KR100918188B1 - Vibration sensor of independent electric power type and vibration sensor module using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자가 발전형 진동 센서 및 이를 이용한 진동 센서 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 별도의 전원 공급없이 진동 센서 자체에서 전력을 발생시켜 사용하여, 전원 라인의 형성에 따른 신호 드롭 현상을 제거함으로써 진동 센서의 민감도 및 신뢰성을 향상시킨 자가 발전형 진동 센서 및 이를 이용한 진동 센서 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a self-powered vibration sensor and a vibration sensor module using the same, and more particularly, by using the power generated by the vibration sensor itself without a separate power supply, to eliminate the signal drop due to the formation of the power line The present invention relates to a self-powered vibration sensor and a vibration sensor module using the same that improve the sensitivity and reliability of the vibration sensor.
진동 센서는 외부에서 발생하는 진동을 감지하기 위한 센서이다. 이러한 진동 센서는 기술적으로 크게 반도체 특성을 이용하는 방법과 기계적인 공진 모드를 이용하는 방법으로 분류될 수 있다.The vibration sensor is a sensor for detecting an external vibration. Such vibration sensors can be largely classified into a method using a semiconductor characteristic and a method using a mechanical resonance mode.
반도체 특성을 이용하는 방법은 반도체 기술을 이용하여 미세한 구조물을 만들고, 구조물 자체가 가속도 방향에 따라 기울어짐에 따라 나타나는 저항값 또는 전류값의 변화로 진동이나 가속도를 인식하는 방법으로, 양산성이 용이하고 X,Y,Z 축 방향으로의 진동과 가속도를 감지하기 용이하여 널리 사용되고 있다.The method using the semiconductor characteristics is a method of making a fine structure using semiconductor technology and recognizing vibration or acceleration due to a change in resistance value or current value that appears as the structure itself is inclined along the acceleration direction. It is widely used because it easily detects vibration and acceleration in the X, Y, and Z directions.
반면, 기계적인 공진 모드를 이용하는 진동 센서는 내부의 스프링에 연결된 물체가 가속도에 따라 발생하는 힘에 의해 자장의 변화, 또는 볼의 위치 변화, 또는 스프링에 작용하는 텐션(tension)을 측정하여 진동 또는 가속도 변화를 인식하는 방법이다. 기계적 공진 모드를 이용하는 진동 센서는 대역폭이 넓은 신호를 감지할 수는 있으나, 내부 구조물을 구성하기 어려워서 특수 산업용이나 군사용으로 널리 사용되고 있다.On the other hand, the vibration sensor using the mechanical resonance mode measures the change in the magnetic field, the position of the ball, or the tension acting on the spring by the force generated by the acceleration of the object connected to the spring inside the vibration or This is a way of recognizing acceleration changes. Vibration sensors using a mechanical resonance mode can detect a wide bandwidth signal, but it is difficult to construct an internal structure, so it is widely used for special industrial or military use.
상기의 반도체 특성을 이용한 진동 센서에 널리 사용되는 재료가 압전 세라믹 소자이다. 압전 세라믹 소자는 압전 현상이라는 특이한 특성을 갖는데, 이는 외부로부터 기계적인 변형이 가해지면 전기 분극(전장 또는 전압)이 유도되는 현상이다. 또한, 압전 세라믹 소자에 압전 전장이 가해지면 기계적인 변형이 발생한다. 이와 같이, 외부로부터 가해지는 진동과 같은 외력에 의해 압전 세라믹 소자에서 발생하는 압전 현상을 감지하여 진동 센서로서 사용 가능하게 된다.Piezoelectric ceramic elements are a material widely used for vibration sensors utilizing the above-described semiconductor characteristics. Piezoelectric ceramic devices have a peculiar characteristic called piezoelectric phenomenon, which is an electric polarization (electric field or voltage) induced when mechanical deformation is applied from the outside. In addition, mechanical deformation occurs when a piezoelectric electric field is applied to the piezoelectric ceramic element. As described above, the piezoelectric phenomenon generated in the piezoelectric ceramic element may be detected by an external force such as vibration applied from the outside, and thus it may be used as a vibration sensor.
도 1은 종래의 압전 세라믹 소자를 이용한 진동 센서가 설치된 회로 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 압전 세라믹 소자를 이용한 진동 센서가 진동을 감지하는 진동자로 기능하기 위해서서는 진동 센서에 저항 R1을 통해 전원이 공급되어야 한다.1 is a diagram showing a circuit configuration provided with a vibration sensor using a conventional piezoelectric ceramic element. Referring to FIG. 1, in order for a vibration sensor using a piezoelectric ceramic element to function as a vibrator for detecting vibration, power must be supplied to the vibration sensor through a resistor R1.
그런데, 외부로부터의 진동에 의해 진동이 발생하면 진동 센서가 반응하여 신호, 즉 전압의 변화가 발생하는데, 전원 공급을 위한 저항 R1을 통해 역 드롭(Drop)이 발생하기 때문에 신호의 손실이 발생하게 된다. 이는 진동 센서의 민감도나 신뢰성을 저해하는 원인으로 작용할 수 있다.However, when the vibration is generated by the vibration from the outside, the vibration sensor reacts to generate a signal, that is, a change in voltage. Since a reverse drop occurs through the resistor R1 for power supply, signal loss occurs. do. This may act as a cause of impairing the sensitivity or reliability of the vibration sensor.
또한, 진동 센서로부터 출력되는 신호가 TR1의 베이스와 연결됨으로써, 신호가 베이스를 통해 증폭되지만 신호의 드롭 현상 또한 발생하여, 진동 센서의 민감도나 신뢰성을 저해하는 원인으로 작용하게 된다.In addition, since the signal output from the vibration sensor is connected to the base of TR1, the signal is amplified through the base, but the drop of the signal also occurs, thereby acting as a cause of impairing the sensitivity or reliability of the vibration sensor.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 별도의 전원 공급없이 진동 센서 자체에서 전력을 발생시켜 사용하여, 전원 라인의 형성에 따른 신호 드롭 현상을 제거함으로써 진동 센서의 민감도 및 신뢰성을 향상시킨 자가 발전형 진동 센서를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 진동 센서의 민감도를 증가시켜 미세한 진동까지 감지할 수 있는 자가 발전형 진동 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by using the power generated by the vibration sensor itself without a separate power supply, by removing the signal drop phenomenon due to the formation of the power line sensitivity and sensitivity of the vibration sensor The object of the present invention is to provide a self-generated vibration sensor with improved reliability. In addition, an object of the present invention is to provide a self-developed vibration sensor capable of increasing the sensitivity of the vibration sensor to detect even minute vibrations.
그리고, 수중이나 지중과 같이 수분의 영향을 받을 수 있는 설치 위치에도 설치가 가능하면서도 미세한 진동까지 감지할 수 있는 진동 센서 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.Further, the object of the present invention is to provide a vibration sensor module that can be installed in an installation location that can be affected by water, such as underwater or underground, and can detect even minute vibrations.
상기 목적은 본 발명에 따라, 제1 진동판과; 상기 제1 진동판에 대향하게 소정 간격 이격된 제2 진동판과; 상기 제1 진동판과 상기 제2 진동판 사이에 개재되어 외부로부터의 기계적 변형에 따라 피에조 전기를 발생하는 피에조 소자층과; 상기 제2 진동판에 대향하게 소정 간격 이격된 제3 진동판과; 상기 피에조 소자층에서 발생된 상기 피에조 전기에 의해 충전된 생태로 유지되며, 외부로부터의 진동을 감지하여 진동 감지 신호를 출력하는 압전 세라믹 소자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전형 진동 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전형 진동 센서에 의해서 달성된다.According to the present invention, the object and the first diaphragm; A second diaphragm spaced apart from the first diaphragm by a predetermined interval; A piezoelectric element layer interposed between the first diaphragm and the second diaphragm to generate piezoelectricity according to mechanical deformation from the outside; A third diaphragm spaced apart from the second diaphragm by a predetermined interval; And a piezoelectric ceramic element layer which is maintained in an ecological state charged by the piezoelectric electricity generated in the piezoelectric element layer and detects vibration from the outside and outputs a vibration detection signal. It is achieved by a self-generating vibration sensor characterized in that.
여기서, 상기 피에조 소자층은 분말 형태의 피에조 소자를 포함하여 마련되고; 상기 압전 세라믹 소자층은 분말 형태의 압전 세라믹 소자를 포함하여 마련되며; 상기 제1 진동판과 상기 제2 진동판 사이의 가장자리 영역을 밀폐하는 제1 밀폐부재와, 상기 제2 진동판과 상기 제2 진동판 사이의 가장자리 영역을 밀폐하는 제2 밀폐부재를 더 포함할 수 있다.Here, the piezoelectric element layer is provided including a piezoelectric element in powder form; The piezoelectric ceramic element layer is provided including a piezoelectric ceramic element in powder form; The display device may further include a first sealing member sealing the edge region between the first diaphragm and the second diaphragm, and a second sealing member sealing the edge region between the second diaphragm and the second diaphragm.
그리고, 상기 압전 세라믹 소자는 바륨 티탄산(Barium titanate), 납 지르콘 티탄산(Lead zirconate-titanate), 납 티탄산 (Lead titanate) 및 나트륨-칼륨 니오베이트(Sodium-potassium niobate) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 마련 될 수 있다.The piezoelectric ceramic device may be any one or a mixture of barium titanate, lead zirconate-titanate, lead titanate, and sodium-potassium niobate. Can be arranged.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 내부에 수용공간이 형성된 상향 개구된 모듈 본체와; 상기 모듈 본체의 상부를 폐쇄하는 본체 커버와; 상기 모듈 본체의 바닥면에 안착되어 상기 수용공간에 수용되는 압전 방식의 진동 센서와; 상기 진동 센서의 상부에 배치되도록 상기 모듈 본체의 상기 수용공간에 수용되어 상기 진동 센서로부터의 진동 감지 신호를 처리하는 신호 처리 모듈과; 상기 모듈 본체의 외주면에 형성된 적어도 하나의 결합공과; 일측이 상기 결합공에 삽입되어 결합되고 타측이 상기 진동 센서 모듈이 설치되는 인근의 구조물에 연결되어 외부로부터의 진동을 상기 모듈 본체로 전달하는 진동 전달 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 센서 모듈에 의해서도 달성될 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the module body is opened upwardly formed receiving space therein; A body cover for closing an upper portion of the module body; A piezoelectric vibration sensor mounted on a bottom surface of the module body and accommodated in the accommodation space; A signal processing module accommodated in the accommodation space of the module main body so as to be disposed above the vibration sensor and processing the vibration detection signal from the vibration sensor; At least one coupling hole formed on an outer circumferential surface of the module body; One side is inserted into the coupling hole is coupled to the other side is connected to a structure adjacent to the vibration sensor module is installed in the vibration sensor module comprising a vibration transmission cable for transmitting vibration from the outside to the module body Can also be achieved.
여기서, 상기 결합공의 내벽면에는 나사산이 형성되어 상기 진동 전달 케이블의 일측과 나사결합 하도록 마련되며; 상기 결합공과 상기 진동 전달 케이블 사이의 적어도 일 영역에는 탄성 재질의 밀폐부재가 개재될 수 있다.Here, the thread is formed on the inner wall surface of the coupling hole is provided to be screwed with one side of the vibration transmission cable; An at least one region between the coupling hole and the vibration transmission cable may be provided with a sealing member made of an elastic material.
그리고, 상기 진동 센서는 상기 자가 발전형 진동 센서로 마련되며; 상기 자가 발전형 진동 센서의 상기 제1 진동판은 상기 모듈 본체의 바닥면에 부착될 수 있다.The vibration sensor is provided with the self-generating vibration sensor; The first diaphragm of the self-generating vibration sensor may be attached to the bottom surface of the module body.
또한, 상기 모듈 본체의 상부면에는 원주 방향을 따라 링 삽입홈이 형성되고; 상기 링 삽입홈에 삽입되어 상기 본체 커버가 상기 모듈 본체를 폐쇄할 때 상기 본체 커버의 하부면에 밀착되는 탄성 재질의 오링을 더 포함할 수 있다.In addition, a ring insertion groove is formed in the upper surface of the module body along the circumferential direction; It may further include an O-ring of an elastic material inserted into the ring insertion groove to be in close contact with the lower surface of the body cover when the body cover closes the module body.
본 발명에 따르면, 별도의 전원 공급없이 진동 센서 자체에서 전력을 발생시켜 사용하여, 전원 라인의 형성에 따른 신호 드롭 현상을 제거함으로써 진동 센서의 민감도 및 신뢰성을 향상시킨 자가 발전형 진동 센서가 제공된다.According to the present invention, there is provided a self-powered vibration sensor that improves the sensitivity and reliability of the vibration sensor by generating and using power from the vibration sensor itself without supplying power, thereby eliminating signal drop due to the formation of a power line. .
또한, 진동 센서의 민감도를 증가시켜 미세한 진동까지 감지할 수 있는 자가 발전형 진동 센서가 제공된다.In addition, by increasing the sensitivity of the vibration sensor is provided a self-developed vibration sensor that can detect even minute vibration.
그리고, 수중이나 지중과 같이 수분의 영향을 받을 수 있는 설치 위치에도 설치가 가능하면서도 미세한 진동까지 감지할 수 있는 진동 센서 모듈이 제공된다.In addition, the vibration sensor module can be installed in the installation location that may be affected by moisture, such as underwater or underground, and can detect even minute vibrations.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.
본 발명에 따른 자가 발전형 진동 센서(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 진동판(11a), 제2 진동판(11b), 제3 진동판(11c), 피에조 소자층(12) 및 압전 세라믹 소자층(13)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the self-powered
제1 진동판(11a)과 제2 진동판(11b)은 상호 대향하게 소정 간격 이격된다. 그리고, 제2 진동판(11b)과 제3 진동판(11c) 또한 상호 대향하게 소정 간격 이격된다. 여기서, 본 발명에 따른 제1 진동판(11a), 제2 진동판(11b) 및 제3 진동판(11c)은 도전성의 금속 재질로 마련되며, 본 발명에서는 은 또는 알루미늄 재질로 마련되는 것을 일 예로 한다.The
피에조 소자층(12)은 제1 진동판(11a)과 제2 진동판(11b) 사이에 개재된다. 여기서, 피에조 소자층(12)은 외부로부터의 기계적 변형, 본 발명에서는 진동에 따라 피에조 전기를 발생하는 피에조 소자로 마련된다.The
여기서, 피에조 소자는 내부 결정에 외부로부터의 변형력이 가해질 때 그 결정의 전기 편극(Electric polarization)이 변화하는 성질을 가지며, 이러한 전기 편극에 따라 피에조 전기를 발생한다.Here, the piezoelectric element has a property that the electric polarization of the crystal changes when a strain from the outside is applied to the internal crystal, and generates piezoelectric electricity according to the electric polarization.
압전 세라믹 소자층(13)은 제1 진동판(11a)과 제2 진동판(11b) 사이에 개재된다. 그리고, 압전 세라믹 소자층(13)은 피에조 소자층(12)에서 발생한 피에조 건기에 의해 충전된 상태로 유지되며, 외부로부터의 진동이 감지되는 경우 진동 감지 신호를 출력한다.The piezoelectric
보다 구체적으로 설명하면, 압전 세라믹 소자층(13)은 전기적 유전체로서의 기능을 수행하며, 본 발명에서는 압전 세라믹 소자로 마련된다. 즉, 전기적 유전체인 압전 세라믹 소자로 구성된 압전 세라믹 소자층(13)이 금속 재질의 제2 진동판(11b)과 제2 진동판(11b) 사이에 위치하게 되어 콘덴서의 기능을 갖게 된다.More specifically, the piezoelectric
따라서, 외부로부터의 진동에 따라 피에조 소자층(12)에서 발생한 피에조 전기가 압전 세라믹 소자층(13)에 인가되고, 압전 세라믹 소자층(13)을 구성하는 압전 세라믹 소자에서 발생하는 분극 현상에 따라 압전 세라믹 소자층(13)이 충전된다.Accordingly, piezoelectric power generated in the
상기와 같은 과정을 통해 압전 세라믹 소자층(13)이 충전된 상태에서, 외부로부터 진동이 발생하면 제2 진동판(11b) 및 제3 진동판(11c)을 비롯하여 압전 세라믹 소자층(13)이 진동하게 되는데, 진동에 따른 정전용량의 변화와 정전 용량의 변화로 발생하는 전압의 변화를 진동 감지 신호로 출력받아 진동을 감지할 수 있다.In the state in which the piezoelectric
여기서, 본 발명에 따른 압전 세라믹 소자는 바륨 티탄산(Barium titanate), 납 지르콘 티탄산(Lead zirconate-titanate), 납 티탄산 (Lead titanate) 및 나트륨-칼륨 니오베이트(Sodium-potassium niobate) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 마련될 수 있다.Here, the piezoelectric ceramic device according to the present invention is any one or two of barium titanate, lead zirconate-titanate, lead titanate, and sodium-potassium niobate. It can be provided with a mixture of the above.
상기와 같은 구성을 통해 피에조 소자층(12)의 진동에 따라 발생하는 피에조 전기를 이용하여 압전 세라믹 소자층(13)을 충전시켜 이를 압전 세라믹 소자층(13)이 진동 센서(10)로서 동작할 때 필요한 전원으로 이용함으로써, 별도의 전원 공급없이 진동 센서(10)로서의 동작이 가능하게 된다. 따라서, 종래의 진동 센서(10)에서 전원 공급을 위한 전원 라인에서 발생하는 진동 감시 신호의 드롭 현상이 제거되어 진동 센서(10)로서의 민감도 및 신뢰성이 향상된다.Through the configuration as described above, the piezoelectric
또한, 압전 세라믹 소자층(13)이 외부로부터 진동이 발생할 때, 정전용량의 변화와 이에 따른 전압의 변화가 동시에 발생하고, 이러한 변화가 진동 감지 신호로 출력됨으로써, 미세한 진동도 감지가 가능하게 되어 민감도가 향상되는 효과가 제공된다.In addition, when the piezoelectric
도 4는 본 발명에 따른 자가 발전형 진동 센서(10)로부터 진동 감시 신호를 얻기 위한 회로 구성을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자가 발전형 진동 센서(10)의 동작에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원 라인이 연결되지 않음을 알 수 있다.4 is a diagram illustrating a circuit configuration for obtaining a vibration monitoring signal from the self-generating
또한, 본 발명에 따른 자가 발전형 진동 센서(10)로부터 출력된 진동 감시 신호가 커패시터(C1)를 통해 OP AMP(30)로 연결되어 종래에 트랜지스터(도 1의 T1)를 통해 연결됨에 따라 발생하는 드롭 현상을 제거할 수 있게 된다.In addition, the vibration monitoring signal output from the self-powered
여기서, 도 4의 미설명 참조번호는 50은 OA AMP(30)를 통해 증폭된 진동 감지 신호를 이용하여 최종적인 신호를 출력하기 위한 신호처리부이다.Here,
한편, 본 발명에 따른 자가 발전형 진동 센서(10)의 피에조 소자층(12)은 분말 형태의 피에조 소자로 마련되고, 압전 세라믹 소자층(13)은 분말 형태의 압전 세라믹 소자가 마련되는 것을 예로 한다.On the other hand, the
그리고, 분말 형태의 피에조 소자가 제1 진동판(11a) 및 제2 진동판(11b) 사이로부터 외부로 빠져나가는 것이 방지되도록, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 진동판(11a)과 제2 진동판(11b) 사이의 가장자리 영역을 밀폐하는 제1 밀폐부재(14)가 마련된다. 마찬가지로, 분말 형태의 압전 세라믹 소자가 제2 진동판(11b) 및 제3 진동판(11c) 사이로부터 외부로 빠져나가는 것이 방지되도록, 제2 진동판(11b)과 제3 진동판(11c) 사이의 가장자리 영역을 밀폐하는 제2 밀폐부재(14)가 마련된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the piezoelectric element in powder form is prevented from escaping from outside between the
여기서, 본 발명에 따른 제1 밀폐부재(14) 및 제2 밀폐부재(14)는 외부로부터의 진동이 제1 진동판(11a), 제2 진동판(11b), 제3 진동판(11c), 피에조 소자층(12) 및 압전 세라믹 소자층(13)에 충분히 전달될 수 있도록 실리콘 재질과 같이 탄성을 갖는 재질로 마련되는 것이 바람직하다.Here, the first sealing
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 진동 센서 모듈(1)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the
본 발명에 따른 진동 센서 모듈(1)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 모듈 본체(80), 본체 커버(70), 진동 센서(10), 신호 처리 모듈(10a), 모듈 본체(80)에 형성된 적어도 하나의 결합공(81) 및 진동 전달 케이블(90)을 포함한다.As shown in FIGS. 5 and 6, the
모듈 본체(80)는 수용공간(80a)이 형성된 상향 개구된 형태를 갖는다. 본 발명에서는 모듈 본체(80)가 납작한 원기둥 형태를 갖는 것을 예로 하고 있으나, 그 형태가 이에 국한되지 않음은 물론이다.The
본체 커버(70)는 모듈 본체(80)의 상부를 폐쇄한다. 여기서, 모듈 본체(80)의 상부면에는 원주 방향을 따라 내부에 나사산이 형성된 복수의 나사홀(80c)이 형성되고, 본체 커버(70)에는 모듈 본체(80)의 나사홀(80c)에 대응하는 위치에 관통 형성된 복수의 통과공(70c)이 형성되어, 통과공(70c)을 각각 통과한 나사나 볼트(91)가 나사홀(80c)이 나사 결합됨으로써 본체 커버(70)가 모듈 본체(80)를 폐쇄하는 것을 예로 하고 있다.The body cover 70 closes the upper portion of the
여기서, 모듈 본체(80)의 상부는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 단차지도록 형성되어, 본체 커버(70)가 모듈 본체(80)의 상부를 폐쇄할 때 단차진 영역 내부로 삽입되는 형태가 되어 본 발명에 따른 진동 센서 모듈(1)의 상부가 평평한 형태가 된다.Here, the upper part of the module
또한, 모듈 본체(80)의 상부면에는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 원주 방향을 따라 링 삽입홈(80b)이 형성될 수 있다. 그리고, 링 삽입홈(80b)에는 탄성 재질의 오링(85)이 삽입된다. 이에 따라, 본체 커버(70)가 모듈 본체(80)의 상부 를 폐쇄할 때 본체 커버(70)의 하부면이 탄성 재질의 오링(85)에 밀착되어 모듈 본체(80)의 내부 수용공간(80a)의 밀폐 가능하게 된다.In addition, as shown in FIGS. 5 and 6, a
한편, 진동 센서(10)는 모듈 본체(80)에 형성된 수용공간(80a)에 수용되는데, 본 발명에서는 진동 센서(10)가 모듈 본체(80)의 바닥면에 안착되는 것을 예로 한다. 이에 따라, 외부로부터의 진동이 모듈 본체(80)에 전달될 때, 모듈 본체(80)로부터 바닥면에 부착된 진동 센서(10)로 진동이 전달될 수 있도록 한다.On the other hand, the
여기서, 본 발명에 따른 진동 센서 모듈(1)에 사용되는 진동 센서(10)는 압전 방식의 진동 센서(10)이며, 본 발명에서는 상술한 자가 발전형 진동 센서(10)가 적용되는 것을 일 예로 한다. 이 때, 자가 발전형 진동 센서(10)의 제1 진동판(11a)이 모듈 본체(80)의 바닥면에 부착된다.Here, the
신호 처리 모듈(10a)은 진동 센서(10)의 상부에 배치되도록 모듈 본체(80)의 수용공간(80a)에 수용된다. 그리고, 신호 처리 모듈(10a)은 진동 센서(10)로부터 전달되는 진동 감지 신호를 처리하여 진동 센서 모듈(1)의 외부로 출력한다. 여기서, 본 발명에 따른 신호 처리 모듈(10a)은 PCB 형태로 마련되는 것을 예로 한다.The
한편, 결합공(81)은 모듈 본체(80)의 외주면에 형성되는데, 본 발명에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 3개의 결합공(81)이 모듈 본체(80)에 형성되는 것을 예로 하고 있다.On the other hand, the
진동 전달 케이블(90)의 일측이 결합공(81)에 삽입된다. 여기서, 결합공(81)의 내벽면에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 내벽면에 나사산이 형성되어 진동 전달 케이블(90)의 일측에 형성된 나사산을 통해 나사 결합되는 것을 일 예로 한 다.One side of the
또한, 진동 전달 케이블(90)의 타측은 본 발명에 따른 진동 센서 모듈(1)이 설치되는 인근의 구조물에 연결된다. 여기서, 진동 전달 케이블(90)은 양 끝단 방향으로 팽팽하게 긴장된 상태로 유지되도록 설치한다.In addition, the other side of the
상기와 같은 구성에 따라, 외부에서 진동이 발생하게 되면 진동 센서(10)가 수용된 모듈 본체(80)로 유입되는 진동과, 진동 전달 케이블(90)로 유입되는 진동이 진동 전달 케이블(90)을 타고 모듈 본체(80)로 전달됨으로써, 진동 센서(10)에 전달되는 진동량이 증가하여 미세한 진동도 감지할 수 있는 진동에 대한 민감도가 향상된다.According to the configuration as described above, when the vibration is generated from the outside, the vibration flowing into the module
여기서, 모듈 본체(80)의 결합공(81)과 진동 전달 케이블(90) 사이의 적어도 일 영역에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 탄성 재질의 탄성부재(82)가 개재될 수 있다. 도 6을 참조하여 설명하면, 결합공(81)의 반경방향 외측 영역이 단차지도록 형성되고 그 내부에 원통 형상의 탄성부재(82)가 삽입되어, 탄성부재(82)를 통과한 진동 전달 케이블(90)이 내부에 형성된 나사산을 통해 결합된다. 이를 통해, 탄성부재(82)의 탄성력에 의해 진동 전달 케이블(90)과 탄성부재(82)가 기밀하게 접촉됨으로써, 결합공(81) 내부로 수분이나 공기가 유입되는 것을 차단할 수 있다.Here, in at least one region between the
또한, 모듈 본체(80)의 외주면에는 전원 케이블 통과공(81a)이 형성될 수 있다. 그리고, 전원 케이블 통과공(81a)를 통해 모듈 본체(80) 외부로부터 전원 케이블(82)이 통과하여 모듈 본체(80) 내부에 수용된 신호 처리 모듈(10a)과 연결됨으로써, 진동 센서(10)로부터 출력되어 신호 처리 모듈(10)에 의해 증폭 등의 신호 처리를 거친 진동 감지 신호가 진동 센서 모듈(1)의 외부로 전송 가능하게 된다.In addition, a power cable through
한편, 본 발명에 따른 진동 센서 모듈(1)의 모듈 본체(80)와 본체 커버(70) 간의 연결 부분, 본체 커버(70)의 통과공(70c) 및 결합공(81)은 실리콘 재질과 같이 방수 재질을 이용하여 밀폐 시킬 수 있다. 그리고, 진동 전달 케이블(90)은 금속 재질의 내심 부재와, 내심 부재의 방수처리를 위해 내심 부재를 감싸는 방수 커버로 구성될 수 있다.Meanwhile, the connection portion between the module
이와 같이, 진동 센서 모듈(1)의 외부를 방수 처리함으로써, 진동 센서 모듈(1)을 수중이나 지중과 같이 수분의 영향을 받을 수 있는 장소에 설치가 가능하게 된다. 또한, 외부로부터 발생하는 진동이 진동 전달 케이블(90)과 모듈 본체(80)를 통해 모듈 본체(80)에 수용된 진동 센서(10)로 전달됨으로써, 기존의 진동 센서(10)가 방수 처리로 인해 진동에 대한 민감도가 저해되는 현상을 제거할 수 있게 된다.Thus, by waterproofing the exterior of the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
도 1은 종래의 압전 세라믹 소자를 이용한 진동 센서가 설치된 회로 구성을 도시한 도면이고,1 is a view showing a circuit configuration provided with a vibration sensor using a conventional piezoelectric ceramic element,
도 2는 본 발명에 따른 자가 발전형 진동 센서의 사시도이고,2 is a perspective view of a self-generating vibration sensor according to the present invention,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이고,3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2,
도 4는 본 발명에 따른 자가 발전형 진동 센서가 설치된 회로 구성을 도시한 도면이고,4 is a diagram illustrating a circuit configuration in which a self-generating vibration sensor is installed according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 진동 센서 모듈의 분해 사시도이고,5 is an exploded perspective view of a vibration sensor module according to the present invention;
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5.
Claims (7)
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