KR20120135212A - 유체, 특히, 액체의 유량을 측정하기 위한 장치 - Google Patents

유체, 특히, 액체의 유량을 측정하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

도관(2; 2A, 2B) 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치(1)는 유체의 유동에 의해 회전 구동되도록 도관(2; 2A, 2B) 내에 장착되고 적어도 하나의 자석(4; 4A, 4B)이 고정되어 있는 적어도 하나의 블레이드형 임펠러(3; 3A, 3B)와, 도관(2; 2A, 2B) 부근의 고정된 위치에 배열되며 임펠러(3; 3A, 3B)의 자석(4; 4A, 4B)이 통과하는 각 시기에 그에 의해 신호(펄스)의 생성을 유발할 수 있는 적어도 하나의 자기장 센서(5; 5A, 5B)를 포함한다. 이 배열은 소정 시간 기간에 상기 센서(5; 5A, 5B)에 의해 생성된 신호(펄스)의 수가 사전결정된 관계에 따라 관련 도관(2; 2A, 2B) 내의 유체의 유량(Q)을 나타내도록 이루어진다. 적어도 하나의 자기장 센서(5; 5A, 5B)는 처리 및 제어 회로(PCU)에 결합되고, 처리 및 제어 회로(PCU)는 마이크로프로세서(6) 및 관련 메모리 수단(7)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 센서(5; 5A, 5B)에 의해 발생된 신호를 사전결정된 방식으로 처리하고 관련 도관(2; 2A, 2B) 내의 유체의 유량(Q)의 함수로서 사전결정된 방식으로 변하는 적어도 하나의 특징을 가지는 디지털 신호를 제공하도록 구성된다.

Description

유체, 특히, 액체의 유량을 측정하기 위한 장치 {A DEVICE FOR MEASURING THE FLOW RATE OF A FLUID, IN PARTICULAR A LIQUID}
본 발명은 일반적으로 유체, 특히, 액체의 유량의 측정에 관한 것이다.
본 발명의 한 가지 목적은 예로서, 가정용 기기에 사용될 수 있는 적어도 하나의 도관 내의 적어도 하나의 유체, 특히, 적어도 하나의 액체의 유량의 더욱 정확한 측정을 위한 혁신적 해법을 제공하는 것이다.
이 목적 및 다른 목적은 본 발명에 따라서 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 측정 장치에 의해 달성되며, 이 측정 장치는
유체의 유동에 의해 회전 구동되도록 도관 내에 장착되며 적어도 하나의 자석이 고정되어 있는 적어도 하나의 블레이드형 임펠러와,
도관 부근의 고정된 위치에 배열되며 임펠러의 자석이 통과하는 각 시기에 그에 의해 신호 또는 펄스가 방출되게 할 수 있는 적어도 하나의 자기장 센서를 포함하고,
이 배열은 소정 시간 기간에 상기 센서에 의해 생성된 신호 또는 펄스의 수가 사전결정된 관계에 따라 관련 도관 내의 유체의 유량을 나타내도록 이루어지며,
상기 적어도 하나의 자기장 센서는 처리 및 제어 회로에 결합되고, 이 처리 및 제어 회로는 관련 메모리 수단을 갖는 마이크로프로세서를 포함하며, 상기 적어도 하나의 센서에 의해 발생된 신호를 사전결정된 방식으로 처리하고 도관 내의 유체의 유량의 함수로서 사전결정된 방식으로 변하는 적어도 하나의 특징(feature)을 갖는 디지털 신호를 그 출력부에서 제공하도록 구성된다.
도관 내의 유체의 유량과 센서의 펄스의 수 사이의 상술한 관계가 비선형적인 일 실시예에서, 상술한 메모리 수단은 교정 데이터를 저장하며, 이 교정 데이터에 의해, 도관 내의 유체의 유량의 변동시, 센서에 의해 방출된 대응하는 펄스의 수에 대한 상기 유량의 값의 비율은 상기 관계의 비선형성을 보상하도록 변할 수 있으며, 마이크로프로세서 작동 처리 및 제어 회로는 도관 내의 유체의 유량의 함수로서 실질적으로 선형적 방식으로 변하는 특징을 갖는 디지털 신호를 그 출력부에서 제공하도록 구성된다.
또한, 본 발명은 각각의 자석 및 각각의 관련 센서가 처리 및 제어 회로의 대응하는 입력부에 결합되어 있는 상태로 각각의 임펠러가 내부에 제공되어 있는 기기의 대응 도관 내의 적어도 두 개의 유체의 유량을 측정할 수 있게 하는 장치를 포함하며, 처리 및 제어 회로는 상기 도관 내의 유체의 유량의 합을 나타내는 하나의 특징을 갖는 변조된 펄스-폭 또는 기간을 갖는 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성되어 있다.
지금까지 정의된 유형의 장치의 변형에서, 처리 및 제어 회로는 상기 도관 내의 유량의 합을 기준으로 상기 도관 중 하나 내의 유량에 관련한 몫 또는 백분율을 나타내는 제1 특징을 갖는 변조된 펄스-폭 또는 기간을 갖는 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성된다.
다른 변형에 따라서, 상기 처리 및 제어 회로는 후속하는 사전결정된 시간 기간에, 제1 및 제2 도관 각각의 내부의 유체의 유량을 나타내는 일련의 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조로 단지 비제한적인 예로서 제공되어 있는 이하의 상세한 설명으로부터 명백히 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유량을 측정하기 위한 제1 장치의 개략도이다.
도 2는 대응 도관 내의 두 개의 유체의 유량을 측정하기 위한, 본 발명에 따른 유량을 측정하기 위한 제2 장치의 개략도이다.
도 3은 도 2에 따른 장치의 변형 실시예의 개략도이다.
도 4 내지 도 6은 실시예 또는 동작에 관한 세 개의 변형에서, 본 발명에 따른 유량을 측정하기 위한 장치의 처리 및 제어 회로에 의해 공급되는 출력 신호의 특성의 설명도이다.
도 1에서, 도관(2) 내의 유체, 특히, 액체의 유량을 측정하기 위한 장치는 전체가 참조 번호 1로 표시되어 있다. 이런 장치는 화살표 F로 표시되어 있는 바와 같은 유체의 유동에 의해 회전 구동되도록 도관(2) 내에 장착되어 있는 그 자체가 공지된 유형의 블레이드형 임펠러 또는 터빈(3)을 포함한다.
임펠러(3)는 그 주연부 둘레에 영구 자석(4)을 갖는다.
또한, 유량을 측정하기 위한 장치(1)는 임펠러(3)의 자석(4)이 부근을 통과하는 각 시기에 신호(펄스)의 생성을 초래하도록 도관(2) 부근의 고정된 위치에 배열되어 있는 자기장 센서(5)를 포함한다.
센서(5)는 예로서 소위 리드 릴레이(reed relay) 또는 홀(Hall) 효과 센서, 자기저항 센서 또는 다른 것일 수 있다.
그 동작시, 소정 시간 주기에 센서(5)에 의해 생성되는 펄스의 수(n)는 사전결정된 관계에 따라 도관(2) 내의 유체의 유량(Q)을 나타낸다.
출력 센서(5)는 관련 메모리 장치(7)를 갖는 마이크로프로세서(6)를 포함하는, 그 자체가 공지된 유형의 처리 및 제어 회로(PCU)의 입력부에 연결된다.
예시된 예시적 실시예에서, 처리 및 제어 회로(PCU)는 예시되지 않은 전압 공급 유닛으로부터 직류 공급 전압(Vdd)을 수신하며, 동작 중에, 필요시, 이는 직류 전압을 센서(5)의 공급 단자(5a)에 인가한다.
처리 및 제어 회로(PCU)는 센서(5)에 의해 방출되는 신호(펄스)를 처리하고 도관(2) 내의 유체의 유량(Q)의 함수로서 사전결정된 방식으로 변하는 적어도 하나의 특징을 갖는 디지털 신호를 그 출력부에서 제공하기 위해 사전결정된 방식으로 구성되어 있다.
일반적으로, 도관(2) 내의 유체의 유량(Q)과 센서(5)에 의해 방출되는 펄스의 수(n) 사이에 존재하는 관계는 비선형적이다.
따라서, 바람직하게는, 사전결정된 교정 데이터가 메모리 장치(7)에 저장되며, 그에 의해, 도관(2) 내의 유체의 유량(Q)의 변동시, 센서(5)에 의해 방출되는 대응하는 펄스의 수(n) 및 상기 유량(Q)의 값 사이의 비율(k)은 상기 관계의 비선형성을 보상하도록 변할 수 있다.
마이크로프로세서 작동 처리 및 제어 회로(EPCU)는 유용하게는 도관(2) 내의 유체의 유량(Q)의 함수로서 실질적 선형 방식으로 변하는 특징을 갖는 디지털 신호를 그 출력부에 제공하도록 구성될 수 있다. 예로서, 이런 신호는 도관(2) 내의 유체의 유량의 함수로서 실질적 선형적 방식으로 그 "온" 시간이 변하는 변조된 펄스-폭 또는 기간을 갖는 신호일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 유량을 측정하기 위한 다른 장치를 개략적으로 나타낸다. 이런 도면에서, 이미 설명된 부품 또는 요소에는 역시 이전에 사용된 것과 동일한 참조 번호가 부여되어 있다.
도 2에 표시된 장치(1)는 하나의 동일 유압 장치, 예로서, 동일 가정용 기기의 각각의 도관(2A, 2B) 내에서 유동하는 두 개의 유체의 유량을 측정할 수 있게 한다. 도관(2A, 2B)은 예로서 그를 통해 동일 헤더가 각각 온수 유동 또는 냉수 유동을 공급받을 수 있는 도관이다.
도관(2A, 2B)에는 각각의 임펠러(3A, 3B)가 제공되며, 각각의 센서(5A, 5B)가 연계되는 각각의 자석(4A, 4B)은 처리 및 제어 회로(PCU)의 대응 신호 입력부에 결합된다.
도 2에 예시된 실시예에서, 자기장 센서(5A, 5B)는 처리 및 제어 회로(PCU)의 동일 공급 출력부에 결합된 각각의 공급 단자(5a, 5b)를 갖는다.
도 3에 도시된 변형 실시예에서, 자기장 센서(5A, 5B)의 공급 단자(5a, 5b)는 다른 한편으로는 처리 및 제어 회로(PCU)의 각각의 분리된 공급 출력부에 연결되며, 처리 및 제어 회로는 동시에 또는 하나씩 상기 센서(5A, 5B)에 선택적으로 전력을 공급하도록 구성된다. 이는 신호가 취득되지 않는 센서를 대기 상태로 유지하면서, 두 개의 센서에 의해 개별적으로 제공되는 신호를 취득할 수 있게 한다.
도 2 및 도 3에 따른 실시예에서, 처리 및 제어 회로(PCU)는 도관(2A, 2B) 내에서 유동하는 유체의 유량의 합을 나타내는 하나의 특징을 갖는 변조된 펄스-폭 또는 기간을 구비한 디지털 신호를 그 출력부에서 제공하도록 구성될 수 있다. 이런 신호는 예로서 도 4에 예시된 특징을 가지며, 여기서, 센서(5A, 5B)에 의해 제공되는 신호는 본질적으로 관련 도관(2A, 2B) 내의 유체의 유량에 비례하는 각각의 펄스 기간을 갖는 PWM 형 신호인 것으로 고려된다. 회로(PCU)에 의해 제공되는 대응 출력 신호는 여전히 변조된 펄스-폭 또는 기간을 갖는 신호이며, 펄스 기간("온" 시간)은 두 개의 자기장 센서(5A, 5B)에 의해 제공되는 신호의 펄스의 기간의 합에 대응한다.
도 5에서 고려되는 변형 실시예에서, 처리 및 제어 회로(PCU)는 도관(2A, 2B) 내의 유체의 유량의 합을 기준으로, 이런 도관 중 하나 내의 유량에 관련한 백분율 몫을 나타내는 특징을 갖는, 변조된 펄스-폭 또는 기간을 갖는 디지털 신호를 그 출력부에서 제공하도록 구성된다. 예시된 실시예에서, 처리 및 제어 회로(PCU)로부터의 출력부의 신호는 유량의 합에 관한 백분율을 나타내는 "하이" 레벨 기간(A)("온" 시간)을 가지며, 이는 도관(2A) 내의 유량에 대응한다. 다른 한편, "로우" 레벨 기간(B)("오프" 시간)은 도관(2B) 내의 유체의 유량에 대응하는 전체의 몫 또는 백분율을 나타낸다.
도 6에서 고려되는 다른 변형례에서, 처리 및 제어 회로(PCU)는 다른 한편, 본질적으로 멀티플렉서로서 동작하도록 구성되며, 이런 회로는 일련의 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성되어 있으며, 이 일련의 디지털 출력 신호는 후속 사전결정된 시간 기간(TA, TB)에서 각각 도관(2A) 내의, 그리고, 도관(2B) 내의 유량을 나타낸다.
다른 예시되지 않은 변형례에서, 회로(PCU)는 두 개의 별개의 출력부를 구비하며, 도관(2A) 및 도관(2B) 내의 유체의 유량을 나타내는 신호를 이런 출력부 상에서 각각 제공하도록 구성된다.
일반적으로, 회로 또는 PCU 유닛은 또한 자기장 센서에 의해 제공되는 신호 상에 필터링 작용을 수행하도록 구성되는 것이 유리할 수 있다.
물론, 발견의 원리에 영향을 주지 않고, 특정 실시예는 이를 위해 첨부된 청구항에 규정된 바와 같은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 단지 예로서, 그리고, 제한을 목적으로 하지 않고 설명 및 예시된 바에 관하여 폭넓게 변할 수 있다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 도관(2; 2A, 2B) 내의 유체, 특히, 액체의 유량을 측정하기 위한 장치(1)로서,
    유체의 유동에 의해 회전 구동되도록 도관(2; 2A, 2B) 내에 장착되고 적어도 하나의 자석(4; 4A, 4B)이 고정되어 있는 적어도 하나의 블레이드형 임펠러(3; 3A, 3B)와,
    도관(2; 2A, 2B) 부근의 고정된 위치에 배열되며 임펠러(3; 3A, 3B)의 자석(4; 4A, 4B)이 통과하는 각 시기에 그에 의해 신호(펄스)의 생성을 유발할 수 있는 적어도 하나의 자기장 센서(5; 5A, 5B)를 포함하고,
    이 배열은 소정 시간 기간에 상기 센서(5; 5A, 5B)에 의해 생성된 신호(펄스)의 수가 사전결정된 관계에 따라 관련 도관(2; 2A, 2B) 내의 유체의 유량(Q)을 나타내도록 이루어지며,
    상기 적어도 하나의 자기장 센서(5; 5A, 5B)는 처리 및 제어 회로(PCU)에 결합되고, 처리 및 제어 회로(PCU)는 마이크로프로세서(6) 및 관련 메모리 수단(7)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 센서(5; 5A, 5B)에 의해 발생된 신호를 사전결정된 방식으로 처리하고 관련 도관(2; 2A, 2B) 내의 유체의 유량(Q)의 함수로서 사전결정된 방식으로 변하는 적어도 하나의 특징(feature)을 갖는 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성되는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    센서(5)로부터의 펄스의 수(n)와 도관(2) 내의 유체의 유량(Q) 사이의 상기 관계는 비선형적이고, 상기 메모리 수단(7)에는 사전결정된 교정 데이터가 저장되어 있으며, 이 교정 데이터에 의해, 도관(2) 내의 유체의 유량(Q)의 변동시, 센서(5)에 의해 방출된 대응하는 펄스의 수(n)에 대한 상기 유량(Q)의 값의 비율이 상기 관계의 비선형성을 보상하도록 변할 수 있으며,
    처리 및 제어 회로(PCU)는 도관 내의 유체의 유량(Q)의 함수로서 실질적 선형적 방식으로 변하는 특징을 갖는 디지털 신호를 그 출력부에서 제공하도록 구성되는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    기기의 적어도 두 개의 도관(2A, 2B) 내에서 유동하는 적어도 두 개의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치이며, 도관 내에는 각각의 자석(4A, 4B) 및 각각의 관련 센서(5A, 5B)가 상기 처리 및 제어 회로(PCU)의 대응 신호 입력부에 결합되어 있는 상태로 각각의 임펠러(3A, 3B)가 제공되고, 처리 및 제어 회로(PCU)는 그 하나의 특징이 상기 도관(2A, 2B) 내의 유량의 합을 나타내는, 변조된 펄스-폭 또는 기간을 갖는 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성되는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    기기의 적어도 두 개의 도관(2A, 2B) 내의 적어도 두 개의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치이며, 도관 내에는 각각의 자석(4A, 4B) 및 대응 관련 센서(5A, 5B)가 상기 처리 및 제어 회로(PCU)의 각각의 신호 입력부에 결합되어 있는 상태로 각각의 임펠러(3A, 3B)가 제공되고, 처리 및 제어 회로(PCU)는 상기 도관(2A, 2B) 내의 유량의 합을 기준으로 상기 도관(2A, 2B) 중 하나(2A) 내의 유량에 관한 몫 또는 백분율을 나타내는 제1 특징을 구비하는 변조된 펄스-폭 또는 기간을 갖는 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성되는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    처리 및 제어 회로(PCU)는 변조된 펄스-폭 또는 기간을 가지면서 상기 도관(2A, 2B) 내의 유량의 합을 기준으로 상기 도관(2A, 2B) 중 다른 하나(2B) 내의 유량에 관한 몫 또는 백분율을 나타내는 제2 특징을 갖는 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성되는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 두 개의 도관(2A, 2B)의 적어도 두 개의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치이며, 도관 내에는 각각의 자석(4A, 4B) 및 각각의 관련 센서(5A, 5B)가 상기 처리 및 제어 회로(PCU)의 각각의 신호 입력부에 결합되어 있는 상태로 각각의 임펠러(3A, 3B)가 제공되고, 처리 및 제어 회로(PCU)는 후속 사전결정된 시간 기간(TA, TB)에 제1 도관(2A) 및 제2 도관(2B) 내의 유체의 유량을 각각 나타내는 일련의 디지털 출력 신호를 제공하도록 구성되는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서(5A, 5B)는 처리 및 제어 회로(PCU)의 각각의 공급 출력부에 연결된 각각의 공급 단자(5a, 5b)를 구비하고, 처리 및 제어 회로(PCU)는 동시에 또는 하나씩 상기 센서(5A, 5B)에 전력을 선택적으로 공급하도록 구성되는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  8. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서(5A, 5B)는 처리 및 제어 회로(PCU)의 동일 공급 출력부에 결합된 각각의 공급 단자(5a, 5b)를 구비하는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    기기의 적어도 두 개의 도관(2A, 2B) 내에서 유동하는 적어도 두 개의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치이며, 도관 내에는 각각의 자석(4A, 4B) 및 각각의 관련 센서(5A, 5B)가 처리 및 제어 회로(PCU)에 결합된 상태로 각각의 임펠러(3A, 3B)가 제공되고, 처리 및 제어 회로(PCU)는 적어도 두 개의 출력부를 가지고, 상기 적어도 두 개의 출력부 각각에서 대응 도관(2A, 2B) 내의 유체의 유량을 나타내는 각각의 신호를 제공하는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    처리 및 제어 회로(PCU)는 상기 센서(들)(5; 5A, 5B)에 의해 제공된 신호에 대해 필터링 작용을 수행하도록 구성되는,
    적어도 하나의 도관 내의 유체의 유량을 측정하기 위한 장치.
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