KR20000009229A - 변위센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변위 센서에 관한 것으로, 위치를 검출하고자 하는 기구와 연동되어 동작하는 자성체 물질의 코어와, 상기 코어의 외측에 설치된 보빈과, 상기 보빈에 권선된 제1코일 및 제2코일과, 상기 제1코일과 제2코일에 유도되는 전압에 따라 코어의 위치변화를 검출하여 출력하는 신호처리부를 포함하여 구성되어, 저항을 사용하지 않고 기구의 변위를 검출함으로써, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 신호처리장치를 사용하지 않고도 검출된 변위가 선형특성을 갖도록 하여 기구의 변위를 고정밀도로 검출할 수 있는 효과가 있다.

Description

변위 센서
본 발명은 변위 센서에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 위치를 검출하고자 하는 기구의 위치를 검출하는 변위 센서에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 변위 센서의 개략적인 구조도로서, 종래 기술에 의한 변위 센서는, 보빈(1)에 2개의 코일(2, 3)이 권선되어 있고, 상기 보빈(1)의 내측에 위치를 검출하고자 하는 기구와 연동되어 동작하는 자성체 물질의 코어(4)가 위치된다.
도 2는 종래 기술에 의한 변위 센서의 회로도로서, 저항(R1)과 저항(R2)는 그 저항값이 동일하며, 코일(2, 3)의 인덕턴스(Z1, Z2) 변화를 위해 외부로부터 교류전원(AC)이 인가된다.
즉, 위치를 검출하고자 하는 기구에 의해 코어(4)의 위치가 변동하면 상기 코어(4)의 위치 변동에 비례하는 출력전압(e0)을 출력하고, 상기 코어(4)가 보빈(1)의 중심에 위치되면 두 코일(2,3)의 인덕턴스(Z1, Z2)가 같아 출력전압(e0)이 "0"가 되므로, 기구의 위치 변위를 검출할 수 있는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 변위 센서는 동일한 저항값을 가지는 저항을 2개 사용하여야 하는데, 부하단의 임피던스가 낮으면 매우 작은 저항값을 가지는 저항을 사용하여야 하고 상기 저항의 저항값에 의해 "0"점이 변동하므로 저항값의 정확도가 높은 저항을 사용해야만 하는 문제점이 있었다.
그리고, 고정밀도의 변위 센서를 만들기 위해서는 고전압의 교류전원이 필요한데, 이와 같은 경우에 저항의 발열 손실이 매우 커져 불필요한 전력 소모가 발생되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위한 것으로, 저항을 사용하지 않고 기구의 변위를 검출함으로써, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 신호처리장치를 사용하지 않고도 검출된 변위가 선형특성을 갖도록 하여 기구의 변위를 고정밀도로 검출할 수 있는 변위 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변위센서는, 위치를 검출하고자 하는 기구와 연동되어 동작하는 자성체 물질의 코어와, 상기 코어의 외측에 설치된 보빈과, 상기 보빈에 권선된 제1코일 및 제2코일과, 상기 제1코일과 제2코일에 유도되는 전압에 따라 코어의 위치변화를 검출하여 출력하는 신호처리부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 신호처리부는, 상기 제1코일에 유도되는 전압을 전파 정류하는 제1전파정류부와, 상기 제2코일에 유도되는 전압을 전파 정류하는 제2전파정류부와, 상기 제1전파정류부 및 제2전파정류부에 의해 전파 정류된 전압의 차를 증폭하는 차동증폭부와, 상기 차동증폭부에서 출력된 신호의 고주파 성분을 제거하는 필터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 변위 센서의 개략적인 구조도,
도 2는 종래 기술에 의한 변위 센서의 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 변위 센서의 개략적인 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 변위 센서의 회로도,
도 5는 도 4에 도시된 전파정류부의 회로도,
도 6은 도 4에 도시된 차변증폭부의 회로도,
도 7은 도 4에 도시된 필터부 및 피크감지부의 회로도이다.
도 8은 본 발명에 따른 변위 센서의 변위 검출 결과를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 코어 11 : 보빈
12 : 제1코일 13 : 제2코일
20 : 신호처리부 21 : 제1전파정류부
22 : 제2전파정류부 23 : 차동증폭부
24 : 필터부 25 : 피크감지부
30 : 마이콤
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 변위 센서의 개략적인 구조도이고, 도 4는 본 발명에 따른 변위 센서의 회로도로서, 본 발명에 따른 변위 센서는, 위치를 검출하고자 하는 기구와 연동되어 동작하는 자성체 물질의 코어(10)와, 상기 코어(10)의 외측에 설치된 보빈(11)과, 상기 보빈(11)의 상하부에 대칭되게 권선된 제1코일(12) 및 제2코일(13)과, 상기 제1코일(12)과 제2코일(13)에 유도되는 전압에 따라 코어(10)의 위치변화를 검출하여 출력하는 신호처리부(20)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 신호처리부(20)는 상기 제1코일(12)에 유도되는 전압을 전파 정류하는 제1전파정류부(21)와, 상기 제2코일(13)에 유도되는 전압을 전파 정류하는 제2전파정류부(22)와, 상기 제1전파정류부(21) 및 제2전파정류부(22)에 의해 전파 정류된 전압의 차를 증폭하는 차동증폭부(23)와, 상기 차동증폭부(23)에서 출력된 신호의 고주파 성분을 제거하는 필터부(24)와, 상기 필터부(24)에서 출력된 신호의 최고치와 최저치를 검출하는 마이콤(30)으로 입력하는 피크감지부(25)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 제1전파정류부(21) 및 제2전파정류부(22)는 도 5에 도시된 바와 같이, 다수개의 저항(R1∼R7)과, 다이오드(D1, D2), 캐패시터(C1) 및, 오피엠프(U1, U2)를 포함하여 구성되어 있고, 상기 차동증폭부(23)는 도 6에 도시된 바와 같이, 다수개의 저항(R8∼R11)과 오피엠프(U3)를 포함하여 구성되어 있다.
그리고, 상기 필터부(24)는 도 7에 도시된 바와 같이, 다수개의 저항(R12∼R14)과 캐패시터(C2) 및 오피엠프(U3)를 포함하여 구성되어 있고, 상기 피크감지부(25)는 다이오드(D3, D4)와 캐패시터(C3, C4)를 포함하여 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 변위 센서의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
외부로부터 2KHz의 주파수를 가지는 교류전원(AC)이 제1코일(12) 및 제2코일(13)로 인가되는 상태에서 위치를 검출하고자 하는 기구의 위치 변동에 의해 코어(10)의 위치가 변동하면 상기 코어(10)의 위치 변동에 비례하는 전압이 제1코일(12) 및 제2코일(13)에 유도되고, 제1전파정류부(21) 및 제2전파정류부(22)는 상기 제1코일(12) 및 제2코일(13)에 각각 유도된 전압을 전파 정류하여 차동증폭부(23)로 출력한다.
그리고, 상기 차동증폭부(23)는 상기 제1전파정류부(21) 및 제2전파정류부(22)에 의해 전파 정류된 전압의 차를 증폭하여 필터부(24)로 출력한다.
이와 같이 상기 차동증폭부(23)에서 출력되는 신호는 코어(10)의 위치 변동에 따라 진폭이 변동하게 되는데, 코어(10)가 보빈(11)의 중심에 위치되면 "0"V가 출력되고, 코어(10)가 보빈(11)의 위쪽에 위치되면 "+"V가 출력되며, 코어(10)가 보빈(11)의 아래쪽에 위치되면 "-"V가 출력된다.
그리고, 상기 필터부(24)는 상기 차동증폭부(23)에서 출력된 신호에서 고주파 성분을 제거하고 증폭하여 피크감지부(25)로 출력한다.
즉, 상기와 같이 차동증폭부(23)에서 출력되는 신호로부터 기구의 위치 변위를 마이콤(30)이 감지하기 위해서는 상기 차동증폭부(25)에서 출력된 신호에서 고주파 성분을 제거해야만 하는 것이다.
따라서, 상기와 같이 필터부(24)에서 출력된 신호는 기구의 위치에 비례하는 전압신호가 출력되는데, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 필터부(24)에서 출력되는 전압신호는 매우 넓은 범위에서 선형특성을 가짐을 알 수 있다.
또한, 여러 응용 분야에서는 기구의 중간위치 보다도 최고위치 및 최저위치만을 필요로 하는 경우가 있으며, 이에 따라 원하는 값만을 다시 검출할 필요가 있다.
따라서, 피크감지부(25)가 상기 필터부(24)에서 출력된 신호의 최고치와 최저치를 검출하는 마이콤(30)으로 입력함으로써 상기와 같은 요구를 충족시킬 수 있다.
즉, 상기 피크감지부(25)는 실제 기구의 위치가 변동하더라도 항상 최고치와 최저치를 유지하므로 마이콤(30)에서 필요한 시간에 상기 최고치와 최저치를 읽어들여 사용할 수 있는 것이다.
이상에서 설명드린바와 같이 본 발명에 따르면, 저항을 사용하지 않고 기구의 변위를 검출함으로써, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 신호처리장치를 사용하지 않고도 검출된 변위가 선형특성을 갖도록 하여 기구의 변위를 고정밀도로 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 위치를 검출하고자 하는 기구와 연동되어 동작하는 자성체 물질의 코어와,
    상기 코어의 외측에 설치된 보빈과,
    상기 보빈에 권선된 제1코일 및 제2코일과,
    상기 제1코일과 제2코일에 유도되는 전압에 따라 코어의 위치변화를 검출하여 출력하는 신호처리부를 포함하여 구성된 변위 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호처리부는, 상기 제1코일에 유도되는 전압을 전파 정류하는 제1전파정류부와,
    상기 제2코일에 유도되는 전압을 전파 정류하는 제2전파정류부와,
    상기 제1전파정류부 및 제2전파정류부에 의해 전파 정류된 전압의 차를 증폭하는 차동증폭부와,
    상기 차동증폭부에서 출력된 신호의 고주파 성분을 제거하는 필터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변위 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터부에서 출력된 신호의 최고치와 최저치를 검출하는 피크감지부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변위 센서.
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