KR20160017514A

KR20160017514A - 온도측정장치

Info

Publication number: KR20160017514A
Application number: KR1020140101163A
Authority: KR
Inventors: 김상수
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-02-16

Abstract

본 발명에 따른 온도측정장치는, 연결된 오브젝트의 온도변화에 따라 저항이 변화하는 온도측정소자와, 상기 온도측정소자에 전원을 인가하는 전원부와, 상기 온도측정소자와 전원부 사이에 배치된 가변저항부, 및 상기 온도측정소자에서 측정한 검출신호를 이용하여 상기 오브젝트의 온도를 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

온도측정장치{Apparatus For Measuring Temperature}

본 발명은 오브젝트의 온도를 측정하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터 또는 인버터의 온도를 측정하는 온도측정소자로 NTC서미스터(Negative Temperature Coefficient thermistor)를 사용할 수 있다. 모터의 내부에 배치되는 NTC서미스터는 -40℃에서 150℃까지의 광범위한 온도를 측정해야 한다.

그러나, NTC서미스터는 고온 영역에서 온도측정이 용이하면 저온 영역에서 온도 측정이 어렵고, 이와 반대로 저온 영역에서 온도 측정이 용이하면 고온 영역에서 온도 측정이 어려운 특성이 있다. 따라서, -40℃에서 150℃까지의 광범위한 온도를 정확히 측정하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 저온과 고온 영역에서도 정확한 온도를 측정할 수 있는 온도측정장치를 제공한다.

본 발명에 따른 온도측정장치는, 연결된 오브젝트의 온도변화에 따라 저항이 변화하는 온도측정소자; 상기 온도측정소자에 전원을 인가하는 전원부; 상기 온도측정소자와 전원부 사이에 배치된 가변저항부; 및 상기 온도측정소자에서 측정한 검출신호를 이용하여 상기 오브젝트의 온도를 산출하는 제어부를 포함하고, 상기 가변저항부는 정해진 간격에 따라 서로 다른 복수의 저항값으로 가변할 수 있다.

본 발명에 따른 온도측정장치에서, 상기 제어부는 상기 가변저항부가 서로 다른 복수의 저항값으로 가변될 때 측정된 검출신호를 각각 수신하고, 이들의 평균값을 산출할 수 있다.

본 발명에 따른 온도측정장치에서, 상기 제어부는 검출신호에 따른 온도 정보 테이블을 이용하여 상기 평균값에 해당하는 온도를 산출할 수 있다.

본 발명에 따른 온도측정장치에서, 상기 가변저항부는 제1저항부와, 상기 제1저항부와 병렬 연결되는 제2저항부, 및 상기 제2저항부에 연결된 스위치를 포함하고, 상기 제2저항부의 저항값은 상기 제1저항부의 저항값보다 작을 수 있다.

본 발명에 따른 온도측정장치에서, 상기 가변저항부는 제1저항값과 제2저항값으로 교번하여 가변하고, 상기 제1저항값은 15kΩ 내지 24kΩ이고, 상기 제2저항값은 700Ω 내지 2.5kΩ 일 수 있다.

본 발명에 따른 온도측정장치에서, 상기 제어부는 상기 정해진 간격이 경과한 이후에도 상기 가변저항부의 저항값이 변하지 않는 경우, 상기 가변저항부의 이상 신호를 외부로 출력할 수 있다.

본 발명에 따른 온도측정장치는, 연결된 오브젝트의 온도변화에 따라 저항이 변화하는 온도측정소자; 상기 온도측정소자에 전원을 인가하는 전원부; 상기 온도측정소자와 전원부 사이에 배치된 가변저항부; 및 상기 온도측정소자에서 측정한 검출신호를 이용하여 상기 오브젝트의 온도를 산출하는 제어부를 포함하고, 상기 가변저항부는 제1저항부와, 상기 제1저항부와 병렬 연결되는 제2저항부, 및 상기 제2저항부에 연결된 스위치를 포함하고, 상기 제어부는 미리 정해진 간격에 따라 상기 스위치에 온(On)/오프(Off) 제어신호를 출력하고, 상기 제어부는 상기 스위치의 오프(Off)시 검출한 제1검출신호와 상기 스위치의 온(On)시 검출한 제2검출신호를 수신하고, 상기 제1검출신호와 제2검출신호의 평균값을 이용하여 상기 오브젝트의 온도를 산출할 수 있다.

본 발명에 따른 온도측정장치에서, 상기 제1검출신호와 제2검출신호의 차가 미리 정해진 값 이하인 경우에는 상기 가변저항부의 이상 신호를 외부로 출력할 수 있다.

본 발명에 따르면, 고온 영역과 저온 영역에서 정확한 온도 측정이 가능하다.

또한, 온도측정장치의 이상 유무를 신속하게 파악할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정장치의 개념도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 측정된 온도와 전압의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정방법의 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정장치의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 측정된 온도와 전압의 관계를 보여주는 그래프이다.

도 1와 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 온도측정장치(10)는 연결된 오브젝트(1)의 온도변화에 따라 저항이 변화하는 온도측정소자(100)와, 온도측정소자(100)에 전압을 인가하는 전원부(300)와, 온도측정소자(100)와 전원부(300) 사이에 배치된 가변저항부(200), 및 온도측정소자(100)에서 측정한 검출신호를 이용하여 오브젝트(1)의 온도를 산출하는 제어부(400)를 포함한다.

오브젝트(1)는 실시간으로 온도측정이 필요한 다양한 전자부품일 수 있다. 일 예로, 오브젝트는 인버터에 의해 구동되는 차량용 모터일 수 있다. 이때, 온도측정장치(10)는 인버터에 배치될 수 있다.

온도측정소자(100)는 온도의 변화에 따라 저항이 변화함으로써 온도를 산출할 수 있는 다양한 소자가 적용될 수 있다. 일 예로, 온도측정소자(100)는 NTC 서미스터 (Negative Temperature Coefficient thermistor)일 수 있다. 온도측정소자(100)는 오브젝트와 열적으로 연결(Thermal interconnect)된다.

전원부(300)는 온도측정소자(100)에 전압을 인가한다. 오브젝트의 온도 상승에 의해 온도측정소자(100)의 저항이 변화하며, 이를 측정하면 오브젝트의 변화된 온도를 산출할 수 있다. 전원부(300)는 약 0.3V 내지 4.7V의 전압을 인가할 수 있다.

가변저항부(200)는 전원부(300)와 온도측정소자(100) 사이에 배치된다. 가변저항부(200)는 정해진 간격에 따라 서로 다른 복수의 저항값으로 가변된다. 오브젝트의 온도는 NTC서미스터의 저항과 가변저항부(200)의 저항의 분압 전압을 측정하여 산출할 수 있다.

가변저항부(200)의 저항이 작은 경우, 고온에서는 온도에 따른 측정값의 변화율이 커서 온도 측정이 상대적으로 정확하나, 저온에서는 온도에 따른 측정값의 변화율이 작아 온도 측정이 상대적으로 부정확해진다.

이와 반대로 가변저항부(200)의 저항이 크면, 저온에는 온도에 따른 측정값의 변화율이 커서 온도 측정이 상대적으로 정확하나, 고온에서는 온도에 따른 측정값의 변화율이 작아 온도 측정이 상대적으로 부정확해진다.

가변저항부(200)는 제1저항부(201)와, 제2저항부(202), 및 전원부(300)와 제2저항부(202) 사이에 연결된 스위치(203)를 포함한다. 제2저항부(202)의 저항값은 제1저항부(201)의 저항값보다 작게 설정된다.

제2저항부(202)는 스위치(203)의 온(On)/오프(Off)에 의해 제어된다. 즉, 스위치(203)가 온(On)된 경우에는 제1저항부(201)와 제2저항부(202)는 병렬 저항을 형성한다. 스위치(203)는 정해진 간격에 따라 온(On)/오프(Off)된다.

가변저항부(200)는 스위치(203) 오프(Off)시 제1저항값을 갖고, 스위치(203) 온(On)시에는 제1저항부(201)와 제2저항부(202)의 합성 저항값을 갖는다. 가변저항부(200)는 제1저항값과 제2저항값이 교번하여 출력된다.

온도측정소자(100)의 검출온도 범위가 -40℃에서 150℃라면, 제1저항값은 약 15kΩ 내지 24kΩ일 수 있고, 제2저항값은 약 700Ω 내지 2.5kΩ일 수 있다.

그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 가변저항부(200)는 3개 이상의 저항을 갖고 스위칭에 의해 합성 저항을 순차적으로 형성할 수도 있다. 이 경우 가변저항부의 3개 이상의 저항값으로 가변될 수 있다.

제어부(400)는 가변저항부(200)가 서로 다른 복수의 저항값으로 가변될 때 측정된 검출신호를 각각 수신하고, 이들의 평균값을 산출한다. 일 예로, 스위치(203)의 오프(Off)시 검출한 제1검출신호와 상기 스위치(203)의 온(On)시 검출한 제2검출신호를 수신하고, 제1검출신호와 제2검출신호의 평균값을 산출한다.

도 3을 참고하면, 스위치(203)가 오프(Off)되어 저항이 약 16kΩ인 경우 저온(약 -40℃에서 40℃)에서 선형성이 우수한 파형(L2)을 얻을 수 있고, 스위치(203)가 온(On)되어 저항이 약 1kΩ로 작아지면 고온(약 40℃에서 150℃)에서 선형성이 우수한 파형(L1)을 얻을 수 있다.

따라서, 이들의 평균값을 이용하면 고온과 저온 영역에서 선형성이 우수한 파형(L3)을 얻을 수 있다. 이때, 스위치(Off)시 제1저항값이 약 15kΩ 내지 24kΩ이고, 스위치(On)시 제2저항값이 약 700Ω 내지 2.5kΩ인 경우, -40℃에서 150℃의 전 구간에 걸쳐 선형성이 우수한 파형을 얻을 수 있다.

스위치(203)의 온(On)/오프(Off) 주기가 충분히 빠르다면 연속적인 평균값을 얻을 수 있다. 따라서, -40℃에서 150℃의 구간에서 온도가 변화하여도 상대적으로 정확한 온도를 산출할 수 있다.

이에 비해, 고온에서 온도를 측정하다가 온도가 저온(약 0℃)으로 떨어지면 저항값을 가변하여 저온 영역의 온도를 측정하는 구성을 생각할 수 있으나, 이러한 구성은 초기 측정 온도가 0℃ 이하인 경우 측정이 불가능한 문제가 있다. 또한, 저항값의 변화시점을 정확하게 판단하기 어려운 문제가 있다.

다시 도 1과 도 2를 참고하면, 제어부(400)는 메모리부(500)에 저장된 검출신호에 따른 온도 정보 테이블을 이용하여 평균값에 해당하는 온도를 산출한다. 이때, 제1검출신호와 제2검출신호의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우 가변저항부(200)에 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

예를 들면, 제1검출신호와 제2검출신호가 모두 5V 인 경우 회로가 단선된 것으로 판단할 수 있으며, 제1검출신호와 제2검출신호가 모두 0V인 경우에는 회로가 단락 된것으로 판단할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 별도의 검사 모드로 변환하지 않아도 제1검출신호와 제2검출신호의 평균값을 계산하는 과정에서 가변저항부(200)의 이상 여부를 감시할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도측정방법의 흐름도이다.

도 2와 도 4를 참고하면, 제어부(400)는 모터가 구동되어 온도 검출이 시작되면 미리 정해진 간격에 따라 스위치(203)에 온(On)/오프(Off) 제어신호를 출력한다(S10). 이하에서는, 스위치(203)를 오프(Off)시켜 제1검출신호를 생성한 경우로 설명한다.

이후, 온도측정소자(100)에서 송신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 검출신호를 생성한다(S20). 제어부(400)는 검출신호가 스위치(203)의 온(On) 또는 오프(Off)시 검출된 신호인지를 판단한다(S30). 검출신호가 오프(Off)시 검출된 신호인 경우 제1검출신호로 저장하고(S31), 스위치 온(On)시 검출된 신호인 경우이면 제2검출신호로 저장한다(S32).

이때, 제1검출신호와 제2검출신호의 차가 미리 정해진 값보다 작은 경우 단선 또는 단락으로 판단하고(S40), 이를 외부에 경고 신호를 출력할 수 있다.

제1검출신호와 제2검출신호의 차가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 제어부(400)는 저장된 제1검출신호와 미리 측정된 제2검출신호와의 평균값을 산출한다(S50). 이때, 제2검출신호는 이전 단계에서 스위치 온(on) 후 측정된 것으로 가정한다.

이후, 산출된 평균값을 저장된 온도 테이블과 비교하여 온도를 산출한다(S60). 온도 테이블은 전압별 온도 정보가 저장된 룩-업 테이블일 수 있다.

제어부(400)는 평균값을 이용하여 온도를 산출한 후에는 스위치(203)에 다음 제어신호를 출력할 수 있다.

1: 오브젝트
100: 온도측정소자
200: 가변저항부
300: 전원부
400: 제어부
500: 메모리부

Claims

연결된 오브젝트의 온도변화에 따라 저항이 변화하는 온도측정소자;
상기 온도측정소자에 전원을 인가하는 전원부;
상기 온도측정소자와 전원부 사이에 배치된 가변저항부; 및
상기 온도측정소자에서 측정한 검출신호를 이용하여 상기 오브젝트의 온도를 산출하는 제어부를 포함하고,
상기 가변저항부는 정해진 간격에 따라 서로 다른 복수의 저항값으로 가변하는 온도측정장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 가변저항부가 서로 다른 복수의 저항값으로 가변될 때 측정된 검출신호를 각각 수신하고, 이들의 평균값을 산출하는 온도측정장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 검출신호에 따른 온도 정보 테이블을 이용하여 상기 평균값에 해당하는 온도를 산출하는 온도측정장치.
제1항에 있어서,
상기 가변저항부는 제1저항부와, 상기 제1저항부와 병렬 연결되는 제2저항부, 및 상기 제2저항부에 연결된 스위치를 포함하고,
상기 제2저항부의 저항값은 상기 제1저항부의 저항값보다 작은 온도측정장치.
제1항에 있어서,
상기 가변저항부는 제1저항값과 제2저항값으로 교번하여 가변하고,
상기 제1저항값은 15kΩ 내지 24kΩ이고, 상기 제2저항값은 700Ω 내지 2.5kΩ 인 온도측정장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 정해진 간격이 경과한 이후에도 상기 가변저항부의 저항값이 변하지 않는 경우, 상기 가변저항부의 이상 신호를 외부로 출력하는 온도측정장치.
연결된 오브젝트의 온도변화에 따라 저항이 변화하는 온도측정소자;
상기 온도측정소자에 전원을 인가하는 전원부;
상기 온도측정소자와 전원부 사이에 배치된 가변저항부; 및
상기 온도측정소자에서 측정한 검출신호를 이용하여 상기 오브젝트의 온도를 산출하는 제어부를 포함하고,
상기 가변저항부는 제1저항부와, 상기 제1저항부와 병렬 연결되는 제2저항부, 및 상기 제2저항부에 연결된 스위치를 포함하고,
상기 제어부는 미리 정해진 간격에 따라 상기 스위치에 온(On)/오프(Off) 제어신호를 출력하고,
상기 제어부는 상기 스위치의 오프(Off)시 검출한 제1검출신호와 상기 스위치의 온(On)시 검출한 제2검출신호의 평균값을 이용하여 상기 오브젝트의 온도를 산출하는 온도측정장치.
제7항에 있어서,
상기 제1검출신호와 제2검출신호의 차가 미리 정해진 값 이하인 경우에는 상기 가변저항부의 이상 신호를 외부로 출력하는 온도측정장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 온도측정장치를 포함하는 모터 제어용 인버터.