KR101256479B1 - 수중펌프 제어시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

수중펌프 제어시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중펌프 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템은 수중 펌프와; 상기 수중펌프의 펌프모터의 모터축 상에 부착 표시되되 회전시 광원에 대하여 빛 반사시킴으로써 위상이 다른 펄스 신호를 발생하기 위한 제1 마커와 제2 마커로 이루어진 마커부와, 상기 마커부로 판독용 빛을 조사하는 광원과, 상기 마커부에 대향 배치되되 상기 제1 마커로부터 반사되는 빛을 감지하는 제1 수광소자와 제2 마커로부터 반사되는 빛을 감지하는 제2 수광수자가 구비된 포토디텍터부로 구성된 디텍터 유닛과; 상기 디텍터 유닛의 포토디텍터부로부터 입력되는 2개의 펄스 신호를 판독하여 계산된 펌프모터의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터를 동작제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 수중펌프에서 펌프모터의 모터축의 회전수 및 회전방향을 검출하여, 수중펌프 기동시 설정된 고속제한속도보다 고속으로 회전하거나, 설정된 저속제한속도보다 저속으로 회전하거나, 또는 역방향으로 회전하는 경우의 이상상태 발생시 수중 펌프의 펌프모터의 동작을 제어할 수 있어, 수중펌프 시스템을 안전하게 운영할 수 있다.

Description

수중펌프 제어시스템 및 그 제어방법{A submersible motor pump system and method therefor}
본 발명은 유체에 침수시켜 사용하는 수중펌프의 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수중펌프가 기동시 설정된 고속제한속도보다 고속으로 회전하거나, 설정된 저속제한속도보다 저속으로 회전하거나, 또는 역방향으로 회전하는 경우의 이상 상태 발생시 수중 펌프의 펌프모터의 동작을 제어가능한 수중펌프 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 수중펌프의 구성을 나타내는 도로서, 일반적인 수중펌프(500)는 펌프모터(510)와, 펌프모터(510)의 모터축 상에 연결되어 회전수를 조절하는 기어박스부(520)와, 기어박스부(520)에 연결되어 조절된 회전력에 의해 동작하는 펌프유닛(530)과, 펌프유닛(530)에 연결되어 유체를 펌프유닛(530)으로 인입시키는 임펠러유닛(540)과, 펌프유닛(530)으로 인입된 유체를 배출하는 토출구(550)로 구성되었다. 여기서, 펌프모터(510)는 전선(L)을 통하여 전원을 공급받아 동작하게 된다.
이와 같은, 수중펌프(500)는 배출하고자 하는 유체에 침수시켜 사용하게 된다.
그런데, 펌핑하고자 하는 유체에 포함된 슬러지 등에 의해 펌프모터(510)의 회전이 느려지거나 또는 과부하에 따른 과속으로 인하여 펌프모터(510)가 손상되는 문제점이 발생하였다. 또는, 수중펌프(500)의 펌프모터(510)는 상용 교류 전원을 사용하는 유도모터로서 펌프모터(510)의 기동시 로터에 가해지는 부하량과 유도 위상이 어긋나는 경우, 펌퍼모터(510)가 역회전하여 펌프모터(510)가 손상되는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수중펌프에서 펌프모터의 모터축의 회전수 및 회전방향을 검출하여, 수중펌프 기동시 설정된 고속제한속도보다 고속으로 회전하거나, 설정된 저속제한속도보다 저속으로 회전하거나, 또는 역방향으로 회전하는 경우의 이상 상태 발생시 수중 펌프의 펌프모터의 동작을 제어가능한 수중펌프 제어시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템은, 수중 펌프와; 상기 수중펌프의 펌프모터의 모터축 상에 부착 표시되되 회전시 광원에 대하여 빛 반사시킴으로써 위상이 다른 펄스 신호를 발생하기 위한 제1 마커와 제2 마커로 이루어진 마커부와, 상기 마커부로 판독용 빛을 조사하는 광원과, 상기 마커부에 대향 배치되되 상기 제1 마커로부터 반사되는 빛을 감지하는 제1 수광소자와 제2 마커로부터 반사되는 빛을 감지하는 제2 수광수자가 구비된 포토디텍터부로 구성된 디텍터 유닛과; 상기 디텍터 유닛의 포토디텍터부로부터 입력되는 2개의 펄스 신호를 판독하여 계산된 펌프모터의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터를 동작제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 디텍터 유닛의 포토디텍터부로부터 수신된 2개의 펄스 신호를 입력받아 컨트롤러로 전송가능하고, 상기 컨트롤러로부터 동작신호를 입력받아 디텍터유닛의 광원으로 전송가능한 입출력 장치부와; 상기 제1 수광소자 또는 제2 수광소자로부터 감지된 펄스 신호의 한 주기 시간인 제1 시간을 카운트하고, 상기 제1 수광소자로부터 감지된 펄스 신호와 제2 수광수자로부터 감지된 펄스 신호의 위상차에 따른 펄스간 간격 시간인 제2 시간을 카운트하는 카운터부와; 상기 컨트롤러의 동작제어 신호에 따라 상기 펌프모터를 온/오프시키는 펌프모터 구동부와; 상기 입출력 장치부, 카운터부 및, 펌프모터 구동부에 연결되되, 상기 제1 시간 및 제2 시간을 이용하여 펌프모터의 회전방향 및 회전수를 계산하고, 계산된 펌프모터의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터를 동작제어하는 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 컨트롤러는, 설정된 시간간격에 따라 상기 제1 시간이 설정된 최고제한속도용 제1 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제1 시간이 상기 제1 비교값을 연속적으로 초과한 제1 횟수가 설정된 초과횟수를 만족하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 설정된 시간간격에 따라 상기 제2 시간이 설정된 역회전용 제2 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 제2 시간이 제2 비교값을 초과하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는, 설정된 시간간격에 따라 상기 제1 시간이 설정된 최저제한속도용 제3 비교값보다 작은지 여부를 판단하고, 상기 제1 시간이 제2 비교값보다 연속적으로 작은 제2 횟수가 설정된 미만횟수를 만족하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 컨트롤러에 연결되어 동작제어되되, 상기 펌프모터를 정지시 동작하는 경보기를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는, 상기 컨트롤러에 연결되어 동작제어되되, 계산된 펌프모터의 회전수 및 회전방향 정보를 표시가능한 디스플레이부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 컨트롤러에 연결되되 설정값을 입력가능한 입력부와; 상기 컨트롤러에 연결되되 상기 설정값 및 측정값을 저장가능한 데이터베이스부를 더 구비할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수중펌프 제어방법은, 수중펌프, 디텍터 유닛 및 제어부로 구성된 수중펌프 제어시스템을 이용한 수중펌프 제어방법으로서, 수중펌프의 펌프모터의 모터축 상에 부착된 제1 마커 및 제2 마커에 광원으로 빛을 조사하여, 펌프모터 회전시 제1 수광소자 및 제2 수광소자를 이용하여 제1 마커 및 제2 마커로부터 반사되는 빛을 감지함으로써, 위상이 다른 2개의 펄스 신호를 발생하는 펄스신호 발생단계; 제어부의 카운터부에 의해, 상기 제1 수광소자 또는 제2 수광소자로부터 감지된 펄스 신호의 한 주기 시간인 제1 시간을 카운트하고, 상기 제1 수광소자로부터 감지된 펄스 신호와 제2 수광소자로부터 감지된 펄스 신호의 위상차에 따른 펄스간 간격 시간인 제2 시간을 카운트하는 시간 카운트 단계; 제어부의 컨트롤러에 의해 상기 제1 시간 및 제2 시간을 이용하여 펌프모터의 회전수 및 회전방향을 계산하고, 계산된 펌프모터의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터를 동작제어하는 펌프모터 제어처리 단계를 포함한다.
여기서, 상기 펌프모터 제어처리 단계는, 상기 제어부의 컨트롤러에 의해 설정된 시간간격에 따라 상기 제1 시간이 설정된 최고제한속도용 제1 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제1 시간이 제1 비교값을 연속적으로 초과한 제1 횟수가 설정된 초과횟수를 만족하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어하는 과속제어처리 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌프모터 제어처리 단계는, 상기 제어부의 컨트롤러에 의해 설정된 시간간격에 따라 상기 제2 시간이 설정된 역회전용 제2 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 제2 시간이 제2 비교값을 초과하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어하는 역회전방지제어처리 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌프모터 제어처리 단계는, 상기 제어부의 컨트롤러에 의해 설정된 시간간격에 따라 상기 제1 시간이 설정된 최저제한속도용 제3 비교값보다 작은지 여부를 판단하고, 상기 제1 시간이 제2 비교값보다 연속적으로 작은 제2 횟수가 설정된 미만횟수를 만족하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어하는 저속제한제어처리 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌프모터 제어처리 단계는, 상기 제어부의 컨트롤러가 펌프모터를 정지하도록 동작제어하는 경우, 경보기를 이용하여 경보를 발생할 수 있다.
또한, 상기 펌프모터 제어처리 단계는, 디스플레이부를 이용하여 계산된 펌프모터의 회전수 및 회전방향 정보를 표시할 수 있다.
또한, 상기 펄스신호 발생단계 전에, 입력부를 이용하여 설정값을 입력가능한 설정값 입력단계를 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 수중펌프에서 펌프모터의 모터축의 회전수 및 회전방향을 검출하여, 수중펌프 기동시 설정된 고속제한속도보다 고속으로 회전하거나, 설정된 저속제한속도보다 저속으로 회전하거나, 또는 역방향으로 회전하는 경우의 이상상태 발생시 수중 펌프의 펌프모터의 동작을 제어할 수 있어, 수중펌프 시스템을 안전하게 운영할 수 있다.
도 1은 일반적인 수중펌프의 구성을 나타내는 도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디텍터 유닛이 구비된 수중펌프의 구성을 나타내는 도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템의 구성을 나타내는 도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템의 구성을 나타내는 블럭도.
도 5(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 펌프모터 정방향 회전시 디텍터 유닛의 제1 마커 및 제2 마커를 통해 검출되는 펄스 신호를 나타내며, 도 5(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 펌프모터 역방향 회전시 디텍터 유닛의 제1 마커 및 제2 마커를 통해 검출되는 펄스 신호를 나타낸다.
도 6(a)는 도 5(a)의 검출된 제1 펄스 신호 및 제2 펄스신호의 제1 시간 및 제2 시간을 나타내며, 도 6(b)는 도 5(b)의 검출된 제1 펄스 신호 및 제2 펄스신호의 제1 시간 및 제2 시간을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어방법을 나타내는 순서도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 컨트롤러의 동작순서를 나타내는 순서도.
도 9는 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템의 사용 예를 나타내는 도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 공지 구성에 대한 구체적인 설명 또는 당업자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템은, 크게 수중 펌프와, 디텍터 유닛(200)과, 제어부(300)를 포함하여 구성된다.
상기 수중 펌프는 공개된 구성으로서, 펌프모터(110)와, 펌프모터(110)의 모터축(115) 상에 연결되어 회전수를 조절하는 기어박스부(120)와, 기어박스부(120)에 연결되어 조절된 회전력에 의해 동작하는 펌프유닛(130)과, 펌프유닛(130)에 연결되어 유체를 펌프유닛(130)으로 인입시키는 임펠러유닛(140)과, 펌프유닛(130)으로 인입된 유체를 배출하는 토출구(150)로 구성된다. 여기서, 펌프모터(110)는 전선(L)을 통하여 제어부(300)에 연결되어 구동제어를 받는다.
또한, 상기 디텍터 유닛(200)은 펌프모터(110)의 모터축(115) 상에 설치되어 회전에 의한 펄스 신호를 발생시키기 위한 구성으로서, 수중펌프의 펌프모터(110)의 모터축(115) 상에 부착 표시되되 회전시 광원(220)에 대하여 빛 반사시킴으로써 위상이 다른 펄스 신호를 발생하기 위한 제1 마커(212)와 제2 마커(214)로 이루어진 마커부(210)와, 마커부(210)로 판독용 빛을 조사하는 광원(220)(예로써, LED)과, 마커부(210)에 대향 배치되되 제1 마커(212)로부터 반사되는 빛을 감지하는 제1 수광소자(232)와 제2 마커(214)로부터 반사되는 빛을 감지하는 제2 수광수자(234)가 구비된 포토디텍터부(230)로 구성된다.
또한, 상기 제어부(300)는, 디텍터 유닛(200)의 포토디텍터부(230)로부터 입력되는 2개의 펄스 신호를 판독하여 계산된 펌프모터(110)의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터(110)를 동작제어하는 구성이다.
여기서, 상기 제어부(300)는 디텍터 유닛(200)의 포토디텍터부(230)로부터 수신된 2개의 펄스 신호를 입력받아 컨트롤러(340)로 전송가능하고, 컨트롤러(340)로부터 동작신호를 입력받아 디텍터유닛(200)의 광원(220)으로 전송가능한 입출력 장치부(310)(예로써, PIO; Programmable Input/Output)와; 제1 수광소자(232) 또는 제2 수광소자(234)로부터 감지된 펄스 신호의 한 주기 시간인 제1 시간(t1)(도 6참조)을 카운트하고, 제1 수광소자(232)로부터 감지된 펄스 신호와 제2 수광수자(234)로부터 감지된 펄스 신호의 위상차에 따른 펄스간 간격 시간인 제2 시간(t2)을 카운트하는 카운터부(320)(예로써, CTC; Counter Timer Clock)와; 컨트롤러(340)의 동작제어 신호에 따라 펌프모터(110)를 온/오프시키는 펌프모터 구동부(330)와; 입출력 장치부(310), 카운터부(320) 및, 펌프모터 구동부(330)에 연결되되, 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)을 이용하여 펌프모터의 회전방향 및 회전수를 계산하고, 계산된 펌프모터의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터(110)를 동작제어하는 컨트롤러(340)를 구비한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 컨트롤러(340)는, 설정된 시간간격에 따라 제1 시간(t1)이 설정된 최고제한속도용 제1 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 제1 시간(t1)이 상기 제1 비교값을 연속적으로 초과한 제1 횟수가 설정된 초과횟수를 만족하는 경우, 펌프모터(110)를 정지하도록 동작제어할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러(340)는, 설정된 시간간격에 따라 제2 시간(t2)이 설정된 역회전용 제2 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 제2 시간(t2)이 상기 제2 비교값을 초과하는 경우, 펌프모터(100)를 정지하도록 동작제어할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러(340)는, 설정된 시간간격에 따라 제1 시간(t1)이 설정된 최저제한속도용 제3 비교값보다 작은지 여부를 판단하고, 제1 시간(t1)이 상기 제2 비교값보다 연속적으로 작은 제2 횟수가 설정된 미만횟수를 만족하는 경우, 펌프모터(110)를 정지하도록 동작제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(300)는, 컨트롤러(340)에 연결되어 동작제어되되, 펌프모터(110)를 정지시 동작하는 경보기(350)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(300)는, 컨트롤러(340)에 연결되어 동작제어되되, 계산된 펌프모터의 회전수 및 회전방향 정보를 표시가능한 디스플레이부(360)를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제어부(300)는, 컨트롤러(340)에 연결되되 설정값을 입력가능한 입력부(370)와; 컨트롤러(340)에 연결되되 상기 설정값 및 측정값을 저장가능한 데이터베이스부(380)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 상기 설정값은 제1 비교값, 제2 비교값, 제3 비교값, 제1 횟수 및 제2 횟수 중 어느 하나 이상을 포함하는 값을 의미하며, 상기 측정값은 제1 시간, 제2 시간 중 어느 하나 이상을 포함하는 값을 의미한다.
바람직한 실시예로써, 도 3에서와 같이 디텍터 유닛(200)의 마커부(210)는 제1 마커(212) 및 제2 마커(214)로 구성되는데, 제1 및 제2 마커는 띠형상의 마커로써 각각 동일한 간격을 갖는 빛반사 방지 구간(212a, 214a)을 포함하되, 상기 빛반사 방지 구간(212a, 214a)은 모터축(115)의 회전방향을 기준으로 서로 다른 위치를 갖도록 하여 모터축(115)의 둘레를 따라 부착되며, 바람직하게는 모터축(115)의 정회전시 일회전각(360도)에 대하여 그 절반인 180도 이내의 각도에서 다른 위상으로 감지될 수 있도록 부착되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 도 5(a), (b)에 도시된 바와 같이, 펌프모터(110)의 모터축(115)이 회전함으로써, 제1 수광소자(232) 및 제2 수광소자(234)는 대응하는 제1 마커(212) 및 제2 마커(214)로부터 각각 위상이 다른 펄스 신호를 수광하게 된다. 여기서, 도 5(a)는 펌프모터(110)의 모터축(115)이 설정된 정방향으로 회전하는 경우에 해당하는 것으로서, 제1 수광소자(232)는 제1 마커(212)로부터 제1 펄스신호를 수광하게 되고, 제2 수광소자(234)는 제2 마커(214)로부터 제2 펄스신호를 수광하게 된다. 마찬가지로, 도 5(b)는 펌프모터(110)의 모터축(115)이 설정된 정방향이 아닌 역방향으로 회전하는 경우에 해당하는 것으로서, 제1 수광소자(232)는 제1 마커(212)로부터 제1 펄스신호를 수광하게 되고, 제2 수광소자(234)는 제2 마커(214)로부터 제2 펄스신호를 수광하게 된다.
살펴 보면, 도 5(a)에서와 같이, 모터축(115)의 정방향 회전시 제1 마커(212)에 의한 제1 펄스신호가 먼저 반사방지구간(212a)에 의한 로우(low)펄스를 감지하게 되고, 이어서 제2 마커(214)에 의한 제2 펄스신호가 반사방지구간(214a)d에 의한 로우펄스를 감지하게 된다. 이와 반대로, 도 5(b)에서와 같이, 모터축(115)이 역방향으로 회전하게 되면, 제2 마커(214)에 의한 제2 펄스신호가 먼저 로우펄스를 감지하게 되고, 이어서 제1 마커(212)에 의한 제1 펄스신호가 로우펄스를 감지하게 된다. 이에 따라, 제1 펄스신호 또는 제2 펄스신호 만의 펄스간 간격을 계측하여 펌프모터(110)의 분당회전수(rpm)의 연산이 가능하고, 제1 펄스신호의 제2 펄스신호의 관계를 통하여 펌프모터(110)의 회전방향을 감지할 수 있다.
또한, 도 6(a),(b)에 도시된 바와 같이, 수중펌프의 펌프모터(110)의 회전방향 및 회전수를 연산하기 위해서는, 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)을 카운트해야 한다. 즉, 제1 시간(t1)은 제1 펄스신호(또는 제2 펄스신호)의 펄스(로우펄스)간 간격시간인 한 주기 시간을 의미한다. 또한, 제2 시간(t2)은 제1 펄스신호와 제 펄스신호의 위상차에 따른 펄스(로우펄스)간 간격 시간을 의미한다. 살펴보면, 도 5와 같이, 반사방지구간(212a, 214a)이 모터축(115)의 일회전각(360도)에 대하여 그 절반인 180도 이내의 각도에서 다른 위상으로 감지될 수 있도록 부착되는 경우, 펌프모터(110)의 정회전시 회전각도 180도 이내에서 제2 시간(t2)은 제1 시간(t1)의 절반 이내의 값을 가진다. 그러나, 펌프모터(110)의 역회전시 회전각도 180도 이내에서 제2 시간(t2)은 제1 시간(t1)의 절반보다 큰 값을 갖게 된다. 이에 따라, 컨트롤러(340)는 제2 시간(t2)의 크기를 통하여 펌프모터(110)의 회전방향을 파악할 수 있고, 또한, 제1 시간(t1)을 이용하여 펌프모터(110)의 회전수를 계산할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중펌프 제어방법은, 수중펌프의 펌프모터(110)의 모터축(115) 상에 부착된 제1 마커(212) 및 제2 마커(214)에 광원(220)으로 빛을 조사하여, 펌프모터(110) 회전시 제1 수광소자(232) 및 제2 수광소자(234)를 이용하여 제1 마커(212) 및 제2 마커(214)로부터 반사되는 빛을 감지함으로써, 위상이 다른 2개의 펄스 신호(제1 펄스신호, 제2 펄스신호)(도 5, 도 6 참조)를 발생하는 펄스신호 발생단계(S 10); 제어부(300)의 카운터부(320)에 의해, 제1 수광소자(232) 또는 제2 수광소자(234)로부터 감지된 펄스 신호의 한 주기 시간인 제1 시간(t1)을 카운트하고, 제1 수광소자(232)로부터 감지된 펄스 신호(제1 펄스신호)와 제2 수광소자(234)로부터 감지된 펄스 신호(제2 펄스신호)의 위상차에 따른 펄스간 간격 시간인 제2 시간(t2)을 카운트하는 시간 카운트 단계(S20); 제어부(300)의 컨트롤러(340)에 의해 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)을 이용하여 펌프모터(110)의 회전수 및 회전방향을 계산하고, 계산된 펌프모터의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터(110)를 동작제어하는 펌프모터 제어처리 단계(S30)를 포함한다.
여기서, 상기 펌프모터 제어처리 단계(S30)는, 제어부(300)의 컨트롤러(340)에 의해 설정된 시간간격에 따라 제1 시간(t1)이 설정된 최고제한속도용 제1 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 제1 시간(t1)이 제1 비교값을 연속적으로 초과한 제1 횟수가 설정된 초과횟수를 만족하는 경우, 펌프모터(110)를 정지하도록 동작제어하는 과속제어처리 단계(S31)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌프모터 제어처리 단계(S30)는, 제어부(300)의 컨트롤러(340)에 의해 설정된 시간간격에 따라 제2 시간(t2)이 설정된 역회전용 제2 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 제2 시간(t2)이 제2 비교값을 초과하는 경우, 펌프모터(110)를 정지하도록 동작제어하는 역회전방지제어처리 단계(S32)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌프모터 제어처리 단계(S30)는, 제어부(300)의 컨트롤러(340)에 의해 설정된 시간간격에 따라 제1 시간(t1)이 설정된 최저제한속도용 제3 비교값 보다 작은지 여부를 판단하고, 제1 시간(t1)이 제2 비교값보다 연속적으로 작은 제2 횟수가 설정된 미만횟수를 만족하는 경우, 펌프모터(110)를 정지하도록 동작제어하는 저속제한제어처리 단계(S33)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펌프모터 제어처리 단계(S30)는, 제어부(300)의 컨트롤러(340)가 펌프모터(110)를 정지하도록 동작제어하는 경우, 경보기(350)를 이용하여 경보를 발생할 수 있다.
또한, 상기 펌프모터 제어처리 단계(S30)는, 디스플레이부(360)를 이용하여 계산된 펌프모터(110)의 회전수 및 회전방향 정보를 표시할 수 있다.
또한, 상기 펄스신호 발생단계(S10) 전에, 입력부(370)를 이용하여 설정값을 입력가능한 설정값 입력단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(340)의 동작순서에 따라 펌프모터(110)의 동작제어 과정을 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템의 동작이 시작되면, 컨트롤러(340)는 입력부(370)를 통하여 최저 분당회전수(rpm)값(즉, 최저제한속도용 제3 비교값)을 포함하는 설정값을 입력받고, 제1, 제2 횟수를 ('0'값으로) 초기화 시킨다(S110). 이어서, 컨트롤러(340)는 일정시간 지연하기 위해 설정시간동안 대기하는 타임 딜레이 루틴을 수행한다(S120). 이어서, 카운터부(320)를 통해 카운트된 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)을 입력받는다(S130). 이어서, 콘트롤러(340)는 제1 시간(t1)이 최고제한속도용 제1 비교값을 초과하는지 판단한다(S140). 여기서, 제1 시간(t1)이 제1 비교값을 초과하지 않는 경우, 컨트롤러(340)는 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)를 이용하여 분당회전수(rpm) 및 회전방향을 계산하고, 이를 디스플레이부(360)를 통해 표시한다(S150). 이어서, 컨트롤러(340)는 제2 시간(t2)이 역회전용 제2 비교값을 초과하는지 판단한다(S160). 여기서, 제2 시간(t2)이 제2 비교값을 초과하지 않는 경우, 컨트롤러(340)는 제1 시간(t1)이 최저제한속도용 제3 비교값보다 작은지 여부를 판단하게 된다(S170). 여기서, 제1 시간(t1)이 제3 비교값보다 작지 않은 경우, 컨트롤러(340)는 제1 횟수 및 제2 횟수를 초기화하고(S180), 타임 딜레이 루틴을 수행하는 단계(S120)부터 다시 수행하게 된다. 한편, 제1 시간(t1)을 제1 비교값과 비교하는 단계(S140)에서, 제1 시간(t1)이 제1 비교값보다 크면 제1 횟수가 설정된 초과횟수를 만족하는지 판단(S190)하고, 제1 횟수가 초과횟수와 같지 않으면 제1 횟수에 1을 추가(S210)한 후 타임딜레이 루틴을 수행하는 단계(S120)로 이동하게 된다. 만일, 제1 횟수가 초과횟수와 같으면, 컨트롤러(340)는 펌프모터 구동부(330)를 통해 펌프모터(110)를 정지하도록 제어하고, 경보기(350)를 작동시킨다(S200). 또한, 제2 시간(t2)을 제2 비교값과 비교하는 단계(S160)에서, 제2 시간(t2)이 제2 비교값을 초과하는 경우 컨트롤러(340)는 펌프모터 구동부(330)를 통해 펌프모터(110)를 정지하도록 제어하고, 경보기(350)를 작동시킨다(S200). 또한, 제1 시간(t1)을 제3 비교값과 비교하는 단계(S170)에서, 제1시간이 제3 비교값보다 작으면 제2 횟수가 설정된 미만횟수를 만족하는지 판단(S220)하고, 제2 횟수가 미만횟수와 같지 않으면 제2 횟수에 1을 추가(S230)한 후 타임딜레이 루틴을 수행하는 단계(S120)로 이동하게 된다. 만일, 제2 횟수가 미만횟수와 같으면, 컨트롤러(340)는 펌프모터 구동부(330)를 통해 펌프모터(110)를 정지하도록 제어하고, 경보기(350)를 작동시킨다(S200). 여기서, 제1, 2, 3 비교값 및 초과횟수, 미만횟수는 설정값이다.
한편, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 수중펌프 제어시스템의 사용 예를 나타낸다. 본 발명에 따른 수중펌프 제어시스템에서 디텍터유닛(200)은 수중펌프(100)에 일체로 구비될 수 있으며, 제1 수광소자(232)와 제2 수광소자(234)로부터의 펄스 신호를 판독하고 광원(220)(예로써, LED)를 구동하는 제어부(300)는 외부에 설치함으로써 수중펌프(100)의 상태를 외부에서 모니터하고 제어할 수 있으며 이상 발생시 경보와 자동 정지기능을 가지므로 보다 신뢰도가 높은 배수펌프 시스템을 구축할 수 있다. 이 때, 도면부호 410은 유입수로를 나타내며, 도면부호 420은 토출수로를 나타낸다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 수중펌프에서 펌프모터의 모터축의 회전수 및 회전방향을 검출하여, 수중펌프 기동시 설정된 고속제한속도보다 고속으로 회전하거나, 설정된 저속제한속도보다 저속으로 회전하거나, 또는 역방향으로 회전하는 경우의 이상상태 발생시 수중 펌프의 펌프모터의 동작을 제어할 수 있어, 수중펌프 시스템을 안전하게 운영할 수 있다. 즉, 수중 펌프의 사용에 있어 펌프 모터의 회전 방향과 회전수를 이용하여 펌프의 상태를 효율적으로 모니터하고 이상 발생시 효율적으로 대응을 할 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 도면과 실시예를 가지고 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 많은 수정과 변형이 가능함을 이해할 것이다. 또한, 상기 도면은 발명의 이해를 돕기 위해 도시된 것으로서, 청구범위를 한정하도록 이해해서는 아니될 것이다.
100, 500 : 수중펌프 110, 510 : 펌프모터
115 : 모터축
120, 520 : 기어박스부 130, 530 : 펌프 유닛
140, 540 : 임펠러 유닛 150, 550 : 토출구
200 : 디텍터 유닛 210 : 마커부
212 : 제1 마커 214 : 제2 마커
220 : 광원 230 : 포토디텍터부
232 : 제1 수광소자 234 : 제2 수광소자
300 : 제어부 310 : 입출력장치부
320 : 카운터부 330 : 펌프모터 구동부
340 : 컨트롤러 350 : 경보기
360 : 디스플레이부 370 : 입력부
380 : 데이터베이스부

Claims (15)

  1. 수중펌프 제어시스템으로서,
    수중 펌프;
    상기 수중펌프의 펌프모터의 모터축 상에 부착 표시되되 회전시 광원에 대하여 빛 반사시킴으로써 위상이 다른 펄스 신호를 발생하기 위한 제1 마커와 제2 마커로 이루어진 마커부와, 상기 마커부로 판독용 빛을 조사하는 광원과, 상기 마커부에 대향 배치되되 상기 제1 마커로부터 반사되는 빛을 감지하는 제1 수광소자와 제2 마커로부터 반사되는 빛을 감지하는 제2 수광수자가 구비된 포토디텍터부로 구성된 디텍터 유닛; 및 상기 디텍터 유닛의 포토디텍터부로부터 입력되는 2개의 펄스 신호를 판독하여 계산된 펌프모터의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터를 동작제어하는 제어부;를 포함하며;
    상기 제1마커 및 제2 마커는 띠형상의 마커로써 각각 동일한 간격을 갖는 반사 방지 구간을 포함하되, 상기 반사 방지 구간은 모터축의 회전방향을 기준으로 서로 다른 위치를 갖도록 하여 모터축의 둘레를 따라 부착되며, 모터축의 정회전시 일회전각에 대하여 180도 이내의 각도에서 다른 위상으로 감지될 수 있도록 부착되고;
    상기 제어부는, 상기 제1 수광소자 또는 제2 수광소자로부터 감지된 펄스 신호의 한 주기 시간인 제1 시간을 카운트하고, 상기 제1 수광소자로부터 감지된 펄스 신호와 제2 수광수자로부터 감지된 펄스 신호의 위상차에 따른 펄스간 간격 시간인 제2 시간을 카운트하며, 설정된 시간간격에 따라 상기 제1 시간이 설정된 최고제한속도용 제1 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제1 시간이 상기 제1 비교값을 연속적으로 초과한 제1 횟수가 설정된 초과횟수를 만족하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어하는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 디텍터 유닛의 포토디텍터부로부터 수신된 2개의 펄스 신호를 입력받아 컨트롤러로 전송가능하고, 상기 컨트롤러로부터 동작신호를 입력받아 디텍터유닛의 광원으로 전송가능한 입출력 장치부와;
    상기 컨트롤러의 동작제어 신호에 따라 상기 펌프모터를 온/오프시키는 펌프모터 구동부와;
    상기 입출력 장치부, 카운터부 및, 펌프모터 구동부에 연결되되, 상기 제1 시간 및 제2 시간을 이용하여 펌프모터의 회전방향 및 회전수를 계산하고, 계산된 펌프모터의 회전수 또는 회전방향에 따라 펌프모터를 동작제어하는 컨트롤러
    를 구비한 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    설정된 시간간격에 따라 상기 제2 시간이 설정된 역회전용 제2 비교값을 초과하는지 여부를 판단하고, 제2 시간이 제2 비교값을 초과하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어하는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    설정된 시간간격에 따라 상기 제1 시간이 설정된 최저제한속도용 제3 비교값보다 작은지 여부를 판단하고, 상기 제1 시간이 제2 비교값보다 연속적으로 작은 제2 횟수가 설정된 미만횟수를 만족하는 경우, 펌프모터를 정지하도록 동작제어하는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 컨트롤러에 연결되어 동작제어되되, 상기 펌프모터를 정지시 동작하는 경보기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 컨트롤러에 연결되어 동작제어되되, 계산된 펌프모터의 회전수 및 회전방향 정보를 표시가능한 디스플레이부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 컨트롤러에 연결되되 설정값을 입력가능한 입력부와;
    상기 컨트롤러에 연결되되 상기 설정값 및 측정값을 저장가능한 데이터베이스부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수중펌프 제어시스템.
  9. 삭제
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  14. 삭제
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