KR101487338B1 - 디젤 연료필터용 교류저항 측정 방식의 워터센서 - Google Patents

디젤 연료필터용 교류저항 측정 방식의 워터센서 Download PDF

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Abstract

디젤 엔진 연료 필터에서 수분 센싱 방법이 개시되어 있다. 디젤 엔진 연료 필터의 수분 센싱 방법은 교류 신호를 수분감지부로 입력하는 단계, 수분감지부에서 교류 신호 및 기준 저항, 수분저항 기반으로 출력 센싱 전압을 산출하는 단계와 출력 센싱 전압을 반파정류하여 직류로 만들어 주는 단계, 직류신호를 기준 전압과 비교하는 단계, 비교 결과를 전력증폭하는 단계, 증폭된 신호는 출력보호부를 거쳐 외부로 출력되는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로서 교류를 기반으로 수분 센싱을 수행함으로서 센싱전극부를 코팅하여 기존에 발생하였던 센싱 전극의 부식을 막을 수 있으며, 센싱 전극 틈을 타고 침투하는 수분을 방수할 수 있어 PCB(printed circuit board) 회로부의 고장을 방지할 수 있다. 또 코팅하지 않은 경우 유막이 형성되어 물과 센싱 전극이 절연되어도 수분 감지가 가능한 장점이 있다.

Description

디젤 연료필터용 교류저항 측정 방식의 워터센서{WATER SENSOR FOR DIESEL FUEL FILTER BASED ON IMPEDANCE MEASUREMENT}
본 발명은 센싱 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수분 센싱 방법에 관한 것이다.
디젤 연료에 포함되어 있는 수분과 불순물을 여과시키기 위해 연료 필터를 사용할 수 있다. 일반적으로, 디젤 엔진은 연료를 직접 실린더에 분사하여 착화하는 방식의 내연 기관으로서 연료인 경유에 수분이 함유될 경우, 착화 불량으로 인하여 엔진 기능에 문제를 유발할 수 있다. 따라서, 디젤 엔진에서는 경유에 함유된 수분을 연료 필터를 사용하여 분리한다. 경유에서 분리된 수분은 연료 필터 케이스 하부에 수집될 수 있다. 연료 필터에 축적되는 수분과 불순물 등은 운전자가 주기적으로 확인하여 배출하거나 일정 거리를 주행한 후에 교환하여 사용할 수 있다. 수분을 정확하게 분리해 낼 수 없는 경우 연료 필터를 통과한 소량의 수분이 엔진의 실린더실 내부로 유입되어 엔진의 치명적인 고장으로 직결되는 부식 및 마모 현상를 일으킬 수 있다. 이러한, 부식과 마모는 엔진의 수명을 단축시키며 차량 주행시에 엔진 소음을 유발하여 차량 고장의 원인을 제공하는 문제점을 유발할 수 있다. 따라서, 수분 센서가 정확하게 디젤 엔진에서 수분을 센싱하는 것이 중요하다. 수분 센서에서는 수분이 일정량 수집될 경우, 계기판의 연료 수분 경고등이 점등되어 수분을 배출토록 운전자에게 알리게 된다.
평행판 축전기(콘덴서 또는 캐패시터)의 원리에 대해 개시한다.
평행판 축전기는 분리되어 있는 두 금속판에 전기에너지를 저장하는 장치로 평행한 두 금속판을 전지에 연결하면 두 금속판사이의 전위가 전지와 같아 질 때까지 충전된다. 두 금속판은 각각 +Q, -Q로 대전되고 둘 사이에 인력이 작용하여 전지를 분리해도 방전되지 않고 저장되어 있게 된다. 축전기에 충전되는 전하량은 축전기 용량과 전지 전압에 비례하고, Q= CV에 의해 산출될 수 있다. 여기서 C는 축전기 용량을 지시하고, V는 전지의 전압을 지시한다. 축전기 용량은 두 판의 면적과 그 두 판 사이 물질의 유전율에는 비례하고 두 판의 거리에는 반비례할 수 있고, C= εA/d에 의해 산출될 수 있다. ε는 두 금속판 사이 절연체의 유전율이고 진공의 유전율 ε0=8.9*10-12[F/m]의 값을 가진다. A는 평행판 축전기의 금속판 넓이, d는 두 금속판 사이의 거리를 지시한다.
금속과 물(순수한 물이 아닌 경우)은 전기를 잘 통하는 도체인데 사이에 절연체가 존재하면 위에 설명한 원리로 평행판 축전기가 형성된다. 축전기는 교류를 잘 통과하나 직류는 통과하지 못한다. 그래서 교류를 사용하면 수분감지 전극과 물 사이 절연체가 있어도 전류가 흘러 수분 감지가 가능하다.
본 발명의 목적은 디젤 엔진 연료 필터에서 수분 센싱 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 디젤 엔진 필터의 수분 센싱 방법은 교류신호를 발생하는 단계, 교류 신호를 수분센서로 입력하는 단계, 상기 수분센서에서 상기 교류 신호 및 기준저항(R2)과 수분저항을 기반으로 출력 센싱전압을 산출하는 단계, 센싱전압(Vw1)이 교류이므로 반파정류하여 직류전압(Vw2)으로 변환하는 단계, 상기 변환된 직류전압(Vw2)을 기준 전압과 비교하여 산출된 결과를 전력증폭하여 센싱결과를 최종 출력하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 수분센서는 센싱 전극1 및 센싱 전극2를 포함하고, 상기 센싱 전극1은 절연체로 코팅되어 물과 제1 커패시터를 구현하고, 상기 센싱 전극2는 절연체로 코팅되어 상기 물과 제2 커패시터를 구현하고, 상기 수분 센서는 상기 교류 신호 및 제1 저항을 기반으로 산출된 출력 센싱 전압을 기반으로 수분을 센싱하고, 상기 제1 저항은 상기 제1 커패시터, 상기 제2 커패시터, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터 사이의 상기 물에 의한 제2 저항을 기반으로 산출될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진의 연료 필터에서 수분 센싱 방법 및 장치에 따르면, 교류를 기반으로 수분 센싱을 수행함으로서 센싱전극부를 코팅하여 기존에 발생하였던 센싱 전극의 부식을 막을 수 있으며, 센싱 전극 틈을 타고 침투하는 수분을 방수할 수 있어 PCB(printed circuit board) 회로부의 고장을 방지할 수 있다. 또 코팅하지 않은 경우라도 유막이 형성되어 물과 센싱 전극이 절연되어도 수분 감지가 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤 연료 필터를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 워터센서 기구물의 단면도와 분해도 나타낸다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 교류 방식의 수분 감지 회로를 나타낸 개념도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 전극 부위가 절연체로 코팅되거나 유막이 형성된 경우 수분저항 요소를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 종래의 직류 방식 수분 감지 회로를 지원하는방법을 나타낸 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진의 연료 필터를 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 연료 탱크로부터 연료가 연료필터의 입구(102)로 입력되어 필터 엘리먼트(100)로 유입될 수 있다. 필터 엘리먼트(100)는 연료에 포함된 불순물이나 수분 등을 여과지를 통해 걸러내는 역할을 할 수 있다. 주유소에서 주입하는 디젤 연료에는 운반 과정이나 저장 과정에서 발생한 불순물이 존재할 수 있다. 예를 들어, 탱크 내 벗겨진 페인트 조각이나 온도차에 의해 자연 발생하는 수분, 수분으로 인한 녹 등이 연료 내에 유입되어 주입될 수 있다. 이와 같은 연료 필터를 통해 불순물이 제대로 여과되지 않으면 연료 펌프나 인젝터에 손상을 주게 되고 실린더로 유입될 경우, 불완전 연소나 노킹을 유발하여 2차적인 피해를 일으킬 수 있다.
디젤 엔진의 필터 엘리먼트(100)의 경우, 수분을 필터링하는 것이 중요하다. 디젤은 수분을 잘 함유한다. 이러한 특성으로 인해 겨울철에는 수분의 응결로 인한 시동 불량이 문제가 되기도 하고 연료 시스템에 부식을 일으켜 고장을 유발하기도 한다. 따라서 대부분의 디젤 연료 필터에는 수분을 따로 저장해서 배출하는 기능을 포함하고 있으며, 저장된 수분이 한계점을 초과한 경우 경고 메시지를 보내기 위한 워터센서(140)가 구비되어 있다. 물은 디젤보다 비중이 크기 때문에 혼합되어 있는 경우 아래로 가라 앉게 된다. 이와 같은 원리를 이용하여 일정량의 수분이 아래에 생성되어 워터센서(140)의 센싱 전극1(120)과 센싱 전극2(121)가 상부에 수분이 감지되는 경우, 센싱 결과를 계기판이나 ECU(electronic control unit)를 통해 운전자에게 경고 메시지를 전송할 수 있다. 운전자는 경고판에 신호가 들어오면 연료필터 하우징(101) 하단부에 있는 워터센서(140)를 연료 필터 하우징(101)으로부터 분리하여 수분을 완전히 배출(drain)시킨 다음, 다시 조립하여 사용할 수 있다.
종래의 워터센서는 직류 전류를 기반으로 수분 저항을 측정하여 수분을 감지하였다. 직류 전류를 사용하는 경우, 워터센서의 금속 전극이 물에 직접 닿아 금속의 부식이 일어날 수 있다. 또한, 초기에는 워터센서의 전극이 기름에 잠기므로 전극에 기름이 적셔지면, 물이 차오를 경우, 유막이 형성되어 절연되어 수분 측정이 어려울 수 있다. 또한, 물이 전극틈에 스며들어 PCB 회로부까지 침투 회로가 정상 동작하지 않아 수분을 감지하지 못할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 센싱 전극(120,121) 부위를 방수 절연 코팅하고 교류 방식을 기반으로 수분 센싱 방법에 대해 개시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 워터센서 기구물의 단면도와 분해도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 워터센서(또는 수분 센서)는 PACKING(141), 워터센서 BODY (142), PCB ASSY(200)의 조립으로 이루어진다. PACKING(141)은 워터센서 BODY(142) 상단에 끼워 조립한다. 워터센서 BODY(142)와 PCB ASSY(200)의 결합은 워터센서 BODY (142) 하단에 PCB ASSY(200)를 삽입하고 이를 에폭시(144)로 몰딩함으로써 결합한다. PCB ASSY(200)는 센싱전극1(120), 센싱전극2(121), 3핀 커넥터(143), PCB 회로상의 부품을 납땜하여 결합된다. 단면도의 PCB(201) 하단에 부품이 납땜되어 실장되어 있는 것이 일부 보인다.
Packing(141)은 연료필터 하우징(101)과 워터센서 결합시 누액이 되지않게 밀봉하는 역할을 한다. 에폭시(144)는 PCB ASSY(200)를 워터센서 BODY(142)에 고정하는 역할과 센싱 전극(120,121) 틈을 타고 연료나 수분이 워터센서 BODY(142) 안으로 누액하지 않도록 밀봉하는 역할을 한다
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 교류 방식의 수분 감지 회로를 나타낸 개념도이다.
도 3를 참조하면, J1은 3 핀 커넥터(143)이다 1번 핀과 3번 핀이 전원핀으로 자동차의 베터리와 연결될 수 있다. 2번 핀이 수분 센싱 결과를 출력하는 핀으로 사용될 수 있다. 연료 필터에서 수분이 감지되면 높은 임피던스(high-Z) 출력을 가지므로 외부에 풀-업(pull-up) 저항을 달아야 한다. 예를 들면 풀-업 저항으로 10KΩ 크기의 저항을 12V에 연결할 수 있다. 이러한 경우, 워터센서에서 수분이 감지되는 경우 12V의 출력값을 가지고 수분이 감지되지 않았을 때 0V(대략, 0.7V정도)가 출력될 수 있다. 이하 본 발명의 실시예에서는 편의상 12V의 출력값을 수분이 감지되었을 경우의 출력값, 0V를 수분이 감지되지 않았을 경우의 출력값으로 가정하여 설명한다.
저항 R1, 제너다이오드 ZD1, 다이오드 D1은 본 발명의 실시예에 따른 회로의 전원부(210)이다. VCC는 베터리 전압인 +12V일 수 있다. ZD1은 과전압을 막기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면 회로 중 U1 OPAMP가 30V의 내전압을 갖는다면 ZD1은 30V 이하의 제너다이오드를 사용할 수 있다. R1은 과전압이 입력될 경우, 전류를 제한하여 ZD1을 보호할 수 있다. D1은 전원에 역전압이 가해졌을 때 전류를 차단하여 본 발명의 실시예에 따른 회로를 보호할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에서는 워터센서의 전극이 물에 잠기었을 때 최종 출력 신호 유도 방법에 대해 개시한다.
AC/DC 신호 발생부(220)는 교류 또는 직류신호를 발생하는 블록으로 교류 신호를 발생시키기 위해 OPAMP U1B와 저항 R10, R11, R9, R12 및 캐패시터 C3을 사용하여 발진 회로를 구성할 수 있다.
OPAMP U1B의 7번 핀이 발진 회로의 출력이다. 이하에서는 교류 출력 전압이 Vp-p는 12V이고 10Khz의 주파수를 가지는 교류 신호라고 가정하자. 출력된 교류 신호는 R2를 거쳐 물의 교류 저항값 Zw를 거쳐 GND로 흐를 수 있다.
PCB 쪽으로 방수를 위해 또는 센싱 전극 부식을 막기 위해 센싱 전극 부위를 절연체로 코팅하면 전극, 절연막(235),물이 커패시터를 형성할 수 있다.
그리고 코팅하지 않은 경우 워터센서의 전극이 수분에 잠기기 전에는 디젤 연료와 접촉하여 전극에 절연체인 유막이 형성되고 물에 잠기게 되면 전극, 절연막(235),물이 커패시터를 형성할 수 있다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 전극 부위가 절연체로 코팅되거나 유막이 형성된 경우 수분저항 요소를 나타낸 개념도이다.
도 4을 참조하면, 센싱전극1(120)과 센싱전극2(121)은 각각 커패시터의 역할을 수행할 수 있다.
센싱전극1(120)과 물(105) 사이 절연막(235)이 있어 하나의 제1 커패시터(Cw1)가 구현될 수 있다.
센싱전극2(121)과 물(105) 사이 절연막(235)이 있어 하나의 제2 커패시터(Cw2)가 구현될 수 있다.
예를 들어, 전극에 에나멜과 같은 절연체를 0.02mm로 코팅한 후 물과 전극으로 구현된 커패시터의 용량은 대략 1.4pF/mm2 정도의 값을 가질 수 있다.
센싱전극1(120)과 센싱전극2(121) 사이에는 물(105)이 존재하고 센싱전극1(120) 을 거쳐 출력된 교류 신호는 센싱전극1(120)과 센싱전극2(121) 사이의 물(105)의 저항을 통과하고 센싱전극2(121)거쳐 GND로 출력될 수 있다.
다시 도 3의 수분센서(230)를 참조하면, R2와 센싱 전극간 교류 저항값 Zw사이에 걸리는 전압 Vw1는 아래의 수학식 1을 기반으로 산출될 수 있다.
<수학식 1>
Vw1=12V*Zw/(R2+Zw)
워터센서가 센싱하는 교류저항값 Zw는 아래의 수학식 2를 기반으로 산출될 수 있다.
<수학식 2>
Zw = ZCw + ZRw
ZCw는 커패시터 Cw의 교류 저항 값, ZRw는 Rw의 교류 저항 값(임피던스)을 지시한다.
Cw는 전극과 물 사이에 절연막(235)이 있다고 가정했을 때 형성된 커패시터의 용량,Rw는 전극과 전극 사이의 물의 직류저항을 지시한다.
커패시터 Cw 는 Cw1 과 Cw2 직렬 합성 값으로 Cw = Cw1*Cw2 / (Cw1+Cw2) 이다
다시 도 3의 반파정류부(240)를 참조하면, 제1 센서 출력 전압(Vw1)는 커패시터 CR1을 통과할 때 교류성분만 통과 된다. 그 후 D2에 의해 교류파형의 하단이 GND에 클램프된다. 이 신호는 다이오드 DR1에 의해 반파 정류되고 반파 정류된 신호는 C1에 충전되어 직류 전압 Vw2가 된다. 이하, Vw2는 제2 센서 출력 전압이라고 한다.
C1에 충전된 전압값 Vw2는 Zw값이 커지면 커지고 작아지면 작아질 수 있다.
R4는 충전된 콘덴서 C1의 전하를 방전시키기 위해 사용될 수 있다. 방전이 되지 않으면 최대 충전 전압에 머물러 Zw값이 다시 작아지는 경우는 반영이 안되기 때문이다.
제2 센서 출력 전압 Vw2는 비교부(250)에 전달되어 OPAMP U1A의 3핀에 입력되고 기준 전압 Vref와 비교되어 비교값을 기반으로 비교기 출력값이 결정될 수 있다.
OPAMP U1A는 비교기로 사용되어, OPAMP U1A의 1번 핀이 출력으로 사용할 수 있다. 2번 핀에 입력되는 기준 전압보다 높은 전압이 3번 핀에 입력되면 12V가 1번 핀에 출력되고, 낮은 전압이 입력되면 0V가 1번 핀에 출력된다.
U1A의 2번 핀에 기준 전압 Vref = VCC*R8/(R6+R8)가 입력될 수 있다.
기준 전압 Vref 은 물이 감지될 수 있도록 저항 R6, R8 값을 조정하여 설정해야 한다.
만약, 워터센서에서 수분이 센싱되는 경우, 기준 전압 Vref보다 제2 센서 출력 전압 Vw2가 낮아질 수 있다. 기준 전압 Vref보다 제2 센서 출력 전압 Vw2가 낮은 경우, OPAMP U1A는 0V를 출력값으로 가질 수 있다.
반대로 센서 전극이 디젤 연료에 잠기었을 때는 디젤 연료 저항이 거의 무한대 이므로 제2 센서 출력 전압 Vw2가 기준 전압 Vref보다 높아질 수 있다. 이러한 경우, 기준 전압 Vref보다 제2 센서 출력 전압 Vw2가 높으므로 OPAMP U1A의 1번 핀은 12V가 출력될 수 있다.
비교부(250)에서 출력된 신호는 매우 약하므로 전력 증폭부(260)에 입력되어 증폭된다.
전력 증폭부(260)는 저항 R5, R7, 트랜지스터 Q1 으로 구성된다. 전력 증폭부(260)에서 증폭되어 출력된 신호는 반전된다. 비교부(250)에서 12V 를 입력 받았다면 0V을 출력하고, 비교부(250)에서 0V 를 입력 받았다면 고임피던스(High-Z)를 출력한다. 그러므로 고임피던스(High-Z)를 12V를 만들기 위해 외부에서 풀업저항을 연결해야 한다.
전력증폭부(260)에서 출력된 신호는 출력보호부(270)에 입력된다.
출력보호부(270)는 PTC(positive temperature coefficient)소자 PTC1과 제너 다이오드 ZD2 로 구성된다. PTC1은 외부의 과전류 소비로부터 트랜지스터 Q1을 보호하기 위해 사용될 수 있다. ZD2는 정전기와 같은 과전압으로부터 트랜지스터 Q1을 보호하기 위해 사용할 수 있다. 예를 들면 트랜지스터 Q1의 콜렉터(collector)와 이미터(emitter)간 내압이 60V라면 60V 이하의 제너 다이오드를 사용할 수 있다.
출력보호부를 거친 신호는 커넥터(143) 2번 핀에 연결되어 외부로 출력 된다.
출력된 값은 차량의 ECU와 계기판으로 전송되어 연료 필터에서 수분을 배출해야 하는지 여부를 운전자에게 알려줄 수 있다
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 직류 저항 측정 방식 수분 감지 회로를 지원하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 3 의 교류방식 PCB 기판을 직류 저항 측정 방식 수분감지회로로 쉽게 전환이 가능하다. 그 방법은 도 3에서 AC/DC 신호 발생부(220)의 R11,R9을 제거하여 직류를 발생하게 하여 교류신호대신 직류 신호를 수분센서(230)에 공급하게 하고, 반파정류부(240)에서 CR1은 콘덴서 대신 저항을 부착하고 DR1도 다이오드 대신 저항을 부착한다. 이렇게 PCB상에서 다른 종류로 대치되는 부품은 서로 같은 치수 예를 들면 1608(16mm x 0.8mm)사이즈의 부품을 사용해야 바람직하다. 그리고 D2와 R4는 제거하면 된다. 이때 반파정류부(240)는 입력보호부(241)로 변환된다. 입력보호부(241)는 수분센서(230)의 센싱전극(120,121)이 정전기 같은 고전압원에 접촉 됐을 때 OPAMP(U1)의 입력핀을 고전압으로부터 파괴되는 것을 보호하기 위함이다. 정전기는 매우 고전압이지만 에너지는 미약하여 저항(CR1,DR1)과 캐패시터(C1)를 거치며 저전압으로 약화된다. 이렇게 하면 하나의 PCB를 가지고 교류 저항 측정 방식 워터센서, 직류 저항 측정 방식 워터센서를 각각 지원할 수 있는 장점이 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 필터 엘리먼트
101 : 필터 하우징
102 : 연료입구
103 : 연료출구
120 : 센싱 전극1
121 : 센싱 전극2
140 : 워터센서
105 : 물(수분)
141 : PACKING
142 : 워터센서 BODY
143 : 커넥터(3핀)
144 : 에폭시
200 : PCB ASSY
201 : PCB
210 : 전원부
220 : AC/DC 신호 발생부
230 : 수분센서
235 : 절연막(절연체로 코팅한 막 또는 경유에 의해 형성된 유막)
240 : 반파 정류부
241 : DC 저항 측정모드에서 입력 보호부
250 : 비교부
260 : 전력 증폭부
270 : 출력 보호부
Cw1: 제1 커패시터
Cw2: 제2 커패시터
Rw : 물의 직류저항

Claims (8)

  1. 디젤 엔진 필터의 수분 센싱 방법에 있어서,
    교류 신호를 수분센서로 입력하는 단계;
    상기 수분센서에서 상기 교류 신호를 기반으로 출력 센싱 전압을 산출하는 단계; 및
    상기 출력 센싱 전압을 반파 정류하는 단계;
    상기 출력 센싱 전압을 기준 전압과 비교하여 센싱 결과를 산출하는 단계;
    상기 센싱 결과를 전력 증폭하는 단계;
    상기 증폭된 센싱 결과를 보호하는 출력 보호 단계; 및
    상기 센싱 결과를 외부로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 수분 센서는 센싱 전극1 및 센싱 전극2를 포함하고,
    상기 센싱 전극1은 코팅막이나 유막에 의한 절연막으로 물과 제1 커패시터를 구현하고,
    상기 센싱 전극2는 코팅막이나 유막에 의한 절연막으로 상기 물과 제2 커패시터를 구현하고,
    상기 수분 센서는 상기 교류 신호 및 제1 저항을 기반으로 산출된 출력 센싱 전압을 기반으로 수분을 센싱하고,
    상기 제1 저항은 상기 제1 커패시터, 상기 제2 커패시터, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터 사이의 상기 물에 의한 제2 저항을 기반으로 산출되는 디젤 엔진 필터의 수분 센싱 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저항의 저항값 Zw는 아래의 수학식에 의해 산출되고,
    <수학식>
    Zw=ZCw+ZRw
    상기 ZCw는 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 임피던스이고, 상기 ZRw는 상기 제2 저항인 수분 센싱 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력 센싱 전압의 전압값은 아래의 수학식에 기반하여 산출되고,
    <수학식>
    Vw =상기 교류 신호의 크기*Zw/(R+Zw)
    상기 Vw는 상기 출력 센싱 전압, 상기 R은 상기 수분센서의 전단에 직렬 저항으로 상기 교류 신호가 상기 수분센서로 입력되기 전 상기 교류 신호가 입력되도록 위치한 저항인 수분 센싱 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 디젤 연료 필터에서 수분을 센싱하는 수분 센서에 있어서,
    상기 수분 센서는 수분 센서 BODY와 PCB ASSY(printed circuit board assembly)를 포함하고,
    상기 수분 센서 BODY는 상기 수분센서 BODY의 하단에 상기 PCB ASSY를 에폭시 몰딩 기반으로 결합하고
    상기 수분 센서는 교류 신호 또는 직류 신호 및 제1 저항을 기반으로 산출된 출력 센싱 전압을 기반으로 수분을 센싱하고,
    상기 PCB ASSY는 수분을 센싱하기 위한 센싱 전극1 및 센싱 전극2를 포함하고,
    상기 센싱 전극1은 코팅막이나 유막에 의한 절연막으로 물과 제1 커패시터를 구현하고,
    상기 센싱 전극2는 코팅막이나 유막에 의한 절연막으로 상기 물과 제2 커패시터를 구현하고,
    상기 제1 저항은 상기 제1 커패시터, 상기 제2 커패시터, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터 사이의 상기 물에 의한 제2 저항을 기반으로 산출되고,
    상기 센싱 전극1 및 상기 센싱 전극2는 센싱 전극의 부식 및 상기 PCB ASSY로의 수분 유입를 막기 위한 코팅이 수행되는 수분 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 저항의 저항값 Zw는 아래의 수학식에 의해 산출되고,
    <수학식>
    Zw=ZCw+ZRw
    상기 ZCw는 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 임피던스이고, 상기 ZRw는 상기 제2 저항인 수분 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수분 센서가 상기 교류 신호를 기반으로 수분을 센싱할 경우,
    상기 출력 센싱 전압의 전압값은 아래의 수학식에 기반하여 산출되고,
    <수학식>
    Vw =상기 교류 신호의 크기*Zw/(R+Zw)
    상기 Vw는 상기 출력 센싱 전압, 상기 R은 상기 수분 센서의 전단에 직렬 저항으로 상기 교류 신호가 상기 수분 센서로 입력되기 전 상기 교류 신호가 입력되도록 위치한 저항인 수분 센서.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100883093B1 (ko) * 2008-06-26 2009-02-16 주식회사 거성엔프라 연료필터
KR20090058830A (ko) * 2007-12-05 2009-06-10 현대자동차주식회사 연료필터의 워터센서 구조
KR20120090459A (ko) * 2011-02-08 2012-08-17 (주)유민에쓰티 유수분리기의 수위감지장치
KR20130013319A (ko) * 2011-07-28 2013-02-06 기아자동차주식회사 차량의 조악 연료 검출 장치 및 그 제어방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090058830A (ko) * 2007-12-05 2009-06-10 현대자동차주식회사 연료필터의 워터센서 구조
KR100883093B1 (ko) * 2008-06-26 2009-02-16 주식회사 거성엔프라 연료필터
KR20120090459A (ko) * 2011-02-08 2012-08-17 (주)유민에쓰티 유수분리기의 수위감지장치
KR20130013319A (ko) * 2011-07-28 2013-02-06 기아자동차주식회사 차량의 조악 연료 검출 장치 및 그 제어방법

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