KR940010403B1 - 온도센서의 이상 감지회로 - Google Patents

온도센서의 이상 감지회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

온도센서의 이상 감지회로
제 1 도는 종래의 온도센서 단선 감지회로.
제 2 도는 본 발명에 따른 온도센서의 단선 감지회로.
본 발명은 온도센서의 단선 감지회로에 관한 것으로, 특히 전자사진 프로세서의 정착기 온도를 감지하기 위한 온도센서의 단선을 감지하여 시스템의 온도 제어하는 회로에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 프린터와 복사기등의 전자기기의 전원전압을 입력하는 미리 예정되어진 동작이나, 외부로부터의 명령에 응답하여 상기 입력 명령에 대응한 동작을 하도록 되어 있다.
상기와 같은 복사기, 프린터등의 사무기기들은 시스템의 동작 조건을 준비하기 위한 히터(Heater)를 가지고 있으며, 상기 히터는 복사 혹은 프린트시에 현상제를 복사(프린트)용지에 정착하기 위하여 정착기의 온도를 항 미리 설정된 온도를 유지되도록 되어 있다. 이때 시스템 내부에 위치된 정착기의 온도를 설정된 온도로 예열되지 않은 경우 현상제를 복사(프린트)용지에 정착 시킬 수 없음으로 히터를 구동하여 정착기의 온도를 가열시켜야 하며, 정착기의 온도가 과열 상태인 경우에는 히터의 구동을 정지시켜 정착기의 온도를 낮추어야 한다.
상기 같은 레이져 프린터 혹은 복사기에 있어서, 정착기의 온도는 대기(Ready)시 약 150℃정도이고, 프린팅시에는 약 180℃이다. 상기 정착기의 온도는 정착기의 온도를 감지하는 온도 감지 센서의 출력에 대응하여 히터의 온도를 상기 온도 범위 내의 온도로 제어하는 히터 제어회로에 의해 제어된다. 따라서 상기와 같이 히터를 가지는 사무기기는 적절한 온도제어를 위하여 시스템 내부의 온도를 감지하는 온도센서가 필수적으로 내장되어 있으며, 히터 제어회로를 상기 온도센서의 출력에 대응하여 히터의 온도를 미리 설정된 온도로 제어되도록 되어 있다.
상기의 온도센서의 출력으로 정착기의 온도를 제어하는 시스템에는 정확한 온도제어를 위하여 온도 감지 센서의 이상여부를 검출하는 회로를 가지고 있다. 즉 온도센서가 단선이 되었거나 코넥터(Connecter)에서 빠져있으면, 온도검출에 이상이 발생하여 정착기의 온도가 가열되어 화재를 일으킬 수 있는 문제가 있어 이를 방지하기 위한 회로를 가지고 있다.
제 1 도는 종래의 온도센서의 단선 감지회로도로서, 전원전압(Vcc)과 접지 사이에 직렬 접속된 저항 (R21)과, 더미스터(TH)와, 상기 더미스터(TH)에 병렬 접속된 저항(R22)으로 구성되어 히터(Heater)의 온도를 감지하여 출력하는 온도 감지부와, 미리 설정된 단선 검출전압(Vref1)과 상기 온도 감지부로부터 출력되는 온도 검출전압을 비교하여 단선 검출전압(Vref1)이 상기 온도 검출전압보다 더 클 때 상기 더미스터(TH)의 단선 감지 신호를 출력하는 단선 감지용 비교기(OP1)와, 미리 설정된 준비 검출전압(Vref2)과, 상기 온도 감지부로부터 출력되는 온도 검출전압을 비교하여 준비상태 온도신호를 출력하는 비교기(OP2)와, 미리 설정된 프린트 검출전압(Vref3)과, 상기 온도 감지부로부터 출력되는 온도 검출전압을 비교하여 프린트상태 온도신호를 출력하는 비교기(OP3)와, 미리 설정된 과열 검출전압(Vref4)과, 상기 온도 감지부로부터 출력되는 온도 검출전압을 비교하여 과열상태 온도신호를 출력하는 비교기(OP4)와, 상기 비교기(OP1)로부터 출력되는 단선상태 온도 TLS호와 상기 비교기(OP2)(OP3)(OP4)로부터 출력되는 준비, 프린트, 과열상태 온도신호를 입력하여 온도감지 센서인 더미스터(TH)의 단선과 히터의 온도상태를 판단하여 시스템을 제어하는 MPU(MICOM)(5)로 구성되어 있다.
이때 상기 설정전압의 관계는 Vref1〉Vref2〉Verf3〉Verf4로 되어 있다. 그리고, 미설명부호 R23-R26은 상기 비교기(OP1)(OP2)(OP3)(OP4)들의 출력을 풀업하는 풀업 저항이며, CN1은 더미스터(TH)를 접속하는 콘넥터이고, 상기 더미스터(TH)는 온도가 증가시 저항이 감소되는 특성을 가지는 온도센서로 히터의 주변에 위치되어 있다.
지금 제 1 도의 각부에 동작 전원전압(Vcc)이 인가되면, 히터(도시하지 않았음)의 온도에 따라 전기 저항값이 변화되는 더미스터(TH)와 저항(R21, R22)에 의한 온도 검출전압(Va)이 하기 식(1)과 같이 출력되어 비교기(OP1)(OP2)(OP3)(OP4)의 반전단자(-)에 입력된다.
상기의 더미스터(TH)는 전술한 바와 같이 온도가 증가하면 저항값이 떨어지는 소자임으로 히터의 온도변화에 대응하여 상기 온도 검출전압(Va)가 변화되어 출력됨을 알 수 있다. 즉, 히터의 온도가 상승되면 상기의 검출전압(Va)는 감소된다.
한편 단전, 준비, 과열상태에 대한 온도 제어시에 해당하는 기준전압들(Vref1), (Vref2), (Vref3), (Vref4)을 각각의 비반전단자(+)로 입력하는 상태에서 상기 식(1)과 같이 출력되는 온도 검출전압(Va)을 각각의 반전단자(-)로 입력하는 비교기들(OP1)(OP2)(OP3)(OP4)은 두 단자로 입력되는 신호 전압을 비교하여 그 결과를 MPU(5)에 입력시킨다.
예를들어 현재 히터의 온도가 준비상태의 온도 이하이어서 온도 검출전압(Va)이 상기 전압레벨이 가장 높게 설정된 단선 검출전압(Vref1)보다 낮고 준비상태 검출전압(Vref2)보다 높은 상태라면, 상기 비교기들(OP1)(OP2)(OP3)(OP4) 각각은 로직 "하이", "로우", "로우", "로우"의 상태신호를 MPU(5)에 입력시키며, 이때 상기 MPU(5)는 상기 비교기들(OP1)(OP2)(OP3)(OP4)의 출력에 의해 더미스터(TH)의 단선상태와 정착기의 온도상태를 인식하게 된다.
〈단, 상기 단선검출전압(Vref1)은 상온의 상태에서 저항(R21, R22)와 더미스터(TH)로 구성된 온도 감지부로부터 출력되는 온도 검출전압(Va)보다 높게 설정되어야 한다.
이때 상기 정착기의 온도가 대기 상태의 온도보다 낮은 상태라고 인식되면 상기 MPU(5)는 히터를 구동하여 정착기의 온도를 가열시킨다.
상기의 동작에 의해 정착기의 온도가 상승되면 상기와 같이 동작에 의해 분압 출력되는 온도 검출전압(Va)는 온도 상승에 비례하여 감소되어 진다. 히터의 연속 구동에 의해 히터의 온도가 프린팅 준비의 온도로 상승되면, 상기 온도 검출전압(Va)는 미리 설정된 준비 검출전압(Verf2)이하의 레벨로 떨어지게 됨으로써 비교기(OP2)의 출력이 "하이"로 출력된다. 계속해서 히터의 온도가 상승되어 프린팅 설정온도 이상으로 되면, 비교기(OP2)(OP3)의 출력이 "하이"로 출력되어 진다.
만약 히터의 온도가 과열되어 온도 검출전압(Va)이 과열온도에 대응하여 설정된 과열온도 검출전압(Vref4)이하로 떨어지게 되면, 정착기의 온도가 과열되었음을 나타내는 비교기(OP4)의 출력이 "하이"로 출력되어 진다.
따라서 MPU(5)는 상기 비교기(OP2)(OP3)(OP4)의 출력으로써 히터의 현재의 온도를 알 수 있고, 이로인해 히터의 온도를 제어할 수 있게 된다.
그러나 상기 제 1 도와 같은 회로의 더미스터(TH)의 단선을 용이하게 검출할 수가 없어 정착기의 온도를 정확하게 제어할 수 없는 문제가 있어 왔다.
즉, 상기 더미스터(TH)가 단선되었을시나, 주변 온도가 매우 낮을 때 예를 들면 주변온도가 5℃정도 일 때 상기 온도 검출전압(Va)의 레벨은 거의 동일하다. 왜냐하면 상기의 온도 검출전압(Va)은 전술한 식(1)과 같이 출력되는데, 상기 더미스터(TH)가 단선되거나 주변온도가 매우 낮게 되면 더미스터(TH)의 저항(RT)이 저항(R2)보다 매우 크게 됨으로 상기 식(1)에 의한 온도 검출전압(Va)의 하기 식(2)와 같이 된다.
따라서 주변 온도가 매우 낮아 더미스터(TH)의 저항이 매우 낮게 되면, 온도 검출전압(Va)가 크게 상승됨으로써 단선 검출전압(Vref1)은 설정하기가 매우 어렵게 되는 문제점이 있어 왔다.
따라서 본 발명의 목적은 온도센서를 가지고 온도 제어를 하는 전자기기에 있어서, 온도센서의 이상과 단선 상태를 검출하는 온도센서의 이상 감지회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 히터의 온도를 감지하는 온도센서의 단선 여부와 과열상태를 검출하는 온도센서의 이상상태 감지회로를 제공함에 있다.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제 2 도는 본 발명에 따른 온도센서의 단선 감지회로도로서, 소정의 제어에 의해 구동되는 히터(H)와, 상기 히터(H)의 주변에 설치되어 있으며, 상기주변의 온도에 따라 저항값이 변화되는 더미스터(TH)와, 저항(R1)과, 저항(R2)과, 전원전압(Vcc)과 접지 시이에 직렬 접속되며, 상기 두 저항(R1, R2)의 접속노드가 상기 더미스터(TH)의 일측단에 접속되고 상기 두 저항(R1, R2)의 접속노드와 접지사이에 캐패시터(C1)가 연결되며, 상기 히터(Heater)(H)의 온도 변화에 대응한 온도 검출전압(Va)을 필터링 출력하는 온도 감지부(10)와, 상기 더미스터(TH)의 타측단자와 접지사이에 접속되어 상기 더미스터(TH)의 타측 단자로 부터의 출력되는 전압을 단선기준 전압과 비교하여 단선상태를 과열온도 레벨의 기준전압(Vref1)이 설정되어 있으며, 상기 온도 감지부(10)를 통한 온도 검출전압(Va)을 상기 기준전압과 비교하여 온도상태 신호를 출력하는 온도상태 검출부(30)와, 상기 단선 검출부(10)와 온도상태 검출부(30)로부터 출력되는 단선 상태 신호와 온도 상태신호를 입력하여 상기 히터(H)를 제어하는 히터 제어부(Heater Controller Circuit)(40)로부터 구성되어 있다.
상기 구성중 단선 검출부(20)는 단선 검출레벨의 기준전압(Vref2)이 설정되어 있으며, 상기 더미스터(TH)와 접지사이에 직렬 접속된 저항(R3)과, 상기 저항(R3)의 양단에 걸리는 전압과 상기 단선 검출레벨의 기준전압(Vref2)을 비교하여 단선 검출신호를 출력하는 비교기(OP12)로 구성되어 있다.
상술한 구성에 의거 본 발명의 일 실시예를 제 2 도를 참조하여 상세히 설명한다.
제 2 도의 동작예를 상세히 설명하기에 앞서 HCC(40)는 비교기(OP11)로부터 출력되는 온도상태 검출신호(P0)와 비교기(OP12)로부터 출력되는 단선상태 신호(P1)를 읽어들여 히터(H)로 히터 구동 제어신호(HCS)를 출력하여 상기 히터(H)의 발열 구동을 제어하여 상기 더미스터(TH)가 콘넥터(CN1)에 정확하게 장착되어 있다는 가정하에 설명한다.
지금 제 2 도의 회로 각부에 전원전압(Vcc)이 공급되면 상기 전원전압(Vcc)은 저항(R1)과 저항(R2)에 의해 하기 식(3)과 같이 분압되어 더미스터(TH)의 일측에 공급된다.
상기 식(3)과 같이 분압된 전압이 더미스터(TH)의 일측에 공급되며 이로인해 상기 더미스터(TH)와 저항(R3)이 접속된 노드(Na)에는 상기 식(3)에 의해 분압된 전압에서 상기 더미스터(TH)의 전압 강하 만큼 제외된 전압이 인가된다. 이때 상기 노드(Na)의 전압은 저항(R3)의 양단에 걸린 전압이 비교기(OP12)의 반전단(-)으로 인가된다. 이로인해 상기 비교기(OP12)는 비반전단(+)으로 입력된 단선 검출레벨의 기준 전압(Vref2)과 상기 반전단(-)으로 입력된 전압을 비교하여 로우 신호 즉 상기 더미스터(TH)가 정상임을 나타내는 신호를 출력하게 되면 HCC(40)가 초기의 히터 제어신호(HCS)를 출력한다. 상기 HCC(40)에서 초기 히터 제어신호(HCS)를 출력하게 되면 상기 히터(H)가 구동되어 발열되기 시작하며, 상기 발열에 의해 상기 히터(H)의 주변 농도가 상승되어 진다. 상기 발열에 의해 상기 히터(H)의 주변온도가 변화되면 상기 주변온도에 따라 더미스터(TH)의 저항값이 변화되어 저항(R1-R2)의 접속노드로 출력되는 온도 검출전압(Va)가 하기 식(4)와 같이 변화되어 출력한다.
따라서 상기 더미스터(TH)가 정상적인 상태에서 히터(H)의 온도가 상승되면 상기 온도검출 전압(Va)은 감소되며, 노드(Na)의 검출전압은 증가된다. 상기 온도 변화에 대응한 온도검출 전압(Va)는 캐패시터(C1)에 의해 필터링되어 비교기(OP11)의 반전단자(-)로 입력된다.
상기 비교기(OP11)는 상기 온도검출 전압(Va)을 과열 온도검출 전압의 레벨로 설정되는 기준전압(Vref1)과 비교하여 온도 상태 검출신호를 출력한다. 예컨데, 상기 온도검출 전압(Va)이 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우에는 로직 "하이"의 과열 검출신호를 출력하며, 상기 온도검출 전압(Va)이 상기 기준전압(Vref1)보다 높은 경우에는 로직 "로우"의 미과열 검출신호를 HCC(40)로 출력한다.
따라서 상기 HCC(40)는 상기 더미스터(TH)의 단선 상태를 나타내는 단선 검출신호와 상기 히터(H)의 온도 상태를 나타내는 온도 검출신호를 입력하게 된다.
상기와 같은 동작에 의해 "로우"의 단선상태 신호를 입력하여 온도센서인 더미스터(TH)가 이상이 없음을 검지한 HCC(40)는 단선(P0)로 입력되는 온도상태 신호로서 히터(H)의 과열상태를 판단하여 히터 제어신호(HCS)를 출력한다. 예를들면, 상기 비교기(OP11)의 출력이 로직 "로우"이면, 미과열 상태라고 판단하여 히터 제어신호(HCS)를 계속적으로 출력하고 상기 비교기(OP11)의 출력이 로직 "하이"인 경우에는 과열 상태라고 판단하여 출력되는 히터 제어신호(HCS)를 차단하여 상기 히터(H)의 구동을 정지시킨다.
그런데 만약, 상기 더미스터(TH)가 단선되거나 상기 콘넥터(CN1)에서 분리된 경우 상기 노드 (NA)에는 전압이 없게 된다. 상기 노드(Na)에 전압이 인가되지 않으면 비교기(OP12)의 반전단(-)으로 인가되는 전압이 없게되므로 상기 비교기(OP12)는 하이신호 즉 단선감지 신호를 출력하게 된다. 상기 비교기(OP12)로부터 출력되는 단선상태 신호가 로직 하이이면 상기 HCC(40)는 더미스터(TH)가 단선되었다고 판단하고 히터 제어신호(HCS)의 출력을 차단한다. 즉 상기 더미스터(TH)가 단선되었을 때에는 히터(H)의 구동을 정지하여 시스템의 오동작을 방지하게 된다.
상술한 바와같이 온도제어 시스템에 있어서, 온도센서로부터 출력되는 전압이 단선상태 인지 과열상태의 전압인지를 정확하게 검출하여 온도를 제어함으로써 온도과열을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 소정의 제어신호에 의패 구동되는 히터(H)와, 상기 히터(H)의 주변에 설치되어 상기 히터(H)주변의 온도에 따라 온도저항이 변화되는 더미스터(TH)를 구비한 온도센서의 이상 감지회로에 있어서, 상기 더미스터(TH)의 한 단자와 접지사이에 접속된 저항(R3)과, 상기 저항(R3)의 양단에 걸린 전압을 단선 검출레벨의 기준전압(Vref2)을 비교하여 단선 검출신호를 출력하는 비교기(OP12)와, 상기 비교기(OP12)로부터 단선상태 검출에 따라 상기 히터(H)의 온/오프 제어신호를 발생하는 HCC(40)로 구성함을 특징으로 하는 회로.
  2. 소정의 제어신호에 의해 구동되는 히터(H)와, 상기 히터(H)의 주변에 설치되어 있으며, 상기 히터(H)의 주변온도에 따라 저항값이 변화되는 더미스터(TH)를 구비한 온도센서의 이상감지회로에 있어서, 저항(R1)과 저항(R2)이 전원전압(Vcc)와 접지 사이에 직렬 접속되며, 상기 두 저항(R1, R2)의 접속노드가 상기 더미스터(TH)의 일측단에 접속되고 상기 두저항(R1, R2)의 접속노드와 접지사이에 캐패시터(C1)가 연결되며, 상기 히터(H)의 온도변화에 대응한 옹도검출 전압(Va)을 필터링 출력하는 온도감지부(10)와, 상기 더미스터(TH)의 타측단자와 접지사이에 접속되어 상기 더미스터(TH)의 타측 단자로 부터의 출력되는 전압을 단선 기준전압과 비교하여 단선상태를 검출하는 단선검출부(20)와, 과열온도 레벨의 기준전압(Vref1)이 설정되어 있으며 상기 온도감지부(10)를 통한 온도 검출전압(Va)을 상기 기준전압과 비교하여 온도상태 신호를 출력하는 온도상태 검출부(30)와, 상기 단선 검출부(20)와 온도상태 검출부(30)로부터 출력되는 단선 상태 신호와 온도상태 신호를 입력하여 상기 히터(H)를 제어하는 히터 제어부(40)로 구성함을 특징으로 하는 회로.
  3. 제 3 항에 있어서, 상기 단선 검출부(20)는 상기 더미스터(TH)의 타측 단자와 접지사이에 접속된 저항(R3)과, 상기 저항(R3)의 양단에 걸린 전압을 단선 검출레벨의 기준전압(Vref2)을 비교하여 단선 검출신호를 출력하는 비교기(OP12)로 구성함을 특징으로 하는 회로.
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