KR101921285B1 - 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치 - Google Patents

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Abstract

홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치에 관한 것으로,
지지블록 및 회로기판을 지지하는 케이스; 케이스의 내부 상부에 설치되어 흔들림 추를 지지하는 지지블록; 지지블록의 하부에 사방으로 흔들림 가능하게 설치되는 흔들림 추; 케이스의 내부 하부에 설치되는 회로기판; 회로기판의 상단에 설치되어 흔들림 추의 흔들림에 따라 지진의 감지하는 홀 효과 센서;를 포함하는 기술 구성을 통하여
오동작의 우려 없이 보다 안정적으로 지진을 감지할 수 있게 되고, 지진 감지시에 가스나 전기를 차단할 수 있게 되어 2차 피해를 최소화할 수 있게 되는 것이다.

Description

홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치 { EARTHQUAKE SENSING APPARATUS USING HALL EFFECT SENSOR }
본 발명은 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 자기효과에 의해 작동하는 홀 효과 센서와 흔들림 추의 영구자석을 이용하여 외부 진동을 감지하여 지진 발생시 추가 재난으로 이어질 수 있는 가스와 전기 등을 일정시간 지연 후에 자동 차단할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
일반적으로 지진이란 지구 내부에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파가 지표면까지 전해져 지반을 흔드는 것을 말하며, 학술적으로는 "탄성 에너지원으로부터 지진파가 전파됨으로써 발생하는 지구의 진동"이라고 정의할 수 있다.
지진의 규모는 민감한 지진계로만 검출되는 아주 작은 규모의 지진부터 광범위한 지역에 큰 피해를 주는 대규모의 지진까지 다양하다.
전세계적으로 매일 지구상에서 발생하는 지진은 수천 개에 이르며, 대부분의 지진은 오랜 기간에 걸쳐 대륙의 이동, 해저의 확장, 산맥의 형성 등에 작용하는 지구내부의 커다란 힘에 의하여 발생된다.
최근 50년간 세계 각지에서 발생한 규모 7 이상의 천발 지진은 약 500회에 이르며 지진에 대한 피해는 점점 그 강도가 높아지고 있다.
지진피해의 예로 지난 2011년 3월 11일 일본 후쿠시마에서 규모 9.0의 강진이 발생하여 지진해일 등으로 인하여 많은 재산피해 및 인명피해가 발생하였다.
지진으로부터 안전하다는 우리나라도 대규모 지진은 발생하진 않았으나, 최근들어 규모 3.0의 지진이 많이 발생하고 있는 실정이다.
이에 지진을 감지하고, 일정 규모 이상의 지진이 감지된 경우 가스나 전기, 그 밖의 2차 피해가 우려되는 장비의 운전을 정지시킬 수 있도록 하는 지진감지장치가 다수 제안되었다.
하기의 특허문헌 1에는 지진 또는 건물이 위험에 직면하여 기울거나 흔들릴 때 이러한 흔들림과 기울기를 감지하여 가스나 기름 등의 공급라인을 차단시킴으로써 위험한 원료를 사용하는 레인지, 보일러 또는 전기, 전자기구와 산업용 기계기구의 작동을 정지시켜 안정성 유지와 기계기구의 보호 및 추가사고 등을 미연에 방지할 수 있도록 한 지진감지장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1의 지진감지장치는 위험요소를 가진 기계기구에 구성된 수직, 수평판부재 또는 PCB판에 체결되는 지진감지장치에 감지볼 이동로를 구성시켜 감지볼이 이동하도록 함과 함께 상기 이동 감지볼을 감지하기 위한 감지센서를 구성하는 통상의 지진감지장치에 있어서, 상기 위험요소를 가진 기계기구에 체결하기 위한 스톱퍼를 구비한 체결봉이 구성되고, 뚜껑부로 개폐되고 일정한 깊이의 홈으로 형성되는 감지볼 이동로를 구비하는 몸체부, 상기 감지볼 이동로를 감싸게 체결되는 뚜껑부에 클립을 구성시켜 이 클립이 몸체부를 관통하여 기계기구에 장착되도록 함과, 상기 감지볼 이동로는 일정한 깊이의 홈이 형성될 수 있도록 돌출된 가이드부로 "∨"형 또는 "∪"형 중 어느 하나로 양단이 상부로 굽은 감지볼 이동로로 구성됨과, 상기 감지볼 이동로의 상부로 굽은 각은 15도 전후로 구성됨을 특징으로 한다.
하기의 특허문헌 2에는 지진감지센서를 구비한 보일러의 안전장치가 개시되어 있다.
특허문헌 2에 개시된 지진감지센서는 원통형 케이스의 내부에서 상측에 걸림홈이 형성된 걸림판이 형성되고, 걸림홈에 영구자석이 구비된 진동추가 삽입되며, 걸림판의 하측에 진동추의 직하방에 길이방향으로 리드스위치가 설치된 인쇄회로기판이 구비된 형태이다.
한편, 홀 효과(Hall Effect)는 자기장 속의 도체에서 자기장의 직각방향으로 전류가 흐르면, 자기장과 전류 모두에 직각방향으로 전기장이 나타나는 현상을 말한다.
홀 효과 센서는 자기신호의 입력을 전기신호로 변환시켜 주는 것으로, 위치 센서, 거리 센서, 속도 센서로 사용되고 있고, ABS 브레이크 시스템 등에도 널리 사용되고 있다.
이처럼 홀 효과 센서는 영구자석을 이용하여 다양한 장치에 응용될 수 있으며, 자석의 움직임에 따라 두 가지 유형으로 구분된다.
첫 번째는 헤드온(head-on) 유형으로, 자석의 움직임이 홀 효과 센서에 대해 전후 방향으로 움직일 때 작동한다. 이 유형은 자석의 움직임에 따라 VH 값이 변하므로, 거리의 변화를 감지하는 위치 센서로 쓰일 수 있다.
두 번째는 사이드웨이즈 디텍션(sideways detection) 유형으로, 자석의 움직임이 홀 효과 센서의 옆방향 움직임을 감지하여 동작하게 된다. 이 유형은 자석의 회전수나 회전 속도를 측정하는 데 응용될 수 있다.
하기의 특허문헌 3에는 홀 효과를 이용한 진동 센서가 개시되어 있다.
특허문헌 3의 홀 효과를 이용한 진동 센서는 내부에 공간이 형성되어 있는 진동센서마운트; 진동센서마운트 내부의 마주보는 두 면을 가로질러 설치 구성되는 스프링; 스프링의 중단부에 위치한 금속판; 금속판과 일정거리 이격되어 금속판과 마주보도록 진동센서마운트 내부의 일측에 설치 구성되는 자석;을 포함하고, 금속판의 표면 일부분이 금 혹은 은으로 증착되어 형성되고, 나머지 일부분이 알루미늄으로 증착되어 형성된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1386982호 (2014년 04월 14일 등록) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0388579호 (2005년 06월 23일 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0967225호 (2010년 06월 23일 등록)
그러나 특허문헌 1 내지 특허문헌 3을 포함한 종래 기술에 따른 지진감지장치는 그 구조가 복잡하여 제작이 번거롭고, 오동작의 우려가 많게 되는 문제가 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 지진감지장치는 지진 강도에 따라 스위치나 액츄에이터를 작동을 제어하기가 어렵게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 적은 수의 부품으로 쉽게 제작할 수 있도록 하고, 오동작의 우려 없이 안정적으로 지진을 감지할 수 있도록 하는 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치를 제공하는 데에 있는 것이다.
본 발명은 그 다른 목적이 흔들림 추의 감도 및 홀 효과 센서의 감도를 조절할 수 있도록 하는 것에 의해 일정 크기 이상의 지진이 발생하였을 때에만 가스나 전기를 차단할 수 있는 스위치나 액츄에이터를 작동시킬 수 있도록 하는 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치를 제공하는 데에 있는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치는 지지블록 및 회로기판을 지지하는 케이스; 케이스의 내부 상부에 설치되어 흔들림 추를 지지하는 지지블록; 지지블록의 하부에 사방으로 흔들림 가능하게 설치되는 흔들림 추; 케이스의 내부 하부에 설치되는 회로기판; 회로기판의 상단에 설치되어 흔들림 추의 흔들림에 따라 지진을 감지하는 홀 효과 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치는 지지블록이, 하단부가 케이스의 내부 상부의 제1받침턱에 지지되는 하부블록; 하부 블록의 상부에 승강 가능하게 설치되고, 흔들림 추의 상단부를 가압하는 상부블록;을 포함하고, 케이스의 상단에 설치된 누름압력 조절볼트로 상부블록의 누름압력을 조절하는 것에 의해 흔들림 추의 흔들림 감도를 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치는 흔들림 추가, 지지블록에 접속되는 접속체; 접속체에 승강 가능하게 설치되는 조절체; 조절체의 하단부에 고정 설치되는 영구자석을 포함하고, 조절체의 승강에 따른 영구자석과 홀 효과 센서의 이격 거리 조절을 통하여 홀 효과 센서의 감도를 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치는 회로기판에 제어회로와 통신모듈이 탑재되고, 지진 감지시에 전기 또는 가스를 차단하는 스위치나 액츄에이터를 작동시키는 작동신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치에 의하면, 오동작의 우려 없이 보다 안정적으로 지진을 감지할 수 있게 되고, 지진 감지시에 가스나 전기를 차단할 수 있게 되어 2차 피해를 최소화할 수 있게 된다.
본 발명에 다른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치에 의하면, 흔들림 추의 감도를 조절할 수 있게 되어 일정 크기 이상의 지진에서만 흔들림 추 및 홀 효과 센서가 작동하도록 조절할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치에 의하면, 흔들림 추의 영구자석과 홀 효과 센서 사이의 이격거리를 조절함으로써 정확한 감지가 이루어지도록 할 수 있게 되어 지진감지센서의 성능을 크게 개선할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치의 사시도,
도 2는 동 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치의 분해 종단면도,
도 3은 동 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치의 결합 종단면도.
이하 본 발명에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치의 사시도이고, 도 2는 동 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치의 분해 종단면도이고, 도 3은 동 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치의 결합 종단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치(100)는 케이스(110), 지지블록(120), 흔들림 추(130), 누름압력 조절볼트(140), 회로기판(150), 홀 효과 센서(160)를 포함한다.
케이스(110)는 지지블록(120) 및 회로기판(150)을 지지한다.
케이스(110)는 원통형의 본체(111); 본체(111)의 상단부에 결합되는 상부캡(112); 본체(111)의 하단부에 결합되는 하부캡(113);을 포함한다.
본체(111)의 내주 상단부에는 지지블록(120)을 받쳐주는 제1받침턱(111a)이 마련된다.
본체(111)의 외주 하단부에는 본체(111)를 고정체(미도시)에 견고하게 고정할 수 있도록 하는 육각 면취부(111b)가 마련된다.
상부캡(112)의 상단 중앙에는 누름압력 조절볼트 체결구멍(112a)이 마련된다.
하부캡(113)의 내주 상단부에는 회로기판(150)을 받쳐주는 제2받침턱(113a)이 마련되고, 하부캡(113)의 내부 하부에는 건전지 수납공간(113b)이 마련된다.
지지블록(120)은 흔들림 추(130)를 지지하는 것으로, 본체(111)의 내부 상부에 설치된다.
지지블록(120)은 하단부가 본체(111)의 제1받침턱(111a)에 지지되는 하부블록(121); 흔들림 추(130)의 상단부를 가압하는 상부블록(122);을 포함한다.
하부블록(121)의 상단 중앙에는 후술할 접속체(131)의 구형 접속부(131a)의 하단부를 받쳐주는 받침홈(121a)이 마련되고, 하부블록(121)의 하단 중앙에는 접속체 인출구멍(121b)이 마련된다.
상부블록(122)은 하단 중앙에 접속체(131)의 구형 접속부(131a)의 상단부에 접촉되는 반구형의 접촉홈(122a)이 마련된다.
흔들림 추(130)는 지진이 발생하였을 때에 가해지는 진동에 따라 흔들리는 것으로, 지지블록(120)에 사방으로 흔들림 가능하게 설치된다.
흔들림 추(130)는 지지블록(120)에 접속되는 접속체(131); 접속체(131)에 승강가능하게 설치되는 조절체(132); 조절체(132)에 고정 설치되는 영구자석(133)을 포함한다.
접속체(131)는 구형 접속부(131a)의 하부에 지지부(131b)가 일체로 마련된 형태이고, 지지부(131b)의 내주에 암나사가 형성된 형태이다.
조절체(132)는 조절부(132a)의 하부에 영구자석 고정부(132b)가 일체로 마련된 형태이고 조절부(132a)의 외주에 수나사가 형성된 형태이다.
영구자석(133)은 조절체(132)의 영구자석 고정부(132b)에 삽입 고정 설치된다.
누름압력 조절볼트(140)는 상부블록(122)을 가압할 수 있도록 하는 것으로, 상부캡(112)의 조절볼트 체결구멍(112a)에 승강 가능하게 체결된다.
회로기판(150)은 제어회로 및 통신모듈 등이 탑재되는 것으로, 하부캡(112)의 내부 상부에 설치된다.
홀 효과 센서(160)는 영구자석(133)의 흔들림을 감지하고, 감지값을 제어회로에 전송하는 것으로, 회로기판(150) 상단의 영구자석(133) 하부에 설치된다.
도면부호중 미설명부호 170은 건전지이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치(100)는 지진이 발생하여 흔들림 추(130)가 흔들리는 경우 자기효과에 의해 작동하는 홀 효과 센서(160)가 흔들림 추(130)의 흔들림 량을 감지하고, 흔들림 추(130)의 감지값이 입력되는 회로기판(150)의 제어회로를 통해 지진 발생 시에 필요한 후속 안전조치를 할 수 있도록 함으로써 지진 발생시에 2차 피해를 줄일 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치(100)는 케이스(100)의 본체(111)에 마련된 육각 면취부(111b)에 접속되는 고정 브라켓트(미도시)를 통해 배전반, 제어박스 등의 지진 발생시에 동작을 제어하고자 하는 스위치나 액츄에이터가 설치된 고정체에 견고하게 설치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치(100)는 누름압력 조절볼트(140)를 통해 흔들림 추(130)은 흔들림 감도를 조절할 수 있게 된다.
예를 들어 누름압력 조절볼트(140)를 상승시켜서 흔들림 추(130)에 대한 누름압력을 감소시키게 되면 흔들림 추(130)가 비교적 작은 진동에도 흔들릴 수 있게 되고, 반대로 누름압력 조절볼트(140)를 하강시켜서 흔들림 추(130)에 대한 누름압력을 증가시키게 되면 비교적 큰 진동이 발생하였을 때에 흔들림 추(130)가 흔들리도록 조절할 수 있게 된다.
상기 누름압력 조절볼트(140)를 통해 흔들림 추(130)의 흔들림 감도를 조절함으로써 일정 크기 이상의 자진이 발생하였을 때에만 흔들림 추(130) 및 홀 효과 센서(160) 등이 작동하도록 할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치(100)는 흔들림 추(130)의 높이를 조절하는 것에 의해 홀 센서 효과(160)의 감지값을 조절할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치(100)에 있어서 흔들림 추(130)는 지지블록(120)에 접속되는 접속체(131)의 하부에 조절체(132)가 나사결합에 의해 승강 가능하게 설치되고, 조절체(132)의 하단부에 영구자석(133)이 고정 설치된 형태이다.
따라서 접속체(131)에 나사 결합된 조절체(132)를 상승시키게 되면 영구자석(133)과 회로기판(150) 상단에 설치된 홀 효과 센서(160)의 거리가 멀어지게 되어 홀 효과 센서(160)로 감지되는 자기가 약해지게 되고, 접속체(131)에 나사 결합된 조절체(132)를 하강시키게 되면 영구자석(133)과 홀 효과 센서(160)의 거리가 가까워지게 되어 홀 효과 센서(160)로 감지되는 자기가 강해지게 된다.
이처럼 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치(100)는 흔들림 추(130)의 영구자석(133)과 홀 효과 센서(160) 사이의 거리를 미세 조정하는 것에 의해 정확한 감지값을 설정할 수 있게 되어 보다 안정적으로 지진을 감지할 수 있게 된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
100 : 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치
110 : 케이스
120 : 지지블록
130 : 흔들림 추
133 : 영구자석
140 : 누름압력 조절볼트
150 : 회로기판
160 : 홀 효과 센서

Claims (4)

  1. 지지블록(120) 및 회로기판(150)을 지지하는 케이스(110);
    케이스(110)의 내부 상부에 설치되어 흔들림 추(130)를 지지하는 지지블록(120);
    지지블록(120)의 하부에 사방으로 흔들림 가능하게 설치되는 흔들림 추(130);
    케이스(110)의 내부 하부에 설치되는 회로기판(150);
    회로기판(150)의 상단에 설치되어 흔들림 추(130)의 흔들림에 따라 지진을 감지하는 홀 효과 센서(160);를 포함하되;
    지지블록(120)은,
    하단부가 케이스(110)의 내부 상부의 제1받침턱(111a)에 지지되는 하부블록(121);
    하부 블록(121)의 상부에 승강 가능하게 설치되고, 흔들림 추(130)의 상단부를 가압하는 상부블록(122);을 포함하고,
    케이스(110)의 상단에 설치된 누름압력 조절볼트(140)로 상부블록(122)의 누름압력을 조절하는 것에 의해 흔들림 추(130)의 흔들림 감도를 조절할 수 있도록 하며,
    흔들림 추(130)는
    지지블록(120)에 접속되는 접속체(131),
    접속체(131)에 승강 가능하게 설치되는 조절체(132),
    조절체(132)의 하단부에 고정 설치되는 영구자석(133)을 포함하고,
    조절체(132)의 승강에 따른 영구자석(133)과 홀 효과 센서(160)의 이격 거리 조절을 통하여 홀 효과 센서(160)의 감도를 조절할 수 있도록 하며,
    회로기판(150)에 제어회로와 통신모듈이 탑재되고, 지진 감지 시에 전기 또는 가스를 차단하는 스위치나 액츄에이터를 작동시키는 작동신호를 전송하며,
    케이스(110)는 원통형의 본체(111), 본체(111)의 상단부에 결합되는 상부캡(112), 본체(111)의 하단부에 결합되는 하부캡(113)을 포함하되;
    본체(111)의 내주 상단부에는 지지블록(120)을 받쳐주는 제1받침턱(111a)이 마련되고, 외주 하단부에는 육각 면취부(111b)가 마련되며,
    상부캡(112)의 상단 중앙에는 누름압력 조절볼트 체결구멍(112a)이 마련되고,
    하부캡(113)의 내주 상단부에는 회로기판(150)을 받쳐주는 제2받침턱(113a)이 마련되며,
    하부블록(121)의 상단 중앙에는 받침홈(121a)이 마련되고, 하단 중앙에는 접속체 인출구멍(121b)이 마련되며,
    상부블록(122)은 하단 중앙에 반구형의 접촉홈(122a)이 마련되고,
    접속체(131)는 구형 접속부(131a)의 하부에 지지부(131b)가 일체로 마련되고, 지지부(131b)의 내주에 암나사가 형성되며,
    조절체(132)는 조절부(132a)의 하부에 영구자석 고정부(132b)가 일체로 마련되고, 조절부(132a)의 외주에 수나사가 형성된 것을 특징으로 하는 홀 효과 센서를 이용한 지진감지장치.
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CN118050074A (zh) * 2024-01-25 2024-05-17 安岩智能科技(常州)有限公司 一种智能拾震传感器及其加工设备

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