KR100646334B1 - Apparatus for sencing the water level - Google Patents
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Abstract
본 발명은 온수 난방 시스템의 수위검지장치에 관한 것으로, 특히 수위검지를 위한 별도의 신호 출력 없이도 수위검지가 가능한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water level detection device of a hot water heating system, and more particularly to a device that can detect the water level without a separate signal output for the water level detection.
본 발명의 실시예에 따른 수위검지장치는, 교류입력전원을 반파 정류하여 구형파 펄스를 발생시키고 이를 서로 다른 경로를 통해 출력하는 구형파 펄스 발생부와; 검침봉 각각의 전기적 접지여부에 따라 서로 다른 경로를 통해 입력되는 상기 구형파 펄스 각각을 레벨 변환하여 고수위 및 저수위 검지신호로 출력하는 수위검지부와; 상기 수위검지부로부터 입력되는 고수위 및 저수위 검지신호의 펄스입력유무에 따라 온수 난방 기구의 구동을 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a water level detecting device comprising: a square wave pulse generator for generating a square wave pulse by rectifying half-wave rectified AC input power; A level detector for level converting each of the square wave pulses input through different paths according to whether each of the probe rods is electrically grounded and outputting a high level and low level detection signal; And a controller configured to control the operation of the hot water heating mechanism according to the presence or absence of a pulse input of the high water level and low water level detection signals inputted from the water level detection unit.
고수위, 검지, 검침봉.High water level, index finger, meter reading rod.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수위검지장치의 회로 구성도.1 is a circuit diagram of a water level detecting device according to an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 수위검지장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.2A to 2D are timing charts for explaining the operation of the water level detecting device according to the embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10 : 구형파 펄스 발생부 20 : 수위검지부10: square wave pulse generator 20: water level detector
30 : 마이컴 40 : 검침봉30: micom 40: meter reading rod
50 : 물탱크50: water tank
본 발명은 온수 난방 시스템의 수위검지장치에 관한 것으로, 특히 수위검지를 위한 별도의 신호 출력 없이도 수위검지가 가능한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water level detection device of a hot water heating system, and more particularly to a device that can detect the water level without a separate signal output for the water level detection.
온수 난방 시스템에서는 안전한 시스템 구동을 위해서 우선적으로 물탱크내 수위를 검지하여야 한다. 수위를 검지하기 위한 장치로는 검침봉을 이용하는 장치, 플로트를 이용하는 장치, 압력감지식 수위센서를 이용하는 장치 등 다양한 장치들이 보급 소개되고 있다.In the hot water heating system, the water level in the water tank must be detected first for safe system operation. As a device for detecting the water level, various devices such as a device using a probe rod, a device using a float, a device using a pressure-sensitive water level sensor, and the like have been widely introduced.
그 중 검침봉(일명 전극봉이라고도 함)을 이용하여 수위를 검지하는 장치에 대하여 부연 설명하면,Among them, a device for detecting the water level by using a metering rod (also called an electrode rod) will be described in detail.
우선 물탱크내에는 고저(高低)를 달리하는 검침봉이 설치된다. 이러한 검침봉은 각각 고수위와 저수위를 감지하기 위한 것으로 물탱크 바닥면으로부터 소정 거리 수직 이격되어 설치된다. 만약 물탱크가 접지되어 있거나 별도의 접지용 검침봉이 물탱크 저면에 설치되어 있다면, 물의 수위에 따라 물탱크(혹은 접지용 검침봉)와 고수위 혹은 저수위 검침봉은 물을 매개로 하여 접촉되게 된다.First, the metering rods with different heights are installed in the water tank. These reading rods are installed to detect a high level and a low level, respectively, and are vertically spaced apart from the bottom of the water tank by a predetermined distance. If the water tank is grounded or if a separate earthing probe is installed on the bottom of the water tank, the water tank (or the earthing probe) and the high or low level probe will be contacted by water.
만약 마이컴에서 수위감지를 위해 상기 고수위 검침봉과 저수위 검침봉 각각에 소정 레벨의 제어신호를 출력하고 있다면 물 수위에 따라 상기 제어신호는 접지된다. 따라서 마이컴은 상기 소정 레벨의 제어신호를 출력하면서 검침봉 각각의 전압 강하량을 모니터링함으로서 고수위와 저수위 상태를 검지할 수 있게 되는 것이다.If the microcomputer outputs a predetermined level of control signal to each of the high level probe and the low level probe, the control signal is grounded according to the water level. Therefore, the microcomputer can detect the high and low water conditions by monitoring the voltage drop of each of the reading rods while outputting the control signal of the predetermined level.
그러나 상술한 바와 같은 일반적인 수위검지장치에서는 수위 검지를 위한 별도의 제어신호를 마이컴이 출력하는 한편 별도의 포트를 통해 피드백 신호를 입력받기 때문에 수위검지를 위한 입출력 핀이 과다 사용되는 단점이 있다.However, in the general level detection device as described above, since the microcomputer outputs a separate control signal for detecting the level and receives a feedback signal through a separate port, an input / output pin for detecting the level is excessively used.
또한 상기 제어신호가 출력되는 출력 핀 혹은 제어신호의 출력경로에 장애가 발생하면, 설령 물을 매개로 하여 검침봉과 물탱크가 접촉되더라도 그 검침봉에 인가되는 제어신호의 레벨은 접지되지 않기 때문에 마이컴으로 피드백되는 신호 레벨 역시 변화가 없어 고수위 상태를 감지할 수 없는 상태에 놓이게 된다.In addition, if a failure occurs in the output pin of the control signal output or the output path of the control signal, even if the metering rod and the water tank is contacted via water, the level of the control signal applied to the metering rod is not grounded to the microcomputer The level of the feedback signal is also unchanged, leaving the high level undetectable.
아울러 상술한 수위검지장치에서는 검침봉에 제어신호가 계속적으로 인가되 는데, 이와 같이 검침봉에 제어신호가 계속적으로 인가될 경우 그 인가전류에 의해서 검침봉이 산화되기 때문에 검침봉 수명이 단축되는 결과를 얻게 된다.In addition, in the above-described water level detection device, a control signal is continuously applied to the probe bar. As a result, when the control signal is continuously applied to the probe bar, the probe rod is oxidized by the applied current. You get
이에 본 발명의 목적은 검침봉을 이용하여 수위를 검지하되, 수위검지를 위한 별도의 제어신호 출력 없이도 물탱크내 수위를 검지할 수 있는 수위검지장치를 제공함에 있으며,Accordingly, an object of the present invention is to provide a water level detection device that detects the water level using a metering rod, and can detect the water level in the water tank without outputting a separate control signal for detecting the water level.
더 나아가 수위 검지시 요구되는 핀 수를 최소화하여 마이컴의 핀 활용도를 증진시킬 수 있는 수위검지장치를 제공함에 있다.Furthermore, it is to provide a level detection device that can increase the pin utilization of the microcomputer by minimizing the number of pins required for the level detection.
본 발명의 또 다른 목적은 검침봉의 산화를 방지하여 그 수명을 연장시킬 수 있는 수위검지장치를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a water level detection device which can prevent oxidation of the probe rod and extend its life.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수위검지장치는, 물탱크내 서로 다른 높이에 위치하며 저장되는 물에 의해 전기적으로 접지되는 검침봉들을 통해 수위를 검지하는 장치로서,The water level detecting device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, as a device for detecting the water level through the probe rods which are located at different heights in the water tank and electrically grounded by the stored water,
교류입력전원을 반파 정류하여 구형파 펄스를 발생시키고 이를 서로 다른 경로를 통해 출력하는 구형파 펄스 발생부와;A square wave pulse generator for generating a square wave pulse by rectifying the AC input power half-wave and outputting the same through a different path;
상기 검침봉 각각의 전기적 접지여부에 따라 서로 다른 경로를 통해 입력되는 상기 구형파 펄스 각각을 레벨 변환하여 고수위 및 저수위 검지신호로 출력하는 수위검지부와;A level detector for level converting each of the square wave pulses input through different paths according to whether the probe is electrically grounded and outputting the signal as a high level and a low level detection signal;
상기 수위검지부로부터 입력되는 고수위 및 저수위 검지신호의 펄스입력유무 에 따라 온수 난방 기구의 구동을 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.And a controller for controlling the driving of the hot water heating mechanism according to the presence or absence of a pulse input of the high water level and low water level detection signals inputted from the water level detection unit.
더 나아가 상기 수위검지부는;Furthermore, the water level detecting unit;
베이스단 각각에 검침봉이 접속되며 접속된 검침봉 각각이 전기적으로 접지될 때 에미터단으로 입력되는 상기 구형파 펄스를 콜렉터단으로 출력하는 트랜지스터들과;Transistors connected to each of the base terminals and outputting the square wave pulses input to the emitter stage to the collector stage when each of the connected probe rods is electrically grounded;
상기 트랜지스터 각각의 출력 레벨을 반전시켜 고수위 및 저수위 검지신호로서 출력하는 인버터들;을 포함함을 특징으로 하며,And inverters for inverting the output levels of the transistors and outputting the high level and low level detection signals.
상기 제어부는 저수위 검지신호의 펄스입력 없이 고수위 검지신호의 펄스가 입력될때 시스템 장애상태를 출력함을 특징으로 한다.The control unit outputs a system failure state when a pulse of the high level detection signal is input without a pulse input of the low level detection signal.
상술한 바와 같은 본 발명의 특징에 따르면, 제어부는 수위검지를 위한 별도의 제어신호를 출력하지 않고서도 2개의 입력핀을 통해 물탱크내 수위를 검지할 수 있기 때문에 제어부인 마이컴의 핀 활용도를 증진시킬 수 있게 되는 것이다.According to the characteristics of the present invention as described above, the controller can detect the water level in the water tank through the two input pins without outputting a separate control signal for detecting the water level, thereby improving the pin utilization of the microcomputer as a control unit. You will be able to.
또한 수위검지를 위한 구형파 펄스를 주기적으로 발생하여 인가하기 때문에, 계속적으로 제어신호를 인가하는 일반 장치들에 비해 검침봉의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, since the square wave pulse is periodically generated and applied for detecting the water level, it is possible to obtain the effect of extending the life of the reading rods compared to general devices which continuously apply the control signal.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
우선 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수위검지장치의 회로 구성도를 도시한 것이며, 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 수위검지장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도를 도시한 것이다.First, FIG. 1 shows a circuit diagram of a water level detection device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2D show timing diagrams for explaining the operation of the water level detection device according to an embodiment of the present invention. will be.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수위검지장치는 크게 구형파 펄스 발생부(10)와 수위검지부(20) 및 제어부(30)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the water level detection device according to the embodiment of the present invention includes a square
상기 구형파 펄스 발생부(10)는 교류입력전원(AC 18V)을 반파 정류하여 구형파 펄스를 발생시키고 이를 서로 다른 경로를 통해 출력한다. 이를 위해 상기 구형파 펄스 발생부(10)는 교류입력전원(AC)을 반파 정류하기 위한 다이오드(D1,D2)와, 상기 반파 정류된 파형을 입력하여 구형파 펄스를 발생시키는 NPN 타입의 트랜지스터(TR1,TR2)를 포함한다. 참고적으로 상기 "서로 다른 경로"라 함은 고수위와 저수위를 감지하기 위한 구형파 펄스를 전달하기 위한 경로이다.The square
상기 구형파 펄스 발생부(10)에서 반파 정류되는 파형과 그에 따른 구형파 펄스를 도 2a에 도시하였다. 도 2a에서 구형파 펄스의 발생주기는 교류입력전원의 주파수가 60Hz일 경우에 8.34ms이며, 50Hz 일 경우에는 10ms가 된다.2A shows a waveform that is half-wave rectified by the square
결론적으로 구형파 펄스 발생부(10)에서는 도 2a에 도시한 바와 같은 구형파 펄스가 발생되어 서로 다른 경로를 통해 후술할 수위 검지부(20)내 PNP타입의 트랜지스터로 인가된다.In conclusion, the square
한편 수위 검지부(20)는 물탱크(50)내 서로 다른 높이에 위치하며 물탱크(50)내에 담수되는 물에 의해 전기적으로 접지되는 검침봉들(40)의 전기적 접지여부에 따라 서로 다른 경로를 통해 입력되는 상기 구형파 펄스 각각을 레벨 변환하여 고수위 및 저수위 검지신호로 출력한다.On the other hand, the water level detector 20 is located at different heights in the
이러한 수위 검지부(20)는 베이스단 각각에 검침봉(40)이 접속되며 접속된 검침봉(40) 각각이 전기적으로 접지될 때 에미터단으로 입력되는 상기 구형파 펄스를 콜렉터단으로 출력하는 트랜지스터들(TR3,TR4)과, 상기 트랜지스터(TR3,TR4) 각각의 출력 레벨을 반전시켜 고수위 및 저수위 검지신호로서 출력하는 인버터들(INV1,INV2)을 포함한다.The water level detecting unit 20 has transistors for outputting the square wave pulses input to the emitter stage when the
즉, 상기 수위 검지부(20)내의 트랜지스터 TR3,TR4 각각의 에미터단으로 입력되는 구형파 펄스는 고수위(HI) 검침봉과 저수위(LOW) 검침봉의 접지여부에 따라 해당 트랜지스터 TR3, TR4의 컬렉터단을 통해 인버터들(INV1,INV2)에 인가되기 때문에, 결과적으로 인버터 각각은 검침봉(40) 접지시에 "로우"레벨의 구형파 펄스를 출력하게 된다. 이러한 인버터(INV1,INV2)들의 출력파형 예를 도 2b와 도 2c, 도 2d에 도시하였다.That is, the square wave pulses input to the emitter stages of the transistors TR3 and TR4 in the water level detector 20 are inverters through the collector stages of the corresponding transistors TR3 and TR4 depending on whether the high level (HI) reading rod and the low level reading rod are grounded. As applied to the fields INV1 and INV2, each inverter outputs a square wave pulse having a "low" level when the
도 2b는 저수위 검침봉만이 물에 의해 접지된 경우에 인버터들(INV1,INV2)에서 출력되는 저수위 검지신호와 고수위 검지신호를 도시한 것으로, 저수위 검지신호만이 구형파 펄스 형태로 출력되어 후술할 제어부인 마이컴(30)으로 입력된다.2B illustrates a low level detection signal and a high level detection signal output from the inverters INV1 and INV2 when only the low level reading rod is grounded by water, and only the low level detection signal is output in the form of a square wave pulse to be described later. Is input to the
도 2c는 저수위 검침봉과 고수위 검침봉 모두가 물에 의해 접지되는 경우로서, 인버터들(INV1,INV2)에서 출력되는 각각의 저수위 검지신호와 고수위 검지신호는 구형파 펄스 형태로 출력된다.FIG. 2C illustrates a case in which both the low level probe and the high level probe are grounded by water, and each of the low level detection signal and the high level detection signal output from the inverters INV1 and INV2 are output in the form of a square wave pulse.
한편 도 2d는 고수위 검침봉만이 물에 의해 접지된 경우를 나타내고 있는 것으로서, 이러한 상황은 발생할 수 없기 때문에 후술할 마이컴(30)은 도 2d에 도시한 바와 같은 저수위 검지신호와 고수위 검지신호가 입력되는 경우에 논리 에러상 태로 판단하여 시스템 장애상태를 출력(경보형태)한다.On the other hand, Figure 2d shows a case where only the high water level reading rod is grounded by water, and such a situation cannot occur, so the
마지막으로 제어부인 마이컴(30)은 상기 수위검지부(20)로부터 입력되는 고수위 및 저수위 검지신호의 펄스입력유무에 따라 온수 난방 기구의 구동을 제어하는 역할을 수행한다. 상기 마이컴(30)은 위에서 이미 언급한 바와 같이 저수위 검지신호의 펄스입력 없이 고수위 검지신호의 구형파 펄스가 입력되면 시스템 장애상태를 출력하여 준다.Finally, the
이하 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수위검지장치의 동작을 간략히 설명하면, 우선 구형파 펄스 발생부(10)에서는 교류입력전원의 주파수에 따라 주기적인 구형파 펄스가 발생되어 수위 검지부(20)내 PNP 타입의 트랜지스터(TR3,TR4)로 인가된다.Hereinafter, the operation of the water level detecting device according to the embodiment of the present invention will be briefly described with reference to FIG. 1. First, the square
만약 저수위 검침봉과 고수위 검침봉이 물을 매개로 하여 각각 접지된다면, 트랜지스터 TR3와 TR4 각각이 스위칭 온됨으로서 후단의 인버터들(INV1,INV2)에 상기 구형파 펄스가 인가된다. 이에 각 인버터들(INV1,INV2)에서는 인가되는 구형파 펄스의 레벨을 반전 출력함으로서, 로우 레벨의 구형파 펄스가 마이컴(30)으로 입력된다.If the low level probe rod and the high level probe rod are grounded through water, respectively, the transistors TR3 and TR4 are switched on so that the square wave pulses are applied to the inverters INV1 and INV2. Accordingly, the inverters INV1 and INV2 invert and output the level of the applied square wave pulse, so that the low level square wave pulse is input to the
따라서 마이컴(30)은 고수위 검지신호와 저수위 검지신호가 구형파 펄스 형태로 입력됨에 따라 현재 물탱크의 수위가 저수위인지 아니면, 고수위인지, 아니면 시스템 장애상태인지를 판단할 수 있게 되는 것이다.Therefore, the
상술한 바와 같이 본 발명은 수위검지를 위한 별도의 제어신호를 출력하지 않고서도 2개의 입력핀을 통해 입력되는 수위검지신호만으로 물탱크내 수위를 검지할 수 있기 때문에, 제어부인 마이컴의 부하를 경감시킬 수 있음은 물론 핀 활용도를 증진시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention can detect the water level in the water tank using only the water level detection signal input through the two input pins without outputting a separate control signal for detecting the water level, thereby reducing the load of the microcomputer as a control unit. In addition to this, there is an advantage that can improve pin utilization.
또한 본 발명은 수위검지를 위한 구형파 펄스를 주기적으로 발생하여 인가하기 때문에, 계속적으로 제어신호를 인가하는 일반 장치들에 비해 검침봉의 수명을 연장시킬 수 있는 효과도 얻을 수 있다.In addition, since the present invention periodically generates and applies a square wave pulse for detecting the water level, it is also possible to obtain an effect of extending the life of the probe rod compared to general devices that continuously apply the control signal.
한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.On the other hand, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.
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KR20060000633A (en) | 2006-01-06 |
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