KR101737873B1 - 연료 레벨을 산출하여 무선으로 전송할 수 있는 실시간 연료 레벨 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는 연료 주입 가이드의 하부에 결합되어 상기 연료 탱크의 내부에 위치하고, 연료 레벨에 따라서 승강(乘降)하는 마그넷 플로트(magnet float)로부터 방출되는 자기력선에 응답하여 연료 레벨을 산출하며, 상기 산출된 연료 레벨을 외부 관리 장치(external management device)로 무선으로 전송할 수 있다.

Description

연료 레벨을 산출하여 무선으로 전송할 수 있는 실시간 연료 레벨 모니터링 장치{feul level monitoring system in real time capable of calculating and wirelessly transmitting feul level}

본 발명은 연료 레벨 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연료 탱크의 연료량을 실시간으로 모니터링할 수 있는 연료 레벨 모니터링 장치에 관한 것이다.

보통 연료 탱크 내에 저장된 연료량을 감지하기 위한 게이징 수단(gaging means)은 연료 주입구가 아닌 별개의 개구를 확보한 다음, 상기 개구에 결합되어 상기 연료 탱크 내부의 연료량을 감지한다. 이 경우, 상기 개구의 별도 확보에 따른 작업의 어려움과 경제적 손실이 발생할 수 밖에 없다.

그리고, 일반적인 연료 게이징 수단은 연료 레벨을 감지하고 감지된 연료 레벨을 자체적으로 처리 또는 관리하고 있다. 경우에 따라서는 상기 연료 게이징 수단이 장착된 차량이나 선박 등의 관리 장치로 상기 감지된 연료 레벨을 전달하여 상기 관리 장치로 하여금 연료 레벨 관련 데이터를 모니터링하거나 관리하도록 하고 있다. 그러나, 상기 감지된 데이터를 유선 또는 무선 네트워크로 연결된 PC나 서버 또는 이동 단말기로 전송하여 원격에서 연료 레벨 관련 데이터를 모니터링하거나 관리하도록 한다면 데이터의 활용성이나 사용자의 편의성이 훨씬 더 높아질 것이다.

또한, 보통의 경우 연료 게이징 수단에 의하여 감지된 연료 레벨의 급격한 감소 등의 비정상적인 상태에 대하여, 일반적인 연료 게이징 수단은 자체 알람 기능을 수행할 뿐이다. 그러나 연료 게이징 수단에서 외부의 알람 장치를 통하여 적극적인 알람 기능을 수행한다면, 상기 비정상적인 상태에 대한 예방 및 상기 비정상적인 상태의 해소에 큰 도움이 될 것이다.

또한, 유조차에 장착된 연료 탱크나 건물 외부에 설치된 대형 연료 탱크에 저장된 연료량은 아날로그 게이지나 디지털화된 수치로 제공되는 것이 일반적이다. 그리고 게이징용 호스에 차 있는 연료의 양을 보고 상기 연료 탱크에 저장된 연료의 양을 가늠해야 하는 경우도 있다. 이러한 연료량 인지 방법에 따르면 사용자는 직관적으로 연료 탱크 내의 연료량을 인지하기 어렵고 어두운 곳에 설치되거나 밤인 경우에는 연료량을 확인하기도 어려운 상황이 발생하기도 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 별도의 개구를 필요로 하지 않고 연료 주입구에 바로 결합되어 연료 레벨을 감지할 수 있는 실시간 연료 레벨 모니터링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 연료 탱크 내의 연료 레벨을 감지하고 이를 외부 관리 장치로 전송하여 상기 외부 관리 장치를 통하여 연료 레벨 관련 데이터를 모니터링, 관리, 분석하도록 할 수 있는 실시간 연료 레벨 모니터링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 자체 알람 장치 및 외부의 알람 장치 중 적어도 하나를 통하여 적극적인 알람 기능을 수행하여, 비정상적인 상태에 대한 예방 및 비정상적인 상태의 해소에 도움을 줄 수 있는 실시간 연료 레벨 모니터링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 막대 그래프와 유사하게 발광 스틱(lighting stick)의 발광 길이를 연료 탱크 내의 연료 레벨에 대응되는 발광 길이로 제어함으로써, 사용자가 연료 레벨을 직관적으로 인식할 수 있도록 해주는 실시간 연료 레벨 모니터링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는 통신부; 연료 탱크의 연료 주입구에 결합되는 연료 주입 가이드(fuel injection guide); 상기 연료 주입 가이드의 하부에 결합되어 상기 연료 탱크의 내부에 위치하고, 연료 레벨에 따라서 상기 연료 탱크 내부에서 승강(乘降)하는 마그넷 플로트(magnet float)가 결합되며, 상기 마그넷 플로트로부터 방출되는 자기력선에 기초하여 상기 마그넷 플로트의 위치에 대응되는 전기적 신호를 발생하는 게이지 스틱(gage stick); 및 상기 전기적 신호에 기초하여 상기 연료 레벨을 산출하며, 상기 산출된 연료 레벨을 외부 관리 장치(external management device)로 무선으로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 컨트롤 모듈(control module)을 포함할 ㅅ수 있다.

상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는, 상기 마그넷 플로트의 위치에 대응되는 전압 또는 전류를 발생하는 상기 게이지 스틱에 과전압 또는 과전류가 인가되는 것을 방지하는 보호 회로를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤 모듈은, 연료 레벨의 하강 속도가 미리 정해진 속도를 초과하는 경우, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치에 포함된 알람 모듈, 상기 외부 관리 장치에 포함된 알람 모듈, 및 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치와 무선으로 연결된 독립적인 알람 장치 중 적어도 하나를 통한 알람 기능을 수행할 수 있다.

상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는, 차량의 연료 탱크에 장착되며, 상기 차량의 운행 상태를 감지하기 위한 자세 센싱 모듈을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 모듈은, 상기 자세 센싱 모듈에 의하여 상기 차량이 경사로를 주행하는 것이 감지되는 경우에는, 연료 레벨의 하강 속도가 미리 정해진 속도를 초과하는 경우에도 상기 알람 기능을 수행하지 않을 수 있다.

상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는, 차량의 연료 탱크에 장착되며, 상기 통신부를 통하여 상기 차량의 운행 정보를 수신할 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 모듈은, 상기 수신된 정보에 기초하여 상기 차량이 경사로를 주행하는 것이 감지되는 경우에는, 연료 레벨의 하강 속도가 미리 정해진 속도를 초과하는 경우에도 상기 알람 기능을 수행하지 않을 수 있다.

상기 컨트롤 모듈은, 상기 마그넷 플로트의 승강에 대하여 비선형적으로 발생하는, 상기 게이지 스틱의 위치에 대응되는 전압 또는 전류를 선형적으로 보정하여 상기 연료 레벨을 산출할 수 있다.

상기 게이지 스틱은, 서로 직렬로 연결된 복수의 MR 소자를 포함하며, 상기 마그넷 플로트의 승강에 기초하여 가변되는 상기 복수의 MR 소자의 저항값에 기초하여 상기 마그넷 플로트의 위치에 대응되는 전압 또는 전류를 발생할 수 있다.

상기 게이지 스틱은, 서로 직렬로 연결된 복수의 저항 소자; 및 상기 복수의 저항 소자 사이 및 상기 마그넷 플로트의 위치에 대응되는 전압 또는 전류의 출력 단자 사이에 연결되며, 승강하는 상기 마그넷 플로트로부터 방출되는 자기력선에 응답하여 순차적으로 개방/단락되는 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는, 별도의 개구를 필요로 하지 않고 연료 주입구에 바로 결합되어 연료 레벨을 감지할 수 있으므로, 별도의 개구에 장착된 모니터링 장치에 비하여 경제성 및 설치 시 작업의 효율성이 높은 장점이 있다.

본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는, 연료 탱크 내의 연료 레벨을 감지하고 이를 외부 관리 장치로 전송하여 상기 외부 관리 장치를 통하여 연료 레벨 관련 데이터를 모니터링, 관리, 분석하도록 할 수 있으므로, 데이터의 활용성이나 사용자의 편의성을 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는, 자체 알람 장치 및 외부의 알람 장치 중 적어도 하나를 통하여 적극적인 알람 기능을 수행하여, 비정상적인 상태에 대한 예방 및 비정상적인 상태의 해소에 도움을 줄 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는, 막대 그래프와 유사하게 발광 스틱의 발광 길이를 연료 탱크 내의 연료 레벨에 대응되는 발광 길이로 제어함으로써, 사용자가 연료 레벨을 직관적으로 인식할 수 있도록 해주는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 시스템의 개념적 구성도이다.
도 2 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치가 연료 탱크에 장착되는 일예를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에서 연료 탱크 주입구, 연료 주입구에 장착된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치를 사용자의 시선 방향을 고려하여 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 일예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치 및 그 사용 상태도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 게이지 스틱에서 마그넷 플로트의 승강에 따라 그 크기가 가변되는 전기적 신호를 발생하는 마그넷 감지부의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치에서, 게이지 스틱에 의하여 발생한 연료 레벨에 따른 비선형적 전압을 선형적으로 보정하는 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 게이지 스틱에서 마그넷 플로트의 승강에 따라 그 크기가 가변되는 전기적 신호를 발생하는 마그넷 감지부의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치에 의하여 감지된 차량의 연료 탱크의 연료 레벨 그래프의 일예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치에서 연료 레벨의 감소 속도에 따른 알람 기능이 억제되는 일예를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치에 마련된 연료 역류 방지 수단의 예들을 나타낸다.
도 13은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치와 유/무선 네트워크로 연결된 관리 장치에서 디스플레이되는 사용자 인터페이스의 일예를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 시스템 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 15는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치가 연료 탱크에 장착된 것을 나타내는 개념도이다.
도 16은 도 15에 도시된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 실제 사진을 나타낸다.
도 19는 도 18에 도시된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치에 포함된 아날로그 게이지를 확대하여 나타낸 것이다.
도 20은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 발광 스틱의 구현 예이다.
도 21은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 발광 스틱이 연료 탱크에 저장된 연료의 레벨에 비례하는 발광 길이로 발광 동작을 수행하는 예를 나타낸다.
도 22는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치가 유조차에 장착된 연료 탱크에 적용된 예를 나타낸다.
도 23은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치가 건물 외부에 설치된 연료 탱크에 적용된 예를 나타낸다.

본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명과 관련된 조명 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블락" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 시스템의 개념적 구성도이다. 도 1을 참조하면, 상기 모니터링 시스템은 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100), 외부 관리 장치(200) 및 알람 장치(300)를 포함한다. 한편, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 모니터링 시스템은 도 1에 도시된 것보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 연료 탱크에 결합되며, 상기 연료 탱크 내의 연료 정보를 획득하여 상기 외부 관리 장치(200)로 유/무선 네트워크를 통하여 전송할 수 있다. 상기 연료 탱크는 자동차의 엔진에 연료를 공급하기 위한 자동차의 연료 탱크일 수 있다. 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 기존의 연료 레벨 감지 장치가 연료 주입구와 분리되어 연료 탱크에 설치되는 것과 달리, 상기 연료 탱크의 연료 주입구에 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 센싱 모듈(110) 및 컨트롤 모듈(120)을 포함할 수 있다. 상기 센싱 모듈(110) 및 컨트롤 모듈(120)은 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 상기 모니터링 시스템이 자동차에 장착되어 있는 경우, 상기 전원은 상기 자동차의 전력 공급부에서 공급되는 직류 전압일 수 있다.

상기 센싱 모듈(110)은 연료 레벨에 따라서 승강(乘降)하는 마크넷 플로트(magnet float)로부터 방출되는 자기력선에 기초하여 연료 레벨에 대응되는(즉, 상기 마그넷 플로트의 위치에 대응되는) 전기적 신호를 발생할 수 있다. 상기 전기적 신호는, 상기 센싱 모듈(110)의 센싱 형태에 따라서, 상기 마그넷 플로트의 위치에 따라서 그 크기가 가변되는 전압일 수도 있고 전류일 수도 있다.

상기 컨트롤 모듈(120)은 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어함과 동시에 필요한 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 상기 컨트롤 모듈(120)은 상기 센싱 모듈(110)에서 발생하는 상기 전기적 신호에 기초하여 상기 연료 탱크 내의 연료 레벨을 산출할 수 있다.

상기 컨트롤 모듈(120)은 상기 산출된 연료 레벨을 상기 외부 관리 장치(200)로 전송할 수 있다. 이때, 상기 외부 관리 장치(200)과 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 무선 네트워크를 통하여 서로 연결될 수 있다. 상기 무선 네트워크는 이동통신 네트워크, 방송통신 네트워크 등의 원거리 무선 통신 네트워크일 수도 있고, 와이파이, 지그비, 블루투스 등의 근거리 무선 통신 네트워크일 수도 있다.

한편, 도 1의 실시예에서는 센싱 모듈(110)과 컨트롤 모듈(120)이 물리적으로 분리되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 센싱 모듈과 컨트롤 모듈이 서로 결합되어 있을 수 있다. 예컨데, 상기 다른 실시예에서 센싱 모듈은 연료 탱크의 연료 주입구에 결합되는 부품의 하단에 결합된 스틱 형태로 구현되어 연료 탱크 내부에 위치하고, 상기 컨트롤 모듈은 상기 부품의 몸체 내부에 마련될 수 있다.

상기 외부 관리 장치(200)는 연료 레벨 관련 정보를 수신하여 그에 기초한 데이터 관리 및 모니터링 기능을 수행할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 외부 관리 장치(200)는 무선으로 연결된 PC나 모바일 단말기 등일 수 있고, 관리 서버일 수도 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 외부 관리 장치(200)는 유선 네트워크를 통하여 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)와 연결될 수도 있다. 그리고, 실시간 연료 레벨 정보를 수신하는 대상은 외부의 장치가 아닌 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 장착된 차량, 건설기계, 공작기계, 공장설비, 선박 등에 장착된 관리 장치일 수도 있다.

상기 컨트롤 모듈(120)은 소정의 경우 무선으로 연결된 독립적인 알람 장치(300)를 통한 알람 기능을 수행할 수 있다. 여기서 소정의 경우라 함은, 연료 감소 속도가 미리 정해진 속도를 초과하거나 그 이상인 경우, 강제로 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 제거되는 것이 감지되는 경우, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 강제로 개폐되는 것이 감지되는 경우 등일 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 실시간 연료 레벨 모니터링 시스템에서는, 알람 기능을 수행하는 알람 장치 또는 모듈은 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 포함된 것일 수 있고, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 장착된 자동차 등에 포함되며 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)와 분리된 것일 수도 있다.

도 2 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 연료 탱크에 장착되는 일예를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 연료 주입구(410)에 장착되는 것을 알 수 있다. 기존의 연료 레벨 측정 장치가 연료 탱크의 연료 주입구와는 분리되어 독립적으로 연료 탱크에 장착되는 것과 달리, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 기존의 연료 주입구(410)에 장착되므로, 별도의 구멍을 뚫을 필요가 없어, 설치 작업이 용이하고 경제성 역시 뛰어 나다.

한편, 도 2의 실시예에서는 연료 주입구(410)가 경사지게 마련된 관계로, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 연료 레벨 측정을 위한 센싱 동작을 하는 스틱 부분이 구부러져 있는 것을 알 수 있다. 만약, 연료 탱크의 연료 주입구가 연료 탱크의 평평한 상단 면에 마련된다면, 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치의 스틱 부분은 구부러질 필요 없이 단순 직선 형태일 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 실시예에서 연료 탱크 주입구(410), 연료 주입구(410)에 장착된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)를 사용자의 시선 방향을 고려하여 확대한 도면이다

도 3의 (a)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 장착되기 전의 연료 주입구(410)를 연료 탱크(400) 바깥 쪽 (1) 방향에서 바라본 것을 확대하여 나타낸 것이다.

도 3의 (b)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연료 주입구(410)에 장착된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)를 연료 탱크(400) 안쪽 (2) 방향에서 바라본 것을 확대하여 나타낸 것이다. 도 3의 (b)를 참조하면, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 고정 수단(103, 104, 105)에 의하여 연료 주입구(410)에 고정된 것을 알 수 있다.

한편, 도 3의 (b)는 상기 연료 주입구(410)에 결합된 연료 주입 가이드의 하부를 나타내는 것으로, 상기 연료 주입 가이드의 하부(102)에는 연료 레벨을 센싱하는 센싱 수단이 연결되나, 도 3의 (b)에서는 도시되지 않았다. 다만, 도 3의 (b)에는 상기 센싱 수단이 결합되는 개구(106)만 도시되었다. 상기 개구(106)에 결합된 센싱 수단은 연료 탱크의 내부에 위치하게 된다.

도 3의 (c)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연료 주입구(410)에 장착된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)를 연료 탱크(400) 바깥 쪽 (3) 방향에서 바라본 것을 확대하여 나타낸 것이다.

도 3의 (c)에 도시된 것은, 상기 연료 주입 가이드의 상부를 나타내는 것으로, 연료 주입을 용이하도록 연료 탱크 내부 방향으로 들어간 형태를 이루고 있다. 상기 연료 주입 가이드의 상부에 마련된 고정 홀(103', 104', 105')은 도 3의 (b)에 도시된 고정 수단(103, 104, 105)과 결합된다. 한편, 상기 연료 주입 가이드의 내부에는 앞서 살펴본 컨트롤 모듈(120)이 탑재될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 일예를 나타낸다. 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 자동차, 건설기계, 공작기계, 공장설비, 선박 등의 연료 탱크에 장착되어 실시간으로 연료 레벨을 감지하여 외부 관리 장치로 전송할 수 있다. 그리고 경우에 따라서는 연료의 급격한 감소나 연료 탱크로부터의 강제 분리 등의 비상 상황 하에서는 미리 정해진 알람 기능을 수행할 수도 있다.

상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 연료 주입 가이드(108), 게이지 스틱(gage stick, 130),상기 게이지 스틱(120)에 결합되는 마그넷 플로트(magnet float, 140)를 포함한다. 한편, 도 4에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 도 4에 도시된 것보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 연료 주입 가이드(108)는 연료 탱크의 연료 주입구에 결합된다. 상기 연료 탱크에 결합된 상태에서, 상기 연료 주입 가이드(108)의 상부(107)는 상기 연료 탱크의 외부에 위치하게 되며, 상기 연료 주입 가이드(108)의 하부(102)는 상기 연료 탱크의 내부에 위치하게 된다.

상기 연료 주입 가이드(108)의 상부(107)에는 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어하기 위한 컨트롤 모듈이 내장될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 구현 형태에 따라서는 컨트롤 모듈이 상기 연료 주입 가이드(108)에 내장되지 않을 수도 있다. 그리고, 상기 연료 주입 가이드(108)의 상부(107)는 외부의 먼지나 습기에 대하여 밀폐되도록 구성될 수 있다.

상기 연료 주입 가이드(108)에는 연료가 주입되는 개구(109)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 연료 주입 가이드(108)의 하부(102)에는 게이지 스틱(130)이 연결되어 있다. 상기 게이지 스틱(130)에는 연료 탱크 내의 연료 레벨에 따라서 상기 연료 탱크 내부에서 승강(乘降)하는 마그넷 플로트(magnet float)가 결합된다. 그리고, 상기 게이지 스틱(130)은 상기 마그넷 플로트로부터 방출되는 자기력선에 기초하여 상기 마그넷 플로트의 위치에 대응되는 전기적 신호를 발생할 수 있다.

상기 마그넷 플로트(140)는 연료 탱크에 저장되는 연료에 대한 내부식성을 가지는 몸체를 가지며, 상기 연료에 대한 부력을 가진다. 상기 게이지 스틱(130)에는 상기 마그넷 플로트(140)가 더 이상 상승 또는 하강하지 못하도록 막는 돌출부들(131 및 132)를 포함한다. 상기 돌출부(131)에 의해 제한되는 상기 마그넷 플로트(140)의 최대 상승 위치는 상기 게이지 스틱(130)에 의하여 감지 가능한 상기 연료 탱크 내의 최대 연료량에 대응될 수 있다. 그리고, 다른 돌출부(132)에 의해 제한되는 상기 마그넷 플로트(140)의 최대 하강 위치는 상기 게이지 스틱(130)에 의하여 감지 가능한 상기 연료 탱크 내의 최소 연료량에 대응될 수 있다.

그리고, 상기 마그넷 플로트(140)는 자기력선을 발생하는 영구 자석이나 전자석을 포함하고 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 게이지 스틱(130)은 연료 레벨에 따라 승강하는 상기 마그넷 플로트(140)에서 방출되는 자기력선에 기초하여 크기가 가변되는 전기적 신호를 발생할 수 있다. 상기 게이지 스틱(130)은 스텐레스 등의 내부식성 재질로 구현됨이 바람직하다. 또한, 자기력선에 기초하여 상기 전기적 신호를 발생하는 수단은 상기 게이지 스틱(130) 내부에 탑재됨이 바람직하다.

이러한 게이지 스틱(130)의 기능에 대해서는 향후 다른 도면들을 참조하여 보다 상세히 살펴본다. 상기 전기적 신호가 발생하면, 컨트롤 모듈은 상기 전기적 신호를 해석하여 연료 탱크 내의 연료 레벨을 산출할 수 있다. 그런 다음, 상기 컨트롤 모듈은 상기 산출된 연료 레벨 관련 정보를, 상기 연료 탱크가 장착된 차량 등의 관리 모듈이나 장치 또는 상기 차량 등과 분리되어 있는 별도의 독립적인 관리 장치로, 유/무선 네트워크를 통하여 전송할 수 있다.

한편, 상기 산출된 연료 레벨 관련 정보에는, 연료 레벨 자체뿐만 아니라 연료 레벨을 이용하여 획득되는 다양한 데이터가 포함될 수 있다. 이러한 데이터에는 연료 레벨의 시간당 변화량, 상기 차량 등의 연비 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100') 및 그 사용 상태도를 나타낸다. 도 5의 (a)에 도시된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100')는 도 4에 도시된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)와 유사하다, 그러므로 양자의 동일 또는 유사점에 대해서는 설명을 생략하고, 양자의 차이점에 대해서만 살펴 본다.

상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 게이지 스틱(130')은 직선 형태를 가진다. 이는 도 5의 (b)의 사용 상태도에서와 같이 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100')가 연료 탱크(400')의 상부 면에 수직으로 결합되어 사용되므로, 도 4에 도시된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 게이지 스틱(130)과 같이 굽은 형태를 가질 필요가 없기 때문이다.

그리고, 상기 게이지 스틱(130')에는 마그넷 플로트(140')의 하강 방지 수단(131')만이 구비되어 있다. 도 5의 실시예에서 상기 마그넷 플로트(140')의 상승 방지는 연료 주입 가이드(108')에 의하여 이루어질 수 있다.

한편, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100')의 연료 주입 가이드(108')에는 전력 공급선(150)이 연결되어 있다. 이와 같은 전력 공급선은 도 4의 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에도 필요하다. 그러나 그 연결 형태가 도 5의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

도 6은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 게이지 스틱(130)에서 마그넷 플로트(140)의 승강에 따라 그 크기가 가변되는 전기적 신호를 발생하는 마그넷 감지부의 일예를 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 상기 예는 자기력선에 따라서 전기 저항이 변화하는 MR(magnetroresistive) 소자의 특성을 이용한 것이다. 그리고, 상기 마그넷 감지부는 게이지 스틱(130)의 연료에 대하여 밀봉된 내부에 탑재된 것일 수 있다.

마그넷 플로트(140)의 영향이 거의 없는 (a) 상태에서는, 입력 전압(Vi)에 대한 제1 MR 소자(MR1) 및 제2 MR 소자(MR2)에 의한 전압 분배에 의하여 출력 단자(Out)에는 제1 출력 전압(Vo)이 발생한다. 그러나, 상기 마그넷 플로트(140)가 연료 레벨 상승에 따라서 상승하면서 제2 MR 소자(MR2)에 강한 자기력선(B)이 영향을 미치게 되는 (b) 상태에서는, 제2 MR 소자(MR2)의 저항이 증가하게 되고, 상기 출력 단자(Out)에는 상기 제1 출력 전압(Vo)보다 높은 제2 출력 전압(V2)가 발생한다.

그런 다음, 상기 마그넷 플로트(140)가 연료 레벨 상승에 따라서 상승하면서 제1 MR 소자(MR1)에 강한 자기력선이 영향을 미치게 되는 (c) 상태에서는, 제1 MR 소자(MR1)의 저항이 증가하게 되고, 상기 출력 단자(Out)에는 상기 제1 출력 전압(Vo)보다 낮은 제3 출력 전압(V3)가 발생한다. 이러한, 출력 전압의 변동에 기초하여 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 컨트롤 모듈(120)은 연료 탱크 내에 저장된 연료의 레벨을 산출할 수 있다.

도 6에 도시된 예와 달리, 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 게이지 스틱(130)은 마그넷 플로트(140)의 승강에 따른 MR 소자들의 저항값의 가변에 기초하여 그 크기가 가변되는 전류를 발생할 수 있고, 컨트롤 모듈(120)은 그에 기초하여 연료 탱크 내에 저장된 연료의 레벨을 산출할 수 있다. 또한, 도 6에서는 단순히 2개의 직렬 연결 MR 소자들만을 이용하여 상기 게이지 스틱(130)의 동작 원리를 설명하였으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 도 6을 참조하여 설명한 바를 종합하면, 상기 게이지 스틱(130)은 서로 직렬로 연결된 복수의 MR 소자를 포함하며, 마그넷 플로트(140)의 승강에 기초하여 가변되는 상기 복수의 MR 소자의 저항값에 기초하여 상기 크기가 가변되는 전압 또는 전류를 발생할 수 있으며, 컨트롤 모듈(120)은 상기 발생한 전압 및 전류에 기초하여 연료 레벨을 산출할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에서, 게이지 스틱(130)에 의하여 발생한 연료 레벨에 따른 비선형적 전압을 선형적으로 보정하는 예를 나타낸다.

도 7의 (a)는 실제로 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에서 발생하는 전압을 나타낸다. 도 7의 (a)를 참조하면, 연료 탱크에 연료가 주입됨에 따라 연료 레벨이 높아지는 경우(즉, 마그넷 플로트(140)가 상승하는 경우), 마그넷 플로트(140)에서 방출되는 자기력선에 응답하여 발생하는 전압은 상기 마그넷 플로트(140)의 위치(즉, 연료 레벨)에 비선형적인 것을 알 수 있다.

이는 상기 마그넷 플로트(140)의 상승에 따른 MR 소자들의 저항값의 변화가 선형적이지 않기 때문일 수 있다. 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 컨트롤 모듈(120)은 전압의 비선형성에 따른 전압의 비선형성을 선형적으로 보정함으로써, 보다 정확한 연료 레벨을 산출할 수 있다. 이러한 비선형적 전압의 선형적 보상의 실행은 상기 컨트롤 모듈에 포함된 메모리 소자 또는 별도의 메모리 소자에 저장된 프로그램에 기초하여 수행될 수 있다.

도 7의 예는 연료 레벨에 대응되어 게이지 스틱(130)에서 발생하는 전압의 비선형성을 보정하는 예이나, 본 발명의 다른 구현 형태에 따라서는 연료 레벨에 대응되어 게이지 스틱에서 발생하는 전류의 비선형성을 보정하는 경우도 있다. 이는 연료 레벨을 산출하기 위하여 게이지 스틱에서 발생하는 전기적 신호가 전류인 경우이다.

도 7을 참조하여 살펴본 바를 종합하면, 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치는 연료 레벨에 따른 마그넷 플로트의 승강에 대하여, 연료 레벨의 산출을 위하여 비선형적으로 발생하는 전압 또는 전류를 선형적으로 보정하여 상기 연료 레벨을 산출할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 게이지 스틱(130)에서 마그넷 플로트(140)의 승강에 따라 그 크기가 가변되는 전기적 신호를 발생하는 마그넷 감지부의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 상기 예는 자기력선에 따라서 개방/단락되는 스위칭 소자의 특성을 이용한 것이다. 그리고, 상기 마그넷 감지부는 게이지 스틱(130)에 포함된 것일 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 마그넷 감지부는, 서로 직렬로 연결된 복수의 저항 소자(R1, R2, 및 R3), 상기 복수의 저항 소자 사이 및 출력 단자(Out) 사이에 연결되는 복수의 스위칭 소자(SW_M_1 및 SW_M_2)를 포함한다. 상기 복수의 스위칭 소자(SW_M_1 및 SW_M_2)는 승강하는 상기 마그넷 플로트로부터 방출되는 자기력선에 응답하여 순차적으로 개방/단락될 수 있다.

상기 복수의 스위칭 소자(SW_M_1 및 SW_M_2)의 개방/단락에 의하여 상기 출력 단자(Out)로 출력되는 전류(Iout)의 값이 가변되며, 컨트롤 모듈(120)은 상기 전류의 가변에 기초하여 마그넷 플로트(140)의 승강에 기초한 연료 레벨을 산출할 수 있다.

상기 게이지 스틱(130) 내부에는 상기 마그넷 감지부에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 보호 회로(Rprotect)가 더 포함되어 있다. 본 발명의 다른 구현 예에서는 상기 마그넷 감지부에 과전압이 인가되는 것을 방지하기 위한 보호 회로가 게이지 스틱 내부에 더 포함될 수도 있다.

이하에서는 상기 마그넷 감지부에서 연료 레벨을 산출하는 기초가 되는 전기적 신호인 전류가 발생하는 것을 구체적으로 살펴 본다.

상기 게이지 스틱(130)에 의하여 감지될 수 있는, 연료 탱크의 연료 레벨이 최하 레벨(Level 0)인 경우, 상기 복수의 스위칭 소자(SW_M_1 및 SW_M_2)는 모두 개방되어 있다. 그리고, 상기 출력 단자(Out)로 출력되는 전류(Iout)는 Vi/(Rprotect+R1+R2+R3)이다. 그러면, 컨트롤 모듈(120)은 상기 전류에 기초하여 연료 레벨이 최하 레벨임을 산출할 수 있다.

연료 레벨이 제1 레벨(Level 1)로 높아지면서 마그넷 플로트(140)가 상승하면, 상기 마그넷 플로트(140)로부터 방출되는 자기력선에 응답하여 상기 복수의 스위칭 소자(SW_M_1 및 SW_M_2) 중 제1 스위칭 소자(SW_M_1)이 단락된다. 그러면, 상기 출력 단자(Out)로 출력되는 전류(Iout)는 Vi/(Rprotect+R2+R3)이다. 그러면, 컨트롤 모듈(120)은 상기 전류에 기초하여 연료 레벨이 제1 레벨(Level 1)임을 산출할 수 있다.

연료 레벨이 제2 레벨(Level 1)로 높아지면서 마그넷 플로트(140)가 상승하면, 상기 마그넷 플로트(140)로부터 방출되는 자기력선에 응답하여 상기 복수의 스위칭 소자(SW_M_1 및 SW_M_2) 중 제1 스위칭 소자(SW_M_1)는 개방되고 제2 스위칭 소자(SW_M_2)는 단락된다. 그러면, 상기 출력 단자(Out)로 출력되는 전류(Iout)는 Vi/(Rprotect+R3)이다. 그러면, 컨트롤 모듈(120)은 상기 전류에 기초하여 연료 레벨이 제2 레벨(Level 2)임을 산출할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다. 이하, 필요한 도면들을 참조하여 상기 구동 방법을 설명한다.

먼저, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 전원이 인가되면, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 포함된 각종 센싱 수단, 메모리, 통신 모듈 등의 초기화 및 보정(calibration)이 수행된다(S100).

이러한 초기화 및 보정이 수행된 다음, 연료 탱크 내부의 연료 레벨이 변경된다. 그러면, 게이지 스틱(130)에 연결된 마그넷 플로트(140)가 그에 따라 승강한다. 그러면, 게이지 스틱(130)에 포함된 마그넷 감지부는 연료 레벨에 따라 승강하는 마그넷 플로트(140)의 위치에 대응되는 전기적 신호를 발생한다(S110).

그러면, 컨트롤 모듈(120)은 상기 전기적 신호에 기초하여 연료 탱크 내부의 연료 레벨을 산출한다(S120). 이때, 상기 컨트롤 모듈(120)은 도 7에서 살펴본 바와 같이, 상기 전기적 신호의 비선형성을 선형적으로 보정하여 상기 연료 레벨을 산출할 수 있다.

그리고, 상기 컨트롤 모듈(120)은 상기 산출된 연료 레벨을 관리 장치로 전송한다(S130). 상기 관리 장치는, 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 장착된 차량이나 선박 등이 될 수 있고, 원격에서 상기 연료 탱크 내의 연료 레벨을 모니터링하고 그와 관련된 정보를 관리하기 위한 서버나 컴퓨터 이동 단말기 등일 수도 있다. 한편, 상기 산출된 연료 레벨의 전송은 유/무선 네트워크를 통하여 수행될 수 있다.

그리고, 상기 컨트롤 모듈(120)은 상기 연료 탱크의 상태 또는 연료 레벨 변화 상태 등이 비정상적인 상태인지를 판단한다(S140). 이러한 비정상적인 상태에는 연료 레벨의 급격한 감소나 증가, 연료 레벨이 미리 정해진 임계 레벨 이하로 감소한 경우, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 강제 제거 인지, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)의 구동 불가 상태 감지 등일 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

만약, 이러한 비정상적인 상태가 감지되면, 상기 컨트롤 모듈(120)은 알람 기능을 활성화시킨다(S150). 한편, 알람 기능에는 음향 효과, 경고등 발광, 경고 메시지 디스플레이, 진동 효과 등이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 알람 기능을 수행하는 장치는, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 포함된 것일 수 있고, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 장착된 차량 등에 마련된 것일 수도 있고, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)와 유/무선 네트워크를 통하여 연결된 관리 장치에 포함된 알람 장치일 수도 있으며, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)와 연결된 독립적인 알람 장치일 수도 있다.

도 10은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 의하여 감지된 차량의 연료 탱크의 연료 레벨 그래프의 일예를 나타낸다.

T1에서 T2 시점 사이, T3에서 T4 시점 사이, T5에서 T6 시점 사이, T7에서 T8 시점 사이에서는 차량이 운행되지 않고 있다. 그리고, T2에서 T3 시점 사이, T4에서 T5 시점 사이, T8 시점 이후에는 차량 운행에 따라 연료 레벨이 점점 낮아진다.

한편, T4 시점, T6 시점, T8 시점에서는 연료 레벨이 급격이 높아진다. 그러면, 컨트롤 모듈(120)은 연료 주입이 이루어지는 것을 인식할 수 있다. 그러나, T7 시점에서 연료 레벨이 급격히 낮아진다. 그러면, 상기 컨트롤 모듈(120)은 외부로 연료가 누수되거나 외부인이 강제로 연료를 빼내는 것을 인식하고, 알람 기능을 활성화 시킬 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에서 연료 레벨의 감소 속도에 따른 알람 기능이 억제되는 일예를 나타낸다.

상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 연료 탱크의 연료 레벨의 감소량이 미리 정해진 속도를 초과하는 경우, 미리 정해진 알람 기능을 활성화시키는 것을 앞서 살펴 보았다. 그러나, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)은 연료 레벨의 감소량이 미리 정해진 속도를 초과한 경우에도 알람 기능을 수행하지 않을 수 있다.

예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 자동차가 평지를 운행하다가 경사로를 운행하게 되는 경우, 연료 탱크 내의 연료가 한쪽으로 치우치게 되어 갑자기 실제 연료 레벨보다 훨씬 낮은 연료 레벨이 감지될 수 있다. 이는 외부로의 연료 유출이나 연료 누수에 의한 연료 레벨 감지가 아니라 단순히 경사로 주행에 의한 것이므로, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)는 알람 기능을 수행하지 않는 것이 바람직하다.

상기 자동차가 경사로를 주행하는 것을 인식하기 위한 정보 또는 데이터는 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 포함된 차량의 자세 센싱 모듈에 의하여 획득된 것일 수도 있다. 이러한 센싱 모듈에는 경사 감지 센서, 속도 감지 센서, 방향 감지 센서, 회전 감지 센서 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

그러나 본 발명의 다른 구현 형태에 따르면, 상술한 정보 또는 데이터는 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)와는 분리된 차량의 자세 감지 센서에 의하여 획득되어, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 포함된 통신부를 통하여 수신된 것일 수도 있다.

한편, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 알람 기능을 억제하는 예가 상술한 경사로 주행에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 장착된 차량에 마련되어 있거나 외부에 마련된 관리 장치를 통하여 강제로 알람 기능을 비활성화시킬 수도 있다.

도 12는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 마련된 연료 역류 방지 수단(170)의 예들을 나타낸다.

도 12의 (a)를 참조하면, 연료 역류 방지 수단(170)은 연료 주입관(160)을 감싸고 있는 낮은 원기둥 형태를 가지며, 상기 원기둥의 아래 면이 망으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 도 12의 (b)를 참조하면, 연료 역류 방지 수단(170)은 연료 주입관(160)을 감싸고 있는 낮은 원기둥 형태를 가지며, 상기 원기둥의 둘레 면이 망으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 도 12의 (c)를 참조하면, 연료 역류 방지 수단(170)은 연료 주입관(160)을 감싸고 있는 낮은 원기둥 형태를 가지며, 상기 원기둥의 상부 면이 망으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 구조에서는 외부에서 연료 역류를 위한 관이나 호스가 유입되는 것이 방지될 수 있다.

한편, 본 발명의 구현 형태에 따라서는, 별도의 연료 주입관이 마련되지 않고 연료 주입 가이드에 연료 역류 방지 장치가 연결될 수 있고, 연료 역류 방지 수단의 형태 및 망이 형성된 부분이나 면적이 도 12의 예와 다를 수도 있다.

도 13은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)와 유/무선 네트워크로 연결된 관리 장치에서 디스플레이되는 사용자 인터페이스의 일예를 나타낸다.

제1 메뉴는 연료 탱크의 실제 연료 용량을 설정하기 위한 메뉴이다. 상기 메뉴를 통하여 설정된 연료 용량은 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에서 연료 탱크의 연료 레벨을 산출하는 기준이 된다. 현재, 지시자가 숫자 2를 가리키고 있는데 이는 연료 탱크의 용량이 200 리터임을 나타내는 것이다.

제2 메뉴는 연료 레벨을 퍼센트화하여 나타내는 게이지를 나타낸다. 현재 지시자는 40%를 가리키고 있는데, 이는 연료 탱크 용량 200 리터의 40%의 연료(즉, 80 리터)가 연료 탱크에 저장되어 있음을 의미한다. 제3 메뉴는 센서 데이터에 대한 실시간 연료 레벨을 나타낸다. 제3 메뉴에서 지시자는 0.8에 위치하는데, 이는 현재 총 200 리터의 연료 탱크 용량을 기준으로 80 리터의 연료가 연료 탱크에 저장되어 있음을 의미한다.

제4 메뉴는 센서 데이터를 누적하여 산출한 연료 레벨 그래프를 나타낸다. 그리고 제5 메뉴는 센서 데이터를 누적하여 감지된 전압값을 나타낸다. 제4 및 제5 메뉴를 참조하면, 연료 레벨과 감지된 전압값은 동일한 패턴을 가지는 것을 알 수 있다. 이는 상기 감지된 전압값에 기초하여 연료 레벨이 산출되기 때문이다.

제6 메뉴는 시리얼 통신 설정 메뉴를 나타낸다. 이러한 시리얼 통신은 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)가 장착된 차량 등의 관리 장치 또는 외부의 관리 장치와 통신하기 위한 것일 수 있다. 상기 메뉴를 통하여 설정할 수 있는 것에는, 포트, 데이터 전송 속도, 스탑 비트, 패리티 비트 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 제7 메뉴는 각 포트에 대하여 설정된 입/출력 값을 나타내는 메뉴이다.

제8 메뉴는 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에서 획득된 데이터 리스트를 나타내는 메뉴이다. 상기 데이터 리스트에는 연료 레벨, 연료 증감 속도 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 9는 실시간 변화를 적용하기 위한 보정 메뉴를 나타낸다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 시스템 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 한편, 도 14에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 모니터링 시스템은 도 14에 도시된 것보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

센싱 모듈은 마그네틱 기반의 센싱 모듈로써, 실외에 마련된 연료 탱크에 결합되며, 실내에 마련된 전력 공급원으로부터 구동 전력을 인가 받아 연료 탱크에 저장된 연료 레벨에 대응되는 전압을 발생할 수 있다. 상기 센싱 모듈의 전압 발생 동작은 앞서 살펴본 모니터링 장치(100)에서와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다. 한편, 연료 탱크가 실외에 마련되어야 하는 것만은 아니며, 전력 공급원은 실내에 마련되어야만 하는 것은 아니다.

상기 발생된 전압은 실내에 마련된 아날로그 게이지(Analog Gage)에 전달되고, 상기 아날로그 게이지는 상기 발생된 전압에 대응되는 연료 레벨을 아날로그 표시 수단을 통하여 제공할 수 있다. 상기 연료 레벨은 연료의 절대량일 수도 있고, 연료 탱크의 전체 용량에 대한 퍼센트 레벨일 수도 있다. 한편, 이러한 아날로그 게이지가 꼭 실내에 마련되어야 하는 것은 아니며, 외부에 설치된 연료 탱크에 부착되어 있을 수도 있다.

또한, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 시스템은 상기 발생된 전압에 대한 신호처리를 통하여 연료 레벨을 산출할 수 있다. 이러한 연료 레벨 산출 과정에서는, 도 7을 참조하여 살펴본 바 있는, 비선형적 전압의 선형적 보정 과정이 수행될 수 있다.

연료 레벨이 산출되면, 상기 실외에 설치된 연료 탱크에 결합된, 발광 스틱인 LED(Light Emitting Diode) 튜브 게이지는 상기 산출된 연료 레벨에 비례하는 발광 길이로 발광한다. 그러면, 사용자는 상기 LED 튜브 게이지의 발광 길이를 시각적으로 확인하여 연료 탱크의 연료 레벨을 직관적으로 인식할 수 있다.

도 15는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)가 연료 탱크(600)에 장착된 것을 나타내는 개념도이다. 도 16은 도 15에 도시된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)의 일부를 확대한 도면이다.

상기 연료 모니터링 장치(700)의 상기 모니터링 장치(700)는 결합 수단(710), 게이지 스틱(710), 상기 게이지 스틱(710)에 결합된 마그넷 플로트(720), 발광 스틱(730)을 포함한다. 한편, 도 15에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 모니터링 장치(700)는 도 15에 도시된 것보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 도 15 및 도 16을 참조하여 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 모니터링 장치(700)은 결합 수단(710)에 의하여 상기 연료 탱크(600)에 결합된다. 상기 결합 수단의 결합 방법은 나사 구조 또는 용접에 의한 것일 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 결합 수단(710)의 하부에 결합되고 상기 연료 탱크(600)의 내부에 위치하는 게이지 스틱(720)은, 연결되어 있는 마그넷 플로트(730)의 연료 레벨에 따른 승강에 기초하여, 상기 마그넷 플로트(730)의 위치(즉, 연료 레벨)에 대응되는 전기적 신호를 발생할 수 있다. 상기 전기적 신호는 전압 또는 전류일 수 있다.

상기 게이지 스틱(720)에는 상기 마그넷 플로트(730)가 더 이상 상승 또는 하강하지 못하도록 막는 돌출부들(721 및 722)를 포함한다. 이러한 구조는 앞서 도 4를 참조하여 살펴본 돌출부들(131 및 132)의 기능과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 게이지 스틱(720)이 전기적 신호를 발생하는 방법은, 앞서 살펴본 도 6 내지 도 8의 방법과 동일 또는 유사할 수 있다. 즉, 상기 게이지 스틱(720)은 그 내부에 마그넷 플로트(730)에서 방출되는 자기력선에 기초하여 가변되는 저항값을 가질 수 있는 복수의 MR 소자의 특성을 이용한 전압 분배, 상기 마그넷 플로트(730)에서 방출되는 자기력 선에 기초하여 스위칭되는 복수의 스위칭 소자를 이용한 전류 가변 특성에 기초하여 상기 마그넷 플로트(730)의 위치에 대응되는 전기적 신호를 발생할 수 있다.

또한, 상기 모니터링 장치(700)에는 상기 게이지 스틱(720)의 센싱 동작 수행 시에 과전류나 과전압이 인가되는 것을 방지하기 위한 보호 회로(미도시)가 더 포함되어 있다. 이러한 보호 회로는 상기 게이지 스틱(720) 내부에 포함되어 있을 수도 있고, 전류 공급원(미도시) 측에 마련될 수도 있고, 컨트롤 모듈(미도시)에 포함되어 있을 수도 있다.

상기 전기적 신호가 발생하면, 상기 모니터링 장치(700)는 상기 발생한 전기적 신호에 기초하여 연료 레벨을 산출한다. 그리고, 상기 산출된 연료 레벨에 비례하는 발광 길이로 발광 동작을 수행하도록 상기 발광 스틱(740)을 제어한다. 이러한 발광 스틱(740)의 발광 길이 제어는 컨트롤 모듈(미도시)에 의하여 수행될 수 있다. 상기 컨트롤 모듈의 적어도 일부는 상기 결합 수단(710)의 상부의 밀봉된 내부에 탑재될 수 있다. 여기서 상기 결합 수단(710)의 내부는 방수 및 방폭 성능이 강화되도록 설계된 것일 수 있다. 이는 연료 레벨 감지 과정에서의 전력 이용과 가연성이 강한 연료에 대한 안전성을 확보하기 위한 설계일 수 있다.

상기 컨트롤 모듈은 상기 게이지 스틱(720)의 연료 레벨 센싱 동작을 제어하는 부분과 상기 발광 스틱(740)의 발광 동작을 제어하는 부분으로 분리될 수 있다. 이 경우 컨트롤 모듈은 하나의 모듈로 구현될 수 있고 2 이상의 모듈로 구현될 수도 있다. 상기 연료 레벨의 센싱 동작을 제어하는 부분만이 상기 결합 수단(710)의 내부에 탑재될 수 있다.

도 15의 예에서 연료 탱크(600)에는 절반이 조금 넘는 연료가 저장되어 있는데, 상기 컨트롤 모듈은 상기 발광 모듈(740)에 포함된, 서로 직렬로 연결된 복수의 발광 소자 중 연료 레벨에 비례하는 발광 길이를 시각적으로 구현하기 위한 일부의 발광 소자들만을 발광시킨다. 여기서, 상기 발광 소자는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명에 따른 실시간 연료 모니터링 장치에서 연료 레벨에 비례하는 발광 길이로 발광 동작을 수행하는 발광 스틱은 감지된 연료 레벨을 고려하여 연속적인 발광 길이의 제어가 가능한 발광 소자를 이용하여 구현될 수 있다.

도 14 및 도 15에는 도시되지 않았으나, 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)는 외부와의 유/무선 통신을 수행하기 위한 통신부를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 모니터링 장치(700)는 연료 레벨을 산출하여 상기 통신부를 통하여 관리 장치로 전송할 수 있다. 상기 관리 장치는, 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)가 장착된 차량이나 선박 등이 될 수 있고, 원격에서 연료 탱크 내의 연료 레벨을 모니터링하고 그와 관련된 정보를 관리하기 위한 서버나 컴퓨터 이동 단말기 등일 수도 있다.

그리고, 상기 모니터링 장치는 비정상인 상태가 감지되는 경우, 소정의 알람 기능을 수행할 수도 있다. 이러한 경우에는, 연료 레벨의 급격한 감소나 증가, 연료 레벨이 미리 정해진 임계 레벨 이하로 감소한 경우, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)의 강제 제거 인지, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)의 구동 불가 상태 감지 등일 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 모니터링 장치(700)에서 수행되는 알람 기능에는 음향 효과, 경고등 발광, 경고 메시지 디스플레이, 진동 효과 등이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 알람 기능을 수행하는 장치는, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)에 포함된 것일 수 있고, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)가 장착된 차량 등에 마련된 것일 수도 있고, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)와 유/무선 네트워크를 통하여 연결된 관리 장치에 포함된 알람 장치일 수도 있으며, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)와 연결된 독립적인 알람 장치일 수도 있다.

이러한 알람 기능은 도 1 내지 도 13을 참조하여 살펴본 실시간 연료 모니터링 장치(100)에서 수행하는 것과 유사할 수 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

도 17은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)의 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다. 이하, 필요한 도면들을 참조하여 상기 구동 방법을 설명한다.

먼저, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)에 전원이 인가되면, 상기 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(100)에 포함된 각종 센싱 수단, 메모리, 통신 모듈 등의 초기화 및 보정(calibration)이 수행된다(S200).

이러한 초기화 및 보정이 수행된 다음, 연료 탱크 내부의 연료 레벨이 변경된다. 그러면, 게이지 스틱(720)에 연결된 마그넷 플로트(730)가 그에 따라 승강한다. 그러면, 게이지 스틱(720)은 연료 레벨에 따라 승강하는 마그넷 플로트(730)의 위치에 대응되는 전기적 신호를 발생한다(S210).

그러면, 컨트롤 모듈은 상기 전기적 신호에 기초하여 연료 탱크 내부의 연료 레벨을 산출한다(S220). 이때, 상기 컨트롤 모듈은 상기 전기적 신호의 비선형성을 선형적으로 보정하여 상기 연료 레벨을 산출할 수 있다.

그리고, 상기 컨트롤 모듈은 발광 스틱(740)의 발광 길이는 상기 산출된 연료 레벨에 대응되는 길이가 되도록 상기 발광 스틱(740)을 제어한다(S230). 그러면, 사용자 또는 관리자는 상기 발광 스틱(740)의 발광 길이를 보고 연료 탱크의 연료 레벨을 직관적으로 인식할 수 있다.

도 18은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)의 실제 사진을 나타낸다. 참고로 상기 모니터링 장치(700)는 연료 탱크에 결합된 상태는 아니다.

상기 모니터링 장치(700)의 구조 및 동작은 도 15 및 도 16을 참조하여 살펴본 바와 유사하므로 도 18의 모니터링 장치(700)의 특이점에 대해서만 구체적으로 살펴본다.

도 18의 모니터링 장치(700)에는 아날로그 게이지(750)가 더 포함되어 있다. 상기 아날로그 게이지(750)는 상기 모니터링 장치(700)에 의하여 산출되는 연료 레벨을 아날로그 방식으로 지시할 수 있다.

도 19는 도 18에 도시된 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)에 포함된 아날로그 게이지(750)를 확대하여 나타낸 것이다. 도 19의 (a)를 참조하면, 상기 아날로그 게이지(750)은 연료 탱크의 연료 레벨을 연료 탱크 전체 용량에 대한 퍼센트 비율로 지시할 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 다른 구현 예에서, 모니터링 장치에 포함된 아날로그 게이지는 실제 연료량을 지시하도록 구현될 수도 있다. 한편, 도 19의 (b)는 상기 아날로그 게이지(750)의 지시 동작을 위한 소자들이 탑재된 소형 PCB(Printed Circuit Board) 기판(751)을 나타낸다.

그리고, 도 18의 모니터링 장치(700)의 발광 스틱(740)은 LED의 색상에 의하여 여러 레벨로 구분될 수 있다. 연료 레벨이 소정의 레벨 이하인 경우에는 상기 발광 스틱(740)에서 가장 아래에 있는 적색 LED(741)의 발광에 의하여 연료 레벨에 대응되는 발광 길이가 시각적으로 구현된다.

이러한 적색 LED(741)은 발광 색상 자체로 연료 탱크에 저장된 연료가 얼마 남지 않았음을 나타내는 알람 장치로써의 역할을 할 수 있다. 이러한 알람 기능은 상기 적색 LED(741)가 깜빡거림으로써 그 효과가 높아질 수 있다. 한편, 연료 레벨이 소정의 레벨 이상인 경우에는 상기 발광 스틱(740)에서 가장 위에 있는 적색 LED(743)에 의하여 알람 기능이 수행될 수 있다.

상기 연료 탱크의 연료 레벨이 소정의 레벨 사이인 경우에는, 상기 적색 LED(741) 및 백색 LED(742)에 의하여 연료 레벨에 대응되는 발광 길이가 시각적으로 구현될 수 있다.

도 20은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)의 발광 스틱(740)의 구현 예이다.

도 20의 (a)를 참조하면, 상기 발광 스틱(740)은 복수의 LED(744)가 배치된 기판을 튜브(745)가 감싸고 있는 형태로 구현될 수 있음을 알 수 있다. 도 20의 (b)는 상기 발광 스틱(740)의 발광 동작을 위한 소자들이 탑재된 PCB(Printed Circuit Board) 기판(746)을 나타낸다.

도 21은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)의 발광 스틱(740)이 연료 탱크(600)에 저장된 연료의 레벨에 비례하는 발광 길이로 발광 동작을 수행하는 예를 나타낸다.

도 21의 (a)를 참조하면, 상기 연료 탱크(600)의 연료 레벨이 25%인 경우, 발광 스틱(740)의 발광 길이 역시 상기 발광 스틱(740) 전체 길이의 25%인 것을 알 수 있다. 한편, 이러한 연료 레벨의 산출은 게이지 스틱(720)과 마그넷 플로트(730), 그리고 컨트롤 모듈의 상호 작용에 의하여 이루어질 수 있음은 앞서 살펴 본 바, 이러한 메커니즘의 상세 설명은 생략한다. 이는 도 21의 (b) 내지 (d)에서도 마찬가지이다.

도 21의 (b) 내지 도 21의 (d)를 참조하면, 상기 연료 탱크(600)의 연료 레벨이 100%로 점점 높아질수록, 발광 스틱(740)의 발광 길이 역시 상기 발광 스틱(740) 전체 길이에 대비하면 연료 레벨에 비례하여 길어지는 것을 알 수 있다. 한편, 반대로 연료 레벨이 낮아지는 경우에는 상술한 과정들과 반대의 과정들로 상기 발광 스틱(740)의 발광 길이가 점점 짧아진다.

도 22는 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)가 유조차에 장착된 연료 탱크(600)에 적용된 예를 나타낸다.

기본적으로 상기 모니터링 장치(700)는 발광 스틱(740)을 통하여 상기 연료 탱크(600)에 저장된 연료의 레벨에 대응되는 발광 길이로 발광 동작을 수행하여 사용자 또는 관리자로 하여금 연료 탱크 내부에 저장된 연료량을 직관적으로 인식할 수 있도록 해준다.

한편, 상기 모니터링 장치(700)는 비정상 상태가 감지되는 경우, 차량 내부에 마련된 알람 장치 또는 차량 외부에 마련된 알람 장치를 통하여 시각적 알람(눈 모양) 및 청각적 알람(스피커 모양) 기능 등을 수행할 수 있다. 이러한 시작적 및 청각적 알람에 대응되는 아이콘은 도 23에도 적용된다. 여기서, 비정상적인 상태 및 알람 기능의 형태 등에 대해서는 앞서 도 9를 참조하여 살펴본 바 있으므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

한편, 상기 모니터링 장치(700)는 외부 관리 장치들로 연료 레벨을 포함하는 연료량 관련 정보를 전달할 수 있다. 상기 외부 관리 장치는 유선 또는 무선으로 상기 모니터링 장치(700)와 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 모니터링 장치(700) 또는 차량에는 상기 외부 관리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부가 포함되어 있어야 한다.

상기 외부 관리 장치는 상기 모니터링 장치(700)로부터 수신되는 데이터를 모니터링하고, 관리하며, 경우에 따라서는 알람 기능도 수행할 수 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 이러한 관리 장치에는 PC, 모바일 단말기, 서버 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 23은 본 발명에 따른 실시간 연료 레벨 모니터링 장치(700)가 건물 외부에 설치된 연료 탱크(600)에 적용된 예를 나타낸다.

도 22를 참조하여 살펴본 바와 같이, 상기 모니터링 장치(700)는 발광 스틱(740)을 통하여 상기 연료 탱크(600)에 저장된 연료의 레벨에 대응되는 발광 길이로 발광 동작을 수행하고, 비정상적인 상태에 대한 알람 기능을 수행할 수 있다.

그리고, 상기 모니터링 장치(700)는 상기 건물의 실내에 마련된 외부 관리 장치인 PC로 연료 레벨을 포함하는 연료량 관련 정보를 전달할 수 있다. 상기 PC는 유선 또는 무선으로 상기 모니터링 장치(700)와 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 모니터링 장치(700) 또는 차량에는 상기 외부 관리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부가 포함되어 있어야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 700: 실시간 연료 레벨 모니터링 장치 400, 600: 연료 탱크
108: 연료 주입 가이드 120: 컨트롤 모듈
130, 720: 게이지 스틱 140, 730: 마그넷 플로트
740: 발광 스틱

Claims (8)

1. 통신부; 알람 장치; 센싱 수단; 아날로그 게이지;
   차량에 장착된 연료 탱크의 기존 연료 주입구에 결합되는 연료 주입 가이드(fuel injection guide);
   상기 연료 주입 가이드의 하부에 결합되어 상기 연료 탱크의 내부에 위치하고, 연료 레벨에 따라서 상기 연료 탱크 내부에서 승강(乘降)하는 마그넷 플로트(magnet float)의 위치에 대응되는 전기적 신호를 발생하며, 감지 가능한 상기 연료 탱크 내의 최대/최소 연료량에 대응되는 위치에 마련되어 상기 마그넷 플로트의 상승 및 하강을 제한하는 한쌍의 돌출부를 포함하는 게이지 스틱(gage stick); 및
   상기 전기적 신호에 기초하여 상기 연료 레벨을 산출하며, 상기 산출된 연료 레벨을 아날로그 방식으로 지시하도록 상기 아날로그 게이지를 전기적으로 제어하며, 외부 관리 장치와 무선통신하도록 상기 통신부를 제어하는 컨트롤 모듈을 포함하며,
   상기 컨트롤 모듈은,
   상기 연료 주입 가이드가 상기 연료 탱크에서 강제 제거 또는 강제 개폐되거나 연료 레벨 하강 속도가 이미 정해진 속도를 초과하는 비정상 상태에 대한 알람 기능을 수행하도록 상기 알람 장치를 제어하며, 상기 외부 관리 장치에 의하여 상기 알람 기능이 미리 비활성화된 상태에서는 상기 비정상 상태가 발생해도 알람 기능을 수행하지 않도록 상기 알람 장치를 제어하며, 상기 차량이 평지를 운행하다가 경사로를 주행하는 것이 상기 센싱 수단에 의하여 감지되는 경우에는 상기 알람 기능이 활성화된 상태에서 연료 레벨의 하강 속도가 미리 정해진 속도를 초과하는 것이 감지되더라도 상기 알람 기능을 수행하지 않도록 상기 알람 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 실시간 연료 레벨 모니터링 장치.
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