KR20180105553A - 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템 - Google Patents

Abstract

전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템이 개시된다. 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템은 본체 및 조절기를 포함하고, 본체는 열선 제어 신호를 기초로 감열선으로 상용교류전원의 공급을 제어하기 위한 전원 공급 신호를 생성하는 하는 제어부, 및 제1 및 제2 교류전원선을 통해 상기 상용교류전원을 입력받고, 제1 및 제2 교류전원선의 전위에 따라 전기장이 자동 전환되도록 상기 상용교류전원의 흐름을 조절하는 전기장 자동 조절부를 포함하고, 전기장 자동 조절부의 회로는, 제1 교류전원선(AC1)에 제1 바이어스저항(R1)과 제1 포토커플러(PC1)를 직렬로 연결하고 제2 교류전원선에 제2 바이어스저항(R2)과 제2 포토커플러(PC2)를 직렬로 연결하되, 제1 포토커플러(PC1)와 제2 포토커플러(PC2)간의 노드(N1)가 차폐판에 직접 연결되게 하며, 차폐판에 직접 연결시킨 제1 포토커플러(PC1)와 제2 포토커플러(PC2)간의 노드(N1)에는 커플링 콘덴서(C1)와 저항(R3) 및 트랜지스터(Q1)를 순차로 직렬 연결하되, 트랜지스터(Q1)의 출력단에 저항(R4)과 콘덴서(EC1)의 RC병렬구조에 의한 적분회로(720) 및 커플링 저항(R5)을 연결하여 상기 제어부에 차폐판(10)과 대지 사이에 형성되는 공간전위가 입력되게 구성된다.

Description

전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템{TEMPERATURE CONTROL SYSTEM FOR ELECTRIC HEATING MAT OR ELECTRIC HEATING BEDDING INCLUDING ELECTRIC FIELD AUTOMATIC DIVERTING FUNCTION}

본 발명은 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템에 관한 것으로, 전열매트 또는 전열침구용의 히터 열선으로 사용된 감열선의 전원 공급을 제어하기 위한 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템에 관한 것이다.

전열매트 및 전열침구는 전기에너지를 열원으로 이용하여 온열을 발생시키는 전열제품으로서, 전열매트의 예로 전기장판, 전기요, 온열매트 등이 있으며, 전열침구의 예로 돌침대 등이 있다. 전열제품에는 내장된 열선에 전기를 공급하여 열을 발생시킴과 아울러 온도 조절 및 제어를 위한 온도 조절기가 구비된다.

온도 조절기에 상용교류전원이 공급됨에 따라 전기장 및 자기장이 형성되고, 이로 인해 전자기파가 발생하여 인체에 해를 끼치게 된다. 일반적으로, 온도조절기는 사용자의 사용상 편의를 위해 인체에 근접하게 놓이므로, 다량의 유해 전자기파가 인체로 직접 유도되는 문제점을 가지고 있다.

도 8은 종래 전열매트에서 발생되는 전위 및 전자파가 인체에 유도되지 않도록 하는 자동접지 선별 조절기를 보여주는 회로도로서, 별도의 접지선 없이 2선의 인입선중 접지와 같은 전위의 선로를 마이콤 포트를 통해서 자동적으로 선별하고, 접지와 같은 전위선이 없을 시 회로상에 가상접지점을 형성하여 매트 본체 차폐판에 연결하므로서 전열매트에서 발생되는 전위 및 전자파가 인체에 유도되지 않도록 하는 자동 스위칭 절환방식의 예시가 제안되어 있다.

그런데, 상기한 도 8의 자동 스위칭 절환회로를 갖는 종래 자동접지 선별 조절기는 MOSFET 소자로 구성된 통상적인 마이콤(12)의 포트의 입력저항이 거의 무한대라는 점을 이용하여 마이콤(12)의 포트입력에 PCB패턴으로 형성된 안테나(ANT)를 연결함으로써 안테나와 대지간에 형성되는 공간전위를 감지하여 전자파 차폐를 위한 스위칭 제어를 실시하도록 구성한 것으로, 이러한 PCB패턴의 안테나를 사용하는 경우에는 온도조절기의 배치높이(온도조절기와 바닥과의 거리)에 따라서 형성되는 정전용량의 출력값(공간전위)이 변하게 되므로 정확한 전위 판단에 어려움이 있게 되고 회로동작이 불안정해지는 문제점이 있었다.

이로 인하여 입력전압의 작은 변화에도 아주 민감하게 반응하게 되는 문제점이 발생될 수 있고, 안테나 주위의 전기적인 노이즈에도 민감하게 반응할 수 있어 오작동 우려가 있는 문제점을 지니고 있다.

또한, 종래의 자동접지 선별 조절기에 있어서는 포토커플러부(17)를 구성하는 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)간의 노드(N1)가 차폐판(14)과 회로접지(GND)에 각각 연결되도록 구성되어 있어 콜드전위상태에서는 전자파 차폐가 잘 이루어질 수 있으나 핫전위상태에서는 전자파 차폐가 잘 이루어지지 않는 상태가 발생되며, 중성점 차폐의 경우에도 여전히 차폐가 잘 이루어지지 않는 문제가 발생될 수 있다.

추가로, 전자기파 발생을 방지하기 위한, 대한민국등록특허공보 제10-1233252(2013.02.14)에서는 차폐판이 없이 전기장 자동 전환할 수 있는 온도 조절기에 구비되는 전기장 자동전환회로를 개시하고 있다. 또한, 대한민국등록특허공보 제10-1659470(2016.09.23)에서는 절연체로 피복된 후면동박선 및 전면동박선을 구비하는 온열침대용 온도 조절기를 개시하고 있다.

하지만, 종래의 온도 조절기는 상용교류전원이 내부에 흐른다는 점에서 원천적으로 전자기파의 발생을 막을 수 없는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제어부 제어를 통해 전자파 차폐를 위한 스위칭 절환을 자동으로 실행할 수 있도록 하되 차폐판과 대지 사이의 공간전위를 읽어 들이게 하고 제어부로 입력되는 입력신호체계가 정확하고 안정되도록 개선하며, 제어부에서 상기 공간전위를 판단하여 제어부 내에 설정된 동작상태조건으로 스위칭 출력을 제어하도록 구성함으로써 정확하고 안정된 전위검출과 입력을 유도함은 물론 어느 경우에서든 완벽한 전자파 차폐효과를 달성할 수 있도록 한 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절기에서 원천적으로 전기장 및 자기장의 발생을 막을 수 있는 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 본체와 조절기의 설치가 간편하고 제작 및 수리가 용이한 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 본체와 조절기가 장거리로 이격 가능하고, 조절기에 별도의 전원 공급이 요구되지 않는 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템은, 전열매트 또는 전열침구의 히터 열선으로 사용된 감열선에 전원 공급을 제어하는 온조 조절 시스템에 있어서, 제1 및 제2 교류전원선을 통해 상용교류전원을 입력받고, 상기 상용교류전원의 전압을 직류 공급 전압으로 전환하는 본체, 및 상기 본체와 물리적으로 독립되며, 상기 본체와 유선으로 연결되고, 상기 유선을 통해 상기 직류 공급 전압을 수신하고, 상기 직류 공급 전압을 강압하여 운전 전압을 생성하며, 상용교류전원의 공급 없이 상기 생성된 운전 전압으로 작동되며, 사용자로부터 기능 조작 신호를 입력받고, 상기 기능 조작 신호를 기초로 상기 열선 제어 신호를 생성하며, 상기 생성된 열선 제어 신호를 기초로 상기 직류 공급 전압을 강압하여 상기 열선 제어 신호를 상기 본체로 전송하는 조절기를 포함하고, 상기 본체는, 상기 열선 제어 신호를 기초로 상기 감열선으로 상기 상용교류전원의 공급을 제어하기 위한 전원 공급 신호를 생성하는 하는 제어부, 및 상기 제1 및 제2 교류전원선을 통해 상기 상용교류전원을 입력받고, 상기 제1 및 제2 교류전원선의 전위에 따라 전기장이 자동 전환되도록 상기 상용교류전원의 흐름을 조절하는 전기장 자동 조절부를 포함하고, 상기 전기장 자동 조절부의 회로는, 상기 제1 교류전원선에 제1 바이어스저항(R1)과 제1 포토커플러(PC1)를 직렬로 연결하고 상기 제2 교류전원선에 제2 바이어스저항(R2)과 제2 포토커플러(PC2)를 직렬로 연결하되, 상기 제1 포토커플러(PC1)와 제2 포토커플러(PC2)간의 노드(N1)가 차폐판에 직접 연결되게 하며, 상기 차폐판에 직접 연결시킨 제1 포토커플러(PC1)와 제2 포토커플러(PC2)간의 노드(N1)에는 커플링 콘덴서(C1)와 저항(R3) 및 트랜지스터(Q1)를 순차로 직렬 연결하되, 상기 트랜지스터(Q1)의 출력단에 저항(R4)과 콘덴서(EC1)의 RC병렬구조에 의한 적분회로(720) 및 커플링 저항(R5)을 연결하여 상기 제어부에 차폐판과 대지 사이에 형성되는 공간전위가 입력되게 구성되고, 상기 제어부는, 차폐판과 대지 사이에 형성되는 공간전위를 판단하여 사전에 설정된 동작상태의 동작조건으로 상기 제1 포토커플러(PC1)와 상기 제2 포토커플러(PC2)의 각 스위칭소자를 출력1과 출력2로 제어하여 전기장을 자동 절환하도록 연결하되 자동절환 후에는 전기장 입력을 받아들이지 않도록 하며, 자동절환 전에는 상기 감열선의 작동을 정지시키고 자동절환 후에 상기 감열선을 작동시키도록 제어할 수 있다. 여기서, 상기 사전에 설정된 동작상태는, 핫전위상태, 콜드전위상태 및 중간전위상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템은, 전열매트 또는 전열침구의 히터 열선으로 사용된 감열선에 전원 공급을 제어하는 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템에 있어서, 제1 및 제2 교류전원선을 통해 상용교류전원을 입력받고, 전자기파 발생을 방지하기 위해 상기 제1 및 제2 교류전원선의 전위에 따라 전기장이 자동 전환되도록 상기 상용교류전원의 흐름을 조절하며, 상기 상용교류전원의 전압을 직류 공급 전압으로 전환하고, 열선 제어 신호를 수신하며, 상기 수신된 열선 제어 신호 및 상기 감열선의 온도 중 적어도 하나를 기초로 상기 감열선에 상기 상용교류전원의 공급을 제어하고, 상기 감열선의 온도를 지시하는 열선 온도 신호 및 상기 감열선의 이상 여부에 대한 정보를 지시하는 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 생성하는 본체, 및 상기 본체와 물리적으로 독립되며, 상기 본체와 유선으로 연결되고, 상기 유선을 통해 상기 직류 공급 전압을 수신하고, 상기 직류 공급 전압을 강압하여 운전 전압을 생성하며, 상용교류전원의 공급 없이 상기 생성된 운전 전압으로 작동되고, 상기 수신된 직류 공급 전압에서 상기 열선 온도 신호 및 상기 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 추출하며, 상기 추출된 열선 온도 신호가 지시하는 열선 온도와 연관된 온도를 표시하고, 사용자로부터 기능 조작 신호를 입력받고, 상기 기능 조작 신호를 기초로 상기 열선 제어 신호를 생성하며, 상기 생성된 열선 제어 신호를 기초로 상기 직류 공급 전압을 강압하여 상기 열선 제어 신호를 상기 본체로 전송하는 조절기를 포함할 수 있다.

상기 본체는, 상기 제1 및 제2 교류전원선을 통해 상기 상용교류전원을 입력받고, 상기 제1 및 제2 교류전원선의 전위에 따라 전기장이 자동 전환되도록 상기 상용교류전원의 흐름을 조절하는 전기장 자동 조절부, 상기 상용교류전원의 전압을 상기 직류 공급 전압으로 전환하는 시스템 전원부, 상기 상용교류전원을 상기 감열선에 공급하는 열선 전원부, 상기 감열선이 배설된 전열판에 인접되게 설치된 온도센서를 통해 상기 전열판 내의 온도를 검출하여 상기 제어부로 출력하는 온도 체크부, 상기 감열선의 단락 여부를 검출하여 상기 제어부로 출력하는 열선 체크부, 상기 검출된 온도를 기초로 상기 열선 온도 신호를 생성하고, 상기 열선 체크부의 출력을 기초로 상기 열선 체크 신호를 생성하며, 상기 열선 제어 신호 및 상기 검출된 온도 중 적어도 하나를 기초로 전원 공급 신호를 생성하는 하는 제어부, 상기 전원 공급 신호에 따라 상기 감열선으로 상기 상용교류전원의 공급을 제어하는 열선 제어부, 및 상기 열선 온도 신호 및 상기 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 기초로 상기 직류 공급 전압을 강압하여 상기 열선 온도 신호 및 상기 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 상기 조절기로 전송하며, 상기 직류 공급 전압에서 상기 열선 제어 신호를 추출하는 통신부를 포함할 수 있다.

상기 통신부는, 상기 직류 공급 전압에서 상기 조절기의 신호 전송 여부를 확인하기 위한 전송 시작 신호를 더 추출하여, 상기 제어부로 출력하고, 상기 제어부는, 상기 전송 시작 신호가 추출된 경우에는, 상기 조절기로부터 수신된 제어신호를 확인을 시작할 수 있다.

상기 조절기는, 상기 유선을 통해 상기 직류 공급 전압을 수신하고, 상기 직류 공급 전압에서 상기 열선 온도 신호 및 상기 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 추출하며, 상기 열선 제어 신호를 기초로 상기 직류 공급 전압을 강압하여 상기 열선 제어 신호를 상기 본체로 전송하는 통신부, 상기 직류 공급 전압을 강압하여 상기 운전 전압을 생성하는 전원부, 상기 열선 온도 신호가 지시하는 열선 온도와 연관된 온도를 표시하는 디스플레이부, 사용자로부터 상기 기능 조작 신호를 입력받은 사용자 인터페이스부, 및 상기 입력된 기능 조작 신호를 기초로 설정 온도를 조절하고, 상기 기능 조작 신호를 기초로 상기 열선 제어 신호를 생성하며, 상기 열선 온도 신호가 지시하는 열선 온도가 표시되도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 통신부는, 일측이 상기 유선과 연결된 저항(R75), 컬렉터(collector) 단자는 상기 저항(R75)의 타측과 연결되고 베이스(base) 단자를 통해 상기 열선 제어 신호가 입력되며, 이미터(emitter) 단자는 접지되거나 접지회로에 연결되는 npn형 트랜지스터(Q17), 일측이 상기 유선과 연결되어 상기 열선 온도 신호 및 상기 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 추출하는 콘덴서(C26), 및 이미터(emitter) 단자를 통해 상기 운전 전압이 입력되고, 베이스(base) 단자는 상기 콘덴서(C26)의 타측과 연결되고, 컬렉터(collector) 단자의 출력이 상기 제어부에 입력되게 연결되는 pnp형 트랜지스터(Q18)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템에 의하면, 본체가 상용교류전원의 전압보다 저전압의 직류 전압을 조절기에 공급되고, 이에 조절기에는 상용교류전원의 전압보다 저전압의 직류 전압의 전원이 공급되어 작동됨으로써, 원천적으로 전기장 및 자기장이 발생하지 않거나 측정이 곤란한 정도의 극히 소량의 전기장 및 자기장 발생만을 유도하여 인체에 유해한 전기장 및 자기장 발생을 원천적으로 차단할 수 있으며,

본체로부터 전원을 수신함으로써 조절기에 별도의 전원 공급이 요구되지 않으며, 공급 전압에 송수신 신호가 실려 전송됨으로써 전원 공급 이외의 신호 전송을 위한 추가적인 유선 설치가 필요 없어 요구되는 배선 수가 감소되고, 본체와 조절기 설치가 간편하고 수리가 용이하며, 본체와 조절기가 장거리로 이격 가능하여 사용자가 사용하기 용이한 장소에 조절기를 설치할 수 있고,

차폐판을 회로접지에 연결하는 방식을 사용하지 않고 제1포토커플러와 제2포토커플러간의 노드에 직접 연결함은 물론 차폐판과 대지 사이에 형성되는 공간전위를 입력전위로 하되 커플링 콘덴서와 저항을 통해 트랜지스터로 읽고 저항과 콘덴서에 의한 적분회로로 적분하여 사용하므로 정확하고 안정된 전위검출 및 입력을 유도할 수 있고 어떠한 경우에도 전기장 자동절환을 통해 전자파를 완벽하게 차폐할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조절기에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 본체에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 조절기의 통신부 및 전원부에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 본체의 통신부에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 본체의 전기장 자동 조절부에 대한 바람직한 일실시에의 구성을 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전기장 자동 절환회로를 나타낸 회로도이다.
도 8은 종래기술에 의한 자동 스위칭 절환방식을 갖는 자동접지 선별 조절기를 나타낸 회로도이다.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템에 대해 상세하게 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당해 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 함을 밝혀주고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 구성도이다.

도 1은 참조하면, 본 발명에 따른 전기장 자동절환기능을 구비한 전열매트 또는 전열침구용 온도 조절 시스템(10)은 본체(100), 제1 조절기(20) 및 제2 조절기(30)를 포함할 수 있다. 전열매트 또는 전열침구가 1인용인 경우에는, 온도 조절 시스템(10)은 본체(100) 및 제1 조절기(20)를 포함할 수 있고, 본체(100)는 제1 조절기(20)와 제1 유선(101)으로 연결될 수 있다. 여기서 전열매트는 전기장판, 전기요 및 온열매트를 포함할 수 있고, 전열침구는 전열침대 및 돌침대를 포함할 수 있다.

전열매트 또는 전열침구가 2인용인 경우에는, 온도 조절 시스템(10)은 본체(100), 제1 조절기(20) 및 제2 조절기(30)를 포함할 수 있고, 본체(100)는 제1 조절기(20)와 제1 유선(102)로 연결되고, 제2 조절기(30)와 제2 유선(103)으로 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 제1 조절기(20)는 좌측 조절기로 명명될 수 있고, 제2 조절기(30)는 우측 조절기로 명명될 수 있다.

본체(100)는 제1 교류전원선(AC1) 및 제2 교류전원선(AC2)을 통해 상용교류전원을 입력받고, 전자기파 발생을 방지하기 위해 제1 교류전원선(AC1) 및 제2 교류전원선(AC2)의 전위에 따라 전기장이 자동 전환되도록 상용교류전원의 흐름을 조절하며, 상용교류전원의 전압을 직류 공급 전압으로 전환할 수 있고, 전환된 직류 공급 전압을 제1 조절기(20) 또는 제2 조절기(30)로 전송할 수 있다. 여기서 일예로, 상용교류전원은 AC 110V 또는 AC 220V일 수 있다. 상기 직류 공급 전압은 상용교류전원의 전압보다 낮을 수 있고, 일예로 직류 공급 전압은 DC 5V일 수 있다.

본체(100)는 제1 조절기(20)로부터 열선 제어 신호를 수신하며, 수신한 열선 제어 신호 및 제1 감열선(H1)의 온도 중 적어도 하나를 기초로 제1 감열선(H1)에 상용교류전원의 공급을 제어하고, 제1 감열선(H1)의 온도를 지시하는 열선 온도 신호 및 제1 감열선(H1)의 이상 여부에 대한 정보를 지시하는 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 생성할 수 있다. 여기서 제1 감열선(H1)은 전열매트 또는 전열침구의 히터 열선일 수 있다.

본체(100)는 제2 조절기(30)로부터 열선 제어 신호를 수신하며, 수신한 열선 제어 신호 및 제2 감열선(H2)의 온도 중 적어도 하나를 기초로 제2 감열선(H2)에 상용교류전원의 공급을 제어하고, 제2 감열선(H2)의 온도를 지시하는 열선 온도 신호 및 제2 감열선(H2)의 이상 여부에 대한 정보를 지시하는 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 생성할 수 있다. 여기서 제2 감열선(H2)은 전열매트 또는 전열침구의 히터 열선일 수 있다.

제1 조절기(20)는 본체(100)와 물리적으로 독립되며, 본체(100)와 제1 유선(101)으로 연결되고, 제1 유선(101)을 통해 본체(100)로부터 직류 공급 전압을 수신한다. 제1 조절기(20)는 수신한 직류 공급 전압을 강압하여 운전 전압을 생성하며, 상용교류전원의 공급 없이 생성한 운전 전압으로 작동된다. 여기서, 운전 전압은 일예로 DC 3.3V일 수 있다. 유선(102)는 접지용일 수 있다.

또한 제1 조절기(20)는 수신한 직류 공급 전압에서 본체(100)가 전송한 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 추출하며, 추출한 열선 온도 신호가 지시하는 열선 온도와 연관된 온도를 표시할 수 있다.

또한 제1 조절기(20)는 사용자로부터 기능 조작 신호를 입력받고, 기능 조작 신호를 기초로 열선 제어 신호를 생성하며, 생성한 열선 제어 신호를 기초로 상기 직류 공급 전압을 강압하여 열선 제어 신호를 본체(100)로 전송할 수 있다.

제2 조절기(30)는 본체(100)와 물리적으로 독립되며, 본체(100)와 제2 유선(103)으로 연결되고, 제2 유선(103)을 통해 본체(100)로부터 직류 공급 전압을 수신한다. 제2 조절기(30)는 수신한 직류 공급 전압을 강압하여 운전 전압을 생성하며, 상용교류전원의 공급 없이 생성한 운전 전압으로 작동된다. 여기서, 운전 전압은 일예로 DC 3.3V일 수 있다. 유선(104)는 접지용일 수 있다.

또한 제2 조절기(30)는 수신한 직류 공급 전압에서 본체(200)가 전송한 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 추출하며, 추출한 열선 온도 신호가 지시하는 열선 온도와 연관된 온도를 표시할 수 있다.

또한 제2 조절기(30)는 사용자로부터 기능 조작 신호를 입력받고, 기능 조작 신호를 기초로 열선 제어 신호를 생성하며, 생성한 열선 제어 신호를 기초로 상기 직류 공급 전압을 강압하여 열선 제어 신호를 본체(100)로 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 조절기에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 조절기(200)는 통신부(210), 전원부(220), 디스플레이부(230), 사용자 인터페이스부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다. 조절기(200)는 도 1에 도시된 제1 조절기(20)일 수 있고 제2 조절기(30)일 수 있다.

통신부(210)는 유선(201)을 통해 본체(100)로부터 직류 공급 전압을 수신하고, 수신한 직류 공급 전압을 전원부(220)으로 출력할 수 있다. 여기서 유선(201)은 도 1에 도시된 제1 유선(101) 또는 제2 유선(103)일 수 있고, 유선(202)는 도 1에 도시된 유선(102) 또는 유선(104)일 수 있다. 도 2에서 통신부(210)는 본체(100)의 통신부(180)으 두 개의 유선(201, 202)로 연결되며, 여기서 유선(202)은 접지선일 수 있다.

또한, 통신부(210)는 수신한 직류 공급 전압에서 본체(100)가 전송한 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 추출할 수 있고, 추출한 신호를 제어부(250)로 출력할 수 있다. 여기서, 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호는 동시에 전송될 수 있고, 개별적으로 전송될 수 있으며, 펄스 폭 변조(PWM: pulse-width modulation) 신호일 수 있다.

통신부(210)는 제어부(250)가 출력한 열선 제어 신호를 기초로 직류 공급 전압을 강압하여 열선 제어 신호를 본체(100)로 전송할 수 있다. 여기서, 열선 제어 신호는 펄스 폭 변조(PWM: pulse-width modulation) 신호일 수 있다.

전원부(220)는 통신부(210)가 출력한 직류 공급 전압을 강압하여 운전 전압을 생성할 수 있다. 상기 운전 전압으로 통신부(210), 전원부(220), 디스플레이부(230), 사용자 인터페이스부(240) 및 제어부(250)가 작동된다. 상기 운전 전압이 직류 공급 전압보다 낮아, 유선(201)을 통해 신호를 송수신하는 경우에도, 상기 운전 전압이 조절기(200)에 안정적으로 공급될 수 있다. 즉 열선 제어 신호로 직류 공급 전압이 강압된 경우에도, 강압된 직류 공급 전압이 상기 운전 전압보다 높게 유지됨으로써, 운전 전압은 조절기(200)에 안정적으로 공급될 수 있다. 또한, 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호가 직류 공급 전압에 실린 경우에도, 상기 직류 공급 전압이 상기 운전 전압보다 높게 유지됨으로써, 운전 전압은 조절기(200)에 안정적으로 공급된다.

디스플레이부(230)는 제어부(250)의 제어에 따라 열선 온도 신호가 지시하는 열선 온도와 연관된 온도를 표시할 수 있다.

사용자 인터페이스부(240)는 사용자로부터 기능 조작 신호를 입력받을 수 있고, 입력된 기능 조작 신호를 제어부(250)로 출력할 수 있다. 사용자 인터페이스부(240)는 복수의 스위치들로 구성될 수 있고, 사용자는 복수의 스위치 중 해당 스위치를 눌러 기능 조작 신호를 입력할 수 있다.

제어부(250)는 사용자 인터페이스부(240)가 출력한 기능 조작 신호를 기초로 설정 온도를 조절하고, 기능 조작 신호를 기초로 열선 제어 신호를 생성할 수 있고, 생성한 열선 제어 신호를 통신부(210)로 출력할 수 있다. 제어부(250)는 본체(100)가 신호를 전송하지 않는 경우에, 열선 제어 신호가 본체(100)로 전송되도록 제어할 수 있다. 여기서 제어부(250)는 마이크로 컨트롤러(MCU: micro conroller unit)일 수 있고, 마이컴일 수 있다.

제어부(250)는 통신부(210)로부터 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호를 수신하고, 수신한 열선 온도 신호가 지시하는 열선 온도가 표시되도록 디스플레이부(230)를 제어할 수 있다. 제어부(250)는 열선 체크 신호가 감열선(H1, H2)가 단락됨을 지시하는 경우에는, 이상 신호가 표시되도록 디스플레이부(230)를 제어할 수 있고, 경고음이 울리도록 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 본체에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하며, 본체(100)는 전기장 자동 조절부(110), 시스템 전원부(120), 열선 전원부(130), 온도 체크부(140), 열선 체크부(150), 제어부(160), 열선 제어부(170), 통신부(180) 및 자계 상계처리부(190)를 포함할 수 있다.

전기장 자동 조절부(110)는 제어부(160)의 제어에 따라 제1 교류전원선(AC1) 및 제2 교류전원선(AC2)을 통해 상용교류전원을 입력받고, 전자기파의 발생을 방지하기 위해 제1 교류전원선(AC1) 및 제2 교류전원선(AC2)의 전위에 따라 전기장이 자동 전환되도록 상용교류전원의 흐름을 조절할 수 있다. 콘센트에 플러그가 연결될 때, 콘센트의 접지단자와 교류전원선의 접지단자가 맞지 않으면, 전자기파가 발생하게 된다. 본 발명에서, 제어부(160)는 플러그가 콘센트에 연결시 전압을 읽어 연결된 플러그의 방향에 맞추어, 콘센트의 두 개 접지단자가 각각 제1 및 제2 교류전원선(AC1)(AC2)의 정상적인 접지 부분에 자동 연결되도록 전기장 자동 조절부(110)를 제어할 수 있다.

시스템 전원부(120)는 제1 교류전원선(AC1) 및 제2 교류전원선(AC2)을 통해 입력된 상용교류전원의 전압을 직류 공급 전압으로 전환할 수 있다. 상기 직류 공급 전압으로 전기장 자동 조절부(110), 제어부(160), 열선 제어부(170) 및 통신부(180)가 작동될 수 있다.

열선 전원부(130)는 제1 교류전원선(AC1) 및 제2 교류전원선(AC2)을 통해 입력된 상용교류전원을 감열선(H)에 공급할 수 있다. 여기서 감열선(H)는 도 1에 도시된 제1 감열선(H1) 또는 제2 감열선(H2)일 수 있다.

온도 체크부(140)는 온도를 검출하고, 검출한 온도를 제어부(160)로 출력할 수 있다. 온도 체크부(140)는 감열선(H)이 배설된 전열판(340)에 인접되게 설치된 온도센서(350)를 통해 전열판(340) 내의 온도를 검출하여 제어부(160)로 출력할 수 있다. 온도 체크부(140)는 감열선(H)의 저항의 변화를 확인하여 감열선(H)의 온도를 검출하고, 검출한 온도를 제어부(160)로 출력할 수 있다.

열선 체크부(150)는 감열선(H)의 단락 여부를 검출하여 제어부(160)로 출력할 수 있다. 감열선(H)에는 다수의 바이메탈(360)이 직렬로 접속되어 있고, 이에 따라 전열판(340)이 사전에 설정된 온도를 초과하게 되면 바이메탈(360)이 전기적으로 오프(OFF)되어 전원이 차단되었음을 열선 체크부(150)가 검출하여 제어부(160)로 출력할 수 있다.

제어부(160)는 온도 체크부(140)가 검출한 온도를 기초로 열선 온도 신호를 생성하고, 열선 체크부(150)의 출력을 기초로 열선 체크 신호를 생성할 수 있으며, 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호를 통신부(180)로 출력할 수 있다. 제어부(160)는 조절기(200)가 신호를 전송하지 않는 경우에, 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호가 조절기(200)로 전송되도록 제어할 수 있다. 여기서 제어부(250)는 마이크로 컨트롤러(MCU: micro conroller unit)일 수 있고 마이컴일 수 있다.

제어부(160)는 통신부(180)로부터 열선 제어 신호를 수신할 수 있고, 수신된 열선 제어 신호 및 검출된 온도 중 적어도 하나를 기초로 전원 공급 신호를 생성할 수 있으며, 생성한 전원 공급 신호를 열선 제어부(170)로 출력할 수 있다.

열선 제어부(170)는 제어부(160)가 출력한 전원 공급 신호에 따라 감열선(H)으로 상용교류전원의 공급을 제어할 수 있다. 열선 전원부(130)를 통해 공급된 상용교류전원은 열선 제어부(170)의 제어에 따라 감열선(H)에 인가될 수 있다.

통신부(180)는 제어부(160)로부터 출력된 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 기초로 시스템 전원부(120)가 공급하는 직류 공급 전압을 강압하여 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 조절기(200)로 전송할 수 있다.

통신부(180)는 유선(201)을 통해 조절기(200)로 전송되는 직류 공급 전압에서 조절기(200)가 전송한 열선 제어 신호를 추출할 수 있고, 추출한 열선 제어 신호를 제어부(160)로 출력할 수 있다.

통신부(180)는 유선(201)을 통해 조절기(200)로 직류 공급 전압에서 조절기(200)의 신호 전송 여부를 확인하기 위한 전송 시작 신호를 검출하고, 검출된 전송 시작 신호를 제어부(160)로 출력할 수 있다. 제어부(160)는 통신부(180)로부터 전송 시작 신호가 수신된 경우에 조절기(200)가 전송한 신호를 확인하는 작업을 시작할 수 있다.

자계 상계처리부(190)는 기판상에 PCB(Printed Circuit Board) 패턴으로 형성되어, 감열선(H)에 흐르는 자기장을 상쇄시킬 수 있다. 열선 제어부(170)의 제어에 따라 인가되는 상용교류전원은 자계 상계처리부(190)을 거쳐 감열선(H)에 인가될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 조절기의 통신부 및 전원부에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 회로도이다.

도 4를 참조하면, 통신부(210)는 통신부(410)를 포함할 수 있고, 전원부(220)는 레귤레이터(420)를 포함할 수 있다.

레귤레이터(420)는 유선(201)과 연결되어, 유선(201)을 통해 본체(100)가 전송한 직류 공급 전압을 인가받고, 인가된 직류 공급 전압을 강압하여 운전 전압(VCC)을 출력한다. 여기서 운전 전압(VCC)는 DC 3.3V일 수 있다.

통신부(410)는 인터페이스(J14), 저항(R75), 트랜지스터(Q17), 저항(R74), 저항(R76), 콘덴서(C26), 트랜지스터(Q18), 저항(R40) 및 저항(R73)을 포함할 수 있다. 유선(201)은 인터페이스(J14)에 꽂혀져 고정될 수 있고, 레귤레이터(420)는 인터페이스(J14)을 통해 유선(201)과 연결될 수 있다.

저항(R75)은 일측이 유선(201)과 연결되고, 타측이 트랜지스터(Q17)의 컬렉터(collector) 단자와 연결될 수 있다. 저항(R75)은 인터페이스(J14)을 통해 유선(201)과 연결될 수 있다.

트랜지스터(Q17)의 컬렉터(collector) 단자는 저항(R75)과 연결되고, 베이스(base) 단자를 통해 제어부(250)로부터 출력된 열선 제어 신호(D_TX)가 입력되며, 이미터(emitter) 단자는 접지되거나 접지회로에 연결될 수 있다. 여기서, 트랜지스터(Q17)는 npn형 트랜지스터일 수 있다.

저항(R74)는 일측이 트랜지스터(Q17)의 이미터 단자에 연결되고, 타측이 접지될 수 있다.

저항(R76)은 일측이 트랜지스터(Q17)의 베이스 단자에 연결되고, 타측이 제어부(250)에 연결될 수 있다. 열선 제어 신호(D_TX)는 저항(R76)을 통해 트랜지스터(Q17)로 입력되면, 트랜지스터(Q17)의 이미터 단자를 통해 저항(R74)로 전류가 흐르게 되어 유선(201)을 통해 전송되는 직류 공급 전압은 강압되면서 열선 제어 신호(D_TX)가 직류 공급 전압에 실리게 된다.

콘덴서(C26)는 일측이 유선(201)과 연결되고 타측이 트랜지스터(Q18)의 베이스단자와 연결되어, 유선(201)을 통해 수신된 직류 공급 전압에서 본체(100)가 전송한 신호(D_RX)를 추출하여 트랜지스터(Q18)로 출력할 수 있다. 신호(D_RX)는 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 콘덴서(C26)는 인터페이스(J14)을 통해 유선(201)과 연결될 수 있다.

트랜지스터(Q18)는 이미터 단자를 통해 레귤레이터(420)가 출력한 운전 전압(VCC)을 입력받고, 트랜지스터(Q18)의 베이스(base) 단자는 콘덴서(C26)과 연결되어 콘덴서(C26)가 추출한 신호(D_RX)가 인가될 수 있고, 트랜지스터(Q18)의 컬렉터(collector) 단자는 그 출력이 제어부(250)에 입력되게 연결될 수 있다. 이에 따라 트랜지스터(Q18)의 베이스 단자에 신호(D_RX)가 인가되면, 컬렉터 단자에는 운전 전압(VCC) 보다 증폭된 전압을 갖는 전류가 흐르게 된다. 즉 신호(D_RX)는 트랜지스터(Q18)를 통해 증폭되어 컬렉터 단자로 출력된다. 여기서, 트랜지스터(Q18)은 pnp형 트랜지스터일 수 있다.

저항(R40)은 일측이 트랜지스터(Q18)의 컬렉터 단자와 연결되고 타측이 제어부(250)가 연결되며, 저항(R73)은 일측이 트랜지스터(Q18)의 컬렉터 단자와 연결되고 타측이 접지될 수 있다. 저항(R40) 및 저항(R74)의 저항값에 따라 매칭된 전압이 제어부(250)로 인가된다. 즉 트랜지스터(Q18)의 컬렉터 단자의 전압은 저항(R40) 및 저항(R74)의 저항값에서 따라 분배되어 제어부(250)에 인가되며, 이에 따라 제어부(250)는 저항(R40)을 통해 신호(D_RX)를 수신할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 본체의 통신부에 대한 바람직한 일실시예의 구성을 도시한 회로도이다.

도 5를 참조하면, 통신부(180)는 제1 난방 통신부(510), 제2 난방 통신부(520) 및 초기 신호 검출부(530)를 포함할 수 있다. 일부 실시예로, 전열매트 또는 전열침구가 1인용인 경우에는, 통신부(180)는 제1 난방 통신부(510), 초기 신호 검출부(530)를 포함할 수 있다. 일부 실시예로, 전열매트 또는 전열침구가 2인용인 경우에는, 통신부(180)는 제1 난방 통신부(510), 제2 난방 통신부(520) 및 초기 신호 검출부(530)를 포함할 수 있다.

제1 난방 통신부(510)는 제1 조절기(20)와 신호를 송수신하고, 제1 조절기(20)에 직류 공급 전압을 전송한다.

제1 난방 통신부(510)는 인터페이스(J12), 저항(R65), 트랜지스터(Q16), 저항(R67), 저항(R68), 콘덴서(C24), 트랜지스터(Q10), 저항(R35) 및 저항(R66)을 포함할 수 있다. 유선(101)은 인터페이스(J12)에 꽂혀져 고정될 수 있고, 시스템 전원부(130)가 출력하는 직류 공급 전압(VCC)는 저항(R65)를 걸쳐 유선(101)를 통해 제1 조절기(20)로 전송될 수 있다.

트랜지스터(Q16)의 컬렉터(collector) 단자는 저항(R65) 및 유선(101)과 연결되고, 베이스(base) 단자를 통해 제어부(160)로부터 출력된 전송 신호(M_TX1)가 입력되며, 이미터(emitter) 단자는 접지되거나 접지회로에 연결될 수 있다. 여기서, 트랜지스터(Q16)는 npn형 트랜지스터일 수 있고, 전송 신호(M_TX1)는 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

저항(R67)는 일측이 트랜지스터(Q16)의 이미터 단자에 연결되고, 타측이 접지될 수 있다.

저항(R68)은 일측이 트랜지스터(Q16)의 베이스 단자에 연결되고, 타측이 제어부(160)에 연결될 수 있다. 전송 신호(M_TX1)는 저항(R68)을 통해 트랜지스터(Q16)로 입력되면, 트랜지스터(Q16)의 이미터 단자를 통해 저항(R67)로 전류가 흐르게 되어 유선(101)을 통해 전송되는 직류 공급 전압은 강압되면서 전송 신호(M_TX1)가 직류 공급 전압에 실리게 된다.

콘덴서(C24)는 일측이 저항(R65) 및 유선(101)과 연결되고 타측이 트랜지스터(Q10)의 베이스단자와 연결되어, 유선(101)을 통해 수신된 직류 공급 전압에서 제1 조절기(20)가 전송한 열선 제어 신호(M_RX1)를 추출하여 트랜지스터(Q10)로 출력할 수 있다.

트랜지스터(Q10)는 이미터 단자를 통해 시스템 전원부(120)가 출력한 직류 공급 전압(VCC)을 입력받고, 트랜지스터(Q10)의 베이스(base) 단자는 콘덴서(C22)와 연결되어 콘덴서(C24)가 추출한 열선 제어 신호(M_RX1)가 인가될 수 있고, 트랜지스터(Q10)의 컬렉터(collector) 단자는 그 출력이 제어부(160)에 입력되게 연결될 수 있다. 이에 따라 트랜지스터(Q10)의 베이스 단자에 열선 제어 신호(M_RX1)가 인가되면, 컬렉터 단자에는 직류 공급 전압(VCC) 보다 증폭된 전압을 갖는 전류가 흐르게 된다. 즉 열선 제어 신호(M_RX1)는 트랜지스터(Q10)를 통해 증폭되어 컬렉터 단자로 출력된다. 여기서, 트랜지스터(Q10)은 pnp형 트랜지스터일 수 있다.

저항(R35)은 일측이 트랜지스터(Q10)의 컬렉터 단자와 연결되고 타측이 제어부(160)와 연결되며, 저항(R66)은 일측이 트랜지스터(Q10)의 컬렉터 단자와 연결되고 타측이 접지될 수 있다. 저항(R35) 및 저항(R66)의 저항값에 따라 매칭된 전압이 제어부(160)로 인가된다. 즉 트랜지스터(Q10)의 컬렉터 단자의 전압은 저항(R35) 및 저항(R66)의 저항값에서 따라 분배되어 제어부(160)에 인가되며, 이에 따라 제어부(160)는 저항(R35)을 통해 열선 제어 신호(M_RX1)를 수신할 수 있다.

제2 난방 통신부(520)는 제2 조절기(30)와 신호를 송수신하고, 제2 조절기(30)에 직류 공급 전압을 전송한다. 제2 난방 통신부(520)는 인터페이스(J13), 저항(R71), 트랜지스터(Q15), 저항(R70), 저항(R72), 콘덴서(C25), 트랜지스터(Q13), 저항(R36) 및 저항(R69)을 포함할 수 있다. 유선(103)은 인터페이스(J13)에 꽂혀져 고정될 수 있고, 시스템 전원부(130)가 출력하는 직류 공급 전압(VCC)는 저항(R71)를 걸쳐 유선(103)를 통해 제2 조절기(30)로 전송될 수 있다.

트랜지스터(Q15)의 컬렉터(collector) 단자는 저항(R71) 및 유선(103)과 연결되고, 베이스(base) 단자를 통해 제어부(160)로부터 출력된 전송 신호(M_TX2)가 입력되며, 이미터(emitter) 단자는 접지되거나 접지회로에 연결될 수 있다. 여기서, 트랜지스터(Q15)는 npn형 트랜지스터일 수 있고 전송 신호(M_TX2)는 열선 온도 신호 및 열선 체크 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

저항(R70)는 일측이 트랜지스터(Q15)의 이미터 단자에 연결되고, 타측이 접지될 수 있다.

저항(R72)은 일측이 트랜지스터(Q15)의 베이스 단자에 연결되고, 타측이 제어부(160)에 연결될 수 있다. 전송 신호(M_TX2)는 저항(R72)을 통해 트랜지스터(Q15)로 입력되면, 트랜지스터(Q15)의 이미터 단자를 통해 저항(R70)로 전류가 흐르게 되어 유선(103)을 통해 전송되는 직류 공급 전압은 강압되면서 전송 신호(M_TX2)가 직류 공급 전압에 실리게 된다.

콘덴서(C25)는 일측이 저항(R71) 및 유선(103)과 연결되고 타측이 트랜지스터(Q13)의 베이스단자와 연결되어, 유선(103)을 통해 수신된 직류 공급 전압에서 제2 조절기(30)가 전송한 열선 제어 신호(M_RX2)를 추출하여 트랜지스터(Q13)로 출력할 수 있다.

트랜지스터(Q13)는 이미터 단자를 통해 시스템 전원부(120)가 출력한 직류 공급 전압(VCC)을 입력받고, 트랜지스터(Q13)의 베이스(base) 단자는 콘덴서(C22)와 연결되어 콘덴서(C25)가 추출한 열선 제어 신호(M_RX2)가 인가될 수 있고, 트랜지스터(Q13)의 컬렉터(collector) 단자는 그 출력이 제어부(160)에 입력되게 연결될 수 있다. 이에 따라 트랜지스터(Q13)의 베이스 단자에 열선 제어 신호(M_RX2)가 인가되면, 컬렉터 단자에는 직류 공급 전압(VCC) 보다 증폭된 전압을 갖는 전류가 흐르게 된다. 즉 열선 제어 신호(M_RX2)는 트랜지스터(Q13)를 통해 증폭되어 컬렉터 단자로 출력된다. 여기서, 트랜지스터(Q13)은 pnp형 트랜지스터일 수 있다.

저항(R36)은 일측이 트랜지스터(Q13)의 컬렉터 단자와 연결되고 타측이 제어부(160)와 연결되며, 저항(R69)은 일측이 트랜지스터(Q13)의 컬렉터 단자와 연결되고 타측이 접지될 수 있다. 저항(R36) 및 저항(R69)의 저항값에 따라 매칭된 전압이 제어부(160)로 인가된다. 즉 트랜지스터(Q13)의 컬렉터 단자의 전압은 저항(R36) 및 저항(R69)의 저항값에서 따라 분배되어 제어부(160)에 인가되며, 이에 따라 제어부(160)는 저항(R36)을 통해 열선 제어 신호(M_RX2)를 수신할 수 있다.

초기 신호 검출부(530)는 제1 조절기(20) 또는 제2 조절기(30)의 신호 전송 여부를 확인하기 위한 전송 시작 신호(RX_INT)를 검출하고, 검출된 전송 시작 신호(RX_INT)를 제어부(160)로 출력한다. 초기 신호 검출부(530)는 다이오드(D7), 다이오드(D10), 저항(R37), 저항(R38), 트랜지스터(Q14) 및 저항(R39)를 포함할 수 있다. 여기서 트랜지스터(Q14)는 PNP형 트랜지스터일 수 있다.

다이오드(D7)의 애노드는 저항(R37)에 연결되고, 캐소드는 제1 난방 통신부(510)의 전항(R35)에 연결된다. 다이오드(D10)의 애노드는 저항(R37)에 연결되고, 캐소드는 제2 난방 통신부(520)의 전항(R36)에 연결된다.

저항(R37)의 일측은 다이오드(D7) 및 다이오드(D10)에 연결되고, 타측은 저항(R38) 및 트랜지스터(Q14)의 베이스 단자와 연결된다.

저항(R38)의 일측은 저항(R37)에 연결되고, 타측은 트랜지스터(Q14)의 이미터 단자와 연결된다.

시스템 전원부(120)가 출력한 운전 전압(VCC)은 분기되어 저항(R38) 및 트랜지스터(Q14)의 이미터 단자로 입력되고, 트랜지스터(Q14)의 베이스(base) 단자는 저항(37) 및 저항(38)에 연결되고, 트랜지스터(Q14)의 컬렉터(collector) 단자의 출력이 제어부(160)에 입력되게 연결된다. 제1 조절기(20)의 열선 제어 신호(M_RX1) 또는 제2 조절기(30)의 열선 제어 신호(M_RX2)가 수신되면, 트랜지스터(Q14)의 베이스 단자로 전류가 흘러 직류 공급 전압보다 증폭된 전압을 갖는 전류가 컬렉터 단자에 흐르게 되면서, 전송 시작 신호(RX_INT)가 제어부(160)으로 입력될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 본체의 전기장 자동 조절부에 대한 바람직한 일실시에의 구성을 도시한 회로도이다.

도 6을 참조하면, 전기장 자동 조절부(110)는 저항(R46), 저항(R47), 저항(R51), 저항(R52), 저항(R53), 저항(R54), 저항(R55), 저항(R64), 제1 포토커플러(U11), 제2 포토커플러(U12), 콘덴서(16), 콘덴서(C21), 콘덴서(C23) 및 트랜지스터(Q8)를 포함할 수 있다. 저항(R54)의 일측은 제1 교류전원선(AC1)에 연결되고, 타측은 제1 포토커플러(U11)에 연결되며, 저항(R46)의 일측은 제2 교류전원선(AC2)에 연결되고, 타측은 제2 포토커플러(U11)에 연결된다.

제어부(160)의 제어를 통해 전기장 자동 조절부(110)는 전자파 차례를 위한 스위칭 전환을 자동으로 실행할 수 있도록 한다. 전기장 자동 조절부(110)는 차폐판(610)과 대지 사이의 공간전위를 읽어 들이게 한다. 제어부(160)는 공간전위를 판단하여 제어부(160) 내에 설정된 동작상태 조건에 따라 전기장 제어 신호((Elec_H_out, Elec_L_out)를 출력하여 스위칭 전환을 제어한다. 차폐판(610)을 제1 포토커플러(U11) 및 제2 포토커플러(U12) 간의 노드(N1)에 직접 연결하고, 차폐판(610)과 대지 사이에 형성되는 공간전위를 입력전위(ELEC_A)로 하여 전기장 자동 전환을 위한 스위칭을 수행하게 하되, 콘덴서(C23), 저항(R51) 및 콘덴서(C21)를 통해 트랜지스터(Q8)로 읽고, 저항(R47) 및 콘덴서(C16)의 RC병렬에 의한 적분회로(111)로 적분하여 감도를 높여서 제어부(160)에 입력신호(Elec_Int)를 제공함으로써, 본 발명은 정확하고 안정된 전위검출 및 입력을 유도할 수 있고, 어떠한 경우에도 전기장 자동전환을 통해 전자파를 완벽하게 차폐할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 전기장 자동 절환회로를 나타낸 회로도이다.

도 7을 참조하면, 전기장 자동 조절부(110)는 제1 및 제2 교류전원선(AC1)(AC2)을 통해 상용교류전원을 공급받는 전열매트에서의 온도조절을 위한 온도조절기용 전기장 자동절환회로(700)를 포함할 수 있다.

전기장 자동절환회로(700)에서, 상용교류전원이 인가되는 제1교류전원선(AC1)에 제1바이어스저항(R1)과 제1 포토커플러(PC1)를 직렬로 연결하고 제2교류전원선(AC2)에 제2바이어스저항(R2)과 제2포토커플러(PC2)를 직렬로 연결되게 한다.

상기 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)간의 노드(N1)가 차폐판(710)에 직접 연결되게 구성한다.

상기 차폐판(710)에 직접 연결시킨 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)간의 노드(N1)에는 커플링 콘덴서(C1)와 저항(R3) 및 트랜지스터(Q1)를 순차로 직렬 연결하되 상기 트랜지스터(Q1)의 출력단에 저항(R4)과 콘덴서(EC1)의 RC병렬구조에 의한 적분회로(720) 및 커플링 저항(R5)을 연결하여 제어부(160)측에 차폐판(710)과 대지 사이에 형성되는 공간전위가 입력되게 한다.

이때, 상기 커플링 콘덴서(C1)는 차폐판(710)과 대지 사이에 형성되는 공간전위의 검출정보에 해당하는 교류성분의 신호만을 통과시키는 작용을 하고, 상기 트랜지스터(Q1)는 공간전위의 교류성분신호를 증폭시켜 신호전달의 정확성을 높여주는 작용을 하고, 상기 콘덴서(EC1)와 저항(R4)에 의한 적분회로(720)는 공간전위의 증폭신호를 적분 출력함으로써 안정적인 신호처리 및 감도를 높여 제어부(160)측에 전달하는 작용을 한다.

제어부(160)의 출력단은 출력1과 출력2로 분리되고 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)의 각 스위칭소자를 제어할 수 있도록 연결된다.

이때, 제어부(160)는 차폐판(710)과 대지 사이에 형성되는 공간전위의 입력신호를 받아 입력된 공간전위의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 읽어 들이고, 전위값을 비교한 판단결과를 가지고 제어부(160)에 기 설정된 동작상태 조건으로 출력1과 출력2를 제어하여 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)의 스위칭소자를 온/오프(ON/OFF) 제어하도록 구성된다.

부연하면, 제어부(160)는 제1 및 제2 교류전원선(AC1)(AC2)을 통해 전원 인가되는 초기에만 차폐판(710)의 공간전위를 감지하도록 처리하여 차폐판(710)의 공간전위 감지에 따른 전기장 자동 절환(전자파 차폐)을 수행한 이후에는 더 이상 공간전위의 전기장 입력을 받아들이지 않도록 구성되게 하고, 입력된 공간전위에 대하여 핫전위상태와 콜드전위상태 및 중간상태를 판단할 기준값이 설정되며, 핫전위상태와 콜드전위상태 및 중간상태의 판단여부에 따라 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)의 ON/OFF를 제어하여 전기장을 자동 절환시키도록 구성되게 한다.

또한, 제어부(160)에서 전기장 자동 절환 전에는 전열매트의 열선의 작동을 중지시키고 자동 절환이 끝나면 열선이 작동되도록 구성하여 안정적이면서도 완벽하게 전기장 자동 절환을 수행할 수 있도록 구성되게 한다.

여기서, 차폐판(710)은 각종 차폐부재를 모두 포함하는 포괄의미로 사용된다 할 것이며 즉, 판의 형태만이 아닌 차폐선의 형태나 기타 차폐수단을 사용할 수 있음을 포함한다 할 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 전기장 자동 절환회로(700)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

열선을 갖는 전열매트에 접속된 온도조절기의 전원플러그를 전기콘센트에 삽입하게 되면, 온도조절기로 제1 및 제2 교류전원선(AC1)(AC2)을 통하여 교류입력전원이 인가된다. 이때, 교류전원선(AC1)(AC2)의 어느 하나에는 대지와 비교하여 AC 220(핫전위)가 형성되는 경우와 AC 0V(콜드전위)가 형성되는 경우 또는 AC 110V(중간전위)가 형성되는 경우가 발생되는데, 이하에서는 제1교류전원선(AC1)에 형성되는 것으로 하여 설명하기로 한다.

상기한 각각의 경우에서 제어부(160)는 초기 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)를 모두 OFF상태로 하여 동작신호가 없는 상태에 있게 하며, 차폐판(710)과 대지 사이에 형성되는 공간전위를 읽어 들이게 된다.

이때, 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)의 동작신호가 없게 한 상태에서 형성되는 차폐판(710)과 대지 사이의 공간전위는 커플링 콘덴서(C1)와 저항(R3) 및 트랜지스터(Q1)를 경유하고 저항(R4)과 콘덴서(EC1)의 RC병렬에 의한 적분회로를 통해 적분한 후 커플링 저항(R5)을 통해 제어부(160)으로 입력되며, 상기한 입력경로를 통해 검출된 공간전위의 입력전위값을 안정적이면서도 정확하게 신호처리하여 전달할 수 있음은 물론 감도를 높일 수 있게 된다.

여기서, 교류입력전원이 온도조절기로 인가된 초기에, 즉 전기장 자동 절환 전에는 제어부(160)에서 전열매트의 열선의 작동을 중지시켜 차폐판(710)과 대지 사이에 형성되는 공간전위의 안정된 검출 및 입력이 수행되게 한다.

제어부(160)에서는 차폐판(710)과 대지 사이에 형성된 공간전위의 아날로그값을 디지털값으로 변환하여 읽어 들이게 되며, 기 설정된 기준값과 감지된 공간전위의 입력전위값을 비교 및 판단하여 차폐판(710) 주변에 형성된 공간전위의 감지상태에 따라 출력1과 출력2를 통해 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)의 동작을 제어함으로써 차폐판(710)을 대지접지나 중성점 접지에 대응된 가상접지에 연결시켜 전열매트의 열선에서 발생되는 전기장을 흡수하여 전자파를 차폐하게 된다.

이때, 제어부(160)에서 차폐판(710)과 대지 사이에 형성된 공간전위를 읽어 들여 판단한 결과, 핫전위상태이면 제어부(160)는 출력2를 통해 제2포토커플러(PC2)를 ON시키게 되며 이에 의해 차폐판(710)은 제2포토커플러(PC2)를 통하여 제1교류전원선(AC1)에 연결되고 전열매트의 열선에서 발생되는 전기장을 흡수하게 된다.

또한, 콜드전위상태이면 제어부(160)는 출력1을 통해 제1포토커플러(PC1)를 ON시키게 되며 이에 의해 차폐판(710)은 제1포토커플러(PC1)를 통하여 제2교류전원선(AC2)에 연결되고 전열매트의 열선에서 발생되는 전기장을 흡수하게 된다.

나아가, 중간전위상태이면 제어부(160)는 출력1과 출력2를 통해 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)를 모두 ON시키게 되며 이에 의해 차폐판(710)은 제1포토커플러(PC1)를 통하여 제2교류전원선(AC2)에 연결되고 제2포토커플러(PC2)를 통하여 제1교류전원선(AC1)에 연결되어 가상중성점으로 전열매트의 열선에서 발생되는 전기장을 흡수하게 된다.

그리고, 제어부(160)에서는 교류입력전원의 인가에 따른 자동 절환을 수행한 이후에는 자동 절환상태를 그대로 유지하고 더 이상 공간전위의 전기장 입력을 받아들이지 않도록 작용하며, 자동 절환이 끝나면 전열매트의 열선이 정상 작동되도록 작용한다.

따라서, 본 특허의 온도조절기용 전기장 자동 절환회로는 차폐판(710)을 회로접지에 연결하는 방식을 사용하지 않고 제1포토커플러(PC1)와 제2포토커플러(PC2)간의 노드(N1)에 직접 연결함은 물론 차폐판(710)과 대지 사이에 형성되는 공간전위를 입력전위로 하여 전기장 자동 절환을 위한 스위칭을 수행하게 하되 커플링 콘덴서(C1)와 저항(R3)을 통해 트랜지스터(Q1)로 읽고 저항(R4)과 콘덴서(EC1)의 RC병렬에 의한 적분회로(720)로 적분하여 감도를 높여서 제어부(160)측에 입력신호를 제공하므로 어떠한 경우에도 전자파를 완벽하게 차폐할 수 있게 된다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

온도 조절 시스템 10 본체 100
제1 조절기 20 제2 조절기 30

Claims (2)

1. 전열매트 또는 전열침구의 히터 열선으로 사용된 감열선에 전원 공급을 제어하는 온조 조절 시스템에 있어서,
   제1 및 제2 교류전원선을 통해 상용교류전원을 입력받고, 상기 상용교류전원의 전압을 직류 공급 전압으로 전환하는 본체; 및
   상기 본체와 물리적으로 독립되며, 상기 본체와 유선으로 연결되고, 상기 유선을 통해 상기 직류 공급 전압을 수신하고, 상기 직류 공급 전압을 강압하여 운전 전압을 생성하며, 상용교류전원의 공급 없이 상기 생성된 운전 전압으로 작동되며, 사용자로부터 기능 조작 신호를 입력받고, 상기 기능 조작 신호를 기초로 열선 제어 신호를 생성하며, 상기 생성된 열선 제어 신호를 기초로 상기 직류 공급 전압을 변화시켜 상기 열선 제어 신호를 상기 본체로 전송하는 조절기를 포함하고,
   상기 본체는,
   상기 열선 제어 신호를 기초로 상기 감열선으로 상기 상용교류전원의 공급을 제어하기 위한 전원 공급 신호를 생성하는 제어부; 및
   상기 제1 및 제2 교류전원선을 통해 상기 상용교류전원을 입력받고, 상기 제1 및 제2 교류전원선의 전위에 따라 전기장이 자동 전환되도록 상기 상용교류전원의 흐름을 조절하는 전기장 자동 조절부를 포함하고,
   상기 전기장 자동 조절부의 회로는,
   상기 제1 교류전원선에 제1 바이어스저항(R1)과 제1 포토커플러(PC1)를 직렬로 연결하고 상기 제2 교류전원선에 제2 바이어스저항(R2)과 제2 포토커플러(PC2)를 직렬로 연결하되, 상기 제1 포토커플러(PC1)와 제2 포토커플러(PC2)간의 노드(N1)가 차폐판에 직접 연결되게 하며;
   상기 차폐판에 직접 연결시킨 제1 포토커플러(PC1)와 제2 포토커플러(PC2)간의 노드(N1)에는 커플링 콘덴서(C1)와 저항(R3) 및 트랜지스터(Q1)를 순차로 직렬 연결하되, 상기 트랜지스터(Q1)의 출력단에 저항(R4)과 콘덴서(EC1)의 RC병렬구조에 의한 적분회로(720) 및 커플링 저항(R5)을 연결하여 상기 제어부에 상기 차폐판과 대지 사이에 형성되는 공간전위가 입력되게 구성되고,
   상기 제어부는,
   차폐판과 대지 사이에 형성되는 공간전위를 판단하여 사전에 설정된 동작상태의 동작조건으로 상기 제1 포토커플러(PC1)와 상기 제2 포토커플러(PC2)의 각 스위칭소자를 출력1과 출력2로 제어하여 전기장을 자동 절환하도록 연결하되 자동절환 후에는 전기장 입력을 받아들이지 않도록 하며, 자동절환 전에는 상기 감열선의 작동을 정지시키고 자동절환 후에 상기 감열선을 작동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기장 자동절환기능을 구비한 온도 조절 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 사전에 설정된 동작상태는,
   핫전위상태, 콜드전위상태 및 중간전위상태 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장 자동절환기능을 구비한 온도 조절 시스템.

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