KR0126348Y1 - 수위지시 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수위지시 제어장치에 관한 것으로, A/D변환기(51), 전압비교부(52) 및 지연 타이머부(53)를 구비한 마이컴(5)에 수위센서(1), 전류/전압 변환부(2), 아날로그 증폭기(3), RS-485 인터페이스(4), 설정치 저장부(6), 기능스위치부(7), 정류부(8), 제1 및 제2 정전압부(9,10), 표시기(11), 펌프 구동부(12) 및 알람 구동부(13)를 상호 연결시켜 주므로서, 사용자가 현재의 수위치 등을 정확히 인식할 수 있고, 센서의 검출전압에 따라 펌프의 구동 및 알람소리의 제어가 자동으로 이루어짐은 물론 센서의 배선이 단선 및 단락되면 펌프의 구동이 아예 차단되어 제품의 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있으며, 또 원격지에서도 소정장소의 수위 및 각종기기의 제어상태 등을 쉽게 알 수 있고, 한 장소에서 여러장소의 수위 등을 정확히 인식할 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Description

수위지시 제어장치

제1도는 본 고안의 수위지시 제어장치의 블록 구성도.

제2도는 (a)-(c)는 본 고안 장치의 작동상태를 설명하기 위한 동작 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수위센서 2 : 전류/전압 변환부

3 : 아날로그 증폭기 4 : RS-485 인터페이스

5 : 마이컴 6 : 설정치 저장부

7 : 기능스위치부 8 : 정류부

9,10 : 제 1 및 제2 정전압부 11 : 표시기

12 : 펌프 구동부 13 : 알람구동부

51 : A/D변환기 52 : 전압비교부

53 : 지연 타이머부

본 고안은 수위지시 제어장치(Level Indicating Controller)에 관한 것으로 특히, 원칩 마이크로 프로세서(이하 마이컴이라 약칭함)를 이용하여 정확한 수위검출에 의한 각종 기기의 제어가 정확하고 안정성 있게 이루어질 수 있도록 함과 동시에 원격지에서도 소정장소에 대한 수위계측 및 기기의 동작상태를 쉽게 알 수 있도록 한 것이다.

종래에 있어서 소정공간부(예:아파트 옥상의 물탱크나 배수펌프장 등)에 담수되어 있는 물의 수위를 검출하여 펌프의 구동등을 제어하는 수위제어기는 단순히 수위를 검출하는 센서에서 출력되는 검출전압만을 비교하여 펌프를 제어하는 구성으로 되어 있음에 따라 실제수위의 계측치를 정확히 알 수 없을뿐만 아니라, 수위센서의 위치선정이 매우 까다로워 효율적인 수위제어를 위해서는 센서의 설치에 유능한 기술자만이 가능하였으며, 또 센서와 연결된 배선이 어떠한 원인으로 인해 단락 및 단선되었을 경우 수위제어기에서는 현재의 수위상태를 전혀 알 수 없어 펌프 등의 손상을 가져오게 되는 등의 문제점이 있었다.

일예로, 상기와 같은 종래기술의 전형적 형태는 일본국 공개특허공보 특개평 4-58115 호에서 알려져 있다.

여기서는 탱크에 설치된 레벨센서 및 레벨저검지기에 의하여 탱크내의 물이 미리 설정된 저수위에 있으면 액위제어기가 펌프를 구동시켜 물을 소정수위만큼 채워주는 형태로 이뤄져 있다.

그러나, 이러한 선행기술은 단지 탱크 등의 액위제어를 위한 수단만 강구되어져 있을뿐 통신수단에 의한 원격지 소재의 다수 수위를 종합적으로 점검 및 표시하는 수단 등을 기대할수 없었고, 저수위 및 고수위 상태에 따른 경보수단이 강구 되어져 있지않아 이러한 탱크 등을 관리하고 취급하는 사용자에게 불편한 문제점이 있는 것이었으며, 특히 수위 상태를 시시각각 또는 계량적으로 인식할 수 없어 이러한 장치의 이용을 불편하게 하는 것이었다.

본 고안의 목적은 수위센서에서 검출한 전압을 마이컴에서 정확히 인식하여 실제 수위가 소정의 표시기에 숫자로 정확히 나타나도록 하고, 또 센서의 검출전압에 따라 펌프의 구동 및 알람소리의 제어가 자동으로 이루어질 수 있도록 함과 동시에 센서의 배선이 단선 및 단락됨으로 인해 소정의 출력신호가 전혀 없으면 펌프의 구동이 아예 차단될 수 있도록하여 제품의 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 수위지시 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 수위지시 제어장치와 멀리 떨어진 위치에 있는 수위계측기 및 각종 표시기 등과의 통신이 이루어질 수 있도록하여 원격지에서도 소정장소의 수위 및 각종기기의 제어상태 등을 쉽게 알 수 있는 수위지시 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 여러개의 수위지시 제어기를 통신장치를 통해 병렬 연결하여 단 2선을 통해 전송되는 통신체계를 통해 한 장소에서 여러장소의 수위 등을 종합적으로 점검 및 관리할 수 있는 수위지시 제어장치를 제공하는 데 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안 장치의 블록도를 나타낸 것으로서, 물리 담수될 수 있는 소정의 공간부를 구비한 용기등에서 적절한 위치에 설치되어 감지된 수위량에 따른 소정전류(4-20mA)를 출력시켜 주는 수위센서(1)와; 상기 수위센서(1)에서 출력되는 전류를 전압으로 변환시켜 주는 전류/전압 변환부(2)와; 상기 전류/전압 변환부(2)에서 출력되는 아날로그의 출력전압을 소정레벨로 증폭시켜 마이컴(5)내로 입력시켜 주는 아날로그 증폭기(3)를 포함하고 있다.

또, 상기 시스템에는 원격지에 설치된 수위계측기등과 2선의 통신선로를 통해 소정의 통신이 이루어지도록 하는 RS-485 인터페이스(4)와; 기능스위치(7)에서 입력되는 각종 설정치가 저장됨과 동시에 정전시 각종 데이터가 백업되는 설정치 저장부(6)와; 펌프의 구동시간 및 기준수위등과 같은 각종 제어신호가 입력되는 기능스위치부(7) 등을 포함하고 있다.

또, 상기 시스템에는 트랜스 및 브릿지 다이오드 등을 구비하고 입력되는 교류전압(예: 90-240VAC)을 직류전압으로 변환시켜 주는 정류부(8)와; 상기 정류부(8)의 출력전압을 일정전압(예: 5VDC 또는 24VDC)으로 각각 변화시켜 각부에 인가시켜 주는 제1 및 제2 정전압부(9,10)와; 상기 아날로그 증폭기(3)와 기능스위치(7)의 출력신호를 각각 입력받아 소정프로그램을 수행하여 수위지시 제어장치의 전반적인 제어기능을 수행하는 마이컴(5)등이 포함 되어져 있다.

또, 상기 시스템에는 상기 마이컴(5)의 출력신호를 입력받아 수위계측치를 숫자로 표시해 줌과 동시에 설정치 표시방법 및 자체진단에 의한 소정부위의 상태 등을 문자로 표시해 주는 표시기(11)와; 상기 마이컴(5)의 출력신호를 입력받아 펌프의 구동을 제어하는 펌프 구동부(12)와; 상기 수위센서(1)에 의해 검출되는 수위량에 따라 서로 다른 신호를 발생시키는 상기 마이컴(5)의 출력신호를 입력받아 고수위 및 저수위의 경보설정 또는 부져음을 선택적으로 발새시켜 주는 알람 구동부(13)를 포함하고 있다.

또, 상기 마이컴(5)은 상기 전류/전압 변환부(2)에서 출력되는 아날로그의 전압을 디지털 신호로 변환시켜 주는 A/D변환기(51)와; 상기 A/D변환기(51)의 출력전압을 기능스위치부(7)에 의해 설정된 각종 기준전압과 비교하여 소정의 출력신호를 발생시켜 주는 전압비교부(52)와; 상기 전압비교부(52)에서 소정의 출력신호가 발생되면 일정시간 후 상기 펌프 구동부(12)와 알람 구동부(13)에 소정의 제어신호를 각각 출력시켜 주는 지연 타이머부(53)등이 포함 되어져 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 제2도의 (a)-(c)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안의 수위지시 제어장치에 연결된 전원코드를 벽 등에 설치된 콘센트에 연결시켜 주면, 90-240V의 교류전압이 트랜스 및 브릿지 다이오드 등으로 구성된 정류부(8)에 의해 소정전압의 직류전압으로 변환되어 제1 및 제2 정전압부(9,10)에 인가되므로 상기 제1 정전압부(9)에서는 각종 릴레이등에 인가되는 24V의 출력전압이 발생되고 제2정전압부(10)에서는 마이컴(5) 및 그 주변기능부에 인가되는 5V의 직류전압이 출력된다.

따라서, 소정량의 물이 담수될 수 있는 소정의 공간부를 갖는 소정용기등의 내부에서 소정의 위치에 설치된 수위센서(1)에서는 그 내부의 수위량에 따라 4-20mA(0-100%)의 전류를 출력시키게 되는 데, 이 수위센서(1)의 출력전압은 전류/전압 변환부(2)를 통해 그에 대응되는 값의 전압으로 변환된다.

이와 같이 변환된 아날로그의 전압은 매우 미약하므로 마이컴(5)에 입력되기에 앞서 아날로그 증폭기(3)를 통해 소정레벨로 증폭된 다음 마이컴(5)내로 입력된다.

따라서, 소정 프로그램에 의해 전반적인 제어기능을 수행하는 마이컴(5)내의 A/D변환기(51)에서는 이 아날로그의 출력전압을 8비트의 디지털 신호로 변환시켜 수위지시 제어장치의 작동에 따른 판단기준으로 이용하게 되는 데, 이때 상기 8비트의 출력데이타 중 최고 낮은 수치와 높은 수치는 도시생략된 소정의 필터를 통해 제거되어 안정된 데이터만 출력되므로 상기 A/D변환기(51)에서는 각종 동작부에서 필요로 하는 데이터만 출력된다.

이와 같이 출력된 데이터는 전압비교부(52)를 통해 펌프의 구동 및 정지에 필요한 기준전압과, 고수위 및 저수위의 경보설정 또는 부져음을 선택적으로 발생시켜 주기 위한 기준전압과 상호 비교되는데, 이는 본 고안의 핵심부분으로서 급수/배수모드의 수위상태 등을 감시하면서 각 설정치보다 높거나 낮은 상태들을 분류하게 되며 수위센서(1)와 연결되는 배선의 단락 및 단선을 판단하는 기능도 병행하게 된다.

또한, 상기 전압비교부(52)의 출력단에 연결된 지연 타이머부(53)는 상기 전압비교부(52)에서 출력되는 각종 상태에 따른 출력신호를 소정시간만큼 지연시킨 후, 소정의 출력신호를 펌프 구동부(12) 및 알람 구동부(13)에 출력시켜 주게 된다.

즉, 구동추력된 상태에 대해 반전된 신호가 상기 전압비교부(52)로부터 지연 타이머부(53)로 입력되면 상기 지연 타이머부(53)가 가동하게 되는데, 이때 상기 전압비교부(52)로부터 지연 타이머부(53)에 의해 설정된 시간동안 계속해서 반전된 신호가 유지될시(제2도의 (c) 참조) 설정시간후 펌프 구동부(12) 및 알람 구동부(13)에 반전된 출력신호를 출력시켜준다.

그러나, 지연 타이머부(53)의 설정 시간전에 전압비교부(52)의 출력신호가 제2도의 (b)와 같이 반전된 상태를 유지하지 못하고 구동출력된 상태와 같은 신호를 출력하면 지연 타이머부(53)는 제2도 (a)의 두 번째 구간에서와 같이 리세트되어 소정의 출력신호가 발생되지 않으므로 펌프 구동부(12) 및 알람 구동부(13)는 현재의 상태를 그대로 유지하게 된다.

이와 같은 지연 타이머부(53)의 기능작동은 노이즈의 유입, 기기보수 및 설치시 유입되는 급작스런 계측변화에 대해 곧바로 응답하지 않고 안정되게 유지되는 변화만을 가려내어 펌프 및 알람의 제어기능을 수행할 수 있는 것으로, 기기의 오동작이나 주변기기의 파손등과 같은 여러 가지 부작용을 사전에 방지하면서 수위지시 제어장치의 안정된 작동을 꾀할 수 있다.

또한, 펌프 구동부(12) 및 알람 구동부(13)는 풀 다운 저항이 내장된 트랜지스터와 릴레이등으로 구성된 것으로서 상기 마이컴(5)내에 설치되 지연 타이머부(53)의 출력신호에 의해 그 구동이 제어된다. 즉, 상기 펌프 구동부(12)는 지연 타이머부(53)의 출력신호를 입력받아 펌프의 구동을 제어하고, 알람 구동부(13)는 상기 수위센서(1)에 의해 검출되는 수위량에 따라 서로 다른 신호를 발생시키는 상기 지연 타이머부(53)의 출력신호에 대응하여 고수위 및 저수위의 경보설정 또는 부져음을 선택적으로 발생시켜 준다.

이때, 상기 펌프 구동부(12) 및 알람 구동부(13)는 상시 개방접점(즉, A접점)만을 사용하므로 수위지시 제어장치에 공급되던 전원이 차단될 경우 펌프의 구동이 계속되는 것을 방지할 수 있고, 또 급수/배수 설정방법을 소프트웨어에 의해 전원을 공급 및 차단시키는 방법을 채택하므로서 사용자가 직접 전원을 온/오프시키지 않더라도 급수 및 배수의 절환이 자동으로 이루어지게 된다.

또, RS-485 인터페이스(4)는 본 고안의 수위지시 제어장치가 원격지에 설치된 수위계측기등과 2선의 통신선로를 통해 상호 통신이 이루어질 수 있도록 하는 기능을 하므로 원격지에서도 소정장소의 수위 및 각종기기의 제어상태를 쉽게 인식할 수 있다.

뿐만 아니라, 여러개의 수위지시 제어장치를 상기 RS-48도 인터페이스(4)와 같은 통신장치를 통해 병렬 연결시켜 주면 단 2선의 배선을 통해 전송되는 모든 통신체계를 확보할 수 있음은 물론 한 장소에서 여러장소의 수위 등을 정확히 파악할 수도 있다.

또한, 설정치 저장부(6)는 기능스위치부(7)를 통해 입력되는 각종 기기의 제어에 따른 설정치들이 저장됨과 동시에 정전시 각종 데이터가 백업되므로 전원이 다시 공급되었을 시 설정치 등의 입력을 재차 수행할 필요가 없게 된다.

또, 기능스위치부(7)는 사용자가 펌프의 구동시간 및 기준수위 등과 같은 각종 제어신호를 입력시켜 줄 수 있도록 수개의 스위치를 설치하여서 된 것으로 상기 기능스위치부(7)의 출력신호는 마이컴(5)을 통해 입력되어 각부를 제어하는 데 필요한 기준신호 등으로 이용된다.

그리고 표시기(11)는 수개의 세븐세그먼트로 구성되어 상기 마이컴(5)의 출력신호에 의해 제어를 받아 수위계측치, 설정치 표시방법 및 자체진단한 결과등을 숫자 및 문자로 표시해 주므로서 사용자가 이 표시기(11)를 통해 수위 및 각부의 동작상태 등을 명확히 파악할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 첫째로 수위센서에서 검출한 전압을 마이컴에서 정확히 인식하여 실제수위가 소정의 표시기에 숫자로 정확히 나타나므로서 사용자가 현재의 수위계측치 등을 정확히 인식할 수 있다.

둘째로, 센서의 검출전압에 따라 펌프의 구동 및 고,저수위에 대한 경보제어가 자동으로 이루어짐은 물론 센서의 배선이 단선 및 단락됨으로 인해 소정의 출력신호가 전혀 없으면 펌프의 구동이 아예 차단될 수 있도록하여 제품의 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

셋째로, 수위지시제어기와 멀리 떨어진 위치에 있는 수위계측기 및 각종 표시기등과의 통신이 이루어질 수 있도록 하므로서 원격지에서도 소정장소의 수위 및 각종기기의 제어상태 등을 쉽게 알 수 있다.

넷째로, 여러개의 수위지시 제어기를 통신장치를 통해 병렬 연결하여 단 2선을 통해 전송되는 통신체계가 확충되도록 하므로서 한 장소에서 여러장소의 수위 등을 정확히 인식할 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 수위량을 소정전류로 검출해 내는 수위센서(1)와; 상기 수위센서(1)에서 출력되는 전류를 전압으로 변환시켜 주는 전류/전압 변환부(2)와; 상기 전류/전압 변환부(2)에서 출력되는 아날로그의 출력전압을 소정레벨로 증폭시켜 주는 아날로그 증폭기(3)와; 원격지에서 설치된 수위계측기등과 2선의 통신선로를 통해 소정의 통신이 이루어지도록 하는 RS-485 인터페이스(4)와; 기능스위치부(7)에서 입력되는 각종 설정치가 저장됨과 동시에 정전시 각종 데이터가 백업되는 설정치 저장부(6)와; 펌프의 구동시간 및 기준수위등과 같은 각종 제어신호가 입력되는 기능스위치부(7)와; 입력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시켜 주는 정류부(8)와; 상기 정류부(8)의 출력전압을 일정전압(5VDC 또는 24VDC)으로 각각 변환시켜 각부에 인가시켜 주는 제1 및 제2 정전압부(9, 10)와; 상기 아날로그 증폭기(3)와 기능스위치부(7)의 출력신호를 각각 입력받아 소정 프로그램을 수행하여 수위지시 제어장치의 전반적인 제어기능을 수행하는 마이컴(5)과; 상기 마이컴(5)의 출력신호를 입력받아 수위계측치를 숫자로 표시해 줌과 동시에 설정치 표시방법 및 자체진단에 의한 소정부위의 상태 등을 문자로 표시해 주는 표시기(11)와; 상기 마이컴(5)의 출력신호를 입력받아 펌프의 구동을 제어하는 펌프 구동부(12)와; 상기 수위센서(1)에 의해 검출되는 수위량에 따라 서로 다른 신호를 발생시키는 상기 마이컴(5)의 출력신호를 입력받아 저수위에 대한 경보 또는 부져음을 선택적으로 발생시켜 주는 알람 구동부(13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수위지시 제어장치.