KR101961827B1 - 진동 감지 장치 - Google Patents
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Abstract
실시예는 설비로부터 발생한 제1 진동을 전기에너지로 변환하는 변환부; 상기 변환된 전기에너지를 제1 신호로 정류하는 정류부; 상기 제1 신호를 제2 신호로 충전하는 충전부; 및 상기 제2 신호로부터 제2 진동을 측정하는 처리부;를 포함하는 진동 감지 장치를 개시한다.
Description
일 실시예로, 본 발명은 진동 감지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설비의 상태를 감시하기 위한 진동 에너지 하베스팅을 이용한 진동 감지 장치에 관한 것이다.
에너지 하베스팅(energy harvesting)이란 주변의 사용되지 못하고 버려지는 에너지들을 끌어 모아 전기 에너지로 변환하는 기술인데, 최근 저탄소 녹색성장의 시대 조류와 맞물려 온실 효과로 대표되는 환경 문제를 해결할 수 있고, 고유가 시대에 대처할 수 있는 대표적인 청정에너지 시스템 중 하나로서 주목받고 있다.
압전 에너지 하베스팅은 주변의 진동을 이용하여 전기 에너지를 저장하는 방식으로서 주변 기후나 지형에 따른 기술 적용의 제약이 없고, 초소형 장치로 기술 구현이 가능하다는 등의 다수의 장점을 가지고 있다.
이러한 에너지 하베스팅 기술은 설비의 상태 감시 및 진단 분야에 적용될 수 있다. 이 때, 설비의 상태 감시 및 진단을 위해 진동 감지가 요구되고 있다.
진동 감지는 진동의 크기, 주파수 등을 계측하는 것으로, 설비의 상태 감시를 진단하기 위해서는 부피가 크고 고가의 장비가 요구될 수 있다.
즉, 진동 감지에 있어서 장소적 제약이 존재하며, 비용적인 측면에서 한계가 존재한다..
실시예는 에너지 하베스팅에 의해 설비의 진동을 감지하는 진동 감지 장치를 제공한다.
실시예는 원하는 주기에 따른 평균 진동 크기를 산출 수 있고, 다양한 설비에 적용 가능한 진동 감지 장치를 제공한다.
실시예는 원하는 진동 주파수를 설정하여 진동을 측정하는 진동 감지 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 진동 감지 장치는 설비로부터 발생한 제1 진동을 전기에너지로 변환하는 변환부; 상기 변환된 전기에너지를 제1 신호로 정류하는 정류부; 상기 제1 신호를 제2 신호로 충전하는 충전부; 및 상기 제2 신호로부터 제2 진동을 측정하는 처리부;를 포함한다.
기 제2 신호를 방전하는 방전부를 더 포함할 수 있다.
상기 방전부는, 상기 제2 신호를 방전하는 주기를 조절할 수 있다.
상기 처리부는 상기 주기에 따른 제2 진동의 평균을 측정할 수 있다.
변환부는, 상기 제1 진동에 대응하여 움직이는 질량체; 상기 질량체와 연결되어 변형되는 탄성 부재; 및 상기 탄성 부재 상에 배치되고 상기 탄성 부재의 변형에 의해 상기 전기에너지를 생성하는 압전체;를 포함할 수 있다.
상기 변환부는 복수 개일 수 있다.
상기 복수 개의 변환부는 각각 상기 제1 진동의 서로 다른 주파수에 대해 공진할 수 있다.
상기 변환부는 각각 서로 다른 방향의 제1 진동을 감지하도록 배치될 수 있다.
상기 정류부와 상기 충전부 사이에 배치되고 상기 제1 신호의 크기가 소정의 최저값보다 작은 경우 상기 제1 신호를 차단하는 제1 차단회로;를 더 포함할 수 있다.
상기 충전부와 연결되어 상기 제1 신호의 크기가 소정의 최대값보다 큰 경우 제1 신호의 크기는 최대값으로 상기 충전부에 제공하는 제2 차단회로;를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따르면 원하는 주기에 따른 평균 진동 크기를 산출할 수 있다.
또한, 다양한 설비에 적용 가능할 수 있다.
또한, 원하는 진동 주파수를 설정하여 진동을 측정할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 감지 장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 감지 장치의 변환부를 구체적으로 나타낸 도면이고,
도 3 및 도 4은 충전부에서 시간에 대한 제1 신호의 그래프와 상기 제1 신호가 충전된 제2신호에 대해 처리부에서 측정한 시간에 대한 제2 진동의 그래프이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 감지 장치를 도시한 블록도이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 감지 장치의 변환부의 일예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 감지 장치의 변환부를 구체적으로 나타낸 도면이고,
도 3 및 도 4은 충전부에서 시간에 대한 제1 신호의 그래프와 상기 제1 신호가 충전된 제2신호에 대해 처리부에서 측정한 시간에 대한 제2 진동의 그래프이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 감지 장치를 도시한 블록도이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 감지 장치의 변환부의 일예를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 감지 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 진동 감지 장치는 제1 진동을 전기에너지로 변환하는 변환부(110), 변환된 전기에너지를 제1 신호로 정류하는 정류부(120), 제1 신호를 제2 신호로 충전하는 충전부(130), 정륩와 충전부(130) 사이에 배치되는 제1 차단회로(150), 충전부(130)와 연결되는 제2 차단회로(160), 처리부(170) 및 표시부를 포함할 수 있다.
변환부(110)는 설비로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이하에서 설비는 변압기로 설명하겠다. 다만, 설비는 진동을 일으키는 다양한 장비를 포함하는 것이며, 변압기에 한정되는 것은 아니다.
변압기는 자속 변화를 가지고, 전자유도에 의해 변압기 내의 철심은 자기왜곡이 일어날 수 있다. 철심의 자기왜곡에 의해 철심은 변형되고, 이로 인해 변압기의 주파수의 정수배인 복수의 고조파 진동이 발생할 수 있다. 변환부(110)는 변압기로부터 발생한 제1 진동을 전기에너지로 변환할 수 있다. 여기서, 제1 진동은 변압기에 의해 발생한 고조파 진동일 수 있다.
변환부(110)는 고조파 진동의 주파수와 매칭되는 공진 주파수로 진동하면서 전기에너지를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 감지 장치의 변환부(110)를 구체적으로 나타낸 도면인 도 2를 참조하면, 변환부(110)는 제1 진동을 전기에너지로 변환하기 위해 캔틸레버 구조체를 포함할 수 있다.
구체적으로, 변환부(110)는 제1 진동에 대응하여 움직이는 질량체(111), 질량체(111)와 연결되어 변형되는 탄성 부재(112) 및 탄성 부재(112) 상에 배치되고 탄성 부재(112)의 변형에 의해 전기에너지를 생성하는 압전체를 포함할 수 있다.
질량체(111)는 변압기로부터 발생한 제1 진동이 가해지는 위치에 배치될 수 있다. 질량체(111)는 제1 진동에 의해 움직일 수 있다. 예시적으로, 질량체(111)는 상부에 배치된 변압기로부터 가해진 제1 진동에 의해 상하로 움직일 수 있다. 다만, 이러한 방향에 한정되는 것은 아니다.
질량체(111)는 무게 및 위치가 다양하게 적용될 수 있다. 질량체(111)의 무게가 증가함에 따라 변환부(110)의 공진주파수도 변할 수 있다. 예를 들어, 변환부(110)는 제1 진동의 주파수에 따라 질량체(111)의 무게를 조절하여 변환부(110)의 공진주파수를 다양하게 설정할 수 있다.
질량체(111)는 탄성 부재(112)와 연결될 수 있다. 예시적으로 질량체(111)는 탄성 부재(112) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 질량체(111)는 탄성 부재(112)의 일단에 접촉하는 형태로 배치될 수도 있다.
질량체(111)는 탄성 부재(112)와 연결된 위치에 따라 변환부(110)의 공진 주파수를 조절할 수 있다.
탄성 부재(112)는 질량체(111)와 연결될 수 있다. 탄성 부재(112)는 질량체(111)의 운동에 의해 탄성적으로 휘어질 수 있다. 예시적으로, 탄성 부재(112)의 일측에 질량체(111)가 배치될 수 있다. 그리고 일측에 배치된 질량체(111)의 상하 운동으로 탄성 부재(112)도 탄성적으로 휘어질 수 있다.
탄성 부재(112)는 질량체(111)의 운동에 의해 탄성적으로 휘어질 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(112)는 SUS, Cu, FR4, Brass, Fe 및 W으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
압전체는 탄성 부재(112)의 변형에 따라 발생되는 압전체의 변형에 의해 진동 에너지가 전기 에너지로 변환될 수 있다.
압전체는 변형에 의해 전기 에너지를 발생시 키는 물질로서, 예를 들면 PZT, ZnO, SnO, PVDF(polyvinylidene fluoride) 또는 P(VDF-TrEE)(poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 압전체는 다른 다양한 물질을 포함할 수 있다.
압전체는 탄성 부재(112)의 상면에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 압전체는 탄성 부재(112)의 하면에 배치되거나 또는 탄성 부재(112)의 상면 및 하면에 배치될 수 있다.
또한, 압전체는 복수 개일 수 있고, 탄성 부재(112)에 연결되어 전기에너지를 발생할 수 있다면 다양한 위치 및 다양한 모양을 가질 수 있다.
압전체는 제1 진동에 의해 질량체(111)가 상하 움직이고, 움직임에 의해 탄성 부재(112)의 일측은 휘어지게 되며, 이에 따라 탄성 부재(112) 상에 배치된 압전체도 변형됨에 의해 전기에너지가 발생될 수 있다.
압전체에서 발생된 전기에너지는 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전기에너지는 시간에 따라 교류 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 진동에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.
회로부(C)는 변환부(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 회로부 내에는 정류부(120), 충전부(130), 방전부(140), 제1 차단회로(150), 제2 차단회로(160), 처리부(170), 표시부가 배치될 수 있다. 다만, 이러한 위치에 한정되는 것은 아니다.
그리고 변환부(110)는 복수 개로일 수 있다. 이에 대한 설명은 이하 도 5 및 도 6에서 설명하겠다.
정류부(120)는 변환부(110)와 연결되어 변환부(110)의 전기에너지를 정류하여 제1 신호를 출력할 수 있다. 예시적으로, 변압기로부터 발생한 진동의 주파수는 앞서 설명한 바와 같이 상용 전원 주파수(60Hz)의 정수배일 수 있다. 이에 따라, 전기에너지는 교류 성분일 수 있다.
정류부(120)는 전기에너지를 정류하여 직류 성분으로 정류할 수 있다. 변환부(110)가 복수 개인 경우, 정류부(120)도 복수 개일 수 있다. 복수 개의 정류부(120)는 각각 변환부(110)에 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 복수 개의 변환부(110)로부터 제공되는 전기에너지가 상쇄되어 정류되는 문제를 차단할 수 있다. 또한, 전기에너지의 손실을 방지할 수 있다.
정류부(120)는 브릿지 정류(Bridge Rectification) 방식으로 전기에너지를 정류하여 제1 신호를 발생할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 전기에너지의 손실을 방지하기 위한 다양한 정류 방식이 적용될 수 있다.
충전부(130)는 정류부(120)와 연결되어 제1 신호를 제2 신호로 충전할 수 있다. 충전부(130)와 정류부(120) 사이에 평활부(미도시됨)가 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 평활부는 정류된 제1 신호의 리플(Ripple)을 제거할 수 있다.
예시적으로, 충전부(130)는 커패시터 등의 충전소자를 포함할 수 있다. 충전부(130)는 전압인 제1 신호가 충전소자에 제공되는 동안 충전이 진행될 수 있다. 전압이 지속적으로 가해지면 제2 신호도 증가할 수 있다. 제2 신호는 충전부(130)의 충전된 전압레벨일 수 있으나, 전압에 한정되는 것은 아니다.
제1 신호와 제2 신호는 상이할 수 있다. 제1 신호의 크기가 작은 경우 제1 신호를 증폭하여 충전할 수 있다. 또한, 방전부(140)에 의해 제2 신호는 시간에 따라 감소할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 차단회로(150) 및 제2 차단회로(160)에 의하여 차단된 제1 신호의 크기가 충전부(130)에 제공될 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 신호가 출력되는 양단에 충전부(130)가 직접 배치되는 경우 제1 신호와 제2 신호는 동일할 수도 있다.
충전부(130)도 복수 개일 수 있으며, 개수에 한정되는 것은 아니다.
방전부(140)는 충전부(130)와 연결될 수 있다. 방전부(140)는 충전부(130)의 제2 신호를 방전할 수 있다. 예시적으로, 방전부(140)는 가변저항를 포함할 수 있다. 그리고 충전부(130)가 커패시터를 포함하는 경우 시상수에 따라 충전부(130)의 제2 신호는 가변저항을 통해 감소할 수 있다. 다만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.
또한, 방전부(140)는 제2 신호를 방전하는 주기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 가변저항의 크기를 조절하여 시상수를 조절할 수 있다. 이에 따라, 제2 신호의 방전 주기가 제어될 수 있다.
예를 들어, 시상수를 감소시켜 방전부(140)의 주기를 감소시킬 수 있다. 반대로 시상수를 증가시켜 방전부(140)의 주기를 증가시킬 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 처리부(170)는 충전부(130)의 제2 신호로부터 얻어지는 진동의 크기인 제2진동의 평균을 측정할 수 있다. 여기서, 평균에 대한 기준 주기는 방전부(140)의 제2 신호의 주기일 수 있다. 그리고 제2 진동의 평균은 진동의 크기일 수 있다.
방전부(140)도 복수 개일 수 있으며, 개수에 한정되는 것은 아니다.
제1 차단회로(150)는 정류부(120)와 충전부(130) 사이에 배치될 수 있다. 제1 차단회로(150)는 제1 신호의 크기가 소정의 최저값보다 작은 경우 제1 신호를 차단할 수 있다.
예시적으로, 제1 차단회로(150)의 최저값은 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 차단회로(150)의 최저값이 3[V]이고 제1 신호가 2[V]이면, 제1 차단회로(150)는 제1 신호가 충전부(130)로 제공되는 것을 차단할 수 있다.
제1 차단회로(150)는 다양한 회로 소자를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 차단회로(150)는 복수 개일 수 있으며, 개수에 한정되는 것은 아니다.
제2 차단회로(160)는 충전부(130)와 연결될 수 있다. 제2 차단회로(160)는 제1 신호의 크기가 소정의 최대값보다 큰 경우 제1 신호의 크기는 상기 최대값으로 상기 충전부(130)에 제공될 수 있다.
예시적으로, 제2 차단회로(160)의 최대값은 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 차단회로(160)의 최대값이 10[V]이고, 제1 신호가 15[V]이면, 제1 신호의 크기는 10[V]로 충전부(130)에 제공될 수 있다. 즉, 제2 차단회로(160)는 제1 신호의 일부 중 소정의 최대값보다 큰 값을 차단할 수 있다.
제2 차단회로(160)는 정전압 회로 소자를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 차단회로(160)는 충전부(130)에 과도한 전압이 걸리는 경우 충전부(130)를 보호할 수 있다.
처리부(170)는 충전부(130)에서 충전된 제2 신호로부터 제2 진동을 측정할 수 있다. 여기서, 제2 진동은 변압기로부터 발생한 제1 진동의 크기를 측정할 수 있다.
또한, 제2 진동은 제1 진동의 소정의 주기 동안의 평균 진동에너지일 수 있다. 여기서, 주기는 앞서 설명한 바와 같이 방전부(140)에서 설정한 주기와 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 처리부(170)는 제2 진동의 변화율을 측정할 수 있다. 예시적으로, 제2 진동의 변화율에 따라 변압기 등의 설비의 상태를 감시할 수 있다.
충전부(130)에서 시간에 대한 제1 신호의 그래프와 상기 제1 신호가 충전된 제2신호에 대해 처리부(170)에서 측정한 시간에 대한 제2 진동의 그래프인 도 3 및 도 4을 참조하면, 제1 신호는 최저값과 최대값 사이의 값으로 충전부(130)에 제공될 수 있다. 따라서 최저값 이하의 제1 신호는 차단될 수 있다.
또한, 일정한 제1 진동이 연속적으로 가해지는 경우 정류된 제1 신호가 최저값보다 크다면 제1 신호는 충전부(130)에서 제2 신호로 충전될 수 있다. 이 때, 방전부(140)는 연속적으로 발생한 제1 신호의 구간(t1)이 존재하더라도 충전부(130)에 충전이 완충되지 않도록 할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 진동 감지 장치는 설비로부터 제공되는 진동을 미세하게 감지할 수 있다.
표시부는 디스플레이 부일 수 있다. 표시부는 처리부(170)와 연결되어 측정된 진동의 크기 등을 표시할 수 있다.
또한, 표시부는 복수의 조명 소자를 포함할 수 있다. 이에 의하여, 조명 소자를 충전부(130)와 연결하여 조명 소자는 기준 전압만큼 충전되면 점등할 수 있다. 이로써, 작업자가 육안으로 확인 가능할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 압력 감지 장치(10)는 스위치부(미도시됨)를 더 포함할 수 있다. 스위치는 복수 개일 수 있다. 처리부(170)는 스위치의 온/오프 조절로 원하는 변환부(110)에 의해 감지된 진동만을 측정할 수 있다. 이로써, 압력 감지 장치(10)는 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 감지 장치를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 진동 감지 장치는 복수 개의 제1 변환부(110a, 110b, 110c, 110d) 각각에 연결된 복수 개의 정류부(120a, 120b, 120c, 120d), 복수 개의 정류부(120a, 120b, 120c, 120d) 각각에 연결된 복수 개의 충전부(130a, 130b, 130c, 130d), 복수 개의 충전부(130a, 130b, 130c, 130d)에 각각 연결된 복수 개의 방전부(140a, 140b, 140c, 140d), 복수 개의 방전부(140a, 140b, 140c, 140d)에 연결된 처리부(170)를 포함할 수 있다.
복수 개의 제1 변환부(110a, 110b, 110c, 110d) 각각은 공진주파수가 상이할 수 있다. 이러한 구성에 따라, 설비로부터 제공된 제1 진동의 다수의 고조파를 모두 측정할 수 있다. 예시적으로, 복수 개의 변환부(110a, 110b, 110c, 110d)는 제1 내지 제4 고조파 각각을 진동 주파수로 설정할 수 있다. 이 때, 복수 개의 변환부(110a, 110b, 110c, 110d)에 포함된 질량체는 배치 위치 및 무게 중 어느 하나가 서로 상이할 수 있다. 그리고 제1 내지 제4 고조파는 제1 진동의 에너지를 순차로 많은 비율을 포함하는 주파수일 수 있다.
복수 개의 변환부(110a, 110b, 110c, 110d)를 통해 제2 실시예에 따른 압력 감지 장치는 제1 진동을 정밀하게 측정할 수 있다.
또한, 복수 개의 방전부(140a, 140b, 140c, 140d)는 서로 다른 방전 주기로 각각의 제2 신호를 방전할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 평균 에너지의 주기를 다양하게 적용하여 설비로부터 발생한 진동을 넓은 범위로 측정할 수 있다. 또한, 설비의 다양한 종류에 관계 없이 압력 감지 장치를 사용할 수 있어, 사용 대상의 범위를 확장할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 감지 장치의 변환부의 일예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 진동 감지 장치의 변환부는 복수개(110a, 110b, 110c)일 수 있다.
변환부는 각각 서로 다른 방향의 진동을 감지하도록 배치될 수 있다. 변환부의 배치 위치를 다양하게 적용하여 설비로부터 제공되는 진동을 다양한 각도로 측정할 수 있다.
또한, 복수 개의 변환부(110a, 110b, 110c)는 각각 진동의 서로 다른 주파수에 대해 공진할 수 있다.
따라서 구조물을 포함하는 설비 등의 진동을 이용하여 발전하는 진동 에너지 하베스팅을 통해 특정 주파수 대역의 진동에 대한 전기에너지를 해석하여 설비의 상태를 감시하거나 진단할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 진동 감지 장치는 진동의 크기/주파수, 변화정도 등을 계측할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 변환부
120: 정류부
130: 충전부
140: 방전부
150: 제1 차단회로
160: 제2 차단회로
170: 처리부
120: 정류부
130: 충전부
140: 방전부
150: 제1 차단회로
160: 제2 차단회로
170: 처리부
Claims (10)
- 설비로부터 발생한 제1 진동을 전기에너지로 변환하는 복수 개의 변환부;
상기 변환된 전기에너지를 제1 신호로 정류하는 복수 개의 정류부;
상기 제1 신호를 제2 신호로 충전하는 복수 개의 충전부; 및
상기 제2 신호로부터 제2 진동을 측정하는 복수 개의 처리부; 및
상기 제2 신호를 방전하는 복수 개의 방전부;를 포함하고,
상기 복수 개의 변환부는,
상기 제1 진동에 대응하여 움직이는 질량체;
상기 질량체와 연결되어 변형되는 탄성 부재; 및
상기 탄성 부재 상에 배치되고 상기 탄성 부재의 변형에 의해 상기 전기에너지를 생성하는 압전체;를 포함하고,
상기 복수 개의 변환부의 질량체는 각각 서로 다른 방향으로 연장되어 서로 다른 방향의 제1 진동을 감지하도록 배치되고,
상기 복수 개의 방전부는 서로 다른 주기로 각각 상기 제2 신호를 방전하여 상기 제2 진동의 평균을 조절하고, 상기 제1 신호가 연속적인 구간에서 상기 충전부의 완충을 방지하는 진동 감지 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 방전부는,
상기 제2 신호를 방전하는 주기를 조절하는 진동 감지 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 복수 개의 처리부는 상기 주기에 따른 제2 진동의 평균을 측정하는 진동 감지 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 변환부는 각각 상기 제1 진동의 서로 다른 주파수에 대해 공진하는 진동 감지 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 정류부와 상기 복수 개의 충전부 사이에 배치되고 상기 제1 신호의 크기가 소정의 최저값보다 작은 경우 상기 제1 신호를 차단하는 제1 차단회로;를 더 포함하는 진동 감지 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 충전부와 연결되어 상기 제1 신호의 크기가 소정의 최대값보다 큰 경우 제1 신호의 크기는 최대값으로 상기 복수 개의 충전부에 제공하는 제2 차단회로;를 더 포함하는 진동 감지 장치.
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