KR900008313Y1 - 난방기의 전자펌프 자동 제어회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

난방기의 전자펌프 자동 제어회로

제 1 도는 본 고안에 따른 블럭도.

제 2 도는 제 1 도 블럭도의 일실시예의 구체회로도.

제 3 도는 상기 제 2 도의 부분동작 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 온도설정부 20 : 온도감지부

30 : 온도비교부 40 : 클럭발생부

50 : A/D 변환부 60 : 전자펌프구동부

EP : 전자 펌프

본 고안은 난방기의 전자펌프 자동 제어회로에 관한 것으로, 특히 설정온도와 실내온도 차에 의한 신호로 전자 펌프를 자동적으로 제어할 수 있는 난방기의 전자펌프 자동 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로 난방기에서 전자펌프는 탱크로 부터 석유를 펌핑(pumping)하여 버너(burner)측으로 공급하는 기능을 수행한다. 그러나 종래의 난방기에서는 실내 온도에 무관하게 전자 펌프를 구동하였으므로 실내온도에 무관하게 전자 펌프를 구동하였으므로 실내온도의 조정이 불가능하였으며, 또한 실내온도가 설정온도에 도달할때까지 계속적으로 동작시키어 주기때문에 전자펌프에 무리가 빨리 왔으며, 이로인해 전력 및 기름의 소모가 많아지는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 실내온도와 설정온도의 비교차이에 의하여 전자펌프의 동작주기를 자동으로 제어할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

본 고안의 또다른 목적은 실내온도와 설정온도의 차에 의한 신호를 이용하여 전자펌프를 정확한 시점에서 동작시키는 회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 볼륨을 통해 임의 온도를 설정하여 기준 전압을 발생하는 온도설정부와, 센서를 통해 실내온도를 감지하여 비교전압을 발생하느 온도감지부와, 상기 온도설정부의 출력과 온도감지부의 출력을 비교하여 두 신호의 차신호 전압을 출력하는 온도비교부와, 60㎐의 전원신호를 구형파의 클럭신호로 변환하여 출력하는 클럭발생부와, 상기 클럭발생부의 출력클럭을 계수하여 아날로그 레벨로 변환한 후, 상기 온도 비교부의 차신호 전압과 아날로그 레벨을 비교하여 디지탈 형태의 펌프 구동신호를 출력하는 아나로그/ 디지탈변환부(Analog to Digital Coonverter 이하 A/D변환부라 칭함)와, 상기 A/D변환부에서 출력되는 펌프 구동 제어신호에 의해 스위칭되어 전자 펌프를 구동하는 전자펌프구동부로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 고안에 따른 블럭도로서, 전자펌프(EP)와, 볼륨을 통해 사용자가 설정한 온도신호를 기준전압으로 출력하는 온도설정부(10)와, 센서를 통해 실내 온도를 감지하여 비교전압으로 출력하는 온도감지부(20)와, 상기 온도설정부(10)의 기준전압과 온도감지부(20)의 비교전압을 비교하여 그 차 신호 전압을 발생하는 온도비교부(30)와, 60㎐주기를 갖는 교류신호를 구형파의 클럭펄스 신호로 발생하는 클럭발생부(40)와, 상기 클럭발생부(40)의 클럭 펄스를 카운트하는 동시에 아날로그 레벨로 변환하며, 상기 온도비교부(30)의 차신호 전압과 아날로그 레벨을 비교하여 펌프 구동신호를 발생하는 A/D변환부(50)와, 전자펌프(EP)를 구동하는 전자펌프 구동부(60)로 상기 A/D변환부(50)의 펌프구동신호에 의해 스위칭되어 상기 전자펌프(EP)의 구동을 제어하는 전자펌프 구동부(60)로 구성된다.

상술한 구성에 의거 본 고안은 상세히 설명된다.

먼저 온도감지부(20)내에는 실내온도를 감지하기 위한 센서를 내장하고 있는데, 상기 센서는 버너의 영향을 받지 않고 실내온도를 정확하게 감지할 수 있는 위치에 부착한다. 또한 온도설정부(10)에는 사용자에 의해 원하는 실내온도를 설정하기 위한 볼륨(volume)을 가지고 있다.

따라서 상기 온도 설정부(10)는 사용자가 설정한 온도에 따른 기준 전압을 발생하며, 온도감지부(20)는 센서를 통해 감지되는 실내온도 신호인 비교전압을 발생한다. 상기 설정온도 및 실내온도 감지에 따른 기준전압 및 비교전압은 온도비교부(30)로 인가되는데, 온도 비교부(30)에서는 상기 두 전압의 차신호 전압을 발생한다.

이후 상기 온도 비교부(30)를 출력하는 차신호 전압은 A/D변환부(50)로 인가되는데, A/D변환부(50)에서는 상기 차신호 전압 크기에 대한 디지탈 신호를 발생한다. 즉, A/D변환부(50)는 내부에 카운터, 저항래더회로(resister ladder network) 및 비교기를 내장하고 있는데, 카운터는 쿨럭 발생부(40)에서 발생하는 60㎐의 클럭을 카운트하며, 저항 래더회로는 이를 아날로그 레벨로 비교하여 펌프구동신호를 발생한다. 따라서 실내감지온도가 설정온도와 큰 차이가 나게되면 온도 비교부(30)에서 발생되는 차신호 전압이 크게 되며, 이로 인해 A/D변환부(50)에서는 제 1펌프구동신호를 발생한다. 따라서 전자펌프 구동부(60)는 스위칭되어 전자펌프(EP)를 구동한다.

상기 전자펌프(EP)가 구동되면 버너측으로 석유가 공급되므로 실내온도가 서서히 상승되며, 실내온도가 높아지면 온도감지부(20)에서 출력하는 실내감지온도에 따른 비교전압이 작아지므로, 온도비교부(30)의 차신호 전압 출력도 서서히 작아진다.

그러면 A/D변환부(50)에서는 클럭발생부(40)에서 발생되는 60㎐의 신호를 클럭으로 하여 내부 카운터로 계수한 카운트값과 온도비교부(30)의 차신호 레벨을 비교하여 온도차 신호 전압이 큰 경우에는 제 1 펌프 구동신호를 발생하며, 온도 차신호 전압이 작은 경우에는 제 2 펌프 구동신호를 발생한다. 이때 전자펌프 구동부(60)는 상기 제 1 펌프구동신호 발생시 스위칭되어 전자펌프(EP)를 구동시키고, 제 2 펌프구동신호 발생시에는 전자펌프(EP)의 구동을 중지시킨다. 따라서 실내온도가 설정온도에 도달하지 못한 경우에도 A/D변환주기마다 차신호 전압과 카운트값의 상태에 따라 전자펌프(EP)의 구동을 미세하게 조정하게 된다. 또한 실내온도가 설정온도에 도달하면, 온도비교부(30)에서 발생하는 차신호 전압이 없게 되므로 A/D변환부(50)는 제 2 펌프 구동신호를 발생하게 되며, 이후 실내온도가 설정온도에 미달되면 상기와 같이 미세하게 전자펌프(EP)의 구동주기를 제어하여 실내온도를 설정온도로 유지시킬 수 있다.

제 2 도는 본 고안의 구체적 실시예도로서, 탱크의 석유를 펌핑하여 버너측으로 공급하는 전자펌프(EP)와, 볼륨(VR), 저항(R1 - R2), 캐패시터(C1) 및 연산증폭기(OP1)로 구성되어 볼륨(VR)에 의해 설정된 설정온도의 기준전압(V1)을 발생하는 온도설정부(10)와, 센서(TH), 저항(R3 - R4) 및 연산증폭기(OP2)로 구성되어 센서에 의해 감지되는 실내온도를 비교전압(V2)으로 변환하여 출력하는 온도감지부(20)와, 저항(R5 - R8) 및 연산증폭기(OP3)로 구성되어 상기 온도설정부(10)의 기준전압(V1) 및 온도감지부(20)의 비교전압(V2)을 입력하여 두 신호의 차신호전압(V3)를 출력하는 온도비교부(30)와, 저항(R9 - R12), 다이오드(D1), 캐패시터(C2) 및 트랜지스터(TR1)로 구성되어 교류전원 AC60㎐의 사인파신호를 디지탈레벨의 구형파 신호로 변환출력하는 클럭발생부(40)와, 카운터, 저항 래더회로 및 비교기를 내장하며, 상기 클럭발생부(40)의 출력을 카운팅하는 동시에 카운트값을 상기 래더회로를 통해 아날로그값으로 변환 출력하며, 상기 아날로그값과 온도비교부(30)의 차신호전압(V3)를 비교하여 차신호전압(V3)이 크면 제 1 펌프 구동신호(VL)를 발생하고 상기 전자펌프(EP)의 구동을 제어하는 A/D변환부(50)의 출력을 입력하여 제 1 펌프구동신호(VL)발생시 "온" 스위칭되어 전자펌프(EP)를 구동하고, 제 2 구동신호(VH)발생시 "오프" 스위칭되어 전자펌프(EP) 구동을 중지시키는 전자펌프구동부(60)로 구성된다.

상기 A/D변환부(50)는 입력 아날로그 신호의 크기를 직렬펄스(serial pulse)로 출력하는 상용화된 IC로서, 텍사스 인스트루먼트사(Texas Instrument)에 제작한 "TL 507"을 사용하면 가능하다.

제 3 도는 본 발명에 따른 각부의 동작 파형도로서, (a)는 온도감지부(20)에서 발생하는 비교전압(V2)의 파형도이고, (b)는 온도설정부(10)에서 발생하는 기준전압(V1)의 파형도이며, (c)는 A/D변환부(50)에서 발생하는 펌프구동신호로서 VL은 제 1 펌프구동신호이고 VH는 제 2 펌프 구동신호이다.

상술한 구성에 의거 본 고안을 제 2 도 및 제 3 도를 참조하여 상세히 설명한다.

사용자가 난방기 외부의 볼륨(VR)을 조정하여 설정된 온도는 저항(R1, R2)에 의해 저항 분압되어 캐패시터(C1)를 통해 볼테지플로워(voltage follower)인 연산증폭기(OP1)의 비반전단자(+)로 입력되며, 연산증폭기(OP1)를 통해 제 3 도 (a)와 같이 설정 온도에 따른 기준전압신호(V1)로 출력된다.

또한 실내온도를 감지하기 위하여 센서(TH)를 사용하는데, 센서(TH)는 더어미스터(thermister)로서 버너의 영향을 받지 않으며 실내온도를 감지할 수 있는 위치인 공기흡입구 등에 부착한다. 이때 실내온도를 감지하는 상기 센서(TH)는 온도가 높으면 저항이 감소하고 온도가 낮으면 저항값이 증가하는 특성을 갖고 있기 때문에, 저항(R3 - R4)에 의하여 분압되는 비교전압(V2)은 제 3 도(b)와 같이 실내온도가 낮으면 켜지고 실내온도가 높아지면 낮아진다.

한편 저항(R5)을 통해 입력되는 기준전압(V1)과 저항(R7 - R8)을 통해 입력된 실내온도의 비교전압(V2)을 반전(-), 비반전단자(+)로 각각 입력하는 연산증폭기(OP3)는 자동 증폭기로서, 설정온도와 실내온도감지신호를 비교하여 차신호에 대한 전압(V3)을 발생한다. 그리고 상기 차신호 전압(V3)은 A/D변환부(50)의 아날로그신호 압력단자(A/IN)로 인가된다.

또한 단자(100)로 입력되는 사인파(Sine Wave)의 교류 전원 60㎐는 저항(R9)과 다이오드(D1)에 의해 플러스(+)부분만 통과되므로 마이너스(-)부분이 제거되며, 플러스(+)파 성분은 저항(R10, R11)과 캐패시터(C2)에 의해 트랜지스터(TR1)의 베이스단자에 인가된다. 따라서 트랜지스터(TR1)은 60㎐의 주기를 가지고 반복적으로 온/오프되는데, 트랜지스터(TR1)가 "온"되면 공급전원(VCC)은 콜렉터를 통하여 에미터로 흐르고, 트랜지스터(TR1)가 "오프"되면 공급전원(VCC)은 "하이"상태가 되고, 따라서 단자(100)으로 60㎐의 신호가 입력되면 트랜지스터(TR1)의 콜렉터측에서는 60㎐주기로 하이와 로우 상태가 반복되는 구형파의 클럭펄스를 발생하며, 이 클럭은 A/D변환부(50)의 클럭단자(CK)로 인가된다. 이때 상기 A/D변환부(50)는 전술한 바와 같이 내부에 카운터, 저항 래더회로 및 비교기회로를 내장하고 있다. 따라서 상기 클럭발생부(40)의 60㎐구형파 신호는 카운터로 인가되어 카운트되며, 이 신호는 다시 저항 래더회로를 통해 카운트 값에 비례하는 아날로그 신호로 변환된다. 따라서 상기 저항 래더회로의 출력은 카운터의 출력주기로 삼각파 신호를 발생하게 된다. 또한 비교기는 A/D변환주기에서 상기 온도비교부(30)에서 출력하는 차신호전압(V3)과 상기 아날로그 신호를 비교하여 제 3 도(C)와 같이 상기 차신호전압(V3)이 크면 "로우"상태의 제 1 펌프구동신호(VL)를 발생하고, 상기 차신호전압(V3)이 작으면 "하이"상태의 제 2 펌프 구동신호(VH)를 발생한다. 이때 상기 A/D변환부(50)에서 제 1 펌프 구동신호(VL)를 발생하면, 발광 다이오드(LED)가 턴온되므로 포토트라이악(PT1)이 턴온되며, 이 신호가 트라이악(TRC)의 게이트로 인가되므로 트라이악(TRC)은 턴온된다. 따라서 전자펌프(EP)가 구동되어 탱크로 부터 펌핑되는 석유가 버너로 공급되어 난방기가 작동된다. 그러나 상기 A/D변환부(50)에서 제 2 펌핑신호(VH)가 발생되면, 발광다이오드(LED)가 턴오프되므로 트라이악(PT1)이 턴오프되며, 이로 인해 트라이악(TRC)도 턴오프되어 전자펌프(EP)의 구동을 중지시킨다. 이로 인해 버너로 석유가 공급되지 못하므로 난방기의 동작이 중지되는 것이다.

초기 구동시 실내온도가 낮으로, 온도감지부(20)에서 출력하는 비교전압(V2)은 높은 상태가 된다. 따라서 온도비교부(30)를 출력하는 차신호 전압(V3)도 큰 상태가 되므로, A/D변환부(50)는 제 1 펌프 구동신호(VL)를 출력하게 되어 전자펌프(EP)의 구동시간이 길어지며, 이로 인해 실내온도는 서서히 상승되기 시작한다. 이때 상기 전자펌프(EP)의 구동으로 인해 실내 온도가 상승되면 연산 증폭기(OP3)의 비반전단자(+)로 입력되는 신호는 전술한 센서(TH)의 특성으로 제 3 도(b)와 같이 서서히 다운되어 입력된다.

이와같은 동작으로 실내온도와 설정온도차가 적어지면, 연산증폭기(OP3)의 차신호전압(V3)은 서서히 낮아지고, 이 출력이 A/D변환부(50)의 아날로그 입력단자(A/IN)에 인가된다. 그러면 A/D변환부(50)는 전술한 바와같이 클럭발생부(40)의 60㎐ 클럭신호를 카운팅하는 동시에 이를 아날로그 레벨로 변환하며, 상기 차신호전압(V3)과 아날로그 레벨을 비교하여 차신호전압(V3)의 변화량에 따라 제 3 도(C)와 같이 제 1 및 제 2 펌프구동신호(VL, VH) 동작을 계속 반복하여 포토트라이악(PT1)을 "턴온", "턴오프"시킨다. 그러므로 트라이악(TRC)은 트리거가 반복되어 제 3 도(b)와 같이 전자펌프(EP)의 구동을 제어하게 된다. 따라서 실내온도가 설정온도에 도달하지 않더라도 A/D변환부(50)의 카운터 주기로 차신호전압(V3)의 변화되는 크기에 따라 전자펌프(EP)의 구동을 제어함을 알 수 있다.

한편 상기의 연속적이 동작으로 실내온도가 설정온도에 도달하면, 센서(TR)의 저항은 더욱 감소하게되어 연산증폭기(OP2)의 출력은 제 3 도(a)에 도시된 바와 같이 설정온도에 따른 기준전압(V1)보다 작게 되므로, 연산증폭기(OP3)의 출력은 더욱 낮아져 A/D변환부(50)로 인가된다. 따라서 A/D변환부(50)는 상기 연산증폭기(OP3)를 출력하는 차신호전압(V3)과 트랜지스터(TR1)의 콜렉터측에서 출력하는 60㎐클럭신호에 의한 내부 카운터의 값을 비교하여 제 2 펌프구동신호(VH)를 유지한다. 상기 A/D변환부(50)가 제 2 펌프구동신호(VH)를 유지하면, 포토트라이악(PT1)는 "턴오프"되며, 이로 인하여 트라이악(TRC)도 "턴오프"됨으로서 제 3 도(C)와 같이 전자펌프(EP)는 구동되지 않는다. 이후 실내온도가 서서히 낮아지면, 다시 온도감지부(20)의 출력인 비교전압(V2)가 상승되므로 온도비교부(30)의 차신호전압(V3)이 켜져 A/D변환부(50)에서는 다시 제 1 및 펌프 구동신호를 반복 출력하여 전자펌프(EP)를 구동시킨다. 따라서 실내온도는 항상 설정온도를 유지하게 된다.

상술한 바와같이 본고안은 사용자가 난방기에서 설정한 온도와 감지되는 실내온도와의 차이에 의하여 초기구동시 실내온도가 설정온도에 도달할때까지 전자펌프의 구동을 미세하게 제어함으로서, 전자펌프에 오는 상술한 바와같이 사용자가 난방기에서 설정한 온도와 감지되는 실내온도와의 차이에 의하여 초기구동시 실내온도가 설정온도에 도달할때까지 전자펌프의 구동을 미세하게 제어함으로서, 전자펌프에 오는 무리를 제거할 수 있는 동시에 기름의 소모를 줄일수 있으며, 실내온도가 설정온도에 도달한후에도 실내온도의 변화에 따라 전자펌프 구동을 제어함으로서 실내온도를 항상 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 탱크로 부터 석유를 펌핑하여 버너로 공급하는 전자펌프(EP)와, 볼륨(VR)을 통해 설정온도에 따른 기준전압(V1)을 발생하는 온도설정부(10)와, 센서(TH)를 통해 감지되는 실내온도에 따른 비교전압(V2)을 발생하는 온도감지부(20)와, 상기 온도설정부(10)의 기준전압(V1) 및 온도감지부(20)의 비교전압(V2)을 입력하여 두 신호의 차신호전압(V3)을 발생하는 온도비교부(30)를 구비한 난방기의 전자 펌프 자동 제어회로에 있어서, 상용 교류 전원의 60㎐신호를 디지탈 형태의 구형파 신호로 변환 출력하는 클럭 발생부(40)와, 카운터, 저항래더회로 및 비교기를 내장하며, 상기 클럭발생부(40)의 출력을 카운터를 통해 계수하는 동시에 래더회로를 통해 계수값을 아날로그 레벨로 변환하고, 상기 아날로그 레벨과 온도비교부(30)의 차신호 전압(V3)레벨을 비교하여 차신호전압(V3)이 크면 제 1 펌프 구동신호를 발생하고 차신호전압(V3)이 작아지는 시점에서 제 2 펌프구동신호를 발생하여 A/D변환 주기 단위로 상기 전자펌프(EP)의 구동상태를 결정하는 A/D변환부(50)와, 상기 A/D변환부(50)의 출력을 입력하여 제 1 펌프 구동신호 발생시 "온"스위칭되어 상기 전자펌프(EP)를 구동하고, 제 2 펌프 구동신호 발생시 "오프"스위칭되어 상기 전자 펌프(EP) 구동을 중지시키는 전자펌프 구동부(60)로 구성됨을 특징으로 하는 난방기의 전자펌프 구동제어회로.