KR20090112318A - 수위감지센서 - Google Patents

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Abstract

수위를 감지하기 위한 수위감지센서가 개시된다. 개시된 발명은 수조의 일측 내면에 밀폐되게 고정되는 삽입부를 구비하며, 삽입부에서 연장되며 내부에 공간이 형성된 스템, 스템의 내부에 구비되고 자력변화를 감지하는 자기센서가 부착된 인쇄회로기판 및 스템에 유동되게 결합되고, 스템의 내부에 구비된 자기센서에 접근하거나 멀어지게 선형으로 유동되어 자기센서에 대한 자력의 변화를 발생시키는 자석을 구비한 플로터를 포함함으로써 인쇄회로기판에 다양한 자기센서를 몰딩하여 안정하게 부착한 후 스템에 용이하게 설치할 수 있으며, 수위에 따라 승강하는 플로터의 자석에 의해 자기센서의 자력이 변화되어 수위가 감지될 수 있다.
스템, 자기센서, 플로터, 자석, 인쇄회로기판

Description

수위감지센서{Water Level Sensor}
본 발명은 수위감지센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수조의 내부에서 변화되는 수위를 외부에서 알 수 있게 수위의 변화를 알려주는 수위감지센서에 관한 것이다.
일반적으로, 수조의 내부에 구비되어 수위를 감지하는 수위센서는 사각형의 부레 혹은 원형의 부레형상을 이용하여 부레 내부의 자석과 부레를 가이드 하는 스템 내부의 자기센서(리드스위치, MR센서, 홀센서)에 의하여 수조의 수위를 감지한다.
즉, 부레는 스템에 미끄럼 결합되어 있고, 수조의 수위의 따라 스템에서 가이드되어 상하로 유동되는데, 부레의 내부에 있는 자석이 스템에 있는 자기센서에 대한 자장의 변화를 일으키게 됨으로써 자기센서를 통해 전류가 흐르거나, 자기센서의 전압이 변화되어 수조의 수위가 감지될 수 있다.
이때, 수위센서의 불량현상별 원인은 다음과 같다. 먼저, 수위센서의 감지불량에 대해 설명하면 감지불량의 원인은 크게 2가지이다. 즉, 운송 및 조립공정 상의 충격에 의한 페라이트 자석의 파손과 리드 스위치의 파손이다. 여기서, 리드 스위치의 파손은 충격, 불합리한 솔더링 공정, 충격에 쉽게 파손되는 리드 스위치의 구조, 리드 스위치의 취부구조에 원인이 있다.
그리고, 자석의 파손은 저가의 페라이트 자석을 사용하여 충격에 의해 쉽게 파손이 발생한다. 또한 미세한 크랙이 있는 자석을 공정에 투입했을 경우 부품의 이송, 조립 시에 크랙이 확대되어 파손이 발생한다.
그리고, 리드 스위치의 파손은 충격에 의한 유리관의 파손으로서 유리관에 크랙이 발생한 상태에서 조립이 되고나면 검사공정, 초기 제품 사용 중에는 불량이 발생하지 않으나, 시간의 경과에 따라 유리관 내의 불활성 가스가 새어나와 내부 단자의 부식으로 쇼트 혹은 변형에 의해 감지불량이 발생한다.
그리고, 솔더링 공정에서 리드 스위치는 온도에 매우 민감한 부품으로서 납땜 시 많은 주의를 요한다. 일반적으로 리드 스위치의 납땜은 220℃ 온도에 2초 이내로 솔더링을 실시해야 불량이 발생하지 않는다. 그러나, 현재의 리드스위치는 모든 타입이 수작업으로 솔더링을 실시하게 됨으로써 리드 스위치의 남땜 온도나 시간이 정확하게 지켜지지 못한다.
이 경우 납땜온도, 납땜 시간, 작업자의 숙련도, 작업환경에 따라 불량이 발생할 소지가 매우 높다. 그리고, 솔도링 작업 중 온도가 과도하게 오래 지속될 경우 리드 스위치의 단자가 눌러 붙거나 소성변형이 발생하여 불량이 발생할 수 있 다.
또한, 유리관 형태의 리드 스위치는 충격에 매우 약하며, 관리가 어려운 근본적인 원인이 있다. 특히 작업환경이 열악할 경우 충격이나 공정 상의 문제로 항상 품질에 대한 문제점을 내포하게 된다.
그리고, 리드 스위치의 취부구조에서 1단형 수위센서는 별도의 PCB 없이 스위치에 와이어를 연결한 후 스템에 삽입하는 구조이다. 리드 스위치의 고정은 에폭시몰드로 가공하고 있다. 이때, 별도의 가이드 및 PCB 없이 작업이 실시됨으로써 스위치의 위치 편차가 크며, 리드 스위치의 삽입공정 중 와이어 솔더링 부분의 파손 또는 유리관 파손 등이 발생될 수 있다.
또한, 부레의 작동에서 부레 작동불량의 원인은 바이오필름에 의해 발생한다. 부레 및 스템은 윤활성이 있는 아세탈(P.O.M) 재질로 제작이 되어 있으며, 스템의 가이드를 통해 최소의 마찰면적으로 동작을 하고 있어 설계상의 불량 원인은 자주 발생되지 않으나, 간혹 스템의 성형 시에 형성된 버(Burr), 휨 또는 이물질에 의한 작동불량이 발생된다.
그리고, 리드 스위치의 고정부의 파손불량에서 고정부 파손의 주요원인은 작업자의 부주의에 의해 발생하는 것으로서, 리드 스위치가 배치된 메인탱크 청소 중 매우강한 충격을 주어 파손이 되는 형태이다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래 수위감지센서의 불량원인을 근본적으로 제거하여 품질을 높인 수위감지센서를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 수위감지센서의 구성은 수조의 일측 내면에 밀폐되게 고정되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부에서 연장되며 내부에 공간이 형성된 스템과, 상기 스템의 내부에 구비되고 자력변화를 감지하는 자기센서가 부착된 인쇄회로기판 및 상기 스템에 유동되게 결합되고, 상기 스템의 내부에 구비된 자기센서에 접근하거나 멀어지게 선형으로 유동되어 상기 자기센서에 대한 자력의 변화를 발생시키는 자석을 구비한다.
여기서, 상기 스템의 삽입부는 수조의 내면에 삽입되면서 탄력적으로 직경의 변화가 가능한 복수개의 삽입대를 구비하고, 상기 삽입대는 수조의 내면에서 이탈을 방지하는 후크를 구비한다.
그리고, 상기 플로터는 상기 스템의 선단부가 끼워지고, 상기 스템에 끼워진 채 수위에 의해 선형으로 유동될 수 있는 유동공간이 형성된 부력체 및 상기 부력체에 구비되어 상기 자기센서에 대한 자력변화를 일으키는 자석을 포함한다.
또한, 상기 자기센서는 인쇄회로기판의 종류에 따라 리드스위치, MR센서 또 는 홀 센서 중에 어느 하나를 사용할 수 있으며, 상기 자석은 ND자석이 될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 수위감지센서는 수위감지센서의 불량원인을 근본적으로 제거하고 원가절감이 가능하며, 탱크 내장형 구조에 적용이 가능하고, 사각형 부레의 경우 현 양산품에 자기센서의 교체적용이 즉시 가능한 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 수위감지센서의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.
실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위감지센서의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해도이며, 도 3은 도 1의 작용도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수위감지센서는 수조의 일측 내면에 밀폐되게 고정되는 삽입부(210)를 구비하며, 삽입부(210)에서 연장되며 내부에 공간이 형성된 스템(200)과, 스템(200)의 내부에 구비되고 자력의 변화를 감지하는 자기센서(216)가 몰딩된 인쇄회로기판(215) 및 스템(200)에서 선형으로 유동되게 결합되고, 스템(200)의 내부에 구비된 자기센서(216)에 접근하거나 멀어지게 유동되어 자기센서(216)에 대한 자력의 변화를 발생시키는 자석(222)을 구비한 플로터(220)를 포함한다.
여기서, 플로터(220)는 스템(200)의 선단부가 끼워지고, 플로터(220)가 스템(200)에 끼워진 채 수위에 의해 유동되기 위한 유동공간(226)이 형성된 부력체(225) 및 부력체(225)의 전면부에 구비되어 스템(200)에 대해 상하로 이동되면서 자기센서(216)에 대한 자력변화를 일으키는 자석(222)을 포함할 수 있다.
이때, 스템(200)의 선단부에는 스템(200)의 상하로 미끄럼 이동되게 구속된 부력체(225)를 스템(200)에 구속시키고, 부력체(225)의 내부로 물의 유입을 방지하게 부력체(225)의 측면에 조립되는 브라켓 패널(227)이 결합되는데, 브라켓 패널(227)은 원형으로 형성된 스템(200)의 양측에 형성된 결합홈(228)에 하부 내측 양면부가 결합된다.
여기서, 스템(200)의 공간에는 자기센서(216)에 전원을 공급하고, 자기센서(216)가 표면실장방식으로 제공되는 인쇄회로기판(215)이 배치될 수 있는데, 자 기센서(216)는 스템(200)의 공간으로 삽입되어 배치되기 용이한 기다란 인쇄회로기판(215)에 고정된 채 스템(200)의 공간에 배치되므로 스템(200)의 내부에 용이하면서도 안정적으로 배치될 수 있으며, 스템(200)의 내부로 인쇄회로기판(215)이 배치된 후 인쇄회로기판(215)을 통해 전원을 공급받게 됨으로써 안정적으로 작동될 수 있다.
그리고, 인쇄회로기판(215)이 배치된 스템(200)의 나머지 공간에는 인쇄회로기판(215)을 고정시키면서 충격으로부터 보호하는 에폭시가 채워짐으로써 인쇄회로기판(215)은 스템(200)의 내부에서 별도의 고정수단 없이 안정하게 배치되고, 자기센서(216)는 인쇄회로기판(215) 상에서 안정적으로 작동될 수 있다.
자기센서(216)는 인쇄회로기판(215)을 교체함으로써 여러 가지 센서를 다양하게 사용할 수 있다. 다양한 센서로 제작된 인쇄회로기판(215)만 교체함으로써 자기센서(216)는 리드스위치, MR센서 또는 홀 센서 중에 어느 하나가 사용될 수 있다. 즉, 인쇄회로기판(215)을 교체함으로써 다양한 센서를 사용할 수가 있다.
현재 수위센서에 사용하고 있는 센서는 리드스위치가 일반적이지만, 품질문제/원가문제로 인해 다양한 센서 예를 들어 MR센서, 홀 센서로 교체되고 있는 상황이다.
자석(222)은 일반적인 페라이트 자석(222)보다 견고한 구조를 지니어 충격으로부터 쉽게 파손되지 않고 소형이면서 강한자력을 제공하고, 페라이트 자석(222)보다 무게를 줄게 만들어 플로터(220)의 부력을 개선시킬 수 있는 니오디옴(ND)자석(222)이 될 수 있다.
그리고, 자기센서(216)가 표면실장방식의 인쇄회로기판(215)에 고정되어 스템(200)의 공간으로 배치되게 조립됨으로써 리드 스위치 및 홀 센서와 같은 자기센서(216)의 조립과정에서 발생될 수 있는 작은 충격으로 인한 자기센서(216)의 파손으로부터 자유로울 수 있으며, 특히 자기센서(216)로서 리드 스위치가 사용될 경우 리드 스위치의 유리관에 대한 안전이 확보될 수 있고, 몰드타입의 리드 스위치가 인쇄회로기판(216)에 적용될 경우에 와이어 본딩작업이 생략되어 조립공정 상의 불량원인이 근본적으로 제거될 수 있다.
이와 같은 일 실시예에 따른 수위감지센서는 종래의 사각형으로 형성된 부력체를 그대로 사용한 수위감지센서로서, 사각형의 부력체를 그대로 적용하여 종래의 부력체 및 관련부품을 그대로 사용할 수 있는 이점을 또한 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위감지센서의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해도이다.
도 3은 도 1의 작용도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
200: 스템 210: 삽입부
211: 삽입대 212: 후크
215: 인쇄회로기판 216: 자기센서
220: 플로터 222: 자석
225: 부력체 226: 유동공간
227: 브라켓 패널 228: 결합홈

Claims (5)

  1. 수조의 일측 내면에 밀폐되게 고정되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부에서 연장되며 내부에 공간이 형성된 스템;
    상기 스템의 내부에 구비되고 자력변화를 감지하는 자기센서가 부착된 인쇄회로기판; 및
    상기 스템에 유동되게 결합되고, 상기 스템의 내부에 구비된 자기센서에 접근하거나 멀어지게 선형으로 유동되어 상기 자기센서에 대한 자력의 변화를 발생시키는 자석을 구비한 플로터를 포함하는 수위감지센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스템의 삽입부는 수조의 내면에 삽입되면서 탄력적으로 직경의 변화가 가능한 복수개의 삽입대를 구비하고, 상기 삽입대는 수조의 내면에서 이탈을 방지하는 후크를 구비하는 것을 특징으로 하는 수위감지센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로터는 상기 스템의 선단부가 끼워지고, 상기 스템에 끼워진 채 수위에 의해 선형으로 유동될 수 있는 유동공간이 형성된 부력체; 및
    상기 부력체에 구비되어 상기 자기센서에 대한 자력변화를 일으키는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 수위감지센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기센서는 인쇄회로기판의 종류에 따라 리드스위치, MR센서 또는 홀 센서 중에 어느 하나를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 수위감지센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자석은 ND자석인 것을 특징으로 하는 수위감지센서.
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