KR102227388B1 - Door opening and shutting detector using hall sensor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예컨대 냉장고나 전자레인지 등과 같은 각종 가전제품에 설치되는 도어개폐 감지장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 전원선 및 출력선이 연결된 홀센서소자와, 상기 홀센서소자와 이격 상태로 대응하는 마그네트와, 상기 홀센서소자를 사이에 두고 양쪽으로 한개씩 배치되어 상기 마그네트에서 발생하는 자력선을 상기 홀센서소자로 집중시켜 주는 한쌍의 자로집중판과, 상기 홀센서소자를 수용하면서 상기 자로집중판이 상기 마그네트와 대면하도록 지지하는 센서하우징을 포함하여 구성되는 홀센서를 이용한 도어개폐 감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a door opening/closing detection device installed in various home appliances such as refrigerators and microwave ovens, and more specifically, a Hall sensor element to which a power line and an output line are connected, and in a state spaced apart from the Hall sensor element. A corresponding magnet and a pair of magnetic path concentrator plates arranged one at a time on both sides with the Hall sensor element interposed therebetween to concentrate the magnetic lines of force generated from the magnet to the Hall sensor element, and the magnetic path concentrating while accommodating the Hall sensor element It relates to a door opening/closing detection device using a hall sensor configured including a sensor housing for supporting the plate to face the magnet.

Description

홀센서를 이용한 도어개폐 감지장치{Door opening and shutting detector using hall sensor}Door opening and shutting detector using hall sensor}

본 발명은 예컨대 냉장고나 전자레인지 등과 같은 각종 가전제품에 설치되는 도어개폐 감지장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 전원선 및 출력선이 연결된 홀센서소자와, 상기 홀센서소자와 이격 상태로 대응하는 마그네트와, 상기 홀센서소자를 사이에 두고 양쪽으로 한개씩 배치되어 상기 마그네트에서 발생하는 자력선을 상기 홀센서소자로 집중시켜 주는 한쌍의 자로집중판과, 상기 홀센서소자를 수용하면서 상기 자로집중판이 상기 마그네트와 대면하도록 지지하는 센서하우징을 포함하여 구성되는 홀센서를 이용한 도어개폐 감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a door opening/closing detection device installed in various home appliances such as refrigerators and microwave ovens, and more specifically, a Hall sensor element to which a power line and an output line are connected, and in a state spaced apart from the Hall sensor element. A corresponding magnet and a pair of magnetic path concentrator plates arranged one at a time on both sides with the Hall sensor element interposed therebetween to concentrate the magnetic lines of force generated from the magnet to the Hall sensor element, and the magnetic path concentrating while accommodating the Hall sensor element It relates to a door opening/closing detection device using a hall sensor including a sensor housing that supports a plate to face the magnet.

냉장고나 세탁기, 전자레인지 등과 같이 도어가 설치되어 있는 가전제품에는 도어의 개폐여부를 인식하는 감지장치가 설치된다. 예컨대 냉장고에 설치되는 도어개폐 감지장치의 경우, 냉장고 도어가 열리면 냉장실이나 냉동실 내부를 밝히는 램프를 점등하고, 나아가 도어가 개방된 상태에서 일정시간이 경과하면 경고음을 발생하도록 조치한다. A sensing device for recognizing whether the door is opened or closed is installed in a home appliance with a door installed, such as a refrigerator, a washing machine, or a microwave oven. For example, in the case of a door opening/closing detection device installed in a refrigerator, when the refrigerator door is opened, a lamp that illuminates the inside of the refrigerator compartment or the freezing compartment is turned on, and further, a warning sound is generated when a certain period of time elapses with the door open.

이러한 도어개폐 감지장치로는 일반적으로 밀봉된 유리관 속에 2개의 자성 리드조각이 설치되어 있는 리드스위치(reed switch)나, 홀 효과(hall effect)를 이용한 전자 스위치의 일종인 홀센서(hole sensor)를 사용할 수 있다. 먼저 특허공개 제10-2015-0056285호(2015년 05월26일), 특허공개 제10-2016-0073818호(2016년 06월27일) 등에는 도어에 리드스위치를 설치한 냉장고가 소개되어 있다. As such a door opening/closing detection device, a reed switch in which two magnetic lead pieces are installed in a generally sealed glass tube, or a hole sensor, which is a kind of electronic switch using a hall effect, is used. Can be used. First, Patent Publication No. 10-2015-0056285 (May 26, 2015) and Patent Publication No. 10-2016-0073818 (June 27, 2016) introduce refrigerators with a reed switch installed on the door. .

그리고, 실용신안공개 제20-1994-0015941호(1994년 07월22일)에는 홀센서와 마그네트(magnet)를 이용하여 세탁기 도어의 개폐유무를 감지하는 도어개폐 감지장치가 소개되어 있고, 특허공개 제10-1997-0011730호(1997년 03월27일)에는 냉동실 도어의 하면에는 홀센서를 설치하고 냉장실 도어의 상면에는 마그네트를 설치하여 냉장고 도어의 개폐상태를 정확히 감지하도록 한 냉장고의 도어개폐 감지장치가 소개되어 있다.In addition, Utility Model Publication No. 20-1994-0015941 (July 22, 1994) introduces a door opening/closing detection device that detects whether the door of the washing machine is opened or closed using a hall sensor and a magnet. In No. 10-1997-0011730 (March 27, 1997), a hall sensor is installed on the lower surface of the freezer door and a magnet is installed on the upper surface of the refrigerator door to accurately detect the opening and closing state of the refrigerator door. The device is introduced.

상기 홀센서는 앞서 설명한 가전제품 이외에도 각종 산업용 제어장치나 계측장비, 자동차 등에 다양하게 사용되고 있다.In addition to the above-described home appliances, the Hall sensor is used in various industrial control devices, measurement equipment, automobiles, and the like.

특허공개 제10-2015-0056285호(2015년 05월26일),Patent Publication No. 10-2015-0056285 (May 26, 2015), 실용신안공개 제20-1994-0015941호(1994년 07월22일)Utility Model Publication No. 20-1994-0015941 (July 22, 1994) 특허공개 제10-2016-0073818호(2016년 06월27일)Patent Publication No. 10-2016-0073818 (June 27, 2016) 특허공개 제10-1997-0011730호(1997년 03월27일)Patent Publication No. 10-1997-0011730 (March 27, 1997)

일반적으로 홀센서는 기계적으로 작동하는 리드스위치에 비해서 오작동의 우려가 없고 신뢰도가 훨씬 높다. 그러나, 홀센서를 가전제품용 도어개폐 감지장치로 사용하기 위해서는 홀센서가 대응하는 마그네트에 대하여 서로 이격된 상태에서도 충분한 감도를 가져야 하고, 이를 위해서는 감도가 높은 고가의 홀센서를 사용하거나 자속밀도(flux density)가 높은 고가의 마그네트를 사용해야 한다.In general, Hall sensors do not have the risk of malfunction and have much higher reliability than mechanically operated reed switches. However, in order to use the Hall sensor as a door opening/closing detection device for home appliances, the Hall sensor must have sufficient sensitivity even when the corresponding magnet is separated from each other. For this purpose, an expensive Hall sensor with high sensitivity is used or a magnetic flux density ( An expensive magnet with a high flux density) should be used.

이에 본 발명의 목적은 홀센서를 이용한 도어개폐 감지장치에 있어서, 상기 홀센서가 이에 대응하는 마그네트로부터 충분히 이격된 상태에서도 상기 마그네트에 대하여 높은 감도를 유지하는 도어개폐 감지장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a door opening/closing detection device using a hall sensor, which maintains a high sensitivity to the magnet even when the hall sensor is sufficiently separated from the corresponding magnet.

본 발명에 따른 홀센서를 이용한 도어개폐 감지장치는, 전원선 및 출력선이 연결된 홀센서소자와; 상기 홀센서소자와 이격 상태로 대응하는 마그네트와; 상기 홀센서소자를 사이에 두고 양쪽으로 한개씩 배치되어 상기 마그네트에서 발생하는 자력선을 상기 홀센서소자로 집중시켜 주는 한쌍의 자로집중판과; 상기 홀센서소자를 수용하면서 상기 자로집중판이 상기 마그네트와 대면하도록 지지하는 센서하우징; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A door opening/closing detection device using a Hall sensor according to the present invention includes: a Hall sensor element to which a power line and an output line are connected; A magnet corresponding to the hall sensor element in a spaced state; A pair of magnetic path concentrator plates disposed one at a time on both sides with the Hall sensor element interposed therebetween to concentrate the magnetic lines of force generated from the magnet to the Hall sensor element; A sensor housing accommodating the Hall sensor element and supporting the magnetic path concentration plate to face the magnet; It characterized in that it is configured to include.

또한 상기 자로집중판은 각각, 상편과 하변 사이의 폭이 상기 센서하우징의 폭과 동일한 광폭확장부와, 상기 광폭확장부의 양변이 상기 홀센서소자를 향하여 서로 비스듬히 접근하면서 좁아지는 삼각경사부, 그리고 상기 삼각경사부의 꼭지점 부위에서 상기 자로집중판이 상기 홀센서소자의 양면에 밀착되도록 절곡된 절곡밀착부를 갖는 것을 특징으로 한다. In addition, the magnetic path concentrating plate includes a wide-width expansion portion having a width between an upper side and a bottom side equal to the width of the sensor housing, and a triangular inclined portion narrowing as both sides of the wide-width expansion portion approach each other obliquely toward the hall sensor element, and It characterized in that it has a bent contact portion bent so that the magnetic path concentration plate is in close contact with both surfaces of the hall sensor element at a vertex of the triangular inclined portion.

본 발명에 따른 도어개폐 감지장치는, 상기 자로집중판이 마그네트에서 발생하는 자력선을 모아서 상기 홀센서소자로 집중시키는 자로(magnetic path)를 형성하기 때문에 상기 홀센서소자가 상기 마그네트로부터 충분히 이격된 상태에서도 상기 마그네트에 대하여 높은 감도를 유지하는 효과가 있다. In the door opening/closing detection device according to the present invention, since the magnetic path concentrating plate forms a magnetic path that collects magnetic lines of force generated from the magnet and concentrates them to the Hall sensor element, the Hall sensor element is sufficiently separated from the magnet. There is an effect of maintaining high sensitivity to the magnet.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어개폐 감지장치의 사시도,
도 2는 상기 도어개폐 감지장치의 분리사시도,
도 3은 상기 도어개폐 감지장치의 결합단면도,
도 4는 상기 도어개폐 감지장치에서, 마그네트에서 발생하는 자력선을 양쪽 자로집중판이 홀센서소자로 집중시키는 자로(magnetic path)를 형성하는 상태를 나타낸 개념도이다.1 is a perspective view of a door opening/closing detection device according to an embodiment of the present invention,
2 is an exploded perspective view of the door opening/closing detection device,
3 is a combined cross-sectional view of the door opening/closing detection device;
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a state in which magnetic paths are formed in which magnetic lines of force generated by a magnet are concentrated to a Hall sensor element in the door opening/closing sensing device.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이므로 이들 실시예에 의해서 본 발명의 보호범위가 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since the accompanying drawings illustrate preferred embodiments of the present invention, the scope of protection of the present invention is not limited by these embodiments. In addition, even if the configuration is essential for carrying out the present invention, detailed descriptions of matters that are introduced in the prior art or that can be easily implemented by a person of ordinary skill in the art will be omitted.

본 발명에 따른 홀센서를 이용한 도어개폐 감지장치는, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 홀센서소자(10)와, 이에 대응하도록 이격 배치되는 마그네트(20), 한쌍의 자로집중판(30a,30b), 그리고 상기 자로집중판(30a,30b)이 상기 홀센서소자(10)의 양쪽에 배치되도록 지지해 주는 센서하우징(40)을 포함하여 구성된다.The door opening/closing detection device using a Hall sensor according to the present invention includes a Hall sensor element 10, a magnet 20 spaced apart to correspond thereto, as shown in FIGS. 1 to 3, and a pair of magnetic path concentration plates 30a. , 30b), and a sensor housing 40 that supports the magnetic path focusing plates 30a and 30b to be disposed on both sides of the hall sensor element 10.

먼저 상기 홀센서소자(10)는 전류가 흐르는 도체에 자기장을 걸어주면 전류와 자기장에 수직방향으로 전압이 발생하는 소위 홀 효과(hall effect)를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 감지하는 센서이다. First, the Hall sensor element 10 is a sensor that senses the direction and magnitude of a magnetic field using a so-called Hall effect in which a voltage is generated in a direction perpendicular to the current and the magnetic field when a magnetic field is applied to a conductor through which a current flows.

상기 홀센서소자(10)의 일측에는 전류를 공급하는 전원선(11)과, 자기장의 접근 여부를 감지하여 그 결과를 외부로 연결하는 출력선(12)이 설치되어 있다. 상기 출력선(12)은 예컨대 냉장고 내부에 설치되는 램프나 알람 발생장치 등에 연결될 수 있다. One side of the Hall sensor element 10 is provided with a power line 11 for supplying current and an output line 12 for detecting the proximity of the magnetic field and connecting the result to the outside. The output line 12 may be connected to, for example, a lamp or an alarm generator installed inside a refrigerator.

다음으로 상기 마그네트(20)는 상기 홀센서소자(10)와 이격된 상태에서 상기 홀센서소자(10)로 접근하거나 멀어지도록 설치되어 있는 것으로, 상기 홀센서소자(10)를 향하여 자력선을 발생한다. 그래서 본 발명의 도어개폐 감지장치가 예컨대 냉장고에 적용될 경우, 상기 홀센서소자(10)는 냉장고 몸체에 설치되고, 상기 마그네트(20)는 냉장고 도어에 설치될 수 있다.Next, the magnet 20 is installed so as to approach or move away from the Hall sensor element 10 in a state spaced apart from the Hall sensor element 10, and generates a magnetic line of force toward the Hall sensor element 10. . Therefore, when the door opening/closing detection device of the present invention is applied to, for example, a refrigerator, the hall sensor element 10 may be installed on the refrigerator body, and the magnet 20 may be installed on the refrigerator door.

본 발명에서 상기 홀센서소자(10)와 마그네트(20)는 상용화 되어 있는 제품을 구입하여 사용할 수 있다.In the present invention, the Hall sensor device 10 and the magnet 20 can be used by purchasing commercially available products.

상기 자로집중판(30a,30b)은 상기 홀센서소자(10)를 사이에 두고 서로 대칭구조를 이루도록 양쪽으로 하나씩 배치되어 있다. 그래서 상기 마그네트(20)에서 발생하는 자력선을 상기 홀센서소자(10)로 집중시키는 자로(magnetic path)를 형성한다.The magnetic path focusing plates 30a and 30b are arranged one by one on both sides to form a symmetrical structure with the Hall sensor element 10 interposed therebetween. Thus, a magnetic path is formed to concentrate the magnetic lines of force generated by the magnet 20 to the Hall sensor element 10.

상기 자로집중판(30a,30b)의 재질로는 스스로 자화(magnetization) 되지 않는 금속성 재질이면 어느 것이나 사용할 수 있으나, 바람직하기로는 탄소 함량이 7% 이하인 순철을 사용하는 것이 좋다. 만일 상기 탄소 함량이 7%를 초과하면 스스로 자화되는 현상이 발생하기 때문에 바람직하지 않다. Any metallic material that does not magnetize itself may be used as the material of the magnetic path concentration plates 30a and 30b, but it is preferable to use pure iron having a carbon content of 7% or less. If the carbon content exceeds 7%, it is not preferable because magnetization occurs by itself.

상기 자로집중판(30a,30b)이 스스로 자화되면, 상기 마그네트(20)에서 발생하는 자력선과 상기 자로집중판(30a,30b)에서 발생하는 자력석이 함께 상기 홀센서소자(10)에 미치기 때문에 상기 홀센서소자(10)가 오작동을 일으킬 우려가 있다.When the magnetic path concentrating plates 30a and 30b are magnetized by themselves, the magnetic lines of force generated in the magnet 20 and the magnetic stone generated in the magnetic path concentrating plates 30a, 30b reach the hall sensor element 10 together. There is a risk that the Hall sensor element 10 may malfunction.

상기 센서하우징(40)은 상기 홀센서소자(10)를 수용하면서 상기 자로집중판(30a,30b)이 홀센서소자(10)의 양쪽에 배치된 상태에서 상기 마그네트(20)와 대면하도록 지지하는 기능을 한다. The sensor housing 40 accommodates the Hall sensor element 10 and supports the magnetic path concentration plates 30a and 30b to face the magnet 20 while being disposed on both sides of the Hall sensor element 10. Functions.

상기 센서하우징(40)은 통상적인 절연성 합성수지 재질로 이루어지며, 상기 자로집중판(30a,30b)은 상기 센서하우징(40) 내에 인서트 사출될 수 있다. 그리고 상기 센서하우징(40)의 내부에는 상기 홀센서소자(10)와 전원선(11) 및 출력선(12)을 각각 지지하는 전선홀더(41)가 적소에 설치될 수 있다.The sensor housing 40 is made of a conventional insulating synthetic resin material, and the magnetic path focusing plates 30a and 30b may be insert-injected into the sensor housing 40. In addition, inside the sensor housing 40, a wire holder 41 for supporting the Hall sensor element 10, the power line 11, and the output line 12, respectively, may be installed in a proper place.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 자로집중판(30a,30b)은 각각, 상변과 하변이 상기 센서하우징(40)의 양변과 같은 폭으로 확장된 광폭확장부(31)와, 상기 광폭확장부(31)의 양변이 상기 홀센서소자(10)를 향하여 서로 접근하면서 폭이 좁아지는 삼각경사부(32)가 형성되어 있다.On the other hand, according to a preferred embodiment of the present invention, the magnetic path concentrating plate (30a, 30b), respectively, the upper side and the lower side of the sensor housing 40, the wide width expansion part 31 is expanded to the same width as both sides, the As both sides of the wide-width expansion part 31 approach each other toward the hall sensor element 10, a triangular inclined part 32 that narrows the width is formed.

상기 광폭확장부(31)의 상변과 하변은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 센서하우징(40)의 상단 테두리에 지지되어 있다. 그리고, 상기 삼각경사부(32)의 꼭지점 부위에는 상기 자로집중판(30a,30b)이 상기 홀센서소자(10)의 양면에 밀착되도록 수직으로 절곡된 절곡밀착부(33)가 형성되어 있다. 상기 절곡밀착부(33)의 폭은 상기 홀센서소자(10)의 폭과 동일한 것이 바람직하다. The upper and lower sides of the wide-width expansion part 31 are supported on the upper edge of the sensor housing 40 as shown in FIGS. 1 and 2. Further, a bent contact portion 33 that is vertically bent so that the magnetic path concentrating plates 30a and 30b adhere to both surfaces of the hall sensor element 10 is formed at the vertex of the triangular inclined portion 32. It is preferable that the width of the bent contact portion 33 is the same as the width of the Hall sensor element 10.

첨부 도 4는 상기 자로집중판(30a,30b)이 마그네트(20)에서 발생하는 자력선(M1)을 모아서 홀센서소자(10)로 집중시키는 자로(M2)를 형성하는 상태를 나타낸 개념도이다. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state in which the magnetic path concentrating plates 30a and 30b collect magnetic lines of force M1 generated from the magnet 20 to form a magnetic path M2 that concentrates them on the Hall sensor element 10.

여기서 상기 광폭확장부(31)는 마그네트(20)에서 발생하는 자력선을 잡아주는 기능을 하고, 상기 삼각경사부(32)는 상기 자력선을 홀센서소자(10)로 집중시키는 기능을 하며, 상기 절곡밀착부(33)는 상기 자력선을 홀센서소자(10)로 보다 효과적으로 전달하는 기능을 한다.Here, the wide extension part 31 functions to catch the magnetic line of force generated from the magnet 20, and the triangular inclined part 32 functions to concentrate the magnetic line of force to the hall sensor element 10, and the bending The contact portion 33 functions to more effectively transmit the magnetic line of force to the Hall sensor element 10.

본 발명에서는 편의상 상기 도어개폐 감지장치가 주로 가전제품에 사용될 수 있는 것으로 예시하였으나, 본 발명에 따른 도어개폐 감지장치는 이들 가전제품 이외에도 각종 산업용 제어장치나 계측장비, 자동차 등에 다양하게 사용될 수 있다.In the present invention, for convenience, it is exemplified that the door open/close detection device can be mainly used for home appliances, but the door open/close detection device according to the present invention can be variously used for various industrial control devices, measurement equipment, automobiles, etc. in addition to these home appliances.

10; 홀센서소자 11; 전원선
12; 출력선 20; 마그네트
30a,30b; 자로집중판 31; 광폭확장부
32; 삼각경사부 33; 절곡밀착부
40; 센서하우징 41; 전선홀더
M1; 자력선 M2; 자로(magnetic path) 10; Hall sensor element 11; Power line
12; Output line 20; Magnet
30a, 30b; Jaro Concentration Edition 31; Wide extension
32; Triangular slope 33; Bending contact
40; Sensor housing 41; Wire holder
M1; Line of magnetic force M2; Magnetic path

Claims (4)

전원선 및 출력선이 연결되어 있는 홀센서소자와; 상기 홀센서소자와 이격 상태로 대응하는 마그네트와; 상기 홀센서소자를 사이에 두고 양쪽으로 한개씩 배치되어 상기 마그네트에서 발생하는 자력선을 상기 홀센서소자로 집중시켜 주는 한쌍의 자로집중판과; 상기 홀센서소자를 수용하면서 상기 자로집중판이 상기 마그네트와 대면하도록 지지하는 센서하우징; 을 포함하여 구성되고,
상기 자로집중판은 각각, 상변과 하변이 상기 센서하우징의 상단 테두리에 지지되고 상기 상변과 하변 사이의 폭이 상기 센서하우징의 폭과 동일한 광폭확장부와; 상기 광폭확장부의 양변이 상기 홀센서소자를 향하여 서로 비스듬히 접근하면서 좁아지는 삼각경사부와; 상기 삼각경사부의 꼭지점 부위에서 상기 홀센서소자의 양면에 밀착되도록 절곡된 절곡밀착부; 를 갖는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 도어개폐 감지장치.
A Hall sensor element to which a power line and an output line are connected; A magnet corresponding to the hall sensor element in a spaced state; A pair of magnetic path concentrator plates arranged one at a time on both sides with the Hall sensor element interposed therebetween to concentrate magnetic lines of force generated from the magnet to the Hall sensor element; A sensor housing accommodating the Hall sensor element and supporting the magnetic path concentration plate to face the magnet; Consisting of including,
Each of the magnetic path concentrating plate includes: a wide-width expansion portion having an upper side and a lower side supported on an upper edge of the sensor housing, and a width between the upper side and the lower side equal to the width of the sensor housing; A triangular inclined portion in which both sides of the wide-width expansion portion are obliquely approached toward the Hall sensor element and narrowed; A bent contact portion bent so as to be in close contact with both surfaces of the hall sensor element at a vertex of the triangular inclined portion; Door opening and closing detection device using a hall sensor, characterized in that having a.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 자로집중판은 탄소 함량이 7% 이하인 순철로 이루어진 것임을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 도어개폐 감지장치.
The door opening/closing detection device according to claim 1, wherein the magnetic path concentration plate is made of pure iron having a carbon content of 7% or less.
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