KR102314263B1 - System for continuously measuring suspended solids and turbidity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수질 관리를 위하여 수중 부유물질 및 탁도물질의 농도를 정확하게 측정하면서도 연속적으로 측정할 수 있도록 한 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an online turbidity and suspended matter measurement system, and more particularly, to an on-line turbidity and suspended matter measurement system that enables continuous measurement while accurately measuring the concentration of suspended substances and turbidity substances in water for water quality management will be.
일반적으로 수중 부유물질이란 입자 직경이 2㎛ 이상을 갖는 물에 용해되지 않는 물질을 말하고, 수중 탁도물질이란 입자 직경이 2㎛ 미만을 갖는 물질로서, 오염된 물의 수질을 표시하는 지표로 사용되고 있다.In general, suspended matter in water refers to a substance that does not dissolve in water having a particle diameter of 2 μm or more, and turbidity in water is a substance having a particle diameter of less than 2 μm, and is used as an index indicating the quality of polluted water.
이러한 부유물질 및 탁도물질은 폐수 중에 유기질 및 무기질의 고형물로서 포함되어 하천, 호수, 해역 등의 자연수역에 방류되면 물의 탁도를 높이고 외관을 더럽히며, 생물이 분해 가능한 유기물질인 용존산소를 감소시키는 등 수질을 오염시키는 원인이 된다.These suspended substances and turbidity substances are contained as organic and inorganic solids in wastewater, and when they are discharged into natural waters such as rivers, lakes, and seas, they increase the turbidity of the water, pollute its appearance, and reduce dissolved oxygen, which is an organic substance that can be decomposed by living things. It can cause water pollution.
따라서, 수질 관리를 위하여 수중 부유물질 및 탁도물질의 농도를 정확하게 측정하면서도 연속적으로 측정하는 방법이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a method for continuously measuring the concentrations of suspended substances and turbidity substances in water for water quality management.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 측정 대상의 물을 연속적으로 통과시킬 수 있는 구조로 구비된 수조와, 수중 부유물질 및 탁도물질의 농도를 LED 광원에 의한 산란광 및 투과광을 이용하여 측정하는 측정센서 등을 이용하여, 수질 관리를 위하여 수중 부유물질 및 탁도물질의 농도를 정확하게 측정하면서도 연속적으로 측정할 수 있도록 한 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above points, and a water tank having a structure that can continuously pass water to be measured, and the concentration of suspended substances and turbidity substances in the water using scattered light and transmitted light by an LED light source An object of the present invention is to provide an online turbidity and suspended matter measurement system that enables continuous measurement while accurately measuring the concentration of suspended substances and turbidity substances in water for water quality management by using a measurement sensor that measures them.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 소정 높이의 수조지지대 상에 고정 설치되어, 측정 대상의 물이 순환 가능하게 저장되는 수조; 상기 수조의 일측 저부에는 측정 대상의 물을 수조 내로 공급하기 위하여 연결되는 인렛 파이프; 상기 수조의 타측 하단부에는 측정 후의 물을 배출시키기 위하여 연결되는 아웃렛 파이프; 상기 수조의 내부를 제1실과 제2실과 제3실로 구분하기 위하여 상기 수조의 내부에서 일측부 및 타측부에 각각 장착되는 소정 높이의 제1격벽과 제2격벽; 상기 수조의 상부에 개폐 가능하게 부착되는 개폐형 커버; 및 구동회로가 내장된 몸체부와, 몸체부의 하부에 장착되는 LED 발광소자, 제1수광소자 및 제2수광소자를 포함하는 측정부로 구성되고, 상기 개폐형 커버에 몸체부가 높이 조절 가능하게 체결되는 동시에 상기 측정부가 제2실 내에 채워진 물 속에 잠기어 부유물질 내지 탁도물질을 측정하도록 한 측정센서; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides: a water tank which is fixedly installed on a water tank support of a predetermined height, in which water to be measured is circulated; an inlet pipe connected to the bottom of one side of the water tank to supply water to be measured into the water tank; an outlet pipe connected to the other lower end of the water tank to discharge water after measurement; a first partition wall and a second partition wall of a predetermined height respectively mounted on one side and the other side inside the water tank to divide the inside of the water tank into a first room, a second room, and a third room; an openable and openable cover attached to the upper portion of the water tank so as to be open and closed; and a body part having a built-in driving circuit, and a measuring part including an LED light emitting device mounted on the lower part of the body part, a first light receiving element and a second light receiving element, and the body part is fastened to the opening and closing cover so as to be adjustable in height. a measuring sensor in which the measuring unit is immersed in the water filled in the second chamber to measure suspended matter or turbidity; It provides an online turbidity and suspended matter measurement system, characterized in that it comprises a.
상기 측정센서의 구동회로의 측정부 회로는: 상기 제1수광소자 및 제2수광소자와 연결되어 산란광 및 투과광 신호를 필터링하는 EMI 및 RC 필터와, 필터링된 신호를 증폭시키는 연산증폭기와, 증폭된 신호를 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터와, 디지털 신호를 수신하여 물(시료)에 대한 부유물질 및 탁도물질의 농도를 계산하는 마이크로 프로세서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The measuring circuit of the driving circuit of the measuring sensor includes: an EMI and RC filter connected to the first light receiving element and the second light receiving element to filter the scattered light and transmitted light signals, an operational amplifier for amplifying the filtered signal, and the amplified An analog-to-digital converter for converting a signal to digital, and a microprocessor for receiving the digital signal and calculating the concentration of suspended matter and turbidity in water (sample).
상기 측정센서의 구동회로는: 상기 측정부 회로 외에 구동회로에 전원을 인가하는 전원회로와, 상기 마이크로프로세서를 서지전압으로부터 보호하는 제1절연회로와, 상기 마이크로프로세서의 처리속도를 증가시키고 동작 오차를 최소화시키는 외부 클록 및 리셋회로와, 외부와의 온라인 통신을 위하여 상위 인터페이스와 통신을 위한 RS-485회로와, RS-485회로를 절연시키기 위한 제2절연회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The driving circuit of the measuring sensor includes: a power supply circuit for applying power to a driving circuit other than the measuring unit circuit, a first insulating circuit for protecting the microprocessor from surge voltage, increasing the processing speed of the microprocessor, and operating error It is characterized in that it is configured to include an external clock and reset circuit for minimizing
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the means for solving the above problems, the present invention provides the following effects.
본 발명에 따르면, 측정 대상의 물을 연속적으로 통과시킬 수 있는 구조로 구비된 수조와, 수중 부유물질 및 탁도물질의 농도를 LED 광원에 의한 산란광 및 투과광을 이용하여 측정하는 측정센서 등을 이용하여, 수질 관리를 위하여 수중 부유물질 및 탁도물질의 농도를 정확하게 측정하면서도 연속적으로 측정할 수 있다.According to the present invention, using a water tank having a structure that allows water to be measured to pass continuously, and a measurement sensor that measures the concentration of suspended substances and turbidity substances in water using scattered light and transmitted light by an LED light source, etc. For water quality management, it is possible to measure the concentration of suspended substances and turbidity substances in water continuously while accurately measuring them.
도 1은 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템을 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템을 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템의 측정센서를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템의 구성 중 측정센서의 측정부를 도시한 확대 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템의 구성 중 측정센서의 측정 원리를 도시한 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템의 구성 중 측정센서에 포함된 구동회로의 측정부 회로를 도시한 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템의 구성 중 측정센서에 포함된 구동회로 전체를 도시한 구성도.1 is a front view showing an online turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention;
2 is a side view showing an online turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention;
Figure 3 is a front view showing the measurement sensor of the online turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention,
Figure 4 is an enlarged cross-sectional view showing the measurement part of the measurement sensor during the configuration of the online turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention;
5 is a schematic diagram showing the measurement principle of the measurement sensor in the configuration of the online turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention;
6 is a configuration diagram showing a circuit of a measurement unit of a driving circuit included in a measurement sensor among the configuration of an on-line turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention;
7 is a configuration diagram showing the entire driving circuit included in the measurement sensor among the configuration of the online turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템을 나타내고, 도 3은 본 발명에 따른 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템의 측정센서를 도시한 정면도이다.1 and 2 show the on-line turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention, Figure 3 is a front view showing the measurement sensor of the online turbidity and suspended matter measurement system according to the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 24시간 연속 수중의 부유물질 내지 탁도물질을 측정하기 위하여 측정 대상의 물이 순환 가능하게 저장되는 수조(10)가 구비되고, 이 수조(10)는 소정 높이의 수조지지대(20) 상에 고정 설치된다.As shown in FIGS. 1 and 2 , a
상기 수조(10)의 일측 저부에는 측정 대상의 물을 수조 내로 공급하기 위한 인렛 파이프(22)가 연결되고, 수조(10)의 타측 하단부에는 측정 후의 물을 배출시키기 위한 아웃렛 파이프(24)가 연결된다.An
또한, 상기 수조(10)의 내부에서 일측부 및 타측부에는 각각 소정 높이의 제1격벽(11)과 제2격벽(12)이 형성되어, 수조(10)의 내부는 제1실(1)과 제2실(2)과 제3실(3)로 구비된다.In addition, a
이에, 상기 인렛 파이프(22)는 제1실(1)로 물 공급 가능하게 연결되고, 상기 아웃렛 파이프(24)는 제3실(3)에 물 배출 가능하게 연결된다.Accordingly, the
이때, 상기 제1격벽(11)을 이용하여 수조(10) 내에 제1실(1)을 형성한 이유는 상기 인렛 파이프(22)로부터 제1실(1)로 물이 유입되며 먼저 채워질 때 기포가 발생되는 동시에 파티클이 함께 유입되는 바, 물이 제1격벽(11)을 타고 넘을 때 기포가 제거되는 동시에 파티클이 여과되도록 함에 있다.At this time, the reason for forming the
다시 말해서, 측정센서(100)에 의한 부유물질 내지 탁도물질 센싱 동작시, 물에 기포 및 파티클이 존재하면, 측정값에 방해를 일으키게 되어 측정 정확도를 떨어뜨리게 되므로, 이를 방지하고자 제1실(1)로 유입된 물이 제1격벽(11)을 타고 제2실(2)로 넘어갈 때 기포가 제거되는 동시에 파티클이 용이하게 여과될 수 있다.In other words, when air bubbles and particles are present in the water during the sensing operation of suspended substances or turbidity substances by the
이에, 상기 제2실(2) 내에 채워지는 물은 기포 및 파티클이 제거된 상태이므로, 측정센서(100)에 의한 부유물질 내지 탁도물질 센싱 동작이 정밀하게 이루어질 수 있다.Accordingly, since the water filled in the
이때, 상기 제2격벽(12)은 부유물질 내지 탁도물질의 센싱을 마친 물이 일정한 속도로 제3실(3)로 넘어가도록 해줌으로써, 제3실(3) 내에 연결된 아웃렛 파이프(24)를 통하여 측정 후의 물이 일정한 속도로 배출될 수 있다.At this time, the
한편, 상기 수조(10)의 상부에는 개폐형 커버(13)가 장착되고, 이 개폐형 커버(13)에는 수조 내의 물에 잠기어 부유물질 내지 탁도물질을 측정하기 위한 측정센서(100)가 삽입 체결된다.On the other hand, an
바람직하게는, 상기 수조(10)는 6면이 모두 외부 빛을 차단할 수 있도록 충분한 두께(약 10mm)로 제작되며, 이에 측정센서(100)는 센싱을 위한 외부 방해효과로부터 영향을 받지 않게 되고, 그에 따라 측정센서(100)의 안정적인 센싱이 이루어질 수 있다.Preferably, the
특히, 상기 측정센서(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)와, 몸체부(110)의 상단부에 연결되는 커넥터(102) 및 케이블(104)과, 몸체부(110)의 하단부에 장착되어 물 속에 잠긴 상태에서 부유물질 내지 탁도물질을 실질적으로 측정하는 측정부(120)와, 상기 커넥터(102)와 도전 및 신호 전달 가능하게 연결되면서 몸체부(110)의 내부에 내장되는 구동회로(130)를 포함하여 구성된다.In particular, as shown in FIG. 3 , the
상기 측정센서(100)의 몸체부(110)는 내구성이 좋고 부식에 강한 서스(SUS) 재질을 이용하여 원기둥 형태의 길쭉한 형상으로 제작된다.The
상기 케이블(104)에는 온라인을 통한 제어반의 지시계(미도시됨)와 연결되고, 지시계로부터 제공되는 전원이 구동회로(130)로 공급되어 측정센서(100)의 센싱 작동이 이루어질 수 있다.The
바람직하게는, 상기 측정센서(100)의 몸체부(110)에는 수조(10)의 개폐형 커버(13)에 형성된 홀(14)의 외주부에 거치되도록 한 거치대(112)가 높이 조절 가능하게 장착된다.Preferably, on the
더욱 바람직하게는, 상기 거치대(112)는 아세탈 재질로서 측정센서(100)의 몸체부(110)에 나사 방식으로 높이 조절 가능하게 체결되어, 측정센서(100)의 측정부(120)가 수조 내의 제2실(2)에 채워진 물 속에 센싱 가능하게 잠기도록 조절될 수 있다.More preferably, the
여기서, 상기 측정센서(100)의 구성을 더 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Here, the configuration of the
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 24시간 연속 부유물질 측정시스템의 구성 중 측정센서의 측정부를 도시한 확대 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 24시간 연속 부유물질 측정시스템의 구성 중 측정센서의 측정 원리를 도시한 개략도이다.4 is an enlarged cross-sectional view showing the measurement part of the measuring sensor in the configuration of the 24-hour continuous suspended matter measurement system according to the present invention, and FIG. It is a schematic diagram showing the measurement principle.
상기 측정센서(100)의 측정부(120)는 LED 광원에 의한 산란광 및 투과광을 이용하여 수중 부유물질 및 탁도물질의 농도를 실질적으로 측정하는 부분으로서, 측정블럭(124)에 장착되는 880nm 중심파장을 갖는 광원인 1개의 LED 발광소자(121)와 2개의 제1 및 제2수광소자(122,123)를 포함한다.The
보다 상세하게는, 상기 측정부(120)의 측정블럭(124)은 그 상부에 몸체부(110)의 하단부에 압입 장착되도록 2열 이상의 오링 삽입홈(125)이 형성되고, 그 저부에 물이 유입되는 물 유입홈(126)이 형성된 구조로 구비되고, 상기 광원인 LED 발광소자(121)는 측정블럭(124)의 하부에서 물 유입홈(126)의 일측부에 장착되며, 상기 제1수광소자(122)는 산란광을 수광하도록 측정블럭(124)의 하부에서 물 유입홈(126)의 천정면에 장착되며, 상기 제2수광소자(123)는 투과광을 수광하도록 측정블럭(124)의 하부에서 물 유입홈(126)의 타측부에 장착된다.In more detail, two or more rows of O-
이때, 상기 광원인 LED 발광소자(121)와 제2수광소자(123)가 일직선을 이루는 소정 거리를 유지하며 배열되고, 상기 제1수광소자(122)는 LED 발광소자(121)와 제2수광소자(123) 간의 거리의 1/2 위치에서 직교된 위치에 배열된다.At this time, the LED
바람직하게는, 상기 LED 발광소자(121)와 제2수광소자(123) 간의 거리의 1/2 위치를 기준으로, 상기 LED 발광소자(121)와 제1수광소자(122)와 제2수광소자(123)는 서로 동일한 거리를 유지하도록 하되, 이 동일한 거리가 길어질수록 신호 감도가 좋어질 수 있다.Preferably, based on a 1/2 position of the distance between the LED
또한, 상기 LED 발광소자(121)와 제1수광소자(122)와 제2수광소자(123)가 직접 측정대상 물(시료)과 접촉하는 것을 방지하는 동시에 보호하기 위하여, 상기 LED 발광소자(121)와 제1수광소자(122)와 제2수광소자(123)의 각 앞쪽에는 사파이어 윈도우(127)가 장착된다.In addition, in order to prevent and protect the LED
이때, 상기 사파이어 윈도우(127)는 적외선 파장의 빛 투과율이 매우 우수하고, 굴절율이 작아 정밀한 IR 분광기에서 자주 활용되는 소재이므로, 물(시료)과 직접 접촉하는 사파이어 윈도우가 혼탁한 시료에 의해 오염된다 하더라도 산란광 및 투과광 신호의 비율로 정량하는 분석방법 특성 상 그 영향이 적고, 결국 측정대상 물(시료)에 대한 부유물질 및 탁도물질의 농도를 측정하는데 전혀 문제가 없다.At this time, the
한편, 상기 측정센서(100)의 구동회로(130)의 측정부 회로는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1수광소자(122) 및 제2수광소자(123)와 연결되어 산란광 및 투과광 신호를 필터링하는 EMI 및 RC 필터(131)와, 필터링된 신호를 증폭시키는 연산증폭기(132)와, 증폭된 신호를 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(133, ADC)와, 디지털 신호를 수신하여 물(시료)에 대한 부유물질 및 탁도물질의 농도를 계산하는 마이크로 프로세서(134)를 포함하여 구성된다.Meanwhile, as shown in FIG. 6 , the measuring circuit of the
이때, 상기 마이크로프로세서(134)는 PWM 제어 및 정전류 회로(135)를 통해 상기 LED 발광소자(121)의 광량을 제어하고, 상기 정전류 회로(135)는 온도에 따른 전압 변화에도 LED 발광소자의 광량이 변하지 않도록 일정한 전류로 제어한다.At this time, the
또한, 상기 마이크로프로세서(134)는 신호 대 잡음비(S/N비)에 따라 상기 연산증폭기(132)의 증폭비를 증가시키는 제어를 하는 바, 증폭비 증가에 따라 노이즈의 비율도 증가하지만 상기 EMI 및 RC 필터(131)에서 노이즈가 충분히 제거될 수 있다.In addition, the
한편, 상기 측정센서(100)의 구동회로(130)의 전체 회로는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기한 측정부 회로 외에 구동회로(130)에 전원을 인가하는 전원회로(140)와, 제1절연회로(141)와, 제2절연회로(142)와, RS-485회로(143) 등을 포함하여 구성된다.On the other hand, as shown in FIG. 7 , the entire circuit of the driving
이에, 상기 전원회로(130)는 측정부 회로 등에 전원을 분배하여 인가하고, 상기 마이크로프로세서(134)는 구동회로 전체를 총괄하고 제어하는 가장 핵심적인 역할을 수행하기 때문에 제1절연회로(141)를 전원회로(140)와 마이크로프로세서(134) 사이에 두어 순간적인 서지(Surge)전압이 인가되어도 마이크로프로세서(134)가 충격을 받지 않도록 보호될 수 있다.Accordingly, the
또한, 상기 마이크로프로세서(134)에 내부 클록이 내장되어 있지만, 외부 클록을 사용하면 처리속도를 증가(오버 클록)시킬 수 있으므로, 정밀한 외부 클록 및 리셋(144)(외부 클록 및 리셋 회로를 말함)을 사용하여 마이크로프로세서(134)의 처리속도를 증가시키고 동작 오차를 최소화시킬 수 있다.Also, although an internal clock is built into the
또한, 상기 마이크로프로세서(134)는 상기한 측정부 회로 전체를 제어하고 총괄하는 바, 상기 RS-485회로(143)는 외부와의 온라인 통신을 위하여 상위 인터페이스와 통신 가능하게 연결된다.In addition, the
이때, 상기 RS-485회로(143)가 외부 장치와 온라인을 위한 전선으로 연결되기 때문에 불안정한 환경에서 이 전선을 따라 높은 전류가 역으로 흘러 들어올 수 있는 바, 이를 상기 제2절연회로(142)에서 차단하게 된다.At this time, since the RS-485
여기서, 상기한 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템에 대한 측정 과정을 살펴보면 다음과 같다.Here, the measurement process for the above-described online turbidity and suspended matter measurement system is as follows.
먼저, 상기 인렛 파이프(22)를 통하여 수조(10)로 측정대상의 물(시료)을 공급하면, 수조(10)내의 제1실(1)로 물이 유입되며 먼저 채워진 후, 제1격벽(11)을 타고 제2실(2)로 넘을 때 물에 포함된 기포 및 파티클이 여과된다.First, when water (sample) to be measured is supplied to the
이어서, 상기 제2실(2) 내에 기포 및 파티클이 제거된 물이 채워지게 되면, 상기 수조(10)의 개폐형 커버(13)에 장착된 측정센서(100)의 측정부(120)가 물 속에 잠기는 상태가 된다.Subsequently, when the
이에, 상기 측정부(120)가 물 속에 잠기게 됨에 따라, 측정부(120)의 측정블럭(124)에 형성된 물 유입홈(126)에도 물이 채워지는 상태가 된다.Accordingly, as the measuring
다음으로, 상기 LED 발광소자(121)가 작동되어 측정대상 물(시료)에 대하여 빛이 조사된다.Next, the LED
이때, 상기 광원 선정 시 자외선(UV) 파장은 너무 에너지가 강하고, 그 방출 거리가 짧아 측정에 부적합하고, 가시광선 파장은 색도를 띄는 시료에 대해서는 방해효과를 받게 되므로, 근적외선 파장(λ = 880nm)을 사용함으로써, 시료 색도의 영향을 최소화할 수 있고, 적외선 중에서 파장이 짧기 때문에 에너지가 강하여 방해효과를 최소화하면서 높은 감도를 가질 수 있다. At this time, when the light source is selected, the ultraviolet (UV) wavelength has too much energy, and its emission distance is short, making it unsuitable for measurement, and the visible light wavelength has a disturbing effect on samples with chromaticity, so the near-infrared wavelength (λ = 880 nm) By using , the influence of sample chromaticity can be minimized, and since the wavelength in infrared is short, the energy is strong, so that the interference effect can be minimized and high sensitivity can be obtained.
이에, 상기 LED 발광소자(121)로부터 근적외선 파장을 갖는 빛이 측정대상 물(시료)에 대하여 조사될 수 있다.Accordingly, light having a near-infrared wavelength from the LED
연이어, 상기 LED 발광소자(121)로부터 근적외선 파장을 갖는 빛이 물(시료)에 존재하는 입자(부유물질 및 탁도물질 입자)에 닿게 되면서 산란광이 발생하는 동시에 입자를 그대로 투과하는 투과광을 발생된다.Subsequently, as the light having a near-infrared wavelength from the LED
따라서, 상기 제1수광소자(122)에서 산란광을 수광하는 동시에 상기 제2수광소자(123)에서 투과광을 수광하게 되고, 이때의 산란광 및 투과광 신호가 상기 측정센서(100)의 구동회로(130)에 포함된 마이크로 프로세서(134)로 입력되어 물(시료) 내 부유물질 및 탁도물질에 대한 입자 크기 및 농도를 계산하게 된다.Accordingly, the first
예를 들어, 레일리(Rayleigh) 산란 공식에 따르면 측정가능한 입자의 최대 크기는 아래의 식 1에 의하여 계산될 수 있다.For example, according to the Rayleigh scattering formula, the maximum size of a measurable particle can be calculated by
(식 1) : x = 2πr/λI (Equation 1): x = 2πr/λ I
위의 식 1에서, x는 입자의 크기, λI는 입사광의 파장 길이를 나타낸다.In
이에 따라, 위와 같이 계산되는 물(시료) 내 부유물질 및 탁도물질에 대한 입자 크기 및 농도는 마이크로프로세서(134)로부터 상위 인터페이스와 통신을 위한 RS-485회로(143)를 통하여 외부로 실시간 전송될 수 있고, 결국 물(시료) 내 부유물질 및 탁도물질에 대한 입자 크기 및 농도를 외부에서 실시간으로 24시간 내내 모니터링할 수 있다.Accordingly, the particle size and concentration of suspended substances and turbidity substances in the water (sample) calculated as above are transmitted in real time from the
한편, 측정센서(100), LED 발광소자(121), 제1수광소자(122), 제2수광소자(123)에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.On the other hand, the measuring
상기 오염 방지 도포용 조성물은 시트레이트 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 시트레이트와 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.The antifouling coating composition contains citrate and diethylene glycol monobutyl ether in a molar ratio of 1:0.01 to 1:2, and the total content of citrate and diethylene glycol monobutyl ether is 1 to 10 based on the total aqueous solution. % by weight.
상기 시트레이트 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 측정센서(100), LED 발광소자(121), 제1수광소자(122), 제2수광소자(123)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.The citrate and diethylene glycol monobutyl ether preferably have a molar ratio of 1:0.01 to 1:2, and when the molar ratio is out of the above range, the
상기 시트레이트 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르는 전체 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 측정센서(100), LED 발광소자(121), 제1수광소자(122), 제2수광소자(123)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.The citrate and diethylene glycol monobutyl ether are preferably 1 to 10% by weight of the total aqueous solution of the composition, and when it is less than 1% by weight, the
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 측정센서(100), LED 발광소자(121), 제1수광소자(122), 제2수광소자(123)에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 측정센서(100), LED 발광소자(121), 제1수광소자(122), 제2수광소자(123)의 최종 도포막 두께는 700 ~ 2500Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 900 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 700 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2500 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.On the other hand, as a method of applying the present antifouling coating composition to the measuring
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 시트레이트 0.1 몰 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.In addition, the present antifouling coating composition may be prepared by adding 0.1 mol of citrate and 0.05 mol of diethylene glycol monobutyl ether to 1000 ml of distilled water and then stirring.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.The reason why the ratio of the components and the thickness of the coating film were numerically limited as described above was that the present inventor repeated several failures and analyzed through the test results. As a result, the optimal antifouling coating effect was exhibited at the ratio.
또한, 오링 삽입홈(125)에는 오링(미도시)이 삽입되는 바, 이 오링의 원료 함량비는, 고무 55중량%, 2-머캅토벤조치아졸 7중량%, 헥사메틸렌테트라민 6중량%, 카아본블랙 21중량%, 3C(N-PHENYL-N'-ISOPROPYL- P-PHENYLENEDIAMINE) 5중량%, 침강황 6중량%를 혼합한다.In addition, an O-ring (not shown) is inserted into the O-
카아본블랙은 내마모성, 열전도성 등을 증대하거나, 향상시키기 위해 첨가되며, 2-머캅토벤조치아졸과 헥사메틸렌테트라민은 촉진 향상 등을 위해 첨가된다.Carbon black is added to increase or improve abrasion resistance, thermal conductivity, etc., 2-mercaptobenzothiazole and hexamethylenetetramine are added to improve acceleration.
3C (N-PHENYL-N'-ISOPROPYL- P-PHENYLENEDIAMINE) 는 산화방지제로 첨가되며, 침강황은 촉진제 등의 역할을 위해 첨가된다. 3C (N-PHENYL-N'-ISOPROPYL-P-PHENYLENEDIAMINE) is added as an antioxidant, and precipitated sulfur is added to act as an accelerator.
따라서 본 발명은 오링의 탄성, 인성 및 강성이 증대되므로 내구성이 향상되며, 이에 따라 오링의 수명이 증대된다.Therefore, according to the present invention, the elasticity, toughness, and rigidity of the O-ring are increased, so that durability is improved, and thus the life of the O-ring is increased.
고무재질의 인장강도는 150Kg/㎠ 으로 형성된다. The tensile strength of the rubber material is 150Kg/cm2.
고무재질 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치 등을 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.The reason for limiting the rubber material constituents and constituents and limiting the numerical value of the mixing ratio is that the present inventor repeatedly failed several times and analyzed the test results to find the optimal effect in the composition and numerical limit ratio. indicated.
그리고, 수조(10) 내부에 제1격벽(11) 및 제2격벽(12)을 형성시킬 시 이들 사이의 접착력을 향상시키기 위해 수조(10)와 제1격벽(11), 제2격벽(12) 사이에 접착향상제가 도포될 수 있다. In addition, when the
접착향상제는 물 63중량부, N-히드록시메틸아크릴아미드 16중량부, 도데실설폰산 소듐 15중량부, 과황산암모늄 4중량부, 완충제 2중량부를 포함하여 이루어질 수 있다. The adhesion enhancer may include 63 parts by weight of water, 16 parts by weight of N-hydroxymethylacrylamide, 15 parts by weight of sodium dodecylsulfonate, 4 parts by weight of ammonium persulfate, and 2 parts by weight of a buffer.
N-히드록시메틸아크릴아미드는 접착성, 유연성, 내수성 등을 향상하기 위해 첨가되며, 도데실설폰산 소듐는 계면활성제의 역할을 하고, 과황산암모늄은 촉매제 역할을 한다.N-hydroxymethylacrylamide is added to improve adhesion, flexibility, water resistance, etc., sodium dodecylsulfonate acts as a surfactant, and ammonium persulfate acts as a catalyst.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.The reason for limiting the constituent materials and constituents as described above and limiting the numerical value of the mixing ratio is that the present inventors repeatedly failed several times and analyzed the test results to obtain the optimal effect from the constituents and numerical limiting ratios. indicated.
1 : 제1실 2 : 제2실
3 : 제3실 10 : 수조
11 : 제1격벽 12 : 제2격벽
13 : 개폐형 커버 14 : 홀
20 : 수조지지대 22 : 인렛 파이프
24 : 아웃렛 파이프 100 : 측정센서
102 : 커넥터 104 : 케이블
110 : 몸체부 112 : 거치대
120 : 측정부 121 : LED 발광소자
122 : 제1수광소자 123 : 제2수광소자
124 : 측정블럭 125 : 오링 삽입홈
126 : 물 유입홈 127 : 사파이어 윈도우
130 : 구동회로 131 : EMI 및 RC 필터
132 : 연산증폭기 133 : 아날로그-디지털 컨버터
134 : 마이크로프로세서 135 : 정전류 회로
140 : 전원회로 141 : 제1절연회로
142 : 제2절연회로 143 : RS-485회로
144 : 외부 클록 및 리셋(외부 클록 및 리셋 회로)1:
3:
11: first bulkhead 12: second bulkhead
13: openable cover 14: hole
20: tank support 22: inlet pipe
24: outlet pipe 100: measuring sensor
102: connector 104: cable
110: body 112: cradle
120: measurement unit 121: LED light emitting device
122: first light receiving element 123: second light receiving element
124: measuring block 125: O-ring insertion groove
126: water inlet groove 127: sapphire window
130: driving circuit 131: EMI and RC filter
132: operational amplifier 133: analog-digital converter
134: microprocessor 135: constant current circuit
140: power circuit 141: first insulation circuit
142: second insulation circuit 143: RS-485 circuit
144: external clock and reset (external clock and reset circuit)
Claims (3)
상기 수조(10)의 일측 저부에는 측정 대상의 물을 수조 내로 공급하기 위하여 연결되는 인렛 파이프(22);
상기 수조(10)의 타측 하단부에는 측정 후의 물을 배출시키기 위하여 연결되는 아웃렛 파이프(24);
상기 수조(10)의 내부를 제1실(1)과 제2실(2)과 제3실(3)로 구분하기 위하여 상기 수조(10)의 내부에서 일측부 및 타측부에 각각 장착되는 소정 높이의 제1격벽(11)과 제2격벽(12);
상기 수조(10)의 상부에 개폐 가능하게 부착되는 개폐형 커버(13); 및
구동회로(130)가 내장된 몸체부(110)와, 몸체부(110)의 하부에 장착되는 LED 발광소자(121), 제1수광소자(122) 및 제2수광소자(123)를 포함하는 측정부(120)로 구성되고, 상기 개폐형 커버(13)에 몸체부(110)가 높이 조절 가능하게 체결되는 동시에 상기 측정부(120)가 제2실(2) 내에 채워진 물 속에 잠기어 부유물질 내지 탁도물질을 측정하도록 한 측정센서(100)를 포함하여 구성되고;
상기 측정센서(100)의 구동회로(130)의 측정부 회로는:
상기 제1수광소자(122) 및 제2수광소자(123)와 연결되어 산란광 및 투과광 신호를 필터링하는 EMI 및 RC 필터(131)와, 필터링된 신호를 증폭시키는 연산증폭기(132)와, 증폭된 신호를 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(133, ADC)와, 디지털 신호를 수신하여 물(시료)에 대한 부유물질 및 탁도물질의 농도를 계산하는 마이크로 프로세서(134)를 포함하여 구성되며;
상기 측정센서(100)의 구동회로(130)는:
상기 측정부 회로 외에 구동회로(130)에 전원을 인가하는 전원회로(140)와, 상기 마이크로프로세서(134)를 서지전압으로부터 보호하는 제1절연회로(141)와, 상기 마이크로프로세서(134)의 처리속도를 증가시키고 동작 오차를 최소화시키는 외부 클록 및 리셋(144) 회로와, 외부와의 온라인 통신을 위하여 상위 인터페이스와 통신을 위한 RS-485회로(143)와, RS-485회로(143)를 절연시키기 위한 제2절연회로(142)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온라인 탁도 및 부유물질 측정시스템.a water tank 10 that is fixedly installed on the tank support 20 of a predetermined height, and in which water to be measured is circulated;
An inlet pipe 22 connected to the bottom of one side of the water tank 10 to supply water to be measured into the water tank;
an outlet pipe 24 connected to the other lower end of the water tank 10 to discharge water after measurement;
In order to divide the inside of the water tank 10 into a first chamber (1), a second chamber (2), and a third chamber (3), a predetermined portion mounted on one side and the other side of the water tank (10), respectively. The height of the first partition wall 11 and the second partition wall 12;
an opening/closing type cover 13 operably attached to the upper portion of the water tank 10; and
A body part 110 having a driving circuit 130 built therein, an LED light emitting device 121 mounted on a lower portion of the body part 110 , a first light receiving device 122 and a second light receiving device 123 are included. It is composed of a measuring part 120, and the body part 110 is height-adjustably fastened to the opening/closing cover 13, and at the same time, the measuring part 120 is submerged in the water filled in the second chamber 2, so that suspended matter It is configured to include a measurement sensor 100 to measure the turbidity material;
The measuring unit circuit of the driving circuit 130 of the measuring sensor 100 is:
An EMI and RC filter 131 connected to the first light receiving element 122 and the second light receiving element 123 to filter the scattered light and transmitted light signals, an operational amplifier 132 for amplifying the filtered signal, and the amplified an analog-to-digital converter 133 (ADC) for converting a signal to digital, and a microprocessor 134 for receiving the digital signal and calculating concentrations of suspended solids and turbidity substances in water (sample);
The driving circuit 130 of the measurement sensor 100 includes:
A power circuit 140 for applying power to the driving circuit 130 in addition to the measurement circuit, a first insulation circuit 141 for protecting the microprocessor 134 from a surge voltage, and the microprocessor 134 . An external clock and reset 144 circuit that increases processing speed and minimizes operation errors, an RS-485 circuit 143 for communication with an upper interface for online communication with the outside, and an RS-485 circuit 143 Online turbidity and suspended matter measurement system, characterized in that it comprises a second insulation circuit (142) for insulation.
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