KR100728321B1 - Device for preventing overheating of non-magneticfield heating wire capable of detecting temperature - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무자계 발열선의 과열방지장치의 회로도,1 is a circuit diagram of an overheat prevention apparatus of a magnetic field heating wire according to an embodiment of the present invention;
도 2는 상기 도 1의 무자계 발열선을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining the non-magnetic heating wire of FIG.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무자계 발열선의 과열방지장치의 회로도, 3 is a circuit diagram of a device for preventing overheating of a magnetic field free wire according to another embodiment of the present invention;
도 4는 상기 도 3의 무자계 발열선을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the magnetic field-free heating line of FIG. 3.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 정류부 200: 온도조절부100: rectifier 200: temperature control unit
SCR: 사이리스터 TH1, TH2: 서미스터SCR: Thyristor TH1, TH2: Thermistor
300: 무자계발열선 400: 온도감지부300: no heating element 400: temperature detection unit
R15: 저항 500: 안전회로부R15: Resistance 500: Safety Circuit
510: 증폭부 510: amplification unit
본 발명은 전열제품(침구류 등)의 열원으로 사용되는 무자계 발열선의 구동제어회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 무자계 발열선 제어회로의 주요 부품(전류구동소자 등)의 고장(error)시 발생되는 무자계 발열선의 과열을 검출하여 전원공급을 자동 차단함으로써, 안전사고를 미연에 방지하도록 한 무자계 발열선의 과열방지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a drive control circuit for a non-magnetic heating wire used as a heat source of a heat transfer product (bedding, etc.), and more particularly, to an error of a main component (current driving element, etc.) of the non-magnetic heating wire control circuit. The present invention relates to a device for preventing overheating of a non-magnetic heating wire which detects an overheating of the non-magnetic heating wire generated at the time and automatically cuts off the power supply, thereby preventing a safety accident.
주지한 바와 같은, 무자계 발열선은 전자파가 발생되지 않는 등 여러 가지 유용한 효과를 가지는 열원으로 알려지면서, 근래 주목을 받는 기술이다. 이러한 무자계 발열선 및 이를 적용한 전열제품(예를 들어 침구류, 전기매트 등)에 대한 기술은 다수 개시(disclose)된 바 있다.As is well known, the magnetic field-free heating wire is known as a heat source having various useful effects such as not generating electromagnetic waves, and is a technology that has recently attracted attention. Descriptions of such a magnetic field heating wire and a heat transfer product (for example, bedding, electric mat, etc.) using the same have been disclosed.
종래, 상기 무자계 발열선의 구동 제어회로의 온도조절장치에 있어서, 주요 소자인 전류구동소자나 이의 주변회로 등에 고장(error)이 발생되면 무자계 발열선에 과전류가 흐르게 되고, 이로 인한 화재 등의 문제점이 발생하게 되었다.Conventionally, in the temperature control device of the drive control circuit of the non-magnetic heating wire, if an error occurs in a current driving element or a peripheral circuit thereof, which is a main element, an overcurrent flows in the non-magnetic heating wire, resulting in a problem such as a fire. This happened.
본 발명은 상기와 같은 배경 하에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 무자계 발열선 제어회로의 주요 부품(전류구동소자 등)의 고장(error)시 발생되는 무자 계 발열선의 과열을 검출하여 전원공급을 자동 차단함으로써, 안전사고를 미연에 방지하도록 한 무자계 발열선의 과열방지장치를 제공하는 것에 있다.The present invention has been made under the above-mentioned background, and an object of the present invention is to detect the overheating of the non-magnetic heating wire generated when an error occurs in the main component (current driving element, etc.) of the non-magnetic heating wire control circuit to supply power. It is an object of the present invention to provide an overheating prevention device for a magnetic field-free heating wire that automatically prevents a safety accident.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상용교류전원을 필터링, 정류 및 평활하여 소정 직류 동작전원을 생성하여 각 부에 공급하는 정류부와, 가변저항과 무자계 발열선의 온도를 검출하는 서미스터의 신호를 피드백 받아 전류구동소자인 사이리스터의 게이트 신호를 가변하여 줌으로써, 무자계 발열선으로 인가되는 전류의 양을 설정 및 조절하여 주는 온도조절부와, 상기 온도조절부를 통해 전원이 상기 무자계 발열선의 일측 제1발열선과 제2발열선에 인가되도록 구성되는 무자계 발열선의 제어회로에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention filters, rectifies, and smoothes a commercial AC power to generate a predetermined DC operation power, and supplies a rectifying part for supplying each part, and a signal of a thermistor detecting a temperature of a variable resistor and a magnetic field heating wire. By receiving the feedback and varying the gate signal of the thyristor, which is a current driving element, the temperature control unit for setting and controlling the amount of current applied to the non-magnetic heating wire, and the power supply through the temperature control unit to the first side of the non-magnetic heating wire In the control circuit of the non-magnetic heating wire configured to be applied to the heating wire and the second heating wire,
저항과, 상기 저항과 근접 또는 접촉되도록 설치되어 상기 저항의 발열온도를 감지하는 서미스터로 이루어진 온도감지부와, A temperature sensing unit comprising a resistor and a thermistor installed to be in contact with or in contact with the resistor;
상기 무자계 발열선의 제1발열선이 상기 온도감지부의 저항을 개재하여 트라이액의 일단에 연결되고, 상기 트라이액의 타단이 상기 무자계 발열선의 제2발열선에 연결되도록 구성되며, 상기 온도감지부의 서미스터의 저항값이 과열온도 설정값에 도달되면, 상기 트라이액의 게이트신호를 차단하여 주는 안전회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The first heating wire of the non-magnetic heating wire is connected to one end of the triac via the resistance of the temperature sensing unit, the other end of the triac is configured to be connected to the second heating wire of the non-magnetic heating wire, the thermistor of the temperature sensing unit When the resistance value of the overheat temperature reaches the set value, characterized in that it further comprises a safety circuit for blocking the gate signal of the triac.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무자계 발열선의 과열방지장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of an overheat prevention apparatus of a magnetic field heating line according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명 무자계 발열선의 과열방지장치는 정류부(100), 온도조절부(200), 무자계 발열선(300), 온도감지부(400) 및 안전회로부(500)를 포함한다.As shown, the present invention, the overheat prevention device of the non-magnetic heating wire includes a rectifying
상기 정류부(100)는 상용교류전원을 필터링, 정류 및 평활하여 소정 직류 동작전원(Vcc)을 생성하여 각 부에 공급하여 준다. 따라서 그 회로 구성을 살펴보면, 전원의 일단에 형성된 필터회로인 저항(R1) 및 캐패시터(C1)와, 정류소자인 브리지 다이오드(BD)와, 평활회로인 캐피시터(C3,C4) 및 저항(R2)을 포함한다. 미설명 부호 C2,C5는 캐패시터, ZD1은 제너다이오드, D1은 다이오드, R3는 저항이다.The
상기 온도조절부(200)는 가변저항(VR1)을 이용하여 전류구동소자인 사이리스터(SCR)의 게이트 신호를 가변하여 줌으로써, 무자계 발열선(300)으로 인가되는 전류의 양을 조절하여 준다.The
이를 상세히 살펴보면, 전원의 일단은 무자계 발열선(300)의 저저항리드선(304)에 연결되고, 전원의 타단은 사이리스터(SCR)의 애노드단에 연결됨과 동시에 다이오드(D2), 캐패시터(C6) 및 저항(R4,R5)을 통해 무자계 발열선(300)의 온도를 감지하는 서미스터(TH1)의 일단에 연결된다.Looking at this in detail, one end of the power supply is connected to the low
또한, 상기 사이리스터(SCR)의 캐소드단은 상기 무자계 발열선(300)의 히터코일(302)에 연결되고, 상기 서미스터(TH1)의 타단이 저항(R7~R9) 및 가변저 항(VR1)을 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결되며, 상기 트랜지스터(Q2)의 에미터단이 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결되어 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터 출력이 상기 사이리스터(SCR)의 게이트 전류를 제어하도록 구성된다.In addition, the cathode end of the thyristor (SCR) is connected to the
따라서 이의 동작을 살펴보면, 가변저항(VR1)을 조절하여 무자계 발열선(300)에 대한 소정의 온도 설정을 하면, 트랜지스터(Q2)의 베이스에 인가되는 전류가 제한되면서, 결과적으로 트랜지스터(Q1)의 출력전류가 제한된다. 이 제한된 설정 온도에 대한 출력은 사이리스터(SCR)에 흐르는 전류를 조절하게 되어, 결국 무자계 발열선(300)에 인가되는 전류량을 제한하게 된다.Therefore, in operation thereof, when the predetermined temperature is set for the
또한, 서미스터(TH1)는 무자계 발열선(300)으로부터 발생되는 온도를 감지하여 자동으로 그 자체 저항값이 변화되고, 이에 대한 신호를 상기 가변저항(VR1)을 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스에 피드백 신호로써 입력되어 상기 무자계 발열선(300)의 발열온도가 설정된 온도를 유지하도록 구동되는 것이다.In addition, the thermistor TH1 senses a temperature generated from the magnetic field-
다음으로, 상기 무자계 발열선(300)의 구성을 도 2를 통해 상세히 알아본다.Next, the configuration of the
상기 무자계 발열선(300)은 폴리에스터 등으로 이루어진 심실(301)과, 상기 심실(301)의 외주면에 어느 한 방향으로 길이 방향을 따라 나선형태로 감겨진 히터 코일(302)과, 상기 히터 코일(302)이 감긴 심실(301)에 피복되어 히터 코일(302)을 차폐하는 내부 절연체(303)와, 상기 내부 절연체(303)의 외주면에 상기 히터 코일(302)과 반대방향의 나선형으로 감기는 저저항리드선(304)과, 상기 내부 절연체(303) 위에 피복되어 상기 저저항 리드선(304)을 차폐하는 외부 절연체(305)로 구성된다.The magnetic field-
여기에서는 일례의 무자계 발열선(300)의 구성을 도시하고 설명하였으나, 이 형태는 얼마든지 다양한 변경이 가능하다.Here, although the configuration of an example of the magnetic field-
이와 같이 구성된 상기 무자계 발열선(300)은 후술하는 온도감지부(400) 및 안전회로부(500)가 상기 무자계 발열선(300)의 타측의 히터코일(302)(이하 '제1발열선' 이라 함)과 저저항리드선(304)(이하 '제2발열선'이라 함)에 개재되도록 하고, 일측의 히터코일(302) 및 저저항리드선(304)에 전원을 인가하는 것에 의하여, 발열동작을 수행하게 된다.The
상기 온도감지부(400)는 새로운 구성의 독립적인 장치이다. 즉 무자계 발열선(300)의 발열 온도에 비례하는 발열 온도 값을 갖는 부품소자인 저항(R15)과, 이 저항(R15)과 근접 또는 접촉되도록 설치되어 상기 저항(R15)의 발열온도를 감지하는 서미스터(TH2)로 구성된다.The
예를들어, 무자계 발열선의 발열 온도가 70℃에 도달되면 저항(R15)은 35℃에 해당되는 열을 발산하게 되고, 상기 서미스터(TH2)가 저항(R15)의 발열 온도를 감지함으로써, 상기 서미스터(TH2)는 제1발열선(302)에 흐르는 전류(과전류)를 간접 감지하게 된다.For example, when the heating temperature of the non-magnetic heating wire reaches 70 ℃, the resistor (R15) emits heat corresponding to 35 ℃, the thermistor (TH2) by detecting the heating temperature of the resistor (R15), Thermistor TH2 indirectly detects a current (overcurrent) flowing in the
상기 안전회로부(500)는 상기 온도감지부(400)의 저항(R15)의 온도를 검출하여 과열시 제1발열선(302) 및 제2발열선(304)의 연결을 차단하여 회로를 보호하고, 안전사고를 방지토록 한 것이다.The
즉 상기 안전회로부(500)는 트라이액(TC)의 일단이 온도감지부(400)의 저 항(R15)을 통해 제1발열선(302)에 연결되고, 상기 트라이액(TC)의 타단이 상기 제2발열부(304)에 연결되도록 구성되고, That is, the
상기 온도감지부(400)의 서미스터(TH2)의 일단이 분압 저항(R16~R20)을 통해 비교기(COM1)의 비반전단(+)에 연결되고, 상기 서미스터(TH2)의 타단이 상기 분압 저항(R16) 및 저항(R19)의 접점에 연결되어, 상기 서미스터(TH2)의 저항값에 따라 상기 비교기(COM1)의 출력이 가변되도록 구성된다.One end of the thermistor (TH2) of the
또한, 상기 비교기(COM1)의 출력은 저항(R23)을 통해 비교기(COM2)의 반전단(-)에 연결되고, 상기 비교기(COM2)의 비반전단(+)에는 저항(R24,R25) 및 가변저항(VR3)으로 구성된 분압저항이 기준전압으로 설정되도록 연결되며, 상기 비교기(COM2)의 출력이 증폭부(510)를 통해 포토커플러(PC)에 입력되도록 연결되고, 상기 포토커플러(PC)의 출력이 상기 트라이액(TC)의 게이트에 연결되도록 구성된다.In addition, the output of the comparator COM1 is connected to the inverting terminal (-) of the comparator COM2 through the resistor R23, and the resistors R24 and R25 and the variable are connected to the non-inverting terminal (+) of the comparator COM2. The voltage divider constituted by the resistor VR3 is connected to be set as the reference voltage, and the output of the comparator COM2 is connected to be input to the photocoupler PC through the
결국, 상기 안전회로부(500)는 상기 온조감지부(400)의 서미스터(TH2)의 온도감지에 따라 과열시 상기 트라이액(TC)의 게이트 신호를 차단하여 제1발열선(302)과 제2발열선(304)이 단선(open) 되도록 하여줌으로써, 과열로 인한 문제점을 방지하여 주는 것이다. As a result, the
미설명 부호, ZD2는 제너다이오드, R22, R26~R29는 저항, C9,C10은 캐패시터이다.ZD2 is a zener diode, R22, R26 to R29 are resistors, and C9 and C10 are capacitors.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시 예에 따른 전체동작을 이하 설명한다.The overall operation according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described below.
먼저, 정상 동작시를 살펴보면, 인가된 전원은 정류부(100)를 통해 각 부에 동작 직류전원(Vcc)을 제공함과 동시에 온도조절부(200)를 통해 무자계 발열선(300)의 일측 제1발열선(302)과 제2발열선(304)에 인가되고, 이때 상기 무자계 발열선(300)의 타측 제1발열선(302)과 제2발열선(304)은 안전회로부(500)의 트라이액(TC)이 도통되어 있는 관계로 서로 연결(short)된 상태를 유지한다. First, referring to the normal operation, the applied power is supplied to the respective operation DC power supply (Vcc) through the
따라서 상기 무자계 발열선(300)은 발열동작을 수행한다.Therefore, the
여기서, 온도조절부(200)는 가변저항(VR1)을 통해 사용자가 설정한 온도를 유지하도록 무자계 발열선(300)의 온도를 감지하는 서미스터(TH1)의 동작에 의해 전원 전류의 흐름을 제어하는 사이리스터(SCR)를 적절히 제어하여 상기 무자계 발열선(300)이 설정된 온도를 유지하도록 구동제어 한다.Here, the
이와 같은 상태에서, 온도조절부(200)의 주요 소자인 사이리스터(SCR)가 고장(error)난 경우, 또는 이와 연결된 주변 부품회로의 고장으로 상기 사이리스터(SCR)가 정상동작을 하지 못해 전원이 계속 유입되는 경우, 무자계 발열선(300)에 과전류가 유입되어, 이 전류가 흐르게 되는 온도감지부(400)의 저항(R15) 부품의 자체 온도가 무자계 발열선(300)의 발열온도에 비례하여 크게 상승하게 된다.In such a state, when the thyristor (SCR), which is the main element of the
이때 상기 저항(R15)의 온도를 서미스터(TH2)가 감지하게 되는 데, 예를 들어 상기 무자계 발열선(300)의 온도가 70℃이면 상기 저항(R15)의 부품온도는 35℃에 이르게 된다.At this time, the thermistor TH2 senses the temperature of the resistor R15. For example, when the temperature of the
따라서 이 저항(R15)의 온도를 감지한 서미스터(TH2)는 부저항 특성 서미스터로 자체 저항값이 낮아지게 되어, 이 신호는 안전회로부(500)의 비교기(COM1)의 비반전단(+)에 걸리는 전압을 상승시켜 준다.Therefore, the thermistor TH2 that senses the temperature of the resistor R15 is a negative resistance characteristic thermistor, and its own resistance value is lowered. This signal is applied to the non-inverting terminal (+) of the comparator COM1 of the
따라서 상기 비교기(COM1)는 하이레벨신호를 출력하게 되고, 이 신호는 비교기(COM2)의 반전단(-)에 인가된다. 상기 비교기(COM2)는 반전단자(-)에 하이레벨신호가 입력되어, 하이레벨로 출력되던 신호가 로우레벨신호로 출력된다. Accordingly, the comparator COM1 outputs a high level signal, which is applied to the inverting terminal (-) of the comparator COM2. The comparator COM2 receives a high level signal through the inverting terminal (−), and outputs a high level signal as a low level signal.
상기 비교기(COM2)를 통해 출력된 로우레벨신호는 증폭부(510)를 거쳐 포토커플러(PC)에 인가되어 포토커플러(PC)는 턴오프(Turn-off)되고, 트라이액(TC)의 게이트 신호가 차단된다.The low level signal outputted through the comparator COM2 is applied to the photocoupler PC through the
따라서 트라이액(TC)은 차단되며, 제1발열선(302) 및 제2발열선(304)은 단선(open) 된 상태가 되고, 상기 무자계 발열선(300)에 전원의 흐름이 차단되어 자칫 발생될 수 있는 있는 과열로 인한 화재 등의 위험요소를 방지하게 된다.Therefore, the triac (TC) is blocked, the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무자계 발열선의 과열방지장치의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a device for preventing overheating of a magnetic field free wire according to another embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일실시예와 전체회로는 동일하되, 다음과 같은 일부의 회로 구성에 차이가 있으며, 이로 인한 효과는 동일하다.As shown, another embodiment of the present invention is the same as the whole circuit of one embodiment of the present invention, there is a difference in some of the circuit configuration as follows, the effect is the same.
즉 온도조절부(200)에 있던 무자계 발열선(300)의 온도를 검출하는 서미스터(TH)를 없애고, 대신 무자계 발열선(300)에 이의 도선(307)이 지나가도록 구성하여, 결국 상기 무자계 발열선(300)의 온도를 감지할 수 있도록 한 것이다.That is, the thermistor TH for detecting the temperature of the
이와 같이 구성되는 무자계 발열선(300)의 구성을 도 4를 참조하여 설명한다.The configuration of the magnetic field-
도시된 바와 같이, 심실(301)과 내부절연체(303) 사이에 제2내부절연체(306)를 더 형성하고, 상기 제2내부절연체(306) 외부에 상기 온도조절부(200)의 도선(307)을 권취하여 구성한 것이다.As shown, a second
따라서 상기 제2내부절연체(306)에 권취된 도선(307)에서는, 상기 무자계 발열선(300)의 발열온도에 따라 흐르는 도선(307)에 저항의 변화가 오게 되고, 이는 전류를 변화를 초래하여 결국 사이리스터(SCR)를 피드백 제어하게 되는 것이다.Therefore, in the
이상에서와 같이 본 발명은 전열제품(침구류 등)의 열원으로 사용되는 무자계 발열선 제어회로의 주요 부품(전류구동소자 등)의 고장(error)시 발생되는 무자계 발열선의 과열을 검출하여 전원공급을 자동 차단함으로써, 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 유용한 발명이다.As described above, the present invention detects overheating of the non-magnetic heating wire generated when an error occurs in a main component (current driving element, etc.) of the non-magnetic heating wire control circuit used as a heat source of an electric heating product (bedding, etc.). By automatically shutting off the supply, it is a useful invention that can prevent safety accidents in advance.
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