KR101893150B1

KR101893150B1 - 전력량측정장치가 내장된 가전기기

Info

Publication number: KR101893150B1
Application number: KR1020120062579A
Authority: KR
Inventors: 이남기; 이청일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: CN103487645A; EP2674768A3; US9170285B2; US20130328544A1; US20160077137A1; EP2674768B1; US9797934B2; EP2674768A2; KR20130138981A; CN103487645B

Abstract

본 발명의 전력량측정장치가 내장된 가전기기는, 가전기기의 본체에 장착되어 외부전원을 공급받는 제어회로부와, 상기 가전기기의 본체에 내장되고 상기 제어회로부와 연결되어 상기 외부전원의 전력량을 측정하는 전력량측정장치를 포함한다.

Description

전력량측정장치가 내장된 가전기기{A home appliance having a built-in power meter}

본 발명은 가전기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가전기기의 소비 전력량을 측정하여 알려줄 수 있도록 내장된 전력량측정장치를 가진 가전기기에 관한 것이다.

전기를 공급받아 작동하는 가전기기로는 냉장고, 세탁기, 식기세척기, 에어컨, 조리기기, 텔레비전, 청소기, 전기장판, 전기밥통 등 매우 다양하다.

이러한 가전기기는 사용시 외부전원으로 교류전원을 공급받고, 각 가정마다 전력량계를 설치하여 그 가정에서 소모되는 전력량이 측정된다.

최근에는 전력 소비를 절감할 수 있는 절전 제품이나 상대적으로 값싼 심야 전력을 이용하는 등 전력량 절감에 대한 관심이 커지고 있다.

각 가전기기에는 표준적으로 소비되는 전력 또는 전력량이 제품 생산시에 결정되어 알려진다.

하지만, 특정의 가전기기에 의해 실제로 소비되는 전력량을 측정하기 위해서는 별도의 전력량계(전력량측정장치)를 측정하고자 하는 가전기기에 연결해야 하는 불편이 있었다.

그래서, 가전기기에 내장될 수 있는 전력량측정장치가 필요하였다.

본 발명은 가전기기에 내장되어 가전기기의 전력량을 실시간으로 측정하여 알려줄 수 있는 전력량측정장치가 내장된 가전기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전력량측정장치가 내장된 가전기기는, 가전기기의 본체에 장착되어 외부전원을 공급받는 제어회로부와, 상기 가전기기의 본체에 내장되고 상기 제어회로부와 연결되어 상기 외부전원의 전력량을 측정하는 전력량측정장치를 포함한다.

상기 전력량측정장치는, 상기 외부전원과 연결되어 외부전원의 전압 및 전류을 측정하는 전압전류측정부와, 상기 전압전류측정부에서 측정된 전압 및 전류 값으로부터 전력량을 연산하여 상기 제어회로부로 출력하는 전력량연산회로부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 외부전원은 교류전원이고, 상기 제어회로부는, 상기 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류기와, 상기 정류기에서 정류된 직류전원의 전압을 낮추는 변압기와, 상기 변압기를 통과한 전원의 전압을 안정화시키는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터에 의해 안정화된 전원을 공급받고 가전기기의 작동을 제어하는 마이컴을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전력량연산회로부는 상기 마이컴과 통신가능하게 연결되어 측정된 전력량 데이타를 송신하고 상기 마이컴에 의해 전력량 측정 여부에 대해 제어되는 것이 바람직하다.

상기 전력량연산회로부와 상기 마이컴 사이에는 포토커플러가 개재되는 것이 바람직하다.

상기 전력량연산회로부는 상기 제어회로부의 변압기를 통과한 전원을 공급받도록 이루어진 것이 바람직하다.

상기 제어회로부는 상기 변압기와 연결되어 변압기를 통과한 전원을 정류하는 정류회로를 더 포함하고, 상기 전력량연산회로부는 상기 정류회로와 연결되어 정류된 전원이 공급되는 것이 바람직하다.

상기 전력량측정장치는 상기 정류회로와 상기 전력량연산회로부 사이에 연결되어 상기 정류회로를 통과한 전원의 전압을 적정 전압으로 낮추는 레귤레이터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전력량연산회로부는 상기 제어회로부의 외부전원과 직접 연결된 전력량연산회로부용 전원회로를 통해 전원을 공급받도록 이루어진 것이 바람직하다.

상기 가전기기는 가전기기의 제어 및 작동 상태를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 제어회로부는 상기 디스플레이부를 통해 상기 전력량측정장치에서 측정된 전력량을 표시하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 가전기기는 냉장고, 세탁기, 에어컨, 조리기기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 전력량측정장치가 내장된 가전기기에 의하면, 가전기기의 전력량을 실시간으로 측정하여 알려줌으로써 소비되는 전력량에 따라 전기를 절약하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전력량측정장치를 하나의 유닛으로 제작하되 제어회로부와 연결하기 용이하게 제작함으로써 가전기기에 설치하기가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 가전기기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가전기기에서 제어회로부와 전력량측정장치의 구성 및 연결 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 가전기기에서 제어회로부와 전력량측정장치의 구성 및 연결 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 가전기기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 가전기기(10)는, 가전기기의 본체에 장착되어 외부전원을 공급받는 제어회로부(20)와, 상기 가전기기의 본체에 내장되고 상기 제어회로부와 연결되어 상기 외부전원의 전력량을 측정하는 전력량측정장치(100)를 포함한다.

상기 가전기기(10)는 전기를 에너지원으로 사용하여 작동되는 전자제품으로서, 냉장고, 세탁기, 식기세척기, 에어컨, 조리기기, 텔레비전, 청소기, 전기장판, 전기밥통 등 매우 다양한 가전기기 중 하나일 수 있다.

일반적으로 이러한 가전기기(10)는 외부전원으로 각 가정에 공급되는 교류전원을 사용한다.

그래서, 상기 가전기기(10)는 외부전원을 공급받기 위해 본체 내부로부터 플러그(11)가 연결된다.

이 플러그(11)를 각 가정에 배선되어 설치된 콘센트에 꽂아서 상기 가전기기(10)는 전원을 공급받을 수 있다.

최근에는 상기 가전기기(10)가 자동제어되도록 이루어진 것이 많아지는바, 상기 가전기기(10)는 자동제어를 위해 제어회로부(20)를 포함한다.

상기 제어회로부(20)는 가전기기(11)의 종류에 따라 모터나 발열부 등을 포함하는 작동부를 제어하는데, 상기 외부전원은 가전기기의 작동부뿐만 아니라 상기 제어회로부(20)에도 공급된다.

상기 제어회로부(20)에 공급되는 전원의 정격전압 및 정격전류는 가전기기의 작동부에 공급되는 것과 다를 수 있으므로, 후술하는 바와 같이 상기 제어회로부(20)에 공급되는 전원은 적절히 변환되어 공급되어야 한다.

상기 전력량측정장치(100)는 외부전원을 공급받는 상기 제어회로부(20)와 연결되어 외부전원의 소비 전력량을 측정한다.

전력의 경우 전압과 전류의 곱으로 구해지고 이 전력에 시간을 곱하면 전력량을 구할 수 있다.

따라서, 상기 전력량측정장치(100)는 상기 외부전원의 전압과 전류를 측정하고 이들의 곱에 시간을 곱하여 전력량을 계산할 수 있다.

상기 가전기기(10)는 그 작동상태를 표시하고 사용자가 가전기기의 작동을 제어할 수 있는 입력부를 포함하는 디스플레이부(40)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가전기기(10)는 상기 디스플레이부(40) 또는 상기 제어회로부(20)와 연결되어 웹서버(Web server)를 통해 컴퓨터나 스마트폰 등의 스마트기기(70)와 통신하는 무선통신모듈(50)을 더 포함할 수 있다.

상기 무선통신모듈(50)은 Wi-Fi 또는 zigbee 등을 이용할 수 있다.

이러한 구성을 통해, 사용자는 스마트기기(70)를 통해 원거리에서도 가전기기의 작동상태를 확인하고 명령을 입력하여 제어할 수 있어서 더욱 편리하게 사용할 수 있다.

도 2에는 본 발명의 제1실시예에 따른 가전기기에서 제어회로부와 전력량측정장치의 구성 및 연결 관계를 개략적으로 나타내는 도면이 도시되어 있다.

상기 전력량측정장치(100)는, 상기 외부전원과 연결되어 외부전원의 전압 및 전류을 측정하는 전압전류측정부(110)와, 상기 전압전류측정부에서 측정된 전압 및 전류 값으로부터 전력량을 연산하여 상기 제어회로부(20)로 출력하는 전력량연산회로부(150)를 포함하는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전압전류측정부(110)는 외부전원(12)에 직접 연결되어 가전기기(10)를 작동시키는 외부전원(12)의 전압과 전류를 각각 측정한다.

그래서, 상기 전압전류측정부(110)는 상기 외부전원(12)과 병렬로 연결되는 전압측정부(112)와 상기 외부전원(12)과 직렬로 연결되는 전류측정부(114)를 포함한다.

상기 전압측정부(112)는 상기 외부전원(12)과 병렬로 연결되고, 직렬로 연결된 2개의 저항을 포함할 수 있다.

상기 전류측정부(114)는 상기 외부전원(12)과 직렬로 연결되고, 분류기 저항을 포함할 수 있다.

상기 전압전류측정부(110)에서 측정된 전압와 전류의 측정값은 전력량연산회로부(150)로 보내져서 전압 및 전류의 곱에 시간을 곱하여 전력량을 계산한다.

한편, 상기 제어회로부(20)는, 상기 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류기(22)와, 상기 정류기에서 정류된 직류전원의 전압을 낮추는 변압기(23)와, 상기 변압기를 통과한 전원의 전압을 안정화시키는 레귤레이터(26)와, 상기 레귤레이터에 의해 안정화된 전원을 공급받고 가전기기의 작동을 제어하는 마이컴(28)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 정류기(22)는 일반적으로 사인(sine)파 형태로 공급되는 교류전원인 외부전원(21)을 정류하여 직류전원으로 변환한다.

상기 변압기(23)는 외부전원(21)의 전압을 상기 마이컴(28)이 사용할 수 있는 적정 전압으로 낮추어 준다.

상기 레귤레이터(26)는 상기 변압기(23)를 통과한 전원의 전압이 일정하게 유지되도록 안정화시킨 다음 상기 마이컴(28)에 안정화된 직류전원이 공급되도록 한다.

상기 마이컴(28)은 강압된 직류전원에 의해 작동되고 상기 가전기기(20)의 작동을 제어하고 경우에 따라 상기 디스플레이부(40)에 가전기기(20)의 작동 상태를 표시하도록 하며 사용자로부터 입력되는 제어명령을 수행하기도 한다.

상기 전력량연산회로부(150)는 상기 마이컴(28)과 통신가능하게 연결되어 측정된 전력량 데이타를 송신하고 상기 마이컴에 의해 전력량 측정 여부에 대해 제어될 수 있다.

이를 위해, 상기 전력량연산회로부(150)와 상기 마이컴(28) 사이에는 유선통신 또는 무선통신을 하는 장치가 연결될 수 있다.

이러한 통신장치의 예로서, 범용 비동기 송수신기(UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)가 사용될 수 있다.

UART는 비동기 통신에 필요한 직렬-병렬 데이타 변환 작업을 자동으로 해주는 하드웨어 장치이다.

그리고, 상기 전력량연산회로부(150)는 상기 마이컴(28)과 통신장치로 연결되기 전에 포토커플러(160)를 개재함으로써, 신호의 송신부와 수신부 사이를 전기적으로 절연시키면서 신호를 전달할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 전력량연산회로부(150)는 상기 제어회로부(20)의 변압기(23)를 통과한 전원을 공급받도록 이루어진 것이 바람직하다.

상기 전력량연산회로부(150)는 상기 전압전류측정부(110)로부터 입력되는 전압 및 전류 값으로부터 전력량을 계산하는 회로로서, 이를 작동시키는 전원은 외부전원보다 낮은 전압의 전원이 사용되는 것이 일반적이다.

따라서, 상기 전력량연산회로부(150)가 상기 변압기(23)를 통과한 전원을 공급받도록 연결되는 경우 별도의 변압기를 구비하지 않고서도 강압된 전원을 공급받을 수 있다.

또한, 상기 제어회로부(20)는 상기 변압기(23)와 연결되어 변압기를 통과한 전원을 정류하는 정류회로(25)를 더 포함하고, 상기 전력량연산회로부(150)는 상기 정류회로와 연결되어 정류된 전원이 공급되는 것이 바람직하다.

상기 변압기(23)를 통과한 전원은 상기 정류기(22)를 통과하여 1차적으로 정류된 전원이기는 하지만, 상기 정류기(22)는 다이오드와 같은 하나의 정류소자로 이루어지기 때문에 음과 양의 전원 중 어느 한쪽만을 흐르게 하여 반파정류를 수행한다.

상기 정류회로(25)는 음과 양의 어느 한쪽을 반전시킴으로써 전파정류를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 콘덴서를 구비하여 평활화된 전원을 얻을 수 있게 한다.

그리고, 상기 전력량측정장치(100)는 상기 정류회로(25)와 상기 전력량연산회로부(150) 사이에 연결되어 상기 정류회로를 통과한 전원의 전압을 적정 전압으로 낮추는 레귤레이터(130)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 변압기(23)는 원래 상기 마이컴(28)에 공급되는 전원을 적정 전압으로 낮추기 위해 구비되는 것인데, 상기 마이컴(28)에 사용되는 전원의 전압과 상기 전력량연산회로부(150)에 사용되는 전원의 정격 전압이 다를 수 있다.

따라서, 상기 레귤레이터(130)는 상기 변압기(23)와 상기 정류회로(25)를 통과하여 강압된 직류전원을 적정 전압으로 더 강압하면서 안정화시킬 수 있다.

상기 레귤레이터(130)는 상기 마이컴(28)에 연결되는 레귤레이터(26)와 달리 LDO(Low voltage Drop Out)레귤레이터가 사용될 수 있다.

예를 들어, 상기 정류회로(25)를 통과하면서 5V로 강압된 전원은 상기 LDO레귤레이터에 의해 3.3V로 안정화되어 상기 전력량연산회로부(150)로 공급된다.

한편, 도 2에서 설명하지 않은 도면부호 1과 2는 접지를 나타내는 것으로서, 제1접지(1)와 제2접지(2)는 서로 다른 접지이다.

그래서, 도 2에서 제1접지(1)와 제2접지(2)는 서로 다른 모양으로 도시되어 있다.

예를 들어, 상기 외부전원(21)과 전력량연산회로부(150)는 제1접지(1)로 접지되고, 상기 레귤레이터(26)와 마이컴(28)은 제2접지(2)로 접지된다.

특히, 상기 포토커플러(160)는 상기 제1접지(1)와 제2접지(2) 두 가지로 접지된다.

다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 전력량측정장치가 내장된 가전기기의 구성 및 작용을 설명한다.

도 3에는 본 발명의 제2실시예에 따른 가전기기에서 제어회로부와 전력량측정장치의 구성 및 연결 관계를 개략적으로 나타내는 도면이 도시되어 있다.

제2실시예에 따른 가전기기에서 제1실시예의 구성과 다른 점은 상기 전력량연산회로부(150)가 상기 외부전원(21)과 직접 연결되어 전원을 공급받되, 그 사이에 자체적으로 전원회로(140)를 구비한다는 점이다.

즉, 상기 전력량연산회로부(150)는 상기 제어회로부(20)의 외부전원(21)과 직접 연결된 전력량연산회로부용 전원회로(140)를 통해 전원을 공급받도록 이루어질 수 있다.

이하에서는 제2실시예에 따른 가전기기에서 제1실시예와 다른 구성을 중심으로 설명한다. 설명되지 않은 구성 부분은 제1실시예와 마찬가지로 구성되어 있다고 볼 수 있다.

제1실시예의 경우에 상기 변압기(23)와 상기 레귤레이터(130) 사이에 구비되었던 정류회로(25)는, 제2실시예의 경우 필요없게 되는 반면에, 상기 전력량연산회로부용 전원회로(140)에서 외부전원(21)을 정류하고 변압(강압)하며 안정화시켜서 상기 전력량연산회로부(150)로 공급한다.

상기 전력량연산회로부(150)에서 연산된 전력량의 데이타는 상기 포토커플러(160)와 상기 UART를 통해 상기 마이컴(28)으로 송신된다.

도 1에서와 같이, 상기 제어회로부(20)의 상기 마이컴(28)은 수신된 전력량 데이타를 상기 디스플레이부(40)에 표시함으로써 사용자에게 가전기기에서 소비되는 전력량을 알려준다.

또한, 상기 디스플레이부(40)는 상기 무선통신모듈(50)과 연결되어 상기 웹서버(60)를 통해 사용자의 스마트폰이나 스마트TV 또는 컴퓨터 등의 스마트기기(70)로 소비되는 전력량을 알려줄 수 있다.

그리고, 사용자는 상기 디스플레이부(40)에 표시되는 가전기기의 제어 및 작동 상태에 따라 디스플레이부에 마련된 입력부를 통해 가전기기를 제어하는 명령을 입력할 수 있고, 가전기기의 소비 전력량을 선택적으로 측정하도록 명령하거나 측정된 소비 전력량을 디스플레이부에 선택적으로 표시하도록 할 수 있다.

본 발명의 전력량측정장치가 내장된 가전기기는 냉장고, 세탁기, 에어컨, 조리기기 중 어느 하나일 수 있다.

상기 전력량측정장치는 소비 전력량이 비교적 많은 가전기기에 설치되는 것이 바람직할 것이며, 상기한 가전기기들이 대체로 소비 전력량이 많은 가전기기에 속하므로 이들 가전기기에 전력량측정장치를 내장함으로써 소비 전력량을 측정하여 알 수 있고 이에 따라 가전기기마다 절전 운전을 수행할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

10: 가전기기
20: 제어회로부
21: 외부전원
22: 정류기
23: 변압기
25: 정류회로
26: 레귤레이터
28: 마이컴
40: 디스플레이부
50: 무선통신모듈
100: 전력량측정장치
110: 전압전류측정부
130: 레귤레이터
140: 전력량연산회로부용 전원회로
150: 전력량연산회로부
160: 포토커플러

Claims

가전기기의 본체에 구비되고, 모터나 발열부 중 적어도 하나를 포함하며, 외부전원에 의해 교류전원을 공급받는 작동부;
상기 가전기기의 본체에 장착되고 상기 작동부를 제어하는 제어회로부; 및
상기 가전기기의 본체에 내장되어 상기 외부전원의 전력량을 측정하는 전력량측정장치;를 포함하고,
상기 제어회로부는
상기 작동부를 제어하도록 구성된 마이컴;
상기 외부전원으로부터 제공된 교류전원을 정류하는 정류기;
상기 정류기에서 정류된 전원의 전압을 낮추는 변압기; 및
상기 변압기를 통과한 전원을 정류하는 정류회로;를 포함하며,
상기 전력량측정장치는 상기 외부전원에서 상기 가전기기로 제공되는 전력량을 연산하여 상기 마이컴으로 출력하는 전력량연산회로부;를 포함하고,
상기 전력량연산회로부는
상기 제어회로부로부터 정류된 전원을 공급받아 작동하도록 상기 정류회로와 연결되는 것을 특징으로 하는 가전기기.
제1항에 있어서,
상기 전력량측정장치는,
상기 외부전원과 연결되어 외부전원의 전압 및 전류을 측정하는 전압전류측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
제2항에 있어서,
상기 제어회로부는,
상기 변압기를 통과한 전원의 전압을 안정화시키는 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
제3항에 있어서,
상기 전력량연산회로부는 상기 마이컴과 통신가능하게 연결되어 측정된 전력량 데이타를 송신하고 상기 마이컴에 의해 전력량 측정 여부에 대해 제어되는 것을 특징으로 하는 가전기기.
제4항에 있어서,
상기 전력량연산회로부와 상기 마이컴 사이에는 포토커플러가 개재되는 것을 특징으로 하는 가전기기.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 정류회로와 상기 전력량연산회로부 사이에는 LDO(Low voltage Drop Out)레귤레이터가 구비되는 것을 특징으로 하는 가전기기.
삭제
제1, 2, 3, 4, 5, 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가전기기는 가전기기의 제어 및 작동 상태를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하고,
상기 제어회로부는 상기 디스플레이부를 통해 상기 전력량측정장치에서 측정된 전력량을 표시하도록 하는 것을 특징으로 하는 가전기기.
제10항에 있어서,
상기 가전기기는 냉장고, 세탁기, 에어컨, 조리기기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가전기기.