KR101049148B1

KR101049148B1 - 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치

Info

Publication number: KR101049148B1
Application number: KR1020090056018A
Authority: KR
Inventors: 아즈마 무라카미; 유경현
Original assignee: 유경현; 아즈마 무라카미
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2029-06-23
Also published as: KR20100137798A

Abstract

본 발명은, 탱크에 저장된 액체에 적어도 일부가 잠기도록 배치된 중심봉과; 튜브 형태로서 상기 중심봉을 내부에 삽입한 상태로 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있는 긴 부표와; 도넛 형태로서 상기 긴 부표를 삽입한 상태로 상기 긴 부표의 길이 범위 내에서 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있는 짧은 부표를 포함하여 이루어지는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치를 제공한다.

부표, 비중, 액위, 공진 회로

Description

이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치{LIQUID DENSITY AND LEVEL DETECTING DEVICE HAVING DUAL BUOY}

본 발명은 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 두 개의 부표를 이용하여 탱크 내에 수용된 액체의 비중 및 액위를 동시에 측정할 수 있는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치에 관한 것이다.

투명 또는 불투명한 탱크 내에 수용된 액체의 액위를 자동으로 측정하는 방법으로서는, 부표를 이용하는 방법, 전극을 이용하는 방법, 및 초음파를 사용하는 방법 등이 널리 알려져 있다.

부표를 이용하는 방법은, 탱크의 일측에 회전 가능하게 고정된 축의 끝단에 액체보다 비중이 작아서 액체에 뜨는 부표를 설치하고, 이 부표의 뜨고 가라앉음에 의한 축의 회전을 감지하여 액체의 액위를 측정하는 방법이다. 하지만, 이렇게 하나의 부표를 이용하여 액위를 측정하는 경우에는, 액체의 비중에 따라서 부표의 뜨는 정도가 다르기 때문에, 정확한 액위를 측정하는 것은 어렵다.

다음, 전극을 이용하는 방법은, 탱크의 내부에 서로 다른 깊이를 갖도록 나 란하게 배치된 전극을 배치하고, 양 전극이 액체에 잠겨져서 액체를 통해 전극 사이에 전류가 흐르게 되는 것을 감지하여 액체의 액위를 측정하는 방법이다. 이러한 방법은, 하나의 전극에서 하나의 액위만을 측정할 수 있기 때문에, 수시로 변화하는 액위에 대해서는 측정이 곤란하다는 문제점이 있다.

다음, 초음파를 이용하는 방법은, 액체의 표면에서 초음파의 파동이 반사 및 변화하는 것을 감지하여 액위를 측정하는 방법이다. 이러한 방법에서는, 액체의 표면에 거품 등의 현상이 발생하면, 정확한 액위를 측정하는 것이 곤란하였다.

또한, 탱크에 수용된 액체의 비중을 측정하고자 하는 경우에는, 별도의 비중계 등을 사용하여 측정을 행해야 하였다.

따라서, 종래의 여러가지 방법들에 비하여, 탱크 내의 액체에 대한 다양한 높이의 액위를 정확하고 신속하게 측정할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 또한, 액체의 액위뿐만 아니라, 비중도 동시에 측정할 수 있는 장치에 대한 요구가 대두하였다.

본 발명은, 상술한 문제점 및 요구에 대응하기 위한 것으로서, 탱크 내에 수용된 액체의 액위를, 액위가 변화하더라도 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 액체의 액위 측정과 동시에 액체의 비중도 측정할 수 있는 장치를 제공하고자 하는 것을 다른 목적으로 한다.

더욱, 본 발명은, 탱크 내에 서로 다른 비중을 갖는 액체가 동시에 수용되어 있는 경우, 각각의 액체에 대한 액위를 정확하게 측정할 수 있는 장치를 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 탱크에 저장된 액체에 적어도 일부가 잠기도록 배치되며, 코일 안테나가 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 복수 개 설치되어 있는 중심봉과; 튜브 형태로서 상기 중심봉을 내부에 삽입한 상태로 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있고, 제1 주파수에 공진하는 제1 공진 회로가 내장된 긴 부표와; 도넛 형태로서 상기 긴 부표를 삽입한 상태로 상기 긴 부표의 길이 범위 내에서 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있고, 제2 주파수에 공진하는 제2 공진 회로가 내장된 짧은 부표와; 상기 복수의 코일 안테나 중 어느 하나에 대하여 제1 주파수의 여자 전압 또는 제2 주파수의 여자 전압을 인가한 후 해당 주파수에 공진하는 공진 전압을 상기 코일 안테나로부터 스캔하는 절 차를 상기 다수의 코일 안테나의 전체에 대하여 순차적으로 행하고, 상기 스캔에 의해 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 각각의 위치를 검출하는 컨트롤 박스를 포함하여 이루어지는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1 공진 회로는 상기 긴 부표의 최하측 단부에 배치되고, 상기 제2 공진 회로는 상기 짧은 부표의 최하측 단부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤 박스는 멀티플렉서를 더 포함하고, 상기 복수의 코일 안테나의 일측단은 상기 멀티플렉서의 출력측에 각각 연결되고 타측단은 접지에 공통으로 연결되고, 상기 멀티플렉서의 출력에 연결된 각각의 상기 코일 안테나의 일측단들을 순차적으로 선택함으로써, 제1 주파수의 여자 전압 또는 제2 주파수의 여자 전압을 인가한 후 상기 제1 공진 회로 또는 상기 제2 공진 회로에 의한 공진 전압을 스캔하는 것을 특징으로 한다.

또한, H=d+m/(Q*ρ) 의 수식에 의한 결과와 상기 중심봉에 대한 상기 제1 공진 회로의 상대적인 위치를 이용하여 상기 탱크 내에 수용된 상기 액체의 액위를 산출하는 것을 특징으로 하는데, 여기에서, H는 액위로부터 제1 공진 회로까지의 거리, d는 제1 공진 회로와 제2 공진 회로 사이의 거리, m은 짧은 부표의 무게, Q는 짧은 부표의 횡단면적, ρ는 액체의 밀도이다.

또한, ρ=(M/S-m/Q)/d 의 수식에 의하여 상기 탱크 내에 수용된 상기 액체의 비중을 산출하는 것을 특징으로 하는데, 여기에서, M은 긴 부표의 무게, S는 긴 부표의 횡단면적이다.

또한, 상기 복수의 코일 안테나는, 빗살 형태의 도선이 형성된 가요성 기판을 상기 도선의 빗살 방향을 따라 권취함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 또다른 형태의 본 발명은, 액체가 수용되는 탱크와; 탱크에 저장된 액체에 적어도 일부가 잠기도록 배치되며, 코일 안테나가 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 복수 개 설치되어 있는 중심봉과; 도넛 형태로서 상기 중심봉을 삽입한 상태로 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있고, 하측단에는 제1 주파수에 공진하는 제1 공진 회로가 내장된 제1 부표와; 도넛 형태로서 상기 중심봉을 삽입한 상태로 상기 제1 부표와는 독립적으로 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있고, 하측단에는 제2 주파수에 공진하는 제2 공진 회로가 내장된 제2 부표와; 상기 복수의 코일 안테나 중 어느 하나에 대하여 제1 주파수의 여자 전압 또는 제2 주파수의 여자 전압을 인가한 후 해당 주파수에 공진하는 공진 전압을 상기 코일 안테나로부터 스캔하는 절차를 상기 다수의 코일 안테나의 전체에 대하여 순차적으로 행하고, 상기 스캔에 의해 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 각각의 위치를 검출하는 컨트롤 박스를 포함하여 이루어지는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1 부표 및 제2 부표는 서로 다른 비중을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤 박스는 멀티플렉서를 더 포함하고, 상기 복수의 코일 안테나의 일측단은 상기 멀티플렉서의 출력측에 각각 연결되고 타측단은 접지에 공통으로 연결되고, 상기 멀티플렉서의 출력에 연결된 각각의 상기 코일 안테나의 일측 단들을 순차적으로 선택함으로써, 제1 주파수의 여자 전압 또는 제2 주파수의 여자 전압을 인가한 후 상기 제1 공진 회로 또는 상기 제2 공진 회로에 의한 공진 전압을 스캔하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 탱크 내에 수용된 액체의 액위를 정확하게 측정할 수 있으며, 비록 액위가 변화하더라도 실시간으로 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 액체의 액위 측정과 동시에 액체의 비중도 측정할 수 있다.

더욱, 본 발명에 의하면, 탱크 내에 서로 다른 비중을 갖는 액체가 동시에 수용되어 있는 경우, 각각의 액체에 대한 각각의 액위를 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 부표의 구성이 간단하여 매우 가벼운 부표를 만들 수 있기 때문에, 비중이 작은 액체에 대해서도 효과적으로 부표를 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 부표의 상대적인 위치를 감지하기 위한 중심봉 내부의 코일 회로를 가요성 기판을 이용하여 간단한 구성으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 직선상의 다수의 지점에 대한 각각의 위치를 측정할 수 있는 장치를 제공한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액체 레벨 측정 장치의 형태를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액체 레벨 측정 장치가 액체가 수용된 탱크 내에 장착되어 동작하고 있는 형태를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액체 레벨 측정 장치는, 중심봉(3)과, 긴 부표(4)와, 짧은 부표(5), 컨트롤 박스(2)를 포함하여 이루어진다.

중심봉(3)은 도 2에 도시된 바와 같이 탱크(1) 내부에 수직 방향으로 드리워져 있다.

긴 부표(4)는 중심봉(3)을 내부에 삽입한 상태로 중심봉(3)의 길이 방향을 따라 수직으로 자유롭게 이동할 수 있도록 원통 형태(튜브 형태)로 이루어져 있다.

짧은 부표(5)는 긴 부표(4)를 삽입한 상태로 긴 부표(4)의 길이 범위 내에서 중심봉(3)의 길이 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있게 원통 형태(도넛 형태)로 이루어져 있다.

컨트롤 박스(2)는, 짧은 부표(5)를 갖는 긴 부표(4)가 끼워진 중심봉(3)을 탱크(1)에 대하여 수직으로 고정시키는 고정 수단의 역할을 한다. 또한, 컨트롤 박스(2)는 중심봉(3)을 전기적으로 제어하여 짧은 부표(5) 및 긴 부표(4)의 중심봉(3) 내에서의 상대적인 위치를 측정함으로써 액체의 비중 및 액위를 산출한다.

도 2에서는 액체가 액위(6)만큼 수용된 탱크 내의 일측에 컨트롤 박스 및 중심봉이 고정된 상태에서, 긴 부표와 짧은 부표가 서로 다른 높이로 액체 내부에 떠있는 상태를 보여주고 있다.

이때, 긴 부표(4)와 짧은 부표(5)는 서로 동일한 밀도의 물질로 이루어질 수도 있으며, 서로 다른 밀도의 물질로 이루어질 수도 있다. 하지만, 두 부표는 탱크(1) 내의 액체에 뜰 수 있는 물질이어야 한다.

도 3은, 액위에 대한 긴 부표 및 짧은 부표의 위치에 의하여, 액체의 액위 및 비중을 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명에서 사용되는 각 변수의 의미를 설명한다.

M은 긴 부표(4)의 무게이고, m은 짧은 부표(5)의 무게이다.

S는 긴 부표(4)의 횡단면적이고, Q는 짧은 부표(5)의 단면적이다. 긴 부표(4)와 짧은 부표(5)는 모두 원통 형태로 이루어지며, 길이 방향으로 일정한 횡단면적을 갖는 형태인 것이 바람직하다.

H는 액위(6)에 대하여 긴 부표(4)가 가라앉은 깊이(거리)이고, L은 액위(6)에 대하여 짧은 부표(5)가 가라앉은 깊이(거리)이다.

d는 액체 내에서 긴 부표(4)와 짧은 부표(5)의 가라앉은 깊이의 차이로서, H와 L의 관계에 의하여 산출될 수 있다.

액체의 비중은 ρ라고 표시한다.

이러한 가정하에서, 먼저, 탱크(1) 내에 수용된 액체의 비중을 다음과 같은 방법에 의하여 결정한다.

M=S*H*ρ (식1)

m=Q*L*ρ (식2)

H=d+L (식3).

이 중 (식2)에 의하여, L=m/(Q*ρ) 이므로,

(식3)에 의하여,

H=d+m/(Q*ρ) (식4)

로 정리되며, (식1)과 (식4)에 의하여,

ρ=(M/S-m/Q)/d

의 방법에 의해 액체의 비중(ρ)을 산출할 수 있게 된다.

한편, 중심봉(3)이 탱크(1)의 내부에 고정되어 있어 탱크(1)에 대한 중심봉(3)의 위치를 알 수 있고, 이와 함께 (식4)에 의하여 H의 값을 계산하면, 탱크(1) 내부의 액위(6)도 정확하게 산출해낼 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치에 의하면, 간단한 구조의 장치에 의해 탱크 내부에 수용된 액체의 액위 및 비중을 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 긴 부표(4) 및 짧은 부표(5)는 서로 독립적으로 액위(6)의 변화에 따라 자유롭에 움직일 수 있으므로, 실시간으로 액체의 액위 변화 및 비중의 변화를 측정할 수 있게 된다.

다음은, 상술한 바와 같은 원리를 실현하기 위하여, 중심봉에 대한 긴 부표와 짧은 부표의 상대적인 위치를 측정할 수 있도록 하는 구성 및 작용에 대하여 설명한다.

도 4(a) 내지 4(c)는 긴 부표와 짧은 부표의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 긴 부표(4)는 중심봉(3)의 외부에서 중심봉(3)의 길이 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 중심봉(3)의 외경과 같거나 큰 크기의 내경을 갖도록 이루어진다.

그리고 짧은 부표(5)는 긴 부표(4)의 외부에서 긴 부표(4)의 길이 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 긴 부표(4)의 외경과 같거나 큰 크기의 내경을 갖도록 이루어진다. 이때, 긴 부표(4)의 양쪽 단부에는 걸림턱(도시하지 않음) 등이 형성되어 짧은 부표(5)가 긴 부표(4)의 길이 방향 밖으로 이탈하지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 기본 구조 및 원리를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액체 레벨 측정 장치에 있어서, 각 부표의 위치를 정확하게 자동으로 측정하기 위한 구조를 이하에서 설명한다.

먼저, 긴 부표(4)에는 제1 주파수에 공진하는 제1 공진 회로(12)가 내장된 다. 제1 공진 회로(12)는 긴 부표(4)의 최하측 단부에 배치되는 것이 바람직하다(도 4(a) 참조). 그리고 짧은 부표(5)에는 제2 주파수에 공진하는 제2 공진 회로(13)가 내장되는데, 역시 짧은 부표(5)의 최하측 단부에 배치되는 것이 바람직하다(도 4(b) 참조). 이와 같은 제1 공진 회로(12) 및 제2 공진 회로(13)의 등가 회로는 도 4(c)와 같이 인덕터(L)가 되는 코일 커패시터(C)가 공진 회로를 구성하는 형태이다. 이러한 회로에서 외부에서 각 주파수의 전자기장이 형성되면, 인덕터(L)에서 유도 전압이 발생하고, 이 유도 전압이 커패서터(C)에 충전되고, 충전된 커패시터(C)에 의한 전압이 인덕터(L)를 통해 전자기장을 방출하는 공진 현상이 발생하게 된다.

도 5는 중심봉에 형성된 코일 안테나 중 일부의 구성과 이를 선택하기 위한 회로를 간략하게 도시하고 있다.

중심봉(3)의 내부에는 복수의 코일 안테나(15)(도면에서는 단지 4개만을 예시로서 도시되어 있다)가 배치되며, 각각의 코일 안테나(15)는 일측단은 코일 전환 스위치(16)에 각각 독립적으로 연결되어 있으며, 타측단은 공통으로 접지에 연결되어 있다.

이러한 구성의 코일 전환 스위치(16)에서 코일 안테나 선택 신호를 입력으로 하여 적어도 하나의 출력측을 선택함에 따라 어느 하나 또는 복수의 코일 안테나(15)를 선택할 수 있게 된다. 이와 같은 코일 전환 스위치(16)는 멀티플렉서로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 6은 상술한 바와 같은 제1 공진 회로 및 제2 공진회로 그리고 다수의 코일 안테나 및 코일 전환 스위치를 포함하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치의 전체 구성을 간략하게 도시한 도면이다.

도 6에서는, 제1 공진 회로(12) 및 제2 공진 회로(13)와, 중심봉(3)에 형성된 다수의 코일 안테나(15) 및 코일 전환 스위치(16)와, 송수신 전환 스위치(17) 및 MPU(20)를 보여주고 있다.

여기에서, 코일 전환 스위치(16), 송수신 전환 회로(17), MPU(20), 다수의 전자 증폭 회로들, 및 도선들은 컨트롤 박스(2)의 구성 요소가 된다.

송수신 전환 회로(17)는 MPU(20)에서 출력하는 송수신 전환 신호에 따라, 코일 안테나(15)에 대하여 자화 전압을 공급할 것인지 아니면 자화 전압에 의해 발생한 유도 전압에 의해 공진 회로로부터 방출되는 전자기장을 검출할 것인지를 선택한다.

MPU(20)는 코일 전환 스위치(16), 송수신 전환 스위치(17)를 포함하는 상술한 모든 전자 소자의 동작을 제어하고, 코일 안테나(15)에서 수신한 전자기장에 의해 제1 공진 회로(12) 및 제2 공진 회로(13)의 위치를 산출하여 출력한다.

도 7 내지 도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 비중 및 액위 측정 장치 내부에서의 전자기파 및 전압의 흐름 및 이에 의한 동작을 설명하기 위한 도면 이다.

도 7에서는 부표의 공진 회로에서의 유도 전압의 파형(a)과 컨트롤 박스(2) 내 증폭 회로의 A 지점에서 검출되는 전압 파형(b)과, 송수신 전환 신호의 파형(c)이 나타내어져 있다.

코일 전환 스위치(16)는 코일 전환 신호에 따라서 어느 하나의 코일 안테나(15)를 출력단으로 선택하여 송수신선(18)과 전기적으로 연결시킨다. 이때, 송수신 전환 스위치(17)는 송수신 전환 신호의 온/오프에 따라서 선택된 코일 안테나(15)에 대하여 송신 모드 및 수신 모드로 전환한다. 송신 모드에서는 MPU(20)의 여자 신호에 의해 여자 전압이 송수신선(18)을 통해 해당 코일 안테나(15)로 인가되어 전자기파가 공진 회로측으로 방출되고, 수신 모드에서는 방출된 전자기파에 의해 공진 회로에서 출력하는 반사 전자기파를 수신하게 된다. 수신된 반사 전자기파는 하나 또는 다수의 전자 증폭 소자 및/또는 정류 소자를 통해 디지털 신호로 변환된다(도 9 참조).

도 7에서는, 송수신 전환 신호(c)에서 온일 때 제1 주파수 또는 제2 주파수의 여자 전압에 의해 전자기파가 방출되어 제1 공진 회로(12) 또는 제2 공진 회로(13)가 공진하여 (a)와 같은 유도 전압의 파형을 나타내게 되고, 이 파형은 공진 회로에 의해 반사 전자기파를 방출하게 되며 이를 수신한 코일 안테나(15)를 통해 전자 증폭 회로에서는 (b)와 같은 형태의 파형이 검출된다.

이러한 송수신 모드의 변환은 중심봉(3)에 형성된 모든 각각의 코일 안테 나(15)에 대하여 순차적으로 행해지게 된다. 그리고 근접한 거리에 제1 공진 회로(12) 또는 제2 공진 회로(13)가 존재하지 않는 코일 안테나(15)에서는 수신되는 반사 전자기파의 크기가 작아진다는 현상을 이용하여 중심봉(3)의 코일 안테나(15)에 대해 상대적인 각각의 공진 회로의 위치를 측정하게 된다.

상세하게, 도 8 및 도 9를 참조하여, 다수의 코일 안테나(15) 중에서 공진 회로와 가장 가까운 코일 안테나(15)를 검출함으로써, 중심봉(3)에 대한 어느 하나의 부표의 위치를 특정하는 원리를 설명한다.

도 8은 중심봉과 어느 하나의 공진 회로(도면에서는 짧은 부표의 제2 공진 회로)와의 위치 관계를 나타낸 도면이고, 도 9는 이러한 위치 관계에서 출력되는 디지털 신호의 형태를 나타낸 도면이다.

도 8에서 코일 안테나(15) 중 코일 안테나③에 가장 근접하게 제2 공진 회로(13)가 위치하고 있는 경우, 미리 정해진 시간 간격에 따라 ①>②>③>④의 순서로 각각의 코일 안테나(15)로부터 전자기파를 수신하고 이를 정류하면, 도 6의 B 지점에서는 도 9에 도시된 바와 같이 코일 안테나③에 대한 수신 모드일 때 가장 큰 값의 전압 파형을 얻을 수 있다.

이에 의해, MPU(20)에서는 코일 안테나③의 위치에 제2 공진 회로(13)가 존재하는 것으로 간주할 수 있게 된다.

이와 같이, 하나의 코일 안테나(15)가 선택된 상태에서 선택된 코일 안테나(15)를 통해 제1 주파수의 여자 전압을 인가하고 이에 의한 반사 전자기파를 수 신하고, 이어서 제2 주파수의 여자 전압을 인가하고 이에 의한 반사 전자기파를 수신한다. 그리고 이렇게 하나의 코일 안테나(15)에 대하여 스캔이 완료하면, 다음 코일 안테나(15)에 대하여 스캔 절차를 수행한다. 스캔은 이어지는 코일 안테나(15)들에 대하여 하나씩 순차적으로 행해지며, 모든 코일 안테나(15)에 대하여 스캔이 종료하면, 다시 처음의 코일 안테나(15)로부터 스캔을 반복한다.

또는, 제1 주파수에 의하여 하나씩의 코일 안테나(15)를 순차적으로 스캔하는 절차를 행하고, 스캔하는 속도를 다르게 설정하여 이와 독립적으로 제2 주파수에 의하여 각각의 코일 안테나(15)를 스캔 처리할 수도 있다.

이러한 스캔 절차에 대한 예를 들면, 다음 표와 같다.

	제1 공진 회로(12)	제2 공진 회로(13)
공진 주파수	480KHz	640KHz
여자 신호 주파수	480KHz	640KHz
코일 전환 주파수	3KHz	4KHz
송수신 전환 주파수	24KHz	32KHz

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 비중 및 액위 측정 장치에 의하면, 긴 부표(4) 및 짧은 부표(5)에 간단한 코일(L) 및 커패시터(C) 소자만을 배치하여 부표의 무게를 가능한 가볍게 하고 크기도 작게 할 수 있게 된다. 또한, 중심봉(3)에 형성되는 코일 안테나(15)를 작게 형성하고 조밀하게 형성함으로써 액체 비중 측정 및 액위 측정의 정밀도를 높일 수 있다.

다음, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치의 또다른 실시예를 설명한다.

도 10은 본 발명에 따른 액체 비중 및 액위 측정 장치를 변경하여 적용한 또다른 실시예의 구성을 나타낸 도면으로서, 긴 부표와 짧은 부표를 사용하지 않고, 중심봉(3)을 삽입한 상태로 서로 독립적으로 이동할 수 있는 두 개의 짧은 부표(5a, 5b)를 적용한 형태를 나타내고 있다. 이와 같은 실시예에 의하면 도 11에 도시한 바와 같이 하나의 탱크(1)에 수용된 서로 다른 비중을 갖는 두 가지 이상의 액체의 각각의 액위를 정확하게 측정할 수 있다.

즉, 각각의 제1 부표(5a)와 제2 부표(5b)를 탱크에 수용할 서로 다른 비중을 갖는 액체의 서로 다른 비중에 각각 대응하는 재질로 형성하면, 각 액체의 액위(6, 7)를 정확하게 측정하는 것이 가능하게 된다. 여기에서, 제1 부표(5a)의 밀도는 제2 부표(5b)의 밀도보다 높으며, 하층의 액체의 비중보다는 낮고 상층의 액체의 비중보다는 높은 값의 밀도를 갖는 물질로 이루어져야 한다.

더욱, 부표(5a, 5b)의 개수는 탱크(1)에 수용될 액체의 종류에 대응하여 증가될 수도 있다.

다음, 도 12(a), 12(b), 및 12(c)에서는 다수의 코일 안테나를 내장한 중심봉을 형성하는 방법의 일례를 개시한다.

먼저, 도 12(a)를 참조하면, 가요성 기판(31) 상에 하나의 수직선과, 이로부터 빗살 형태로 나란하게 연장된 다수의 가로선과, 이 가로선의 끝을 서로 중첩하지 않게 가요성 기판(31)의 외측으로 연장될 수 있도록 배치한다. 그리고 이 가요성 기판(31)을 도 12(b)와 같이 빗살 형태의 방향으로 말게 되면, 가로선에 의해 코일 형태가 형성되게 되어, 도 12(c)와 같은 등가 회로의 중심봉(3)이 완성될 수 있다.

이러한 구성 방법은, 다수의 코일 안테나(15)를 내장하는 중심봉(3)을 간단하게 제조할 수 있게 되어 본 발명의 장치를 더욱 저렴하고 쉽게 제조할 수 있도록 한다.

다음, 도 13은, 본 발명의 액체 비중 및 액위 측정 장치를 적용한 또다른 실시예를 나타낸다. 즉, 중심봉(3)에 끼워진 다수 개의 부표(5a, 5b, 5c)를 이용하여 직선상에 나란히 배치된 다수의 지점들에 대한 각각의 거리를 측정하는 측정 수단으로 적용할 수도 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액체 레벨 측정 장치의 형태를 나타낸 도면이다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액체 레벨 측정 장치가 액체가 수용된 탱크 내에 장착되어 동작하고 있는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3은, 액위와 긴 부표 및 짧은 부표의 위치에 의하여, 액체의 비중 및 액위를 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 4(a) 내지 4(c)는, 긴 부표와 짧은 부표의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

도 5는, 중심봉에 형성된 코일 안테나 중 일부의 구성과 코일 전환 스위치를 간략하게 도시하고 있다.

도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치의 전체 회로 구성을 간략하게 도시한 도면이다.

도 7은, 공진 회로의 전압 파형(a)과, 도 6의 A 지점에서 검출되는 전압 파형(b)과, 송수신 전환 신호의 파형(c)을 나타낸 도면이다.

도 8은, 중심봉과 어느 하나의 공진 회로와의 위치 관계를 나타낸 도면이다.

도 9는, 도 8의 위치 관계에서 출력되는 도 6의 B 지점에서 검출되는 신호의 형태를 나타낸 도면이다.

도 10은, 본 발명에 따른 액체 비중 및 액위 측정 장치를 변경하여 적용한 또다른 실시예의 구성을 나타낸 도면이다.

도 11은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 액체 레벨 측정 장치가 액체가 수용된 탱크 내에 장착되어 동작하고 있는 형태를 나타낸 도면이다.

도 12(a), 12(b), 및 12(c)는, 다수의 코일 안테나를 내장한 중심봉을 제작하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 13은, 본 발명의 액체 비중 및 액위 측정 장치를 적용한 또다른 실시예를 나타낸 도면이다.

Claims

탱크에 저장된 액체에 적어도 일부가 잠기도록 배치되며, 코일 안테나가 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 복수 개 설치되어 있는 중심봉과;

튜브 형태로서 상기 중심봉을 내부에 삽입한 상태로 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있고, 제1 주파수에 공진하는 제1 공진 회로가 내장된 긴 부표와;

도넛 형태로서 상기 긴 부표를 삽입한 상태로 상기 긴 부표의 길이 범위 내에서 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있고, 제2 주파수에 공진하는 제2 공진 회로가 내장된 짧은 부표와;

상기 복수의 코일 안테나 중 어느 하나에 대하여 제1 주파수의 여자 전압 또는 제2 주파수의 여자 전압을 인가한 후 해당 주파수에 공진하는 공진 전압을 상기 코일 안테나로부터 스캔하는 절차를 상기 다수의 코일 안테나의 전체에 대하여 순차적으로 행하고, 상기 스캔에 의해 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 각각의 위치를 검출하는 컨트롤 박스를 포함하여 이루어지는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 공진 회로는 상기 긴 부표의 최하측 단부에 배치되고, 상기 제2 공진 회로는 상기 짧은 부표의 최하측 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 이중 부 표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 컨트롤 박스는 멀티플렉서를 더 포함하고,

상기 복수의 코일 안테나의 일측단은 상기 멀티플렉서의 출력측에 각각 연결되고 타측단은 접지에 공통으로 연결되고,

상기 멀티플렉서의 출력에 연결된 각각의 상기 코일 안테나의 일측단들을 순차적으로 선택함으로써, 제1 주파수의 여자 전압 또는 제2 주파수의 여자 전압을 인가한 후 상기 제1 공진 회로 또는 상기 제2 공진 회로에 의한 공진 전압을 스캔하는 것을 특징으로 하는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

H=d+m/(Q*ρ) 의 수식에 의한 결과와 상기 중심봉에 대한 상기 제1 공진 회로의 상대적인 위치를 이용하여 상기 탱크 내에 수용된 상기 액체의 액위를 산출하는 것을 특징으로 하는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.

여기에서, H는 액위로부터 제1 공진 회로까지의 거리, d는 제1 공진 회로와 제2 공진 회로 사이의 거리, m은 짧은 부표의 무게, Q는 짧은 부표의 횡단면적, ρ는 액체의 밀도.
제4항에 있어서,

ρ=(M/S-m/Q)/d 의 수식에 의하여 상기 탱크 내에 수용된 상기 액체의 비중을 산출하는 것을 특징으로 하는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.

여기에서, M은 긴 부표의 무게, S는 긴 부표의 횡단면적.
제1항에 있어서,

상기 복수의 코일 안테나는, 빗살 형태의 도선이 형성된 가요성 기판을 상기 도선의 빗살 방향을 따라 권취함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.
액체가 수용되는 탱크와;

탱크에 저장된 액체에 적어도 일부가 잠기도록 배치되며, 코일 안테나가 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 복수 개 설치되어 있는 중심봉과;

도넛 형태로서 상기 중심봉을 삽입한 상태로 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있고, 하측단에는 제1 주파수에 공진하는 제1 공진 회로가 내장된 제1 부표와;

도넛 형태로서 상기 중심봉을 삽입한 상태로 상기 제1 부표와는 독립적으로 상기 중심봉의 길이 방향을 따라 이동할 수 있고, 하측단에는 제2 주파수에 공진하는 제2 공진 회로가 내장된 제2 부표와;

상기 복수의 코일 안테나 중 어느 하나에 대하여 제1 주파수의 여자 전압 또 는 제2 주파수의 여자 전압을 인가한 후 해당 주파수에 공진하는 공진 전압을 상기 코일 안테나로부터 스캔하는 절차를 상기 다수의 코일 안테나의 전체에 대하여 순차적으로 행하고, 상기 스캔에 의해 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 각각의 위치를 검출하는 컨트롤 박스를 포함하여 이루어지는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.
제7항에 있어서,

상기 제1 부표 및 제2 부표는 서로 다른 비중을 갖는 것을 특징으로 하는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 컨트롤 박스는 멀티플렉서를 더 포함하고,

상기 복수의 코일 안테나의 일측단은 상기 멀티플렉서의 출력측에 각각 연결되고 타측단은 접지에 공통으로 연결되고,

상기 멀티플렉서의 출력에 연결된 각각의 상기 코일 안테나의 일측단들을 순차적으로 선택함으로써, 제1 주파수의 여자 전압 또는 제2 주파수의 여자 전압을 인가한 후 상기 제1 공진 회로 또는 상기 제2 공진 회로에 의한 공진 전압을 스캔하는 것을 특징으로 하는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.
제7항에 있어서,

상기 복수의 코일 안테나는, 빗살 형태의 도선이 형성된 가요성 기판을 상기 도선의 빗살 방향을 따라 권취함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 부표를 구비한 액체 비중 및 액위 측정 장치.