KR200159527Y1 - 고 내열성 위치 검출센서 - Google Patents

Abstract

고 내열성 위치 검출센서에 관한 것으로, 자동제어 설비의 검출대상물의 위치를 판별하는 센서에 있어서, 검출체의 위치에 따라 상기 검출체와 접촉/비접촉하는 레바와, 상기 레바와 전기적으로 연결된 고전위 단자와, 상용 교류전원을 직류로 변환하여 출력하는 전원공급부와, 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받으며, 그 접지단자가 상기 고 전위단자에 연결되는 포토 커플러와, 상기 포토 커플러의 동작에 의해 도통상태가 되는 전자스위치와, 상기 전자 스위치의 도통상태에 따라 그 전자스위치를 통해 그 접지단자가 접지되어 동작하는 릴레이와, 상기 릴레이의 동작에 따라 동작하여 검출신호를 출력하는 릴레이접점을 구비하여 고열 설비에 노출됨이 없이 검출체의 위치를 검출할 수 있다.

Description

고 내열성 위치 검출센서

제1도는 본고안에 따른 위치검출 접촉자 조립도.

제2도는 접지 검출기판 결선도.

제3도는 접지 검출기 세부회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레바(LEVER) 롤라(ROLLER) 2 : 레바(LEVER)

3 : 복귀스프링(SPRING) 4 : 축

5 : 높은 전위단자 6 : 내열 케이블(CABLE)

7 : 그라운드(GROUND)단자 8 : 고정볼트(BOLT)

9 : 전열체 10 : 레바(LEVER)고정볼트(BOLT)

11 : 검출체 12 : 작동부

13 : 몸체

본 고안은 고내열성 위치 검출센서에 관한 것으로, 특히 자동제어설비의 검출대상물 위치를 판별하는 현행의 리미트 스위치(레버스위치, 근접스위치)가 제철설비와 같은 200℃이상의 고열에서 연속적인 노출조건으로 사용될 때 일으키는 열화오동작현상에 대하여 부수적 센서 냉각장치의 장착이 필요없이도 신뢰성 있는 센싱을 수행하는 고내열성 위치 검출 센서에 관한 것이다.

일반적으로 범용 리미트 스위치중에서 위치 검출용으로 사용하는 것은 형태별로 크게 분류하면 레바(LEVER/S)과 근접형(PROXIMITYL/S)을 들 수 있다.

레바형 리미트 스위치는 검출체가 움직이는 방향으로 레바(LEVER)를 터치(TOUCH)하면 회전축에 고정된 레바와 캠이 동시에 회전되고 캠(CAM)은 케이스(CASE)에 내장된 마이크로 스위치 가동자를 누르게 됨으로써 접점이 접촉하여 온(ON) 상태가 된다.

그다음 검출체가 반대방향으로 움직이면 복귀스프링에 의해 레바와 캠은 원래 위치로 회전되며 자신이 평판 스프링 구조로 되는 마이크로 스위치 가동자는 휘어진 상태에서 곧게 펴져서 접점이 복귀되어 오프(OFF) 상태로 된다.

근접형 리미트 스위치는 검출체가 일정 거리내에 근접할 때 자신이 보유한 코일의 전자유도작용 또는 정전유도 작용으로 전류의 변화범위를 얻어서 이러한 변화 폭으로 스위칭(SWITCHING)작용을 하도록 한다.

이러한 리미트 스위치들은 고온의 조건에서 그 사용이 제한된다. 상온조건에서는 별무리 없이 그 기능 발휘가 보장되지만 제철 설비에 있어서는 스라브(SLAB) 절단기와 같이 설치점의 온도가 200℃를 상회하는 연속사용조건에서는 센서열화에 의한 오동작을 일으킨다.

레바 리미트 스위치(LEVER LIMIT SWITCH)류는 메이커(MAKER)에서 사용 제한 온도를 특별히 명시하지 않으며, 경험적 근거를 제시하면 200℃-250℃ 온도에서 4-5시간 노출시켰을 때 내장한 마이크로 스위치 가동자인 평판 스프링의 탄성 저하로 접점의 복귀 능력을 상실한다.

근접 리미트 스위치(LIMIT SWITCH)류는 메이커(MAKER)에서 사용제한 온도를 구분하여 명시하고 있다.

그러나, 사용제한 온도가 120℃를 초과하는 제품은 개발되지 않았으며 일부 메이커(MAKER)에서 개발시도중으로 알려지고 있다.

내열재로 전자회로를 몰딩(MOLDING)하고 있지만 200℃이상의 고열에서 장기간 사용할 때 전자회로의 반도체 소자가 특성 변화를 일으켜서 검출체가 근접하지 않은 경우에도 온(ON)상태가 되고 이때 리미트 스위치(LIMIT SWITCH)를 냉각시키면 OFF상태가 되어 기능이 회복되기도 하고 기능 회복 불능상태가 되기도 한다.

따라서 200℃이상 고온에서 정상적으로 사용하기 위해선 특별한 내열대책이나 부수적 냉각장치를 필요로 하며 국부의 온도가 비교적 낮은 부위로 리미트 스위치를 설치하고 검출점으로부터 부과된 기계적인 기구로써 검출체 위치를 간접적으로 검출할 수 있는 부수장치도 필요하게 된다. 이와같이 오동작에 따른 리미트 스위치의 교환횟수가 너무 많고 사용을 위해서 부수적으로 설치해야 하는 냉각장치나 간접검출용 기구들의 부피가 커지는 문제점이 있었다.

본고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 고 내열성을 바탕으로 하는 신뢰성 확보와, 종래의 리미트 스위치(LIMIT SWITCH)와 비교하여 취부성 및 다용도성을 갖춘 센서(SENSOR)를 제공하는 것이다.

본고안의 다른 목적은 고온에서 부가적인 냉각장치없이 신뢰성 있는 위치검출이 가능한 고내열성 위치검출 센서를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 장치는 검출체의 위치에 따라 상기 검출체와 접촉/비접촉하는 레바와, 상기 레바와 전기적으로 연결된 고전위 단자와, 상용 교류전원을 직류로 변환하여 출력하는 전원 공급부와, 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받으며, 그 접지단자가 상기 고 전위단자에 연결되는 포토 커플러와, 상기 포토 커플러의 동작에 의해 도통상태가 되는 전자스위치와, 상기 전자 스위치의 도통상태에 따라 그 전자스위치를 통해 그 접지단자가 접지되어 동작하는 릴레이와, 상기 릴레이의 동작에 따라 동작하여 검출신호를 출력하는 릴레이접점을 구비한다.

즉, 본 고안은 기계적 작용에 의한 접촉자와 접촉자의 접촉 유무를 신호화하는 디텍터(DETECTOR)로 이루어지는 센서(SENSOR)를 마련함에 의한다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본고안의 구성을 상세히 설명한다.

제1도는 본고안에 따른 위치 검출접촉자 조립도이다. 제1도에 도시된 바와같이 검출체(11)가 상승하여 레바 롤러(1)에 접촉하도록 하면 높은 전위점단자(5)가 레바(2) → 레바롤러(1) → 검출체(11) → 설비의 작동부(12)→몸체(13)→영전위점단자(7)를 경유하여 접지되므로, 높은 전위단자(5)가 낮은 전위(접지전위)로 바뀌게 된다.

설비의 작동부가 하강하여 검출체(11)와 레바 롤라(1)가 비 접촉상태가 되면 높은 전위단자(5)가 그라운드단자(7)와는 절연체(9)에 의해 절연되므로 높은 전위로 변한다.

제1도의 접촉자(레바롤라(1)와 레바(2))는 설비 장치의 부착 공간에 따라 모양과 크기를 다양하게 할 수 있다.

접촉자의 감지 유무를 신호화(센서의 스위칭)하기 위해서 제2도의 접지검출(EARTH DETECTOR) 기판(P. C. B: Printed Circnit Board)가 설치되어야 한다.

제2도는 16개의 위치 검출 점수를 동시에 온(ON), 오프(OFF) 신호로 처리할 수 있도록 디텍터(DETECTOR)를 설계 제작한 것이며 PLC의 입력을 위한 결선의 예이다.

제3도는 높은 전위와 낮은 전위를 검출하는 접지 검출기(EARTH DETECTOR)회로도이다.

본 고안에 의한 접지 검출기는 전원공급부(90)와 다수의 접지 검출부(100, 200, …)으로 구성된다.

전원공급부(90)는 상용교류전원(100V AC, 220V AC등)으로부터 교류전원을 공급받아 소정 전압으로 강하시키는 트랜스포머(T1)와, 상기 트랜스 포머(T1)에서 출력되는 교류전압을 직류로 변환하는 브릿지 다이오드(BD1)와, 상기 브릿지 다이오드(BD1)에서 출력되는 정류 전압을 평활화하는 평활콘덴서(C1)와, 전원이 인가됨을 표시하는 발광다이오드(LED1) 및 저항(R1)으로 구성된다.

접지 검출부(100)는 다수개 구비되며(예를들어, 제2도에 도시된 바와같이 16개의 접지검출부가 하나의 기판에 조립된다).

제1도에 도시된 위치검출 접촉자의 높은 전위단자(5)에 단자(34)가 접속되고, 그라운드단자(7)에 단자(35)가 접속된다. 단자(31, 32)는 제어부(예: PLC, 마이콤등)에 연결되어 접촉 감지신호를 제어부로 출력하게 된다.

따라서, 전원공급부(90)에서 출력되는 +전압(예: V DC)은 가변저항(VR1) 및 포토커플러(HHA1)의 발광다이오드를 거쳐 단자(34)를 통해 제1도에 도시된 위치 검출접촉자의 높은 전위 단자(5)에 인가된다. 이때 검출체(11)가 레바(2)에 접촉되어 있는 경우, 검출체(11)→설비의 작동부(12)→몸체(13)→그라운드 단자(7)를 통하여 단자(35)에 인가되므로, 포토커플러(HHA1)의 발광다이오드에 전류가 흘러 빛이 방출되어 포토커플러(HHA1)의 트랜지스터가 도통상태가 된다. 도통상태가된 포토커플러(HHA1)의 트랜지스터를 통과한 +전압은 저항(R3)을 통해 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되어 트랜지스터(Q1)를 도통상태가 되게 한다.

도통상태가 된 트랜지스터(Q1)를 통해 +전압이 릴레이(RY)를 여기(勵起)시키므로 릴레이(RY)의 접점이 단락상태가 되어 단자(31, 32)에 연결된 제어부로 접촉 감지 신호를 출력하게 된다.

다른 접지 검출부(200, …)에 대한 동작도 동일하게 설명할 수 있으며 접촉을 감지하고자 하는 검출체의 수에 따라 다수개를 연결하여 사용할 수 있다.

종래의 리미트 스위치가 기계적 작용에 의한 것이고, 근접스위치가 전자적 작용에 의한 것이라면 본고안의 것은 기계, 전자적 작용을 혼용한 것이다.

기계적 작용부인 접촉자는 고열(당공장의 SLAB 복사열: 약 750℃)의 설치장소에서 설치점 국부의 온도가 300℃에서도 접촉 비접촉의 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 복귀 스프링은 탄성계수가 비교적 높은 것을 사용한다.

접촉자는 특정한 모양이나 규격에 구애됨이 없고 크기의 대소에 따라 다양하게 제작가능하다.

전자적 작용부인 접지 검출용 검출기는 온도에 영향이 없는 PLC 제어실과 같은 고열지역에서 격리된 공간에 설치하므로서 열화에 의한 오동작 문제를 우선적으로 해결하며 위치 검출개소가 많은 설비의 검출 신호처리를 위해 여러 점수의 검출회로를 구성하여 P. C. B화 한다.

따라서 본 고안은 종래의 리미트 스위치, 근접 스위치에 비해서 고열 연속 노출개소에서 우수한 고 내열성을 확보하는 특유의 효과가 있으며 간단한 제작성과 응용의 다양성 효과도 기대할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 자동제어 설비의 검출 대상물의 위치를 판별하는 센서에 있어서, 검출체의 위치에 따라 상기 검출체와 접촉/비접촉하는 레바와, 상기 레바와 전기적으로 연결된 고전위 단자와, 상용 교류전원을 직류로 변환하여 출력하는 전원 공급부와, 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받으며, 그 접지단자가 상기 고 전위단자에 연결되는 포토 커플러와, 상기 포토 커플러의 동작에 의해 도통상태가 되는 전자스위치와, 상기 전자 스위치의 도통상태에 따라 그 전자스위치를 통해 그 접지단자가 접지되어 동작하는 릴레이와, 상기 릴레이의 동작에 따라 동작하여 검출신호를 출력하는 릴레이접점을 구비하는 것을 특징으로 하는 고 내열성 위치 검출센서.