KR840001617Y1

KR840001617Y1 - 전자회로를 이용한 냉장고의 자동 제어장치

Info

Publication number: KR840001617Y1
Application number: KR2019820003294U
Authority: KR
Inventors: 김재인; 조영휘
Original assignee: 삼성전자공업주식회사; 강진구
Priority date: 1982-04-26
Filing date: 1982-04-26
Publication date: 1984-08-30
Also published as: KR830004247U

Abstract

내용 없음.

Description

전자회로를 이용한 냉장고의 자동 제어장치

제1도는 종래의 냉장고에 있어서 온도조절기와 타이머가 결합된 계통도.

제2도는 본 고안의 온도 및 타이머 제어회로가 결합된 냉장고 회로의 계통도.

제3도는 본 고안의 온도 및 타이머 제어회로 계통도.

제4도는 본 고안의 실시회로도.

제5도는 본 고안의 동작상태를 설명하기 위한 각부 파형도.

제6도는 본 고안의 온도 제어부 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명.

블록 A : 본 고안의 요부로서 온도 및 타이머 제어회로이고

1 : 온도설정부 2 : 온도감지부

3 : 온도제어부 4 : 카운터부

5 : 지연회로부 6 : 논리회로부

7 : 구동부

본 고안은 냉장고내의 온도조절기나 재상타이머등에 따른 회로절환 방식으로서 기계적인 구조를 무접점식의 전자회로화 하므로서 반영구적 이면서도 온도조절 및 제상동작의 정확성을 기할 수 있도록 한 냉장고의 자동 제어회로에 관한 것이다.

종래의 냉장고내에 설치된 온도조절기나 제상타이머에 있어서, 온도를 제어하는 온도조절기는 기체의 팽창 및 수축을 이용하여 여기에 연결된 기계식 소자(F－써모스타트)의 접점을 온 · 오프시키므로서 압축기의 동작을 제어하고 있는데, 이는 냉동실의 온도변화에 따라 기계적인 부품의 동작속도가 느리기 때문 온도조절의 정밀성을 기할 수 없을 뿐만 아니라, 구조상으로 복잡하게 구성되는 것이어서 제작상에 있어서도 많은 문제점이 대두되었다. 그리고 서리제거 기능을 갖는 제상타이머 장치에 있어서는 모우터와 다수의 복잡한 기어를 어셈블리(Asesmbly)하여 되어 있는데, 이는 제상동작에 들어가는 소정의 시간에 이르러 캠을 동작시켜 제1도에서와 같은 작동편(a)을 ˝ㄱ˝에서 ˝ㄴ˝으로 절환시키므로서 제상히터를 동작시키도록 한 것이기 때문에 기계적인 동작으로 이루어지는 타이머 장치의 제작이 까다롭고 동작의 정확성을 기할 수 없는 결점이 있는 것이다.

본 고안은 상기한 바와 같은 제반 결점을 해소시키고자 온도조절기와 타이머 장치를 전자회로화 하고, 온도제어가 히스테리시스 특성을 갖도록 하므로서 고내온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 냉장고의 자동제어회로를 안출한 것으로서 이하에서 이를 상세히 설명하고자 한다.

즉, 제2도가 본 고안이 실시되는 냉장고내의 제상 및 온도조절 기능을 위한 계통도로서 제상히터 및 압축기 등을 적절히 제어하도록 자동제어회로(A)를 결합하여서 된 것인데, 여기에서 자동제어회로(A)의 개략적인 구성은 제3도와 같이, 냉장고내의 온도를 감지하는 온도감지부(2)와 표준온도를 설정하기 위한 온도설정부(1)를 두어, 이들로부터 감지된 온도에 따라 전압을 비교하여 적절한 출력을 내보내는 온도제어부(3)와 압축기의 구동시간을 제어하는 카운터부(4) 및 바이메탈(8)의 출력을 조합하여 압축기와 제상히터를 제어하기 위한 논리회로부(6)에 연결하고, 이의 출력이 구동부(7)를 거쳐 출력되도록 하는데, 압축기와 제상히터의 상호동작을 적절히 조정하기 위한 지연회로부(5)를 연결하여 되는 것으로서, 그 구체적인 구성을 보면, 제4도와 같이 온도설정부(1)는 가변저항으로 된 온도조절기(VR)와 버퍼용 I C(I₁´)로 구성하고, 온도감지부 (2)는 감온소자(T S)와 버퍼용 I C(I₁˝)로 구성하여 온도제어부(3)의 I C(I₁)에 연결하되, 저항(R₂)(R₃)과 함께 구성시켜 히스테리시스 특성을 갖도록 하며, 카운터부(4)는 시간설정스위치(SW), 콘덴서(C₁)(C₂), 저항(R₄) 및 카운터용 IC(I₂)로 구성하고, 지연회로부(5)는 지연용 IC(I₃), 저항(R₅), 콘덴서(C₃)로 구성하고, 이들 각부의 출력으로서 구동부(7)를 제어하는 논리회로부(6)는 논리용 IC(I₄)로서 구성시켜 상기 구동부 (7)의 출력단에 압축기와 제상히터 등을 연결하여 된 것이다.

미설명부호 N₁－N₄는 낸드게이트, Q₁－Q₄는 드라이브용 트랜지스터, F는 급냉수동스위치, T₁, T₂는 압축기와 제상히터 구동 트라이액, V₁, V₂, V₃, a, b, c는 설명하기 위해 부가된 부호이다.

이와 같은 구성으로 된 본 고안의 동작상태를 구체적으로 설명하면, 사용자가 온도설정부(1)의 가변저항(VR)을 조절하여 설정하고자 하는 온도에 해당되는 값을 정해 놓은 후, 온도설정부(1)의 출력V₁)과 온도감지부(2)의 출력(V₂)이 온도제어부(3)의 비반전단자(＋)와 반전단자(－)에 각기 입력되어 저항(R₂), (R₃)에 의하여 정해진 온도편차(온도편차라 함은 전압편차를 말하며 이는 온도조절기의 설정온도 ±x℃)로서 온도제어부(3)의 출력(V₃)을 로직레벨 High 또는 Low로 제어하게 되므로 히스테리시스 특성에 따른 폭(제6도 참조)을 갖게 되는데, 여기에서 온도편차(x℃)는,

VinL＝(V₃L－V₁)＋V₁

VinH＝(V₃H－V₁)＋V₁

H´＋(V₃H－V₃L)＋……(A)

VinL : 온도감지부(2)에서 x℃에 해당되는 출력전압(V₂).

VinH : 온도감지부(2)에서 x℃에 해당되는 출력전압(V2).

V₁L : 온도제어부(3) 출력전압(V₃)이 Low 상태인 값.

V₃H : 온도제어부(3) 출력전압(V₃)이 High 상태인 값.

H´ : 온도제어부(3)에서의 전압편차(±x℃)로서 히스테리시스 특성 폭.

에 의하여 주어지므로, 최초에 전원을 ON 하였다면, 온도제어부(3)에서 온도감지부( 2)의 출력(V₂)과 온도설정부(1)의 출력(V₁)을 비교하여 온도감지부(2)의 출력전압( V₂)이 온도설정부(1)의 출력전압(V₁)보다 낮을 경우(온도가 높은 상태에서 전압이 낮으므로 이 경우는 온도가 높을 경우임)에는 온도제어부(3)의 출력(V₃)이 Hig h로 되어 낸드게이트(N₃)의 일측 입력에 들어가며, 타측 입력은 전원이 ON됨과 동시에 카운터 IC(I₂)가 리세트되어 이의 출력단자(8)에 Low 신호가 나타나서 논리회로부(6)의 논리용 IC(I₄) 내의 낸드게이트(N₃)의 타측입력에 인가되는데, 이때, 그 출력은 Lo w로서 낸드게이트(N₄)에 입력되므로 High의 출력이 발생되어 구동부 트랜지스터(Q₁)의 베이스(Q₁)에 걸린다.

그러면, 트랜지스터(Q₁)가 ON 되고, 트라이액(T₁)이 도통되어 압축기를 운전시키게 되는 것이고, 이와 동시에 낸드게이트(N₃)의 Low 출력은 트랜지스터(Q₃)을 OFF 시키므로서 다이오드(D)의 통로를 차단시키므로 콘덴서(C₁)와 저항(R₄)에 의해 발진동작을 시작하여 카운터용 IC(I₂)에서 압축기의 운전시간을 계수하게 된다. 한편으로는 낸드게이트(N₁)의 High인 출력이 낸드게이트(N₂)에 입력되어 그 출력은 Low가 되므로 트랜지스터(Q₂)가 OFF 되고, 트라이액(T₂)이 차단되어 제상히터는 동작을 못하게 된다.

이와 같은 동작으로 압축기가 구동하여 냉장고의 온도가 어느정도 하강하면, 온도설정부(1)의 온도조절기(VR)에 의하여 설정된 온도와 온도감지부(2)의 감온소자( TS)에서 감지된 온도를 온도제어부(3)에서 비교하여 온도제어부(3)의 저항(R₂)(R₃)으로서 주어진 온도편차에 따라 설정온도 하한선(설정온도 －x℃)에 이르면 온도제어부(3)의 출력은 High에서 Low로 바뀌면서 논리회로부(6)의 낸드게이트(N₃)의 한 입력을 Low로 하여 그 출력은 High가 되고 압축기가 구동된 시간이 규정된 시간(제상에 들어가는 시간 : 압축기가 운전된 시간만을 계수하는 것으로 저항(R₄) 및 콘덴서(C₁)로 결정한다)에 도달되지 않았으므로 카운터부(4)의 카운터용 IC(I₂)의 출력은 Low로 되고, 낸드게이트(N₁)의 출력은 바이메탈(8)에 관계없이 High 상태를 유지하여 압축기를 정지시키고, 이때 낸드게이트(N₃)의 출력전위는 High가 되었으므로 트랜지스터(Q₃)가 도통되어 C점의 전위가 낮아지면 카운터 동작이 중지된다.

여기서, 카운터부(4)의 출력주파수 즉, fo＝로 주어지고, 카운터용 IC(I₂)는 주파수(fo)가 2n－1(n은 자연수)배만큼씩 증가하게 되어서 규정된 시간(T_D)을 설정하도록 할 수 있어, 이것은 T_D＝2.2R₄C₁(2^n－1)으로 결정되므로 이 시간 T_D는 R₄C₁시정수로서 임의로 조정할 수 있는 것이다.

한편, 압축기 동작이 정지된 상태에서 냉장고내의 온도가 상승하게 되어 설정온도 상한선(설정온도 (＋x℃)에 이르면 온도제어부(3)의 출력은 Low에서 High가 되어 최초전원 ON 시와 같이 압축기가 구동되고, 카운터부(4)에서는 압축기의 운전시간을 계속 카운트하며 제상히터의 동작은 중지된 상태에 놓여 있게 되는데, 압축기의 ON 동작이 규정된 시간(T_D)에 되었을때 카운터부(4)의 카운터용 IC(I₂)의 출력이 Low에서 High로 전환되어 논리회로부(6)의 낸드게이트(N₁)의 한 입력(8번단자)이 High가 되고, 한편으로는, 냉장고내의 온도가 상승되더라도 바이메탈(8)이 ON되어 있어서(바이메탈(8)은 ＋12℃에서 OFF, －2℃에서 ON), 전원(＋V_CC)이 바이메탈(8)을 통하여 낸드게이트(N₁)의 타측단자(9번단자)를 High로 하므로, 그 출력은 Low가 되어 낸드게이트(N₃)에 입력되므로 압축기는 운전을 하지 않는 상태로 유지되며, 낸드게이트(N₂)의 출력을 High로 하므로 트랜지스터(Q₂)는 도통되고 구동부(7)의 트라이액(T₂)을 게이팅시켜 제상히터를 동작시킨다.

이렇게 제상동작이 진행되면 냉장고의 증발기에 붙은 서리가 제거되면서 온도가 ＋12℃에 이르면 바이메탈이 OFF 되므로 논리회로부(6)의 낸드게이트(N₁)의 출력은 High 상태로 전환되어 제상동작을 멈추게 함과 아울러 낸드게이트(N₃)의 한 입력(2번단자)를 High 상태로 인가시키고, 온도감지부(2) 온도가 온도설정부(1)에서의 온도보다 높아져 있어서 온도제어부(3)는 High 출력을 내므로, 상기 낸드게이트(N₃)의 출력은 Low가 되고, 낸드게이트(N₄)의 출력은 High가 되나, 지연회로부(5)의 지연용 IC( I₃)의 두 단자(2번 및 4번단자)가 Low에서 High로 전환될때 이 IC(I₃)의 출력(3번단자)은 Low에서 High로 되어 카운터용 IC(I₂)의 6번단자로 인가하여 리세트를 시킴과 동시에 트랜지스터(Q₄)의 베이스 전위를 형성하여 트랜지스터(Q₄)가 ON 되면서 낸드게이트(N₄)의 High 상태인 출력은 트랜지스터(Q₄)의 콜렉터를 통하여 흐르게 되므로 트랜지스터(Q₁)의 베이스 전위는 낮아져서 압축기가 구동되지 않는데, 이는 제상동작이 끝난후 압축기가 즉시 운전될 경우 발생하는 과부하를 방지하기 위하여 지연시간을 유지하기 위한 것으로서, 이 지연시간(td)은 저항(R₅)과 콘덴서(C₃)에 의하여 td＝1.1R₅C₂로 결정된다.

따라서, 이 지연시간(td)이 경과했을때 지연용 IC(I₃)의 출력이 High에서 Low로 되어 카운터용 IC(I₂)를 다시 리세트시켜 카운터부(4)의 동작을 원상태로 복귀시키게 되는데, 이때, 지연용 IC(I₃)의 출력은 Low로 되어 트랜지스터(Q₄)는 OFF 되므로, 낸드게이트(N₄)의 High 상태인 출력은 트랜지스터(Q₁)의 베이스에 인가되어 압축기는 구동을 계속하게 되는 것이다.

한편, SW는 양산(量産) 또는 써비스 검사를 위하여 수동식 제상동작을 수행하기 위한 것으로서, 규정된 시간(T_D)을 단축하여 바로 제상동작을 진행하도록 한 것인데, 이는 제5도에서 C점의 파형(C₂)과 b점의 파형(b₃)이 형성되는 관계를 보이고 있으며, 이때의 클럭주파수 f₁은로 되며, 여기서 P는 스위치(SW)를 누름시 발생되는 펄스이다.

또한, F는 냉장고내의 온도를 급냉하려 할때 스위치(F)를 눌러놓으면 a점의 파형이 a₂로 되고, b점의 파형은 b₂로 전환되어 온도제어부(3)의 동작에 무관하게 압축기가 계속 구동된다.

그리고, 통상적으로 온도조절기를 중냉정도로 하였을시에는 각부(a, b, c)의 파형이 a₁, b₁, c₁으로 나타난다.

이와 같이 동작하는 본 고안은 종래의 냉장고에 있어서, 모우터와 기어의 회전에 의해 기계식 타이며와 기체의 팽창수축에 의한 기계식 온도조절방식을 없애고, 카운터용 IC를 이용한 전자식 타이머와 반도체 감온소자 및 온도조절기를 이용한 전자식 온도조절 방식을 채택하므로서 제품의 신뢰성을 향상시키고, 수명이 반영구적이며, 특히 제상동작이후 압축기가 즉시 가동되어 과부하로 인한 전력손실을 초래했던 문제를 지연동작으로 원활히하여 전력손실을 줄일 수 있고, 온도제어부의 동작이 안정된 히스테리시스 특성으로 작용하기 때문에 온도제어 및 제상동작이 정확히 이루어지는 특징을 지닌 것이다.

Claims

온도조절기(VR)와 버퍼용 IC(I₁´)로 구성되는 온도설정부(1), 온도 감응소자 (TS)와 버퍼용 IC(I₁˝)로 구성되는 온도감지부(2)를 두입력으로 하는 온도제어부(3)의 비교용 IC(I₁)에 연결하되, 저항(R₂)(R₃)과 함께 구성하여 히스테리시스 특성을 갖도록 하고, 상기 온도제어부(3)의 출력단에는 별도의 급냉수동 스위치(F)를 연결하며, 시간설정 스위치(SW)에 콘덴서(C₁)(C₂)와 저항(R₄)을 연결하여 카운터용 IC(I₂)와 함께 구성되는 카운터부(4), 그리고, 콘덴서(C₃), 저항(R₅)과 함께 IC(I₃)로 구성되는 지연회로부(5)의 출력단은 상기 온도제어부(3)의 출력단과 함께 논리회로부(6)에 연결하고, 상기 논리회로부(6)의 출력단에는 상기 지연회로부(5) 사이에 트랜지스터(Q₄)를 연결함과 동시에 드라이브용 트랜스터와 구동트라이액으로 구성되는 통상의 구동회로 (7)를 결합하여 압축기와 제상히타에 각기 연결하여 구성됨을 특징으로 하는 전자회로를 이용한 냉장고의 자동 제어회로.