KR20240116970A - 가정용 전기 발열체용 온도조절장치 - Google Patents

가정용 전기 발열체용 온도조절장치 Download PDF

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KR20240116970A
KR20240116970A KR1020230009136A KR20230009136A KR20240116970A KR 20240116970 A KR20240116970 A KR 20240116970A KR 1020230009136 A KR1020230009136 A KR 1020230009136A KR 20230009136 A KR20230009136 A KR 20230009136A KR 20240116970 A KR20240116970 A KR 20240116970A
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Abstract

본 발명은 가정용 전기 발열체용 온도조절장치에 관한 것이다.
본 발멸은 전기장판의 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU), 발열부와 작동전원공급을 위한 전원공급안정부(10), 마이크로콘트롤유니트에 대한 인에이블신호를 공급하는 동시에 작동전원을 공급하는 작동전원공급부(20), 발열부와 세팅부의 동작상황을 표시하는 표시부(30) 그리고 전원온오프와 작동시간과 온도등을 설정하는 세팅부(40)로 이루어진 전기장판용 콘트롤장치로서,
상기 전원공급안정부(10), 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU)의 사이에 전기발열체 설치 주변의 온도를 측정가능하도록 설치한 감지부(60)를 갖는 가정용 전기 발열체용 온도조절장치이다.
본 발명은 특히 교류의 주파수에 맞추어 초당 적어도 60회 이상의 온도변화를 측정하게 되어 발생가능한 과열, 과전류등의 안전문제를 근본적으로 해결하였다.

Description

가정용 전기 발열체용 온도조절장치{Temperatur control device for the home electric heater}
본 발명은 가정용 전기 발열체용 온도조절장치에 관한 것이다.
본 발명은 전기력에 의하여 가열하는 가정용 전기 발열체용 온도조절장치에 관한 것이다.
전기장판에는 전원 공급시 발열하는 발열체를 내장하며, 이 발열체는 일정하게 설정된 온도값에 의하여 전원의 공급과 차단 그리고 설정된 공급시간에 맞추어전원을 온오프 제어한다.
이러한 전원의 온오프제어에 있어 전원의 공급에 이상신호가 발생하는 경우 순간적으로 서지전압의 공급 혹은 기타 충격등에 의하여 과전류가 흐르면서 화재가 발생하거나 누전에 의한 다양한 문제들을 발생한다.
한국특허등록 제 10-0950512호 는 "취침 모드와 일반 모드에 대응한 제어신호를 출력하고, 상기 제어 신호에 의하여 히터에 공급되는 교류 전류의 한 주기 중 전류가 공급되지 않는 반 주기동안 상기 히터의 저항값에 해당되는 히터감지신호를 수신하며 상기 히터감지신호에 대응하게 상기 제어신호를 조절하여 출력하는 마이컴;
상기 마이컴에서 출력되는 상기 제어신호에 대응하는 단속 신호를 출력하는 난방제어부;
상기 난방제어부의 상기 단속 신호에 의하여 스위칭되고 전원으로부터 공급되는 상기 교류 전류를 상기 히터로 전달하는 정류부; 및
상기 히터와 정류부 간의 노드의 전압을 감지하여 상기 히터감지신호로써 상기 마이컴에 피드백하는 감지부;를 포함하는 전기 장판의 온도 제어 장치." 를 개발하였다. 상기 특허등록은 작동중 고장이 검출되면 퓨즈를 오프시켜서 작동중시켜 안전 사고를 방지하게 하였다.
상기 등록 특허는 "[0027]히터감지신호(TH1, TH2)는 히터(24, 26)의 감열선의 저항을 측정하여 측정하여 감지부(30, 32)로부터 피드백 되는 신호이다. 히터(24, 26)에는 히팅을 위하여 감열선이 설치되며, 감열선은 온도에 따른 저항값의 변화가 선형적으로 일정하게 변화하는 특성을 갖는 합금열선이다" 라는 가정하에 히터에서 발생하는 온도변화에 저항값의 변화 특성, 즉 저항값의 변화로부터 해당 감열선의 온도를 연산처리하여 고장유무를 판단한다는 원리이다.
그러나 이러한 힝팅으르 위한 열선들이 온도변화에 따른 저항값의 변화가 항상 대수적 혹은 지수적으로 일정하게 변화하지 않는다는 문제점을 안고 있다. 즉, 실제 열선의 온도를 저항값의 변화에 의하여 정확한 측정이 거의 불가능하므로 결국 열선에 가해질 전원의 공급도 필요이상으로 반복공급되면서 예상치 못한 안전사고가 빈발한다는 점은 해소치 못하고 있다.
도 2 와 3에 도시한 그래프는 1980년 Kanthal사의 카탈로그 [Catalogue 1-A-1-3, 83-01-3000] 45-46 쪽에 개시된 내용이다.
도 2에 도시하듯이 오스테니틱(니켈크롬합금류)의 온도펙터(온도계수)의 변화그래프이다.
그래프 1 은 서냉(DIN 6.2.3)한 경우
그래프 2 는 급냉한 경우
그래프 3 은 긍급되는 열선의 평균한 경우
로서 서냉, 급냉에 따라서 온도계수값이 변화하므로, 특정된 온도펙터만으로 정확한 온도의 측정은 사실상 많은 오차를 발생하고 있다. 동일 온도 100℃에서도 온도펙터는 0,5, 0,08, 1.0 ( 모두 근사치임)로 변화가 있어서 이들 펙터를 그대로 도입한 저항값과 온도 측정에는 오차 발생이 필연적이다.
또 다른 도 3에 도시하듯이 필리틱 합금류의 온도펙터 변화그래프이다.
필리틱합금류에서는 비교적 지수적으로 변화를 보이지만, 역시 온도펙터는 Kanthal A-1, Kanthal A, Kanthal DSD, Alkrothal 의 경우 별로 펙터가 다르며, 그것도 온도 변화에 따라 펙터값도 변화하고 있다. 따라서 일정한 펙터값을 대입하여 연산처리한 저항값이나 온도변화는 항상 오차발생과 그에 따른 적절한 전원공급의 오차로 인한 과열등의 문제가 항시 발생할 것을 예상할 수 있는 것이다.
본 발명은 전기에 의한 발열하는 장판등을 사용함에 있어, 정확한 온도 제어가 어려워서 발생하는 과열의 문제를 해소하고자 한다.
본 발명은 발열체의 온도상승과 그에 따른 저항값 변화를 측정하여 온도 측정하여 정확한 전류의 흐름을 제어하되, 변화하는 온도계수를 사용중 수초의 간격으로 측정하여 항상 정확한 온도계수의 연산으로 정확한 온도연산으로 과열등의 안전문제를 궁극적으로 해소하고자 한다.
본 발명은 발열체의 온도 증감에 따른 저항값을 측정하고,그 저항값의 변화로 부터 정확한 온도계수로 부터 정확한 온도측정이 가능한 온도조절장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 발열체의 특성인 온도변화에 따른 온도펙터가 일정치 않아서 발생하는 저항값의 변화로 측정한 온도값을 초당 60회 측정하여 변화된 온도펙터에 따른 저항값변화 그리고 그에 따른 온도변화를 정확히 측정하여 발생가능한 안전사고를 원천적으로 차단하였다.
따라서 제조사, 발열체별로 다른 물성, 온도특성 등에의한 변화하는 온도펙터를 적어도 초당 60회 측정하여 정확한 온도 측정으로 발생가능한 모든 안전사고를 미연에 방지하게 되었다.
도 1 은 본 발명의 대표적인 회로 구성도,
도 2 는 오스테니틱(니켈크롬합금류)의 온도펙터(온도계수)의 변화그래프,
도 3 은 필리틱 합금류의 온도펙터 변화그래프,
도 4 는 실제 본 발명에서 적용한 PVC 20m 감열선의 저항 등 변화 그래프임.
본 발명의 대표적 실시예를 첨부한 도면에 의하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 전기발열체는 가정용 전기에 의하여 작동하는 전기장판,전기담요, 전기이불, 전기온돌 판넬 등과 같이 사용자가 전원을 통전하면 적절한 발열수단에 의하여 열을 발휘하는 장치를 통힝하며,연질 혹은 비 연질상태의 다양한 판상구조물을 모두 포함한다.
본 발명에서 마이크로콘트롤유니트는 입력부,출력부, 연산부, 메모리부를 갖는 중앙연산처리장치를 내장한 마이크로 프로세서의 통칭이며, 최저 4비트에서 부터 8비트, 16비트, 36 비트 등을 포함하며 특별히 제한을 두는 것은 아니며, 전기발열체의 전기적 제어에 있어서, 제어를 위한 입출력 신호와 처리할 데이터의 양, 내장한 펌웨어나 프로그램, 처리속도등에 따라서 선택하여 사용하며 이들에 대한 특별한 제한을 두는 것은 아니다.
본 발명은 전기 발열체의 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU), 발열부와 작동전원공급을 위한 전원공급안정부(10), 마이크로콘트롤유니트에 대한 인에이블신호를 공급하는 동시에 작동전원을 공급하는 작동전원공급부(20), 발열부와 세팅부의 동작상황을 표시하는 표시부(30) 그리고 전원온오프와 작동시간,최고온도, 최하온도등을 설정하는 세팅부(40)로 이루어진 전기 발열체용 콘트롤장치이다.
본 발명에서 상기 전원공급안정부는 통상 가정용 교류전원을 공급받아 안정적으로 공급하면서 발생가능한 이상공급시 퓨즈(F1)에 의하여 차단하는 기능들을 갖는 것이며, 작동전원공급부는 MCU에 대한 작동전원Vdd의 공급, MCU 인에이블 신호전원공급등을 담당하며, 표시부는 MCU에서 세팅된 온도 시간등을 육안가능하게 표시하는 동시에 작동중인 발열부의 온도 혹은 비상상태등을 표시하는 디지털표시부이며, 세팅부는 온도설정, 작동시간등을 사용자가 임의로 세팅하는 곳을 이들의 동작이나 구성은 통상의 당업자가 용이하게 이해가능한 것으로 구체적인 설명을 생략하며, 본 발명의 특징적 부분만을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 특히 상기 마이크로콘트롤유니트에 의하여 발열부에서 감지되는 저항값을 초단위, 보다 구체적으로는 한국의 경우, 교류 전압의 초당 60Hz이므로 적어도 초당 60회의 단위 시간안에 측정시간을 설정하여 측정하며, 설정된 단위 시간에 측정된 측정을 기준으로 발열체의 현재온도펙터(△Cf)를 연산처리하고, 그 처리값에 의하여 해당 시간단위내의 발열체의 온도를 연산후, 연산처리한 온도값(△t)이 설정한 범위 내의 여부를 판단하여 발열부에 대한 전원온.오프를 조절하는 게이트의 온오프 동작신호발생여부를 결정한다.
본 발명의 상기 마이크로콘트롤유니트를 중심으로 감지부와 발열부의 상호 동작에 의한 구체적 작동관계를 도 1의 대표적 구성회로도에 의하여 설명한다.
본 발명은 전기장판의 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU), 발열부와 작동전원공급을 위한 전원공급안정부(10), 마이크로콘트롤유니트에 대한 인에이블신호를 공급하는 동시에 작동전원을 공급하는 작동전원공급부(20), 발열부와 세팅부의 동작상황을 표시하는 표시부(30) 그리고 전원온오프와 작동시간과 온도등을 설정하는 세팅부(40)로 이루어진 전기 발열체용 콘트롤장치로서,
상기 전원공급안정부(10), 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU)의 사이에 외부노출되어진 감지부(60)을 설치한 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 감지부는 발열부와 달리 외부 세팅부등이 설치된 콘트롤 판넬을 내장한 외부 조절장치내에 설치한다. 따라서 상기 감지부의 측정온도는 항상 전기 발열체가 설치된 주변환경의 온도이다.
상기 전원공급안정부(10), 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU)의 사이에 전기발열체 설치 주변의 온도를 측정과 발열부의 단위시간내의 저항값변화에 의하여 발열부의 특성을 감지하는 감지부(60)를 갖는 가정용 전기 발열체용 온도조절장치이다.
상기 감지부(60)는 발열체와 분리하여 실내온도 측정가능하도록 온도조절장치의 세팅부 부근에 설치되어진다. 따라서 조절장치의 시작시 발열체가 설치되는 주변환경의 실내외의 온도를 실측하여 본격적인 전원 공급전, 기준온도값을 측정하여 MCU에 공급하는 기능을 갖는다. 더 나아가서, 발열체가 일정시간 작동하는 동안에 세팅부(40)에서 설정된 혹은 펄웨어에 의하여 설정된 로직에 의하여 일정시간주기로 설치 주변환경의 온도를 실측하여 MCU의 포트(PA6) 신호공급한다.
이러한 기능에 의하여 초기 시작시의 온도(T0)를 측정하여 단위시간에 변동후에 온도변화에 따른 발열체 저항값의 변동에 따른 온도측정으로 설정된 범위내의 동작인지 여부를 판단하게 한다.
더 나아가서 일정시간주기(IT=interval time)의 경과, 즉 설정된 시간주기구간별로 실측하여 현재의 발열체의 온도와 주변온도의 관계를 비교연산하여 발열체에 대한 전원 공급의 계속 유무도 판단하게 된다. 이러한 기능으로 주변온도가 설정한 온도 보다 높은 경우에는 더이상의 발열을 위한 전원 공급을 차단하여 주도록 한다.
더 나아가서 감지부는 발열부(H)의 온도 상승 혹은 하강에 따른 저항값의 변화값을 MCU의 포트(PB3)에 신호공급한다.
감지부를 통한 포트(PA6)와 포트(PB3)에 대한 신호 공급이 되면, 이 신호값에 기초하여 발열체용 온도조절장치의 제어동작이 이루어진다.
보다 구체적으로 상기 마이크로콘트롤유니트에는,
전원 연결에 의하여 상기 작동전원공급부(20)로 부터 인에블신호와 작동전원(Vdd)이 포트(PB0)와 포트(VDD)에 송신되어지면, MCU의 포트(PA5)로 부터 신호송신되면서 게이트(Q2)의 온 동작으로 발열체가 설치된 환경 온도에 의하여 변화한 온도센서(TH1)의 저항값이 측정되어, MCU의 입력포트(PA6)에 현재 저항값을 전달하는 초기 실온 측정단계(S1),
상기 초기 실온 측정단계(S1)에 의하여 측정된 실온 측정값이 세팅부(40)에 의하여 설정된 설정값과 비교 연산처리하여 작동온도범위이면, 포트(PB1)에서 작동신호를 출력하여 게이트(Q5)에 신호전달로 온처리하여 발열체(H)에 대한 통전으로 발열동작을 시작하는 동시에 초기 발열체의 저항값(Ωt0)을 측정하는 발열시작단계(S2),
60Hz 교류인 경우 상기 발열시작단계에서 전원공급후 단위시간(△t) 경과하면, 발열체에 대한 저항값을 포트(PB3)에 송신하는 발열체의 순간저항값(△Ω) 송신단계(S3),
상기 전달된 순간저항값과 상기 발열시작단계(S2)의 시작단계의 저항값을 기초로 순간온도펙터(△Cf)를 연산처리하여 변화된 저항값(Ωt1)에 의하여 현재 발열체의 온도를 측정하는 순간 발열체 온도 측정단계(S4),
상기한 송신단계(S3)와 순간 발열체 온도 측정단계(S4)를 반복 연산처리하여 연산처리된 온도값이 설정된 온도범위를 벗어는 경우, 포트(PB1)에서의 동작신호를 중지시켜 게이트(Q5)를 오프하여 발열체에 대한 전원을 차단하는 전원 차단 단계(S5)를 수행하는 프로세서를 구비한다.
상기 발열체 온도 측정 단계(S4)에서의 온도 변화값을 연산하는 대표적 연산식은 아래와 같다. 아래 연산식은 당업계의 통상의 지식을 갖는 자가 용이하게 이해하도록 대표적으로 예시하는 것으로 이러한 구조식이 본 발명의 측정연산에 대한 구성을 제한하는 것은 아니며 다양한 변화가 가능한 당없계의 통상의 지식을 갖는 자가 변화적용가능한 연산식을 포함한다.
(Ωt1 - Ωt0)/△t = △Cf
상기 식에서 Ωt1 은 변화된 단위시간 △t시간에서 측정한 저항값이고
Ωt0 은 t시간 전 t0 시간에서의 저항값이고,
△t 은 변화된 시간단위 이다.
T0±(T0 × △Cf) = T1
상기 식에서 T0는 △t시간 전의 온도이며, T1은 △t 시간 경과후의 온도이다.
상기한 식의 경우 본 발명은 60Hz 주파수를 가정할 경우 1/60초 마다 (+)와 (-)가 교차하므로 1/60초를 기준으로 측정한다. 50Hz인 경우에는 1/50초로 설정하며, 이러한 변화는 적용될 지역의 교류 주파수에 따라 결정한다.
따라서 도 2, 3, 4 와 같은 재료로 제작된 발열체의 특성에 따라 1차함수적 혹은 지수적으로 저항값에 변화가 있다 하여도 지극히 짧은 단위시간의 1/60초의 구간에서는 거의 직선함수적인 온도펙터를 보인다는 가정하여도 오차가 허용가능할 정도이므로, 상기한 식에 의하여 보다 정확한 저항값의 측정과 그에 따른 정확한 온도 측정이 가능하게 하였다.
종래에는 본 발명과 달리 히팅부의 저항값이 1℃ 변화에 대하여 약 0.4%(이 값은 제작사와 재료 등에 따라 변화함)정도 변화한다는 점에 착안하여 온도를 선형해석하는 식으로 측정한다.
즉, 저항합금류(전기저항 발열체=열선)는 사용 온도에 따라 저항 값이 변화하며, 이 저항 값의 변화는 저항합금류별 온도계수(Ct)를 저온저항값에 곱하여 주면 계산이된다. 현재 온도계수는 제조사별로 제공되는 데이터값에 의하여 설정되어지고 있다..
구체적인 예로 157R(상표명)과 1450R(상표명)의 2가지 아래 표1과 같이 온도별로 다양한 저항값을 제시하고 있다. 그러나 이러한 데이터값을 비교하여보면 온도변화에 따라 정확하게 0.4%의 저항값변화는 발견되지 않고 다양하게 저항값의 변화를 보이고 있다. 즉, 이러한 변화는 선형이 아닌 비선형적 변화로, 결국 각 시기 마다 온도펙터가 변하고 있다. 그러한 변화는 도 2 , 3 그리고 4 에 도시하듯이 온도와 저항값의 변화가 정확한 1 차 함수적인 변화가 아니라 온도대역에 따라 변화그래프가 지수적, 로그적 변화를 보여주기 때문이며, 이러한 것에 기초한 온도판정시 상당한 오차의 발생으로 예기치 못한 안전사고가 빈발하는 것이다.
온도
온도 ℃ 157R 저항값 (Ω) 1450R 저항값 (Ω)
-30 110 19101910
-20 114 1936
-10 118 1961
0 122 1985
20 126 1004
23 157 996
30. 162 1015
38 165 1023
40 138 958
50 142 968
60 146 978
70 150 988
80 154 997
90 158 1007
100 162 1016
110 166 1025
120 200 1092
실제 본 발명에 적용한 PVC 20 m 감열선의 경우에도 표 4에 도시하듯이, 온도 구간별로 온도펙터의 변화율에 현저한 차이를 보이고 있다. 즉, 200 Ω 의 H Ω의 경우, 20 에서 60 ℃까지는 비교적 일정한 직선함수적 변화를 보이지만, 이곳을 지나면 변화율에 차이를 보인다. 마찬가지로 SΩ(60Ω)의 경우에도 80 ℃를 벗어나면 변화율이 낮아지며(즉 Cf값이 낮아짐), 다시 140 ℃에서부터는 급격히 높아지는 현상을 보인다. 즉, 일정하게 Cf 값을 정하고 그에 맞는 저항값변화대비 온도를 측정한다는 것은 상당한 온도측정오차를 발생하며, 특히 사용이 오래되면서 감열선 노후가 되면 그 변화율은 예측 이상으로 변화되면서 심각한 안전사고로 이어질 수 있는 것이다.
본 발명은 상기한 종래 발열체의 온도 측정으로 기준한 저항값변화에 따른 온도펙터의 변화가 항시 발생한다는 점에 착안하여 교류전원의 공급시 60Hz에서 반파, 즉 (+)파장부분만이 사용되고 나머지 부분은 발열전원으로 이용되지 못하고 전원이 차단된다는 상태를 기준으로, 이 (-)파장 부분이 발생하면 발열체에 대한 전원 공급이 차단되며, 이 차단된 전원공급중 직전 파장에서 측정한 저항값과 현재 파장의 저항값의 변화값을 비교연산처리하여 온도펙터를 연산처리한 다음 직전 파장시의 온도로 부터 현재 온도를 측정토록 하였다.
본 발명에서 상기하듯이 초당 60회의 측정이 가장 최적의 측정 단위시간을 예시하였으나, 이러한 측정 단위시간은 사용할 발열장치의 종류, 전원의 세기, 사용시간등에 따라 변화설정가능하며 특별히 제한을 둘 필요는 없다.
본 발명에서 상기 상기 게이트(Q5)는 트랜지스터, 사이리스터, 트라이액과 같은 다양한 전원 온오프 소자의 사용이 가능하며, 본 발명에서는 사이리스터를 예시적으로 도시하여 설명하는 것으로 본 발명의 상기 소자로 한정하는 것은 아니다.
보다 구체적으로 상기 마이크로콘트롤유니트의 또 다른 특징은,
전원 연결에 의하여 상기 작동전원공급부(20)로 부터 인에블신호와 작동전원(Vdd)이 포트(PB0)와 포트(VDD)에 송신되어지면, MCU의 포트(PA5)로 부터 신호송신되면서 게이트(Q2)의 온 동작으로 발열체가 설치된 환경 온도에 의하여 변화한 온도센서(TH1)의 저항값이 측정되어, MCU의 입력포트(PA6)에 현재 저항값을 전달하는 초기 실온 측정단계(S1),
상기 초기 실온 측정단계(S1)에 의하여 측정된 실온 측정값이 세팅부(40)에 의하여 설정된 설정값과 비교 연산처리하여 작동온도범위이면, 포트(PB1)에서 작동신호를 출력하여 게이트(Q5)에 신호전달로 온처리하여 발열체(H)에 대한 통전으로 발열동작을 시작하는 동시에 초기 발열체의 저항값(Ωt0)을 측정하는 발열시작단계(S2),
60Hz 교류인 경우 상기 발열시작단계에서 전원공급후 단위시간(△t) 경과하면, 발열체에 대한 저항값을 포트(PB3)에 송신하는 발열체의 순간저항값(△Ω) 송신단계(S3),
상기 전달된 순간저항값과 상기 발열시작단계(S2)의 시작단계의 저항값을 기초로 순간온도펙터(△Cf)를 연산처리하여 변화된 저항값(Ωt1)에 의하여 현재 발열체의 온도를 측정하는 순간 발열체 온도 측정단계(S4),
상기한 송신단계(S3)와 순간 발열체 온도 측정단계(S4)를 반복 연산처리하여 연산처리된 온도값이 설정된 온도범위를 벗어는 경우, 포트(PB1)에서의 동작신호를 중지시켜 게이트(Q5)를 오프하여 발열체에 대한 전원을 차단하는 전원 차단 단계(S5)를 수행하는 프로세서를 구비하되,
발열체(H)에 대한 전원 공급이 메모리부에 설치한 로직에 의하여 일정시간주기(IT=interval time)의 시간이 경과하면, 온도센서(TH1)에 MCU의 포트(PA5)로 부터 인에블신호를 송신하여 게이트(Q2)를 온시켜 온도감지센서(TH1)로부터 저항값을 측정하며, 측정된 저항값을 MCU의 입력포트(PA6)에 전달하여 일정시간주기경과별 실온 측정단계(S6)를 더 포함한다.
발열체의 전원 공급으로 일정시간이 경과하면서 주변환경, 즉, 사용자의 주변환경의 온도가 변화하는 경우에도 실시간 측정하여 발열체에 대한 전원의 통전계속여부를 판단한다. 그결과 주변 온도 변화에 따른 최적읜 발열기능을 발휘할 수 있으며, 특히 과열,과전류공급에의한 예상치 못한 안전사고를 방지할 수 있게 하였다.
H:전기장판의 발열부, MCU:마이크로콘트롤유니트, 10:전원공급안정부, 20:작동전원공급부, 30:표시부, 40: 세팅부

Claims (5)

  1. 전기장판의 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU), 발열부와 작동전원공급을 위한 전원공급안정부(10), 마이크로콘트롤유니트에 대한 인에이블신호를 공급하는 동시에 작동전원을 공급하는 작동전원공급부(20), 발열부와 세팅부의 동작상황을 표시하는 표시부(30) 그리고 전원온오프와 작동시간과 온도등을 설정하는 세팅부(40)로 이루어진 전기 발열체용 온도 조절 장치로서,

    상기 전원공급안정부(10), 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU)의 사이에 전기발열체 설치 주변의 온도를 측정과 발열부의 단위시간내의 저항값변화에 의하여 발열부의 특성을 감지하는 감지부(60)를 갖는 가정용 전기 발열체용 온도조절장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    마이크로콘트롤유니트에는,
    전원 연결에 의하여 상기 작동전원공급부(20)로 부터 인에블신호와 작동전원(Vdd)이 포트(PB0)와 포트(VDD)에 송신되어지면, MCU의 포트(PA5)로 부터 신호송신되면서 게이트(Q2)의 온 동작으로 발열체가 설치된 환경 온도에 의하여 변화한 온도센서(TH1)의 저항값이 측정되어, MCU의 입력포트(PA6)에 현재 저항값을 전달하는 초기 실온 측정단계(S1),
    상기 초기 실온 측정단계(S1)에 의하여 측정된 실온 측정값이 세팅부(40)에 의하여 설정된 설정값과 비교 연산처리하여 작동온도범위이면, 포트(PB1)에서 작동신호를 출력하여 게이트(Q5)에 신호전달로 온처리하여 발열체(H)에 대한 통전으로 발열동작을 시작하는 동시에 초기 발열체의 저항값(Ωt0)을 측정하는 발열시작단계(S2),
    상기 발열시작단계에서 전원공급후 단위시간(△t) 경과하면, 발열부에 대한 저항값(을 포트(PB3)에 송신하는 발열체의 순간저항값(△Ω) 송신단계(S3),
    상기 전달된 순간저항값과 상기 발열시작단계(S2)의 시작단계의 저항값을 기초로 순간온도펙터(△Cf)를 연산처리하여 변화된 저항값(Ωt1)에 의하여 현재 발열체의 온도를 측정하는 순간 발열체 온도 측정단계(S4),
    상기한 송신단계(S3)와 순간 발열체 온도 측정단계(S4)를 반복 연산처리하여 연산처리된 온도값이 설정된 온도범위를 벗어는 경우, 포트(PA5)에서 게이트(Q2)에 베이스전압의 공급으로 게이트(Q2)의 온동작으로 게이트(Q5)를 오프하여 발열체에 대한 전원을 차단하는 전원 차단 단계(S5)를 수행하는 프로세서를 구비하는 가정용 전기 발열체용 온도조절장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열체 온도 측정 단계(S4)에서의 온도 변화값을 연산은 하기 식에 의하여 단위시간당 변화한 저항값의 차이순간저항값(△Ω=Ωt1 - Ωt0)에 의하여 순간온도펙터(△Cf)를 하기식 1로 연산하고 연산된 온도펙터에 의하여 변화된 온도(T1)를 하기식 2로 연산처리하는 것을 특징으로 하는 가정용 전기 발열체용 온도조절장치.

    (Ωt1 - Ωt0)/△t = △Cf (식 1)
    상기 식에서 Ωt1 은 변화된 △t시간에서 측정한 저항값이고
    Ωt0 은 t시간 전 t0 시간에서의 저항값이고,
    △t 은 변화된 시간단위 이다.

    T0±(T0 × △Cf) = T1 (식 2)
    상기 식에서 T0는 △t시간 전의 온도이며, T1은 △t 시간 경과후의 온도임
  4. 제 1 항에 있어서,
    단위시간은 1/60초 인 것을 특징으로 하는 가정용 전기 발열체용 온도조절장치.
  5. 전기장판의 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU), 발열부와 작동전원공급을 위한 전원공급안정부(10), 마이크로콘트롤유니트에 대한 인에이블신호를 공급하는 동시에 작동전원을 공급하는 작동전원공급부(20), 발열부와 세팅부의 동작상황을 표시하는 표시부(30) 그리고 전원온오프와 작동시간과 온도등을 설정하는 세팅부(40)로 이루어진 전기 발열체용 온도 조절 장치로서,

    상기 전원공급안정부(10), 발열부(H), 마이크로콘트롤유니트(MCU)의 사이에 전기발열체 설치 주변의 온도를 측정과 발열부의 단위시간내의 저항값변화에 의하여 발열부의 특성을 감지하는 감지부(60)를 구비하며,

    상기 감지부에는,
    전원 연결에 의하여 상기 작동전원공급부(20)로 부터 인에블신호와 작동전원(Vdd)이 포트(PB0)와 포트(VDD)에 송신되어지면, MCU의 포트(PA5)로 부터 신호송신되면서 게이트(Q2)의 온 동작으로 발열체가 설치된 환경 온도에 의하여 변화한 온도센서(TH1)의 저항값이 측정되어, MCU의 입력포트(PA6)에 현재 저항값을 전달하는 초기 실온 측정단계(S1),
    상기 초기 실온 측정단계(S1)에 의하여 측정된 실온 측정값이 세팅부(40)에 의하여 설정된 설정값과 비교 연산처리하여 작동온도범위이면, 포트(PB1)에서 작동신호를 출력하여 게이트(Q5)에 신호전달로 온처리하여 발열체(H)에 대한 통전으로 발열동작을 시작하는 동시에 초기 발열체의 저항값(Ωt0)을 측정하는 발열시작단계(S2),
    상기 발열시작단계에서 전원공급후 단위시간(△t) 경과하면, 발열체에 대한 저항값을 포트(PB3)에 송신하는 발열체의 순간저항값(△Ω) 송신단계(S3),
    상기 전달된 순간저항값과 상기 발열시작단계(S2)의 시작단계의 저항값을 기초로 순간온도펙터(△Cf)를 연산처리하여 변화된 저항값(Ωt1)에 의하여 현재 발열체의 온도를 측정하는 순간 발열체 온도 측정단계(S4),
    상기한 송신단계(S3)와 순간 발열체 온도 측정단계(S4)를 반복 연산처리하여 연산처리된 온도값이 설정된 온도범위를 벗어는 경우, 포트(PB1)에서의 동작신호를 중지시켜 게이트(Q5)를 오프하여 발열체에 대한 전원을 차단하는 전원 차단 단계(S5)를 수행하는 프로세서를 구비하되,
    발열체(H)에 대한 전원 공급이 메모리부에 설치한 로직에 의하여 일정시간주기(IT=interval time)의 시간이 경과하면, 온도센서(TH1)에 MCU의 포트(PA5)로 부터 인에블신호를 송신하여 게이트(Q2)를 온시켜 온도감지센서(TH1)로부터 저항값을 측정하며, 측정된 저항값을 MCU의 입력포트(PA6)에 전달하여 일정시간주기경과별 실온 측정단계(S6)를 더 포함하는 전기 발열체용 온도 조절 장치.
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