KR20090022075A - 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨센싱장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서를 가지는 카고레벨 센싱장치에 있어서, 카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서와; 정상상태의 플로트형 레벨센서에서의 각 수위레벨에서의 수위 신호값(메모리 저장값)이 저장된 메모리와; 상기 플로트형 레벨센서에서 발생되는 현재 수위의 감지 신호값과 상기 메모리 저장값을 비교하는 비교기와; 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 고장으로 진단하고, 고장시 고장 위치를 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 일치하는 위치로 판단하여 플로트형 레벨센서의 위치값 신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 위치값 신호를 표시하는 표시부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 고장 여부를 진단하여 사용자에게 적절하지 않은 측정값이 감지되고 있음을 인지시킬 뿐만 아니라, 고장 위치의 진단을 동시에 수행하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치가 제공되는 이점이 있다.

카고, 수위, 플로트형 레벨센서, 비교기

Description

플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치{Water level measuring instrument with float sensor defect diagnosis function}

본 발명은 카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서를 가지는 카고레벨 센싱장치에 있어서, 카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서와; 정상상태의 플로트형 레벨센서에서의 각 수위레벨에서의 수위 신호값(메모리 저장값)이 저장된 메모리와; 상기 플로트형 레벨센서에서 발생되는 현재 수위의 감지 신호값과 상기 메모리 저장값을 비교하는 비교기와; 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 고장으로 진단하고, 고장시 고장 위치를 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 일치하는 위치로 판단하여 플로트형 레벨센서의 위치값 신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 위치값 신호를 표시하는 표시부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치에 관한 것이다.

일반적으로 플로트형 레벨센서는 수위에 의하여 부상하는 플로트 볼(Float Ball)이 가이드 파이프를 따라 상하운동을 하게 되고, 상기 가이드 파이프를 따라 서는 자석에 의하여 구동하는 리드 스위치가 각 높이별로 형성된 스위칭 회로부로 구성된다.

이때, 플로트 볼 내부에 위치한 자석은 수위의 수면과 일치되는 위치의 내부 리드 스위치를 동작시킨다.

이에 의하면 현재 수위레벨에서의 리드 스위치가 온(ON)되어, 현재 작동 스위치의 값이 전기적 신호로 전달되어 수위를 판정한다.

그런데, 이러한 종래의 레벨 센서 관련 기술에서는 단순한 측정만 수행하는 수동형 센서가 주류를 이루고 있어서, 센서를 사용한 수위 측정시 고장이 발생해도 그 고장 상태를 인지하지 못하여 정확한 수위 레벨의 값을 획득할 수 없다는 문제점이 있었다.

특히, 이러한 레벨 센서 기술은 선박의 카고에서 뿐만 아니라 다양한 장비 및 시스템에 확대 적용되고 있어서 정확한 고장 진단 및 고장 위치 진단기능을 가진 지능형 센서의 필요성이 확대되고 있는 실정이다.

본 발명은 레벨센서를 이용한 수위 측정용 센서 시스템에 있어서, 고장 여부를 진단하여 사용자에게 적절하지 않은 측정값이 감지되고 있음을 인지시킬 뿐만 아니라, 고장 위치의 진단을 동시에 수행하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서를 가지는 카고레벨 센싱장치에 있어서, 카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서와; 정상상태의 플로트형 레벨센서에서의 각 수위레벨에서의 수위 신호값(메모리 저장값)이 저장된 메모리와; 상기 플로트형 레벨센서에서 발생되는 현재 수위의 감지 신호값과 상기 메모리 저장값을 비교하는 비교기와; 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 고장으로 진단하고, 고장시 고장 위치를 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 일치하는 위치로 판단하여 플로트형 레벨센서의 위치값 신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 위치값 신호를 표시하는 표시부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치를 기술적 요지로 한다.

이상 설명한 본 발명에 의하면 고장 여부를 진단하여 사용자에게 적절하지 않은 측정값이 감지되고 있음을 인지시킬 뿐만 아니라, 고장 위치의 진단을 동시에 수행하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치가 제공되는 이점이 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하의 도 1은 본 발명의 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치의 블럭 회로도이며, 도 2는 본 발명의 플로트형 레벨센서의 정상상태 회로도이며, 도 3은 도 2의 등가회로도이며, 도 4는 본 발명의 플로트형 레벨센서의 고장상태 회로도이며, 도 5는 도 4의 등가회로도이며, 도 6은 본 발명의 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치에 있어서 정상상태 신호와 고장상태 신호의 그래프이다.

본 발명은 플로트형(Float Type) 레벨 센서의 고장 진단을 위한 기술로서, 플로트가 바닥에서 액체의 주입으로 인해 상승하면서 측정되는 레벨센서 값을 이용하여 현재 상태를 진단하는 스마트형 카고 센서에 관한 것이다.

본 발명의 플로트형 레벨센서는 수위레벨을 전기 신호로 감지하는 레벨 센서 로서, 액면에 띄운 플로트 또는 디스플레이서의 변위를 검출하는 형식, 액면 밑면의 압력과 대기압과의 차압을 검출하는 형식, 초음파를 충격적으로 보내고 액면에서의 반사파가 되돌아올 때까지의 시간을 측정하는 형식, 그것에 정전용량의 변화를 검출하는 형식 등 여러가지 형식의 것이 있으나, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같은 플로트형 레벨 센서에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 플로트형 레벨센서(100)는 카고(200)내에 수직으로 세워지며, 카고내의 수위에 따라 플로트형 레벨센서(100)의 플로트 볼(30)(Float Ball)은 가이드 파이프를 따라 상하운동을 하게 되고 이때에 플로트 볼 내부에 위치한 자석은 도 2에 도시된 바와 같이 수위의 수면과 일치되는 위치의 내부 리드 스위치(10)를 동작 시킨다.

즉, 리드 스위치(10)에 자석이 가까워지면 도 2에 도시된 바와 같이 자석의 자력에 의해 리드 스위치 접점이 붙으며, 플로트 볼의 자석이 수위변동에 의하여 가이드 파이프의 임의의 B점에서 A점으로 이동했을 경우 리드 스위치는 A점에서만 on되고 B점에서는 off된다.

이 리드 스위치는 도 2에 도시된 바와 같이 다시 일렬로 연결되어 있는 저항(20)과 연결되어 있어서. 그 위치의 저항값 신호를 보내게 되는데, 이와 같이 플로트 볼의 상하운동에 따라서 구동되는 리드 스위치의 접점에 의하여 도 3과 같은 하나의 루프 등가회로를 형성시킨다. 따라서 플로트 볼의 위치에 따라서 그 저항값에 의한 내부의 감지 신호값은 변화하게 되며 이 저항값 신호는 헤드 하우징 내부에 위치한 컨버터(Converter)에 의해 4-20mA 출력으로 전송된다.

플로트 볼의 수위에 따른 상하운동은 상하 스토퍼(Stopper)에 의해 범위가 제한되게 된다.

이러한 플로트형 레벨 센서는 자판기, 세척기, 에어콘, 냉온방장치, 스토브, 가습기, 비데, 온수기, 의료기, 세정기, 공작기계, 사무기, 유압기계, 소형보일러 발전기, 소라시스템 등에 사용된다.

본 발명에 있어서 이러한 플로트형 레벨센서의 고장 검출 및 진단 방법은 레벨 센서가 정상적으로 동작할 경우 스위치가 플로터 볼(30)에 의해 닫히게 되면 상단에서부터 스위치까지 저항이 직렬로 연결된 하나의 회로가 구성되므로, 스위치의 위치가 위쪽으로 이동할수록 직렬로 연결된 저항의 개수가 줄어들어 전류의 크기가 증가된다.

그런데, 도면 4에서 보는 바와 같이 센서가 고장 난 경우 스위치의 특성상 스위치가 단락되어 도 5에 도시된 바와 같이 새로운 폐루프(Closed loop)가 형성된다.

이 경우 전체 회로가 저항이 직렬로 연결된 하나의 폐회로가 아니라 고장 스위치 우측 단이 또 다른 폐루프를 형성하여 전체적으로 병렬 회로가 된다.

고장 스위치 우측 부분과 좌측 부분이 병렬 회로의 형태로 구성이 되므로 하단의 저항값이 감소하게 되고, 상대적으로 전류 값은 증가하므로 초기 레벨 값이 0이 아닌 증가된 값으로 나타난다. 따라서 초기값의 비교로 현재 전체 레벨 센서에 고장난 부분이 있는지 검출 가능하다.

본 발명은 이를 검출하기 위하여 크게 플로트형 레벨센서(100)와 메모리(2)와 비교기(1)와 제어부(3)와 표시부(4)를 더 포함하여 구성된다.

상기 플로트형 레벨센서(100)는 상기한 바와 같이 카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 레벨센서이다.

본 발명의 상기 메모리(2)에는 정상상태의 플로트형 레벨센서에서의 각 수위레벨에서의 수위 신호값(메모리 저장값)이 미리 저장된다.

본 발명의 상기 비교기(1)는 상기 플로트형 레벨센서(100)에서 발생되는 현재 수위의 감지 신호값과 상기 메모리 저장값을 비교하여 이를 제어신호로 출력시키는 회로부이다.

본 발명의 상기 제어부(3)는 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 고장으로 진단하고, 고장시 고장 위치를 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 일치하는 위치로 판단하여 플로트형 레벨센서의 위치값 신호를 출력하며, 상기 제어부의 위치값 신호는 표시부에 의하여 표시된다.

본 발명에 의하면 플로트형 레벨센서(100)의 고장 및 고장 위치가 검출되는데, 고장난 플로트형 레벨센서(100)의 경우에는 고장 난 지점까지 플로트형 레벨센서의 플로터 볼(30)이 이동할 때, 정상 부분에서는 정상 부분의 스위치 구동과 고장 부분의 스위치 구동에 의하여, 도 4의 회로에서 보여주는 바와 같이 복수의 폐루프를 이루게 될 것이다.

그런데 고장 난 지점으로 플로터 볼(30)이 이동하면 도 2에서처럼 단일의 폐루프를 이루게 될 것이므로 신호값이 정상상태의 신호값과 동일해진다.

따라서 정상 상태의 신호와 측정 신호값의 차이가 없는 곳을 고장위치로 진단할 수 있다.

본 발명에서 사용한 알고리즘의 그래프를 도 6에서 보여주고 있다.

도 6의 그래프에서 점선은 고장시 신호의 그래프이며 실선은 정상상태에서의 신호 그래프이다. 도 6에서 보는 바와 같이 고장상태에서의 초기값은 정상값보다 높게 측정되므로 처음 값으로 센서가 정상인지 아닌지 진단할 수 있다. 그리고 플로터가 상승하면서 고장 부위에 도달하게 되면 정상상태와 일치하는 값이 측정되므로 정확한 고장 위치가 검출된다.

따라서 본 발명에 의하면 플로터형 레벨센서를 사용할 때 센서의 고장 여부및 고장 위치가 진단되는 장치가 제공되게 된다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예에 불과하며, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치의 블럭 회로도

도 2는 본 발명의 플로트형 레벨센서의 정상상태 회로도

도 3은 도 2의 등가 회로도

도 4는 본 발명의 플로트형 레벨센서의 고장상태 회로도

도 5는 도 4의 등가 회로도

도 6은 본 발명의 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치에 있어서 정상상태 신호와 고장상태 신호의 그래프.

*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*

1 : 비교기 2 : 메모리

3 : 제어부 4 : 표시부

10 : 리드 스위치 20 : 저항

30 : 플로트 볼 100 : 플로트형 레벨센서

200 : 카고

Claims (1)

1. 카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서를 가지는 카고레벨 센싱장치에 있어서,

   카고내 수위부의 전기적 접점으로 카고의 수위레벨을 감지하는 플로트형 레벨센서와;

   정상상태의 플로트형 레벨센서에서의 각 수위레벨에서의 수위 신호값(메모리 저장값)이 저장된 메모리와;

   상기 플로트형 레벨센서에서 발생되는 현재 수위의 감지 신호값과 상기 메모리 저장값을 비교하는 비교기와;

   상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 다를 때 이를 고장으로 진단하고, 고장시 고장 위치를 상기 메모리 저장값과 상기 감지 신호값이 일치하는 위치로 판단하여 플로트형 레벨센서의 위치값 신호를 출력하는 제어부와;

   상기 제어부의 위치값 신호를 표시하는 표시부를

   더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로트형 레벨센서의 고장위치 감지장치가 내장된 카고레벨 센싱장치.

Images