KR100811677B1

KR100811677B1 - 다기능 감지장치

Info

Publication number: KR100811677B1
Application number: KR1020070013763A
Authority: KR
Inventors: 백성호; 박노훈
Original assignee: 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-03-11

Abstract

본 발명의 다기능 감지장치는 그 위에 전극이 설치되는 베이스와, 상기 베이스의 상부에 마련되어 오일의 유전율을 감지하는 제1,2전극과, 상기 제2전극에 연결되어 오일의 온도를 감지하는 제3전극 및 상기 제1,2,3전극이 마련된 상기 베이스의 상부에 마련되며, 제1,2,3전극의 감도를 향상시키는 감지층을 포함한다.

유전율, 온도, 전극, 편차, 감지층

Description

다기능 감지장치{MULTI FUNCTION SENSOR}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 감지장치가 적용된 차량의 제어 흐름을 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 감지장치를 보인 사시도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다기능 감지장치를 보인 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 감지장치 1: 전원공급부

2: 제어부 3: 증폭부

4: 판단부 5: 출력부

10: 베이스 20: 전극

21, 22, 23: 제1,2,3전극 21a, 22a: 제1,2전극 핀

30: 감지층

본 발명은 다기능 감지장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 오일의 온도변 화에 따른 열화를 판단할 수 있게 유전율과 온도를 함께 감지하면서 유전율과 온도의 감도를 향상시켜 편차를 줄일 수 있도록 한 다기능 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 엔진의 폭발에 따라 수행되는 피스톤의 왕복운동에서 부드러운 운동이 되게 윤활작용하거나, 연료의 연소로 나오는 부식성물질의 중화작용 및 압력이 누설되는 것을 방지하는 기밀작용 그리고 피스톤의 열을 흡수하여 피스톤을 냉각시키는 냉각작용을 수행하는 엔진오일이 충분히 충입되고 있다.

그리고 차량에는 엔진오일과 더불어 엔진의 동력을 전달하는 기어박스에 충입되는 기어오일 및 오토차량에 충입되는 오토오일 등 다양한 오일이 충입되고 있다.

이러한 오일은 장시간 사용하게 될 경우 물과 산이 만들어지고, 금속 찌거기등이 증가하여 오일의 점도 및 전산가, 전염산가, 슬러지양이 많아져 차량에 무리를 주므로 일정한 기간 주기로 교체해 주어야 한다.

그래서 오일의 교체주기를 차량의 주행기록에 의존하거나, 오일의 점도, 남아있는 양, 및 색상 등을 육안으로 관찰할 수 있게 오일에 일부분이 잠기게 설치되는 딥-스틱(Dip-Stick)을 사용하고 있다.

그런데 육안관찰은 그 정확도가 많이 떨어지는 단점이 있어 최근에는 오일의 교체 수명은 열화의 정도에 따라 결정되며, 열화의 정도는 유전율변화와 밀접한 관계를 갖는 것으로 밝혀져 유전율을 측정할 수 있도록 하는 감지장치가 제시되고 있다.

상기한 종래의 유전율 감지장치는 국내특허 제638121호 "유전율 변화 검출 센서 및 이를 이용한 차량용 엔진 오일상태 검출장치"가 제시되어 제1, 2전극을 탄소나노튜브를 사용하여 전극의 감도를 향상시켰다.

그런데 유전율은 감지되는 오일의 온도에 따라 편차를 보이게 되는데, 오일의 온도를 모르는 상태에서는 큰 편차를 가질 수 있기 때문에 오일의 온도를 별도로 감지할 수 있도록 하는 온도센서가 별도로 더 설치되어야 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 오일의 열화에 따른 유전율 및 오일의 온도를 함께 감지하여 온도에 따른 유전율을 대비하여 오일의 열화 편차를 줄일 수 있도록 하는 다기능 감지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 유전율 및 온도를 함께 감지하는 감지장치의 감도를 향상시켜 유전율 및 온도의 편차를 줄일 수 있도록 하는 다기능 감지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다기능 감지장치는 그 위에 전극이 설치되는 베이스와, 상기 베이스의 상부에 마련되어 오일의 유전율을 감지하는 제1,2전극과, 상기 제2전극에 연결되어 오일의 온도를 감지하는 제3전극 및 상기 제1,2,3전극이 마련된 상기 베이스의 상부에 마련되며, 제1,2,3전극의 감도를 향상시키는 감지층을 포함한다.

여기서 상기 제1, 2, 3전극은 동일한 재질로 마련되며, 백금 또는 니켈 중에 선택되어 마련되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 감지층은 퓰러렌이며, 상기 제1, 2, 3전극이 마련된 베이스의 상부에 증착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감지층은 상기 베이스의 상부에 인쇄되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 감지층은 상기 퓰러렌과 함께 크실렌이 함께 증착되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1,2,3전극은 단위 면적에서 단면적을 넓혀 감도를 극대화할 수 있도록 제1전극을 중앙에 배치하고 제2,3전극은 가장자라에 감싸는 형태로 배치되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 감지장치가 적용된 차량의 제어 흐름을 보인 블록도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 감지장치를 보인 사시도이다.

또한, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 단면도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다기능 감지장치를 보인 사시도이다.

도 1을 참고하여 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 다기능 감지장치는 차량에 설치된다.

여기서 차량에 설치되는 유전율 감지장치(100)의 제어흐름을 설명하면, 전원 을 공급하는 전원공급부(1)와, 전원공급부(1)에서 전원을 공급받아 구동하는 제어부(2), 제어부(2)에 연결되어 유전율 및 온도를 감지하는 유전율 감지장치(100), 제어부(2)에서 감지장치(100)의 감지신호를 인가받아 판단하여 출력하는 출력부(5)를 포함한다.

상기 전원공급부(1)는 차량을 구동하는 차량용 배터리일 수 있으며, 상기 배터리에서 공급된 전원을 소정의 필요전원으로 변환하는 변환기 일 수 있다.

그리고 제어부(2)는 감지장치(100)에서 감지된 온도 및 유전율을 증폭하는 증폭부(3)와, 증폭된 감지신호를 교환시기인지 아닌지를 판단하는 판단부(4)를 포함하며, 판단부(4)에서 판단된 결과를 출력부(5)로 출력한다.

이러한 판단의 기준이 될 수 있도록 제어부(2)는 기준값을 포함한다. 기준값은 오일의 온도에 따른 유전율을 대비한 기준값이다.

그리고 출력부(5)는 영상 또는 문자 그리고 온/오프 로 디스플레이 될 수 있도록 하는 모니터 일 수 있고, 음성 또는 멜로디로 출력될 수 있도록 하는 스피커 일 수 있다.

유전율 감지장치(100)는 도 2 내지 도4 에 도시한 바와 같이 그 위에 전극(20)이 설치되는 베이스(10)가 마련되고, 베이스(10)의 상부에는 유전율을 감지하는 제1전극(21)과 제2전극(22)으로 구성된다. 그리고 제2전극(22)에 연결되는 제3전극(23)을 포함하며, 제1전극(21), 제2전극(22), 제3전극(23)을 커버하는 감지층(30)을 포함한다.

베이스(10)는 절연체의 재질로 유리 또는 합성수지재로 마련되며, 그 위에 제1전극(21), 제2전극(22), 제3전극(23)이 패턴형태로 형성된다.

제1전극(21)은 적어도 하나 이상의 제1전극 핀(21a)이 일정한 간격으로 배치되고, 제2전극(22)은 적어도 하나 이상의 제2전극 핀(22a)이 일정한 간격으로 배치된다. 그리고 각각의 제1전극 핀(21a)과 제2전극 핀(22a)은 교대로 맞물리게 배치된다.

즉, 제1전극(21)과 제2전극(22)은 그 간격이 좁거나, 전극이 많을수록 오일의 유전율 감도가 향상되므로 제1전극 핀(21a)과, 제2전극 핀(22a)의 간격은 좁게 형성하면서 다수개가 교대로 배열된다. 따라서 도 4는 다른 실시예로 도 3에 비해 상기 제1전극 핀(21a)과 제2전극 핀(22a)의 수량을 증가시킨 형태이다.

제2전극(22)에는 온도를 측정할 수 있도록 제3전극(23)이 마련되며, 제3전극(23)은 제2전극(22)의 일측에서 연장된다. 그리고 단면적을 극대화 하여 유전율을 향상시키기 위해 제2전극(22)과, 제3전극(23)은 제1전극(21)을 중앙으로 가장자리를 따라 감싸는 형태로 배치된다. 이때 제2전극(22)과 제3전극(23)은 단일 전극을 제1전극(21)이 중앙으로 되는 U자 형태로 형성하여 일측이 제2전극(22)이 되고, 타측이 제3전극(23)이 되도록 마련될 수 있다.

상기 제1전극(21)과, 제2전극(22) 및 제3전극(23)은 베이스(10)에 패턴으로 형성되며, 동일한 재질을 이용하여 베이스(10)의 상부에 패터닝 된다. 이때 베이스(10)에 패터닝 되는 재질은 백금 또는 니켈 그리고 백금 및 니켈의 혼합물이며, 제1전극(21)과, 제2전극(22) 및 제3전극(23)은 베이스(10)의 상부에 증착한 후 감광제 코팅, 노광 및 식각의 과정을 포함하는 포토리소그래피 단계를 거쳐서 형성된 다.

이때 제1전극(21)과 제2전극(22) 및 제3전극(23)을 동일한 재질을 이용하여 패터닝 하게 되면 제조공정을 줄일 수 있는 장점이 있다.

따라서 교류전기장을 이용하여 캐패시터의 리액턴스 원리에 의해 제1전극(21)과 제2전극(22)에 마련된 제1전극 핀(21a)과 제2전극 핀(22a)의 간격에 의해 유전율을 측정하게 되고, 제2전극(22)과 제3전극(23)의 백금 또는 니켈과 같은 금속이 온도가 올라가면 저항이 가변되는 원리에 의해 온도를 측정하게 된다.

제1전극(21)과 제2전극(22) 및 제3전극(23)이 마련되는 베이스(10)의 상부에는 제1전극(21)과 제2전극(22)에서의 유전율감도를 향상시키고, 온도감지의 감도를 향상시키기 위해 감지층(30)이 형성된다.

여기서 감지층(30)은 제1전극(21)과 제2전극(22) 및 제3전극(23)이 패터닝 된 베이스(10)의 상부에 퓰러렌이 진공증착된다. 이때 퓰러렌이 진공증착되면서 소량의 크실렌이 동시에 진공증착된다.

또한, 진공증착으로 한정하지 않고 잉크젯 방식으로 인쇄될 수 있다. 인쇄의 방식으로는 퓰러렌과 소량의 크실렌을 톨루엔에 희석하여 인쇄한 후 건조시켜서 형성할 수 있다. 여기서 진공증착과, 인쇄에 사용되는 크실렌은 P-크실렌이다.

이러한, 감지층(30)을 진공증착하거나, 잉크젯 방식으로 인쇄하는 이유는 증착되거나 인쇄되는 감지층(30)의 두께를 조절할 수 있어, 초기의 전기 용량 값을 조절할 수 있다. 그리고 증착 및 제어되는 면적을 미세하게 조절할 수 있어 감도를 제어할 수 있다.

참고로, 퓰러렌에 대해서 설명하면, 퓰러렌은 기본원자인 탄소로만 이루어져 있으며, sp2결합의 축구공 모양을 하고 있어 단위면적당 탄소나노튜브보다 넓으며, 그 크기가 매우 작고, 가스분자 및 이온에 대해 흡착능력이 우수하다. 그리고 전기전도도 및 전기 특성값이 매우 좋아 이러한 가스분자 및 이온의 흡착에 의해 전기용량 및 전기전도도등이 변화하는 특성을 가지고 있으며, 물리화학적 내구성이 우수하여 금속 전극이 열화되어진 오일에 의해 부식되어지는 것을 방지한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다기능 감지장치의 작용을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

전원공급부(1)에서 공급받은 전원에 의해 필요로 하는 전원으로 제어부(2)에 인가되면, 제어부(2)는 유전율 감지장치(100)에서 유전율 및 온도를 동시에 감지한 감지신호를 수신 받는다.

즉, 교류전기장을 이용하여 커패시터의 리액턴스 원리에 의해 제1전극(21)과 제2전극(22)에 마련된 제1전극 핀(21a)과 제2전극 핀(22a)의 간격에 의해 유전율을 측정하게 되고, 제2전극(22)과 제3전극(23)의 백금 또는 니켈과 같은 금속이 온도가 올라가면 저항이 가변되는 원리에 의해 온도를 측정하게 된다.

이후 감지장치(100)에서 감지된 유전율 및 온도 감지신호는 증폭부(3)에서 증폭되어 판단부(4)로 인가되고, 판단부(4)에서는 증폭된 유전율 및 온도 감지신호를 기준값과 비교하여 오일의 열화 정도를 출력부(5)로 인가한다. 그리고 이때 출력부(5)에서는 모니터 또는 스피커를 통해 열화정도를 표시하게 된다.

이때 표시는 오일을 교체하여야 할 경우 교체로 출력하고, 교체할 시기가 아 닐 경우 교체하여야 할 예상기간 또는 날짜가 출력될 수 있다.

이상에서 본 발명의 다기능 감지장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이다.

상술한 바와 같이 유전율 및 온도를 감지하는 제1,2,3전극과 제1,2,3전극의 감도를 향상시키는 감지층을 포함하여 구성된 본 발명의 다기능 감지장치는 온도와 유전율을 동시에 측정할 수 있고, 온도에 따른 유전율을 대비하여 판단할 수 있게 함으로서 오일의 열화 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 감지층에 의해 유전율 및 온도를 함께 감지하는 감지장치의 감도를 향상시킴으로서 오일의 온도와 유전율의 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

그 위에 전극이 설치되는 베이스;

상기 베이스의 상부에 마련되어 오일의 유전율을 감지하는 제1,2전극;

상기 제2전극에 연결되어 오일의 온도를 감지하는 제3전극; 및

상기 제1,2,3전극이 마련된 상기 베이스의 상부에 마련되며, 제1,2,3전극의 감도를 향상시키는 감지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 감지장치.
제1항에 있어서,

상기 제1, 2, 3전극은 동일한 재질로 마련되며, 백금 또는 니켈 중에 선택되어 마련되는 것을 특징으로 하는 다기능 감지장치.
제1항에 있어서,

상기 감지층은 퓰러렌이며, 상기 제1, 2, 3전극이 마련된 베이스의 상부에 증착되는 것을 특징으로 하는 다기능 감지장치.
제3항에 있어서,

상기 감지층은 상기 베이스의 상부에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 다기능 감지장치.
제3항에 있어서,

상기 감지층은 상기 퓰러렌과 함께 크실렌이 함께 증착되는 것을 특징으로 하는 다기능 감지장치.
제1항에 있어서,

상기 제1,2,3전극은 단위 면적에서 단면적을 넓혀 감도를 극대화할 수 있도록 제1전극을 중앙에 배치하고 제2,3전극은 가장자라에 감싸는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 다기능 감지장치.