KR20170092049A - 전자접촉기의 과열보호회로 - Google Patents

전자접촉기의 과열보호회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자접촉기를 개폐하는 구동회로에 있어서, 상기 전자접촉기 내의 온도를 검출하여 검출된 온도가 허용 온도범위를 벗어나는 경우 공급 전원을 부하에 차단하기 위한 것으로서, 상기 전자접촉기를 개폐하는 구동코일이 여자 또는 소자 되도록 제어하는 스위칭 소자; 상기 전자접촉기 내의 온도를 검출하여 상기 온도의 변화가 반영된 전압을 출력하는 온도 검출부; 및 상기 온도 검출부가 출력한 상기 온도변화가 반영된 전압을 수신하여 상기 스위칭소자의 온 또는 오프를 제어하는 신호를 출력하는 비교부를 포함한 과열온도 보호회로를 포함하여 구성된다.

Description

전자접촉기의 과열보호회로 {Electromagnetic contact device}
본 발명은 전자 접촉기에 관한 것으로, 특히 전자 접촉기를 동작시키는 구동회로를 구성하는 다양한 소자들의 소비전력에 의한 과열상태를 검출하여 구동회로의 손상을 사전에 방지하는 전자접촉기 코일 구동회로에 관한 것이다.
전자접촉기는 전력공급원 및 전력 공급원으로부터 전력을 공급받는 모터 등의 부하 간의 전기접속 경로에 연결되고, 상기 전자접촉기에 의해 상기 부하에 일정 이상의 과전류가 흐르면 이를 감지하여 개폐동작을 통해 조작전원을 오프 시켜 부하에 전원공급을 정지하는데 사용된다.
전자접촉기는 전자석의 원리를 이용하여, 그 전자 접촉기의 일부인 고정접점을 갖는 고정자와 상기 고정접점과 접촉 및 분리가 되는 가동접점을 갖는 가동자 간의 접점을 개폐한다.
이러한 전자접촉기는, 그 전자 접촉기의 정격전압을 기준으로 설정된 허용범위 내의 전원전압이 부하에 인가되는 경우, 해당 코일에 전류를 흐르지 않도록 한다. 따라서, 상기 코일에는 전자력(Electromagnetic Force)이 발생하지 않고, 상기 고정 접점 및 상기 가동접점이 투입(Close) 된다.
반면, 그 전자접촉기의 정격전압을 기준으로 설정된 허용범위 밖의 전원전압이 그 부하에 인가되는 경우, 상기 전자접촉기는 해당 코일에 전류를 공급하여 전자력을 발생시킨다. 그리고, 상기 전자력은 상기 가동접점을 상기 고정접점으로부터 분리시킨다.
최근의 전자접촉기 구동회로는 디지털방식으로 동작하기 위해, 더 많은 아날로그 부품을 포함하여 구현된다.
즉, 상기 전자접촉기를 구성하는 접촉기 코일, 커패시터, 반도체 형 스위칭소자 등의 아날로그적 전기특성을 갖는 부품들을 더욱 많이 추가하고 이들을 조합하여 디지털 방식으로 동작한다.
그렇지만, 상기 추가된 각각의 부품들은 동작시 전류를 소비하고, 소비된 전력은 해당 전자접촉기 내부의 제한된 공간에 열을 발생하여, 해당 부품의 열화현상 및 관련부품 및 주위부품의 손상시키는 문제가 발생하였다.
이러한 전자접촉기를 동작시키는 구동회로는 세부 구성회로 및 단자들로 이루어져 이들 각각이 고유의 전기적 특성을 유지하는 경우에만, 사용자가 설정한 목적에 따라 정확하게 작동될 수 있다.
그렇지만, 상기와 같은 열화현상이 지속적으로 반복되는 경우, 결국 해당 부품의 전기적 특성은 저하되어, 이들의 전기적 동작 오차범위는 커지게 된다. 또한, 상기 복잡해진 회로구성으로 인해, 부하 기기(전동기)의 손상위험이 발생하는 것이다.
본 발명의 목적은 전자접촉기의 디지털방식의 동작을 구현하기 위해 추가적으로 장착되는 아날로그 회로들의 소비전력에 따른 해당 회로들의 전기적 손상을 방지하는 전자접촉기 구동장치를 제공하는 데 있다.
보다 구체적으로, 기존의 전자접촉기가 구현 하고자 하는 디지털방식의 동작을 유지하되, 상기 전자접촉기 구동회로 내부의 변화하는 온도를 지속적으로 감시하여 이를 반영한 전자접촉기의 동작을 구현하도록 하였다. 또한, 이를 통해 상기 구동회로의 구성회로들의 열화 및 손상을 미연에 방지하는 전자접촉기 구동장치를 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적은, 상기 전자접촉기를 개폐하는 구동코일이 여자 또는 소자 되도록 제어하는 스위칭 소자; 상기 전자접촉기 내의 온도를 검출하여 상기 온도의 변화가 반영된 전압을 출력하는 온도 검출부; 및 상기 온도 검출부가 출력한 상기 온도변화가 반영된 전압을 수신하여 상기 스위칭소자의 온 또는 오프를 제어하는 신호를 출력하는 비교부를 포함하여 구성된 과열 보호회로를 갖는 전자접촉기 구동회로를 제공함으로써 달성될 수 있다.
그리고, 상기 온도 검출부는 적어도 하나의 열 가변저항기 및 가변 저항기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 열 가변 저항기의 일단은 상기 가변저항기의 일단과 병렬 연결될 수 있다.
또한, 상기 비교부는 복수의 비교기를 포함하고, 상기 복수의 비교기 중, 제 1 비교기의 제1 입력단은 상기 열 가변저항기 및 상기 가변저항기가 출력하는 제1 전압신호를 수신하고, 상기 제1 비교기의 제2 입력단은 기설정된 기준전압신호인 제2 전압신호를 수신할 수 있다.
그리고, 상기 제1 비교기의 정(+) 입력단은 상기 제1 전압신호를 수신하고, 상기 제1 비교기의 부(-)입력단은 상기 제2 전압신호를 수신하여, 상기 제1 전압신호와 상기 제2 전압신호 간의 차이에 근거한 디지털신호를 출력할 수 있다.
또한, 부하에 동작전력을 입력하는 동작전력 공급부; 상기 동작전력 공급부로부터 기설정된 일정한 전류량이 상기 부하에 공급되도록 펄스신호를 상기 스위칭부에 출력하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 비교기 중 제2 비교기의 제1 입력단은 상기 제1 비교기의 출력신호를 수신하고, 상기 제2 비교기의 제2 입력단은 상기 제어부의 상기 펄스신호를 수신하며, 상기 제1 비교기의 출력신호와 상기 펄스신호를 비교하여 상기 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제2 비교기는 앤드 게이트(AND GATE)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 과열보호 회로를 포함한 전자접촉기 구동회로에 의하면, 다양한 이유에서 과열되는 상기 전자접촉기 내의 온도변화를 지속적으로 검출하여, 상기 구동회로에 과열이 발생하는 경우, 상기 전자접촉기의 동작을 차단하여 전자접촉기 및 그 전자접촉기와 연결된 부하가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 과열보호회로를 포함한 전자접촉기 코일 구동회로의 개략적 구성을 나타낸 회로 블록도,
도 2는 본 발명에 다른 실시 예에 따른 과열보호회로를 포함한 전자접촉기 코일 구동회로의 구성을 나타낸 회로 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과열보호회로의 구성을 더욱 상세히 보여주는 회로 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 과열보호회로의 부분적인 신호처리과정을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 과열보호회로의 전체적인 신호처리과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한 본 발명과 관련된 단상인버터 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있음을 유념해야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자접촉기의 코일 구동장치에 관한 회로 블록 도이다.
도 1을 참조하면, 전자접촉기 구동회로(100)는 필터부(110), 정류부(120), 전압 검출부(130), 방전회로부(140), 전자접촉기 코일(150), 제어부(160), 펄스 폭 변조부(170), 과열온도 보호부(180), 및 스위칭부(190)를 포함한다.
상기 필터부(110)는 교류전원에 혼입될 수 있는 잡음신호를 제거하기 위한 회로로서, 예를 들어 고주파 잡음신호를 제거하는 저역통과 필터회로로 구성될 수 있다.
상기 정류부(120)는 상기 필터부(110)에서 출력되는 전력을 정류하여 직류전력을 출력한다. 상기 정류부(120)는 통상적인 다이오드 브리지(diode bridge)회로로 구성될 수 있다.
상기 전압 검출부(130)는 상기 필터부(110)를 거친 입력전원의 전압레벨을 검출한다. 즉 상기 전자접촉기가 접속된 회로 상의 전압, 즉, 교류 R, S, T 상의 전압을 검출하여 출력한다.
상기 방전 회로부(140)는 전자접촉기 코일(150) 양단에 병렬로 접속되며, 그 전자접촉기 코일(150)에 발생하는 전류의 흐름이 스위칭 소자의 턴-오프 동작으로 인해 차단되는 경우, 그 전류의 경로를 제공함으로써 상기 전자접촉기 코일(150)에서 충전된 전력을 방전시키는 회로부이다.
상기 방전 회로부(140)는 트랜지스터 스위치 및 다이오드로 구성될 수 있다.
상기 전자접촉기 코일(150)은 그것에 흐르는 전류에 의해서 전자력을 발생시켜 전자접촉기의 가동 접촉자(미도시)와 고정 접촉자(미도시) 간의 접촉 및 분리를 제어한다.
예를 들어, 상기 접촉기 코일(150)에 전류가 흐르면, 이에 해당하는 전자력을 발생시켜 상기 가동접점을 상기 코일(150) 쪽으로 이동시켜, 이동된 가동접점은 상기 고정접점으로 분리된다. 한편, 상기 접촉기 코일(150)에 전류가 흐르지 않게 되면, 해당 전자력이 발생하지 않으므로, 상기 가동접점은 상기 고정접점과 접촉되어 있는 상태를 유지할 수 있다.
상기 제어부(160)는 전압 검출부(130)의 출력단과 펄스 폭 변조 부(170)의 입력단 사이에 위치해 있다.
상기 제어부(160)는 상기 전압 검출부(130)가 검출한 전압레벨과 기 설정된 정격전압 허용범위와 비교하여, 그 허용범위 밖의 전압이 검출되는 경우, 전자접촉기를 개방(open)하기 위한 구동신호를 펄스 폭 변조부(170)에 전송한다.
또한, 제어부(160)는 주기적으로 변화하는 교류 공급전력에 따라 전자접촉기 코일에 흐르는 전류량이 증가 또는 감소하는 것을 방지하기 위해, 상기 스위칭부(190)의 턴-온 및 턴-오프 동작을 변화시켜 일정한 전류량이 상기 전자접촉기 코일(150)에 흐르도록 펄스 폭 변조부(170)에 제어신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부(160)는 상기 고정 접촉자와 접속된 가동 접촉자를 분리시키기 위해 필요한 전자력과 이미 분리가 이루어진 가동 접촉자가 분리된 상태를 유지하기 위해 요구되는 전자력의 크기가 다르다는 점을 고려한다.
따라서, 상기 제어부(160)는 변화하는 상기 전자력에 요구되는 전류량을 흐르도록 상기 스위칭부(190)의 스위칭 동작을 구현하기 위한 제어신호를 출력한다.
상기 펄스 폭 변조부(170)는 상기 제어부(140)가 전송하는 제어신호에 상응한 Hi 또는 Low 레벨 신호로 구성된 디지털 신호를 상기 스위칭부(190)에 출력한다.
본 발명에 따른 과열온도 보호부(180)는 상기 펄스 폭 변조부(170)로부터 입력받은 신호를 기설정된 방식으로 처리하여 스위칭부(190)에 출력한다.
여기서, 상기 과열온도 보호부(180)은 상기 전압 접촉기 구동회로(110)내의 온도를 검출하고, 검출된 온도를 반영한 신호를 생성한다. 그리고 상기 펄스 폭 변조부(170)으로 수신한 입력신호와 조합시켜, 상기 스위칭부(190)의 스위칭동작에 관한 제어신호를 생성해 내는 것이다.
예를 들어, 상기 검출된 온도가 설정된 허용범위를 초과하는 경우, 스위칭부(190)를 턴-온 시켜, 상기 가동 접촉자를 상기 고정 접촉자로부터 분리시킬 수 있다.
반면, 상기 검출된 온도가 설정된 허용범위 내에 있는 경우, 상기 펄스폭 변조부(170)가 생성하는 출력신호는 상기 과열온도 보호부(180)를 단순히 거쳐 상기 스위칭부(190)의 턴-온 및 턴-오프 동작을 제어한다. 이때, 상기 출력신호는 과열온도 보호부(180)에 의해 어떠한 변화도 갖지 않게 된다.
즉, 본 발명에 따른 과열온도 보호부(180)는 그것이 검출한 온도가 설정된 허용범위 내에 있는 경우를 선별하여 해당 스위칭부(190)의 동작을 개시하되, 허용범위 내에는 정상적으로 펄스폭변조부(170)가 출력하는 제어신호가 해당 스위칭부(190)에 전달되도록 허용하는 기술적 특징이 있는 것이다.
상기 스위칭부(190)는 상기 과열온도 보호부(180)의 출력신호에 따라 스위칭하여 코일(150)에 흐르는 전류가 통전 또는 차단되도록 한다. 즉, 상기 과열온도 보호부(180)의 출력신호에 따라 상기 스위칭부(190)가 스위칭 하여 상기 코일(150)에 흐르는 전류를 제어하는 것이다.
상기 스위칭부(180)는 트랜지스터(transistor), IGBT, 사이피스터(thyristor)등 개폐 제어가 되는 반도체소자로 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 전자접촉기 는 상기 스위칭부(190)를 동작시키기 위해, 도 1이 개시한 회로 구성요소보다 많은 구성요소를 포함하고 있다.
예를 들어, 도 1에서 개시된 방전 회로부(140)는 상기 스위칭 부(190)가 턴-오프 된 상태에서 상기 전자접촉기 코일에 충전된 전력이 폐쇄회로 내에서 프리휠링(free-wheeling) 되는 현상을 효과적으로 방지하기 위해 추가적인, 저항기, 반도체 스위칭소자, 커패시터, 및 복수의 다이오드로 구성될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 교류 전원이 변화하여도 상기 제어부(160)에 일정한 기준전압(예를 들어, DC 16V)을 공급하기 위한 정 전압 회로부(미도시)가 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명에 또 다른 실시 예에 따른 과열온도 보호부가 포함된 전자접촉기 구동회로에 관한 회로도이다.
전자접촉기의 코일구동회로(200)는 필터부(210), 정류부(220), 전압 검출부(230), 방전회로부(240), 전자접촉기 코일(250), 제어부(260), 펄스 폭 변조부(270), 및 과열온도 보호부(280)를 포함하고, 이들 각각의 전기적 역할은 도 1의 상응한 각각의 구성요소들과 동일하다.
상기 과열온도 보호부(280)는 전압 검출부(230)의 입력신호를 수신한다. 또한 상기 전압 접촉기 구동회로(100) 내의 온도를 검출한다. 상기 과열온도 보호부(280)는 상기 검출된 온도에 상응한 전기신호를 처리하고, 처리된 신호와 상기 수신된 입력신호를 조합하여 상기 제1 스위칭소자(290A)의 스위칭 동작신호를 출력한다.
구체적으로 상기 과열온도 보호부(280)가 온도를 어떻게 측정하여 해당 전기신호로 변화시킨 후, 이에 상응한 출력신호를 어떻게 생성하는가는 도3을 통해 자세히 살펴보도록 하겠다.
한편, 상기 제어부(260)는 상기 전압 검출부(230)의 입력정보를 수신 후, 수신된 입력신호에 상응한 제어신호를 출력하여 펄스 폭 변조부(270)에 전송할 수 있다.
상기 펄스 폭 변조부(270)는 상기 제어부(140)가 전송하는 제어신호에 상응한 Hi 또는 Low 레벨 디지털 신호를 출력하여 제2 스위칭소자(290B)의 개폐를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제1 스위칭소자(290A)와 상기 제2 스위칭소자(290B)는 서로 직렬 연결되고, 상기 제1 스위칭소자(290A)가 상기 제2 스위칭소자(290B)의 상단에 위치한다.
이러한 상기 복수의 스위칭소자 간의 배치는, 상기 과열온도 보호부(280)의 구성회로 단자가 상기 제어부(260) 및 상기 펄스 폭 변조부(270)의 구성회로 단자보다 적은 양의 회로구성요소로 이루어진 특성을 반영하였다.
즉, 상기 과열온도 보호부(280)의 해당신호 처리 속도가 상기 제어부(260) 및 상기 펄스 폭 변조부(270)보다 신속이 이루어진다는 특성을 고려한 것이다.
이를 통해, 전자접촉기 내의 온도가 기 설정된 허용온도 범위인 경우에 과열온도 보호부(280)에 연결된 제1 스위칭소자(290A)는 턴-온 상태를 유지하고, 다만 상기 제2 스위칭소자(290B)가 상기 펄스 폭 변조부(270)가 출력하는 제어신호에 따라 턴-온 및 턴-오프 동작을 반복하여 전원 공급원으로부터의 전력을 기설정 패턴의 일정한 전력을 부하 기기에 전송하는 것이다.
반면, 전자접촉기 내의 온도가 기 설정된 허용온도 범위를 초과한 경우 과열온도 보호부(280)에 연결된 제1 스위칭소자(290A)는 턴-오프 상태가 되어, 상기 다만 상기 제2 스위칭소자(290B)의 스위칭 동작과 무관하게, 상기 전원 공급원으로부터 상기 부하를 향한 전원공급은 차단되는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 과열온도 보호부(300)의 구성을 나타낸 회로 블록도 이다.
여기서, 제어부(100A), 펄스 폭 변조부(200A), 스위칭부(400A), 및 전자접촉기 코일(500A)의 기능은 도 1에서 논의된 바와 동일하다.
본 발명에 따른 상기 과열온도 보호부(300)는 전자접촉기 내부의 온도를 검출하여 상기 온도의 변화가 반영된 전압을 출력하는 온도 검출부(310), 및 상기 온도 검출부(310)가 출력한 상기 온도가 반영된 전압을 수신하여 상기 스위칭부(400A)의 턴-온 또는 턴-오프 동작을 제어하는 비교부(320)를 포함한다.
여기서, 상기 온도 검출부(310)는 적어도 하나의 가변저항기(311) 및 적어도 하나의 열 가변 저항기(312)를 포함하며, 상기 열 가변 저항기(312)와 상기 가변저항기(311)는 병렬 연결되어 있다.
상기 열 가변 저항기(332)는 저항기의 일종으로 인지한 온도변화에 따라 저항 값은 선형적으로 변화되고, 설치된 상기 열 가변 저항기(332)는 사용자에 의해 다른 전기적 특성을 갖는 열 가변 저항기로 교체될 수 있다.
상기 가변저항기(311)는 사용자가 원하는 저항 값에 따라 대체될 수 있고, 상기 열 가변 저항기(312)가 출력하는 저항 값에 근거하여 얼마나 민감하게 해당 전압의 크기를 출력할지를 고려하여, 상기 저항 값은 정해질 수 있다.
즉, 상기 가변저항기(311)의 저항이 상기 열 가변 저항기(312)가 인지한 상기 전자접촉기 내의 온도에 의해 생성된 저항보다 상대적으로 큰 경우, 상기 열 가변 저항기(332)에 의한 출력 전압의 변화는 미미할 수 있다.
상기 비교부(320)는 복수의 비교기(321,322)를 포함하고, 상기 복수의 비교기 중, 제 1 비교기(321)의 부(-) 입력단은 상기 열 가변 저항기(312) 및 상기 가변저항기(311)가 출력하는 제1 전압신호를 수신하고, 상기 제1 비교기의 정(+) 입력단은 기준전압신호(Vref)인 제2 전압신호를 수신할 수 있다.
상기 기준전압(Vref)은 미리 설정한 저항들(R2, R3)에 의해 출력되는 전압이다.
그리고, 상기 제1 비교기(321)는 상기 제1 전압신호와 상기 제2 전압신호 간의 차이에 근거한 디지털신호를 출력할 수 있다.
여기서, 상기 제1 비교기는 일반적인 연산증폭기(operation al amplifier)로 구현될 수 있다.
상기 제2 비교기(322)는 상기 제 1 비교부(321)로부터의 출력신호와 상기 펄스 폭 변조부(200A)가 출력하는 PWM 신호 모두를 수신하고 비교하고, 이에 상응하는 디지털 제어신호를 스위칭소자(400A)에 출력한다.
부연 설명하면, 상기 제2 비교기(322)의 제1 입력단(A2)은 상기 제1 비교기(321)의 출력신호를 수신하고, 상기 제2 비교기(322)의 제2 입력단(A1)은 상기 펄스 폭 변조부(200A)가 출력하는 상기 펄스신호를 수신하며, 상기 제1 비교기(321)의 출력신호와 상기 펄스신호를 비교하여, 기 설정된 로직에 의해 상기 스위칭소자(400A)의 스위칭동작을 제어하는 신호를 출력한다.
본 발명에 따른 일 실시 예로 상기 제2 비교기는 앤드 게이트(AND GATE)로써 구현될 수 있다. 따라서, 이에 따른 논리식으로 수신된 입력신호들을 비교하여 출력 신호를 상기 스위칭소자(400A)에 전송한다. 여기서 상기 제2 비교기는 단순히 앤드 게이트로 국한되지 않는다.
즉, 전자 접촉기 장치를 구성하는 내부부품들이 동작하면서 발산하는 열에 의해 상기 장치 내부의 온도가 증가하는 것을 반영하는 신호를 수신하여, 이를 상기 전자 접촉기의 스위칭 동작에 반영하는 다양한 로직 게이트가 사용될 수 있다. 다만, 선택되는 로직 게이트는 앞에서 서술한 구동장치 내에 차지하는 공간, 관련 회로들의 복잡성, 및 제작단가 등의 문제를 고려하여 결정될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전자접촉기의 개폐를 제어하는 도 3의 과열온도 보호부(300)의 부분적인 신호처리과정을 나타내고 있다.
여기서, Vin은 도 3에서 개시된 제1 비교기(321)에 입력되는 복수의 전압신호를 나타낸다.
즉, 제1 전압(V1)은 기준전압으로서, 상기 제1 비교기(321)의 정(+) 입력단에 수신된 기준전압(Vref)을 나타내고 있다.
또한, 제2 전압(V2 )은 상기 제1 비교기(321)의 부(-) 입력단에 입력되는 상기 온도 검출부(310)에 의해 출력되는 전압을 나타낸다.
상기 제1 전압(V1)은 상기 저항들 (R2, R3)이 발생하는 전압으로서, 시간의 흐름과 무관하게 일정한 전위를 유지한다.
한편, 상기 제2 전압(V2)은 상기 전자접촉기 내의 온도가 상승하는 경우 제2 지점(t2)을 기점으로 선형적으로 증가하여 제3 지점(t3)에서 상기 제1 전압과 동일한 전위를 갖게 된다.
도 4(a)는 상기 전자 접촉기 내의 온도의 변화에 따라, 열 가변 저항기(312)의 저항 값이 제2 지점(t2)을 기점으로 선형적으로 증가하는 경우, 상기 가변 저항기(311) 및 상기 열 가변 저항기(312)가 출력하는 전압(V2)역시 상기 제2 지점(t2)을 기점으로 선형적으로 증가하는 하는 것을 나타내고 있는 것이다.
여기서, Vout은 상기 비교부(320)가 그 비교부의 복수의 입력단을 통해 수신된 신호들을 근거하여 출력하는 신호를 나타낸다.
도 4(b)는 제 1지점(t1)에서 제3 지점(t3)간의 기간 동안, 상기 제1 비교부(321)는 하이(High) 레벨 값을 갖는 디지털 신호를 출력하고, 상기 제3 지점(t3)을 경과한 시점에서는 로우(Low) 레벨 값을 갖는 디지털 신호를 출력하는 것을 나타낸다.
즉, 상기 제 1 비교부(321)는 그것의 부 입력단(- 입력단)에 입력되는 가변 전위(V2 )가 그것의 정 입력단(+ 입력단)에 입력되는 기준 전위(V1 )보다 낮은 경우 하이(High) 값을 갖는 디지털신호를 출력한다.
반면, 상기 제1 비교부(321)는 상기 부 입력단(- 입력단)에 입력되는 가변전위(V2 )가 상기 정 입력단(+ 입력단)에 입력되는 가변 전위(V2 )보다 높아지는 경우, 로우(Low) 레벨 값을 갖는 디지털신호를 출력한다.
여기서, 상기 가변 전위(V2 )의 기울기는 사용자가 상기 가변저항기 또는 열 가변저항기를 선택하여 결정할 수 있다. 상기 기준 전위는 도 3의 저항회로 (R2, R3)를 조합하여 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자접촉기의 개폐를 제어하는 과열온도 보호부(300)의 전체적인 신호처리과정 나타내고 있다.
도 5에서 개시된 펄스 폭 변조부(510), 제1 비교부(520), 제2 비교부(530), 스위칭소자(540), 및 전자접촉기 코일(550) 각각의 구조 및 기능은 앞에서 논의한 바와 유사하다.
보다 구체적으로 상기 제2 비교부(530)는 앤드 게이트(AND GATE)를 통해 구현된다.
여기서, 복수의 구간으로 구성된 시간대역(t1-t6)에서, 상기 펄스 폭 변조부(510)는 수신 받은 제어입력신호를 근거하여 하이(Hi)레벨 신호와 로우(Low)레벨 신호로 구성된 디지털 신호를 지속적으로 출력한다.
제1 비교부(520)는 그것의 정(+) 입력단과 부(-) 입력단을 통해 입력된 신호들을 비교한 후, 이를 근거하여 하이레벨(Hi) 신호와 로우레벨(Low) 신호로 구성된 디지털 신호를 출력하고 있다.
여기서, 상기 하이레벨 신호는 상기 전기접촉기 내의 온도가 허용범위 내에 있음을 표시하고, 상기 로우레벨 신호는 상기 전기접촉기 내의 온도가 상기 허용범위를 초과한 과열상태를 나타낸다.
본 발명의 일 실시 예로서, 상기 제2 비교부(530)는 AND 게이트이고, 상기 펄스 폭 변조부(510)와 상기 제1 비교부(520) 각각의 출력신호를 수신하여 스위칭소자 (540)의 턴-온 및 턴-오프 동작을 위한 제어신호를 출력한다.
즉, 상기 제2 비교부(530)의 제1 입력단(A1)은 펄스 폭 변조부(510)의 출력 신호를 제 2 입력단(A2)는 상기 제 1 비교기(520)의 출력신호를 수신한다.
상기 복수의 구간(t1- t6) 동안의 상기 제2 비교부(530)의 신호처리과정은 다음과 같다.
여기서, 제1 구간(t1-t3) 동안은 본 발명에 따른 전자접촉기의 과열온도 보호부(300)가 전자접촉기 내의 온도가 허용치 이상으로 과열된 상태를 검출한 시간대역이다.
이 경우, 상기 제2 비교부(530)은 수신한 펄스 폭 변조부(510)의 출력신호와 관계 없이 로우(Low)레벨 출력신호를 상기 스위칭부(540)에 출력하여, 전력공급원으로부터 부하에 대한 전력공급을 차단할 수 있도록 한다.
즉, 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 코일(550)에 전류의 흐름을 허용하여 생성된 전자 자기장은 전자접촉기의 가동접점을 접촉기 코일(550) 쪽으로 이동시켜 부하에 대한 전력공급은 차단되는 것이다.
반면, 제2 구간(t4-t6) 동안은 본 발명에 따른 전자접촉기의 과열온도 보호부(300)가 전자접촉기 내의 온도가 미리 설정된 허용범위 내의 있는 시간대역이다.
이 경우, 상기 제2 비교부(530)은 수신한 펄스 폭 변조부(510)의 출력 신호에 상응한 출력신호를 상기 스위칭부(540)에 출력하여, 이에 상응한 스위칭소자(540)의 스위칭동작을 개시할 수 있다.
즉, 상기 검출된 온도가 설정된 허용범위 내에 있는 경우, 상기 펄스폭 변조부(510)가 생성하는 출력신호는 상기 과열온도 보호부(180)를 단순히 거쳐 상기 스위칭부(190)의 턴-온 및 턴-오프 동작을 제어한다.
이때, 상기 출력신호는 과열온도 보호부(300)에 의해 어떠한 영향도 받지 않게 되는 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 상기 펄스 폭 변조부(510), 상기 제1 비교부(520), 및 상기 제2 비교부(530) 간의 조합에 의해 전자접촉기 내의 온도를 근거하여 그 전자접촉기의 개폐 여부를 결정하여 상기 전자접촉기의 손상을 방지할 수 있다.
다시 부연하자면, 본 발명에 따른 과열온도 보호부(300)는 그것이 검출한 온도가 설정된 허용범위 내에 있는 경우를 선별하여 해당 스위칭부의 동작을 개시하되, 허용범위 내에는 정상적으로 펄스폭 변조부가 출력하는 제어신호가 해당 스위칭부의 동작에 반영되도록 허용하는 기술적 특징이 있는 것이다.
상기한 바에서 다양한 실시 예에서 설명한 각 구성요소 및/또는 기능은 서로 복합적으로 결합하여 구현될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전자접촉기 구동회로 310: 온도 검출부
100A: 제어부 320: 비교부
200A: 펄스 폭 변조부 400A: 스위칭부
300: 과열온도 보호부 500A: 전자접촉기 코일

Claims (8)

  1. 전자접촉기를 개폐하는 구동회로에 있어서,
    상기 전자접촉기를 개폐하는 구동코일이 여자 또는 소자 되도록 제어하는 스위칭 소자;
    상기 전자접촉기 내의 온도를 검출하여 상기 온도의 변화가 반영된 전압을 출력하는 온도 검출부; 및
    상기 온도 검출부가 출력한 상기 온도변화가 반영된 전압을 수신하여 상기 스위칭소자의 온 또는 오프를 제어하는 신호를 출력하는 비교부;를 포함한 과열온도 보호부를 포함한 것을 특징으로 전자접촉기 구동회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 검출부는 적어도 하나의 열 가변저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자접촉기 구동회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전자접촉기 구동회로는 적어도 하나의 가변 저항기를 포함하고,
    상기 열 가변 저항기의 일단은 상기 가변 저항기의 일단과 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 전기 접촉기 구동회로.
  4. 제1항에서,
    상기 비교부는 복수의 비교기를 포함하고,
    상기 복수의 비교기 중, 제 1 비교기의 제1 입력단은 상기 열 가변저항기 및 상기 가변저항기가 출력하는 제1 전압신호를 수신하고,
    상기 제1 비교기의 제2 입력단은 기설정된 기준전압신호인 제2 전압신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 전자접촉기 구동회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 비교기의 정(+) 입력단은 상기 제2 전압신호를 수신하고, 상기 제1 비교기의 부(-)입력단은 상기 제1 전압신호를 수신하여,
    상기 제1 전압신호와 상기 제2 전압신호 간의 차이에 근거한 디지털신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자접촉기 구동회로.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    부하에 동작전력을 입력하는 동작전력 공급부;
    상기 동작전력 공급부로부터 기설정된 일정한 전류량이 상기 부하에 공급되도록 펄스신호를 상기 스위칭부에 출력하는 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 전자접촉기 구동회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 비교기 중 제2 비교기의 제1 입력단은 상기 제1 비교기의 출력신호를 수신하고,
    상기 제2 비교기의 제2 입력단은 상기 제어부의 상기 펄스신호를 수신하며,
    상기 제1 비교기의 출력신호와 상기 펄스신호를 비교하여 상기 스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자접촉기 구동회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 비교기는 앤드 게이트(AND GATE)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자접촉기 구동회로.
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