KR100737052B1

KR100737052B1 - 기계식계량기지침의 디지털데이터 변환장치

Info

Publication number: KR100737052B1
Application number: KR1020040096287A
Authority: KR
Inventors: 이상신; 정경근
Original assignee: 이상신; 정경근
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2007-07-09
Also published as: WO2006068332A1; KR20060057201A

Abstract

본 발명은 기계식전기미터, 기계식수도미터, 기계식가스미터 등의 기계식계량기들을 그대로 사용하면서 전자검침 및 원격검침을 할 수 있게 하는 기계식계량기지침의 디지털데이터 변환방법에 관한 것으로서, 발광소자와 수광소자로 구성된 검출센서를 기계식계량기의 전면커버 외부표면에 설치하되, 기계식계량기지침의 숫자 중에서 최소단위 숫자를 표시하는 지침원통과 마주 보도록 설치하고, 검출센서의 발광소자는 기계식계량기지침원통의 숫자표시면에 광을 조사(照射)하게 하고, 조사된 광의 반사광을 상기 검출센서의 수광소자가 검출하되, 회전하는 기계식계량기지침원통의 숫자표시면 한 부위를 세로 선형으로 추적하고, 수광소자가 검출하는 광의 세기를 전기적 고(high)와 저(low) 즉, 펄스신호로 변환하고, 그 펄스신호의 개수를 카운터 함으로써 기계식계량기지침원통의 회전수를 측정할 수 있게 하는 것에 특징이 있다.

기계식계량기, 전자검침, 원격검침, 디지털데이터, 발광소자, 수광소자, 검출센서, 지침원통, 숫자표시면, 펄스신호, 계수장치

Description

기계식계량기지침의 디지털데이터 변환방법{Converting method from mechanical counter to digital signal for mechanical type utility meter}

도 1은 기계식 전기미터의 지침표시판에 발광소자와 수광소자로 구성된 검출센서를 설치한 일실시 예시도이다.

도 2a는 도 1의 지침표시판(101) 이면(裏面)의 기계적계수장치 구성을 나타낸 일실시 예시도이다.

도 2b는 도 2a에서 4개의 원통형 계수장치 중에서 하나의 원통형 계수장치 표면에 일정한 간격을 갖고 0에서9까지 표기되어 있는 원통형 계수장치를 나타낸 일실시 예시도이다.

도 3a는 도 2b의 원통형 계수장치 표면에 표기된 숫자를 평면도상에 나타내고, 중간 위치에서 세로줄로 선형추적(線形追跡)한 궤적(軌跡)을 나타낸 예시도이다.

도 3b는 도 3a에서 0에서 9까지 A궤적으로 선형(線形) 추적(tracing)하였을 때에 검출센서의 수광소자가 검출한 전기적 세기를 펄스로 나타낸 일실시 예시도이다.

도 4a는 도 3a에서 세로줄 선형추적의 궤적수를 3개로 하였을 때의 일실시 예시도이다.

도 4b는 도 4a에서 B의 궤적을 따라 선형추적(線形追跡)하였을 때에 검출센서의 수광소자가 검출한 전기적 세기를 펄스로 나타낸 일실시 예시도이다.

도 4c는 도 4a에서 C의 궤적을 따라 선형추적(線形追跡)하였을 때에 검출센서의 수광소자가 검출한 전기적 세기를 펄스로 나타낸 일실시 예시도이다.

도 4d는 도 4a에서 D의 궤적을 따라 선형추적(線形追跡)하였을 때에 검출센서의 수광소자가 검출한 전기적 세기를 펄스로 나타낸 일실시 예시도이다.

본 발명은 전기미터, 수도미터, 가스미터 등의 기계식계량기를 그대로 사용하면서 전자검침 및 원격검침을 할 수 있게 하는 기계식계량기지침의 디지털데이터 변환방법에 관한 것이다.

오늘날까지 일반적으로 사용되었고, 지금 이 시간에도 많은 수량이 설치되고 있는 기계식전기미터, 기계식수도미터, 기계식가스미터 등은 기계적 충격이나 소손,파손 등에 대하여 비교적 안정된 계량값 기록보존이 큰 장점이다. 그러나 사회기반시설의 정보화가 급속히 진행되고 있는 오늘날에, 전기미터, 수도미터, 가스미터 등의 전자검침 및 원격검침 또한 피할 수 없는 추세가 되어가고 있다. 전자검침은 검침원이 전자리더기(electronic reader)를 현장계량기 가까이에 가져가거나, 근거리에서 무선통신으로 검침함으로써, 별도의 검침대장이나 사무실에서의 입력작업이 필요없이 요금통지서가 자동적으로 발행되는 시스템이다. 그리고 원격검침은 검침원 의 현장방문 없이 현장의 계량값 데이터들이 통신시스템을 통하여 주기적으로 검침센터에 입력되는 시스템이다. 이러한 전자검침 및 원격검침을 위한 전제조건은 계량기지침의 디지털데이터 변환이다.

계량값의 디지털화는 전자식계량기들을 사용함으로써 쉽게 해결할 수 있을 것으로 판단되지만, 전자식계량기가 대량으로 보급되지 못하고 있는 이유는, 아직까지는 기계식계량기에 비교하여 가격이 비싸다는 것과, 이상전류나 이상전압의 내습 시에 고장을 일으키거나, 저장하고 있던 자료들이 모두 지워져 버린다는 것이다. 또 소손이나 파손의 경우에도 계량값을 보존하거나 최종 지침값을 읽어내기가 쉽지 않은 것이다. 이것에 비하여 기계식계량기들은 이상전류나 이상전압의 내습은 물론 소손이나 파손의 경우에도 계량값이 여전히 보존되는 장점을 가지고 있는 것이다. 또 전자식계량기들은 그 사용경력기간이 오래지 않아서 경년변화에 의한 부품들의 특성변화나 기타 사유로 사용오차의 증대가 발생하지 않을까 하는 의구심이 남아있다.

그러나 지금까지 전기, 수도, 가스의 원격검침방법은, 신규건설의 경우 건설계획부터 전자식계량기 설치와 유선통신선 포설을 계획하거나, 기설시설물의 경우 기계식계량기를 전자식계량기로 교환하거나 기계식계량기지침의 디지털화를 추진하여 왔다.

수도미터 원격검침의 경우 일부 지방자치단체에서 추진하였는데, 통신방법은 공중전화선이나 무선통신 등을 사용하였고, 가장 중요한 계량기지침의 디지털데이터화는 디지털카메라로 지침의 영상을 촬영하고, 그 영상을 통신으로 전송하여 컴퓨터 가 분석하게 함으로써 지침숫자를 판독하는 이미지센싱방법을 사용하였다. 따라서 계량기지침의 영상을 촬영하는 디지털카메라가 모든 기계식계량기에 부착되어야 하고, 또 그 영상을 전송하는데는 대량의 정보전송이 필요함으로써, 전체적인 설치비가 너무 비싸게 되고 운영시의 통신비가 많이 소요되어, 현재 이미지 센싱에 의한 원격검침방식은 거의 추진되지 않고 있는 실정이다.

전력량계의 경우에는 기계식계량기의 회전원판 회전수를 펄스로 변환하는 기술들이 제시되었는데, 특허공보를 통하여 검색하여 본바, “전력량계의 원격검침방법 및 장치”(출원번호:10-2001-0042194, 공개번호:특2001-00794 08, 공개일자:2001년08월22일)와 “적산전력량계의 원격 검침장치”(출원번호:20-2002-0008433, 등록번호:20-0278950, 등록일자:2002년06월05일)와 “기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치”(출원번호:20-2003

-0036277, 등록번호:20-0343443)가 검색되었다.

그러나 회전원판도 없는 수도미터나 가스미터에서는 아직껏 기계식계량기지침의 디지털데이터화기술이 제시되지 않고 이미지센싱기술에서 정체되고 있는 상태이다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 각종 기계식계량기들의 검정봉인을 개방하지 않고 계량기의 외부에 검출센서를 설치하여, 기계식계량기지침을 디지털데이터화할 수 있도록 하는 기계식계량기지침의 디지털데이터 변환방법에 관한 것이다.

그러므로 본 발명으로 해결하고자하는 디지털데이터 변환방법은, 기계식계량기의 최소단위 계수장치 정면에서 계수장치의 숫자와 마주보는 위치에 발광소자와 수광소자를 설치하여, 계수장치의 숫자가 지나갈 때에 발광소자에서 조사(照射)된 광신호가 숫자표시면에서 반사되어 수광소자에서 수신되는 수광량의 변화를 검출하고, 변화된 신호를 분석하여 펄스를 출력함으로써 최소단위 계수장치의 회전수 또는 현재 숫자위치를 인식할 수 있도록 하자는 것이다.

상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 기계식계량기지침의 디지털데이터 변환방법은 기존으로 설치된 기계식전기미터, 기계식수도미터, 기계식가스미터 등의 기계식계량기를 그대로 사용하면서 전자검침이나 원격검침을 할 수 있게 하는 방법이다.

그것은 발광소자와 수광소자로 구성된 검출센서를 기계식계량기의 전면커버 외부표면에 설치하되, 기계식계량기지침의 숫자 중에서 최소단위 숫자를 표시하는 지침원통과 마주 보도록 설치하고, 상기 검출센서의 발광소자는 기계식계량기지침원통의 숫자표시면에 광(光)을 조사(照射)하게 하고, 숫자표시면에 조사된 광의 반사광을 상기 검출센서의 수광소자가 검출하되, 회전하는 기계식계량기지침원통의 숫자표시면 한 부위를 세로 선형(線形)으로 추적(tracing)하고, 상기 검출센서의 수광소자가 검출하는 광의 세기를 전기적 고(high)와 저(low) 즉, 펄스(pulse)신호로 변환하고, 그 펄스신호의 개수를 계수(count)함으로써 기계식계량기지침원통의 1회 전주기에 필요한 펄스개수마다 계수하여 회전수를 디지털데이터로 출력할 수 있게 하는 것이다. 이때 기계식계량기지침의 숫자체(글자체)와 tracing하는 위치에 따라 1회전주기에 발생하는 펄스의 숫자가 달라질 수 있으나, 검출센서에 1회전주기 펄스숫자의 입력을 선택할 수 있게 함으로써 해결할 수 있는 것이다.

이하 예시도와 함께 상세히 설명한다.

기계식전기미터(100)는 유도회전원판이 있고 그 회전원판의 회전에 의하여 지침숫자가 계수되도록 되어있다. 예시도에서는 회전원판의 그림을 생략하였고, 4자리수 지침표시판(101)이 설치된 전기미터를 예시하였다. 4자리수 지침표시판(101) 중에서도 최소단위 지침표시판에 검출센서(102)를 설치하여 그 데이터를 케이블(103)을 통하여 전송하게 하는 것이다.

예시도의 계수장치는 4자리 숫자를 갖는 계수장치로써, 둥근 원통 표면에 일정한 간격을 갖고 세로로 0에서 9까지 표기되어 있는 원통 4개로 구성되어 있으며, 그중 가장 우측에 위치한 원통이 1의 자리 계수장치이고, 우측에서 두 번째 위치한 원통이 10의 자리 계수장치이며, 우측에서 세 번째 위치한 원통이 100의 자리 계수장치 이고, 가장 좌측에 위치한 원통이 1000의 자리 계수장치이다.

상기와 같이 구성된 4개의 원통형 계수장치는 서로 톱니바퀴로 물려있고, 보통 인접한 원통과는 10:1의 치차비를 가지고 있다. 따라서 1의 자리 계수장치가 0에서 9까지 계수되면, 그 다음 10의 자리 계수장치가 1씩 계수되고, 다시 10의 자리 계수장치가 0에서 9까지 계수되면, 그 다음 100의 자리 계수장치가 1씩 계수되며, 다시 100의 자리 계수장치가 0에서 9까지 계수되면, 그 다음 1000의 자리 계수장치가 1씩 계수하게 된다.

도 3a는 도 2b의 원통형 계수장치 표면에 표기된 숫자를 평면도상에 나타내고, 중간 위치에서 세로줄로 선형추적(線形追跡)한 궤적(軌跡)(A)을 나타낸 예시도이다.

하나의 원통형 계수장치에 표기된 0에서9까지의 숫자들을 원통이 1회전 하는 동안 어느 한 위치에서 스캐닝(scanning)하게 되면, 원통의 축을 중심으로 원통이 회전함으로 스캐닝된 숫자는 도 3a와 같이 세로줄의 숫자배열로 평면도상에 나타나는 것이다.

수광소자의 검출량에 따른 전기적 고(high)와 저(low)를 구형파의 펄스로 나타낸 것인데, “1”의 숫자가 지나가는 동안에 1번 파형이 발생하고, “2”의 숫자가 지나가는 동안에 2번,3번,4번의 파형이 발생하며, “3”의 숫자가 지나가는 동안에는 5번,6번의 파형이 발생하며, “4”의 숫자가 지나가는 동안에 8번,9번의 파형이 발생하며, “5”의 숫자가 지나가는 동안에10번,11번,12번의 파형이 발생하며, “6”의 숫자가 지나가는 동안에 13번,14번,15번의 파형이 발생하며, “7”의 숫자가 지나가는 동안에 16번,17번의 파형이 발생하고, “8”의 숫자가 지나가는 동안에 18번,19번,20번의 파형이 발생하며, “9”의 숫자가 지나가는 동안에 21번,22번,23번의 파형이 발생하며, “0”의 숫자가 지나가는 동안에 24번,25번의 파형이 발생하는 것이다.

상기 도 4a에서 도 4d까지의 예시도에서 나타나는 바와 같이 2개소 이상의 개소에서 검출센서가 선형추적을 하고 각각의 궤적에서 발생하는 파형의 발생시각 상호관계를 논리적으로 정리하게 되면, 최소단위 지침원통의 현재위치까지도 인식할 수 있는 것이다.

발광소자와 수광소자을 이용한 검출센서의 원리는 기계식전력량계 회전원판의 회전수를 측정할 수 있게하는 기술로 출원되어, 특허공보상에 공개된 공지의 기술이므로 본 명세서에서는 설명을 생략한다.

상기와 같이 발명된 기계식계량기지침의 디지털변환방법은 계량기의 검정봉인을 개방하지 않고, 계량기의 외부표면에 검출센서를 간단하게 설치하여 디지털변환을 할 수 있게 함으로써, 지금까지 전자검침이나 원격검침의 필요성을 인식하면서도 검출센서가 개발되지 않음으로 인하여 시행하지 못하였던 전기,수도,가스의 원격검침을 아주 손쉽게 할 수 있게하는 유용한 발명이다.

Claims

기계식전기미터와 기계식수도미터와 기계식가스미터에서 디지털데이터를 출력하는 방법에 있어서,

발광소자와 수광소자로 구성된 검출센서를 기계식계량기의 전면커버 외부표면에 설치하되, 기계식계량기지침의 숫자 중에서 초소단위 숫자를 표시하는 지침원통과 마주 보도록 설치하고,

상기 검출센서의 발광소자는 기계식계량기지침원통의 숫자표시면에 광(光)을 조사(照射)하게 하고, 숫자표시면에 조사된 광의 반사광을 상기 검출센서의 수광소자가 검출하되, 회전하는 기계식계량기지침원통의 숫자표시면 한 부위를 세로 선형(線形)으로 추적하고, 상기 검출센서의 수광소자가 검출하는 광의 세기를 전기적 고(high)와 저(low) 즉, 펄스신호로 변환하고, 그 펄스신호의 개수를 계수함으로써, 기계식계량기지침원통의 회전수를 디지털데이터로 출력할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 기계식계량기지침의 디지털데이터 변환방법.
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