KR19990021826A

KR19990021826A - 액체용량 감지장치

Info

Publication number: KR19990021826A
Application number: KR1019970065279A
Authority: KR
Inventors: 광 현 조
Original assignee: 김영환; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-03-25
Also published as: KR100243877B1; KR19990024322A

Abstract

본 발명은 액체용량 감지장치에 관한 것으로, 특히 소정의 금속을 부착시켜 액체에 잠기게 하는 PCB(10)와; 상기 PCB(10)위에 단자 X의 상부로 부터 돌출되어 있고, 상부 끝에서 우측방향으로 꺽어서 소정의 길이 만큼 연장시킨 후, 다시 하단으로 두 개의 핑거가 형성되어 있는 제 1 메탈라인(20)과; 상기 PCB(10)위에 단자 Y로 부터 돌출된 핑거와, 상기 핑거의 하단에서 좌측으로 꺽어서 소정의 길이 만큼 연장시킨 후, 다시 두 개의 핑거를 위쪽방향으로 돌출시켜 형성된 제 2 메탈라인(30)과; 상기 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)위에 비전도성 물질로 코팅시킨 코팅부(40)와; 상기 PCB(10)에 부착된 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)이 연료탱크(50)에 삽입될 때, 연료로 부터 상기 PCB(10)를 보호하기 위한 PCB 보호 패키지(60)와; 상기 PCB 보호 패키지(60)가 상기 연료탱크에 삽입되었을 때, 흔들림을 방지하기 위해 고정시켜 주는 흔들림 방지 돌기(70)와; 소정 액체의 온도를 감지하는 서미스터(71)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명 액체용량 감지장치는, 불특정한 자동차에서 사용하는 연료탱크 내부에 연료량을 감지하기 위한 소정의 센서를 장착함으로써, 상기 연료탱크 내부에 남아 있는 연료량을 정확하게 감지할 수 있으며, 뜨개나 가변저항 등의 부품을 없애 제조공정이 간단하고 원가가 절감되는 효과가 있다.

Description

액체용량 감지장치

본 발명은 자동차에서 사용하는 연료등과 같은 액체의 레벨(Level)을 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 불특정한 자동차의 연료탱크 내부에 연료량을 측정할 수 있는 액체 높이에 따라 캐패시턴스(Capacitance) 값이 변하는 센서를 장착하여, 연료탱크에 남아있는 연료량을 감지할 수 있도록 하는 액체용량 감지장치에 관한 것이다.

주지하다시피, 1996년 하반기부터 자동차용 액체단계 센서들이 출하되기 시작하였는데, 이 센서의 목적은 자동차에서 사용하고 있는 여러 액체들 즉, 가솔린(Gasoline), 엔진오일(Engine oil), 트랜스미션 오일(Transmission oil), 브레이크 유체(Brake fluid), 차량용-창문 세척용액(Wind-shild Washer) 및 냉각재(Coolant) 등의 레벨을 감지하여 운전자에게 보충해야할 시기를 알려주는 역할을 하며, 현재는 가솔린과 엔진오일에 대한 제품만 출하되고 있는 실정이다.

종래의 액체용량 감지장치는 도 1 에 도시한 바와 같이, 불특정한 자동차에서 사용하는 불특정한 연료를 보관하기 위한 용기인 연료탱크(1)와; 상기 연료탱크(1)의 내부에 소정의 양만큼 넣어서 사용하는 연료(2)와; 상기 연료탱크(1) 내부에 삽입시켜 투입되는 연료(2)의 양에 따라 높낮이가 조절되는 뜨개(3)를 포함하여 구성된다.

즉, 종래의 액체용량 감지장치는, 불특정한 자동차에서 연료보관용으로 사용하는 연료탱크(1)에 운전자의 임의로 연료(2)를 소정의 양만큼 부어넣으면, 부력에 의해 연료가 투입되는 높이만큼 상기 연료탱크(1)에 삽입되어 있는 뜨개(3)가 점점 올라가게 된다.

상기 뜨개(3)의 높이가 올라감에 따라 C는 회전을 하게 되고, 상기 C가 좌우로 회전하게 되면 회전각과 가변저항 A, B, C 단자에 연결된 단자 A-C 혹은 단자 B-C의 저항값을 얻을수 있는데, 이 저항값은 결국 투입되는 연료량에 비례하는 소정의 값을 갖는다.

그러나, 상기와 같은 종래의 액체용량 감지장치는, 연료탱크에 삽입되어 있는 뜨개를 이용하여 정확한 연료량을 감지하는 것이 불가능하고, 장시간 동안 상기 뜨개를 사용할 경우 가변저항의 성능저하로 특성이 더욱 나빠져 정확한 연료의 양을 운전자에게 알려주지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 종래의 소정의 뜨개를 이용하여 연료등과 같은 액체를 감지하는 장치에서, 전도성이 없는 기판위에 도전성이 있는 물질로 인터디지탈 캐패시터(Interdigital Capaciter : 이하 빗살형 캐패시터라 칭함)를 형성하여, 상기 빗살형 캐패시터 사이에 캐패시턴스(Capacitance)가 존재하도록 하는 장치를 이용하여 자동차용 연료등과 같은 액체의 잔류량을 알수 있도록 하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 액체용량 감지장치는, 소정의 금속을 부착시켜 액체에 잠기게 하는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : 이하 PCB라 칭함)과; 상기 PCB위에 단자 X의 상부로 부터 돌출되어 있고, 상부 끝에서 우측방향으로 꺽어서 소정의 길이 만큼 연장시킨 후, 다시 하단으로 두 개의 핑거(Finger)가 형성되어 있는 제 1 메탈라인과; 상기 PCB위에 단자 Y로 부터 돌출된 핑거와, 상기 핑거의 하단에서 좌측으로 꺽어서 소정의 길이 만큼 연장시킨 후, 다시 두 개의 핑거를 위쪽방향으로 돌출시켜 형성된 제 2 메탈라인과; 상기 제 1 메탈라인과 제 2 메탈라인위에 비전도성 물질로 코팅시킨 코팅부와; 상기 PCB에 부착된 제 1 메탈라인과 제 2 메탈라인이 연료탱크에 삽입될때 연료로 부터 상기 PCB를 보호하기 위한 PCB 보호 패키지와; 상기 PCB 보호 패키지가 상기 연료탱크에 삽입되었을 때, 흔들림을 방지하기 위해 고정시켜 주는 흔들림 방지 돌기와; 소정 액체의 온도를 감지하는 서미스터(Thermister)(71)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래의 액체용량 감지장치의 상태를 나타낸 사시도,

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치에서 사용하는 두 개 의 메탈라인의 상태를 나타낸 측면도,

도 3 은 도 2의 A - A' 단면도,

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치에서 사용하는 PCB에 형성된 두 개의 메탈라인의 상태를 나타낸 정면도,

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치에 투입된 액체의 높 이에 따른 액체의 부피를 나타낸 그래프,

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치의 결합상태를 나타 낸 사시도,

도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치의 동작상태를 나타 낸 기능 블럭도,

도 8 은 본 발명의 이 실시예에 따른 액체용량 감지장치에 사용하기 위한 평 판을 나타낸 측면도,

도 9 는 본 발명의 삼 실시예에 따른 액체용량 감지장치의 외부에 부착된 PCB의 결합상태를 나타낸 사시도,

도 10 은 본 발명의 삼 실시예에 따른 액체용량 감지장치에 투입된 액체량의 높이에 따른 부피 및 캐패시턴스 값의 상태를 나타낸 그래프,

도 11 은 본 발명의 삼 실시예에 따른 액체용량 감지장치의 동작상태를 나타 낸 기능 블럭도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 50 : 연료탱크 2 : 연료

3 : 뜨개 10 : PCB

20 : 제 1 메탈라인 30 : 제 2 메탈라인

40 : 코팅부 60 : PCB 보호 패키지

70 : 흔들림 방지 돌기 71 : 서미스터

80, 140 : 캐패시터 측정부 90, 160 : 마이컴

100, 180 : 디스플레이부 110, 190 : 트립 컴퓨터 입력부

120 : 제 1 평판 130 : 제 2 평판

150 : 스위치 형태의 캐패시터 적분기 170 : 온도 측정부

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예, 이 실시예 및 삼 실시예에 따른 액체용량 감지장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치에서 사용하는 두 개의 메탈라인의 상태를 나타낸 측면도로서, 도시한 바와 같이, 소정의 PCB(10)에 제 1 메탈라인 X(20)와 제 2 메탈라인 Y(30)를 서로 평행하게 구성하면, 상기 두 개의 메탈라인 사이에는 소정의 캐패시턴스 값이 존재하고 상기 캐패시턴스 값을 C_xy라 칭하면, 상기 C_xy는 제 1 메탈라인 X(20)와 제 2 메탈라인 Y(30)의 위 아래의 물질과 사이의 간격에 따라 변하게 되며, 또한 상기 두 개의 메탈라인의 폭 이나 메탈라인 위에 코팅된 코팅의 두께 및 메탈라인의 물질등과 같은 요인에 의해서도 상기 캐패시턴스의 값이 결정되는 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 3은 도 2의 A - A' 단면도로서, 도시한 바와 같이, 코팅부(40)는 소정의 PCB(10)위에 장착된 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)위에 비전도성 물질로 코팅을 하고, 상기 코팅부(40)에는 소정의 전기장이 형성되며, 이때 전기장은 두 개의 메탈라인 사이에서 직접적으로 가지 않고, 메탈라인 위아래의 물질을 통해 가며, 편의상 상기 두 개의 메탈라인 위로만 형성된 것으로 도시되었는데, 실제로는 아래쪽으로도 형성되며, 2a는 상기 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30) 사이의 간격을 나타낸 것이고, 2b는 상기 제 1 메탈라인(20)이 시작되는 부분부터 제 2 메탈라인(30)이 끝나는 지점까지의 거리를 나타낸 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치에서 사용하는 PCB에 형성된 두 개의 메탈라인의 상태를 나타낸 정면도로서, 도시한 바와 같이, 상기 PCB(10)위에 단자 X의 상부로 부터 돌출되어 있고, 상부 끝에서 우측방향으로 꺽어서 소정의 길이 만큼 연장시킨 후, 다시 하단으로 두 개의 핑거가 형성되어 있는 제 1 메탈라인(20)과, 상기 PCB(10)위에 단자 Y로 부터 돌출된 핑거와 상기 핑거의 하단에서 좌측으로 꺽어서 소정의 길이 만큼 연장시킨 후, 다시 두 개의 핑거를 위쪽방향으로 돌출시켜 형성된 제 2 메탈라인(30)이 PCB(10)위에 구성되어 있고, 도시된 C_liqid는 상기 PCB(10)에 형성된 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)이 소정의 액체에 담겨있을 때 형성되는 캐패시턴스의 값을 나타낸 것이고, C_air는 상기 PCB(10)에 형성된 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)이 액체에 잠겨있는 부분외의 나머지 부분에 형성되는 캐패시턴스의 값을 나타낸 것이며, L은 연료탱크(50)에 투입되는 액체의 높이를 나타낸 것이며, L_max은 상기 연료탱크(50)에 최대로 투입될 수 있는 액체의 높이를 나타낸 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치에 투입된 액체의 높이에 따른 액체의 부피를 나타낸 그래프로서, 도시한 바와 같이, 세로축은 연료탱크(50)에 투입되는 연료의 높이 즉, 상기 PCB(10)가 연료에 잠기는 높이를 나타낸 것이고, 가로축은 상기 연료탱크(50)에 투입되는 연료의 부피를 나타낸 것이며, 상기 연료탱크(50)는 직육면체가 아니기 때문에 높이와 부피는 1차 함수의 관계를 갖지 않는 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치의 결합상태를 나타낸 사시도로서, 도시한 바와 같이, 연료탱크(50)는 불특정한 자동차에서 연료보관 등의 목적으로 사용하는 탱크로서 자동차마다 다른 형태를 하고 있으며, PCB 보호 패키지(60)는 상기 PCB(10)를 연료탱크(50)에 삽입시킬 때 연료로 부터 보호하기 위한 것이고, 흔들림 방지 돌기(70)는 상기 PCB 보호 패키지(60)가 연료탱크(50)에 삽입될 때 흔들림을 방지하기 위해 장착하는 것이며, 서미스터(71)는 온도변화에 따른

ε_r

의 변화량이 큰 액체의 경우 캐패시턴스값 C_XY가온도의존성이 크게 되므로 이를 보상하기 위한 것이며,상기 PCB 보호 패키지(60)는 연료탱크(50)의 하단부에서 삽입시켜 사용하기도 하는데, 이는 불편하여 일반적으로 상기 연료탱크(50)의 위쪽에서 상기 PCB 보호 패키지(60)를 삽입시켜 사용하며, 또한, 도시된 연료범위(제작자의 임의로 변경가능)는 상기 PCB 보호 패키지(60)가 연료탱크(50)에 삽입되었을때의 연료범위를 도시한 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체용량 감지장치의 동작상태를 나타낸 기능 블럭도로서, 도시한 바와 같이, 캐패시터 측정부(80)는 상기 연료탱크(50)에 투입되는 연료를 이용하여 캐패시턴스 값(C_xy)을 측정하며, 마이컴(90)은 상기 캐패시터 측정부(80)에서 측정된 캐패시턴스의 값을 높이로 바꿔주고, 다시 부피로 변환시켜주는 동작을 수행하며, 디스플레이부(100)는 상기 마이컴(90)에서 변환된 연료의 부피 상태를 운전자가 볼수 있는 형태로 디스플레이하며, 트립(Trip) 컴퓨터 입력부(110)는 소정의 트립 컴퓨터에 상기 마이컴(90)에서 변환된 부피에 대한 정보를 입력하는 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 8은 본 발명의 이 실시예에 따른 액체용량 감지장치에 사용하기 위한 평판을 나타낸 측면도로서, 도시한 바와 같이, 빗살형 캐패시터와 마찬가지로 두 개의 평행한 패널 사이에 존재하는 캐패시턴스가 같은 원리로 사용할 수 있는 것을 나타낸 것으로, l은 제 1 평판(120) 및 제 2 평판(130)의 길이를 나타낸 것이고, d는 상기 제 1 평판(120)과 제 2 평판(130)의 거리를 나타낸 것이며, ω는 상기 제 1 평판(120) 및 제 2 평판(130)의 넓이를 나타낸 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 9는 본 발명의 삼 실시예에 따른 액체용량 감지장치의 외부에 부착된 PCB의 결합상태를 나타낸 사시도로서, 도시한 바와 같이, 도 6에 도시된 바와 같은 연료탱크(50)의 측면에 상기 연료탱크(50)에 삽입된 것과 같은 원리의 PCB(10)를 외부에 부착한 상태를 나타낸 것으로, 상기 연료탱크(50)의 측면에 부착되는 PCB(10)에 존재하는 캐패시턴스의 값과, 상기 연료탱크(50)에 존재하는 캐패시턴스의 값은 C_xy라 칭하며, 도 6에 도시된 바와 같이 서미스터(7)를 장착한 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 10은 본 발명의 삼 실시예에 따른 액체용량 감지장치에 투입된 액체량의 높이에 따른 부피 및 캐패시턴스 값의 상태를 나타낸 그래프로서, 도시한 바와 같이, 가로축은 연료탱크(50)에 투입된 연료의 높이를 나타낸 것이고, 제 1 사분면의 세로축은 도 9에 도시된 형태를 구현했을 경우의 C_ref값과 C_xy값이 같을 때 1이 됨을 나타낸 것으로, C_xy값이 C_ref값보다 많을 때 연료가 투입되는 높이가 증가됨을 알수 있고, 제 4 사분면의 세로축은 연료가 투입되는 높이에 따른 부피를 나타낸 것으로, 연료탱크(50)가 직육면체가 아니기 때문에 1차 함수의 관계를 갖지 않는 것으로 본 실시예를 구성한다.

또한, 도 11은 본 발명의 삼 실시예에 따른 액체용량 감지장치의 동작상태를 나타낸 기능 블럭도로서, 도시한 바와 같이, 캐패시터 측정부(140)는 도 9에 도시된 C_xy값을 측정하고, 스위치 형태의 캐패시터 적분기(150)는 상기 캐패시터 측정부(140)에서 측정된 C_xy값을 마이컴(160)으로 전달하기 위한 일종의 IC소자이며, 마이컴(160)은 상기 스위치 형태의 캐패시터 적분기(150)에서 입력되는 캐패시터의 값을 높이로 환산한후, 다시 부피로 변환시키며, 온도 측정부(170)는 소정의 서미스터를 사용하여 액체의 온도를 감지하기 위한 것이며, 디스플레이부(180)는 상기 마이컴(160)에서 변환된 연료의 부피를 운전자가 볼수 있도록 디스플레이하며, 트립 컴퓨터 입력부(190)는 소정의 트립 컴퓨터에 상기 마이컴(160)에서 변환된 부피에 대한 정보가 입력되는 것으로 본 실시예를 구성한다.

이하, 상기와 같이 구성된 액체용량 감지장치의 동작과정을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일 실시예를 설명하면, 불특정한 자동차에서 사용하는 연료의 양이 감소하여 일정기준을 넘을 때, 상기 자동차를 운전하는 운전자에게 연료의 투입시기를 자동차 내부에 장착되어 있는 디스플레이부(90)를 통해 알려주게 된다.

상기 디스플레이부(90)를 통해 연료의 투입시기를 알려주기 위해 비전도성 물질로 구성되어 있는 PCB(10)에 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)을 서로 평행하게 장착한다.

상기 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)을 평행하게 상기 PCB(10)위에 장착한 후, 비전도성 물질로 상기 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)을 코팅하면 도 3에 도시된 바와 같은 전기장이 형성된다.

이때 상기 전기장은 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30) 사이에서 직접적으로 가지않고, 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)위의 물질을 통해 가며, 편의상 전기장이 상기 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30) 위로만 형성되는 것으로 그려졌는데, 실제로는 아래쪽으로도 형성되며, 이때 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)의 길이 방향으로 단위 길이당의 캐패시턴스의 값 C는 다음과 같다.

C =

여기서, K = 두 개의 메탈라인 사이의 간격 및 폭에 의존하는 상수

ε₀

= 유전상수

ε_off

= 메탈라인 위아래의 물질(PCB 코팅물질)의 비유전율에 의해 결 정되는 값

a = 두 개의 메탈라인 사이의 값의

b = 두 개의 메탈라인이 시작되는 부분부터 끝부분까지의 거리의

이때 상기 PCB(10)의 크기와 코팅된 부분이 일정할 경우, 외부 유전물질이 공기(

ε_r

=1)보다 큰 비유전율을 가질 때 캐패시턴스는 공기일때보다 큰 소정의 값을 갖는다.

이어, 상기 도 4에 도시된 제 1 메탈라인(20)과 제 2 메탈라인(30)이 상기 PCB(10)에 장착된 상태에서, 두 개의 단자 X - Y 사이에 캐패시턴스 C_xy가 존재하는데, 이는 두가지 성분(C_liquid,C_air)의 값으로 나눌수 있으며, 상기 C_xy는 액체량 측정부(80)에 입력된다.

즉, 설정되어 있는 액체 투입높이 L만큼 액체가 차있을 때 액체에 의해 생기는 값은 C_liquid이고, (L_max- L)의 길이에 의해 생기는 값은 C_air이며, 상기 C_xy= C_{liquid +}C_air이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 PCB(10)를 PCB 보호 패키지(60)에 넣어 밀봉시키고 상기 연료탱크(50)에 상기 PCB 보호 패키지(60)를 넣고, 흔들림 방지 돌기(70)로 고정시킨 후, 상기 PCB 보호 패키지(60) 부분에서 연료탱크(50)의 가장 밑부분에 서미스터(71)를 장착하며 상기 연료탱크(50)에 소정의 연료가 투입되면, 액체량 측정부(80)에 의해 투입된 연료의 양에 따른 부피값이 마이컴(90)에서 변환된다.

이어, 상기 투입되는 연료의 높이에 따른 부피의 증가상태는 도 5에 도시된 바와 같으며, 이때 연료탱크(50)가 직육면체가 아니기 때문에 1차 함수의 관계를 갖지 않는다.

이와같이, 상기 액체량 측정부(80)에 입력된 캐패시턴스의 값 C_xy는 마이컴(90)에 입력되어, 액체 높이에 의해 결정되는 캐패시턴스의 값이 상기 마이컴(90)에서 다시 부피로 변환되며, 상기 부피로 변환된 값은 자동차 내부에 장착되어 있는 디스플레이부(100)를 통해서 운전자에게 알려준다.

이어, 트립 컴퓨터 입력부(110)에 상기 마이컴(90)에서 변환된 부피값이 입력되어, 트립 컴퓨터를 통해 연료에 대한 정보가 입력된다.

또한, 본 발명의 이 실시예를 설명하면, 상기 본 발명의 일 실시예에서 설명한 장치와 마찬가지로 빗살형 캐패시터와 같은 특성의 제 1 평판(120)과 제 2 평판(130)을 서로 평행하게 장착하고, 연료를 소정량 만큼 투입하면 소정의 캐패시터가 존재하는데, 상기 캐패시터의 캐패시턴스의 식은 다음과 같다.

C =

여기서, d = 제 1 평판과 제 2 평판사시의 거리

ε₀

= 유전상수

ε_r

= 비유전율

l = 제 1 평판 및 제 2 평판의 길이

ω = 제 1 평판 및 제 2 평판의 넓이

상기와 같은 식에서 d와 ω가 일정할 경우

ε_r

과 ι에 의해 캐패시턴스 값이 결정되어, 유전물질의 비유전율과 높이에 의존하는 빗살형 캐패시터의 특성과 같아 이를 빗살형 캐패시터 대신에 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 삼 실시예를 설명하면, 상기 본 발명의 일 실시예의 경우 C_xy를 직접 측정하여 액체의 높이 L을 구하고, 여기서 다시 부피 V를 구하는 방식을 사용하였다.

그러나, 이때 상기 C_xy를 직접 측정하는 것이 곤란할 경우, 연료의 비유전율

ε_r

이 연료 제조회사, 온도 및 첨가제 등에 의해 변하기 때문에 도 9에 도시된 바와 같은 별도의 캐패시터를 사용하고, 연료탱크(50)의 가장 밑부분에 소정의 서미스터(71)를 사용하여 액체의 온도를 감지하게 된다.

상기 별도의 캐패시터를 C_xy라 하면, 상기 C_xy값은 캐패시터 측정부(140)에서 측정되고, 상기 캐패시터 측정부(140)에서 구한 값을 스위치 형태의 캐패시터 적분기(150)에 입력시키면, 값에 대한 출력을 구할 수 있게 되며, 상기 를 구한 값을 마이컴(160)에 입력시키고, 상기 마이컴(160)에서 이를 높이 L로 환산한 후, 다시 부피 V로 변환시킨다.

상기 C_xy를 사용하여 소정의 액체량을 측정하는 방법은 도 9에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있으며, 상기 C_xy는 도 6에 도시된 바와 같이, 연료탱크(50)안에 장착하고, 상기 C_ref는 연료와 닿지 않게 상기 연료탱크(50)의 외부에 장착하게 된다.

또한, 속이 비어있는 파이프에 상기 C_ref를 넣고 밀봉시킬 경우, 상기 연료탱크(50)안에도 장착할 수 있게 되며, 상기 C_xy및C_ref를 완전히 똑같은 PCB(10)를 사용하였을 경우, 상기 연료탱크(50)가 완전히 비었을 때 상기 C_{xy =}C_ref가 되어 는 1이 된다.

그러나, 만약 상기 연료탱크(50) 내부에 연료가 꽉 차있을 경우, 상기 는 1보다 큰 소정의 값을 가지게 되며, 이를 ( )최대값이라 하게 되고, 상기 연료탱크(50) 내부에 연료의 높이가 어떤 임의의 값을 가질 때, 상기 는 1과 상기 ( )최대값 사이의 값을 갖는다.

또한, 상기 마이컴(160)에서 상기 값과 연료의 높이 L과의 관계를 구하고, 다시 부피 V로 변환시키는데, 이는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 스위치형태의 캐패시터 적분기(150)를 이용하여 상기 를 구하면, 높이 L과 관계가 있는 출력이 얻어진다.

따라서, 도 10에 도시된 ①의 값에서 높이 ②의 값을 얻고, 높이 L과 부피 V의 측정관계도에서 다시 ③을 구해 최종적인 부피를 얻을 수 있는데, 이는 연료탱크(50)의 모양에 따라 구하는 방법이 변하게 된다.

실제로, 상기 C_ref는 연료탱크(50)안에 들어가 연료와 접촉하게 되는 상기 C_xy와 동일한 PCB(10)를 사용할 필요 없이, 임의의 크기를 사용할 수 있고, 또한 반드시 연료와 닿지 않아야 한다는 조건이 충족될 필요 없이, 연료탱크(50) 바닥에 눕혀서 사용함으로써, 항상 연료탱크(50)에 잠겨 있게 할수도 있고, 상기 PCB(10)를 사용하지 않고 개별소자를 사용할수도 있다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형실시할 수 있는 바, 불특정한 자동차에서 사용하는 각종 액체의 교환시기를 알려주는 장치로도 이용할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 액체용량 감지장치는, 불특정한 자동차에서 사용하는 연료탱크 내부에 연료량을 감지하기 위한 소정의 센서를 장착함으로써, 상기 연료탱크 내부에 남아 있는 연료량을 정확하게 감지할 수 있으며, 뜨개나 가변저항 등의 부품을 없애 제조공정이 간단하고 원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims

소정의 금속을 부착시켜 액체에 잠기게 하는 PCB와; 상기 PCB위에 단자 X의 상부로 부터 돌출되어 있고, 상부 끝에서 우측방향으로 꺽어서 소정의 길이 만큼 연장시킨 후, 다시 하단으로 두 개의 핑거가 형성되어 있는 제 1 메탈라인과; 상기 PCB위에 단자 Y로 부터 돌출된 핑거와, 상기 핑거의 하단에서 좌측으로 꺽어서 소정의 길이 만큼 연장시킨 후, 다시 두 개의 핑거를 위쪽방향으로 돌출시켜 형성된 제 2 메탈라인과; 상기 제 1 메탈라인과 제 2 메탈라인을 보호하기 위한 코팅부와; 상기 PCB에 부착된 제 1 메탈라인과 제 2 메탈라인이 연료탱크에 삽입될 때 연료로 부터 상기 PCB를 보호하기 위한 PCB 보호 패키지와; 상기 PCB 보호 패키지가 상기 연료탱크에 삽입되었을 때, 흔들림을 방지하기 위해 고정시켜 주는 흔들림 방지 돌기와; 액체의 온도를 감지하는 서미스터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 PCB에 부착되어 있는 금속은 비전도성 물질을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 메탈라인 및 제 2 메탈라인은 전기 전도성이 큰 물질을 포함한 빗살형 캐패시터를 사용하는 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 PCB와 같은 원리를 이용한 제 1 평판과 제 2 평판을 이용하여 소정의 캐패시터의 값을 구하여, 연료탱크에 투입되어 있는 연료의 양을 사전에 감지할 수 있는 장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 메탈라인 및 제 2 메탈라인은 상기 PCB에 서로 교차되어 장착하여, 소정의 캐패시터 값을 구할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 PCB의 상단부에 돌출되어 있는 상기 제 1 메탈라인 및 제 2 메탈라인을 자동차 내부에 장착되어 있는 소정의 단자와 연결하기 위해 각각의 메탈라인에서 단자를 뽑아놓은 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 코팅부는, 상기 PCB위에 장착되어 있는 제 1 메탈라인과 제 2 메탈라인이 부식이나 전기충격에 의해 폭발하는 것을 방지하거나, 전기전도성이 있는 액체에 의한 전기 전도 등을 방지하기 위해 비전도성 물질로 코팅하는 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 PCB 보호 패키지는, 상기 제 1 메탈라인과 제 2 메탈라인이 장착된 PCB를 보호하기 위해 플라스틱 재질을 사용하여 제작하는 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 PCB 보호 패키지는, 연료탱크의 위에서 아래로 끼워서 장착하거나 또는, 아래에서 위로 끼워서 장착하여 사용할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 흔들림 방지 돌기는, 상기 PCB 보호 패키지를 외부의 충격으로 부터 보호하기 위해, 삽입 반대 방향의 연료탱크 안쪽면에 소정 개수의 돌기를 이용하여 연료탱크와 PCB 보호 패키지를 결합시키는 장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 PCB가 장착되어 있는 연료탱크의 외부에 소정의 보조 캐패시터를 장착하고, 상기 캐패시터를 이용하여 측정하고자 하는 연료와 직접적인 접촉이 없이도 원하는 캐패시터 값을 측정하여 투입된 연료의 높이에 대한 부피를 구할 수 있는 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 PCB가 장착되어 있는 연료탱크의 외부에 소정의 보조 캐패시터를 장착하고, 측정하고자 하는 연료에 상기 캐패시터를 완전히 잠기게 하여 원하는 캐패시터 값을 측정하여 투입된 연료의 높이에 대한 부피를 구할 수 있는 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, 상기 PCB를 이용하지 않고 소정의 개별소자를 사용하여 캐패시터 값을 구하고, 다시 마이컴에서 높이로 변환시킨후, 부피로 변환시키는 방법을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.
제 1항에 있어서, PCB 보호 패키지가 상기 연료탱크에 삽입되었을 때 소정의 연료가 투입되면, 상기 연료탱크에서 검출되는 캐패시터값을 마이컴에서 높이로 환산하고, 다시 부피로 환산시키며, 상기 마이컴에서 환산되는 높이 및 부피는 연료탱크의 모양에 따라서 구하는 방법이 변하게 되는 것을 특징으로 하는 액체용량 감지장치.