KR101542578B1

KR101542578B1 - 수위감지센서회로

Info

Publication number: KR101542578B1
Application number: KR1020150018509A
Authority: KR
Inventors: 정재봉
Original assignee: 정재봉
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2015-08-06

Abstract

본 발명은 상호 대향되게 이격되는 제1전기연결부재 및 제2전기연결부재를 포함하는 수위감지센서에 적용되는 것으로, 상기 제1전기연결부재 및 제2전기연결부재가 전도성 액체 매질에 의해 서로 도통(전기적으로 연결)됨에 따라 수위를 감지할 수 있도록 하는 수위감지센서회로에 있어서, 일정 크기의 직류전압을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 직류전압을 공급받아 펄스전압을 생성하여 출력하는 신호발생부와; 일단은 상기 전원공급부에 연결되고 타단은 상기 신호발생부의 출력단에 연결되며, 상기 제1전기연결부재와 상기 제2전기연결부재 간의 도통 여부에 따라 상기 직류전압이 공급 또는 차단되어 상기 펄스전압과 상기 직류전압이 결합된 합성전압을 생성하거나 상기 펄스전압이 상기 직류전압으로부터 분리되도록 하는 수위감지부; 및 상기 신호발생부의 출력단과 상기 수위감지부가 전기적으로 연결된 접점과 연결되어 상기 합성전압 또는 상기 펄스전압을 기설정된 기준전압과 비교하여 온/오프(ON/OFF) 신호를 출력하는 비교부;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

수위감지센서회로{Water level sensor circuit}

본 발명은 수위감지센서회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상호 대향되게 이격되는 제1전기연결부재 및 제2전기연결부재를 포함하는 수위감지센서에 적용되어 전도성 액체 매질에 의해 상기 제1전기연결부재와 제2전기연결부재가 서로 도통됨에 따라 수위를 정밀하게 감지할 수 있도록 하는 수위감지센서회로에 관한 것이다.

가습기는, 특히, 겨울철, 온도가 높고 건조한 실내 공기를 가습하여 실내 환경이 쾌적하게 유지될 수 있도록 하기 위한 가전제품으로써, 가습하는 방식에 따라 가열식, 초음파식, 팬(fan)식 및 이들 각각의 장점을 취합한 복합식 등이 알려져 있다.

즉, 가열식 가습기는, 물을 히터나 전극봉으로 가열시켜 증기를 발생시키고, 초음파식 가습기는, 전기회로를 통하여 발생하는 특정 주파수의 전기 신호에 의해 물속에 위치한 진동자를 초음파 진동시켜 물을 무화시키며, 팬식 가습기는, 수면 위에 설치된 팬을 고속으로 회전시켜 발생하는 바람에 의해 물을 입자화하는 등 각 가습기는 각각의 특정한 방식으로 공기 중에 수분을 공급하게 된다.

도 1은 종래의 기술을 나타낸 것으로, 도 1을 참조하면 히트 씽크와, 히크 씽크 홀더와, 진동자 및 초음파 발진회로를 구비한 피씨비 등을 포함하여 구성된 초음파식 가습기용 분무장치에 있어서, 가습기의 수조부 바닥판 일측에 결합되는 플렌지가 상단부에 구비되며, 상향 개방형의 내부공간이 형성된 원통 형상의 히트 씽크 홀더(21)와; 상기 히트 씽크 홀더(21)에 적층 결합되며, 상면 중앙부에 삽입홈이 구비된 히트 씽크(23)와; 상기 히트 씽크 홀더의 내부공간에 위치하도록 일측이 히트 씽크(23)의 저면에 고정 결합되며, 초음파 발진회로를 내장한 피씨비와; 상기 히트 씽크의 삽입홈에 밀착 삽입되며, 내주면에 진동자삽입홈이 구비되고, 상·하 양 방향으로 관통된 원통형 진동자 가이드(25)와; 상기 진동자삽입홈에 외주연부가 삽입 결합되는 원판상 진동자(27)와; 상기 진동자 가이드의 상단면과 히트 씽크의 삽입홈 상부 내주면에 저면과 외주면이 각각 밀착 삽입 결합된 가이드 고정링과; 상기 히트 씽크(23)의 상면에 양측 하단부가 각각 결합되어 직립한 수위감지센서(26)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초음파식 가습기용 분무장치가 개시되어 있다.

그러나, 종래에는 히트씽크 상면에 양측하단부가 결합된 수위감지센서는 물이 수위감지센서가 잠긴상태에서 낮아지게 되면 물의 종류에 따라 양측하단부에 표면장력과 저항값이 발생되어 수위측정에 오류가 발생되어 수위가 낮아도 진동자를 동작시켜 진동자의 수명을 저하시키는 문제점이 있다.

또한, 수위감지센서에 물기가 남아있는 경우도 발생하고, 물의 종류에 따라 전기도전성의 차이를 보이며 전기도전성이 약한 물에서는 수위감지센서의 역할을 하지 못하는 경우가 많으며, 장기간 사용에 따른 오염이 있어서 측정 오류가 발생하는 문제점이 있다.

KR

10-0628464

B1

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 물의 표면장력에 의한 수위감지센서의 측정 오류 및 물의 전기도전성 차이에 의한 오류를 방지할 수 있도록 하는 수위감지센서회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 수위감지센서에 잔재하는 물기 등의 오염원으로부터 수위감지의 측정 정밀도를 높일 수 있도록 전기분해로 인한 부식이 발생되는 전류검지를 하지 않고 콘덴서를 이용하여 전압을 감지하는 수위감지센서회로를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 상호 대향되게 이격되는 제1전기연결부재 및 제2전기연결부재를 포함하는 수위감지센서에 적용되는 것으로, 상기 제1전기연결부재 및 제2전기연결부재가 전도성 액체 매질에 의해 서로 도통(전기적으로 연결)됨에 따라 수위를 감지할 수 있도록 하는 수위감지센서회로에 있어서, 일정 크기의 직류전압을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 직류전압을 공급받아 펄스전압을 생성하여 출력하는 신호발생부와; 일단은 상기 전원공급부에 연결되고 타단은 상기 신호발생부의 출력단에 연결되며, 상기 제1전기연결부재와 상기 제2전기연결부재 간의 도통 여부에 따라 상기 직류전압이 공급 또는 차단되어 상기 펄스전압과 상기 직류전압이 결합된 합성전압을 생성하거나 상기 펄스전압이 상기 직류전압으로부터 분리되도록 하는 수위감지부; 및 상기 신호발생부의 출력단과 상기 수위감지부가 전기적으로 연결된 접점과 연결되어 상기 합성전압 또는 상기 펄스전압을 기설정된 기준전압과 비교하여 온/오프(ON/OFF) 신호를 출력하는 비교부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수위감지센서회로에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 신호발생부는, 저항과 콘덴서로 이루어져 시정수 값에 따라 펄스전압을 생성하는 RC회로와, (+)단에는 상기 전원공급부가 연결되고 (-)단에는 상기 RC회로가 연결되는 제1연산증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비교부에서 출력되는 신호 파형을 극성 콘덴서를 통해 평활화하는 신호평활부를 더 포함하며, 상기 극성 콘덴서의 (+)단은 상기 전원공급부와 연결되고, 상기 콘덴서의 (-)단은 상기 비교부의 출력단과 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면, 제1전기연결부재의 단부가 제2전기연결부재와 이격되어 있어 수위가 낮아짐에 따라 물의 표면장력에 따른 측정 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 수위가 일정 수준에 도달하는 경우에만 전류가 도통되어 신호가 검지되므로 측정 정밀도를 높일 수 있으며, 미세전류로 인한 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래기술을 설명하기 위한 일례의 사시도이고,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 수위감지센서를 도시하는 일부 사시도이고,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 수위감지센서회로를 도시하는 회로도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

상세한 설명을 하기에 앞서, 본 발명의 수위감지센서회로는 도2에 도시된 바와 같이 상호 대향되게 이격되는 제1전기연결부재(520) 및 제2전기연결부재(540)를 포함하는 수위감지센서에 적용되는 것으로, 상기 제1전기연결부재(520) 및 제2전기연결부재(540)가 전도성 액체 매질에 의해 서로 도통(전기적으로 연결)됨에 따라 수위를 감지하게 된다.

이와 같은 본 발명의 수위감지센서회로는, 도3에 도시된 바와 같이, 일정 크기의 직류전압을 공급하는 전원공급부(100)와, 상기 전원공급부(100)로부터 직류전압을 공급받아 RC시정수에 따른 펄스전압을 생성하여 출력하는 신호발생부(300)와, 일단은 상기 전원공급부(100)에 연결되고 타단은 상기 신호발생부(300)의 출력단에 연결되며 상기 제1전기연결부재(520)와 상기 제2전기연결부재(540) 간의 도통 여부에 따라 상기 직류전압이 공급 또는 차단되어 상기 펄스전압과 상기 직류전압이 결합된 합성전압을 생성하거나 상기 펄스전압이 상기 직류전압으로부터 분리되도록 하는 수위감지부(500)와, 상기 신호발생부(300)의 출력단과 상기 수위감지부(500)가 전기적으로 연결된 접점과 연결되어 상기 합성전압 또는 상기 펄스전압을 기설정된 기준전압과 비교하여 온/오프(ON/OFF) 신호를 출력하는 비교부(700)를 포함한다.

상기 전원공급부(100)는 외부에서 제공되는 교류전압을 정류시켜 직류전압으로 변환한 상태에서 공급하거나, 건전지 등을 통해 직류를 직접 공급할 수 있다. 이러한 전원공급부(100)의 출력단에는 적어도 하나 이상의 저항(R1,R6)이 연결되어 전류를 제어한다.

상기 신호발생부(300)는 저항(R7,R11)과 콘덴서(C2)로 이루어진 RC회로의 시정수 값에 따라 제1연산증폭기(320)를 통해 펄스전압을 출력하며, 상기 제1연산증폭기(320)의 (+)단에는 상기 전원공급부(100)와 연결되어 직류전압이 인가되고, 상기 제1연산증폭기(320)의 (-)단에는 상기 RC회로와 연결되어 펄스전압이 인가된다.

상기 수위감지부(500)는 제1전기연결부재(520)와 제2전기연결부재(540) 및 콘덴서(C1)로 구성되며, 상기 제1전기연결부재(520)는 상기 신호발생부(300)의 출력단과 연결되고, 상기 제2전기연결부재(540)는 상기 전원공급부(100)와 연결된다. 상기 콘덴서(C1)는 상기 제1전기연결부재(520)와 상기 신호발생부(300) 사이에 연결된다.

여기서, 상기 제1전기연결부재(520)와 상기 제2전기연결부재(540)는 전도성 액체 매질을 수용하는 수조에서 서로 이격되도록 설치되며, 상기 제2전기연결부재(540)는 상기 수조의 바닥면에 설치되어 전도성 액체 매질에 잠겨 있는 상태가 되고, 상기 제1전기연결부재(520)는 상기 수조의 상부에 설치되어 수위가 상승하면 일정 지점에서 전도성 액체 매질과 접하여 상기 제2전기연결부재(540)와 전기적으로 도통된다.

상기 비교부(700)를 구성하는 제2연산증폭기(720)의 (+)단에는 기준전압이 인가되고, (-)단에는 합성전압 또는 펄스전압이 인가된다. 본 실시예에서는 상기 제2연산증폭기(540)에 합성전압이 인가될 경우에는 기준전압을 초과하는 것으로 판단하여 오프 신호를 출력하고, 상기 제2연산증폭기(720)에 펄스전압이 인가될 경우에는 기준전압에 미달되는 것으로 판단하여 온 신호를 출력한다.

상기한 비교부(700)의 출력 신호는 알림 표시를 위한 발광램프나 스피커에 연결되어 수위감지를 위한 다양한 장치에 활용될 수 있으며, 더 나아가 가습기의 진동자 작동 등 수위에 따라 작동하는 장치에도 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 비교부(700)에서 출력된 신호 파형을 평활화하는 신호평활부(900)를 더 포함할 수 있으며, 상기 신호평활부(900)는 극성이 있는 콘덴서(C3)와 제3연산증폭기(920)를 포함한다. 여기서, 상기 콘덴서(C3)의 (+)단은 전원공급부(100)와 연결되고, (-)단은 상기 비교부(700)의 출력단과 연결된다. 그리고, 상기 제3연산증폭부(920)의 (+)단은 상기 콘덴서(C3)와 비교부(700)를 연결하는 노드 사이의 분기점에 연결되고, (-)단은 상기 비교부(700)의 기준전압과 연결된다.

이하, 상술한 설명을 바탕으로 본 발명의 동작 원리에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 제1전기연결부재(520)와 제2전기연결부재(540)가 도통되어 수위가 감지되면 상기 제1전기연결부재(520)에 합성전압이 생성되고, 상기 합성전압이 제2연산증폭기(720)의 (-)단에 입력되어 기준전압보다 높은 전압을 형성하게 된다. 이에 따라, 상기 제2연산증폭기(720)의 출력단과 제3연산증폭기(920)의 (+)단에 0V가 형성되고, 상기 제3연산증폭기(920)의 (+)단 전압이 (-)단 기준전압보다 낮아져 상기 제3연산증폭기(920)의 출력단에는 0V의 전압이 발생하게 된다. 이로 인해 진동자를 동작시키는 PNP 트랜지스터를 온(ON)시켜 상기 진동자를 동작시키게 되는 것이다.

다음으로, 제1전기연결부재(520)와 제2전기연결부재(540)가 도통되지 않아 수위가 감지되지 않으면 제1연산증폭기(320)의 출력단을 통해 펄스전압이 출력되고, 상기 펄스전압이 제2연산증폭기(720)의 (-)단에 입력되어 기준전압보다 낮은 전압을 주기적으로 형성하게 된다. 이에 따라, 상기 제2연산증폭기(720)의 출력단에도 펄스전압이 출력되며, 상기 펄스전압은 제3연산증폭기(920)기의 (+)단과 연결된 콘덴서(C3)에 의해 평활되어 상기 제3연산증폭기(920)의 출력단에는 기준전압보다 높은 전압이 발생하게 된다. 이로 인해 진동자를 동작시키는 PNP 트랜지스터를 오프(OFF)시켜 상기 진동자의 동작이 멈추게 되는 것이다.

지금까지 설명한 본 발명에 따르면, 제1전기연결부재의 단부가 제2전기연결부재와 이격되어 있어 수위가 낮아짐에 따라 물의 표면장력에 따른 측정 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 전위차를 이용하는 콘덴서 방식으로서 수위가 일정 수준에 도달하는 경우에만 전압이 도통되어 신호가 검지되므로 측정 정밀도를 높일 수 있으며, 미세전류로 인한 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 콘덴서 방식을 이용한 수위감지방식은 액체의 종류에 따른 전압변화가 발생하지 않으며, 전위차만을 활용하므로 전기분해가 전혀 필요하지 않아 부품 및 작동 방식을 간소화할 수 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

100: 전원공급부 300: 신호발생부
320: 제1연산증폭기 500: 수위감지부
520: 제1전기연결부재 540: 제2전기연결부재
700: 비교부 720: 제2연산증폭기
900: 신호평활부 920: 제3연산증폭기

Claims

상호 대향되게 이격되는 제1전기연결부재 및 제2전기연결부재를 포함하는 수위감지센서에 적용되는 것으로, 상기 제1전기연결부재 및 제2전기연결부재가 전도성 액체 매질에 의해 서로 도통(전기적으로 연결)됨에 따라 수위를 감지할 수 있도록 하는 수위감지센서회로에 있어서,
일정 크기의 직류전압을 공급하는 전원공급부;
상기 전원공급부로부터 직류전압을 공급받아 펄스전압을 생성하여 출력하는 신호발생부;
일단은 상기 전원공급부에 연결되고 타단은 상기 신호발생부의 출력단에 연결되며, 상기 제1전기연결부재와 상기 제2전기연결부재 간의 도통 여부에 따라 상기 직류전압이 공급 또는 차단되어 상기 펄스전압과 상기 직류전압이 결합된 합성전압을 생성하거나 상기 펄스전압이 상기 직류전압으로부터 분리되도록 하는 수위감지부; 및
상기 신호발생부의 출력단과 상기 수위감지부가 전기적으로 연결된 접점과 연결되어 상기 합성전압 또는 상기 펄스전압을 기설정된 기준전압과 비교하여 온/오프(ON/OFF) 신호를 출력하는 비교부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수위감지센서회로.
제1항에 있어서,
상기 신호발생부는,
저항과 콘덴서로 이루어져 시정수 값에 따라 펄스전압을 생성하는 RC회로와,
(+)단에는 상기 전원공급부가 연결되고 (-)단에는 상기 RC회로가 연결되는 제1연산증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수위감지센서회로.
제1항에 있어서,
상기 비교부에서 출력되는 신호 파형을 극성 콘덴서를 통해 평활화하는 신호평활부를 더 포함하며,
상기 극성 콘덴서의 (+)단은 상기 전원공급부와 연결되고, 상기 콘덴서의 (-)단은 상기 비교부의 출력단과 연결되는 것을 특징으로 하는 수위감지센서회로.