KR101344731B1

KR101344731B1 - 수위 레벨 센서용 ｐｃｂ

Info

Publication number: KR101344731B1
Application number: KR1020120051264A
Authority: KR
Inventors: 허정수
Original assignee: 주식회사 켐트로닉스
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-12-24
Also published as: KR20130127612A

Abstract

본 발명은 수위 레벨 센서용 PCB에 관한 것으로, 수위 레벨 센서용 PCB에 있어서, 상기 PCB의 일면에 수직으로 부착되어 수위의 상승을 감지하는 적어도 하나 이상의 센서 패드를 포함하는 센서 패드부; 및 상기 PCB의 타면에 수직으로 부착되는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 패드를 포함하는 레퍼런스 패드부를 포함하되, 상기 센서 패드와 레퍼런스 패드는 서로 겹치지 않도록 수평으로 교차하여 배치되는 것을 특징으로 하는 수위 레벨 센서용 PCB를 제공한다.
본 발명에 따르면, 수위가 상승하여 센서 패드의 정전용량이 변화하여도 레퍼런스 패드는 전극(GND)에 의해 수위의 영향을 받지 않아 정전용량의 변화가 없다. 다시 말해서, 기준이 변하지 않으므로, 감도의 변화가 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 레퍼런스 패드와 센서 패드를 서로 반대면에 수평으로 교차하여 배치함으로써, 상호간의 간섭을 배제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전극(GND)의 면적이 넓어짐에 따라 회로가 안정되어 노이즈(Noise)에 강해지므로, EMC 시험 시 노이즈가 유입되더라도 오동작이 없어지며, 방사 노이즈도 현저히 줄어드는 효과가 있다.

Description

수위 레벨 센서용 ＰＣＢ{PCB FOR SENSING WATER LEVEL}

본 발명은 수위 레벨 센서용 PCB에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물탱크의 수위 레벨을 정밀하게 감지할 수 있는 수위 레벨 센서용 PCB에 관한 것이다.

정전용량 방식의 수위 레벨 감지 센서는 센서(Sensor) 측 정전용량(Capacitance)과 레퍼런스(Reference) 측 정전용량을 비교하여 인식 여부를 결정한다. 예를 들면, 물이 없는 경우는 레퍼런스 측 정전용량이 센서 측 정전용량보다 크고, 물이 있는 경우(물을 감지하는 경우)는 레퍼런스 측 정전용량 보다 센서 측 정전용량이 크다.

종래의 수위 레벨 감지 PCB(인쇄 회로 기판, Printed Circuit Board)는 단순히 센서 패드와 레퍼런스 패드 간 면적의 차이를 둔 후, 각 면적이 가지는 정전용량을 상대적으로 비교하여 동작 유무를 판단한다.

이와 같은 종래의 수위 레벨 감지 센서의 경우, 기구에 부착 혹은 기구에 삽입하게 되는데, 물탱크의 수위가 상승할 때, 센서 패드의 정전용량뿐만 아니라 레퍼런스 패드의 정전용량도 동시에 상승하는 현상이 발생하여, 감도 설정이 용이하지 않은 문제가 있다.

또한, 종래의 수위 레벨 감지 PCB는 전극(GND)의 면적을 최소로 설계할 수 밖에 없었는데, 그 이유는 여분의 물방울이 전극(GND)과 레퍼런스 패드 간 걸쳐서 맺히게 될 경우, 레퍼런스 패드가 가지는 정전용량은 레퍼런스 패드 바로 위에 물방울이 있을 때 보다 더욱 영향을 받아 둔감 현상이 발생하게 되어 불량으로 이어지기 때문이다. 이 경우, 협소한 전극(GND) 면적으로 인해 노이즈에 매우 취약해지며, 이에 따라 EMC(Electro Magnetic Compatibility)의 특성이 나빠져 신뢰성 해결을 위한 개발 기간이 매우 길어지게 된다.

이와 같이 종래의 수위 레벨 감지 PCB는 감도 설정이 용이하지 않으며, 신뢰성까지 취약한 문제가 있다.

본 발명은 상기의 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 센서 패드와 레퍼런스 패드를 겹치지 않게 수평으로 교차하여 배치함으로써, 상호간의 간섭을 배제할 수 있는 수위 레벨 센서용 PCB를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

또한, 레퍼런스 패드가 부착된 면의 반대면을 전극(GND)으로 채움으로써, 수위가 상승하더라도 레퍼런스 측의 정전용량이 변화하지 않아, 감도의 변화가 발생하지 않는 수위 레벨 센서용 PCB를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수위 레벨 센서용 PCB는, 수위 레벨 센서용 PCB에 있어서, 상기 PCB의 일면에 수직으로 부착되어 수위의 상승을 감지하는 적어도 하나 이상의 센서 패드를 포함하는 센서 패드부; 및 상기 PCB의 타면에 수직으로 부착되는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 패드를 포함하는 레퍼런스 패드부를 포함하되, 상기 센서 패드와 레퍼런스 패드는 서로 겹치지 않도록 수평으로 교차하여 배치될 수 있다.

또한, 상기 레퍼런스 패드의 대향면은 전극이 위치하는 전극부를 포함하고, 상기 전극부와 상기 센서 패드부는 서로 겹치지 않도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 전극부는 상기 센서 패드부의 근접 위치에 배치되고, PCB 기판의 길이를 따라 상부에서 하부까지 전극으로 채워질 수 있다.

또한, 상기 센서 패드는 물의 접촉에 따른 정전용량의 변화를 감지할 수 있다.

또한, 상기 레퍼런스 패드 각각의 근접 위치에는 IC칩이 배치되고, 상기 IC칩은 상기 센서 패드와 상기 레퍼런스 패드의 정전용량의 차이를 감지하여, 수위의 상승을 판단할 수 있다.

본 발명에 따른 수위 레벨 센서용 PCB에 의하면, 수위가 상승하여 센서 패드의 정전용량이 변화하여도 레퍼런스 패드는 전극(GND)에 의해 수위의 영향을 받지 않아 정전용량의 변화가 없다. 다시 말해서, 기준이 변하지 않으므로, 감도의 변화가 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 레퍼런스 패드와 센서 패드를 서로 반대면에 수평으로 교차하여 배치함으로써, 상호간의 간섭을 배제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전극(GND)의 면적이 넓어짐에 따라 회로가 안정되어 노이즈(Noise)에 강해지므로, EMC 시험 시 노이즈가 유입되더라도 오동작이 없어지며, 방사 노이즈도 현저히 줄어드는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수위 레벨 센서용 PCB의 사시도.
도 2의 (a)는 본 발명에 따른 수위 레벨 센서용 PCB의 전면도.
도 2의 (b)는 본 발명에 따른 수위 레벨 센서용 PCB의 후면도.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 일 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수위 레벨 센서용 PCB의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 수위 레벨 센서용 PCB(1)는 레퍼런스 패드부(10), 센서 패드부(20), 전극부(40) 및 IC칩(31~34)을 포함한다.

센서 패드부(20)는 수위 레벨 센서용 PCB(1)의 일면에 수직으로 부착되어 수위의 상승을 감지하는 적어도 하나 이상의 센서 패드(21~24)를 포함한다.

레퍼런스 패드부(10)는 센서 패드부(20)가 부착된 면에 대향하는 면에 수직으로 부착되는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 패드(11~14)를 포함한다.

또한, 센서 패드(21~24)와 레퍼런스 패드(11~14)는 서로 겹치지 않도록 수평으로 교차하여 배치된다. 도 1을 보면, 레퍼런스 패드(11~14)가 수위 레벨 센서용 PCB(1)의 전면의 왼쪽에 수직으로 네 개가 배치된 것을 볼 수 있다. 센서 패드(21~24)는 수위 레벨 센서용 PCB(1)의 후면에 배치되고, 레퍼런스 패드(11~14)와 겹치지 않으면서 나란히 배치되고, 네 개가 배치된 것을 볼 수 있다. 센서 패드(21~24)는 도 1에서는 점선으로 표시하였다. 상기의 실시 예에서는 센서 패드(21~24)와 레퍼런스 패드(11~14)가 네 개씩 배치된 것을 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정하지 않으며 더 많은 개수의 센서 패드와 레퍼런스 패드를 포함할 수 있다. 이와 같이 센서 패드(21~24)와 레퍼런스 패드(11~14)를 서로 겹치지 않게 수평으로 배치함으로써, 상호간의 간섭을 배제할 수 있다.

레퍼런스 패드(11~14)의 대향면은 전극이 위치하는 전극부(40)를 포함하고, 전극부(40)와 센서 패드부(20)는 서로 겹치지 않도록 배치한다. 도 1에서 전극부(40)는 점선으로 표시되고, 레퍼런스 패드(11~14)가 부착된 면의 바로 뒷면에 위치한다.

센서 패드부(20)와 레퍼런스 패드부(10)는 정전용량의 변화를 감지하는 센서로 구성되고, 물의 접촉에 따른 정전용량의 변화를 감지할 수 있다.

도 2의 (a)는 본 발명에 따른 수위 레벨 센서용 PCB의 전면도이고, 도 2의 (b)는 본 발명에 따른 수위 레벨 센서용 PCB의 후면도이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 수위 레벨 센서용 PCB(1)의 전면을 나타낸다. 전면에는 레퍼런스 패드(11~14)가 수직으로 복수 개가 배치되고, 레퍼런스 패드(11~14) 각각의 근접 위치에는 IC칩(31~34)이 배치된다. IC칩(31~34)은 센서 패드(21~24)와 레퍼런스 패드(11~14)의 정전용량의 차이를 감지하여, 수위의 상승을 판단한다. 예를 들면, 물이 센서 패드(23)의 위치까지 올라오는 경우, IC칩(34)은 센서 패드(24)의 정전용량이 레퍼런스 패드(14)의 정전용량 보다 커지는 것을 감지하고, IC칩(33)은 센서 패드(23)의 정전용량이 레퍼런스 패드(13)의 정전용량 보다 커지는 것을 감지함으로써, 수위가 센서 패드(23)의 높이까지 올라온 것을 감지하게 되는 것이다.

도 2의 (b)를 참조하면, 수위 레벨 센서용 PCB(1)의 후면을 나타낸다. 후면에는 센서 패드(21~24)가 수직으로 복수 개가 배치된다. 전극부(40)는 센서 패드(21~24)의 근접 위치에 배치되고, PCB 기판의 길이를 따라 상부에서 하부까지 전극으로 채워진다. 이와 같이 전극부(40)의 면적이 넓어짐에 따라 회로가 안정화되어 노이즈에 강해질 수 있다.

본 발명에 의하면, 수위가 상승하여 센서 패드의 정전용량이 변화하여도 레퍼런스 패드는 전극(GND)에 의해 수위의 영향을 받지 않아 정전용량의 변화가 없다. 다시 말해서, 기준이 변하지 않으므로, 감도의 변화가 발생하지 않는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 되는 것임은 자명하다.

1: 수위 레벨 센서용 PCB 10: 레퍼런스 패드부
11~14: 레퍼런스 패드 20: 센서 패드부
21~24: 센서 패드 31~34: IC칩
40: 전극부

Claims

수위 레벨 센서용 PCB에 있어서,
상기 PCB의 일면에 수직으로 부착되어 수위의 상승을 감지하는 적어도 하나 이상의 센서 패드를 포함하는 센서 패드부; 및
상기 PCB의 타면에 수직으로 부착되는 적어도 하나 이상의 레퍼런스 패드를 포함하는 레퍼런스 패드부를 포함하되,
상기 센서 패드와 레퍼런스 패드는 상기 PCB의 일면과 타면의 각각에서 서로 겹치지 않는 동일한 위치에 수평한 방향으로 배치되고, 상기 레퍼런스 패드 형성면의 대향면에는 수위 상승 시 상기 레퍼런스 패드의 정전용량 변화를 방지하도록 형성되는 전극부(GND)를 포함하며, 상기 전극부와 상기 센서 패드부는 상기 PCB의 일면에서 서로 이웃하되 겹치지 않도록 배치되고, 상기 전극부는 상기 PCB의 길이를 따라 상부에서 하부까지 채워진 것을 특징으로 하는 수위 레벨 센서용 PCB.
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제1항에 있어서,
상기 센서 패드는 물의 접촉에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 수위 레벨 센서용 PCB.
제1항에 있어서,
상기 레퍼런스 패드 각각의 근접 위치에는 IC칩이 배치되고,
상기 IC칩은 상기 센서 패드와 상기 레퍼런스 패드의 정전용량의 차이를 감지하여, 수위의 상승을 판단하는 것을 특징으로 하는 수위 레벨 센서용 PCB.