KR102112449B1 - A Capacitive Water Level Sensor - Google Patents

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Abstract

A water level sensor system comprises a plurality of water level sensor circuits, an integrated water level current detection circuit, and a converted water level calculation unit. The plurality of water level sensor circuits are configured to detect a contact water level of water in reservoirs, the river, ground water, or wells. Each of the water level sensor circuits allows a water level detection current to flow to a water level node when making contact with water and a water level detection current not to flow to the water level node when not making contact with water. If water is only filled by a water level node_n, out+_1 to out+_n outputs become high, NM_1 to NM_n devices are turned on, and RM_1 to RM_n devices have a water level detection current from iRM_1 to iRM_n which flows through a water level node_1 to the water level node_n. At this time, current flows from the water level node_1 to the water level node_n. Thus, the integrated water level current detection circuit can measure a water level detection current as much as a current from iRM_1 to iRM_n. The measured current from iRM_1 to iRM_n is converted into a water level by the converted water level calculation unit.

Description

정전 용량 수위 센서{A Capacitive Water Level Sensor}A capacitive water level sensor

수위 센서 System은 복수개의 수위 감지 센서 회로들, 통합 수위 전류 감지 회로, 변환 수위 계산 처리부로 구성된다.The water level sensor system is composed of a plurality of water level sensor circuits, an integrated water level current sensing circuit, and a conversion water level calculation processing unit.

저수지, 하천, 지하수, 혹은 관정에서 물의 접촉 수위를 감지하기 위해 복수개의 수위 감지 센서 회로들이 구성된다.A plurality of water level sensor circuits are configured to detect the contact level of water in a reservoir, river, ground water, or well.

각각의 수위 감지 센서 회로들은 물과 접촉하면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르고, 물과 접촉하지 않으면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르지 않는다.Each of the water level sensor circuits, when in contact with water, the water level sensing current flows to the water level node.

만약, 물이 수위노드_n 만큼만 차 있다고 하면 out+_1 에서 out+_n 출력이 High가 되고 NM_1 에서 NM_n 소자가 ON 되고, RM_1 에서 RM_n 소자에 iRM_1 에서 iRM_n 만큼의 수위 감지 전류가 수위노드_1 에서 수위노드_n을 통해 흐르게 된다.If water is only filled by water level node_n, out + _1 to out + _n output goes high, NM_1 to NM_n device turns on, and RM_1 to RM_n device detects water level detection current of iRM_1 to iRM_n from water level node_1 Flows through the water level node _n.

이때 모든 수위노드_1 에서 수위노드_n에서 전류가 흐르게 된다.At this time, current flows from all the water level nodes_1 to the water level node_n.

따라서 통합 수위 전류 감지 회로에서는 iRM_1 에서 iRM_n 가 합쳐진 전류 만큼의 수위 감지 전류를 계측할 수 있게 된다.Therefore, in the integrated water level current sensing circuit, it is possible to measure the water level sensing current as much as the current of iRM_1 to iRM_n combined.

계측된 iRM_1 에서 iRM_n 전류는 변환 수위 계산 처리부에서 수위로 변환 계산 처리된다.
The measured iRM_1 to iRM_n currents are converted to the water level by the conversion level calculation processing unit.

고 전압의 교류 전원에서 저 전압의 직류 전원으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서 통상 변압 회로(100)는 회로의 구성에 많은 면적과 비용을 유발하는 회로 영역이 된다. In a voltage converter that converts a high-voltage AC power supply to a low-voltage DC power supply, the transformer circuit 100 is a circuit area that incurs a large area and cost in the circuit configuration.

따라서 저 비용의 회로를 구성하는데 있어서 방해 요인으로 작용하게 된다. 한편, 제너 다이오드(Zener diode)(104)회로 영역은 정 전압의 출력 전압 특성을 확보하기 위해 정류 회로(102)의 출력 단자에 병렬로 배치하여 사용하게 된다. Therefore, it is an obstacle to constructing a low-cost circuit. On the other hand, the Zener diode (Zener diode) 104 circuit area is used to be arranged in parallel to the output terminal of the rectifier circuit 102 to ensure the output voltage characteristics of the constant voltage.

최근에는 통신 분야의 system transients와 lightning-induced transients로부터 시스템을 보호해주는 써지 보호 역할과, 이동 통신 단말기, 노트북 PC, 전자수첩, PDA등의 정전 기에 대하여 회로를 보호해주는 ESD(electrostatic discharge) protection의 역할로서 PN 바리스터(Varistor)가 필요하다.Recently, the surge protection role that protects the system from system transients and lightning-induced transients in the communication field, and the role of ESD (electrostatic discharge) protection that protects the circuit against electrostatics such as mobile communication terminals, notebook PCs, electronic notebooks, PDAs, etc. As, PN Varistor is required.

각종 정보기기, 제어기기 등 전기를 사용하는 제품에 갑작스런 전압의 변화(surge) 가전제품에 대한 기기 손상을 방지하기 위한 써지 흡수소자로서 사용 된다. 또한 발전소, 변전소, 송전소 같은 전력 기기 분야에서 낙뢰로부터 설비를 안전하게 보호하기 위한 전력용 피뢰기의 핵심 소자에 이르기까지 다양한 부분에 사용된다. It is used as a surge absorber to prevent equipment damage to electrical appliances such as sudden voltage surges in products that use electricity, such as various information devices and controllers. In addition, it is used in various parts, such as power plants, substations, and transmission stations, from lightning strikes to the core elements of power arresters to safely protect equipment.

이에 따라 이들 장비에 발생하는 전원서지, 낙뇌서지 등으로부터 시스템을 보호하기 위한 필요성이 그 어느 때보다도 강하게 요구되고 있다.Accordingly, the need to protect the system from power surges, lightning surges, and the like generated in these equipment is more strongly demanded than ever.

전력 계통에 설치되는 전자기기들을 이러한 과도 외부 서지로부터 파괴, 또는 오동작하지 않도록 서지를 차단하기 위해서는 서지 보호 장치(Surge Protection Device: SPD, Voltage Transient Management System: VTMS, or Transient Voltage Surge Suppressor: TVSS)를 설치한다. 또한, 전력 계통에 설치되는 전자기기들은 이상 전류, 이상 전압 혹은 누설 전류와 같은 각종 고장 사고에 의한 재해를 방지할 수 있는 감지(Sensing) 보호 장치를 설치하여야 한다.
Surge protection device (SPD, Voltage Transient Management System: VTMS, or Transient Voltage Surge Suppressor: TVSS) is used to block the surge from destroying or malfunctioning electronic devices installed in the power system from such excessive external surges. Install it. In addition, electronic devices installed in the power system should install a sensing protection device that can prevent disasters caused by various failure accidents such as abnormal current, abnormal voltage, or leakage current.

본 발명의 실시예는 다음과 같은 특징을 갖는다. The embodiments of the present invention have the following features.

첫째, 수위 센서 System은 복수개의 수위 감지 센서 회로들, 통합 수위 전류 감지 회로, 변환 수위 계산 처리부로 구성되는 특징을 갖는다. First, the water level sensor system has a plurality of water level sensing sensor circuits, an integrated water level current sensing circuit, and a conversion water level calculation processing unit.

둘째, 저수지, 하천, 지하수, 혹은 관정에서 물의 접촉 수위를 감지하기 위해 복수개의 수위 감지 센서 회로들이 구성되는 특징을 갖는다.Second, a plurality of water level sensor circuits are configured to detect the contact level of water in a reservoir, river, ground water, or well.

셋째, 각각의 수위 감지 센서 회로들은 물과 접촉하면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르고, 물과 접촉하지 않으면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르지 않는다.Third, in each water level sensor circuit, the water level sensing current flows to the water level node when it is in contact with water, and the water level sensing current does not flow to the water level node when it is not in contact with water.

만약, 물이 수위노드_n 만큼만 차 있다고 하면 out+_1 에서 out+_n 출력이 High가 되고 NM_1 에서 NM_n 소자가 ON 되고, RM_1 에서 RM_n 소자에 iRM_1 에서 iRM_n 만큼의 수위 감지 전류가 수위노드_1 에서 수위노드_n을 통해 흐르게 하는 것을 구현할 수 있는 특징을 갖는다.
If water is only filled by water level node_n, out + _1 to out + _n output goes high, NM_1 to NM_n device turns on, and RM_1 to RM_n device detects water level detection current of iRM_1 to iRM_n from water level node_1 It has a feature that can be implemented to flow through the water level node _n.

고 전압의 교류 및 직류 전원에서 저 전압의 직류 전원으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서, 통상 변압 회로(100)의 구성을 제거하여 통상 변압 회로(100) 구성에서 차지하는 많은 면적을 제거하여 저 비용의 회로를 구성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. In the voltage conversion device for converting a high voltage AC and DC power supply to a low voltage DC power supply, the configuration of the normal transformer circuit 100 is removed to remove a large area occupied by the configuration of the normal transformer circuit 100, thereby reducing the cost. It is characterized in that the circuit can be configured.

또한 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701) 및 Capacitive Sensor부 (702) 로 구성된다.In addition, the block configuration of the Sensing Detection Voltage generation strong-ARM Latch amplification circuit is composed of the Sensing Detection Voltage generation strong-ARM amplification part 700, the CLK generation part 701, and the Capacitive Sensor part 702.

S_1 신호 입력 Transistor (706)는 Capacitive Sensor부 (702) 의 S_1 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.The S_1 signal input transistor 706 is a transistor element for inputting the S_1 signal of the capacitive sensor unit 702.

S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Capacitive Sensor부 (702) 의 S_2 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.S_2 Signal Input Sensing Detection Voltage Generation Transistor 707 is a transistor element for inputting the S_2 signal of the capacitive sensor unit 702.

상기 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to generate a Sensing Detection Voltage characteristic of a predetermined value different from the S_1 signal input transistor 706, a plurality of transistors are connected in series or configured in parallel so that the current driving capability differs from the S_1 signal input transistor 706. It is characterized by.

Capacitive Sensor부는 박막 혹은 후막의 유전성 절연막이 단일 Pad 전극 표면에 형성 되고, 단일 Pad 전극은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부의 S_1 신호 혹은 S_2 신호 단자 중에서 선택적으로 한 개의 단자에 연결하여 구성된다.The capacitive sensor part is formed of a dielectric insulating film of a thin film or thick film formed on the surface of a single pad electrode, and a single pad electrode is configured by selectively connecting one terminal among the S_1 signal or S_2 signal terminal of the strong-ARM amplification unit generating the sensing detection voltage.

수위 센서 System은 복수개의 수위 감지 센서 회로들, 통합 수위 전류 감지 회로, 변환 수위 계산 처리부로 구성된다.The water level sensor system is composed of a plurality of water level sensor circuits, an integrated water level current sensing circuit, and a conversion water level calculation processing unit.

저수지, 하천, 지하수, 혹은 관정에서 물의 접촉 수위를 감지하기 위해 복수개의 수위 감지 센서 회로들이 구성된다.A plurality of water level sensor circuits are configured to detect the contact level of water in a reservoir, river, ground water, or well.

각각의 수위 감지 센서 회로들은 물과 접촉하면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르고, 물과 접촉하지 않으면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르지 않는다.Each of the water level sensor circuits, when in contact with water, the water level sensing current flows to the water level node, and if it does not contact the water, the water level sensing current does not flow to the water level node.

만약, 물이 수위노드_n 만큼만 차 있다고 하면 out+_1 에서 out+_n 출력이 High가 되고 NM_1 에서 NM_n 소자가 ON 되고, RM_1 에서 RM_n 소자에 iRM_1 에서 iRM_n 만큼의 수위 감지 전류가 수위노드_1 에서 수위노드_n을 통해 흐르게 된다.If water is only filled by water level node_n, out + _1 to out + _n output goes high, NM_1 to NM_n device turns on, and RM_1 to RM_n device detects water level detection current of iRM_1 to iRM_n from water level node_1 Flows through the water level node _n.

이때 모든 수위노드_1 에서 수위노드_n에서 전류가 흐르게 된다.At this time, current flows from all the water level nodes_1 to the water level node_n.

따라서 수위 전류 감지 회로에서는 iRM_1 에서 iRM_n 가 합쳐진 전류 만큼의 수위 감지 전류를 계측할 수 있게 된다.Therefore, the water level sensing circuit can measure the water level sensing current as much as the current of iRM_1 to iRM_n combined.

계측된 iRM_1 에서 iRM_n 전류는 변환 수위 계산 처리부에서 수위로 변환 계산 처리된다.
The measured iRM_1 to iRM_n currents are converted to the water level by the conversion level calculation processing unit.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the embodiment of the present invention has the following effects.

첫째, 수위 센서 System은 복수개의 수위 감지 센서 회로들, 통합 수위 전류 감지 회로, 변환 수위 계산 처리부로 구성되게 하는 효과를 제공한다.First, the water level sensor system provides an effect of being composed of a plurality of water level sensing sensor circuits, an integrated water level current sensing circuit, and a conversion water level calculation processing unit.

둘째, 저수지, 하천, 지하수, 혹은 관정에서 물의 접촉 수위를 감지하기 위해 복수개의 수위 감지 센서 회로들이 구성되게 하는 효과를 제공한다.Second, it provides an effect that a plurality of water level sensor circuits are configured to detect the contact level of water in a reservoir, river, ground water, or well.

셋째, 각각의 수위 감지 센서 회로들은 물과 접촉하면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르고, 물과 접촉하지 않으면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르지 않는다.Third, in each water level sensor circuit, the water level sensing current flows to the water level node when it is in contact with water, and the water level sensing current does not flow to the water level node when it is not in contact with water.

만약, 물이 수위노드_n 만큼만 차 있다고 하면 out+_1 에서 out+_n 출력이 High가 되고 NM_1 에서 NM_n 소자가 ON 되고, RM_1 에서 RM_n 소자에 iRM_1 에서 iRM_n 만큼의 수위 감지 전류가 수위노드_1 에서 수위노드_n을 통해 흐르게 하는 효과를 제공한다. If water is only filled by water level node_n, out + _1 to out + _n output goes high, NM_1 to NM_n device turns on, and RM_1 to RM_n device detects water level detection current of iRM_1 to iRM_n from water level node_1 Provides the effect of flowing through the water level node _n.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, replacements, and additions through the technical spirit and scope of the appended claims, such modifications and the like as follows. You should see it as being in scope.

도 1은 통상의 전압 변환 회로의 구성도.
도 2는 본 발명의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로의 구성도.
도 3은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 구성도.
도 4은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 동작 파형도.
도 5는 본 발명 Capacitive Sensor부 (702) 의 상세 회로도.
도 6은 본 발명 단위 수위 감지 센서 회로 구성도.
도 7은 본 발명 수위 센서 System 구성도.
도 8은 본 발명 수위 센서 동작 특성도.1 is a block diagram of a conventional voltage conversion circuit.
2 is a block diagram of a half-wave rectifying VDD power generating circuit of the present invention.
Figure 3 is a configuration diagram of the Sensing Detection Voltage generation strong-ARM Latch amplifying circuit of the present invention.
4 is an operational waveform diagram of the Sensing Detection Voltage generation strong-ARM Latch amplifying circuit of the present invention.
5 is a detailed circuit diagram of the Capacitive Sensor unit 702 of the present invention.
6 is a block diagram of the present invention unit water level sensor circuit.
7 is a configuration diagram of the present invention water level sensor system.
Figure 8 is a water level sensor operating characteristics of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 통상의 전압 변환 회로의 구성도이다.1 is a block diagram of a typical voltage conversion circuit.

교류 입력 전원(100)에서 저 전압의 직류 전원의 전압으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서 통상 변압회로(101), 정류 회로(102), 및 제너 다이오드(Zener diode)(104)의 회로 영역으로 구성된다. 통상 변압 회로(100)는 고 전압의 입력 전원을 저 전압으로 변환하는 회로 영역이다. In a voltage converter that converts an AC input power source 100 to a voltage of a low-voltage DC power supply, it is usually composed of circuit regions of a transformer circuit 101, a rectifying circuit 102, and a Zener diode 104. do. Normally, the transformer circuit 100 is a circuit region for converting a high voltage input power supply to a low voltage.

정류 회로(102)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 반파 혹은 전파 정류 다이오드로 구성된 회로 영역이다. 통상 변압 회로(100)는 회로의 구성에 많은 면적과 비용을 유발하는 회로 영역이 된다. The rectifying circuit 102 is a circuit region composed of half-wave or full-wave rectifying diodes that convert AC power into DC power. Typically, the transformer circuit 100 is a circuit region that causes a large area and cost in the circuit configuration.

따라서 저 비용의 회로를 구성하는데 있어서 방해 요인으로 작용하게 된다.Therefore, it is an obstacle to constructing a low-cost circuit.

한편, 제너 다이오드(Zener diode)(104)회로 영역은 정 전압의 출력 전압 특성을 확보하기 위해 정류 회로(102)의 출력 단자(103)에 병렬로 배치하여 사용하게 된다. On the other hand, the Zener diode (Zener diode) (104) circuit region is used to be arranged in parallel to the output terminal 103 of the rectifier circuit 102 to ensure the output voltage characteristics of the constant voltage.

정류 회로(102)의 출력 단자(103)는 최종 출력 제1 전력 공급 단자(105)로 사용된다.The output terminal 103 of the rectifying circuit 102 is used as the final output first power supply terminal 105.

도 2는 본 발명의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로의 구성도이다.2 is a block diagram of a half-wave rectifying VDD power generation circuit of the present invention.

본 발명의 교류 입력 전원에서 저 전압의 직류 전원의 전압으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서, 교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201)은 반파 정류 회로의 한쪽 입력 단에 연결된다.In the voltage conversion device for converting the AC input power of the present invention to a voltage of a low-voltage DC power supply, one electrode 201 of the AC input power supply 200 is connected to one input terminal of the half-wave rectifying circuit.

교류 입력 전원(200)의 다른 쪽 전극(202)은 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.The other electrode 202 of the AC input power source 200 is connected to the common ground terminal GND.

교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201)은 Diode D4의 Anode 전극에 연결된다.One electrode 201 of the AC input power source 200 is connected to the Anode electrode of Diode D4.

Diode D4의 Cathode 전극은 전류 제한 소자인 저항 R1의 한쪽 단자에 연결된다.Diode D4's Cathode electrode is connected to one terminal of the current-limiting resistor R1.

저항 R1의 다른 쪽 단자(204)는 Zener diode (206)의 Cathode 와 Diode D5의 Anode 전극에 공통으로 연결된다.The other terminal 204 of the resistor R1 is commonly connected to the Cathode of the Zener diode 206 and the Anode electrode of Diode D5.

상기 Zener diode (206)의 Anode 단자는 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.The Anode terminal of the Zener diode 206 is connected to GND, which is a common ground terminal.

상기 D5의 Cathode 전극에는 저 전압 출력 단자인 VDD 전원 단자가 연결된다.The VDD power terminal, which is a low voltage output terminal, is connected to the Cathode electrode of D5.

VDD 전원 단자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 VDD 전원 단자에 연결된다.The VDD power terminal is connected to the VDD power terminal of the strong-ARM Latch amplification circuit generated by the Sensing Detection Voltage.

도 3은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 구성도이다.3 is a block diagram of the Sensing Detection Voltage generation strong-ARM Latch amplifying circuit of the present invention.

Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701), Capacitive Sensor부 (702) 로 구성된다.Sensing Detection Voltage Generation The strong-ARM Latch amplification circuit block consists of the Sensing Detection Voltage generation strong-ARM amplification unit 700, the CLK generation unit 701, and the capacitive sensor unit 702.

상기 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)는 out- 단자의 precharge transistor (703), out+ 단자의 precharge transistor (704), Latch 증폭부 (705), S_1 신호 입력 Transistor (706), S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707) 및 활성화 제어 Transistor (708) 로 구성된다.The sensing detection voltage generation strong-ARM amplification unit 700 includes an out- terminal precharge transistor 703, an out + terminal precharge transistor 704, a latch amplification unit 705, an S_1 signal input transistor 706, and an S_2 signal. It consists of input Sensing Detection Voltage generation Transistor 707 and activation control Transistor 708.

상기 precharge transistor (703) 와 precharge transistor (704)는 out- 단자와 out+ 단자를 High 전압으로 Precharge 시키는 사용되는 Transistor 이다.The precharge transistor 703 and the precharge transistor 704 are used to precharge the out- and out + terminals with a high voltage.

Latch 증폭부 (705)는 out- 단자와 out+ 단자를 증폭시키기 위한 회로이다.The latch amplification unit 705 is a circuit for amplifying out- and out + terminals.

S_1 신호 입력 Transistor (706)는 Capacitive Sensor부 (702) 의 S_1 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.The S_1 signal input transistor 706 is a transistor element for inputting the S_1 signal of the capacitive sensor unit 702.

S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Capacitive Sensor부 (702) 의 S_2 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.S_2 Signal Input Sensing Detection Voltage Generation Transistor 707 is a transistor element for inputting the S_2 signal of the capacitive sensor unit 702.

또한, 상기 S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는, 상기 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해, 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the S_2 signal input Sensing Detection Voltage generation Transistor 707 is configured by connecting a plurality of Transistors in series or in parallel to generate a Sensing Detection Voltage characteristic of a predetermined value different from the S_1 signal input Transistor 706. It is characterized in that the current driving capability is different from the S_1 signal input transistor 706 in connection.

상기 활성화 제어 Transistor (708)는 CLK 신호가 High 일 때는 동작을 활성화 시키고, CLK 신호가 Low 일 때는 Precharge 시키는 동작을 수행한다. The activation control transistor 708 activates an operation when the CLK signal is high and precharges when the CLK signal is low.

상기 CLK 발생부 (701)는 전원을 인가하면 자체적으로 일정 주기의 clock 신호인 CLK 을 발생함을 특징으로 하는 회로 Block이다.The CLK generation unit 701 is a circuit block characterized in that when power is applied, a clock signal of a certain cycle is generated by itself.

상기 Capacitive Sensor부 (702) 는 온도 Sensor, 자기 Sensor, 가스 Sensor 등 각종 Sensor 신호를 발생하는 Sensor 회로 Block이다.The capacitive sensor unit 702 is a sensor circuit block that generates various sensor signals such as a temperature sensor, a magnetic sensor, and a gas sensor.

도 4는 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 동작 파형도이다.4 is an operational waveform diagram of the Sensing Detection Voltage generation strong-ARM Latch amplifying circuit of the present invention.

상기 CLK 발생부 (701)의 CLK 신호가 Low인 구간에서는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)가 비활성화 되어 Precharge 동작을 수행한다.In the section where the CLK signal of the CLK generation unit 701 is low, the strong-ARM amplification unit 700 generating the Sensing Detection Voltage is deactivated to perform a precharge operation.

한편, 상기 CLK 발생부 (701)의 CLK 신호가 High인 구간에서는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)가 활성화 되어 정상 증폭 동작을 수행한다.Meanwhile, in a section in which the CLK signal of the CLK generation unit 701 is High, the strong-ARM amplification unit 700 generating the Sensing Detection Voltage is activated to perform a normal amplification operation.

본 발명의 회로는 전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복됨을 특징으로 한다.The circuit of the present invention is characterized in that the amplification operation and the precharge operation are periodically repeated in response to a certain frequency period of the CLK while power is being supplied.

도 5는 본 발명 Capacitive Sensor부 (702) 의 상세 회로도이다.5 is a detailed circuit diagram of the capacitive sensor unit 702 of the present invention.

Capacitive Sensor부 (702)는 인체, 액체 혹은 다른 물체의 접근 동작에 대해 정전 용량의 변동 신호를 감지하기 위한 회로 구성이다.The capacitive sensor unit 702 is a circuit configuration for detecting a fluctuation signal of the electrostatic capacity with respect to an approach operation of a human body, a liquid, or another object.

정전 용량 감지 소자와 감도 설정 값 제어 저항 RS (504) 소자로 구성된다.It consists of a capacitive sensing element and a sensitivity setting value control resistor RS 504 element.

정전 용량 감지 소자는 박막 혹은 후막의 유전성 절연막(500)과 단일 Pad 전극 (502)으로 구성된다.The capacitive sensing element is composed of a dielectric insulating film 500 of a thin film or a thick film and a single pad electrode 502.

감도 설정 값 제어 저항 RS (504) 소자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)의 S_1 신호와 S_2 신호 단자에 연결된다. The sensitivity setting value control resistor RS 504 is connected to the S_1 signal and the S_2 signal terminal of the strong-ARM amplification unit 700 generating the Sensing Detection Voltage.

박막 혹은 후막의 유전성 절연막(500)은 단일 Pad 전극 (502) 표면에 형성 된다. 단일 Pad 전극 (502) 단자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)의 S_1 신호 혹은 S_2 신호 단자 중에서 선택적으로 한 개의 단자에 연결하여 구성된다.The dielectric insulating film 500 of the thin film or thick film is formed on the surface of the single pad electrode 502. The single pad electrode 502 terminal is configured by selectively connecting to one terminal among the S_1 signal or S_2 signal terminal of the strong-ARM amplification unit 700 generating the Sensing Detection Voltage.

절연막(500)은 진공 및 공기를 포함하고 SiO2, 플라스틱 재료 등 각종 박막 혹은 후막 형태의 전기적 부도체 절연 재료를 포함한다.The insulating film 500 includes vacuum and air, and includes electrical non-conductive insulating materials in the form of various thin films or thick films such as SiO2 and plastic materials.

Pad 전극 (502) 재료는 Al, Cu, Au 등 모든 도전성 재료를 포함한다.The pad electrode 502 material includes all conductive materials such as Al, Cu, and Au.

감도 설정 값 제어 저항 RS (504) 소자는 인체, 동물 혹은 다른 물체의 접근 동작시에 감지 거리 값을 설정하기 위한 소자이다.The sensitivity setting value control resistor RS 504 is a device for setting a sensing distance value when a human body, an animal, or another object approaches.

도 6은 본 발명 단위 수위 감지 센서 회로 구성도이다.6 is a block diagram of the present invention unit water level sensor circuit.

도3,5 로 표시된 회로 Block의 정전 용량 감지 센서 회로는 저수지, 하천, 지하수, 혹은 관정에서 물의 접촉 수위를 감지하는 것을 포함한다.The capacitive sensing sensor circuit of the circuit block shown in FIGS. 3 and 5 includes sensing the level of water contact in a reservoir, river, ground water, or well.

도3,5의 접지 전압은 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다The ground voltages of Figs. 3 and 5 are connected to the common ground terminal GND.

도3,5의 VDD 전원 단자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 VDD 전원 단자에 연결된다.The VDD power supply terminals of FIGS. 3 and 5 are connected to the VDD power supply terminals of the Sensing Detection Voltage generation strong-ARM Latch amplification circuit.

도3,5의 out+ 단자는 Latch 증폭부 (705)의 out- 단자 혹은 out+ 단자를 의미한다.The out + terminal of FIGS. 3 and 5 means the out- terminal or the out + terminal of the latch amplifying unit 705.

일정 거리 이내로 도3,5 회로부에 물의 접촉이 이루어지면, 도3,5의 out+ 단자는 High 신호의 출력 발생을 특징으로 한다.When water is contacted to the circuit parts of FIGS. 3 and 5 within a certain distance, the out + terminals of FIGS. 3 and 5 are characterized by generating a high signal.

도3,5 회로부에 물의 접촉이 이루어지지 않으면, 도3,5의 out+ 단자는 Low 신호의 출력 발생을 특징으로 한다.If no water contact is made to the circuit parts of FIGS. 3 and 5, the out + terminals of FIGS. 3 and 5 are characterized by generating a low signal.

도3,5의 out+ 단자는 NMOS(N-type Metal Oxide Semiconductor) Transistor 인 NM의 Gate 단자에 연결된다.The out + terminals of FIGS. 3 and 5 are connected to the gate terminal of NM, which is an N-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistor.

NM의 Source 단자는 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.The source terminal of NM is connected to GND, which is a common ground terminal.

NM의 Drain 단자는 저항 소자인 RM의 한쪽단자에 연결된다..The drain terminal of NM is connected to one terminal of the resistance element RM.

RM의 다른 쪽 단자는 수위노드에 연결된다.The other terminal of the RM is connected to the water level node.

저항 소자인 RM은 물 접촉 시 수위노드의 감지 전류를 일정한 값으로 설정하기 위한 저항 소자이다.The resistive element RM is a resistive element for setting the sense current of the water level node to a constant value upon contact with water.

즉, 저항 소자인 RM은 감지 전류를 특정한 값으로 계측할 수 있도록 설정한 저항이다.That is, the resistance element RM is a resistance set to measure the sense current to a specific value.

물 접촉 시 도3,5의 out+ 단자의 신호가 High 이면 수위노드는 일정 설정 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.When the signal of the out + terminal of FIGS. 3 and 5 is high during water contact, the water level node is characterized in that a predetermined set current flows.

도 7은 본 발명 수위 센서 System 구성도이다.7 is a block diagram of the present invention water level sensor system.

수위 센서 System은 복수개의 수위 감지 센서 회로들, 통합 수위 전류 감지 회로, 변환 수위 계산 처리부로 구성된다.The water level sensor system is composed of a plurality of water level sensor circuits, an integrated water level current sensing circuit, and a conversion water level calculation processing unit.

복수개의 수위노드_1에서 수위노드_n 단자는 공통의 신호선인 통합노드에 의해 연결되어 통합 수위 전류 감지 회로의 입력으로 연결된다.In a plurality of water level nodes_1, the water level node_n terminals are connected by an integrated node, which is a common signal line, and connected to an input of the integrated water level current sensing circuit.

통합 수위 전류 감지 회로의 출력 신호는 상기 변환 수위 계산 처리부의 입력으로 연결된다.The output signal of the integrated water level current sensing circuit is connected to the input of the conversion water level calculation processing unit.

저수지, 하천, 지하수, 혹은 관정에서 물의 접촉 수위를 감지하기 위해 복수개의 수위 감지 센서 회로들이 구성된다.A plurality of water level sensor circuits are configured to detect the contact level of water in a reservoir, river, ground water, or well.

각각의 수위 감지 센서 회로들은 물과 접촉하면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르고, 물과 접촉하지 않으면 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르지 않는다.Each of the water level sensor circuits, when in contact with water, the water level sensing current flows to the water level node, and if it does not contact the water, the water level sensing current does not flow to the water level node.

첫 번째 실시 예로, 만약, 물이 수위노드_1 만큼만 차 있다고 하면 out+_1 출력이 High가 되고 NM_1 소자가 ON 되고, RM_1 소자에 iRM_1 만큼의 수위 감지 전류가 수위노드_1을 통해 흐르게 된다.In the first embodiment, if water is filled only by the water level node_1, the out + _1 output is high, the NM_1 device is turned on, and the water level detection current of iRM_1 by the RM_1 device flows through the water level node_1.

이때 나머지 수위노드_2 에서 수위노드_n에서는 전류가 흐르지 않게 된다.At this time, the current does not flow from the remaining water level node_2 to the water level node_n.

따라서 통합 수위 전류 감지 회로에서는 iRM_1 전류의 합산 수위 감지 전류를 계측할 수 있게 된다.Therefore, the integrated water level current sensing circuit can measure the sum water level sensing current of the iRM_1 current.

계측된 iRM_1 전류는 변환 수위 계산 처리부에서 수위로 변환 계산 처리된다.The measured iRM_1 current is converted to a water level by a conversion level calculation processing unit.

두 번째 실시 예로, 만약, 물이 수위노드_2 만큼만 차 있다고 하면 out+_1 과 out+_2 출력이 High가 되고 NM_1 과 NM_2 소자가 ON 되고, RM_1 과 RM_2 소자에 iRM_1 과 iRM_2 만큼의 수위 감지 전류가 수위노드_1 과 수위노드_2를 통해 흐르게 된다.In the second embodiment, if water is only filled by water level node_2, the out + _1 and out + _2 outputs are high, and the NM_1 and NM_2 devices are turned on, and the water level detection current of iRM_1 and iRM_2 is applied to the RM_1 and RM_2 devices. Will flow through water level node_1 and water level node_2.

이때 나머지 수위노드_3 에서 수위노드_n에서는 전류가 흐르지 않게 된다.At this time, no current flows from the remaining water level node_3 to the water level node_n.

따라서 통합 수위 전류 감지 회로에서는 iRM_1 과 iRM_2 가 합쳐진 전류의 합산 수위 감지 전류를 계측할 수 있게 된다.Therefore, in the integrated water level current sensing circuit, it is possible to measure the sum water level sensing current of the current of iRM_1 and iRM_2 combined.

계측된 iRM_1 과 iRM_2 전류는 변환 수위 계산 처리부에서 수위로 변환 계산 처리된다.The measured iRM_1 and iRM_2 currents are converted to the water level by the conversion level calculation processing unit.

계측된 iRM_1 전류는 변환 수위 계산 처리부에서 수위로 변환 계산 처리된다.The measured iRM_1 current is converted to a water level by a conversion level calculation processing unit.

n 번째 실시 예로, 만약, 물이 수위노드_n 만큼만 차 있다고 하면 out+_1 에서 out+_n 출력이 High가 되고 NM_1 에서 NM_n 소자가 ON 되고, RM_1 에서 RM_n 소자에 iRM_1 에서 iRM_n의 수위 감지 전류가 수위노드_1 에서 수위노드_n을 통해 흐르게 된다.In the n-th embodiment, if water is only filled by the water level node _n, out + _1 to out + _n outputs become high, NM_1 to NM_n devices are turned on, and RM_1 to RM_n devices have iRM_1 to iRM_n water level sensing current. It flows from the water level node_1 through the water level node_n.

이때 모든 수위노드_1 에서 수위노드_n에서 전류가 흐르게 된다.At this time, current flows from all the water level nodes_1 to the water level node_n.

따라서 통합 수위 전류 감지 회로에서는 iRM_1 에서 iRM_n 가 합쳐진 전류의 통합 수위 감지 전류를 계측할 수 있게 된다.Therefore, in the integrated water level current sensing circuit, it is possible to measure the integrated water level sensing current of the current combined with iRM_1 to iRM_n.

계측된 iRM_1 에서 iRM_n 통합 전류는 변환 수위 계산 처리부에서 수위로 변환 계산 처리된다.The measured iRM_1 to iRM_n integrated current is converted to the water level in the conversion level calculation processing unit.

도 8은 본 발명 수위 센서 동작 특성도이다.8 is a characteristic diagram of the water level sensor according to the present invention.

저수지, 하천, 지하수, 혹은 관정에서 수위(Water Level)에 따라 수위 전류 값이 달라지게 된다.The level current value varies depending on the water level in the reservoir, stream, groundwater, or well.

수위가 수위노드_1 까지 도달하면, 수위 전류는 iRM_1으로 감지되어 변환 수위로 환산하면 L1 meter 로 환산이 가능하게 된다.When the water level reaches to the water level node_1, the water level current is sensed as iRM_1, and when converted to the conversion level, it can be converted to the L1 meter.

수위가 수위노드_2 까지 도달하면, 수위 전류는 iRM_1 과 iRM_2 값이 합산으로 감지되어 변환 수위로 환산하면 L2 meter 로 환산이 가능하게 된다.When the water level reaches the water level node_2, the iRM_1 and iRM_2 values are sensed as the sum of the water level current and converted to the L2 meter when converted to the converted water level.

수위가 수위노드_n 까지 도달하면, 수위 전류는 iRM_1 에서 iRM_n 값이 합산으로 감지되어 변환 수위로 환산하면 Ln meter 로 환산이 가능하게 된다.
When the water level reaches the level node_n, the level current is sensed as a sum of iRM_n to iRM_n, and when converted to a conversion level, it can be converted into an Ln meter.

100 입력 전원
101 변압 회로
102 정류 회로
104 제너 다이노드(Zener diode)
105 제1 전력 공급 단자
200 입력 전원100 input power
101 transformer circuit
102 rectifier circuit
104 Zener diode
105 1st power supply terminal
200 input power

Claims (1)

수위(Water Level)을 계측하기 위한 수위 감지 시스템에서,
수위 감지 센서 회로; 및
통합 수위 전류 감지 회로; 및
변환 수위 계산 처리부로 구성되고,
상기 수위 감지 센서 회로에서,
상기 수위 감지 센서 회로는 일정 거리 이내로 정전 용량 감지 센서 회로에 물의 접촉이 이루어지면, 상기 정전 용량 감지 센서 회로의 out+ 단자는 High 신호의 출력 발생을 특징으로 하고,
상기 수위 감지 센서 회로는 상기 정전 용량 감지 센서 회로에 물의 접촉이 이루어지지 않으면 상기 정전 용량 감지 센서 회로의 out+ 단자는 Low 신호의 출력 발생을 특징으로 하고,
상기 정전 용량 감지 센서 회로의 out+ 단자는 NMOS인 NM의 Gate 단자에 연결되고,
상기 NM의 Source 단자는 공통의 접지 단자인 GND에 연결되고,
상기 NM의 Drain 단자는 저항 소자인 RM의 한쪽단자에 연결되고,
상기 RM의 다른 쪽 단자는 수위노드에 연결되고,
상기 저항 소자인 RM은 물 접촉 시 수위노드의 감지 전류를 일정한 값으로 설정하고,
물과 접촉하면 상기 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르고, 물과 접촉하지 않으면 상기 수위노드로 수위 감지 전류가 흐르지 않고,
복수개의 상기 수위 감지 센서 회로 구성 시스템에서,
복수개의 수위노드_1에서 수위노드_n 단자는 공통의 신호선인 통합노드에 의해 연결되어 상기 통합 수위 전류 감지 회로의 입력으로 연결되고,
상기 통합 수위 전류 감지 회로의 출력신호는 상기 변환 수위 계산 처리부의 입력으로 연결되고,
물이 수위노드_n 만큼만 차 있다고 하면 out+_1 에서 out+_n 출력이 High가 되고, NM_1 에서 NM_n 소자가 ON 되고, RM_1 에서 RM_n 소자에 iRM_1 에서 iRM_n 의 수위 감지 전류가 수위노드_1 에서 수위노드_n을 통해 흐르게 되고,
상기 통합 수위 전류 감지 회로에서는 상기 iRM_1 에서 iRM_n 가 합쳐진 전류의 통합 수위 감지 전류를 계측할 수 있게 되고,
상기 통합 수위 감지 전류는 상기 변환 수위 계산 처리부에서 수위로 변환 계산 처리하는 것을 특징으로 하는 수위 감지 시스템.
In the water level detection system for measuring the water level,
Water level sensor circuit; And
Integrated water level current sensing circuit; And
Consists of a conversion water level calculation processing unit,
In the water level sensor circuit,
When the water level sensor circuit is in contact with water within a certain distance within a certain distance, the out + terminal of the capacitive sensor circuit is characterized in that the output of the High signal,
The water level sensor circuit is characterized in that when the contact of the water is not made to the capacitive sensing sensor circuit, the out + terminal of the capacitive sensing sensor circuit generates a low signal output,
The out + terminal of the capacitive sensing sensor circuit is connected to the gate terminal of NM, which is an NMOS,
The source terminal of the NM is connected to the common ground terminal GND,
The drain terminal of the NM is connected to one terminal of the resistance element RM,
The other terminal of the RM is connected to the water level node,
The resistive element RM sets the sense current of the water level node to a constant value when contacting water,
When it comes into contact with water, the water level sensing current flows to the water level node, and if it does not contact water, the water level sensing current does not flow to the water level node.
In a plurality of said water level sensor circuit configuration system,
In a plurality of water level nodes_1, the water level node_n terminals are connected by an integrated node which is a common signal line, and connected to an input of the integrated water level current sensing circuit.
The output signal of the integrated water level current sensing circuit is connected to the input of the conversion water level calculation processing unit,
Assuming that the water is only as high as the water level node_n, the out + _1 to out + _n outputs become high, the NM_1 to NM_n devices turn ON, and the RM_1 to RM_n devices have a water level sensing current of iRM_1 to iRM_n at the water level node_1. Flowing through node_n,
In the integrated water level current sensing circuit, it is possible to measure the integrated water level sensing current of the current combined with iRM_n in the iRM_1,
The integrated water level detection current is a water level detection system, characterized in that the conversion calculation processing to the water level in the conversion level calculation processing unit.
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