KR102204165B1 - 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치 - Google Patents

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대보정보통신 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 철을 포함한 물체의 변위 발생에 따라 센서에 대한 극 변경 시 자기장이 일시적으로 소강되는 범위(무극 범위)에 의한 감지 딜레이를 방지하고, 철을 포함한 물체의 위치, 변위 등을 측정하는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 내부공간을 구비하는 하우징, 하우징의 내부공간에 인입되어 형성되는 코어 및, 코어의 위치에 대응되는 하우징의 외주면 일부위에 권선되는 코일,을 구비하는 센서;를 복수 개 포함하고, 복수 개의 센서 각각은 병렬로 배치되며, 하나의 하우징에 대한 코어 및 코일의 권선 위치는, 다른 하우징에 대한 코어 및 코일의 권선 위치와 상이하고, 철(Fe)을 포함한 물체와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성될 수 있다.

Description

서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치 {APPARATUS FOR NON-POLARITY CORRECTION AND DISPLACEMENT MEASUREMENT OF OBJECT USING SEARCH COIL TYPE SENSOR}
본 발명은 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 철을 포함한 물체의 변위 발생에 따라 센서에 대한 극 변경 시 자기장이 일시적으로 소강되는 범위(무극 범위)에 의한 감지 딜레이를 방지하고, 철을 포함한 물체의 위치, 변위 등을 측정하는 기술에 관한 것이다.
마그네틱 센서에는 Squid, Fiber-Optic, Flux-Gate, Magnetic Impedance 등 다양한 기술이 적용되고 있으며, 각각 필요한 산업 영역에서 고도화되어 적용되고 있다. 특히, 4차 산업 혁명 시대가 도래함에 따라 다양한 IoT 응용 제품들이 출시되고 있어, 마그네틱 센서 기술은 일상 생활 영역으로 적용 범위가 확대되고 있다.
이에 따라 국내의 삼성전기, 국외의 하니웰 등은 마그네틱 센서를 더욱 소형화된 Chip 형태로 개발하고 있으며, 센싱 감도 또는 범위를 향상시키고 센싱 오차를 감소시키기 위한 다양한 연구 개발이 진행되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0867375호(발명의 명칭: ３개의 자기장 센서를 이용한 이동체의 위치 및 방향 정보측정 장치 및 방법)에서는, x, y축으로 이루어진 면에 각각 대응하는 2개의 자기장 센서를 상기 이동체에 설치하고, z축에 대응하여 자기장 센서를 상기 이동체에 설치하는 설치단계와, 이동체는 상기 각각의 x, y, z축에 해당하는 지구자기장을 측정하여 기준 자기장의 정보값을 내부의 메모리에 저장하는 저장단계와, 이동체가 이동하면서 x, y, z축에 자기장의 크기를 측정한 후에 측정된 z축 자기장 값과 z축 기준 자기장값 차의 절대값이 자기장 센서가 가지는 오차범위보다 작은지의 여부를 판단하는 판단단계와, 판단단계에서 판단하여 z축의 측정값과 기준값의 차이의 절대값이 센서의 오차범위보다 작다면, x, y축 자기장 측정값을 활용하여 이동체의 방향 정보값을 갱신시키는 갱신단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-0867375호
본 발명의 목적은, 자기 성분이 없는 코어와 코일에 어떠한 변화를 가함이 없이 철을 포함한 물체의 미세한 자기장을 이용하여 물체의 위치, 변위 등을 감지할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 철을 포함한 물체의 변위 발생에 따라 센서에 대한 극 변경 시 자기장이 일시적으로 소강되는 범위(무극 범위)에 의한 감지 딜레이를 방지하는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 고정된 센서에 대해 철을 포함한 물체의 변위가 발생하는 경우뿐만 아니라, 센서 자체의 변위가 발생한 경우에도 감지가 가능하도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 내부공간을 구비하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 인입되어 형성되는 코어 및, 상기 코어의 위치에 대응되는 상기 하우징의 외주면 일부위에 권선되는 코일,을 구비하는 센서;를 복수 개 포함하고, 복수 개의 상기 센서 각각은 병렬로 배치되며, 하나의 하우징에 대한 코어 및 코일의 위치는, 다른 하우징에 대한 코어 및 코일의 위치와 상이하고, 철(Fe)을 포함한 물체와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 하나의 센서에 구비된 코일의 일단이 다른 센서에 구비된 코일의 일단과 연결되고, 상기 하나의 센서에 구비된 코일의 타단이 상기 다른 센서에 구비된 코일의 타단과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 복수 개의 상기 코일 각각에 연결된 리드선과 연결되고, 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스매칭부; 및 상기 임피던스매칭부와 연결되고, 상기 센서로 상기 물체 접근 시 생성되는 미세 전류와 전압을 증폭시키는 증폭부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 증폭부와 연결되고 증폭된 전류와 전압의 파형을 분석하는 제1제어부; 및 상기 제1제어부와 연결되고 상기 물체 또는 상기 센서의 위치 변화에 대해 분석하는 제2제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 내부공간을 구비하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 인입되어 형성되는 복수 개의 코어 및, 상기 복수 개의 코어 각각의 위치에 대응되는 상기 하우징의 외주면 각 부위에 각각 권선되는 복수 개의 코일을 구비하는 센서;를 포함하고, 상기 복수 개의 코일 각각은 직렬로 배치되며, 하나의 코어는 다른 코어와 이격되어 형성되고, 철(Fe)을 포함한 물체와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 복수 개의 코일 중 하나의 코일의 일단이 다른 코일의 일단과 연결되고, 상기 하나의 코일의 타단이 다른 코일의 타단과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 복수 개의 코일 각각에 연결된 리드선과 연결되고, 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스매칭부; 및 상기 임피던스매칭부와 연결되고, 상기 센서로 상기 물체 접근 시 생성되는 미세 전류와 전압을 증폭시키는 증폭부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 증폭부와 연결되고 증폭된 전류와 전압의 파형을 분석하는 제1제어부; 및 상기 제1제어부와 연결되고 상기 물체 또는 상기 센서의 위치 변화에 대해 분석하는 제2제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 내부공간을 구비하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 인입되어 형성되는 코어 및, 상기 코어의 위치에 대응되는 상기 하우징의 외주면 일부위에 권선되는 코일,을 구비하는 센서;를 복수 개 포함하고, 복수 개의 상기 센서 각각은 방사형으로 배치되며, 철(Fe)을 포함한 물체와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 하나의 센서에 구비된 코일의 일단이 다른 센서에 구비된 코일의 일단과 연결되고, 상기 하나의 센서에 구비된 코일의 타단이 상기 다른 센서에 구비된 코일의 타단과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 복수 개의 상기 코일 각각에 연결된 리드선과 연결되고, 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스매칭부; 및 상기 임피던스매칭부와 연결되고, 상기 센서로 상기 물체 접근 시 생성되는 미세 전류와 전압을 증폭시키는 증폭부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 증폭부와 연결되고 증폭된 전류와 전압의 파형을 분석하는 제1제어부; 및 상기 제1제어부와 연결되고 상기 물체 또는 상기 센서의 위치 변화에 대해 분석하는 제2제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 철을 포함한 물체의 미세한 자기장 및 플럭스량의 변화를 감지할 수 있어, 초저전력으로 철을 포함한 물체의 위치, 변위 등을 감지할 수 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 철을 포함한 물체의 변위 발생에 따라 센서에 대한 극 변경 시 자기장이 일시적으로 소강되는 범위(무극 범위)가 발생하여도 인접한 다른 센서 또는 코일에 의해 철을 포함한 물체의 자기장 감지가 가능하여, 장치가 정상적이며 연속적으로 작동할 수 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치의 배치 등에 관계 없이 감지 및 측정이 가능하다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 철을 포함한 물체의 미세한 자기장 및 플럭스량의 변화를 감지할 수 있으므로 공기, 토양, 물 등의 영향에 관계없이 동일한 성능을 발휘할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 센서의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 각 실시 예에 따른 센서의 자기장 영역에 대한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 센서의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치의 개략도이다.
도 9와 도 10은 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서에 물체가 통과하는 경우에 대한 신호 패턴 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서(10)의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치의 개략도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 센서(10)의 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치의 개략도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 각 실시 예에 따른 센서(10)의 자기장 영역에 대한 모식도이다. 여기서, 도 5의 (a)는, 본 발명의 제1실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 대해 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 이동하는 사항에 대한 도면이고, 도 5의 (b)는, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 대해 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 이동하는 사항에 대한 도면이다. 방향은 각각의 도면의 상하좌우를 기준으로 설정할 수 있다. 이하, 동일하다. 본 발명의 도면에서 철(Fe)을 포함한 물체(60)에 N극과 S극이 표시되어 있는데, 이는 이해의 편의를 위한 것일 뿐 물체가 자석 또는 전자석임을 나타내는 것은 아니다.
먼저, 본 발명의 제1실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 내부공간을 구비하는 하우징(300), 하우징(300)의 내부공간에 인입되어 형성되는 코어(100) 및, 코어(100)의 위치에 대응되는 하우징(300)의 외주면 일부위에 권선되는 코일(200),을 구비하는 센서(10);를 복수 개 포함한다.
여기서, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 철(Fe)을 포함한 물체(60)와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성될 수 있다. 철(Fe)을 포함한 물체(60)는 자성을 구비하는 철(Fe)의 성질에 의해 미세한 자기장을 구비할 수 있으며, 이와 같은 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 이동 또는 방향 전환에 의해 센서(10)에서 유도 자기장이 형성될 수 있다.
구체적으로, 코어(100)는 자기 성분을 전혀 구비하지 않으며, 철을 포함하는 물체(60)가 구비하는 자기장의 접근 또는 이격에 의해 센서(10)에 유도 자기장이 형성될 수 있다. 그리고, 이와 같은 유도 자기장의 생성에 의해 코일(200)에 미세한 전류와 전압이 생성될 수 있다. 즉, 상기와 같은 구성에 의해, 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 코어(100)에 미치는 플럭스량이 나노(Nano) 단위이거나 철(Fe)을 포함한 물체(60)에 의한 자기장이 수 mm 가우스 이하의 자속밀도를 구비하더라도, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 위치 또는 방향이 변화할 때마다 코어(100)에 미치는 자기 플럭스량을 감지하는 것이 가능한 것이다.
상기와 같은 기능의 구현을 위해, 코어(100)는 히스테리시스 특성이 양호하고 상대적으로 고투자율을 구비할 수 있다. 구체적으로, 코어(100)의 형성을 위하여, 철(Fe) 4.6 내지 5.2 중량%, 니켈(Ni) 74.3 내지 75.6 중량%, 규소(Si) 12.5 내지 13 중량%, 크롬(Cr) 1.5 내지 1.6 중량%, 및 코발트(Co) 5.8 내지 5.9 중량%의 비율로 각각의 금속 분말을 배합하여 1300℃ 이상의 온도에서 사출하되 원거리 감지에 영향을 미치는 투자율 및 충격을 고려하여 0.025mm 이하의 두께의 리본(또는 테이프) 형상으로 형성하여 박형 경량화할 수 있다. 또한, 상기와 같이 형성된 박형의 코어(100)를 복수 개 중첩 구성하여 일체화시킬 수도 있다.
여기서, 니켈 성분은 코어(100)에 있어서 그 함량이 주요 중량%를 차지하므로 저온에 놓일 경우 용해되는 것을 방지하는 것이 중요하고, 또한 상기 코발트는 1200~1300℃의 온도에서는 자기적 특성(히스테리시스)이 떨어지는 특성이 있으므로 사출온도를 1300℃ 이상 올리지 않는 것이 중요하다. 또한 사출은 충격에 예민하므로 사출속도를 느리게 하면서 106℃/sec로 급속 냉각시켜 코어(100)가 내구성을 갖도록 할 수 있다.
상기와 같이 복수 종류의 금속 분말을 배합하는 경우, 배합된 분말의 상태가 불규칙 상태이므로, 배합된 분말의 입자들이 일정 방향으로 정돈된 상태를 유지하도록 일정 온도로 가열하여 입자들이 용해되기 직전까지 열처리하면서 강력한 자기장을 제공하여 입자들을 정렬시킬 수 있다. 또한, 입자가 정렬 상태를 유지하도록, 상기와 같은 과정으로 형성된 코어(100)를 자기장 내 위치시켜 자기장 처리하면서 서서히 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 코어(100)의 히스테리시스와 투자율이 증대될 수 있다.
코어(100)의 두께는 얇을수록 특성이 좋아지며 충격에 견딜 수 있도록 무게도 가벼워야 하므로 비정질 계통이나 퍼머로이(Permalloy) 코어(100)를 사용하는 것이 바람직하나, 퍼머로이 금속은 충격에 의한 변화 폭이 비정질 금속보다 높으므로, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치에서는, 비정질(아몰퍼스) 코어(100)를 사용할 수 있다.
하우징(300)은 내부공간을 구비하는 원통형으로 형성될 수 있고, 하우징(300)은 절연재질로 형성될 수 있다. 또한, 코어(100)는 코일(200)에 의해 유도되는 자속의 통로로써 상기와 같이 코일(200)의 위치에 대응되는 하우징(300)의 내부공간에 형성될 수 있다. 그리고, 코일(200)은 철선, 니크롬선, 구리선 등과 같은 금속선으로 형성될 수 있다.
도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 복수 개의 센서(10) 각각은 병렬로 배치되며, 하나의 하우징(300)에 대한 코어(100) 및 코일(200)의 위치는, 다른 하우징(300)에 대한 코어(100) 및 코일(200)의 위치와 상이할 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 센서(10) 중 제1-1센서(11)와 제1-2센서(12)가 나란히 위치하도록 병렬로 형성될 수 있고, 제1센서(10)의 우측부에 제1-1코어(111)와 제1-1코일(211)이 형성될 수 있으며, 제2센서(10)의 좌측부에 제1-2코어(112)와 제1-2코일(212)이 형성될 수 있다.
도 1과 도 2 및 도 5에서 보는 바와 같이, 도면의 좌측에서 우측으로 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 센서(10)에 근접하도록 이동하는 경우, 코어(100)에는 순간적으로 자기장의 변화가 발생하고, 이에 따라 코일(200)에 미세한 전압과 전류가 유도 생성될 수 있다. 이 때, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 N극과 S극이 바뀌는 부위인 무극 부위(도 5에서 A로 표시)가 제1-1코어(111)를 지나가는 경우, 제1-1센서(11)에 구비된 제1-1코어(111)와 제1-1코일(211)에 의해 유도된 전압과 전류의 생성은 중단될 수 있다. 여기서, 무극 부위에 의해 자기력선이 제1-1코어(111)와 제1-1코일(211)에 영향을 완전히 주지 않는 경우뿐만 아니라, 도 5에서 보는 바와 같이, 자기력선이 제1-1코어(111)와 제1-1코일(211)에 일부 영향을 준다고 해도 무극 부위에 인접해서는 자속밀도가 현저히 감소하여 유도 전압과 전류의 생성이 중단될 수 있다.
반면에, 동일 시점에 제1-2센서(12)에 구비된 제1-2코어(112)와 제1-2코일(212)은 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 발생시키는 N 또는 S극을 통한 자계의 왜곡에 영향을 받기 때문에, 즉, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 자기장 이동에 대한 영향을 받기 때문에, 제1-2코일(212)에 미세한 전압과 전류가 유도될 수 있다.
그리고, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)의 일단이 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)의 일단과 연결되고, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)의 타단이 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)의 타단과 연결될 수 있다. 이에 따라, 하나의 센서(10)의 리드선과 다른 센서(10)의 리드선을 동일한 신호끼리 연결할 수 있다.
구체적으로, 어느 하나의 센서(10)에 구비된 코어(100)와 코일(200)(제1-1코어(111)와 제1-1코일(211)) 및 다른 센서(10)에 구비된 코어(100)와 코일(200)(제1-2코어(112)와 제1-2코일(212))에 유도 자기장이 생성되는 경우, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)에는 미세한 전류와 전압이 생성되어 +극과 -극이 형성될 수 있고, 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)에도 마찬가지로 미세한 전류와 전압이 생성되어 +극과 -극이 형성될 수 있다. 이 때, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)의 +극을 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)의 +극과 연결시키고, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)의 -극을 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)의 -극과 연결시킬 수 있다.
이와 같은 동일 신호의 연결에 의해, 상기와 같이 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 무극 부위가 하나의 센서(10)를 통과 시, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)에 전류 및 전압 생성이 중단되더라도, 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)에 전류 및 전압이 생성되어, 센서(10)가 연속적이며 정상적으로 작동할 수 있다.
본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 복수 개의 코일(200) 각각에 연결된 리드선과 연결되고, 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스매칭부(20); 및 임피던스매칭부(20)와 연결되고, 센서(10)로 물체(60) 접근 시 생성되는 미세 전류와 전압을 증폭시키는 증폭부(30);를 더 포함할 수 있다. 임피던스매칭부(20)는 각각의 센서(10)의 양 단으로부터 전달되는 신호(미세한 전류 또는 전압) 간 임피던스 차에 의한 반사를 감소시켜 신호의 손실을 감소시킴으로써 신호 전달 효율을 최대화할 수 있다. 그리고, 증폭부(30)는, 전달 받은 신호를 증폭시키기 위한 증폭회로를 포함하고, 임피던스매칭부(20)로부터 전달 받은 신호를 증폭시켜 제1제어부(41)로 전달할 수 있다.
본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 증폭부(30)와 연결되고 증폭된 전류와 전압의 파형을 분석하는 제1제어부(41); 및 제1제어부(41)와 연결되고 물체(60) 또는 센서(10)의 위치 변화에 대해 분석하는 제2제어부(42);를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1제어부(41)는, 증폭된 신호의 파형을 분석하여 철(Fe)을 포함한 물체(60)에 변위가 발생한 것인지, 또는, 센서(10) 자체에 변위가 발생한 것인지 판단할 수 있다.
제1제어부(41)는 마이컴 또는 FPGA 등의 신호 처리 모듈을 통해 구현될 수 있고, 소프트웨어 알고리즘(SW알고리즘)을 적용할 수 있다. SW알고리즘은 센서(10) 자체의 변위 발생 시에 대한 신호 패턴과 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 이동 시의 신호 패턴에 대한 정보가 상이한 것을 기반으로, 변위 발생 주체가 철(Fe)을 포함한 물체(60)인지, 센서(10) 자체 인지, 또는, 둘 모두 인지 여부에 대해 판단할 수 있다.
구체적으로, 상기와 같이 센서(10)는 미세한 자기장에도 반응하므로, 센서(10) 자체에 변위가 발생하는 경우에는, 센서(10)가 철(Fe)을 포함한 물체(60)와의 상대적인 변위 발생에 의한 자기장 변화 외에 지구의 자기장 또는 주위의 다른 물체(60)의 자기장 등의 변화에 영향을 받아 신호 패턴이 형성될 수 있는 반면에, 철(Fe)을 포함한 물체(60)에 변위가 발생하는 경우에는, 센서(10)가 철(Fe)을 포함한 물체(60)와의 상대적인 변위 발생에 의한 자기장 변화에만 영향을 받게 되어, 각각의 경우에 신호 패턴이 상이하게 형성될 수 있다. 그리고, 마찬가지 원리로, 철(Fe)을 포함한 물체(60)와 센서(10)에 동시적으로 변위가 발생한 경우에는 또 다른 신호 패턴이 형성될 수 있다.
상기와 같이 각각의 경우에 신호 패턴이 상이하게 형성되고, 각각의 경우에 형성되는 신호 패턴은 제1제어부(41)에 저장되어 레퍼런스데이터(reference data)를 형성할 수 있다. 여기서, 제1제어부(41)의 레퍼런스데이터에 저장되는 신호 패턴은 실험적으로 도출될 수 있다. 제1제어부(41)는 증폭부(30)로부터 전달되는 신호 패턴을 제1제어부(41)의 레퍼런스데이터 내 신호 패턴과 비교 판단하여 유사도 등을 분석함으로써, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 변위 발생 또는 센서(10)의 변위 발생 여부에 대한 판단을 수행할 수 있다.
제2제어부(42)는, 제1제어부(41)로부터 철(Fe)을 포함한 물체(60)에 변위가 발생했는지 또는 센서(10)에 변위가 발생했는지 여부에 대한 정보 및, 신호 패턴의 파형에 대한 데이터를 전달 받고, 변위가 발생된 주체의 실질적인 변위 경로를 분석할 수 있다. 제2제어부(42)는 마이컴 또는 FPGA 등의 신호 처리 모듈을 통해 구현될 수 있고, 소프트웨어 알고리즘(SW알고리즘)을 적용할 수 있다.
구체적으로, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 변위 발생에 대한 신호 패턴, 센서(10)의 변위 발생에 대한 신호 패턴, 또는, 철(Fe)을 포함한 물체(60)와 센서(10)에 동시적으로 변위 발생에 대한 신호 패턴 각각은 제2제어부(42)에 저장되어 레퍼런스데이터(reference data)를 형성할 수 있다. 여기서, 제2제어부(42)의 레퍼런스데이터에 저장되는 신호 패턴은 실험적으로 도출될 수 있다.
제2제어부(42)는, 먼저 제1제어부(41)로부터 전달된 정보를 기반으로 변위 발생 주체를 확정하고, 제2제어부(42)의 레퍼런스데이터에서 변위 발생 주체와 관련된 데이터 카테고리를 선택한 다음, 제1제어부(41)로부터 전달된 신호 패턴의 파형과 제2제어부(42)의 레퍼런스데이터 내 신호 패턴과 비교 판단하여 유사도 등을 분석함으로써, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 변위 발생에 의한 좌표 변화 또는 센서(10)의 변위 발생에 의한 좌표 변화 등을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는, 제1제어부(41)와 제2제어부(42)가 순차적으로 연결되는 것으로 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1제어부(41)와 제2제어부(42)는 병행 또는 독립적으로 구성될 수 있다.
본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 제1제어부(41) 또는 제2제어부(42)와 연결되고 철(Fe)을 포함한 물체(60) 또는 센서(10)의 위치 변화를 시각적으로 출력하는 출력부(50)를 더 포함할 수 있다. 출력부(50)는 제1제어부(41) 또는 제2제어부(42)로부터 정보를 전달 받고, 변위가 발생된 주체가 철(Fe)을 포함한 물체(60) 또는 센서(10)인지 여부를 표시할 수 있고, 또한, 변위 발생 주체의 3차원 좌표 변화를 그래프 또는 이미지 등으로 표시할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 3과 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 내부공간을 구비하는 하우징(300), 하우징(300)의 내부공간에 인입되어 형성되는 복수 개의 코어(100) 및, 복수 개의 코어(100) 각각의 위치에 대응되는 하우징(300)의 외주면 각 부위에 각각 권선되는 복수 개의 코일(200)을 구비하는 센서(10);를 포함한다.
여기서, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 철(Fe)을 포함한 물체(60)와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성될 수 있다. 유도 자기장의 형성 원리 및 코어(100)의 형성 등에 대한 사항은, 상기된 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치의 제1실시 예에 기재된 사항과 동일하다.
도 3과 도 4에서 보는 바와 같이, 복수 개의 코일(200) 각각은 직렬로 배치되며, 하나의 코어(100)는 다른 코어(100)와 이격되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 하나의 하우징(300)에서 제2-1코일(221)과 제2-2코일(222)이 직렬로 형성될 수 있고, 이에 대응되도록 제2-1코어(121)와 제2-2코어(122)가 형성될 수 있다.
도 3과 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 도면의 좌측에서 우측으로 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 센서(10)에 근접하도록 이동하는 경우, 코어(100)에는 순간적으로 자기장의 변화가 발생하고, 이에 따라 코일(200)에 미세한 전압과 전류가 유도 생성될 수 있다. 이 때, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 N극과 S극이 바뀌는 부위인 무극 부위(도 5에서 A로 표시)가 제2-1코어(121)를 지나가는 경우, 제2-1코어(121)와 제2-1코일(221)에 의해 유도된 전압과 전류의 생성은 중단될 수 있다. 여기서, 무극 부위에 의해 자기력선이 제2-1코어(121)와 제2-1코일(221)에 영향을 완전히 주지 않는 경우뿐만 아니라, 도 5에서 보는 바와 같이, 자기력선이 제2-1코어(121)와 제2-1코일(221)에 일부 영향을 준다고 해도 무극 부위에 인접해서는 자속밀도가 현저히 감소하여 유도 전압과 전류의 생성이 중단될 수 있다.
반면에, 동일 시점에 제2-2코어(122)와 제2-2코일(222)은 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 발생시키는 N 또는 S극을 통한 자계의 왜곡에 영향을 받기 때문에, 즉, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 자기장 이동에 대한 영향을 받기 때문에, 제2-2코일(222)에 미세한 전압과 전류가 유도될 수 있다.
그리고, 복수 개의 코일(200) 중 하나의 코일(200)의 일단이 다른 코일(200)의 일단과 연결되고, 하나의 코일(200)의 타단이 다른 코일(200)의 타단과 연결될 수 있다. 이에 따라, 하나의 코일(200)의 리드선과 다른 코일(200)의 리드선을 동일한 신호끼리 연결할 수 있다.
구체적으로, 어느 하나의 코일(200)(제2-1코일(221)) 및 다른 코일(200)(제2-2코일(222))에 유도 자기장이 생성되는 경우, 하나의 코일(200)에는 미세한 전류와 전압이 생성되어 +극과 -극이 형성될 수 있고, 다른 코일(200)에도 마찬가지로 미세한 전류와 전압이 생성되어 +극과 -극이 형성될 수 있다. 이 때, 하나의 코일(200)의 +극을 다른 코일(200)의 +극과 연결시키고, 하나의 코일(200)의 -극을 다른 코일(200)의 -극과 연결시킬 수 있다.
이와 같은 동일 신호의 연결에 의해, 상기와 같이 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 무극 부위가 하나의 센서(10)를 통과 시, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)에 전류 및 전압 생성이 중단되더라도, 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)에 전류 및 전압이 생성되어, 센서(10)가 연속적이며 정상적으로 작동할 수 있다.
본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 복수 개의 코일(200) 각각에 연결된 리드선과 연결되고, 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스매칭부(20); 및 임피던스매칭부(20)와 연결되고, 센서(10)로 물체(60) 접근 시 생성되는 미세 전류와 전압을 증폭시키고 코일(200)로 전기를 제공하는 증폭부(30);를 더 포함할 수 있다. 임피던스매칭부(20)는 각각의 코일(200)의 양 단으로부터 전달되는 신호(미세한 전류 또는 전압) 간 임피던스 차에 의한 반사를 감소시켜 신호의 손실을 감소시킴으로써 신호 전달 효율을 최대화할 수 있다. 그리고, 증폭부(30)는, 전달 받은 신호를 증폭시키기 위한 증폭회로를 포함하고, 임피던스매칭부(20)로부터 전달 받은 신호를 증폭시켜 제1제어부(41)로 전달할 수 있다.
본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 증폭부(30)와 연결되고 증폭된 전류와 전압의 파형을 분석하는 제1제어부(41); 및 제1제어부(41)와 연결되고 물체(60) 또는 센서(10)의 위치 변화에 대해 분석하는 제2제어부(42);를 더 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 제1제어부(41) 또는 제2제어부(42)와 연결되고 철(Fe)을 포함한 물체(60) 또는 센서(10)의 위치 변화를 시각적으로 출력하는 출력부(50)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 포함된 제1제어부(41), 제2제어부(42) 및 출력부(50)에 대한 사항은, 상기된 본 발명의 제1실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 포함된 제1제어부(41), 제2제어부(42) 및 출력부(50)에 대한 사항과 동일하다.
본 발명의 실시 예에서는, 본 발명의 제1실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치와 같이 각각의 센서(10)가 병렬 배치되는 사항 및, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치와 같이 하나의 센서(10)에서 코일(200)이 직렬 배치되는 사항을 구분하여 설명하고 있으나, 하나의 센서(10)에 코일(200)이 직렬 배치된 센서(10)가 복수 개로 형성되고 각각의 센서(10)가 병렬 배치되며, 이 때, 각각의 센서(10)에 대해 각각의 코일(200) 위치가 서로 상이하여 상기와 같이 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 무극 부위에 대한 영향을 방지하도록 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치가 형성될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치가 형성되는 경우에도 상기된 구성 및 원리가 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 제3실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 대해 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 센서의 개략도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치의 개략도이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치의 개략도이다. 도 6과 도 8에서, 2점 쇄선으로 표시된 각각의 영역은, 각각의 영역에 대응되는 각각의 센서(10)의 측정 가능 영역(범위)일 수 있다.
도 6과 도 8에서는, 이해의 편의를 위해, 각각의 센서(10)의 측정 가능 영역이 다소 작게 표현되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 각각의 센서(10)의 측정 가능 영역은 더 크게 형성될 수 있다. 그리고, 도 8에서는, 이해의 편의를 위해, 리드선의 연결 등이 생략되고 센서(10)의 배치만 표현되어 있다.
도 6내지 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 내부공간을 구비하는 하우징(300), 하우징(300)의 내부공간에 인입되어 형성되는 코어(100) 및, 코어(100)의 위치에 대응되는 하우징(300)의 외주면 일부위에 권선되는 코일(200),을 구비하는 센서(10);를 복수 개 포함한다.
여기서, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 철(Fe)을 포함한 물체(60)와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성될 수 있다. 유도 자기장의 형성 원리 및 코어(100)의 형성 등에 대한 사항은, 상기된 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치의 제1실시 예에 기재된 사항과 동일하다.
도 6 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 복수 개의 센서(10) 각각은 방사형으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 센서(10) 중 제3-1센서(13)와 제3-2센서(14)가 방사형으로 형성될 수 있다. (방사형을 형성하는 나머지 센서도 존재하나, 설명의 편의를 위해 제3-1센서(13)와 제3-2센서(14)만 부호를 구비시켜 설명하도록 한다.)
상기와 같이, 복수 개의 센서(10) 각각이 방사형으로 배치되는 경우, 복수 개의 센서(10) 각각의 측정 가능 영역이 인접하여 형성되거나 교차되게 형성되어, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치에 의해 감지되는 물체에 대한 감지 효율이 현저히 향상될 수 있다. 특히, 도 8에서 보는 바와 같이, 복수 개의 센서(10) 각각이 3차원 방사형으로 배치되는 경우, 복수 개의 센서(10)에 의한 측정 가능 영역은 구 형상으로 형성될 수 있고, 이에 따라, 상기와 같이 감지 효율이 증대될 뿐만 아니라, xyz축 어느 방향으로 물체가 이동하더라도 물체에 대한 감지가 용이한 장점이 있을 수 있다. 그리고, 단일의 센서(10)를 각각 별도로 배치하는 경우에는, 센서(10)의 측정 가능 영역을 고려한 배치 설계가 용이하지 않을 수 있으나, 복수 개의 센서(10)를 방사형으로 배치하고 이와 같이 형성된 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치를 이용하는 경우, 원통형 또는 구형 등과 같이 측정 가능 영역이 형성됨으로써, 측정 가능 영역 연산이 용이하여 물체에 대한 감지 영역 설계가 용이할 수 있다.
도 6내지 도 8에서, 도면의 좌측에서 우측으로 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 센서(10)에 근접하도록 이동하는 경우, 코어(100)에는 순간적으로 자기장의 변화가 발생하고, 이에 따라 코일(200)에 미세한 전압과 전류가 유도 생성될 수 있다. 이 때, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 N극과 S극이 바뀌는 부위인 무극 부위가 제3-1코어(131)를 지나가는 경우, 제3-1센서(13)에 구비된 제3-1코어(131)와 제3-1코일(231)에 의해 유도된 전압과 전류의 생성은 중단될 수 있다. 여기서, 무극 부위에 의해 자기력선이 제3-1코어(131)와 제3-1코일(231)에 영향을 완전히 주지 않는 경우뿐만 아니라, 자기력선이 제3-1코어(131)와 제3-1코일(231)에 일부 영향을 준다고 해도 무극 부위에 인접해서는 자속밀도가 현저히 감소하여 유도 전압과 전류의 생성이 중단될 수 있다.
반면에, 동일 시점에 제3-2센서(14)에 구비된 제3-2코어(132)와 제3-2코일(232)은 철(Fe)을 포함한 물체(60)가 발생시키는 N 또는 S극을 통한 자계의 왜곡에 영향을 받기 때문에, 즉, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 자기장 이동에 대한 영향을 받기 때문에, 제3-2코일(232)에 미세한 전압과 전류가 유도될 수 있다.
그리고, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)의 일단이 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)의 일단과 연결되고, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)의 타단이 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)의 타단과 연결될 수 있다. 이에 따라, 하나의 센서(10)의 리드선과 다른 센서(10)의 리드선을 동일한 신호끼리 연결할 수 있다.
구체적으로, 어느 하나의 센서(10)에 구비된 코어(100)와 코일(200)(제3-1코어(131)와 제3-1코일(231)) 및 다른 센서(10)에 구비된 코어(100)와 코일(200)(제3-2코어(132)와 제3-2코일(232))에 유도 자기장이 생성되는 경우, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)에는 미세한 전류와 전압이 생성되어 +극과 -극이 형성될 수 있고, 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)에도 마찬가지로 미세한 전류와 전압이 생성되어 +극과 -극이 형성될 수 있다. 이 때, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)의 +극을 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)의 +극과 연결시키고, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)의 -극을 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)의 -극과 연결시킬 수 있다.
이와 같은 동일 신호의 연결에 의해, 상기와 같이 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 무극 부위가 하나의 센서(10)를 통과 시, 하나의 센서(10)에 구비된 코일(200)에 전류 및 전압 생성이 중단되더라도, 다른 센서(10)에 구비된 코일(200)에 전류 및 전압이 생성되어, 센서(10)가 연속적이며 정상적으로 작동할 수 있다.
본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 복수 개의 코일(200) 각각에 연결된 리드선과 연결되고, 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스매칭부(20); 및 임피던스매칭부(20)와 연결되고, 센서(10)로 물체(60) 접근 시 생성되는 미세 전류와 전압을 증폭시키고 코일(200)로 전기를 제공하는 증폭부(30);를 더 포함할 수 있다. 임피던스매칭부(20)는 각각의 코일(200)의 양 단으로부터 전달되는 신호(미세한 전류 또는 전압) 간 임피던스 차에 의한 반사를 감소시켜 신호의 손실을 감소시킴으로써 신호 전달 효율을 최대화할 수 있다. 그리고, 증폭부(30)는, 전달 받은 신호를 증폭시키기 위한 증폭회로를 포함하고, 임피던스매칭부(20)로부터 전달 받은 신호를 증폭시켜 제1제어부(41)로 전달할 수 있다.
본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 증폭부(30)와 연결되고 증폭된 전류와 전압의 파형을 분석하는 제1제어부(41); 및 제1제어부(41)와 연결되고 물체(60) 또는 센서(10)의 위치 변화에 대해 분석하는 제2제어부(42);를 더 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 제1제어부(41) 또는 제2제어부(42)와 연결되고 철(Fe)을 포함한 물체(60) 또는 센서(10)의 위치 변화를 시각적으로 출력하는 출력부(50)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 제3실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 포함된 제1제어부(41), 제2제어부(42) 및 출력부(50)에 대한 사항은, 상기된 본 발명의 제1실시 예에 따른 무극 보정 및 변위 측정 장치에 포함된 제1제어부(41), 제2제어부(42) 및 출력부(50)에 대한 사항과 동일하다.
도 9와 도 10은 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서에 물체가 통과하는 경우에 대한 신호 패턴 그래프이다. 구체적으로, 도 9의 (a)는, 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서(10)가 단일로 형성되고, 센서(10)의 길이 방향 축이 지면에 대해 수직 방향인 경우에 대한 그래프이고, 도 9의 (b)는, 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서(10)가 병렬로 배치되고, 센서(10)의 길이 방향 축이 지면에 대해 수직 방향인 경우에 대한 그래프이다. 그리고, 도 10의 (a)는, 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서(10)가 단일로 형성되고, 센서(10)의 길이 방향 축이 지면에 대해 수평 방향인 경우에 대한 그래프이고, 도 10의 (b)는, 본 발명의 제1실시 예에 따른 센서(10)가 병렬로 배치되고, 센서(10)의 길이 방향 축이 지면에 대해 수평 방향인 경우에 대한 그래프이다.
도 9와 도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치를 이용하는 경우, 센서(10)의 길이 방향 축이 지면에 수직 또는 수평 방향으로 형성되는지 여부에 상관 없이, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치를 이용한 물체(60) 감지가 용이하게 수행되는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 센서(10)를 단일로 이용하는 경우와 복수 개의 센서(10)를 병렬로 배치시켜 이용하는 경우의 비교에서 보는 바와 같이, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치를 이용하는 경우, 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 무극 부위와 관계 없이 철(Fe)을 포함한 물체(60)의 변위 발생을 정상적이며 연속적으로 측정할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 철을 포함한 물체(60)의 미세한 자기장 및 플럭스량의 변화를 감지할 수 있어, 초저전력으로 철을 포함한 물체(60)의 위치, 변위 등을 감지할 수 있다. 또한, 상기와 같이 물체(60)의 자기장이 소강되는 범위인 무극 범위가 발생하여도, 인접한 다른 센서(10) 또는 코일(200)에 의해 철을 포함한 물체(60)의 자기장 감지가 가능하여, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치가 정상적이며 연속적으로 작동할 수 있다. 그리고, 상기와 같이, 지면에 대한 센서(10)의 설치 방향 등에 의한 별도의 영향이 최소화되어, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치의 배치 등에 관계 없이 감지 및 측정이 가능하다. 이에 더하여, 본 발명의 무극 보정 및 변위 측정 장치는, 상기와 같이 철을 포함한 물체의 미세한 자기장 및 플럭스량의 변화를 감지할 수 있으므로 공기, 토양, 물 등의 영향에 관계없이 동일한 성능을 발휘할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 센서 11 : 제1-1센서
12 : 제1-2센서 13 : 제3-1센서
14 : 제3-2센서 20 : 임피던스매칭부
30 : 증폭부 41 : 제1제어부
42 : 제2제어부 50 : 출력부
60 : 물체 100 : 코어
111 : 제1-1코어 112 : 제1-2코어
121 : 제2-1코어 122 : 제2-2코어
131 : 제3-1코어 132 : 제3-2코어
200 : 코일 211 : 제1-1코일
212 : 제1-2코일 221 : 제2-1코일
222 : 제2-2코일 231 : 제3-1코일
232 : 제3-2코일 300 : 하우징

Claims (12)

  1. 내부공간을 구비하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 인입되어 형성되는 코어 및, 상기 코어의 위치에 대응되는 상기 하우징의 외주면 일부위에 권선되는 코일,을 구비하는 센서;를 복수 개 포함하고,
    복수 개의 상기 센서 각각은 병렬로 배치되며,
    하나의 하우징에 대한 코어 및 코일의 위치는, 다른 하우징에 대한 코어 및 코일의 위치와 상이하고,
    철(Fe)을 포함한 물체와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성되는 것을 특징으로 하는 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하나의 센서에 구비된 코일의 일단이 다른 센서에 구비된 코일의 일단과 연결되고, 상기 하나의 센서에 구비된 코일의 타단이 상기 다른 센서에 구비된 코일의 타단과 연결되는 것을 특징으로 하는 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    복수 개의 상기 코일 각각에 연결된 리드선과 연결되고, 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스매칭부; 및
    상기 임피던스매칭부와 연결되고, 상기 센서로 상기 물체 접근 시 생성되는 미세 전류와 전압을 증폭시키는 증폭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 증폭부와 연결되고 증폭된 전류와 전압의 파형을 분석하는 제1제어부; 및
    상기 제1제어부와 연결되고 상기 물체 또는 상기 센서의 위치 변화에 대해 분석하는 제2제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치.
  5. 내부공간을 구비하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 인입되어 형성되는 복수 개의 코어 및, 상기 복수 개의 코어 각각의 위치에 대응되는 상기 하우징의 외주면 각 부위에 각각 권선되는 복수 개의 코일을 구비하는 센서;를 포함하고,
    상기 복수 개의 코일 각각은 직렬로 배치되며,
    하나의 코어는 다른 코어와 이격되어 형성되고,
    철(Fe)을 포함한 물체와의 거리 변화에 의해 유도 자기장이 형성되는 것을 특징으로 하는 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 개의 코일 중 하나의 코일의 일단이 다른 코일의 일단과 연결되고, 상기 하나의 코일의 타단이 다른 코일의 타단과 연결되는 것을 특징으로 하는 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 개의 코일 각각에 연결된 리드선과 연결되고, 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스매칭부; 및
    상기 임피던스매칭부와 연결되고, 상기 센서로 상기 물체 접근 시 생성되는 미세 전류와 전압을 증폭시키는 증폭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 증폭부와 연결되고 증폭된 전류와 전압의 파형을 분석하는 제1제어부; 및
    상기 제1제어부와 연결되고 상기 물체 또는 상기 센서의 위치 변화에 대해 분석하는 제2제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서치코일 타입 센서를 이용한 물체의 무극 보정 및 변위 측정 장치.
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