KR100865878B1 - 온도보정 기능이 내장된 시료 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시료의 온도와 시료가 위치하는 주변의 온도가 반영되어 시료의 염도, 당도, 산도 또는 수분의 농도 값이 정확하게 산출될 수 있는 온도보정 기능이 내장된 시료 측정 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르는 시료 측정 장치는, 시료의 온도에 매칭되어 보정계수가 등록되어 있는 온도 테이블을 저장하는 저장부; 사용자의 조작에 따라 시료 측정 개시 신호를 입력하는 키 입력 회로부; 키 입력 회로부로부터 출력되는 측정 개시신호에 따라 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서; 마이크로프로세서의 제어신호에 의해 발진 신호를 발생시켜 출력하는 발진회로부; 발진회로부로부터 출력되는 발진신호에 동기시켜 시료를 측정하여 시료 측정신호를 생성한 후 출력하는 시료 측정부; 시료의 온도를 실시간으로 측정하여 출력하는 온도센서; 시료 측정부로부터 출력되는 시료 측정신호를 직류레벨을 변환시키는 레벨 변환부; 레벨 변환부로부터 출력되는 직류레벨의 시료 측정신호를 이용하여 시료 측정 비교신호로 변환하여 출력하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

식품, 자동, 보정, 염도, 당도, 산도, 수분, 농도 산출

Description

온도보정 기능이 내장된 시료 측정 장치{Sample measuring apparatus having a temperature correction function}

도 1은 본 발명에 따른 온도보정 기능이 내장된 시료 측정 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 2는 도 1에 적용된 시료 측정부와 레벨변환부의 구성을 보다 구체적으로 도시한 블록도

도 3은 본 발명에 따른 염도측정장치와 온도센서가 일체화된 링 타입 측정장치의 실시예를 도시한 도면

도 4는 본 발명에 따른 염도측정장치와 온도센서가 일체화된 도트 타입 측정장치의 실시예를 도시한 도면

도 5는 본 발명에 따른 염도측정장치와 온도센서가 일체화된 바 타입 측정장치의 실시예를 도시한 도면

*** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ***

110 : 저장부

120 : 키입력회로부

130 : 시료 측정부

140 : 레벨 변환부

150 : 신호처리부

160 : 마이크로프로세서

170 : 발진 회로부

190 : 표시부

본 발명은 온도보정 기능이 내장된 시료 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시료의 염도, 당도, 산도 또는 수분을 측정하는데 있어서, 시료의 온도와 시료가 위치하는 장소의 온도가 동시에 반영되어 시료의 염도, 당도, 산도 또는 수분의 농도 값이 정확하게 산출될 수 있도록 하는 온도보정 기능이 내장된 시료 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 소비자가 과일을 선택하는 경우 먹기 편하며 보기 좋은 모양을 갖는 것을 선호하기도 하나, 과일 선택의 첫 번째 기준은 당도라 할 것이며, 산도 또한 선택의 중요한 요소라 할 수 있다. 그러나 과일의 당도 및 산도의 경우 먹어보는 방법 이외에 용이하게 측정할 수 있는 방법을 가지고 있지 못하기 때문에, 대부분의 소비자는 과일의 특성상 외관에 의해 선별되어 높은 등급을 받은 과일을 구매하게 된다. 이럴 경우 과일 구입시에 당도 및 산도 등을 확인할 수 없어 구매 후 소비자들의 불만이 발생되는 사례가 빈번하다.

소금은 나트륨과 염소의 화합물로 식염이라고 하며, 화학명으로는 염화나트륨(NaCl)으로 불린다. 소금은 우리 생활 속에서 음식의 맛을 내는 조미료로 이용되거나, 식품을 저장할 때 이용되고 있다. 또한, 소금은 체내의 체액에 존재하면서 삼투압이 유지되도록 하는데, 인체에 필요한 소금의 양은 활동량, 기후 등에 따라서 달라진다. 성인의 경우 하루 12~13g의 소금이 필요하며, 소금의 과잉 섭취는 고혈압 등과 같은 성인병의 원인이 되기도 한다.

이에 염분의 농도인 염도를 측정할 수 있는 장치들이 개발되었으며, 이와 같은 목적으로 개발된 염도 측정 장치는 일반적으로 수용부에 수납된 시료의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 따라 온도보정계수가 변경되도록 하여, 시료의 염도를 정확히 측정하고 있다.

이상 설명한 바와 같이 과일의 당도, 산도, 수분을 측정하는 경우 또는 식품의 염도를 측정하는 경우 시료의 온도가 상온과 비슷하게 유지되어야 해당 식품의 당도/산도/염도/수분을 정확하게 측정할 수 있기 때문에, 시료의 온도를 측정하여 시료의 온도와 측정 장소의 온도가 유사해지도록 하는 온도보정 기능을 갖는 시료 측정기에 대한 필요성이 대두되었으나, 이러한 시료측정 장치는 아직까지 개발되지 못하고 있다.

본 발명의 목적은 시료의 염도, 당도, 산도 또는 수분을 측정하는데 있어, 시료의 온도와 시료가 위치하는 장소의 온도가 동시에 반영되어 시료의 염도, 당도, 산도, 수분의 농도 값이 정확하게 산출될 수 있도록 하는 온도보정 기능이 내장된 시료 측정 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명의 실시예에 따르는 온도보정 기능을 갖는 시료 측정 장치는, 시료의 온도에 매칭되어 보정계수가 등록되어 있는 온도 테이블을 저장하는 저장부; 사용자의 조작에 따라 시료 측정 개시 신호를 입력하는 키 입력 회로부; 키 입력 회로부로부터 출력되는 측정 개시신호에 따라 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서; 마이크로프로세서의 제어신호에 의해 발진 신호를 발생시켜 출력하는 발진회로부; 발진회로부로부터 출력되는 발진신호에 동기시켜 시료를 측정하여 시료 측정신호를 생성한 후 출력하는 시료 측정부; 시료의 온도를 실시간으로 측정하여 출력하는 온도센서; 시료 측정부로부터 출력되는 시료 측정신호를 직류레벨을 변환시키는 레벨 변환부; 레벨 변환부로부터 출력되는 직류레벨의 시료 측정신호를 이용하여 시료 측정 비교신호로 변환하여 출력하는 신호처리부를 포함하며, 마이크로 프로세서는 키 입력 회로부로부터 입력되는 시료 측정 개시 신호에 응하여 현재 모드를 시료 측정모드로 전환한 후 온도센서로부터 입력되는 시료의 온도를 체크하고, 시료의 온도에 매칭되는 보정계수를 저장부에 저장된 온도 테이블로부터 읽어 들이고, 이 보정계수를 이용하여 신호처리부로부터 출력되는 시료 측정 비교신호를 보정하며, 이 보정된 시료 측정 비 교신호를 이용하여 시료의 측정값을 산출하고, 산출된 시료의 측정값이 표시부의 화면상에 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

본 발명의 실시예에서는 식품 염도측정의 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도보정 기능을 갖는 시료측정장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 온도보정 기능을 갖는 시료 측정 장치는 시료의 온도에 매칭되어 보정계수가 등록되어 있는 온도 테이블을 저장하고 있는 저장부(110)와, 사용자의 조작에 따라 시료의 염도 측정 개시 신호를 출력하는 키 입력 회로부(120)와, 키 입력 회로부(120)의 입력에 따라 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서(160)와, 마이크로프로세서(160)의 제어신호에 따라 발진 신호를 발생시켜 출력하는 발진회로부(170)와, 발진회로부(170)로부터 출력되는 발진신호에 동기시켜 시료의 염도를 측정하고, 측정된 염도 감지 신호를 출력하는 시료 측정부(130)와, 시료의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서(185)와, 시료 측정부(130)로부터 출력되는 교류레벨의 감지 신호를 직류레벨로 변환시키는 레벨 변환부(140)와, 레벨 변환부(140)로부터 출력되는 직류레벨의 감지 신호를 이용하여 비교신호를 출력하는 신호처리부(150)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따르는 시료측정장치는 주변환경의 급격한 변화가 있을 때 이를 보정하기 위한 스팬보정부(180) 및 측정결과를 표시해주는 표시부(190)를 포함한다. 상기 구성에서 마이크로프로세 서(160)는 키 입력 회로부(120)로부터 입력되는 측정 개시신호에 응하여 현재 모드를 측정모드로 전환한 후 온도센서(185)로부터 입력되는 시료의 온도를 체크하고, 시료의 온도에 매칭되어 있는 보정계수를 상기 저장부(110)의 온도 테이블로부터 읽어 들인 후, 이 보정계수를 이용하여 신호처리부(150)로부터 출력되는 측정신호를 보정하고, 이 보정된 측정신호를 이용하여 시료의 측정 데이터를 산출하고, 산출된 측정 데이터가 표시부(190)의 화면상에 표시되도록 한다.

도 2는 도 1에 적용된 시료 측정부(130)와 레벨변환부(140)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 시료측정부(130)는 제 1, 제 2 전극(130a, 130b)을 포함한다. 시료 측정부(130)에서, 발진회로부(170)로부터 생성되는 특정 주파수의 발진신호가 시료와 접촉하는 제 1 전극(130a)에 전달되면, 시료의 전도도가 변경되고, 이 변경된 전도도는 제 2 전극(130b)에 의해 감지된다. 레벨변환부(140)는 제 2 전극(130b)에서 감지된 전도도에 따르는 교류 전압의 변화를 감지하는 교류전압 감지부(133)와, 상기 교류전압 감지부(133)에서 감지된 교류 전압을 직류전압으로 변환하는 직류전압 변환부(134)를 포함한다.

도 3 내지 도 5는 시료 측정부(130)에 염도측정장치를 이용하고 이를 온도센서(185)와 일체화 한 측정장치의 실시예를 도시한 도면으로서, 도 3은 링 타입의 측정장치를, 도 4는 도트 타입의 측정장치를, 도 5는 바 타입의 측정장치를 각각 도시한 도면이다.

링 타입 측정장치(130a)는 도 3에 도시된 바와 같이 시료를 수납하기 위한 수용부(131a)와, 시료가 수납되는 수용부(131a)의 중심부에 설치되는 제 1 전 극(133a)과, 제 1 전극(133a)과 접촉하지 않도록 제 1 전극(133a)으로부터 일정거리 이격되어 형성되는 제 2 전극(135a)과, 제 1 전극의 중심에 설치되는 온도센서(185)로 구성된다. 본 발명의 실시예에서는 온도센서(185)가 제 1 전극(133a)의 중심에 설치되는 것으로 설명하였으나, 제 2 전극(135a)의 중심에 설치될 수도 있다.

도트 타입 측정장치(130b)는 도 4에 도시된 바와 같이 시료를 수납하기 위한 수용부(131b)와, 시료가 수납되는 수용부(131b)의 내부 일측에 형성되는 도트 형상의 제 1 전극(133b)과, 제 1 전극(133b)과 접촉하지 않도록 제 1 전극(133b)으로부터 일정거리 이격되어 수용부(131b)의 내부 타측에 형성되는 도트 형상의 제 2 전극(135b)과, 제 1 전극(133b)의 중심에 설치되는 도트 형상의 온도센서(185)로 구성된다. 본 발명의 실시예에서는 온도센서(185)가 제 1 전극(133b)의 중심에 설치되는 것으로 설명하였으나, 제 2 전극(135b)의 중심에 설치될 수도 있다.

바 타입 측정장치(130c)는 도 5에 도시된 바와 같이 바 타입의 제 1 전극(133c)과, 제 1 전극(133c)과 접촉하지 않도록 제 1 전극(133c)으로부터 일정거리 이격되어 형성되는 제 2 전극(135c)과, 제 1 전극(133c) 및 제 2 전극(135c)으로부터 일정 거리 이격되어 형성되는 바 형상의 온도센서(185)와, 제 1 전극(133c), 제 2 전극(135c), 및 온도센서(185)를 감싸도록 형성된 외장재(131c)로 구성되며, 상기 온도센서(185)는 시료와 접촉이 용이하도록 외장재(131c)로부터 외부로 돌출되는 것이 바람직하다.

상기 측정장치(130a, 130b, 130c)의 구성에서, 제 1 전극(133a, 133b 또는 133c)은 시료와 접촉하며, 발진회로부(170)를 통해 특정 주파수의 교류전압 신호를 입력받는다. 제 2 전극(135a, 135b 또는 135c)은 시료와 접촉하여 시료의 염도를 측정한다. 한편, 온도센서(185)는 시료와 직접 접촉하므로 시료가 위치한 주변의 온도를 반영한 시료의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다. 따라서 온도센서(185)는 시료의 온도를 측정하여 시료의 온도변화에 따라 나타나는 저항값의 변화를 전압레벨로 변환하여 신호 검출부(160)에 출력한다. 온도센서(185)는 온도측정의 정확도를 높이기 위해 Pt 100Ω의 백금온도 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 백금 온도 센서를 이용하면 다른 재료를 이용하였을 때 발생하는 신호의 재현성과 불안정성을 개선하여 안정된 신호를 얻을 수 있다. 또한 백금 온도 센서는 산과 알칼리에 모두 강한 특성을 가지고 있으므로 시료와 직접 접촉하여도 염도 측정장치 자체에 악영향을 끼치지 않고, 따라서 측정장치의 신뢰도를 높일 수 있을 뿐 아니라 열화를 방지할 수 있다. 그리고 상기 온도센서(185)는 온도 변화에 따른 저항변화를 전압 값으로 변환시키고, 변환된 전압 값을 이용하여 시료의 온도를 보상한다.

이하, 상기와 같이 구성된 자동교정기능을 갖는 시료 측정장치의 작용에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 자동교정 기능을 갖는 시료측정장치는 식염수(0.9%)와 표준용액이 온도에 따라 변하는 값을 온도 보정값으로 취하여 보정계수로 교정이 이루어질 수 있도록 한다. 즉 온도센서로 측정한 온도의 변화에 대한 시료의 수치변화를 프로그램화하여 온도 변화에 따라 자동으로 시료 측정용 신호들이 교정된다.

다음으로 기준시료에 대한 온도보정수치를 각각의 시료에 대해 산출하여 온도테이 블을 생성시키며, 온도테이블에 해당하는 보정계수를 각각의 시료에 적용하는 프로그램을 작성하여 저장부(110)에 저장시킨 후, 상기 저장부(110)에 저장된 프로그램에 의해 마이크로프로세서(160)가 동작되도록 한다. 이와 같이 본원발명은 온도가 변화할 때마다 자동으로 프로그램이 작동하도록 하여 측정값을 교정할 수 있도록 하고 있다.

이상과 같은 초기 세팅 작업이 이루어지고 나면, 키 입력 회로부(120)를 조작하여 각종 시료에 대해 측정을 가능하게 하는 측정모드로 전환될 수 있다.

이하, 도 3에 도시된 링타입 측정장치를 예로 들어 시료의 염도를 측정하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

사용자가 도 3에 도시된 링타입 측정장치의 수용부(131a)에 염도를 측정하기 위한 시료를 집어넣고 키입력 회로부(110)를 조작하여 염도측정 모드를 선택하면, 마이크로프로세서(160)는 온도센서(185)로부터 주변온도가 반영된 시료의 온도를 입력받고, 입력된 온도가 저장부(110)의 온도 테이블에 존재하는지를 체크한다. 이 온도 테이블에는 각 온도에 매칭되는 보정계수가 미리 저장되어 있다. 또한 마이크로프로세서(160)는 온도 저장부(110)의 온도 테이블에 미리 저장되어 있는 보정계수를 읽어 들여 시료의 온도에 따라 염도 측정장치로부터 측정된 값이 자동으로 교정되도록 한다.

한편, 마이크로프로세서(160)는 키입력 회로부(110)로부터 염도 측정 명령 신호를 받으면 발진회로부(170)에 제어신호를 출력한다. 발진회로부(170)는 마이크로프로세서(160)로부터의 제어신호에 응하여 특정 주파수의 발진신호를 발생시켜 시료측정부(130)로 출력한다. 이때 발진 신호의 주파수는 염도 15%까지 안정적으로 측정할 수 있도록 설정되어야 한다.

발진회로부(170)로부터 발생되는 특정 주파수의 발진신호는 시료에 접촉되어 있는 링타입 측정장치(130a)의 제 1 전극(130a)으로 전달되고, 제 1 전극(130a)은 발진신호에 의해 작동되어 시료의 전도도를 변경시킨다.

이와 같이 변경된 시료의 전도도는 링타입 측정장치(130a)의 제 2 전극(130b)을 통해 출력되고, 교류전압 감지부(140a)는 염도 변화에 따라 제 2 전극(130b)을 통해 발생되는 교류 전압 변화를 감지하여 직류전압 변환부(140b)로 출력한다. 직류전압 변환부(140)는 직류전압 변환부(140b)에서 출력된 교류 전압을 직류전압으로 변환하고, 신호 처리부(150)는 레벨 변환부(140)로부터 출력되는 직류레벨의 염도 감지 신호를 이용하여 염도 측정용 비교신호를 출력한다.

한편, 온도센서(185)는 시료의 염도가 정확하게 측정되어 온도에 따른 변화가 반영될 수 있도록 시료의 염도를 실시간으로 측정하여 레벨 변환부(140)를 통해 신호처리부(150)에 출력한다. 이때 온도센서(185)의 출력전압은 측정 초기 마이크로프로세서(160)의 자동교정 프로그램에 의해 변경된 상태이다.

상기와 같이 신호 처리부(150)에 의해 처리가 완료된 염도 측정값이 마이크로프로세서(160)로 입력되면, 마이크로프로세서(160)는 신호처리부에 의해 처리된 측정 비교신호의 값에 저장부(110)에 저장된 보정값을 적용하여 최종값을 구하며, 그 최종값을 표시부(190)에 표시하여 사용자들이 시료의 염도를 알 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 시료측정장치는 스팬 보정부(180)를 포함할 수 있다. 상기 스팬 보정부(180)는 시료의 염도를 측정하고자 할 때 온도가 급격히 떨어지거나 올라가는 등 그 측정 환경이 급격히 달라지는 환경변화가 생겼을 때 사용자가 이를 작동시켜 신호 처리부(150)로부터 마이크로프로세서(160)로 입력되는 측정 비교신호의 값이 일정하게 유지도록 하는 것이다. 예를 들어, 사용자가 필요에 따라 스팬 보정부(180)를 동작시키면, 마이크로프로세서(160)는 미리 설정되어 있는 시간동안 전압이 스팬 보정부(180)로 공급되도록 하고, 스팬 보정부(180)는 상기 마이크로프로세서(160)의 제어에 따라 전원이 공급되는 동안에만 작동된다.

상기와 같이 스팬 보정부(180)가 작동되면, 상기 신호 처리부(150)에서 마이크로프로세서(160)로 입력되는 측정 비교신호가 마이크로프로세서(160)에서 인식될 수 있도록 그 값이 조정되어, 외부 환경에 영향을 받지 않고 시료의 염도를 정확하게 측정할 수 있게 된다.

이상, 본 발명에 따르는 온도보정기능을 갖는 시료측정장치를 시료의 염도 측정을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 염도 외에도 당도, 산도, 수분 측정에도 적용될 수 있음이 분명하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명은 시료의 염도, 당도, 산도, 수분을 측정하는데 있어, 시료의 온도와 시료가 위치하는 장소의 실내온도가 반영되어 측정되므로, 시료의 염도, 당도, 산도, 수분 등의 농도 값이 정확하게 산출될 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 온도보정 기능을 갖는 시료 측정 장치에 있어서,

   시료의 온도에 매칭되어 보정계수가 등록되어 있는 온도 테이블을 저장하는 저장부;

   사용자의 조작에 따라 시료 측정 개시신호를 출력하는 키 입력 회로부;

   상기 키 입력 회로부로부터 출력되는 상기 측정 개시신호에 따라 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서;

   상기 마이크로프로세서의 제어신호에 따라 발진신호를 발생시켜 출력하는 발진회로부;

   상기 발진회로부로부터 출력되는 발진신호에 동기시켜 시료를 측정하여 시료 측정신호를 생성한 후 출력하는 시료 측정부;

   시료의 온도를 실시간으로 측정하여 출력하는 온도센서;

   상기 시료 측정부로부터 출력되는 교류레벨의 시료 측정신호를 직류레벨로 변환시키는 레벨 변환부;

   상기 레벨 변환부로부터 출력되는 직류레벨의 시료 측정신호를 이용하여 시료 측정 비교신호로 변환하여 출력하는 신호처리부; 및

   상기 마이크로프로세서의 제어에 따라 상기 신호처리부에서 출력되는 시료 측정 비교신호를 일정하게 유지시켜 주는 스팬 보정부를 포함하며,

   상기 마이크로 프로세서는 상기 키 입력 회로부로부터 입력되는 시료 측정 개시 신호에 응하여 현재 모드를 시료 측정모드로 전환한 후, 상기 온도센서로부터 입력되는 시료의 온도를 체크하고, 시료의 온도에 매칭되는 보정계수를 상기 저장부에 저장된 온도 테이블로부터 읽어 들이고, 상기 보정계수를 이용하여 상기 신호처리부로부터 출력되는 시료 측정 비교신호를 보정하며, 상기 보정된 시료 측정 비교신호를 이용하여 시료의 측정값을 산출하고, 산출된 시료의 측정값이 표시부의 화면상에 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 시료 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자동교정기능을 갖는 시료 측정장치는 당도계, 산도계, 염도계, 수분계 중 하나인 것을 특징으로 하는 시료 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 시료의 측정값은 시료의 당도, 시료의 산도, 시료의 염도, 시료의 수분 중 하나인 것을 특징으로 하는 시료 측정장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 시료 측정부와 상기 온도센서는 일체로 형성되고,

   상기 시료 측정부는 상기 주파수 전달부로부터 출력된 교류전압을 감지하며 시료와 접촉하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극으로부터 이격되어 설치되며, 상기 시료와 접촉하여 시료의 염도를 측정하기 위한 제 2 전극을 포함하며, 상기 온도센서는 상기 제 1 전극과 제 2 전극 중 어느 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 시 료 측정장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 온도센서는 Pt 100Ω의 백금센서인 것을 특징으로 하는 시료 측정장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도 테이블은, 기준시료에 대한 온도 보정값을 각각의 시료에 대해 산출한 보정계수를 저장하는 것을 특징으로 하는 시료 측정장치.

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