KR100386419B1 - 수위 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물탱크의 측면에 상하 2곳에 코일이 감겨진 원통형의 수위 감지봉 속의 부유기가 수위에 따라 오르내릴 때 코일에 생기는 인덕턴스의 변화에 의해 수위를 감지되게 한 수위 감지 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수위 감지 장치는 철심 또는 페라이트 코아가 내입된 부유기를 물에 뜰 수 있는 구조로 하여 상하 2곳에 코일이 감겨진 원통형 수위 감지봉 속에 내입시켜, 부유기가 수위에 따라 오르내릴 때 부유기가 상승하면 상부 코일이 작용하고 부유기가 하강하면 하부 코일이 작용하여, 그 제어회로에 의해 현재의 수위를 정확히 감지할 수 있다.

Description

수위 감지 장치{Water level sensor}

본 발명은 수위 감지 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 본 발명은 물탱크의 측면에 상하 2곳에 코일이 감겨진 원통형의 수위 감지봉 속의 부유기가 수위에 따라 오르내릴 때 코일에 생기는 인덕턴스의 변화에 의해 수위를 감지되게 한 수위 감지 장치에 관한 것이다.

종래의 물을 사용하여 동작하는 기기의 수위를 감지하기 위한 장치들은 여러 종류가 개발되어 사용되고 있다.

그 중에서 부유기 안에 자석을 넣어 수위를 감지하는 장치가 알려져 있으나, 이는 물 속에 철분 등의 불순물이 다량 포함되어 있을 때는 그 불순물이 부유기 주변에 들러붙어 부유기가 제대로 작동하지 않아 수위 감지를 제대로 할 수 없으며 따라서 제대로 작동시키기 위해서는 부유기에 들러 붙어있는 불순물을 자주 제거해 주어야하는 불편함이 있었다.

또한 수위 감지봉 외부에 마그넷트 스위치를 설치하여 수위를 감지하는 장치가 알려져 있으나, 이 장치는 마그넷트 스위치의 가격이 매우 높아 생산원가를 크게 상승시키므로 경제적이지 못하다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자는 전기한 문제점을 해결하기 위해 수 많은 연구와 실험을 행한 결과, 원통형으로 감겨진 코일에 전압분배용 저항을 직렬 연결하고 교류전류를 흘리면서, 그 안에 철심(또는 페라이트 코아)을 넣으면 코일 양단간 저항(리액턴스)이 커져 전압강하가 커지는 성질을 이용하여, 철심 또는 페라이트 코아가 내입된 부유기를 물에 뜰 수 있는 구조로 하여 상하 2곳에 코일이 감겨진 원통형 수위 감지봉 속에 내입시켜, 부유기가 수위에 따라 오르내릴 때 부유기가 상승하면 상부 코일이 작용하고 부유기가 하강하면 하부 코일이 작용하여, 현재의 수위를 알 수있게 한 수위 감지 장치를 개발하게 되었다.

도 1 은 본 발명에 따른 수위 감지 장치의 설명도.

도 2 는 본 발명에 따른 원통형 수위 감지봉의 단면 설명도.

도 3 은 본 발명에 따른 수위 감지 장치의 개략 회로도이다.

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 원통형 수위 감지봉, 2: 물탱크,

3,3': 인출관, 4,4': 코일,

5: 철심, 6: 부유기,

7: 주파수 발생장치, 8,8': AC/DC 변환기,

9,9': 비교기, 10: 비교기

R1,R2,R3: 저항, Q1,Q2: 트랜지스터

D1,D2: 다이오드, RY: 릴레이

본 발명은 원통형 수위 감지봉을 물탱크의 외측에 인출관으로 연결구성하고, 상기 원통형 수위 감지봉 상부와 하부에 각각 코일을 감고, 원통형 수위 감지봉 내부에 물에 뜰 수 있는 구조의 철심이 내입된 부유기를 형성하여, 상기 각 코일의 단자를 제어회로와 연결 구성한 수위 감지 장치에 관한 것이다.

이하 본 발명의 장치를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 수위 감지 장치의 전체 설명도, 도 2는 본 발명에 따른 원통형 수위 감지봉의 단면 설명도, 도 3은 본 발명에 따른 수위 감지 장치의 개략 회로도이다.

본 발명은 원통형 수위 감지봉(1)을 물탱크(2)의 외측에 인출관(3, 3')으로 연결 구성하고, 상기 원통형 수위 감지봉(1)의 상부와 하부에 각각 코일(4, 4')을 감고, 원통형 수위 감지봉(1) 내부에 물에 뜰 수 있는 구조의 철심(5)이 내입된 부유기(6)를 형성하였다. 상기 각 코일(4, 4')의 일측 단자는 주파수 발생 장치(7; 발진 회로)와 병렬로 연결되어 있어 주파수 발생 장치(7)에서 발생된 교류 전류는 각 코일(4, 4')로 인가된다. 또한 각 코일(4, 4')의 타측 단자에는 AC/DC 변환기(8, 8')를 연결하여 각 코일(4, 4')과 각 AC/DC 변환기(8, 8')의 결합 노드에 접지 된 저항(R1, R2)을 연결하며, 상기 각 AC/DC 변환기(8, 8')의 출력을 각 비교기(9, 9')의 음(-)입력단과 연결하였다. 비교기(9)의 출력단은 이미터가 접지 된 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 비교기(9')의 출력단은 다이오드(D1)를 통해 비교기(10)의 양(+)입력단에 연결되며, 상기 다이오드(D1)와 비교기(10)의 결합 노드에 상기 트랜지스터(Q1)의 컬렉터가 연결되고, 비교기(10)의 출력단은 트랜지스터(Q2)와 연결됨과 동시에 저항(R3)을 통해 피드백되어 비교기(10)의 양(+)입력단과 연결되고, 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에는 병렬 연결된 다이오드(D2)와 릴레이(RY)가 연결되어 구성된다.

상기 철심(5)을 페라이트 코아로 사용하여도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 수위 감지 장치의 작동을 설명하면, 물탱크(2)와 원통형 수위 감지봉(1)의 수위가 같게 항상 인출관 (3')을 통해 물이 수위 감지봉(1) 내부로 유입된다. 물탱크(1)에 물이 없으면 수위 감지봉(2) 내부에도 물이 없게 되고 수위 감지봉(2) 내부에 물이 없으면 수위 감지봉(2) 내의 물에 뜨게되어 있는 부유기(6)는 최하부로 가라앉게 된다.

한편, 주파수 발생 장치(7)에서 출력된 일정한 주파수를 갖는 교류 전류는 각 코일(4, 4')로 인가되며, 따라서 각 코일(4, 4')에는 저항이 유도된다. 이러한 상태에서 부유기(6)가 하부로 가라 앉으면 부유기(6) 내부의 철심(5)도 하향 이동하여 하부 코일(4') 내에 위치하며, 따라서 이 철심(5)에 의해 수위 감지봉(2)의 하부 코일(4')의 저항이 커지면서 전류가 상대적으로 낮아지게 된다. 이 낮아진 전류는 AC/DC 변환기(8')에 의해 DC로 변환되어 비교기(9')의 음(-)의 입력단에 로우신호가 입력된다.

비교기(9')의 음(-)의 입력단에 로우 신호가 입력되면 비교기(9')는 하이 신호를 출력하고, 이 하이 신호는 다이오드(D1)를 통해 비교기(10)의 양(+)의 입력단에 인가되고 이에 따라 비교기(10)는 하이 신호를 출력한다. 이 출력된 하이 신호는 트랜지스터(Q2)에 인가되어 트랜지스터(Q2)를 턴온시킨다. 트랜지스터(Q2)가 턴온되면 릴레이(RY)가 작동되어 급수 펌프를 작동시켜 물탱크(2)에 물이 공급되는 것이다.

물탱크(2)에 물이 차면서 물탱크(2)의 수위와 같게 인출관(3')을 통하여 수위 감지봉(1)에도 물이 공급되고 수위 감지봉(1)의 부유기(6)는 물에 의해 뜨게되고 그로 인해 부유기(6) 내부의 철심(5)이 수위 감지봉(1)의 하부 코일(4')을 벗어나게 되면 하부 코일(4')에 유도된 저항값이 적어지고 전류가 커지게 된다.

이 커진 전류는 AC/DC 변환기(8')에 의해 DC로 변환되어 비교기(9')의 음(-)의 입력단에 하이 신호가 입력된다.

비교기(9')의 음(-)의 입력단에 하이 신호가 입력되면 비교기(9')는 로우 신호를 출력하고, 이 로우 신호는 다이오드(D1)에 역방향의 전압이 인가되어 비교기(9')에서 비교기(10)로의 전류의 흐름을 차단하게 되는 것이다.

그러나 여기서 비교기(10)의 출력단과 양(+)입력단 사이의 피드백 저항(R3)이 작용하여, 비교기(10)의 출력단은 계속해서 하이 신호를 출력하므로 상기와 같이 급수 펌프는 계속 작동하여 물탱크(2)에 물이 공급되는 것이다.

물탱크(2)에 물이 계속 공급되어 수위 감지봉(1)의 부유기(6)가 상승하여 부유기(6) 내부의 철심(5)이 수위 감지봉(1)의 상부 코일(4) 내에 위치하게 되면 철심(5)에 의해 수위 감지봉(2)의 상부 코일(4)에 유도된 저항이 커지면서 전류가 상대적으로 낮아진다. 이 낮아진 전류는 AC/DC 변환기(8)에 의해 DC로 변환되어 비교기(9)의 음(-)의 입력단에 로우 신호가 입력된다.

비교기(9)의 음(-)의 입력단에 로우 신호가 입력되면 비교기(9)는 하이 신호를 출력하고, 이 하이 신호는 트랜지스터(Q1)를 턴온시켜, 비교기(10)의 양(+)의 입력단에 로우 신호를 인가하게 되고 이에 따라 비교기(10)는 로우 신호를 출력한다. 이 출력된 로우 신호는 트랜지스터(Q2)에 인가되어 트랜지스터(Q2)를 턴오프시킨다. 트랜지스터(Q2)가 턴오프되면 릴레이(RY)가 오프되어 급수 펌프의 작동을 중지시켜 물탱크(2)에 물의 공급이 중단된다.

물탱크(2)의 수위에 따라 수위 감지봉(1)의 부유기(6)가 상승 하강함에 따라 상기의 과정을 반복 시행하여 물탱크(2)의 수위를 항상 일정하게 유지시키는 것이다.

본 발명에 따른 수위 감지 장치는 간단한 구조와 간단한 제어회로로 구성되므로 생산원가를 크게 절감할 수 있으며, 수위 를 정확히 감지를할 수 있어 산업시설 등에 유용하게 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 수위 감지 장치는 자석을 사용하지 않으므로 물속에 철분등이 다량 포함되어 있어도 수위 감지 기능을 원할히 수행할 수 있다.

Claims (3)

1. 원통형 수위 감지봉을 물탱크의 외측에 인출관으로 연결 구성하고, 상기 원통형 수위 감지봉 상부와 하부에 각각 코일을 감고, 원통형 수위 감지봉 내부에 물에 뜰 수 있는 구조의 철심이 내입된 부유기를 형성하여, 상기 각 코일의 단자를 제어 회로와 연결 구성한 것을 특징으로 하는 수위 감지 장치
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 회로는 주파수 발생 장치에 상기 각 코일을 병렬로 연결하고, 각 코일에 AC/DC 변환기, 비교기를 각각 직렬 연결하고, 상기 비교기에 트랜지스터를 연결하며, 비교기는 다이오드를 통해 비교기를 연결하고, 상기 다이오드와 비교기의 결합 노드에 상기 트랜지스터의 컬렉터가 연결되고, 비교기의 출력단은 트랜지스터와 연결됨과 동시에 저항을 통해 피드백되며, 트랜지스터에는 병렬 연결된 다이오드와 릴레이가 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 수위 감지 장치.
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