KR20190101745A - 온도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20190101745A
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조준호
이강민
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주식회사 경동전자
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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 온도 측정 장치는 하우징; 상기 하우징 내부의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 모듈; 및 상기 복수의 온도 센서 각각이 측정한 온도 값들 간의 차이를 이용하여, 보정된 온도 값을 산출하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

온도 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING TEMPERATURE}
본 발명의 기술적 사상은 온도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내부 발열에 의한 오차를 보정하는 온도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
온도를 측정하는 온도 센서는 독자적으로도 구비되어 동작하기도 하지만 대부분의 경우, 하나의 장치에 포함되어 온도를 측정한다.
온도 센서가 하나의 장치에 포함된 경우, 해당 장치에 포함된 다른 구성의 발열로 인해, 온도 측정에 오차가 생기기도 한다.
이러한 오차 발생의 원인은 장치 내부의 발열과 장치 내부의 협소한 공간으로 인해, 내부 발열이 외부로 전달되지 않아 발생할 수 있다.
그래서 장치의 동작에 따라, 장치 동작 초기에는 온도가 정확하게 측정되나, 동작 시간이 길어질수록 내부 부품의 발열로 인한 열이 온도 센서쪽으로 전달되어 온도 측정에 오차가 발생하게 된다.
특히, 온도 센서가 포함된 장치 내에 발열이 큰 디스플레이나 프로세서가 함께 위치하는 경우, 실제 온도보다 높은 온도를 측정하게 되는 문제가 있다.
이에 따라, 측정된 온도에 따른 동작을 제어하는 경우에, 실제 온도와는 다른 온도에 따라 동작하게 되어, 설정된 온도가 아닌 온도에서 동작하게 되는 오류가 생기게 된다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 온도 측정 장치 및 방법은 정확한 온도를 측정하는데 목적이 있다.
본 발명은 온도 센서가 포함된 구조 내부의 발열로 인한 오차를 보정하는데 목적이 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 온도 측정 장치 및 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 온도 측정 장치는 하우징; 상기 하우징 내부의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 모듈; 및 상기 복수의 온도 센서 각각이 측정한 온도 값들 간의 차이를 이용하여, 보정된 온도 값을 산출하는 프로세서를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 온도 센서 모듈은 상기 하우징 내에 실장되는 기판 상에서, 발열 위치로부터 이격된 위치에 배치되는 제1 온도 센서와, 상기 기판과 밀착되지 않는 리드 형태로 배치되는 제2 온도 센서와, 상기 기판 상에서, 상기 발열 위치에 대응하는 위치에 배치되는 제3 온도 센서를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제3 온도 센서에서 측정된 제3 온도 값과 상기 제1 온도 센서에서 측정된 제1 온도 값 간의 차이 값인 제1 차이 값 및 상기 제2 온도 센서에서 측정된 제2 온도 값과 상기 제1 온도 값 간의 차이 값인 제2 차이 값을 이용하여, 상기 보정된 온도 값을 산출할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 하기의 보정 식1을 이용하여 상기 보정된 온도 값을 산출할 수 있다.
[보정 식1]
보정된 온도 = 제1 온도 값 - {(제3 온도 값 - 제1 온도 값) * α} - {(제2 온도 값 - 제1 온도 값)2 * β2}, 상기 α는 제1 보정 계수이고, 상기 β는 제2 보정 계수일 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 제1 보정 계수 및 제2 보정 계수는 상기 기판 상에 배치되는 부품의 배치 상태에 따라 변경될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제1 보정 계수 및 제2 보정 계수 각각에 대한 설정 값을 입력받고, 상기 보정 식1에, 상기 입력된 설정 값에 따른 상기 제1 보정 계수 및 제2 보정 계수를 적용하여 보정된 온도 값을 산출할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 최초 전원 공급한 때로부터 기준 시간이 경과된 경우, 상기 보정 식1을 이용하여 상기 보정된 온도 값을 산출할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 온도 센서 모듈은 상기 하우징 내에 실장되는 기판 상에서, 발열 위치로부터 이격된 위치에 배치되는 제1 온도 센서와, 상기 기판 상에서, 상기 발열 위치에 대응하는 위치에 배치되는 제3 온도 센서를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 제3 온도 센서에서 측정된 제3 온도 값과 상기 제1 온도 센서에서 측정된 제1 온도 값 간의 차이 값인 제1 차이 값을 이용하여, 상기 보정된 온도 값을 산출할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 하기의 보정 식2를 이용하여 상기 보정된 온도 값을 산출할 수 있다.
[보정 식2]
보정된 온도 = 제1 온도 값 - {(제3 온도 값 - 제1 온도 값) * α}, 상기 α는 제1 보정 계수일 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 프로세서는 최초 전원 공급한 때로부터 기준 시간 이내인 경우, 상기 보정 식 2를 이용하여 상기 보정된 온도 값을 산출할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 디스플레이를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 보정된 온도 값을 상기 디스플레이에 출력할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 온도 측정 장치 및 방법은 구조 내부의 발열로 인한 오차를 보정할 수 있어서, 정확한 온도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 정확한 온도 측정에 따라 설정된 온도에 따른 정확한 동작을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 온도 센서 배열에 대한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 기술적 사상의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 프로세서(Processor), 마이크로 프로세서(Micro Processor), 어플리케이션 프로세서(Application Processor), 마이크로 컨트롤러(Micro Controller), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), APU(Accelerate Processor Unit), DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등과 같은 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 온도 측정 장치(100)는 온도 센서 모듈(110), 프로세서(130), 메모리(150) 및 디스플레이(170)를 포함할 수 있다.
온도 센서 모듈(110)은 복수의 온도 센서(110a~110n)를 포함할 수 있다.
온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서(110a~110n) 각각은 온도 측정 장치(100) 내부 및/또는 외부에 구비될 수 있다.
또한, 온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서(110a~110n)는 온도 측정 장치(100)가 포함된 구조 내부에 구비될 수 있다.
예를 들면, 온도 측정 장치(100)가 보일러를 제어하기 위한 룸 컨트롤러(room controller)에 포함된 경우 또는 룸 컨트롤러인 경우, 복수의 온도 센서(110a~110n) 각각은 룸 컨트롤러의 내부에 구비될 수 있다.
복수의 온도 센서(110a~110n) 각각은 다양한 형태로 온도 측정 장치 내에 구비될 수 있다.
예를 들면, 제1 온도 센서(110a)는 PCB에 부착된 형태일 수 있고, 제2 온도 센서(110b)는 온도 측정 장치(100) 내의 PCB(Printed Circuit Board)에서 이격된 리드 타입일 수 있다. 그리고 제3 온도 센서(110c)는 PCB에 부착되며, PCB 상에서 발열이 발생하는 위치에 위치할 수 있다. 온도 센서(110)의 부착 형태 및 위치에 대해서는 후술하기로 한다.
복수의 온도 센서(110a~110n) 각각은 구비된 위치에서의 온도를 측정할 수 있고, 측정된 온도에 대한 정보를 프로세서(130)에 전달할 수 있다.
온도 측정 장치(100)에 포함되는 온도 센서(110a~110n)의 수는 설계자의 선택 및 설정에 따라 다양할 수 있다. 다만, 온도 측정 장치(100)에 포함되는 온도 센서(110a~110n)의 수는 적어도 두 개 이상의 복수일 수 있다.
온도 센서 모듈(110)은 다양한 방식으로 구현되어, 온도를 측정할 수 있다.
예를 들면, 복수의 온도 센서(110a~110n)는 접촉식 또는 비접촉식으로 온도를 측정할 수 있고, 온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서(110a~110n) 각각은 접촉식 또는 비접촉식으로 온도를 측정할 수 있다.
여기서 접촉식 온도 센서는 열전대, 금속 측온체, 서미스터(thermistor), IC 온도 센서, 자기 온도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 비접촉식 온도 센서는, 서모 파일, 초전형 온도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서(130)는 온도 측정 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(130)는 온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서(110a~110n)가 측정한 온도들을 기초로, 오차가 보정된 온도를 산출할 수 있다. 여기서 오차가 보정된 온도는 실제 온도에 가까운, 정확한 온도를 의미할 수 있고, 온도는 온도 값을 의미할 수 있다.
프로세서(130)는 마이크로 콘트롤러 유닛(Micro Controller Unit)일 수 있고, 온도 측정 장치(100)의 동작뿐만 아니라 적어도 하나의 장치의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(130)는 측정된 온도 또는 보정된 온도에 따라 적어도 하나의 장치의 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예로, 프로세서(130)는 측정된 온도 또는 보정된 온도에 따라, 보일러(boiler, 미도시)의 동작을 제어할 수 있다.
메모리(150)는 온도 측정 장치(100)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다.
예를 들면, 메모리(150)는 온도 측정 장치(100)의 온도 보정과 관련된 데이터를 저장할 수 있고, 온도 측정에 따른 제어 동작과 관련된 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 메모리(150)는 온도 센서 모듈(110)이 측정한 온도에 대한 정보를 저장할 수 있다.
디스플레이(170)는 온도 측정 장치(100)와 관련된 다양한 정보를 표시할 수 있다.
예를 들면, 디스플레이(170)는 측정된 온도 또는 보정된 온도를 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이(170)는 프로세서(130)가 제어하는 적어도 하나의 장치와 관련된 정보를 표시할 수 있다.
일 실시예로, 디스플레이(170)는 측정된 온도 또는 보정된 온도를 표시할 수 있고, 프로세서(130)가 제어하는 보일러의 상태, 동작과 관련된 정보를 표시할 수 있다.
한편, 디스플레이(170)는 온도 측정 장치(100)에 포함되지 않을 수 있다.
이에 따라, 온도 측정 장치(100)는 온도 센서 모듈(110), 프로세서(130) 및 메모리(150)를 포함하고, 측정된 온도 또는 보정된 온도에 대한 정보를 별도의 디스플레이에 표시하도록 동작할 수 있다.
상술한 온도 측정 장치(100)의 구성은 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치(100)의 구성에 대한 예시로, 상술한 구성 이외에도 다양한 구성이 포함될 수 있다.
예를 들면, 온도 측정 장치(100)는 유선/무선 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함할 수 있고, 측정된 온도 또는 보정된 온도를 통신 모듈을 통해 전송할 수 있다. 또한, 온도 측정 장치(100)는 제어 대상인 적어도 하나의 장치와 통신 모듈을 통해 통신할 수 있다.
온도 측정 장치(100)는 하우징(190)을 포함할 수 있으며, 온도 측정 장치(100)의 구성들은 하우징(190) 내에 실장될 수 있다.
그리고 하우징(190)의 일부 영역은 개구부로 구성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(190)에서, 온도 센서 모듈(110)에 포함된 적어도 하나의 온도 센서에 대응하는 위치에 개구부가 형성될 수 있다. 이에 따라, 개구부에 대응하는 위치의 온도 센서가 정확한 온도를 측정할 수 있다. 하우징(190)에 대한 자세한 내용은 후술하기로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치(100)는 온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서(110a~110n)가 측정한 온도들을 기초로, 온도 측정 장치(100)의 내부 또는 근접한 외부에서의 발열로 인한 오차를 보정하고, 보정된 온도를 산출할 수 있다. 여기서 보정된 온도는 실제 온도에 가까운 온도를 의미할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 정확한 온도를 산출하기 위한 온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서(110a~110n)의 배치 및 온도 측정 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 온도 센서 배열에 대한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 온도 측정 장치(100)는 하우징(190) 내에 복수의 구성들, 예를 들면 동작을 위한 부품들을 포함할 수 있다. 여기서 동작을 위한 부품들은 상술한 온도 센서 모듈(110), 프로세서(130), 메모리(150) 및 디스플레이(170) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 온도 측정 장치(100) 및/또는 다른 기기의 동작을 위한 적어도 하나의 부품을 포함할 수 있다.
온도 측정 장치(100)의 하우징(190) 내부에는 기판(180)이 구비되어, 다른 구성들을 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서 기판(180)은 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다.
기판(180) 상에는 온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서들 중 일부 온도 센서가 배치될 수 있고, 프로세서(130), 메모리(150) 및 디스플레이(170)가 배치될 수 있다.
온도 센서 모듈(110)은 제1 온도 센서 내지 제3 온도 센서(111~113)을 포함할 수 있고, 제1 온도 센서 내지 제3 온도 센서(111~113) 각각은 온도 측정 장치(100)의 서로 다른 위치에서 온도를 측정하기 위해 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 제1 온도 센서(111)는 기판(180) 상에 배치될 수 있고, 온도 측정 장치(100) 내부의 발열 부품인 디스플레이(170)와 이격된 거리에 배치될 수 있다. 일 실시예로, 제1 온도 센서(111)는 기판(180) 상에서 발열이 높은 디스플레이(170)와 가장 이격된 위치에 배치될 수 있다. 여기서 제1 온도 센서(111)는 반도체 센서일 수 있다.
제2 온도 센서(112)는 기판(180)에 밀착되지 않는 리드(lead)가 있는 형태로 배치될 수 있다.
예를 들면, 제2 온도 센서(112)는 제1 온도 센서(111)와 근접한 위치에, 기판(180)에 밀착되지 않는 리드(lead)가 있는 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라 제2 온도 센서(112)는 기판(180)을 통해 전달되는 열에 의한 영향을 적게 받을 수 있다. 일 실시예로, 제2 온도 센서(112)는 서미스터 방식일 수 있고, 다양한 방식으로 기판(180)에 밀착되지 않는 리드 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 온도 센서(112)는 와이어 방식, 필름 방식 등과 같은 다양한 방식으로 리드 형태로 배치될 수 있다.
한편, 하우징(190)은 제2 온도 센서(112)에 대응하는 위치에 일정한 크기, 형태의 개구부를 포함할 수도 있다. 이에 따라 제2 온도 센서(112)는 다른 온도 센서보다, 실제 온도를 더 정확하게 측정할 수 있다.
제3 온도 센서(113)는 온도 측정 장치(100)의 내부에서 발열에 대응하는 위치의 기판(180) 상에 배치될 수 있다.
예를 들면, 제3 온도 센서(113)는 온도 측정 장치(100)의 내부에서 발열이 가장 큰 부품 근처의 기판(180) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제3 온도 센서(113)는 디스플레이(170) 근처의 기판(180) 상에 배치될 수 있다. 여기서 제3 온도 센서(113)는 반도체 센서일 수 있다.
이와 같이, 제1 온도 센서 내지 제3 온도 센서(111~113) 각각은 온도 측정 장치(100)의 내부에서, 서로 다른 위치에 배치되어 각각의 위치에서의 온도를 측정할 수 있다. 그리고 프로세서(130)는 제1 온도 센서 내지 제3 온도 센서(111~113) 각각이 측정한 온도들을 기초로, 온도 보정을 통해, 정확한 온도를 산출할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
상술한 복수의 온도 센서(111~113) 배치와 다른 실시예를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 제1 온도 센서(111) 및 제2 온도 센서(112)는 상술한 도 2에서와 동일하게 배치될 수 있고, 제3 온도 센서(113)는 기판(180)과 디스플레이(170) 사이에 배치될 수 있다.
구체적으로, 제3 온도 센서(113)는 디스플레이(170)와 기판(180) 사이의 공간에 배치되어, 온도를 측정할 수 있다. 제3 온도 센서(113)는 디스플레이(170)와 기판(180) 사이에 배치될 수 있도록 다양한 형태로 구비될 수 있다.
일 실시예로, 제3 온도 센서(113)는 반도체 센서일 수 있고, 필름 타입 또는 리드 타입일 수 있다. 이외에도, 제3 온도 센서(113)는 디스플레이(170)와 기판(180) 사이에 배치되기 위한 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 4를 참조하여, 제1 온도 센서(111) 및 제2 온도 센서(112)가 온도 측정 장치(100) 내부에 배치되는 실시예에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 제1 온도 센서(111)는 온도 측정 장치(100)의 하우징(190) 내부에서, 발열 부품인 디스플레이(170)와 이격된 거리에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 온도 센서(111)는 디스플레이(170)와 가장 이격된 위치에, 기판(180) 상에 배치될 수 있다. 여기서 제1 온도 센서(111)는 반도체 센서일 수 있다.
제2 온도 센서(112)는 온도 측정 장치(100)의 내부에서 발열이 가장 큰 부품 근처의 기판(180) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 온도 센서(112)는 디스플레이(170) 근처의 기판(180) 상에 배치될 수 있다. 여기서 제2 온도 센서(112)는 반도체 센서일 수 있다. 또한, 도 3에 대한 실시예에서와 같이, 제2 온도 센서(112)는 디스플레이(170)와 기판(180) 사이에 배치될 수도 있다.
이와 같이, 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치(100)의 내부에 배치되는 복수의 온도 센서(111, 112)는 기판(180) 상에 배치되면서, 발열 부품 근처 또는 발열 부품과 이격된, 가장 먼 거리에 배치될 수 있다. 그리고 온도 측정 장치(100)는 후술하는 것과 같이, 복수의 온도 센서(111, 112)에서 측정된 온도를 이용하여, 보정된 온도 값을 산출할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치(100)는 상술한 것과 같이, 디스플레이(170) 이외에도, 온도 측정 장치(100)의 하우징(190) 내부에서 발열 정도가 큰 부품에 근접한 위치에 적어도 하나의 온도 센서를 배치할 수 있다. 예를 들면, 온도 측정 장치(100)의 하우징(190) 내부에서 발열 정도가 가장 큰 부품이 프로세서(130)인 실시예에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 온도 측정 장치(100)의 하우징(190) 내부에 복수의 온도 센서인 제1 온도 센서 내지 제3 온도 센서(111~113)가 구비될 수 있고, 제1 온도 센서 내지 제3 온도 센서(111~113)는 서로 다른 위치에서 온도를 측정할 수 있다.
제1 온도 센서(111)는 기판(180) 상에 배치될 수 있고, 온도 측정 장치(100) 내부의 발열 부품인 프로세서(130)와 이격된 거리에 배치될 수 있다.
일 실시예로, 제1 온도 센서(111)는 기판(180) 상에서 발열이 높은 프로세서(130)와 가장 이격된 위치에 배치될 수 있다. 여기서 제1 온도 센서(111)는 반도체 센서일 수 있다.
제2 온도 센서(112)는 제1 온도 센서(111)와 근접한 위치에, 기판(180)에 밀착되지 않는 리드(lead)가 있는 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라 제2 온도 센서(112)는 기판(180)을 통해 전달되는 열에 의한 영향을 적게 받을 수 있다.
일 실시예로, 제2 온도 센서(112)는 서미스터 방식일 수 있고, 다양한 방식으로 기판(180)에 밀착되지 않는 리드 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 온도 센서(112)는 와이어 방식, 필름 방식 등과 같은 다양한 방식으로 리드 형태로 배치될 수 있다.
한편, 하우징(190)는 제2 온도 센서(112)에 대응하는 위치에 일정한 크기, 형태의 개구부를 포함할 수도 있다. 이에 따라 제2 온도 센서(112)는 다른 온도 센서보다, 실제 온도를 더 정확하게 측정할 수 있다.
제3 온도 센서(113)는 온도 측정 장치(100)의 내부에서 발열이 가장 큰 부품 근처의 기판(180) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제3 온도 센서(113)는 프로세서(130) 근처의 기판(180) 상에 배치될 수 있다. 여기서 제3 온도 센서(113)는 반도체 센서일 수 있다.
상술한 바와 같이, 온도 측정 장치(100)의 내부에 복수의 온도 센서가 구비될 수 있고, 각각의 온도 센서는 서로 다른 위치에서 온도를 측정할 수 있다. 그리고 배치되는 복수의 온도 센서는 온도 측정 장치(100)의 내부에서의 발열에 따른 영향을 받는 정도가 다른 위치에 배치될 수 있어서, 각각의 위치에서 측정된 온도들은 후술할 측정된 온도 보정에 이용될 수 있다.
이하, 상술한 온도 측정 장치(100)의 구성 및 온도 측정 장치(100) 내부에 배치되는 복수의 온도 센서(110a~110n)에 대한 설명을 기초로, 온도 측정 장치(100)의 온도 보정 및 정확한 온도 산출 동작에 대해 설명한다.
온도 측정 장치(100)는 초기 전원 투입 이후, 내부 발열 부품에 의한 열 전달로 인해, 온도 센서가 측정하는 온도가 오차가 발생하므로, 아래와 같은 [보정 식 1]을 이용하여 보정된 온도를 산출할 수 있다.
[보정 식 1]
보정된 온도 = 제1 온도 센서(111) 측정 온도 - (제3 온도 센서(113) 측정 온도 - 제1 온도 센서(111) 측정 온도) * α
여기서, 제1 온도 센서(111)는 발열 부품과 가장 먼 거리에 배치된 온도 센서이고, 제3 온도 센서(113)는 발열 부품에 인접한 위치에 배치된 온도 센서일 수 있다. 그리고 α는 제1 보정 계수일 수 있고, 실험 또는 설정에 따라 결정될 수 있다.
한편, 상술한 보정 식 1로 산출된 보정된 온도는 초기 전원 투입 이후 일정 시간, 예를 들면 30분 동안은 정확하지만, 기판(180)을 통해 열이 제1 온도 센서(111)에 전달되어, 오차가 추가적으로 발생할 수 있다. 이 경우, 보정 식 1의 보정 계수인 제1 보정 계수(α)를 크게 하면, 장시간 전원 공급 경과 후, 하우징(190) 내부의 온도가 포화된 경우에 적절한 보정 값(온도)을 산출할 수 있다.
하지만 전원 투입 이후, 초기에 오차가 커지거나, 반대로 주변 온도가 낮아질 경우, 보정이 너무 커져서 역으로 오차가 발생할 수 있다. 이에 따라 온도 측정 장치(100)는 제2 온도 센서(112)가 측정한 온도를 더 이용하여, 기판(180) 상의 온도 전달에 의한 오차를 보정할 수 있다. 이하, 보정 식 2를 이용한 온도 측정 장치(100)의 보정된 온도 산출에 대해 설명한다.
[보정 식 2]
보정된 온도 = 제1 온도 센서(111) 측정 온도 - {(제3 온도 센서(113) 측정 온도 - 제1 온도 센서(111) 측정 온도) * α} - {(제2 온도 센서(112) 측정 온도 - 제1 온도 센서(111) 측정 온도)2 * β2}
여기서, 제1 온도 센서(111)는 발열 부품과 가장 먼 거리에 배치된 온도 센서이고, 제2 온도 센서(112)는 기판(180에 밀착되지 않은 리드 형태의 온도 센서이고, 제3 온도 센서(113)는 발열 부품에 인접한 위치에 배치된 온도 센서일 수 있다. 그리고 α는 제1 보정 계수일 수 있고, 실험 또는 설정에 따라 결정될 수 있다. 또한, β는 제2 보정 계수일 수 있고, 실험 또는 설정에 따라 결정될 수 있다.
식 2에서, 제2 온도 센서(112)에 의한 측정 온도와 제1 온도 센서(111)에 의한 측정 온도 간의 차에 제곱하는 것은 제1 온도 센서(111)와 제2 온도 센서(112)가 근접해 있지만, 제1 온도 센서(111)는 기판(180) 상에 배치된 온도 센서이고, 제2 온도 센서(112)는 기판(180)의 리드(lead)를 통해 부착된 형태여서, 제1 온도 센서(111)와 제2 온도 센서(112) 간의 온도 차가 클수록 보정 효과를 크게 하게 위함이다. 그리고 이는 전원 공급 30분 이상 경과 시, 기판(180) 상에 부착된 제1 온도 센서(111)에 열 전달되어 오차가 추가로 발생하는 현상을 보정하기 위함이다.
일 실시예로, 온도 측정 장치(100)는 상술한 보정 식 2를 이용하여, 제1 보정 계수(α) = 0.5, 제2 보정 계수(β) = 3 인 경우, 초기 전원 투입 시부터 온도 측정 장치(100)의 내부 온도가 포화되는 약 1시간 30분 이후, 실제 온도 대비 0.5도 이내의 오차를 가질 수 있다.
보정 계수(α, β)는 열량 공식(Q=mc△T)에 따라, 발열에 비례해 열량(Q)가 커지고, 용적(M)이 일정할 경우 비례하여 온도(T)가 올라갈 수 있다. 따라서 내부 발열이 크고 외부로의 열 전달이 잘 되지 않을 경우에는 보정을 크게 해야한다. 그래서 보정 계수 자체는 온도 측정 장치(100)의 내부 구조와 발열량에 의해 결정되고, 상술한 보정 식의 결과가 도출될 수 있다.
상술한 식들을 이용한, 온도 측정 장치(100)의 보정된 온도 산출을 위한 연산은 프로세서(130)에서, 온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서 각각으로부터 측정된 온도 값을 수신하여 연산 처리할 수 있다. 그리고 온도 측정 장치(100)는 상술한 제1 보정 계수(α) 및 제2 보정 계수(β) 각각에 대해, 설정 메뉴를 통해 입력 받을 수 있어서, 제1 보정 계수(α) 및 제2 보정 계수(β) 각각을 변경할 수 있다. 그래서 본 발명의 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치(100)는 내부 회로 변경, 사용 환경 변경 등에 의해, 포함된 모듈, 부품의 소모 전력이 달라질 경우, 상술한 설정을 통해 보정 계수를 보정하여 정확한 온도를 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치(100)는 장치 내부에서, 최대 발열 위치와 최소 발열 위치 각각에 온도 센서를 배치하고, 두 온도 센서 간의 차이를 고려하여 보정된 온도를 산출할 수 있다.
도 6을 참조하여 온도 측정 장치(100)의 동작 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 온도 측정 장치(100)의 온도 센서 모듈(110)에 포함된 복수의 온도 센서(110a~110n) 각각은 온도를 측정할 수 있다(S610).
구체적으로, 복수의 온도 센서(110a~110n) 각각은 온도 측정 장치(100) 내부에서 배치된 위치에서, 온도를 각각 측정할 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이, 복수의 온도 센서(110a~110n) 중 적어도 일부는, 최대 발열 위치와 최소 발열 위치에서 각각 온도를 측정할 수 있다. 복수의 온도 센서(110a~110n) 각각은 측정된 온도 값을 프로세서(130)에 전달할 수 있다.
온도 측정 장치(100)의 프로세서(130)는 측정된 온도 값들을 기초로, 보정된 온도 산출을 위한 보정식 및 보정 계수를 판단할 수 있다(S630).
프로세서(130)는 복수의 보정식 및 보정 계수 중, 온도 측정 장치(100) 내부의 발열 상태, 부품 배치 상태, 전원 투입된 시간 등을 기초로, 정확한 온도를 산출하기 위한 보정식 및 보정 계수 중 적어도 하나를 판단할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(130)는 내부 발열 상태, 부품 배치 상태, 전원 투입 시간 등에 따른 복수의 보정식 중 하나를 선택할 수 있고, 선택된 보정식에 적용될 적어도 하나의 보정 계수를 판단할 수 있다. 여기서 복수의 보정식 및 보정 계수와 관련된 정보는 메모리(150)에 저장될 수 있다.
온도 측정 장치(100)의 프로세서(130)는 판단된 보정식 및 보정 계수를 기초로, 보정된 온도를 산출할 수 있다(S650).
프로세서(130)는 판단된 보정식 및 보정 계수를 기초로, 복수의 온도 센서(110a~110n)에서 측정된 온도를 이용하여 보정된 온도를 산출할 수 있다.
보정식을 이용한 보정된 온도 산출에 대해서는 상술한 바 있어 자세한 설명은 생략한다.
온도 측정 장치(100)의 프로세서(130)는 보정된 온도를 출력할 수 있다(S670).
일 실시예로, 프로세서(130)는 보정된 온도를 디스플레이(170)에 출력할 수 있다.
다른 실시예로, 프로세서(130)는 보정된 온도를 통신 모듈(미도시)를 통해 다른 장치로 전송할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 온도 측정 장치(100)는 내부 발열에 의한 온도 측정 오차를 보정하여, 정확한 온도를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 장치 내부에서 최대 발열 위치, 최소 발열 위치 각각에서 온도를 측정하여, 내부 발열에 따른 열 전달을 보정할 수 있어서, 정확한 온도를 산출할 수 있다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 온도 측정 장치
110: 온도 센서 모듈
110a, 110b, 110n, 111, 112, 113: 온도 센서
130: 프로세서
150: 메모리
170: 디스플레이
180: 기판
190: 하우징

Claims (12)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부의 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 온도 센서를 포함하는 온도 센서 모듈; 및
    상기 복수의 온도 센서 각각이 측정한 온도 값들 간의 차이를 이용하여, 보정된 온도 값을 산출하는 프로세서를 포함하는
    온도 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서 모듈은
    상기 하우징 내에 실장되는 기판 상에서, 발열 위치로부터 이격된 위치에 배치되는 제1 온도 센서와,
    상기 기판과 밀착되지 않는 리드 형태로 배치되는 제2 온도 센서와,
    상기 기판 상에서, 상기 발열 위치에 대응하는 위치에 배치되는 제3 온도 센서를 포함하는
    온도 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제3 온도 센서에서 측정된 제3 온도 값과 상기 제1 온도 센서에서 측정된 제1 온도 값 간의 차이 값인 제1 차이 값 및 상기 제2 온도 센서에서 측정된 제2 온도 값과 상기 제1 온도 값 간의 차이 값인 제2 차이 값을 이용하여, 상기 보정된 온도 값을 산출하는
    온도 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는
    하기의 보정 식1을 이용하여 상기 보정된 온도 값을 산출하고,
    [보정 식1]
    보정된 온도 = 제1 온도 값 - {(제3 온도 값 - 제1 온도 값) * α} - {(제2 온도 값 - 제1 온도 값)2 * β2},
    상기 α는 제1 보정 계수이고, 상기 β는 제2 보정 계수인
    온도 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 보정 계수 및 제2 보정 계수는
    상기 기판 상에 배치되는 부품의 배치 상태에 따라 변경되는
    온도 측정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제1 보정 계수 및 제2 보정 계수 각각에 대한 설정 값을 입력받고,
    상기 보정 식1에, 상기 입력된 설정 값에 따른 상기 제1 보정 계수 및 제2 보정 계수를 적용하여 보정된 온도 값을 산출하는
    온도 측정 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는
    최초 전원 공급한 때로부터 기준 시간이 경과된 경우, 상기 보정 식1을 이용하여 상기 보정된 온도 값을 산출하는
    온도 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서 모듈은
    상기 하우징 내에 실장되는 기판 상에서, 발열 위치로부터 이격된 위치에 배치되는 제1 온도 센서와,
    상기 기판 상에서, 상기 발열 위치에 대응하는 위치에 배치되는 제3 온도 센서를 포함하는
    온도 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제3 온도 센서에서 측정된 제3 온도 값과 상기 제1 온도 센서에서 측정된 제1 온도 값 간의 차이 값인 제1 차이 값을 이용하여, 상기 보정된 온도 값을 산출하는
    온도 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는
    하기의 보정 식2를 이용하여 상기 보정된 온도 값을 산출하고,
    [보정 식2]
    보정된 온도 = 제1 온도 값 - {(제3 온도 값 - 제1 온도 값) * α},
    상기 α는 제1 보정 계수인
    온도 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는
    최초 전원 공급한 때로부터 기준 시간 이내인 경우, 상기 보정 식 2를 이용하여 상기 보정된 온도 값을 산출하는
    온도 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    디스플레이를 더 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 보정된 온도 값을 상기 디스플레이에 출력하는
    온도 측정 장치.
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