KR101007436B1 - 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 자석이 포함되는 자기 스캐너와, 상기 플로트형 레벨센서의 출력 단자부와 접속되어 상기 자기 스캐너에 스케닝에 의한 출력신호를 입력받는 입력 단자부와, 정상상태에서의 플로트형 레벨센서 수위레벨 신호값(메모리 저장값)이 저장된 메모리와, 상기 입력 단자부로 입력되는 상기 플로트형 레벨센서의 감지 신호값과 상기 수위레벨 신호값(메모리 저장값)을 비교하여, 상기 수위레벨 신호값(메모리 저장값)과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 레벨센서의 고장으로 진단하고, 상기 자기 스캐너에 의해 발생되는 상기 감지 신호값이 상기 메모리 저장값과 일치되는 1개 위치점이 있다면 이때는 상기 레벨센서 중 1개만의 고장으로 판단하고 상기 메모리 저장값과 일치되는 1개 위치점을 고장난 센서의 위치로 판단하여 이를 알리는 제어신호를 발생시키는 비교 제어부와, 상기 비교 제어부의 제어신호를 표시하는 표시부로 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 레벨센서를 이용한 수위 측정용 센서 시스템에 있어서, 플루트형 레벨 센서의 고장 여부를 판단하고 그 고장 부위를 정확하게 지적하여 고장 진단 시간을 단축하고 고장 부위의 수리 공정을 간이화시키는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기가 제공되는 이점이 있다.

카고, 수위, 플로트형 레벨센서, 리드 스위치

Description

플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기{detector for float type water level sensor}

본 발명은 내부에 자석이 포함되는 자기 스캐너와, 상기 플로트형 레벨센서의 출력 단자부와 접속되어 상기 자기 스캐너에 스케닝에 의한 출력신호를 입력받는 입력 단자부와, 정상상태에서의 플로트형 레벨센서 수위레벨 신호값(메모리 저장값)이 저장된 메모리와, 상기 입력 단자부로 입력되는 상기 플로트형 레벨센서의 감지 신호값과 상기 메모리 저장값을 비교하여, 상기 메모리의 저장값과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 고장으로 진단하고, 상기 자기 스캐너에 의해 발생되는 상기 감지 신호값이 상기 메모리 저장값과 일치할 때, 상기 자기 스캐너의 스케닝 위치를 고장위치로 판단하여 이를 알리는 제어신호를 발생시키는 비교 제어부와, 상기 비교 제어부의 제어신호를 표시하는 표시부로 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기에 관한 것이다.

일반적으로 플로트형 레벨센서는 수위에 의하여 부상하는 플로트 볼(Float Ball)이 가이드 파이프를 따라 상하운동을 하게 되고, 상기 가이드 파이프를 따라서는 자석에 의하여 구동하는 리드 스위치가 각 높이별로 형성된 스위칭 회로부로 구성된다.

일반적으로 수위 레벨 센서는, 액면에 띄운 플로트 또는 디스플레이서의 변위를 검출하는 형식, 액면 밑면의 압력과 대기압과의 차압을 검출하는 형식, 초음파를 충격적으로 보내고 액면에서의 반사파가 되돌아올 때까지의 시간을 측정하는 형식, 그것에 정전용량의 변화를 검출하는 형식 등 여러가지 형식의 것이 있으나, 본 발명은 플로트형 레벨 센서(100)의 고장 진단을 위한 기술이다.

이하 도 1을 참조하여 본 발명을 상세히 살펴보면 상기 플로트형 레벨센서(100)에는 카고 내의 수위에 따라 부상하는 플로트 볼(Float Ball)이 가이드 파이프를 따라 형성되어, 상기 플로트 볼이 수위에 따라 상하운동을 하게 되고, 이때 상기 플로트 볼 내부에 위치한 자석은 수면과 일치되는 위치의 내부 리드 스위치(10)를 동작 시킨다.

상기 리드 스위치(10)는 자석의 자력에 의해 접점 구동되는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 플로트형 레벨센서 내부에서 병렬로 배열되어 있다.

상기 플로트 볼이 수위변동에 의하여 가이드 파이프의 임의의 B점에서 A점으로 이동했을 경우에 상기 플로트 볼 내부에 위치한 자석에 의하여 리드 스위치(10)의 구동점 역시 B점에서 A점으로 변환된다.

상기 리드 스위치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 저항(20)과 연결되어 있어서. 그 위치의 저항값 신호를 보내게 되는데, 이와 같이 플로트 볼의 상하운동에 따라서 이동되는 리드 스위치(10)의 접점에 의하여, 정상상태에서의 플로트형 레벨센서(100)는 도 3에 도시된 바와 같은 하나의 등가 루프회로를 형성시킨다.

따라서 플로트형 레벨센서(100)에서 발생되는 수위 신호값은 상기 플로트 볼의 위치에 따라서 변화되는 하나의 등가 루프회로에 대한 전기 신호값(저항값 신호)이 되며, 이 신호값은 플로트형 레벨센서(100)의 헤드 하우징 내부에 위치한 컨버터(Converter)에 의해 변환되어 4-20mA 출력으로 전송된다. 상기 플로트 볼의 수위에 따른 상하운동은 상하 스토퍼(Stopper)에 의해 범위가 제한되며, 이러한 플로트형 레벨 센서는 자판기, 세척기, 에어콘, 냉온방장치, 스토브, 가습기, 비데, 온수기, 의료기, 세정기, 공작기계, 사무기, 유압기계, 소형보일러 발전기 등에 널리 사용된다.

이때, 플로트 볼 내부에 위치한 자석은 수위의 수면과 일치되는 위치의 내부 리드 스위치를 동작시킨다.

이에 의하면 현재 수위레벨에서의 리드 스위치가 온(ON)되어, 현재 작동 스위치의 값이 전기적 신호로 전달되어 수위를 판정한다.

그런데, 이러한 종래의 레벨 센서에서는 상기 리드 스위치 중 하나가 고장났을 경우에 그 고장 부위의 진단이 어려워 상기 리드 스위치가 형성된 센싱부 전체를 교체하거나, 오랜 시간 검사 시간을 통하여 검사 위치를 파악한 후, 고장 부위의 리드 스위치를 교체하였다.

따라서 종래 기술 방식에 있어서는 플로트형 레벨 센서의 고장 시, 그 고장 위치를 정확하게 진단할 수 없으므로, 수리시 많은 시간을 허비하는 문제점이 있었다.

본 발명은 레벨센서를 이용한 수위 측정용 센서 시스템에 있어서, 플루트형 레벨 센서의 리드 스위치 중에서 하나가 고장 난 경우에 고장 여부를 조기에 판단하고 그 고장 부위를 정확하게 지적하여 고장 진단 시간을 단축하고 고장 부위의 수리 공정을 간이화시키는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 내부에 자석이 포함되어, 카고내 수위부의 자기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서의 센싱부를 스케닝하면서 각 위치의 자기센서를 순차적으로 접점시키는 자기 스캐너와, 상기 플로트형 레벨센서의 출력 단자부와 접속되어 상기 자기 스캐너에 스케닝에 의한 출력신호를 입력받는 입력 단자부와, 정상상태에서의 플로트형 레벨센서 수위레벨 신호값(메모리 저장값)이 저장된 메모리와, 상기 입력 단자부로 입력되는 상기 플로트형 레벨센서의 감지 신호값과 상기 수위레벨 신호값(메모리 저장값)을 비교하여, 상기 수위레벨 신호값(메모리 저장값)과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 레벨센서의 고장으로 진단하고, 상기 자기 스캐너에 의해 발생되는 상기 감지 신호값이 상기 메모리 저장값과 일치되는 1개 위치점이 있다면 이때는 상기 레벨센서 중 1개만의 고장으로 판단하고 상기 메모리 저장값과 일치되는 1개 위치점을 고장난 센서의 위치로 판단하여 이를 알리는 제어신호를 발생시키는 비교 제어부와; 상기 비교 제어부의 제어신호를 표시하는 표시부로 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기를 기술적 요지로 한다.

여기서 상기 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기는 상기 비교 제어부의 제 어신호를 무선 전송시키는 전송부와, 상기 자기 스캐너에 형성되며 상기 전송부의 무선신호를 수신하는 수신부와, 상기 자기 스캐너에 형성되며 상기 수신부의 수신신호를 알려주는 스캐너측 표시부를 더 포함하여 구성되어 상기 자기 스캐너로 상기 플로트형 레벨센서를 스케닝하면 고장위치에서 상기 자기 스캐너에서 고장 표시신호가 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자기 스캐너에는 자기 스캐너의 이동거리를 감지하는 이동거리 측정부를 포함하여 구성되어 자기 스케너의 스케닝 거리가 표시되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기로 되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 이동거리 측정부는 플로트형 레벨센서의 센싱부를 주행하는 바퀴와; 상기 바퀴의 회전량으로 주행거리 신호를 발생시키는 엔코더와; 상기 엔코더의 전기적 신호를 실거리량으로 표시해주는 회로부로 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기로 되는 것이 바람직하다.

이상 설명한 본 발명에 의하면 레벨센서를 이용한 수위 측정용 센서 시스템에 있어서, 플루트형 레벨 센서 내부의 리드 스위치 중에서 하나가 고장 났을 경우에 고장 여부를 조기에 판단하고 그 고장 부위를 정확하게 지적하여 고장 진단 시간을 단축하고 고장 부위의 수리 공정을 간이화시키는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기가 제공되는 이점이 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함 에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하의 도 1은 본 발명의 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기의 블럭 회로도이며, 도 2는 본 발명이 사용되는 플로트형 레벨센서의 정상상태 회로도이며, 도 3은 도 2의 등가회로도이며, 도 4는 본 발명이 사용되는 플로트형 레벨센서의 고장상태 회로도이며, 도 5는 도 4의 등가회로도이며, 도 6은 본 발명이 사용되는 플로트형 레벨센서의 정상상태 신호와 고장상태 신호의 그래프이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 자기 스캐너(6)와 상기 자기 스캐너(6)와 독립되어 형성되는 입력 단자부(3)와 메모리(2)와 비교 제어부(1)와 표시부(4)로 구성되는 몸체부(600)로 된다.

또한, 전송부(50)와 수신부(500)와 스캐너측 표시부(40)를 더 포함하여 구성되기도 한다.

본 발명은 플로트형(Float Type) 레벨 센서(100)의 고장 진단을 위한 장치로서, 상기 플로트형 레벨센서(100)는 수위레벨을 자기신호에 의해 구동되는 리드 스위치(10)의 접점에 의하여 전기적 신호를 발생시키는 센서이다.

플로트형 레벨센서(100)는 길이방향으로 스위치가 배열된 막대형으로 형성되어 카고 내에 수직으로 세워진다.

도 1에는 플로트형 레벨센서(100)가 수평하게 도시되고(사용시에는 카고에 수직으로 세워진다.) 상기 플로트형 레벨센서의 출력은 본 발명의 입력단자부(3)를 통하여 몸체부(600)로 입력된다.

상기 도 1에는 또한, 플로트형 레벨센서(100)의 아랫 쪽에 도 6의 그래프와 같은 플로트형 레벨센서의 출력 그래프(300)가 도시되어 플로트형 레벨센서의 출력 모양을 보여주고 있다.

본 발명은 이러한 플로트형 레벨센서(100)의 고장시 고장 부위를 정확히 진단하여 고장난 리드 스위치(10)만을 교체할 수 있게 하여 고장 수리를 손쉽게 하고 수리비용을 절감시키기 위한 장치이다.

본 발명의 고장 진단 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 플로트형 레벨 센서(100)가 정상적으로 동작할 경우 리드 스위치(10)의 구동에 의해 하나의 폐루프가 생기는 것에 착안한 것이다.

즉, 도 4에서 보는 바와 같이 센서가 고장 난 경우 리드 스위치(10)의 특성상 리드 스위치(10)가 단락되어, 도 5에 도시된 바와 같이 항상 고정된 폐루프(Closed loop)를 형성시킨다.

이 경우 전체 회로가 저항(20)이 직렬로 연결된 하나의 폐회로가 아니라 고장 스위치 우측 단이 또 다른 폐루프를 형성하여 전체적으로 병렬 회로가 된다.

이하, 상기 원리를 이용하는 본 발명에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.

본 발명은 크게 자기 스캐너와 상기 자기 스캐너와 독립 몸체에 구성되는 압 력단자부와 메모리(2)와 비교 제어부(3)와 표시부(4)로 구성된다.

상기 자기 스캐너(6)는 내부에 상기 플루트 볼에 포함된 것과 같은 자석이 형성되어 있다.

상기 자기 스캐너(6)를 도 1에 도시된 바와 같이 검사하고자 하는 플로트형 레벨센서(100)에 최저 수위부에서 최대 수위부까지 스캐닝하며, 상기 플로트형 레벨센서(100)는 상기 자기 스캐너(6)의 위치에 대한 정보를 전기적 신호로 출력하게 된다.

본 발명의 상기 메모리(2)에는 정상상태의 플로트형 레벨센서(100)가 각 수위레벨에서의 발생시키는 수위 신호값이 미리 저장된다.

본 발명의 상기 비교 제어부(1)는 상기 플로트형 레벨센서(100)의 출력단자에서 발생되는 현재 감지 신호값과 상기 메모리 저장값을 비교하여 이를 제어신호로 출력시키는 회로부이다.

이때, 상기 감지 신호값은 상기 자기 스캐너에 의하여 출력되는 플로트형 레벨센서가 된다.

본 발명의 상기 비교 제어부(3)는 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 다를 때는 이를 고장으로 진단하여 제어 신호를 발생시킨다.

즉, 플로트형 레벨센서(100)의 내부 리드 스위치 중에서 하나가 고장났을 시에는 도 5에 도시된 바와 같이 두 개의 폐루프에서 신호가 발생되므로 상기 감지 신호값은 하나의 폐루프에 의한 신호인 상기 메모리 저장값과 불일치하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 불일치되면 리드 스위치의 고장으로 진단한다.
한편, 상기 자기 스캐너(6)로 플로트형 레벨센서를 스캐닝하여 감지 신호값을 획득하다보면, 리드 스위치의 고장 위치에서는 하나의 폐루프만 형성된다.

이를 도면과 함께 자세히 살펴보면, 도 6의 그래프에서 점선은 고장시 신호의 그래프이며 실선은 정상상태에서의 신호 그래프이다. 도 6에서 보는 바와 같이 리드 스위치 중에서 하나가 고장난 상태에서의 초기값은 정상값보다 높게 측정되므로 처음 값으로 센서가 정상인지 아닌지 진단할 수 있다.
그리고 플로터가 상승하면서 고장 부위에 도달하게 되면 하나의 폐루프를 형성시키게 되어 정상상태와 일치하는 값이 측정되므로 정확한 고장 위치가 검출된다.

따라서, 본 발명은 진단시 고장 위치를 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 일치하는 위치로 판단하여 제어신호를 출력하며, 상기 비교 제어부의 제어신호는 표시부에 의하여 표시되도록 한다.

상기 표시부는 희망하는 설계 목적에 따라 고장 여부의 표시, 고장 지점의 표시, 고장 수위의 표시(상기 정상상태 메모리 값에서 고장 수위를 알 수 있다.) 등의 다양한 표시 기능을 제공할 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면 자기 스캐너(6)를 상기 플로트형 레벨센서(100)에 스케닝 시키면 고장상태 및 고장 위치가 검출되어 상기 표시부(4)로 표시된다.

한편, 본 발명에서는 상기 비교 제어부(1)가 포함된 몸체 측에는 상기 제어신호를 무선 전송시키는 전송부(50)를 더 형성시키고, 상기 자기 스캐너에는 상기 전송부의 무선신호를 수신하는 수신부(500)와 수신부의 수신신호를 표시하는 스캐너측 표시부(40)를 더 포함하여 구성함으로써, 상기 자기 스캐너(6)로 상기 플로트형 레벨센서(100)를 스케닝하면 고장 위치에서 상기 자기 스캐너(6)의 스캐너측 표시부(40)가 고장 여부 신호를 표시함으로써 보다 간편하게 고장 위치를 진단할 수 있게 한다.

상기 스캐너측 표시부(40)에 고장 위치를 표시하기 위한 수단으로서, 상기 자기 스캐너에 자기 스캐너의 이동거리를 감지하는 이동거리 측정부를 직접 포함시킬 수도 있다.

이러한 이동거리 측정부는 가장 단순하게 상기 자기 스캐너에 줄자를 부착시키는 방법이 있으며, 그외에도 엔코더를 이용하여 전기적 신호를 얻는 방법 등 다양한 방법이 있을 것이다.

상기 엔코더를 이용하는 경우에는 플로트형 레벨센서의 센싱부를 주행하는 바퀴와 상기 바퀴의 회전량으로 주행거리 신호를 발생시키는 엔코더와 상기 엔코더의 전기적 신호를 실거리량으로 표시해주는 회로부가 구성되어야 할 것이다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예에 불과하며, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기의 블럭 회로도

도 2는 본 발명이 사용되는 플로트형 레벨센서의 정상상태 회로도

도 3은 도 2의 등가 회로도

도 4는 본 발명이 사용되는 플로트형 레벨센서의 고장상태 회로도

도 5는 도 4의 등가 회로도

도 6은 본 발명이 사용되는 플로트형 레벨센서의 정상상태 신호와 고장상태 신호의 그래프

*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*

1 : 비교 제어기 2 : 메모리

3 : 입력 단자부 4 : 표시부

6 : 자기 스캐너 600 : 몸체부

10 : 리드 스위치 20 : 저항

40 : 스캐너측 표시부 100 : 플로트형 레벨센서

50 : 전송부 500 : 수신부

300 : 플로트형 레벨센서의 출력 그래프

Claims (4)

1. 내부에 자석이 포함되어, 카고내 수위부의 자기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서의 센싱부를 스케닝하면서 각 위치의 자기센서를 순차적으로 접점시키는 자기 스캐너와;

   상기 플로트형 레벨센서의 출력 단자부와 접속되어 상기 자기 스캐너에 스케닝에 의한 출력신호를 입력받는 입력 단자부와;

   정상상태에서의 플로트형 레벨센서 수위레벨 신호값(메모리 저장값)이 저장된 메모리와;

   상기 입력 단자부로 입력되는 상기 플로트형 레벨센서의 감지 신호값과 상기 수위레벨 신호값(메모리 저장값)을 비교하여, 상기 수위레벨 신호값(메모리 저장값)과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 레벨센서의 고장으로 진단하고, 상기 자기 스캐너에 의해 발생되는 상기 감지 신호값이 상기 메모리 저장값과 일치되는 1개 위치점이 있다면 이때는 상기 레벨센서 중 1개만의 고장으로 판단하고 상기 메모리 저장값과 일치되는 1개 위치점을 고장난 센서의 위치로 판단하여 이를 알리는 제어신호를 발생시키는 비교 제어부와;

   상기 비교 제어부의 제어신호를 표시하는 표시부로

   구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기.
2. 제1항에 있어서 상기 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기는

   상기 비교 제어부의 제어신호를 무선 전송시키는 전송부와;

   상기 자기 스캐너에 형성되며 상기 전송부의 무선신호를 수신하는 수신부와

   상기 자기 스캐너에 형성되며 상기 수신부의 수신신호를 알려주는 스캐너측 표시부를;

   더 포함하여 구성되어 상기 자기 스캐너로 상기 플로트형 레벨센서를 스케닝하면 고장위치에서 상기 자기 스캐너에서 고장 표시신호가 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기.
3. 제1항에 있어서 상기 자기 스캐너에는

   자기 스캐너의 이동거리를 감지하는 이동거리 측정부를 포함하여 구성되어

   자기 스케너의 스케닝 거리가 표시되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기.
4. 제3항에 있어서 상기 이동거리 측정부는

   플로트형 레벨센서의 센싱부를 주행하는 바퀴와;

   상기 바퀴의 회전량으로 주행거리 신호를 발생시키는 엔코더와;

   상기 엔코더의 전기적 신호를 실거리량으로 표시해주는 회로부로 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 탐지기.

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