KR20030087329A - 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편향 요크의 부품중 페라이트 코어(Ferrite Core)에 사용되는 코일의 산포 측정에 관한 것으로 특히, 생산라인에서 권선기를 통해 현재 생산되고 있는 코일의 특성을 측정하고 해당 코일의 산포를 검출하는 경우 검출 위치별 자료와 주변 위치에서의 검출 데이터 등을 한 화면에 디스플레이하며 보다 정확한 데이터의 비교와 품질의 균일성을 감시할 수 있도록 하기 위한 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방법에 관한 것이다.

Description

코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방법{Display method in detection system of magnetic permeability for coil}

본 발명은 편향 요크의 부품중 페라이트 코어(Ferrite Core)의 산포 측정에 관한 것으로 특히, 생산라인에서 권선기를 통해 현재 생산되고 있는 코일의 특성을 측정하고 해당 코일의 산포를 검출하는 경우 검출 위치별 자료와 주변 위치에서의검출 데이터 등을 한 화면에 디스플레이하며 보다 정확한 데이터의 비교와 품질의 균일성을 감시할 수 있도록 하기 위한 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 편향 요크의 주요한 파라메타는 편향 특성이라 할 수 있을 것이다. 이러한 편향 특성을 결정짓는 가장 주요한 구성 요소가 바로 페라이트 코어이며, 따라서 페라이트 코어의 투자율 혹은 산포는 편향 요크의 특성을 결정짓는 주요한 특성이라 할 수 있다.

그러므로, 페라이트 코어의 투자율을 측정하는 것은 편향요크의 제조 공정 상에 매우 중요한 것인데, 현재까지 코일의 투자율을 전문적으로 측정하는 특정한 방식이 존재하지는 않고 있으며, 다만 범용적으로 고주파 자기특성을 측정하는 방식이 제안되고 있다.

전술한 고주파 자기특성을 측정하는 방법은 크게 아날로그 방식과 디지털 방식이 있으며, 아날로그 방식은 고전적인 방법으로써 일반 오실로스코프를 사용하여 적절히 그 전압을 자기 특성치로 변환하여 읽는 방법으로 측정치의 데이터 저장이나 컴퓨터 처리가 불가능하다.

또한, 고주파의 경우 시편의 발열을 방지하기 위해서는 최단 시간 내에 원하는 파형 기록이 이루어져야 하기 때문에 측정치의 데이터 저장이나 컴퓨터 제어가 불가능한 아날로그 방식으로는 수 ㎑ 이상의 고주파 측정은 사실상 어렵다.

따라서, 현재 고주파에서의 자기이력곡선 및 철손(core loss) 등의 고주파 자기특성 측정은 거의 모두 디지털 방식을 채택하고 있다.

디지털 방식을 세분해 보면, 컴퓨터에 A/D 컨버터 인터페이스 카드와 고속 데이터 버스를 설비하여 측정하는 방법, 디지털 오실로스코프를 이용하는 방법, 전용 디지타이저(digitizer)를 이용해 파형을 기록하는 방법, 전력계 내부에 디지타이징(digitizing) 기능을 부여하여 철손만을 측정하는 방법, 고속 A/D 컨버터회로와 신호발생기를 내장하여 단일 측정 장치화하여 측정하는 방법 등이 있다.

따라서, 컴퓨터에 A/D 컨버터 인터페이스 카드와 고속 데이터 버스를 설비하여 측정하는 방법과 전용 디지타이저(digitizer)를 이용해 파형을 기록하는 방법은 수직분해능이 높으로 샘플링(sampling) 속도의 한계 때문에 ㎒이상의 고주파에서는 측정이 어려우며, 시스템 비용이 많이 드는 단점이 있다.

또한, 디지타이징(digitizing) 방식의 전력계는 내장된 A/D 컨버터를 이용하여 신호를 디지털화하여 수백 ㎑까지 범위에서 철손을 측정할 수 있게 한 것인데, 자기이력곡선 파형을 측정할 수 없는 단점을 가지고 있다.

또한, 디지털 오실로스코프를 이용하는 방법은 신호 파형을 일단 오실로스코프에 기록하여 이를 컴퓨터에서 로드하여 처리함으로써 자기이력곡선 파형을 얻는 방식이며, 고속 A/D 컨버터회로와 신호발생기를 내장하여 단일 측정 장치화하여 측정하는 방법은 오실로스코프기능과 컴퓨터 기능을 통합화하여 필요한 기능만을 선별하여 제품화한 것으로, ㎒이상의 주파수에서 철손(core loss) 및 자기이력곡선을 측정하는데는 이 두 가지 시스템을 채택 할 수밖에 없다.

그러므로, 기존의 디지털 측정 방식으로 전문적으로 코일의 투자율을 생산 공정중에 측정하는 것이 사실상 수월하지 않으며, 특히 코일의 투자율을 측정하기위한 센서 및 시스템의 계발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 편향 요크의 부품중 페라이트 코어(Ferrite Core)의 산포 측정에 관한 것으로 특히, 생산라인에서 권선기를 통해 현재 생산되고 있는 코일의 특성을 측정하고 해당 코일의 산포를 검출하는 경우 검출 위치별 자료와 주변 위치에서의 검출 데이터 등을 한 화면에 디스플레이하며 보다 정확한 데이터의 비교와 품질의 균일성을 감시할 수 있도록 하기 위한 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 선행 기술인 디지털 측정 방식에 따른 고주파 자기특성 검출 시스템의 구성 예시도.

도 2는 도 1에 도시되어 있는 시스템을 이용하여 페라이트(ferrite)를 주파수 1㎒, 동작 자속 밀도 0.1T에서 측정한 B-H 곡선 예시도.

도 3은 선행 기술에 따른 "코일 체커"란 기기의 외관 예시도.

도 4는 본 발명이 적용되는 자계 유도 방식에 따른 코일의 투사율 검출 시스템의 구성 예시도.

도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 형태를 설명하기 위한 예시도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 위치에서 코일의 투자율을 검출하여 이 데이터를 모니터 상에 임의의 패턴에 따라 디스플레이하며 해당 데이터는 필요시 저장하여 검사하는 전체 코일의 투사율에 대한 자료로 활용할 수 있도록 하는 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방법에 있어서: 복수개의 센서들 각각에 대한 위치를 표시하는 제 1 영역과; 상기 센서들을 통해 검출되는 코일의 투자율에 따른 데이터들을 복수개의 채널을 통해 입력받아 그 각각의 채널을 동시에 표시하는 제 2영역과; 상기 제 2영역에 디스플레이되는 데이터의 절대측정치 및 기준 코일과의 차이를 막대 그래프로 표시하는 제 3영역과; 검사 품들의 누적되는 평균치들을 표시하는 제 4영역과; 실제 검출되고 있는 데이터를 표시하는 제 5 영역을 포함하는 복수의 영역을 하나의 화면에 동시에 표시하는 데있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

우선 본 발명에 적용되는 기술적 사상을 살펴보면, 전술하였던 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 선행적으로 제안되어진 디지털 측정 방식에 따른 고주파 자기특성 검출 시스템인 대한민국 특허 등록 번호 10-0231887호의 기술을 간략히 살펴보기로 한다.

첨부한 도 1은 선행 기술의 블록 구성 예시도로써, 그 구성은 컴퓨터(8)로 부터 측정하고자 하는 샘플(3)의 측정조건에 대한 파라메터를 입력받아 측정 공정에 해당하는 신호파형을 출력하는 신호입력장치인 신호발생기(1)와; 상기 신호발생기(1)에서 출력된 신호파형을 증폭하는 전력증폭기(2)와; 샘플(3)의 1차코일(4)의 전류를 전압으로 H 자장 전압파형을 출력하도록 하는 분류기(shunt)(7)와; 상기 분류기(7)로부터 변환된 H 자장 전압파형을 채널1을 통해 입력받고, 샘플(3)의 2차코일(5)에 유도된 B 자장 전압파형을 채널 2를 통해 입력받아 입력된 각 채널의 고주파 파형을 디지털 방식으로 샘플링하여 자체 메모리에 저장하고, 각 채널의 고주파 파형의 전압을 분석하여 샘플(3)의 측정조건에 따라 원하는 주파수 및 동작 자속밀도에서의 철손(core loss)과, 자성치 및 자기이력곡선을 측정하는 디지털 오실로스코프(6)와; 측정조건에 대한 파라미터(parameter)를 입력받아 측정조건에 해당하는 파형을 얻을 수 있도록 신호발생기(1)의 출력과 디지털 오실로스코프(6)의 측정치를 피드백(feed back)하여 최종적으로 신호발생기(1) 출력을 결정하며, 결정된 신호발생기(1) 신호로부터 발생한 각각의 H 자장, B 자장에 해당하는 전압 파형을 디지털 오실로스코프(6)에 저장하도록 명령하고, 저장된 파형을 컴퓨터의 내장메모리로 로드하여 적분 등의 수치 연산을 통해 측정치 및 H, B파형, 고주파 자기이력곡선을 구하는 등의 시스템전반에 대한 관리 및 제어를 담당하는 컴퓨터(8)와; 일련의 제어명령과 수치데이터의 기기간 통신을 위한 컴퓨터(8) 내장통신인터페이스인 GPIB(General Purpose Interface Bus)와 디지털 오실로스코프(6) 사이 및 GPIB와 신호발생기(1) 사이를 연결하는 GPIB 케이블(9)로 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래 시스템의 동작은 신호발생기(1)에서 신호파형을 출력하면 전력증폭기(2)에서 이를 증폭하고, 샘플(3)의 1차코일(4)에 증폭된 전류가 흘러 H 자장이 발생한다. 이 H 자장에 의해 샘플(3)에 B 자장이 생성되어 2차코일(5)에 그 유도전압이 발생하게 되고, 디지털 오실로스코프(6)의 채널1에는 1차코일(4)의 전류가 분류기(7)를 통해 전압으로 변환되어 입력되고, 채널 2에는 2차코일(5)의 유도전압이 입력된다.

디지털 오실로스코프(6)는 입력된 각 채널의 고주파 파형을 디지털 방식으로 샘플링하여 자체메모리에 저장하고, 각 채널의 고주파 파형의 전압을 분석하여 샘플(3)의 측정조건에 따라 원하는 주파수 및 동작 자속 밀도에서의 철손(core loss)과, 자성치 및 자기이력곡선을 측정한다.

컴퓨터(8)는 전체시스템의 각각의 측정과정을 관리, 제어하는데, 우선 측정하는 사람으로부터 측정조건에 대한 파라미터(parameter)를 입력받아 측정조건에해당하는 파형을 얻을 수 있도록 신호발생기(1)의 출력과 디지털 오실로스코프(6)의 측정치를 피드백(feed back)하여 최종적으로 신호발생기(1)출력을 결정한다.

또한, 컴퓨터(8)는 결정된 신호발생기(1) 신호로부터 발생한 각각의 H 자장, B 자장에 해당하는 전압 파형을 디지털 오실로스코프(6)에 저장하도록 명령하고, 저장된 파형을 컴퓨터(8) 내장 메모리로 불러들여 적분 등의 수치 연산을 통해 측정치 및 H, B 파형, 고주파 자기이력곡선을 얻는다.

이러한 일련의 제어 명령들과 수치데이터들의 이동은 컴퓨터(8) 내장 GPIB(General Purpose Interface Bus)를 거쳐 신호발생기(1) 및 디지털 오실로스코프(6)에 연결된 GPIB 케이블(9)을 통해 이루어진다.

첨부한 도 2는 해당 시스템을 이용하여 페라이트(ferrite)를 주파수 1㎒, 동작 자속 밀도 0.1T에서 측정한 B-H 곡선을 도시한 것이다.

이와 같은 선행 기술 등을 이용하여 실제적인 측정 시스템을 구현한 예가 첨부한 도 3에 도시되어 있는 바와 같은 "COIL CHECKER"이다. 이 경우 센서의 위치가 몰딩(MOLDING)되어서 유동성이 없었으며 또한 측정값에 대한 사용자의 이용방법의 제한이 많았다.

더욱이, 기존 측정기의 경우 센서의 위치를 모를 뿐더러 그 센서의 위치에 상관없이 일정한 P/B, BAL이라는 값을 출력하게 되는데 이 측정값에 대한 센서 위치를 사용자가 알지 못할 뿐더러, 이를 응용하고자 할 경우에 이용할 수 있는 방법이 무척이나 한정되고 힘들었다.

따라서 이러한 불합리함을 제거하기 위해서 사용자 편의성을 높이고 데이터의 처리가 용이하도록 하는 디스플레이 방식을 제안하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명이 적용되는 투사율 검출 시스템의 구성 예시 도로써, 기 설정된 특정 주파수 대역의 교류전원을 발생시키는 발진부(10)와, 상기 발진부(10)에서 발진되는 특정 주파수 대역의 교류전원을 입력받아 자계를 형성시키고 이때 형성된 자계가 코일을 경유하면서 변동되어지는 량의 정도를 검출하는 투자율 검출부(20)와, 상기 투자율 검출부(20)에서 검출되는 검출 값을 입력받아 이를 증폭하는 증폭기(30)와, 상기 증폭기(30)에서 증폭된 신호에서 노이즈를 제거하여 출력하는 대역필터(BPF; 40)와, 상기 대역 필터를 통해 노이즈가 제거되어진 검출 신호를 입력받아 이 신호 처리한 후 디지털로 변환하여 출력하는 RMS(50) 및 ADC(60)로 구성되며, 상기 ADC(60)에서 출력되는 데이터를 모니터 상에 임의의 패턴에 따라 디스플레이하며 해당 데이터는 필요시 저장하여 검사하는 전체 코일의 투사율에 대한 자료로 활용할 수 잇도록 하는 컴퓨터(70)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자계 유도 방식에 따른 코일의 투사율 검출 시스템에서 코일의 투사율 검출을 위한 투자율 검출부(20)의 동작을 살펴보면, 코일에는 각각 복수의 자계 센서를 위치시킬 수 있으며, 각 센서 위치에 참조번호 21과 22로 지칭되는 투자율 검출부(20)를 위치시키는 것인데, AC 구동부(21)에서 균일한 자계가 형성되며 이때 형성되어진 자계장내에 코일을 존재시키면 코일의 투자율에 따라서 자계 센서(22)에 흐르는 전류의 량이 발생 및 변동되어진다.

이때, 코일의 투자율이 모든 부분에서 일정하게 된다면 자계 센서(22)에 흐르는 전류의 량은 일정할 것이며 반면에, 코일의 투자율이 모든 부분에서 일정하지 못하고 산포를 가지게 된다면 자계 센서(22)에 흐르는 전류의 량은 서로 다르게 될 것이다.

이후, 참조번호 60으로 지칭되는 ADC에서 디지털로 전환되어진 자계 센서(22)에 흐르는 전류의 량을 컴퓨터(70)가 인식한 후 이를 데이터화하여 저장하며 모니터에 디스플레이하여 기준 코일대비 산포를 측정하여서 불량 및 양품으로 구분하는 기능이 가능하게 된다.

이때, 디스플레이되는 화면의 형상은 첨부한 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 본 자계측정 시스템 개발에 의해 개발된 측정기의 경우 각 12개 채널에 대해서 절대값을 출력을 하게 되겠다.

이 출력값들을 이용하여서 디스플레이를 구성하게 되는데 이때 출력 항목을 SCREEN, MIDDLE, NECK의 세부위로 나누어서 각 부위의 자계치의 특성을 가장 잘 나타낼 수 있는 센서 위치에 대한 센서를 세팅해줌으로써 사용자의 검토하고자 하는 항목에 대한 고찰 및 검증이 이루어진다면 보다 나은 코일 검토가 이루어 질 수가 있으며 또한 기준 코일의 자계 값에 대한 차이를 나타내 줌으로써 사용자가 측정한 코일이 기준 코일과 대비하여 얼마만큼 산포를 가지는지에 대해서 알 수가 있게 된다.

첨부한 도 6에 도시되어 있는 부분은 도 5에 도시되어 잇는 화면상의 우측 상단부를 확대한 것으로, 센서의 위치와 각 센서의 각 측정 부위에 대한 센서의 세팅 가능한 센서의 수는 최대 3개까지로 구성 될 수 있도록 구성한다.

또한, 첨부한 도 7는 첨부한 도 8에 도시되어 잇는 화면의 확대도가 아니라 메뉴를 선택하여 기준 코일을 세팅하는 화면을 도시한 것으로, 기존의 코일 체커(COIL CHECKER)에서는 가능하지 못했던 부분인 기준 코일에 대한 산포를 나타내기 위한 부분으로써 코일의 산포를 한눈에 알아볼 수 있으며 기준 코일의 종류를 선택할 수 있도록 하기 위한 것이다.

따라서, 도 8에 나타나듯이 기준 데이터(Reference Data)의 항목에 측정값들을 세팅해주게 되면 실제 메인 측정 화면에서는 상기 기준 데이터에 대한 실제 측정 코일의 자계값의 차이를 막대 그래프로 표시 되게 되겠다. 즉 코일의 산포가 일정 수준이상 넘게 되면 불량 코일로 정의하게 된다면 이 기준 코일의 기준 데이터대비 산포의 허용범위를 정해주어서 불량 코일을 가려내는 기능을 할 수 가 있겠다.

또한, 그밖에 각 채널별 기울기 및 편차를 보정 할 수 있는 눈금(calibration) 기능이 있다. 이는 각 채널별 센서의 센서 능력의 차이 및 시스템 구성에 따른 엠프의 이득의 차이 등을 고려하여서 보정해주어야 되는 기능이다. 또한 각 샘플의 측정이 끝난후에 자동으로 가장 산포가 적은 2개의 샘플을 취득하도록 하는 기능이 있겠다. 부수적으로 프린터 설정 등의 기능이 있다.

최종적으로 본 발명에 따른 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방식에 따라 표시되는 각 영역별 특성을 도시하면 첨부한 도 8과 같다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 자계 유도 방식에 따른 코일의 투사율 검출 시스템을 제공하면, 생산되는 코일의 각 부분에 대한 투자율을 검출하고 이를 기준으로 기준 코일과 비교하여 양품인지 불량인지를 빠르게 식별할 수 있어 생산 수율의 증가 및 신뢰성 확보를 기대할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 복수의 위치에서 코일의 투자율을 검출하여 이 데이터를 모니터 상에 임의의 패턴에 따라 디스플레이하며 해당 데이터는 필요시 저장하여 검사하는 전체 코일의 투사율에 대한 자료로 활용할 수 있도록 하는 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방법에 있어서:

   복수개의 센서들 각각에 대한 위치를 표시하는 제 1 영역과;

   상기 센서들을 통해 검출되는 코일의 투자율에 따른 데이터들을 복수개의 채널을 통해 입력받아 그 각각의 채널을 동시에 표시하는 제 2영역과;

   상기 제 2영역에 디스플레이되는 데이터의 절대측정치 및 기준 코일과의 차이를 막대 그래프로 표시하는 제 3영역과;

   검사 품들의 누적되는 평균치들을 표시하는 제 4영역과;

   실제 검출되고 있는 데이터를 표시하는 제 5 영역을 포함하는 복수의 영역을 하나의 화면에 동시에 표시하는 것을 특징으로 하는 코일의 투사율 검출 시스템에서의 디스플레이 방법.