KR100720741B1 - 누액감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 누액감지 장치는 도전성이 우수한 제1도체선과 소정의 저항성분을 갖는 제2도체선의 일단이 서로 단락되어 한 조로서 이루어진 제1페어 와이어와 동일한 구조의 제2페어 와이어로 구성된 누액감지 케이블; 제1 또는 2페어 와이어의 각 종단에 정전압을 인가하기 위한 정전압 생성부; 누액 발생시 제2 또는 제1페어 와이어의 종단측으로 흐르는 각각의 누설전류를 전압으로 변환시키는 전류전압 변환부; 제1, 2페어 와이어의 각 종단을 상기 정전압 생성부의 출력단과 전류전압 변환부의 입력단에 소정시간마다 선택적으로 교호하여 접속시키기 위한 멀티 스위칭부; 및 상기 멀티 스위칭부를 소정의 시간마다 제어하며, 상기 전류 전압 변환부에서 출력된 각 전압을 이용하여 누액이 발생한 위치의 거리 산출과, 상기 케이블의 단선여부를 판단하는 마이컴제어부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 누액발생시 누액감지 케이블의 와이어간에 흐르는 누설전류를 변환시킨 전압으로부터 누액이 발생한 곳의 위치정보를 정확히 산출할 수 있으며, 소정시간마다 누액감지 케이블의 와이어 접속을 변경시켜 출력전압을 체크함으로써 누액감지 케이블 선로상의 단선여부를 즉시 확인할 수 있다.

Description

누액감지 장치{Apparatus for sensing leak liquid}
도 1은 도 1은 본 발명에 의한 누액감지 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 멀티 스위칭부에 대한 각각의 제어신호에 따른 2개의 페어 와이어로 구성된 누액감지 케이블의 접속관계를 설명하기 위한 접속도이다.
도 3은 도 1의 누액감지 장치가 다중으로 접속된 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 110 ... 누액감지 케이블, 120 ... 멀티 스위칭부
130 ... 정전압 생성부, 140 ... 전류전압 변환부
150 ... 노이즈 필터부, 160 ... 키입력부
170 ... 마이컴제어부, 182 ... 릴레이 출력부
184 ... 전류신호 출력부, 186 ... 인터페이스부
188 ... 표시부.
본 발명은 누액감지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 누액감지 와이어를 통하여 누액이 발생한 위치를 정확히 감지하여 컴퓨터 관리시스템에 누액감지 데이터를 전송할 수 있음과 동시에 누액감지 케이블의 단선여부에 대한 자동체크가 가능한 누액감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 누액감지 장치는 산업현장에서 위험물인 화합물 액체를 처리하는 공정이나 전산실, 급수 처리장의 배관에서 누수나 누유 발생시 초래되는 누전 등에 의한 화재 및 환경오염이나 장비의 손상 및 자원의 낭비를 사전에 방지하기 위한 효과적인 감지 장치로서 널리 사용되고 있다.
종래의 누액감지 장치는 복수의 와이어로 구성된 누액감지 케이블을 이용하여 케이블에 포함되어 있는 인접 와이어간의 누액에 의한 저항성분의 변화를 감지하여 누액 여부를 판단하였다.
그런데, 이러한 누액감지 장치를 사용하는 현장에 쥐와 같은 설치류가 서식하거나 외부의 구동 물체에 의한 지속적인 기계적인 마찰 압력 등에 노출되는 경우에는 누액감지 케이블의 단선 사고가 적지 않게 발생되며, 이러한 단선 발생시 적절한 감시 경보 시스템이 갖추어져 있지 않기 때문에 누액 발생시 방치된 단선된 케이블로부터 즉각적이고 효과적인 누액감지 경보를 얻지 못하는 경우가 많아, 보다 정확한 누액위치정보의 획득이 가능하고 단선 여부를 체크할 수 있는 신뢰할 수 있는 누액감지 장치가 요구되어 왔다.
본 발명의 기술적 과제는 누액감지 케이블을 통하여 누액이 발생한 위치를 정확히 감지하여 누액위치정보를 산출함과 동시에 누액감지 케이블의 단선여부에 대한 자동체크가 가능한 누액감지 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 누액감지 장치는,
도전성이 우수한 제1도체선과 소정의 저항성분을 갖는 제2도체선의 일단이 서로 단락되어 한 조로서 이루어진 제1페어 와이어와 동일한 구조의 제2페어 와이어로 구성된 누액감지 케이블; 상기 누액감지 케이블의 제1 또는 2페어 와이어의 각 종단에 정전압을 인가하기 위한 정전압 생성부; 누액 발생시 상기 누액감지 케이블의 제2 또는 제1페어 와이어의 종단측으로 흐르는 각각의 전류를 전압으로 변환시키는 전류전압 변환부; 상기 누액감지 케이블의 제1, 2페어 와이어의 각 종단을 상기 정전압 생성부의 출력단과 전류전압 변환부의 입력단에 소정시간마다 선택적으로 교호하여 접속시키기 위한 멀티 스위칭부; 및 상기 멀티 스위칭부를 소정의 시간마다 제어하며, 상기 전류전압 변환부에서 출력된 각 전압과 설치된 케이블의 길이값을 이용하여 누액이 발생한 위치의 거리 산출과, 상기 케이블의 단선여부를 판단하는 마이컴제어부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이컴제어부는 상기 멀티 스위치를 제어하여 소정시간마다 상기 제1페어 와이어의 제1도체선을 상기 정전압 생성부에 접속시키고 제2도체선은 상기 전류전압 변환부에 접속시켜 전압 변환부의 출력 전압의 유무에 따라 제1페어 와이어의 단선여부를 판단함을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이컴제어부는 상기 멀티 스위치를 제어하여 소정시간마다 상기 제2페어 와이어의 제1도체선을 상기 정전압 생성부에 접속시키고 제2도체선은 상기 전류전압 변환부에 접속시켜 전압 변환부의 출력 전압의 유무에 따라 상기 제2페어와이어의 단선여부를 판단함을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이컴제어부의 제어에 따라 누액의 여부에 따른 접점의 개폐신호를 출력하는 릴레이와, 누액 위치상의 거리에 따라 비례하는 전류값을 출력하는 전류신호 출력부를 구비함을 특징으로 한다.
또한, 컴퓨터에 단선여부 및 누액위치 정보를 송수신할 수 있는 인터페이스부를 구비함을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 누액감지 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1에서, 2개의 동선과 2개의 강선으로 구성되며, 도전성이 우수한 도체선 예컨대, 동선과 저항성분을 갖는 강선 예컨대 니켈 강선의 일단이 서로 단락되어 한 조로 각각 이루는 제1페어 와이어와 인접한 제2페어 와이어로 각각 구성된 누액감지 케이블(100, 110)과, 상기 누액감지 케이블(100, 110)의 제1페어 와이어 또는 제2페어 와이어의 양단 또는 한쪽 단에 일정 전압을 인가시키기 위한 정전압 생성부(130)와, 누액 발생한 경우 정전압이 인가된 제1 또는 제2페어 와이어로부터 인접한 대응된 제2 또는 제1페어 와이어측으로 누설전류가 흘러 해당 와이어의 각 양단에 흐르는 전류를 전압으로 변환시키는 전류전압 변환부(140)와, 상기 누액감지 케이블의 제1, 2페어 와이어의 양단 또는 일단을 정전압 생성부(130)의 출력단과 전류전압 변환부(140)의 입력단에 소정시간마다 선택적으로 교호하여 접속시키기 위한 멀티 스위칭부(120)와, 상기 멀티 스위칭부(120)를 소정의 시간마다 제어하며, 상기 전류전압 변환부에서 출력된 각 전압과 케이블의 총 길이값으로부터 누액이 발생한 위치에 따른 거리 데이터값을 산출하고, 상기 케이블의 단선여부를 판단하는 마이컴제어부(170)를 포함한다.
또한, 설치된 케이블의 총 길이값을 설정하고, 산출된 누액위치의 거리값에 따라 전류출력부에서 비례하여 출력되는 누액감지 전류값에 대한 소정의 누액위치의 거리 단위 별로 비례하여 증가하는 전류값의 범위를 설정하기 위한 키입력부(160)와, 상기 누액감지 케이블의 단선여부와 누액발생시 누액 위치 거리값을 나타내는 표시부(188)와, 누액 발생시 누액지점과의 거리를 환산된 전류값으로 출력하는 전류신호출력부(184)와, 누액 발생시 이를 알리기 위한 릴레이 출력부(182)와 외부 컴퓨터와 접속하기 위한 인터페이스부(186)를 구비한다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 2개의 페어 와이어로 구성된 누액감지 케이블(100)과 정전압 생성부(130)와 전류전압 변환부(140)의 접속관계를 설명하기 위한 상세 블록도이다. 여기서, 누액감지 케이블(110)에 대한 동작설명은 누액감지 케이블(100)의 접속관계와 동일하여 상세 접속 도면과 설명은 생략하기로 한다.
도 2a에서, 동선(200)과 강선(210)은 멀티 스위칭부(120)를 통하여 전기적으로 정전압 생성부(130)의 출력단자 V1, V2에 접속되며, 동선(230)과 강선(220)은 회로 설계에 따라 멀티플렉서로도 동일 기능을 구현시킬 수 있는 멀티 스위치부(120)를 통하여 전기적으로 전류전압 변환부(140)의 입력단에 접속된다. 여기서, 정전압 V1과 V2는 동일한 정전압으로서 인가된다.
이때, 누액이 발생하면 제1페어 와이어의 동선(200)과 강선(210)에 각각 인가된 동일한 정전압이 전도성 액체를 통하여 화살표방향(240)으로 누액지점(P1)에 위치한 강선(220)의 부분으로 인가되며, 강선(220)의 누액지점(P1)으로부터 동선(230)과 강선(220)의 종단측으로 전류 I1과 I2으로 분기되며, 이 누설전류는 각각 전류전압 변환부(140)에 인가되어 전압 VDC1과 VDC2로 변환되어 출력된다.
전류전압 변환부(140)에서 변환된 전압은 누액감지 케이블이 AC전원 노이즈를 갖는 지면에 접촉되거나 인접한 전원 등에 의해 유기된 노이즈가 포함되는 경우, 이러한 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터부(150)를 통하여 마이컴제어부(170)에 인가된다.
마이컴제어부(170)에는 미도시된 A/D변환부가 내장되어 있으며, A/D변환부에서 노이즈 제거된 VDC1과 VDC2의 전압을 디지털값으로 변환시킨 후 사전에 입력되어 설정된 누액감지 케이블의 총 길이값을 이용하여 전압의 분할법칙에 의해 누액이 발생된 위치의 거리를 다음 수학식 1로 산출한다.
누액 발생 위치와의 거리
Figure 112006052888326-pat00008
여기서, Factor는 보정용으로 누액감지 케이블의 설치환경에 따라 조정된다.
누액이 발생된 위치의 거리값은 미도시된 마이컴제어부(170)내의 D/A변환부 를 통하여 거리값에 따라 크기가 비례하는 전류값으로 변환되어 전류신호 출력부(184)로 출력되며, 필요에 따라 입력된 전류값에 따라 작동이 제어되는 PLC(Process Logic control)장치에 접속될 수도 있다.
또한, 마이컴제어부(170)는 누액 발생여부에 따라 릴레이 출력부(182)에서 릴레이의 접점을 온 또는 오프 제어하여 누액경보신호로서 출력하며, LCD로 구성된 표시부(188)를 통하여 누액의 상태정보를 작업자가 집적 확인할 수 있도록 디스플레이한다.
또한, 인터페이스부(186)를 구비하여 키입력부(160)의 설정에 따른 RS-232C 또는 RS-422/485의 통신 프로토콜에 따라 접속된 컴퓨터 또는/그리고 누액감지장치간에 누액감지와 단선여부의 데이터를 송수신할 수 있다.
도 2b는 도 1의 제1페어 와이어의 단선여부 체크를 위한 멀티 스위칭부의 스위칭 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이 멀티 스위칭부(120)의 접속을 소정시간 유지한 후에는 마이컴제어부(170)는 멀티 스위칭부(120)를 제어하여 소정시간 동안 제1페어 와이어의 동선(202)에는 정전압 생성부(130)의 전압 V1을 인가시키고 강선(212)은 전류전압 변환부(140)의 입력단에 접속되도록 하여 마이컴제어부(170)에서 VDC1의 전압이 감지되면 제1페어 와이어의 선로상의 단선이 없는 것으로 판단한다. 이때, 제2페어 와이어의 강선(222)과 동선(232)은 멀티스위칭부(120)에 의해 정전압 생성부(130)와 전류전압 변환부(140)와는 접속이 분리된다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이 마이컴제어부(170)에서는 멀티스위칭부 (120)를 제어하여, 제1페어 와이어의 동선(204)과 강선(214)은 멀티 스위칭부(120)를 통하여 전류전압 변환부(140)의 입력단자에 각각 접속되고, 제2페어 와이어의 강선(224)과 동선(234)은 정전압 생성부(130)의 출력단자에 접속되어 동일한 정전압(V1, V2)을 인가받는다.
이때, 누액이 발생하면 제2페어 와이어의 강선(224)과 동선(234)에 각각 인가된 동일 정전압 V1이 누출된 전도성 액체를 통하여 화살표방향(242)으로 인접한 제1페어 와이어의 누액지점(P2)에 위치한 강선(214)에서 동선(204)과 강선(214)의 종단측으로 분기된 전류 I3과 I4로 전류전압 변환부(140)에 인가되어 각각 VDC1과 VDC2로 출력된다. 마이컴제어부(170)는 각각의 전압값만 서로 교체하여 도 2a에 따른 동작설명과 동일하게 누액지점의 거리를 산출한다.
이어서, 소정시간 후에는 마이컴제어부(170)는 멀티스위칭부(120)를 제어하여 누액감지 케이블을 도 2d에 도시된 바와 같이 접속한다. 도 2d는 누액감지 케이블을 구성하는 제2페어 와이어의 단선여부 체크를 위한 멀티 스위칭부의 스위칭 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 2c의 멀티 스위칭부의 접속으로 누액여부를 소정시간 체크한 후에는 마이컴제어부(170)에서 멀티 스위칭부(120)의 접속을 제어하여 소정시간동안 제2페어 와이어의 강선(226)에는 정전압 생성부(226)의 전압 V1을 인가시키고 동선(236)은 전류전압 변환부(140)의 입력단에 접속되도록 한다. 따라서, 마이컴제어부(170)에서 전류전압 변환부(140)의 출력단에 정전압 생성부(130)에서 출력되는 정전압 V1 에 의해 인가된 전압 VDC2가 감지되면 제2페어 와이어의 선로상에 단선이 없는 것으로 판단한다. 이때, 제1페어 와이어의 동선(206)과 강선(216)은 멀티스위칭부(120)의 스위칭 작동에 의해 정전압 생성부(130)와 전류전압 변환부(140)와는 각각 접속이 분리된다.
도 3은 도 1의 누액감지 장치가 다중으로 접속된 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
복수의 누액감지 장치(32)는 내장된 인터페이스부를 통하여 라인으로 서로 접속되며, 접속라인(34) 예컨대, RS-422 프로토콜을 적용한 라인을 통하여 데이터가 송수신된다. 이에따라 컴퓨터로 구성된 중앙감시센터(30)는 각각의 누액감지 장치(32)로부터 전송된 누액감지 데이터를 수신하여 통합하여 관리할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 국한되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상에 이탈함이 없이 다양한 변형 실시예가 가능하다. 예컨대, 도 3의 복수의 누액감지 장치에서 표시부와 릴레이 출력부, 전류신호 출력부을 제외한 기본적인 누액감지 기능과 데이터 송수신 기능만을 갖추어 누액정보를 중앙감시센터에 전송하는 보다 코스트 절감된 형태로 운용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 누액감지 장치는 4개의 와이어로 구성된 누액감지 케이블에 정전압을 인가시킨 후 누액발생시 누액감지 케이블의 와이어로의 누설전류를 변환시킨 전압으로부터 누액이 발생한 곳의 위치정보를 정확히 산출할 수 있으며, 멀티 스위칭부를 통하여 소정시간마다 정전압이 인가된 누액감지 케 이블의 와이어 접속을 변경시킨 후 해당 와이어의 출력전압을 체크함으로써 누액감지 케이블의 선로상의 문제점을 즉시 확인하여 조치할 수 있다.

Claims (5)

  1. 도전성이 우수한 제1도체선과 소정의 저항성분을 갖는 제2도체선의 일단이 서로 단락되어 한 조로서 이루어진 제1페어 와이어와 동일한 구조의 제2페어 와이어로 구성된 누액감지 케이블;
    상기 누액감지 케이블의 제1 또는 2페어 와이어의 각 종단에 정전압을 인가하기 위한 정전압 생성부;
    누액 발생시 상기 누액감지 케이블의 제2 또는 제1페어 와이어의 종단측으로 흐르는 각각의 전류를 전압으로 변환시키는 전류전압 변환부;
    상기 누액감지 케이블의 제1, 2페어 와이어의 각 종단을 상기 정전압 생성부의 출력단과 전류전압 변환부의 입력단에 소정시간마다 선택적으로 교호하여 접속시키기 위한 멀티 스위칭부; 및
    상기 멀티 스위칭부를 소정의 시간마다 제어하며, 상기 전류전압 변환부에서 출력된 각 전압과 설치된 케이블의 총길이값을 이용하여 누액이 발생한 위치의 거리 산출하는 마이컴제어부를 구비하며,
    상기 마이컴제어부는 상기 멀티 스위칭부를 제어하여 상기 제1페어 와이어의 제1도체선을 상기 정전압 생성부에 접속시키고 제2도체선은 상기 전류전압 변환부에 접속시켜 전압 변환부의 출력 전압의 유무에 따라 제1페어 와이어의 단선여부를 판단하고, 상기 제2페어 와이어의 제1도체선을 상기 정전압 생성부에 접속시키고 제2도체선은 상기 전류전압 변환부에 접속시켜 전압 변환부의 출력 전압의 유무에 따라 제2페어 와이어의 단선여부를 판단함을 특징으로 하는 누액감지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 마이컴제어부의 제어에 따라 누액의 여부에 따른 접점의 개폐신호를 출력하는 릴레이와, 누액 위치상의 거리에 따라 비례하는 전류값을 출력하는 전류신호 출력부를 구비함을 특징으로 하는 누액감지 장치.
  5. 삭제
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