KR20100099361A - 인버터 방식의 전기매트 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기매트를 구현함에 있어서 화재나 감전사고를 유발시키지 않고, 안전한 구동과 경제성을 보장할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 외부로부터 입력되는 상용전원을 직류전압으로 변환하여 트랜스의 1차권선의 일측에 공급하는 정류부와; 비교적 높은 주파수의 발진신호로 구형파를 생성하여 제1트랜지스터를 통해 트랜스를 구동시키는 트랜스구동제어부와; 상기 트랜스의 2차권선측에서 출력되는 교류전압을 이용하여 히터의 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 히터구동전원 공급부 및, 시스템 각부에서 필요로 하는 직류전압을 생성하는 전원공급부와; 중앙처리장치로부터 공급되는 구동제어신호로 제2트랜지스터를 스위칭 구동시켜 히터의 열선이 구동되게 하는 히터구동 제어부와; 상기 제2트랜지스터를 통해 상기 히터의 열선의 타측에 연결되어 그 열선의 저항값 변화에 따른 전압이나 전류를 검출하여 그에 따른 레벨의 전압을 출력하는 전류/전압 검출부와; 상기 전류/전압 검출부에서 출력되는 검출신호의 전압을 증폭한 후 기 설정된 기준전압과 비교하여 그에 따른 전압을 출력하는 신호 증폭 및 비교부와; 리모콘이나 온도설정부에 의해 설정된 온도를 인식하여 그에 따른 구동제어신호를 상기 히터구동제어부에 출력하고, 상기 신호 증폭 및 비교부의 출력신호에 따라 그 구동제어신호의 출력을 제어하는 중앙처리장치에 의해 달성된다.

Description

인버터 방식의 전기매트 제어장치{A CONTROL APPARATUS OF INVERTER TYPE ELECTRIC MAT}

본 발명은 인버터 구동방식을 채용한 전기매트의 제어기술에 관한 것으로, 특히 화재나 감전사고를 유발시키지 않고, 안전한 구동과 경제성을 보장할 수 있도록 한 인버터 방식의 전기매트 제어장치에 관한 것이다.

근래 들어, 사회 구조가 점차 도시화되고 가족 구조가 핵가족화 되면서 그에 따른 각종 난방설비나 장치가 개발되었는데, 그 중에서 전기매트는 그 사용상의 편리성으로 인하여 다른 어떤 난방설비나 장치조가 널리 보급되어 사용되고 있다.

그런데, 종래의 전기매트에 있어서는 히터의 열선과 감지선이 서로 인접되게 설계되었다. 따라서, 오랜 사용으로 인한 경화 현상이나 또는 무거운 물건에 의해 히터의 열선과 감지선이 서로 단락되어 화재가 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 온도 제어방식에 있어서 응답속도가 느리고 안정도가 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 히터 열선이 단락되거나, 방열판이 과열되는 등의 안전사고가 발생될 우려가 있을 때 이를 자체적으로 진단하거나 조치를 취할 수 있는 기능이 구비되어 있지 않아 그만큼 안전사고에 취약한 문제점이 있었다.

또한, 히터의 열선이 정형파의 반파에 의해 구동되는 방식으로 되어 있어 많은 전자파가 발생되어 사용자의 건강을 해치게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 화재나 감전사고로부터 안전한 구조로 설계하고, 히터 열선이 단락되거나, 방열판이 과열되는 등의 위험상황을 자체적으로 진단하여 조치를 취할 수 있 전기매트를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 입력되는 상용전원을 직류전압으로 변환하여 트랜스의 1차권선의 일측에 공급하는 정류부와; 비교적 높은 주파수의 발진신호로 구형파를 생성하여 제1트랜지스터를 스위칭 구동시키는 트랜스구동 제어부와; 상기 트랜스구동 제어부에 의해 스위칭 구동되어 상기 트랜스를 구동시키는 제1트랜지스터와; 상기 트랜스의 2차권선측에서 출력되는 교류전압을 이용하여 히터의 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 히터구동전원 공급부 및, 시스템 각부에서 필요로 하는 직류전압을 생성하는 전원공급부와; 중앙처리장치로부터 공급되는 구동제어신호를 이용하여 제2트랜지스터를 스위칭 구동시키는 히터구동 제어부와; 상기 히터구동 제어부에 의해 스위칭 구동되어 히터의 열선을 구동시키는 제2트랜지스터와; 상기 제2트랜지스터를 통해 상기 히터의 열선의 타측에 연결되어 그 열선의 저항값 변화에 따른 전압이나 전류를 검출하여 그에 따른 레벨 의 전압을 출력하는 전류/전압 검출부와; 상기 전류/전압 검출부에서 출력되는 검출신호의 전압을 증폭한 후 기 설정된 기준전압과 비교하여 그에 따른 전압을 출력하는 신호 증폭 및 비교부와; 리모콘이나 온도설정부에 의해 설정된 온도를 인식하여 그에 따른 구동제어신호를 상기 히터구동제어부에 출력하고, 상기 신호 증폭 및 비교부의 출력신호에 따라 그 구동제어신호의 출력을 제어하는 중앙처리장치를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 별도의 온도감지선을 사용하지 않고 하나의 히터 열선의 타측 종단부를 통해 온도를 감지하므로, 온도감지선에 의해 화재가 발생되는 것이 근본적으로 해소되고 원가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 전기매트의 열선을 구형파 형태의 저전압으로 구동함으로써, 전자파 발생량이 월등히 줄어들고 화재발생이 현격히 줄어드는 효과가 있다.

또한, 히터 열선이 단락되거나 오픈되는 것을 즉시 검출하여 경고음을 발생하거나 경고 표시함으로써, 사용자로 하여금 안전사고에 즉시 대처하도록 할 수 있는 효과가 있다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 거이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공기 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 인버터 방식의 전기매트 제어장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 트랜스(3) 구동을 위한 정류부(1) , 트랜스구동 제어부(2) 및 제1트랜지스터(FET1)와; 상기 트랜스(3)의 2차코일측에서 출력되는 교류전압을 요구된 레벨의 직류전압으로 각기 변환하여 히터(7)의 구동전압, 시스템의 구동전압으로 각각 공급하는 히터구동전원 공급부(4) 및, 전원공급부(5)와; 상기 히터(7)를 구동하기 위한 히터구동제어부(6) 및 제2트랜지스터(FET2)와; 상기 히터(7)의 구동레벨을 검출하기 위한 전류/전압 검출부(8) 및 신호증폭 및 비교부(9)와; 온도설정부(14)를 통해 요구된 사용자의 설정온도가 유지되도록 상기 히터구동제어부(6)의 구동을 제어하는 중앙처리장치(10)와; 사용자가 리모콘을 통해 입력하는 적외선신호를 수신하기 위한 적외선 수신부(11), 설정온도를 표시하기 위한 온도 표시부(12) 및 경고 상황을 알리기 위한 경고장치(13)로 구성한다.

정류부(1)는 외부로부터 공급되는 상용전원(AC 110~220V)을 전파정류 및 평활하여 직류전압을 생성하는데, 이렇게 생성되는 직류전압이 트랜스(3)의 1차권선의 일측에 공급된다.

트랜스구동 제어부(2)는 제1트랜지스터(FET1)의 스위칭 구동에 필요한 비교적 높은 주파수(20~100KHZ)의 발진신호를 이용하여 구형파를 생성하고, 이를 제1트랜지스터(FET1)의 게이트에 출력한다. 이를 위해 상기 트랜스구동 제어부(2)를 발진기를 구비하거나 외부로부터 발진신호를 입력받는다.

제1트랜지스터(FET1)는 상기 트랜스구동 제어부(2)로부터 공급되는 구형파 펄스에 의해 스위칭 구동되는데, 이의 드레인이 상기 트랜스(3)의 1차 코일의 타측에 연결되어 있다. 그러므로, 상기 제1트랜지스터(FET1)의 스위칭 구동에 의해 상기 트랜스(3)가 구동되어 이의 2차권선측에는 권선비에 해당되는 레벨의 전압이 출력된다. 상기 트랜스(3)는 여러 종류의 코어(예: 철심 코어)를 이용하여 구현할 수 있지만, 본 발명에서는 비교적 높은 주파수에서 동작하고, 작은 사이즈, 경량성 및 고효율에 유리한 페라이트 코어로 구현한 것을 예로 하였다.

참고로, 상기와 같이 구동하는 정류부(1), 트랜스구동 제어부(2), 제1트랜지스터(FET1) 및 트랜스(3)가 인버터의 구성이다.

히터구동전원 공급부(4)는 상기 트랜스(3)의 2차권선측에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 그 직류전압의 레벨을 히터(7)의 구동에 적절한 레벨(예: DC 28V)로 변환하여 히터코일의 일측에 출력한다.

전원공급부(5)는 상기 트랜스(3)의 2차권선측에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 그 직류전압의 레벨을 시스템 각부에서 필요로 하는 레벨(예: DC 12V)로 변환하여 출력한다.

사용자는 자신이 원하는 희망온도를 온도설정부(14)에 마련된 온도설정용 스위치를 이용하여 설정하거나, 리모콘을 조작하여 설정할 수 있다.

중앙처리장치(10)는 상기 온도설정부(14)에 설정된 온도를 인식하거나, 적외선 수신부(11)를 통해 상기 리모콘으로부터 입력되는 적외선신호에 의해 설정된 온도를 인식한 후 그에 따른 히터구동제어신호를 히터구동 제어부(6)에 출력한다.

상기 히터구동제어부(6)는 상기 중앙처리장치(10)로부터 공급되는 히터구동제어신호에 상응되는 게이트신호를 생성하여 제2트랜지스터(FET2)의 게이트에 출력한다.

이에 따라, 상기 제2트랜지스터(FET2)가 상기 게이트신호에 상응되게 스위칭 동작되고, 이에 의해 상기 히터(7)가 구동된다.

이에 의해 전기매트의 온도가 상기 사용자가 온도설정부(14)나 리모콘으로 설정한 온도로 접근하게 된다. 이후, 상기 중앙처리장치(10)는 다음과 같은 과정을 통해 상기 히터(7)의 구동을 제어하여 전기매트의 온도와 사용자가 설정한 온도로 계속 유지되도록 한다.

즉, 상기 히터(7)의 열선은 구동레벨에 따라 고유의 저항값이 변화되는데, 전류/전압 검출부(8)는 상기 제2트랜지스터(FET2)를 통해 상기 히터(7)의 열선의 타측에 연결되어 그 열선의 저항값 변화에 따른 전압이나 전류를 검출하여 그에 따른 레벨의 전압을 출력한다.

신호증폭 및 비교부(9)는 상기 전류/전압 검출부(8)에서 출력되는 검출신호의 전압을 증폭한 후 기 설정된 기준전압과 비교하여 그에 따른 전압을 출력한다. 예를 들어, 상기 전기매트의 온도가 상기 사용자가 온도설정부(14)나 리모콘으로 설정한 온도보다 일정치 상회하는 경우 상기 검출 증폭된 신호의 전압이 상기 기 설정된 기준전압보다 높게 된다. 이때 상기 신호증폭 및 비교부(9)는 "로우" 신호를 출력한다.

이때, 상기 중앙처리장치(10)는 상기 신호증폭 및 비교부(9)에서 출력되는 "로 우" 신호를 인식하여 상기 히터구동제어부(6)에 히터구동제어신호에 출력하여 상기 게이트신호가 차단되도록 한다. 이에 의해 상기 제2트랜지스터(FET2)의 스위칭 동작이 중지되고, 이로 인하여 상기 히터(7)의 구동이 중지된다. 이에 따라, 상기 전기매트의 온도가 점차 하강되기 시작한다.

이후, 상기 중앙처리장치(10)는 소정 주기로 상기의 제어동작을 수행한다. 즉, 전기매트의 온도가 하강되기 시작하여 상기 사용자가 온도설정부(14)나 리모콘으로 설정한 온도보다 일정치 이하로 하강되는 경우 상기 검출 증폭된 신호의 전압이 상기 기 설정된 기준전압보다 낮게 된다. 이때, 상기 신호증폭 및 비교부(9)는 "하이" 신호를 출력한다.

이때, 상기 중앙처리장치(10)는 상기 신호증폭 및 비교부(9)에서 출력되는 "하이" 신호를 인식하여 상기 히터구동제어부(6)에 히터구동제어신호에 출력하여 상기 게이트신호가 다시 출력되도록 한다. 이에 의해 상기 제2트랜지스터(FET2)가 다시 스위칭 동작하고, 이로 인하여 상기 히터(7)가 다시 구동된다. 이에 따라, 상기 전기매트의 온도가 다시 설정온도를 향해 상승되기 시작한다.

이후에도, 상기와 같은 제어동작이 반복 수행되어 전기매트의 온도가 상기 사용자가 설정한 온도보다 조금 높거나 낮은 온도대로 유지된다.

만약, 상기 히터(7)의 열선이 단락되거나 개방되는 경우 상기 전류/전압 검출부(8)에서 검출되는 전압이 급격히 상승되거나 하강되어 그에 따른 검출신호가 출력된다. 이때, 상기 신호증폭 및 비교부(9)는 상기 급격히 상승 또는 하강되는 것을 검출한 신호를 증폭하고 중앙처리장치(10)가 인식할 수 있는 형태의 신호로 변 환하여 그 중앙처리장치(10)에 전달한다.

이때, 상기 중앙처리장치(10)는 경고장치(13)를 통해 경고음을 출력하거나, 비상등(예: LED)을 점멸표시하여 사용자로 하여금 즉시 조치를 취할 수 있게 함으로써, 화재 등의 안전사고가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 중앙처리장치(10)는 상기 히터(7)의 구동시간을 누적하여 연속 구동시간이 일정 시간(예: 20시간)을 초과하는 경우 강제로 구동을 중지시킴으로써, 사용자가 자기도 모르게 장시간 사용하거나 오프시키지 않고 외출하는 경우에 자동으로 오프되어 화재 등의 안전사고가 발생되는 것이 방지된다.

온도 표시부(12)는 상기 중앙처리장치(10)에 의해 구동되어 현재 전기매트의 온도를 표시한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 실용신안등록청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 인버터 방식의 전기매트 제어장치의 블록도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1 : 정류부 2 : 트랜스구동 제어부

3 : 트랜스 4 : 히터구동전원 공급부

5 : 전원공급부 6 : 히터구동제어부

7 : 히터 8 : 전류/전압 검출부

9 : 신호증폭 및 비교부 10 : 중앙처리장치

11 : 적외선 수신부 12 : 온도 표시부

13 : 경고장치 14 : 온도설정부

Claims (4)

1. 외부로부터 입력되는 상용전원을 직류전압으로 변환하여 트랜스의 1차권선의 일측에 공급하는 정류부와;

   비교적 높은 주파수의 발진신호로 구형파를 생성하여 제1트랜지스터를 스위칭 구동시키는 트랜스구동 제어부와;

   상기 트랜스구동 제어부에 의해 스위칭 구동되어 상기 트랜스를 구동시키는 제1트랜지스터와;

   상기 트랜스의 2차권선측에서 출력되는 교류전압을 이용하여 히터의 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 히터구동전원 공급부 및, 시스템 각부에서 필요로 하는 직류전압을 생성하는 전원공급부와;

   중앙처리장치로부터 공급되는 구동제어신호를 이용하여 제2트랜지스터를 스위칭 구동시키는 히터구동 제어부와;

   상기 히터구동 제어부에 의해 스위칭 구동되어 히터의 열선을 구동시키는 제2트랜지스터와;

   상기 제2트랜지스터를 통해 상기 히터의 열선의 타측에 연결되어 그 열선의 저항값 변화에 따른 전압이나 전류를 검출하여 그에 따른 레벨의 전압을 출력하는 전류/전압 검출부와;

   상기 전류/전압 검출부에서 출력되는 검출신호의 전압을 증폭한 후 기 설정된 기준전압과 비교하여 그에 따른 전압을 출력하는 신호 증폭 및 비교부와;

   리모콘이나 온도설정부에 의해 설정된 온도를 인식하여 그에 따른 구동제어신호를 상기 히터구동제어부에 출력하고, 상기 신호 증폭 및 비교부의 출력신호에 따라 그 구동제어신호의 출력을 제어하는 중앙처리장치를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 인버터 방식의 전기매트 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 히터 열선의 단선이 개방에 의해 화재 등의 안전사고가 발생될 우려가 있을 때 상기 중앙처리장치의 제어를 받아 경고음을 출력하거나 경고표시하는 경고장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인버터 방식의 전기매트 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 사용자가 전기매트의 구동을 제어하기 위해 출력하는 리모콘의 적외선신호를 수신하여 상기 중앙처리장치에 전달하는 적외선 수신부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인버터 방식의 전기매트 제어장치.
4. 제1항에 있어서, 트랜스는 페라이트 코어로 구성된 것을 특징으로 하는 인버터 방식의 전기매트 제어장치.

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