KR200144765Y1 - 진동 및 온도 온라인 측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기계류의 이상 진동을 감시함으로써, 설비의 이상유무를 예지하기 위한 가속도 센서를 포함하는 온라인 진동감지 시스템에 관한 것으로, 특히 가속도센서 내부의 회로기판상에 별도의 온도센서를 장착하여 센서내부의 온도를 온라인 상태로 체크할 수 있는 진동 및 온도 온라인 측정시스템에 관한 것이다.

본 고안의 특징은 관성질량(4) 및 압전소자(3)와 이들에서 인출되는 전극(5,6)을 접속하기 위한 내부회로기판(7)으로 구성된 가속도 센서(12)의 상기 내부회로기판(7)에 온도센서(11)를 장착하고, 상기 가속도센서에 의한 진동 검출신호는 프리앰프회로(13)와 신호처리회로(14)를 거쳐 측정되어 진단회로(15)에 온라인 상태로 전송되게 연결하고, 상기 가속도센서 내의 온도센서(11)에 의한 온도검출신호는 저항온도 검출회로(16)에서 온도측정되어 상기 진단회로(15)에 온라인 상태로 전송되게 연결하여 온라인 조건으로 온도 및 진동의 측정이 가능하게 된다는 데 있다.

Description

진동 및 온도 온라인 측정시스템

본 고안은 기계류의 이상진동을 감시함으로써 설비의 이상 유무를 예지하기 위한 가속도 센서를 포함하는 온라인 진동감지 시스템에 관한 것으로, 특히 가속도센서 내부의 회로기판상에 별도의 온도센서를 장착하여 센서내부의 온도를 온라인 상태로 체크할 수 있는 진동 및 온도 온라인 측정시스템에 관한 것이다.

산업현장과 같이 열악한 환경조건에 설치된 가속도 센서의 경우 때때로 부하나 외부요인에 의해 환경온도가 급격히 상승하게 되는 경우가 있다.

전압형 가속도 센서의 경우에는 온도의 영향을 많이 받는 내부회로기판과 절연재 그리고 압전소자등이 보통 스테인리스 재질로 만들어진 하우징의 내부에 결합되어 있다.

내부회로기판은 외부의 진동으로 인해 발생한 가속도에 의해 압전소자의 전극에서 나타나게 되는 전하를 입력으로 받아 전압출력을 내보내는 역할을 하는데, 여기에서 중요한 부분은 반도체소자로 구성되어 있기 때문에 대부분의 경우 120도 이하의 정상동작 조건을 가진다.

상기의 정상동작 온도 이상의 온도가 가해지게 되면, 가속도 센서는 출력특성이 나빠지고, 장시간 고온에 노출될 경우에는 반도체소자가 파손되게 되는 문제가 나타나게 된다. 또한 절연재의 경우도 주로 상기 온도를 상한값으로 견딜 수 있는 접착제를 사용하기 때문에 이상 과열이 일어나게 되면, 접착력이 떨어져 연화되기도 한다.

한편, 압전소자는 일정온도를 초과하게 되면, 압전특성을 잃어버리는 온도를 가지는데, 이 온도를 보통 퀴리온도 또는 임계온도라고 하며, 이 경우에는 압전센싱출력을 얻을 수 없게 된다.

그러나 가속도 센서를 이용하여 기계박스 등의 기계류의 이상진단을 실시하는 경우 기어박스 내부에 센서를 설치하였을 때, 가속도 센싱출력이 나타나지 않는경우 센서 자체의 고장인지 또는 온도의 영향인지에 대한 원인을 판단하기 쉽지 않기 때문에, 이에 대한 대응책의 마련에 어려움과 많은 시간이 요구되어 왔다.

본 고안의 목적은 기계류의 이상진동을 감시함으로써 설비의 이상유무를 예지하기 위한 가속도 센서를 포함하는 온라인 진동감지 시스템에서 가속도센서 내부의 회로기판상에 별도의 온도센서를 장착하여 센서내부의 온도를 온라인 상태로 체크할 수 있는 진동 및 온도 온라인 측정시스템을 제공하는데 있다.

본 고안의 특징은 관성질량 및 압전소자와 이들에서 인출되는 전극을 접속하기 위한 내부회로기판으로 구성된 가속도 센서의 상기 내부회로기판에 온도센서를 장착하고, 상기 가속도 센서에 의한 진동검출신호는 프리앰프회로와 신호처리회로를 거쳐 측정되어 진단회로에 온라인 상태로 전송되게 연결하고, 상기 가속도센서내의 온도센서에 의한 온도검출신호는 저항온도 검출회로에서 온도측정되어 상기 진단회로에 온라인 상태로 전송되게 연결하여 온라인 조건으로 온도 및 진동의 측정이 가능하게 된다는데 있다.

제1도는 종래의 진동측정 센서인 가속도 센서의 단면 구조도이다.

제2도는 종래의 진동상태 온라인 측정시스템의 블록구성도이다.

제3도는 본 고안에 따른 온도센서 내장 가속도센서의 단면 구조이다.

제4도는 본 고안의 온도 및 진동상태 온라인 측정시스템의 블록구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 베이스 2 : 절연판

3 : 압전소자 4 : 관성질량

5 : 제2전극 6 : 제1전극

7 : 내부회로기판 8 : 하우징

9 : 와이어 10 : 가속도센서 리드

11 : 온도센서 12 : 가속도센서

13 : 프리앰프회로 14 : 신호처리회로

15 : 진단회로 16 : 저항온도 검출회로

17 : 온도센서 리드

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안을 설명하고자 한다.

제3도는 본 고안 시스템에 적용될 온도센싱 기능을 가지는 가속도센서의 단면 구조를 보이고 있다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 베이스(1)위에 절연판(2)을 접착제로 접착하고, 이 절연판(2)상에는 제2전극(6)을 내부에 가지는 두장의 압전소자(3)와 관성질량(4)을 차례로 배치한 후 제1전극(5)의 기능을 가지는 너트를 이용하여 이들을 밀착결합시키고, 하우징(8)으로 케이싱하고 있다.

또한, 상기 하우징의 내부에는 내부회로기판(7)을 배치하고, 이 내부회로기판측으로 상기의 제1,2전극을 와이어(9)로 접속하고, 이렇게 와이어링된 제1,2전극은 가속도센서 리드(10)를 통하여 외부로 인출하는 구조를 포함한다.

또한, 상기 내부회로기판(7)을 중심으로 하여 가속도센싱용 압전소자가 장착된 쪽으로는 온도센서(11)를 장착하고, 여기에서 외부로 온도센서 리드(17)를 인출하는 구조를 포함한다. 상기 온도센서(11)는 섭씨 영하 30도에서 섭씨 250도 범위의 온도측정 범위를 갖는 NTC(Negative Thermo-Couple)를 사용할 수 있다.

제4도는 본 고안 시스템의 회로블록 구성도로써, 앞에서 설명한 가속도센서(12)의 가속도 센싱출력은 프리앰프회로(13)에서 초단 증폭된 후 신호처리회로(14)를 거쳐 센서가 장착된 설비의 진동여부를 판단하기 위한 진단회로(15)로 온라인 전송되게 연결한다.

또한, 상기 가속도센서의 내부에 장착된 온도센서(11)에 의한 온도 검출신호는 저항온도검출회로(16)에서 처리되어 가속도센서의 내부온도를 측정하는 진단회로(15)로 온라인 전송되게 연결하여 구성하고 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 동작과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

기계설비의 상태를 진단하기 위해 기계설비에 장착된 가속도센서(12)에 기계진동이 가해지게 되면 압전소자(3)와 관성질량(4)에 의한 전기적 신호가 발생된다. 이렇게 발생된 전기적 신호성분은 와이어(9)를 따라 내부회로기판(7)에 전달되고, 이 신호는 다시 가속도센서(10)를 통해 외부로 나타나게 된다.

이러한 설비진동에 의한 가속도 센싱신호는 제4도의 프리앰프회로(13)에 입력되어 저잡음 초단증폭된 다음 신호처리회로(14)에 입력되게 된다. 그러므로 상기 신호처리회로(14)에서 가공된 설비의 진동감지신호는 온라인 상태로 진단회로(15)에 전송되어 실시간 체크가 가능하게 되는 것이다.

한편, 가속도센서 내부의 온도는 내부회로기판(7)에서 압전소자측에 설치된 온도센서(11)에 의해 감지된다. 이렇게 온도센서(11)에 감지된 신호는 온도센서 리드(17)를 통하여 외부로 인출되게 된다.

이렇게 온도센서(11)의 리드(17)를 통하여 외부로 인출된 가속도센서의 내부검온 신호는 제4도에서 나타내고 있는 바와 같이, 저항온도 검출회로(16)에서 저항 분압을 통한 현재 온도값을 진단회로(15)에 온라인 상태로 전송하여 디스플레이 시키게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 설비의 진동상태를 검출하는 가속도센서에 온도센서를 구비시켜서 설비의 온라인 진단과 더불어 진단센서의 작동온도 조건이 적절한지 여부를 판단할 수 있도록 하여줌으로써, 진단회로에 의한 설비 측정정도의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 나타나게 된다.

Claims (1)

1. 가속도센서를 이용하여 설비의 이상상태를 체크하기 위한 설비진단 시스템에 있어서, 관성질량(4) 및 압전소자(3)와 이들에서 인출되는 전극(5,6)을 접속하기 위한 내부회로기판(7)으로 구성된 가속도센서(12)의 상기 내부회로기판(7)에 온도센서(11)를 장착하고, 상기 가속도센서에 의한 진동검출신호는 프리앰프회로(13)와 신호처리회로(14)를 거쳐 측정되어 진단회로(15)에 온라인 상태로 전송되게 연결하고, 상기 가속도센서 내의 온도센서(11)에 의한 온도검출신호는 저항온도 검출회로(16)에서 온도측정되어 상기 진단회로(15)에 온라인 상태로 전송되게 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 진동 및 온도 온라인 측정시스템.