KR102540020B1 - Tmr 센서 또는 mr 센서를 이용한 mri 변환기 및 그의 제어방법 - Google Patents

Tmr 센서 또는 mr 센서를 이용한 mri 변환기 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 복수개의 센서와 저항으로 구성된 센서부; 복수개의 키를 구비한 입력부; 정보를 표시하는 표시부; 상기 입력부 선택에 따라 상기 센서부의 동작을 설정하고, 상기 센서부에서 출력되는 정보를 수신하여 상기 표시부에 표시하거나 외부로 출력하는 제어부를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는, 반도체 소자의 발달로 자성에 따라 동작하는 저전력용의 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 또는 MR(Magneto Resistance)라는 소형의 반도체 소자를 이용하여 최소의 폭으로 1인치 파이프에 적용 가능하여, 소형 탱크에 적용이 가능하며, Flexible Type (유연한) 제품의 제작이 가능하기에 천고(설치 높이)에 제한이 없다.

Description

TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기 및 그의 제어방법 {MRI transducer using TMR sensor or MR sensor and control method thereof}
본 발명은 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기 및 그의 제어방법에 관한 것으로 특히, 자석에 의해 ON/OFF되는 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 또는 MR(Magneto Resistance) Sensor IC라는 반도체 소자를 이용하여 자석의 위치에 따라 변화하는 전압을 측정하는 것으로 탱크내의 레벨 측정을 할 수 있는, TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 액체의 수위를 측정하기 위하여 플로트 타입 레벨 전송기(Float Type Level Transmitter)가 사용되며, 이는 액체 탱크내에 수직으로 설치되어 액체의 부력에 의해 자석이 내장된 플로트(Float)가 액체의 양에 따라 상하로 움직인다.
플로트 타입 레벨 전송기는 자석이 내장된 플로트(Float)의 상하 움직임에 따라 파이프 내부에는 자력에 의해 스위치 접점이 온(ON), 오프(OFF)되는 병렬로 조합된 리드 스위치(Reed Switch)와 직렬로 연결된 저항으로 구성된 센서부가 내장되어 있기에 플로트(Float)의 상하 움직임에 따라 저항값이 변하게 된다.
이와 같이 연속적으로 변화하는 저항값을 측정하여 제로(Zero, 0%지점 / 4mA)와 스판(Span, 100%지점 / 20mA)의 측정 범위에 따라 2-Wire DC4 ~20mA 전류를 출력하여 탱크내의 측정 액체(측정 매질)의 높이를 연속된 값으로 전송하게 된다.
플로트 타입 레벨 전송기의 저항 센서부의 예는 도 1과 이를 회로로 나타낸 예를 도 2와 같다.
도 1은 일반적인 저항전류 변환기의 센서부를 나타낸 도면이고, 도 2는 일반적인 저항전류 변환기의 센서부 회로를 나타낸 도면이다.
도 1 또는 도 2에 도시된 센서부를 이용하여 관련 업체들이 저항값에 따라 전류를 출력하는 RI Converter (Resistor to Current)라고 불리우는 저항전류 전송기를 적용하고 있다.
한편, 리드 스위치(Reed Switch)를 이용한 플로트 타입 레벨 전송기(Float Type Level Transmitter)는 액체의 부력에 따라 움직이기에 주변 환경 (온도, 습도, 수증기) 등의 영향이 없는 장점으로 관련 업체에서는 아날로그 전송기와 결합하여 사용하고 있다.
3인치, 4인치 파이프에 적용되는 센서부의 Reed Switch 배열은 일반적으로는 10mm 등간격에 둔각으로 눕혀서 사용하고 있으며, 사용자 요구에 따라 5mm 등간격으로 특수 제작하기도 한다.
2인치 파이프에 적용되는 센서부의 Reed Switch 배열은 제작폭이 작기에 10mm 등간격에 예각으로 세워서 사용되고 있으며, 5mm 등간격 구조로는 제작을 할 수 없다.
또한, 센서부는 제작 형태가 하드 타입 (Hard Type)으로 탱크에 설치하기 위하여 제작 길이 이상의 천고(설치 높이)가 확보되어야 하며, 리드 스위치(Reed Switch) 부품의 크기에 따라 제작 폭이 최소 2인치 이상의 파이프를 적용해야 한다.
또한, 리드 스위치는 충격에 약하여, 유리관이 갈라지게 되면 질소 가스가 새어 리드 스위치 접점의 이상으로 동작 불량이 발생할 수 있으며, 자석의 반복적인 움직임으로 인하여 리드 스위치의 기계적 탄성의 변형으로 접점 불량이 발생할 수 있다.
관련 업체에서는 부품의 원가를 줄이기 위하여 글래스 타입(Glass Type)의 리드 스위치를 적용하여 생산자가 직접 절곡하고, 수납(납땜)을 하고 있기에 절곡시 유리관 크랙(갈라짐)이 발생하여 진행성 불량을 배포하고 있으며, 배열의 비균등으로 측정 오차가 발생하고 있다.
현재 부품 산업의 급속한 발달에 따라 저전력 부품들이 개발되어 최근 부품과 기술을 도입하여 상기 문제점 개선 및 활용성이 높은 제품을 개발할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 불편한 점을 개선하고자 하는 것으로, 반도체 소자의 발달로 자성에 따라 동작하는 저전력용의 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 또는 MR(Magneto Resistance)라는 소형의 반도체 소자를 이용하여 최소 5mm의 등간격으로 분해능(선형성)을 향상 시키며, 기존 2인치, 3인치, 4인치 파이프 적용 및 최소의 폭으로 1인치 파이프에 적용 가능하여, 소형 탱크에 적용이 가능하며, Flexible Type (유연한) 제품의 제작이 가능하기에 천고(설치 높이)에 제한이 없는, TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기는,
복수개의 센서와 저항으로 구성된 센서부;
복수개의 키를 구비한 입력부;
정보를 표시하는 표시부;
상기 입력부 선택에 따라 상기 센서부의 동작을 설정하고, 상기 센서부에서 출력되는 정보를 수신하여 상기 표시부에 표시하거나 외부로 출력하는 제어부를 포함한다.
상기 입력부는,
S키 (Set/ Save), M키 (Mode/ Cancel), 상승키(▲, Span/값 상승), 하강키(▼, Zero/값 하락) 등의 복수개의 키를 구비한다.
제어부(370)는 보호부(310) 및 전원공급부(320)를 통해 전압을 인가받고, 전송부(390) 및 보호부(310)를 통해 4~20mA의 전류를 출력한다.
또한, 제어부(370)는 크리스탈 발진기(380)로부터 기준 주파수를 수신할 수 있고, 센서부(310)의 측정 전압을 AD변환기(360)를 통해 수신한다.
상기 센서부는,
단자(TOP, BOTTOM)사이에 직렬로 순차적으로 연결된 N개의 저항;
일측이 전원(VCC)에 연결되고, 타측의 출력단이 상기 N개의 저항 사이에 순차적으로 병렬로 연결되는 (N-1)개의 센서(S1~S14);
일측이 전원(VCC)에 연결되고, 타측의 출력단이 상기 N번째 저항에 병렬로 연결된 N번째 센서(S15)를 포함한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 제어방법은,
제어부가 입력부의 키 입력을 대기하는 단계;
플로트가(Float)가 제로 위치에 고정된 상태에서 다운키(▼, Down Key)가 눌리면, 상기 제어부가 제로 측정값을 저장 대기하는 단계;
S키(Save Key)가 눌리면, 제어부가 내부 메모리에 제로(Zero) 측정값을 저장하는 단계;
플로트(Float)가 스판(Span) 위치에 고정된 상태에서 업키(▲, Up Key)가 눌리면, 제어부가 스판(Span) 측정값을 저장 대기하는 단계;
S키(Save Key)가 눌리면, 제어부가 내부 메모리에 스판(span) 측정값을 저장하는 단계를 포함한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 제어방법은,
제어부가 입력부의 키 입력을 대기하는 단계;
키입력에 따라 제어부가 세트모드 진입 및 자동설정 기능을 진입하는 단계;
상기 제어부가 자동제로설정 모드 진입하여 제로 위치 또는 전류값을 설정하는 단계;
제어부가 S키(Save Key)로 현재 AD 측정값을 임시저장하는 단계;
상기 제어부가 자동스판설정 모드 진입하여 스판 위치 또는 전류값을 설정하는 단계;
제어부가 S키(Save Key)로 현재 AD 측정값을 임시저장하는 단계;
제어부가 S키로 제로 스판 설정값을 저장 및 완료하는 단계;
전류와 제로 및 스판의 퍼센트값의 상호 관계식을 대입하여, 제로 및 스판 자동 설정을 완료하는 단계;
제어부가 정상 운영모드로 진입하고, 설정 완료에 따른 센서의 출력값을 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는, 반도체 소자의 발달로 자성에 따라 동작하는 저전력용의 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 또는 MR(Magneto Resistance)라는 소형의 반도체 소자를 이용하여 최소의 폭으로 1인치 파이프에 적용 가능하여, 소형 탱크에 적용이 가능하며, Flexible Type (유연한) 제품의 제작이 가능하기에 천고(설치 높이)에 제한이 없는, TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기 및 그의 제어방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 저항전류 변환기의 센서부를 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 저항전류 변환기의 센서부 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 센서부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 센서부를 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 센서부를 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 제어방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 4mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 12mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 20mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기의 제어방법에서 자동 기능을 사용하는 방법을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 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 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기는,
복수개의 센서(S1~S15)와 저항(R1~R15)으로 구성된 센서부(350);
복수개의 키를 구비한 입력부(330);
정보를 표시하는 표시부(340);
상기 입력부(330) 선택에 따라 상기 센서부(350)의 동작을 설정하고, 상기 센서부(350)에서 출력되는 정보를 수신하여 상기 표시부에 표시하거나 외부로 출력하는 제어부(370)를 포함한다.
상기 입력부(330)는,
S키 (Set/ Save), M키 (Mode/ Cancel), 상승키(▲, Span/값 상승), 하강키(▼, Zero/값 하락) 등의 복수개의 키를 구비한다.
제어부(370)는 보호부(310) 및 전원공급부(320)를 통해 동작 전압을 인가받고, 전송부(390) 및 보호부(310)를 통해 4~20mA의 전류를 출력한다.
또한, 제어부(370)는 크리스탈 발진기(380)로부터 기준 주파수를 수신할 수 있고, 센서부(350)의 측정 전압을 AD변환기(360)를 통해 수신한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 센서부를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 센서부를 동작을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 센서부를 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 센서부(350)는,
단자(TOP, BOTTOM)사이에 직렬로 순차적으로 연결된 N개의 저항(R1~R15);
일측이 전원(VCC)에 연결되고, 타측의 출력단이 상기 N개의 저항(R1~R15) 사이에 순차적으로 병렬로 연결되는 (N-1)개의 센서(S1~S14);
일측이 전원(VCC)에 연결되고, 타측의 출력단이 상기 N번째 저항(R15)에 병렬로 연결된 N번째 센서(S15)를 포함한다.
상기 센서부(350)에 적용된 TMR 반소체 소자(S1~S14)는 SOT-23 Type의 소형 및 Open Drain 방식으로 각 TMR 센서소자(S1~S15)에 Pull-Up 저항(R1~R15)(SMD Type)으로만 설계되어 있기에 점유 면적을 최소화할 수 있다.
상기 센서부(350)는, 소형 및 점유 면적의 최소화로 1인치 파이프에 삽입이 가능하며, PCB 두께도 0.3T(0.3mm)에 적용 가능하기에 Flexible Float Type의 구조가 가능하다.
도 5를 참조하면, 센서 파워부(351)는 TMR 반도체 센서소자에 일정한 동작 전압 및 전류를 센서부(350)의 TMR 반도체 소자(S1~S15)에 공급하고 있으며, 정전류부(361)는 일정한 전압 및 전류를 Pull-Up 저항(R1~R15)에 공급하고 있으며, 자성에 의해 TMR 반도체 센서소자(S1~S15)는 GND(그라운드)로 ON(Active Low)이 되어 각 저항(R1~R15)에 미세한 전압 차이가 발생한다..
도 6을 참조하면, 자석이 내장된 Float가 제로지점으로 멀어질수록 센서부의 전체 합성 저항(R1~R15)은 커지며, 스판 지점으로 가까울수록 전체 합성 저항(R1~R15)은 작아진다.
동일 저항(R1~R15)이 동일 간격으로 배치되었기에 측정 전압도 같은 등간격으로 발생된다. 즉, V=RI라는 오옴의 법칙에 따라 공급 전류 I가 일정하면, 측정 전압 V는 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112023033048513-pat00001
센서부(350)로부터 미세하게 변화하는 측정 전압을 측정하기 위해서 최소 16Bit 분해능을 가진 ADC(Analog to Digital Converter)가 필요하다. (216 = 65535분해능)
Reference 전압을 +3.3V로하면, 3.3V/65535 = 0.00005035V 단위로 측정이 가능하다.
센서부(350) 회로도를 기준으로 TMR 센서 한 개당 변화 전압은 0.6mV 단위로 0.0006/0.00005035를 나누면 약 12 단계(11.91)로 변화되기에 본 변화값을 SPI 통신으로 제어부(370)에 전달한다.
제어부(370)는 제로의 지정값과 스판의 지점값을 저장하여, 측정 범위에서 변화하는 전압값을 전류값으로 변환하여 2-Wire DC 4-20mA 전류를 출력한다.
이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 제어방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 4mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 12mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 20mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기의 제어방법에서 자동 기능을 사용하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 방법은 생산성 향상 및 유지보수의 편리성 또는 현장 운영 목적 등에 따라 제로 또는 스판의 위치를 변경할 경우에 따르는 설정 방법이다.
도 7을 참조하면, 먼저, 제어부(370)가 입력부(330)의 키 입력을 대기한다(S510).
다음, 플로트가(Float)가 제로 위치에 고정된 상태에서 다운키(▼, Down Key)가 눌리면(S520), 상기 제어부(370)가 제로 측정값을 저장 대기한다(S521).
그리고, S키(Save Key)가 눌리면(S522), 제어부(370)가 내부 메모리에 제로(Zero) 측정값을 저장한다(S523).
다음, 플로트(Float)가 스판(Span) 위치에 고정된 상태에서 업키(▲, Up Key)가 눌리면(S530), 제어부(370)가 스판(Span) 측정값을 저장 대기한다(S531).
그리고 나서, S키(Save Key)가 눌리면(S532), 제어부(370)가 내부 메모리에 스판(span) 측정값을 저장한다(S533).
필요에 따라 제어부(370)는 메모리에 저장된 값의 범위에서 측정되고 있는 저항값을 4 ~ 20mA 전류 츨력값으로 전송한다(S540). 이때, 재설정이 선택되면, 제어부(370)는 상기 과정(S510~S540)을 반복한다.
이와 같이 본 발명의 실시예는 설정 변경도 가능하다.
본 발명의 실시예는 생산 시 제로 및 스판 세팅 완료 후 현장에서 위치를 변경할 경우. 상기와 같은 방법으로 측정 범위를 사용자가 변경할 수 있다. 그리고 변경된 측정 범위에 따라 출력 전류도 변화하여 전송한다.
한편, 현장에 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기 설치 후 시범 운전 또는 장비와 장비 간의 결선 상태 및 장비의 건전성을 확인하는 기능이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 고정된 전류(Simulation Current Out)를 일정한 시간동안 출력함으로써 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기와 PLC 등의 측정 장비와의 케이블 결선 및 통신 상태를 확인할 수 있으며, 확인 방법은 아래와 같다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 4mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 4mA Simulation Current 츨력 방법은 다음과 같다.
먼저, 입력부(330)의 키입력 대기후(S610), M키(Mode Key)와 하강키(▼, Down Key)를 동시에 1초간 누르면(S620), 제어부(370)가 현재 측정되고 있는 전류 츨력값을 취소하고(S630), 5초동안 4mA의 전류를 출력한다(S640).
다음, 제어부(370)는 5초이후 현재 측정되고 있는 정상 동작 상태로 복귀한다(S650).
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 12mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 12mA Simulation Current 츨력 방법은 다음과 같다.
먼저, 입력부(330)의 키입력 대기후(S710),상승키(▲, Up Key))와 하강키(▼, Down Key)를 동시에 1초간 누르면(S720), 제어부(370)가 현재 측정되고 있는 전류 츨력값을 취소하고(S730), 5초동안 12mA의 전류를 출력한다(S740).
다음, 제어부(370)는 5초이후 현재 측정되고 있는 정상 동작 상태로 복귀한다(S750).
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 변환기에서 20mA 시뮬레이션 전류 출력 방법을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 20mA Simulation Current 츨력 방법은 다음과 같다.
먼저, 입력부(330)의 키입력 대기후(S810), S키(Set/Save Key)와 상승키(▲, Up Key)를 동시에 1초간 누르면(S820), 제어부(370)는 현재 측정되고 있는 전류 츨력값을 취소하고(S830), 5초동안 20mA의 전류를 출력한다(S840).
다음, 제어부(370)는 5초이후 현재 측정되고 있는 정상 동작 상태로 복귀한다(S850).
한편, 본 발명의 실시예에 따른 TMR 센서 또는 MR 센서를 이용한 MRI 변환기의 제어방법은 자동 설정기능이 있고, 이에 대해 설명한다.
먼저, 제어부가 입력부(330)의 키 입력을 대기한다(S900).
다음, 키입력에 따라 제어부(370)가 세트모드 진입 및 자동설정 기능을 진입한다(S910).
다음, 상기 제어부(370)가 자동제로설정 모드 진입하여 제로 위치 또는 전류값을 설정한다(S920).
그리고나서, 제어부(370)가 S키(Save Key)로 현재 AD 측정값을 임시저장한다(S930).
다음, 상기 제어부(370)가 자동스판설정 모드 진입하여 스판 위치 또는 전류값을 설정한다(S940).
그리고, 제어부(370)가 S키(Save Key)로 현재 AD 측정값을 임시저장한다(S950).
다음, 제어부(370)가 S키로 제로 스판 설정값을 저장 및 완료한다(S960).
그리고 나서, 전류와 제로 및 스판의 퍼센트값의 상호 관계식을 대입하여, 제로 및 스판 자동 설정을 완료한다(S970).
이후, 제어부(370)가 정상 운영모드로 진입하고(S980), 설정 완료에 따른 센서의 출력값을 출력한다(S990).
상기한 자동 설정 기능은 본 발명의 MRI 변환기의 고장 교체 또는 현장 재 설정 등에 따라 탱크(Tank)내의 측정물을 상이하게 움직일 수 없는 경우, 제로설정 위치와 스판설정 위치가 최소 5%이상 움직일 수 있다면 자동으로 측정 범위를 설정하여 운영될 수 있는 기능으로 안정적인 유지보수 및 현장 운영을 할 수 있는 기능이다.
여기서, 센서부(350)는 동일한 저항(R1~R15)10Ω 과 TMR 센서의 간격이 동일 배치 되어있는 구성으로, TMR 센서 당 측정 전압이 동일 전압차로 동작한다.
이에 대하여 자동으로 측정 범위를 설정할 수 있다. 즉, 4mA는 0% 이고, 20mA는 100%라는 절대값으로 움직인다.
전류 출력(Current Out)과 퍼센트(Percent)와의 상호 관계식을 대입하면 다음과 같다.
Current Out = (16mA X 레벨수위퍼센트)/100 + 4mA (16mA 는 출력 전류 범위 (4mA ~ 20mA), 4mA는 시작 전류)
여기서, 레벨 수위가 70%이면 출력 전류는 15.2mA를 출력한다.
레벨수위퍼센트(Percent) = (출력 전류 - 4mA)/16 X 100%
여기서, 출력 전류가 17mA라면 레벨 수위는 81.25%가 된다.
제로 와 스판 설정 범위는 다음과 같다.
- 제로 설정 범위 : 0.0% ~ 95.0%
- 스판 설정 범위 : 5% ~ 100.0%
제로지점을 0%로 세팅하고 스판 지점을 5%로 설정했다면,
- 제로 지점(0%)의 AD 측정값이 30이고
- 스판 지점(5%)의 AD 측정값이 300이라고 설정이 되었다면
- 300 : 5% = X : 100%로 6000이라는 AD 측정값이 스판값이 설정될 수 있다.
- 상기 설정된 스판 값을 기준으로 4~20mA 전류를 출력한다.
상기 수식에 따라 제로 지점을 95%, 스판 지점을 100%로 설정하면 제로 지점의 AD 측정값을 유추할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 반도체 소자의 발달로 자성에 따라 동작하는 저전력용의 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 또는 MR(Magneto Resistance)라는 소형의 반도체 소자를 이용하여 최소의 폭으로 1인치 파이프에 적용 가능하여, 소형 탱크에 적용이 가능하며, Flexible Type (유연한) 제품의 제작이 가능하기에 천고(설치 높이)에 제한이 없다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (5)

  1. 복수개의 센서와 저항으로 구성된 센서부;
    복수개의 키를 구비한 입력부;
    정보를 표시하는 표시부;
    상기 입력부 선택에 따라 상기 센서부의 동작을 설정하고, 상기 센서부에서 출력되는 정보를 수신하여 상기 표시부에 표시하거나 외부로 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 입력부는,
    S키 (Set/ Save), M키 (Mode/ Cancel), 상승키(▲, Span/값 상승), 하강키(▼, Zero/값 하락) 등의 복수개의 키를 구비하고,
    상기 제어부(370)는 보호부(310) 및 전원공급부(320)를 통해 동작 전압을 인가받고, 전송부(390) 및 보호부(310)를 통해 4~20mA의 전류를 출력하고,
    상기 제어부(370)는 크리스탈 발진기(380)로부터 기준 주파수를 수신하고, 상기 센서부(350)의 측정 전압을 AD변환기(360)를 통해 수신하고,
    상기 센서부는,
    단자(TOP, BOTTOM)사이에 직렬로 순차적으로 연결된 N개의 저항;
    일측이 전원(VCC)에 연결되고, 타측의 출력단이 상기 N개의 저항 사이에 순차적으로 병렬로 연결되는 (N-1)개의 센서(S1~S14);
    일측이 전원(VCC)에 연결되고, 타측의 출력단이 상기 N번째 저항에 병렬로 연결된 N번째 센서(S15)를 포함하며,

    상기 제어부는,
    상기 제어부가 입력부의 키 입력을 대기하는 단계;
    플로트가(Float)가 제로 위치에 고정된 상태에서 다운키(▼, Down Key)가 눌리면, 상기 제어부가 제로 측정값을 저장 대기하는 단계;
    S키(Save Key)가 눌리면, 제어부가 내부 메모리에 제로(Zero) 측정값을 저장하는 단계;
    플로트(Float)가 스판(Span) 위치에 고정된 상태에서 업키(▲, Up Key)가 눌리면, 제어부가 스판(Span) 측정값을 저장 대기하는 단계;
    S키(Save Key)가 눌리면, 제어부가 내부 메모리에 스판(span) 측정값을 저장하는 단계를 수행하고,

    상기 제어부는,
    상기 제어부가 입력부의 키 입력을 대기하는 단계;
    키입력에 따라 제어부가 세트모드 진입 및 자동설정 기능을 진입하는 단계;
    상기 제어부가 자동제로설정 모드 진입하여 제로 위치 또는 전류값을 설정하는 단계;
    제어부가 S키(Save Key)로 현재 AD 측정값을 임시저장하는 단계;
    상기 제어부가 자동스판설정 모드 진입하여 스판 위치 또는 전류값을 설정하는 단계;
    제어부가 S키(Save Key)로 현재 AD 측정값을 임시저장하는 단계;
    제어부가 S키로 제로 스판 설정값을 저장 및 완료하는 단계;
    전류와 제로 및 스판의 퍼센트값의 상호 관계식을 대입하여, 제로 및 스판 자동 설정을 완료하는 단계;
    제어부가 정상 운영모드로 진입하고, 설정 완료에 따른 센서의 출력값을 출력하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 MRI 변환기의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003121245A (ja) * 2001-10-18 2003-04-23 Nippon Seiki Co Ltd レベル検出装置
KR102382830B1 (ko) * 2021-08-30 2022-04-04 박현수 저항전류 변환기의 자동 보정 방법

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