KR101521156B1

KR101521156B1 - 수위감지장치

Info

Publication number: KR101521156B1
Application number: KR1020130152709A
Authority: KR
Inventors: 유홍근
Original assignee: (주)유민에쓰티; 유홍근
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-05-20

Abstract

본 발명은 수위감지장치에 관한 것으로. 물 위에 부유할 수 있는 부구의 내부에 수위센서를 설치함과 아울러 부구 내부에 물을 중간정도 채워 넣어 수위에 따른 부구의 기울임에 따라 수위의 레벨을 감지하도록 함으로써 수위센서가 오염되지 않도록 하여 유지보수가 수월토록 한 수위감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수위감지장치는, 강이나 하천 등의 수위를 감지하기 위한 위치에 입설되어 설치되며, 힌지 형태의 회전부를 갖는 고정체; 상기 고정체의 회전부에 일측이 힌지 형태로 상하 회전가능하게 결합되는 회전바; 상기 회전바의 타측에 고정 결합되며, 기밀된 하우징의 내부에 공간부를 가져서 그 공간부에 물 또는 전도성 액체가 주입된 부구; 상기 부구의 내측에 설치되어 물 또는 전도성 액체와 접촉하는 수위센서;로 구성된다.

Description

수위감지장치{Water levle sensing apparatus}

본 발명은 수위감지장치에 관한 것으로, 특히 구조가 매우 간단하고, 저비용으로 구현할 수 있는 수위감지장치에 관한 것이다.

강이나 하천, 그리고 저수지 등의 물을 관리하기 위해서는 그 수위를 실시간적으로 확인할 수 있는 장치가 요구된다.

통상의 수위감지장치로는 수압식의 감지장치를 많이 사용하게 되는데, 이러한 수압식 수위감지장치는 물의 높낮이에 따른 수압에 따라 그 수위를 감지하는 장치로서 그 비용이 매우 고가이다.

그러므로, 강이나 하천 등과 같이 상류와 하류의 수위가 달라지는 곳에는 일정간격으로 많이 설치하여야 하기 때문에 설치비용에 따른 비용부담이 크게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인이 출원한 공개특허 10-2011-0026738호에서는 비교적 저가격에 실현할 수 있는 수위감지장치를 제안한 바 있다.

그 구조로는 도1에서와 같이 파이프 형태의 수위감지관(100)이 구비되며, 하측으로는 외부의 물이 수위감지관(100)의 내측으로 유입되기 위한 물유입구(110)가 형성되어 있다.

수위감지관(100)의 내측으로는 상하방향으로 테이프 형태로 된 수위센서(160)가 내삽되어 장착되는데, 이러한 수위센서(160)는 도2에 도시한 바와 같이 접착제층(162), 베이스층(161), 도전라인(163,164), 보호필름(165)이 저면에서 상방으로 순차적으로 적층되어 이루어진다.

접착제층(162)은 수위감지관(100)의 내측 벽면에 부착하여 고정시키는 것으로, 접착 테이프 형태로 구성된다.

베이스층(161)은 도전라인(163,164)이 상부에 형성되기 위한 층으로서, 절연과 함께 도전라인(153,164)의 패턴을 인쇄 방식에 형성하기 위해 PET, PE, PTFE, PVC 또는 기타 테프론 계열의 재질로 형성된다.

도전라인(163,164)은 베이스층(161)의 상부면에서서 저항을 갖는 한 쌍의 패턴 형태로 형성되는 층으로서, 베이스층(161)의 길이방향으로 서로 이격되어 평행하게 스트립 형태로 배치되며, 은(SILVER)화합물로 인쇄된다.

보호필름(165)은 베이스층(161)의 상부에 적층되어 도전라인(163,164)의 패턴을 외부로부터 보호하기 위한 층으로서 PET, PE, PVC 또는 테프론 계열의 재질로 형성된다.

또한, 도전라인(163,164)에 해당되는 부분에는 일정간격마다 센싱홀(166)이 형성되어 있어서, 그 센싱홀(166)을 통해 도전라인(163,164)이 외부로 노출된다.

이러한 수위센서(160)에 의하여 수위가 감지되는 과정을 설명한다.

수위감지관(100)의 하측에 형성된 물유입구(110)를 통해 물이 유입되어 수위가 형성되면, 센싱홀(166)을 통해 물이 유입되어 수위가 감지되는데, 한 쌍의 도전라인(163,164)이 하측부터 수위가 형성된 위치까지 쇼트가 발생하게 되고, 그 쇼트된 부위의 범위에서 저항값이 발생하므로 그 저항값의 크기에 의해 수위를 감지할 수 있는 것이다.

즉, 저항값이 낮으면 그 저항값만큼 수위가 낮은 것이고, 저항값이 높으면 수위가 높을 것이며, 이러한 수위에 따른 저항값은 데이터베이스화되어 이미 저장됨으로써 상호간의 저항값 비교에 의해 수위를 판단할 수 있는 것이다.

그런데, 이러한 구조의 수위감지장치는 수위센서(160)가 물과 직접 접촉하는 방식으로서, 흙탕물이 수위센서(160)를 덮은 다음 물이 빠져서 흙탕물의 토사가 수위센서(160)를 덮은 상태로 마르거나 또는 모래 등의 이물질이 센싱홀(166)을 막게 되면, 수위를 감지하지 못하거나 또는 정확한 수위 레벨을 감지하지 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

즉, 이물질을 포함한 물이 수위감지관(100)으로 유입되면 수위센서(160)가 오염되거나 손상되어 수위를 감지하지 못하는 경우가 발생하며, 관리자가 주기적으로 수위감지관(100)을 분리하여 수위센서(160)를 청소하거나 또는 교체를 하여야 하므로 유지보수가 쉽지 않으며, 그에 따른 비용 부담도 적지 않다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로, 물위에 부유할 수 있는 부구의 내부에 수위센서를 설치함과 아울러 부구 내부에 물을 중간정도 채워 넣어 수위에 따른 부구의 기울임에 따라 수위의 레벨을 감지하도록 함으로써 수위센서가 오염되지 않도록 하여 유지보수가 수월토록 한 수위감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수위감지장치는

강이나 하천 등의 수위를 감지하기 위한 위치에 입설되어 설치되며, 힌지 형태의 회전부를 갖는 고정체;

상기 고정체의 회전부에 일측이 힌지 형태로 상하 회전가능하게 결합되는 회전바;

상기 회전바의 타측에 고정 결합되며, 기밀된 하우징의 내부에 공간부를 가져서 그 공간부에 물 또는 전도성 액체가 주입된 부구;

상기 부구의 내측에 설치되어 물 또는 전도성 액체와 접촉하는 수위센서;로 구성된다.

또한, 상기 수위센서는

필름재질로 되어 상기 하우징의 내측벽면에 부착되는 베이스층;

상기 베이스층의 상부면에서 상하 길이방향으로 나란히 한 쌍의 도전라인이 간격을 유지하면서 형성된 센싱채널;로 구성되며,

상기 센싱채널은 등간격으로 복수개 설치된다.

이러한 본 발명에 따르면, 부구 내부에 물 또는 전도성 액체가 주입되어 부구가 수위의 높낮이에 의해 위치를 달리하는 경우에 부구의 내부에 주입된 물의 접촉 면적을 수위센서가 감지하여 수위를 판단함으로써 수위센서가 부구 외부와는 완전히 차단된 상태이므로 이물질이 수위센서에 유착되지 않아 이물질에 의한 센싱의 오류가 발생하지 않으며, 또한 그 구조가 매우 단순하여 제조 및 설치비용의 절감효과를 갖는다.

도1은 종래의 수위감지장치의 구조를 보인 도.
도2는 종래의 수위센서의 구조를 보인 도.
도3은 본 발명에 의한 수위감지장치의 구조를 보인 도.
도4는 부구의 내부 구조를 보인 도.
도5는 부구의 측면도.
도6은 수위센서의 구조를 보인 도.
도7은 수위 변화에 따라 부구가 회전하여 내부에 주입된 물 또는 전도성 액체와 수위센서와의 접촉 상태를 보인 도.
도8은 수위 변화에 따라 물 또는 도전성 액체가 도전라인에 접촉하여 저항값의 변화가 발생하는 상태를 설명하기 위한 도.

이하 본 발명을 첨부한 도3 부터 도8까지를 참조하여 상세히 설명한다.

도3는 본 발명에 의한 수위감지장치를 보인 도로서, 강이나 하천 등의 수위를 감지하기 위한 위치에 입설되는 고정체(200)를 가지게 되는데, 이러한 고정체(200)는 파이프, H- 빔, 또는 교각 등이 될 수 있다.

상기 고정체(200)의 상측 부위에는 부구(300)가 상하 방향으로 회전이 가능하도록 지지하는 회전부(210)가 구비되는데, 이러한 회전부(210)는 힌지 형태가 될 수 있다.

이러한 회전부(210)에 회전바(220)의 일측이 상하방향으로 회전이 가능하도록 결합되고, 회전바(220)의 타측에는 부구(300)가 고정된다.

회전바(220)의 길이는 강이나 하천 등의 만수위와 저수위 시에 부구(300)가 수면에 위치하도록 하는 길이를 가지는 것이 바람직하다.

부구(300)는 도4에서와 같이 물에 뜰 수 있도록 합성수지재 등으로 하우징(301)이 구성되는데, 부구(300)의 내부는 도5에서와 같이 중간부위에 상하방향으로 벽체(310)가 형성되어 전방 공간부(320)와 후방 공간부(330)로 내부를 분리시키게 되며, 외부와는 기밀된 상태를 갖는다.

상기 벽체(310)는 전방 공간부(320)를 바라보는 면이 평평하게 되어 있어서, 그 벽체(310)의 면에 수위센서(340)가 부착되며, 전방 공간부(320)에는 중간 높이로 물 또는 전도성 액체(PIL : Polymer Ionic liquid)가 주입되어 있고, 후방 공간부(320)에는 부력을 위해 공기가 주입되어 있다.

상기 수위센서 도6에서와 같이 PP, PC, PE, PVC 등의 필름재질로 베이스층(341)이 형성되며, 하우징(301) 내부의 벽체(310)에 부착되는데, 전방 공간부(320)를 향하는 상부면에는 상하 길이방향으로 복수의 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)이 등간격을 유지하면서 다수개가 형성된다.

하나의 센싱채널은 한 쌍의 도전라인(342,343)이 나란히 간격을 유지하면서 형성되며, 하단은 서로 도전되도록 연결되어 있다.

이러한 복수의 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)은 베이스층(341)의 상측으로 연장되어 돌출된 단자부(344)로 독립적으로 연장되고, 그 단자부(344)에 도4에서와 같이 커넥터(350)가 접속되며, 커넥터(350)와 연결된 케이블(360)이 하우징(301)의 인출공(302)을 관통하여 원격의 제어기로 연결된다.

이때 인출공(302)은 케이블(360)이 인출될 때 패킹 등에 의해 기밀을 유지하도록 하며, 케이블(360)은 회전바(220)의 외측으로 감기면서 원격의 제어기로 연결되거나 또는 파이프 형태로 된 회전바(220)의 내측으로 삽입되어 제어기로 연결될 수 있을 것이다.

센싱채널((CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)은 베이스층(341)의 상부면에서 은(SILVER) 화합물 또는 도전성 잉크에 의해 인쇄방식으로 형성되며, 베이스층(341)의 하부면에는 벽체(310)의 내측벽면에 부착되기 위한 양면테이프 등의 부착층이 더 형성될 수 있다.

따라서, 이러한 필름형태의 수위센서(340)는 하우징(301)의 내측에서 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)이 형성된 상부면이 전방 공간부(320)를 향하도록 하고, 하부면이 벽체(310)에 부착되도록 되는데, 이때 각 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)이 하천이나 강 등이 만수위일 때 지면과 수직하게 위치하도록 베이스층(341)을 벽체(310)에 부착한다.

즉, 하천이나 강 등이 만수위일 때를 가정하여 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)이 수직하게 위치하도록 수위센서(340)를 부착하는 것이다.

또한, 하우징(301)의 전방 공간부에는 물 또는 전도성 액체가 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)의 중간 높이 이하의 수위를 가지도록 주입되어 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)과 접촉되는데, 도7에서와 같이 부구(300)가 수위의 변화에 의해 회전하여 기울임을 가지게 되면, 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)도 그에 따라 기울임을 가지게 된다.

하천이나 강 등의 수위가 만수위인 경우에는 부구(300)의 내부에 주입된 물 또는 전도성 액체가 모든 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)에 대하여 동일한 접촉면적을 가지게 되지만, 부구(300)가 수위변화에 의해 회전하여 기울이게 되면, 내부에 주입된 물 또는 전도성 액체는 하천이나 강의 수면과 수평상태를 유지하므로 각 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5) 마다 접촉면적이 다르게 나타나게 된다.

도7의 경우에 수위가 낮아짐에 따라 부구(300)가 회전하여 센싱채널(CH1)이 상측으로 이동하고, 센싱채널(CH4)은 하측에 위치하는 형태를 가지므로, 센싱채널(CH5)에는 물 또는 전도성 액체가 많이 접촉하게 되고, 센싱채널(CH1) 쪽으로 갈수록 접촉 면적이 점진적으로 줄어들거나 접촉이 발생하지 않을 수 있다.

따라서, 각 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)을 이루는 도전라인(342,343)사이에서는 저항값의 변화가 모두 다르게 발생할 것이며, 이러한 저항값의 변화를 원격의 제어기에서 획득하여 각 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)의 저항값에 따라 수위를 판별하게 된다.

예를 들면, 도7에서와 같이 센싱채널(CH1)이 다른 센싱채널(CH2, CH3, Ch4, Ch5)보다 상대적으로 저항값이 높고, 점진적으로 센싱채널(CH2, CH3, Ch4, Ch5)쪽으로 갈수록 저항값이 낮아진다면, 이는 그 저항값의 변화만큼 저수위를 나타내는 것이고, 도4에서와 같이 각 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)의 저항값이 동일 또는 유사하다면 만수위를 나타내는 것으로 판단할 수 있을 것이다.

그러므로, 저수위 때의 각 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)의 저항값과 만수위일 때의 각 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)의 저항값 변화를 제어기에서 판단하여 수위 레벨을 확인할 수 있는 것이다.

이러한 센싱채널은 단일 채널로 구성하여 물 또는 전도성 액체의 접촉면적에 따른 저항값의 변화를 확인할 수 있고, 나아가 센싱의 감도를 높이기 위하여 복수의 센싱채널을 구성할 수 있다.

도8은 각 센싱채널(CH1, CH2, CH3, Ch4, Ch5)에서의 저항값 변화를 설명하기 위한 도로서, 물이나 전도성 액체의 접촉면적이 변화되면 도전라인(342,343) 사이에 저항값의 변화가 발생하게 되는데, 가장 접촉면적이 넓은 위치에서 저항값(R1)이 발생하고, 접촉면적이 가장 적은 수위에 해당하는 위치에서 저항값(R2)이 발생하게 된다.

이러한 저항값의 변화는 각 센싱채널에서 발생할 것이며, 이러한 각 센싱채널의 변화를 원격의 제어기에서 읽어들여 그 저항값의 변화정도에 따라 수위레벨의 변화를 판단하는 것이다.

200 : 고정체 210 : 회전부
220 : 회전바 300 : 부구
301 : 하우징 302 : 인출공
310 : 벽체 320 : 전방 공간부
330 : 후방공간부 340 : 수위센서
341 : 베이스층 342,343 : 도전라인
344 : 단자부 350 : 커넥터
360 : 케이블

Claims

수위를 감지하기 위한 위치에 입설되어 설치되며, 힌지 형태의 회전부를 갖는 고정체;
상기 고정체의 회전부에 일측이 힌지 형태로 상하 회전가능하게 결합되는 회전바;
상기 회전바의 타측에 고정 결합되며, 기밀된 하우징의 내부에 공간부를 가져서 그 공간부에 물 또는 전도성 액체가 주입된 부구;
상기 부구의 내측에 설치되어 물 또는 전도성 액체와 접촉하는 수위센서;로 구성되며,
상기 수위센서는
필름재질로 되어 상기 하우징의 내측벽면에 부착되는 베이스층;
상기 베이스층의 상부면에서 상하 길이방향으로 나란히 한 쌍의 도전라인이 간격을 유지하면서 형성된 센싱채널;로 구성된 것을 특징으로 하는 수위감지장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 센싱채널은 등간격으로 복수개 설치된 것을 특징으로 하는 수위감지장치.
제1항에 있어서, 상기 각 센싱채널은 은(SILVER) 화합물 또는 도전성 잉크에 의해 인쇄방식에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 수위감지장치.