KR100390861B1 - 상태진단을 위한 지능 무선센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상태진단을 위한 지능 무선센서에 관한 것으로, 특히 USB로 이루어진 무선 스마트 센서에 회전체의 운동에 따른 가속도의 방향과 온도 변화를 동시에 측정하도록 적용함으로서, 상기 회전체의 상태를 항시 측정하여 얻어진 데이터를 모니터링 상태 하에 열 흐름과 가속도의 크기를 결정하고자 하는 상태진단을 위한 지능 무선센서에 관한 것이다. 이를 위해, 회전하는 회전체의 운동에 따른 동적 및 정적인 가속도를 측정하여 디지털 신호로 변환하는 다수개의 가속도계와; 상기 회전체의 온도를 측정하여 디지털 신호로 변환하는 온도계와; 상기 가속도계와 상기 온도계에 의해 변환된 디지털 신호를 입출력하여 운용하는 마이크로 컨트롤러와; 상기 마이크로 컨트롤러를 통해 입력된 디지털 신호는 발진 주파수에 혼합되어, 호환되는 주변기기와 송수신 하는 적외선 송수신기와; 상기 회전체의 측정 방향과 일치하도록 방향을 결정하고, 상기 회전체의 온도변화를 동시에 측정하도록 하는 USB 인터페이스를 포함하여 구성되는 것이 특징이다.

Description

상태진단을 위한 지능 무선센서{A Programmable Smart Wireless Sensor For Condition Monitoring}

본 발명은 상태진단을 위한 지능 무선센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스로 이루어진 무선 스마트 센서에 회전체의 운동에 따른 가속도의 방향과 온도 변화를 동시에 측정하도록 적용함으로서, 상기 회전체의 상태를 항시 측정하여 얻어진 데이터를 모니터링 상태 하에 회전체의 열 흐름과 가속도의 크기를 결정하고자 하는 상태진단을 위한 지능 무선센서에 관한 것이다.

현재 동작되는 고속 회전체의 상태인 가속도의 측정방향과 온도의 변화를 동시에 측정하여 무선으로 송신후 모니터링을 할 수 없는 것으로서, 이러한 종래의 고속 회전체를 사용할 때, 상기 회전기기가 임의의 조작과 무관하게 과도한 회전으로 부하가 발생하여 회전기기가 파손되는 위험성이 초래되었으며, 동시에 회전체 동작에 따라 열 흐름 정도의 변화를 측정하지 못해 고장이 발생하는 어려운 문제점이 발생되었다.

따라서, 산업현장에서 많은 고속 회전체의 상태를 일일이 인력으로 진단하기가 번거롭고, 다른 고속 회전체도 상태를 파악해야 되는 불편함이 발생되었다. 또한, 사람이 고속 회전체의 기기를 파악해야 하기 때문에, 정확한 상태를 파악되지 못하여 기기가 파손되기 전, 회전체에 손을 쓰지 못하는 문제점이 초래되었다.

이러한, 문제점을 해결하기 위해 고속 회전기기에 파손후 운전(Run to failure), 방지관리(Predictive maintenance)의 개념으로 상태를 진단하고 있으나, 상기 파손후 운전은 보수의 행위가 기계 시스템이 파손된 후에도 그 문제가 해결되지 않은 상태로, 2차적인 파손이 추가적으로 발생하여 많은 보수 유지비가 유발된다. 그리고, 상기 방지관리는 기계 시스템 전체 및 기계의 일부에 정기적으로 기계 시스템의 이상 유무와 관계없이 보수 유지하는 행위로서 이 역시 과다한 멈춤 시간과 불필요한 보수로 많은 경비가 소요되는 문제점이 초래된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 본 발명의 목적은, USB 인터페이스로 이루어진 무선 스마트 센서에 회전체의 운동에 따른 가속도의 방향과 온도 변화를 동시에 측정하도록 적용함으로서, 회전체의 상태를 항시 측정하여 얻어진 데이터를 모니터링 상태 하에 회전체의 열 흐름과 가속도의 크기를 결정하고자 하는 상태진단을 위한 지능 무선센서를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구성으로, 회전하는 회전체(10)의 운동에 따른 동적 및 정적인 가속도를 측정하여 디지털 신호로 변환하는 다수개의 집적회로인 가속도계(100)와; 상기 회전체(10)의 온도를 측정하여 디지털 신호로 변환하는 집적회로인 온도계(200)와; 상기 가속도계(100)와 상기 온도계(200)에 의해 변환된 디지털 신호를 입출력하여 운용하는 마이크로 컨트롤러(300)와; 상기 마이크로 컨트롤러(300)를 통해 입력된 디지털 신호는 발진 주파수에 혼합되어, IrDA 프로토콜 방식의 주변기기(50)인 프린터, 데스크 탑 PC, 노트북, 마이크로 프로세서 시스템과 송수신 하는 적외선 송수신기(400)와; 상기 회전체(10)의 측정 방향과 일치하도록 방향을 결정하고, 상기 회전체(10)의 온도변화를 동시에 측정하도록 하는 USB 인터페이스(500)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상태진단을 위한 지능무선센서에 의해 달성된다.

여기서, 상기 가속도계(100)는 제 1 가속도계(120)와 제 2 가속도계(140)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 USB 인터페이스(500)는 상기 가속도계(100)의 측정 방향이 상기 회전체(10)의 가속도 방향과 일치하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 USB(Infra red data associate) 인터페이스(500)는 상기 온도계(200)를 이용하여 상기 회전체(10)의 온도 변화를 동시에 측정하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 적외선 송수신기(400)는 상기 마이크로 컨트롤러(300)로부터 입력된 디지털 신호를 발진 주파수에 혼합하여, 다수의 송신 다이오드(420)를 통해 호환되는 주변기기(50)로 출력하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 송신 다이오드(420)는 병렬로 이루어진 제 1 송신 다이오드 (440)와 제 2 송신 다이오드(460)로 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 적외선 송수신기(400)에서 디지털 신호와 혼합되는 발진주파수는 발진자(30)에 의해 발생되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 적외선 송수신기(400)로 수신되는 신호는 수신 다이오드(480)를 통하여 입력되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 온도계(200)는 -55℃∼125℃ 범위의 온도를 측정 가능한 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 상태진단을 위한 지능 무선센서를 나타내는 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 상태진단을 위한 지능 무선센서를 나타내는 블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 회전체 30: 발진자

50: 주변기기 60: 인디케이터

90: 발광 다이오드 100: 가속도계

120: 제 1 가속도계 140: 제 2 가속도계

200: 온도계 300: 마이크로 컨트롤러

400: 적외선 송수신기 420: 송신 다이오드

440: 제 1 송신 다이오드 460: 제 2 송신 다이오드

480: 수신 다이오드 500: USB 인터페이스

700: 지능 무선센서

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 상태진단을 위한 지능 무선센서를 나타내는 회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 상태진단을 위한 지능 무선센서를 나타내는 블럭도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고속으로 회전하는 회전체(10)에 가속도를 측정하는 다수개의 가속도계(100)와 온도변화(-55℃∼125℃ 범위)를 측정하는 온도계(200)가 구비되어, 상기 회전체(10)의 가속도와 온도상태를 파악하도록 하는 것이다. 여기서, 상기 가속도계(100)에 구성되는 제 1 가속도계(120)와 제 2 가속도계(140)는 상기 회전체(10)의 양단에 위치하여, 동적 및 정적인 가속도를 측정한 값을 디지털 신호로 변환시킨다. 그리고, 상기 온도계(200)는 고속으로 회전하는 상기 회전체(10)의 온도를 측정하여 디지털 신호로 변환시키는 것이다.

따라서, 상기 가속도계(100)와 상기 온도계(200)에 의해 변환된 디지털 신호가 마이크로 컨트롤러(300)에 입력되면, 상기 마이크로 컨트롤러(300)는 적외선 송수신기(400)와 USB 인터페이스(500)로부터 입출력을 제어한다. 그리고, 상기 USB 인터페이스(500)는 상기 마이크로 컨트롤러(300)를 통해, 상기 회전체(10)의 측정 방향에 대한 각 센서의 측정 방향과 일치시켜 결과력 및 방향을 결정하고, 상기 회전체(10)의 온도변화를 동시에 측정하는 것이다.

여기서, 상기 USB 인터페이스(500)에 인디케이터(60)를 설치하여, 상기 가속도계(100)와 온도계(200)로부터 입력받은 디지털 신호의 처리하는 상황을 표시한다. 그리고, 전원이 입력되는 접점에 발광 다이오드(90)를 연결하여, 각 회로에 전원이 인가되는지를 확인 가능하도록 설치한다.

이와 같이, 상기 USB 인터페이스(500)에 의해 제어된 디지털 신호가 적외선 송수신기(400)에 입력되면, 상기 적외선 송수신기(400)에 구비된 발진자(30)에 의해 발진주파수를 발생하여 디지털 신호와 혼합시킨다. 그리고, 혼합된 신호는 상기 적외선 송수신기(400)에 병렬로 구비된, 송신 다이오드(420)의 제 1 송신다이오드 (440)와 제 2 송신다이오드(460)를 통하여 호환되는 주변기기(50)로 무선으로 출력하는 것이다.

그리고, 호환되는 주변기기(50)에 입력된 신호는 상기 회전체(10)의 가속도와 온도변화를 모니터링을 하기 위해서는, 기능성과 타 장비와의 호환성을 증대시킨 IrDA(Infra red data associate) 프로토콜 방식의 무선 모니터링 시스템으로 출력하여 모니터링을 하는 것이다. 여기서, 상기 IrDA 프로토콜 방식으로 사용되는 주변기기(50)에는 프린터(미도시), 데스크 탑 PC(미도시), 노트북(미도시), 마이크로 프로세서 시스템(미도시) 등을 연결하여 모니터링이 가능하도록 한다.

또한, 고속으로 회전하는 상기 회전체(10)의 가속도와 온도변화를 원활하게 측정하기 위해서는 상기 가속도계(100)와 온도계(200)를 제어해야 하기 때문에, 지능 무선센서(700)와 호환된 기기를 통하여 상기 적외선 송수신기(400)의 수신 다이오드(480)로 제어신호를 입력하는 것이다.

따라서, IrDA 프로토콜 방식의 지능 무선센서(700)는 고속으로 회전하는 회전체(10)의 진동 및 온도변화에 따른, 열 흐름을 동시에 온도계(200)가 측정하여 시스템의 불안정성을 파악한다. 또한, 진동의 크기 및 방향을 예측하기 위하여 가속도계(100)를 적용하여, 상기 회전체의 방향과 일치하도록 프로그램화된 상기 USB 인터페이스에 의해 결과력 및 방향 결정이 가능하다.

이러한, 상기 온도계(200)와 상기 가속도계(100)에 의해 측정된 데이터는 프로그램화된 USB 인터페이스 방식에 의하여 운용되고, 특히 어떠한 조건에서도 무선으로 데이터를 전송하기 위한, IrDA 프로토콜 방식의 무선 모니터링 시스템을 구축하여 기능성과 타 장비와의 호환성을 증대시켰다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 상태진단을 위한 지능 무선센서에 의하면, USB로 이루어진 무선 스마트 센서에 회전체의 운동에 따른, 가속도의 방향과 온도계에 의한 온도 변화를 동시에 측정하여 모니터링을 하고자 하는 것이다.

이러한, 본 발명에 의한 상태진단을 위한 지능 무선센서는 회전체의 상태를 측정하여 얻어진 데이터를 무선으로 호환되는 주변기기로 출력하여, 모니터링 상태 하에 회전체의 온도와 가속도의 크기를 결정하는 것이다. 그리고, 데이터를 전송하기 위한 lrDA 프로토콜 방식의 무선 모니터링 시스템을 구축함으로서, 기능성과 타 장비와의 호환성을 증대시키는 특징을 가지고 있다.

비록, 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (9)

1. 상태진단을 위한 지능 무선센서에 있어서,

   회전하는 회전체(10)의 운동에 따른 동적 및 정적인 가속도를 측정하여 디지털 신호로 변환하는 다수개의 가속도계(100)와;

   상기 회전체(10)의 온도를 측정하여 디지털 신호로 변환하는 온도계(200)와;

   상기 가속도계(100)와 상기 온도계(200)에 의해 변환된 디지털 신호를 입출력하여 운용하는 마이크로 컨트롤러(300)와;

   상기 마이크로 컨트롤러(300)를 통해 입력된 디지털 신호는 발진 주파수에 혼합되어, 다수의 송신 다이오드(420)를 통해 주변기기(50)와 송수신 하는 적외선 송수신기(400)와;

   상기 회전체(10)의 측정 방향과 일치하도록 방향을 결정하고, 상기 회전체(10)의 온도변화를 동시에 측정하도록 하는 USB 인터페이스(500)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상태진단을 위한 지능 무선센서.
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