KR200484670Y1 - 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치에 관한 것으로, 그 목적은 엘리베이터의 결함 주파수에 결함 감지 장치의 고유진동수를 일치시켜 공진을 유도하고, 이때 생성된 에너지를 이용하여 엘리베이터의 결함 유무를 손쉽게 판단할 수 있도록 한 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치를 제공하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 고안의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치는, 내부에 소정 공간부를 갖는 직육면체 형상의 몸체로 이루어지고, 그 상면에는 투명커버가 구비된 케이싱과; 상기 케이싱 일측 내벽의 일정 높이를 갖는 지점에 고정블록을 매개로 그 일단이 고정된 상태로 바(bar) 형상으로 돌출 형성된 외팔보와; 상기 외팔보에 부착 형성되어, 소정 주파수에 의한 공진의 발생 시 그에 따른 전기신호를 출력시키는 PZT 패드와; 상기 외팔보 타단에 관통 결합되어 질량을 부가하는 원통형상의 자석과; 상기 외팔보에 결합된 자석과 일정 거리 이격된 상태로 상기 케이싱의 전.후 내벽에 각각 설치되어 상기 외팔보의 고유진동수를 가변시키는 한 쌍의 코일과; 상기 케이싱의 내부 바닥면에 설치되어, 상기 PZT 패드 및 한 쌍의 코일과 연결됨과 아울러 정류회로가 구비되어, 상기 한 쌍의 코일 및 자석을 매개로 외팔보의 고유진동수를 조절하고, 상기 PZT 패드로부터의 전기신호 출력 시 소정 제어신호를 발생시키는 제어기판 및; 상기 제어기판의 정류회로에 연결되어 상기 PZT 패드의 전기신호 출력에 따라 동작되도록 제어가 이루어지는 엘이디(LED);를 포함하여 구성된다.

Description

압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치{DEFECT DETECTION APPARATUS OF ELEVATOR USING BY PIEZOELECTRIC ELEMENT}

본 고안은 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘리베이터의 결함 주파수에 결함 감지 장치의 고유진동수를 일치시켜 공진을 유도하고, 이때 생성된 에너지를 이용하여 엘리베이터의 결함 상태를 점검할 수 있도록 한 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 주거용도 및 업무용도 등으로 건축되는 다양한 종류의 고층 건물에는 해당 건물을 찾는 승객의 수직방향으로의 원활한 이동을 위해 엘리베이터 장치가 설치된다.

이때, 상기 엘리베이터의 결함을 감지하기 위해서는 전문적인 계측 장비 및 이를 운용할 수 있거나 분석할 수 있는 인력을 필요로 하게 된다.

이에 따라, 종래에는 전문적인 인력이나 장비가 없는 경우, 엘리베이터의 결함여부를 판단하기가 매우 어려운 문제점이 발생하게 되었다.

국내 등록특허 제10-0351287호

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출되어진 것으로, 본 고안은 엘리베이터의 결함 주파수에 결함 감지 장치의 고유진동수를 일치시켜 공진을 유도하고, 이때 생성된 에너지를 이용하여 엘리베이터의 결함 유무를 손쉽게 판단할 수 있도록 한 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치는, 내부에 소정 공간부를 갖는 직육면체 형상의 몸체로 이루어지고, 그 상면에는 투명커버가 구비된 케이싱과; 상기 케이싱 일측 내벽의 일정 높이를 갖는 지점에 고정블록을 매개로 그 일단이 고정된 상태로 바(bar) 형상으로 돌출 형성된 외팔보와; 상기 외팔보에 부착 형성되어, 소정 주파수에 의한 공진의 발생 시 그에 따른 전기신호를 출력시키는 PZT 패드와; 상기 외팔보 타단에 관통 결합되어 질량을 부가하는 원통형상의 자석과; 상기 외팔보에 결합된 자석과 일정 거리 이격된 상태로 상기 케이싱의 전.후 내벽에 각각 설치되어 상기 외팔보의 고유진동수를 가변시키는 한 쌍의 코일과; 상기 케이싱의 내부 바닥면에 설치되어, 상기 PZT 패드 및 한 쌍의 코일과 연결됨과 아울러 정류회로가 구비되어, 상기 한 쌍의 코일 및 자석을 매개로 외팔보의 고유진동수를 조절하고, 상기 PZT 패드로부터의 전기신호 출력 시 소정 제어신호를 발생시키는 제어기판 및; 상기 제어기판의 정류회로에 연결되어 상기 PZT 패드의 전기신호 출력에 따라 동작되도록 제어가 이루어지는 엘이디(LED)를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.

그리고, 본 고안의 다른 실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치는, 내부에 소정 공간부를 갖는 직육면체 형상의 몸체로 이루어지고, 그 상면에는 투명커버가 구비된 케이싱과; 상기 케이싱 일측 내벽의 일정 높이를 갖는 지점에 그 일단이 고정된 상태로 바(bar) 형상으로 돌출 형성된 다수 개의 외팔보와; 상기 외팔보에 부착 형성되어, 소정 주파수에 의한 공진의 발생 시 그에 따른 전기신호를 출력시키는 PZT 패드와; 상기 외팔보 타단에 결합되어 질량을 부가하는 질량체와; 상기 케이싱의 내부 바닥면에 설치되어, 상기 다수 개의 외팔보에 각각 부착 형성된 다수 개의 PZT 패드와 연결됨과 아울러 정류회로가 구비되어, 소정 PZT 패드로부터의 전기신호 출력 시 그에 따른 소정 제어신호를 발생시키는 제어기판 및; 상기 제어기판의 정류회로에 연결되어 소정 PZT 패드의 전기신호 출력에 따라 대응되게 동작되도록 제어가 이루어지는 다수 개의 엘이디(LED)를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 케이싱의 일측 내벽에는 일정 높이로 안착턱이 형성되고, 상기 안착턱의 상면에 길이가 상이한 다수 개의 외팔보 일단이 고정블럭을 매개로 병렬상태로 고정 설치되어 구성된 것을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 고안에 따르면, 엘리베이터의 결함 주파수에 결함 감지 장치의 고유진동수를 일치시켜 공진을 유도하고, 이때 생성된 에너지를 이용하여 엘리베이터의 결함 유무를 육안으로 파악 가능하도록 하므로서, 전문적인 장비 없이도 엘리베이터의 결함 주파수를 감지할 수 있는 효과가 있게 되며, 이를 통해 엘리베이터의 결함에 대해 신속하게 대응할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치의 구성을 나타내는 평면도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도,
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치에서 코일 극성에 따른 고유진동수의 변화상태를 나타내는 도면,
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치에 적용되는 정류회로를 나타내는 도면,
도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치의 구성을 나타내는 평면도,
도 6은 도 5의 A-A선 단면도이다.

이하, 상기한 바와 같이 이루어진 본 고안에 대해 도를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치의 구성을 나타내는 평면도, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도, 도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치에서 코일 극성에 따른 고유진동수의 변화상태를 나타내는 도면, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치에 적용되는 정류회로를 나타내는 도면, 도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치의 구성을 나타내는 평면도, 도 6은 도 5의 A-A선 단면도이다.

본 고안에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치는, 엘리베이터의 결함 주파수에 결함 감지 장치의 고유진동수를 일치시켜 공진을 유도하고, 이때 생성된 에너지로 엘이디(LED)를 구동시킴에 따라, 엘리베이터의 결함 유무를 육안으로 용이하게 판단할 수 있도록 구현된다.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치는, 대략 직육면체 형상을 갖는 케이싱(10)의 내부에 외팔보(20)와, PZT 패드(30)와, 자석(40)과, 한 쌍의 코일(50) 및, 엘이디(70)를 포함하는 제어기판(60)이 내장되어 구성된다.

상기 케이싱(10)은 그 내부에 소정 공간부를 갖는 직육면체 형상의 몸체로 이루어지되, 그 상면은 상기 엘이디(70)의 동작여부를 외부에서 확인할 수 있도록 투명재질로 이루어진 투명커버(16)로 구성된다.

그리고, 상기 외팔보(20)는 일정 길이를 갖는 바(bar) 형상으로 이루어져, 상기 케이싱(10)의 일정 높이를 갖는 지점에 고정블록(12)을 매개로 그 일단이 고정되어 구성되며, 상기 외팔보(20)의 일단 측 일면에는 소정 주파수에 의한 공진의 발생 시 그에 따른 전기신호를 출력시키는 PZT 패드(30)가 부착 형성됨과 아울러, 상기 외팔보(20) 타단 측에는 일정 질량을 부가하는 대략 원통형상의 자석(40)이 관통 결합되어 구성된다.

또한, 상기 케이싱(10)의 전.후면 내벽에는 코일(50)이 각각 설치되되, 상기 한 쌍의 코일(50)은 각각 상기 외팔보(20)에 결합된 자석(40)과 일정 거리 이격된 상태를 유지하도록 설치되어, 상기 제어기판(60)으로부터 인가되는 전류의 크기에 따라 상기 외팔보(20)에 결합된 자석(40)과 작용하면서 해당 외팔보(20)의 고유진동수의 가변 크기를 조정하도록 이루어진다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어기판(60)으로부터 코일(50) 측으로 인가되는 정전류의 크기에 따라 상기 외팔보(20)의 고유진동수가 가변되는 것으로, 상기 자석(40)과 코일(50)이 상호 동일 극성이면 고유진동수가 높아지고, 상기 자석(40)과 코일(50)이 상호 다른 극성이면 고유진동수가 낮아지도록 제어가 이루어지게 된다.

상기 제어기판(60)은 상기 케이싱(10)의 내부 바닥면에 고정 설치되는 PCB 보드로 이루어져 본 고안에서의 결함 감지 장치 동작에 대한 전반적인 제어를 행하도록 구성되되, 상기 PZT 패드(30) 및 한 쌍의 코일(50)과 연결됨과 아울러 도 4에 도시된 바와 같은 정류회로가 설계되어 구성된다.

이에, 상기 제어기판(60)은 한 쌍의 코일(50) 및 자석(40)을 매개로 외팔보(20)의 고유진동수가 가변되도록 제어를 행함과 아울러, 엘리베이터의 결함에 따른 공진 발생 시 상기 PZT 패드(30)로부터의 전기신호를 수신하여 상기 엘이디(70)의 구동을 위한 소정 제어신호를 발생시키게 된다.

이에, 상기 정류회로와 연계되어 상기 제어기판(60) 상에 구비된 엘이디(70)는 상기 PZT 패드(30)의 전기신호 출력에 따른 제어기판(60)의 제어에 따라 구동되면서 소정 광원을 발산시키게 된다.

여기에서, 본 고안에 따른 엘리베이터의 결함 감지 장치에 적용되는 압전소자인 상기 PZT(Piezoelectric Ceramic Material) 패드(30)는 기계적 변형이 생기면 전기를 발생시키고, 반대로 전기를 인가하면 기계적 변형이 일어나는 특징을 갖는다. 특히 상기 압전소자는 기계적 에너지를 전기 에너지로 쉽게 바꿀 수 있기 때문에 센서 또는 작동기로 사용이 되며 최근에는 생산되는 에너지 밀도가 커서 에너지 하베스팅에서도 많이 사용된다. 이에 본 고안에서는 압전효과를 사용하여 에너지를 발생시키고 이를 최대화하기 위해 공진현상을 이용하는 한편, 다양한 주파수에 대한 능동적인 대처가 가능하도록 전자석과 영구자석을 이용하여 고유진동수를 가변시키도록 구성된다.

한편, 본 고안의 다른 실시예에 따라, 상기 케이싱(10)의 내부에는 다수 개의 외팔보(20)가 상기 케이싱(10) 일측 내벽의 일정 높이를 갖는 지점에 그 일단이 고정된 상태로 바(bar) 형상으로 돌출 형성되어 구성된다.

또한, 상기 각 외팔보(20)의 일단 측 상면에는 소정 주파수에 의한 공진의 발생 시 그에 따른 전기신호를 출력시키는 PZT 패드(30)가 부착 형성됨과 아울러, 각 외팔보(30)의 타단 측에는 질량을 부가하는 질량체(42)가 고정 결합되어 구성된다.

상기 케이싱(10)의 내부 바닥면에는 상기 다수 개의 외팔보(20)에 각각 부착 형성된 다수 개의 PZT 패드(30)와 연결됨과 아울러 정류회로가 구비된 제어기판(60)이 고정 설치되어 구성되며, 상기 제어기판(60)에 구비된 정류회로에는 소정 PZT 패드(30)의 전기신호 출력에 따라 대응되게 동작되도록 제어되는 다수 개의 엘이디(LED)(70)가 구비되어 구성된다.

본 고안의 다른 실시예에서, 상기 케이싱(10)의 일측 내벽에는 상기 다수 개의 외팔보(20)를 안착 설치하기 위한 일정 높이의 안착턱(14)이 형성되어 구성되고, 이에 상기 안착턱(14)의 상면에는 길이가 상이한 다수 개의 외팔보 일단이 고정블럭(12)을 매개로 병렬상태로 고정 설치되어 구성된다.

도 5 및 도 6에 도시된 본 고안의 다른 실시예에서, 상기 외팔보(20)는 다양한 특정 주파수에 튜닝된 외팔보 3개가 병렬로 연결되어 구성되고, 각 외팔보(20)와 대응되도록 상기 제어기판(60)에는 3개의 엘이디(70)가 구비되어 구성되며, 이에 해당 결함 감지 장치를 통해서는 여러 개의 결함 주파수를 동시에 확인할 수가 있도록 이루어진다.

이때, 상기 케이싱(10)에 내장되는 외팔보(20)는 해당 결함 감지 장치의 사용환경에 따라, 다양한 주파수를 튜닝한 외팔보의 개수를 선택적으로 가감하여 설계할 수가 있음은 물론이다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 고안의 작용에 대해 도를 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안의 일실시예에 따라, 그 상면에 투명커버(16)가 구비된 직육면체 형상의 케이싱(10) 내에 외팔보(20)와, PZT 패드(30)와, 자석(40)과, 한 쌍의 코일(50)과, 엘이디(70) 및, 제어기판(60) 등이 내장되어 엘리베이터의 소정 결함 주파수가 튜닝된 엘리베이터의 결함 감지 장치가 구성된 상태에서, 상기 결함 감지 장치는 엘리베이터 장치를 구성하는 특정 구조물에 장착되어 해당 구조물에 대한 결함 여부를 감지하게 된다.

즉, 해당 구조물의 고유진동수와 상기 외팔보(20)의 고유진동수가 일치하는 경우 상기 외팔보(20)에는 공진이 발생하게 되고, 이에 상기 외팔보(20)에 부착된 PZT 패드(30)에서는 기계적 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 출력시키게 된다.

또한, 상기 PZT 패드(30)로부터 발생된 전기 에너지는 상기 제어기판(60)에 설계된 정류회로를 거쳐 엘이디(LED)(70)를 구동시키는 에너지로 작용하게 되며, 이에 작업자는 상기 엘이디(70)의 발광여부를 케이싱(10)의 투명커버(16)를 통해 확인하여 해당 구조물의 결함 여부를 용이하게 판단할 수가 있게 된다.

또, 본 고안의 다른 실시예에서는 상기 케이싱(10) 내에 다양한 결함 주파수에 튜닝된 다수 개의 외팔보(20)가 병렬로 연결되어 구성되고, 각 외팔보(20)와 대응되도록 상기 제어기판(60)에도 다수 개의 엘이디(70)가 구비되어 제공됨에 따라, 해당 결함 감지 장치를 통해서는 다수 개의 외팔보(20) 및 엘이디(70)를 매개로 여러 개의 결함 주파수를 동시에 확인할 수가 있게 되는 것이다.

한편, 본 고안에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시 예들이 돌출 된다고 하더라도 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 고안에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.

10: 하우징, 12: 고정블록,
14: 안착턱, 16: 투명커버,
20: 외팔보, 30: PZT 패드,
40: 자석, 42: 질량체,
50: 코일, 60: 제어기판,
70: 엘이디(LED).

Claims (3)

1. 내부에 소정 공간부를 갖는 직육면체 형상의 몸체로 이루어지고, 그 상면에는 투명커버가 구비된 케이싱과;
   상기 케이싱 일측 내벽의 일정 높이를 갖는 지점에 고정블록을 매개로 그 일단이 고정된 상태로 바(bar) 형상으로 돌출 형성된 외팔보와;
   상기 외팔보에 부착 형성되어, 소정 주파수에 의한 공진의 발생 시 그에 따른 전기신호를 출력시키는 PZT 패드와;
   상기 외팔보 타단에 관통 결합되어 질량을 부가하는 원통형상의 자석과;
   상기 외팔보에 결합된 자석과 일정 거리 이격된 상태로 상기 케이싱의 전.후 내벽에 각각 설치되어 상기 외팔보의 고유진동수를 가변시키는 한 쌍의 코일과;
   상기 케이싱의 내부 바닥면에 설치되어, 상기 PZT 패드 및 한 쌍의 코일과 연결됨과 아울러 정류회로가 구비되어, 상기 한 쌍의 코일 및 자석을 매개로 외팔보의 고유진동수를 조절하고, 상기 PZT 패드로부터의 전기신호 출력 시 소정 제어신호를 발생시키는 제어기판 및;
   상기 제어기판의 정류회로에 연결되어 상기 PZT 패드의 전기신호 출력에 따라 동작되도록 제어가 이루어지는 엘이디(LED)를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 엘리베이터의 결함 감지 장치.
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