KR102481273B1 - 자왜식 수위 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)이 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 각각 권회되면서 서로 차동결합되어 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)을 통한 펄스파에 의해 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)로 하여금 상호 역위상의 자왜파가 형성되도록 하여 플로팅자석(70)을 통과할 때 자기장의 변화를 판독할 수 있도록 함으로써 수면 상의 외부의 잡음신호를 없애면서 자기장의 변화를 배가시켜 수위를 컨트롤러(90)에서 보다 정밀하고도 고감도로 측정케 한 자왜식 수위 측정장치에 관한 발명이다.

Description

자왜식 수위 측정장치{MAGNETOSTRICTION TYPE DEVICE FOR MEASURING WATER LEVEL}
본 발명은 자왜식 수위 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1센서코일 및 제2센서코일이 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 각각 권회되면서 서로 차동결합되어 제1여자코일 및 제2여자코일을 통한 펄스파에 의해 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바로 하여금 상호 역위상의 자왜파를 형성하도록 하여 플로팅자석을 통과할 때 자기장의 변화로서 수위를 판독할 수 있도록 함으로써 외부의 잡음신호를 없애면서 자기장의 변화를 배가시켜 컨트롤러에서 보다 정밀하고도 고감도로 수위를 측정케 할 수 있는 자왜식 수위 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 자왜는 자화에 의하여 자성체가 변형되는 현상으로 그 변형에 의한 왜곡은 자기적 포화상태로서 일정 값을 가지며, 강자성체가 자화할 때 자성체에 탄성적 변형이 생기는 현상, 즉 자기 변형, 자기 일그러짐이라고도 한다.
그리고, 자왜는 자성체를 결정축과의 관계에 따라 어떤 방향으로 자화하는 데 필요한 이방성 에너지로 인한 자성체 내의 내부 충격 때문에 생긴다. 역으로 자성체에 외부의 기계적 충격을 가하면 자성체의 자화 상태에 변화가 생기는데, 이러한 현상을 이용하여 수위를 측정할 수 있게 된다.
이러한 자왜를 이용하여 수위를 측정하고자 하는 제안이 본 발명인에 의하여 출원된 대한민국특허공보 제1994-0004825호(위치 검출 장치)를 선행기술문헌으로 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 선행기술문헌에 따른 위치 검출 장치에 있어서의 X방향 위치 검출부의 구성 설명도이다.
도 1에 있어서 1a∼1d는 자왜효과를 갖는 재료로 제작된 자왜전달매체이고, X방향을 따라 서로 대략 평행으로 배치된다. 자왜전달매체(1a∼1d)는 강자성체일 수 있고, 강한 자왜진동파를 발생시키기 위하여 자왜효과가 큰 재료, 예를 들면 철을 다량으로 함유하는 비정질합금이 적용될 수 있다.
자왜전달매체(1a∼1d)는 가늘고 긴 형상을 하고 있으며 그 단면은 직사각형의 얇은 박대형상 또는 원형인 선형상일 수 있다.
도 1에서 2는 자왜전달매체(1a∼1d)의 1단에 공통으로 권회된 X방향 제1코일이고, 권회수는 도시한 예에서는 1회로 되어 있으나, 1회 혹은 3회 이상으로 해도 좋다. 이 X방향 제1코일(2)은 순시적 자장변동을 코일면에 수직으로 발생시켜 자왜전달매체(1a∼1d) 각각의 권회 부위에 자왜 진동파를 발생시키기 위한 것이고, 코일(2)의 1단(2b)은 자왜 진동파를 발생시키기에 충분한 펄스전류를 발생하는 펄스 전류 발생기(3)의 +단자에 접속되고, 그 타단(2a)은 ??단자에 접속된다.
도 2는 자기 바이어스 대 전기기계 결합계수의 특성도이다.
4a∼4d는 바이어스용 자성체이고, 자왜전달매체(1a∼1d)의 X방향 제1코일(2)의 권회 부분에 자왜전달매체(1a∼1d)의 길이 방향에 평행인 바이어스 자계를 가하기 위한 것이다. 이와 같이 바이어스 자계를 인가하는 것은 작은 전류로 큰 자왜 진동파의 발생을 가능하게 하기 위한 것이다. 즉, 자왜전달매체(1a∼1d)의 전기 기계결합 계수는 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 소정 바이어스 자계일 때 최대가 되므로, 이와 같은 자기 바이어스를 제1코일(2)의 권회 부분에 인가해 두므로서 효율좋게 자왜진동파를 발생할 수 있다. 또한 바이어스용 자성체(4a,4c)의 극성과 바이어스용 자성체(4b,4d)의 극성은 반대이다.
또한, 도 1에 있어서 자왜전달매체(1a∼1d)에 권회된 코일(5a∼5d)은 자왜전달매체(1a∼1d)를 전파하는 자왜진동파에 의한 유도전압을 검출하기 위한 것이고 자왜전달매체의 넓은 범위에 걸쳐 권회되고, 권회된 영역이 위치 검출영역이 된다. 권회 피치는 유도기전력을 높이기 위하여 큰 편이 바람직하다.
각 코일(5a∼5d)의 권회방향은 모두 동일(좌방향 권회)하고, 코일(5a,5d)의 권선 종단간, 코일(5a,5d)의 권선 개시단간, 코일(5c,5d)의 권선 종단간은 서로 접속되고, 코일(5a,5d)의 권선 개시단(端)은 처리기(6)의 X방향 입력 단자에 각각 접속된다. 즉, 코일(5a∼5d)은 직열로 접속되고 인접하는 코일끼리는 접속의 극성이 역으로 되어 있다. 또한 코일(5a∼5d)에 의하여 X방향 제2코일(5)이 구성된다. 또 7은 위치 지정용 자기 발생기를 구성하는 자성제이고, 도 1에서는 이 봉자석(7)으로 지정된 X방향의 위치를 검출하고자 하는 것이다. 또 8은 측정 개시등의 지시를 처리기(6)에 통지하기 위한 초음파신호를 발생하는 송파기, 9는 이 초음파 신호를 수신하는 수파기이다.
도 1에 있어서, 위치지정용 봉자석(7)이 N극을 아래로 하여 X방향 제1코일(2)의 코일면 중심으로부터 X축 방향의 거리 ι의 자왜전달매체(1a) 상에 있고, 전기 기계결합계수가 커질 정도의 자기를 바로 아래의 자왜전달매체(1a)의 일부에 가하고 있는 것으로 한다.
이와 같은 상태에서, X방향 펄스 전류 발생기(3)로부터 펄스 전류가 X방향 제1코일(2)에 인가되면, X방향 제1코일(2)에서 순시적 자장 변동이 발생하여 이것이 원인이 되어 자왜전달매체(1a∼1d)의 X방향 제1코일(2)의 권회부분에서 자왜진동파가 발생한다. 이 자왜진동파는 자왜전달매체(1a∼1d) 고유의 전파속도(약 5000w/초)로 자왜전달매체(1a∼1d)를 길이 방향을 따라 전파한다.
그리고, 이 전파 중에 자왜 진동파가 존재하는 자왜전달매체(1a∼1d)의 부분에서 그 부위의 전기기계 결합계수의 크기에 따라 기계적 에너지로부터 자기적 에너지로의 변환이 행해지고, 그로 인하여 X방향 제2코일(5)에 유도 기전력이 발생한다.
도 3은 X방향 제2코일(5)에 발생하는 유도기전력의 시간적 변화의 1예를 X방향 제1코일(2)에 펄스전류를 인가한 시각을 t=0으로 하여 도시한 것이다.
도 3에 나타낸 바와 같이 유도 기전력의 진폭은 시각 t=0 직후와 시각 t0 로부터 t1∼t2 초 경과한 부근에서 커지고, 기타의 시각에서는 작아진다.
시각 t=0 직후에 유기 기전력의 진폭이 커지는 것은 X방향 제1코일(2)과 X방향 제2코일(5)간의 전자유도 작용에 의한 것이고 시각 t=t1∼t5 에 있어서는 1사이클의 유도기전력(자왜선 진동파에 의한 유도전압)의 진폭이 커지는 것은 X방향 제2코일(2)의 권회부분에서 발생한 자왜 진동파가 자왜전달매체(1a)를 전파하여 위치지정용 봉자석(7)의 바로 밑의 부근에 도달하고, 그 밑부분에서 전기기계 결합 계수가 커졌기 때문이다. 위치 지정용 봉자석(7)을 자왜전달매체의 길이방향(X방향)을 따라 이동시키면 자왜 진동파에 의한 유도전압도 그에 따라 시간축상을 이동한다. 따라서 시각 t0 로부터 t1∼t2 까지의 시간을 측정하므로서 위치지정용 봉자석(7)으로 지정된 X방향의 위치 즉, 거리(l)을 산출할 수가 있다. 위치를 산출하기 위한 전파시간으로서는 예를 들면 제3도에 나타낸 바와 같이 자왜진동에 의한 유도전압의 진폭이 역치(E1 )보다 작아진 시점 t3 , 역치(E1) 보다 커진 시점 t4 를 사용해도 되고, 또 영교차점 t5를 사용해도 좋다.
또한, 도 1에 있어서 위치지정용 봉자석(7)을 자왜전달매체(1a∼1d)의 길이 방향에 수직인 방향(Y방향)으로 평행 이동시켜, 위치 지정용 봉자석(7)의 N극이 자왜전달매체(1a∼1d)의 위에 위치시켰을 때도, 제3도와 동일한 유도전압을 얻을 수 있다. 이것은 코일(5a,5c)과 코일(5b,5d)의 접속 극성이 역(逆)이지만 바이어스용 자성체(4a∼4d)의 극성을 반대로 하였기 때문이다. 따라서 항상 동일 극성의 자왜 진동에 의한 유도전압을 취출할 수가 있어 검출 정밀도를 높일 수가 있다. 또 코일(5a,5c)과 코일(5b,5d)의 접속 극성을 반대(역)로 하였기 때문에, X방향 제1코일(2)로부터 X방향 제2코일(5)에 직접 유도되는 도 3의 t0 직후의 유도전압은 서로 상쇄되어 작아진다. 따라서 X방향 제1코일(2)과 X방향 제2코일(5)의 간격을 좁게 할 수가 있어, 그 만큼 위치 검출영역을 확대할 수가 있게 된다.
일반적으로 대략 1/2의 자왜전달매체에 권회되어 있는 X방향 제2코일 부분의 접속 구성을 다른 것과 반대(역)로 하면 이 효과는 얻을 수가 있다.
또한, 도 1의 구성에 있어서 위치 지정용 봉자석(7)이 자왜전달매체(1a)의 위치에 있을 경우, 위치지정용 봉자석(7)의 극성 혹은 바이어스용 봉자적(4a)의 극성을 도면에 나타낸 것과는 반대(역)로 했을 경우, X방향 제1코일(2) 혹은 코일(5a)의 권회 방향을 역방향으로 했을 경우, 및 X방향 제1코일(2) 혹은 코일(5a)의 접속을 역극성으로 했을 경우, 어느 경우에 있어서도 자왜전동파에 의한 유도전압의 극성이 반전되는 것을 실험에 의하여 확인되었다.
따라서, 도 1에 있어서 코일(5b, 5d)의 권회방향을 반대로 했을 경우에는 바이어스용 자성체(4b,4d)의 극성을 역으로 하면, 항상 동일 극성의 자왜 진동에 의한 유도전압을 취출할 수가 있다.
단, 이경우에는 X방향 제1코일(2)로부터 코일(5)에 직접 유도된 유도전압이 커진다. 또한 유도 기전력은 작아지거나 코일 5a∼5d를 병렬로 접속하는 구성할 수 있다.
본원 발명인은 선행기술문헌의 위치 검출 장치를 더욱 진보 발전시켜 본 발명의 자왜식 수위 측정장치로서 제안하고자 한다.
대한민국특허공보 제1994-0004825호
본 발명의 목적은 제1센서코일 및 제2센서코일이 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 각각 권회되면서 서로 차동결합되어 제1여자코일 및 제2여자코일을 통한 펄스파에 의해 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바로 하여금 상호 역위상의 자왜파를 형성하도록 하여 플로팅자석을 통과할 때 자기장의 변화로서 수위를 판독할 수 있도록 함으로써 외부의 잡음신호를 없애면서 자기장의 변화를 배가시켜 컨트롤러에서 보다 정밀하고도 고감도로 수위를 측정케 할 수 있는 자왜식 수위 측정장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 컨트롤러로 하여금 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 의한 상호 역위상의 자왜파가 플로팅자석을 통과할 때 발생되는 잡음신호를 상호 차동결합된 제1센서코일 및 제2센서코일을 통해 차감시킬 수 있도록 하는 한편 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 의한 상호 역위상의 자왜파가 플로팅자석을 통과할 때 발생되는 자기장의 변화를 상호 차동결합된 제1센서코일 및 제2센서코일을 통해 배가시킬 수 있도록 하여 보다 정밀하게 수위를 측정케 한 자왜식 수위 측정장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 마이콤의 스타트신호로서 펄스발생기로 하여금 제1여자코일 및 제2여자코일에 펄스파를 보낼 수 있도록 하여 제1센서코일 및 제2센서코일을 경유케 함으로써 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바를 통해 발생된 상호 역위상의 자왜파로 하여금 플로팅자석을 통과할 때 상호 차동결합된 제1센서코일 및 제2센서코일에 의해 외부의 잡음신호를 차감시킬 수 있도록 함과 동시에 배가된 자기장의 변화를 증폭회로부에서 증폭처리토록 한 후 증폭처리된 자기장의 변화를 수정발진기의 발진주파수에 맞추어 JK플립플롭카운터에서 카운트토록 한 상태에서 데이터를 데이터래치에서 저장하고, 이 데이터래치의 데이터를 마이콤에서 수위로 판독할 수 있도록 하여 정밀성을 보장케 한 자왜식 수위 측정장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치는,
서로 이격되어 수중으로 각각 직립되면서 수면 위로 노출되는 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바와,
상기 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 각각 권회되면서 서로 차동결합된 제1센서코일 및 제2센서코일과,
상기 제1비정질합금바에 권회된 제1센서코일 및 상기 제2비정질합금바에 권회된 제2센서코일에 외합 승강되면서 수면 위로 부상되는 플로팅자석과,
상기 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 서로 상반되게 각각 권회되면서 상기 제1센서코일 및 제2센서코일에 펄스파를 각각 보내어 상기 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바로 하여금 자왜파를 발생시키도록 하는 제1여자코일 및 제2여자코일과,
상기 제1여자코일 및 제2여자코일을 통해 펄스파를 상기 제1센서코일 및 제2센서코일로 보내어 상기 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 의해 발생된 상호 역위상의 자왜파가 상기 플로팅자석을 통과할 때 자기장의 변화를 판독하여 수위를 측정하는 컨트롤러를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 제1센서코일 및 제2센서코일이 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 각각 권회되면서 서로 차동결합되어 제1여자코일 및 제2여자코일을 통한 펄스파에 의해 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바로 하여금 상호 역위상의 자왜파를 형성하도록 하여 플로팅자석을 통과할 때 자기장의 변화로서 수위를 판독할 수 있도록 함으로써 외부의 잡음신호를 없애면서 자기장의 변화를 배가시켜 컨트롤러에서 보다 정밀하고도 고감도로 수위를 측정케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 컨트롤러로 하여금 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 의한 상호 역위상의 자왜파가 플로팅자석을 통과할 때 발생되는 잡음신호를 상호 차동결합된 제1센서코일 및 제2센서코일을 통해 차감시킬 수 있도록 하는 한편 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바에 의한 상호 역위상의 자왜파가 플로팅자석을 통과할 때 발생되는 자기장의 변화를 상호 차동결합된 제1센서코일 및 제2센서코일을 통해 배가시킬 수 있도록 하여 보다 정밀하게 수위를 측정케 하는 효과가 있다.
본 발명은 마이콤의 스타트신호로서 펄스발생기로 하여금 제1여자코일 및 제2여자코일에 펄스파를 보낼 수 있도록 하여 제1센서코일 및 제2센서코일을 경유케 함으로써 제1비정질합금바 및 제2비정질합금바를 통해 발생된 상호 역위상의 자왜파로 하여금 플로팅자석을 통과할 때 상호 차동결합된 제1센서코일 및 제2센서코일에 의해 외부의 잡음신호를 차감시킴과 동시에 배가된 자기장의 변화를 증폭회로부에서 증폭처리토록 한 후 증폭처리된 자기장의 변화를 수정발진기의 발진주파수에 맞추어 JK플립플롭카운터에서 카운트토록 한 상태에서 데이터를 데이터래치에서 저장하고, 이 데이터래치의 데이터를 마이콤에서 수위로 판독할 수 있도록 하여 정밀성을 보장케 하는 효과가 있다.
도 1은 선행기술문헌에 따른 위치 검출 장치에 있어서의 X방향 위치 검출부의 구성 설명도.
도 2는 자기 바이어스 대 전기기계 결합계수의 특성도.
도 3은 X방향 제2코일(5)에 발생하는 유도기전력의 시간적 변화의 1예를 X방향 제1코일에 펄스전류를 인가한 시각을 t=0로 하여 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치를 나타내는 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치를 나타내는 개략 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치를 나타내는 구체 회로도.
도 7은 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치에 적용된 플로팅자석을 나타내는 평단면도 및 측단면도.
본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치를 나타내는 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치를 나타내는 개략 회로도이다.
본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 서로 이격되어 수중으로 각각 직립되면서 수면 위로 노출되는 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)와, 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 각각 권회되면서 서로 차동결합된 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)과, 제1비정질합금바(51)에 권회된 제1센서코일(61) 및 제2비정질합금바(52)에 권회된 제2센서코일(62)에 외합 승강되면서 수면 위로 부상되는 플로팅자석(70)과, 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 서로 상반되게 각각 권회되면서 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)에 펄스파를 각각 보내어 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)로 하여금 자왜파를 발생시키도록 하는 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)과, 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)을 통해 펄스파를 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)로 보내어 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 의해 발생된 상호 역위상의 자왜파가 플로팅자석(70)을 통과할 때 자기장의 변화를 판독하여 수위를 측정하는 컨트롤러(90)를 포함한다.
이와 같이 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)이 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 각각 권회되면서 서로 차동결합되어 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)을 통한 펄스파에 의해 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)로 하여금 상호 역위상의 자왜파를 형성하도록 하여 플로팅자석(70)을 통과할 때 자기장의 변화로서 수위를 판독할 수 있도록 함으로써 외부의 잡음신호를 없애면서 자기장의 변화를 배가시켜 컨트롤러(90)에서 보다 정밀하고도 고감도로 수위를 측정케 할 수 있어 바람직하게 되는 것이다.
구체적으로, 컨트롤러(90)는 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 의한 상호 역위상의 자왜파가 플로팅자석(70)을 통과할 때 발생되는 잡음신호를 상호 차동결합된 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)을 통해 차감시키는 한편 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 의한 상호 역위상의 자왜파가 플로팅자석(70)을 통과할 때 발생되는 자기장의 변화를 상호 차동결합된 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)을 통해 배가시켜 수위를 보다 정밀하게 측정토록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치를 나타내는 구체 회로도이다.
본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치에 적용된 컨트롤러(90)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)에 스타트신호로서 펄스파를 보내는 펄스발생기(91)와, 펄스발생기(91)의 펄스파를 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)을 통해 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)로 보내어 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)를 통해 발생된 상호 역위상의 자왜파로 하여금 플로팅자석(70)을 통과할 때 상호 차동결합된 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)에 의해 잡음신호가 차감되면서 배가된 자기장의 변화를 증폭처리하는 증폭회로부(92)와, 증폭회로부(92)에서 증폭처리된 자기장의 변화를 수정발진기(93)의 발진주파수에 맞추어 카운트하는 JK플립플롭카운터(94)과, JK플립플롭카운터(94)에서 카운트된 데이터를 저장하는 데이터래치(95)와, 데이터래치(95)의 데이터를 판독하여 수위로 판독하는 한편 펄스발생기(91)로 스타트신호를 보내는 마이콤(96)을 포함한다.
마이콤(96)의 스타트신호로서 펄스발생기(91)로 하여금 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)에 펄스파를 보낼 수 있도록 하여 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)을 경유케 함으로써 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)를 통해 발생된 상호 역위상의 자왜파로 하여금 플로팅자석(70)을 통과할 때 상호 차동결합된 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)에 의해 외부의 잡음신호를 차감시킴과 동시에 배가된 자기장의 변화를 증폭회로부(92)에서 증폭처리토록 한 후 증폭처리된 자기장의 변화를 수정발진기(93)의 발진주파수에 맞추어 JK플립플롭카운터(94)에서 카운트토록 한 상태에서 데이터를 데이터래치(95)에서 저장하고, 이 데이터래치(95)의 데이터를 마이콤(96)에서 수위로 판독할 수 있도록 하여 정밀성을 보장케 한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치에 적용된 플로팅자석(70)을 나타내는 평단면도 및 측단면도이다.
본 발명에 따른 자왜식 수위 측정장치에 적용된 플로팅자석(70)은 도 7에 도시된 바와 같이 부력재(71)에 내장되어 상하 N극 및 S극으로 착자된 링자석(72)으로 이루어져 수면 위로 부상될 수 있도록 설계될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 발명에 따라 2개의 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)을 차동결합함으로써 자기적 환경 노이즈를 없애고 수위를 고감도로 검출할 수 있고, 특히 2개의 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)를 사용하여 각각을 여자할 때에 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)에 의한 상호 역위상의 펄스전류를 사용하여 고감도의 수위를 판독할 수 있어 바람직하게 되는 것이다.
예를 들어, 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)에 펄스전류가 흐르면 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 상호 역위상의 자왜파가 5000m/sec의 속도로 전파하게 되고, 이 자왜파가 플로팅자석(70)을 통과할 때 서로 차동결합된 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62) 역시 전류가 발생하게 된다.
이때, 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)의 양단에는 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)의 자기장에 의한 전압이 발생하지만, 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)이 서로 차동결합되어 있으므로 동일 위상의 자기장이 통과한 경우 그 양단에는 자기장의 변화에 대응한 전압은 발생하지 않게 되고, 이것은 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)이 외부의 자기장의 변화에 반응하지 않는다는 것이고, 다시 말하여 수면 상의 자기적 노이즈, 즉 잡음의 영향을 받지 않는다는 뜻이다.
그리고, 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)은 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 서로 상반되게 권회시켜 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 발생되는 자왜파의 위상을 상호 역상으로 형성될 수 있도록 한 것이다.
이와 같이 상호 역상으로 형성된 자왜파는 플로팅자석(70)을 통과할 때 자기장의 변화를 일으키고, 이 자기장의 변화를 받은 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)에서 각각 플러스 및 마이너스로 반전된 전압으로 발생하고, 이들 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)이 차동결합됨으로써 각각의 전압은 상쇄되어 외부의 노이즈는 합쳐져 제로가 되고 신호는 배가될 수 있게 되는 것이다.
더욱 구체적으로, 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)를 따라 전파하는 자왜파의 속도는 약 5000m/sec이고, 따라서 50㎒의 클럭으로 카운트하면 1카운트 당 0.1㎜가 된다. 이를 기준으로 2m이상의 수위 범위를 가진 자왜식 수위 측정장치를 상정하면, 마이콤(96)에서 스타트신호가 출력될 경우 펄스발생기(91)에 의해 제1여자코일(81) 제2여자코일(82)을 구동하여 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 자왜파가 발생되도록 하고, 이와 동시에 동시에 JK플립플롭카운터(94)에 의해 카운트업을 시작한다.
이후, 자왜파가 플로팅자석(70)을 통과할 때 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)에 상호 역상의 펄스전류가 발생하여 증폭회로부(92)를 거처 증폭처리되면서 JK플립플롭카운터(94)를 구동하고, JK플립플롭카운터(94)에서의 신호로 카운트는 중단되고 그때까지 카운트 한 값을 마이콤(96)에 의해 읽어오게 된다. 예시한 도 6에서는 16비트로 카운트하고 있기 때문에 655㎝까지 대응할 수 있게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명의 자왜식 수위 측정장치의 측정에 의해 전자기 노이즈가 많은 탱크 내에서도 액체의 수위를 안정적으로 측정할 수 있어 바람직한 것이다.
본 발명은 수위를 측정하는 산업분야에 이용 가능하다.
51 : 제1비정질합금바 52 : 제2비정질합금바
61 : 제1센서코일 62 : 제2센서코일
70 : 플로팅자석 71 : 부력재
72 : 링자석 81 : 제1여자코일
82 : 제2여자코일 90 : 컨트롤러
91 : 펄스발생기 92 : 증폭회로부
93 : 수정발진기 94 : JK플립플롭카운터
95 : 데이터래치 96 : 마이콤

Claims (4)

  1. 서로 이격되어 수중으로 각각 직립되면서 수면 위로 노출되는 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)와, 상기 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 각각 권회되면서 서로 차동결합된 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)과, 상기 제1비정질합금바(51)에 권회된 제1센서코일(61) 및 상기 제2비정질합금바(52)에 권회된 제2센서코일(62)에 외합 승강되면서 수면 위로 부상되는 플로팅자석(70)과, 상기 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 서로 상반되게 각각 권회되면서 상기 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)에 펄스파를 각각 보내어 상기 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)로 하여금 자왜파를 발생시키도록 하는 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)과, 상기 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)을 통해 펄스파를 상기 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)로 보내어 상기 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 의해 발생된 상호 역위상의 자왜파가 상기 플로팅자석(70)을 통과할 때 자기장의 변화를 판독하여 수위를 측정하는 컨트롤러(90)를 포함하는 자왜식 수위 측정장치에 있어서,
    상기 컨트롤러(90)는 상기 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 의한 상호 역위상의 자왜파가 상기 플로팅자석(70)을 통과할 때 발생되는 잡음신호를 상호 차동결합된 상기 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)을 통해 차감시키는 한편 상기 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)에 의한 상호 역위상의 자왜파가 상기 플로팅자석(70)을 통과할 때 발생되는 자기장의 변화를 상호 차동결합된 상기 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)을 통해 배가시켜 수위를 측정하는 것을 특징으로 하는 자왜식 수위 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러(90)는
    상기 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)에 스타트신호로서 펄스파를 보내는 펄스발생기(91)와,
    상기 펄스발생기(91)의 펄스파를 상기 제1여자코일(81) 및 제2여자코일(82)을 통해 상기 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)로 보내어 상기 제1비정질합금바(51) 및 제2비정질합금바(52)를 통해 발생된 상호 역위상의 자왜파로 하여금 상기 플로팅자석(70)을 통과할 때 상호 차동결합된 제1센서코일(61) 및 제2센서코일(62)에 의해 잡음신호가 차감되면서 배가된 자기장의 변화를 증폭처리하는 증폭회로부(92)와,
    상기 증폭회로부(92)에서 증폭처리된 자기장의 변화를 수정발진기(93)의 발진주파수에 맞추어 카운트하는 JK플립플롭카운터(94)와,
    상기 JK플립플롭카운터(94)에서 카운트된 데이터를 저장하는 데이터래치(95)와,
    상기 데이터래치(95)의 데이터를 수위로 판독하는 한편 상기 펄스발생기(91)로 스타트신호를 보내는 마이콤(96)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자왜식 수위 측정장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 플로팅자석(70)은 부력재(71)에 내장되어 상하 N극 및 S극으로 착자된 링자석(72)인 것을 특징으로 하는 자왜식 수위 측정장치.
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