KR101545117B1 - 자가 충전 모듈을 가지는 진동 센서에 의한 오작동 탐지 계측기 - Google Patents

자가 충전 모듈을 가지는 진동 센서에 의한 오작동 탐지 계측기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자가 충전 모듈을 가지는 진동 센서에 의한 오작동 탐지 계측기에 관한 것이고, 구체적으로 기계 또는 장비에 부착이 되어 진동을 탐지 및 분석하여 작동 상태를 검사하여 오작동 여부를 진단하는 자가 충전 모듈을 가지는 진동 센서에 의한 오작동 탐지 계측기에 관한 것이다. 오작동 탐지 계측기는 검사 대상의 진동을 측정하기 위한 진동 센서(11); 진동 센서(11)로부터 전달된 진동 신호를 처리하기 위한 마이크로프로세서(12); 하우징(H)의 내부에 설치되는 배터리 모듈(13); 하우징(H)의 내부에 설치되고 배터리 모듈(13)을 둘러싸는 완충 부재(14); 마이크로프로세서(12)의 제어에 따라 작동이 되는 엘이디 모듈(15); 엘이디 모듈(15) 및 마이크로프로세서(12)의 보호를 위한 보호 캡(H); 검사 대상에 고정되는 고정 유닛(15); 및 배터리 모듈(13)에 연결되는 자가 충전 모듈(16)을 포함한다.

Description

자가 충전 모듈을 가지는 진동 센서에 의한 오작동 탐지 계측기{Measuring Device for Detecting Malfunction with Self-Charging Module Using Vibration Sensor}
본 발명은 자가 충전 모듈을 가지는 진동 센서에 의한 오작동 탐지 계측기에 관한 것이고, 구체적으로 기계 또는 장비에 부착이 되어 진동을 탐지 및 분석하여 작동 상태를 검사하여 오작동 여부를 진단하는 자가 충전 모듈을 가지는 진동 센서에 의한 오작동 탐지 계측기에 관한 것이다.
물체의 위치 또는 전류의 세기와 같은 것이 규칙적으로 변하는 현상을 진동이라고 하고 모든 물체는 외부에서 충격이 가해지면 진동을 발생시키게 된다. 또한 기계, 장치 또는 설비는 작동 과정에서 진동을 발생시키게 되고 대부분의 경우 일정한 오차 범위 내에서 정해진 형태의 진동을 발생시키게 된다. 기계, 장치 또는 설비에서 발생하는 진동이 정해진 형태에서 벗어나는 경우 기계, 장치 또는 설비 자체의 작동에 이상이 발생하였거나 또는 외부의 일시적인 충격에 기인한 것일 수 있다. 진동이 미리 정해진 형태 또는 패턴과 다르고 그리고 일정 시간 지속이 되면 기계, 장치 또는 설비의 작동 오류에 기인할 가능성이 높다. 그러므로 기계, 장치 또는 설비 자체로부터 발생되는 진동을 분석하여 작동 오류가 여부가 탐지될 수 있다.
진동 탐지에 의한 진단 시스템과 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2013-0045589호 ‘진동센서를 이용한 진단 시스템’이 있다. 상기 선행기술은 반도체, LCD, LED, 태양전지 제조 장치의 LM 가이드, 모터, 로봇, 각종 밸브의 떨림, 누수, 마모 또는 파손과 같은 이상 징후를 감지하여 사전 경보를 사용자에게 신속하게 알려주어 장치의 이상 및 고장을 사전 조치하도록 하는 것을 목적을 한다. 이와 같은 목적을 위하여 상기 선행기술은 진동 신호를 발생하는 진동 대상; 상기 진동 대상으로부터 발생되는 진동 신호를 감지하도록 진동 대상에 설치된 센서; 상기 센서에 의해 감지된 신호를 수신하는 감지 신호 수신부, 감지 신호 수신부에 입력된 감지 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 컨버터, 상기 변환된 디지털 데이터를 기준 데이터와 비교하는 비교부, 상기 비교부의 비교 결과를 토대로 진단 대상의 이상 여부를 판단하는 판단부, 판단된 결과 데이터를 저장하는 DB로 구성된 컨트롤부; 및 상기 컨트롤부에서 처리된 진단 신호를 전송받아 조치하도록 제어하는 서버로 이루어진 진동 센서를 이용한 진단 시스템에 대하여 개시한다.
진동 센서를 사용하여 계기의 이상 여부를 판단하는 다른 선행기술로 특허등록번호 제1275702호 ‘진동 신호를 이용한 기어박스의 결함 진단 및 결함 검출 방법 및 그 장치’가 있다. 상기 선행기술은 기어 박스에서 구비된 센서에서 측정된 진동 신호를 입력받는 단계; 기어 박스로부터 입력받은 진동 신호를 2D 텍스톤의 영상 신호로 변환하는 단계; 변환된 영상 신호를 토대로 SIFT 알고리즘을 사용하여 특징을 추출하는 단계; 추출된 특징을 토대로 텍스톤 사전을 제작하는 단계; 및 추출된 특징과 텍스톤 사전을 참조하여 기어 박스의 오류를 검출 및 진단하는 단계로 이루어진 진동 신호를 이용한 기어 박스의 결함 진단 및 결함 검출 방법에 대하여 개시한다.
선행기술은 일반적으로 적용되기 어렵고 진동을 정확하게 측정할 수 있는 구체적인 수단에 대하여 개시하지 않는다. 기계의 오작동 탐지를 위하여 정확하게 진동을 탐지할 수 있는 구조를 가진 진동 측정기가 요구되고 그리고 진동 측정은 오류를 발생시키지 않는 구조를 가질 필요가 있다. 추가로 자체 전원으로 구동될 수 있으면서 발생된 진동에 분석하여 외부에 전달할 수 있는 수단을 가질 필요가 있다. 그러나 선행기술은 이와 같은 진동 측정기의 구조 또는 측정 결과의 외부 전달 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 검사 대상으로부터 발생되는 진동을 정확하게 측정할 수 있으면서 자체 구동 수단 및 측정 결과의 외부 전달 수단을 가진 자가 충전 수단을 가지는 진동 센서에 의한 오작동 탐지 계측기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 검사 대상으로부터 또는 외부 에너지 공급원으로부터 자가 충전(self charging)이 가능한 진동 센서에 의한 자가 충전 수단을 가지는 오작동 탐지 계측기를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 오작동 탐지 계측기는 검사 대상의 진동을 측정하기 위한 진동 센서; 진동 센서로부터 전달된 진동 신호를 처리하기 위한 마이크로프로세서; 하우징(H)의 내부에 설치되는 배터리 모듈; 하우징의 내부에 설치되고 배터리 모듈을 둘러싸는 완충 부재; 마이크로프로세서의 제어에 따라 작동이 되는 엘이디 모듈; 엘이디 모듈 및 마이크로프로세서의 보호를 위한 보호 캡; 검사 대상에 고정되는 고정 유닛; 및 배터리 모듈에 연결되는 자가 충전 모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 자가 충전 모듈(16)은 압전 모듈 및 압전 모듈로부터 발생되는 에너지를 저장하기 위한 저장 회로를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 진동 센서는 고정 유닛의 바닥 면에 고정되는 탐지 센서 및 탐지 센서에 탐지된 진동을 전기적 신호로 변환시키는 신호 처리 유닛로 이루어진다.
본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 진동을 발생시키는 임의의 기계 또는 설비에 적용될 수 있다는 장점을 가진다. 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 정확한 진동 측정에 의하여 탐지의 오류가 감소되도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 자체적으로 충전이 가능하면서 오작동의 발생이 신속하게 외부로 전달이 되도록 한다는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기의 실시 예를 예시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기의 작동 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기(10)의 실시 예를 예시한 것이다.
도 1을 참조하면, 오작동 탐지 계측기(10)는 검사 대상의 진동을 측정하기 위한 진동 센서(11); 진동 센서(11)로부터 전달된 진동 신호를 처리하기 위한 마이크로프로세서(12); 하우징(H)의 내부에 설치되는 배터리 모듈(13); 하우징(H)의 내부에 설치되고 배터리 모듈(13)을 둘러싸는 완충 부재(14); 마이크로프로세서(12)의 제어에 따라 작동이 되는 엘이디 모듈(15); 엘이디 모듈(16) 및 마이크로프로세서(12)의 보호를 위한 보호 캡(H); 검사 대상에 고정되는 고정 유닛(15); 및 배터리 모듈(13)에 연결되는 자가 충전 모듈(17)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 탐지 계측기(10)는 주로 고정된 위치에서 작동되는 기계, 장치 또는 설비에 설치될 수 있지만 이에 제한되지 않고 이동성을 가진 것에 설치되어 오작동을 탐지할 수 있다. 진동 센서(11)는 진동 측정이 가능한 속도 센서, 가속도 센서 또는 압전 소자와 같은 임의의 센서가 될 수 있지만 바람직하게 멤스(MEMS) 진동 센서가 될 수 있다. 멤스 진동 센서는 진동을 측정하고 그리고 측정된 진동을 분석할 수 있는 수단을 가진 칩 또는 모듈 구조로 만들어진 센서를 말한다.
진동 센서(11)는 진동을 탐지하는 탐지 센서(111) 및 탐지 센서(111)로부터 전달된 신호를 전기적 신호로 변환하여 마이크로프로세서(12)로 전달하는 신호 처리 유닛(112)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 탐지 센서(111)는 기계적 진동을 탐지하는 피에조 소자와 같은 압전 소자가 되고 그리고 신호 처리 유닛(112)은 압전 소자의 기계적 진동을 전기적 신호로 변환하여 마이크로프로세서(12)로 전송하는 소자가 될 수 있다.
탐지 센서(111)와 신호 전달 유닛(112)이 반드시 분리되어 형성되어야 하는 것은 아니면 예를 들어 멤스 진동 센서가 적용되는 경우 실질적으로 분석된 형태의 진동 신호가 마이크로프로세서(12)로 전달될 수 있다. 탐지 센서(111)를 별도로 설치하는 것은 탐지 센서(111)가 탐지 대상의 표면 또는 진동 측정이 유리한 위치에 설치될 수 있도록 하기 위한 것이다. 탐지 센서(111)에서 측정된 진동은 진동 전달 수단을 통하여 신호 처리 유닛(112)으로 전달되어 전기 신호로 변환될 수 있다. 필요에 따라 탐지 센서(111)에 공진기가 설치될 수 있다. 탐지 센서(111)에 의하여 탐지되는 진동은 공진기를 통하여 증폭이 되어 신호 전달 유닛(112)으로 전달될 수 있다. 공진기는 예를 들어 뒤틀림 진동 모드를 가지는 멤스(Micro Electro-Mechanical System) 공진기와 같은 것이 될 수 있다. 탐지 센서(111)는 멤스 센서, 광섬유 센서 또는 압전 진동 소자와 같은 것이 될 수 있고 본 발명은 탐지 센서(111) 또는 신호 처리 유닛(112)의 종류에 의하여 제한되지 않는다.
도 1에 제시된 실시 예에서 진동 센서(11)가 보호 캡(H)의 내부 또는 고정 유닛(15)의 내부에 설치되는 것으로 도시되어 있지만 진동 센서(11)가 반드시 보호 캡(11)의 내부 또는 고정 유닛(15)의 내부에 설치되어야 하는 것은 아니다. 진동 센서(11)는 예를 들어 신호 케이블과 같은 수단에 의하여 보호 캡(H)의 내부에 설치되는 유닛과 전기적 또는 기계적으로 연결될 수 있다. 그리고 진동 센서(11)는 진동 측정이 유리하도록 기계, 장치 또는 설비의 적절한 위치에 설치될 수 있다.
진동 센서(11)는 다양한 구조로 배치되거나 예를 들어 배터리 모듈 또는 마이크로프로세서(12)와 연결이 될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
마이크로프로세서(12)는 진동 센서(11)로부터 전달되는 전기 신호를 처리하는 한편 탐지 계측기(10)의 전체 작동을 제어하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 마이크로프로세스(12)는 배터리 모듈(13)의 전력을 관리하는 한편 엘이디 모듈(16)의 발광을 제어할 수 있다. 마이크로프로세스(12)는 이 분야에서 공지된 임의의 형태가 될 수 있고 각각의 구성요소를 제어하기 위한 적절한 프로그램을 가질 수 있다. 마이크로프로세스(12)는 캡(H) 내부의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 본 발명은 마이크로프로세스(12)의 종류 또는 배치 위치에 의하여 제한되지 않는다.
보호 캡(H)의 내부에 설치되는 배터리 모듈(13)은 계측기(10)의 구동을 위하여 요구되는 전력을 공급하기 위한 것으로 예를 들어 보호 캡(H)의 중앙 부분에 설치될 수 있다. 구체적으로 보호 캡(H)은 반구형의 캡 머리(H1)와 속이 빈 실린더 형상의 캡 몸체(H2)로 이루어질 수 있고 배터리 모듈(13)은 캡 몸체(H2)의 내부에 배치될 수 있다. 캡 머리(H1)는 투명한 수지 소재로 만들어질 수 있고 그리고 캡 몸체(H2)는 스테인리스 소재 또는 폴리우레탄 또는 폴리카보네이트와 같은 수지 소재로 만들어질 수 있다. 캡 머리(H1)와 캡 몸체(H2)는 일체형으로 만들어지거나 또는 분리형으로 만들어질 수 있고 그리고 아래에서 설명되는 고정 유닛(15)과 분리 가능하도록 만들어질 수 있다.
배터리 모듈(13)은 전력 공급을 위한 배터리 및 충전 회로를 포함할 수 있다. 배터리는 전력을 공급하고 그리고 충전 회로는 아래에서 설명되는 자가 충전 모듈(17)로부터 발생되는 전력을 이용하여 배터리를 충전시키는 기능을 가질 수 있다. 배터리 모듈(13)의 작동에 대하여 아래에서 다시 설명이 된다.
캡 몸체(H2)의 내부에 완충 부재(14)가 설치될 수 있다. 완충 부재(14)는 캡 몸체(H2)의 내부를 채우면서 고정 유닛(15)으로부터 전달되는 진동을 흡수하는 기능을 가질 수 있다. 완충 부재(14)는 예를 들어 연질 폴리우레탄 폼, 고무, 연질 실리콘 또는 연질 실리콘 고무와 같은 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않고 진동 흡수가 가능한 임의의 소재가 될 수 있다. 바람직하게 완충 부재(14)는 다수 개의 층이 서로 겹쳐진 층 구조로 만들어지고 각각의 층은 서로 다른 소재로 만들어질 수 있다.
완충 부재(14)의 아래쪽에 고정 수단(15)이 결합될 수 있다. 고정 수단(15)은 예를 들어 스터드 볼트 구조 또는 자석 구조가 될 수 있다. 스터트 볼트 구조는 장치 또는 설비에 암나사를 형성하고 그리고 스터드 볼트 구조의 고정 수단(15)을 결합시키는 방식을 말한다. 다른 한편으로 자석 구조는 기계, 장치 또는 설비에서 고정 수단(15)이 금속 소재로 되어 있는 경우 고정 수단(15)을 자성체로 형성하는 것을 의미하고 자성체는 예를 들어 네오디뮴(neodymium)과 같은 강자석이 될 수 있다. 고정 수단(15)은 다양한 방법으로 형성될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
캡(H)의 내부에 엘이디 모듈(16)이 설치될 수 있고 엘이디 모듈(16)은 이 분야에서 공지된 임의의 구조를 가질 수 있다. 다만 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기(10)에서 엘이디 모듈(16)은 캡(H)의 내부에 설치가 되므로 외부로 방열시킬 수 있는 방열 구조가 별도로 갖추어질 필요가 있다. 엘이디 모듈(16)의 방열을 위하여 방열 스트립이 예를 들어 캡 머리(H1)와 캡 몸체(H2)의 결합 부분에 형성될 수 있다. 방열 스트립은 엘이디 모듈(16)을 비롯하여 마이크로프로세스(12)에서 발생되는 열을 외부로 전달하는 기능을 가질 수 있다. 방열 스트립은 다양한 방법을 형성될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
엘이디 모듈(16)은 엘이디 표시등(L)을 가질 수 있고 엘이디 표시등(L)은 다수 개가 될 수 있다. 예를 들어 엘이디 표시등(L)은 적색, 황 또는 녹색 엘이디가 가로 또는 세로로 배열될 수 있다. 그리고 적색은 오류 발생, 황색은 점검 요구 그리고 녹색 엘이디는 정상 상태를 나타낼 수 있다. 엘이디 표시등(L)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기(10)는 배터리에 의하여 작동될 수 있고 배터리는 충전 가능한 배터리가 되거나 교환 가능하도록 배치될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기(10)는 자가 충전 모듈(17)을 포함할 수 있다. 자가 충전 모듈(17)은 예를 들어 태양 전지 모듈 또는 에너지 저장 모듈과 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에서 자가 충전 모듈(17)은 외부 전력 공급원에서 전기 에너지를 공급받지 아니하고 구동 에너지로 사용되지 아니하는 에너지를 전기 에너지 형태로 변환이 가능하도록 하는 모듈을 의미한다. 예를 들어 자가 충전 모듈(17)은 태양전지 모듈 또는 진동 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 진동 에너지 수집 모듈이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
도 1에 도시된 것처럼, 진동 에너지 수집 모듈과 같은 자가 충전 모듈(17)은 전동 전달 유닛(171), 진동 전달 유닛(171)으로부터 전달된 진동을 공진시키는 공진 유닛(173), 공진 유닛(173)의 진동을 전달받아 전기를 발생시키는 압전 모듈(174) 및 압전 모듈(174)의 전기를 직류로 변환시키는 저장 회로를 포함할 수 있다. 추가로 자가 충전 모듈(17)은 커넥터(18) 및 충전 케이블을 포함할 수 있다.
자가 충전 모듈(17)은 예를 들어 검사 대상이 되는 기계, 장치 또는 설비에 설치될 수 있고 그리고 진동 전달 유닛(171)은 발생되는 진동을 전달할 수 있는 강체와 될 수 있다. 진동 전달 유닛(171)은 다수 개의 유닛으로 이루어질 수 있고 기계, 장치 또는 설비의 진동을 전달할 수 있는 적절한 구조를 가질 수 있다. 진동 전달 유닛(171)에 의하여 공진 유닛(173)으로 전달된 진동은 압전 모듈(174)을 진동시키게 되고 이에 따라 교류 전기가 발생될 수 있다. 압전 모듈(174)은 압전 소자 또는 압전 폴리머와 같은 것이 될 수 있다. 압전 소자는 예를 들어 ZnS, PZT, Cds 또는 수정(Quartz)과 같은 것이 될 수 있고 그리고 압전 폴리머는 예를 들어 폴리비닐리덴-플루오라이드(polyvinylidene-fluoride)와 같은 것이 될 수 있다. 압전 모듈(174)에서 발생된 교류 전기는 저장 회로를 통하여 직류로 변환되어 배터리 모듈의 충전 회로로 전달되어 배터리를 충전시킬 수 있다.
자가 충전 모듈(17)은 하우징 내에 수용이 될 수 있고 커넥터(18)에 의하여 오작동 탐지 계측기(10)에 분리 가능하도록 결합될 수 있다.
다양한 구조를 가지는 자가 충전 모듈(17)이 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기(10)에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 예를 들어 자가 충전 모듈(17)은 연결 케이블에 의하여 오작동 탐지 계측기(10)에 연결될 수 있고 연결 케이블의 임의의 부분에 자가 충전 모듈(17)은 오작동 탐지 계측기(10)에 연결하기 위한 커넥터가 설치될 수 있다.
아래에서 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기(10)의 작동 구조에 대하여 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 오작동 탐지를 위하여 진동 센서(22a)에서 진동 탐지가 이루어지면서 이와 동시에 진동 센서의 검사 대상에 대한 접촉 센서(22b)에서 접촉 탐지가 이루어질 수 있다. 진동 탐지는 위에서 설명한 것과 같은 진동 센서에 의하여 이루어질 수 있다. 접촉 탐지는 진동 센서의 검사 대상에 대한 접촉 상태를 탐지하면서 이와 동시에 예를 들어 고정 유닛의 접촉 상태를 탐지하기 위한 것이다. 접촉 센서(22b)는 예를 들어 압력 센서 또는 접촉면의 표면 저항을 측정하는 저항 센서와 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
탐지된 진동 및 접촉 상태는 전기 신호로 변환되어 마이크로프로세서와 같은 제어 유닛(21)으로 전송 유닛(231)에 의하여 전송이 될 수 있다. 전송 유닛(231)은 이 분야에서 공지된 임의의 전송 장치가 될 수 있고 타이머를 포함할 수 있다. 전송 유닛(231)에 의한 신호 전송은 타이머에 기초하여 주기적으로 이루어질 수 있다. 신호가 전송되면 신호 처리 유닛(232)에 의하여 증폭이 되고 그리고 유효 신호가 추출이 될 수 있다. 유효 신호의 추출이란 잡음을 제거하는 것을 말하고 백색 잡음을 비롯한 펄스 형태의 일시적인 신호와 같은 것을 의미한다. 전송 유닛(231)과 신호 처리 유닛(232)은 일체로 만들어질 수 있고 신호 변환 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어 진동 탐지(22a) 또는 접촉 탐지(22b)가 아날로그 값에 해당되는 경우 디지털 신호로 변환시킬 수 있고 다른 적절한 신호로 변환시킬 수 있다. 제어 유닛(21)은 전송된 신호의 이상 유무를 판단하기 위한 비교기(241)를 가질 수 있다. 비교기(241)는 전송된 신호와 데이터베이스(242)에 저장된 데이터를 비교하여 이상 유무를 판단하여 제어 유닛(21)으로 전달할 수 있다. 데이터베이스(242)에 검사 대상에 대한 다양한 데이터를 저장될 수 있고 그리고 필요에 따라 환경 데이터가 저장될 수 있다. 검사 대상에 대한 다양한 데이터는 검사 장치에 설치된 각각의 구성요소로 인하여 발생하는 진동 데이터 또는 이들의 공진 데이터와 같은 것을 말한다. 필요에 따라 오작동에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 다른 한편으로 환경 데이터는 예를 들어 풍향, 온도, 습도 또는 주변 시설에서 발생할 수 있는 진동과 같은 것을 포함할 수 있다. 예를 들어 환경 데이터는 주변 장치에서 발생되는 진동 데이터를 포함할 수 있다.
제어 유닛(21)은 비교기(241)에서 비교된 결과에 기초하여 엘이디 모듈로 이루어진 경보 유닛(282)을 작동시킬 수 있다. 경보 유닛(282)은 예를 들어 적색, 황색 및 녹색으로 이루어진 엘이디 표시등이 될 수 있고 필요에 따라 경보음 발생 장치를 포함할 수 있다. 또한 제어 유닛(21)은 통신 모듈(281)을 이용하여 관련자에게 이상 상황 여부를 주기적으로 또는 비주기적으로 전송할 수 있다. 예를 들어 제어 유닛(21)은 관련자의 모바일 기기로 이상 상태를 전송할 수 있다.
제어 유닛(21)은 배터리 셀(251, 252)의 상태를 감지할 수 있고 그리고 자가 충전 유닛(261)의 상태를 감시할 수 있다. 배터리 셀(251, 252)은 다수 개가 될 수 있고 충전 셀(251)과 방전 셀(252)로 나누어질 수 있다. 배터리 셀(251, 252)의 상태 및 자가 충전 유닛(261)의 작동 상태가 탐지 센서(27)에 의하여 제어 유닛(21)으로 전송될 수 있다. 제어 유닛(27)은 배터리 셀(251, 252)의 상태 및 자가 충전 유닛(261)의 상태를 탐지하여 스위치 모듈(SW)을 작동시킬 수 있다. 스위치 모듈(SW)은 프로그램에 의하며 미리 결정된 방법으로 작동될 수 있다. 예를 들어 충전 셀(251)의 충전이 완료되면 방전 셀(252)로 자가 충전 유닛(261)로 연결할 수 있다. 충전 셀(251) 또는 방전 셀(252)은 충전 회로(262)를 이용하여 자가 충전 유닛(261)과 연결되어 충전이 될 수 있다. 만약 자가 충전 유닛(261)이 작동하지 않는다면 탐지 센서(27)에 의하여 탐지되고 자가 충전 유닛(261)과 충전 회로(262) 사이의 연결이 차단될 수 있다. 이와 같이 스위치 모듈(SW)은 미리 결정된 작동 방법에 따라 프로그램에 의하여 작동될 수 있다.
도 2에 제시된 작동 구조는 예시적인 것으로 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 다양한 방법으로 작동될 수 있고 다양한 부가 수단을 가질 수 있다. 예를 들어 오작동 탐지 계측기는 온도 센서를 가질 수 있다. 온도 센서는 검사 대상의 내부 온도를 탐지할 수 있고 그리고 탐지된 온도는 탐지된 진동과 함께 제어 유닛으로 전달되어 검사 대상의 이상 유무의 판단 또는 진동 데이터의 유효성 판단에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 탐지된 진동이 미리 결정된 데이터와 비교하여 예측된 것인지 또는 허용 오차 범위 내에 있는지 여부를 분석하는 것에 기초한다. 이와 같은 과정이 아래에서 설명된다.
도 3은 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기의 작동 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 탐지된 진동 신호는 주기적으로 제어 유닛으로 전송이 될 수 있다(P302). 그리고 전송된 신호는 유효 신호와 잡음으로 분류되고 그리고 검사 대상 내부에서 발생될 수 있는 다양한 신호 형태로 추출이 된다. 예를 들어 푸리에 주파수 변환, 웨이블릿 주파수 변환 또는 가보 주파수 변환과 같은 방법을 이용하여 분석 신호가 추출이 될 수 있다. 그리고 추출된 신호에 기초하여 신호 분석이 이루어질 수 있다(P304). 신호 분석 과정에서 미리 결정된 주파수 형태와 다른 신호, 펄스 또는 이상 진폭을 가진 신호가 발생되는지 여부가 판단된다(P306). 만약 그와 같은 신호가 없다면 다시 탐지 단계로 이행된다.
만약 미리 결정된 파형과 다른 파형이 발견된다면(YES) 비교 데이터를 탐색하게 된다(P308). 비교 데이터의 탐색은 위에서 설명한 것과 같이 비교기에서 데이터베이스를 참조하여 실행될 수 있다. 그리고 이상 신호에 해당되는지 여부가 판단된다(P310). 만약 비교기에서 해당 파형을 탐색한다면 또는 발견된 이상 데이터가 오작동 데이터에 해당되는 것이라면(NO) 경보를 발생시키게 된다(P318). 그리고 적절한 방법으로 관련자에게 통신하게 되고(P320) 결과가 저장될 수 있다(P322).
만약 미리 예정된 오류 파형이 아니라면(YES) 파형의 특성 분석이 이루어진다(P312). 특성 분석은 예를 들어 주파수 유형, 진폭 또는 파형과 같은 것이 될 수 있다(P312). 그리고 유사한 데이터를 탐색하게 되고 대비 데이터를 탐색하게 된다(P314). 대비 데이터의 탐색을 위하여 외부 서버에 접속할 수 있다. 이후 대응이 가능한 것인지 여부가 판단된다(P316). 대응 가능 여부의 판단은 예를 들어 진폭, 진동의 발생 시간 또는 지속 여부와 같은 것이 될 수 있다. 만약 대응이 가능한 것으로 판단되면 신호 분석 단계(P304)로 이행된다. 이와 같은 과정에서 탐색된 데이터는 데이터베이스에 저장이 될 수 있다. 이에 비하여 대응할 수 있는 유형이라면(NO) 경보를 발생시키게 된다(P318).
진동의 분석은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 그리고 다양한 오작동 진동 데이터가 존재할 수 있다. 그리고 진동은 온도, 습도 또는 풍속에 따라 달라질 수 있고 외부 환경 진동에 의하여 영향을 받을 수 있다. 그러므로 다양한 방법으로 진동 분석은 이루어질 수 있고 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 다양한 방법으로 작동될 수 있다. 그러므로 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 진동을 발생시키는 임의의 기계 또는 설비에 적용될 수 있다는 장점을 가진다. 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 정확한 진동 측정에 의하여 탐지의 오류가 감소되도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 오작동 탐지 계측기는 자체적으로 충전이 가능하면서 오작동의 발생이 신속하게 외부로 전달이 되도록 한다는 장점을 가진다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 오작동 탐지 계측기 11: 진동 센서
12: 마이크로프로세서 13: 배터리 모듈
14: 완충 부재 15: 고정 유닛
16: 엘이디 모듈 17: 자가 충전 모듈
21: 제어 유닛 22a: 진동 센서
22b: 접촉 센서 27: 탐지 센서
111: 탐지 센서 112: 신호 처리 유닛
231: 전송 유닛 241: 비교기
251, 252: 셀 281: 통신 모둘
261: 자가 충전 유닛 262: 충전 회로
282: 경보 유닛

Claims (3)

  1. 하우징(H);
    하우징(H)에 결합되어 검사 대상의 진동을 측정하기 위한 진동 센서(11);
    하우징(H)의 내부에 설치되어 진동 센서(11)로부터 전달된 진동 신호를 처리하기 위한 마이크로프로세서(12);
    하우징(H)의 내부에 설치되는 배터리 모듈(13);
    하우징(H)의 내부에 설치되고 배터리 모듈(13)을 둘러싸는 완충 부재(14);
    마이크로프로세서(12)의 제어에 따라 작동이 되는 엘이디 모듈(15);
    엘이디 모듈(15) 및 마이크로프로세서(12)의 보호를 위한 보호 캡(H);
    검사 대상에 고정되는 고정 유닛(15); 및
    배터리 모듈(13)에 연결되는 자가 충전 모듈(17)을 포함하고,
    상기 배터리 모듈(13)은 충전 셀(251)과 방전 셀(252)로 이루어지고, 상기 마이크로프로세서(12)는 탐지 센서(27)에 의하여 충전 셀(251)과 방전 셀(252)의 상태를 탐지하여 충전 또는 방전을 제어하고;
    상기 진동 센서(11)는 고정 유닛(15)의 바닥 면에 고정되는 탐지 센서(111) 및 탐지 센서(111)에 탐지된 진동을 전기적 신호로 변환시키는 신호 처리 유닛(112)으로 이루어지고, 상기 고정 유닛(15)에 접촉 센서(22b)가 설치되어 진동 센서(11)의 접촉 상태가 탐지되는 것을 특징으로 하는 오작동 탐지 계측기.
  2. 삭제
  3. 삭제
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