KR960014015B1 - 전력제어가 개선된 쿡톱 기구 - Google Patents

전력제어가 개선된 쿡톱 기구 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전력제어가 개선된 쿡톱 기구
제1도는 본 발명의 전력 제어 시스템을 포함하는 쿡톱의 일부에 대한 전방 투시도.
제2도는 히팅 유닛들중의 하나를 상세히 나타내고 있는 제1도의 쿡톱의 일부에 대한 측단면도.
제3도는 히팅 유닛들중의 하나를 상세히 나타내고 있는 제1도의 쿡톱의 일부에 대한 부분 확대평면도.
제4도는 제1도의 쿡톱에 사용되는 전력 제어 회로망의 기능 블럭도.
제5도는 조작자가 선택할 수 있는 각종 전력 세팅에 대응하는 전력 신호들 및 그 전력 신호에 제어 시스템 동작을 동기시키기 위한 타이밍 신호의 파형도.
제6도는 제1도의 쿡톱내에 포함된 본 발명의 전력 제어 시스템을 실현하는 제어 회로의 개략구성도.
제7도는 제6도 회로의 마이크로프로세서를 위한 제어 프로그램중 주사 루틴의 흐름선도.
제8a도 및 제8b도는 제6도 회로의 마이크로프로세서를 위한 제어 프로그램중 키보드 디코드 루틴의 흐름선도.
제9도는 제6도 회로의 마이크로프로세서의 제어 프로그램중 오프타이머 루틴의 흐름선도.
제10a도 및 제10b도는 제6도 회로의 마이크로프로세서의 제어 프로그램중 인스턴트 온 루틴의 흐름선도.
제11도는 제6도 회로의 마이크로프로세서를 위한 제어 프로그램중 프리세트 루틴의 흐름선도.
제12도는 제6도 회로의 마이크로프로세서의 제어 프로그램중 단전 루틴의 흐름선도.
제13도는 제6도 회로의 마이크로프로세서의 제어 프로그램중 전력합 루틴의 흐름선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 유리 세라믹 쿡톱 기구 12 : 유리 세라믹 취사면
14a-14d : 히팅 유닛 15 : 제어 및 디스플레이 패널
16 : 개방 코일 전기 저항 소자 18 : 지지 디스크
22 : 절연 라이너 24a-24d : 트라이악
28 : 키보드 40 : 마이크로프로세서
44 : 제로 크로싱 검출 회로 46 : A-D 변환기 회로
58 : AC 전원 64 : 트라이악 구동 회로
본 발명은 유리 세라믹 쿡톱(cooktop)기구에 관한 것으로, 특히 상기 유리 세라믹 쿡톱 기구용 전기 전력 제어 시스템에 관한 것이다.
쿡톱에 유리 세라믹을 사용하는 것은 이미 알려진바 있다. 매끄러운 표면은 외관상 좋으며 소제하기 쉬운 장점을 갖는다. 투명한 유리 세라믹 물질과 함께 적외선 영역에서 방열하는 히팅 유닛을 사용한 유리 세라믹 쿡톱 기구는 종래의 열전도성 타잎의 유리 세라믹 쿡톱 기구의 외관 및 편리성의 장점은 물론 유저가 선택한 전력 세팅 변화에 신속히 응답하여 더 나은 에너지 효율 및 개선된 취사 기능의 장점도 제공한다.
적외선 히팅 유닛은 1-3 마이크론의 전자기 스펙트럼에서 우선적으로 방열하게끔 설계된 저항성 와이어 소자를 사용한다. 이러한 히팅 유닛의 전열 소자에 대한 총 전력 출력 및 와트밀도의 파라미터들은 취사기능 요건에 따른 옥내용 전원은 지방 전력 회사로부터 공급되는 라인 전압을 이용할 수 있어야 한다.
미합중국에서는 통상 이 공급전압은 120볼트이거나 240볼트이다. 전열소자의 저항성 와이어는 비교적 직경이 작고 가는 고가의 와이어로 구성되었을때의 전압값에서 요구된 전력 및 와트 밀도를 제공하도록 설계된다. 만약 와이어 직경이 커지면 비용절감을 도모할 수 있으므로, 와이어 구조의 완벽성이 향상되고 가격이 낮은 와이어 재료를 사용할 수 있다. 그러나, 전력 및 와트밀도가 취사 기능 요건에 의해 제한되면, 와이어의 직경을 크게 해서라도 전압 감소를 보상해야 한다. 요구된 전력을 제공하기 위해 대전류가 필요하다는 관점에서 볼때 단계식 하강 변압기는 크기 및 가격면에서 실시 불가능하다.
따라서, 훨씬 저렴하고 신뢰할 수 있는 적외선 히팅 유닛을 얻기 위해서는 히팅 유닛에 공급된 유효 전압을 옥내용 전압보다 낮은 유효 전압으로 감소시키는 저렴하고 실시가능한 효율적 에너지 수단이 필요하다.
와이어 직경을 크게 했을때 일어날 수 있는 또다른 문제점은 와이어를 증가된 방열 온도에 이르게 하는 시간이 필요하다는 것이다. 적외선 히팅 유닛은 적어도 유저가 선택한 최대 전력 세팅값에서 또는 거의 가까운 세팅값에서 밝게 달아오른다. 이러한 상태는 유저가 유리 세라믹 쿡톱을 통해 인식할 수 있다. 또 이런 상태는 선택된 유닛이 적절하게 동작중이란 것은 유저에서 시각적으로 다시 알려주는데 유용하게 이용될 수 있다. 미합중국 특히 제4,223,498호에는 MoSi2재질의 전열 소자 또는 텅스텐 전열 소자를 사용하여 유저에게 시각적으로 보여주기 위해 전열 소자가 방열온도로 신속히 이르게 하는 장치가 기재되어 있다. 이 장치에서는 히팅 유닛이 처음 턴온되었을때 방열 온도에 빨리 이르게 하기 위해 유저가 실제로 선택한 전력 세팅값에 관계없이 유저가 선택할 수 있는 최대 전력 레벨에서 구동된다.
직경을 크게 한 와이어를 사용하는 전열 소자는 비효율적인 RMS 전압에서 동작하도록 설계되었기 때문에, 가열시간은 전라인 전압에서 상기 전열 소자를 과도하게 구동함으로써 허용시간 이내로 감소될 수 있다. 그러나, 도선에 무리한 응력을 주는 것을 피하기 위해 과도한 구동시간은 제한되어야 한다. 예컨대, 히팅 유닛이 턴오프된 후 충분히 냉각되지 않은 상태에서 다시 턴온되면, 실온에서 가열되었을때 와이어에 악영향을 주지 않는 시간 동안 전라인 전압을 공급해도 이전에 가열되었던 와이어에 손상을 줄 수도 있다. 와이어 온도 피드백 정보 사용은 비용면 및 복잡성의 관점에서 볼때 불가능하다. 따라서, 전열 소자가 전라인 전압보다 낮은 전압에서 우선적으로 동작하는 시스템에서는 턴온되었을때 상기 소자의 이전 온도 내역을 보상하기 위해 초과 구동시간을 조절할 수 있는 능력을 제공하는 전력 제어 장치가 필요하다.
정상 라인 전압에서부터 계단식으로 하강하는 전압에서 동작하게끔 설계된 히팅 유닛의 전열 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 다수 소자를 가진 쿡톱 기구에 있어서, 단시간 동안 전라인 전압으로 상기 소자를 과도하게 구동하면 전체 전류가 초과될 수 있다. 가정전기 서비스사는 부엌 취사용 쿡톱 기구의 전원에 50암페아 차단기를 사용한다. 예컨대 4-유닛 쿡톱 기구에서, 종래의 설계 요건에 의해 총 전류는 오븐용 15암페아를 남겨두고 최대가 35암페아가 되게끔 제한된다. 이러한 제한은 1개 이상의 히팅 유닛이 나머지 유닛에 공급되는 전력 레벨에 따라 과도하게 구동되는 경우에는 초과될 수도 있기 때문에, 상기 히팅 유닛에 의해 구동된 총 전류를 설계범위 이내로 유지하기 위해 전력 레벨을 조절할 수 있는 동시에 유저에게 시각적으로 알려주기 위해 비교적 빨리 상기 유닛을 방열온도로 계속 가열할 수 있는 전력 제어 장치가 필요하다.
따라서, 본 발명의 제1목적은 히팅 유닛을 가정용 전원 전압보다 낮은 전압 레벨에서 최대 대기 상태에 있게 하는 설계 요건에 맞추기 위해, 유닛에 대해 유저가 선택할 수 있는 최대 전력 세팅값에서 가정용 전원의 RMS 전원보다 낮은 유효전압을 히팅 유닛에 공급하는 전력 제어 시스템과 적어도 1개의 히팅 유닛을 구비한 전자 쿡톱 기루를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 과도 가열주기 동안 즉, 충분히 냉각되지 않은 히팅 유닛을 과도하게 가열하게 되는 것을 피하기 위해 지정된 히팅 유닛이 마지막으로 사용된 시점 이후부터 경과된 시간에 대한 함수로서 제한되는 주기 동안, 상기 유닛이 턴온되었을때 유저가 선택할 수 있는 레벨보다 높은 레벨을 공급함으로써 히팅 유닛을 과도하게 구동할 수 있는 전력 제어 시스템을 갖는 전술한 타잎의 쿡톱 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3목적은 총 전류를 미리 설정된 제한 범위이내로 유지하는데 필요한 과도 가열 주기 동안 표면 유닛에 공급된 전력 레벨을 감소시키도록 동작하는 전력 제어 시스템을 갖는 전술한 타잎의 쿡톱 기구를 제공하는 것이다.
본 발명은 예정된 RMS 출력전압을 갖는 출력전력 신호를 특징으로 하는 가정용 표준 전원에 의해 활성화되는 쿡톱 기구를 제공하며, 이 쿡톱 기구는 외부 전원의 출력전력 신호의 RMS 전압 레벨보다 작은 최대 RMS 전압 레벨에서 대기활성 상태로 작동하는 전기 저항성 히팅 유닛을 적어도 하나 구비한다. 유저가 선택할 수 있는 입력선택 수단은 유저가 여러 전력 세팅값(오프 세팅도 포함)중에서 하나를 선택할 수 있게 한다. 이 입력 선택 수단에 응답하는 전력 제어 수단은 외부 전원의 전력 펄스를 다수의 펄스 반복율중 하나로 상기 히팅 유닛에 결합시키고, 전력 세팅은 대응 전력 펄스 반복율과 관계하고, 각 반복율은 히팅 유닛에 공급되는 공급 전력의 대응 RMS 전압 레벨을 설정한다. 유저가 선택할 수 있는 최대 전력 세팅값에 관련된 반복율은 히팅 유닛에 이 히팅 유닛에 맞게 설계된 전압 레벨과 일치하는 RMS 전압 레벨을 공급하는데 효과적이다. 이와같이 상기 쿡톱 기구는 정상 전원 전압보다 낮은 전압 레벨 에서 동작하지만 히팅 유닛에 관련된 출력전력 및 와트 밀도는 가정용 표준 전원 전압에서 동작하게끔 설계된 히팅 유닛을 갖는다.
본 발명의 또다른 개요에 따르면, 상기 전력 제어 수단은 유저가 유닛을 마지막으로 사용한 시점 이후부터 경과된 시간을 측정할 수 있는 타이밍 수단과, 오프 전력 세팅에서 온 세팅중 어느 한 세팅으로의 전환을 검출해내는 수단을 포함한다. 이러한 전환이 검출되었을때, 상기 전력 제어 수단은 과도 가열주기 동안 유저가 선택할 수 있는 최대 레벨보다 높은 즉, 바람직하게는 외부 전원의 출력 신호의 RMS 전압 레벨과 동일한 히팅 유닛의 RMS 전압 레벨을 설정하는 전력 펄스 반복율을 실행하도록 동작한다. 이 과도 가열 주기는 유닛이 마지막으로 턴오프된 이후 타이밍 수단에 의해 결정되지 않는 경우에도 상기 유닛을 과열 상태로부터 보호할 수 있다.
본 발명의 또 다른 개요에 따르면, 쿡톱 기구는 외부전원에서 공급된 전력 신호의 RMS 전압 레벨보다 낮은 최대 RMS 전압에서 대기 상태로 있는 다수의 히팅 유닛을 구비하고, 상기 전력 제어 수단은 상기 히팅 유닛에 의해 구동된 총전류가 예정된 기준 범위를 초과하는 시점을 검출해내는 수단과, 이 총 전류를 제한 범위이내로 감소시키기 위해 각 히팅 수단에 공급되는 유효 전압 레벨을 줄이는 수단을 구비한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제어 수단에 의해 실시불가능한 각 전력 펄스 반복율은 숫자로 표시되었다. 총 전류가 기준 제한 범위를 초과하는 시점을 검출해내는 수단은 각 히팅 유닛에 공급되는 전력 펄스 반복율과 일치하는 숫자의 합을 계산하여, 히팅 유닛의 최대 허용가능 총 전류와 일치하는 예정된 기준값에 상기 합을 비교하는 수단을 구비한다. 이 전력 제어 수단은 상기 합이 기준값보다 작아질때까지 각 히팅 유닛에 공급되는 반복율을 낮춘다. 또한 이 전력제어 수단은 과도하게 구동된 유닛에 공급된 유효 전압 레벨 감소를 보상하여 유저에게 시각적으로 알리기 위해 비교적 신속히 상기 유닛을 방열 온도로 계속 가열하도록, 히팅 유닛에 공급된 반복율이 떨어졌을때 과도 가열 주기 동안 상기 히팅 유닛을 과도 가열모드로 동작시킨다.
일실시예에 있어서, 게이트 신호들은 히팅 유닛에 전력 펄스를 결합시키기 위해 트라이악 24(a)-24(d)에 공급된다. 각 펄스는 240볼트의 60Hz AC 전력 신호이다. 그러나, 120볼트의 60Hz 또는 220볼트의 50Hz와 같이 주파수와 전압이 다른 전력 신호들도 사용될 수 있다.
다수의 전력 레벨들(각각은 특정 전력 펄스 반복율과 관련됨)이 제공된다. 열실시예에 있어서, 제어시스템에 의해 실시불가능한 넌-오프 전력 레벨은 15개이다. 전력 레벨들(1-9)과 일치하는 9개의 전력 세팅과 오프 세팅과 온 세팅은 유저가 키보드(28)내의 키를 누르는 것에 의해 선택될 수 있다. 6개의 상위 전력 레벨들(A-F)은 유저가 선택할 수 없는 레벨이다. 이 레벨들은 히팅 유닛을 방열 온도로 반복해서 가열하기 위해 과도 가열 모드에서 동작할때 사용된다(뒤에서 설명함). 표 1은 각 전력 레벨에 관련된 펄스 반복율을 나타낸 것이다.
Figure kpo00001
표 1의 전력 펄스 코드는 16진 포맷의 64비트 제어 워드들을 나타낸다. 각 전력 세팅에 대해 64사이클 제어 주기에 걸친 온 전력 사이클들의 분포는 관련된 제어 워드의 비트 패턴으로 정의된다. 온 및 오프 사이클은 각각 논리 1 및 논리 0비트로 표시된다. 이러한 반복율들은 도시된 실시예의 기구에 있어서 양호한 취사 기능을 위한 전력 세팅의 범위를 제공하도록 경험적으로 설정된 것이다. 비트 패턴들은 각 전력 레벨에 대한 유휴 또는 오프 사이클 기간을 최소화하도록 선택되었다.
표 1에서 알 수 있는 바와같이, 최초의 4가지 전력 세팅에 대한 펄스 반복율은 전력 세팅이, 즉 최저차 비오프전력 세팅에 대한 64전력 사이클당 1펄스에서부터 전력 레벨 4에 대한 매 8사이클까지의 범위를 갖는다.
제5도에서, 파형 A 내지 D는 각 전력 세팅 1 내지 4동안 가열 소자에 각각 인가된 전압을 나타낸다. 파형 E는 라인(L1) 및 (L2) 양단에 나타나는 전력 신호를 나타낸다. 전력 펄스 또는 온 사이클은 실선으로 표시되어 있다. 트라이악이 비도전상태인 동안의 전력 신호의 사이클들은 점선으로 도시되어 있다.
본 발명은 따르면, 본 발명은 미합중국 특히 제4,256,951호에 기재된 새로운 반복율 전력 제어 개념을 포함한다. 앞에서 간단하게 언급한 바와같이, 히팅 유닛이 240볼트의 공급 레벨보다 작은 유효 또는 RMS 전압 레벨에서 동작하게끔 설계되면 비용 절감 및 신뢰도를 얻을 수 있다. 히팅 유닛에 관한 설명에서 특정 전압에서 동작하게끔 설계된이란 어귀는 특정의 유효 또는 RMS 전압이 히팅 유닛에 공급되었을때 취사 기능을 좋게 하기 위해 상기 유닛이 최대 출력 전력 및 와트 밀도를 제공하게끔 설계된 것을 의미한다. 유효 전압을 감소시킬 수 있도록 설계된 히팅 유닛은 취사기능을 향상시키는데 필수적인 전력 및 와트 밀도 요건에 관계없이 완벽한 구조를 제공하기 위해, 전열 소자의 와이어 직경을 크게할 수 있다.
전열 소자 와이어 제조업자들은 선전압에서 동작하게끔 설계된 전열 소자와 관련된 출력 전력 및 와트 밀도를 제공하는 히팅 유닛을 약 75%의 선접압에서 동작하게끔 설계할 수 있다는 사실을 알았다. 예컨대, 240볼트의 RMS 전압에서 동작하게끔 설계된 유닛의 출력 전력 및 와트 밀도를 제공하는 유닛을 180볼트의 RMS 전압에서 동작하게끔 설계할 수 있다. 이와 마찬가지로 120볼트의 RMS 전압에서 동작하게끔 설계된 유닛의 출력 전력 및 와트 밀도를 제공하는 유닛을 90볼트의 RMS 전압에서 동작하게끔 설계할 수 있다.
본 발명에 있어서, 히팅 유닛에 공급된 RMS 전압은 240볼트의전원 라인 전압에서부터 계단식으로 하강하여, 설정된 전압과 동일한 RMS 전압을 제공하는 반복율을 결정하고 이반복율울 유저가 선택할 수 있는 최대 전력 세팅에 할당함으로써 설정되는 유닛의 전력 레벨에 이른다.
반복율 제어는 히팅 유닛에 공급된 유효 또는 RMS 전압을 계단식으로 낮추고 베이스시간을 적절히 선택하는데 사용되며, 그 이유는 와이어 가열 물질의 열시간 상수와 동일한 값을 초과하지 않는 온 및 오프시간을 제공하는 스위칭율로 상기 전력이 스위칭될때 가열 효과 또는 출력 전력면에서의 전원전압의 RMS값과 대략 동일한 전압은 제어 주기에서 총 사이클수에 대한 온 사이클수의 비의 평방근값에 의해 감소되기 때문이다. 이 관계는 하기 식으로 표시된다.
Figure kpo00002
전열 소자 와이어의 열시간 상수는 800밀리세컨드이다. 따라서, 64사이클의 제어주기는 본 실시예에 히팅 유닛의 열시간 상수와 동일하다. 상기 방정식을 사용하면, 36사이클수 : 60총 사이클수의 비는 240볼트의 RMS 전압, 60Hz의 옥내용 전원에 결합된 339볼트의 피크전원 전압에 대해 180볼트의 유효 RMS 전압을 제공한다.
표 1에서 알 수 있듯이, 본 실시예에서 유저가 선택할 수 있는 최대 전력 세팅은 전력 세팅 9이다. 대응 전력 레벨은 총 제어주기 사이클 64당 36개의 온 사이클수로 정의된다.
낮은 전력 레벨에서 동작하게끔 설계된 바람직하지 않은 히팅 유닛에서는 증가된 와이어 직경으로 인해 유저가 선택할 수 있는 최대 전력 레벨에서 동작할때 와이어를 시각적으로 방열되는 온도로 가열하는데 요구되는 시간이 길어진다. 예컨대, 도시된 실시예에 있어서, 180볼트에서 동작하게끔 설계된 유닛이 전력 레벨 9에서 시각적 방열 온도에 이르게 하는데 필요한 시간은 30초이다.
유저에게 시각적으로 알려주기 위해 이 시간은 늦으면 바람직하지 않다. 가열시간은 4-6초보다 다소 길지 않은 시간이 적합하다. 이 목적을 위해 본 발명의 또 다른 개요에 따르면, 오프 전력 세팅에서 넌-오프 전력 세팅으로의 전환이 검출되었을때, 유저가 선택할 수 있는 최대 세팅과 관련된 전력 레벨보다 큰 과도 구동 전력 레벨이 비교적 짧지만 상기 가열 유닛을 방열 온도에 신속하게 이르게 하기에는 충분하고 상기 유닛을 과도한 열응력하에 놓이게 하지 않는 가열 주기 동안 상기 유닛에 공급된다.
도시된 일실시예에 있어서, 전열 소자 와이어가 실온에서 또는 실온에 가까운 온도에서 동작할때, 가열 유닛은 와이어상의 부당한 응력없이 5초까지 전라인 전압에서 동작할 수 있다. 그러나, 만약 유닛이 이전의 온주기 이후 충분히 냉각되지 않은 상태에서 턴온되면, 4-5초 동안 전전력에서의 유닛 동작(만약 상기 주기를 넘어서까지 반복되면)은 조기에 고장날 수도 있다. 이러한 손상을 방지하기 위해, 본 발명에서는 타이밍 수단이 제공되어 오프시간 즉 유저에 의해 마지막으로 발생된 오프 세팅 이후 경과된 시간을 측정한다. 이 전력 제어 시스템은 이 타이밍 수단에 응답해서, 경과된 시간이 와이어가 충분히 냉각되기에 적절한 시간이 아니라는 것을 나타낼때는 훨씬 짧은 가열주기를 설정하기 위해, 다음의 과도 가열 주기를 오프시간의 함수로서 가변시킨다.
본 실시예에 있어서, 타이밍 수단은 상기 경과된 시간을 연속적으로 증가하는 3 기준시간과 비교한다. 이 과도 가열주기는 예정된 4개의 대응 가열 주기중 하나로 제한된다. 예정된 기준시간들은 3초, 14초 및 60초이다.
만약 유닛이 대략 3초보다 짧게 턴 오프되면 과도 구동 전력 레벨은 대략 1초 동안 공급되며, 만약 오프시간이 3보다 크고 14초보다 작은 범위이면 구동 전력 레벨은 대략 2초 동안 공급되고, 만약 오프시간이 14초보다 크고 60초보다 작으면 과도 구동 전력 레벨은 대략 3초 동안 공급되고, 만약 오프시간이 60초보다 크면 과도 구동 전력 레벨은 대략 4초 동안 공급된다.
이상 기술한 기준시간과 가열 주기는 본 실시예의 히팅 유닛에 대해 만족스러운 결과를 준다. 그러나, 이 값들은 도시하기 위한 것이지 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.
전라인 전압 즉 100% 전력과 일치하는 과도 전력 레벨에서 가열 유닛을 과도하게 구동하면 가열 유닛은 방열 온도에 신속하게 도달한다. 그러나, 본 실시예와 같이 다수 유닛 쿡톱 기구인 경우에 소정 시간 공급에 의해 유도된 최대 전류는 제한되고, 이로 인해 히팅 유닛으로부터의 총 출력전력을 제한하게 된다. 이 전류 제한값은 유저가 다른 유닛에 대해 선택하는 전력 레벨값에 따라 가열 모드에서 전라인 전압을 공급하는 것에 의해 초과될 수도 있다.
가정 부엌용 레인지 전력 회로에 대해 규격 50암페아 회로 차단기를 사용하면, 쿡톱에 대한 전류를 대략 35암페이로 제한하는데 적합하다. 전원 전압 변동이 ±10%이고 히팅 유닛의 저항 변동이 ±5%라고 가정하면, 극한 경우에 전류부하는 ＋10%의 전압 변동과 -5%의 저항 변동으로 주어진다. 264볼트(240볼트＋10%)에서 35암페아의 최대 전류 제한값은 4개의 쿡톱에 대해 9240와트의 최대 출력 제한값을 결정한다.
본 발명에 따르면 히팅 유닛에 의해 구동된 총 전류가 예정된 제한값보다 크게 되는 시점을 결정하기 위해 그리고 총 전류 부하를 허용 범위내로 취하기 위해 전라인 전압에서부터 더 낮은 전력 레벨로 전압을 감소시키기 위한 수단이 제공된다.
본 발명의 양호한 일실시예에 있어서, 초과 전류 검출 수단은 전력 레벨의 최대 출력 전력을 나타내는 합을 산출해서 각 히팅 유닛에 공급한다. 상기 합이 예정된 최대값을 초과했을때, 전력 레벨은 합이 기준보다 작아질때까지 조절된다. 본 실시예에 있어서, 실시가능한 반복율은 전력 레벨 숫자 지시로 표시된다. 이 전력 레벨 지시값은 합산된 후 최대 전력 제한값과 일치하는 전력 레벨합을 나타내는 기준값과 비교된다. 표 2는 유저가 선택할 수 있는 최대 전력 세팅 8과 9 그리고 과도 가열 모드 동작에 유용한 3개의 최고 전력 레벨에 대해, 정상 및 극한 조건하에서 6인치 및 8인치의 각 쿡톱에 대한 출력 전력 데이타를 도시한 것이다.
Figure kpo00003
극한 전압 및 저항 조건에 대한 것은 표 2의 데이타를 사용하고 4개의 유닛이 유저가 선택 가능한 최대 전력 레벨과 일치하는 전력 레벨 즉 전력 레벨 9에서 동작하면, 6인치 및 8인치에 있어서 조합된 총 출력 전력은 8900와트이다. 이것은 전술한 9240와트의 최대 전력 제한값보다 작은 340와트이다. 표 2에서 알 수 있듯이, 1 전력 레벨 변화, 특히 윗쪽의 3 전력 레벨에 있어서의 1 전력 레벨 변화는 한개의 히팅 유닛에 대해 대략 300 내지 400와트차와 일치한다. 따라서, 이 340와트차는 대략 1 전력 레벨의 전력 레벨차와 일치한다.
4개의 모든 히팅 유닛이 전력 레벨 9에 동작하는 본 실시예에 있어서, 전력 레벨합은 36이다. 이 합은 8900와트의 최대 출력 전력값을 나타낸다. 1개의 표면 유닛의 전력 레벨이 하나 증가하면 총 출력 전력은 대략 9240와트의 최대 범위값에 있게 된다. 따라서 최대 전력 레벨합이 37이면 모든 동작 가능한 조건하에서 최대 전력 요건 및 전류 제한 요건을 충족시킨다. 따라서, 본 실시예에서는 전력 레벨에 대한 최대 기준합이 기준값으로서 38을 채택한다. 전력 레벨합이 총 합 38을 초과할때까지 전류를 제한하기 위해 어떤 히팅 유닛에 공급된 전력 레벨의 조절은 이루어지지 않는다.
예컨대, 8인치 히팅 유닛이 최대 과도 전력 레벨로 과도 가열 모드에서 동작한다고 가정하면, 전력 레벨(F)이 공급되고 나머지 3개의 히팅 유닛들은 유저가 선택할 수 있는 최대 전력 레벨 즉 전력 레벨 9에서 동작하게 된다. 이 경우에, 전력 레벨합은 42이고 총 출력 전력은 10980와트이다. 각 히팅 유닛의 전력 레벨을 감소하면 합은 38로 떨어지고 총 출력 전력은 허용 가능한 최대 출력 전력 9240와트보다 약간 작은 9195와트로 떨어진다.
어떤 히팅 유닛의 효과를 제한하기 위해, 각 히팅 유닛에 대한 전력 레벨은 총 전류를 허용범위내로 취하도록 저하될 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 과도 가열 모드에서 동작하지 않는 유닛들의 취사 기능에 미치는 역효과를 제한하기 위해, 상기 유닛의 전력 레벨은 현재 제한 범위값을 충족시키기 위해 1레벨 이상은 감소되지 않는다. 만약 모든 유닛에 대한 전력 레벨을 1레벨 만큼 줄인 것이 충분하지 않으면, 과도 가열모드에서 동작하는 그러한 유닛들에 공급된 전력 레벨은 전력 레벨합에 의해 표시된 총 전류가 허용 범위 이내로 될때까지 계속해서 동시에 1레벨 감소된다. 상기 전력 제어 시스템은 과도 가열 모드중 공급되는 전력 레벨의 하락에 응답해서, 공급되는 낮은 전력 레벨을 보상하기 위해 과도 가열 주기를 증가시킨다.
마이크로프로세서 실시예
제6도는 본 발명에 따른 전력 제어 기능을 수행하는 제1도의 쿡톱을 위한 전력 제어 회로의 실시예를 도시한 것이다. 이 제어 시스템에서 있어서, 전력 제어는 마이크로프로세서(40)에 의해 전자적으로 제공된다. 마이크로프로세서(40)는 Motorola사에서 시판중인 유형의 M 68000계열 마이크로프로세서이다.
마이크로프로세서(40)는 본 발명의 제어 기능을 실행하도록 그것의 판독전용 메모리를 영구적으로 구성함으로써 커스톰화된다.
제4도를 참조로 하여, 전술한 바와같이, 키보드(28)는 통상적인 택타일 터치형 입력시스템이다. 이 키보드 어레이는 각각 11개의 키를 포함하는 4열로 이루어진다. 가열 소자들을 제어하기 위한 열들은 각각 SU0 내지 SU3으로 지정되어 있다. 사용자는 키들을 통해 4개의 히팅 유닛의 각각에 대해 전력 레벨 1 내지 9이외에 온 및 오프를 선택할 수 있다. 키보드(28)는 각 열에 대해 2열 내의 모든 키에 의해 공유되는 하나의 입력라인과, 각 행의 키들에 대해 하나씩 11개의 출력 라인을 갖는다. 키보드(28)의 각 특정의 열은 마이크로프로세서(40)의 출력 P400 내지 P403에서 주사펄스를 주기적으로 계속 발생함에 의해서 주사된다. 이들의 펄스들은 키보드(28)의 해당 열 입력 라인들에 나타나도록 전달된다. 이 전압은 모든 터치되지 않은 키들의 출력라인들로 기본적으로 변경되지 않고 전달된다. 조작된 키의 출력은 그 행 및 열내의 키의 조작을 나타내도록 변경될 것이다.
이와같이 하여 키보드(28)의 각 열은 마이크로프로세서(40)의 ROM 내에 기억된 제어 프로그램에 의해서 결정된 비율로 주기적으로 새로운 입력에 대해 주사된다. 이하의 제어 루틴들에 대한 설명으로부터 명백하겠지만, 각 열은 라인(L1) 및 (N)상에 나타나는 전력 신호의 완전한 4 전력 사이클마다 한번씩 주사된다. 키보드(28)로부터의 출력은 410 병렬 포트 인터페이스 회로를 거쳐 마이크로프로세서(40)의 입력 포트 P1I0 내지 P1IA들에 결합된다.
전원으로부터의 라인(L1) 및 (N)상에 나타나는 전력 신호의 제로 크로싱을 표시하는 제로 크로싱 신호는 통상적인 제로 크로싱 검출 회로(44)로부터 마이크로프로세서(40)의 입력 포트 P810에 입력된다. 회로(44)로부터의 제로 크로싱 신호는 제5도에 파형 F로 도시되어 있다. 이 펄스들은 AC 전원의 라인(L1) 및 (N) 양단에 나타나는 전력 신호의 제로 크로싱 검출기 회로로 들어가는 위치를 표시한다. 이 제로 크로싱 신호들은 트라이악들의 트리거링을 전력 신호의 제로 크로싱과 동기화하고, 마이크로프로세서(40)에 의해 수행되는 제어 프로그램의 타이밍 목적을 위해 이용된다.
마이크로프로세서(40)은 통상적인 615 트라이악 구동 회로를 통해 I/O 포트 P500 내지 P503들로부터의 트라이악 트리거 신호들을 트라이악(24a) 내지 (24d)의 게이트 단자들로 각각 전달한다. 트라이악 구동기 회로(64)는 마이크로프로세서(40)의 포트 P500 내지 P503들로부터의 출력들을 증폭하고, 전력 라인으로부터 칩을 격리시킨다. 표시 데이타는 I/O 포트 P200 내지 P20F들로부터 전달된다. 디스플레이(58)는 통상적인 4디지트 디스플레이인데, 각 디지트는 7 세그먼트 LED 디스플레이를 구비한다. 표시정보는 당분야에 잘 알려진 방식으로 I/O 포트 P200 내지 P20F들로부터 통상적인 410병렬 포트 인터페이스 회로(60) 및 통상적인 세그먼트 디스플레이 디코더 구동 회로(62)를 통해 디스플레이 세그먼트들에 결합된다.
제어 프로그램
마이크로프로세서(40)는 미리 결정된 세트의 명령들을 실행하도록 ROM을 영구적으로 구성함으로써 본 발명의 제어 기능들을 수행하게끔 커스톰화됨을 상기하기 바란다. 제7도 내지 제13도를 키보드로부터 입력 데이타를 얻어서 기억하고 처리하며, 각 히팅 유닛에 대해 선택된 전력 세팅 및 감지된 유리 세라믹 온도에 대해 요구되는 전력 펄스 반복율을 제공하는 방식으로 트라이악들을 트리거하기 위한 제어 신호들을 발생시키기 위해 마이크로프로세서 내에서 실행되는 제어루틴들을 설명하는 흐름선도들이다. 이들의 흐름선도들로부터, 프로그래밍 기술에 통상의 지식을 가진자라면 마이크로프로세서(40)가 본 발명에 따른 제어 기능들을 수행할 수 있도록 마이크로프로세서(40)의 ROM내에 영구 기억되는 일련의 명령들을 준비할 수 있을 것이다.
이 제어 프로그램은 마이크로프로세서(40)의 판독 전용 메모리(ROM)내에 기억되는 일련의 미리 결정된 제어 명령들을 구비한다. 마이크로프로세서의 랜덤 액세스 메모리(RAM)내의 별도의 파일은 각 히팅 유닛(14a) 내지 (14d)와 관련된다. 각 파일은 ROM 내의 명령들에 의해 작동될 그것과 관련된 히팅 유닛을 위한 제어 정보를 기억한다. 제어 프로그램의 실행은 60Hz 전력 신호와 동기화되어, ROM내의 제어 명령들의 세트가 각 전력 사이클 동안 한번씩 사이클되도록 한다. 4카운트 링 계수기로서의 기능을 하는 4개의 파일 모두에 공통적인 파일 레지스터는 제어 프로그램을 각각 통과하는 동안 한번씩 증분된다. 이 파일 레지스터의 계수는 제어 프로그램을 통과하는 동안 제어 명령들에 의해 작동되는 RAM 파일을 나타낸다. 이러한 구성에 의해서, 제어 프로그램은 60Hz 전력 신호의 매 4사이클마다 한번씩 특정의 히팅 유닛에 대해 실행된다.
제어 프로그램은 주사 루틴, 키보드 디코드 루틴, 오프 타이머 루틴, 인스턴트 온 루틴, 프리세트 루틴, 단전 루틴 및 전력합 루틴을 포함하는 일련의 서브 루틴들로 논리적으로 분할된다. 본 발명과 관련되지 않은 제어 기능들을 수행하도록 다른 서브 루틴들도 포함될 수 있다.
제어 프로그램을 계속 통과하는 작동되는 RMS 파일을 나타내는 파일 레지스터를 포함하고 있는 주사 루틴(제7도)은 그 루틴을 통과하는 전류의 서브젝트인 히팅 유닛과 관련된 키보드 열에 대해 주사 라인을 설정하고, 키보드로부터 입력을 판독하여, 사용자 선택 전력 세팅 선택정보를 일시 메모리내에 기억한다. 키보드 디코드 루틴(제8a도 및 제8b도)은 키보드 엔트리들을 확인하고, 가장 최근의 유효 사용자 입력을 적절히 반영하도록 사용자에 의해 선택된 전력 레벨을 나타나는 제어 변수를 갱신한다.
오프 타이머 루틴(제9도)은 히팅 유닛이 마지막으로 턴오프된 후 경과된 시간을 결정한다. 이 정보는 유닛이 본 발명에 의해 얼마나 오래 동안 오프되었는지에 대한 시간 함수로서 과도하게 구동되는 과도 가열 주기를 변경시키기 위해 인스턴트 온 루틴(제10a도 및 제10b도)에 사용된다.
히팅 유닛에 인가될 전력 레벨의 결정은 그 특정의 히팅 유닛에 대한 프로그램을 통과하는 동안에만 결정되지만, 전력 제어 결정은 프로그램을 통과할 때마다 각 유닛에 대한 계속적인 전력사이클 동안 이루어져야 한다. 프리세트 루틴(제11도)은 그 루틴을 통과할 때마다 각 파일로부터 전력 레벨 정보를 얻고, 각 히팅 유닛에 대한 전력 레벨 제어 워드에 대해 적절한 비트를 검사하도록 각 히팅 유닛에 대해 테이블 일람을 수행하며, 히팅 유닛들이 트리거 온 되었다가 다음의 전력 사이클 동안 오프됨을 나타내는 4비트 트리거 제어 워드를 발생한다. 이 4비트 제어워드는, 제로 크로싱 검출 회로로부터의 입력을 감시하고, 다음에 발생하는 전력 신호의 포지티브 고잉 제로 크로싱의 검출시 다음의 전력 사이클 동안 도통되도록 활성화 되는 히팅 유닛들과 관련된 트라이악들을 트리거하는 단전 루틴(제12도)에 의해 이용된다.
전력합 루틴(제13도)은 4개의 히팅 유닛 각각에 공급되는 전력 레벨을 감시하고, 기구에 의해 구동된 총 전류를 허용범위내로 제한하는데 필요한 만큼 전력 레벨을 감소시킨다. 이러한 제어 루틴 각각은 흐름선도을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
주사 루틴-제7도
이 루틴의 기능은 현재 프로그램을 통과하는 동안 적절한 RAM 파일을 어드레스하고, 키보드에 대한 적절한 주사 라인을 설정하며, 지정된 RAM 파일과 관련된 히팅 유닛에 대한 키보드로부터의 입력 정보를 판독한다. RAM 파일 레지스터 Su는 0에서부터 3까지 계수하는 4카운트 링 계수기로서의 기능을 한다. Su 계수기의 계수 0 내지 3은 각 히팅 유닛(14a) 내지 (14d)에 대한 RAM 파일들을 나타낸다.
주사 루틴의 입력시, 레지스터 Su는 중분되고(블럭 102), 검색부(104)는 Su가 3 이상인지를 결정한다. 그렇다면, 계수기는 0으로 리세트된다(블럭 106). 이 제어 프로그램 통과중에 작동되는 RAM 파일의 다음 어드레스는 Su와 동일하게 세트된다(블럭 108). R(Su-1)로 지정된 이전의 제어 프로그램 통과중에 세트된 주사 라인은 리세트 된다(블럭 110). R(Su)로 지정된 현재의 프로그램 통과에 대한 히팅 유닛과 관련된 주사 라인은 세트된다(블럭 112). 입력 라인 P1IA 내지 9들의 데이타가 판독되고, 키보드(28)로부터 이 RAM 파일에 대해 현재의 입력 정보를 전달하며(블럭 114), 이 정보는 가변 KB로서 기억된다(블럭 116). 이 프로그램은 다음에 제8A도의 키보드 디코드 루틴으로 분기한다(블럭 118).
키보드 디코드 루틴-제8a도 및 제8d도
키보드 디코드 루틴은 키보드(28)로부터의 입력들을 확인하고, 그에따라 사용자 선택 전력 세팅 가변 PWD를 갱신한다. 이 루틴은 우선은 새로운 키보드 엔트리가 무입력을 나타내는 블랭크인지, 오프 엔트리인지, 온 엔트리인지 또는 전력 레벨 1 내지 9들중의 하나인지를 결정한다.
전력 세팅은 온 키작동후 8초 이내에 입력되어야 한다. 그렇지 않다면, 온 키는 재작동되어야 한다.
가변 PWD는 사용자 선택 전력 세팅을 나타낸다. PWD는 사용자 입력들에 응답해서만 변경된다. 그런데, 본 발명에 따르면, 히팅 유닛에 작동적으로 인가된 전력을 사용자 선택 전력 레벨보다 낮을 수 있다. 히팅 유닛에 작동적으로 인가된 전력 레벨을 나타내도록 이 루틴내에 가변 PLVL이 도입된다. PLVL은 이 서브 루틴내의 PWD 값으로 할당된다. 그런데, 이 PLVL은 후술하는 온도 제한 루틴내에서 변경될 수 있다.
이 키보드 디코드 루틴에서는, 온 키조작후 유효 전력 세팅을 입력시키기 위해 8초 주기가 온 플래그로 지정된 플래그 및 온 타이머(ONTIMER)로 지정된 타이머 또는 계수기를 이용하여 설정된다. 온 플래그는 온 키가 작동될때 세트되고, 오프 키의 조작이나 온 타이머의 시간 경과에 응답해서만 리세트된다.
제8a도 및 제8b도를 참조로 하면, 검색부(120)는 우선 KB가 현재 어떠한 키도 작동되고 있지 않음을 의미하는 블랭크를 나타내는지를 결정한다. KB가 블랭크인 경우, 시스템은 디코드 2 서브루틴(제8b도)으로 분기한다. 디코드 2 서브루틴에서, 검색부(122)은 온 플래그가 세트 상태인지를 결정한다. 온 플래그가 세트 상태가 아니면, PWD 내에 기억된 전력 레벨은 가변 PLVL로 할당된다(블럭 124). 온 플래그가 세트상태이면, 검색부(126)는 PWD로서 현재 기억되어 있는 이전에 선택된 전력 세팅이 오프 세팅인지를 결정한다. 그렇지 않다면 시스템은 전력 세팅 1 내지 9들중의 하나로 현재 동작중이고, 프로그램은 PWD의 값을 PLVL로 할당되도록 처리하여(블럭 124). 오프 타이머 루틴(제9도)으로 분기한다(블럭 128). 검색부(126)에 의해 PWD가 오프 전력 레벨을 나타내는 0과 동일한 것으로 결정되면, 이것은 사용자가 오프에서 온으로 스위치했음을 나타내고, 온 타이머가 감소된다(블럭 130). 검색부(132)에서 유효 전력 레벨을 입력시키기 위한 시간이 경과했음을 나타내도록 온 타이머가 0인 것으로 결정되면, 온 플래그는 소거되고(블럭 134), 프로그램은 이전과 마찬가지로 블럭(124)으로 진행한다.
다시 제8a도에서, KB가 블랭크가 아니면, 검색부(135)는 새로운 엔트리가 오프 세팅인지를 결정한다. 그렇다면, 온 플래그는 소거되고(블럭 136), 가변 PWD는 오프 전력 세팅을 나타내는 값 0으로 할당된다(블럭 138). 가변 PLVL은 PWD의 값으로 할당되고(블럭 140), 프로그램은 제10도의 비율 계산 루틴으로 분기한다(블럭 142). KB가 오프가 아니면, 검색부(144)는 새로운 엔트리가 온 세팅인지를 결정한다. 만일 그렇다면, 온 타이머가 재개된다(블럭 146). 검색부(148)는 온 플래그의 상태를 검사한다. 세트 상태이면, 프로그램은 블럭(140)으로 진행한다. 세트 상태가 아니면, 프래그가 세트되고(블럭 150), PWD는 온 세팅에 대응하는 값 0으로 할당된다(블럭 152). 다음에, 이 프로그램은 전과 마찬가지로 블럭(140)으로 진행한다.
검색부(144)에 대한 응답이 No이면, 즉 새로운 엔트리가 전력 레벨 1 내지 9들중의 하나임을 나타내면, 검색부(154)는 온 플래그의 상태를 검사한다. 그것이 세트 상태가 아니면, 즉 사용자가 처음에 온 키를 작동시키지 않고 오프로부터 한 전력 레벨로 설정하고자 하면 새로운 엔트리는 무시되고, 프로그램은 PWD를 변경시킴이 없이 블럭(140)으로 진행한다. 온 플래그가 세트 상태이면, 전력 세팅 입력은 유효하고, 가변 PWD는 새로운 엔트리 KB에 대응하는 새로운 값으로 할당된다(블럭 156).
가장 최근에 유저가 선택한 전력 세팅을 의미하는 PWD 값은 가변 PLVL에 할당하면, 시스템은 오프 타이머 루틴(제9도)으로 진행한다.
오프 타이머 루틴-제9도
이 루틴은 특정 유닛이 마지막으로 턴 오프된 후 이 유닛에 대한 적절한 다음 과도 가열 주기를 설정하기 위해 경과된 시간을 측정하는 기능을 갖고 있다. 오프 타이머로 설계된 타이머가 히팅 유닛에 제공된다. 이 타이머는 특정 히팅 유닛에 대해 루틴을 통과하는 것에 의해 1씩 증가된다. 다음에 발생할 과도 가열 주기는 가변 INSTIME 값에 의해 결정된다. 이 가변값은 오프 타이머의 계수가 3초 이하에서 3초 이상으로, 3초 이상에서 14초 이상으로, 14초 이상에서 60초 이상으로 가변할때, 각기 1.07초, 2.13초, 3.07초 및 4.26초로 변한다.
제9도의 흐름 선도를 참조하면, 이 루틴이 개시될때 검색부(160)에서 온 플래그의 상태가 검사된다. 유저가 선택하는 온 키에 따라 상기 루틴을 통과하는 동안 전술한 키보드 디코드 루틴에서 온 플래그가 세트되는 것이 다시 호출된다. 그리고 이 세트 상태는 유저가 오프키를 선택할 때까지 세트된다. 따라서, 온 플래그가 세트되면, 상기 시스템은 과도 가열 모드에서 이미 동작중이거나 과도 가열 모드를 종료하여 INSTIME을 이미 설정한 상태이다. 따라서, 온 플래그가 세트될때 INSTIME에 대한 조절은 필요없으며, 프로그램은 인스턴트 온 루틴(제10a도)으로 분기한다(블럭 162). 온 플래그가 세트되지 않으면, 검색부(164)에서 타이머(오프 타이머)의 계수는 61초의 최대 계수와 비교된다. 만약 61보다 크면, 프로그램은 인스턴트 온 루틴(제10a도)으로 분기한다(블록 162). 만약 61초보다 크지 않으면, 카운터는 1씩 증가된다(블럭 166).
그리고 상기 타이머는 검색부(168)에서 60초의 최대 기준 시간과 비교된다. 만약 60초보다 크면 가변 INSTIME는 4.26초로 세트되고(블럭 170), 인스턴트 온 루틴으로 분기한다. 만약 60초보다 크지 않으면, 계수는 검색부(172)에서, 14초와 비교된다.
비교 결과, 만약 14초보다 크면, 가변 인스턴트 온 시간 INSTIME은 3.07초로 세트되고(블럭 174), 프로그램은 인스턴트 온 루틴으로 분기한다. 3초보다 크면, INSTIME는 2.13초로 세트된다. 만약 3초보다 크지 않으면 가변 인스턴트 온 시간 INSTIME는 1.07초로 세트된다(블럭 180). 과도 가열 주기에 대한 보정 기준값은 오프 시간에 대한 함수로서 설정하면, 프로그램은 인스턴트 온 루틴(제10a도 제10b도)으로 진행한다.
인스턴트 온 루틴-제10a도와 제10b도
이 루틴은 과도 가열 모드에서 동작할때 적절한 과도 구동 전력 레벨을 설정하고, 이 모드의 기간을 제어하고, 이 모드에서 동작하지 않을때 쿡톱 기구에 의해 유도된 총 전류를 제한하는데 필요한 전력 레벨을 조절한다. 어떤 조건하에서 쿡톱 기구가 꽤 많은 전류를 유도한다는 것을 의미하는 예정된 제한 범위를 초과할 수도 있으며, 이 판단은 제13도에 도시된 전력합 루틴에서 이루어진다.
래치 PWRSUML은 전력합이 기준값보다 클때 루틴에서 세트된다. 상기 PWRSUML이 세트될때 전력 레벨 조절은 상기 전력 레벨합이 기준값을 더이상 초과하지 않게 될때까지 각 히팅 유닛의 제어 프로그램이 뒤이어 실행되는 동안 상기 루틴에서 이루어진다.
따라서, 가변 OPR은 과도 가열모드에서 히팅 유닛에 공급된 전력 레벨은 조절하고 상기 모든 주기를 가변시키는데 사용된다. 특히 과도 가열 전력 레벨이 전류 제한 요건을 충족시키기 위해 감소될때 상기 과도 가열 주기는 2만큼 증가된다. OPR 값은 전력합 루틴에서 설정되고, 적절한 전력 레벨을 형성하기 위해 그리고 인스턴트 온 루틴에서 동작하는 유닛의 시간 조절을 행하기 위해 상기 전력합 루틴에서 사용된다.
제10a도 및 제10b도에 대해 설명한다. 이 루틴이 시작될때 검색부(182)에서 인스턴트 온 플래그의 상태가 검사된다. 만약 세트되지 않았으면, 변화가 발생한 유닛을 구분하는 동작은 과도 가열 모드에서 동작되지 않으며, 전력합 래치 (PWRSUML)의 상태가 검색부(184)에서 검사된다. PWRSUML이 세트되면, 현재의 제한 요건을 충족시키기 위해 전력 레벨이 1씩 감소되며 프로그램은 다음 루틴으로 분기한다. 만약 PWRSUML이 세트되지 않으면, 어떠한 조절동작 없이 프로그램은 다음 루틴으로 진행한다.
다시 검색부(182)에서, 만약 인스턴트 온 플래그가 세트되어 인스턴트 온 모드에서 동작중이란 것을 판정하면, 가변 전력 레벨 PLVL은 최대 전력 레벨 F로 세트되고 OPR 값에 의해 요청될때 감소된다(블럭 190). 검색부(172)와 블럭(194)는 인스턴트 온 동작중 공급된 전력 레벨을 9보다 작지 않게 하며, 검색부(196)와 블럭(198)은 PLVL이 F보다 크지 않게 한다. 그리고 프로그램은 검색부(202) SOWL (208)로 진행해서, 블럭들(210) 내지 (218)과 짝을 이루어 과도 가열 모드 주기를 OPR 값의 함수로 변경시킨다. 카운터 OVDRTMR은 과도 가열 모드 주기를 제어하는데 사용된다. OPR이 1보다 크고 3보다 작은 범위이면, 검색부들(204,206)과 블럭들(212,214)은 특정 히팅 유닛의 루틴에 걸쳐 교대로 OVDRTMR을 증가시켜 증분율을 2씩 효과적으로 감소시키므로써 인스턴트 온 주기를 2씩 늘린다. 만약 OPR 값이 3보다 크면, 검색부(208)와 블럭들(216,218)은 과도 가열 모드가 4씩 효과적으로 증가할 때까지 특정 히팅 유닛에 대한 상기 루틴을 4번째 통과할 때마다 OVDRTMR을 증가시킨다.
따라서, 가변 OPR은 전술한 바와같이 과도 가열 모드 주기 동안 공급된 전력 레벨을 감소시키고(블럭 190), 주기를 늘려 낮은 전력 레벨을 보상하는데도 사용된다. 즉, 인스턴트 온 모드의 주기를 연장시켜 낮은 전력 세팅을 보상한다.
검색부(220)에서, OVDRTMR은 제9도의 오프 타이머 루틴에서 설정된 기준값 INSTIME와 비교된다. 검색부(220)가 OVDRTMR의 종료를 결정했을때 인스턴트 온 플래그는 소거되고, OVDRTMR은 0로 리세트되고, 기준값 INSTIME 0로 세트된다.
프리세트 루틴-제11도
히팅 유닛에 인가될 적절한 전력 레벨이 설정되면, 그것은 다음에 발생하는 전력 신호 사이클 동안 트라이악 트리거링 결정을 이루기 위해 유지된다. 이 결정은 제어 프로그램 통과시마다 4개의 히팅 유닛의 각각에 대해 이루어진다. 이 루틴내에서는 4개의 히팅 유닛 RAM 파일의 각각으로부터의 정보가 이 루틴 통과시마다 이용된다. 각 전력 레벨에 대한 전력 펄스 반복율은 온 사이클을 나타내는 논리 1비트와 오프 사이클을 나타내는 논리 0비트를 갖는 64비트 워드의 비트 패턴으로 정의됨을 상기하기 바란다. 히팅 유닛에 인가될 전력 레벨을 나타내는 워드의 비트들은 이 루틴 통과시마다 1비트씩 연속적으로 테스트된다. 그 테스트된 비트의 상태는 해당 히팅 유닛에 대한 트라이악이 다음의 전력 신호 사이클중에 트리거온 될 것인지의 여부를 결정한다.
이 루틴은 적절한 제어 워드를 찾기 위해 테이블 일람기능을 수행하고, 다음에 4개의 히팅 유닛의 각각에 대해 그 워드내의 적절한 비트의 상태를 검사한다. 트라이악 트리거링 정보를 다음에 TMPON으로 지정된 4비트 워드로 기억되고, 이것은 적절한 트라이악 트리거 신호들을 발생하도록 단전 루틴(제14도)내에서 이용된다.
변수 TBLADD는 64비트 제어 워드들을 포함하는 일람 테이블에 대한 RAM 내의 시초 기억장소의 어드레스를 나타낸다. 그 어드레스 및 관련 비트 패턴이 16진 코드로 표 1에 나타내어져 있다. 각 제어 워드에 대한 코드중의 16디지트의 각각의 4개의 2진 비트의 16진 표기이다.
BITADD로 지정된 변수는 최상위 비트 및 최하위 비트의 기억장소와 각각 대응하는 0 및 63과 테스트될 비트에 관한 64비트 제어 워드내의 기억장소를 나타낸다.
인덱스 변수 n은 테이블 일람 루프를 루틴 통과시마다 각 히팅 유닛에 대해 한번씩 4회 반복하는데 이용된다. 변수 PWDADD는 n번째 히팅 유닛에 인가될 전력 레벨을 나타내는 제어 워드의 어드레스이다. 표 1에서 알 수 있듯이, 임의의 특정 제어 워드에 대한 어드레스는 PLVL의 값을 0 내지 9의 그 관련 전력 레벨에 대해 8의 인수로 체배하고, 그것을 TBLADD에 가산함으로써 얻어진다.
제11도를 참조로 하면, 이 루틴의 입력에서 제어 워드 TMPON은 소거되고(블럭 226), 0에서부터 63까지 계수하는 링 계수기는 증분된다(블럭 228). 검색부(230)는 계수기가 그것의 최대 계수 63 이상인지를 결정한다. 만일 그렇다면, 그것은 0으로 리세트된다(블럭 232). 다음의 BITADD는 링 계수기의 계수와 동일하게 설정되어, 각 히팅 유닛에 대해 테스트될 비트에 대한 제어 워드 내의 기억장소를 지정한다(블럭 234). 각 히팅 유닛에 대해 동일 비트 기억장소가 테스트된다.
블럭(236)에서 변수 n은 0으로 초기화된다. 블럭(240)에서 n번째 히팅 유닛에 인가될 전력 레벨에 대한 PWDADD가 결정된다. 다음에, 어드레스 PWDADD에 로케이트된 제어 워드내의 변수 BITADD로 정의된 비트 기억장소의 상태가 테스트된다(검색부 242).
테스트된 비트가 논리 1이면, 제어 워드 TMPON의 n번째 비트가 설정된다(블럭 244). 그렇지 않다면, TMPON의 n번째 비트는 0을 유지할 것이다. 인덱스 n이 증분된 후(블럭246), n의 값이 검사된다(검색부 248). 3이상, 즉 블럭(240),(244) 및 (246)과 검색부(242) 및 (248)를 구비하는 루프가 4회 반복되었음을 나타내는 경우, n은 리세트되고(블럭 250), 프로그램은 단전 루틴(제12도)으로 진행한다. n이 3 이상이 아니면, 프로그램은 블럭(252)로 복귀하여, 다음 히팅 유닛을 위한 전력 워드에 대한 비트를 테스트한다. 변수 TMPON의 4비트 모두에 대해 적절한 상태가 설정된 후, 프로그램은 단전 루틴(제12도)으로 분기한다(블럭 252).
단전 루틴-제12도
이 루틴의 기능은 4개의 각 히팅 유닛에 대해 다음의 전력 사이클 동안 트라이악 트리거링 결정을 실행하도록 트라이악(24a) 내지 (24d)들을 트리거하는 것이다.
제12도의 루틴을 참조로 하면, 이 루틴의 압력에서, 트라이악들을 제어하는 출력 래치 P500 내지 P503들이 리세트된다(블럭 260). 다음에, 프로그램은 입력 포트 P810으로부터 제로 크로싱 검출기의 상태를 나타내는 입력을 판독하고(블럭 262), 검색부(264)는 이 압력이 전력 신호의 포지티브 고인 제로 크로싱의 발생을 의미하는 논리 1로 스위치될 때까지 이 압력의 상태를 검사한다. P810이 1이면, 프로그램은 검색부(266)로 진행하고, 여기서 전력 워드 TMPON의 4비트를 잇따라 검사하여, 출력 래치 P500 내지 P503들중의 적절한 하나를 세트시킨다. 비트 0 내지 3을 잇따라 검사하기 위해 인덱스 변수 n이 다시 사용된다. 프리세트 루틴으로부터의 분기에 앞서 n은 0으로 리세트됨을 상기하기 바란다. 검색부(266)는 n번째 비트가 1인지를 테스트한다. 만일 그렇다면, 출력 P50(n)이 세트되고(블럭 268), n이 증분되며(블럭 270), 검색부(272)에서 n이 3 이상인지에 대해 검사된다. n이 3 이하이면, 프로그램은 검색부(266)로 복귀하여 다음의 비트를 검사하고 해당 출력 포트를 적절히 세트시킨다. 출력 래치 P500 내지 P503들 중에서 변수 TMPON 내의 논리 1상태의 비트들과 관련된 것들은 세트된다. 출력 래치들중에서 TMPON 내의 0비트들과 관련된 것들은 세트되지 않는다. 각 래치는 이 루틴의 입력에서 리세트되기 때문에, 후자의 경우의 래치들은 리세트 상태를 유지한다.
이와같이 하여, 제어 워드 TMPON의 각 비트가 이 단전 루틴 통과시마다 테스트된다. 이러한 방식으로 각 트라이악을 트리거할 것인지의 여부에 대한 결정이 제어 프로그램 통과시마다 수행된다. 검색부(206) 및 (272)와 블럭(268) 및 (270)을 구비하는 루프가 일단 4회 반복되면, 각 히팅 유닛에 대해 한번씩, 다음의 전력 사이클에 대한 전력 제어 결정이 실행 완료되고, 프로그램은 전력합 루틴(제13도)로 분기한다.
전력합 루틴-제13도
이 루틴은 각 히팅 유닛에 공급된 전력 레벨을 감시하고, 래치 PWRSUML을 세트하거나 리세트하고, OPR을 적절히 갱신한다. PWRSUML과 OPR은 쿡톱 기구에 의해 유도된 총 전류가 허용 범위 이내가 되게끔 각 히팅 유닛에 공급된 전력 레벨을 감시하기 위해 인스턴트 온 루틴에서 이용된다. PWRSUM은 각 히팅 유닛의 전력 레벨의 합과 동일하게 세트된다. 이 합이 38보다 크면, 쿡톱 기구에 의해 유도된 총 전류는 35암페아의 최대 제한값을 초과하게 된다. 그리고, 상기 합이 기준값 38을 넘으면, PWRSUM은 세트되고, OPR은 1씩 증가된다. 만약 전력 레벨이 상기 기준값보다 크지 않으면, PWRSUML은 리세트되고, OPR은 1씩 증가된다. 만약 전력 레벨이 상기 기준값보다 크지 않으면, PWRSUML은 리세트되고, OPR은 1씩 감소된다.
이제 13도에 대해 설명한다. 이 프로그램을 개시할때 PWRSUM은 전력 레벨합으로 세트된다(블럭 280). 이 값은 검색부(282)에서 16진수로 표시된 기준값과 비교된다(16진의 26은 10진의 38과 같다). 만약 PWRSUM이 기준값은 초과하면 PWRSUML은 세트되고(블럭 284), OPR은 1씩 증가된다(블럭 286). 만약 PWRSUM이 기준값을 초과하지 않으면 PWRSUML은 리세트된다(블럭 290). 검색부(292)에서, OPR이 0보다 작거나 같은 것으로 판정되면 1씩 감소된다(블럭 294). PWRSUML과 OPR이 적절히 설정되면, 프로그램은 다음 히팅 유닛에 대한 제어 프로그램을 반복하기 위해 제7도의 주사루틴으로 복귀한다(블럭 288).
본 명세서에서는 본 발명의 특수한 실시예에 관하여도 도시되고 설명되었으나, 당분야에 통상의 지식을 가진자라면 각종의 변형 및 변경을 실현할 수 있을 것이다. 예를들어, 도시된 실시예는 적외선 가열 유니트들을 채용하고 있다. 그러나, 본 발명은 통상의 전도형 쿡톱들에도 또한 이용될 수 있다. 그러므로, 첨부된 특허청구의 범위에서는 본 발명의 진정한 원리 및 개요를 벗어나지 않는 모든 변형 및 변경까지도 포함되는 것으로 한다.

Claims (19)

  1. 예정된 RMS 전압의 출력 전력 신호에 의해 특성화되는 가정용 표준 전원으로 활성화되는 전기 쿡톱 기구에 있어서, 이 전기 쿡톱 기구는 외부 전원의 출력 전력 신호의 RMS 전압보다 낮은 최대 RMS 전압 레벨에서 대기 상태로 동작하게끔 설계된 적어도 1개의 전기 저항성 히팅 유닛과, 유저가 오프 세팅을 포함한 히팅 유닛에 대한 다수의 전력 세팅들중 하나를 선택할 수 있게 하는 유저의 입력 선택 수단과, 상기 입력 선택 수단에 응답해서, 다수의 펄스 반복율중 하나에서 외부 전원으로부터의 예정된 고정 주기에 대한 전력 펄스들을 상기 히팅 유닛에 결합시키는 전력 제어 수단을 구비하는데, 각 반복율은 히팅 유닛에 공급되는 대응 RMS 전압 레벨을 설정하고, 각 유저 선택 전력 세팅은 다수의 전력 펄스 반복율중 대응하는 반복율에 결합되며, 상기 반복율은 상기 히팅 유닛의 RMS 전압 레벨과 일치하는 RMS 전압 레벨을 히팅 유닛에 효과적으로 공급하는 최대 유저 선택 전력 세팅에 결합되므로써, 전원의 출력 전력 신호의 RMS 전압 레벨보다 낮은 최대 유저 선택 전력 세팅에 결합된 전력 레벨에서 동작할때 상기 RMS 전압이 상기 히팅 유닛에 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 쿡톱 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히팅 유닛에 대해 유저가 마지막 오프 세팅을 선택한 이후 경과된 시간을 측정할 수 있는 타이밍 수단을 아울러 구비하고, 상기 전력 제어 수단은 오프 전력 세팅으로부터 넌 오프 전력 세팅들중 하나로의 전환을 검출해내는 수단을 아울러 구비하고, 상기 전력 제어 수단은 오프 세팅에서 넌 오프 세팅으로의 전환이 검출되었을때 상기 경과된 시간의 함수로서 제어되는 과도 가열 주기 동안, 외부 전원의 전력 신호의 RMS 전압 레벨과 동일한 전압 레벨을 상기 히팅 유닛에 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 쿡톱 기구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전력 제어 수단은 상기 경과된 시간이 상기 유닛의 온도를 주변의 온도로 냉각시키기에 충분한 예정된 최소시간보다 짧으면 과도 가열 주기를 예정된 제1주기로 제한하고, 만약 짧지 않으면 과도 가열 주기를 상기 제1주기보다 큰 주기로 제한하는 것을 특징으로 하는 쿡톱 기구.
  4. 예정된 RMS 출력 전압을 갖는 외부 전원에 의해 활성화되는 적어도 1개의 1개의 전기 저항성 히팅 유닛과, 유저가 상기 히팅 유닛에 대해 다수의 예정된 전력 세팅중 하나를 선택할 수 있게 하는 유저의 선택 입력 수단과, 상기 히팅 유닛의 출력 전력을 제어하기 위해 상기 유저의 선택 입력 수단에 응답하는 제어 수단과, 상기 히팅 유닛을 외부 전원에 선택적으로 접속시키기 위해 상기 제어 수단에 응답하는 스위치 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 다수의 스위칭율중 한 스위칭율로 상기 스위치 수단을 선택적으로 스위치하며, 각 스위칭율은 상기 히팅 유닛에 공급된 대응 RMS 전압 레벨을 정의하고, 각 유저 전력 세팅은 상기 스위칭율중 대응 스위칭율과 결합되고, 최대 유저 선택 전력 세팅은 RMS 출력 전압보다 작은 RMS 전압 레벨을 결정하는 대응 수위칭율을 가져, 상기 히팅 유닛이 외부 전원의 RMS 출력 전압보다 낮은 RMS 전압에서 동작하게끔 설계될 수 있는 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  5. 제4항에 있어서, 최대 유저 선택 전력 세팅과 일치하는 RMS 전압 레벨은 외부 전원의 RMS 출력 전압의 75% 보다 실질적으로 크지 않고, 상기 히팅 유닛은 최대 유저 선택 전력 세팅과 일치하는 RMS 전압에서 동작하게끔 설계된 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 외부 전원의 60Hz, 240볼트의 가정용 규격 AC 전원이고, 상기 유저 선택 전력 세팅에 대응하는 RMS 전압 레벨은 대략 180볼트의 RMS인 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 외부 전원은 가정용 규격 AC 전원이고, 상기 제어 수단은 상기 외부 전원의 전력 펄스를 상기 히팅 유닛에 공급하기 위해 상기 스위치 수단의 스위칭율을 제어하고, 상기 펄스는 외부 전원의 AC 전력 신호의 1사이클을 구비하고, 전력 펄스 반복율을 정의하는 상기 각 스위칭율은 상기 예정된 대응 RMS 전압 레벨을 상기 히팅 유닛에 공급하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 수단은 오프 전력 세팅에서부터 넌 오프 전력 세팅으로의 전환을 검출해내는 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 히팅 유닛을 방열온도에 신속히 이르게 하기 위해 과도 가열 주기 동안, 과도 구동 RMS 전압 레벨에 대응하는 펄스 반복율을 최대 유저 선택 전력 세팅에 대응하는 반복율보다 높게 선택하는 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  9. 제8항에 있어서, 과도 가열 주기 동안 상기 히팅 유닛에 공급된 과도 구동 RMS 전압 레벨은 전원의 RMS 출력 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어 수단은 유저가 마지막으로 선택한 오프 세팅 이후 경과된 시간을 측정하는 수단과, 이전 사용으로 인해 가열된 바 있는 히팅 유닛을 과도하게 가열하는 것을 방지하기 위해 상기 경과된 시간에 대한 함수로서 가열 주기를 제어할 수 있는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 과도 가열 주기를 제한하는 수단은 상기 경과된 시간과 예정된 기준 시간을 비교하는 수단과, 만약 상기 경과된 시간이 상기 기준 시간보다 작으면 이 과도 가열 주기를 상기 예정된 제1시간으로 제한하고 그렇지 않으면 상기 제1시간보다 큰 예정된 제2시간으로 제한하는 수단을 제한하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 과도 가열 주기 제한 수단은 상기 경과된 시간과 계속 증가하는 여러 기준 시간들을 비교하는 수단과, 상기 과도 가열 주기를 계속 증가하는 예정된 여러 대응 시간 주기로 선택적으로 제한하여 선택된 주기가 초과될 최장의 기준 시간중 하나와 일치하게 하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 히팅 장치.
  13. 예정된 RMS 전원의 출력 전력 신호에 의해 특성화되는 가정용 표준 전원으로 활성화되는 전기 쿡톱 기구에 있어서, 이 전기 쿡톱 기구는 외부 전원의 출력 전력 신호의 RMS 전압보다 낮은 최대 RMS 전압 레벨에서 대기 상태로 동작하게끔 설계된 다수의 전기 저항성 히팅 유닛과, 유저가 오프 세팅을 포함한 히팅 유닛에 대한 다수의 전력 세팅들중 하나를 선택할 수 있게 하는 유저의 입력 선택 수단과, 각 히팅 유닛의 출력 전력을 별개로 제어하기 위해 유저의 선택 입력 수단에 응답하는 전력 제어 수단과, 상기 각 히팅 유닛에 결합되어 상기 제어 수단에 응답하고 그 관련 히팅 유닛을 외부 전원에 선택적으로 결합시키는 스위치 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 다수의 스위칭율중 하나에서 상기 각 스위치 수단을 선택적으로 스위치하며, 각 스위칭율은 상기 히팅 유닛들중 관련 히팅 유닛에 공급될 대응 RMS 전압 레벨을 정의하고, 상기 유저 선택 전력 세팅은 상기 스위칭율중 관련 스위칭율에 결합되고, 최대 유저 선택 전력 세팅은 전원의 전력 신호의 RMS 레벨보다 낮은 RMS 전압 레벨을 정의하는 대응 스위칭율을 가지므로써, 각 히팅 유닛이 전원의 전력 신호의 RMS 레벨보다 낮은 RMS 전압에서 동작하게끔 설계될 수 있는 것을 특징으로 하는 쿡톱 기구.
  14. 제13항에 있어서, 상기 외부 전원은 가정용 규격 AC 전원이고, 상기 제어 수단은 상기 외부 전원의 전력 펄스를 상기 히팅 유닛에 공급하기 위해 상기 스위치 수단의 스위칭율을 제어하고, 상기 펄스는 외부 전원의 AC 전력 신호의 1사이클을 구비하고, 전력 펄스 반복율을 정의하는 상기 각 스위칭율은 상기 예정된 대응 RMS 전압 레벨을 상기 히팅 유닛에 공급하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 쿡톱 기구.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어 수단은 오프 전력 세팅에서부터 넌 오프 전력 세팅으로의 전환을 검출해내는 수단을 아울러 구비하고, 상기 제어 수단은 히팅 유닛을 방열온도에 신속히 이루게 하기 위해 과도 가열 주기 동안, 과도 구동 RMS 전압 레벨에 대응하는 펄스 반복율을 최대 유저 선택 전력 세팅에 대응하는 반복율보다 높게 선택하는 것을 특징으로 하는 쿡톱 기구
  16. 제15항에 있어서, 과도 가열 주기 동안 상기 히팅 유닛에 공급된 과도 구동 RMS 전압 레벨은 전원의 RMS 출력 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 쿡톱 기구.
  17. 제15항에 있어서, 상기 전력 제어 수단은 상기 히팅 유닛에 의해 유도된 총 전류가 예정된 제한 범위보다 큰 시점을 결정해내는 수단과, 상기 총 전류를 허용 범위 이내로 줄이기 위해 각 히팅 유닛에 공급된 유효 전력 레벨을 감소시키는 수단을 아울러 구비하는 것을 특징으로 하는 쿡톱 기구.
  18. 제17항에 있어서, 상기 각 반복율은 숫자 지시기에 항당되고, 상기 총 전류가 예정된 제한 범위를 초과하는 시점을 결정하는 수단은 각 히팅 유닛에 공급된 펄스 반복율과 일치하는 숫자 지시기의 합을 산출하여 이 합과 상기 히팅 유닛에 대한 최대 허용 총 전류를 나타내는 예정된 기준값을 비교하는 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 합이 상기 기준값보다 작아질 때까지 상기 각 히팅 유닛에 공급된 반복율을 저하시키는 것을 특징으로 하는 쿡톱 기구.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전력 제어 수단은 반복율 변화와 일치하는 공급된 전력 레벨의 감소를 보상하기 위해, 과도 가열 모드에서 동작하는 상기 히팅 유닛에 공급된 반복율을 상기 제어 수단이 저하시킬때, 과도 가열 모드에서 동작하는 히팅 유닛에 대한 가열 주기를 연장시키는 수단을 아울러 구비하는 것을 특징으로 하는 쿡톱 기구
KR1019870015594A 1987-01-05 1987-12-31 전력제어가 개선된 쿡톱 기구 KR960014015B1 (ko)

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US000,426 1987-01-05
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