCU는 8bit 또는 16bit의 제어부로써 내장된 micro code에 따라서 릴레이(120)를 제어 할 수 있다.The heater controller 150 controls the relay 120. That is, the heater control unit 150 generates a high signal when heat generation of the heater 110 is required. On the contrary, when the temperature inside the heater rises and the power supply to the heater 110 needs to be cut off, the heater controller 150 generates a low signal. The heater controller 150 may be implemented by, for example, a microcontroller unit (MCU). The MCU may control the relay 120 according to an embedded micro code as a controller of 8 bit or 16 bit.

히터릴레이 제어부(160)는 검출부(162), 기준부(163), 판정부(164)를 포함한다. 히터릴레이 제어부(160)는 히터장치(100) 내부의 제어신호 스위칭부(140)를 이용하여 히터릴레이 (200)를 제어한다.The heater relay control unit 160 includes a detection unit 162, a reference unit 163, and a determination unit 164. The heater relay controller 160 controls the heater relay 200 using the control signal switching unit 140 inside the heater device 100.

도2는 히터릴레이 제어부(160)의 일 실시예에 따른 구성과 히터제어부(150), 제어신호 스위칭부(140)와의 관계를 나타낸 것이다.2 illustrates a configuration of the heater relay controller 160 and the relationship between the heater controller 150 and the control signal switching unit 140.

도2를 참조하면, 히터릴레이 제어부(160)는 검출부(162), 기준부(163), 판정 부(164)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the heater relay controller 160 includes a detector 162, a reference unit 163, and a determination unit 164.

검출부(162)는 포토커플러로 구성되어 있다. 포토 커플러는, 예를 들어 Ga-As를 재료로 한 고출력 적외선 발광다이오드와 고감도의 실리콘포토 트랜지스터가 서로 마주보게 하고 발광 다이오드에서 나온 빛이 실리콘포토 트랜지스터에 전달될 수 있도록　투명 실리콘이나 광섬유로 그 사이를 채우고 흰색이나 흑색 플라스틱으로 몰딩한 구조로 구성될 수 있다.　이렇게 하여 발광 다이오드에 전압을 가하면 빛은 잘 통과 하지만 전압은　투명한 재질의 공간을 통과 할 수　없는 구조가 된다. 이런 구조에서 전기적으로는 발광다이오드와 실리콘 포토 트랜지스터가 전혀 연결되어 있지 않지만 발광다이오드에 전류를 흘려서 다이오드로부터 빛이 나오도록 하면 그 빛은 다른 곳으로 세지 않고 맞은편 실리콘포토 트랜지스터 측에 닿아 실리콘포토 트랜지스터가 전기적으로는 발광다이오드와 아무런 연결도 안되어 있지만 빛으로 연결되어 발광다이오드의 신호에 따라 동작할 수 있다. 포토커플러(162-1)는 판정부(164)와 연결되어 히터(110) 과열에 따른 온도측정부(130)의 개방 여부를 검출한다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 히터(110)가 과열되지 않은 경우에는 이러한 상태를 측정한 온도측정부(130)가 High 신호를 생성한다. 온도측정부(130)로부터 High 신호를 입력받은 검출부(162)의 출력은 Low로 유지된다. 반면, 히터(110)가 과열되면 온도측정부(130)는 개방되고, Low신호를 생성한다. 온도측정부(130)로부터 Low 신호를 입력받은 검출부의 출력은 High가 된다.The detection unit 162 is composed of a photo coupler. The photo coupler is a transparent silicon or optical fiber interposed between, for example, a high-power infrared light emitting diode made of Ga-As and a high-sensitivity silicon phototransistor facing each other so that light from the light emitting diode can be transmitted to the silicon phototransistor. It can be composed of a structure filled with white and black plastic. In this way, when the voltage is applied to the light emitting diode, the light passes well but the voltage cannot pass through the transparent material space. In this structure, the light emitting diode and the silicon phototransistor are not electrically connected at all, but when a current flows through the light emitting diode to emit light from the diode, the light is not counted elsewhere but touches the silicon phototransistor side opposite to the silicon phototransistor. Electrically, there is no connection with the light emitting diode, but it is connected with light and can operate according to the signal of the light emitting diode. The photocoupler 162-1 is connected to the determination unit 164 to detect whether the temperature measuring unit 130 is opened due to overheating of the heater 110. That is, as described above, when the heater 110 is not overheated, the temperature measuring unit 130 measuring the state generates a high signal. The output of the detector 162, which receives the high signal from the temperature measuring unit 130, is kept low. On the other hand, when the heater 110 is overheated, the temperature measuring unit 130 is opened and generates a low signal. The output of the detection unit that receives the low signal from the temperature measuring unit 130 becomes high.

기준부(163)는 예를 들어 Programmable Digital Thermostat으로 구성될 수 있다. 즉, 기준부(163)는 히터(110)와 연결되어 히터(110)의 온도가 내부에 저장되 어 있는 온도(TH; 이하 TH라 함)에 이르면 High 신호가 출력되도록 하고, 히터가 식어서 기준부(163)에 저장되어 있는 특정 온도(TL; 이하 TL이라 함)에 오게 되면 High로 유지되었던 출력은 Low로 변경되게 된다.The reference unit 163 may be configured of, for example, Programmable Digital Thermostat. That is, the reference unit 163 is connected to the heater 110 so that the high signal is output when the temperature of the heater 110 reaches a temperature (TH; hereinafter referred to as TH) stored therein, and the heater cools down. When it comes to a specific temperature (TL; TL hereinafter) stored in the reference unit 163, the output that was kept high is changed to low.

판정부(164)에서는 AND Gate를 사용하였는데, 도3에서 보는 바와 같이 두입력 즉 검출부(162)의 출력과 기준부(163)의 출력이 모두 High일 경우에만 판정부(164)의 출력도 High가 된다. 이렇게 함으로써 릴레이(120)의 출력이 단락되는 고장이 발생하여 히터(110)가 계속 발열을 하면 온도측정부(130)가 High 신호를 내놓지 못해서 검출부(162)는 High신호를 출력한다. 그리고, 기준부(163)도 히터(110)의 온도가 TH에 이르러서 High신호를 출력한다. 따라서, 판정부(164)도 High 신호를 출력하게 되고, 히터릴레이(200)는 개방되어 히터(110)로의 전원공급이 끊겨 히터(110)는 발열을 멈추게 된다. 따라서, 릴레이(120)를 교체하기 전까지 히터의 기능을 유지할 수 있다.In the determination unit 164, the AND gate is used. As shown in FIG. 3, the output of the determination unit 164 is also high only when both the inputs of the detection unit 162 and the output of the reference unit 163 are high. Becomes In this way, if a failure occurs in which the output of the relay 120 is short-circuited and the heater 110 continues to generate heat, the temperature measuring unit 130 does not output a high signal and the detection unit 162 outputs a high signal. The reference unit 163 also outputs a High signal when the temperature of the heater 110 reaches TH. Accordingly, the determination unit 164 also outputs a high signal, and the heater relay 200 is opened to stop the power supply to the heater 110, so that the heater 110 stops heating. Therefore, the function of the heater may be maintained until the relay 120 is replaced.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들의 변경은 본 발명의 기술적 범위를 벗어날 수 없을 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be modified or modified in various ways. Therefore, changes of the embodiments of the present invention will not be able to escape the technical scope of the present invention.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상반전류 히터부하를 포함하는 히터 장치의 구성을 보이는 블록도1 is a block diagram showing a configuration of a heater apparatus including a phase half current heater load according to an embodiment of the present invention;

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터 릴레이 제어부의 구성을 보이는 블록도Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a heater relay control unit according to an embodiment of the present invention

도3은 AND 로직 회로의 입력 신호와 출력 신호의 관계도Figure 3 is a relationship diagram of the input signal and the output signal of the AND logic circuit

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100: 히터장치100: heater

110: 히터110: heater

120: 릴레이120: relay

130: 온도측정부130: temperature measuring unit

140: 제어신호 스위칭부140: control signal switching unit

150: 히터 제어부150: heater control unit

160: 히터릴레이 제어부160: heater relay control unit

200: 히터릴레이200: heater relay

162: 검출부 163: 기준부 164: 판정부162: detection unit 163: reference unit 164: determination unit

Claims (12)

히터 장치에 있어서,In the heater apparatus, 상반되는 방향으로 전류가 흐르도록 코일을 배치하여 자속(magnetic flux)을 서로 상쇄시키도록 만들어진 히터;A heater arranged to offset the magnetic flux by arranging the coils so that current flows in opposite directions; 입력 신호에 따라서 상기 히터에 공급되는 전원을 스위칭하는 릴레이;A relay for switching power supplied to the heater according to an input signal; 제어신호를 생성하는 히터 제어부;A heater controller generating a control signal; 상기 히터 내부의 온도를 측정하는 온도 측정부;A temperature measuring unit measuring a temperature inside the heater; 상기 온도 측정부의 신호에 따라서 상기 히터 제어부의 제어 신호를 스위칭하는 제어신호 스위칭부;및A control signal switching unit for switching a control signal of the heater control unit according to the signal of the temperature measuring unit; and 상기 히터의 온도가 제1 온도 임계치 이상일 경우 히터 릴레이를 개방시키고,상기 히터의 온도가 제2 온도 임계치 이하일 경우에는 히터 릴레이를 단락시키는 히터 릴레이 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터장치.And a heater relay controller configured to open a heater relay when the temperature of the heater is equal to or greater than a first temperature threshold, and short the heater relay when the temperature of the heater is equal to or less than a second temperature threshold. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 릴레이는 SSR(Solid State Relay)인 것을 특징으로 하는 히터 장치. The relay is a heater device, characterized in that the SSR (Solid State Relay). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 히터 릴레이 제어부는 주변기기를 제어 할 수 있는 MCU(Micro Controller Unit);The heater relay controller may include a micro controller unit (MCU) for controlling peripheral devices; 온도 측정부 신호에 따라서 출력 신호를 보내는 검출부;A detector for sending an output signal in accordance with the temperature measurer signal; 특정온도에 히터를 제어하는 기능이 있는 기준부;및A reference unit having a function of controlling a heater at a specific temperature; and 검출부의 출력과 기준부의 출력을 판단하여 판정신호를 출력하는 판정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.And a judging section which outputs a judging signal by judging the output of the detecting section and the output of the reference section. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 검출부는 포토커플러로 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.The detecting unit is a heater device, characterized in that made of a photocoupler. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 판정부는 AND Gate로 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.And the determination unit comprises an AND gate. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 기준부는 Programmable Digital Thermostat으로 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.The reference unit is a heater device, characterized in that made of Programmable Digital Thermostat. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터 제어부는,The heater control unit, 주변기기를 제어 할 수 있는 MCU;MCU to control peripherals; 온도 측정부 신호에 따라서 출력 신호를 보내는 검출부;A detector for sending an output signal in accordance with the temperature measurer signal; 특정온도에 히터를 제어하는 기능이 있는 기준부;및A reference unit having a function of controlling a heater at a specific temperature; and 검출부의 출력과 기준부의 출력을 판단하여 판정신호를 출력하는 판정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.And a judging section which outputs a judging signal by judging the output of the detecting section and the output of the reference section. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 검출부는 포토커플러로 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.The detecting unit is a heater device, characterized in that made of a photocoupler. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 판정부는 AND Gate로 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.And the determination unit comprises an AND gate. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 기준부는 Programmable Digital Thermostat로 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.The reference unit is a heater device, characterized in that consisting of Programmable Digital Thermostat. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어 신호 스위칭부는 포토커플러로 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.The control signal switching unit is a heater device, characterized in that made of a photocoupler. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 온도 측정부는 서모스탯 이루어진 것을 특징으로 하는 히터장치.The temperature measuring unit is a heater device, characterized in that made of a thermostat.
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