KR20170024685A

KR20170024685A - 전자 유량계

Info

Publication number: KR20170024685A
Application number: KR1020150119970A
Authority: KR
Inventors: 박규원; 김성태; 이해돈; 이광호
Original assignee: (주) 테크로스
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-03-08
Also published as: JP2017044694A; JP6218342B2; CN106568485A; KR101741787B1; US20170102252A1; EP3136060A1

Abstract

본 발명은 전자 유량계에 관한 것으로, 전원이 인가되어 자계를 형성하는 코일; 상기 자계를 통과하는 유량에 따라 생성되는 기전력을 측정하는 전극; 상기 전극에서 측정된 기전력을 증폭하는 증폭회로부; 및 상기 전극과 상기 증폭회로부에 사이에 설치되어 ON 또는 OFF되는 릴레이부;를 포함하여 구성됨으로써, 외부에서 발생되는 노이즈로부터 유량계를 보호할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

전자 유량계{Electromagnetic flow meter}

본 발명은 전자 유량계에 관한 것이다. 보다 상세하게는 낙뢰나 용접 등으로 인한 외부로의 고전압 충격에 대비할 수 있도록 하는 전자 유량계에 관한 것이다.

전자 유량계는 전자 유도를 이용한　유량계를 말하며, 비자성관(非磁性管)에 직교하여 자계가 형성되도록 코일에 전원을 인가하고, 관 속에 도전성의 유체를 흘리면 전자 유도에 의해　양자(兩者)와 직교한　전극에 유속에 비례한　기전력이 생기는 원리로부터　유량을　측정하는 것이다.

도 1은 일반적인 전자유량계의 구성을 도시한 것이다.

이를 참조하면, 전자유량계(10)는 유체가 흐르는 배관(11)의 일측에 장착되는데, 상기 배관(11) 상에 설치되는 다수개의 전극(12)과, 상기 배관(11)의 둘레에 배치되는 코일(13)을 포함하여 구성된다.

배관(11)　속에 유속　υ로 전도성을 가진 유체가 흐르면 이 배관(11)에 설치한 전극(12)에 기전력E가 생기고,　E는 평균 유속에 비례하므로　E를　증폭하여 기록하면 유량의 변화를 연속적으로 알 수 있다.

E=Bd υ×10 ^-8

여기서, E: 기전력[V],　B: 자속밀도[G],　d: 관의 내경[㎝],　υ: 유속[㎝/s]

기전력은 통상 1mV 수준으로 발생하며 이를 증폭하여 처리하는데, 이때 증폭회로는 통상 연산 증폭기(operational amplifier, 이하 'OP AMP'라 함)를 사용한다. 저항, 커패시터, 다이오드 등 연산 증폭기의 외부 회로에 붙은 몇 가지 소자를 바꿈으로써 여러 가지 선형 또는 비선형 동작을 안정되게 행할 수 있다.

이와 같은 전자유량계는 압력손실이 거의 없고 정확도, 정밀도가 높기 때문에 다양한 분야에서 많이 사용된다. 그러나, 정밀도가 높은 대신 전압/전류에 민감한 반도체 소자를 많이 사용하기 때문에 외부의 노이즈 또는 충격에 약하게 된다. 특히, 전자유량계가 선박이나 플랜트 등에 설치될 경우, 낙뢰나 용접 등의 고전압 충격에 노출되게 된다.

전자유량계에 포함된 OP AMP는, 트랜지스터(TR)나 전계효과트랜지스터(FET) 등의 반도체 소자로 이루어져 있기 때문에 입력측에 노이즈 또는 고전압의 충격이 가해지면 불량이 발생할 확률이 높아지는 문제점이 있다.

또한, 전자 유량계를 구성하는 전극과 코일은 전자 유량계의 몸체에 연결되어 배관에 장착되게 되는데, 배관은 통상 전도성 소재인 철로 구성되고 전자 유량계의 몸체는 SUS 등과 같은 철합금으로 되어 있기 때문에 배관을 통해 낙뢰나 용접의 충격이 잘 전달된다. 결국, 배관을 통해 전극과 코일로 전달된 충격이 전자 유량계의 회로로 전달되어 전자 유량계에 불량이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 낙뢰나 용접과 같은 외부의 충격이나 노이즈에도 전자 유량계 내부의 회로를 보호할 수 있도록 하는 전자 유량계를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시예 따른 전자유량계는, 전원이 인가되어 자계를 형성하는 코일; 상기 자계를 통과하는 유량에 따라 생성되는 기전력을 측정하는 전극; 상기 전극에서 측정된 기전력을 증폭하는 증폭회로부; 및 상기 전극과 상기 증폭회로부에 사이에 설치되어 ON 또는 OFF되는 릴레이부;를 포함한다.

본 발명에 의하면 릴레이부를 구비하여 필요에 따라 ON/OFF되도록 제어함으로써 전자유량계 내부의 회로를 보호할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 유량계의 전원을 필요에 따라 ON/OFF되도록 제어할 수 있는 제어부를 구비함으로써 전자유량계 내부의 회로를 보호할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전자유량계의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자유량계에 포함된 릴레이부 및 증폭회로부를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자유량계의 동작을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자유량계의 동작을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전자유량계의 동작을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전자유량계의 동작을 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 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. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자유량계에 포함된 릴레이부 및 증폭회로부를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자 유량계는, 전원이 인가되어 자계를 형성하는 코일(미도시)과, 상기 자계를 통과하는 유량에 따라 생성되는 기전력을 측정하는 전극(미도시)과, 제어신호에 따라 ON/OFF되는 릴레이부(101, 103)와, 전극(미도시)과 연결된 입력단에서 입력된 신호를 증폭하는 다수의 증폭부(111,113,115)를 포함하여 출력단으로 증폭된 신호(Vout)를 출력하도록 구성된다.

전자 유량계에 포함된 릴레이부는, 전극(미도시)과 증폭회로부에 사이에 설치되고, 제1 릴레이부(101)과 제2 릴레이부(103)로 구성된다. 상기 제1 릴레이부(101)과 제2 릴레이부(103)는 각각 전극 V1과 V2에 연결된다. 각 전극은 유체가 흘러가는 배관상에 설치되어 유량에 따라 변화되는 전압값을 측정한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자유량계에 포함된 릴레이부(101,103)는 전극(미도시)에서 입력되는 신호를 증폭회로부로 연결하는 것으로, 전극에 연결된 OP AMP 및 주변회로를 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

즉, 선박에 설치된 전자유량계의 경우, 낙뢰나 용접 등과 같은 노이즈에 노출될 수 있기 때문에 낙뢰나 용접 등이 발생할 확율이 높은 시기에 릴레이부(101,103)이 OFF상태를 유지하면 전극(미도시)으로부터 입력된 노이즈 신호를 차단할 수 있게 된다. 노이즈가 발생될 가능성이 높은 시기는 대부분 유량계를 사용하지 않는 선박의 운항 중이나, 수리 중일 때이다. 따라서, 전자유량계를 실제로 사용 중일 때에만 릴레이부(101,103)가 ON상태를 유지하여 전극과 증폭회로부를 연결하고, 전자유량계를 사용하지 않을 때에는 릴레이부(101, 103)가 OFF되도록 하면 전자유량계에서 발생될 수 있는 불량을 현저히 줄일 수 있게 된다.

여기서, 전극(미도시)와 증폭회로부 사이의 릴레이부(101,103)를 OFF한 후 기전력을 측정하여 전자 유량계의 영점을 보정할 수 있도록 구성할 수 있다. 즉, 상기 릴레이부(101,103)를 OFF하면 증폭회로부의 옵셋값만 측정이 되기 때문에 증폭회로부의 저항 등에 의한　오차 값을 보정할 수 있게 된다.　　

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 전원이 인가되어 자계를 형성하는 코일과, 상기 자계를 통과하는 유량에 따라 생성되는 기전력을 측정하는 전극, 상기 코일을 구동시키는 코일 구동부와, 상기 코일과 상기 코일 구동부 사이에 설치되어 ON 또는 OFF되는 릴레이부를 포함하는 전자 유량계를 제공할 수 있다. 이 경우, 릴레이부를 ON/OFF시킴으로써 코일을 통해 코일 구동부로 낙뢰나 용접 등으로 인한 노이즈가 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자유량계의 동작을 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자유량계의 동작을 도시한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전자유량계의 동작을 도시한 순서도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자유량계는 특정조건에 따라 릴레이를 ON 또는 OFF시키도록 구성된다.

도 3에서는 전자유량계의 전원상태에 따라 릴레이가 ON/OFF되는 동작이 개시된다. 먼저, 전자유량계의 전원이 ON상태인지를 판단하고(S110), ON상태인 경우는 릴레이를 ON시키고(S160), ON상태가 아닌 경우는 릴레이를 OFF시킨다(S150).

여기서, 릴레이부(101,103)는 Normal Open Type을 채택함으로써, 전자유량계의 전원이 꺼져 있으면 릴레이의 스위치가 OFF 상태가 되도록 구성할 수 있다. 이와 같은 경우는 별도의 제어신호가 필요없이 전원의 상태에 따라 릴레이가 동작하게 된다. 또한, 상기 전자유량계의 전원이 ON/OFF되도록 제어하는 제어부를 별도로 구비하여 전자유량계의 전원을 제어할 수 있도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 선박이 운항 중 또는 수리 중일 때에는, 전자유량계의 전원이 OFF되고, 선박이 밸러스팅 동작 중일 때에는, 전자유량계의 전원이 ON되도록 제어부에서 ON/OFF 제어신호를 생성한다. 이후, 생성된 제어신호를 릴레이부(101,103)이 수신하고 제어신호에 따라 릴레이부(101,103)이 ON/OFF상태로 동작하게 된다.

한편, 릴레이부(101,103)는 전원의 상태와는 무관하게 외부에서 릴레이를 ON/OFF하라는 제어신호에 의해 제어될 수도 있다. 이 경우, 제어신호는 무선통신방식 예를 들면, WiFi, 블루투스 등의 근거리무선통신을 사용하여 ON/OFF 제어신호를 송신할 수 있다. 또한, 상기 제어신호는 유선을 통하여 전달되도록 구성할 수 있다. 이 경우, 접점 입력((Dry Contact)) 스위치를 통해 ON/OFF 제어신호를 생성할 수 있다.

예를 들면, 전자유량계가 측정되어야 할 시점에 전자유량계를 모니터링하는 장비에서 전자유량계를 측정하기 위해 무선통신으로 명령을 주거나 접점 입력 스위치를 ON하여 제어신호를 생성함으로써 릴레이부(101,103)를 ON상태로 제어할 수 있게 된다.

접점 입력 스위치를 항상 ON이 되도록 결선할 수도 있는데, 이 경우는 일반 전자유량계와 같이 전원이 켜지면 측정을 시작하게 되며, 전술한 바와 같이 전원에 상태에 따라 릴레이부(101,103)가 동작하는 방식과 동일하게 동작하게 된다.

도 4와 도 5는 제어신호에 의해 릴레이부(101,103)가 제어되는 동작을 도시한다. 도 4는 밸러스팅 동작중인지에 따라 릴레이부(101,103)을 동작시킨다. 즉, 밸러스팅 동작중인지를 판단하고(S120), 밸러스팅 동작중이면 릴레이를 ON하고(S160), 밸러스팅 동작중이 아니라면 릴레이를 OFF하는(S150) 제어신호를 생성한다. 밸러스팅 동작중에는 전자유량계가 동작되어야 하기 때문에 밸러스팅 동작중인 상태에서는 제어부(미도시)에서 릴레이가 ON되도록 제어신호를 생성하는 방식이다.

한편, 도 5는 선박 운항중 또는 수리중인지를 판단하고(S130), 운항중이나 수리중일 경우에는 노이즈 발생확율이 높고 유량계를 사용하지 않기 때문에 릴레이가 OFF되도록 제어(S150)하고, 선박 운항중 또는 수리중이 아닌 경우에는 릴레이가 ON되도록 제어(S160)한다.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전자유량계의 동작을 도시한 순서도이다. 도 6에 도시된 본 발명의 또다른 실시예에서 전자유량계는 릴레이부의 구성을 배제할 수 있다. 즉, 릴레이부의 유무와 관계없이 단지 특정조건을 만족하는지 여부에 따라 유량계 전원을 제어하도록 구성하였다.

본 실시예에서는, 선박 운항중 또는 수리중인지 판단하고(S230), 판단결과에 따라 유량계 전원을 ON하거나(S260), OFF하도록(S250) 제어할 수 있다.

또한, 밸러스팅 동작중인지 판단하고(S220), 그 판단 결과에 따라서 유량계 전원을 ON하거나(S260), OFF하도록(S250) 제어할 수 있다.

이와 같은 ON/OFF제어는 ON/OFF제어신호를 생성하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있으며, 전술한 무선통신 방식이나 유선을 통해 생성된 제어신호를 유량계의 전원부로 전달하도록 구성할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 전자유량계 11: 배관
12: 전극 13: 코일
101: 제1 릴레이부 103: 제2 릴레이부
111,113,115 : 증폭부

Claims

전원이 인가되어 자계를 형성하는 코일;
상기 자계를 통과하는 유량에 따라 생성되는 기전력을 측정하는 전극;
상기 전극에서 측정된 기전력을 증폭하는 증폭회로부; 및
상기 전극과 상기 증폭회로부에 사이에 설치되어 ON 또는 OFF되는 릴레이부;를 포함하는, 전자 유량계.
전원이 인가되어 자계를 형성하는 코일;
상기 자계를 통과하는 유량에 따라 생성되는 기전력을 측정하는 전극;
상기 코일을 구동시키는 코일 구동부; 및
상기 코일과 상기 코일 구동부 사이에 설치되어 ON 또는 OFF되는 릴레이부;를 포함하는, 전자 유량계.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 릴레이부는, 제어신호에 따라 ON 또는 OFF되되,
상기 제어신호는 무선통신 또는 접점 입력 스위치를 통해 생성되는, 전자 유량계.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 릴레이부는, 상기 전자유량계의 전원이 ON상태인 경우, ON되고, 상기 전자유량계의 전원이 OFF상태인 경우, OFF되는, 전자 유량계.
청구항 3에 있어서,
선박이 운항 중 또는 수리 중일 때에는, 상기 제어신호는 OFF신호가 생성되고, 선박이 밸러스팅 동작 중일 때에는, 상기 제어신호는 ON신호가 생성되는, 전자 유량계.
청구항 4에 있어서,
선박이 운항 중 또는 수리 중일 때에는, 상기 전자유량계의 전원이 OFF되고,
선박이 밸러스팅 동작 중일 때에는, 상기 전자유량계의 전원이 ON되도록 제어하는 제어부를 포함하는, 전자 유량계.
청구항 1에 있어서,
상기 릴레이부가 OFF된 상태에서 영점 보정을 수행하도록 구성되는, 전자 유량계.
전원이 인가되어 자계를 형성하는 코일;
상기 자계를 통과하는 유량에 따라 생성되는 기전력을 측정하는 전극;
상기 전극에서 측정된 기전력을 증폭하는 증폭회로부; 및
선박이 운항 중 또는 수리 중일 때에 상기 전자유량계의 전원이 OFF되고,
선박이 밸러스팅 동작 중일 때에 상기 전자유량계의 전원이 ON되도록 제어하는 제어기를 포함하는, 전자 유량계.