KR102121051B1 - 로드셀 유속계 - Google Patents

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KR102121051B1
KR102121051B1 KR1020190026740A KR20190026740A KR102121051B1 KR 102121051 B1 KR102121051 B1 KR 102121051B1 KR 1020190026740 A KR1020190026740 A KR 1020190026740A KR 20190026740 A KR20190026740 A KR 20190026740A KR 102121051 B1 KR102121051 B1 KR 102121051B1
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KR1020190026740A
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맹승진
이부용
이기원
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 로드셀 유속계는 장시간 수중에 설치하여도 안정적인 초기값을 제공하고, 오염에 의한 자료신뢰도 저감이 필요 없는 장시간 유속 모니터링용 로드셀 유속계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로드셀 유속계에 있어서, 감지 센서를 포함하고, 수직으로 배치되는 로드셀; 상기 로드셀의 일단부에 배치되는 전달부; 및 상기 전달부에 배치되고, 상기 로드셀과 평행하게 배치되는 감지부를 포함할 수 있다.

Description

로드셀 유속계{Load cell current meter}
본 발명은 로드셀 유속계에 관한 것이다.
하천의 홍수 등과 같은 자연 재해에 대비하기 위해 유량을 관측하고 하천의 수질 관리를 위한 오염 부하량 등을 산정하기 위해 유속을 측정한다. 하천의 유속 측정에는 초음파, 전자파 및 프로펠러 유속계 등이 사용된다.
유속 프로파일 측정에 가장 많이 사용되고 있는 초음파 유속계(Acoustic Doppler Velocity Meter, ADVM)는 한 지점에 설치되는 시스템의 구축 비용이 약 1억원에 가깝게 요구되는 고가의 장비이고, 주발형에 속하는 대표적인 하천 유속 조사용 유속계인 프라이스 유속계(Price current meter)는 센서 한 대당 약 100만원으로 가격은 저렴하나, 회전축에 오염물질이 끼일 경우 자료 신뢰도가 현저하게 저하되는 문제가 있어 장기간 유량 모니터링에 활용하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 장기간 수중에 설치하고 사용해도 대기압이나 수위 변동에 안정적인 초기값을 제공하며, 한 달 이상 관개수로에 설치하는 경우에도 한 달 이내 하천이나 관개수로에 설치하는 경우에도 오염에 의한 자료신뢰도가 크게 저감되지 않는 유속계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로드셀 유속계에 있어서, 감지 센서를 포함하고, 수직으로 배치되는 로드셀; 상기 로드셀의 일단부에 배치되는 전달부; 및 상기 전달부에 배치되고, 상기 로드셀과 평행하게 배치되는 감지부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 로드셀의 타단부가 결합되는 결합부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 결합부는 상기 결합부와 상기 로드셀의 상기 타단부 사이에 배치되는 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌출부에 의하여 상기 결합부와 상기 로드셀 사이에 형성되는 공간부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 결합부는 상기 로드셀과 상기 타단부와 대응되는 위치에 형성되는 홀을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전달부의 상기 감지부와 결합되는 면은 상기 감지부의 면적보다 작게 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 감지부는 원형의 판 형상으로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 로드셀은 금속 재질로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 로드셀, 상기 전달부 및 상기 감지부는 동일한 재질로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 내부에 중공이 형성되고, 상기 결합부의 적어도 일부와 결합되는 홀더를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 홀더의 내에 배치되는 수직 지지대를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 수직 지지대의 상부에는 상기 로드셀로부터 출력되는 전기 신호를 유속으로 환산하는 회로 기판이 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 회로 기판은 각도 검출 센서를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 로드셀은 상기 로드셀의 상기 감지 센서와 상기 회로 기판을 연결하는 케이블을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 케이블은 방수 부재를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 수직 지지대의 외면에는 나사산이 형성되고, 상기 홀더의 내면에는 상기 수직 지지대의 상기 나사산과 대응되는 나사산이 형성되고, 상기 수직 지지대의 상부가 회전됨에 의해 상기 홀더가 수직방향으로 이동되어 상기 로드셀이 대기 중에 노출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 수직 지지대의 상부가 회전됨에 의해 상기 홀더가 수직방향으로 이동될 때, 상기 수직 지지대와 상기 홀더가 상호 회전되는 것을 방지하는 회전 방지 부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로드셀 유속계는 장기간 수중에 설치하고 사용해도 대기압이나 수위 변동에 안정적인 초기값을 제공하며, 한 달 이상 관개수로에 설치하는 경우에도 오염에 의한 자료신뢰도 저감이 필요 없는 장기간 유속 모니터링용 로드셀 유속계를 제공한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 측면도이다.
도 4는 도 1의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계의 일부 구성의 확대도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계의 작동도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계의 제로 세팅 기능을 도시한 도면이다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계의 사시도이다. 도 2는 도 1의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 측면도이다. 도 4는 도 1의 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계의 일부 구성의 확대도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계(10)는 로드셀(100), 전달부(200), 감지부(300), 결합부(400), 홀더(500), 수직 지지대(600) 및 회로 기판(700)을 포함할 수 있다. 이 중 일부의 구성을 제외하고 실시될 수도 있고, 이외 추가적인 구성을 배제하지도 않는다.
로드셀 유속계(10)는 소하천의 유속을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 로드셀 유속계(10)는 관개 수로에 설치되어 유속을 측정할 수 있다. 로드셀 유속계(10)는 하천 또는 관개 수로에 고정 설치되어 장시간 유속 모니터링을 할 수 있다. 로드셀 유속계(10)는 하천 또는 관개 수로의 유속 모니터링을 위해 휴대용으로 이용될 수 있다.
로드셀 유속계(10)는 로드셀(100)을 포함할 수 있다. 로드셀(100)은 감지 센서(110)를 포함할 수 있다. 감지 센서(110)는 로드셀(100)의 표면에 부착될 수 있다. 감지 센서(110)는 로드셀(100)의 변형에 따라 함께 변형될 수 있다. 이때, 감지 센서(110)는 감지 센서(110)의 변형에 따라 저항이 변하여 전류를 생성하는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 감지 센서(110)는 압력에 따라 변형이 발생될 때 전류를 생성하는 피에조 저항 변형 게이지일 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며 압력에 대해 전류를 발생시킬 수 있는 다양한 종류의 저항 변형 게이지가 감지 센서(110)로 사용될 수 있다. 감지 센서(110)는 복수 개로 마련될 수 있다. 감지 센서(110)의 변형에 따라 저항이 변하여 생성된 전류는 유속으로 환산될 수 있다.
로드셀(100)은 소하천, 관개 수로 등의 물 속에서 유압을 측정할 수 있다. 로드셀(100)은 수직하게 배치될 수 있다. 이때, 로드셀(100)은 물 속에서 3축 방향의 정수압에 대하여 영점 값의 변화가 발생하지 않으며, 수심별 깊이가 변경되는 경우에도 로드셀의 영점 값은 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 제로 세팅이 유지되므로 수심별 깊이에 관계없이 어느 수심에서도 유압을 측정할 수 있고, 측정된 유압을 유속으로 환산하여 유속을 측정할 수 있다. 로드셀(100)은 물 속에서 정수압에 대해서는 제로 세팅이 유지되고, 유동하는 유체의 힘을 받았을 때에만 값이 변동하여 유압을 측정할 수 있다.
로드셀(100)의 일단부에는 전달부(200)가 배치될 수 있다. 로드셀(100)의 일단부는 결합 부재에 의해 전달부(200)에 결합될 수 있다. 로드셀(100)의 일단부는 결합 부재가 삽입될 수 있는 홀이 형성될 수 있다. 로드셀(100)의 일단부에 형성된 홀은 복수 개로 마련될 수 있다. 로드셀(100)의 일단부에 형성된 홀의 내주면은 결합 부재의 외주면의 형성과 대응될 수 있다. 예를 들어, 체결 부재가 볼트일 경우, 로드셀(100)의 일단부에 형성된 홀의 내주면은 나사산 형상으로 형성될 수 있다.
로드셀(100)은 결합부(400)에 배치될 수 있다. 이때, 로드셀(100)의 타단부는 결합부(400)에 결합되고, 로드셀(100)의 일단부는 결합부(400)로부터 소정 거리 이격될 수 있다. 로드셀(100)의 일단부는 결합부(400)에 결합되지 않을 수 있다. 이를 통해, 유압에 의해 로드셀(100)이 유체가 흐르는 방향에 따라 변형될 수 있다.
로드셀(100)의 타단부는 결합부(400)에 결합될 수 있다. 로드셀(100)의 타단부는 결합부(400)에 고정될 수 있다. 이때, 로드셀(100)의 타단부와 결합부(400)는 결합 부재에 의해 결합될 수 있다. 로드셀(100)의 타단부는 결합 부재가 삽입될 수 있는 홀이 형성될 수 있다. 로드셀(100)의 타단부에 형성된 홀은 복수 개로 마련될 수 있다. 로드셀(100)의 타단부에 형성된 홀의 내주면은 체결 부재의 외주면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 체결 부재가 볼트일 경우, 로드셀(100)의 타단부에 형성된 홀의 내주면은 나사산 형상으로 형성될 수 있다. 로드셀(100)의 타단부는 결합부(400)에 고정 또는 결합되어 로드셀(100)의 수직 상태가 유지될 수 있다. 이를 통해, 로드셀(100)이 물 속에서 자중에 의해 영점 값이 변하는 것을 방지하고, 출력값의 오류를 최소화할 수 있다.
로드셀(100)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 로드셀(100)은 압력에 의해 탄성 변형 가능한 금속 재질로 형성 될 수 있다. 구체적으로 로드셀(100)은 알루미늄으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 철, 스테인레스 등의 재질로 형성될 수 있다.
로드셀(100)은 케이블(120)을 포함할 수 있다. 케이블(120)은 로드셀(100)의 감지 센서(110)에 연결될 수 있다. 케이블(120)은 로드셀(100)의 감지 센서(110)와 회로 기판(700)을 연결할 수 있다. 케이블(120)은 방수성 재질로 형성될 수 있다. 케이블(120)은 방수 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 방수 부재는 방수 케이스, 방수 장치, 방수 보호 커버, 방수 코팅, 방수캡 등을 포함할 수 있다. 케이블(120)은 케이블(120)의 외주면에 방수 테이프를 부착하거나, 방수 물질을 케이블(120)의 외주면에 피복하여 방수 기능을 확보할 수 있다. 이를 통해, 물 속에서 신호가 연결되는 오류를 방지하여 출력값의 오류를 최소화 할 수 있다.
로드셀 유속계(10)는 전달부(200)를 포함할 수 있다. 전달부(200)는 로드셀(100)의 일단부와 감지부(300) 사이에 배치될 수 있다. 전달부(200)는 로드셀(100)의 일단부에 배치될 수 있다. 전달부(200)는 로드셀(100)의 일단부에 결합 부재를 통해 결합될 수 있다. 전달부(200)는 로드셀(100)의 일단부에 형성된 홀과 대응되는 위치에 제1 홈이 형성될 수 있다. 제1 홈의 내주면은 결합 부재의 외주면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 결합 부재는 나사, 볼트 등을 포함할 수 있다.
전달부(200)에는 감지부(300)가 배치될 수 있다. 전달부(200)는 결합 부재에 의해 감지부(300)에 결합될 수 있다. 전달부(200)는 감지부(300)부와 결합되는 면에 제2 홈이 형성될 수 있다. 제2 홈은 복수 개로 마련될 수 있다. 제2 홈의 내주면은 결합 부재의 외주면의 형상과 대응될 수 있다. 예를 들어, 결합 부재가 나사 또는 볼트일 때, 제2 홈의 내주면은 나사산 형상으로 형성될 수 있다. 전달부(200)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 금속 재질은 알루미늄, 철, 스테인레스일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전달부(200)는 로드셀(100)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 이를 통해, 열 전도에 의한 오류를 최소화 할 수 있다.
전달부(200)의 감지부(300)와 결합되는 면은 감지부(300)의 면적보다 작게 형성될 수 있다. 전달부(200)는 로드셀(100)의 일단부에 결합되는 제1 면과, 감지부(300)에 결합되는 제2 면을 포함할 수 있다. 제1 면에는 제1 홈이 형성되고, 제2 면은 제2 홈이 형성될 수 있다. 전달부(200)의 제2 면은 감지부(300)의 면적보다 작게 형성될 수 있다. 이 경우, 전달부(200)의 제2 면에 작용하는 유압은 감지부(300)에 작용하는 유압보다 클 수 있다. 이를 통해, 감지부(300)에서 측정되는 유압은 전달부(200)를 통해 로드셀(100)의 일단부에 전달될 수 있다. 즉, 전달부(200)는 감지부(300)로부터 전달받은 유압을 로드셀(100)의 일단부의 국소 영역에 집중시켜 로드셀(100)의 변형을 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 정확한 유속의 환산이 가능할 수 있다.
전달부(200)의 제1 면은 로드셀(100)의 일단부와 대응되게 형성될 수 있다. 제1 면은 로드셀(100)의 일단부의 면적과 동일할 수 있다. 전달부(200)는 단면이 사각형상으로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며 원형상 또는 다각형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 제1 면과 제2면은 동일하거나 상이할 수 있다.
로드셀 유속계(10)는 감지부(300)를 포함할 수 있다. 감지부(300)는 전달부(200)에 배치될 수 있다. 감지부(300)는 로드셀(100)과 평행하게 배치될 수 있다. 감지부(300)는 유체가 흐르는 방향에 수직으로 배치될 수 있다. 이를 통해, 감지부(300)에 대하여 수직방향으로 작용하는 유압을 측정하여 유속으로 환산할 수 있다. 감지부(300)의 중앙부에는 전달부(200)가 배치될 수 있다. 이를 통해, 감지부(300)에 작용하는 유압이 전달부(200)를 통해 로드셀(100)의 일단부에 균일하게 전달될 수 있다.
감지부(300)는 원형의 판 형상으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 구 형상 등 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 감지부(300)의 크기에 따라 측정 가능한 유속의 범위가 달라질 수 있다. 예를 들어, 로드셀(100)의 용량이 300g일 때, 감지부(300)의 직경은 최대 관측 유속 5m/s를 고려하여 설계할 수 있다. 즉, 펌프로 유속을 조절할 수 있는 실내 실험실에서 감지부(300)의 직경을 조절할 수 있으며, 최대 유속 5m/s에 대해 300g의 압력이 작용할 수 있는 감지부(300)의 직경을 설계할 수 있다. 이 경우, 로드셀(100)로부터 측정되어 출력되는 신호를 통해 환산되는 유속은 5m/s 이하에 대해 일반적인 로드셀 분해능인 1/3000의 분해능으로 해석이 가능하여, 기존의 유속계가 제공하는 최저 유속인 0.1m/s 이하에 대한 유속까지 관측 및 측정이 가능할 수 있다.
로드셀(100), 전달부(200) 및 감지부(300)는 동일한 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 전달부(200) 및 감지부(300)는 로드셀(100)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 이를 통해, 열 전도에 의한 로드셀(100)의 출력값의 오류를 최소화 할 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않으며, 로드셀(100)은 유압에 의해 탄성변형 가능한 금속 재질로 형성되고, 전달부(200) 및 감지부(300)는 유압에 대해 변형되지 않는 금속 재질로 형성될 수도 있다.
로드셀 유속계(10)는 결합부(400)를 포함할 수 있다. 결합부(400)는 홀더(500)에 배치될 수 있다. 결합부(400)의 적어도 일부는 홀더(500)와 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 결합부(400)가 홀더(500)에 납땜 등의 강접합에 의해 결합되는 것으로 도시하나, 이에 제한되지 않으며 나사 결합 등 다양한 방법으로 결합될 수 있다. 결합부(400)와 홀더(500) 사이에는 이격된 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 결합부(400)의 양단부는 홀더(500)와 결합되고, 결합부(400)의 중앙부는 홀더(500)와 이격될 수 있다. 결합부(400)의 폭은 홀더(500)의 폭과 대응될 수 있다. 결합부(400)에는 로드셀(100)이 배치될 수 있다. 결합부(400)는 로드셀(100)의 타단부와 결합될 수 있다. 결합부(400)는 결합 부재에 의해 로드셀(100)의 타단부와 결합될 수 있다. 결합부(400)는 로드셀(100)의 타단부와 결합되는 위치에 결합 부재가 삽입되는 홀이 형성될 수 있다. 결합부(400)의 로드셀(100)의 타단부와 결합되는 위치에 형성되는 홀은 로드셀(100)의 타단부에 형성되는 홀과 대응될 수 있다. 결합 부재는 로드셀(100)의 타단부에 형성된 홀과 결합부(400)의 홀을 동시에 관통하여 로드셀(100)을 결합부(400)에 고정시킬 수 있다. 이를 통해, 로드셀(100)이 수직상태를 유지하여 물 속에서 자중에 의한 영향을 받지 않을 수 있다.
결합부(400)는 돌출부(410)를 포함할 수 있다. 돌출부(410)는 로드셀(100)의 타단부와 결합부(400)의 사이에 배치될 수 있다. 돌출부(410)는 로드셀(100)이 타단부가 배치되는 위치와 대응되는 위치에서 결합부(400)로부터 돌출 형성될 수 있다. 돌출부(410)은 홀을 포함할 수 있다. 돌출부(410)에 형성된 홀은 로드셀(100)의 타단부에 형성되는 홀과 대응될 수 있다. 돌출부(410)에 형성된 홀은 결합부(400)의 로드셀(100)의 타단부가 결합되는 위치에 형성되는 홀과 대응될 수 있다. 이 경우, 결합 부재는 로드셀(100)의 타단부에 형성된 홀과, 돌출부에 형성된 홀과, 결합부(400)의 로드셀(100)의 타단부와 결합되는 위치에 형성되는 홀을 동시에 관통하여 로드셀(100)의 타단부를 결합부(400)에 고정시킬 수 있다. 이를 통해, 로드셀(100)의 수직 상태를 유지하여 물 속에서 자중에 의한 영향을 받지 않을 수 있다.
돌출부(410)에 의하여 결합부(400)와 로드셀(100) 사이에 공간부(420)가 형성될 수 있다. 공간부(420)는 돌출부(410)의 돌출 두께와 대응되도록 형성될 수 있다. 공간부(420)는 유압에 의해 로드셀(100)이 변형될 때, 로드셀(100)이 결합부(400)에 의하여 간섭 받지 않도록 할 수 있다. 즉, 공간부(420)는 로드셀(100)이 변형할 수 있는 공간을 제공하여 로드셀(100)의 출력값의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
결합부(400)는 홀(430)이 형성될 수 있다. 결합부(400)의 홀(430)은 로드셀(100)의 일단부와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 결합부(400)의 홀(430)에는 로드셀(100)과 전달부(200)를 결합시키는 결합 부재가 배치될 수 있다. 이때, 로드셀(100)과 전달부(200)를 결합시키는 결합 부재의 일부는 결합부(400)의 홀(430)을 관통하여 결합부(400)의 내측으로 노출될 수 있다. 결합부(400)의 홀(430)은 로드셀(100)과 전달부(200)를 결합시키는 결합 부재를 수용함으로써 로드셀(100)의 수직 상태를 유지시킬 수 있다. 또한, 결합부(400)의 홀(430)은 로드셀(100)이 유압으로 인해 변형될 때, 결합부(400)에 의해 간섭 받지 않게 할 수 있다. 즉, 로드셀(100)이 변형할 수 있는 공간을 제공하는 효과가 있다. 결합부(400)는 금속 재질로 형성될 수 있다.
로드셀 유속계(10)는 홀더(500)를 포함할 수 있다. 홀더(500)는 내부에 중공이 형성된 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고 원기둥 형상 등 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 홀더(500)의 내에는 수직 지지대(600)가 배치될 수 있다. 홀더(500)의 내에는 수직 지지대(600)의 적어도 일부가 삽입될 수 있다. 수직 지지대(600)는 홀더(500)이 중공과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 수직 지지대(600)의 단면은 홀더(500)의 중공보다 작게 형성될 수 있다. 이 경우, 홀더(500)는 결합 부재에 의해 수직 지지대(600)의 특정 위치에 고정될 수 있다. 홀더(500)는 금속 재질로 형성될 수 있다.
로드셀 유속계(10)는 수직 지지대(600)를 포함할 수 있다. 수직 지지대(600)는 홀더(500)의 내에 배치될 수 있다. 수직 지지대(600)의 일부는 홀더(500)의 중공에 삽입될 수 있다. 수직 지지대(600)에는 회로 기판이 배치될 수 있다. 회로 기판은 수직 지지대(600)의 상부에 배치될 수 있다. 회로 기판은 로드셀(100)로부터 출력되는 전기 신호를 유속으로 환산할 수 있다. 회로 기판은 각도 검출 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 각도 검출 센서는 유체의 흐름이 변화하거나, 수직 지지대(600)의 이동에 따라 감지부(300)와 유체가 흐르는 방향 사이의 각도를 측정할 수 있다. 이를 통해, 로드셀(100)의 수직 상태를 유지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계(10)는 각도 검출 센서로부터 출력되는 각도값이 0도이거나 최소인 상태의 유속을 측정 할 수 있다. 각도 값의 제어를 통해 보다 정확한 유속을 측정할 수 있고, 로드셀(100)에 작용하는 하중을 제어하여 로드셀(100)의 제로 세팅을 유지할 수 있다. 이를 통해, 지속적으로 흐르는 유체의 압력으로 인해 발생하는 크립 현상을 최소화할 수 있다.
로드셀 유속계(10)는 회로 기판(700)을 포함할 수 있다. 회로 기판(700)은 수직 지지대(600)의 상부에 배치될 수 있다. 회로 기판(700)은 각도 검출 센서를 포함할 수 있다. 회로 기판(700)은 로드셀(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판(700)은 로드셀(100)의 감지 센서(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판(700)은 로드셀(100)의 감지 센서(110)와 케이블(120)에 의해 연결될 수 있다. 케이블(120)은 복수 개로 마련될 수 있다. 회로 기판(700)은 로드셀(100)로부터 출력되는 전기 신호를 유속으로 환산하는 처리 프로그램을 포함할 수 있다. 처리 프로그램은 로드셀(100)로부터 출력되는 전기 신호를 m/s로 표현할 수 있다.
로드셀 유속계(10)는 로드셀(100)로부터 출력되는 전기 신호를 증폭하는 증폭부(미도시)와, 증폭부에서 증폭된 상기 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환부(미도시)와, 변환부에 의해 변환된 디지털 신호를 표시하는 표시부(미도시)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계를 이용한 유속 측정 방법에 대해 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명이 일 실시예에 따른 로드셀 유속계의 동작도이다.
도 6을 참조하면, 홀더(500)는 유속을 측정하려는 위치와 대응되는 높이에서 홀더(500)의 내부에 삽입된 수직 지지대(600)와 고정 결합된다. 수직 지지대(600)를 물 속에서 직각으로 세워 설치한다. 이 경우, 로드셀(100)이 정수압 상태의 물 속에서 수직방향으로 배치되고, 물 속의 3축의 힘이 균등하게 작용한다.
도 7을 참조하면, 유체의 흐름에 대해 감지부(300)의 전면에서 작용하는 유체의 이동 속도에 대한 힘을 측정한다. 도 7의 (a)와 (b)를 참조하면, 유체의 흐름에 따라 수직 지지대(600)의 하부는 고정된 상태로 상부를 전방 또는 후방으로 이동시키면서 유속과 각도를 측정한다. 이때, 각도 검출 센서로부터 검출되는 각도가 0도 이거나 각도가 최소인 상태의 유속을 저장한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계(10)는 로드셀(100)을 수직으로 배치하고 로드셀(100)과 평행하게 배치되는 감지부(300)의 구성에 의해 물 속에서 수심이 달라져도 제로 세팅이 유지되어 지속적으로 작용하는 유압으로 인한 크립 현상을 방지할 수 있다. 이를 통해, 장시간 유속 모니터링을 할 수 있고, 유속의 안정적인 초기값을 제시할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계(10)가 고정용 로드셀 유속계로 이용될 경우의 제로 세팅 기능의 구현 방법에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계의 제로 세팅 기능을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계(10)는, 언급한 바와 같이, 휴대용 또는 고정용 로드셀 유속계로 사용 가능하다. 휴대용 로드셀 유속계의 경우에는 사용자가 유속을 측정하고자 하는 장소 및/또는 위치에서 로드셀 유속계를 잡은 상태로 유속을 측정함에 의해 제로 세팅의 구현이 가능하다. 즉, 휴대용 로드셀 유속계는 물 속에서 유속을 측정하고, 대기 중으로 이동하는 작업을 반복하므로 제로 세팅의 구현이 가능하도록 동시에 크립 현상을 방지할 수 있다.
반면, 고정용 로드셀 유속계의 경우, 유속을 측정하고자 하는 장소 및/또는 위치에 로드셀 유속계를 고정 설치하여 지속적인 유속을 측정하게 된다. 이때, 한 달 이내로 측정하는 경우에는 로드셀 유속계의 제로 세팅이 구현이 가능하나, 한 달 이상 고정 설치되어 측정해야 하는 경우에는 주기적으로 제로 세팅을 맞춰주어야 한다.
도 8을 참조하면, 수직 지지대는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 수직 지지대의 외면에는 나사산이 형성될 수 있다. 이때, 홀더(500)는 수직 지지대와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 홀더(500)의 내면은 수직 지지대의 외면의 나사산과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 수직 지지대의 상부가 회전됨에 의해 홀더(500)가 수직방향으로 이동되어 로드셀(100)을 대기 중으로 노출시켜 제로 세팅 효과를 제공할 수 있으며, 이를 통해, 크립 현상의 방지가 가능하다. 이 경우, 수직 지지대의 상부가 회전됨에 의해 홀더가 수직방향으로 이동될 때, 수직 지지대와 홀더가 상호 회전되는 것을 방지하는 회전 방지 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀 유속계는, 예를 들어, 주 1회, 23시부터 24시까지 약 한 시간 동안 대기 중에 로드셀의 제로 세팅을 구현할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 유속을 측정하려는 장소, 위치의 주변 환경에 따라 변경될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
10: 로드셀 유속계 100: 로드셀
200: 전달부 300: 감지부
400: 결합부 500: 홀더
600: 수직 지지대 700: 회로 기판

Claims (17)

  1. 감지 센서를 포함하고, 수직으로 배치되는 로드셀;
    상기 로드셀의 일단부에 배치되는 전달부; 및
    상기 전달부에 배치되고, 상기 로드셀과 평행하게 배치되는 감지부;
    상기 로드셀의 타단부가 결합되는 결합부;
    내부에 중공이 형성되고, 상기 결합부의 적어도 일부와 결합되는 홀더; 및
    상기 홀더의 내에 배치되는 수직 지지대를 포함하는 로드셀 유속계.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합부는 상기 결합부와 상기 로드셀의 상기 타단부 사이에 배치되는 돌출부를 포함하는 로드셀 유속계.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 돌출부에 의하여 상기 결합부와 상기 로드셀 사이에 형성되는 공간부를 포함하는 로드셀 유속계.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합부는 상기 로드셀과 상기 타단부와 대응되는 위치에 형성되는 홀을 포함하는 로드셀 유속계.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전달부의 상기 감지부와 결합되는 면은 상기 감지부의 면적보다 작게 형성되는 로드셀 유속계.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지부는 원형의 판 형상으로 형성되는 로드셀 유속계.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드셀은 금속 재질로 형성되는 로드셀 유속계.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드셀, 상기 전달부 및 상기 감지부는 동일한 재질로 형성되는 로드셀 유속계.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직 지지대의 상부에는 상기 로드셀로부터 출력되는 전기 신호를 유속으로 환산하는 회로 기판이 배치되는 로드셀 유속계.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 회로 기판은 각도 검출 센서를 포함하는 로드셀 유속계.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 로드셀은 상기 로드셀의 상기 감지 센서와 상기 회로 기판을 연결하는 케이블을 포함하는 로드셀 유속계.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 케이블은 방수 부재를 포함하는 로드셀 유속계.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직 지지대의 외면에는 나사산이 형성되고,
    상기 홀더의 내면은 상기 수직 지지대의 상기 나사산과 대응되는 형상으로 형성되고,
    상기 수직 지지대의 상부가 회전됨에 의해 상기 홀더가 수직방향으로 이동되어 상기 로드셀이 대기 중에 노출되는 로드셀 유속계.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 수직 지지대의 상부가 회전됨에 의해 상기 홀더가 수직방향으로 이동될 때, 상기 수직 지지대와 상기 홀더가 상호 회전되는 것을 방지하는 회전 방지 부재를 포함하는 로드셀 유속계.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0727781A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Sony Corp 流体の流速及び流れ方向検出器
KR20120137011A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 엘지전자 주식회사 유속 감지장치 및 그 제조방법

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