KR101027048B1 - Ｓｖｔ분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존의 가동신호 검출방식을 통한 계측장치가 입출력단자 각각의 발생되는 신호에 영향을 줄 수 있어, 신호검출장치가 잘못된 신호를 검출할 우려가 있고, 연료차단 상태에서 정상적인 운전단계에 따라 각 부품을 구동시키거나, 전기기기를 작동시킬 경우 정상 가동상태와 동일한 측정치 파형을 나타내게 되어 정확한 실제 가동시간 측정에는 문제점이 있으며, 버너송풍 모터, 점화트랜스, 오일펌프 등에 각각 전자기 센서를 부착하는 것이 기술적으로 어려움이 있고 센서가격과 작업시간과 많이 소모되어 비경제적이므로 상용화에 한계가 있을 수밖에 없는 문제점을 개선하고자, 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프, 화염감지기, 난방기 컨트롤러, 버너로 이루어진 난방기의 표면 일측에 탈부착식으로 부착되어, 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프의 가동소음과 진동을 검출하여 증폭과 필터링하고, 검출된 신호를 입력받고 동시에 오일펌프의 가동전압을 검출하여 설정시간동안 난방온도가 상승하면 정상가동으로 판단하여 유류소모량을 체크하는 스마트계측장치가 포함되어 구성됨으로서, 탈부착식으로 설치가 용이하고, SVT분석을 통한 1차,2차,3차로 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 정확하게 연산할 수 있어 가동시간을 신속하고 정확하게 계측할 수 있으며, 이로 인해 부정사용에 대한 감시기능과 설치비용절감을 기존 계측장치에 비해 60% 향상시킬 수 있는 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Description
본 발명은 계측장치가 난방기에 부착되어 버너의 가동상태를 버너송풍 모터(110), 점화트렌스(120), 오일펌프(130)의 가동소음과 진동을 검출하고 오일펌프 가동전압을 검출하여 오일분사를 확인하고 일정시간(30초) 내에 난방온도(500)를 감지하여 난방기 가동시간을 산정하는 SVT(Sound Volt Temp.)분석에 의한 난방기의 가동시간계측장치에 관한 것이다.
농업용 온풍난방기의 버너는 도 1에 도시한 바와 같이, 버너쪽으로 공기를 유입시키는 송풍 모터(110), 분사되는 연료를 점화시키는 점화트랜스, 연료를 분사하는 오일펌프, 화염을 검출하고 감시하는 화염감지기로 구성된다.
또한, 상기한 각 부품을 자동 제어하는 버너 콘트롤러가 구성되어 전원을 인가하면 송풍 모터, 분사되는 연료를 점화시키는 점화트랜스, 연료를 분사하는 오일펌프, 화염을 검출하고 감시하는 화염감지기로 점화가 확인되면 화염을 감시하며 점화트렌스를 정지하고 전원 해제 시까지 운전한다.
난방기의 연료 사용량은 면세유가 지급되는 농업용 난방기와 축산용 직화식 의 경우 난방기의 가동시간과 오일펌프(130) 노즐의 분사량 을 검측함에 있어서 면세유 부정사용을 방지하기 위하여 가동시간 계측기가 요구된다.
종래의 기술은 버너 콘트롤러의 전원에 설치된 전류계를 사용하여 소비전류를 측정하고 적산하여 이루어지는데 실제 가동시간을 측정하는데 한계가 있었다.
또한 가동신호 검출방식은 버너가동부품 각각에 단자를 연결해야 계측장치에 전달하게 하는데, 이때 난방기와 계측장치 간에 전기적 영향으로 입출력단자 각각의 발생되는 신호에 영향을 주어 신호검출장치는 잘못된 신호를 검출할 우려가 있었다.
또한, 전류신호에 의한 방식은 버너모터 유압분사방식의 난방기일 경우 감지가 명확하지 않아 이를 계측기에 전달하게 됨으로 상기 난방기의 측정의 정확성과 신뢰를 떨어지는 문제점이 있었다.
또한 가동신호방식은 작업공정이 복잡하고 작업자의 실수로 배선이 바뀔 경우 계측이 불가능하며 계측장치에 고장을 유발시켜 기기교체비용이 추가발생하며 전류신호에 의한 방식은 정확도를 높이기 위해서는 고가의 감지기를 사용여야 하는데 경제적이지 못한 문제점이 있었다.
이에, 버너송풍 모터, 점화트랜스, 오일펌프 등 전기 구동계통에 전자기센서를 각 부품에 장착하여 측정치 파형을 분석하고 비교하여 실제 가동여부를 판별하는 방식이 적용되고 있다.
즉, 통상 난방기 버너부품에 각각의 전자기 센서를 부착하고 측정치 처리용 프로그램이 수록되는 기억장치와 연결되어 산출된 가동시간을 계측하는 장치이다.
그러나 이 또한 연료차단 상태에서 정상적인 운전단계에 따라 각 부품을 구동시키거나, 전기기기를 작동시킬 경우 정상 가동상태와 동일한 측정치 파형을 나타내게 되어 정확한 실제 가동시간 측정에는 문제점이 있었다.
또한, 버너송풍 모터, 점화트랜스, 오일펌프 등에 각각 전자기 센서를 부착하는 것이 기술적으로 어려움이 있고 센서가격과 작업시간과 많이 소모되어 비경제적이므로 상용화에 한계가 있을 수밖에 없었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 탈부착식으로 설치가 용이하고, SVT분석을 통한 1차,2차,3차로 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 정확하게 연산할 수 있어 가동시간을 신속하고 정확하게 계측할 수 있으며, 이로 인해 부정사용에 대한 감시기능과 설치비용절감을 기존 계측장치에 비해 향상시킬 수 있는 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치는
버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프, 화염감지기, 난방기 컨트롤러, 버너로 이루어진 난방기의 표면 일측에 탈부착식으로 부착되어, 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프의 가동소음과 진동을 검출하여 증폭과 필터링하고, 검출된 신호를 입력받고 동시에 오일펌프의 가동전압을 검출하여 설정시간동안 난방온도가 상승하면 정상가동으로 판단하여 유류소모량을 체크하는 스마트계측장치가 포함되어 구성됨으로서 달성된다.
상기 스마트계측장치는 난방기 본체에 탈부착식으로 부착되는 계측기몸체와,
계측기몸체 내부의 기기에 전원을 공급시키는 전원부와,
계측기몸체의 내부 일측에 설치되어 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음을 센싱하는 음량센서부와,
음량센서부 일측에 위치되어 음량센서부에 센싱된 가동음을 필터링하고 음량을 증폭시켜 SVT 마이컴부로 전달시키는 음량신호처리부와,
음량신호처리부 일측에 위치되어 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 진동음을 센싱하는 난방 진동센서부와,
오일펌프의 입력단자와 연결되어 오일펌프로 입력되는 입력전류, 입력전압을 측정하고, 오일펌프의 출력단자와 연결되어 오일펌프에서 출력되는 출력전류, 출력전압을 측정한 후, 측정된 오일펌프용 전류전압데이터를 SVT 마이컴부로 전송시키는 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부와,
계측기 몸체 일측에 설치되어 난방기가 설치된 설치공간의 온도를 20~60초로 설정된 시간 내에 측정하는 난방온도센서부와,
상기 음량신호처리부, 난방진동센서부, 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부, 난방온도센서부와 연결되어, 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음과 진동음을 사운드(S:Sound) 계측값로 1차로 설정하고, 오일펌프용 전류전압측정부에서 측정된 오일펌프용 전류전압데이터를 볼트(V:Volt) 계측값로 2차로 설정하며, 온도센서부에서 측정된 온도데이터를 온도(T:Temperature) 계측값로 3차로 설정해서 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 연산하는 SVT 마이컴부와,
SVT 마이컴부의 제어하에 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 LCD 화면상에 표출시키는 디스플레이부와,
전원공급 중단시, 계측된 자료를 저장하는 자료백업부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측방법은
계측기몸체를 난방기 본체에 탈부착식으로 부착시킨 후, 스마트계측장치를 초기화시키는 단계(S100)와,
난방기의 버너가동 소음이 발생하면, 음량센서부와 난방진동센서부에서 감지하고, 이를 증폭하고 필터링하여 SVT 검출부로 전달시키는 단계(S200)와,
SVT 마이컴부에서 측정치와 비교하는 측정범위 판정하는 단계(S300)와,
오일펌프용 4단자망 전류전압측정부를 통해 오일펌프 가동을 감지하는 단계(S400)와,
오일펌프 가동시점과 설정시간 후 난방온도를 확인하는 단계(S500)와,
SVT마이컴부에서 정상가동으로 계속할 것인지 에러로 인정할 것인지 판단하는 단계(S600)와,
SVT 분석결과, 이상신호발생시, 에러 메시지를 표시하고 초기화시키는 단계(S700)와,
정상가동한 시간과 측정된 자료를 자료백업부에 저장시키는 단계(S800)와,
스마트 계측장치의 전원을 해제하고, 작동을 종료시키는 단계(S900)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 탈부착식으로 설치가 용이하고, SVT분석을 통한 1차,2차,3차로 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 정확하게 연산할 수 있어 가동시간을 신속하고 정확하게 계측할 수 있으며, 이로 인해 부정사용에 대한 감시기능과 설치비용절감을 기존 계측장치에 비해 60% 향상시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10)의 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10) 중 전원부의 구성을 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10) 중 음량센서부(300), 음량신호처리부(400), 난방 진동센서부(500), SVT 마이컴부(800), 자료백업부(950), 자료전송부(960)의 구성을 도시한 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10) 중 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부(600), SVT 마이컴부(800)의 구성을 도시한 회로도,
도 7은 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10) 중 디스플레이부(900)의 구성을 도시한 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 버너가동소음과 진동을 검출하여 증폭과 필터링하고 검출된 신호를 분석한 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 SVT 마이컴부의 SVT(Sound Volt Temp.) 분석에 의한 정상가동유무를 분석한 그래프
도 10은 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10)의 구성요소를 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10)의 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10) 중 전원부의 구성을 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10) 중 음량센서부(300), 음량신호처리부(400), 난방 진동센서부(500), SVT 마이컴부(800), 자료백업부(950), 자료전송부(960)의 구성을 도시한 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10) 중 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부(600), SVT 마이컴부(800)의 구성을 도시한 회로도,
도 7은 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10) 중 디스플레이부(900)의 구성을 도시한 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 버너가동소음과 진동을 검출하여 증폭과 필터링하고 검출된 신호를 분석한 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 SVT 마이컴부의 SVT(Sound Volt Temp.) 분석에 의한 정상가동유무를 분석한 그래프
도 10은 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10)의 구성요소를 도시한 흐름도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치(10)의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 버너송풍모터(1a), 점화트랜스(1b), 오일펌프(1c), 화염감지기(1d), 난방기 컨트롤러(1e), 버너(1f)로 이루어진 난방기(1)의 표면 일측에 탈부착식으로 부착되어, 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프의 가동소음과 진동을 검출하여 증폭과 필터링하고, 검출된 신호를 입력받고 동시에 오일펌프의 가동전압을 검출하여 설정시간동안 난방온도가 상승하면 정상가동으로 판단하여 유류소모량을 체크하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 스마트계측장치(10)는 계측기몸체(100), 전원부(200), 음량센서부(300), 음량신호처리부(400), 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부(500), 난방온도센서부(600), SVT 마이컴부(700), 디스플레이부(800), 자료백업부(900), 자료전송부(950)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 계측기 몸체(100)에 관해 설명한다.
상기 계측기몸체(100)는 난방기 본체에 탈부착식으로 부착되는 것으로, 이는 도 2에서 도시한 바와 같이, 사각박스형상으로 이루어진다.
그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 내부에 전원부(200), 음량센서부(300), 음량신호처리부(400), 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부(500), 난방온도센서부(600), SVT 마이컴부(700), 디스플레이부(800), 자료백업부(900), 자료전송부(950)로 이루어진 PCB 기판모듈이 구성된다.
상기 계측기 몸체(100)는 테두리 일측에 나사홈이 형성되어 난방기 본체와 볼트와 너트로 나사결합되도록 구성된다.
또한, 계측기 몸체는 난방기 몸체가 철재로 이루어질 경우에, 밑면에 마그네틱 부착모듈(110)이 구성되어 난방기 몸체와 마그네틱결합되도록 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 전원부(200)에 관해 설명한다.
상기 전원부(200)는 계측기 몸체 내부의 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 도 4에서 도시한 바와 같이, 계측기 몸체 내부쪽에 퓨즈부(210), NTC 써미스타부(220), 써지옵서버부(230), EMI 라인 필터부(240), SMPS(250)로 구성된다.
상기 퓨즈부(210)는 계측기 몸체 내부의 기기로 유입되는 과전류를 차단시켜 회로를 보호하는 역할을 한다. 이는 퓨즈로 구성된다.
상기 NTC 써미스타부(220)는 퓨즈부를 통과한 초기전압 중 저항이 커서 회로내로 전압이 유입되지 못하면, 저항을 서서히 감소시키면서 회로내로 전압이 유입되도록 한다. 이는 온도변화에 따라 저항값이 극단적으로 크게 변하는 감온 반도체로서, 사용온도범위가 -50~500℃로, 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수(負抵抗溫度係數)의 특성을 가진다.
이는 AC전원에 플러그를 꽂으면, 바로 유입되는 돌입전류가 갑자기 크게 되어 저항이 커지고, 이로 인해 회로내로 전압이 유입되지 못하는 문제점이 발생된다.
이때, 본 발명에 따른 NTC 써미스타부는 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수(負抵抗溫度係數)의 특성을 이용하여, 저항을 서서히 감소시키면서 회로내로 전압이 유입되도록 한다.
상기 써지옵서버부(230)는 퓨즈부와, NTC 써미스타부로 유입된 전류 중 발생되는 전기적 잡음을 필터링하는 역할을 한다.
이는 60~260V의 전압범위를 갖는 것으로 구성되고, AC전원에 플러그를 꽂으면, 바로 유입되는 돌입전류로 인해 접점의 바운드 현상이 발생되어, 짧은 시간동안 아크가 발생하면서 수많은 고주파가 발생하여 생기는 전기적 잡음을 필터링한다.
상기 EMI 라인 필터부(240)는 써지옵서버를 통과한 상용 교류전원의 노이즈를 제거하는 역할을 한다.
이는 EMI, EMC필터로 구성된다.
상기 SMPS(250)는 EMI 라인 필터부(240)에서 노이즈 제거된 상용 교류전원(12V)을 인가받아 5V 전원으로 변환시키는 역할을 한다.
즉, EMI 라인 필터부(240)의 출력단자 일측이 SMPS(250)의 입력단자(VIN)가 연결되고, 출력단자(VOUT)에서 출력된 전압(12V/350mA)이 전원레귤레이터를 통해 5V 전원으로 변환된다.
다음으로, 본 발명에 따른 음량센서부(300)에 관해 설명한다.
상기 음량센서부(300)는 계측기몸체의 내부 일측에 설치되어 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음과 진동음을 센싱하는 역할을 한다.
이는 도 5에서 도시한 바와 같이, 음량을 이용하여 흐르는 전류를 통제하고 이것이 전압에 영향을 미쳐서 기전력으로 보고하여서 주파수를 조정하여 가는 센서가 구성된다. 그리고, 일측에 음량신호처리부(400)가 구성된다.
본 발명에 따른 음량센서부는 버너송풍모터의 모터구동소음/진동음, 점화트랜스의 스파크 소음, 오일펌프의 분사소음, 점화트랜스에서의 점화소음/진동음을 모두 센싱하도록 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 음량신호처리부(400)에 관해 설명한다.
상기 음량신호처리부(400)는 음량센서부 일측에 위치되어 음량센서부에 센싱된 가동음을 필터링하고 음량을 증폭시켜 SVT 마이컴부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 도 5에서 도시한 바와 같이, 음량센서부에서 센싱된 가동음을 R21과 C2를 통해 필터링하는 RC 필터링부와, 필터링부에서 필터링된 음량을 증폭시키는 OP앰프로 구성된다.
이때, OP앰프에서 출력된 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프의 음량신호는 2채널 AD컨버터의 제1채널입력단자에 입력된다.
상기 2채널 AD컨버터는 SVT 마이컴부(700)로부터 칩 실렉트 신호(CS)를 입력받아, 제1채널입력단자로 입력된 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프의 음량신호를 SVT 마이컴부(700)의 PC1단자로 출력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부(500)에 관해 설명한다.
상기 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부(500)는 오일펌프의 입력단자와 연결되어 오일펌프로 입력되는 입력전류, 입력전압을 측정하고, 오일펌프의 출력단자와 연결되어 오일펌프에서 출력되는 출력전류, 출력전압을 측정한 후, 측정된 오일펌프용 전류전압데이터를 SVT 마이컴부로 전송시키는 역할을 한다.
여기서, 4단자망이란 입력과 출력에 각각 2개의 단자를 가진 회로망을 말한다.
본 발명에서는 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부에서 측정된 오일펌프의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류를 SVT 마이컴부로 보내면, SVT 마이컴부에서 4단자망에 의한 검출한 후, 오일펌프에서 입력되고 출력되는 전류전압데이터를 볼트(V:Volt) 계측값으로 2차 설정해서 오일펌프의 동작유무를 체크한다.
본 발명에 따른 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부는 도 6에서 도시한 바와 같이, 센싱저항 R29를 통해 센싱하고, 다이오드 D4를 통해 정류하고, 콘덴서 C10을 통해 평활한 후, 포토커플러 PC817를 지나 SVT 마이컴부의 PC4단자로 입력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 난방온도센서부(600)에 관해 설명한다.
상기 난방온도센서부(600)는 계측기 몸체 일측에 설치되어 난방기가 설치된 설치공간의 온도를 20~60초로 설정된 시간 내에 측정하는 역할을 한다.
이는 측온 저항체(Pt, Ni, Cu), 서미스터(NTC, PTC, CTR), 열팽창식(바이메탈, 수은, 알콜), IC 온도센서 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
본 발명에 따른 난방온도센서부(600)는 도 5에서 도시한 바와 같이, 난방기가 설치된 설치공간의 온도신호를 저항 R5와 C34를 통해 필터링하고, 저항 R44를 통해 센싱해서 2채널 AD컨버터부(610)의 제0채널입력단자에 입력시킨다.
상기 2채널 AD컨버터(610)는 SVT 마이컴부(700)로부터 칩 실렉트 신호(CS)를 입력받아, 제0채널입력단자로 입력된 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프의 진동신호를 SVT 마이컴부(700)의 PC1단자로 출력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 SVT 마이컴부(700)에 관해 설명한다.
상기 SVT 마이컴부(700)는 음량신호처리부, 난방진동센서부, 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부, 난방온도센서부와 연결되어, 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음과 진동음을 사운드(S:Sound) 계측값로 1차로 설정하고, 오일펌프용 전류전압측정부에서 측정된 오일펌프용 전류전압데이터를 볼트(V:Volt) 계측값로 2차로 설정하며, 온도센서부에서 측정된 온도데이터를 온도(T:Temperature) 계측값로 3차로 설정해서 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 연산하는 것으로, 이는 ATMEMA 162-16AU로 구성된다.
이는 도 6에서 도시한 바와 같이, PA0~PA7단자에 리얼타임클럭부(DS12C887)가 연결되어 8비트 어드레스 신호가 출력되고, 리얼타임클럭부(920)에 의해 난방기에서 생성된 버너 가동소음과 진동을 1차로 검출시키고, 이후 오일펌프에 가동신호가 감지되면 가동시간을 2차로 측정하며, 난방기가 설치된 설치공간의 온도를 20~60초로 설정된 시간 내에 측정되도록 타이밍 설정하며, PB0단자에 자료백업부(900)의 WP(Write Protect)단자가 연결되어 자료백업부로부터 메모리 쓰기 보호신호(MEMORY WP)가 입력되고, PB1 단자에 자료백업부의 RESET단자가 연결되어 자료백업부를 리셋시키며, PB2 단자에 자료전송부의 RC1OUT단자가 연결되어 자료백업부쪽으로 AVR RX 명령신호를 보내고, PB3 단자에 자료전송부의 TR1IN 단자가 연결되어 자료백업부쪽으로 AVR TR 명령신호를 보내며, PB5단자에 자료백업부의 SI단자가 연결되어 자료백업부쪽으로 AVR_MOSI신호를 보내고, PB6단자에 자료백업부의 SO단자가 연결되어 SVT 마이컴부로 AVR MISO신호가 입력되고, PB7단자에 자료백업부의 AVR SCK 단자가 연결되어 자료백업부쪽으로 시리얼 클럭신호를 보내고, RESET단자에 자료백업부의 RESET단자가 연결되어 자료백업부를 리셋시키며, PC1단자에 2채널 AD컨버터부의 출력단자(Dout)가 연결되어 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음과 진동음이 입력되고, PC3단자에 AC파워라인통신모듈의 출력단자(DE/RE)가 연결되어 오일펌프의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류가 입력되며, PC4단자에 난방온도센서부가 연결되어, 난방기가 설치된 설치공간의 온도를 센싱하고, PC5단자에 디스플레이부의 클럭신호(CLK)가 연결되어 디스플레이부로 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 표출시키고, PC7단자에 디스플레이 드라이브(HEF4094)(900a)의 STR 단자(STR)가 연결되고, PC6단자에 디스플레이부의 데이터 단자(D)가 연결되며, PD3단자에 자료백업부의 CS단자가 연결되어 자료백업부로 칩 실렉트 신호를 보내고, PD4단자에 리얼타임클럭부의 CS단자가 연결되어 리얼타임클럭부로 칩 실렉트 신호를 보내도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 SVT 마이컴부(700)는 난방기를 가동하면 난방기에서 생성된 버너 가동소음과 진동을 1차로 검출시키고, 이후 오일펌프에 가동신호가 감지되면 가동시간을 2차로 측정하도록 리얼타임클럭부(920)를 통해 타이밍 설정한다.
특히 상기 오일펌프 감지신호에서 버너가동 소음과 진동이 검출되지 않거나 난방온도감지센서에서 설정된 시간 이내에 온도상승이 없으면 비정상동작으로 인식하고 에러표시와 가동시간 저장하지 않도록 자동설정된다.
또한, 본 발명에 따른 SVT 마이컴부(700)는 도 7에서 도시한 바와 같이, 버너가동소음과 진동을 검출하여 증폭과 필터링하고 검출된 신호를 분석한 그래프를 통해, 버너송풍 모터가동신호검출(a10), 점화트렌스 가동신호검출(a20), 오일펌프가동신호검출(a30), 난방기 송풍 모터가동신호검출(a40)를 검출한다.
특히, 상기 검출된 각각의 가동 패턴은 난방기에 계측장치를 부착하는 것으로 감지가 가능하며 난방기 초기 가동 시 일정한 주기와 음량과 진동이 검출되므로 정상가동 신호검출신호와 비정상 신호를 구별이 가능하다.
또한, 검출된 가동 패턴은 여러 종류의 버너와 난방기가동으로 수집된 자료로 저장된 프로그램의 패턴과 상이할 경우 에러표시를 하고 부정사용으로 간주한다.
다음으로, 본 발명에 따른 디스플레이부(800)에 관해 설명한다.
상기 디스플레이부(800)는 SVT 마이컴부의 제어하에 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 LCD 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 디스플레이부는 도 7에서 도시한 바와 같이, LCD 화면이외에도, 7-세그먼트(900b,900c)로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 자료백업부(900)에 관해 설명한다.
상기 자료백업부(900)는 전원공급 중단시, 계측된 자료를 저장하는 역할을 한다.
이는 AT45DB321D-SO8(EEPROM)로 구성된다.
즉, SI(Serial Input)단자에 SVT 마이컴부의 AVR MOSI 단자가 연결되고, SCK(Serial Clock)단자에 SVT 마이컴부의 AVR SCK 단자가 연결되며, RESET 단자에 SVT 마이컴부의 메모리 리셋 단자가 연결되고, CS(Chip Select) 단자에 SVT 마이컴부의 메모리 CS 단자가 연결되며, SO (Serial Output)단자에 SVT 마이컴부의 PB6단자가 연결되어 AVR MISO가 출력되고, WP(Write Protect)단자에 SVT마이컴부의 PB0단자가 연결되어 계측된 자료 저장완료 후, 메모리 쓰기 보호신호가 SVT마이컴부로 출력된다.
또한, 본 발명에 따른 스마트계측장치는 계측기 몸체 일측에 자료전송부(950)가 구성된다.
상기 자료전송부(950)는 외부기기(컴퓨터, 노트북)로 AVR 통신을 통해 자료백업부에 저장된 계측자료를 전송시키는 역할을 한다.
이는 MAX 232로 구성된다.
즉, C1+,C1-단자에 C17이 연결되고, C2+,C2-단자에 C18단자가 연결되며, V+,V-단자에 C19,C24단자가 연결되며, TR1IN 단자에 SVT마이컴부의 PB3단자가 연결되어 AVR TR 명령신호가 전달되고, RC1OUT단자에 SVT마이컴부의 PB2단자가 연결되어 AVR RX 명령신호가 전달된다.
이하, 본 발명에 따른 SVT 마이컴부(700)를 통해 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음과 진동음을 사운드(S:Sound) 계측값로 1차로 설정하고, 오일펌프용 전류전압측정부에서 측정된 오일펌프용 전류전압데이터를 볼트(V:Volt) 계측값로 2차로 설정하며, 온도센서부에서 측정된 온도데이터를 온도(T:Temperature) 계측값로 3차로 설정해서 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 연산하는 과정에 관해 설명한다.
먼저, 도 8은 본 발명에 따른 SVT(Sound Volt Temp.)분석에 의한 가동신호패턴을 나타낸 것으로 난방기와 버너오일펌프, 난방온도 감지기에 의해 제어된다.
이때, 상기 난방기의 버너가동 시 먼저 버너가 가동하는데 소음과 진동이 발생하게 된다.
또한 점화트렌스 가동한 후 오일펌프가 오일을 분사하여 점화되고, 화염감지기가 감지하여 화염이 검출되면 점화트랜스를 정지하고, 송풍과 연료분사로 화염을 감시하면서 버너가 연속 가동하는데 설정된 시간 후 난방온도센서부가 난방온도 상승을 확인하면 정상가동으로 인정하여 가동시간을 계속카운트하고 종료시 자료를 표시하고 저장한다.
이때, 각각의 동작상태에 따른 상기 난방기의 버너가동소음과 진동을 검출하고 증폭하여 필터링한 신호, 그리고 연료펌프 가동전압, 점화 후 난방온도 감지기의 상승온도를 검출하여 상기 계측장치로 전달하여 가동시간을 연산, 표시, 저장 하게 된다.
즉, 상술한 난방기의 SVT(Sound Volt Temp.)분석에 따른 난방기의 감지기별 특성을 살펴보면,
1) 난방기의 버너소음이 발생하는 제1 단계("S:Sound");
2) 상기 오일펌프가 작동되어 분사되는 제2 단계("V:Volt");
3) 상기 버너가 점화되어 난방온도가 상승되는 제3 단계("T:Temperature");
로 나누어지는데, 상기 1)난방기의 버너소음 발생하는 제1단계;와, 이후 점화트랜스가 작동한 후 2) 상기 연료펌프가 작동되어 분사되는 제2단계;와, 점화되어 화염감지기가 화염을 감지하여 점화트랜스를 정지시킨 후 3) 상기 버너가 점화되어 난방온도가 상승되는 제3단계;의 변화량을 검출하여 이를 상기 SVT마이컴부로 전달하게 되며, 이때, 각각의 감지기 신호의 소멸과 생성에 따라 상기 난방기의 작동 및 정지를 인식하여 가동시간을 상기 연산, 표시, 저장하게 된다.
즉, 본 발명에 따른 SVT 마이컴부를 통한 난방기의 정상가동유무는 1차-사운드(S:Sound) 계측값, 2차-볼트(V:Volt) 계측값, 3차-온도(T:Temperature) 계측값 중 어느 하나가 계측되지 않거나 동작되지 않을 때는 비정상가동으로 분류하여 디스플레이부에 에러신호를 표출시킨다.
이는 도 9에 도시한 바와 같이, 1차-사운드(S:Sound) 계측값인 버너소음진동신호가 발생되고, 2차-볼트(V:Volt) 계측값인 오일펌프신호가 발생되며, 3차-온도(T:Temperature) 계측값인 난방온도신호가 발생되면, 정상가동으로 분류하여 디스플레이부에 정상신호를 표출시킨다.
또한, 1차-사운드(S:Sound) 계측값인 버너소음진동신호가 발생되지 않고, 2차-볼트(V:Volt) 계측값인 오일펌프신호가 발생되며, 3차-온도(T:Temperature) 계측값인 난방온도신호가 발생되면, 버너소음진동신호 비정상가동으로 분류하여 디스플레이부에 에러신호를 표출시킨다.
또한, 1차-사운드(S:Sound) 계측값인 버너소음진동신호가 발생되고, 2차-볼트(V:Volt) 계측값인 오일펌프신호가 발생되며, 3차-온도(T:Temperature) 계측값인 난방온도신호가 발생되지 않으면, 난방온도신호 비정상가동으로 분류하여 디스플레이부에 에러신호를 표출시킨다.
또한, 또한, 1차-사운드(S:Sound) 계측값인 버너소음진동신호가 발생되지 않고, 2차-볼트(V:Volt) 계측값인 오일펌프신호가 발생되며, 3차-온도(T:Temperature) 계측값인 난방온도신호가 발생되지 않으면, 버너소음진동신호 및 난방온도신호 비정상가동으로 분류하여 디스플레이부에 에러신호를 표출시킨다.
본 발명에 따른 SVT마이컴부를 통해 유류소모량을 연산하는 과정에 관해 설명한다.
이는 난방기에 관한 정보(난방기의 형식과 배기량 및 소유자 등)가 미리 자료백업부 저장된 상태에서, 상기 난방기에서 획득한 난방기의 가동시간과 회전속도가 표시될 수 있다.
또한, 초기 상태에서의 오일드럼통에 내장된 유류량을 근거로 특정가동시간동안 소비한 유류소모량을 평균유류소모량으로 연산한 후, 자료백업부에 저장한 상태에서 현재 소비되는 유류소모량을 비교해서 최종적으로 현재 난방기의 유류소모량을 연산하는 연산프로그램이 셋팅된다.
이하, 본 발명에 따른 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 10에 도시하 바와같이, 계측기몸체를 난방기 본체에 탈부착식으로 부착시킨 후, 스마트계측장치를 초기화시킨다.
이어서, 난방기의 버너가동 소음이 발생하면, 음량센서부와 난방진동센서부에서 감지하고, 이를 증폭하고 필터링하여 SVT 검출부로 전달시킨다.
이어서, SVT 마이컴부에서 측정치와 비교하는 측정범위 판정한다.
이어서, 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부를 통해 오일펌프 가동을 감지한다.
이어서, 오일펌프 가동시점과 설정시간 후 난방온도를 확인한다.
이어서, SVT마이컴부에서 정상가동으로 계속할 것인지 에러로 인정할 것인지 판단한다.
이어서, SVT 분석결과, 이상신호발생시, 에러 메시지를 표시하고 초기화시킨다.
이어서, 정상가동한 시간과 측정된 자료를 자료백업부에 저장시킨다.
이때, SVT 마이컴부의 제어신호에 따라 자료백업부에 저장된 자료를 자료전송부를 통해 외부기기로 전송시킨다.
끝으로, 스마트 계측장치의 전원을 해제하고, 작동을 종료시킨다.
10 : 스마트계측장치 100 : 계측기몸체
200 : 전원부 300 : 음량센서부
400 : 음량신호처리부 500 : 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부
600 : 난방온도센서부 700 : SVT 마이컴부
800 : 디스플레이부 900 : 자료백업부
950 : 자료전송부
200 : 전원부 300 : 음량센서부
400 : 음량신호처리부 500 : 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부
600 : 난방온도센서부 700 : SVT 마이컴부
800 : 디스플레이부 900 : 자료백업부
950 : 자료전송부
Claims (5)
- 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프, 화염감지기, 난방기 컨트롤러, 버너로 이루어진 난방기의 표면 일측에 탈부착식으로 부착되어, 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프의 가동소음과 진동을 검출하여 증폭과 필터링하고, 검출된 신호를 입력받고 동시에 오일펌프의 가동전압을 검출하여 설정시간동안 난방온도가 상승하면 정상가동으로 판단하여 유류소모량을 체크하는 스마트계측장치(10)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치.
- 제1항에 있어서, 스마트계측장치(10)는
난방기 본체에 탈부착식으로 부착되는 계측기몸체(100)와,
계측기몸체 내부의 기기에 전원을 공급시키는 전원부(200)와,
계측기몸체의 내부 일측에 설치되어 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음과 진동음을 센싱하는 음량센서부(300)와,
음량센서부 일측에 위치되어 음량센서부에 센싱된 가동음을 필터링하고 음량을 증폭시켜 SVT 마이컴부로 전달시키는 음량신호처리부(400)와,
오일펌프의 입력단자와 연결되어 오일펌프로 입력되는 입력전류, 입력전압을 측정하고, 오일펌프의 출력단자와 연결되어 오일펌프에서 출력되는 출력전류, 출력전압을 측정한 후, 측정된 오일펌프용 전류전압데이터를 SVT 마이컴부로 전송시키는 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부(500)와,
계측기 몸체 일측에 설치되어 난방기가 설치된 설치공간의 온도를 20~60초로 설정된 시간 내에 측정하는 난방온도센서부(600)와,
상기 음량신호처리부, 난방진동센서부, 오일펌프용 4단자망 전류전압측정부, 난방온도센서부와 연결되어, 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음과 진동음을 사운드(S:Sound) 계측값으로 1차로 설정하고, 오일펌프용 전류전압측정부에서 측정된 오일펌프용 전류전압데이터를 볼트(V:Volt) 계측값으로 2차로 설정하며, 온도센서부에서 측정된 온도데이터를 온도(T:Temperature) 계측값로 3차로 설정해서 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 연산하는 SVT 마이컴부(700)와,
SVT 마이컴부의 제어하에 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 LCD 화면상에 표출시키는 디스플레이부(800)와,
전원공급 중단시, 계측된 자료를 저장하는 자료백업부(900)로 구성되는 것을 특징으로 하는 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치.
- 제2항에 있어서, 계측기몸체(100)는
밑면에 마그네틱 부착모듈(110)이 구성되는 것을 특징으로 하는 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치.
- 제2항에 있어서, SVT 마이컴부(700)는
PA0~PA7단자에 리얼타임클럭부(DS12C887)가 연결되어 8비트 어드레스 신호가 출력되고, 리얼타임클럭부에 의해 난방기에서 생성된 버너 가동소음과 진동을 1차로 검출시키고, 이후 오일펌프에 가동신호가 감지되면 가동시간을 2차로 측정하며, 난방기가 설치된 설치공간의 온도를 20~60초로 설정된 시간 내에 측정되도록 타이밍 설정하며, PB0단자에 자료백업부의 WP(Write Protect)단자가 연결되어 자료백업부로부터 메모리 쓰기 보호신호(MEMORY WP)가 입력되고, PB1 단자에 자료백업부의 RESET단자가 연결되어 자료백업부를 리셋시키며, PB2 단자에 자료전송부의 RC1OUT단자가 연결되어 자료백업부쪽으로 AVR RX 명령신호를 보내고, PB3 단자에 자료전송부의 TR1IN 단자가 연결되어 자료백업부쪽으로 AVR TR 명령신호를 보내며, PB5단자에 자료백업부의 SI단자가 연결되어 자료백업부쪽으로 AVR_MOSI신호를 보내고, PB6단자에 자료백업부의 SO단자가 연결되어 SVT 마이컴부로 AVR MISO신호가 입력되고, PB7단자에 자료백업부의 AVR SCK 단자가 연결되어 자료백업부쪽으로 시리얼 클럭신호를 보내고, RESET단자에 자료백업부의 RESET단자가 연결되어 자료백업부를 리셋시키며, PC1단자에 2채널 AD컨버터부의 출력단자(Dout)가 연결되어 버너송풍모터, 점화트랜스, 오일펌프에서 발생되는 가동음과 진동음이 입력되고, PC3단자에 AC파워라인통신모듈의 출력단자(DE/RE)가 연결되어 오일펌프의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류가 입력되며, PC4단자에 난방온도센서부가 연결되어, 난방기가 설치된 설치공간의 온도를 센싱하고, PC5단자에 디스플레이부의 클럭신호(CLK)가 연결되어 디스플레이부로 난방기의 정상가동유무와 유류소모량을 표출시키고, PC7단자에 디스플레이 드라이브(HEF4094)의 STR 단자(STR)가 연결되고, PC6단자에 디스플레이부의 데이터 단자(D)가 연결되며, PD3단자에 자료백업부의 CS단자가 연결되어 자료백업부로 칩 실렉트 신호를 보내고, PD4단자에 리얼타임클럭부의 CS단자가 연결되어 리얼타임클럭부로 칩 실렉트 신호를 보내도록 구성되는 것을 특징으로 하는 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측장치.
- 계측기몸체를 난방기 본체에 탈부착식으로 부착시킨 후, 스마트계측장치를 초기화시키는 단계(S100)와,
난방기의 버너가동 소음이 발생하면, 음량센서부와 난방진동센서부에서 감지하고, 이를 증폭하고 필터링하여 SVT 검출부로 전달시키는 단계(S200)와,
SVT 마이컴부에서 측정치와 비교하는 측정범위 판정하는 단계(S300)와,
오일펌프용 4단자망 전류전압측정부를 통해 오일펌프 가동을 감지하는 단계(S400)와,
오일펌프 가동시점과 설정시간 후 난방온도를 확인하는 단계(S500)와,
SVT마이컴부에서 정상가동으로 계속할 것인지 에러로 인정할 것인지 판단하는 단계(S600)와,
SVT 분석결과, 이상신호발생시, 에러 메시지를 표시하고 초기화시키는 단계(S700)와,
정상가동한 시간과 측정된 자료를 자료백업부에 저장시키는 단계(S800)와,
스마트 계측장치의 전원을 해제하고, 작동을 종료시키는 단계(S900)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 SVT분석에 의한 난방기 계측용 스마트계측방법.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR100789280B1 (ko) * | 2006-10-23 | 2008-01-03 | 대한민국(관리부서:농촌진흥청) | 전류신호 분석에 의한 난방기의 가동시간 계측장치 |
| KR20080004027A (ko) * | 2006-07-04 | 2008-01-09 | 안정균 | 농업용 난방기의 가동신호 분석에 의한 유류소모량계측장치 |
| KR20090066808A (ko) * | 2007-12-20 | 2009-06-24 | 이상준 | 무선통신수단을 이용한 엔진의 연료소비량 계측 시스템 |
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2011
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