KR20060019036A

KR20060019036A - 수위 감지 센서

Info

Publication number: KR20060019036A
Application number: KR1020040067484A
Authority: KR
Inventors: 이상철; 김종현
Original assignee: 에이디반도체(주)
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-03

Abstract

본 발명에 따른 수위 감지 센서는, 수조(110)의 저면에서 수직하게 세워지며 윗부분은 사방으로 퍼지는데 상기 사방으로 퍼진 부분의 밑면은 윗방향으로 오목하게 들어가는 비도전성 재질의 인서트 부재(130); 인서트 부재(130)의 위끝으로 돌출되어 나오도록 인서트 부재(130) 내에 삽입되는 도전성 재질의 터치봉(120); 및 터치봉(120)에 물이 닿느냐의 여부에 따라 비교기의 반전단자와 비반전 단자에 입력되는 정전용량의 상대적 크기가 바뀌어 서로 다른 신호를 출력하는 정전용량 스위치 모듈(150); 을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 물때(140)가 불연속적으로 되기 때문에 수위감지의 오차범위가 종래에 비하여 상당히 줄어든다. 또한, 링 형태의 접속단자(134)를 터치봉(120)에 끼워서 나사(134)로 조이기만 하면 되므로 정전용량 스위치 모듈(150)의 설치가 매우 간단하다.

터치봉, 오목홈, 물때, 수위, 정전용량 스위치

Description

수위 감지 센서{Water level detecting sensor}

도1a는 종래의 수위 감지 센서의 일 예를 설명하기 위한 도면;

도1b는 종래의 수위 감지 센서의 다른 예를 설명하기 위한 도면;

도2는 정전용량 스위치를 설명하기 위한 회로도;

도3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 수위 감지 센서를 설명하기 위한 도면;

도3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 수위 감지 센서를 설명하기 위한 도면;

도4 내지 도6은 본 발명에 따른 정전용량 스위치 모듈(150)을 설명하기 위한 도면들이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

10, 110: 수조 20, 120: 터치봉

30, 130: 인서트 부재 40, 140: 물때

50, 150: 정전용량 스위치 모듈

본 발명은 수위 감지 센서에 관한 것으로서, 특히 물때에 의한 수위 감지 에러를 방지할 수 있는 수위 감지 센서에 관한 것이다.

도1a는 종래의 수위 감지 센서의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도1a를 참조하면, 인서트 부재(30)는 비도전성 재질로 이루어지며 수조(10)의 저면에서 수직하게 세워진다. 터치봉(20)은 도전성 재질로 이루어지며 인서트 부재(30)의 위끝으로 돌출되어 나오도록 인서트 부재(30) 내에 삽입 설치된다. 참조부호 S1, S2, S3은 수위를 나타내는 것이다.

정전용량 스위치 모듈(50)은 터치봉(20)에 물이 닿느냐의 여부에 따라 비교기의 반전단자와 비반전단자에 입력되는 정전용량의 상대적 크기가 바뀌어 서로 다른 신호를 출력한다.

인서트 부재(30)에 물때(40)가 끼게 되면, 수위가 S2에서 S3으로 내려가더라도 물때(40)를 매개로 하여 터치봉(20)이 수위 S3에 있는 물과 접촉되는 결과가 되어 정전용량 스위치 모듈(50)이 수위가 S2보다 높은 것으로 잘못 인식하게 된다.

정전용량 스위치 모듈(50)은 정전용량 스위치와 그 케이스를 포함하여 이루어지는데, 도2는 상기 정전용량 스위치를 설명하기 위한 회로도이다. 도2를 참조하면, 비교기의 한쪽 단자에는 커패시터 Ca와 Cb의 정전용량 합이 입력되고, 나머지 한쪽 단자에는 커패시터 Cref의 정전용량이 입력된다. 커패시터 Cb는 터치봉(20)에 전기적으로 연결되며, 터치봉(20)에 물이 접촉되는 경우와 접촉되지 않는 경우에 따라 정전용량이 변하는 가변 커패시터이다.

커패시터 Cref의 정전용량을 Ca보다 크게 하여서 물이 터치봉(20)에 닿지 않 는 경우에는 상기 비교기의 비반전 단자로 입력되는 정전용량 값이 더 크도록 하고, 물이 터치봉(20)에 닿는 경우에는 가변 커패시터 Cb의 정전용량이 증가하여 상기 비교기의 반전단자로 입력되는 정전용량 값이 더 커지도록 하면, 터치봉(20)에 물이 닿느냐의 여부에 따라 상기 비교기의 출력이 변하게 된다.

도1b는 종래의 수위 감지 센서의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도1b를 참조하면, 인서트 부재(30)가 도1a와 달리 수조(10)의 측벽에 수평적으로 설치되고, 터치봉(20)은 인서트 부재(30)의 끝에 돌출되어 나오도록 설치된다.

따라서, 도1a의 경우와 마찬가지로 수위가 S2에서 S3으로 내려가더라도 수조(10)의 내벽과 인서트 부재(30)에 물때(40)가 끼게 되면 이러한 물때(40)를 매개로 하여 터치봉(20)이 수위 S3에 있는 물과 접촉되는 결과가 되어 정전용량 스위치 모듈(50)이 수위가 S2보다 높은 것으로 잘못 인식하게 된다.

상술한 바와 같이 종래의 경우는 물때(40)에 의해 수위 감지 센서가 수위를 잘못 인식하는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 물때에 의해서 수위를 감지하는 데에 에러가 생기는 것을 방지할 수 있는 수위 감지 센서를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 수위 감지 센서는, 수조의 저면에서 수직하게 세워지며 윗부분은 사방으로 퍼지는데 상기 사방으로 퍼진 부분의 밑면은 윗방향으로 오목하게 들어가는 비도전성 재질의 인서트 부재; 상기 인서트 부재의 위끝으로 돌출되어 나오도록 상기 인서트 부재 내에 삽입되는 도전성 재질의 터치봉; 및 상기 터치봉에 물이 닿느냐의 여부에 따라 비교기의 반전단자와 비반전 단자에 입력되는 정전용량의 상대적 크기가 바뀌어 서로 다른 신호를 출력하는 정전용량 스위치 모듈; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 수위 감지 센서는, 내측벽의 소정 높이에 오목홈이 형성되는데 상기 오목홈의 윗면은 윗방향으로 오목하게 들어가는 수조; 상기 오목홈의 위에 위치하도록 상기 수조의 측면에 설치되는 도전성 재질의 터치봉; 및 상기 터치봉에 물이 닿느냐의 여부에 따라 비교기의 반전단자와 비반전 단자에 입력되는 정전용량의 상대적 크기가 바뀌어 서로 다른 신호를 출력하는 정전용량 스위치 모듈; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 각 예에서, 상기 정전용량 스위치 모듈은 상기 비교기의 반전단자나 비반전단자 중의 어느 하나에 연결되면서 상기 터치봉에 직접 끼워지는 접속단자를 포함하며, 방습몰드에 의해 밀봉되는 것이 바람직하다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예들에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.

[실시예 1]

도3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 수위 감지 센서를 설명하기 위한 도면이다. 도3a를 참조하면, 비도전성 재질로 이루어지는 인서트 부재(130)는 수조(110)의 저면에서 수직하게 세워지며 윗부분(T)은 사방으로 퍼지는데 상기 사방으로 퍼진 부분의 밑면(A)은 윗방향으로 오목하게 들어간다.

터치봉(120)은 도전성 재질로 이루어지며 인서트 부재(130)의 위끝으로 돌출되어 나오도록 인서트 부재(130) 내에 삽입된다. 정전용량 스위치 모듈(150)은 터치봉(120)에 물이 닿느냐의 여부에 따라 비교기의 반전단자와 비반전 단자에 입력되는 정전용량의 상대적 크기가 바뀌어 서로 다른 신호를 출력한다.

인서트 부재(130)의 오목하게 위로 들어간 밑면(A)에는 물때가 생기더라도 위로 들어간 정점을 기준으로 하여 옆으로 흘러 내리기 때문에 물때가 불연속적으로 된다. 또한, 이 부분에는 공기가 차서 물이 제대로 밑면(A)에 닿지 못하기 때문에 물때가 그렇게 많이 생기지도 않는다. 따라서, 수위가 S1에서 S4로 낮아지는 경우에 인서트 부재(130)에 생기는 물때(140)가 수위 S3을 경계로 하여 불연속적이 되어 상측 물때(140a)와 하측 물때(140b)로 구분되게 된다.

결국, 수위가 S2에서 S3으로 낮아지는 동안에는 상측 물때(140a)에 의해서 종래와 같은 수위 감지 에러가 생길 수 있지만, 수위가 더 내려가 S4가 되면 상측 물때(140a)와 하측 물때(140b)가 끊기기 때문에 터치봉(120)이 수위 S4에 있는 물과 연결되지 않게 된다. 즉, 수위 S2와 S3 사이에서는 종래와 같이 수위 감지 에러가 발생할 수 있지만 수위가 S3보다 낮아지면 수위를 잘못 감지하는 에러는 발생하지 않는다.

물이 S4에서 S1으로 차 올라갈 때에도 인서트 부재(130)의 오목하게 위로 들어간 밑면(A)에는 공기가 차서 물이 잘 닿지 않기 때문에 물때가 많이 생기지 않는다.

도4는 본 발명에 따른 정전용량 스위치 모듈(150)의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도4에 도시된 바와 같이, PCB 기판(1) 상에는 도2와 같은 회로도에 따른 정전용량 스위치가 설치된다. 케이스(154)는 윗면이 개방되어 있으며 상기 개방된 윗면을 통해서 PCB 기판(10)이 수납되어 진다. 방습몰드(153)는 케이스(154)의 윗면을 통해서 들어와 PCB 기판(1)을 덮으면서 케이스(154)를 채운다. 정전용량 스위치의 전력선(156)은 방습몰드(153)를 뚫고 외부로 나온다.

PCB 기판(1)에는 커패시터 Cb의 한쪽 극판 역할을 하는 도전박막(1a)이 형성되어 있는데, 도전성 재질의 접속단자(152)는 방습몰드(153)를 뚫고 도전박막(1a)에 연결된다. 도전박막(1a)이 기판(1)의 밑에 설치되는 경우에는 기판(1)에 관통홀(through hole)을 뚫어 이와 연결되는 패드(1b)를 기판(1)의 위쪽에 형성한 후에 패드(1b)와 접속단자(152)를 납땜 등으로 연결한다.

정전용량 스위치 모듈(150)이 이와 같은 구성을 하면, 도3a에 도시된 바와 같이 접속단자(152)를 수조(110)를 뚫고 외부로 나오는 터치봉(120)에 끼우고 나사(134)로 조이기만 하면 스위치 모듈(150)를 간단하게 설치할 수 있다. 접속단자(152)는 도4에서와 같이 끝부분이 링 형태를 할 수도 있지만, 도5와 같이 말발굽 형태를 할 수도 있다.

도6은 본 발명에 따른 정전용량 스위치 모듈(150)의 다른 예를 설명하기 위한 도면로서, (a)는 단면도이고 (b)는 사시도이다. 도6에 도시된 바와 같이, 도2와 같은 회로도에 따른 정전용량 스위치가 설치된 PCB 기판(1)이 방습몰드(153)로 덮혀지고, 밑부분은 금속판(1c)으로 받쳐진다. 금속판(1c)은 커패시터 Cb의 한쪽 극판이 역할을 하는 도전박막(1a)에 전기적으로 연결된다.

PCB 기판(1)이 없는 부분에는 방습몰드(153)와 금속판(1c)을 한꺼번에 관통하는 구멍이 형성되며, 상기 구멍을 통하여 터치봉(120)에 나사 등에 의해서 직접 결합된다.

[실시예 2]

도3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 수위 감지 센서를 설명하기 위한 도면이다. 도3b를 참조하면, 수조(110)의 내측벽 소정 높이에 오목홈(112)이 형성되며, 오목홈(112)의 윗면(A')은 윗방향으로 오목하게 들어간다.

비도전성 재질의 인서트 부재(130)는 오목홈(112)의 위에 위치하도록 수조(110)의 측면에 설치된다. 도전성 재질의 터치봉(130)은 인서트 부재(130)의 끝으로 돌출되어 나오도록 인서트 부재(130) 내에 삽입된다. 정전용량 스위치 모듈 (150)은 링 형태의 접속단자(152)를 통하여 터치봉(120)에 나사(134)에 의하여 조여서 접속된다.

오목홈의 윗면(A')이 윗방향으로 오목하게 들어가기 때문에 도3a에서와 마찬가지로 수위가 S1에서 S4로 낮아지는 경우에 인서트 부재(130)에 생기는 물때(140)가 수위 S3을 경계로 하여 불연속적이 된다.

따라서, 수위가 S2에서 S3으로 낮아지는 동안에는 물때(140)에 의해서 종래와 같은 수위 감지 에러가 생길 수 있지만, 수위가 더 내려가 S4가 되면 물때(140)가 끊기기 때문에 터치봉(120)이 수위 S4에 있는 물과 연결되지 않게 된다. 즉, 수위 S2와 S3 사이에서는 종래와 같이 수위 감지 에러가 발생할 수 있지만 수위가 S3보다 낮아지면 수위를 잘못 감지하는 에러는 발생하지 않는다.

제2실시예의 경우에는 제1실시예의 경우와 달리 수조(110)의 측벽에 형성되 오목홈(112)에 의해서 물때의 연속성을 차단할 수 있기 때문에 인서트 부재(130)의 형태가 중요하지는 않다. 또한, 터치봉(120)이 수직하게 세워지는 것이 아니라 수평하게 놓여지기 때문에 수위의 감지에 있어서 인서트 부재(130)가 반드시 있어야 하는 것은 아니지만, 터치봉(120)의 설치에 있어서 존재하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 물때가 불연속적으로 되기 때문에 수위감지의 오차범위가 종래에 비하여 상당히 줄어든다. 또한, 정전용량 스위치 모듈(150)을 터치봉(120)에 직접 끼울 수 있도록 하고 그 끼워지는 부분이 커패시터 Cb 의 한쪽 전극판의 역할을 하도록 하면 정전용량 스위치 모듈(150)을 간단하게 설치하면서 그 기능을 다 할 수 있게 만들 수 있다.

Claims

수조의 저면에서 수직하게 세워지며 윗부분은 사방으로 퍼지는데 상기 사방으로 퍼진 부분의 밑면은 윗방향으로 오목하게 들어가는 비도전성 재질의 인서트 부재;

상기 인서트 부재의 위끝으로 돌출되어 나오도록 상기 인서트 부재 내에 삽입되는 도전성 재질의 터치봉; 및

상기 터치봉에 물이 닿느냐의 여부에 따라 비교기의 반전단자와 비반전 단자에 입력되는 정전용량의 상대적 크기가 바뀌어 서로 다른 신호를 출력하는 정전용량 스위치 모듈; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 수위 감지 센서.
내측벽의 소정 높이에 오목홈이 형성되는데 상기 오목홈의 윗면은 윗방향으로 오목하게 들어가는 수조;

상기 오목홈의 위에 위치하도록 상기 수조의 측면에 설치되는 도전성 재질의 터치봉; 및

상기 터치봉에 물이 닿느냐의 여부에 따라 비교기의 반전단자와 비반전 단자에 입력되는 정전용량의 상대적 크기가 바뀌어 서로 다른 신호를 출력하는 정전용량 스위치 모듈; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 수위 감지 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 정전용량 스위치 모듈은 상기 비교기의 반 전단자나 비반전단자 중의 어느 하나에 연결되면서 상기 터치봉에 직접 끼워지는 접속단자를 포함하며, 방습몰드에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 수위 감지 센서.