KR100946453B1

KR100946453B1 - 전방위의 기울기 및 진동 감지용 센서

Info

Publication number: KR100946453B1
Application number: KR1020077016361A
Authority: KR
Inventors: 비 켈리 주니어 휘트모어; 블레이즈 브라이언
Original assignee: 시그널퀘스터 인코퍼레이티드
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2010-03-10
Also published as: US20060157331A1; WO2006078602A2; AU2006206679A1; CA2594949A1; CA2594949C; CN105448594A; EP1878034A2; JP2008532208A; MX2007008709A; KR20070100943A; WO2006078602A3; EP1878034A4; US7326866B2

Abstract

센서는 제1 전기 도전성 성분, 제2 전기 도전성 성분, 상기 제1 전기 도전성 성분을 포함한다. 센서는 또한 상기 제2 전기 도전성 성분에 연결된 전기 절연 성분 및 센서의 캐비티내에 위치되는 복수의 전기 도전성 중량체를 포함하는데, 상기 캐비티는 제1 전기 도전성 성분의 적어도 한쪽 표면, 상기 전기 절연 성분의 적어도 한쪽 표면, 그리고 상기 제2 전기 도전성 성분의 적어도 한쪽 표면에 의해 규정 지어진다.

센서, 기울기, 진동, 도전성 구체

Description

전방위의 기울기 및 진동 감지용 센서{OMNIDIRECTIONAL TILT AND VIBRATION SENSOR}

본 발명은 일반적으로 센서에 관한 것이고, 보다 상세하게는 전방위의 기울기 및 진동 감지용 센서에 관한 것이다.

다양한 형태의 상이한 전기 기울기 및 진동 스위치가 현재 널리 사용되고 있고, 동종 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 알려져 있다. 전형적으로, 기울기 스위치는 기울기 스위치의 경사각에 기초하여 전기 회로를 ON 및 OFF로 스위칭시키기 위하여 사용된다. 이와 같은 타입의 기울기 스위치는 일반적으로 스위치내에 위치되면서 자유롭게 이동되는 도전 성분을 포함하고 있고, 그러한 도전 성분은 도전 성분이 특정 위치로 이동될 때 두개의 단자를 접촉시키고, 그 결과 도전로(conductive path)를 완성시키게 된다. 이와 같은 타입의 기울기 스위치의 일례로는 수은 스위치를 들 수 있다. 그러나, 수은의 사용은 환경 오염을 야기시켜, 수은 사용을 규제하게 되었고, 결과적으로 스위치를 포함하여 수은을 함유하는 제품의 가격을 상승시키게 되었다.

수은 스위치를 대체하기 위하여, 신형 스위치는 한정된 구역내에서 자유롭게 이동할 수 있는 도전 성분을 사용한다. 널리 사용되는 도전 성분은 단일 금속볼이 다. 단일 금속볼을 구비하는 기울기 스위치는 기울기 스위치의 경사각에 따라 ON과 OFF로 전환시킬 수 있다. 어떤 기울기 스위치는 그 기울기 스위치의 경사각이 소정의 각을 초과하지 않는다면, 닫힌 위치(ON)로부터 열린 위치(OFF)로의 단일 금속볼의 이동을 저지하는 릿지(ridge), 범프(bump), 리쎄스(recess)를 포함한다.

상기 기울기 스위치의 경사각를 초과하는데 요구되어지는 기울기 스위치의 일례로는 1992년 8월 4일 블레어(Blair)에게 특허된 미국 특허 제5,136,157호(이하, '157 특허'라 함)에 개시되어 있다. 상기 157 특허는 단일 금속볼과 비도전성 성분에 의해 구획된 두개의 도전성 단편(end piece)을 구비하는 기울기 스위치를 개시한다. 상기 두개의 도전성 단편 각각은 두개의 써포트 릿지를 구비한다. 상기 제1의 도전성 단편의 제1 써포트 릿지와 상기 제2의 도전성 단편의 제1 써포트 릿지는 그 사이에 위치한 금속볼을 지지하고, 그 결과 제1 도전성 단편과 제2 도전성 단편 사이에 전기적 통전을 유지시키게 된다. 제1 도전성 단편과 제2 도전성 단편 사이에 전기적 통전을 유지시키는 것은 기울기 스위치를 닫힌 위치(ON)로 유지시키게 된다. 기울기 스위치를 열린 위치(OFF)로 전환시키기 위하여, 금속볼은 그 금속볼이 제1 도전성 단편과 제2 도전성 단편 양쪽 모두에 접속되지 않도록 이동되는 것이 요구되어진다. 따라서, 기울기 스위치를 열린 위치(OFF)로 전환시키기 위해서는 157 특허의 기울기 스위치를 미리 설정된 경사각을 지나도록 경사 조정함으로써, 제1 및 제2 도전성 단편 사이의 위치로부터 금속볼을 제거시키게 된다. 그러나, 기울기 스위치는 일반적으로 경사각과 상관 없이 극히 작은 이동을 감지하는데 사용되지 않는다.

진동 스위치와 관련하여서는, 전형적인 진동 스위치는 제1 도전성 단편과 제2 도전성 단편 사이에 전기적 통전을 가능하게 하는 위치에 적어도 하나의 도전 성분을 유지시키기 위하여 사용되는 다수의 구성성분을 구비한다. 다수의 구성성분을 구비하는 진동 스위치의 일례가 2004년 3월 16일 초우(Chou)에게 특허된 미국 특허 제6,706,979호(이하, '979 특허'라 함)에 개시되어 있다. 상기 979 특허는 일 실시예로서 상부벽, 하부벽 그리고 제1 전기 접촉체를 포함하는 도전성 하우징을 구비하는 진동 스위치를 개시한다. 상기 도전성 하우징의 상부벽과 하부벽은 수용 챔버를 구획 형성하게 된다. 도전성 하우징은 전기를 하우징을 가로질러 흐르게 하도록 하기 위하여 제1 전기 접촉체에 접속된 전기 단자를 포함한다. 제2 전기 접촉체는 도전성 하우징으로부터 떨어져 있는데, 상기 도전성 하우징의 상부벽과 하부벽 사이(즉, 수용 챔버내)에 위치된다. 상기 제2 전기 접촉체는 전기 단자가 끼워질 수 있는 관통홀을 가진 절연 마개에 의해 상기 수용 챔버내의 특정 위치에 유지되게 된다.

제1 전기 접촉체와 제2 전기 접촉체 양자 모두는 제1 및 제2 도전성 볼이 그 위에서 이동할 수 있도록 오목한 형상으로 이루어진다. 보다 상세하게는, 상기 도전성 볼은 제1 및 제2 전기 접촉체와 함께 상기 수용 챔버내에 인접하게 위치된다. 중력 때문에, 979 특허의 제1 실시예에 따른 진동 스위치는 전형적으로 닫힌 위치(ON)에 있게 되고, 제1 전기 접촉체로부터 제1 및 제2 도전성 볼, 제2 전기 접촉체, 그리고 마지막으로 전기 단자쪽으로 전기적 통전이 유지되게 된다.

979 특허는 대안적인 실시예로서 상기 도전성 하우징으로부터 떨어져 있는 제1 전기 접촉체를 구비함으로써 상술한 제1 실시예의 진동 스위치와 상이하게 작동하는 진동 스위치를 개시하고 있지만, 여전히 전적으로 하우징의 상부벽과 하부벽 사이에 위치되고, 추가적인 절연 마개, 관통홀, 및 전기 단자를 필요로 하게 된다. 그러나, 979 특허의 진동 스위치의 많은 구성 요소는 높은 제조 비용은 물론 조립에 상당한 시간을 소요하게 된다.

따라서, 전술한 문제점과 부적절성을 해소하기 위하여 지금까지 본 발명이 속하는 기술분야에서 많은 연구가 진행되어 왔다.

본 발명의 실시예는 전방위의 기울기 및 진동을 감시하는 센서 및 그 제조 방법을 제공한다. 구조적으로 간단히 기술하면, 본 발명의 일 실시예는 다음과 같이 구현될 수 있다. 센서는 제1 전기 도전성 성분, 제2 전기 도전성 성분, 상기 제1 전기 도전성 성분을 포함한다. 센서는 또한 상기 제2 전기 도전성 성분에 연결된 전기 절연 성분 및 센서의 캐비티(cavity)내에 위치되는 복수의 전기 도전성 중량체(weight)를 포함하는데, 상기 캐비티는 제1 전기 도전성 성분의 내측면, 상기 전기 절연 성분, 그리고 상기 제2 전기 도전성 성분의 내측면에 의해 규정 지어진다.

본 발명은 또한 제1 전기 도전성 성분, 제2 전기 도전성 성분, 전기 절연성 성분, 및 복수의 전기 도전성 중량체를 포함하는 전방위의 기울기 및 진동 감지 센서를 조립하는 방법을 제공한다. 이와 관련하여, 본 발명의 일 실시예는 적어도 상기 제1 전기 도전성 성분의 말초부를 상기 전기 절연성 부재의 공동(空洞) 중심내에 피팅시키는 단계; 상기 복수의 전기 도전성 중량체를 상기 전기 절연성 부재의 공동 중심내에 포지셔닝하는 단계; 및 적어도 상기 제2 전기 도전성 성분의 말초부를 상기 전기 절연성 부재의 공동 중심내에 피팅시키는 단계로 요약된다.

본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징 및 이점은 도면과 발명의 상세한 설명에 의해 당업자에게 명백하게 될 것이다. 그와 같은 추가적인 시스템, 방법, 특징 및 이점은 본 명세서에 기술되어져, 본 발명의 범위내에 포함되어짐은 자명하고, 이어지는 청구범위에 의해 보호될 것이다.

본 발명의 다양한 실시예는 도면을 참조하면 보다 명확히 이해될 수 있다. 도면에서의 구성요소는 정확한 축척으로 제도될 필요가 없고, 그 대신에 본 발명의 기술사상을 명확히 도시하는데 주안점을 두었다. 게다가, 도면에서 참조번호는 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 지시한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 본 발명의 전방위의 기울기 및 진동 감지 센서의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 제1 단부캡의 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 중심 부재의 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 제2 단부캡의 단면도이다.

도 5는 도 1에 도시된 전방위의 기울기 및 진동 감지 센서를 조립하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다.

도 6A 및 도 6B는 본 발명의 제1 실시예에 따라 닫힌 상태에 있는 도 1의 센서의 단면도이다.

도 7A,7B, 7C 및 7D는 본 발명의 제1 실시예에 따라 열린 상태에 있는 도 1의 센서의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 본 발명의 전방위 기울기 및 진동 감지 센서의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따라 닫힌 상태에 있는 센서의 단면도이다.

이하에서는 전방위의 기울기 및 진동 감지 센서를 설명한다. 센서는 용이한 조립과 사용을 위하여 최소한의 구성요소를 포함하도록 구성된다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 본 발명의 전방위의 기울기 및 진동 감지 센서(100, 이하, '센서(100)'으로 기재함)의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 센서(100)는 제1 엔드캡(110), 중심 부재(140), 제2 엔드캡(160) 및 구형상인 한 쌍의 도전성 볼(190)(이하, '도전성 구체'라 함)로 구현된 다수의 중량체로 이루어진다. 상기 제1 엔드캡(110)은 도전성이며, 인접부(112)와 말초부(122)로 이루어진다. 보다 상세하게는, 상기 제1 엔드캡(110)은 고 도전성 및/또는 저 반응성 금속, 도전성 플라스틱 또는 어떠한 다른 도전성 재료의 복합체로부터 제조된다.

도 2는 상기 제1 엔드캡(110)의 구성에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 상 기 제1 엔드캡(110)의 단면을 도시하는 단면도이다. 상기 제1 엔드캡(110)의 인접부(112)는 원형이며, 직경 D1을 가지며, 편평한 말단면(114)을 가진다. 인접부(112)의 상단면(116)은 편평한 말단면(114)과 직각을 이룬다. 상단면(116)의 두께는 상기 제1 엔드캡(110)의 전체 인접부(112)의 두께와 동일하다. 인접부(112)는 또한 편평한 말단면(114)과 마주보는 인접부(112)의 측면상에 내측 표면(118)을 포함하는데, 상기 상단면(116)은 상기 내측 표면(118)과 직각을 이룬다. 따라서, 인접부(112)는 디스크 형상이다.

도 2가 편평한 말단면(114)을 가진 상기 제1 엔드캡(110)의 인접부(112)을 도시하고, 도 4가 편평한 표면(164)을 가진 제2 엔드캡(160)의 인접부(162)을 도시하고 있지만, 동 기술분야에서 평균적 지식을 가진 당업자라면 인접부(112, 162)가 편평한 말단면으로 이루어질 필요가 없음을 이해할 것임에 유념해야만 한다. 편평한 말단면(114, 164)은 볼록 또는 오목으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 엔드캡(110)과 제2 엔드캡(160)은 원형 대신에 정사각형 형태로 이루어질 수 있고, 나아가 어떠한 다른 형태로도 이루어질 수 있다. 원형 엔드캡(110, 160)의 사용은 단지 설명 목적으로 사용된 것이다. 엔드캡(110, 160)의 주된 기능은 제1 엔드캡(110)에 유도된 전기적 전하가 도전성 구체(190)를 통과하여 제2 엔드캡(160)에 의해 수용될 수 있도록 하는 연결부를 제공하기 위한 것이고, 따라서 도전로가 유지되는 조건 하에서 많은 다양한 형태 및 사이즈의 엔드캡(110, 160)이 사용될 수 있다.

상단면(116), 편평한 말단면(114) 및 내측 표면(118) 사이의 관계는 설명 목 적으로 사용된 것이다. 대안적으로, 편평한 말단면(114)과 내측 표면(118)은 둥글거나 다른 윤곽을 가질 수 있어, 인접부(112)의 상단면(116)이 단면(114)과 내측 표면(118)까지 연속되게 자연스럽게 둥글게 형성될 수 있다.

상기 제1 엔드캡(110)의 말초부(122)는 인접부(112)의 직경 D1 보다 작은 직경 D2를 가지는 튜브 형태이다. 제1 엔드캡(110)의 말초부(122)는 상단면(124)과 하단면(126)을 가진다. 말초부(122)의 하단면(126)은 제1 엔드캡(110)의 말초부(122)의 중심에 위치된 원통형 갭(128)의 외부를 규정짓는다. 상기 원통형 갭(128)의 직경 D3는 말초부(122)의 직경 D2 보다 작다.

제1 엔드캡(110)의 인접부(112)로부터 제1 엔드캡(110)의 말초부(122)로의 진행은 계단으로 규정지어지는데, 계단의 상단부는 인접부(112)의 상단면(116)에 의해 규정되고, 계단의 중간부는 인접부(112)의 내측 표면(118)에 의해 규정되고, 계단의 하단부는 말초부(122)의 상단면(124)에 의해 규정된다.

상기 제1 엔드캡(110)의 말초부(122)는 또한 상단면(124)과 하단면(126)을 연결하는 외부 표면(130)을 포함한다. 도 2는 외부 표면(130)의 단면을 상단면(124)과 하단면(126)과 직각을 이루는 것으로 도시하고 있지만, 그 대신에 외부 표면(130)은 둥글거나 다른 형태로 이루어질 수 있음에 유념해야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 엔드캡(110)의 말초부(122)는 제1 엔드캡(110)의 인접부(112)의 연장부이다. 또한, 말초부(122)의 상단면(124), 외부 표면(130) 및 하단면(126)은 제1 엔드캡(110)의 원통형 립을 형성하게 된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 엔드캡(110)의 말초부(122)는 내부 표면(132)를 또한 포함 하는데, 그 직경은 원통형 갭(128) 직경 D3와 동일하거나 작다. 도 2는 내부 표면(132)이 편평한 말단면(114)과 평행한 것으로 도시하지만, 내부 표면(132)는 오목형, 원뿔형 또는 반구형으로 이루어질 수 있다.

도 1을 참조하면, 센서(100)의 중심 부재(140)는 상단면(142), 인접면(144), 하단면(146) 및 말초면(148)으로 이루어진 튜브 형태이다. 도 3은 중심 부재(140)의 단면도이고, 중심 부재(140)의 구성에 대한 이해를 돕기위하여 참조될 수 있다. 중심 부재(140)은 튜브 형태일 필요가 없음에 유념해야만 한다. 대안적으로, 중심 부재(140)는 다른 형태를 가질 수 있고, 사각 형태에 제한되지 않는다.

중심 부재(140)의 하단면(146)은 직경 D2(도 2) 보다 조금 더 큰 직경 D4를 가지는 공동 중심(150)을 규정 지음으로써, 제1 엔드캡(110)의 말단부(122)가 중심 부재(140)의 공동 중심(150)내에 꼭 맞게 끼움 결합되게 한다. 또한, 중심 부재(140)의 상단면(142)는 중심 부재(140)의 외부 표면을 규정 짓는데, 중심 부재(140)은 직경 D5를 가진다. 직경 D1(즉, 제1 엔드캡(110)의 인접부(112) 직경)은 바람직하게는 직경 D5(즉, 중심 부재(140)의 직경) 보다 조금 더 큼에 유념해야만 한다. 물론, 중심 부재(140) 및 엔드캡(110, 160)은 상이한 치수를 가질 수 있다. 게다가, 센서(100)를 조립할 때, 중심 부재(140)의 인접면(144)은 제1 엔드캡(110)의 내부 표면(118)에 대응되게 접한다.

제1 엔드캡(110) 및 제2 엔드캡(160)과 달리, 중심 부재(140)는 전기 도전성이 아니다. 일례로서, 중심 부재(140)는 플라스틱, 유리, 어떠한 다른 비도전성 재료로 제조될 수 있다. 본 발명의 대안적인 실시예로서, 중심 부재(140)는 통상 적으로 사용되는 납땜 재료로 사용된 녹는점 이상의 높은 녹는점을 가진 재료로 제조될 수 있다. 이하에서 보다 구체적으로 더 설명될 것이지만, 중심 부재(140)을 비도전성으로 제조한 것은 센서(100)에 의해 제공되는 전기 도전성을 도전성 구체(190)의 사용을 통하여 제공됨을 보증하기 위한 것이다. 보다 상세하게는, 제1 엔드캡(110)과 제2 엔드캡(160) 사이에 위치하는 중심 부재(140)는 제1 엔드캡(110)과 제2 엔드캡(160) 사이에 비도전성 갭을 제공하게 되는 것이다.

도 1을 참조하면, 제2 엔드캡(160)은 도전성이며, 인접부(162)와 말초부(172)를 가진다. 보다 상세하게는, 제2 엔드캡(160)은 고 도전성 및/또는 저 반응성 금속, 도전성 플라스틱 또는 어떠한 다른 도전성 재료의 복합체로부터 제조된다.

도 4는 상기 제2 엔드캡(160)의 구성에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 상기 제2 엔드캡(160)의 단면을 도시하는 단면도이다. 상기 제2 엔드캡(160)의 인접부(162)는 원형이며, 직경 D6을 가지며, 편평한 말단면(164)을 가진다. 인접부(162)의 상단면(166)은 편평한 말단면(164)과 직각을 이룬다. 상단면(166)의 두께는 상기 제2 엔드캡(160)의 전체 인접부(162)의 두께와 동일하다. 인접부(162)는 또한 편평한 말단면(164)과 마주보는 인접부(162)의 측면상에 내측 표면(168)을 포함하는데, 상기 상단면(166)은 상기 내측 표면(168)과 직각을 이룬다. 따라서, 인접부(162)는 디스크 형상이다.

상단면(166), 편평한 말단면(164) 및 내측 표면(18) 사이의 관계는 설명 목적으로 사용된 것이다. 대안적으로, 편평한 말단면(164)과 내측 표면(168)은 둥글 거나 다른 윤곽을 가질 수 있어, 인접부(162)의 상단면(166)이 단면(164)과 내측 표면(168)까지 연속되게 자연스럽게 둥글게 형성될 수 있다.

상기 제2 엔드캡(160)의 말초부(172)는 인접부(162)의 직경 D6 보다 작은 직경 D7을 가지는 튜브 형태이다. 제2 엔드캡(160)의 말초부(172)는 상단면(174)과 하단면(176)을 가진다. 말초부(172)의 하단면(176)은 제2 엔드캡(160)의 말초부(172)의 중심에 위치된 원통형 갭(178)의 외부를 규정짓는다. 상기 원통형 갭(178)의 직경 D8은 말초부(172)의 직경 D7 보다 작다.

제2 엔드캡(160)의 인접부(162)로부터 제2 엔드캡(160)의 말초부(172)로의 진행은 계단으로 규정지어지는데, 계단의 상단부는 인접부(162)의 상단면(166)에 의해 규정되고, 계단의 중간부는 인접부(162)의 내측 표면(168)에 의해 규정되고, 계단의 하단부는 말초부(172)의 상단면(174)에 의해 규정된다.

상기 제2 엔드캡(160)의 말초부(172)는 또한 상단면(174)과 하단면(176)을 연결하는 외부 표면(180)을 포함한다. 도 4는 외부 표면(180)의 단면을 상단면(174)과 하단면(176)과 직각을 이루는 것으로 도시하고 있지만, 그 대신에 외부 표면(180)은 둥글거나 다른 형태로 이루어질 수 있음에 유념해야 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 엔드캡(106)의 말초부(172)는 제2 엔드캡(160)의 인접부(162)의 연장부이다. 또한, 말초부(172)의 상단면(174), 외부 표면(180) 및 하단면(176)은 제2 엔드캡(160)의 원통형 립을 형성하게 된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 엔드캡(160)의 말초부(172)는 내부 표면(172)을 또한 포함하는데, 그 직경은 원통형 갭(178) 직경 D8와 동일하거나 작다. 도 4는 내부 표 면(182)이 편평한 말단면(164)과 평행한 것으로 도시하지만, 내부 표면(182)는 오목형, 원뿔형 또는 반구형으로 이루어질 수 있다.

제2 엔드캡(160)의 치수는 바람직하게는 제1 엔드캡(110)의 치수와 동일함에 유념해야만 한다. 따라서, 중심 부재(140)의 공동 중심(150)의 직경 D4는 제2 엔드캡(160)의 직경 D7 보다 조금 더 크고, 따라서 제2 엔드캡(160)의 말초부(172)가 중심 부재(140)의 공동 중심(150)내에 꼭 맞게 끼움 결합된다. 또한, 직경 D6(즉, 제2 엔드캡(160)의 인접부(162) 직경)은 바람직하게는 직경 D5(즉, 중심 부재(140)의 직경) 보다 조금 더 크다. 게다가, 센서(100)를 조립할 때, 중심 부재(140)의 말초면(1484)은 제2 엔드캡(160)의 내부 표면(168)에 대응되게 접한다.

도 1을 참조하면, 제1 도전성 구체(192)와 제2 도전성 구체(194)로 이루어진 한 쌍의 도전성 구체(190)는 중심 부재(140), 제1 엔드캡(110)의 제1 말초부(122)의 원통형 갭(128) 부분, 및 제2 엔드캡(160)의 원통형 갭(178) 부분내에 꼭 맞게 끼워진다. 보다 구체적으로는, 제1 엔드캡(110)의 내부 표면(132)과 하단면(126) 과 외부 표면(130), 중심 부재(140)의 하단면(146), 그리고 제2 엔드캡(160)의 내부 표면(182)과 하단면(176)과 외부 표면(180)은 센서(100)에서 한 쌍의 도전성 구체(190)가 구속되는 중앙 캐비티(200)을 형성한다.

도전성 구체(190)의 위치에 대한 보다 구체적인 설명은 도 6A, 6B 및 7A-7D를 참조하여 제공될 것이다. 본 발명의 도면은 도전성 구체(90)의 양자 모두가 실질적으로 대칭인 것으로 도시하고 있지만, 대안적으로 하나의 구체는 다른 구체 보다 더 클 수 있음에 유념해야만 한다. 보다 구체적으로는, 여기서 설명되어진 도 전성 관계가 유지된다면, 도전성 관계는 양쪽 구체 모두를 더 크게 하거나 하나의 구체를 다른 구체 보다 더 크게 하거나 두개의 구체 모두를 더 작게 하거나 또는 하나의 구체를 더 작게 구성함으로써 유지될 수 있다. 도전성 구체(190)는 상술된 바와 유사하게 중앙 캐비티내에서의 이동을 허용한다면 달걀형, 원통형 또는 어떠한 다른 형태로 이루어질 수 있음에 유념해야만 한다.

최소의 구성 요소 덕분에, 센서(100)의 조립은 훨씬 더 간단해 진다. 보다 구체적으로 설명하면, 4개의 구성요소, 즉 제1 엔드캡(110), 중심 부재(140), 도전성 구체(190) 및 제2 엔드캡(160)이 있다. 도 5는 도 1에 도시된 전방위의 기울기 및 진동 감지 센서(100)를 조립하는 방법을 도시하는 플로우챠트이다. 플라우챠트의 어떠한 프로세스 설명 또는 블럭은 프로세스에서 특정 논리적 기능을 구현할 수 있는 하나 이상의 지시를 포함하는 단계, 모듈, 세그먼트, 코드부를 나타내는 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위에 포함되는 대안적인 실시예의 경우 도시되고 설명된 바와 다른 순서로 실행될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 관련된 기능에 따라 실질적으로 동시에 또는 역순으로 실행될 수 있다.

블럭 202에 도시한 바와 같이, 제1 엔드캡(110)의 말초부(122)는 중심 부재(140)의 공동 중심(150)내에 꼭 맞게 끼움 결합된다. 그 결과, 중심 부재(140)의 인접면(144)은 제1 엔드캡(110)의 내부 표면(118)과 인접하거나 접하게 된다. 그러면, 도전성 구체(190)는 중심 부재(140)의 공동 중심(150) 및 원통형 갭(128) 부분내에 위치하게 된다(블럭 204). 그 다음, 제2 엔드캡(160)의 말초부(172)는 중심 부재(140)의 공동 중심(150)내에 꼭 맞게 끼움 결합되고, 결과적으로 중심 부재(140)의 말초면(148)은 제2 엔드캡(160)의 내부 표면(168)과 인접하거나 또는 접하게 된다(블럭 206).

본 발명의 대안적인 실시예에 의하면, 센서(100)는 불활성 가스내에서 조립될 수 있고, 결과적으로 중앙 캐비티(203)내에 불활성 환경을 조성할 수 있고, 나아가 도전성 구체(190)가 산화될 가능성을 줄일 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 도전성 구체(190)의 산화는 도전성 구체(190)의 도전성을 저하시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 제1 엔드캡(110), 중심 부재(140) 및 제2 엔드캡(160)은 밀봉제에 의해 결합되어, 어떠한 오염 물질이 중앙 캐비티(200)내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

센서(100)는 중앙 캐비티(200)내에서의 도전성 구체(190)의 위치에 따라 닫힌 상태 또는 열린 상태로 유지시킬 수 있는 기능을 가진다. 도 6A 및 도 6B는 본 발명의 제1 실시예에 따라 닫힌 상태에 있는 센서(100)의 단면을 도시하는 도면이다. 센서(100)가 닫힌 상태로 유지되기 위해서는, 제1 엔드캡(110)에 유도된 전기적 전하가 도전성 구체(190)을 통과하여 제2 엔드캡(160)에 의해 수용되어질 것이 요구되어진다.

도 6A를 참조하면, 센서(100)는 제1 도전성 구체(192)가 제1 엔드캡(110)의 하단면(126)에 접하고 있고, 도전성 구체(192, 194)가 상호 접하고 있고, 제2 도전성 구체(194)가 제2 엔드캡(162)의 하단면(176)과 내부 표면(182)에 접하고 있음으로써, 제1 엔드캡(110)으로부터 도전성 구체(190)를 경유하여 제2 엔드캡(160)까지 도전로를 제공하게 되기 때문에 닫힌 상태에 있게 된다. 도 6B를 참조하면, 센서(100)는 제1 도전성 구체(192)가 제1 엔드캡(110)의 하단면(126)과 내부 표면(132)에 접하고 있고, 도전성 구체(192, 194)가 상호 접하고 있고, 제2 도전성 구체(194)가 제2 엔드캡(162)의 하단면(176)에 접하고 있음으로써, 제1 엔드캡(110)으로부터 도전성 구체(190)를 경유하여 제2 엔드캡(160)까지 도전로를 제공하게 되기 때문에 닫힌 상태로 있게 된다. 물론, 제1 엔드캡(110)으로부터 도전성 구체(190) 및 제2 엔드캡(160)까지의 도전로가 유지된다면, 제1 및 제2 도전성 구체를 중앙 캐비티(200)내에 다르게 배열할 수 있다.

도 7A 내지 도 7D는 본 발명의 제1 실시예에 따라 열린 상태에 있는 센서(100)의 단면을 도시하는 도면이다. 센서(100)가 열린 상태로 유지되기 위해서는, 제1 엔드캡(110)에 유도된 전기적 전하가 도전성 구체(190)을 통과할 수 없어 제2 엔드캡(160)에 의해 수용되어지지 않을 것이 요구되어진다.

도 7A 내지 도 7D를 참조하면, 도시된 각각의 센서(100)는 제1 도전성 구체(192)가 제2 도전성 구체(194)와 접하고 있지 않기 때문에 열린 상태에 있게 된다. 물론, 제1 엔드캡(110)으로부터 도전성 구체(190) 및 제2 엔드캡(160)까지의 도전로가 제공되지 않는다면, 제1 및 제2 도전성 구체(190)를 중앙 캐비티(200)내에 다르게 배열할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기울기 및 진동 감지 센서(300)의 단면을 도시하는 단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서(300)는 제1 엔드캡(110)의 편평한 말단면에 위치된 제1 마디(302) 및 제2 엔드캡(160)의 제1 편평 한 말단면(164)에 위치된 제2 마디(304)를 포함한다. 마디(302, 304)는 센서(300)를 인쇄 회로 기판(PCB) 안착 패드에 결합시키기 위한 도전 메커니즘을 제공한다. 여기서, PCB 안착 패드는 개구부를 가지는데, 상기 센서는 그 개구부에 결합된다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 센서의 치수는 그 센서가 PCB 안착 패드내에 곡 맞게 끼움 결합되도록 선택된다. 안착 패드내에는 제1 단자 및 제2 단자가 있다. 마디(302, 304)를 이용하여, 센서(300)를 안착 패드내에 끼움 결합하게 되는데, 결합시 제1 마디(302)는 제1 단자에 대응되게 누르게 되고, 제2 마디(304)는 제2 단자에 대응되게 누르게 된다. 통상의 지식을 가진 당업자라면 PCB 안착 패드의 기본 구조를 이해할 수 있기 때문에 여기서 안착 패드의 구체적인 설명은 생략한다.

제1 및 제2 실시예에 따른 센서는 기본적인 직사각형으로 이루어지기 때문에, PCB에 센서(100, 300)를 장착시킴에 있어서 보다 용이함에 유념해야만 한다. 보다 구체적으로 설명하면, PCB에 홀이 센서(100)의 크기(즉, 제1 및 제2 엔드캡(110, 160) 및 중심 부재(140)의 크기)로 절개 형성되기 때문에, 센서(100)를 그 홀에 떨어뜨릴 수 있다. 여기서, 센서는 접속 패드상에 놓여진 마디(302, 304)에 의해 잡혀 걸려지기 때문에 홀을 관통하여 떨어지는 것을 미연에 방지될 수 있다. 마디가 없는 본 발명의 제1 실시예의 경우에는 엔드캡(110, 160)이 PCB에 직접 장착된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 두개의 도전성 구체는 두개 이상의 도전성 구체 또는 센서(100)가 이동될 때 쉽게 구르는 경향이 있는 다른 구체로 대체될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3 실시에에 따라 닫힌 상태에 있는 센서의 단면을 도시하는 단면도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 엔드캡(410)의 내부 표면(412)는 오목한 형태이다. 또한, 제2 엔드캡(420)의 내부 표면(422)도 오목한 형태이다. 도 9의 센서(400)는 또한 본 발명의 제2 실시예에서의 마디(302, 304)와 유사한 방식으로 작용하는 제1 마디(430) 및 제2 마디(432)를 포함한다. 센서(400)를 오목한 내부 표면(412, 422)을 가지도록 함으로써 센서(400)를 통상 닫힌 상태로 유지시키게 된다. 이는 중력과 함께 내부 표면(412, 422)의 형태가 도전성 구체(192, 194)를 상호 끌어 당기게 하기 때문이다.

이상에서는 본 발명의 기술사상을 명확히 이해시키기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 설명한 것임을 유념해야 할 것이다. 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. 따라서 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형 내지 수정을 가할 수 있음은 명백하고, 본 발명은 후술하는 청구의 범위에 의해 보호된다.

Claims

제1 전기 도전성 성분;

제2 전기 도전성 성분;

상기 제1 전기 도전성 성분과 상기 제2 전기 도전성 성분에 연결된 전기 절연 성분; 및

센서의 캐비티내에 위치되는 복수의 전기 도전성 중량체를 포함하고,

상기 캐비티는 제1 전기 도전성 성분의 내측면, 상기 전기 절연 성분, 그리고 상기 제2 전기 도전성 성분의 내측면에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 센서는 도전로가 상기 제1 전기 도전성 성분으로부터 제1 전기 도전성 중량체와 최종 전기 도전성 중량체를 경유하여 상기 제2 전기 도전성 성분까지 존재할 경우 닫힌 상태(ON)로 있게 되고, 제1 전기 도전성 성분으로부터 제1 전기 도전성 중량체와 최종 전기 도전성 중량체를 경유하여 상기 제2 전기 도전성 성분까지 도전로가 존재하지 않을 경우 열린 상태(OFF)로 있게 되는 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 전기 도전성 성분은 상기 전기 절연성 성분에 밀봉되고, 상기 제2 전기 도전성 성분은 상기 전기 절연성 성분에 밀봉된 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 전기 도전성 성분은 제1 전기 도전성 성분의 인접부의 제1 직경과 제1 전기 도전성 성분의 말초(末梢)부의 제2 직경을 가지고, 상기 제2 직경은 상기 제1 직경 보다 작고,

상기 제2 전기 도전성 성분은 제2 전기 도전성 성분의 인접부의 제1 직경과 제2 전기 도전성 성분의 말초부의 제2 직경을 가지고, 상기 제2 직경은 상기 제1 직경 보다 작고,

상기 전기 절연성 성분은 인접 단부와 말초 단부를 구비하는 것으로 더 정의되고,

적어도 상기 제1 전기 도전성 성분의 말초부는 상기 전기 절연성 성분의 인접 단부내에 꼭 맞게 형성되고, 적어도 상기 제2 전기 도전성 성분의 말초부는 상기 전기 절연성 성분의 말초 단부내에 꼭 맞게 형성되는 것을 특징으로 하는 센서.
제 4 항에 있어서, 상기 제1 전기 도전성 성분은 상기 제1 전기 도전성 성분 의 말초부와 마주보는 측에 위치하는 편평한 끝단 표면을 더 가지고, 상기 제2 전기 도전성 성분은 상기 제2 전기 도전성 성분의 말초부와 마주보는 측에 위치하는 편평한 끝단 표면을 더 가지는 것을 특징으로 하는 센서.
제 5 항에 있어서, 상기 제1 전기 도전성 성분의 편평한 끝단 표면은 상기 제1 전기 도전성 성분을 제1 단자에 전기 접촉시키는 제1 마디를 포함하고, 상기 제2 전기 도전성 성분의 편평한 끝단 표면은 상기 제2 전기 도전성 성분을 제2 단자에 전기 접촉시키는 제2 마디를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 전기 도전성 성분과 제2 전기 도전성 성분은 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 절연성 성분은 플라스틱과 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 센서.
제 4 항에 있어서, 상기 제1 전기 도전성 성분의 말초부는,

제1 상단면; 제1 외측면; 및 제1 하단면으로 더 이루어지고,

상기 제1 상단면, 제1 외측면 및 제1 하단면은 상기 제1 전기 도전성 성분의 제1 원통형 립(lip)을 형성하고,

상기 제2 전기 도전성 성분의 말초부는,

제2 상단면; 제2 외측면; 및 제2 하단면으로 더 이루어지고,

상기 제2 상단면, 제2 외측면 및 제2 하단면은 상기 제2 전기 도전성 성분의 제1 원통형 립(lip)을 형성하는 것을 특징으로 하는 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 제1 하단면의 단면은 오목한 형태이고, 상기 제2 하단면의 단면은 오목한 형태인 것을 특징으로 하는 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 제1 하단면의 단면은 편평하고, 상기 제2 하단면의 단면은 편평한 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 절연성 성분은 튜브 형태인 것을 특징으로 하는 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 전기 절연성 성분은 정사각형 형태인 것을 특징으로 하는 센서.
제 4 항에 있어서, 상기 제1 전기 도전성 성분의 말초부 직경과 상기 제2 전기 도전성 성분의 말초부 직경은 상기 전기 절연성 성분의 직경 보다 작은 것을 특징으로 하는 센서.
제 4 항에 있어서, 상기 제1 전기 도전성 성분의 말초부 일부, 상기 제2 전기 도전성 성분의 내측부 및 상기 제2 전기 도전성 성분의 말초부는 센서의 중심 챔버를 규정짓고, 챔버 내부에는 불활성 가스가 충전된 것을 특징으로 하는 센서.
제1 전기 도전성 성분, 제2 전기 도전성 성분, 전기 절연성 성분, 및 복수의 전기 도전성 중량체를 포함하는 센서를 조립하는 방법에 있어서,

적어도 상기 제1 전기 도전성 성분의 말초부를 상기 전기 절연성 부재의 공동(空洞) 중심내에 끼움 결합시키는 단계;

상기 복수의 전기 도전성 중량체를 상기 전기 절연성 부재의 공동 중심내에 위치시키는 단계; 및

적어도 상기 제2 전기 도전성 성분의 말초부를 상기 전기 절연성 부재의 공동 중심내에 끼움 결합시키는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 제1 도전성 성분의 인접부에 제1 마디를 제조하는 단계 및 상기 제2 도전성 성분의 인접부에 제2 마디를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 센서를 조립하는 방법은 불활성 가스내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 센서를 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제1 전기 도전성 성분을 상기 전기 절연성 성분에 밀봉시키는 단계; 및

상기 제2 전기 도전성 성분을 상기 전기 절연성 성분에 밀봉시키는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서를 조립하는 방법.