JP6395018B2 - Non-power wireless integrated sensor - Google Patents
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Description
本発明は、無電源無線統合センサに関し、特に、高圧遮断器のような電力施設に設置されてアーク発生や爆発などの設備の異常兆候を把握するための無電源無線統合センサに関する。 The present invention relates to a non-power-supply wireless integrated sensor, and more particularly to a non-power-supply wireless integrated sensor that is installed in a power facility such as a high-voltage circuit breaker and grasps abnormal signs of equipment such as an arc occurrence or an explosion.
産業用電力設備または大型内燃機関などの大型産業用設備の場合に、設備の故障は大きな事故を招くだけでなく、設備の運行中断により経済的に莫大な被害を与えることになる。したがって、大型産業用設備を運用する事業所では、設備の故障の可否をリアルタイムで監視できるシステムの構築が必須である。このように設備の状態をリアルタイムでモニタリングし、異常兆候を早期に発見して、これに基づいて設備の故障の可否および故障の可能性を事前に判断して整備を実行するシステムを状態診断管理システム（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ：ＣＭＳ）と呼ばれ、その中でも異常値兆候を発見し、これにより、整備を実行して故障の発生を事前に防止しようとするシステムを予知保全（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）システムという。 In the case of a large industrial facility such as an industrial power facility or a large internal combustion engine, the failure of the facility not only causes a major accident, but also causes an enormous economic damage due to the interruption of the operation of the facility. Therefore, establishments that operate large-scale industrial facilities must construct a system that can monitor in real time whether or not the facility is faulty. In this way, the state of the equipment is monitored in real time, abnormal signs are detected early, and based on this, the possibility of the equipment failure and the possibility of the failure are judged in advance, and the system that performs maintenance is diagnosed and managed The system (Condition Based Maintenance System: CMS) is called a Predictive Maintenance System, which detects abnormal value signs, and performs maintenance to prevent the occurrence of failures in advance. .
このような状態診断管理システムが要求される産業用設備には、ディーゼル発電機や船舶エンジンなどの大型内燃機関の回転設備または高圧遮断器のような電力施設の保護設備などがある。特に、基盤施設である高圧遮断器のような電力施設の保護設備は、すべての生産施設では必須的に構成されているだけでなく、韓国電力が管理する高圧遮断器は、全国に３００，０００個に達するほど多い。このような高圧遮断器の故障は、連動される設備の爆発や障害に発展されるので、このような高圧遮断器の故障を事前に防止する必要がある。 Industrial equipment that requires such a state diagnosis management system includes rotating equipment for large internal combustion engines such as diesel generators and ship engines, or protection equipment for power facilities such as high-voltage circuit breakers. In particular, protection facilities for power facilities such as high-voltage circuit breakers, which are basic facilities, are not only essential in all production facilities, but high-voltage circuit breakers managed by Korea Electric Power are 300,000 nationwide. The more you reach the number. Such a failure of the high-voltage circuit breaker develops into an explosion or failure of the linked equipment, so it is necessary to prevent such a failure of the high-voltage circuit breaker in advance.
一方、高圧電力設備において、アーク（Ａｒｃ）発生は最も致命的な事故として、多くの場合、設備の部分破損や完全破損を招いて、これにより、電力中断による操業中断および需要家電力供給中断に至ることになる。アークが発生することになると、熱と共に強い光を発生させることになるので、これを感知可能である場合は、アーク発生による被害を最小化することができる。 On the other hand, in high-voltage power facilities, the occurrence of arc (Arc) is the most fatal accident, often causing partial or complete damage to the equipment. Will come. When an arc is generated, strong light is generated together with heat. If this can be detected, damage caused by the arc can be minimized.
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するために案出されたもので、高圧発電機などの電力設備の初期異常状態を感知して、設備故障を防止するための無電源無線統合センサを提供することを目的とする。 The present invention has been devised in order to solve the above-described conventional problems, and is a non-powered radio for detecting an initial abnormal state of power equipment such as a high-voltage generator and preventing equipment failure. An object is to provide an integrated sensor.
また、本発明は、高圧電力設備でアークが発生した場合に、これをリアルタイムで感知するとともに、アーク発生に伴う温度上昇を感知して、電力設備の異常発生の可否を正確に把握することができる無電源無線統合センサを提供することを目的とする。 In addition, the present invention can detect in real time when an arc is generated in a high-voltage power facility, and can also detect whether or not an abnormality has occurred in the power facility by detecting a temperature rise associated with the occurrence of the arc. An object of the present invention is to provide a non-power wireless integrated sensor that can be used.
また、本発明は、無電源で駆動され、リアルタイムで無線計測が可能な無電源無線統合センサを提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a powerless wireless integrated sensor that is driven by a powerless power supply and can perform wireless measurement in real time.
本発明の目的は、以上で言及した目的に限定されず、言及されなかった他の目的は以下の記載から明確に理解される。 The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the following description.
上記目的を達成するために、本発明の一形態による無電源無線感知装置は、呼出信号を受信する呼出信号受信部と、前記呼出信号を表面弾性波に変換する第１圧電変換部と、前記第１圧電変換部から伝播された前記表面弾性波をインピーダンス変化に基づいて振幅変調して前記第１圧電変換部に反射する第２圧電変換部と、アーク放電による光発生を感知して相応する電圧を出力する光感知部と、前記第２圧電変換部に連結されて前記光感知部の出力電圧に基づいて前記第２圧電変換部のインピーダンスを調節するインピーダンス変換部とを含み、前記応答信号は、前記インピーダンスの変化に基づいて変調された振幅を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a wireless power-free wireless sensing device according to an aspect of the present invention includes a call signal receiving unit that receives a call signal, a first piezoelectric conversion unit that converts the call signal into a surface acoustic wave, The surface acoustic wave propagated from the first piezoelectric conversion unit is amplitude-modulated based on the impedance change and reflected to the first piezoelectric conversion unit, and the generation of light due to arc discharge is detected and corresponding. A light sensing unit that outputs a voltage; and an impedance conversion unit that is connected to the second piezoelectric conversion unit and adjusts an impedance of the second piezoelectric conversion unit based on an output voltage of the light sensing unit, and the response signal Has a modulated amplitude based on the change in impedance.
ここで、前記無電源無線感知装置は、前記呼出信号を表面弾性波に変換して、外部の温度変化に応じて振動周波数が変更された前記表面弾性波を温度応答信号に変換する温度検知部をさらに含むことができる。 Here, the non-power-supply wireless sensing device converts the ringing signal into a surface acoustic wave, and converts the surface acoustic wave whose vibration frequency is changed according to an external temperature change into a temperature response signal. Can further be included.
この場合、前記温度感知部で、前記表面弾性波の振動周波数の変化は、外部の温度変化による圧電基板の長さの変化による前記表面弾性波の速度変化に起因するものである可能性がある。 In this case, in the temperature sensing unit, the change in the vibration frequency of the surface acoustic wave may be caused by a change in the velocity of the surface acoustic wave due to a change in the length of the piezoelectric substrate due to an external temperature change. .
ここで、前記インピーダンス変換部は、前記光検知部の出力電圧をゲート駆動電圧として入力されてインピーダンス値を調整するＦＥＴ素子を含んで構成されることができる。 Here, the impedance conversion unit may include a FET element that adjusts an impedance value by inputting an output voltage of the light detection unit as a gate drive voltage.
また、本発明の他の形態による無電源無線感知装置は、呼出信号を受信する呼出信号受信部と、前記呼出信号を表面弾性波に変換する第１圧電変換部と、前記第１圧電変換部から伝播された前記表面弾性波をインピーダンス変換に基づいて振幅変調して前記第１圧電変換部に反射する第２圧電変換部と、アーク放電によって発生する白色雑音から特定周波数帯域のスパーク信号を検出する帯域通過フィルターと、前記スパーク信号を対応される出力電圧に変換して出力するＲＦ−ＤＣ変換部と、前記第２圧電変換部に連結されて前記変換された出力電圧に基づいて前記第２圧電変換部のインピーダンスを調節するインピーダンス変換部とを含み、前記応答信号は、前記インピーダンスの変化に基づいて変調された振幅を有することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a non-power-supply wireless sensing device including a call signal receiving unit that receives a call signal, a first piezoelectric conversion unit that converts the call signal into a surface acoustic wave, and the first piezoelectric conversion unit. Detects a spark signal in a specific frequency band from a second piezoelectric converter that modulates the amplitude of the surface acoustic wave propagated from the surface based on impedance conversion and reflects it to the first piezoelectric converter, and white noise generated by arc discharge A band-pass filter that converts the spark signal into a corresponding output voltage and outputs the converted signal, and a second piezoelectric converter connected to the second piezoelectric converter and based on the converted output voltage. An impedance converter for adjusting an impedance of the piezoelectric converter, wherein the response signal has an amplitude modulated based on a change in the impedance. .
ここで、前記無電源無線感知装置は、前記呼出信号を表面弾性波に変換して、外部の温度変化に応じて振動周波数が変更された前記表面弾性波を温度応答信号に変換する温度感知部をさらに含むことができる。 Here, the non-power-supply wireless sensing device converts the ringing signal into a surface acoustic wave, and converts the surface acoustic wave whose vibration frequency is changed according to an external temperature change into a temperature response signal. Can further be included.
この時、前記温度感知部で、前記表面弾性波の振動周波数の変化は、外部の温度変化による圧電基板の長さの変化による前記表面弾性波の速度変化に起因するものである可能性がある。 At this time, in the temperature sensing unit, the change in the vibration frequency of the surface acoustic wave may be caused by a change in the velocity of the surface acoustic wave due to a change in the length of the piezoelectric substrate due to an external temperature change. .
また、前記インピーダンス変換部は、前記ＲＦ−ＤＣ変換部の出力電圧をゲート駆動電圧として入力されてインピーダンス値を調整するＦＥＴ素子を含んで構成されることができる。 The impedance converter may include a FET element that adjusts an impedance value by inputting the output voltage of the RF-DC converter as a gate drive voltage.
また、前記ＲＦ−ＤＣ変換部は、前記スパーク信号を整流してＤＣ電圧に出力するための一つ以上のショットキーダイオードを含んで構成されることができる。 The RF-DC converter may include one or more Schottky diodes for rectifying the spark signal and outputting it to a DC voltage.
また、本発明の他の形態による無電源無線感知装置は、呼出信号を受信する呼出信号受信部と、前記呼出信号を第１表面弾性波に変換して、アーク放電による光発生が感知されるとインピーダンスの調節を通じて前記第１表面弾性波の振幅を変調して光応答信号を生成する光感知モジュールと、前記呼出信号を第２表面弾性波に変換してアーク放電によって発生された白色雑音から特定周波数帯域のスパーク信号が検出されるとインピーダンスを調節して前記第２表面弾性波の振幅を変調してスパーク応答信号を生成するスパーク感知モジュールとを含む。 According to another aspect of the present invention, there is provided a non-power-supply wireless sensing device that receives a call signal and receives a call signal, converts the call signal into a first surface acoustic wave, and detects light generation due to arc discharge. And a light sensing module that generates an optical response signal by modulating an amplitude of the first surface acoustic wave through impedance adjustment, and a white noise generated by arc discharge by converting the ringing signal into a second surface acoustic wave. And a spark sensing module that adjusts an impedance of the second surface acoustic wave to generate a spark response signal when a spark signal of a specific frequency band is detected.
ここで、前記無電源無線感知装置は、前記呼出信号を第３表面弾性波に変換して、外部の温度変化に応じて振動周波数が変更された前記第３表面弾性波を温度応答信号に変換する温度感知モジュールをさらに含むことができる。 Here, the non-power-supply wireless sensing device converts the ringing signal into a third surface acoustic wave, and converts the third surface acoustic wave whose vibration frequency is changed according to an external temperature change into a temperature response signal. And a temperature sensing module.
この時、前記光感知モジュールは、前記第１表面弾性波が伝播されるとインピーダンスに応じて大きさが変化された第１反射表面弾性波を前記第１表面弾性波の伝播方向と反対方向に発生させる第１圧電変換部と、外部の光発生を感知して相応する電圧を出力する光感知部と、前記出力電圧に基づいて前記第１圧電変換部のインピーダンスを調節するインピーダンス変換部とを含むことができる。 At this time, when the first surface acoustic wave is propagated, the light sensing module changes the first reflected surface acoustic wave whose magnitude is changed according to impedance in a direction opposite to the propagation direction of the first surface acoustic wave. A first piezoelectric conversion unit that generates the light, a light detection unit that detects external light generation and outputs a corresponding voltage, and an impedance conversion unit that adjusts the impedance of the first piezoelectric conversion unit based on the output voltage. Can be included.
この時、前記スパーク感知モジュールは、前記第２表面弾性波が伝播されるとインピーダンスに応じて大きさが変化された第２反射表面弾性波を前記第２表面弾性波の伝播方向と反対方向に発生させる第２圧電変換部と、前記白色雑音から特定周波数帯域のスパーク信号を検出する帯域通過フィルターと、前記スパーク信号を対応される出力電圧に変換して出力するＲＦ−ＤＣ変換部と、前記出力電圧に基づいて前記第２圧電変換部のインピーダンスを調節するインピーダンス変換部とを含むことができる。 At this time, when the second surface acoustic wave is propagated, the spark detection module transmits a second reflected surface acoustic wave having a magnitude changed according to impedance in a direction opposite to the propagation direction of the second surface acoustic wave. A second piezoelectric converter for generating, a band-pass filter for detecting a spark signal of a specific frequency band from the white noise, an RF-DC converter for converting the spark signal to a corresponding output voltage and outputting the corresponding voltage, And an impedance converter that adjusts an impedance of the second piezoelectric converter based on an output voltage.
上記目的を達成するための具体的な事項は、添付された図面と共に詳細に後述された実施例を参照すると明確になることである。 Specific matters for achieving the above object will become clearer with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings.
しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で構成されることができ、本実施例は、本発明の開示を完全するようにして、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。 However, the present invention is not limited to the examples disclosed below, and can be configured in various forms different from each other. The examples are intended to complete the disclosure of the present invention. It is provided to fully inform the skilled artisan of the scope of the invention.
前述した本発明の課題解決手段の中の一つによれば、無電源駆動でバッテリーを使用せずに、無線計測が可能でセンシング値をリアルタイムで計測することができるようになる。 According to one of the problem-solving means of the present invention described above, wireless sensing is possible and sensing values can be measured in real time without using a battery with no power supply.
また、高圧電力設備で発生する故障の主な原因であるアーク発生や爆発などによって発生する高温の熱や強い光、またはスパークなどを感知して、設備の異常可否を正確に診断することができるようになる。 In addition, it is possible to accurately diagnose the presence or absence of equipment abnormalities by sensing high-temperature heat, strong light, or sparks generated by arcing or explosion, which is the main cause of failures that occur in high-voltage power equipment. It becomes like this.
本発明は、多様な変更を加え、様々な実施例を有することができることから、特定の実施例を図示し、これを詳細な説明により詳述する。しかしながら、これは、本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものとして理解されるべきである。 Since the invention can be variously modified and can have a variety of embodiments, specific embodiments are shown and described in detail in the detailed description. However, this should not be construed as limiting the present invention to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents or alternatives that fall within the spirit and scope of the present invention.
本発明を説明するにあたって、関連した公知技術について具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、本明細書の説明の過程で用いられる数字(例えば、第１、第２など)は、ある構成要素を他の構成要素と区分するための識別記号に過ぎない。 In the description of the present invention, when it is determined that a specific description of a related known technique unnecessarily obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, numerals (for example, first, second, etc.) used in the description of this specification are merely identification symbols for distinguishing a certain component from other components.
また、本明細書において、一構成要素が他の構成要素と「連結される」または「接続される」などと言及される時には、前記一構成要素が前記他の構成要素と直接連結され、または直接接続される場合だけでなく、特に逆な記載がない限り、中間に更に他の構成要素を介して連結され、または接続されてもよいと理解されるべきである。 Further, in this specification, when one component is referred to as “coupled” or “connected” to another component, the one component is directly coupled to the other component, or It is to be understood that not only when directly connected, but also in the middle may be connected or connected via other components unless otherwise specified.
以下の説明で使用される、構成要素に対する接尾辞「モジュール」および「部」は、明細書の作成の容易さを考慮して付与または混用されたものであって、それ自体で互いに区別される意味または役割を有するものではない。 As used in the following description, the suffixes “module” and “part” for the components are given or mixed in consideration of the ease of preparing the specification and are distinguished from each other by themselves. It has no meaning or role.
以下、添付した図面を参照して、本発明の無電源統合センサを説明する。 Hereinafter, a non-power integrated sensor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の一実施例による無電源無線統合センサの使用状態図である。 FIG. 1 is a view illustrating a usage state of a non-power wireless integrated sensor according to an embodiment of the present invention.
図１の無電源無線統合センサ１００は、発電、水／配電など電力管理を実行する各種設備、例えば、高圧遮断器、高圧配電盤、変圧器および送電線路などの高電圧電力設備の事故予想地点に付着されて温度過熱の可否およびアーク発生の可否を同時に測定し、これを外部測定装置（Ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ、以下ＥＣＵ）２００に無線で送信する。この時、前記事故予想地点はブースバー（ｂｕｓ ｂａｒ）や遮断器引入部などの連結部位１０に集中され、前記連結部位１０を拘束する締結ボルトが設備の持続的振動によって緩くなって、高電流が流れる連結部位１０の接触抵抗が増大されて温度が上昇する。 The unpowered wireless integrated sensor 100 in FIG. 1 serves as an accident prediction point of various facilities that perform power management such as power generation, water / distribution, for example, high-voltage power facilities such as high-voltage circuit breakers, high-voltage distribution boards, transformers, and transmission lines. At the same time, whether or not the temperature is overheated and whether or not an arc is generated is measured, and this is wirelessly transmitted to an external measurement device (Interrogation Device, hereinafter referred to as ECU) 200. At this time, the anticipated point of the accident is concentrated on a connection part 10 such as a boot bar or a circuit breaker drawing-in part, and the fastening bolts that restrain the connection part 10 are loosened by the continuous vibration of the equipment, and a high current is generated. The contact resistance of the flowing connecting portion 10 is increased, and the temperature rises.
前記無電源無線統合センサ１００は、外部のＥＣＵ２００から送出されるＲＦ呼出信号（Ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）を受信して、センサ内部に備えられた一つ以上のＳＡＷトランスポンダー（ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）を利用して前記呼出信号を表面弾性波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）に逆圧電変換して、外部でのアーク（Ａｒｃ）放電の可否または温度変化を前記表面弾性波に反映した後、再び高周波反射信号（ＳＡＷ ｅｃｈｏ ｓｉｇｎａｌ、以下応答信号という)に圧電変換して外部のＥＣＵ２００に送出する。この時、前記アーク放電の可否を判断するために、無電源無線統合センサ１００は、温度以外にアーク発生によって発生される光またはスパークを感知することができる。 The non-power wireless integrated sensor 100 receives an RF call signal (Interrogation signal) sent from an external ECU 200, and uses the one or more SAW transponders provided inside the sensor. Is converted into a surface acoustic wave (Surface Acoustic Wave: SAW) by piezoelectric conversion to reflect whether or not an external arc (Arc) discharge is possible or a change in temperature in the surface acoustic wave, and then a high frequency reflected signal (SAW echo signal, The piezoelectric signal is converted into a response signal) and sent to the external ECU 200. At this time, in order to determine whether or not the arc discharge is possible, the non-power-supply wireless integrated sensor 100 can sense light or spark generated by the occurrence of arc in addition to temperature.
このように、無電源無線統合センサ１００とＥＣＵ２００との間の呼出信号および応答信号の交換を通じて外部のアーク放電の可否および／または温度変化を感知する過程で、本発明の無電源無線統合センサ１００は、別途の電源やバッテリーを必要としないながらも、無線センシングが可能である。 As described above, in the process of detecting the possibility of external arc discharge and / or temperature change through the exchange of the paging signal and the response signal between the powerless wireless integrated sensor 100 and the ECU 200, the powerless wireless integrated sensor 100 of the present invention. Is capable of wireless sensing while not requiring a separate power supply or battery.
図２は、本発明による無電源無線統合センサ１００の一実施例の概略的な外形図である。 FIG. 2 is a schematic outline view of an embodiment of the power-less wireless integrated sensor 100 according to the present invention.
図２を参照すると、前記無電源無線統合センサ１００は、アンテナ１１０および統合センサモジュール１２０を含む。前記アンテナ１１０および統合センサモジュール１２０は、メタルベース１０４の上部に据え置き、前記メタルベース１０４に締結されるアンテナカバー１０２によって外部から隔離されて保護される。前記アンテナカバー１０２の上部には、センサ外部で発生される光を感知するための光感知部１３０が配置される。前記メタルベース１０４は、ブースバー（ｂｕｓ ｂａｒ）や遮断器引入部などの連結部の締結ボルトに挿入固定されるように一側にワッシャー（ｗａｓｈｅｒ）が形成されることができる。 Referring to FIG. 2, the powerless wireless integrated sensor 100 includes an antenna 110 and an integrated sensor module 120. The antenna 110 and the integrated sensor module 120 are fixed on the top of the metal base 104 and are protected from the outside by the antenna cover 102 fastened to the metal base 104. A light sensing unit 130 for sensing light generated outside the sensor is disposed on the antenna cover 102. The metal base 104 may be provided with a washer on one side so as to be inserted and fixed to a fastening bolt of a connection part such as a boot bar or a circuit breaker drawing-in part.
図３には、前記統合センサモジュール１２０、およびこれに連結されるアンテナ１１０、光感知部１３０の細部構造が示されている。 FIG. 3 shows the detailed structure of the integrated sensor module 120, the antenna 110 connected thereto, and the light sensing unit 130.
図３を参照すると、統合センサモジュール１２０は、第１アークＳＡＷ１２２、第１インピーダンス変換部（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）１２３、第２アークＳＡＷ１２４、第２インピーダンス変換部１２５、ＲＦ−ＤＣ変換部１２６、および帯域通過フィルター（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）１２７を含むように構成されてもよい。それより多くの構成要素を有し、またはそれより少ない構成要素を有するセンサモジュールが具現されてもよい。 Referring to FIG. 3, the integrated sensor module 120 includes a first arc SAW 122, a first impedance converter 123, a second arc SAW 124, a second impedance converter 125, an RF-DC converter 126, and a band pass. It may be configured to include a filter (band pass filter) 127. A sensor module having more or fewer components may be implemented.
前記アンテナ１１０は、外部のＥＣＵ２００から送出した無線呼出信号を受信して、光感知用ＳＡＷトランスポンダー(以下、第１アークＳＡＷ)１２２およびスパーク感知用ＳＡＷトランスポンダー(以下、第２アークＳＡＷ)１２４に伝達する。また、アンテナ１１０は、第１アークＳＡＷ１２２または第２アークＳＡＷ１２４で生成された表面弾性波の圧電現象によって生成された高周波反射信号(以下、応答信号)を外部のＥＣＵ２００に送出する。 The antenna 110 receives a radio paging signal transmitted from the external ECU 200 and transmits it to a light sensing SAW transponder (hereinafter referred to as a first arc SAW) 122 and a spark sensing SAW transponder (hereinafter referred to as a second arc SAW) 124. To do. The antenna 110 sends a high-frequency reflected signal (hereinafter referred to as a response signal) generated by the piezoelectric phenomenon of the surface acoustic wave generated by the first arc SAW 122 or the second arc SAW 124 to the external ECU 200.
前記第１アークＳＡＷ１２２は、光感知によるアークセンサデバイスとして使用できるようにする主要な送信媒体として使用される。第１アークＳＡＷ１２２は、アンテナ１１０から受信された呼出信号を逆圧電効果によって表面弾性波に変換させて、表面弾性波に対する反射表面弾性波を生成して、これをアンテナ１１０に返還する。この過程で、第１アークＳＡＷ１２２は、光感知部１３０での光感知の可否に基づいて反射表面弾性波の振幅を変換することができる。 The first arc SAW 122 is used as a main transmission medium that can be used as an arc sensor device by optical sensing. The first arc SAW 122 converts the calling signal received from the antenna 110 into a surface acoustic wave by the inverse piezoelectric effect, generates a reflected surface acoustic wave for the surface acoustic wave, and returns this to the antenna 110. In this process, the first arc SAW 122 can convert the amplitude of the reflected surface acoustic wave based on whether or not the light sensing unit 130 can sense the light.
前記第１インピーダンス変換部１２３は、第１アークＳＡＷ１２２のセンサＩＤＴ（ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）に連結されて、光感知部１３０の出力電圧に基づいて、連結されるセンサＩＤＴの特性インピーダンスを可変させる。前記第１インピーダンス変換部１２３は、ＦＥＴ素子で具現されることができ、光感知部１３０の出力電圧をゲート駆動電圧として入力されてドレーン-ソース間のＰＮ接合（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を増加させてインピーダンスを可変させることができる。 The first impedance converter 123 is connected to a sensor IDT (inter Digital Transducer) of the first arc SAW 122, and varies the characteristic impedance of the sensor IDT to be connected based on the output voltage of the light detector 130. The first impedance converter 123 may be implemented with an FET element, and the output voltage of the light sensing unit 130 is input as a gate driving voltage to increase a drain-source PN junction to increase impedance. Can be varied.
前記光感知部１３０は、アーク放電による光発生を感知して、これに相応する電圧を出力する。出力されたＤＣ電圧は、前記第１インピーダンス変換部１２３のゲートに入力される。この時、前記光感知部１３０は、各種の太陽電池（ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）等を利用して具現されることができ、出力されるＤＣ電圧の大きさは入射される光の強さに比例する。 The light sensing unit 130 senses light generation due to arc discharge and outputs a voltage corresponding thereto. The output DC voltage is input to the gate of the first impedance converter 123. At this time, the light sensing unit 130 may be implemented using various types of solar cells, and the magnitude of the output DC voltage is proportional to the intensity of incident light.
これと関連して、図４には、前記第１アークＳＡＷ１２２、第１インピーダンス変換部１２３、および光感知部１３０で構成される光感知モジュールの一実施例の構造が示されている。 In this connection, FIG. 4 shows a structure of an embodiment of a light sensing module including the first arc SAW 122, the first impedance converter 123, and the light sensing unit 130.
図４を参照して、例えば、外部のＥＣＵ２００から無電源無線統合センサ１００に入射されたＲＦ呼出信号がアンテナ１１０に入射されると、前記第１アークＳＡＷ１２２の送信（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）ＩＤＴ１４２から前記呼出信号が表面弾性波に逆圧電変換（ｃｏｎｖｅｒｓｅ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）される。生成された表面弾性波は、第１アークＳＡＷ１２２の表面を機械的に振動させながら、反対側のセンサＩＤＴ１４４まで伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）を進める。 Referring to FIG. 4, for example, when an RF paging signal incident on the power-less wireless integrated sensor 100 from the external ECU 200 is incident on the antenna 110, the paging signal is transmitted from the transmission IDT 142 of the first arc SAW 122. Is converted into a surface acoustic wave by reverse piezoelectric conversion (converse piezoelectric conversion). The generated surface acoustic wave propagates to the sensor IDT 144 on the opposite side while mechanically vibrating the surface of the first arc SAW122.
前記表面弾性波がセンサＩＤＴ１４４に到達すると、センサＩＤＴ１４４は、表面弾性波と反対方向に反射表面弾性波を生成する。この時、生成された反射表面弾性波の大きさは、センサＩＤＴ１４４に連結された第１インピーダンス変換部１２３のインピーダンスに影響を受けることになる。下の式１は、反射表面弾性波の振幅Ｐ１１が第１インピーダンス変換部１２３のインピーダンス（Ｚｌｏａｄ）によって受ける影響の程度を示している。 When the surface acoustic wave reaches the sensor IDT 144, the sensor IDT 144 generates a reflected surface acoustic wave in a direction opposite to the surface acoustic wave. At this time, the magnitude of the generated reflected surface acoustic wave is affected by the impedance of the first impedance converter 123 connected to the sensor IDT 144. Equation 1 below indicates the degree of influence that the amplitude P 11 of the reflected surface acoustic wave is affected by the impedance (Z load ) of the first impedance converter 123.
前記第１インピーダンス変換部１２３はＦＥＴ構造で具現されることができる。この場合、前記ＦＥＴ構造のソース（ｓｏｕｒｃｅ）-ドレーン（ｄｒａｉｎ）は、前記センサＩＤＴ１４４の両端に連結されて、ゲート（ｇａｔｅ）には光感知部１３０の出力端が連結されることができる。 The first impedance converter 123 may be implemented with an FET structure. In this case, the source-drain of the FET structure may be connected to both ends of the sensor IDT 144, and the output end of the light sensing unit 130 may be connected to the gate.
第１インピーダンス変換部１２３は、光感知部１３０の出力電圧をゲート駆動電圧として入力されてドレーン-ソース間のＰＮ接合を制御することでインピーダンスを調節する。外部のアーク放電による光発生の時、光感知部１３０は入射された光量に相応するＤＣ出力電圧を生成する。 The first impedance conversion unit 123 receives the output voltage of the light sensing unit 130 as a gate drive voltage and controls the drain-source PN junction to adjust the impedance. When light is generated by external arc discharge, the light sensing unit 130 generates a DC output voltage corresponding to the amount of incident light.
光感知部１３０の出力端を介して前記ＤＣ出力電圧が第１インピーダンス変換部１２３のゲートに印加されると、前記第１インピーダンス変換部１２３のインピーダンスが変調され、これによって、前記第１インピーダンス変換部１２３に連結された前記センサＩＤＴ１４４で生成される反射表面弾性波の大きさが変化される。 When the DC output voltage is applied to the gate of the first impedance converter 123 through the output terminal of the light sensing unit 130, the impedance of the first impedance converter 123 is modulated. The magnitude of the reflected surface acoustic wave generated by the sensor IDT 144 connected to the unit 123 is changed.
生成された反射表面弾性波は、大きさが変化された状態で送信ＩＤＴ１４２方向に伝播され、送信ＩＤＴ１４２から圧電効果によって表面弾性波がＲＦ信号に変換される。変換されたＲＦ信号は、応答信号として前記アンテナ１１０を介して空気中で伝播され、外部のＥＣＵ２００は、前記応答信号を受信して復調過程を経た後、光感知部１３０のセンシング値を演算することにより、光感知部１３０での光感知の可否を判断し、それによってアーク発生の可否を確認することができる。 The generated reflected surface acoustic wave is propagated in the direction of the transmission IDT 142 in a state where the magnitude is changed, and the surface acoustic wave is converted into an RF signal by the piezoelectric effect from the transmission IDT 142. The converted RF signal is propagated as a response signal in the air via the antenna 110, and the external ECU 200 receives the response signal and goes through a demodulation process, and then calculates the sensing value of the light sensing unit 130. As a result, it is possible to determine whether or not the light sensing unit 130 can sense the light, thereby confirming whether or not the arc can be generated.
再び、図３を参照すると、前記第２アークＳＡＷ１２４は、スパーク感知を利用するアークセンサデバイスとして使用できるようにする主要な送信媒体として使用される。第２アークＳＡＷ１２４は、アンテナ１１０から受信された呼出信号を逆圧電効果によって表面弾性波に変換させて、表面弾性波に対する反射表面弾性波を生成して、これをアンテナ１１０に伝達する。この過程で、第２アークＳＡＷ１２４は、帯域通過フィルター１２７により検出された特定周波数帯域の白色雑音に基づいて前記反射表面弾性波の振幅を変換させことができる。 Referring again to FIG. 3, the second arc SAW 124 is used as the primary transmission medium that allows it to be used as an arc sensor device that utilizes spark sensing. The second arc SAW 124 converts the calling signal received from the antenna 110 into a surface acoustic wave by the inverse piezoelectric effect, generates a reflected surface acoustic wave for the surface acoustic wave, and transmits this to the antenna 110. In this process, the second arc SAW 124 can convert the amplitude of the reflected surface acoustic wave based on white noise in a specific frequency band detected by the band pass filter 127.
前記第２インピーダンス変換部１２５は、第２アークＳＡＷ１２４のセンサＩＤＴに連結されて、ＲＦ−ＤＣ変換部１２６の出力電圧に基づいて連結されたセンサＩＤＴの特性インピーダンスを可変させる。第２インピーダンス変換部１２５も前記第１インピーダンス変換部１２３と同様に、ＦＥＴ素子で具現されることができ、ＲＦ−ＤＣ変換部１２６の出力電圧をゲート駆動電圧として入力されてドレーン−ソース間のＰＮ接合を増加させてインピーダンスを可変させることができる。 The second impedance converter 125 is connected to the sensor IDT of the second arc SAW 124 and varies the characteristic impedance of the connected sensor IDT based on the output voltage of the RF-DC converter 126. Similarly to the first impedance conversion unit 123, the second impedance conversion unit 125 may be implemented by an FET element. The output voltage of the RF-DC conversion unit 126 is input as a gate drive voltage, and the drain-source is connected. Impedance can be varied by increasing the number of PN junctions.
帯域通過フィルター（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）１２７は、アーク放電(スパーク)による白色雑音から特定周波数帯域をフィルタリングして後段のＲＦ−ＤＣ変換部１２６に伝達する。 A band pass filter 127 filters a specific frequency band from white noise caused by arc discharge (spark) and transmits the filtered specific frequency band to the subsequent RF-DC converter 126.
これと関連し、図６には、アーク発生時に伴うスパークによって発生される白色雑音の周波数帯域による電界強度（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が表示されている。 In relation to this, FIG. 6 shows the electric field strength in the frequency band of the white noise generated by the spark generated when the arc is generated.
図６を参照して説明すると、グラフＡは、ブースバーでアークが発生された時のアーク放電による白色雑音のスペクトルであり、グラフＢは、正常状態での背景雑音のスペクトルを表示している。前記グラフから分かるように、ブースバーで直列アークが発生した場合に、周波数３０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ帯域の電界強度が背景雑音に比べて非常に高く現れる。 Referring to FIG. 6, graph A is a spectrum of white noise due to arc discharge when an arc is generated in the booth bar, and graph B displays a spectrum of background noise in a normal state. As can be seen from the graph, when a series arc is generated in the booth bar, the electric field strength in the frequency band of 30 MHz to 100 MHz appears very high compared to the background noise.
前記帯域通過フィルター１２７は、特定周波数帯域、例えば、図６のＰのように８０ＭＨｚ帯域の周波数をフィルタリングして後段のＲＦ−ＤＣ変換部１２６に伝達する。 The band pass filter 127 filters a specific frequency band, for example, a frequency in the 80 MHz band as indicated by P in FIG. 6 and transmits the filtered signal to the subsequent RF-DC converter 126.
前記ＲＦ−ＤＣ変換部１２６は、入力された特定周波数帯域の信号をＤＣレベルに変換して出力する。出力されたＤＣ電圧は、前記第２インピーダンス変換部１２５のゲートに入力される。この時、前記ＲＦ−ＤＣ変換部１２６は、ショットキー（ｓｃｈｏｔｔｋｙ）ダイオードなどを利用して具現されることができ、出力されるＤＣ電圧の大きさは、入力される周波数信号の強度に比例する。 The RF-DC converter 126 converts the input signal in a specific frequency band into a DC level and outputs the DC level. The output DC voltage is input to the gate of the second impedance converter 125. At this time, the RF-DC converter 126 may be implemented using a Schottky diode or the like, and the magnitude of the output DC voltage is proportional to the intensity of the input frequency signal. .
これと関連し、図５には、前記第２アークＳＡＷ１２４、第２インピーダンス変換部１２５、ＲＦ−ＤＣ変換部１２６、および帯域通過フィルター１２７で構成されるスパーク感知モジュールの一実施例の構造が示されている。 In this regard, FIG. 5 shows a structure of an embodiment of a spark detection module including the second arc SAW 124, the second impedance converter 125, the RF-DC converter 126, and the band pass filter 127. Has been.
図５を参照して説明すると、外部のＥＣＵ２００から無電源無線統合センサ１００に入射されたＲＦ呼出信号がアンテナ１１０に入射されると、前記第２アークＳＡＷ１２４の送信ＩＤＴ１４６から前記呼出信号が表面弾性波に逆圧電変換される。生成された表面弾性波は、第２アークＳＡＷ１２４の表面を機械的に振動させながら反対側のセンサＩＤＴ１４８まで伝播を進める。 Referring to FIG. 5, when an RF call signal incident on the power-less wireless integrated sensor 100 from the external ECU 200 is incident on the antenna 110, the call signal is transmitted from the transmission IDT 146 of the second arc SAW 124 to the surface elasticity. Reverse piezoelectric conversion into waves. The generated surface acoustic wave propagates to the sensor IDT 148 on the opposite side while mechanically vibrating the surface of the second arc SAW 124.
前記表面弾性波がセンサＩＤＴ１４８に到達すると、センサＩＤＴ１４８は、表面弾性波と反対方向に反射表面弾性波を生成する。この時、生成された反射表面弾性波の大きさは、センサＩＤＴ１４８に連結された第２インピーダンス変換部１２５のインピーダンスに影響を受けることになる。 When the surface acoustic wave reaches the sensor IDT 148, the sensor IDT 148 generates a reflected surface acoustic wave in a direction opposite to the surface acoustic wave. At this time, the magnitude of the generated reflected surface acoustic wave is affected by the impedance of the second impedance converter 125 connected to the sensor IDT 148.
前記第２インピーダンス変換部１２５は、前記第１インピーダンス変換部１２３と同様にＦＥＴ構造で具現されることができ、前記ＦＥＴ構造のソース-ドレーンは前記センサＩＤＴ１４８の両端に連結され、ゲートには、ＲＦ−ＤＣ変換部１２６の出力端が連結されることができる。 The second impedance converter 125 may be implemented with an FET structure similar to the first impedance converter 123, and the source-drain of the FET structure is connected to both ends of the sensor IDT 148, and the gate includes The output terminal of the RF-DC converter 126 can be connected.
前記第２インピーダンス変換部１２５は、ＲＦ−ＤＣ変換部１２６の出力電圧をゲート駆動電圧として入力されてドレーン-ソース間のＰＮ接合を制御することで、インピーダンスを調節する。前記ＲＦ−ＤＣ変換部１２６は、帯域通過フィルター１２７からアーク放電による白色雑音でフィルタリングされた特定帯域の周波数信号を入力してＤＣ電圧を出力する。 The second impedance converter 125 receives the output voltage of the RF-DC converter 126 as a gate drive voltage and controls the PN junction between the drain and the source, thereby adjusting the impedance. The RF-DC converter 126 receives a frequency signal in a specific band filtered with white noise due to arc discharge from the band pass filter 127 and outputs a DC voltage.
ＲＦ−ＤＣ変換部１２６の出力端によって、前記ＤＣ出力電圧が第２インピーダンス変換部１２５のゲートに印加されると、第２インピーダンス変換部１２５のインピーダンスが変調され、これによって、前記第２インピーダンス変換部１２５に連結された前記センサＩＤＴ１４８で生成される反射表面弾性波の大きさが変化される。 When the DC output voltage is applied to the gate of the second impedance converter 125 by the output terminal of the RF-DC converter 126, the impedance of the second impedance converter 125 is modulated, and thereby the second impedance converter The magnitude of the reflected surface acoustic wave generated by the sensor IDT 148 connected to the unit 125 is changed.
生成された反射表面弾性波は、大きさが変化された状態で送信ＩＤＴ１４６方向に伝播されて、送信ＩＤＴ１４６で圧電効果によって表面弾性波がＲＦ信号に変換されて、前記アンテナ１１０を介して応答信号として外部に伝播され、外部のＥＣＵ２００は、前記応答信号に基づいてアーク放電の可否を確認することができる。 The generated reflected surface acoustic wave is propagated in the direction of the transmission IDT 146 in a state where the magnitude is changed. The surface acoustic wave is converted into an RF signal by the piezoelectric effect in the transmission IDT 146, and a response signal is transmitted via the antenna 110. The external ECU 200 can confirm whether or not arc discharge is possible based on the response signal.
図７には、本発明の無電源無線統合センサ１００の他の実施例が示されている。 FIG. 7 shows another embodiment of the unpowered wireless integrated sensor 100 of the present invention.
図７を参照すると、統合センサモジュール１２０は、図３の統合センサモジュール１２０と比較して、温度感知モジュールである温度ＳＡＷトランスポンダー(以下、温度ＳＡＷ)１２１をさらに含む。以下の説明で前述されたものと重複する内容は省略する。 Referring to FIG. 7, the integrated sensor module 120 further includes a temperature SAW transponder (hereinafter, temperature SAW) 121, which is a temperature sensing module, as compared with the integrated sensor module 120 of FIG. The contents overlapping with those described above in the following description are omitted.
前記温度ＳＡＷ１２１は、アンテナ１１０から受信された呼出信号を送信ＩＤＴから逆圧電効果によって表面弾性波に変換させる。変換された表面弾性波は圧電基板の両方向に伝播振動する。 The temperature SAW 121 converts the calling signal received from the antenna 110 into a surface acoustic wave from the transmission IDT by the inverse piezoelectric effect. The converted surface acoustic wave propagates and vibrates in both directions of the piezoelectric substrate.
この時、表面弾性波の弾性エネルギー（ｅｌａｓｔｉｃ ｅｎｅｒｇｙ）は共振周波数で最大になるが、前記共振周波数は、温度ＳＡＷ１２１の温度によって可変される可能性がある。具体的に、周辺の温度によって温度ＳＡＷ１２１の圧電基板の長さが熱膨張することになって、これは表面弾性波の群速度（ｇｒｏｕｐ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を変化させる。表面弾性波の群速度の変化は、表面弾性波の共振周波数の変化を誘導する。 At this time, the elastic energy of the surface acoustic wave is maximized at the resonance frequency, but the resonance frequency may be varied depending on the temperature of the temperature SAW 121. Specifically, the length of the piezoelectric substrate having the temperature SAW 121 is thermally expanded by the ambient temperature, which changes the group velocity of the surface acoustic wave. The change in the group velocity of the surface acoustic wave induces a change in the resonance frequency of the surface acoustic wave.
共振周波数が変換された表面弾性波の弾性エネルギーは圧電効果によって共振周波数情報が含まれた伝播エネルギーに変換されて、変換された伝播エネルギーは前記アンテナ１１０によって応答信号（ｅｃｈｏ ｓｉｇｎａｌ）として外部に返送される。 The elastic energy of the surface acoustic wave whose resonance frequency is converted is converted into propagation energy including resonance frequency information by the piezoelectric effect, and the converted propagation energy is returned to the outside by the antenna 110 as a response signal (echo signal). Is done.
外部のＥＣＵ２００は、前記応答信号を受信しこれを分析して、温度ＳＡＷ１２１に作用される温度の実際値を演算することができる。 The external ECU 200 can receive the response signal and analyze it to calculate the actual value of the temperature applied to the temperature SAW 121.
図８には、このような応答信号の共振周波数と温度との関係を示している。 FIG. 8 shows the relationship between the resonance frequency of such a response signal and temperature.
図８で分かるように、温度による温度ＳＡＷ１２１の共振周波数の応答特性は広い領域で線形的な特性を有するということがわかる。したがって、温度ＳＡＷ１２１から受信された応答信号の共振周波数を把握することで、応答信号が送出された時点の温度を正確に把握することができる。 As can be seen from FIG. 8, the resonance frequency response characteristic of the temperature SAW 121 depending on the temperature has a linear characteristic in a wide region. Therefore, by grasping the resonance frequency of the response signal received from the temperature SAW 121, it is possible to accurately grasp the temperature at the time when the response signal is transmitted.
図９は、図２の無電源無線統合センサを利用した異常感知方法を示すフローチャートである。以下の説明で前述されたものと重複する内容は省略する。 FIG. 9 is a flowchart illustrating an abnormality detection method using the non-power wireless integrated sensor of FIG. The contents overlapping with those described above in the following description are omitted.
まず、外部のＥＣＵ２００からＲＦ呼出信号を生成し、これを時間／周波数変調して外部に送出する(Ｓ１０〜Ｓ３０)。前記呼出信号の送信は一定の間隔で周期的に実行されることができ、管理者が手動で送出することもできる。 First, an RF call signal is generated from the external ECU 200, and this is time / frequency modulated and sent to the outside (S10 to S30). The calling signal can be transmitted periodically at regular intervals, and can be manually transmitted by an administrator.
次に、前記無電源無線統合センサ１００は、アンテナ１１０を通じて前記呼出信号を受信して、受信された呼出信号をアンテナ１１０と連結された第１アークＳＡＷ１２２、第２アークＳＡＷ１２４、および温度ＳＡＷ１２１に伝達する(Ｓ１００)。 Next, the wireless power integrated sensor 100 receives the call signal through the antenna 110 and transmits the received call signal to the first arc SAW 122, the second arc SAW 124, and the temperature SAW 121 connected to the antenna 110. (S100).
各ＳＡＷトランスポンダー１２１、１２２、１２４においては、伝達された呼出信号をＩＤＴから表面弾性波に逆圧電変換する(Ｓ１１０)。変換された表面弾性波は、圧電基板に連れて伝播および反射される過程で、温度変化やアーク発生の感知の可否により表面弾性波の共振周波数またはインピーダンス変更による大きさが変調される（Ｓ１１２、Ｓ１１４、Ｓ１２０）。 In each SAW transponder 121, 122, 124, the transmitted paging signal is subjected to inverse piezoelectric conversion from IDT to surface acoustic wave (S110). The converted surface acoustic wave is propagated and reflected along with the piezoelectric substrate, and the magnitude of the surface acoustic wave by the resonance frequency or impedance change is modulated depending on whether or not temperature change or arc generation is detected (S112, S114, S120).
次に、共振周波数または大きさが変調された表面弾性波は、応答信号に圧電変換された後（Ｓ１３０）、周波数フィルタリングなどの作業を遂行した後にアンテナ１１０を介して外部に送出される（Ｓ１４０、Ｓ１５０）。 Next, the surface acoustic wave whose resonance frequency or magnitude is modulated is subjected to piezoelectric conversion into a response signal (S130), and after performing operations such as frequency filtering, it is transmitted to the outside via the antenna 110 (S140). , S150).
送出された応答信号は、前記ＥＣＵ２００から受信され(Ｓ２１０)，増幅過程および復調過程を経た後(Ｓ２２０)、必要なセンシング値を抽出してアーク発生の可否および温度変化を確認することができる(Ｓ２３０)。 The sent response signal is received from the ECU 200 (S210), and after undergoing an amplification process and a demodulation process (S220), a necessary sensing value can be extracted to check whether or not an arc can be generated and a temperature change (see FIG. S230).
以上で説明したように、本発明の無電源無線統合センサ１００は、高圧遮断器のような高電圧電力設備の事故予想地点に付着されて、温度変化およびアーク発生に伴う明るい光またはスパークの発生を感知して、アーク発生の可否をリアルタイムで測定し、測定されたセンシング情報を外部のＥＣＵに送信して設備の異常可否をリアルタイムで判断できる効果がある。 As described above, the wireless integrated sensor 100 according to the present invention is attached to a predicted accident point of a high-voltage power facility such as a high-voltage circuit breaker, and generates bright light or sparks accompanying a temperature change and arc generation. , And whether or not the occurrence of an arc is measured in real time, and the measured sensing information is transmitted to an external ECU to determine whether or not an abnormality of the facility is real time.
また、本発明の無電源無線統合センサ１００は、温度変化やアーク発生の可否をリアルタイムで把握しながらも、別途の電力源を提供する必要がなく、無線で情報の送受信がなされるので、遠隔制御および感知が容易で、設置場所の制約性などの問題点を解消することができる。 In addition, the non-power-supply wireless integrated sensor 100 of the present invention does not need to provide a separate power source while grasping in real time whether or not temperature change and arc generation are possible, and can transmit and receive information wirelessly. It is easy to control and sense and can solve problems such as restrictions on installation location.
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から遺脱しない範囲で多様な修正および変形が可能であることは明らかである。 The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and a person who has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs will not be excluded from the essential characteristics of the present invention. Obviously, various modifications and variations are possible.
したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。 Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is limited by such examples. It is not a thing.
本発明の保護範囲は、以下の請求範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。 The protection scope of the present invention shall be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of the right of the present invention.
Claims (8)
前記呼出信号を表面弾性波に変換する第１圧電変換部、
前記第１圧電変換部から伝播された前記表面弾性波をインピーダンス変換に基づいて振幅変調して前記第１圧電変換部に反射する第２圧電変換部、および
前記呼出信号を第２表面弾性波に変換して、アーク放電によって発生した白色雑音から特定周波数帯域のスパーク信号が検出されると、インピーダンスを調節して前記第２表面弾性波の振幅を変調してスパーク応答信号を生成するスパーク感知モジュール、を含み、
前記スパーク感知モジュールは、
前記第２表面弾性波が伝播されると、インピーダンスに応じて大きさが変化された第２反射表面弾性波を前記第２表面弾性波の伝播方向と反対方向に発生させる第２圧電変換部、
アーク放電によって発生する白色雑音から特定周波数帯域のスパーク信号を検出する帯域通過フィルター、
前記スパーク信号を対応される出力電圧に変換して出力するＲＦ−ＤＣ変換部、および
前記第２圧電変換部に連結されて、前記変換された出力電圧を基に前記第２圧電変換部のインピーダンスを調節するインピーダンス変換部、を含み、
前記スパーク応答信号は、前記インピーダンスの変化に基づいて変調された振幅を有することを特徴とする無電源無線感知装置。 A call signal receiver for receiving a call signal;
A first piezoelectric transducer that converts the calling signal into a surface acoustic wave;
A second piezoelectric transducer that modulates the amplitude of the surface acoustic wave propagated from the first piezoelectric transducer based on impedance transformation and reflects the amplitude to the first piezoelectric transducer; and
The ringing signal is converted into a second surface acoustic wave. When a spark signal in a specific frequency band is detected from white noise generated by arc discharge, the impedance is adjusted to modulate the amplitude of the second surface acoustic wave. A spark sensing module for generating a spark response signal ,
The spark detection module includes :
When the second surface acoustic wave is propagated, a second piezoelectric conversion unit that generates a second reflected surface acoustic wave having a magnitude changed according to impedance in a direction opposite to the propagation direction of the second surface acoustic wave ;
Bandpass filter for detecting a spark signal of a specific frequency band from the white noise that occur by arc discharge,
An RF-DC converter that converts the spark signal into a corresponding output voltage and outputs the converted signal, and an impedance of the second piezoelectric converter connected to the second piezoelectric converter and based on the converted output voltage Including an impedance converter,
The non-power-supply wireless sensing device according to claim 1, wherein the spark response signal has an amplitude modulated based on a change in the impedance.
前記呼出信号を第１表面弾性波に変換して、アーク放電による光発生が感知されると、インピーダンスの調節を通じて前記第１表面弾性波の振幅を変調して光応答信号を生成する光感知モジュール、および
前記呼出信号を第２表面弾性波に変換して、アーク放電によって発生された白色雑音から、特定周波数帯域のスパーク信号が検出されると、インピーダンスを調節して前記第２表面弾性波の振幅を変調してスパーク応答信号を生成するスパーク感知モジュールと、を含み、
前記スパーク感知モジュールは、
前記第２表面弾性波が伝播されると、インピーダンスに応じて大きさが変化された第２反射表面弾性波を前記第２表面弾性波の伝播方向と反対方向に発生させる第２圧電変換部、
アーク放電によって発生する白色雑音から特定周波数帯域のスパーク信号を検出する帯域通過フィルター、
前記スパーク信号を対応される出力電圧に変換して出力するＲＦ−ＤＣ変換部、および
前記第２圧電変換部に連結されて、前記変換された出力電圧を基に前記第２圧電変換部のインピーダンスを調節するインピーダンス変換部を含む無電源無線感知装置。 A call signal receiver for receiving a call signal;
When the ringing signal is converted into a first surface acoustic wave and light generation due to arc discharge is detected, the light sensing module generates an optical response signal by modulating the amplitude of the first surface acoustic wave through adjustment of impedance. When the spark signal in a specific frequency band is detected from white noise generated by arc discharge by converting the ringing signal into the second surface acoustic wave, the impedance is adjusted to adjust the impedance of the second surface acoustic wave. It includes a spark sensing module for generating a spark response signal by modulating the amplitude, and
The spark detection module includes :
When the second surface acoustic wave is propagated, a second piezoelectric conversion unit that generates a second reflected surface acoustic wave having a magnitude changed according to impedance in a direction opposite to the propagation direction of the second surface acoustic wave ;
A band-pass filter that detects a spark signal of a specific frequency band from white noise generated by arc discharge,
An RF-DC converter that converts the spark signal into a corresponding output voltage and outputs the output voltage; and
A non-power-supply wireless sensing device including an impedance converter connected to the second piezoelectric converter and adjusting an impedance of the second piezoelectric converter based on the converted output voltage .
前記第１表面弾性波が伝播されると、インピーダンスに応じて大きさが変化された第１反射表面弾性波を前記第１表面弾性波の伝播方向と反対方向に発生させる第１圧電変換部、
外部の光発生を感知して相応する電圧を出力する光感知部、および
前記出力電圧を基に、前記第１圧電変換部のインピーダンスを調節するインピーダンス変換部を含む請求項６に記載の無電源無線感知装置。 The light sensing module includes:
When the first surface acoustic wave is propagated, a first piezoelectric transducer that generates a first reflected surface acoustic wave having a magnitude changed according to impedance in a direction opposite to the propagation direction of the first surface acoustic wave;
The non-power source according to claim 6 , further comprising: a light sensing unit that senses external light generation and outputs a corresponding voltage; and an impedance conversion unit that adjusts an impedance of the first piezoelectric conversion unit based on the output voltage. Wireless sensing device.
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