KR200355635Y1 - 초소형 전류센서 - Google Patents

Abstract

본 고안은 측정감도가 좋고, 저가이며 신호처리가 단순하며 주변 전자파 노이즈에 영향을 받지 않는 소형 프린터와 같은 부피가 작은 제품에 흐르는 전류를 측정하는 광섬유 전류센서에 관한 것이다.

본 고안에 의한 광섬유 전류센서는 소형 퓨즈를 내장하고 있는 소형 가전제품의 전류를 제어하기 위하여 사용하는 전류센서에 있어서, 소정의 거리를 두고 저 반사율을 갖는 한 쌍의 광섬유 거울을 구비하는 광섬유 페브리-페롯 간섭계가 상기 퓨즈에 근접되게 설치됨을 특징으로 한다.

본 고안에 의하면, 부피가 작은 전자제품이나 폭발물에 설치하여 주변전자파에 영향을 받지 않고 미소전류를 정확하게 측정할 수 있기 때문에 주변 전자파에 의해 만들어지는 원치 않는 전류를 정확히 측정할 수 있다.

Description

초소형 전류센서{A miniature current sensor}

본 고안은 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초소형 전류센서에 관한 것이다. 일반적으로 전류센서는 새그낵(Sagnac) 간섭계, 광섬유 끝단면에 유전체(dielectric) 물질들을 다층 증착한 광섬유필터, 혹은 전류를 저항으로 사용하여 전압으로 변환하는 전자회로를 사용하여 개발되어졌다. 전자회로를 사용하는 경우 휴대용 프린터와 같은 전류측정대상제품이 전자파 노이즈가 많은 환경에서 작동할 때 전자파의 영향을 받아 정확한 전류측정이 불가능하다, 광섬유 새그낵(Sagnac) 간섭계를 사용하여 전류를 측정하는 경우 간섭계 센서의 부피가 커서 휴대용 프린터와 같은 소형제품에 흐르는 전류측정은 불가능하다. 광섬유필터를 사용하는 경우 측정감도가 낮고 전류에 따라 빛의 파장이 변하기 때문에 신호처리회로가 복잡하고 고가이다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 부피가 작은 전자제품에 설치할 수 있고, 측정감도가 높고, 전자파에 영향을 받지 않고, 미소 전류 측정이 가능한 광섬유 전류센서를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 의한 초소형 전류센서를 도시한 것이다.

도 2는 본 고안에 의한 초소형 전류센서에 사용되는 광섬유 페브리-페롯 간섭계를 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1.....전류공급단자 2.....광섬유

3.....퓨즈 4.....퓨즈지지대

5.....광섬유 페브리-페롯 간섭계

10....저 반사율의 광섬유 거울 20....입사광(P_i)

30....반사 출력광(P_r) 40....투과광(P_t)

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 고안에 의한 광섬유 전류센서는 소형 퓨즈를 내장하고 있는 소형 가전제품의 전류를 제어하기 위하여 사용하는 전류센서에 있어서, 소정의 거리를 두고 저 반사율을 갖는 한 쌍의 광섬유 거울을 구비하는 광섬유 페브리-페롯 간섭계가 상기 퓨즈에 근접되게 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 광섬유 페브리-페롯 간섭계는 퓨즈 지지대에 에폭시에 의해 고정됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 초소형 전류센서를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 의한 초소형 전류센서의 일실시예를 도시한 것이다.

RF신호에 영향을 받지 않고 퓨즈에 흐르는 미소 전류 측정용 센서는 반사율이 매우 작은 두 개의 광섬유 거울로 구성된 광섬유 페브리-페롯 간섭계(5)를 퓨즈(3)에 근접시켜 퓨즈 지지대(4)에 에폭시를 사용하여 고정시킴으로써 제작된다.

전류공급단자(1)를 통하여 퓨즈(3)에 전류를 인가하면 인가된 전류의 제곱에 비례하여 퓨즈(3)에 온도와 부피가 증가하게 되고 허용전류 이상의 전류를 일정시간 인가하면 퓨즈(3)가 끊어진다. 퓨즈(3)에 근접 설치된 광섬유 페브리-페롯 센서(5)가 퓨즈(3)의 온도를 측정함으로써 퓨즈(3)에 흐르는 전류를 알아낸다.

도 2는 본 고안에 의한 초소형 전류센서에 사용되는 광섬유 페브리-페롯 간섭계를 도시한 것이다.

광섬유 페브리-페롯 간섭계(5)는 일정한 거리를 두고 있는 저 반사율의 두 개의 광섬유 거울(10)들로 구성된다. 광섬유를 통해 진행하던 빛(P_i)은 첫 번째 거울에서 일부의 빛은 반사되고 일부의 빛은 통과하게 된다. 통과한 일부의 빛은 다시 두 번째 거울에서 일부는 통과하고 일부는 반사하여 다시 첫 번째 거울로 돌아온다.

두 번째 거울에서 첫 번째 거울로 돌아온 빛을 일부는 첫 번째 거울을 통과해서 첫 번째 거울에서 반사된 빛을 만나 간섭을 일으킨다.

페브리-페롯 반사 출력광(P_r)은 수학식 1로 나타낼 수 있다.

여기서, R은 광섬유 거울의 반사율, n은 광섬유의 굴절율, L은 거울사이의 거리. λ는 빛의 파장이다.

상기 수학식 1로부터 반사 출력광(P_r)은 광섬유의 굴절율(n)과 거울 사이의 거리(L)에 대한 함수임을 알 수 있다.

퓨즈에 전류를 인가하면 퓨즈에 온도가 증가하여 퓨즈에 근접하게 설치되어 있는 광섬유 페브리-페롯 간섭계 센서의 출력 광신호의 위상이 변화한다. 출력광 신호의 위상변화는 수학식 2와 같다.

여기서, a는 임의의 상수, I는 퓨즈의 인가전류, m은 퓨즈의 질량, c는 퓨즈의 비열, R은 퓨즈의 저항, ΔT는 퓨즈의 온도변화, t는 퓨즈의 전류인가 시간이다.

상기 수학식 2로부터 광섬유 페브리-페롯 간섭계의 출력광 위상변화는 퓨즈의 인가전류의 제곱에 비례함을 알 수 있다. 즉 출력광 위상변화로부터 퓨즈에 인가된 전류를 알아낼 수 있다.

이상으로, 본 고안은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 고안에 의하면, 부피가 작은 전자제품이나 폭발물에 설치하여 주변전자파에 영향을 받지 않고 미소전류를 정확하게 측정할 수 있기 때문에 주변 전자파에 의해 만들어지는 원치 않는 전류를 정확히 측정할 수 있다.

Claims (3)

1. 소형 퓨즈를 내장하고 있는 소형 가전제품의 전류를 제어하기 위하여 사용하는 전류센서에 있어서,

   소정의 거리를 두고 저 반사율을 갖는 한 쌍의 광섬유 거울을 구비하는 광섬유 페브리-페롯 간섭계가 상기 퓨즈에 근접되게 설치됨을 특징으로 하는 초소형 전류센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 페브리-페롯 간섭계는

   퓨즈 지지대에 에폭시에 의해 고정됨을 특징으로 하는 광섬유 전류센서.
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