KR100473842B1 - 진동센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동센서의 설치방향과 진동센서에 가해지는 충격의 방향에 관계없이 진동을 정확하게 감지할 수 있는 진동센서에 관한 것이다. 이러한 목적의 본 발명은, 내부에 공간을 갖는 케이스(100)와, 케이스(100)의 내부공간의 일측에 설치된 제 1압전소자(101-1)와, 제 1압전소자(101-1)와 일정한 간격을 두고 대향되는 케이스(100)의 내부공간에 설치된 제 2압전소자(101-2)와, 제 1압전소자(101-1)의 중심영역과 제 2압전소자(101-2)의 중심영역을 연결하는 연결선(102)과, 연결선(102)의 중심영역에 고정된 질량체(103)와, 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)로부터 발생된 전류를 증폭하는 증폭부(105)로 이루어진 진동센서로서, 질량체(103)가 연결선(102)에 의해 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)에 연결되므로 진동센서의 설치방향과 진동센서에 가해지는 충격의 방향에 관계없이 그 진동을 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 진동센서에 관한 것으로, 특히 진동센서의 설치방향과 진동센서에 가해지는 충격의 방향에 관계없이 진동을 정확하게 감지할 수 있는 진동센서에 관한 것이다.
일반적으로 진동감지센서에는 진동에 의해 자유롭게 진동하는 전극이 고정전극에 접촉되게 함으로써 전원의 개폐에 따라 진동수를 측정하는 방식의 진동감지센서가 알려져 있다.
그러나 이러한 종래의 진동감지센서는 상하 방향으로 가해지는 충격만 감지할 수 있을 뿐, 수평방향으로 가해지는 충격에 대해서는 감지할 수 없는 문제점이 있었다. 또한 종래의 진동센서는 단순히 진동의 수만 감지할 수 있을 뿐, 그 진동의 크기는 측정이 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 진동센서의 설치방향과 진동센서에 가해지는 충격의 방향에 관계없이 진동을 정확하게 감지할 수 있는 진동센서에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 공간을 갖는 케이스; 상기 케이스의 내부공간의 일측에 설치된 제 1압전소자; 상기 제 1압전소자와 일정한 간격을 두고 대향되는 상기 케이스의 내부공간에 설치된 제 2압전소자; 상기 제 1압전소자의 중심영역과 상기 제 2압전소자의 중심영역을 연결하는 연결선; 상기 연결선의 중심영역에 고정된 질량체; 및 상기 제 1압전소자 및 상기 제 2압전소자로부터 발생된 전류를 증폭하는 증폭부;를 포함하는 진동센서를 제공한다.
이하에서는 본 발명에 따른 진동센서의 양호한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 진동센서의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 진동센서의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시한 진동센서의 회로도이다.
본 실시예의 진동센서는, 내부에 공간을 갖는 케이스(100)와, 케이스(100)의 내부공간의 일측에 설치된 제 1압전소자(101-1)와, 제 1압전소자(101-1)와 일정한 간격을 두고 대향되는 케이스(100)의 내부공간에 설치된 제 2압전소자(101-2)와, 제 1압전소자(101-1)의 중심영역과 제 2압전소자(101-2)의 중심영역을 연결하는 연결선(102)과, 연결선(102)의 중심영역에 고정된 질량체(103)와, 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)로부터 발생된 전류를 증폭하는 증폭부(105)로 이루어진다.
상기 연결선(102)은 자유방치상태에서 자기 형상을 가지지 않는 실로 한다. 이러한 연결선(102)은 질량체(103)의 중량이 가해지지 않는 쪽은 자유롭게 구부려지는 면사, 견사, 또는 화학사로 하면 무방하다.
그리고 질량체(103)는, 원반형의 형상을 가지며 그 중심영역이 연결선(102)에 고정된다. 이러한 질량체(103)는 비중이 높은 금속재질 예컨대, 오스륨, 이리듐, 납, 구리, 철 등을 사용한다. 이와 같이 질량체(103)의 형상을 원반형으로 하는 것은 질량체(103)가 수직방향으로 차지하는 공간을 최소화하여 진동센서의 크기를 최소화하기 위한 것이다.
이와 같은 진동센서는, 질량체(103)의 중량이 연결선(102)을 통해 제 1압전소자(101-1) 또는 제 2압전소자(101-2)에 전달되면, 제 1압전소자(101-1) 또는 제 2압전소자(101-2)에 형상의 변위가 발생하는데, 제 1압전소자(101-1) 또는 제 2압전소자(101-2)는 이러한 형상의 변위로부터 미세한 전류를 발생시켜 신호 증폭부(105)에 전달한다. 신호 증폭부(105)는 전달된 신호를 증폭하여 진동의 세기와 주파수를 얻게 된다.
이러한 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)는 질량체(103)의 중량이나 운동에어지가 전달되지 않으면 변위량이 0이며, 질량체(103)가 유동할 경우 질량체(103)의 중량과 가속도에 의한 변위를 받게 된다. 이러한 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)는 질량체(103)의 운동에 따른 연결선(102)의 당김에 의해 변위되고, 연결선(102)의 당김이 해제되면 다시 원상복귀되는 유연한 재질로 이루어진다.
한편 상기 신호 증폭부(105)는, 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)의 노이즈를 제거하기 위한 알씨회로(201)와, 알씨회로(201)에 의해 노이즈가 제거된 신호의 기준치를 설정하기 위한 바이어스저항(202)과, 바이어스저항(202)에 의해 일정한 레벨로 설정된 신호를 증폭하는 오피앰프(200)와, 오피앰프(200)의 증폭 비율을 결정하는 증폭저항(203)으로 이루어진다.
이하에서는 상기와 같은 구성으로 된 진동센서의 작용을 설명한다.
도 4는 도 1에 도시한 진동센서의 수평 위치시 수직 충격에 대한 동작 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시한 진동센서의 진동주파수를 도시한 도면이다.
이 경우, 질량체(103)의 모든 하중은 연결선(102)을 통해 제 1압전소자(101-1)에 실려 있어서, 진동의 세기는 제 1압전소자(101-1)의 변위가 된다. 제 2압전소자(101-2)에도 미세한 진동량 또는 음전위가 발생될 수 있으나 제 1압전소자(101-1)에 비해 미약하므로 무시된다.
도 6은 도 1에 도시한 진동센서의 수평 위치시 측면 충격에 대한 동작 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시한 진동센서의 진동주파수를 도시한 도면이다.
이 경우, 제 1압전소자(101-1)는 연결선(102)을 통해 질량체(103)의 무게를 유지하고 있기 때문에 변위량이 제 2압전소자(101-2)보다 크게 된다. 제 2압전소자(101-2)는 질량체(103)의 하중에 의한 영향은 없지만 질량체(103)의 유동에 의한 변위가 발생한다. 진동의 세기가 적을 경우 제 1압전소자(101-1)에 비해 제 2압전소자(101-2)의 변위량은 극히 미미하게 된다.
도 8은 도 1에 도시한 진동센서의 수직 위치시 수직 충격에 대한 동작 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시한 진동센서의 진동주파수를 도시한 도면이다.
이 경우, 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)는 질량체(103)의 무게를 양분하여 지지하고 있으므로, 변위량도 동일하여 진동 주파수의 크기가 동일하게 된다.
도 10은 도 1에 도시한 진동센서의 수직 위치시 측면 충격에 대한 동작 단면도이고, 도 11은 도 10에 도시한 진동센서의 진동주파수를 도시한 도면이다.
이 경우, 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)는 질량체(103)의 하중을 양분하여 지지하고 있으므로, 전체적인 변위량이 동일하여 진동 주파수의 크기가 동일하게 된다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동센서를 설명한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동센서의 단면도이다.
본 실시예는, 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)의 중심에는 연결선(102)이 통과되는 관통공(106)이 각각 형성되고, 연결선(102)의 양단에는 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)의 외측에서 각 관통공(106)에 걸리는 매듭부재(107)가 고정된다. 이외의 구성은 상기 설명한 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명한 생략한다.
이와 같은 진동센서는, 질량체(103)가 유동할 경우 연결선(102)은 관통공(106)을 통해 유동하여 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)에 영향을 주지 않고 매듭부재(107)만이 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)에 접촉하여 변위를 발생시키게 된다. 따라서 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)는 연결선(102)의 성질에 의한 영향이 완전히 배제된 상태에서 질량체(103)의 진동을 감지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 내부에 공간을 갖는 케이스(100)와, 케이스(100)의 내부공간의 일측에 설치된 제 1압전소자(101-1)와, 제 1압전소자(101-1)와 일정한 간격을 두고 대향되는 케이스(100)의 내부공간에 설치된 제 2압전소자(101-2)와, 제 1압전소자(101-1)의 중심영역과 제 2압전소자(101-2)의 중심영역을 연결하는 연결선(102)과, 연결선(102)의 중심영역에 고정된 질량체(103)와, 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)로부터 발생된 전류를 증폭하는 증폭부(105)로 이루어진 진동센서로서, 질량체(103)가 연결선(102)에 의해 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)에 연결되므로 진동센서의 설치방향과 진동센서에 가해지는 충격의 방향에 관계없이 그 진동을 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진동센서의 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 진동센서의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시한 진동센서의 회로도.
도 4는 도 1에 도시한 진동센서의 수평 위치시 수직 충격에 대한 동작 단면도.
도 5는 도 4에 도시한 진동센서의 진동 주파수를 도시한 도면.
도 6은 도 1에 도시한 진동센서의 수평 위치시 측면 충격에 대한 동작 단면도.
도 7은 도 6에 도시한 진동센서의 진동 주파수를 도시한 도면.
도 8은 도 1에 도시한 진동센서의 수직 위치시 수직 충격에 대한 동작 단면도.
도 9는 도 8에 도시한 진동센서의 진동 주파수를 도시한 도면.
도 10은 도 1에 도시한 진동센서의 수직 위치시 측면 충격에 대한 동작 단면도.
도 11은 도 10에 도시한 진동센서의 진동 주파수를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동센서의 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100: 케이스 101-1: 제 1압전소자
101-2: 제 2압전소자 102: 연결선
103: 질량체 104: 피씨비
105: 신호 증폭부 106: 관통공
107: 매듭부재 200: 오피앰프
201: 알씨회로 202: 바이어스저항
203: 증폭저항
Claims (5)
- 내부에 공간을 갖는 케이스(100);상기 케이스(100)의 내부공간의 일측에 설치된 제 1압전소자(101-1);상기 제 1압전소자(101-1)와 일정한 간격을 두고 대향되는 상기 케이스(100)의 내부공간에 설치된 제 2압전소자(101-2);상기 제 1압전소자(101-1)의 중심영역과 상기 제 2압전소자(101-2)의 중심영역을 연결하는 연결선(102);상기 연결선(102)의 중심영역에 고정된 질량체(103); 및상기 제 1압전소자(101-1) 및 상기 제 2압전소자(101-2)로부터 발생된 전류를 증폭하는 증폭부(105);를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동센서.
- 청구항 1에 있어서, 상기 연결선(102)은, 자유방치상태에서 자기 형상을 가지지 않는 실인 것을 특징으로 하는 진동센서.
- 청구항 1에 있어서, 상기 질량체(103)는, 원반형의 형상을 가지며 그 중심영역이 상기 연결선(102)에 고정된 것을 특징으로 하는 진동센서.
- 청구항 1에 있어서, 상기 신호 증폭부(105)는, 상기 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)의 노이즈를 제거하기 위한 알씨회로(201);상기 알씨회로(201)에 의해 노이즈가 제거된 신호의 기준치를 설정하기 위한 바이어스저항(202);상기 바이어스저항(202)에 의해 일정한 레벨로 설정된 신호를 증폭하는 오피앰프(200); 및상기 오피앰프(200)의 증폭 비율을 결정하는 증폭저항(203);을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동센서.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제 1압전소자(101-1) 및 제 2압전소자(101-2)의 중심에는 상기 연결선(102)이 통과되는 관통공(106)이 각각 형성되고;상기 연결선(102)의 양단에는 상기 제 1압전소자(101-1) 및 상기 제 2압전소자(101-2)의 외측에서 상기 각 관통공(106)에 걸리는 매듭부재(107)가 고정된 것을 특징으로 하는 진동센서.
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