KR20140070835A - 휴대용 가스 감지기 - Google Patents

휴대용 가스 감지기 Download PDF

Info

Publication number
KR20140070835A
KR20140070835A KR1020120135841A KR20120135841A KR20140070835A KR 20140070835 A KR20140070835 A KR 20140070835A KR 1020120135841 A KR1020120135841 A KR 1020120135841A KR 20120135841 A KR20120135841 A KR 20120135841A KR 20140070835 A KR20140070835 A KR 20140070835A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module
control module
gas sensor
voltage
signal
Prior art date
Application number
KR1020120135841A
Other languages
English (en)
Inventor
김경수
장용석
이상민
Original Assignee
주식회사 마르센
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 마르센 filed Critical 주식회사 마르센
Priority to KR1020120135841A priority Critical patent/KR20140070835A/ko
Publication of KR20140070835A publication Critical patent/KR20140070835A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • F17D5/06—Preventing, monitoring, or locating loss using electric or acoustic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/16—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

본 발명은 휴대가 용이하면서도 자체적으로 발생할 수 있는 스파크 또는 열을 사전에 억제 또는 차단시켜 혹여나 발생할 수 있는 폭발을 미연에 방지할 수 있는 휴대용 가스 감지기에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 감지구역으로부터 가스발생 여부를 감지하고 이에 대한 전기신호를 생성시키는 가스센서를 포함하는 가스센서모듈; 상기 가스센서모듈의 전기신호를 받아 이를 판독 및 연산하여 작동신호를 생성시키는 제어모듈; 상기 제어모듈의 작동신호에 따라 발광, 발음 또는 상태표시 중의 적어도 어느 하나 이상을 출력하는 출력모듈; 상기 각 모듈에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원부에 의해 공급되는 전원을 상기 제어모듈에 전달하되, 상기 제어모듈에 전달되는 전원을 일정한 에너지 상태로 제한을 가할 수 있는 전원관리모듈;을 포함하는 휴대용 가스 감지기를 제공한다. 한편, 사용자의 조작에 따라 해당 입력신호를 발생시켜 상기 제어모듈로 전송하는 입력모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 한편, 감지구역에 존재하는 감지대상시료를 흡입하여 상기 가스센서모듈로 전달하는 샘플링 펌프모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 가스 감지기{PORTABLE GAS DETECTOR}
본 발명은 휴대용 가스 감지기에 관한 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 휴대가 용이하면서도 자체적으로 발생할 수 있는 스파크 또는 열을 사전에 억제 또는 차단시켜 혹여나 발생할 수 있는 폭발을 미연에 방지할 수 있는 휴대용 가스 감지기에 관한 것이다.
통상적으로, 가스누설에 의한 사고의 모습으로는 질식으로 인한 인명피해와, 폭발에 의한 물건의 파손 및 인명피해가 있다.
전자의 경우, 특정한 냄새 또는 색깔을 갖는 가스가 누설되면 작업자들이 이를 쉽게 인지할 수 있어 큰 문제가 되지 않지만, 일산화탄소 또는 질산계열 등의 무색 무취의 가스가 누설될 경우에는 그렇지 못하여 작업자가 작업 도중에 무의식적으로 중독되거나 질식할 수 있다.
따라서, 상술된 종류의 가스누설을 조기에 감지하여 작업자로 하여금 그 사실을 인지할 수 있도록 하는 것이 무엇보다 중요하다.
후자의 경우, LPG, 아세틸렌, 부탄가스 등 냄새 또는 색깔에 관계없이 공기 중 농도가 일정치로 되면 작은 불꽃으로도 폭발할 수 있어, 당해 가스의 누설을 신속히 감지하고 필요한 조치를 취할 수 있도록 해야 한다.
결과적으로, 폭발 또는 질식을 유발하는 등의 가스사고의 모습에 관계없이 가스누설에 의한 피해를 막기 위해서는 누설여부를 조기에 발견해야만 하는 것이다.
특히, 폭발성이 있는 가연가스의 경우에는 작업장에서 발생되는 작은 불꽃으로도 쉽게 폭발하게 되므로, 해당지점에 있던 많은 작업자들은 대피할 겨를도 없이 동시에 피해를 입을 수 있다. 즉, 가연가스의 경우에는 가스누설에 의해 사고가 발생되면 그 피해가 커 상기 가연가스가 발생될 수 있는 작업장에서는 가스누설 여부에 대해 관심을 가질 수 밖에 없다.
이상, 상술된 문제점들로 인해 가스를 취급하거나 가스가 발생될 수 있는 작업장에는 가스누설여부를 조기에 감지할 수 있는 감지기가 설치되어 가스누설에 의한 폭발 또는 질식사고로부터 인명과 재산을 보호하고 있다.
그러나, 종래 가스누설감지기는 감지기능을 향상시킨다는 목적으로 각종 기능의 장치들이 부가되면서 그 무게와 부피가 증가되었고, 이는 종래 가스누설감지기의 이동성을 약화시켜 일정한 장소에만 고정적으로 배치될 수 밖에 없었다. 따라서, 작업자의 작업범위가 크거나 가스누설의 발생가능성이 높은 곳이 넓게 분포 될 경우에는 종래 가스누설감지기가 무용지물로 전락할 수 밖에 없었다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 작업자마다 소지할 수 있는 휴대용 가스누설감지기가 개발되었다. 이러한 종래 휴대용 가스누설감지기는 일단 가스누설이 감지되면 경보음 또는 경보등을 작동시켜 작업자가 시각 또는 청각으로 이를 인지할 수 있도록 되었다.
하지만, 이러한 종래 휴대용 가스누설감지기는 정상시 또는 고장시에 발생할 수 있는 스파크 또는 열이 가연가스에 점화되어 폭발될 가능성이 존재한다는 문제점이 있다. 즉, 종래 휴대용 가스누설감지기는 감지기 내에 쇼트나 기타 충격으로 인해 전자회로가 연소되어 연소 불꽃이 발생하여 외부로 번질 수 있어 방폭기능을 완벽하게 하지 못한다는 단점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 휴대가 용이하면서도 자체적으로 발생할 수 있는 스파크 또는 열을 사전에 억제 또는 차단시켜 혹여나 발생할 수 있는 폭발을 미연에 방지할 수 있는 휴대용 가스 감지기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의하면, 감지구역으로부터 가스발생 여부를 감지하고 이에 대한 전기신호를 생성시키는 가스센서를 포함하는 가스센서모듈; 상기 가스센서모듈의 전기신호를 받아 이를 판독 및 연산하여 작동신호를 생성시키는 제어모듈; 상기 제어모듈의 작동신호에 따라 발광, 발음 또는 상태표시 중의 적어도 어느 하나 이상을 출력하는 출력모듈; 상기 각 모듈에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원부에 의해 공급되는 전원을 상기 제어모듈에 전달하되, 상기 제어모듈에 전달되는 전원을 일정한 에너지 상태로 제한을 가할 수 있는 전원관리모듈;을 포함하는 휴대용 가스 감지기를 제공한다.
한편, 사용자의 조작에 따라 해당 입력신호를 발생시켜 상기 제어모듈로 전송하는 입력모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 감지구역에 존재하는 감지대상시료를 흡입하여 상기 가스센서모듈로 전달하는 샘플링 펌프모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 출력모듈은 상기 제어모듈로부터 전송된 작동신호에 따라 발광하는 발광모듈과, 상기 제어모듈로부터 전송된 작동신호에 따라 발음하는 경보모듈과, 상기 제어모듈로부터 전송된 작동신호에 따라 사용자에게 각종 정보를 표시해 주는 표시모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 가스센서모듈은 상기 가스센서에 의해 생성된 전기신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기에 의해 증폭된 전기신호를 디지털신호로 변환시켜 상기 제어모듈로 상기 디지털신호를 전송하는 아날로그-디지털 변환기(A/D 변환기)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제어모듈은 각 모듈을 제어 및 관리하기 위한 마이크로프로세서와, 각 모듈에서 규정된 전압보다 높은 전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 전압제한소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전원관리모듈은 각 모듈에서 규정된 전류보다 높은 전류가 흐르는 것을 제한하기 위한 전류제한소자와, 역전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 역전압방지소자와, 각 모듈에서 규정된 전압보다 높은 전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 전압제한소자 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전류제한소자는 저항 또는 퓨즈로 구성되며, 상기 역전압방지소자는 다이오드로 구성되며, 상기 전압제한소자는 제너다이오드로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 휴대가 용이하면서도 자체적으로 발생할 수 있는 스파크 또는 열을 사전에 억제 또는 차단시켜 혹여나 발생할 수 있는 폭발을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 폭발위험구역에서 안전하게 사용함으로써 사용자의 인명과 재산을 효과적으로 보호할 수 있다.
또한 본 발명은 가연성 가스의 정확한 측정과 동시에 자체적으로 발생할 수 있는 폭발을 미연에 방지할 수 있는 기능을 겸하고 있어 신뢰성과 안전성을 동시에 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 가스 감지기의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 가스 감지기를 개략적으로 나타낸 회로구성도이다.
도 3은 도 1의 구성요소 중 전원관리모듈의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 3과 관련하여 IIC 가스 그룹의 MIC 및 허용 인덕턴스 값을 표시한 그래프이다.
도 5는 도 1의 구성요소 중 전원관리모듈의 다른 일례를 나타낸 회로도이다.
도 6은 도 1의 구성요소 중 제어모듈의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 7은 도 1의 구성요소 중 제어모듈의 다른 일례를 나타낸 회로도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 가스 감지기의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 가스 감지기를 개략적으로 나타낸 회로구성도이고, 도 3은 도 1의 구성요소 중 전원관리모듈의 일례를 나타낸 회로도이고, 도 4는 도 3과 관련하여 IIC 가스 그룹의 MIC 및 허용 인덕턴스 값을 표시한 그래프이고, 도 5는 도 1의 구성요소 중 전원관리모듈의 다른 일례를 나타낸 회로도이고, 도 6은 도 1의 구성요소 중 제어모듈의 일례를 나타낸 회로도이고, 도 7은 도 1의 구성요소 중 제어모듈의 다른 일례를 나타낸 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 감지기(10)는 샘플링 펌프모듈(100), 가스센서모듈(200), 제어모듈(300), 출력모듈(400), 전원부(500), 전원관리모듈(600) 및 입력모듈(700)을 포함한다.
상기 샘플링 펌프모듈(100)은 감지구역에 존재하는 감지대상시료를 흡입하여 가스센서모듈(200)로 전달한다. 상기 샘플링 펌프모듈(100)은 감지대상시료를 흡입하여 일정한 시간 단위로 샘플링할 수 있다.
상기 가스센서모듈(200)은 감지구역으로부터 가스발생 여부를 감지하고 이에 대한 전기신호를 생성시키는 가스센서(210)를 포함한다. 상기 가스센서(210)는 측정하고자 하는 가스의 종류에 따라 센서의 사양이 결정되고, 산소, 황화수소, 일산화탄소, 기타 가연성 가스 등을 측정하기 위해 다양한 센서들이 사용될 수 있다.
상기 가스센서모듈(200)은 상기 가스센서(210)에 의해 생성된 전기신호를 증폭시키는 증폭기(220)와, 상기 증폭기(220)에 의해 증폭된 전기신호를 디지털신호로 변환시켜 제어모듈(300)로 상기 디지털신호를 전송하는 아날로그-디지털 변환기(A/D 변환기)(230)를 더 포함할 수 있다. 따라서 가스센서(210)를 통해 생성된 전기신호는 증폭기(220)를 통해 증폭되고, 상기 증폭된 전기신호는 A/D 변환기(230)를 통해 디지털신호로 변환되어 제어모듈(300)로 전달된다. 이와같이 디지털신호로 변환된 전기신호는 제어모듈(300)을 통해 판독 및 연산된다.
상기 제어모듈(300)은 가스센서모듈(200)의 전기신호를 받아 이를 판독 및 연산하여 작동신호를 생성시킨다. 상기 제어모듈(300)은 각종 회로에서 처리되는 신호와 표시를 위한 데이터 처리, 스위치 입력, 경보음 출력 처리 등의 외부 입출력 처리와 사용자에게 처리된 데이터를 표시하는 등 모든 제어기능을 담당한다.
상기 제어모듈(300)은 각 모듈을 제어 및 관리하기 위한 마이크로프로세서(310, MCU)와, 각 모듈에서 규정된 전압보다 높은 전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 전압제한소자(320)를 포함한다. 따라서 상기 제어모듈(300)은 마이크로프로세서(310)를 통해 각 회로를 제어하고, 전압제한소자(320)를 통해 일정한 전압 이상으로 올라가는 것을 방지하여 내부의 에너지를 제한하여 폭발을 방지할 수 있는 기능을 한다.
상기 출력모듈(400)은 제어모듈(300)의 작동신호에 따라 발광, 발음 또는 상태표시 중의 적어도 어느 하나 이상을 출력한다. 상기 출력모듈(400)은 제어모듈(300)로부터 전송된 작동신호에 따라 발광하는 발광모듈(310)과, 상기 제어모듈로(300)부터 전송된 작동신호에 따라 발음하는 경보모듈(320)과, 상기 제어모듈(300)로부터 전송된 작동신호에 따라 사용자에게 각종 정보를 표시해 주는 표시모듈(330) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 있다. 따라서 상기 출력모듈(400)은 다양한 형태로 표현될 수 있는데, 그 중에서 대표적으로 발광, 발음 또는 상태표시 등으로 나타날 수 있다. 상기 발광모듈(310)은 사용자에게 가연성 가스가 감지되었음을 알리기 위해 빛을 발하는 방식으로 표현되고, 상기 경보모듈(320)은 사용자에게 가연성 가스가 감지되었음을 알리기 위해 소리의 형태로 표현되고, 상기 표시모듈(330)은 사용자에게 가연성 가스가 감지되었음을 알리기 위한 정보 예를 들어, 가연성 가스의 농도, 현재의 위험상태 등을 시각적으로 표현해 준다.
상기 전원부(500)는 각 모듈에 전원을 공급하는 역할을 한다. 상기 전원부(500)는 배터리 형태로 구성되어 전원이 부족할 때에는 언제든지 교체가 가능한 형태로 구성된다. 예를 들어 상기 전원부(500)는 배터리가 직렬 또는 병렬의 형태로 여러 개로 구성될 수 있다.
상기 전원관리모듈(600)은 전원부(500)에 의해 공급되는 전원을 제어모듈(300)에 전달하며, 상기 제어모듈(300)에 전달되는 전원을 일정한 에너지 상태로 제한을 가할 수 있다. 상기 전원관리모듈(600)은 각 소자에 맞는 전원으로 변환해 주는 역할도 병행하며, 전원부(500)의 잔량이 얼마인지를 나타내 주는 회로가 포함될 수 있다. 또한 상기 전원관리모듈(600)은 휴대용 가스 감지기(10)의 특성에 맞게 저전력회로로 구성될 수 있으며, 폭발방지회로를 구성하기 위해 각종 에너지 제한회로와 소자로 집결되어 있다.
상기 전원관리모듈(600)은 각 모듈에서 규정된 전류보다 높은 전류가 흐르는 것을 제한하기 위한 전류제한소자(610)와, 역전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 역전압방지소자(620)와, 각 모듈에서 규정된 전압보다 높은 전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 전압제한소자(630) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다. 이때, 상기 전류제한소자(610)는 저항 또는 퓨즈로 구성될 수 있고, 상기 역전압방지소자(620)는 다이오드로 구성될 수 있으며, 상기 전압제한소자(630)는 제너다이오드로 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전원관리모듈(600)은 전류를 제한하기 위한 전류제한소자(610), 역전압 방지를 위한 역전압방지소자(620), 전압을 제한하기 위한 전압제한소자(620) 등으로 구성되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 입력모듈(700)은 사용자의 조작에 따라 해당 입력신호를 발생시켜 상기 제어모듈로 전송하는 역할을 한다. 상기 입력모듈(700)은 휴대용 가스 감지기(10)를 사용자가 조작하기 용이하도록 여러 가지 스위치(온/오프. 조명, 알람 등)로 구성될 수 있다. 따라서 상기 입력모듈(700)을 통해 입력된 신호들은 제어모듈(300)로 전달되어 각 소자들에게 입력신호에 따른 명령신호를 전달하게 되는 것이다.
도 2를 살펴보면, 전원부(배터리)를 이용하여 휴대가 용이하도록 할 뿐만 아니라 전원부(배터리)에서 발생되는 전원을 전류제한소자 및 역전압방지소자를 이용하여 효과적으로 제어모듈 등을 보호할 수 있다. 도 2는 휴대용 감지기의 내부를 나타내는 개략적인 회로도로서, 전원부(500)에 의해 공급되는 전원은 전원관리모듈(600)에 의해 전원이 관리된다. 즉, 전원관리모듈(600)은 각 모듈에 전원을 공급하기 전 정격전류 및 정격전압 이상으로 공급되는 전원에 의해 내부폭발이 발생되는 것을 방지하기 위해 전류제한, 전압제한, 역전압방지 등의 회로로 구성되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이 전원관리모듈(600)에 의해 관리된 전원에 의해 제어모듈(300) 등으로 공급되는 전원은 P1과 P2의 합의 형태로 최종적으로 유입된다. 이때, 별도의 전류제한소자 등에 의해 에너지가 제한될 수 있다. 그리고 제어모듈(300) 내부에서도 별도의 전압제한소자에 의해 정격전압 이상으로 올라가는 것을 방지하는 기능을 한다. 전원관리모듈(600) 및 제어모듈(300)에 의해 휴대용 가스 감지기(10) 내부의 전원을 관리 및 제어하는 과정 또는 회로도에 대한 내용은 도 3 내지 도 7에 그 일례가 상세히 잘 나타나 있다.
특히, 본 발명을 위해 요구되는 기술은 인체에 유해한 가스의 농도와 폭발성 가스를 측정하는 기술로 측정기 자체의 폭발방지 적합성은 물론 측정오차 등 신뢰성 및 안전에 영향을 미칠 수 있어 국내외적으로 기본적인 측정성능 뿐만 아니라 폭발방지에 대한 신뢰성까지 요구하고 있기 때문에 본 발명에 따른 휴대용 가스 감지기(10)는 이를 만족할 수 있는 형태로 구성되는 것이 바람직하다.
그러기 위해서 먼저, 전원부(500, 배터리)의 내부저항은 단위 셀당 약 0.3 ~ 0.4Ω에 불과하므로, 그 자체로는 단락전류에 의한 위험성이 매우 높다. 이에 대한 위험성을 회피하기 위해 전류제한소자를 설계하여야 하며, 이 값은 폭발위험성과, 가스 감지기의 성능측면에서 트레이드 오프(trade off)로 작용하므로 최적값을 찾는 것이 중요하다.
본 발명에서 가스측정 방식은 대류방식이 아닌 강제 흡입식으로 흡입펌프용 모터가 내장되며, 경보기능을 위해 버저 등을 채용하고 있다. 특히 모터는 내부 코일에 대한 인덕턴스가 고장전류에 따른 스파크 점화에 영향을 주며, Piezo Type 버저는 외부 충격에 의해 버저 양단에 이상전압이 발생할 수 있으며, 이 전압과 회로전압이 중첩된 고장전압이 회로 커패시턴스에 의한 점화에너지로 작용될 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 가스 감지기(10)는 성공적인 본질안전 방폭설계를 위해서 전원부(500)에 대하여 주요 소자에 대한 에너지 제한 회로의 설계기술이 요구되는데, 도 3을 참조하여 설명하면, 도 3의 회로는 전원관리모듈의 보드의 일부분으로, J1의 단자대를 통해 9V 배터리(전원부,500)가 연결이 되며, 1번핀에 (+)가 3번핀에 (-)가 결선된다. 9V 배터리 전원에 대하여 먼저 퓨즈(Fuse)를 통해 입력전압에 대한 최초 전류제한소자를 적용하였으며, TZ1은 써지보호 소자이다. 퓨즈를 통해 1차 전류제한된 9V 전압이 U1을 통해 펌프의 전압사양에 맞는 5V로 조절이 된다. 폭발방지회로의 해석기법 중 해당 소자의 고장을 가정하고 수행을 하기 때문에 U1이 고장이라고 하면 9V의 입력전압이 그대로 U1의 출력단으로 전달이 되므로 펌프에도 영향을 미치게 된다. 그리하여 D2, D3의 제너다이오드를 적용하여 U1이 고장이라고 하더라도 제너다이오드가 입력전압에 대한 소자의 고장을 한번 더 보호해 주는 역할을 한다.
R2를 통해 5V로 변환되어진 입력전압이 다시 전류제한에 걸리게 되고, 펌프의 (+)단에 결선이 된다. 제어모듈의 보드에 있는 MCU의 제어신호에 의해 펌프를 구동하게 된다. 이때 펌프가 고장이라고 가정할 경우 펌프로 표기된 포트를 통해 제어모듈의 보드로 고장전압이 그대로 전달이 되어 폭발될 수 있으므로 에너지를 제한하고자 구동에 문제가 없는 충분히 큰 값(R3=5kΩ)으로 설계된다. 제어를 위한 트랜지스터(Q1)도 용량을 충분히 고려한 제품으로 설계된다. 여기에 역전압으로 인한(사용자의 실수나 쇼트 상황 등) 방지를 위해 D1까지 고려된다.
샘플링 펌프모듈(100)은 다음과 같이 해석될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
전압제한 및 역전압에 의한 위험을 회피하고, 퓨즈에 의한 단락전류를 제한하기 위해 도 3과 같이 회로가 설계될 수 있다. 도 3에 의해 설계된 회로에 대한 해석은 다음과 같다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
따라서 IIC 가스 그룹의 인덕턴스 제한값인 40uJ을 만족한다. 도 4의 블록은 안전영역으로 고장전류에 안전율 1.5를 포함하였을 때(287.7mA*1.5=431.6mA) 허용 인덕턴스값을 표시한 것이다.
또한 여기서 R3는 출력모듈의 보드 및 가스센서모듈의 보드로 유입되어 중첩되는 에너지를 제한하기 위한 소자이며, D1은 역전압 보호소자가 된다.
샘플링 펌프모듈(100)로부터 출력모듈(400)로 유입되는 전력을 계산하면 다음과 같다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
또한 출력모듈과 가스센서모듈 PCB 패턴의 간격이 조밀하고, IC, TR 등 대부분의 부품용량이 작아 고장해석에 따른 발열 문제가 가장 심각한데, 이러한 문제는 일반적으로 충분한 전류제한저항을 채용함으로써 해결할 수 있으나, 배터리로 구동되는 기기의 경우, 배터리 수명에 치명적인 영향을 줄 수 있으므로 주의가 요구된다. 출력모듈과 가스센서모듈에 적용된 각종 소자의 정격과 IC 소자의 Thermal Resistance Value 등을 고려하여 최악의 고장조건에서 모든 소자가 T4 온도등급을 만족할 수 있는 최소 저항값을 찾아내고 이를 적용하여 도 5과 같이 IS 회로를 설계할 수 있으며, 최종 확정된 출력모듈의 IS 회로에 대한 해석은 다음과 같다. 도 5의 회로는 전원관리모듈의 보드의 일부분으로서, 도 3의 샘플링 펌프모듈에서 최대 인덕턴스 측면에서 전류제한회로 설계에 사용되었던 회로와 연결이 된다. 회로를 구분하기 위해 F1의 경우 동일한 소자를 사용하며, 병렬로 연결이 되기 때문에 전압손실은 없다고 보고, 해당부분만 발췌하기 위해 회로 모양이 조금 수정된 것이다.
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
앞서 샘플링 펌프모듈(100)로부터 전달되는 전력(P1)을 포함하면, 출력모듈 및 가스센서모듈에 전달되는 최대전력(P1+P2)은 다음과 같이 산출된다.
Figure pat00021
이때 전류제한저항으로서 R1은 고장이 없는 소자가 되어야 하므로, R1의 정격은 다음과 같이 계산될 수 있다. 따라서 R1은 2W를 채용했으므로 고장이 없는 전류제한소자로서 적합하다.
Figure pat00022
또는
Figure pat00023
또한 도 6은 제어모듈의 일례를 나타낸 회로도로서, 출력모듈의 구동전압은 5V이므로 전체 커패시턴스에 의한 위험성을 저감하기 위해 전압제한회로(D1, D2)를 추가적으로 채용하였으며, 이에 따라 출력모듈의 보드에 적용되는 최대전압과 고장이 없는 병렬 2조 제너다이오드의 요구 정격은 다음과 같이 계산된다.
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
따라서 D1, D2는 정격 1.5W를 채용했으므로 고장이 없는 전류제한소자로서 적합하다.
상기에 언급된 내용과 같이 출력모듈 및 가스센서모듈의 보드에 전달되는 전압은 전원관리모듈의 보드의 R1을 통해 전류가 제한값이 전달되며, 제한된 9V전압이 U1을 통해 제어모듈의 보드에서 사용하는 전압사양에 맞는 5V로 조절이 되며, 전원관리모듈의 보드와 동일하게 폭발방지회로의 해석기법 중 해당 소자의 고장을 가정하고 수행하기 때문에 U1이 고장이라고 하면 9V의 입력전압이 그대로 U1의 출력단으로 전달이 되므로 제어모듈의 보드 전체에도 영향이 미치게 된다. 그리하여 D1, D2의 제너다이오드를 적용하여 U1이 고장이 나더라도 제너다이오드가 입력전압에 대한 소자의 고장을 한번 더 보호해 주는 역할을 한다.
또한 도 7은 제어모듈의 다른 일례를 나타낸 회로도로서, 가스센서모듈은 출력모듈의 전류제한저항을 거쳐 에너지가 전달되므로 회로의 정격 해석에 적용하는 파라미터는 출력모듈과 동일하게 다음과 같이 적용된다.
Figure pat00027
Figure pat00028
또한 가스센서모듈의 구동전압은 3.3V이므로 전체 커패시턴스에 의한 위험성을 저감하기 위해 도 7과 같이 전압제한회로(D3, D4, D5, D6)를 추가적으로 채용하였으며, 이에 따라 가스센서모듈의 보드에 적용되는 최대전압과 고장이 없는 병렬 2조 제너다이오드의 요구 정격은 다음과 같이 계산된다.
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
따라서 D3, D4, D5, D6는 정격 1.5W를 채용했으므로 고장이 없는 전류제한소자로서 적합하다.
상기 도 6의 내용에서 전달되는 전압을 본 회로(출력모듈의 보드/가스센서모듈의 보드)에 맞게 전원변환을 하고, 그에 따라 고장이 없는 제너다이오드를 병렬로 2조로 연결하여 안전을 확보할 수 있다. 가스센서모듈의 보드에 걸리는 최대 전압이 3.9V로 허용치를 만족하므로 위의 내용이 모두 만족됨을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 휴대용 가스 감지기
100: 샘플링 펌프모듈
200: 가스센서모듈
210: 가스센서
220: 증폭기
230: 아날로그-디지털 변환기(A/D 변환기)
300: 제어모듈
310: 마이크로프로세서(MCU)
320: 전압제한소자
400: 출력모듈
410: 발광모듈
420: 경보모듈
430: 표시모듈
500: 전원부
600: 전원관리모듈
610: 전류제한소자
620: 역전압방지소자
630: 전압제한소자
700: 입력모듈

Claims (8)

  1. 감지구역으로부터 가스발생 여부를 감지하고 이에 대한 전기신호를 생성시키는 가스센서를 포함하는 가스센서모듈;
    상기 가스센서모듈의 전기신호를 받아 이를 판독 및 연산하여 작동신호를 생성시키는 제어모듈;
    상기 제어모듈의 작동신호에 따라 발광, 발음 또는 상태표시 중의 적어도 어느 하나 이상을 출력하는 출력모듈;
    상기 각 모듈에 전원을 공급하는 전원부; 및
    상기 전원부에 의해 공급되는 전원을 상기 제어모듈에 전달하되, 상기 제어모듈에 전달되는 전원을 일정한 에너지 상태로 제한을 가할 수 있는 전원관리모듈;을 포함하는 휴대용 가스 감지기.
  2. 제 1항에 있어서,
    사용자의 조작에 따라 해당 입력신호를 발생시켜 상기 제어모듈로 전송하는 입력모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 감지기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    감지구역에 존재하는 감지대상시료를 흡입하여 상기 가스센서모듈로 전달하는 샘플링 펌프모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 감지기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 출력모듈은 상기 제어모듈로부터 전송된 작동신호에 따라 발광하는 발광모듈과, 상기 제어모듈로부터 전송된 작동신호에 따라 발음하는 경보모듈과, 상기 제어모듈로부터 전송된 작동신호에 따라 사용자에게 각종 정보를 표시해 주는 표시모듈 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스감지기.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 가스센서모듈은 상기 가스센서에 의해 생성된 전기신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기에 의해 증폭된 전기신호를 디지털신호로 변환시켜 상기 제어모듈로 상기 디지털신호를 전송하는 아날로그-디지털 변환기(A/D 변환기)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 감지기.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제어모듈은 각 모듈을 제어 및 관리하기 위한 마이크로프로세서와, 각 모듈에서 규정된 전압보다 높은 전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 전압제한소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 감지기.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 전원관리모듈은 각 모듈에서 규정된 전류보다 높은 전류가 흐르는 것을 제한하기 위한 전류제한소자와, 역전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 역전압방지소자와, 각 모듈에서 규정된 전압보다 높은 전압이 발생되는 것을 방지하기 위한 전압제한소자 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 감지기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전류제한소자는 저항 또는 퓨즈로 구성되며, 상기 역전압방지소자는 다이오드로 구성되며, 상기 전압제한소자는 제너다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 감지기
KR1020120135841A 2012-11-28 2012-11-28 휴대용 가스 감지기 KR20140070835A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120135841A KR20140070835A (ko) 2012-11-28 2012-11-28 휴대용 가스 감지기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120135841A KR20140070835A (ko) 2012-11-28 2012-11-28 휴대용 가스 감지기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140070835A true KR20140070835A (ko) 2014-06-11

Family

ID=51125460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120135841A KR20140070835A (ko) 2012-11-28 2012-11-28 휴대용 가스 감지기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140070835A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104964167A (zh) * 2015-07-07 2015-10-07 成都国光电子仪表有限责任公司 具有良好系统稳定性的天然气站联动系统
CN105020587A (zh) * 2015-07-07 2015-11-04 成都国光电子仪表有限责任公司 具有良好安全性能的天然气站无人值守系统
CN108597192A (zh) * 2018-03-20 2018-09-28 潍坊汇金海物联网技术有限公司 一种基于nb-iot物联网的通用性强的可燃气体检测系统
CN111022940A (zh) * 2019-12-18 2020-04-17 中海石油气电集团有限责任公司 一种天然气管道检测系统和方法
KR20210129402A (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 백우민 작업 현장 안전관리 시스템 및 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104964167A (zh) * 2015-07-07 2015-10-07 成都国光电子仪表有限责任公司 具有良好系统稳定性的天然气站联动系统
CN105020587A (zh) * 2015-07-07 2015-11-04 成都国光电子仪表有限责任公司 具有良好安全性能的天然气站无人值守系统
CN108597192A (zh) * 2018-03-20 2018-09-28 潍坊汇金海物联网技术有限公司 一种基于nb-iot物联网的通用性强的可燃气体检测系统
CN111022940A (zh) * 2019-12-18 2020-04-17 中海石油气电集团有限责任公司 一种天然气管道检测系统和方法
KR20210129402A (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 백우민 작업 현장 안전관리 시스템 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100801852B1 (ko) 배터리 팩 보호 장치 및 방법
EP3553875A1 (en) Method and system for detecting volatile organic compounds within a battery assembly
KR20140070835A (ko) 휴대용 가스 감지기
KR101700084B1 (ko) 태양광 접속반용 전기화재 감시 시스템
US10563596B2 (en) Carbon monoxide detecting system for internal combustion engine-based machines
WO2007035928A3 (en) Portable electrical appliance with diagnostic system
US20070182573A1 (en) Detecting and Alarming Device
KR101487577B1 (ko) 배터리 팩의 고장 진단 방법 및 장치, 이를 이용한 전력 릴레이 어셈블리
CN206849218U (zh) 火灾探测器、机柜以及火灾探测系统
CN206574218U (zh) 一种电池驱动低功耗燃气泄漏报警装置
CN105556322A (zh) 电压限制器监测
CN107561208A (zh) 基于催化燃烧式气体传感器的点型可燃气体探测装置
CN210894407U (zh) 一种新燃料容器的加速度报警系统
KR100419911B1 (ko) 과열로 인한 화재의 징후가 있을 시 누전차단기가 작동하도록 하는 누전차단기 보조장치
KR101713960B1 (ko) 장비의 위험 보호 장치 및 그에 의한 위험 보호 방법
TWM551758U (zh) 電池安全裝置、電源系統及電源設備
CN202403306U (zh) 电子式可燃气体泄露自动检测保护装置
CN205595762U (zh) 一种检测可燃性气体泄漏时自断电装置
CN211453520U (zh) 一种传感器状态监测装置
JP2017503469A (ja) 選択的に電源を使い果たすことをともなう電源管理システム
CN218004075U (zh) 芯片保护系统及服务器
JP2008058141A (ja) 防爆構造型静電気測定器
KR200336606Y1 (ko) 휴대형 가연성 가스 누설 검출기
CN201174763Y (zh) 检错系统及具有所述检错系统的电视机
CN207798762U (zh) 基于催化燃烧式气体传感器的点型可燃气体探测装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application