KR20160057973A - Water level sensor CVD method - Google Patents

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KR20160057973A
KR20160057973A KR1020150141388A KR20150141388A KR20160057973A KR 20160057973 A KR20160057973 A KR 20160057973A KR 1020150141388 A KR1020150141388 A KR 1020150141388A KR 20150141388 A KR20150141388 A KR 20150141388A KR 20160057973 A KR20160057973 A KR 20160057973A
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a non-contact capacitance water level sensor using a CVD method to detect a level of liquid outside of a container storing the liquid is disclosed. The non-contact capacitance water level sensor using the CVD method comprises: a sensing unit sensing a water level using a non-contact method outside of a container, as a sensor pattern having at least one metal pad; and a circuit unit outputting water level information sensed by the sensing unit to the outside. Each of the metal pads is connected to the circuit unit by a metallic wire. According to an embodiment, a non-contact capacitance water level sensor using the CVD method comprises: a PCB; a sensing unit formed on a first part of the PCB, having a sensor pattern having at least one pair of dual microstrip structures, sensing water level information; a circuit unit formed on a second part of the PCB, outputting water level information sensed by the sensing unit to the outside; and a ground pattern unit formed on an opposite surface of a surface on which a circuit unit of the sensing unit is formed, serving as a ground. The non-contact capacitance water level sensor is robust to noise than a water level sensor using a conventional frequency method, and reduces a variation of sensing values to decrease the number of errors.

Description

CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서{Water level sensor CVD method}[0001] The present invention relates to a water level sensor CVD method,

본 발명은 수위센서에 관한 것으로, 액체를 담고있는 용기의 외부에 측정하고자 하는 높이 만큼의 크기를 갖는 정전용량센서패턴을 부착하여 수위를 감지하며, 종래의 주파수 방식의 수위센서보다 노이즈에 강하고 감지하는 값에 대한 변화량이 적은 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서에 관한 것이다The present invention relates to a water level sensor. The water level sensor detects a water level by attaching a capacitance sensor pattern having a size corresponding to a height to be measured to the outside of a container containing a liquid, Contact type electrostatic capacitive level sensor of a CVD type with a small amount of variation with respect to the value

일반적으로 반도체나 LCD와 같은 분야나 다양한 분야에서는 물이나 화학약품과 같은 액체를 보관하다가 사용처에 따라 정확한 양을 공급할 수 있는 저장탱크와 같은 장치를 필요로 한다. 이때, 유량계을 이용하여 그 공급량을 측정함으로써 화학약품과 같은 액체를 저장탱크로부터 반응이 일어나는 곳으로 공급한다.Generally, in fields such as semiconductors and LCDs, and in various fields, devices such as storage tanks are needed which can store liquids such as water or chemicals and supply precise amounts depending on the application. At this time, a liquid such as a chemical is supplied from a storage tank to a reaction site by measuring the supplied amount by using a flow meter.

그러나, 대부분의 반도체나 LCD 가공처리에 필요한 화학약품은 맹독성을 가지고 있거나 금속 저장탱크를 녹이는 성질을 가지고 있으므로 이런 액체에 녹지 않는 고분자화합물을 금속용기 안팎으로 코팅을 하여 화학약품과 같은 액체를 저장하는데 사용한다. However, most of the chemicals required for semiconductor and LCD processing are highly toxic or have the property of melting metal storage tanks. Therefore, polymer compounds that do not dissolve in these liquids are coated inside and outside the metal containers to store liquids such as chemicals use.

또한, 외부로부터 화학약품을 저장탱크 안에 넣을 때는 저장탱크 안의 액체면의 높이를 알아내어 저장하는 양을 계산하거나 액체면의 높이 변화에 따라 저장시기를 결정함으로써 저장탱크로부터 화학반응이 일어나는 곳으로 지속적인 화학약품과 같은 액체를 공급할 수 있다.In addition, when chemicals are loaded into the storage tank from the outside, the height of the liquid surface in the storage tank is calculated and stored, or the storage time is determined according to the height change of the liquid surface, Liquids such as chemicals can be supplied.

종래의 정전용량 수위감지시스템이 국내특허등록공보 제1030342호에 개시되어 있다.A conventional electrostatic capacity level sensing system is disclosed in Korean Patent Registration No. 1030342.

도 1은 종래의 정전용량 수위감지시스템으로서, 액체를 저장하는 액체 저장탱크와; 상기 액체 저장탱크의 상부에 관통공을 통해 탱크 내부로 센서의 탐침봉이 들어가고; 액체 저장탱크의 액체가 하단에서부터 상단부까지 채워지거나 상단부에서 하단부까지 빠져나갈 때 액체면의 수위에 따라 정전용량의 변화를 감지하는 정전용량 감지센서와; 상기 정전용량 감지센서에서 감지된 정전용량의 변화량을 수위값으로 변환하도록 신호를 처리하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부에서 처리된 신호처리값을 표시하는 표시부를 포함하여 구성된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conventional electrostatic capacity level sensing system comprising: a liquid storage tank for storing liquid; The probe of the sensor is inserted into the tank through the through hole at the upper portion of the liquid storage tank; A capacitance sensing sensor for sensing a change in capacitance according to the level of the liquid surface when the liquid in the liquid storage tank is filled from the lower end to the upper end or from the upper end to the lower end; A signal processing unit for processing a signal to convert a change amount of the capacitance detected by the capacitance detection sensor into a water level value; And a display unit for displaying signal processing values processed by the signal processing unit.

그런데 이러한 종래의 직법 접촉방식의 수위센서로 광학식 수위센서가 사용됨에 따라 센서 장착부위의 기밀 불량으로 인한 누설의 위험이 있고, 액적 및 진동 등에 의해 수위센서의 오인식이 발생한다.However, when the optical level sensor is used as a liquid level sensor of the conventional direct contact type, there is a risk of leakage due to a poor airtightness at the sensor mounting portion, and a false sensor of the liquid level sensor occurs due to droplet and vibration.

그리고, 정전용량 센서에서 보편적으로 사용하는CSM(Capacitive Sensing Module)방식은 액체나 분체의 레벨에 따라 측정된 정전용량의 변화값을 LC공진회로의 공진주파수 로 변환하여 측정을 하는 방법이 있지만, 주변의 고주파노이즈가 발생시 센싱값에 영향을 받는 문제가 있다.In the CSM (Capacitive Sensing Module) system commonly used in capacitive sensors, there is a method of converting the change in capacitance measured according to the level of the liquid or powder into the resonant frequency of the LC resonant circuit, There is a problem that the sensing value is affected by the occurrence of the high-frequency noise.

이와 같이 CSM 방식의 비접촉식 기술은 정전용량 변화값을 주파수로 변환하여 센싱하여 고주파 노이즈가 발생시 센싱값에 영향을 주므로 외부 노이즈에 약하고, 오차가 큰 문제가 있다.As described above, the non-contact type CSM technique has a problem that it is vulnerable to external noise and has a large error because it changes the capacitance change value to frequency and affects the sensing value when high frequency noise occurs.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제를 해결하고자 하는 것으로, 종래의 주파수 방식의 수위센서보다 노이즈에 강하고 감지하는 값에 대한 변화량이 적은 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a CVD-type noncontact electrostatic-capacity level sensor which is stronger against noise than a frequency-type water level sensor of the related art and has less variation with respect to a sensed value.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 감지 패턴중 하나 이상으로 수위를 감지하여 노이즈에 강하고 감지하는 값에 대한 변화량이 적은 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a CVD-type noncontact electrostatic capacity level sensor which detects a water level by at least one of various sensing patterns and is strong against noise and has little variation with respect to a sensed value.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부피가 작고 제조비용이 적게 소요되는 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a CVD-type noncontact electrostatic capacity level sensor which requires a small volume and requires a low manufacturing cost.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서는,According to an aspect of the present invention, there is provided a noncontact electrostatic capacitive level sensor of a CVD type,

액체를 저장하는 용기의 외부에서 액체의 수위를 감지하기 위한 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서로서, A noncontact electrostatic capacitive level sensor of CVD type for sensing the liquid level of the liquid outside the container storing the liquid,

1개 이상의 금속패드를 가지는 센서패턴으로 상기 물통 외부에서 비접촉방식으로 수위를 감지하기위한 감지부;A sensing unit for sensing a water level in a non-contact manner outside the water tub with a sensor pattern having at least one metal pad;

상기 감지부의 감지된 수위정보를 외부로 출력하기 위한 회로부를 포함하며,And a circuit unit for externally outputting the sensed level information of the sensing unit,

상기 감지부와 회로부는 PCB기판 위에 일체형으로 형성된다.The sensing unit and the circuit unit are integrally formed on the PCB substrate.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서는,According to another aspect of the present invention, there is provided a noncontact electrostatic capacitive level sensor of a CVD type,

액체를 저장하는 용기의 외부에서 액체의 수위를 감지하기 위한 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서로서, A noncontact electrostatic capacitive level sensor of CVD type for sensing the liquid level of the liquid outside the container storing the liquid,

1개 이상의 금속패드를 가지는 센서패턴으로 상기 물통 외부에서 비접촉방식으로 수위를 감지하기위한 감지부;A sensing unit for sensing a water level in a non-contact manner outside the water tub with a sensor pattern having at least one metal pad;

상기 감지부의 감지된 수위정보를 외부로 출력하기 위한 회로부를 포함하며,And a circuit unit for externally outputting the sensed level information of the sensing unit,

상기 금속패드 각각은 상기 회로부와 금속성 와이어로 연결된다.Each of the metal pads is connected to the circuit portion by a metallic wire.

상기 금속패드는 측정하고자 하는 수위에 대응하여 소정개수로 설치되는 것을 특징으로 한다.The metal pads are provided in a predetermined number corresponding to a level to be measured.

상기 금속 패드의 형태는 동박형태, 그물형태, 안테나패턴 형태중 하나인 것을 특징으로 한다.The shape of the metal pad is one of a copper foil shape, a net shape, and an antenna pattern shape.

상기 금속패드 각각은 분리형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.Each of the metal pads is formed as a separate type.

본 발명의 실시예에서는 종래의 주파수 방식의 수위센서보다 노이즈에 강하고 감지하는 값에 대한 변화량이 적은 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서를 제공할 수 있다.The present invention can provide a CVD-type noncontact electrostatic capacity level sensor that is stronger against noise than a frequency-based level sensor of the related art and has less variation with respect to sensed values.

또한, 본 발명의 실시예에서는 다양한 감지 패턴중 하나 이상으로 수위를 감지하여 노이즈에 강하고 감지하는 값에 대한 변화량이 적은 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서를 제공할 수 있다.Also, in the embodiment of the present invention, it is possible to provide a CVD-type noncontact electrostatic-capacity level sensor which detects the water level by at least one of various sensing patterns and is strong against noise and little change in the value to be sensed.

또한, 본 발명의 실시예에서는 부피가 작고 제조비용이 적게 소요되는 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서를 제공할 수 있다.Also, in the embodiment of the present invention, it is possible to provide a CVD-type non-contact electrostatic-capacity level sensor requiring a small volume and a low manufacturing cost.

도 1은 종래의 수위센서 시스템을 보인 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 일체형을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 분리형을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 일체형의 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 일체형을 용기에 부탁한 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 분리형을 용기에 부탁한 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 금속패드의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.
도 10은 물체의 비유전율을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의실시예에 따른 연료전지 차량용 CVD 방식의 수위센서에서 정전용량 원리를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의실시예에 따른 연료전지 차량용 CVD 방식의 수위센서에서 물체가 감지되지 않았을 때의 파형이다.
도 13은 본 발명의실시예에 따른 연료전지 차량용 CVD 방식의 수위센서에서 물체가 감지되었을 때의 파형이다.1 is a view showing a conventional water level sensor system.
FIG. 2 and FIG. 3 are views showing a circuit part and a sensing part integrated type of the CVD-type non-contact electrostatic capacitive level sensor according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 and FIG. 5 are views showing a separator of a circuit part and a sensing part in a CVD-type non-contact electrostatic capacitive level sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a circuit part and a sensing part integrated type of the CVD-type non-contact electrostatic capacitive level sensor according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing an example of requesting a container of a CVD type non-contact type electrostatic capacity level sensor according to an embodiment of the present invention, with a circuit part and a sensing part integrated type.
FIG. 8 is a view showing an example of requesting the container of the CVD type non-contact electrostatic capacitive level sensor according to the embodiment of the present invention and the separated type of the sensing unit.
9 is a view showing various forms of metal pads.
10 is a diagram showing the relative dielectric constant of an object.
11 is a view showing a capacitance principle in a CVD type water level sensor for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
12 is a waveform when an object is not detected by a water level sensor of a CVD system for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.
13 is a waveform when an object is detected by a water level sensor of a CVD system for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

도 2 및 도 3은 본 발명의실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 일체형을 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 분리형을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 일체형의 단면을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 일체형을 용기에 부탁한 예를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 CVD 방식 비접촉 정전용량 수위센서중 회로부와 감지부 분리형을 용기에 부탁한 예를 나타낸 도면이고, 도 9는 금속패드의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.FIGS. 2 and 3 are views showing a circuit part and a sensing part integrated type of the CVD type non-contact electrostatic capacitive level sensor according to the embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are cross- FIG. 6 is a cross-sectional view of a circuit part and a sensing part-integrated type of a CVD-type non-contact electrostatic capacitive level sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross- FIG. 8 is a schematic view showing an example of a CVD type non-contact electrostatic capacitive level sensor according to an embodiment of the present invention, in which a circuit part and a sensing part are integrated. Fig. 9 is a view showing various forms of the metal pad. Fig.

도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서는,2 to 9, a CVD-based noncontact electrostatic-capacity level sensor according to an embodiment of the present invention includes:

액체를 저장하는 용기의 외부에서 액체의 수위를 감지하기 위한 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서로서, A noncontact electrostatic capacitive level sensor of CVD type for sensing the liquid level of the liquid outside the container storing the liquid,

1개 이상의 금속패드(221)를 가지는 센서패턴으로 상기 물통 외부에서 비접촉방식으로 수위를 감지하기위한 감지부(220);A sensing unit 220 for sensing a water level in a non-contact manner outside the water bottle by a sensor pattern having one or more metal pads 221;

상기 감지부(220)의 감지된 수위정보를 외부로 출력하기 위한 회로부(210)를 포함한다.And a circuit unit 210 for outputting sensed level information of the sensing unit 220 to the outside.

필요에 따라 상기 감지부(220)와 회로부(210)는 PCB기판(400) 위에 일체형으로 형성된다. 이러한 예를 도 2 또는 도 3에 도시하였다.The sensing unit 220 and the circuit unit 210 are integrally formed on the PCB 400 according to need. Such an example is shown in Fig. 2 or Fig.

도 2 또는 도 3을 참조하면 금속패드(221)가 분리형으로 형성된 것으로서, 수위가 올라가는 경우에 하단의 금속패드(221)부터 감지가 되면서 감지신호가 출력되고, 차차 상부쪽의 금속패드(221)에서 감지신호가 회로부(210)로 출력된다.2 or 3, the metal pad 221 is detachably formed. When the water level rises, a sensing signal is output from the lower metal pad 221, The detection signal is output to the circuit unit 210. [

도 2 또는 도 3 이외에도 다른 형태로 감지부(220)가 형성될 수 있다,The sensing unit 220 may be formed in a form other than that shown in FIG. 2 or FIG.

도 4를 참조하면, 회로부(210)와 감지부(220)가 분리된 구조로서, 감지부(220)가 여러개의 독립된 금속패드(221)로 이루어진다.Referring to FIG. 4, the circuit unit 210 and the sensing unit 220 are separated from each other. The sensing unit 220 includes a plurality of independent metal pads 221.

이러한 형태는 액체를 담는 용기에 금속패드(221) 부착이 용이하다.This configuration facilitates the attachment of the metal pad 221 to the container containing the liquid.

그리고 필요에 따라 측정범위 수위에 따라 금속패드(221)의 간격을 조절하면서 변경 부착하는 것도 가능하다.It is also possible to change and attach the metal pads 221 while adjusting the interval of the metal pads 221 according to the measurement range water level as necessary.

그리고 금속패드(221)와 회로부(210)를 연결하는 연결부(230)는 금속성 와이어로 이루어진다.The connection part 230 connecting the metal pad 221 and the circuit part 210 is made of a metallic wire.

그리고 상기 금속패드(221)는 측정하고자 하는 수위에 대응하여 개수를 조절 설치하면 된다.The number of the metal pads 221 may be adjusted according to a water level to be measured.

도 5는 금속패드(221)가 감지부(220)에 패턴 형태로 형성된 것으로서 금속패드(221) 개수나 간격 조절은 어렵지만 감지누는 일체형으로 형성하여 제조 비용은 줄어든다.5, the metal pads 221 are formed in a pattern on the sensing unit 220, and it is difficult to adjust the number or spacing of the metal pads 221, but the integrated sensing pad is formed to reduce the manufacturing cost.

도 6은 일체형으로 형성된 수위 센서의 단면도로서, 이러한 수위센서를 용기에 부착한 예를 도 7에 도시하였다.Fig. 6 is a cross-sectional view of a water level sensor formed integrally. Fig. 7 shows an example in which such a water level sensor is attached to a container.

여기서 수위센서는 도 7의 용기에 액체가 담긴 양을 측정하게 된다.Here, the level sensor measures the amount of liquid contained in the container of FIG.

도 8은 분리형 금속패드(221)가 용기에 부착된 수위를 감지하는 예를 보인 도면으로서, 회로부(210)는 별도의 위치에 존재하므로 수위센서의 설치가 좀 더 용이하다.8 is a diagram showing an example in which the separable metal pad 221 senses the water level attached to the container. Since the circuit part 210 is located at a separate position, it is easier to install the water level sensor.

도 9는 감지부(220)의 금속패드(221)의 다양한 형태를 나타낸 것으로서, 상기 금속 패드의 형태는 동박형태, 그물형태, 안테나패턴 형태중 하나일 수 있다.9 illustrates various forms of the metal pad 221 of the sensing unit 220. The metal pad may be one of a copper foil, a net, and an antenna pattern.

상기 회로부(210)는 상기 감지부(220)에서 감지된 수위 정보에 대해 PWM신호와 아날로그 신호를 각각 출력하는 것을 특징으로 한다.The circuit unit 210 outputs a PWM signal and an analog signal with respect to the level information sensed by the sensing unit 220.

상기 회로부(210)는 전원부, 크리스탈발진기, MCU를 포함할 수 있다. 전원부는 MCU에 전원을 공급하고. 크리스탈발진기는 고유의 기본 주파수를 출력한다, MCU는 전원부의 전원을 입력받고, 크리스탈발진기에서 출력되는 주파수를 입력받아 상기 감지부(220)에서 감지된 수위 정보에 대해 PWM신호와 아날로그 신호로 변환하여 각각 출력한다.The circuit unit 210 may include a power unit, a crystal oscillator, and an MCU. The power supply supplies power to the MCU. The MCU receives the power from the power source, receives the frequency output from the crystal oscillator, converts the level information detected by the sensing unit 220 into a PWM signal and an analog signal Respectively.

그리고 본 발명의 실시예에서 회로부(210)는 종래의 주파수 방식의 수위센서보다 노이즈에 강하고 감지하는 값에 대한 변화량이 적은 CVD 방식의 비접촉식 방식으로 수위를 감지한다.In the embodiment of the present invention, the circuit unit 210 senses the water level in a noncontact type CVD method which is stronger in noise than the conventional frequency type water level sensor and has less variation with respect to the sensed value.

본 발명의 실시예에 따른 수위센서는 회로부(210)와 감지부(220)가 하나의 PCB 기판(400)에 형성되는 원보드 형태인 경우 크기가 작고, 하나의 수위센서로 수위를 정확하게 감지할 수 있다.The water level sensor according to the embodiment of the present invention is small in size when the circuit part 210 and the sensing part 220 are formed on one PCB substrate 400 and can accurately detect the water level with one level sensor .

본 발명의 실시예에서는 물의 비유전율과 공기의 비유전율 차이를 이용해 물의 존재 유무를 확인한다. In the embodiment of the present invention, the presence or absence of water is checked by using the difference between the relative dielectric constant of water and the relative dielectric constant of air.

보통 워터 트랩은 두께 3.5mm이고 플라스틱 재질인데 이 부분은 감지하지 않으며, 그 내부의 물만 감지 하도록 정전 용량형 수위센서의 센싱 감도및 커패시턴스 값을 설정한다. Normally, the water trap is 3.5 mm thick and plastic, but it does not sense this part and sets the sensing sensitivity and capacitance value of the capacitive water level sensor to detect only the water inside it.

물체가 극판쪽으로 접근하면 정전유도를 일으켜, 물체 내부에 있는 전하들이 극판쪽으로는 (-)전하가, 반대쪽 으로는 (+)전하가 이동하게 된다. 이러한 현상을 분극 현상 이라 한다.When an object approaches the electrode plate, electrostatic induction is induced, so that the charges inside the object move to (-) charge toward the electrode plate and (+) charge to the opposite side. This phenomenon is called polarization phenomenon.

물체가 극판에서 멀어지면 분극현상이 약해져서 정전용량이 적어지고, 반대로 극판쪽으로 접근하면 분극현상이 커지면서 극판면의 (+)전하가 증가하여 정전용량이 커지는데, 이 변화량을 검출하여 물체의 유무를 판단하게 된다. 여기서 극판 역할을 하는 것이 감지부(220)의 패턴이다.If the object moves away from the electrode plate, the polarization becomes weaker and the capacitance decreases. On the contrary, when the electrode plate approaches the electrode plate, the polarization becomes larger and the (+) electric charge of the electrode plate increases, thereby increasing the capacitance. . Here, it is a pattern of the sensing unit 220 to serve as an electrode plate.

참고로 물체의 비유전울은 도 6과 같다. For reference, the non-oil ball of an object is shown in FIG.

도 10은 물체의 비유전율을 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing the relative dielectric constant of an object.

도 10을 침조하면, 공기는 비유전율이 1이며 가장 낮다. 아크릴은 2.7~4.5, FR-4재질은 4.6, 강화 유리는 7.3정도의 값을 갖는다.10, air has a relative dielectric constant of 1 and the lowest. Acrylic is 2.7 to 4.5, FR-4 is 4.6, and tempered glass is 7.3.

도 11은 본 발명의실시예에 따른 연료전지 차량용 CVD 방식의 수위센서에서 정전용량 원리를 나타낸 도면이고, 도 12은 본 발명의실시예에 따른 연료전지 차량용 CVD 방식의 수위센서에서 물체가 감지되지 않았을 때의 파형이고, 도 13는 본 발명의실시예에 따른 연료전지 차량용 CVD 방식의 수위센서에서 물체가 감지되었을 때의 파형이다.FIG. 11 is a view showing the principle of capacitance in a CVD type water level sensor for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 13 is a waveform when an object is detected by a water level sensor of a CVD system for a fuel cell vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 11의 식을 참조하면, 정전용량은 플레이트 사이의 거리를 자유공간의 유전율과 상태유전상수 및 플레이트 면적을 곱한값으로 나눈값이다. 즉, 감지부(220)의 면적이 크거나 커버 재질에 따른 비유전울이 높거나, 커버 두께가 얇을수록 정전용량 값이 더욱 많이 발생한다. 11, the capacitance is a value obtained by dividing a distance between plates by a value obtained by multiplying a dielectric constant of a free space by a state dielectric constant and a plate area. That is, the larger the area of the sensing unit 220, the higher the non-oil ball according to the cover material, or the thinner the cover thickness, the more the capacitance value is generated.

한편, 감지부(220)의 감지면적이 작을수록 감지 값은 작아지며, 면적이 넣은 감지 패드는 감지 값은 커지나 잡음을 받을 수 있다.On the other hand, the smaller the sensing area of the sensing unit 220 is, the smaller the sensing value is.

감지 면적은 일반적으로 Touch센서의 경우 손가락을 감지할경우 인식 되는 면이 평균 10mm2면적으로 한다. 감지부(220) 반대면에 그라운드 패턴부(300)를 배치하여, 초기 정전용량 값을 형성시켜 이런 영향을 안정화시킬 수 있다. The sensing area is generally 10 mm2 on the face recognized when a finger is detected in the case of a touch sensor. It is possible to arrange the ground pattern part 300 on the opposite side of the sensing part 220 to stabilize the influence by forming the initial capacitance value.

따라서 감지부(220) 패턴 면적이 넓은 경우는 그라운드 패턴부를 생성하여 초기 정전 용량값을 많이 주도록 한다. 감지부(220) 패턴 면적이 적은 경우는 그라운드 패턴부와의 거리를 고려하여 비교적 멀리 배치 시켜야 한다. 이는 감지에 의한 정전 용량값이 그렇게 높지 않기 때문에 초기 정전용량값으로 묶이면 안되기 때문이다.Therefore, when the pattern area of the sensing unit 220 is wide, a ground pattern unit is generated to give a large initial capacitance value. If the pattern area of the sensing unit 220 is small, the distance to the ground pattern unit should be relatively large. This is because the sensing capacitance does not have to be so high that it should not be tied to the initial capacitance value.

그리고 그라운드 패턴부(도면 미도시)는 SNR을 감소하기 위해 필요하다.And the ground pattern portion (not shown) is needed to reduce the SNR.

SNR(Signal to noise ratio)은 신호대 잡음비로서, 감지와 미감지 센서 상황 사이를 안정적으로 구분하기 위해 노이즈 Peak-to-peak 편차와 신호 강도는 노이즈 보다 휠씬 더 클 필요가 있다. 권장 신호는 5:1, 노이즈의 최소 5배로 구성 한다.Signal to noise ratio (SNR) is a signal-to-noise ratio. In order to reliably distinguish between sensing and non-sensing conditions, noise peak-to-peak variation and signal strength need to be much larger than noise. The recommended signal is 5: 1 and at least 5 times the noise.

PCB 기판(400)상에 그라운드 패턴부를 제공하는것은 커패시티브 센싱 RF노이즈를 줄일수 있도록 도와준다. Providing the ground pattern portion on the PCB substrate 400 helps to reduce capacitive sensing RF noise.

이렇게 물체 대신 물을 감지하는 것으로 수위를 감지하며, 도 8과 도 9에 도시된 파형을 구분하여 이용하여 수위를 감지하게 된다.The water level is detected by sensing the water instead of the object, and the water level is sensed by using the waveforms shown in FIGS. 8 and 9 separately.

상기 실시예는 다양한 액체의 수위를 측정하는데 이용이 가능하다.This embodiment can be used to measure the level of various liquids.

이상의 본 발명의 실시예에서는 종래의 주파수 방식의 수위센서보다 노이즈에 강하고 감지하는 값에 대한 변화량이 적다.In the embodiment of the present invention as described above, the noise is stronger than the conventional frequency-based water level sensor, and the variation with respect to the sensed value is small.

또한, 본 발명의 실시예에서는 회로부(210)와 감지부(220)가 원보드화되어 있는 PCB 일체형 구조로 부피가 작고 제조 비용이 적게 소요된다.In addition, in the embodiment of the present invention, the circuit unit 210 and the sensing unit 220 are integrally formed in a PCB, and the PCB is small in volume and low in manufacturing cost.

또한, 본 발명의 실시예에서는 다양한 감지 패턴중 하나 이상으로 수위를 감지하여 노이즈에 강하고 감지하는 값에 대한 변화량이 적다.Also, in the embodiment of the present invention, at least one of various sensing patterns senses the water level, so that it is strong against noise and has little variation with respect to the sensed value.

또한, 본 발명의 실시예에서는 부피가 작고 제조비용이 적게 소요된다.Further, the embodiment of the present invention requires a small volume and a low manufacturing cost.

한편, 본 발명의 실시예에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (5)

액체를 저장하는 용기의 외부에서 액체의 수위를 감지하기 위한 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서로서,
1개 이상의 금속패드를 가지는 센서패턴으로 상기 물통 외부에서 비접촉방식으로 수위를 감지하기위한 감지부;
상기 감지부의 감지된 수위정보를 외부로 출력하기 위한 회로부를 포함하며,
상기 감지부와 회로부는 PCB기판 위에 일체형으로 형성되는 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서.A noncontact electrostatic capacitive level sensor of CVD type for sensing the liquid level of the liquid outside the container storing the liquid,
A sensing unit for sensing a water level in a non-contact manner outside the water tub with a sensor pattern having at least one metal pad;
And a circuit unit for externally outputting the sensed level information of the sensing unit,
The sensing unit and the circuit unit are integrally formed on a PCB substrate. 액체를 저장하는 용기의 외부에서 액체의 수위를 감지하기 위한 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서로서,
1개 이상의 금속패드를 가지는 센서패턴으로 상기 물통 외부에서 비접촉방식으로 수위를 감지하기위한 감지부;
상기 감지부의 감지된 수위정보를 외부로 출력하기 위한 회로부를 포함하며,
상기 금속패드 각각은 상기 회로부와 금속성 와이어로 연결되는 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서.A noncontact electrostatic capacitive level sensor of CVD type for sensing the liquid level of the liquid outside the container storing the liquid,
A sensing unit for sensing a water level in a non-contact manner outside the water tub with a sensor pattern having at least one metal pad;
And a circuit unit for externally outputting the sensed level information of the sensing unit,
And each of the metal pads is connected to the circuit part by a metallic wire. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 금속패드는 측정하고자 하는 수위에 대응하여 소정개수로 설치되는 것을 특징으로 하는 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the metal pads are installed in a predetermined number corresponding to a level to be measured. 제3항에 있어서,
상기 금속 패드의 형태는 동박형태, 그물형태, 안테나패턴 형태중 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서.The method of claim 3,
Wherein the shape of the metal pad is one of a copper foil shape, a net shape, and an antenna pattern shape. 제4항에 있어서,
상기 금속패드 각각은 분리형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 CVD 방식의 비접촉 정전용량 수위센서.


5. The method of claim 4,
Wherein each of the metal pads is formed in a detachable manner.


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