KR20140008837A - 표면 탄성파 센서를 이용한 무선 온도 감시 시스템 - Google Patents

Abstract

본 장치는 센서, 안테나, 리더, 온도 미터와 모니터링을 위한 노트북으로 구성된다. 부스에 설치된 센서가 감지되는 주파수를 안테나로 송신하면 안테나가 연결된 리더는 주파수 정보를 온도로 환산하여 온도 미터로 송신하여 현재의 온도를 디스플레이(display)한다.
배터리가 필요 없는 무선방식의 접촉식 온도 센서를 개발하여 부스바 연결부등 전기 설비 취약 개소의 온도를 실시간 측정, 분석하여 설비 이상을 사전에 인지, 예측 정비가 가능하도록 관련 H/W 및 S/W 개발이 가능해 진다.

Description

표면 탄성파 센서를 이용한 무선 온도 감시 시스템{TEMPERATURE MONITORING SYSTEM USING SAW SENSOR}

본 발명은 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선으로 온도를 감시하는 시스템에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 온도 측정장비는 별도전원 및 케이블을 사용하므로 고가(高價)이며, 케이블 손상 시 측정불가나 부스 간 이격 거리에 대한 간섭 문제 등의 문제점 발생한다.

표면 탄성파원리를 이용하면 센서와 센서신호를 읽는 리더간에 별도의 전원이 필요 없고, 주파수를 전원으로 사용하므로 케이블 손상에 따른 측정불능 상황 및 부스간 이격 거리에 대한 간섭문제를 해결할 수 있다.

본 장치는 센서, 안테나, 리더, 온도 미터와 모니터링을 위한 노트북으로 구성된다. 부스에 설치된 센서가 감지되는 주파수를 안테나로 송신하면 안테나가 연결된 리더는 주파수 정보를 온도로 환산하여 온도 미터로 송신하여 현재의 온도를 디스플레이(display)한다.

본 발명에 의하면, 전기설비 예측진단으로 불시고장을 예방하고 파급사고를 방지할 수 있게 된다.

또한, 발전소 및 전체 산업계에 쓰일 수 있는 기본기술 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 탄성파 센서를 이용한 무선 온도 감시 시스템의 사용 상태를 도시한 개략적인 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 탄성파 센서를 이용한 무선 온도 감시 시스템의 사용 상태를 도시한 개략적인 도면이다.

본 발명은 표면탄성파(SAW) 소자를 이용하여 센서에 전원이 공급되지 않아도 작동 되며, 무선으로 센서 값을 수신기에 전송할 수 방법에 대한 것이다. 아울러, 센서 값이 (무전원으로) 온도로 변환되는 방법에 대한 것이다.

발명의 구성은 무전원 구동형 SAW 온도 센서, 이 센서의 값을 읽을 수 있는 수신 리더 및 미터부로 구성된다.

본 장치는 센서, 안테나, 리더, 온도 미터와 모니터링을 위한 노트북으로 구성된다. 부스에 설치된 센서가 감지되는 주파수를 안테나로 송신하면 안테나가 연결된 리더는 주파수 정보를 온도로 환산하여 온도 미터로 송신하여 현재의 온도를 디스플레이(display)한다.

온도 미터에 연결된 노트북은 SQL 프로그램을 구동하여 입력되는 온도 값을 데이터베이스와 한다. 이로부터 온도 값의 추이를 기록, 저장하고, 각 구획간의 정보를 원하는 대로 Trend화 할 수 있도록 한다.

본 장치의 구성 중 무전원 온도 센서 리더 시스템의 구성은 위 도면과 같다. 리더 시스템 구성품 각각의 기능은 다음과 같다.

(1) Circulator : 안테나 1개로 송신과 수신을 동시 수행하여야 하므로 송신 신호가 수신부로 넘어가지 않고, 반대로 수신 신호는 송신부로 넘어가지 않고 수신부로 입력되어야 하므로 안테나 전단에 Circulator(혹은 Isolator)를 설치하여 상기 기능을 수행한다.

(2) Mixer : FM Generator를 기준 신호로 Carrier(반송파)와 정보가 포함 된 신호를 합성하거나 분리하기 위하여 주파수 합성기를 장착한다.

(3) 수신 된 신호의 세기는 매우 미약하므로 수신신호 증폭기를 장착하여 수신 신호를 증폭한다.

(4) 수신 된 신호를 디지털 값으로 변환하여 저장 메모리에 저장한다.

(5) 제어 및 신호처리 장치 : 송신과 수신이 매우 짧은 시간 내에 순차적으로 수행되어야 하므로 고속 제어장치가 필요한다. 아울러, 수신 된 신호는 SAW 무전원 센서의 응답신호이므로 이 신호로부터 온도데이터로 연산하기 위해서는 연산식이 내장되어 있어 입력된 신호에 대한 신호처리를 수행하여야 한다.

(6) 미터기 : 미터기는 리더시스템과 양방향 통신을 통하여 온도값을 표시하거나 저장한다. 아울러 다수의 미터기가 다수의 원격 Host와 통신을 통하여 원격지로 리더에서 읽은 온도데이터를 전송하기 위하여 CAN 혹은 RS485 통신 기능을 내장하여야 한다.

기존 배터리 기술을 이용한 무선 센서가 대부분 전원이 필요한 센서이므로 실시간 계측이 불가능하였으나 본 발명이 추구하는 바는 센서 자체에 전원이 없어도 동작할 수 있는 구조이므로 향후 적용이 확장될 것으로 기대된다.

기존 기술 대비 (a)배터리를 사용하지 않으면서 실시간 계측이 가능한 점, (b)일반 SAW 무전원/무선 센서에서는 SAW 이외에 가변 임피던스 형태의 센서를 추가하여 외부 물리량을 측정하고 있지만 본 고안에서는 감지도를 높이기 위해 SAW 소자 자체를 물리량 감지변화체로 사용하고 있으므로 외부의 가변 임피던스 센서가 불필요한 점, (c) SAW 온도센서의 기능을 최적화 하고 적용 대상에 적합한 구조가 될 수 있도록 시스템을 센서부/리더부/미터부로 나눈 점이며, 결과적으로 이러한 고안을 통하여 기존의 부스바 온도센서에 비해 (3) 양산 단가를 대폭 절감할 수 있다는 점 등이다.

(4) 뿐만 아니라, 기존의 Battery type의 무선 센서가 갖고 있는 최대 취약점인 Battery 수명의 유한성에 의한 실시간 감지가 불가능한 점 등을 극복할 수 있는 발명이다.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.

Claims (1)

1. 센서, 안테나, 리더, 온도 미터와 모니터링을 위한 노트북을 포함하며, 부스에 설치된 센서가 감지되는 주파수를 안테나로 송신하면 안테나가 연결된 리더는 주파수정보를 온도로 환산하여 온도 미터로 송신하여 현재의 온도를 디스플레이(display)하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감시 시스템.

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