KR102655366B1

KR102655366B1 - Liquid level sensor

Info

Publication number: KR102655366B1
Application number: KR1020210133856A
Authority: KR
Inventors: 배미정
Original assignee: 배미정
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2024-04-04
Also published as: KR20230050703A

Abstract

본 발명은 수위검출대상의 액체가 수용된 용기의 상측에 배치되는 수위센서로서, 상기 용기 내측을 향해 광을 조사하도록 형성된 발광부; 상기 용기 내에 수용된 액체표면 또는 상기 용기의 바닥면으로부터 반사된 광을 수신하도록 형성된 수광부; 및 상기 발광부 및 상기 수광부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 수광부의 출력에 기초하여, 상기 용기 내에 수용된 액체의 수위를 판단하는 것을 특징으로 하는 수위센서를 제공한다.The present invention is a water level sensor disposed on the upper side of a container containing a liquid to be detected, comprising: a light emitting portion formed to irradiate light toward the inside of the container; a light receiving unit formed to receive light reflected from the surface of the liquid contained in the container or the bottom of the container; and a control unit that controls the light emitting unit and the light receiving unit, wherein the control unit determines the level of the liquid contained in the container based on the output of the light receiving unit.

Description

Water level sensor{LIQUID LEVEL SENSOR}

본 발명은 수위센서로서, 구체적으로는, PSD(Position Sensitive Device)를 이용한 수위센서에 관한 것이다.The present invention relates to a water level sensor, and specifically, to a water level sensor using a PSD (Position Sensitive Device).

일반적으로, 수위를 감지하는 수위센서로서, 부력에 의한 플로팅 방식을 이용하는 플로팅 센서 및 커패시터를 이용하여 정전압의 측정을 통해 수위를 감지하는 커패시터 타입의 수위센서가 알려져 있다.Generally, as a water level sensor that detects the water level, a floating sensor that uses a floating method by buoyancy and a capacitor type water level sensor that detects the water level by measuring a constant voltage using a capacitor are known.

플로팅 센서의 경우, 액체 위에 띄워진 상태에서 수위를 감지하도록 형성된다. 이러한 플로팅 센서의 경우, 액체와의 접촉된 상태로 구동되기 때문에, 액체의 오염이 발생할 수 있는 문제가 있다. 또한, 플로팅 센서의 경우, 용기에 수용된 액체의 수위를 검지할 때, 부력부의 길이제한 또는 센서 자체의 크기로 인해 수위 측정 범위에 한계가 있는 문제가 있다.In the case of a floating sensor, it is formed to detect the water level while floating on a liquid. In the case of these floating sensors, since they are driven in contact with liquid, there is a problem that contamination of the liquid may occur. Additionally, in the case of floating sensors, when detecting the level of liquid contained in a container, there is a problem in that the level measurement range is limited due to the length limitation of the buoyancy part or the size of the sensor itself.

커패시터 타입의 수위센서의 경우, 액체 내에 삽입되거나 플로팅될 필요는 없으나, 액체와의 전기적 접촉부위로 인해 액체가 오염될 수 있는 문제가 있다. 또한, 커패시터 타입의 수위센서는, 커패시터 소자의 물리적 장착 범위의 한계로 인해, 용기 내에 수용된 액체의 수위 측정 범위에 한계가 있는 문제가 있다.In the case of a capacitor type water level sensor, there is no need to insert or float in the liquid, but there is a problem that the liquid may be contaminated due to the electrical contact area with the liquid. In addition, the capacitor type water level sensor has a problem in that the level measurement range of the liquid contained in the container is limited due to the limitation of the physical mounting range of the capacitor element.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 액체의 오염 없이 수위를 감지할 수 있는 수위센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above-described problem and aims to provide a water level sensor that can detect the water level without contamination of the liquid.

또한, 본 발명은 용기 내에 수용된 액체의 수위 측정 범위를 보다 확장할 수 있는 수위센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the purpose of the present invention is to provide a water level sensor that can further expand the range of measuring the level of liquid contained in a container.

또한, 본 발명은 PSD(Position Sensitive Device)를 이용한 수위센서를 제공하는 것을 목적으로 하며, PSD는 광을 이용하여 위치를 검출하는 장치로서, 이미 공지되어 있는 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a water level sensor using a PSD (Position Sensitive Device). PSD is a device that detects position using light. Since it is already a known technology, detailed description thereof will be omitted. .

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 수위검출대상의 액체가 수용된 용기의 상측에 배치되는 수위센서로서, 상기 용기 내측을 향해 광을 조사하도록 형성된 발광부; 상기 용기 내에 수용된 액체표면 또는 상기 용기의 바닥면으로부터 반사된 광을 수신하도록 형성된 수광부; 및 상기 발광부 및 상기 수광부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 수광부의 출력에 기초하여, 상기 용기 내에 수용된 액체의 수위를 판단하는 것을 특징으로 하는 수위센서를 제공한다.The present invention is intended to achieve the above-described object, and is a water level sensor disposed on the upper side of a container containing a liquid to be detected, comprising: a light emitting portion formed to irradiate light toward the inside of the container; a light receiving unit formed to receive light reflected from the surface of the liquid contained in the container or the bottom of the container; and a control unit that controls the light emitting unit and the light receiving unit, wherein the control unit determines the level of the liquid contained in the container based on the output of the light receiving unit.

이때, 상기 발광부는 연직방향에 대하여 기설정된 각도로 상기 용기의 바닥을 향해 광을 조사하도록 형성될 수 있다. 이는, 상기 발광부로부터 조사된 광이 액체표면 또는 용기 바닥면으로부터 반사되어 상기 발광부로부터 이격된 수광부에 수신될 수 있도록 하기 위함이다.At this time, the light emitting unit may be formed to radiate light toward the bottom of the container at a preset angle with respect to the vertical direction. This is so that the light emitted from the light emitting unit is reflected from the liquid surface or the bottom of the container and is received by a light receiving unit spaced apart from the light emitting unit.

본 발명에 따른 수위센서는, 하나의 상기 발광부와, 복수개의 상기 수광부를 구비할 수 있다. 따라서, 하나의 발광부로부터 조사된 광이 복수개의 수광부 중 어느 수광부에 수신되는지 여부에 따라서 용기 내에 수용된 액체의 수위가 판단될 수 있다.The water level sensor according to the present invention may include one light emitting unit and a plurality of light receiving units. Accordingly, the level of the liquid contained in the container can be determined depending on which light receiving unit among the plurality of light receiving units receives the light emitted from one light emitting unit.

상기 발광부는 상기 용기의 폭방향 일측으로 치우친 위치에 배치될 수 있다. 상기 수광부는 상기 발광부로부터 상기 용기의 폭방향 타측으로 치우친 위치에 배치될 수 있다. 또한, 서로 접하도록 배치된 복수개의 상기 수광부가 하방을 향해 나열되도록 배치될 수 있다. 따라서, The light emitting unit may be disposed at a position biased toward one side in the width direction of the container. The light receiving unit may be disposed at a position that is biased from the light emitting unit to the other side in the width direction of the container. Additionally, the plurality of light receiving units arranged to contact each other may be arranged to face downward. thus,

또한, 복수개의 상기 수광부는 연직방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지도록 하방을 향해 나열될 수 있다. 이 때, 수광부의 경사 각도는 발광부의 경사 각도와 동일할 수 있다. 따라서, 발광부로부터 조사되어 액체 표면에서 반사되는 광은 액체의 수위에 따라서 서로 다른 경로를 가질 수 있으며, 상기 수광부는 서로 다른 경로를 가지는 모든 반사광을 정확하게 수신할 수 있다.Additionally, the plurality of light receiving units may be arranged downward so as to be inclined at a preset angle with respect to the vertical direction. At this time, the inclination angle of the light receiving unit may be the same as the inclination angle of the light emitting unit. Accordingly, the light irradiated from the light emitting unit and reflected from the liquid surface may have different paths depending on the level of the liquid, and the light receiving unit can accurately receive all reflected light having different paths.

상기 제어부는 복수개의 수광부 중 광이 수신된 수광부의 출력에 기초하여, 상기 용기 내에 수용된 액체의 수위를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는, 복수개의 수광부 중 인접하는 2개의 수광부에 광이 수신된 경우, 상기 인접하는 2개의 수광부의 출력비율에 기초하여 상기 용기 내에 수용된 액체의 수위를 판단할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 액체의 오염 없이 수위를 감지 또는 판단할 수 있으며, 보다 넓은 측정 범위를 확보할 수 있다.The control unit may determine the level of the liquid contained in the container based on the output of the light receiving unit among the plurality of light receiving units. More specifically, when light is received by two adjacent light-receiving units among a plurality of light-receiving units, the control unit may determine the level of liquid contained in the container based on the output ratio of the two adjacent light-receiving units. Therefore, according to the present invention, the water level can be detected or determined without liquid contamination and a wider measurement range can be secured.

본 발명에 따르면, 액체의 오염 없이 수위를 감지할 수 있는 수위센서를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a water level sensor capable of detecting the water level without contamination of the liquid.

또한, 본 발명에 따르면, 용기 내에 수용된 액체의 수위 측정 범위를 보다 확장할 수 있는 수위센서를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a water level sensor that can further expand the range of measuring the level of liquid contained in a container.

도 1은 본 발명에 따른 수위센서를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수위센서가 특정 수위를 감지하는 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 수위센서가 다른 수위를 감지하는 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 수위센서가 또 다른 수위를 감지하는 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 수위센서가 또 다른 수위를 감지하는 예를 나타내는 도면이다.1 is a conceptual diagram showing a water level sensor according to the present invention.
Figure 2 is a diagram showing an example of a water level sensor according to the present invention detecting a specific water level.
Figure 3 is a diagram showing an example of a water level sensor according to the present invention detecting different water levels.
Figure 4 is a diagram showing an example in which the water level sensor according to the present invention detects another water level.
Figure 5 is a diagram showing an example in which the water level sensor according to the present invention detects another water level.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 수위센서를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a water level sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The attached drawings show exemplary forms of the present invention, which are provided only to explain the present invention in more detail, and do not limit the technical scope of the present invention.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, regardless of the drawing symbols, identical or corresponding components will be assigned the same reference number and duplicate description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each component shown may be exaggerated or reduced. there is.

한편, 제1 또는 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.Meanwhile, terms including ordinal numbers, such as first or second, can be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used to separate one component from another component. It is used only for distinguishing purposes.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 공지 기술과 관련된 상세한 설명을 생략한다.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description related to the known technology will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 수위센서를 나타내는 개념도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1에서 X방향을 폭방향(수평방향)으로, Y방향을 높이방향(또는 연직방향)으로 정의한다.1 is a conceptual diagram showing a water level sensor according to the present invention. For convenience of explanation, in FIG. 1, the X direction is defined as the width direction (or horizontal direction), and the Y direction is defined as the height direction (or vertical direction).

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수위센서는 용기(100)에 수용된 액체의 수위를 측정하도록 형성된다. 상기 수위센서는 수위검출대상의 액체가 수용된 용기(100)의 일측에 배치된다. 예를 들어, 상기 수위센서는 상기 용기(100)의 상측에 배치된다. 다만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 상기 수위센서가 상기 용기(100)의 일단 또는 일측으로부터 이격되거나 또는 접하도록 배치되는 것도 가능하다.Referring to FIG. 1, the water level sensor according to the present invention is configured to measure the level of liquid contained in the container 100. The water level sensor is disposed on one side of the container 100 containing the liquid to be detected. For example, the water level sensor is disposed on the upper side of the container 100. However, without departing from the spirit of the present invention, the water level sensor may be arranged to be spaced apart from or in contact with one end or one side of the container 100.

상기 수위센서는 발광부(200), 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 및 제어부(C)를 포함할 수 있다.The water level sensor may include a light emitting unit 200, a light receiving unit (310, 320, 330, 340, 350), and a control unit (C).

상기 발광부(200)는 광을 조사하도록 형성된다. 예를 들어, 상기 발광부(200)는 LED(light emitting diode)로 형성될 수 있다. 상기 발광부(200)는 상기 용기(100)의 내측을 향해 광을 조사하도록 배치될 수 있다. 이는, 용기(100) 내부에 수용된 액체를 향해 광이 조사될 수 있도록 하기 위함이다. The light emitting unit 200 is formed to emit light. For example, the light emitting unit 200 may be formed of an LED (light emitting diode). The light emitting unit 200 may be arranged to irradiate light toward the inside of the container 100. This is to allow light to be irradiated toward the liquid contained within the container 100.

예를 들어, 상기 발광부(200)는 연직방향에 대하여 기설정된 각도로 상기 용기(100)의 바닥면(110)을 향해 광을 조사하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 발광부(200)는 상기 용기(100)의 상측에서, 상기 용기(100)의 바닥면(110)을 향해 비스듬하게 광을 조사하도록 배치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 발광부(200)는 상기 용기(100)의 바닥면(110)의 폭방향 중앙부를 향해 광을 조사하도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 발광부(200)는 상기 용기(100)의 상측에서 상기 용기(110)의 폭방향 일측에 배치되어, 상기 용기(100)의 바닥면(110)의 폭방향 중앙부를 향해 광을 조사하도록 배치될 수 있다. For example, the light emitting unit 200 may be arranged to emit light toward the bottom surface 110 of the container 100 at a preset angle with respect to the vertical direction. That is, the light emitting unit 200 may be arranged to radiate light obliquely from the upper side of the container 100 toward the bottom surface 110 of the container 100. Preferably, the light emitting unit 200 may be arranged to irradiate light toward the central portion in the width direction of the bottom surface 110 of the container 100. More specifically, the light emitting part 200 is disposed on one side in the width direction of the container 110 from the upper side of the container 100, and emits light toward the central portion in the width direction of the bottom surface 110 of the container 100. may be deployed to investigate.

도 1에 화살표로 나타낸 바와 같이, 상기 용기(100) 내에 액체가 수용되어 있는 경우, 상기 발광부(200)로부터 조사된 광은 상기 용기(100) 내에 수용된 액체의 표면(50)(이하, '수면'이라고도 함)에서 반사될 수 있다. 여기서, 액체의 표면(50)은 액체의 상면을 의미할 수 있다. 이와 달리, 상기 용기(100) 내에 액체가 수용되어 있지 않은 경우, 상기 발광부(200)로부터 조사된 광은 상기 용기(100)의 바닥면(110)에서 반사될 수 있다.As indicated by an arrow in FIG. 1, when a liquid is contained in the container 100, the light emitted from the light emitting unit 200 is directed to the surface 50 of the liquid contained in the container 100 (hereinafter, ' It can be reflected from the water (also called 'water surface'). Here, the surface 50 of the liquid may mean the upper surface of the liquid. In contrast, when no liquid is contained in the container 100, the light emitted from the light emitting unit 200 may be reflected from the bottom surface 110 of the container 100.

상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 광을 수신하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 포토다이오드로 형성될 수 있다. 즉, 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 상기 용기(100) 내에 수용된 액체의 표면 또는 용기(100)의 바닥면(110)으로부터 반사된 광을 수신하도록 배치될 수 있다. The light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be configured to receive light. For example, the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be formed as photodiodes that convert light energy into electrical energy. That is, the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be arranged to receive light reflected from the surface of the liquid contained in the container 100 or the bottom surface 110 of the container 100.

상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 상기 발광부(200)와 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 상기 발광부(200)로부터 수평방향으로 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 상기 발광부(200)와 마찬가지로, 연직방향에 대하여 기설정된 각도로 비스듬하게 배치될 수 있다. 따라서, 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 상기 발광부(200)로부터 조사되어 상기 용기(100) 내에 수용된 액체의 표면 또는 용기(100)의 바닥면(110)으로부터 반사된 광을 수신하고, 수신된 광을 전기에너지로 변환할 수 있다.The light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be arranged to be spaced apart from the light emitting unit 200. For example, the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be arranged to be spaced apart from the light emitting unit 200 in the horizontal direction. Additionally, like the light emitting unit 200, the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be arranged obliquely at a preset angle with respect to the vertical direction. Therefore, the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 receive light irradiated from the light emitting unit 200 and reflected from the surface of the liquid contained in the container 100 or the bottom surface 110 of the container 100. can receive and convert the received light into electrical energy.

상기 제어부(C)는 상기 발광부(200) 및 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)를 제어하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제어부(C)는 상기 발광부(200) 및 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제어부(C)에 의해 상기 발광부(200)의 작동, 정지 및 연속적 또는 주기적 작동 등이 제어될 수 있다. 또한, 상기 제어부(C)는 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)로부터 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)의 출력을 전달받을 수 있다.The control unit C may be formed to control the light emitting unit 200 and the light receiving unit 310, 320, 330, 340, and 350. That is, the control unit C may be electrically connected to the light emitting unit 200 and the light receiving unit 310, 320, 330, 340, and 350. The operation, stop, and continuous or periodic operation of the light emitting unit 200 may be controlled by the control unit C. Additionally, the control unit C may receive the output of the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 from the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350.

상기 제어부(C)는 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)의 출력에 기초하여, 상기 용기(100) 내에 수용된 액체의 수위를 판단할 수 있다. 여기서, 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)의 출력은 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)에서의 전류발생 유무 및 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)에서 발생된 전압의 크기 중 적어도 하나가 될 수 있다.The control unit C may determine the level of liquid contained in the container 100 based on the outputs of the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350. Here, the output of the light receiving units (310, 320, 330, 340, 350) depends on whether or not a current is generated in the light receiving units (310, 320, 330, 340, 350) and the light receiving units (310, 320, 330, 340, 350). It can be at least one of the magnitudes of the voltage generated in .

구체적으로, 본 발명에 따른 수위센서는, 하나의 발광부(200)와 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)를 구비할 수 있다. 즉, 수광부는 복수개의 포토다이오드로 이루어질 수 있으며, 복수개의 포토다이오드는 서로 독립적으로 광을 수신하고 수신된 광을 전기에너지로 변환할 수 있다. 따라서, 하나의 발광부(200)로부터 조사되는 광은 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 적어도 하나로 입사될 수 있다. 이때, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 어떤 수광부에 광이 입사되었는지에 따라서, 용기(100) 내의 액체의 수위가 판단될 수 있다. 즉, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 광이 입사된 수광부로부터의 신호가 상기 제어부(C)로 전달되어, 상기 제어부(C)는 용기(100) 내의 액체의 수위를 판단할 수 있다. Specifically, the water level sensor according to the present invention may include one light emitting unit 200 and a plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350. That is, the light receiving unit may be composed of a plurality of photodiodes, and the plurality of photodiodes may independently receive light and convert the received light into electrical energy. Accordingly, light emitted from one light emitting unit 200 may be incident on at least one of the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350. At this time, the level of the liquid in the container 100 may be determined depending on which of the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 the light is incident on. That is, among the plurality of light receiving units (310, 320, 330, 340, 350), a signal from the light receiving unit where the light is incident is transmitted to the control unit (C), and the control unit (C) controls the level of the liquid in the container (100). You can judge.

전술한 바와 같이, 상기 발광부(200)는 상기 용기(100)의 폭방향 일측으로 치우친 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 상기 발광부로부터 상기 용기의 폭방향 타측으로 치우친 위치에 배치될 수 있다. 이 때, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)가 서로 접하도록 배치어 하방을 향해 나열될 수 있다. 하나의 발광부(200)로부터 조사되는 광은 용기(100) 내의 수위에 기초하여 반사되는 경로가 상이할 수 있으며, 상이한 경로로 반사되는 광(즉, 반사광)은 하방을 향해 서로 접하도록 나열된 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 적어도 하나로 입사될 수 있다.As described above, the light emitting portion 200 may be disposed at a position biased toward one side in the width direction of the container 100. Additionally, the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be disposed at positions that are biased from the light emitting unit to the other side in the width direction of the container. At this time, the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be arranged to face downward and be in contact with each other. The light irradiated from one light emitting unit 200 may have different reflected paths based on the water level in the container 100, and the light reflected in different paths (i.e., reflected light) may be plural, arranged to contact each other downward. It may be incident on at least one of the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350.

한편, 액체의 표면 또는 용기(100)의 바닥면(110)으로부터 반사되는 광을 보다 정확하게 수신하기 위하여, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 연직방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지도록 하방을 향해 나열될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 발광부(200)와 동일한 각도로 경사지도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 수광면(311, 321, 331, 341, 351)이 반사광의 경로를 마주하도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 반사광이 수광면(311, 321, 331, 341, 351)에 수직으로 입사될 수 있도록 배치될 수 있다. Meanwhile, in order to more accurately receive light reflected from the surface of the liquid or the bottom surface 110 of the container 100, the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 are positioned at a preset angle with respect to the vertical direction. It can be arranged so that it slopes downward. For example, the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be arranged to be inclined at the same angle as the light emitting unit 200. More specifically, the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be arranged so that the light receiving surfaces 311, 321, 331, 341, and 351 face the path of reflected light. In other words, the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 may be arranged so that reflected light is incident perpendicularly to the light receiving surfaces 311, 321, 331, 341, and 351.

따라서, 액체의 표면 또는 용기(100)의 바닥면(110)으로부터 반사되는 반사광이 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 적어도 하나에 보다 정확하게 입사될 수 있으며, 반사광이 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)에 입사되지 않고 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)를 벗어나서 진행되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 수위측정의 오차발생을 감소시키거나, 수위측정 에러의 발생을 방지할 수 있다.Accordingly, the reflected light reflected from the surface of the liquid or the bottom surface 110 of the container 100 can be more accurately incident on at least one of the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350, and the reflected light can be transmitted to the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350. It can be prevented from proceeding beyond the plurality of light receiving units (310, 320, 330, 340, and 350) without entering the light receiving units (310, 320, 330, 340, and 350). That is, according to the present invention, the occurrence of errors in water level measurement can be reduced or the occurrence of water level measurement errors can be prevented.

상기 제어부(C)는 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 광이 수신된 수광부의 출력에 기초하여, 상기 용기(100) 내에 수용된 액체의 수위를 판단할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는 제1수광부(310), 제2수광부(320), 제3수광부(330), 제4수광부(340), 제5수광부(350)를 포함할 수 있다. 물론, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서, 수위센서에 보다 적은 수광부 또는 보다 많은 수광부가 구비되는 것도 하다.The control unit C may determine the level of the liquid contained in the container 100 based on the output of the light receiving unit that receives the light among the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350. For example, the plurality of light receivers 310, 320, 330, 340, and 350 include a first light receiver 310, a second light receiver 320, a third light receiver 330, a fourth light receiver 340, and a fifth light receiver. It may include (350). Of course, without departing from the spirit of the present invention, the water level sensor may be provided with fewer or more light receiving units.

도 1에 도시된 실시예에서, 가장 상측의 제1수광부(310) 내지 가장 하측의 제5수광부(350)는 상하방향으로 그리고 기설정된 각도로 바스듬하게 나열되어 있다. 그리고, 액체의 표면(50)으로부터 반사된 반사광은 제2수광부(320)에 수신되고 있다. 제2수광부(320)의 출력에 기초하여, 제어부(C)는 액체의 수위를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(C)는 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 광이 수신된 수광부의 출력에 기초하여, 상기 용기(100) 내에 수용된 액체의 수위를 판단할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 1, the uppermost first light receiving unit 310 to the lowermost fifth light receiving unit 350 are arranged diagonally in the vertical direction and at a preset angle. And, the reflected light reflected from the liquid surface 50 is received by the second light receiving unit 320. Based on the output of the second light receiving unit 320, the control unit C can determine the level of the liquid. That is, the control unit C may determine the level of the liquid contained in the container 100 based on the output of the light receiving unit that receives the light among the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350.

이때, 각 수광부의 출력에 따른 액체의 수위는, 실험을 통해 미리 결정될 수 있으며, 제어부(C)에 연결된 또는 내장된 메모리 등에 미리 저장되어 있을 수 있다. 즉, 실험을 통해 도출된 액체의 수위가 절대값으로 메모리 등에 미리 저장되어 있을 수 있다. 이와 달리, 반사광이 수신되는 수광부의 출력에 기초하여, 액체의 수위가 상대적으로 판단되는 것도 가능하다. 예를 들어, 제1수광부(310)에 반사광이 수신된 경우의 수위는, 제2수광부(320)에 반사광이 수신된 경우의 수위보다 높다고 판단될 수 있다.At this time, the liquid level according to the output of each light receiving unit may be determined in advance through experiment, and may be pre-stored in a memory connected to or built into the control unit C. In other words, the liquid level derived through experiment may be stored in advance in a memory, etc. as an absolute value. Alternatively, it is also possible to relatively determine the level of the liquid based on the output of the light receiving unit where the reflected light is received. For example, the water level when the reflected light is received by the first light receiver 310 may be determined to be higher than the water level when the reflected light is received by the second light receiver 320.

한편, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 인접하는 2개의 수광부에 반사광이 수신되는 경우도 있을 수 있다. 즉, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 인접하는 2개의 수광부의 경계부분에 반사광이 수신되는 경우를 배제할 수 없다. Meanwhile, there may be cases where reflected light is received by two adjacent light receivers among the plurality of light receivers 310, 320, 330, 340, and 350. That is, it cannot be ruled out that the reflected light is received at the boundary between two adjacent light receivers among the plurality of light receivers 310, 320, 330, 340, and 350.

이 경우, 제어부(C)는 인접하는 2개의 수광부의 출력비율에 기초하여 상기 용기 내에 수용된 액체의 수위를 판단할 수 있다. 즉, 각각의 수광부는 입사되는 빛의 강도에 따라 출력(예를 들어 출력전압)이 상이할 수 있다. 따라서, 제어부(C)는 인접하는 2개의 수광부로부터 출력이 발생된 경우, 출력의 비율에 따라서 액체의 수위를 판단할 수 있다. 이때, 출력의 비율에 따른 수위는 실험을 통해 결정되어 미리 저장된 값에 기초하여 판단되거나, 또는 가중치 함수를 통해 도출된 값을 기준으로 판단될 수 있다.In this case, the control unit C can determine the level of liquid contained in the container based on the output ratio of two adjacent light receiving units. That is, each light receiving unit may have different output (for example, output voltage) depending on the intensity of incident light. Accordingly, when output is generated from two adjacent light receiving units, the control unit C can determine the level of the liquid according to the ratio of the output. At this time, the water level according to the ratio of output may be determined through experiment and judged based on a pre-stored value, or may be determined based on a value derived through a weight function.

전술한 제어부(C)에는 입력부(미도시) 및 디스플레이부(D)가 연결될 수 있다. 입력부를 통해 수위측정을 요청하는 신호가 입력될 수 있다. 그리고, 제어부(C)에 의해 판단된 액체의 수위가 디스플레이부(D)에 표시될 수 있다. 수위센서의 제어부(C)에 입력부 및 디스플레이부(D)가 연결된 경우, 수위센서시스템으로 구현될 수 있다.An input unit (not shown) and a display unit (D) may be connected to the above-described control unit (C). A signal requesting water level measurement may be input through the input unit. And, the liquid level determined by the control unit (C) may be displayed on the display unit (D). When the input unit and display unit (D) are connected to the control unit (C) of the water level sensor, it can be implemented as a water level sensor system.

이하, 다른 도면을 참조하면서, 용기(100) 내에 수용된 액체의 수위에 따라서, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 적어도 하나에 반사광이 수신되는 것을 예를 들어 설명한다.Hereinafter, with reference to other drawings, it will be described as an example that reflected light is received by at least one of the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350, depending on the level of liquid contained in the container 100.

도 2는 본 발명에 따른 수위센서가 특정 수위를 감지하는 예를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 2는 용기(100) 내에 액체가 가득 찬 수위(즉, 만수위)인 경우를 나타내는 도면이다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 도 1에 도시된 제어부(C) 및 디스플레이부(D)의 구성을 생략하나, 도 2 내지 5에 있어서도, 도 1에 대한 설명과 같이 제어부(C) 및 디스플레이부(D)의 구성이 적용됨은 자명하다.Figure 2 is a diagram showing an example of a water level sensor according to the present invention detecting a specific water level. Specifically, FIG. 2 is a diagram illustrating a case where the container 100 is at a water level full of liquid (i.e., full water level). Hereinafter, for convenience of explanation, the configuration of the control unit (C) and display unit (D) shown in FIG. 1 will be omitted. However, in FIGS. 2 to 5, the control unit (C) and display unit are similar to the description of FIG. 1. It is obvious that the configuration in (D) applies.

도 2를 참조하면, 화살표로 나타낸 바와 같이, 발광부(200)로부터 조사된 광은 액체의 표면(50)에서 반사되어, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 가장 상측에 배치된 제1수광부(310)에 수신된다. 이 경우, 전술한 제어부(C)는 제1수광부(310)로부터의 신호에 기초하여, 용기(100) 내에 액체가 가득찬 상태(즉, 만수위)라고 판단할 수 있다.Referring to FIG. 2, as indicated by the arrow, the light emitted from the light emitting unit 200 is reflected from the surface 50 of the liquid and is transmitted to the uppermost of the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350. It is received by the arranged first light receiving unit 310. In this case, the above-described control unit C may determine that the container 100 is full of liquid (i.e., full water level) based on the signal from the first light receiving unit 310.

즉, 발광부(200)와 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는, 용기(100) 내에 액체가 가득찬 상태일 때, 발광부(200)로부터 조사되어 액체의 표면(50)에서 반사된 광이 복수의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 가장 상측에 배치된 제1수광부(310)로 수신될 수 있도록 배치될 수 있다.That is, when the container 100 is full of liquid, the light emitting unit 200 and the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 are irradiated from the light emitting unit 200 and emit light on the surface 50 of the liquid. It may be arranged so that the reflected light can be received by the first light receiving unit 310 disposed on the uppermost side among the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350.

도 3은 본 발명에 따른 수위센서가 다른 수위를 감지하는 예를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 3은 용기(100) 내에 액체가 없거나(즉, 용기가 비어있는 상태이거나) 극소량의 액체가 존재하는 경우를 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram showing an example of a water level sensor according to the present invention detecting different water levels. Specifically, FIG. 3 is a diagram showing a case where there is no liquid (that is, the container is empty) or a very small amount of liquid exists in the container 100.

도 3을 참조하면, 화살표로 나타낸 바와 같이, 발광부(200)로부터 조사된 광은 용기(100)의 바닥면(110)에서 반사되어, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 가장 하측에 배치된 제5수광부(350)에 수신된다. 이 경우, 전술한 제어부(C)는 제5수광부(350)로부터의 신호에 기초하여, 용기(100) 내에 액체가 없거나 또는 극소량의 액체가 존재하는 상태라고 판단할 수 있다.Referring to FIG. 3, as indicated by an arrow, the light emitted from the light emitting unit 200 is reflected from the bottom surface 110 of the container 100, and a plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350. It is received by the fifth light receiving unit 350 disposed at the lowest part of the light receiving unit 350. In this case, the above-described control unit C may determine that there is no liquid or a very small amount of liquid exists in the container 100, based on the signal from the fifth light receiving unit 350.

즉, 발광부(200)와 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는, 용기(100)가 비어있는 상태이거나 용기(100) 내에 극소량의 액체가 존재하는 상태일 때, 발광부(200)로부터 조사되어 용기(100)의 바닥면(110)에서 반사된 반사광이 복수의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 가장 하측에 배치된 제5수광부(350)로 수신될 수 있도록 배치될 수 있다.That is, the light emitting unit 200 and the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 emit light when the container 100 is empty or a very small amount of liquid exists in the container 100. ) so that the reflected light irradiated from the bottom surface 110 of the container 100 can be received by the fifth light receiving unit 350 disposed at the lowest of the plurality of light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350. can be placed.

도 4는 본 발명에 따른 수위센서가 또 다른 수위를 감지하는 예를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 4는 용기(100) 내에 액체가 용기(100)의 높이(즉, 상하방향)를 기준으로 중간정도의 높이만큼 수용되어 있는 경우를 나타내는 도면이다.Figure 4 is a diagram showing an example in which the water level sensor according to the present invention detects another water level. Specifically, FIG. 4 is a diagram showing a case where liquid is contained in the container 100 at an intermediate height based on the height (i.e., vertical direction) of the container 100.

도 4를 참조하면, 화살표로 나타낸 바와 같이, 발광부(200)로부터 조사된 광은 액체의 표면(50)에서 반사되어, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 연직방향(높이방향)을 기준으로 중간에 배치된 제3수광부(330)에 수신된다. 이 경우, 전술한 제어부(C)는 제3수광부(330)로부터의 신호에 기초하여, 용기(100) 내에 액체가 중간만큼 수용된 상태(즉, 중간 수위)라고 판단할 수 있다.Referring to FIG. 4, as indicated by the arrow, the light emitted from the light emitting unit 200 is reflected from the surface 50 of the liquid and is transmitted in the vertical direction ( It is received by the third light receiving unit 330 located in the middle based on the height direction). In this case, the above-described control unit C may determine, based on the signal from the third light receiving unit 330, that the liquid is contained in the container 100 to an intermediate level (i.e., the intermediate level).

즉, 발광부(200)와 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는, 용기(100) 내에 액체가 중간만큼 수용된 상태일 때, 발광부(200)로부터 조사되어 액체의 표면(50)에서 반사된 광이 복수의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 연직방향을 기준으로 중간에 배치된 제3수광부(330)로 수신될 수 있도록 배치될 수 있다.That is, the light emitting unit 200 and the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 are irradiated from the light emitting unit 200 when the liquid is contained in the container 100 to the surface 50 of the liquid. The light reflected from may be arranged to be received by the third light receiver 330 disposed in the middle of the plurality of light receivers 310, 320, 330, 340, and 350 based on the vertical direction.

마지막으로, 도 5는 본 발명에 따른 수위센서가 또 다른 수위를 감지하는 예를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 5는 용기(100) 내에 액체가 용기(100)의 높이(즉, 상하방향)를 기준으로 중간보다 조금 낮은 높이만큼 수용되어 있는 경우를 나타내는 도면이다.Lastly, Figure 5 is a diagram showing an example in which the water level sensor according to the present invention detects another water level. Specifically, FIG. 5 is a diagram showing a case where liquid is contained in the container 100 at a height slightly lower than the middle based on the height (i.e., vertical direction) of the container 100.

도 5를 참조하면, 화살표로 나타낸 바와 같이, 발광부(200)로부터 조사된 광은 액체의 표면(50)에서 반사되어, 복수개의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 연직방향(높이방향)을 기준으로 중간에 배치된 제3수광부(330) 및 상기 제3수광부(330)에하측으로 이웃하여 배치된 제4수광부(340)에 동시에 수신된다. 이 경우, 예를 들어, 전술한 제어부(C)는 제3수광부(330) 및 제4수광부(340)로부터의 신호에 기초하여, 용기(100) 내에 액체가 중간보다 조금 낮은 높이만큼 수용된 상태(즉, 중간 수위 보다 낮은 수위)라고 판단할 수 있다. Referring to FIG. 5, as indicated by the arrow, the light emitted from the light emitting unit 200 is reflected from the surface 50 of the liquid and is transmitted in the vertical direction ( It is simultaneously received by the third light receiver 330 disposed in the middle (in the height direction) and the fourth light receiver 340 disposed adjacent to the lower side of the third light receiver 330. In this case, for example, the above-described control unit C is based on signals from the third light receiver 330 and the fourth light receiver 340, and states that the liquid is accommodated in the container 100 at a height slightly lower than the middle ( In other words, it can be judged to be a water level lower than the middle water level.

구체적으로, 제어부(C)는 제3수광부(330) 및 제4수광부(340)의 출력비율에 기초하여, 용기(100)에 수용된 액체의 수위를 판단할 수 있으며, 이때, 상술한 바와 같이, 수위의 절대적 또는 상대적 판단결과가 제어부(C)에 의해 도출될 수 있다.Specifically, the control unit C may determine the level of the liquid contained in the container 100 based on the output ratio of the third light receiver 330 and the fourth light receiver 340. In this case, as described above, An absolute or relative determination result of the water level can be derived by the control unit (C).

즉, 발광부(200)와 수광부(310, 320, 330, 340, 350)는, 용기(100) 내에 액체가 중간보다 조금 낮은 높이로 수용된 상태일 때, 발광부(200)로부터 조사되어 액체의 표면(50)에서 반사된 반사광이 복수의 수광부(310, 320, 330, 340, 350) 중 연직방향을 기준으로 중간에 배치된 제3수광부(330)와 그 하측의 제4수광부(340)로 동시에 수신될 수 있도록 배치될 수 있다.That is, the light emitting unit 200 and the light receiving units 310, 320, 330, 340, and 350 are irradiated from the light emitting unit 200 when the liquid is contained in the container 100 at a height slightly lower than the middle. The reflected light reflected from the surface 50 is transmitted to the third light receiver 330 located in the middle of the plurality of light receivers 310, 320, 330, 340, and 350 based on the vertical direction and the fourth light receiver 340 below it. It can be arranged so that they can be received simultaneously.

도 5에 도시된 실시예에서는, 반사광이 제3수광부(330)와 제4수광부(340)에 동시에 수신되는 경우를 설명하였으나, 반사광이 제1수광부(310)와 제2수광부(320)에 동시에 수신되는 경우, 반사광이 제2수광부(320)와 제3수광부(330)에 동시에 수신되는 경우, 반사광이 제4수광부(340)와 제5수광부(350)에 동시에 수신되는 경우에도 동일한 방식으로 액체의 수위가 제어부(C)에 의해 판단될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 5, the case where the reflected light is simultaneously received by the third light receiving unit 330 and the fourth light receiving unit 340 has been described. However, the reflected light is simultaneously received by the first light receiving unit 310 and the second light receiving unit 320. In the case of reception, when the reflected light is received simultaneously by the second light receiving unit 320 and the third light receiving unit 330, and even when the reflected light is received by the fourth light receiving unit 340 and the fifth light receiving unit 350 at the same time, the liquid liquid is applied in the same manner. The water level can be determined by the control unit (C).

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The preferred embodiments of the present invention described above have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications and changes will be possible. and additions should be regarded as falling within the scope of the patent claims below.

100 용기
110 바닥면
200 발광부
310, 320, 330, 340, 350 수광부
C 제어부
D 디스플레이부100 containers
110 bottom surface
200 light emitting unit
310, 320, 330, 340, 350 light receiving unit
C control section
D Display section

Claims

A water level sensor disposed on the upper side of a container containing the liquid subject to water level detection,
One light emitting portion formed to irradiate light toward the inside of the container;
a plurality of light receiving units formed to receive light reflected from a surface of a liquid contained in the container or a bottom surface of the container; and
It includes a control unit that controls the light emitting unit and the light receiving unit,
The control unit determines the level of the liquid contained in the container based on the output of the light receiving unit among the plurality of light receiving units, and when light is received at a boundary portion of two adjacent light receiving units among the plurality of light receiving units, the adjacent light receiving unit determines the level of the liquid. A water level sensor characterized in that it determines the level of liquid contained in the container based on the output ratio of the two light receiving units.

According to paragraph 1,
The water level sensor, wherein the light emitting part is formed to irradiate light toward the bottom of the container at a preset angle with respect to the vertical direction.

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According to paragraph 1,
The light emitting portion is disposed at a position biased toward one side in the width direction of the container,
The water level sensor is characterized in that the light receiving part is disposed at a position biased from the light emitting part to the other side in the width direction of the container, and a plurality of the light receiving parts arranged to contact each other are arranged downward.

According to paragraph 4,
A water level sensor, wherein the plurality of light receiving units are arranged downward so as to be inclined at a preset angle with respect to the vertical direction.

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