KR101200923B1 - 정전용량형 레벨센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테이프 형태의 기재에 전극을 형성하여 레벨을 감지하기 위한 장소에 부착함으로써 설치가 쉽고, 또한 가격이 저렴한 정전용량형 레벨센서를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 열을 발생시키기 위한 히팅 라인을 부가하여 액체의 결빙시에도 그 레벨을 정확히 측정할 수 있도록 하는 정전용량형 레벨센서를 제공한다. 또한, 경우에 따라서는 저항방식으로 레벨을 검출할 수 있도록 쉽게 변환이 가능한 정전용량형 레벨센서를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 절연성을 갖는 테이프 형태의 베이스 필름; 상기 베이스 필름층의 상부면에서 길이방향으로 나란히 형성되어 콘덴서를 형성하는 한 쌍의 전극; 상기 베이스 필름층의 하부면에서 길이방향으로 나란히 형성된 전기 저항성을 갖는 히팅 라인; 상기 베이스 필름층의 상부에 적층되며, 베이스 필름층의 전극에 대응하는 위치에 일정간격으로 다수의 접촉홀이 형성된 접촉층; 상기 접촉층의 상측에 선택적으로 적층되어 접촉층의 접촉홀이 외부로 노출되는 것을 방지하는 상부보호 필름층; 상기 베이스 필름의 하측에 적층되어 히팅라인을 보호하는 하부보호 필름층; 정전용량 모드로 선택되면, 상기 전극에 감지 전원을 공급하여 전극에 의해 검출된 정전용량값을 레벨정보로 변환하고, 저항방식 모드로 선택되면 전극으로부터 검출된 저항값을 레벨정보로 변환하며, 상기 히팅라인에 히팅을 위한 전원을 공급하는 제어기;로 구성된다.

Description

정전용량형 레벨센서{Capacitance type level sensor}

본 발명은 정전용량형 레벨센서에 관한 것으로, 특히 테이프 형태로 되어 용기의 벽면에 부착됨으로써 분체, 입체, 액체 등의 레벨을 감지하기 위한 정전용량형 레벨센서에 관한 것이다.

분체, 입체, 액체 등의 레벨을 감지하기 위한 센서로서 정전용량형 레벨센서를 많이 이용하게 되는데, 이러한 레벨센서는 물질 즉, 분체, 입체, 액체가 가지는 고유 정전용량을 이용하여 레벨을 검출하게 된다.

정전용량이란, 모든 물질이 가지고 있는 고유의 정전기값으로서, 두개의 전극 사이에서 물질이 위치하면, 그 물질의 정전용량값은 전극의 거리에 반비례하고 면적이 비례하는 특징을 갖는다.

이러한 특징에 따른 전기적인 신호값을 검출하여 레벨을 감지하게 되는 것이다.

그런데, 이러한 일반적인 정전용량형 레벨센서는 기구물에 탑재되어 있어서, 그 구조가 복잡하고, 설치가 용이하게 않으며, 이로인해 작업이 좋지않을 뿐만 아니라 그 가격이 매우 고가여서 쉽게 사용하지 못하는 실정이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하고자, 테이프 형태의 기재에 전극을 형성하여 레벨을 감지하기 위한 장소에 부착함으로써 설치가 쉽고, 또한 가격이 저렴한 정전용량형 레벨센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 열을 발생시키기 위한 히팅 라인을 부가하여 액체의 결빙시에도 그 레벨을 정확히 측정할 수 있도록 하는 정전용량형 레벨센서를 제공한다.

또한, 경우에 따라서는 저항방식으로 레벨을 검출할 수 있도록 쉽게 변환이 가능한 정전용량형 레벨센서를 제공한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 정전용량형 레벨센서는,

절연성을 갖는 테이프 형태의 베이스 필름;

상기 베이스 필름층의 상부면에서 길이방향으로 나란히 형성되어 콘덴서를 형성하는 한 쌍의 전극;

상기 베이스 필름층의 상부면에서 길이방향으로 나란히 형성된 전기 저항성을 갖는 히팅 라인;

상기 베이스 필름층에 상측에 적층되어 전극과 히팅라인을 보호하는 상부보호 필름층;

상기 전극에 감지 전원을 공급하여 전극에 의해 검출된 정전용량값을 레벨정보로 변환하고, 히팅라인에 히팅을 위한 전원을 공급하는 제어기;로 구성된다.

또한, 상기 베이스 필름층의 하부에는 벽면에 부착하기 위한 부착층이 형성된다.

본 발명의 다른 실시예로서,

절연성을 갖는 테이프 형태의 베이스 필름;

상기 베이스 필름층의 상부면에서 길이방향으로 나란히 형성되어 콘덴서를 형성하는 한 쌍의 전극;

상기 베이스 필름층의 하부면에서 길이방향으로 나란히 형성된 전기 저항성을 갖는 히팅 라인;

상기 베이스 필름층의 상부에 적층되며, 베이스 필름층의 전극에 대응하는 위치에 일정간격으로 다수의 접촉홀이 형성된 접촉층;

상기 접촉층의 상측에 선택적으로 적층되어 접촉층의 접촉홀이 외부로 노출되는 것을 방지하는 상부보호 필름층;

상기 베이스 필름의 하측에 적층되어 히팅라인을 보호하는 하부보호 필름층;

정전용량 모드로 선택되면, 상기 전극에 감지 전원을 공급하여 전극에 의해 검출된 정전용량값을 레벨정보로 변환하고, 저항방식 모드로 선택되면 전극으로부터 검출된 저항값을 레벨정보로 변환하며, 상기 히팅라인에 히팅을 위한 전원을 공급하는 제어기;가 구성된다.

이러한 본 발명은 정전용량형 레벨센서가 테이프 형태로 되어 레벨을 감지하기 위한 벽면에 쉽게 부착하여 사용할 수 있어 설치가 매우 간편하며, 또한 별도의 기구물 구조를 가지지 않으므로 가격이 매우 저렴한다.

아울러 감지 대상물이 액체인 경우 필요에 따라서 정전용량방식 또는 저항방식으로 쉽게 변환시켜 레벨의 감지가 가능하므로 감지대상물에 따른 정확한 레벨감지가 가능한 효과가 있다.

도1은 본 발명에 의한 정전용량형 레벨센서의 일실시예를 보인 도.
도2는 제어기의 구성을 보인 도.
도3은 외관 구조의 예를 보인 도.
도4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 도.
도5는 도4의 단면도.

이렇게 구성된 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량형 레벨센서는, PE, PET, PP, PVC 등의 필름 재질로 된 베이스필름층(100)이 구비되는데, 베이스필름층(100)의 길이가 긴 테이프 형태로 구성된다.

상기 베이스필름층(100)의 상부면에는 서로 간격으로 두고 길이방향으로 나란히 스트립 형태의 한 쌍의 전극(110,120)이 형성되는데, 이러한 전극(110,120)은 도전성 잉크에 의한 인쇄방식, 박판 형태의 구리도선으로 형성될 수 있다.

상기의 전극(110,120)은 그 일측 단부가 서로 전기적으로 연결되어 전류의 흐름이 가능하도록 형성된다.

또한, 전극(110,120)의 측부로는 나란히 전기 저항성을 갖는 한 쌍의 히팅라인(130)이 스트립 형태로 형성되어 있으며, 이 또한 그 일측 단부가 서로 전기적으로 연결되는 구성을 갖는다.

상기 히팅라인(130)도 마찬가지로 전기저항성을 갖는 도전성 잉크에 의해 인쇄방식으로 형성될 수 있다.

따라서, 제어기(200)에서 전극(110)에 감지전원을 공급하고, 전극(120)으로부터 감지된 정전용량값을 인가받아 레벨값으로 환산하여 레벨감지가 이루어진다.

이러한 제어기(200)는 도2에서와 같이 구성되는데, 프로세서(210)가 전극(110)으로 전원을 흘려보내면서 전극(120)을 통해 정전용량값을 인가받아 레벨값으로 변환한 다음 표시부(230)를 통해 표시하며, 프로세서(210)에 의해 레벨값으로 변환하는 과정은 일반적인 사항이므로 자세한 설명은 하지 않는다.

또한, 프로세서(210)는 모드 선택부(240)에 의해 히팅모드가 설정되면, 전원부(220)을 제어하여 히팅라인(130)에 전원을 공급하게 되는데, 예를들면 직류 15V정도의 전원을 펄스형태로 공급함으로써 결빙된 액체를 녹이면서 레벨의 감지가 가능하며, 또한 습도가 많은 곳에서 레벨측정의 감도를 좋게 하여 정확한 레벨측정이 가능하게 된다.

전극(110,120)과 히팅라인(130)이 형성된 베이스필름층(100)의 상부로는 상부보호필름층(150)이 적층되는데, 이는 전극(110,120)과 히팅라인(130)이 노출되지 않도록 함으로써 손상을 방지하게 된다.

베이스필름층(100)의 하부에는 부착층(140)이 더 적층되는데, 이는 감지 대상물인 담긴 용기의 벽면에 별도의 기구물을 사용하지 않고도 부착이 가능함으로 설치가 매우 쉽고, 또한 기구물의 설치에 따른 비용이 들지 않게 된다.

도3은 제어기(200)가 일체로 결합된 형태를 보인 도로서, 베이스필름층(100)의 상부에 제어기(200)가 설치되는 구조로서, 베이스필름(100)을 부착층(140)에 의해 용기의 벽면에 세워서 부착하게 되면, 제어기(200)는 표시부(230)를 통해 레벨값을 표시하는 구조이다.

물론, 제어기(200)는 일체로 형성되지 않고 일정거리 떨어진 원격지에 별도로 분리되어 설치될 수도 있다.

도4 및 도5는 본 발명의 다른 실시예로서, 정전용량방식과 저항방식을 선택적으로 사용하기 위한 구조이다.

베이스필름층(200)의 상부면에는 서로 간격으로 두고 길이방향으로 나란히 스트립 형태의 한 쌍의 전극(301,302)이 형성되며, 그 상부로는 접촉층(310)이 적층되는데, 이러한 접촉층(310)에는 전극(301,302)이 형성된 부위와 대응된 위치에 길이방향으로 일정격마다 접촉홀(311)이 형성된다.

또한, 베이스필름층(200)의 하부면에는 히팅라인(303)에 형성되어 있으며, 이러한 히팅라인(303)을 보호하기 위하여 하부보호필름층(320)이 베이스필릍층(200) 하부에 더 적층되며, 하부보호필름층(320)의 하부에는 부착층(330)이 더 적층된다.

한편, 접촉층(310)의 상부에는 상부보호필름층(330)이 선택적으로 적층되어 접촉홀(311)을 막거나 개방시키게 되는데, 상부보호필름층(330)이 적층되지 않는 경우 접촉홀(311)이 개방되어 거항식으로 레벨을 감지하며, 상부보호필름층(330)이 적층된 경우 정전용량방식으로 레벨을 감지하게 된다.

즉, 상부보호필름층(330)이 적층된 상태에서 제어기(200)의 모드 선택부(240)에 의해 정전용량방식 모드를 선택하게 되면, 프로세서(210)는 본 발명의 일실시예와 동일한 방식으로 레벨을 감지하게 된다.

반면에 상부보호필름층(330)을 제거한 다음 모드 선택부(240)에 의해 저항방식을 선택하게 되면, 접촉홀(311)을 통해 액체가 유입되어 전극(301,302)이 서로 도통하게 되며, 이때 전극(301,302) 사이에서의 저항값이 변화하게 된다.

따라서, 액체의 수위에 따라 전극(301,302)을 통해 측정된 저항값의 변화를 프로세서(210)에 인가받아 레벨값으로 변환한 다음 표시부(230)를 통해 레벨값을 표기하게 된다.

또한, 프로세서(210)는 히팅라인(303)으로 전원을 공급하도록 전원부(220)를 제어한다.

이러한 저항값의 변환에 따른 레벨값의 산출과정도 일반적인 사항이므로 자세한 설명은 하지 않는다.

결국, 상부보호필름층(330)의 유무와 모드의 선택에 따라 정전용량방식 또는 저항방식으로 레벨감지대상물의 레벨값을 확인할 수 있으며, 이러한 방식은 저렴하면서도 설치가 쉽고, 또한 모드에 따른 정확한 레벨의 감지가 이루어지는 것이다.

100 : 베이스필름층 110,120 : 전극
130 : 히팅라인 140 : 부착층
150 : 상부보호필름층 200 : 제어기
300 : 베이스필름층 301,302 : 전극
303 : 히팅라인 310 : 접촉층
311 : 접촉홀 320 : 하부보호필름층
330 : 상부보호필름층

Claims (2)

1. 삭제
2. 절연성을 갖는 테이프 형태의 베이스 필름;
   상기 베이스 필름층의 상부면에서 길이방향으로 나란히 형성되어 콘덴서를 형성하는 한 쌍의 전극;
   상기 베이스 필름층의 하부면에서 길이방향으로 나란히 형성된 전기 저항성을 갖는 히팅 라인;
   상기 베이스 필름층의 상부에 적층되며, 베이스 필름층의 전극에 대응하는 위치에 일정간격으로 다수의 접촉홀이 형성된 접촉층;
   상기 접촉층의 상측에 선택적으로 적층되어 접촉층의 접촉홀이 외부로 노출되는 것을 방지하는 상부보호 필름층;
   상기 베이스 필름의 하측에 적층되어 히팅라인을 보호하는 하부보호 필름층;
   정전용량 모드로 선택되면, 상기 전극에 감지 전원을 공급하여 전극에 의해 검출된 정전용량값을 레벨정보로 변환하고, 저항방식 모드로 선택되면 전극으로부터 검출된 저항값을 레벨정보로 변환하며, 상기 히팅라인에 히팅을 위한 전원을 공급하는 제어기;로 구성된 것을 특징으로 하는 정전용량형 레벨센서.
   
   
   
   
   

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