KR20090026844A - 하나의 발광 소자와 다수의 수광소자로 구성된 옵티컬 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계식 전력량계 회전원판의 회전수를 검출하는 옵티컬 센서에 관한 것으로서, 회전수를 검출하는 옵티컬센서는 하나의 발광소자와 다수개의 수광소자로 구성하되 다수개의 수광소자가 하나의 발광소자를 포위한 형태의 배치로 구성하고, 상기의 옵티컬센서를 기계식 전력량계의 전면커버 외부표면에 설치하되 회전원판의 둘레면과 마주 보도록 설치하여, 회전원판 가장자리의 한 위치에 표시된 페인팅 표시부가 지나갈 때마다 수광소자에서 수신되는 신호의 변화를 검출하여 회전수를 측정할 수 있게 하는 옵티컬 센서에 관한 것이다.

기계식 전력량계, 회전 원판, 옵티컬 센서, 발광 소자, 수광 소자, 둘레면, 목표 반사물

Description

하나의 발광 소자와 다수의 수광소자로 구성된 옵티컬 센서 { Optical sensor }

본 발명은 기계식 전력량계 회전 원판의 회전수를 측정하는 옵티컬 센서에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 회전수를 검출하는 옵티컬센서는 하나의 발광소자와 다수개의 수광소자로 구성하되 다수개의 수광소자가 하나의 발광소자를 포위한 형태로 구성되는 옵티컬 센서에 관한 것이다.

전력량을 측정하는 전력량계는 기계식과 전자식이 있으나, 최근까지 현장에서 설치되는 전력량계의 대부분이 기계식 전력량계이다. 그러나 정보화시대에 접어들면서 전력량계의 원격검침이 제기되면서 전력량계의 전력량을 디지털로 출력되어야하는 필요성이 대두되었다. 다행히 기계식전력량계는 모두가 회전원판을 가지고 있는데, 이 회전원판의 회전수를 계수하여 전자식전력량계와 같은 디지털데이터를 출력하기 위한 고안들이 제안되고 있다.

종래에 출원된 선행기술들을 특허공보를 통하여 검색하여 본바 특허에서는, “전력량계의 펄스발생장치(출원번호 : 특1994-0024202)”와 “전력량계의 원격검침방법 및 장치(출원번호 : 10-2001-0042194, 공개번호 : 특2001-0079408)가 검색 되었고, 실용신안으로 출원하여 등록된 기술로는 ”적산전력량계의 원격 검침장치(출원번호 : 20-2002-0008433, 등록번호:20-0278950, 등록일자:2002년06월05일)“과 “기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치(등록번호 : 0343443)”와, “기계식전력량계 디지털데이터 출력시스템(등록번호 : 0421197)”이 검색되었다.

상기에서 검색된 기술들 중에서 일부는 전력량계의 전면커버를 열고 옵티컬센서를 전력량계 내부에 설치하여 회전수를 검출하도록 하는 것과, 전력량계의 커버를 열지 않고 전력량계 외부에서 옵티컬센서로 회전수를 검출하는 두 가지 방법이 있었다. 그러나 국내의 “계량에 관한 법률”에서는 봉인된 국가검정봉인을 현장에서 임의로 개방할 수 없도록 규정하고 있기 때문에 전력량계의 커버를 개방하는 방식은 원격검침시스템으로 적용하기에 부적합하고, 전력량계의 외부에서 검출하는 옵티컬센서는 그 방식이 적합하나 검출신뢰도에서 의문을 가지지 않을 수 없다. 왜냐하면 지금까지 사용되고 있는 기계식전력량계는 제조자도 많않고 전력량계 형식이나 용량도 다양하였다. 따라서 모든 종류의 기계식전력량계에서 정확한 회전원판 회전수를 검출하기에는 어려움이 너무나 많다. 회전원판의 두께도 제조자에 따라서 다양하고, 회전원판의 둘레면도 평평한 경우와 톱니모양으로 된 경우도 있으며, 또 옵티컬센서로 검출하는데 가장 어렵게 하는 것 중 하나가 회전원판 둘레면과 전력량계 전면커버까지의 거리가 상이함으로 인하여 발광소자에서 발광된 빛이 회전원판 둘레면에서 반사하여 수광소자에 입사하는 빛의 효율이 저하되는 것이다.

상기의 문제점들을 해결하기 위한 선행기술들 중에서 현재 상업판매를 하고 있는 옵티컬센서들을 살펴보면, 도 1(a)에서와 같이 발광소자(11) 앞에 볼록렌즈(12)를 구성하여 발광소자(11)에서 발광된 빛이 볼록렌즈(12)를 통과하면서 초점(13)에서 집광되게 하여 검출하고자 하는 목표물에서 반사광이 많아지게 하는 방법과, 도 1(b)에서와 같이 발광소자(14)와 수광소자(15)를 서로 마주보게 기울여서 설치함으로써, 발광소자(14)에서 발광된 빛이 목표반사면(16)에서 반사되어 수광소자(15)에 효율적으로 수광될 수 있게 하는 방법이 사용되고 있다.

그러나 도 1(c)에서 살펴보면 목표반사물의 위치(22)가 초점거리와 일치하는 경우에는 효율적 방법이 될 수 있으나, 전력량계의 종류에 따라서 목표반사물의 위치(21,23)가 초점거리와 일치하지 않는 경우에는 센서의 감도가 크게 감소할 수 밖에 없는 것이다.

또 도 1(d)에서 살펴보면 목표반사물의 위치(25)가 적합할 경우에는 효율적 방법이 될 수 있으나, 전력량계의 종류에 따라서 목표반사물의 위치(24,26)가 부적합할 경우에는 도 1(c)의 경우와 마찬가지로 센서의 감도가 크게 감소할 수 밖에 없는 것이다.

상기의 방법 외의 대부분의 옵티컬센서는 발광소자에서 발광된 빛이 모든 방향으로 확산되고, 그 확산된 빛의 일부분이 목표물에서 반사되며, 그 반사광의 일부분을 수광소자가 수광하게 되도록 구성되어 있어서 센서의 감도가 떨어질 수밖에 없는 것이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기계식 전력량계 회전 원판 둘레면에서 반사된 빛을 효율적으로 수광하도록 물리적 수광면적을 몇 배 증가시켜 줌으로써 옵티컬 센서의 정확도 및 신뢰도를 높이는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는,

기계식 전력량계의 회전 원판의 회전수를 검출하는 옵티컬 센서에 있어서,

하나의 발광 소자와; 상기 발광 소자의 주위를 둘러싸는 다수의 수광 소자가 패키지화되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수광 소자는 육각형 등의 정다각형 모양의 각 꼭지점에 배치되어 상기 발광 소자를 둘러싸는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 발광소자에서 발광된 빛이 목표반사물에서 반사될 때에 수광소자로 수광시킬 수 있는 물리적 수광면적이 수배나 많음으로 센서의 감도를 수배 정도 높일 수 있다. 따라서 본 발명은 기계식전력량계의 회전원판 회전수 검출을 전력량계의 검정봉인을 개방하지 않고 검출할 수 있게 함으로써, 원격검침시스템을 저렴하게 구축할 수 있는 아주 유용하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 옵티컬 센서의 구성도이다.

옵티컬 센서는 하나의 발광소자와 6개의 수광 소자가 하나의 발광 소자를 포위한 형태로 구성된다.

즉, 하나의 발광소자(31)를 6개의 수광 소자(32,33,34,35,36,37)가 포위하는 형태로 구성되며, 그 포위하는 모양이 각 수광 소자가 발광소자(31)를 둘러싸고 있는 가상의 정육면체의 각 꼭지점에 위치하는 것을 특징으로 한다. 즉, 수광소자가 발광소자의 둘레를 균등하게 배분하는 위치에 배치되는 것이다.

이렇게 함으로써, 발광소자에서 발광된 빛이 목표물에서 반사되어 돌아올 때 그 반사된 빛을 수광하는 면적을 물리적으로 6배나 증가시킬 수 있고, 발광소자(31)에서 발광된 빛이 목표 반사물에서 반사될 때에 난반사 등의 여러 가지 원인에 의하여 빛의 방향이 의도한 방향에서 약간씩 어긋나더라도 많은 반사광을 다수의 수광 소자로 수광시킬 수 있는 것이다.

도 2의 (b)는 본 발명에 따른 일 실시예의 외형도이다. 하나의 발광소자(31)를 여섯 개의 수광소자(32,33,34,35,36,37)가 포위하는 형태로 배치시켜 패키지화한 것으로, 하나의 소자마다 뒤쪽으로 두 개씩의 리드선이 인출되고 있는 것을 나타낸 것이다. 이렇게 인출된 각각의 수광소자 리드선들은 수광소자들의 출력을 합산하도록 결선함으로써, 옵티컬 센서의 동작감도를 개선시킬 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 옵티컬 센서의 구성 단면도이다.

도 3의 (a) 내지 (c)는 복수의 수광 소자가 하나의 발광 소자를 둘러싼 모양을 보여주는 것인데, (a)는 그 모양이 정삼각형으로, (b)는 그 모양이 정사각형으로, (c)는 그 모양이 정오각형으로 형성되고 있다.

각 예에서 각 수광 소자(42)는 가상의 정다각형의 꼭지점에 배치됨으로써, 하나의 발광소자(41)의 둘레를 균등하게 분할한 위치에 배치되게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술 및 그 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성 단면도이다.

Claims (4)

1. 기계식 전력량계의 회전 원판의 회전수를 검출하는 옵티컬 센서에 있어서,

   하나의 발광 소자와;

   상기 발광 소자의 주위를 둘러싸는 다수의 수광 소자가 패키지화되어 있는 것을 특징으로 하는 옵티컬 센서.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 수광 소자는 정다각형 모양의 각 꼭지점에 배치되어 상기 발광 소자를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 옵티컬 센서.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 정다각형은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 옵티컬 센서.
4. 청구항 1에 있어서,

   각각의 수광 소자의 출력을 합산할 수 있도록 각 출력 리드선이 결선되어 있는 것을 특징으로 하는 옵티컬 센서.

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