KR100307376B1 - 교차코일구동아날로그지시계식전자유량계와이를이용한차량용연비미터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자유량계 및 이 전자유량계를 이용한 차량용 연비미터에 관한 것이다. 본 발명은 정확한 순시유량을 파악할 수 있는 자동차용 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자 유량계를 이용하여 아날로그식 순간유량, 디지털식 총적산유량과 임의적산유량을 동시에 측정함으로써 원가를 절감하고 관측자의 착시오차를 해소할 수 있는 전자 유량계 및 이를 이용한 차량용 연비미터를 제공한다.

Description

교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자유량계와 이를 이용한 차량용 연비미터

본 발명은 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자유량계와 이를 응용한 차량용 연비미터에 관한 것으로써, 특히 자동차용 교차코일 구동 아날로그 지시계를 적용함으로써 제품의 원가절감을 달성하고, 자동차용 지시계가 지니고 있는 신뢰성과 정확성을 통해 유량계측 지시치의 신뢰성과 정확성을 확보함은 물론, 순간유량, 총적산유량, 임의적산유량을 동시에 측정 가능함으로써 유량지시계를 단순화할 수 있는 차량용 연비미터에 관한 것이다.

종래의 전자식유량계는 디지털지시계로 가격이 고가이고, 계측자가 값을 읽을 때 마이크로프로세서의 스캐닝타임에 의해 깜빡이면서 유량이 변화함으로써발생되는 착시에 의한 측정오차가 발생함은 물론, 어느 한정된 시간(스캐닝타임)을 평균치의 값을 나타냄으로써 정확한 순시치를 파악할 수 없다.

또한, 종래의 차량용 연비미터의 경우, 차량의 운전거리가 증가함에 따라 눈금만 내려가면서 저장연료가 감소하는 것을 표시하게 되는데, 연료의 사용량을 눈짐작으로 확인하므로 정확한 차량 연료 사용 정보를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 연료가 어떠한 비율로 사용되는지도 알 수 없다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로써, 정확한 순시유량을 파악할 수 있는 자동차용 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자 유량계를 이용하여 아날로그식 순간유량, 디지털식 총적산유량과 임의적산유량을 동시에 측정함으로써 원가를 절감하고 관측자의 착시오차를 해소할 수 있는 전자 유량계 및 이를 이용한 차량용 연비미터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 연비정보를 토대로 소비연료에 따른 유량계의 출력과 속도계의 속도에 따라 출력되는 펄스를 연산하여 자동차용 교차코일 구동 아날 로그 미터를 구동시켜 연비를 측정함으로써 연료를 절감하고, 연비상태를 이용하여 차량을 진단할 수 있음은 물론, 연료탱크에 저장된 연료에 의해 현재속도로 주행할 경우 주행 가능한 거리를 예측할 수 있는 전자 유량계 및 이를 이용한 차량용 연비미터를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자유량계는, 유량을 감지하는 전자제어식 유량계 센서; 그 감지된 유량을 교차코일 구동 지시계로 지시하는 아날로그 지침부; 상기 유량계 센서에 의해 감지된 총유량을 적산하는 스텝핑모터 구동식 디지털 지시계식 통적산유량지시부; 임의의 유량을 적산하는 디지털 지시계식 임의적산유량지시부; 및 감지된 유량을 순간지시 및 총적산유량, 임의적산유량을 지시토록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 연비미터는 차량의 주행에 필요한 연료를 저장하는 연료탱크; 차량의 주행시 필요한 연료를 공급하도록 상기 연료탱크로부터 연료를 펌핑하는 연료펌프; 상기 연료펌프에 의해 펌핑되는 연료에 포함된 불순물들을 여과하는 연료필터; 상기 연료필터를 통과하여 정화된 연료를 분배함과 동시에 공급압력을 조정하는 연료분배기 및 압력조정기; 쿄차코일로 구동되는 아날로그지시계; 차량의 주행 중 현재 흐르고 있는 연료의 량을 감지하도록 상기 연료필터의 전, 후단 혹은 연료탱크의 전단에 부착된 센서부; 엔진에 공급되는 연료를 속도에 따라 감지한 감지값을 연산하여 차량의 연비를 교차코일 구동 아날로그 지시계로 지시하도록 제어하고, 유량펄스의 수의 양만클 회전하여 총적산 유량을 디지털로 표시토록 하는 스텝핑모터부를 구동시켜 총유량을 적산한 후 그 값을 디시털식 지시게로 지시하도록 제어하고, 연비와 연료탱크에 잔존하는 연료를 연산하여 주행가능거리를 디지털 디스플레이를 통해 미리 나타내도록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 교차코일은 싸인 및 코사인 곡선에 따라 변화하는 전압에 비례하는 각도로 제어되도록 싸인 및 코사인 코일로 구성된다.

상기 교차코일 지시계는 자동차용 미터인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 전자유량계의 전체적인 시스템도.

도 2는 본 발명의 아날로그 IC를 이용한 제어시스템도.

도 3은 본 발명이 적용되는 아날로그 IC의 블록도.

도 4는 본 발명의 차량용 연비미터의 제어시스템도.

도 5는 본 발명의 교차코일 상세 회로도.

도 6a 및 도 6B는 도 5의 회로동작에 따라 출력되는 교차코일 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 ------ 연료탱크 200 ------ 연료펌프

300 ------ 연료필터 400 ------ 연료분배기 및 압력조정기

500 ------ 전원부 600 ------ 지시계

800 ------ 센서부

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 전자유량계의 전체적인 시스템도, 도 2는 본 발명의 아날로그 IC를 이용한 제어시스템도, 도 3은 본 발명이 적용되는 아날로그 IC의 블록도, 도 4는 본 발명의 차량용 연비미터의 제어시스템도, 도 5는 본 발명의 교차코일 상세 회로도, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 회로동작에 따라 출력되는 교차코일 그래프이다.

도 1 내지 도 6에 있어서, 본 발명의 전체적인 시스템은 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자 유량계를 총괄 제어하는 제어부(10), 측정코자 하는 유체의 흐름량을 감지하고, 그 감지값을 상기 제어부(10)에 입력하여 유량을 판단토록 하는 유량계 센서부(20), 제어부(10)에 의해 판단된 유량에 따라 이를 외부에서 용이하게 확인할 수 있도록 표시하는 교차코일 구동 아날로그 지시계(30), 유량계를 통해 흐른 총유량을 적산하는 총적산유량지시계(31), 사용자의 희망에 따라 임의시점부터 적산 가능한 임의적산유량지시계(32), 상기 아날로그 지시계(30), 총적산유량지시계(31), 임의적산유량지시계(32), 유량계 센서부(20)를 제어하는 제어부(10)의 동작이 가능하도록 동작전원을 공급하는 전원부(40)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자 유량계는 디지털 지시계를 구비하는 기존의 유량계와는 달리, 자동차용 계기판에서 사용된 교차코일 구동 아날로그 지시계(Speedo, Odo, Trip Meter)를 적용한다. 즉, 자동차용에 적용되는 교차코일 구동 속도계를 그대로 이용할 경우, 속도를 표시하는 아날로그 계기 지침은 분 당 유량변화 순시치를 표시하여 관측자의 시각을 편안하게 하고, 유량지시치가 자연현상에 가까운 정밀측정이 가능함과 동시에 총적산거리계는 총적산유량을, 임의적산(트립)거리계는 임의적산(트립)유량을 디지털 수치로 표현 가능하다.

상기 시스템의 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자 유량계는 본 출원인의 특허출원 98-5246호에 개시된 고정 사이클론 터빈 및 회전터빈의 이중구조를 가진 사이클론 터빈 전자식 유량계를 이용할 수 있다.

이는 본 출원인의 특허 98-5246호(1998년 2월 20일 출원, 발명의 명칭 : 사이클론 터빈 타입의 플로우미터)에 상세히 기술된 바와 같이, 유체의 유로를 형성하는 고정 사이클론 터빈과 유로를 통한 유체에너지에 의해 회전하는 회전로터로 구성되고, 터빈베어링을 제외한 모든 부분이 비접촉식, 비마찰식으로 구성되며, 회전베어링과 터빈축을 감싸는 진동방지용 하우징을 특수하게 설계 제작하여 적용함으로써 내마모성을 가진 신뢰성 있는 유량계로서의 특징을 가진다.

또한, 상기 제어부(10)는 예를 들어 통상적으로 사용하는 마이크로프로세서로서, 정교한 제어와 정확한 재현성으로 보다 정밀한 유량측정이 가능하다.

또한, 상기 제어부(10)에는 그 내부에 구비된 기억수단에 현재의 유량을 판단하기 위한 기준값이 저장되어 있다.

본 발명은 또한, 유량측정을 할 수 있는 사이클론 터빈 플로우미터를 비롯한 각종 전자식 유량계들의 센서부와 분, 시간당 유량변화 순시치를 표시하는 교차코일 구동 아날로그 지시계의 아날로그 지침부, 총적산유량을 표시하는 디지털 총적산유량표시부, 일정유량 또는 일정시기부터의 적산유량을 표시할 수 있도록 적산트립을 할 수 있는 디지털 임의적산유량표시부, 그리고 유량계 센서로부터 입력된 신호를 연산처리하여 지시계의 아날로그 지침부의 순간유량, 적산유량표시부의 적산유량, 임의적산유량표시부의 임의적산유량을 지시하도록 제어하는 전장 콘트롤러로 구성된다.

도 3에 도시한 아날로그 IC에 있어서, 파형정형회로(11)는 전자식 유량계로부터 입력된 펄스신호를 정형화하여 교차코일을 구동할 수 있는 싸인, 코싸인 파형으로 출력하는 것이다.

주파수/전압 변환기(12)는 상기 파형정형회로(11)로부터 입력된 주파수에 비례한 아날로그 출력전압을 발생하는 것이다.

기준회로(13)는 주파수/전압 변환기(12)에서 입력된 측정값을 비교할 수 있도록 기준전압을 제공하는 것이다.

비교회로(14)는 상기 기준회로(13)로부터 입력된 기준전압과 주파수/전압 변환기(12)로부터 입력된 현재의 전압을 비교하는 것이다.

톱니파 전류 발생기(15)는 상기 비교회로(14)의 비교결과를 토대로 전류가 시간에 비례하여 변화하되 일정값에 도달하면 급속히 원래의 값으로 돌아가는 톱니파 전류를 발생하는 것이다.

전류/전압 변환기(16)는 상기 톱니파 전류 발생기(15)에 의해 발생된 톱니파 전류값을 전압으로 변환하는 것이다.

싸인/코싸인 함수발생기(17)는 상기 전류/전압 변환기(16)에 의해 변환된 전압을 토대로 교차코일을 구동할 수 있는 싸인 및 코싸인 함수를 발생하는 것이다.

드라이브 회로(18)는 상기 싸인 및 코싸인 함수를 이용하여 교차코일을 구동하는 것이다.

본 발명의 연비미터 제어시스템의 구성요소는 도 4에 도시한 바와 같아.

도 4에 있어서, 실선은 연료공급라인을 나타내는 것이고, 점선은 전원공급 및 신호선을 나타내는 것이다.

이와 같은 연비미터 제어시스템은 자동차의 주행에 필요한 연료를 저장하는 연료탱크(100), 자동차의 주행시 필요한 연료를 공급하도록 연료를 펌핑하는 연료 펌프(200), 상기 펌핑되는 연료에 포함되어 있는 불순물들을 여과하는 연료필터(300), 상기 연료필터(300)를 통과하여 정화된 연료를 분배함과 동시에 공급압력을 조정하는 연료분배기/압력조정기(400), 교차코일 구동 지시계(자동차용 미터)(600)로 구성되며, 상기 연료필터(300)의 전, 후단 혹은 연료탱크(100)의 전단에 자동차의 운행시 현재 흐르고 있는 연료의 량을 감지할 수 있도록센서부(800)를 구성한다. 또한, 자동차의 속도에 따라 출력되는 속도출력펄스(900), 상기 센서부(800)로부터 출력되는 펄스출력, 연비미터의 아날로그 지침을 구동시키고, 저장된 연료로 현재 주행중인 속도로 주행하는 경우 주행 가능한 거리를 출력토록 하는 제어부(700) 및 시스템의 동작이 가능하도록 전원을 공급하는 전원부가 구성된다.

즉, 연료펌프(200) 및 연료필터(300)사이, 연료필러(300) 및 연료분배기/압력조정기(400)사이, 연료탱크(100) 전단 중 어느 한 부분을 택일하거나 혹은 모든 부분에 센서부를 구성하여 연료의 흐르는 양을 감지하도록 하면 된다.

연비미터에서의 지시계는 두 개의 지시계(601)(602)로 구성되며, 지시계(601)는 아날로그 지시계를 나타내는 것이고, 지시계(602)는 디지털 지시계로써 Seven Segment로 구성된 Indicator와 LCD Display Type 모듈을 이용하여 측정된 값을 지시한다.

여기서, 교차코일 구동 지시계는 유량계 센서로부터 출력된 신호와 속도계로 부터 출력된 펄스를 마이크로컴퓨터에 의해 연산하고, 그 연산된 값을 입력받아 교차코일(싸인, 코싸인 코일)을 구동하는 드라이브 IC, 싸인, 코싸인 코일로 구성된 교차코일, 킬로미터 당 주행거리를 아날로그식으로 표시하는 아날로그 지침, 상기 센서로부터 출력된 신호와 속도계로부터 출력된 펄스 및 보유중인 연료의 양을 나타내는 연비미터의 전압출력을 마이크로컴퓨터에 의해 연산하여, 그 연산된 신호를 입력받아서 보유된 연료를 가지고 현재의 속도로 주행하는 경우 주행가능한 거리를 출력하는 디지털 출력계로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자 유량계의 전체적인 제어동작은 다음과 같다.

먼저, 유량게 센서부(20)는 유체의 유량을 감지하고, 그 감지값을 제어부(10)에 입력한다. 이에 따라, 제어부(10)에서는 그 내부 기억장치에 이미 저장 기억되어 있는 프로그램에 따라 수학적인 계산을 행한 후, 계산된 값을 아날로그 지시계(30)로 출력한다. 또한, 제어부(10)에서는 스텝핑모터 드라이브회로(70)를 제어하여 스텝핑모터를 구동시킴으로써 총유량을 적산한 후 디지털식 총적산유량지시계(31)를 통해 그 값을 나타내고, 적산된 임의유량은 디지털식 임의적산유량지시계(32)를 통해 나타낸다.

여기서, 지시부(60)는 교차코일 드라이브회로(50)의 구동 제어를 받는 교차코일(싸인, 코싸인 코일)에 의해 구동되는 순간유량 지침부, 싸인, 코싸인 코일로 구성된 교차코일, 측정된 유량을 적산할 수 있는 총적산유량표시부(Total Counter), 유량펄스의 수의 량만큼 회전하여 총적산유량을 디지털로 표시토록 하는 스텝핑모터부, 임의의 적산량을 디지털로 표시하는 디지털 임의적산유량계 등으로 구성된다.

여기서, 총적산유량계는 최하위 자리수가 1회전시 분, 시간당 리터 또는 킬로리터를, 임의적산유량계는 분, 시간당 cc, ml을 표시할 수 있고, 특히 임의적산유량계는 손잡이를 돌리거나 눌러서 적산값을 리셋할 수 있다.

이때, 교차코일 지시계에 있어서 싸인(-, +), 코싸인(-, +)코일로 구성된 각 코일은 제어부(10)로부터 인가된 전압 및 전류에 의하여 제어되며, 지시계는싸인(-, +), 코싸인(-, +)곡선에 따라 변화하는 전압에 비례하는 각도로 제어된다.

즉, 전자식 유량계 센서부(20)로부터 입력되는 신호를 입력받아 싸인(-, +), 코싸인(-, +) 코일로 구성된 교차코일을 구동하여 현재의 순시유량 및 적산치를 표시하게 된다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 교차코일 지시계는 연료탱크(100) 전, 후단 유량계들로부터 출력된 펄스신호들의 차신호(연료 사용량)와 속도계로부터 입력된 속도출력펄스(900) 그리고 보정신호를 토대로 제어부(10)에서 복합, 연산 처리하여 순간 연료 사용량에 비례한 펄스폭변조신호를 발생하면, 그 신호를 직류/전압 변환기(16)에서 직류전압신호로 변환하고 그 신호를 0。및 180。위상변조하여 코차코일 지시계의 싸인, 코싸인신호를 발생하는 원리를 이용하는 것이다. 이때, 교차코일의 싸인, 코싸인의 1단자를 일정전압으로 고정하고 다른쪽 단자에 싸인, 코싸인 신호를 발생해줌으로써 위상전압 차이에 따라 지시계의 지침이 순시연료 사용량(즉, 연비)를 표시하게 된다.

상기 전자식 유량계는 터빈 또는 기어를 이용하여 1회전의 유량을 측정하는 용적식 유량계 및 면적식, 차압식, 터빈, 초음파, 와류, 유량계 등 전자식으로 유량을 측정하는 유량계를 의미하는 것으로써, 현재 많이 사용되는 부유식 면적 유량계와 같이 측정 눈금이 대수(LOG)로 표시된 것은 제외한다.

본 발명은 상기에서 기술된 아날로그 지시계 방식의 전자식 유량계를 이용하여 미터(m) 또는 킬로미터(km)당 연료소비(cc, ml)를 지시하는 연비미터를 구성하는데, 차량용 연비미터는 전자식 유량계를 자동차의 연료공급장치 중에서 연료필터전, 후단에 장착하여 자동차 운행시 현재 흐르고 있는 연료의 량을 측정하여 지시계에 표시하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 교차코일 구동 아날로그 지시계식 전자유량계는 자동차에 적용되는 교차코일식 지시계를 이용하여 유량을 측정함으로써 제품의 신뢰성 확보 및 기존의 지시계보다 유량지시계의 단순화를 이룰 수 있고, 순간유량, 적산은 물론 임의적산 유량계까지 포함시키면서도 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 연비미터는 자동차가 주행하고 있는 속도에 따른 연비정보를 정확하고 신뢰성이 보장되는 교차코일 구동 아날로그 지시계로 지시하고, 저장된 연료를 가지고 현재의 속도로 주행하는 경우 주행 가능한 거리를 미리 디지털 지시계를 통해 표시함으로써 운전자가 용이하게 연료보충시기를 인지할 수 있을 뿐만 아니라 경제속도를 유지함으로써 에너지 절감에도 기여할 수 있다.

본 발명의 응용분야는 무검침열량계, 무검침 상,하수도미터를 들 수 있으며, 액체연료가 사용되는 모든 시스템에 적용이 가능하다.

Claims (4)

1. 유량을 감지하는 전자제어식 유량계 센서;

   상기 유량계 센서에 의해 감지된 유량을 교차코일 구동 지시계로 지시하는 아날로그 지침부;

   상기 유량계 센서에 의해 감지된 총유량을 적산하는 스텝핑모터 구동식 디지털 지시계식 총적산유량지시부;

   임의의 유량을 적산하는 디지털 지시계식 임의적산유량지시부; 및

   감지된 유량을 순간지시 및 총적산유량, 임의적산유량을 지시토록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 교차코일 구동 아날로그 지시게식 전자유량계.
2. 차량의 주행에 필요한 연료를 저장하는 연료탱크;

   차량의 주행시 필요한 연료를 공급하도록 상기 연료탱크로부터 연료를 펌핑하는 연료펌프;

   상기 연료펌프에 의해 펌핑되는 연료에 포함된 불순물들을 여과하는 연료필터;

   상기 연료필터를 통과하여 정화된 연료를 분배함과 동시에 공급압력을 조정하는 연료분배기 및 압력조정기;

   교차코일로 구동되는 아날로그지시계;

   차량의 주행 중 현재 흐르고 있는 연료의 량을 감지하도록 상기 연료필터의 전, 후단 혹은 연료탱크의 전단에 부착된 센서부;

   엔진에 공급되는 연료를 속도에 따라 감지한 감지값을 연산하여 차량의 연비를 교차코일 구동 아날로그 지시계로 지시하도록 제어하고, 유량펄스의 수와 양만큼 회전하여 총적산 유량을 디지털로 표시토록 하는 스텝핑모터부를 구동시켜 총유량을 적산한 후 그 값을 디지털식 지시계로 지시하도록 제어하면, 연비와 연료탱크에 잔존하는 연료를 연산하여 주행가능거리를 계산한 후 디지털 디스플레이를 통해 미리 나타자도록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연비미터.
3. 제1항에 있어서, 상기 교차코일은 싸인 및 코싸인 곡선에 따라 변화하는 전압에 비례하는 각도로 제어되도록 싸인 및 코사인 코일로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연비미터.
4. 제1항에 있어서, 상기 교차코일 지시계는 자동차용 미터인 것을 특징으로 하는 자동차용 연비미터.