KR100855688B1 - 연료량 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접점 및 플로우트를 사용하지 않고, 공기와 연료의 경계면을 감지함으로써 연료 탱크의 연료량을 측정할 수 있는 연료량 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 연료량 측정 장치는 서로 쌍을 이루는 제1 판 및 제2 판을 다수 개 가지고, 상기 서로 쌍을 이루는 제1 판과 상기 제2 판 사이에 존재하는 물질의 유전율을 감지하는 스텝 극판부와; 상기 스텝 극판부가 감지한 물질의 유전율에 대한 각각의 주파수를 생성하는 발진부와; 상기 발진부로부터 출력된 주파수를 그에 대응하는 직류전압으로 변환하는 정류회로 또는 F-V 회로와; 상기 정류회로 또는 상기 F-V 회로로부터 출력된 상기 직류전압을 기준전압과 비교하여 비교 결과에 대한 신호를 출력하는 비교회로와; 상기 비교회로에서 출력된 상기 신호에 따라 공기와 연료의 경계면의 위치를 확인하고 상기 공기와 연료의 경계면의 위치에 따른 연료량을 출력하는 CPU를 구비한다.
연료 탱크, 공기, 연료, 경계면, 유전율

Description

연료량 측정 장치{Measuring apparatus for the amount of feul}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연료량 측정 장치를 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 연료량 측정 장치의 스텝 극판의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 연료량 측정 장치의 스텝 극판의 다른 예를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 스텝 극판부 11 : 스텝
20 : 발진부 30 : 필터부
40 : 정류회로 50 : 비교회로
60 : CPU
본 발명은 연료량 측정장치에 관한 것으로, 특히 접점 및 플로우트를 사용하지 않고 공기와 연료의 경계면을 감지함으로써 연료 탱크의 연료량을 측정할 수 있 는 연료량 측정 장치에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 연료량 측정 장치로는 접점과 플로우트(Float)를 사용하는 플로우트 저항 접점형 연료량 측정 장치가 있다.
종래의 플로우트 저항 접점형 연료량 측정 장치는 연료 높이에 따라 움직이는 플로우트가 일측 끝단에 형성된 플로우트 암과, 상기 플로우트 암의 타측 끝단에 접점과, 상기 접점과 접촉되는 저항들 및 상기 저항들이 인쇄되어 있는 세라믹 기판을 구비한다. 종래의 플로우트 저항 접점형 연료량 측정 장치는 플로우트 암의 플로우트가 연료 높이에 따라 움직이면 플로우트 암의 타측 끝단에 접점이 플로우트의 움직임에 따라 세라믹 기판에 인쇄된 저항들 중 어느 하나에 접촉되고, 접점이 접촉된 저항값에 대응하는 전류량으로 연료량을 측정한다. 하지만, 이러한 종래의 플로우트 저항 접점형 연료량 측정 장치는 접점의 내구성이 약하며, 접점 불량이 빈번히 발생할 뿐만 아니라, 세라믹 기판의 파손, 및 플로우트 암에 변형이 발생하여 정확한 연료 측정이 어려운 단점이 있다.
그리고, 상기 플로우트 저항 접점형 연료량 측정 장치외에 현재 개발된 연료량 측정 장치로는 측정극판, 보상극판 및 음극판을 사용하여 이들 극판 사이에 유전물질의 양에 따라 정전용량이 달라지는 것을 이용하는 정전용량형 연료량 측정 장치가 있다.
종래의 정전용량형 연료량 측정 장치는 측정극판과 음극판으로 이루어진 측정부와 보상극판과 음극으로 이루어진 보상부를 구비하며, 측정부와 보상부 사이의 연료량 즉, 유전물질의 양에 따라 정전용량이 변화되어 변화되는 정전용량에 대응 하는 주파수 또는 주파수 진폭으로 연료량을 측정한다. 종래의 정전용량형 연료량 측정 장치의 측정부의 음극판과 보상부의 음극판은 항상 연료에 잠겨 있다. 그리고, 측정부와 보상부가 항상 일정한 진폭을 가진 주파수로 발진하지만, 보상부 극판들을 측정부의 극판들보다 작게하여 보상부의 주파수는 측정부의 주파수보다 작게 발진한다. 따라서, 측정부와 보상부의 주파수를 비교하여 연료량을 측정한다. 이러한 종래의 정전용량형 연료량 측정 장치는 동일한 유전율을 가지는 연료만을 사용하여야 정확한 연료량의 측정이 가능하다. 하지만, 차량의 연료는 항상 동일한 유전율을 가지는 연료를 사용하는 것이 아니라 이종의 유전율을 가지는 연료를 혼합하여 사용하는 경우도 있다. 따라서, 종래의 정전용량형 연료량 측정 장치는 이종의 유전율을 가지는 연료를 혼합하여 사용하는 경우에는 정확한 연료량의 측정이 어렵다는 단점이 있다. 그리고, 연료가 저장되는 연료 탱크에는 연료 공급시 또는 자연발생적으로 수분이 생성된다. 따라서, 종래의 정전용량형 연료량 측정 장치는 연료 공급시 또는 자연발생적으로 발생하는 수분에 의하여 정확한 연료의 측정이 어렵다는 문제점이 있다. 이에 따라, 현재 종래의 정전용량형 연료량 측정 장치는 연료 측정 장치로 적용하지 못하고 이론적인 기술로만 존재하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 접점 및 플로우트를 사용하지 않고 공기와 연료의 경계면을 감지함으로써 연료 탱크의 연료량을 측정할 수 있는 연료량 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 연료량 측정 장치는 서로 쌍을 이루는 제1 판 및 제2 판을 다수 개 가지고, 상기 서로 쌍을 이루는 제1 판과 상기 제2 판 사이에 존재하는 물질의 유전율을 감지하는 스텝 극판부와; 상기 스텝 극판부가 감지한 물질의 유전율에 대한 각각의 주파수를 생성하는 발진부와; 상기 발진부로부터 출력된 주파수를 그에 대응하는 직류전압으로 변환하는 정류회로 또는 F-V 회로와; 상기 정류회로 또는 상기 F-V 회로로부터 출력된 상기 직류전압을 기준전압과 비교하여 비교 결과에 대한 신호를 출력하는 비교회로와; 상기 비교회로에서 출력된 상기 신호에 따라 공기와 연료의 경계면의 위치를 확인하고 상기 공기와 연료의 경계면의 위치에 따른 연료량을 출력하는 CPU를 구비한다.
상기 연료량 측정 장치는 상기 발진부로부터 출력된 상기 주파수의 노이즈를 제거하는 필터부를 더 구비한다.
상기 비교회로는, 상기 정류회로로부터 출력되는 직류전압이 기준전압 이상이면 (+) 신호를 출력하고, 상기 정류회로로부터 출력되는 직류전압이 기준전압 이하이면 (-) 신호를 출력한다.
상기 정류회로로부터의 직류전압이 기준전압 이상이면 상기 정류회로로 입력된 주파수가 연료의 유전율에 대응하는 주파수이며, 상기 정류회로로부터의 직류전압이 기준전압 이하이면 해당 정류회로로 입력된 주파수가 공기의 유전율에 대응하는 주파수이다.
상기 스텝 극판부는, 상기 제1 판 및 제2 판과는 다른 쌍을 이루는 제3 판 및 제4 판을 다수 개 더 구비한다.
상기 제1 판 및 제2 판은 일정 공간을 두고 이격되고, 상기 제3 판 및 제4 판은 일정 공간을 두고 이격된다.
상기 제1 판과 상기 제2 판 사이의 공간에는 상기 제3 판 또는 상기 제4 판이 배치되고, 상기 제3 판과 상기 제4 판 사이의 공간에는 상기 제1 판 또는 상기 제2 판이 배치된다.
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이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연료량 측정 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료량 측정 장치는 물질의 유전율을 감지하는 스텝 극판부(10)와, 상기 스텝 극판부(10)로부터의 유전율에 대응하는 주파수를 생성하는 발진부(20)와, 상기 발진부(20)로부터의 주파수의 노이즈를 제거하는 필터부(30)와, 상기 필터부(30)로부터의 노이즈가 제거된 주파수를 그에 대응하는 직류전압으로 변환하는 정류회로(40) 또는 F-V 회로(미도시)와, 정류회로(40) 또는 F-V 회로로부터 출력되는 직류전압을 일정 기준전압과 비교하는 비교회로(50)와, 비교회로(50)에서 출력된 신호에 따른 공기와 연료의 경계면의 위치를 확인하고, 상기 공기와 연료의 경계면의 위치에 따른 연료량을 출력하는 CPU(60)를 구비한다.
스텝 극판부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 PCB기판에 마주보는 제1 판(11a)과 제2 판(11b)이 쌍을 이루어 형성된 스텝(11)들을 포함한다. 스텝(11)들은 각각의 제1 판(11a)과 제2 판(11b) 사이에 존재하는 물질의 유전율을 감지한다.
발진부(20)는 스텝(11)들의 각각의 제1 판(11a)과 제2 판(11b) 사이에 존재하는 물질의 유전율에 대응하는 주파수를 생성하여 출력한다.
필터부(30)는 상기 발진부(20)로부터의 주파수의 노이즈를 제거하여 출력한다.
정류회로(40) 또는 F-V 회로(미도시)는 필터부(30)로부터의 노이즈를 제거한 주파수를 그에 대응하는 직류전압으로 변환하여 출력한다.
비교회로(50)는 정류회로(40)로부터의 스텝(11)들 각각에 존재하는 물질의 유전율에 대응하는 주파수에 대한 직류전압이 기준전압 이상이면 (+)신호를 출력하고, 정류회로(40)로부터 출력되는 정류회로(40)로부터 출력되는 스텝(11)들 각각에 존재하는 물질의 유전율에 대응하는 주파수에 대한 직류전압이 기준전압 이하이면 (-)신호를 출력한다. 이때, 공기와 연료의 유전율은 매우 큰 차이를 가진다. 따라서, 정류회로(40)로부터의 직류전압이 기준전압 이상이면 해당 정류회로(40)로 입력된 주파수가 연료의 유전율에 대응하는 경우이며, 정류회로(40)로부터의 직류전압이 기준전압 이하이면 해당 정류회로(40)로 입력된 주파수가 공기의 유전율에 대응하는 경우이다.
CPU(50)는 비교회로(50)에서 출력된 신호에 따라 현재 공기와 연료의 경계면이 스텝 극판부(10)의 스텝(11)들 중 어느 스텝(11)에 위치하는지를 확인하여 상기 공기와 연료의 경계면의 위치에 따른 연료량을 출력한다.
따라서, 본 발명의 연료량 측정 장치는 접점 및 플로우트를 사용하지 않고 공기와 연료의 경계면을 감지함으로써 연료 탱크의 연료량을 측정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 연료량 측정 장치의 스텝 극판부(10)의 각 스텝(11)의 제1 판(11a)과 제2 판(11b)은 물질의 유전율 감지를 위해 일정 공간을 두고 이격되어야 한다. 그리고, 본 발명의 연료량 측정 장치의 스텝 극판부(10)는 보다 정확한 연료량의 측정을 위하여 제1 판(11a) 및 제2 판(11b)과 다른 쌍을 이루는 제3 판(11c) 및 제4 판(11d)의 스텝(11)들을 더 구비한다. 제3 판(11c) 및 제4 판(11d)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 판(11a)과 제2 판(11b) 사이의 공간에 제3 판(11c)과 제4 판(11d)이 배치되고, 제3 판(11c)과 제4 판(11d) 사이의 공간에 제1 판(11a)과 제2 판(11b)이 배치된다. 즉, 제1 판(11a)과 제2 판(11b) 사이의 공간에는 제3 판(11c) 또는 제4 판(11d)이 배치되고, 제3 판(11c)과 제4 판(11d) 사이의 공간에는 제1 판(11a) 또는 제2 판(11b)이 배치된다.
따라서, 본 발명의 연료량 측정 장치는 제1 판(11a)과 제2 판(11b) 사이의 공간에 제3 판(11c) 또는 제4 판(11d)이 배치됨으로써 보다 정확하게 연료량을 측정할 수 있다. 본 발명의 연료량 측정 장치에 따른 스텝 극판부(10)의 수는 제1 내지 제4 판(11a 내지 11d)에 한정되지 않는다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 연료 탱크의 연료량 측정 장치는 스텝 극판부(10)의 스텝(11)들이 위치하는 영역에 존재하는 물질의 유전율에 대응하는 주파수와, 이 주파수에 대응하는 직류전압과, 상기 직류전압과 기준전압을 비교한 비교 결과에 대한 출력신호를 이용하여 공기와 연료의 경계면이 스텝 극판부(10)의 스텝(11)들 중 어느 스텝에 위치하는지를 확인하여 연료량을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 연료량 측정 장치는 접점 및 플로우트를 사용하지 않고 공기와 연료의 경계면을 감지함으로써 연료 탱크의 연료량을 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 연료 탱크의 연료량 측정 장치는 공기와 연료의 경계면이 스텝 극판부의 스텝들 중 어느 스텝에 위치하는지를 확인하여 연료량을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 연료량 측정 장치는 접점 및 플로우트를 사용하지 않고 공기와 연료의 경계면을 감지함으로써 연료 탱크의 연료량을 측정할 수 있다.

Claims (7)

  1. 서로 쌍을 이루는 제1 판 및 제2 판을 다수 개 가지고, 상기 서로 쌍을 이루는 제1 판과 상기 제2 판 사이에 존재하는 물질의 유전율을 감지하고,
    상기 한 쌍의 제1 판 및 제2 판과는 다른 한 쌍을 이루는 제3 판 및 제4 판을 다수 개 더 구비하고,
    상기 한 쌍의 제1 판 및 제2 판은 서로 일정 공간을 두고 이격되고, 상기 한 쌍의 제3 판 및 제4 판은 서로 일정 공간을 두고 이격되고,
    상기 제1 판과 제2 판 사이에는 상기 제3 판 또는 제4 판이 배치되고, 상기 제3 판 또는 제4 판 중 나머지 한 판은 상기 제1판 또는 제2 판의 외측에 배치된 스텝 극판부와;
    상기 스텝 극판부가 감지한 물질의 유전율에 대한 각각의 주파수를 생성하는 발진부와;
    상기 발진부로부터 출력된 주파수를 그에 대응하는 직류전압으로 변환하는 정류회로 또는 F-V 회로와;
    상기 정류회로 또는 상기 F-V 회로로부터 출력된 상기 직류전압을 기준전압과 비교하여 비교 결과에 대한 신호를 출력하며,
    상기 정류회로로부터 출력되는 직류전압이 기준전압 이상이면 (+) 신호를 출력하고, 상기 정류회로로부터 출력되는 직류전압이 기준전압 이하이면 (-) 신호를 출력하는 비교회로와;
    상기 비교회로에서 출력된 상기 신호에 따라 공기와 연료의 경계면의 위치를 확인하고 상기 공기와 연료의 경계면의 위치에 따른 연료량을 출력하는 CPU를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료량 측정 장치.
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