KR100656072B1 - 엔코더를 이용한 플로트식 수위계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔코더를 이용한 플로트식 수위계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저수지등의 수면(수위)변화에 의한 상·하 직선운동을 풀리에 의해서 원운동으로 변환하여 광학식 엔코더에 의해 수위를 측정할 수 있도록 구성된 것이며, 특히 파랑(물결)과 같은 일시적인 수면의 변동에 영향을 받지 않고 기계적으로 정확한 수면의 수위를 측정할 수 있도록 수위계 풀리의 회전력을 엔코더(40)에 전달하는 가변유격커플러(30)에 유격조정여유공간부(35)가 형성되도록 하여 일정수위 변동에 따른 풀리(10)의 회전이 상기 유격조정여유공간부(35)의 간격내에서 공회전되어 엔코더(40)에 그 회전력이 전달되지 않도록 함으로써 수위의 정확한 측정이 가능하도록 하고, 저수지의 특성이나 파랑의 규모에 따라 유연하게 유격조정여유공간부의 간격을 조절할 수 있는 엔코더를 이용한 플로트식 수위계에 관한 것이다.

플로트식 수위계, 엔코더, 타이밍벨트, 유격커플러

Description

엔코더를 이용한 플로트식 수위계{FLOAT TYPE LEVEL METER USING THE ENCODER}

도 1은 본 발명에 따른 수위계의 주요부에 대한 개략적인 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 수위계의 조립시의 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 수위계에 풀리의 회전력을 전달하는 회전력 전달계통의 주요부분에 대한 일부 발췌 분해사시도,

도 4 내지 도 6은 풀리의 회전력 전달계통에 구비된 가변유격커플러의 각 구성에 대한 배면사시도,

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 가변유격커플러의 조립상태도,

도 10 및 도 11은 가변유격커플러의 유격조정에 따른 전·후상태도,

도 12는 본 발명에 따른 수위계의 사용상태도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명

5 : 와이어 7 : 플로트(float)

10 : 풀리 20 : 가속기어부

21,22,23,23′: 동력전달축 24, 25, 26, 27: 제1,2,3,4 타이밍기어

28, 29 : 벨트 30 : 가변유격커플러

31 : 1차커플러 32 : 유격조정쇠

33 : 2차커플러 34a,3 4a′: 안내돌기

34b, 34b′: 끼움돌기 34c : 나사고정부

35 : 유격조정여유공간부 35a, 35b : 슬라이드부

36 : 안내면 37 : 관통공

38 : 나사고정홈 39 : 고정나사

40 : 엔코더 45 : A/D컨버터

50 : 수위표시장치 A : 수위계

B : 베이스부재 C : 브라켓트

본 발명은 엔코더를 이용한 플로트식 수위계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풀리의 회전속도가 가속기어부에 의해 일정속도로 가속되어 엔코더에 전달됨으로써 수위 측정시 정밀한 수위값 검출이 가능하도록 하고, 수면의 파랑에 의한 일시적인 유동시에 엔코더에 그 유동량이 전달되지 않도록 여유 유격이 구비된 커플러가 구비되어 이루어지는 엔코더를 이용한 플로트식 수위계에 관한 것이다.

종래 댐이나 저수지 등에서는 저수량의 효율적인 관리를 위해 수위계를 이용한 수위 측정이 이루어지고 있으며, 이러한 수위측정에 사용되는 종래 수위계는 플로트식 형태의 수위계가 주로 사용되고 있다.

즉, 종래 사용중인 플로트식 수위계의 경우, 수면에서 수위의 변화에 따라 승강되는 플로트와, 상기 플로트에 와이어가 연결되어 플로우트의 승강에 따라 회전되는 풀리와, 상기 풀리의 회전속도를 일정한 전기적 신호로 감지하는 엔코더와, 상기 엔코더의 신호를 받아 식별이 가능한 수치로 변환하여 표시하는 컨버터와 표시장치로 구성되어 저수지나 댐 수위를 측정 관측할 수 있도록 구성되었다.

그러나, 종래의 엔코더를 이용한 플로트식 수위계의 경우, 엔코더를 이용한 정밀한 측정이 가능함에도 불구하고 풀리축에 직접 연동되는 메커니즘의 구조상 수위의 변동폭이 매우 크게 측정되어 나타나는 결과가 초래되었으며, 이로 인한 수위계측의 정밀한 데이터를 확보하는 것이 어려워 수위자료의 효용성을 반감시키는 결과를 초래하였다.

또한, 종래 플로트식 수위계의 경우 바람이나 달의 인력, 기타 원인 등에 의해 수위계가 민감하게 작용하여 실제로 수위의 변화가 없음에도 불구하고 수위변동량을 나타나게 하여 정확하고 신뢰성 있는 수위데이터를 확보하는데 있어서 문제점으로 나타났다.

본 발명은 상술한 종래의 엔코더를 이용한 플로트식 수위계가 갖는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 실제의 수위의 변동원인이 아닌 기타 주변 및 환경요인에 의한 수위변동에 민감하게 작용하는 것을 방지하여 신뢰성있는 수위 관측데이터의 확보가 가능하도록 함과 동시에 정밀한 수위데이타 확보가 가능하도록 하는 엔코더를 이용한 플로트식 수위계를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 플로트식 수위계는 수면위에 떠 있는 플로트와, 수위의 변화에 따른 상기 플로트의 승강으로 회전되도록 플로트와 연결된 와이어가 감겨 베이스부재 위에 설치된 풀리와, 상기 플로트의 승강에 따른 풀리의 회전량을 계측하여 저수지나 댐 등의 수위를 측정하도록 구성된 엔코더와 컨버터 및 수위표시장치가 구비되어 이루어진 것으로, 특히 상기 풀리의 일측 중심부에 구비된 동력전달축상에는 상기 풀리의 회전량을 일정 속도비로 가속하여 엔코더에 전달되도록 서로 다른 기어비를 갖는 복수개의 타이밍기어가 벨트로 순차적으로 연결된 가속기어부가 구비되고; 상기 가속기어부로부터 동력을 전달받아 상기 엔코더에 그 회전력을 전달하는 동력전달축상에는 일단이 상기 동력전달축에 결합되고 그 이면에 커플러의 외주연과 소정의 단차를 갖도록 내측 원주방향으로 일정 변위를 갖으며 한개 이상의 나사고정홈이 형성된 안내면을 갖는 안내돌기가 양쪽에 대향되게 돌출 형성된 1차커플러와, 상기 1차커플러에서 전달된 회전력을 상기 엔코더에 전달하도록 1차커플러와 결합되는 일면에는 상기 1차커플러의 안내돌기 사이에 끼움 결합되어지되 상호 맞물린 양단 사이에 일정거리 이격 형성된 유격조정여유공간부가 구비되도록 일정높이의 끼움돌기가 돌출 형성되고 그 이면에는 상기 엔코더에 연결되는 동력전달축이 구비된 2차 커플러와, 상호 결합된 상기 1차커플러와 2차커플러의 안내돌기와 끼움돌기 사이에 끼워져 그 사이에 형성된 상기 유격조정여유공간부의 간격을 조절할 수 있도록 1차커플러의 안내면에 결합되어 슬라이딩 가능하도록 일면 양쪽에 원주방향으로 소정의 길이를 갖는 슬라이드부가 대향 돌출된 유격조정쇠가 결합구성된 가변유격커플러가 설치된 구성으로 이루어진다.

특히, 상기 유격조정쇠의 슬라이드부 외주연측에는 원주방향으로 일정깊이 오목하게 가공된 나사고정부가 형성되며; 상기 나사고정부에는 안내돌기의 안내면에 안착된 상기 슬라이드부를 상기 유격조정여유공간부의 범위 이내에서 유격조정쇠를 이동시킬 수 있는 일정변위의 관통공이 형성된 구조로 이루어진다.

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이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 플로트식 수위계의 구성에 대해서 상세히 설명한다.

즉, 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 플로트식 수위계는 종래 수위계의 단점 을 극복하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 상세한 설명에서는 종래의 공지된 기술에 대해서 그 설명을 생략하고 본 발명의 특징적인 구성에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 플로트식 수위계에 있어서 본 발명의 특징부에 대한 조립시의 외관사시상태를 도시하고 있으며, 도 2는 풀리(10)에 와이어(5)가 감기고, 이 와이어(5)의 일단에 플로트(7)가 결합되며, 엔코더(40)측으로 A/D컨버터(45)와 수위표시장치(50)가 결합되는 정면도를 개략적으로 도시하고 있으며, 도 3은 도 1에서 풀리(10)의 회전력 전달계통을 알아보기 쉽도록 일부구성을 분리 도시한 발췌도이다.

본 발명에 따른 엔코더를 이용한 플로트식 수위계(A)는 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스부재(B)의 상면 일측에 복수의 브라켓트(C)에 의해 고정 지지되어 자유자재로 회전 가능하게 풀리(10)가 설치되고, 상기 풀리(10)의 외주연에는 일정길이의 와이어(5)가 감긴 상태에서 와이어의 양단중 일측에 수면위에 부상되는 플로트(7)가 설치되고, 이 플로트(7)의 반대측 와이어(5)에는 일정무게의 추(도시안됨)가 매달리는 구성으로 이루어져, 상기 풀리(10)의 회전량을 계측하여 저수지나 댐 등의 수위를 측정할 수 있도록 풀리(10)의 일측에 설치된 동력전달축에 연결 설치되는 엔코더(40)와, 상기 엔코더(40)에서 감지된 전기적인 신호를 변환하는 A/D컨버터(45)와, 상기 A/D컨버터(45)에서 변환된 값이 표시되는 수위표시장치(50)가 설치되는 기본적인 구성을 포함하여 이루어진다.

상술한 기본적인 구성을 포함하여 이루어지는 본 발명은 특히, 상기 풀리 (10)와 엔코더(40) 사이에 설치되어 풀리(10)의 회전량을 일정비로 가속시켜 엔코더(40)에 신호를 보내도록 하는 가속기어부(20)가 구비된 특징을 갖으며, 상기 가속기어부(20)의 말단에는 수면의 유동(fluctuation)에 의한 플로트의 순간적인 상하 이동시 그 유동량에 따른 풀리(10)의 회전량이 엔코더(40)에 전달되지 않도록 하는 가변유격커플러(30)가 구비된 특징적인 구성을 포함하여 이루어진다.

상기 가속기어부(20)는 서로 다른 직경을 갖는 크고 작은 복수개의 타이밍기어(24)(25)(26)(27)가 별도의 동력전달축(21)(22)(23)에 설치되어 순차적으로 벨트(28)(29)로 연결되어 회전량이 작은 풀리(10)의 속도를 한층 가속시켜 엔코더(40)가 연결된 동력전달축(23′)에 증가된 회전수를 제공하므로써 증가된 회전수를 통해 미세한 회전량까지 측정할 수 있도록 구성된다.

상기 가속기어부(20)의 구성을 도 3을 참조하면서 더욱 상세히 설명하면, 상기 풀리(10)의 일측 중앙부에 설치된 동력전달축(21)상에 외주연에 일정 피치를 갖는 기어가 가공되어 풀리(10)와 일체로 회전될 수 있도록 제 1타이밍기어(24)가 설치되고, 상기 제 1타이밍기어(24)와 벨트(28)로 연결되어 제 1타이밍기어(24)의 속도에 비해 가속된 속도로 회전되도록 제 1타이밍기어(24)보다 작은 직경으로 형성되어 제 1타이밍기어(24)의 하단에 일측 브라켓트(C)에 회전가능하도록 고정 설치된 동력전달축(22)의 선단부에 제 2타이밍기어(25)가 설치되며, 상기 제 2타이밍기어(25)가 구비된 동일 동력전달축(22)상에 제 2타이밍기어(25)보다 큰 직경을 갖으며 외주연에 일정 피치를 갖는 기어가 형성된 제 3타이밍기어(26)가 연속 설치되고, 상기 제 3타이밍기어(26)와 벨트(29)로 연결되어 풀리(10)의 회전력을 최종적으로 엔코더(40)가 설치되는 동력전달축(23)에 전달되도록 그 동력전달축(23)의 일단에 상기 제 3타이밍기어(26)보다 소구경으로 이루어져 증가된 회전수를 전달하도록 하는 제 4타이밍기어(27)가 설치된 구성으로 이루어진다.

이와 같이 서로 다른 기어수를 갖는 복수개의 타이밍기어로 구성된 가속기어부(20)는 수위의 승강에 따른 풀리(10)의 회전량이 크지 않기 때문에 이를 더욱 많은 회전수로 가속 증대시켜 증가된 회전수를 통해 수위의 정밀한 측정과 유격조정이 가능하도록 구성된 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 특징부는 상기 동력전달축(23)상에서 상기 제 4타이밍기어(27)와 엔코더(40) 사이에 설치되어 최종적으로 지속적인 풀리(10)의 회전력을 제 4타이밍기어(27)로부터 전달받아 상기 엔코더(40)에 그 회전력을 전달할 뿐만 아니라 수면의 순간적인 유동에 대해 일시적으로 회전되는 풀리(10)의 회전력에 대해서는 소정의 범위 이내에서 그 회전력이 전달되지 않도록 하기 위해 상호 결합된 연결부 사이에 일정거리 이격된 유격조정여유공간부(35)가 구비될 수 있는 구조를 갖는 가변유격커플러(30)가 설치된다.

즉, 상기 가변유격커플러(30)는 저수지나 댐 등의 수위의 상승과 하강이 일정시간을 두고 완만하게 이루어지는 주기를 감안하여 지속적인 수위의 변화시에는 풀리(10)의 회전력을 엔코더(40)에 전달하지만, 순간적으로 바람이나 달의 인력, 기타 환경요인 등 실제의 저수량의 변화를 동반하지 않은 순간적인 수면의 파상적인 변동으로 인해 플로트(7)가 승강하여 풀리(10)가 회전되는 경우, 이때 풀리(10)의 회전력(량)이 엔코더(40)에 전달되지 않도록 하여 정확한 수량데이터 확보가 가능하도록 구성된다.

이와 같은 가변유격커플러(30)는 상기 제 4타이밍기어(27)측의 동력전달축(23)상에 설치되는 1차커플러(31)와, 상기 1차커플러(31)측의 동력전달축(23)과 동일축상에 위치하면서 상기 엔코더(40)에 연결된 동력전달축(23′)이 결합되는 2차커플러(33)와, 상기 1차커플러(31)와 2차커플러(33) 사이에 끼움 설치되는 유격조정쇠(32)로 결합 구성된다.
상기 가변유격커플러(30)의 특징적인 형상과 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해, 도 4 내지 6에 1차커플러(31), 유격조정쇠(32), 2차커플러(33)의 외관상태가 각각 도시되어 있다.

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도면에 도시된 바와 같이, 상기 1차커플러(31)와 2차커플러(33) 및 유격조정쇠(32)로 구성되는 가변유격커플러(30)는 최종 타이밍기어(27)측의 동력전달축(23)에 설치되는 것으로, 상기 1차커플러(31)는 도 4에 도시된 바와 같이 동력전달축(23)이 구비된 이면에 고정나사(39)가 결합되는 나사고정홈(38)이 구비되어 커플러의 외주연과 소정의 단차를 갖도록 형성된 안내면(36)을 갖는 안내돌기(34a)(34a′)가 좌우 양측으로 상호 대칭되게 원주방향으로 일정길이 형성되며, 상기 안내면(36)의 일단부는 커플러의 외주연과 동일한 반경을 갖도록 형성되어 상기 안내면(36)과 소정의 단차(단턱)를 갖도록 거의 직각으로 가공 형성된다.
또한, 도 5는 상기 1차커플러(31)에 결합되는 유격조정쇠(32)를 도시하고 있는 것으로, 상기 1차커플러(31)의 안내면(36)에 슬라이딩 가능한 구조로 결합되도록 원주방향으로 소정의 변위를 갖는 슬라이드부(35a)(35b)가 양쪽으로 대향 돌출되어 구성되어지되, 상기 슬라이드부(35a)(35b)의 길이는 양쪽 안내면(36)에 각각 안착되어 결합되는 슬라이드부(35a)(35b)의 양쪽 단부와 안내돌기(34a)(34a′)의 노출 선단부와의 사이에 일정거리 이격되어 빈공간부가 구비되는 유격조정여유공간부(35, 도 8 참조)가 형성된다.
또한, 상기 유격조정쇠(32)는 1차커플러(31)의 안내면(36)상에 안착된 후 소정의 회전변위 이내에서 좌우 슬라이딩되도록 구성된 일정 변위의 슬라이드부(35a)(35b) 중심부에 원주방향으로 일정길이의 나사고정부(34c)가 오목하게 가공되고, 상기 나사고정부(34c)에는 1차커플러(31)의 안내돌기(34a)(34a′)의 안내면(36) 외주연에 상기 슬라이드부(35a)(35b)가 위치된 후에 안내면(36)에 형성된 나사고정홈(38)에 고정나사(39)가 결합되어 슬라이드부(35a)(35b)를 안내돌기(34a)상에 견고히 고정시키기 위한 관통공(37)이 각각 형성되어 있다.

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특히, 상기 관통공(37)은 유격조정쇠(32)가 1차커플러(31)에 고정된 상태에서 고정나사(39)를 이완시킨 후에 안내면(36)의 외주연상에 슬라이딩되는 슬라이드부(35a)(35b)를 소정의 허용된 범위, 즉 슬라이드부(35a)(35b)의 양쪽 단부와 1차커플러(31)의 안내돌기(34a)(34a′)의 노출 선단부와의 사이에 일정거리 이격 형성되는 유격조정여유공간부(35) 내에서 일정각도만큼 회전될 수 있도록 원주방향으로 일정길이 형성되어 있다.
한편, 도 6은 2차커플러(33)를 도시하고 있는 것으로, 상기 유격조정쇠(32)와 1차커플러(31)의 안내돌기(34a)(34a′) 사이에 형성된 상기 유격조정여유공간부(35)에 끼워질 수 있도록 일측면 양쪽에 일정높이를 갖는 끼움돌기(34b)(34b′)가 대칭되게 돌출 형성되고, 그 이면에는 상기 엔코더(40)에 연결되는 동력전달축(23′)이 구비된 구조로 이루어진다.

이와 같이 구성된 가변유격커플러(30)의 조립상태가 도 7 내지 도 9에 상세히 도시되어 있다.

먼저, 도 7 내지 도 8을 참고하여 설명하면, 1차커플러(31)의 안내돌기(34a)(34a′)가 형성된 배면에 유격조정쇠(32)를 끼우되, 유격조정쇠(32)의 슬라이드부(35a)(35b)가 상기 안내돌기(34a)(34a′)의 안내면(36) 상면에 안착되도록 위치시킨 후에 슬라이드부(35a)(35b)의 외주연측에 원주방향으로 형성된 나사고정부(34c)의 관통공(37)을 통해 고정나사(39)를 끼워 안내돌기(34a)(34a′)의 안내면(36) 상면에 구비된 나사고정홈(38)에 고정나사(39)를 고정시켜 유격조정쇠(32)를 1차커플러(31)에 결합시킨다.
이때, 유격조정쇠(32)의 슬라이드부(35a)(35b)의 각 일단과 1차커플러(31)의 안내돌기(34a)(34a′)의 각 일단 사이에는 수위계가 설치되는 저수지나 댐 등의 수면파동상태를 확인하여 적당한 거리가 이격되도록 유격조정쇠(32)를 설치하되, 그 최소한의 간격은 상기 2차커플러(33)의 끼움돌기(34b)(34b′)가 결합된 후에도 소정의 공간부가 남아 있는 상태가 유지될 수 있는 크기로 이루어진다.
상기 1차커플러(31)와 유격조정쇠(32)가 일체로 결합된 상태에서 상기 유격조정쇠(32)의 후방에서 2차커플러(33)가 끼움 결합되는 것으로, 상기 2차커플러(33)의 끼움 결합은 1차커플러(31)와 유격조정쇠(32)가 결합되어 유격조정쇠(32)의 양측 슬라이드부(35a)(35b)의 각 일측단과 1차커플러(31)의 안내돌기(34a)(34a′)의 일측 선단부와의 사이에 형성된 유격조정여유공간(35)에 끼움돌기(34b)(34b′)가 위치되도록 2차커플러(33)를 밀착 결합시킴으로써 2차커플러(33)가 1차커플러(31)에 결합되며, 2차커플러(33)가 결합된 후에 상기 2차커플러(33)의 끼움돌기(34b)(34b′)와 1차커플러(31)의 안내돌기(34a)(34a′) 사이에는 여전히 소정의 유격조정여유공간부(35)가 유지된다(도 9참조).
이와 같이, 1차커플러(31)와 유격조정쇠(32) 및 2차커플러(33)가 결합 구성되고, 1차커플러(31)의 안내돌기(34a)(34a′) 양단부와 2차커플러(33)의 끼움돌기(34b)(34b′) 사이에 유격조정여유공간부(35)가 형성되도록 구성된 가변유격커플러(30)는 풀리(10)측에서 전달된 회전력을 1차커플러(31)와 2차커플러(33)를 통해 엔코더(40)에 전달할 수 있도록 구성되는 것이다.

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한편, 도 10 및 도 11에는 본 발명에 따른 가변유격커플러(30)의 정면도가 도시되어 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 2차커플러(33)의 끼움돌기(34b′)의 일측단과 1차커플러(31)의 안내돌기(34a′)의 일측단 사이에는 일정거리 이격된 유격조정여유공간부(5)가 형성되어 있기 때문에, 저수지나 댐 등의 수량이 지속적으로 증가 또는 감소하는 실제의 수량 변동시기가 아닌 순간적인 수면의 파동에 따른 플로트(7)의 승강으로 풀리(10)가 좌우방향으로 소정량 회전되더라고 이 유격조정여유공간부(35) 내에서 풀리(10)측에서 전달되는 회전력이 2차커플러(33)에 전달되기 전에 클리핑(clipping)이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 도 11은 가변유격커플러(30)에서 상기 유격조정여유공간부(35)를 유격조정쇠(32)를 이용하여 조정하는 예를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 1차커플러(31)의 안내돌기(34a) 상면에 결합된 고정나사(39)를 이완시키면, 안내돌기(34a)의 안내면(36)의 외주연에 결합된 유격조정쇠(32)가 약간 헐거워지게 되고, 이때 유격조정쇠(32)와 그 슬라이드부(35a)를 일방향으로 약간 회전시키면(도 11에서 하향측으로) 관통공(37)의 변위 이내에서 유격조정쇠(32)가 이동이 가능하며, 유격조정쇠(32)를 필요한 만큼 회전시킨 후에 이완된 고정나사(39)를 다시 안내돌기(34a)의 안내면(36)에 견고하게 결합 고정시키면 헐렁해졌던 유격조정쇠(32)가 1차커플러(31)와 다시 견고히 결합되고, 유격조정쇠(32)의 일부 회전에 따라 슬라이드부(35a)의 외측에 위치하고 있던 2차커플러(33)의 끼움돌기(34b′)도 유격조정쇠(32)의 이동량만큼 동일방향으로 이동되어 2차커플러(33)의 끼움돌기(34b′)의 1차커플러(31)의 안내돌기(34a′) 사이에 형성되었던 최초의 유격조정여유공간부(35)가 다소 줄어든 상태가 되며, 감소된 유격조정여유공간부(35)내에서 풀리(10)측에서 전달되는 회전력이 2차커플러(33)에 전달되기 전에 클리핑(clipping)이 이루어지게 된다.

즉, 실제 설치되는 저수지나 댐 등의 수면의 파동 크기에 따라 본 발명에 따른 수위계의 가변유격커플러(30)에서 클리핑이 일어나는 유격조정여유공간부(35)의 간격을 조정하여 설치함으로써 해당 저수지나 댐 등에서 정밀한 수위 측정이 가능하도록 한다.
본 발명의 구체적인 실시예

한편, 이하에서는 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 플로트식 수위계(A)의 구체적인 실시예에 따른 동작 및 작용에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 수위계의 풀리(10)는 원주의 크기가 1m로 구성되어, 수위의 변화에 따른 플로트(7)와 추의 상하 이동에 따라 와이어(5)가 감긴 풀리(10)가 회전을 하게 되며, 수위의 1m변화시 풀리가 1회전을 하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 풀리(10)의 회전에 따라 가속되어 증가된 회전수를 제공하도록 구성된 가속기어부(20)는 2조의 타이밍기어(24,25)(26,27)와 벨트(28)(29)로 구성되어, 제 1조인 제1 및 제 2타이밍기어(24)(25)의 타이밍 기어비가 10:3으로 구성되고, 제 2조인 제 3 및 제 4타이밍기어(26)(27)의 타이밍기어비는 9:3의 치차비율로 구성되어 풀리(10)의 회전력(량)이 엔코더(40)에 연결된 동력전달축(23)에 최종적으로 10배속 가속 및 증대된 회전수로 회전되어 가변유격커플러(30)를 통해 엔코더(40)에 전달된다.

따라서, 수위의 1m변화에 따른 풀리(10)의 1회전시 엔코더(40)에 입력되는 동력전달축(22)의 회전수는 치차비에 해당하는 10배속으로 가속되어 10회전수가 전달되며, 엔코더(40)의 1회전은 풀리(10) 회전수의 1/10인 10cm(100mm)의 수위변화값을 측정할 수 있게 된다.

한편, 엔코더(40)와 최종 타이밍기어(17) 사이에 설치된 상기 가변유격커플러(30)는 일반 커플러와 달리 그 유격을 최대 1/10회전만큼 유격을 가변할 수 있도록 구성되고, 상기 가변유격커플러(30)의 1회전(변위량 10cm)에 따른 각도 변화량은 360°이므로, 가변유격커플러(30)의 36°에 대한 회전 변위량은 1cm인 10mm에 해당된다.

즉, 종래의 수위계에서 풀리의 회전력(량)이 커플러를 통해 그대로 엔코더에 입력되므로, 풀리의 1회전(100cm, 360°)이 엔코더 입력축의 1회전(100cm, 360°)이 되고 1mm당 0.36°를 갖게 되어 엔코더에서 각도에 의한 회전변위량을 조정하기란 매우 어렵거나 불가능한 구조로 이루어져 있었다.

그러나, 본 발명에 따른 수위계의 경우, 상술한 바와 같이 풀리의 회전력(량)이 가속기어부(20)를 통과하면서 엔코더에 10배속 가속된 회전량(수)을 전달하게 되므로, 엔코더측에서의 1회전에 따른 변위량과 회전각도는 10cm, 360°이므로, 엔코더측에서 1회전에 대한 회전각도 360°는 36°/1cm, 3.6°/1mm이므로 각도의 세분화를 통해 유격조정이 이루어질 수 있고, 아주 정밀한 상태의 수위변동값을 수위계로 검출할 수 있도록 한다.

이와같이 구성 및 동작되는 본 발명에 따른 수위계는 저수지나 댐 등의 지리적 위치등에 따라 서로 다른 유동의 크기에 적절하게 그 유격조정부의 간격을 조정할 수 있어 수위계가 설치된 저수지나 댐 등의 수위표면이 파랑에 의해 플로트(7)가 승강되어 풀리(10)를 회전시키더라도 수면 유동에 의한 수위 변동값이 엔코더(40)에 전달되지 않고 일정주기를 가지고 지속적으로 수량이 증가하거나 또는 감소하는 실제적인 수량의 변동에 따른 수위만 엔코더에서 계측되도록 하여 순간적인 유동에 따른 수위변화값이 가변유격커플러에서 배제되어 엔코더에 전달되지 않도록 하여 수위의 정밀한 계측이 가능하도록 하고, 이로인한 수위관측데이터의 신뢰성과 정밀도가 향상된 수위관측데이터를 제공하도록 하여 효율적인 물관리가 이루어질 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 플로트식 수위계는 댐이나 저수지 등 기타 수위관측소에서 수위를 측정할 때 실제 유량의 변동이 따르지 않은 파랑 등에 의한 유동시에 플로트의 승강이 소정의 범위 이내에서 이루어지더라고 그 유동량이 가변유격커플러에서 흡수되어 엔코더에 전달되지 않도록 하고, 풀리의 회전량을 가속시켜 엔코더에 전달되도록 하므로써 계측단위를 종래보다 훨씬 정밀한 1mm단위까지 측정 및 조정할 수 있도록 하여 정확한 수위계측자료를 제공할 수 있도록 하고, 이렇게 측정된 데이타를 통해 얻어지는 저수량, 유입량, 방류량 등의 제량자료의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하여 정확하고 효율적인 물관리가 가능하도록 한다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 수면위에 떠 있는 플로트(7)와, 수위의 변화에 따른 상기 플로트(7)의 승강으로 회전되도록 플로트(7)와 연결된 와이어(5)가 감겨 베이스부재(B) 위에 설치된 풀리(10)와, 상기 플로트(7)의 승강에 따른 풀리(10)의 회전량을 계측하여 저수지나 댐 등의 수위를 측정하도록 구성된 엔코더(40)와 컨버터 및 수위표시장치(50)가 구비되어 이루어진 엔코더를 이용한 플로트식 수위계에 있어서,

   상기 풀리(10)의 일측 중심부에 구비된 동력전달축(21)상에는 상기 풀리(10)의 회전량을 일정 속도비로 가속하여 엔코더(40)에 전달하도록 서로 다른 기어비를 갖는 복수개의 타이밍기어(24)(25)(26)(27)가 벨트(28)(29)로 순차적으로 연결된 가속기어부(20)가 구비되고;

   상기 가속기어부(20)로부터 동력을 전달받아 상기 엔코더(40)에 그 회전력을 전달하는 동력전달축(23)상에는 일단이 상기 동력전달축(23)에 결합되고 그 이면에 커플러의 외주연과 소정의 단차를 갖도록 내측 원주방향으로 일정 변위를 갖으며 한개 이상의 나사고정홈(38)이 형성된 안내면(36)을 갖는 안내돌기(34a)(34a′)가 양쪽에 대향되게 돌출 형성된 1차커플러(31)와,

   상기 1차커플러에서 전달된 회전력을 상기 엔코더에 전달하도록 1차커플러(31)와 결합되는 일면에는 상기 1차커플러의 안내돌기(34a)(34a′) 사이에 끼움 결합되어지되 상호 맞물린 양단 사이에 일정거리 이격 형성된 유격조정여유공간부(35)가 구비되도록 일정높이의 끼움돌기(34b)(34b′)가 돌출 형성되고 그 이면에는 상기 엔코더(40)에 연결되는 동력전달축(23′)이 구비된 2차 커플러(33)와,

   상호 결합된 상기 1차커플러(31)와 2차커플러(33)의 안내돌기(34a)(34a′)와 끼움돌기(34b)(34b′) 사이에 끼워져 그 사이에 형성된 상기 유격조정여유공간부(35)의 간격을 조절할 수 있도록 1차커플러(31)의 안내면(36)에 결합되어 슬라이딩 가능하도록 일면 양쪽에 원주방향으로 소정의 길이를 갖는 슬라이드부(35a)(35b)가 대향 돌출된 유격조정쇠(32)가 결합구성된 가변유격커플러(30)가 설치된 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 플로트식 수위계.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 유격조정쇠(32)의 양쪽 슬라이드부(35a)(35b)의 외주연측에는 원주방향으로 일정깊이 오목하게 가공된 나사고정부(34c)가 형성되고;

   상기 나사고정부(34c)에는 안내돌기(34a)(34a′)의 안내면(36)에 안착된 상기 슬라이드부(35a)(35b)를 상기 유격조정여유공간부(35)의 범위 이내에서 유격조정쇠(32)를 이동시킬 수 있는 일정변위의 관통공(37)이 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 플로트식 수위계.

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