KR101883933B1 - Potential Sensor combining displacement sensor for measuring static electricity and its operating method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 및 그 운용방법에 관한 것으로, 거리를 측정하는 변위센서와 ESD 측정을 위한 정전기 측정 전위센서를 하나의 장치에 탑재하고 작동을 연계함으로써, 대전체와 전위센서의 거리 변화에 따라 정전기 전위 측정 결과값의 변화가 발생하는 기존 정전기 측정센서의 불편함을 해소함에 있어서, 변위센서가 측정한 대전체와의 거리가 메인 콘트롤러에 저장되어 전위센서의 정전기량 측정값을 자동으로 보정하여 주고, 변위센서가 전위센서에 미치는 정전용량의 변화까지 전위센서 측정의 결과값 오차 보정에 적용하여, 움직이는 측정 대상 물체 등 거리가 변경되는 대전체의 감지에 따른 오작동의 문제를 해결하면서 정확한 전위측정이 가능하고, 장치를 소형화 시킴으로써 사용이 편리하며, 제작 및 설치 비용 절감의 효과가 있는, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 및 그 운용방법을 포함한다.The present invention relates to a displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor and a method of operating the same, and a displacement sensor for measuring a distance and an electrostatic measurement potential sensor for ESD measurement are mounted on a single device, In order to solve the inconvenience of the existing electrostatic measuring sensor in which the result of the measurement of the electrostatic potential changes due to the change in the distance of the sensor, the distance from the whole measured by the displacement sensor is stored in the main controller, And the displacement sensor is applied to the correction of the resultant value error of the potential sensor measurement up to the change of the capacitance of the potential sensor, and the problem of malfunction due to the detection of the whole large- It is possible to measure the electric potential precisely while solving the problem, and it is convenient to use by miniaturizing the device, It includes a reduction in the effect of the displacement sensor hybrid electrostatic potential measuring sensor and its operating method.
Description
본 발명은 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 및 그 운용방법에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면, 거리를 측정하는 변위센서와 ESD 측정을 위한 정전기 측정 전위센서를 하나의 기구물에 일체화시켜 장치에 탑재하고 작동을 연계함으로써, 대전체와 전위센서의 거리 변화에 따라 정전기 전위 측정 결과값의 변화가 발생하는 기존 정전기 측정센서의 불편함을 해소함에 있어서, 변위센서가 측정한 대전체와의 거리가 메인 콘트롤러에 저장되어 전위센서의 정전기량 측정값을 자동으로 보정하여 주고, 변위센서가 전위센서에 미치는 정전용량의 변화까지 전위센서 측정의 결과값 오차 보정에 적용하여, 움직이는 측정 대상 물체나 롤에 감겨지는 비닐 등 거리가 변경되는 측정 대전체의 감지에 따른 오작동의 문제를 해결하면서 정확한 전위측정이 가능하고, 장치를 소형화 시킴으로써 사용이 편리하며, 제작 및 설치 비용 절감의 효과가 있는, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 및 그 운용방법에 관한 것이다.The present invention relates to a displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor and a method of operating the same, more specifically, a displacement sensor for measuring a distance and an electrostatic measurement potential sensor for ESD measurement are integrated into a single device, In order to solve the inconvenience of the conventional electrostatic measuring sensor in which the result of the measurement of the electrostatic potential measurement changes due to the change of the distance between the large whole and the electric potential sensor, And the electrostatic capacity measurement value of the potential sensor is automatically corrected. The displacement sensor is applied to the resultant value error correction of the potential sensor measurement up to the change of the electrostatic capacity of the potential sensor, Measuring the accuracy of potential measurement while solving the problem of malfunction due to the detection of the whole measuring range, The present invention relates to a displacement sensor hybrid type electrostatic measuring potential sensor and a method of operating the same, which is convenient to use by miniaturizing the device, and has a manufacturing and installation cost reduction effect.
일반적으로, 일반적으로 정전기(Static Electricity)는 어떠한 물체 상에 정지한 상태 또는 그 이동이 정체된 상태로 대전되어 있는 전하를 일컫는 말로, 정지해 있는 전기를 의미한다. 이와 같은 정전기가 대전된 상태의 대전체에 타 물체가 근접하거나 접촉하게 되면 순간적으로 정전기가 타 물체로 이동하여 방전되면서 높은 전압이 발생하며, 심한 경우 스파크를 일으키기도 한다. 이처럼 정전기의 방전에너지는 산업현장에서 산업설비와 제품의 파괴, 화재폭발, 전기적 쇼크, 먼지흡착 등을 유발하여 인적피해는 물론 전자파적 노이즈가 되어 제품의 신뢰도 및 생산성 저하를 초래하게 된다. 특히, 인화성 물질이나 섬유제품을 많이 취급하는 산업현장에서는 정전기로 인해 발생하는 작은 스파크로도 폭발 또는 화재와 같은 대형 안전사고가 발생할 수도 있어 각별한 주의가 요구되고 있다. 이와 같은 이유로 인해 폭발 위험지역이나, 정밀 전자 제품 제조공장, 대형 파이프 및 저장탱크, 섬유공장 등이 있는 지역에서는 장비나 작업장 등에서 발생되는 정전기를 측정하기 위하여 표면저항, 체적저항, 표면전압 등을 측정하는 정전기 측정기들을 사용하고 있으며, 정전압계 측정기는 하나의 대전체에 대전된 정전기에 의하여 발생되는 정전압을 측정하고, 전하량을 계산하는데 널리 사용되고 있다. In general, generally, static electricity refers to electric charge in a stationary state on an object or in a static state in which the movement is static, which means static electricity. When such an object is brought into proximity or contact with the entire surface of the charged static electricity, the static electricity is instantaneously transferred to the other object and discharged, so that a high voltage is generated and a severe spark is generated. The discharge energy of static electricity causes destruction of industrial facilities and products, fire explosion, electric shock, dust adsorption, etc. in the industrial field, resulting in electromagnetic noise as well as human injury, resulting in lowering the reliability and productivity of the product. Particularly, in industrial sites handling many flammable materials and textile products, small sparks caused by static electricity may cause large safety accidents such as explosion or fire. For this reason, surface resistance, volume resistivity, surface voltage, etc. are measured to measure static electricity generated in equipment or work place in explosion hazard area, precision electronics manufacturing factory, large pipe and storage tank, textile factory etc. , And the constant voltmeter is widely used to measure the constant voltage generated by the static electricity charged on one large scale and to calculate the charge quantity.
기존의 정전기 측정기에서 주로 사용되고 있는 정전압계 측정(Electrostatic field meter) 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 정전압을 측정하고자 하는 대전체 표면(Surface under test)과의 거리가 정해진 수치만큼 일정하게 유지되는 진동 켈빈 센서(Vibrating kelvin sensor)가 대전체 표면에 대항하여 위치되고, 이때 정전기를 방출(EDS;Electrostatic discharge)하는 대전체 표면에 의하여, 대전체 표면과 진동 켈빈 센서간의 전위 차이에 따른 Sin 전류가 진동 켈빈 센서에 유기된다. 유기된 Sin 전류의 크기로 대전체 표면의 전위를 측정할 수 있으며, 그 수식은 아래 수학식 1과 같다.As shown in FIG. 1, the electrostatic field meter method, which is mainly used in the conventional electrostatic measuring apparatus, is a method in which the distance from the surface under test for measuring the constant voltage is kept constant by a predetermined value A vibrating kelvin sensor is placed against the entire surface of the substrate and the surface of the whole surface of the electrostatic discharge (EDS) Is induced in the vibrating Kelvin sensor. The potential of the entire surface can be measured by the magnitude of the induced sin current, and the formula is shown in
[수학식 1][Equation 1]
하지만, 기존의 정전압계 측정 방식은 정확한 정전기 방출(ESD) 및 전계(Field meter)량의 측정을 위하여 정전기 측정 전위센서와 측정하고자 하는 대전체 표면간의 거리가 일정하게 유지되어야 함이 필수적이어서, 이에 대한 기존의 해결방법으로는 LED 조명 라이트를 이용하여 2개의 LED 조명이 하나로 포커싱되도록 육안으로 식별하여 대전체에 정전기 측정 전위센서를 근접하거나, 전위센서와 대전체와의 실측한 거리를 입력해주거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 거리를 측정하는 별도의 센서를 이용하여 정전기 측정 전위센서를 대전체와 일정한 거리로 인식하도록 보정해주는 방식 등이 있었다. 그러나 이와 같은 경우에, 사람의 작동과 판단에 의한 인위적인 작동과 거리 측정으로 인하여 전위의 측정이 부정확하게 되는 문제점과, 별도의 장비 구입에 따른 설치 비용의 증가와, 사용시 거리 유지를 위한 작동 과정이 추가되는 번거로움과, 최종 측정까지 소요되는 시간이 증가하는 불편함이 한계점으로 있었다.However, it is essential that the existing static voltmeter measurement method should maintain a constant distance between the electrostatic measurement potential sensor and the whole surface to be measured in order to measure the amount of electrostatic discharge (ESD) and field meter accurately. As a conventional solution to this problem, an LED illumination light is used to visually identify the two LED lights to be focused to one, and the electrostatic measurement potential sensor is approached all over the whole area, or the measured distance between the potential sensor and the whole , And a method of calibrating the electrostatic measuring potential sensor to recognize the electrostatic measuring potential sensor at a certain distance from the whole using a separate sensor for measuring the distance as shown in FIG. However, in such a case, there is a problem that the measurement of the potential is inaccurate due to the human operation and the distance measurement due to the operation and judgment, the increase in the installation cost due to the purchase of the separate equipment, The added hassle and inconvenience of increasing the time to final measurement was a critical point.
본 발명은 상기 측정되는 대전체 표면과 정전기 측정 전위센서간의 거리가 변할 때 거리 보상을 인위적으로 해야하는 불편함과 개별적으로 거리 측정 센서와 정전기 측정 전위센서를 운용할 경우 부정확한 전위측정, 설치 비용 상승 등의 문제를 해결하기 위한 것으로써, 초음파 거리 측정센서와 정전기 측정 전위센서를 결합한 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서를 사용함에 있어서 자동으로 거리를 측정하고 거리에 따른 정전기량의 측정값을 보상함으로서 사용자의 불편함을 없애고, 대전체 표면과 정전기 측정 전위센서간의 거리에 무관하게 정확한 전위를 측정하기 위한 기술을 제공하는 것이다.The present invention has the disadvantages of artificially requiring the distance compensation when the distance between the entire surface and the electrostatic measurement potential sensor is changed, and when measuring the distance measurement sensor and the electrostatic measurement potential sensor separately, , Which is a combination of an ultrasonic distance measuring sensor and an electrostatic measuring potential sensor. By using a hybrid type electrostatic measuring potential sensor, the distance is automatically measured and the measured value of the electrostatic amount according to the distance is compensated It is intended to provide a technique for eliminating the inconvenience of the user and measuring the accurate potential irrespective of the distance between the large overall surface and the electrostatic measuring potential sensor.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 초음파센서 등 변위센서를 이용한 거리 보정 기능이 있는 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 및 그 운용방법을, 거리를 측정하는 변위센서와 ESD 측정을 위한 정전기 측정 전위센서를 일체화시킴으로써, 대전체와 전위센서가 일정한 거리를 유지하지 않아도 변위센서에 의해 측정된 거리 정보가 메인 콘트롤러를 통하여 정전기량의 결과값 산출에 반영된다. 또한, 정전기 측정 전위센서와 고정된 위치에 변위센서가 위치하면서, 정전기 측정 전위센서가 측정할 검출 영역의 대전체 표면에 변위센서가 일정하게 정전용량(Capacitance)에 대한 영향을 미치게 되는데, 이 영향을 포함하여 제조 단계에서 정전기 측정 전위센서의 영점 감도를 조정할 수 있게 함으로써, 변위센서와 전위센서를 개별적으로 설치하거나 사용할 경우보다 정확한 위치에 두 센서를 고정할 수 있어서, 변위센서에 의해 무작위로 발생하는 정전용량의 영향에 따른 부정확한 전위 측정값을 개선하게 되는 유리한 효과가 있는, 본 발명에 따른 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 및 그 운용방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor having a distance correction function using a displacement sensor such as an ultrasonic sensor and a method of operating the same, a displacement sensor for measuring a distance, By integrating the electric potential sensor, the distance information measured by the displacement sensor is reflected in the calculation of the electrostatic capacity through the main controller even if the whole body and the electric potential sensor do not maintain a certain distance. In addition, since the electrostatic measurement potential sensor and the displacement sensor are located at a fixed position, the displacement sensor has a constant capacitance on the entire surface of the detection region to be measured by the electrostatic measurement potential sensor. , It is possible to fix the two sensors at a more accurate position when the displacement sensor and the electric potential sensor are individually installed or used by making it possible to adjust the zero point sensitivity of the electrostatic measurement electric potential sensor at the manufacturing step, The present invention provides a displacement sensor hybrid type electrostatic potential sensor according to the present invention and an operation method thereof, which have an advantageous effect of improving inaccurate potential measurement values due to the influence of a capacitance.
본 발명에 따른 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서의 운용 기술은, 거리 변화에 따른 전위 측정값을 맞추기 위하여 실측한 거리를 입력해 주어야 하는 사용자의 불편함을 해소하고 개별적으로 초음파 거리측정 센서와 정전기 측정 전위센서를 사용할 경우에, 설치 비용 상승 및 부정확한 전위측정의 문제를 해결함으로 정확한 전위 측정값 및 설치 비용 절감의 효과도 함께 거두게 되는 것이다.The operation technique of the displacement sensor hybrid type electrostatic potential measuring sensor according to the present invention is to solve the inconvenience of the user who has to input the measured distance in order to match the measured value of potential according to the distance change and separately measure the distance between the ultrasonic distance measuring sensor and the static electricity When the measurement potential sensor is used, the installation cost is increased and the problem of the incorrect potential measurement is solved, so that the accurate potential measurement value and the installation cost can be reduced.
또한, 기존 정전압계 측정 방식의 정전기 측정 전위센서에 갖는 단점으로 알려진, 움직이는 측정 대상 물체나 롤에 감겨지는 비닐 등 거리가 변경되는 측정 대전체의 감지에 따른 오작동의 문제를 해결하고자, 정전기 측정 전위센서가 측정하고자 하는 대전체와 동일한 거리의 위치를 유지하지 않아도 자동으로 거리에 따른 결과값의 보상이 되므로 정확한 정전기량 측정이 가능하며, 측정의 용이성을 위하여 장치를 소형화시킴으로써, 사용상의 정확성과 편리함 및 제작과 구입비용 등의 절감에 유리한 효과가 있다.In order to solve the problem of the malfunction due to the detection of the whole measuring unit, which is known as a disadvantage of the electrostatic measuring potential sensor of the conventional constant voltmeter measuring method, such as moving object to be measured or vinyl wrapped on the roll, Even if the sensor does not maintain the position of the same distance as the entire unit to be measured, the result is automatically compensated according to the distance. Accurate electrostatic measurement can be performed. By miniaturizing the device for ease of measurement, There is an advantageous effect in reducing the manufacturing cost and the purchase cost.
도 1은 종래 정전압계 측정 방식의 정전기 측정기의 구조도,
도 2는 종래 방식으로 별도의 거리 측정 장비를 사용하는 정전기 측정 방식의 일 실시예,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 중 측정부의 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서의 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서의 작동 순서도,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서의 보정 원리를 설명하기 위한 구조도이다.1 is a structural view of an electrostatic measuring device of a conventional constant voltmeter measuring method,
FIG. 2 shows an embodiment of an electrostatic measurement method using a separate distance measuring device in a conventional manner,
3 is a configuration diagram of a measurement unit of a displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor according to an embodiment of the present invention,
4 is a configuration diagram of a displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is an operational flowchart of a displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor according to an embodiment of the present invention,
6 is a structural diagram for explaining a principle of correction of a displacement sensor hybrid type electrostatic potential sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태로 제작되거나 부품과 기술의 치환이 가능할 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied, constructed in various forms, or capable of substituting parts and techniques, and thus the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas.
또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과가 특정 실시예에 전부 포함되어야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위가 특정 실시예에 의하여 제한되는 것으로 이해되지 않아야 한다.Also, it should be understood that the scope of the present invention is not limited by the specific embodiments, as it is not intended to be exhaustive or to limit the scope of the invention to the precise form disclosed.
한편, 본 발명에서 기재되는 기술구성 및 그 기술구성에 의해 발휘되는 기능 중에서 널리 공지되어 적용되는 기술구성 및 기능은 그 자세한 설명을 생략하기로 한다.In the meantime, detailed descriptions of technical structures and functions that are widely known and applied among the functions shown by the technical structures and technical structures described in the present invention will be omitted.
본 발명의 일 실시예에 따른, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서(B)의 실제적인 구성은, 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 25mm 정도의 높이와 11.5mm 정도의 두께와, 100mm 정도의 길이를 갖는 소형 직육면체 형태의 케이스(1)에, 정면 좌측 상부면에는 대전체(11)의 위치를 감지하는 초음파센서 등으로 구성되는 변위센서(2)(displacement sensor)가 설치되어서, 정전기량을 측정할 대전체(11)와의 거리를 감지하고, 그 하부면에는 전위센서(3)가 대전체(11)의 정전기 측정을 위해 설치되며, 우측면의 하부에는 변위센서(2)와 전위센서(3)에 전원을 공급하고 제어 신호를 송수신하는 연결케이블(4)이 3m 내외의 길이로 결선되며, 연결케이블의 타단에는 정육면체 형태의 메인 콘트롤러(5)가 부착되어 변위센서(2)와 전위센서(3)의 측정값을 저장하고 보정하며, 측정되는 정전기 결과값을 표시하는 표시부(6)가 메인 콘트롤러(5)의 전면에 위치하고, 상기 표시부(6)는 정전기량 수치의 표기뿐만 아니라, 일정 기준 이상의 정전기량이 대전체(11)에서 측정될 시에 시각 또는 청각적 정보로써 사용자에게 경고 알람을 표시하는 기능을 포함할 수 있고, 메인 콘트롤러(5)의 배면에는 전원을 공급하는 전원케이블(7)이 결선되고, 전원케이블(7)의 타단에 직육면체 형태의 DC 24V 어댑터(8)의 우측면이 결선되며, DC 24V 어댑터(8)의 좌측면에 플러그케이블(9)이 부착되어 외부 전원의 인가를 가능하도록 한다.As shown in Figs. 3 and 4, the actual configuration of the displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor B according to an embodiment of the present invention is as follows: a height of about 25 mm, a thickness of about 11.5 mm, A
본 발명의 일 실시예에 따른, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서의 작동 순서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서의 설치가 완료되어 작동의 준비가 시작되면(S1); 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 전체에 전원을 인가하고(S2); 대전체가 없는 상태에서 전위센서의 측정 기준 설정을 위하여 영점을 조절하고(S3); 변위센서가 동작하여 대전체를 향하여 초음파를 발신하고, 반사되어 돌아오는 초음파 신호를 수신하며(S4); 이로써 대전체와 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 사이의 거리를 측정하고(S5); 대전체에 대향하여 위치하는 진동판을 포함하는 정전기 측정 전위센서가 동작하여서(S6); 이로써 대전체의 정전기 전위가 측정되고(S7); 메인 콘트롤러(5)에서 상기 측정된 대전체와 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 사이의 거리를 감안하여 전위값을 보정하며(S8); 메인 콘트롤러(5)의 표시부(6)에 결과값을 출력하는 것으로(S9); 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서의 작동이 종료된다.(S10)The operation sequence of the displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor according to an embodiment of the present invention is such that when the installation of the displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor is completed and preparation of operation is started S1); Displacement sensor Complex type electrostatic measurement Power is applied to the whole potential sensor (S2); The zero point is adjusted to set the measurement reference of the electric potential sensor in the absence of the entire body (S3); The displacement sensor operates to emit an ultrasonic wave toward the entire body, and receive the reflected ultrasonic signal (S4); Thereby measuring the distance between the large whole and the displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor (S5); The electrostatic measuring potential sensor including the diaphragm located opposite to the entire counter is operated (S6); Thereby, the electrostatic potential of the whole large area is measured (S7); The
본 발명의 일 실시예에 따른, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서에 활용되는 변위센서의 원리를 설명하면, 초음파센서의 측정원리로는 변위센서에서 발신되는 초음파(Ultrasonic wave)는, 공진자(Piezoresonator)에서 초음파 신호를 발신하고, 초음파센서에서 발신된 초음파 펄스가 피측정 물체의 표면에서 반사되어 다시 초음파센서로 되돌아올 때까지의 시간을 측정하여 대상물체에 대한 정보를 얻는 방법을 사용한다. 단, 초음파를 발신한 후 되돌아 올 때까지의 지연시간을 측정하여 거리를 계산함에 있어서, 공기 중의 온도(t)에 따른 초음파의 음속(v)은 아래 수학식 2에 따라 보상하여 산출한다.A principle of a displacement sensor used in a displacement sensor hybrid type electrostatic potential sensor according to an embodiment of the present invention is as follows. Ultrasonic waves emitted from a displacement sensor are transmitted through a resonator Piezoresonator), and the time from the ultrasonic pulse emitted from the ultrasonic sensor to the ultrasonic sensor reflected from the surface of the object to be measured is measured again to obtain information about the object. However, in calculating the distance by measuring the delay time from the transmission of the ultrasonic wave to returning the ultrasonic wave, the sound velocity v of the ultrasonic wave according to the temperature t in the air is calculated according to the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
v(m/s) = 331.5 + 0.6tv (m / s) = 331.5 + 0.6t
본 발명의 일 실시예에 따른, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서에 활용되는 전위센서의 작동 원리를 설명하면, 전위센서의 진동판과 대전체와 전위센서가 마주보는 면적, 즉 진동판은 좌우로 진동하며 사인파의 모양으로(Sinusoidal) 신호가 변하여, 전위센서에 Sin 전류가 유기된다. 이때, 대전체의 전위가 클수록 유기되는 전류의 크기도 커지며, 대전체의 전위는 발명의 배경이 되는 기술에서 설명하였던 상기 수학식 1에 따라 산출한다.The operation principle of the electric potential sensor used in the displacement sensor hybrid type electrostatic measurement electric potential sensor according to an embodiment of the present invention will be described. The area of the electric potential sensor facing the diaphragm of the electric potential sensor and the electric potential sensor, The sinusoidal signal changes, and the sinusoidal current is induced in the potential sensor. At this time, the magnitude of the induced current becomes larger as the potential of the large whole becomes larger, and the potential of the whole large potential is calculated according to the above-described
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서에 활용되는 결과값 보정의 원리를 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 대전체의 전압을 V라고 하고, 변위센서에서 측정한 대전체와의 거리를 d0라고 하고, 대전체와 전위센서 간의 마주보는 면적을 A라 하면, 대전체와 전위센서 사이에 capacitor 성분이 수학식 3과 같고,As shown in FIG. 6, the voltage across the entire sensor is referred to as V, and the displacement sensor is connected to the displacement sensor Assuming that the distance between the sensor and the whole of the sensor is d0 and the facing area between the sensor and the sensor is A,
[수학식 3]&Quot; (3) "
C=e*A/d0C = e * A / d0
전위센서에 유기되는 전류는 수학식 4와 같고,The current induced in the potential sensor is expressed by Equation (4)
[수학식 4]&Quot; (4) "
I=C*VI = C * V
전위센서의 진동판에 의한 대전체와 전위센서 사이의 capacitor 성분의 변화량은 수학식 5와 같고,The amount of change of the capacitor component between the entire large-capacitance sensor and the potential sensor by the diaphragm of the potential sensor is expressed by Equation (5)
[수학식 5]&Quot; (5) "
ΔC = e*ΔA/d0ΔC = e * ΔA / d0
전위센서의 진동판에 의해 유기되는 전류의 변화량은 수학식 6과 같으며,The change amount of the current induced by the diaphragm of the potential sensor is expressed by Equation (6)
[수학식 6]&Quot; (6) "
ΔI = ΔC*VΔI = ΔC * V
대전체와 전위센서 간의 거리가 일정하고, 대전체의 전압이 V에서 V1으로 변화하면, 수학식 6과 수학식 7로부터, 수학식 8이 되고,When the distance between the entire sensor and the potential sensor is constant and the voltage across the sensor changes from V to V1, the following equation (8) is obtained from the equations (6) and (7)
[수학식 7]&Quot; (7) "
V1=ΔI1/ΔCV1 =? I1 /? C
[수학식 8]&Quot; (8) "
V1=V*ΔI1/ΔIV1 = V *? I1 /? I
수학식 8은 초기에 측정한 V와 ΔI를 통해 전위센서에서 측정되는 ΔI1로부터 대전체의 전압 V1을 구할 수 있다는 의미이며,Equation (8) means that the voltage V1 of the entirety can be obtained from? I1 measured at the potential sensor through V and? I initially measured,
대전체의 전압이 일정하고, 대전체와 전위센서 간의 거리가 d만큼 변화하면, 수학식 9가 되고,If the voltage across the whole unit is constant and the distance between the whole of the sensor and the potential sensor changes by d,
[수학식 9]&Quot; (9) "
ΔC1= e*ΔA/(d0+d)? C1 = e *? A / (d0 + d)
대전체와의 거리 d0에서 전압을 구하면 수학식 10이 되고, When the voltage is found at the distance d0 to the whole of the large body,
[수학식 10]&Quot; (10) "
V=ΔI/ΔC= d0*Δi/e*ΔAV =? I /? C = d0 *? I / e *? A
수학식 10에서 대전체와 전위센서 간의 변화한 거리 d를 적용하여 전압을 구하면 수학식 11과 같고,In Equation (10), when the voltage is obtained by applying the changed distance d between the large whole and the potential sensor,
[수학식 11]&Quot; (11) "
V=ΔI1/ΔC1= (d0+d)*Δi1/e*ΔAV =? I1 /? C1 = (d0 + d) *? I1 / e *? A
수학식 10과 수학식 11로부터 수학식 12를 구할 수 있으며, Equation (12) can be obtained from Equations (10) and (11)
[수학식 12]&Quot; (12) "
ΔI=(1+d/d0)*ΔI1ΔI = (1 + d / d0) * ΔI1
전류의 변화량을 통해 대전체의 저압을 구할 수 있으므로, 수학식 12를 수학식 13으로 표현할 수 있으며,(12) can be expressed by Equation (13) because the low pressure of the whole of the whole can be obtained through the change amount of the current,
[수학식 13]&Quot; (13) "
V=(1+d/d0)*V1V = (1 + d / d0) * V1
수학식 13은 d만큼 변화한 거리에서 전위센서에서 측정되는 V1을 거리 변화에 관계 없이 정확한 대전체의 전압 V로 보정하여 출력할 수 있다.Equation (13) can be obtained by correcting V1 measured by the potential sensor at a distance corresponding to d by correcting the voltage V to the whole of the entire region regardless of the distance variation.
또한, 전위센서의 측정 영역에 초음파센서가 설치될 경우에 초음파센서가 전위센서의 전위값에 영향을 주게 되는데, 생산 공정에서 초음파 변위센서의 작동에 따른 영향을 감안하여 결과값의 보정과 산출 방식을 세팅하게 됨으로써 사용자가 정확한 전위를 측정할 수 있도록 하게 되는 것이다.In addition, when the ultrasonic sensor is installed in the measurement area of the electric potential sensor, the ultrasonic sensor affects the electric potential value of the electric potential sensor. In consideration of the influence of the operation of the ultrasonic displacement sensor in the production process, So that the user can measure the accurate potential.
본 발명에 따른 초음파센서를 이용한 거리 보정 기능이 있는 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서는, 일반적인 정전기 측정 장치의 제조산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.Since the displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor having the distance correction function using the ultrasonic sensor according to the present invention can repetitively manufacture the same product in the manufacturing industry of a general electrostatic measurement device, .
B : 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서
1 : 케이스 2 : 변위센서
3 : 전위센서 4 : 연결케이블
5 : 메인 콘트롤러 6 : 표시부
7 : 전원케이블 8 : DC 24V 어댑터
9 : 플러그케이블 10 : 전원부
11 : 대전체B: Displacement sensor Hybrid type electrostatic measurement potential sensor
1: Case 2: Displacement sensor
3: potential sensor 4: connecting cable
5: Main controller 6: Display
7: Power cable 8: DC 24V adapter
9: Plug cable 10: Power supply
11: Large whole
Claims (3)
대전체(11)의 정전기량을 측정하는 전위센서(3)와,
대전체(11)와의 거리를 감지하는 변위센서(2)와,
변위센서(2)와 전위센서(3)를 하나의 기구물에 일체화하여 동일한 면에 위치시킨 케이스(1)와,
대전체의 전압을 V라고 하고, 변위센서에서 측정한 대전체와의 거리를 d0라고 하면, V=(1+d/d0)*V1의 수식에 따라 d만큼 변화한 거리에서 전위센서에서 측정되는 전압인 V1을 거리 변화에 관계 없이 대전체의 전압 V로 보정하는 방식으로 거리에 따른 전위값의 오차를 보정하고, 변위센서(2)와 전위센서(3)의 각 측정값을 저장하는 메인 콘트롤러(5)와,
메인 콘트롤러(5)에 전원을 공급하는 전원부(10)와,
측정되는 정전기 결과값을 표시하는 표시부(6)와,
변위센서(2)와 전위센서(3)에 전원을 공급하고 제어 신호를 송수신하는 연결케이블(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서Displacement sensor with distance correction function using ultrasonic sensor In a hybrid type electrostatic measurement potential sensor, a displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor (B)
A potential sensor 3 for measuring the electrostatic capacity of the large body 11,
A displacement sensor 2 for sensing the distance to the large body 11,
A case 1 in which the displacement sensor 2 and the electric potential sensor 3 are integrated on one instrument and placed on the same plane,
V = (1 + d / d0) * V1 where V is the total voltage across the whole body and d0 is the distance from the whole body measured by the displacement sensor. A main controller for correcting the error of the potential value depending on the distance in a manner of correcting the voltage V1 as the whole of the voltage V regardless of the distance change and storing the measured values of the displacement sensor 2 and the potential sensor 3 (5)
A power supply unit 10 for supplying power to the main controller 5,
A display section (6) for displaying a measured static result value,
And a connection cable (4) for supplying power to the displacement sensor (2) and the electric potential sensor (3) and transmitting / receiving a control signal. The displacement sensor composite electrostatic measurement potential sensor
변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서(B)의 운용방법은,
복합형 정전기 측정 전위센서 전체에 전원을 인가하고,
대전체(11)가 없는 상태에서 전위센서의 측정 기준 설정을 위한 영점 조절을 하고,
변위센서의 동작에 의하여 대전체와 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 사이의 거리를 측정하고,
대전체에 대향하여 위치하는 진동판을 포함하는 정전기 측정 전위센서가 동작하여 정전기 전위가 측정되고,
메인 콘트롤러(5)가 상기 측정된 대전체와 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서 사이의 거리에 따라서, 대전체의 전압을 V라고 하고, 변위센서에서 측정한 대전체와의 거리를 d0라고 하면, V=(1+d/d0)*V1의 수식에 따라 d만큼 변화한 거리에서 전위센서에서 측정되는 전압인 V1을 거리 변화에 관계 없이 대전체의 전압 V로 보정하는 방식으로 거리에 따른 전위값의 오차를 보정하며,
표시부(6)를 통하여 결과값을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서의 운용방법Displacement sensor with distance correction function using ultrasonic sensor In a method of operating a composite electrostatic measurement distance sensor,
Displacement Sensor The hybrid type electrostatic measurement potential sensor (B)
The composite electrostatic measurement potential sensor is supplied with power,
The zero point adjustment for the measurement reference setting of the electric potential sensor is performed in the state that there is no large body 11,
The distance between the large whole and the displacement sensor hybrid type electrostatic potential sensor is measured by the operation of the displacement sensor,
The electrostatic measuring potential sensor including the diaphragm located opposite to the whole counter is operated to measure the electrostatic potential,
Assuming that the main controller 5 has a voltage of V as a whole and a distance from the whole of the main body measured by the displacement sensor is d0 according to the distance between the whole of the measured main body and the displacement sensor composite electrostatic measurement potential sensor, According to the equation of V = (1 + d / d0) * V1, the voltage V1 measured by the potential sensor at the distance changed by d is corrected to the voltage V across the whole distance, And corrects the error of &
And outputting the resultant value through the display section (6). The displacement sensor hybrid type electrostatic measurement potential sensor according to claim 1,
대전체(11)에서 일정 기준 이상의 정전기량이 측정될 시, 사용자에게 경고 알람을 표시하는 기능이 있는, 변위센서 복합형 정전기 측정 전위센서The method according to claim 1,
(11), a displacement sensor having a function of displaying a warning alarm to a user when an electrostatic charge of a predetermined standard or more is measured, and a composite electrostatic measurement potential sensor
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