KR100402475B1 - 수온 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수온 측정 방법은, 수온 측정이 필요한 장치의 외벽에서 물에 접촉하지 않고 외벽을 통하여 간접적으로 온도를 측정하는 온도 측정 단계와, 상기 온도 측정 단계에서 측정된 간접 측정값의 오차의 보정은 아래의 수학식에 의해 결정되는 보정 단계를 포함한다.

여기에서, T0은 초기온도, Te는 최종온도, tc는 실험값으로부터 정해지는 시정수, Tm(t)는 측정 온도, t는 시간이고, α는 실험을 통해 정해지는 2차 보상 계수이다.

이와 같은 단계를 가지는 본 발명에 따른 수온 측정 방법은 온도 측정 센서를 물에 직접 노출시키지 않고 간접적으로 측정하고, 또한 간접 측정에 의한 오차를 줄이는 보정을 함으로써, 실제 수온에 근사한 측정값을 유지하면서도 기존의 방수를 위한 실링 작업이 필요 없어 생산 단가를 절감할 수 있다.

Description

수온 측정 방법{Measurement method of water temperature}

본 발명은 물의 온도를 측정하는 수온 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 온도 센서를 측정하고자 하는 물에 직접 접촉시키지 않고 간접적인 방법으로 수온을 측정함으로써 직접 측정시 문제가 되던 방수 문제와 수명 단축 문제를 해결한 수온 측정 방법에 관한 것이다.

오늘날, 기존의 수동으로 작동되던 많은 기기들이 자동 기기로 대치되고 있다. 이러한 자동 기기에는 동작을 제어할 수 있는 제어기가 필수적으로 이용되는데, 이러한 제어기의 성능은 제어기 자체의 성능뿐만이 아니라 제어기에 입력될 값을 생성하는 센서에 의하여 결정된다.

이러한 센서 중에서 온도 측정 센서로는 주로 서미스터(thermistor)가 사용되는데, 서미스터는 망간, 니켈, 구리, 코발트, 크롬, 철 등의 산화물을 조합시켜 혼합 소결한 반도체 소자로서 온도에 의한 전기 저항의 변화가 심하며 온도가 상승하면 저항값은 감소하는 성질을 지니고 있다.

상기 서미스터 등의 온도 측정 센서를 이용하여 수온을 측정할 경우 물에 직접 센서를 접촉시켜 측정하는 방법이 이용되고 있다. 그러나 이와 같은 직접 접촉식 측정 방법의 경우에는 물이 새는 것을 방지하기 위한 실링 작업이 필수적이어서 원가 상승의 문제가 발생되고, 또한 고온의 물에 센서가 노출되어 있는 상태이므로 센서의 수명이나 그 성능에도 영향을 미치게 된다.

이러한 직접 접촉식 수온 측정 방법을 예를 들어 설명한다.

도 1은 종래 직접 접촉식 수온 측정 방법을 이용하는 세탁기의 구조를 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 세탁기(10)는 물이 담겨지는 외조(11)와, 여러 크기의 탈수공(12a)이 형성되어 있으며 상기 외조(11)의 내부에 위치하고 있어 상기 외조(11)에 담겨진 물이 자유롭게 유동될 수 있는 내조(12)와, 상기 외조(11)의 측면 아래쪽에서 시작하여 외조(11)의 측면을 따라 수직으로 세워지는 고무 호스로 되어 있어 수위를 알 수 있게 하는 챔버(13)와, 세탁물이 담기는 상기 내조(12)를 세탁을 위하여 회전시키는 구동 모터(14)와, 상기 구동 모터(14)와 상기 내조(12)를 연결시키는 회전축(15)과, 상기 외조(11)의 밑면에 위치하는 온도 측정 센서(16)와 상기의 자재를 수납하는 케이스(17)로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기의 온도 측정 센서(16)는 상기 외조(11)의 밑면에 형성되어 있는 홀을 관통하여 상부 머리부가 직접 물에 노출되어 있으며, 다리부는 외조(11)의 외부로 돌출 되어 있어 기타 회로와 연결되어 있다.

이러한 구조를 가지는 종래의 세탁기(10)는 정확한 수온의 측정이 가능하지만, 외조(11)의 밑면에 온도 측정 센서(16)를 설치할 수 있도록 홀을 형성해 놓아 상기 온도 측정 센서(16)를 설치한 후에 실링 작업을 하여 물이 기타 회로에 접촉되는 것을 방지하여야 한다.

그러나, 이러한 방법은 생산 원가를 상승시켰으며, 또한 온도 측정 센서의 머리부를 직접 고온의 물에 접촉시킴으로써, 온도 측정 센서의 수명 단축과 성능 저하의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 온도 측정 센서를 물에 직접 접촉시키지 않는 방식으로 수온을 측정하여 실링 작업이 필요 없고, 온도 측정 센서의 수명과 성능을 보장할 수 있는 수온 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 직접 접촉식 수온 측정 방법을 이용하는 세탁기의 구조를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 수온 측정 방법을 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 수온 측정 방법 중 온도 측정 단계에서의 측정값과 실제 수온과의 차이를 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 수온 측정 방법 중 보정 단계에서의 보정값과 실제 수온과의 차이를 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10.......세탁기 11, 51...외조

12, 52...내조 12a......탈수공

13.......챔버 14.......구동 모터

15.......회전축 16, 55...온도 측정 센서

17.......케이스 54.......챔버 바닥

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수온 측정 방법은, 수온 측정이 필요한 장치의 외벽에서 물에 접촉하지 않고 외벽을 통하여 간접적으로 온도를 측정하는 온도 측정 단계와, 상기 온도 측정 단계에서 측정된 간접 측정값의 오차은 아래의 수학식에 의하여 결정되는 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.여기에서, T0은 초기온도, Te는 최종온도, tc는 실험값으로부터 정해지는 시정수, Tm(t)는 측정 온도, t는 시간이고, α는 실험을 통해 정해지는 2차 보상 계수이다.

이와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 수온 측정 방법은 외벽을 통하여 간접적으로 온도를 측정하므로 실링 작업이 불필요하며, 온도 측정 센서의 수명과 성능을 보장할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 간접 측정으로 인하여 발생되는 오차값을 줄이기 위한 보정 작업을 수행하여 직접 측정 방법에 근접한 결과를 출력하게 한다.

도 2는 본 발명에 따른 수온 측정 방법을 나타낸 개략도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수온 측정 방법은 수온 측정이 필요한 장치의 외벽에서 물에 접촉하지 않고 외벽을 통하여 간접적으로 온도를 측정하는 온도 측정 단계(S 100)와, 상기 온도 측정 단계에서 측정된 간접 측정값의 오차를 보정하는 보정 단계(S 200)로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 온도 측정 단계(S 100)는 물을 담고 있는 자재의 다른 면에 온도 측정 센서를 부착시켜 자재를 통하여 온도를 측정하는 간접측정 방식을 사용하여 온도를 측정하는 단계로서, 측정값은 실제의 수온과 상당한 차이를 보이게 된다. 이러한 측정값을 그대로 제어에 적용하면, 부정적인 상황이 발생되므로 그대로 적용할 수는 없다.

상기 보정 단계(S 200)는 상기 온도 측정 단계(S 100)에서 상당한 오차를 가지고 있는 측정값을 실제의 수온과 유사하게 보정하는 단계로서, 측정값의 오차를 일정 정도 보정하는 제 1 차 보정 단계(S 201)와, 상기 제 1 차 보정 단계(S 201)에서 보정된 값을 선형적으로 보상하여 직접 측정 방법에서의 수온 측정과 유사한 값을 얻게 하는 제 2 차 보정 단계(S 202)로 이루어져 있다.

상기 제 1 차 보정 단계(S 201)에서의 측정값의 오차 보정은 아래의 수학식 (1)에 의하여 결정된다.

여기에서, T0은 초기온도, Te'는 1차 최종온도, tc는 실험값으로부터 정해지는 시정수, Tm(t)은 측정 온도, t는 시간이다.

또한, 상기 제 2 차 보정 단계(S 202)에서의 오차 보정은 상기 제 1 차 보정 단계(S 201)에서 보정된 값을 선형적으로 보정하기 위하여 상기 제 1 차 보정 단계 (S 201)에서의 보정값 Te'와, (Te'-T0)에 실험을 통해 정해지는 2차 보상 계수인 α를 곱한 값을 더하여 이루어진다.

다시 말해서, 상기 온도 측정 단계(S 100)에서의 간접 측정에 의한 전체 오차의 보정은 아래의 수학식 (2)에 의하여 결정된다.

여기에서, T0은 초기온도, Te는 최종온도, tc는 실험값으로부터 정해지는 시정수, Tm(t)는 측정 온도, t는 시간이고, α는 실험을 통해 정해지는 2차 보상 계수이다.

그러면, 이와 같은 단계를 거치는 과정에서의 측정값의 변화를 도면을 참조하여 알아보도록 한다.

도 3은 온도 측정 단계(S 100)에서의 측정값과 실제 수온과의 차이를 나타낸 그래프이다.

도 3을 참조하면, 실제 수온(31)이 측정 온도(32)에 대하여 시간 앞섬 효과가 나타나는 것을 알 수 있다.

도 4는 보정 단계(S 200)에서의 보정값과 실제 수온과의 차이를 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면, 실제 수온(31)과 측정 온도(41)는 상당한 차이가 나타남을 알 수 있다. 이와 같은 실제 수온(31)과 상당한 차이를 보이는 측정 온도(41)에 상기 제 1 차 보정 및 제 2 차 보정을 가하면 실제 수온(31)과 거의 유사한 보정값 (42)을 얻게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수온 측정 방법이 사용되는 세탁기의 구조를 나타낸 개략도이다.

도 5를 참조하면, 물이 담기는 외조(51)와, 상기 외조(51)내에 함입되는 형태로 되어 있으며 세탁물이 담기는 내조(52)와, 상기 외조(51)의 측면 하단에서 시작하여 외조(51)의 측면을 따라 수직으로 세워지는 수위를 알 수 있게 한 챔버 몸체(53)와, 상기 챔버 몸체(53)의 밑에 위치하며 밑면을 평평하게 형성한 챔버 바닥(54)과, 상기 챔버 바닥(54)의 평평한 밑면에 안착되어 간접적으로 온도를 측정하는 온도 측정 센서(55)를 포함하여 구성된다. 그 외의 구조는 종래의 세탁기와 동일하다.

이와 같은 세탁기는 수온 측정시 상기 챔버 바닥(54)을 통하여 상기 온도 측정 센서(55)에 수온이 전달되는 간접 방식을 취함으로써 실링 작업이 별도로 필요 없으며, 물에 센서가 직접 노출되어 있지 않아 수명이 연장되고 신뢰성 있는 동작을 제공한다. 다만 챔버 바닥(54)을 통하여 측정함으로써 오차가 발생하게 되는데 이는 상기의 수학식 (2)에 의하여 보정을 함으로써 실제 수온에 근사한 값을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다. 예를 들어 온도 측정 센서가 안착되는 부분을 챔버 바닥이 아니라 외조의 바닥으로 할수도 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 수온 측정 방법은 온도 측정 센서를 물에 직접 노출시키지 않고 간접적으로 측정하고, 또한 간접 측정에 의한 오차를 줄이는 보정을 함으로써, 실제 수온에 근사한 측정값을 유지하면서도 기존의 방수를 위한 실링 작업이 필요 없어 생산 단가를 절감할 수 있으며, 고온의 물에 온도 측정 센서가 노출되지 않아 온도 측정 센서의 수명 단축과 작동의 신뢰성 저하 문제를 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (8)

1. 수온 측정이 필요한 장치의 외벽에서 물에 접촉하지 않고 외벽을 통하여 간접적으로 온도를 측정하는 온도 측정 단계와;

   상기 온도 측정 단계에서 측정된 간접 측정값의 오차은 아래의 수학식에 의하여 결정되는 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수온 측정 방법.

   여기에서, T0은 초기온도, Te는 최종온도, tc는 실험값으로부터 정해지는 시정수, Tm(t)는 측정 온도, t는 시간이고, α는 실험을 통해 정해지는 2차 보상 계수이다.
2. 세탁기의 외벽에서 물에 접촉하지 않고 외벽을 통하여 간접적으로 온도를 측정하는 온도 측정 단계와;

   상기 온도 측정 단계에서 측정된 간접 측정값의 오차의 보정은 아래의 수학식에 의하여 결정되는 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수온 측정 방법.

   여기에서, T0은 초기온도, Te는 최종온도, tc는 실험값으로부터 정해지는 시정수, Tm(t)는 측정 온도, t는 시간이고, α는 실험을 통해 정해지는 2차 보상 계수이다.
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