KR20210045794A - Water level detecting apparautus and system - Google Patents

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KR20210045794A
KR20210045794A KR1020190129248A KR20190129248A KR20210045794A KR 20210045794 A KR20210045794 A KR 20210045794A KR 1020190129248 A KR1020190129248 A KR 1020190129248A KR 20190129248 A KR20190129248 A KR 20190129248A KR 20210045794 A KR20210045794 A KR 20210045794A
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주식회사 경동나비엔
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Abstract

A water level sensing device according to an embodiment of the present invention comprises: a power supply unit; a control unit that generates a control signal of pulse power to be applied to the water and determines the water level based on a water level sensing signal; a pulse power generation unit generating the pulse power according to a control signal of the control unit; and a water level sensing unit that applies the pulse power to the water, generates a level sensing signal for the water and transmits the same to the control unit. The pulse power generation unit may include only a plurality of switching elements and a plurality of resistors, and may generate the pulse power through on/off control of the plurality of switching elements according to a control signal of the control unit.

Description

수위 감지 장치 및 시스템{WATER LEVEL DETECTING APPARAUTUS AND SYSTEM}Water level detection device and system {WATER LEVEL DETECTING APPARAUTUS AND SYSTEM}

본 발명은 수위 감지 장치 및 시스템, 특히 보일러의 물탱크의 수위를 감지하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a water level sensing device and system, in particular to a device and system for sensing the water level in a water tank of a boiler.

종래에는 보일러 물탱크의 수위를 감지하기 위해 감압된 교류(AC) 전원을 인가하고, 수위가 높은 경우에는 감압된 교류 전원이 물에 의해 전도되어 감지 회로인 포토 커플러(photo coupler)가 온(ON) 상태로 유지되고, 수위가 떨어졌을 때에는 감압된 교류 전원이 물에 의해 전도되지 않아 포토 커플러가 오프(OFF)되는 원리를 이용하였다. Conventionally, depressurized AC power is applied to detect the water level of the boiler water tank, and when the water level is high, the reduced AC power is conducted by water, and a photo coupler, a sensing circuit, is turned ON. ), and when the water level drops, the reduced AC power is not conducted by water, and the photo coupler is turned off.

그러나, 이러한 방법은 수위 감지를 위해 상시 전원을 사용하기 때문에 일정 수준의 전력을 상시 소비하게 되므로 전력이 낭비되는 문제가 있었다.However, this method always consumes a certain level of power because the power is always used for detecting the water level, and thus there is a problem that power is wasted.

또한, 종래에는 직류(DC) 전원을 이용하여 보일러 물탱크의 수위를 감지하는 방법으로서, 직류 전원을 온/오프 하여 감지 시에만 전원을 인가하고, 전류 증폭 회로에서 펄스 신호를 생성하는 방식을 이용하였다. 이 경우, 전극봉의 부식을 방지하기 위해 커패시터를 이용하여 직류 성분을 제거하고 물에 펄스 전류가 흐르도록 하였다. In addition, conventionally, as a method of detecting the water level of a boiler water tank using a direct current (DC) power source, power is applied only when the direct current power is turned on/off and detected, and a pulse signal is generated in the current amplifying circuit. I did. In this case, in order to prevent corrosion of the electrode, a DC component was removed using a capacitor and a pulsed current was allowed to flow through the water.

그러나, 이러한 방법은 직류 성분을 제거하기 위한 커패시터로 인해 인가되는 펄스의 주파수가 높아져야 하며, 안정화를 위해 커패시터가 충전되어야 하기 때문에 즉각적인 감지가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 수위봉을 사용하여 물탱크 내의 수위를 감지하므로 일반적으로 대기 전력이 어느 정도 소비되고, 수위 변화에 즉시 반응하기 어려우며, 복잡한 구조로 구성되어 있어 재료비가 증가하고, 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.However, this method has a problem in that it is difficult to detect immediately because the frequency of the applied pulse must be increased due to the capacitor for removing the DC component, and the capacitor must be charged for stabilization. In addition, since the water level in the water tank is sensed using the water level rod, standby power is generally consumed to some extent, it is difficult to react immediately to changes in the water level, and it is composed of a complex structure, so that the material cost is increased, and the reliability is low.

본 발명은 주파수의 제약 없이 간단한 구성만으로도 신속하게 보일러 물탱크의 수위를 감지할 수 있고, 대기 전력을 최소화할 수 있는 수위 감지 장치 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a water level sensing device and system capable of quickly detecting the water level of a boiler water tank and minimizing standby power with only a simple configuration without limiting the frequency.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치는 전원을 공급하는 전원부, 물에 인가하기 위한 펄스 전원의 제어 신호를 생성하고, 수위 감지 신호에 기초하여 상기 물의 수위를 판단하는 제어부, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 펄스 전원을 생성하는 펄스 전원 생성부, 및 상기 펄스 전원을 상기 물에 인가하고, 상기 물에 대한 수위 감지 신호를 생성하여 상기 제어부로 전송하는 수위 검출부를 포함하며, 상기 펄스 전원 생성부는 복수의 스위칭 소자와 복수의 저항만으로 구성되고, 상기 제어부의 제어 신호에 의한 상기 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 상기 펄스 전원을 생성할 수 있다.The water level detection device according to an embodiment of the present invention includes a power supply supplying power, a control unit that generates a control signal of pulse power to be applied to water, and determines the level of water based on the water level detection signal, and the control of the control unit. A pulse power generator for generating the pulsed power by a signal, and a water level detector for applying the pulsed power to the water, generating a water level detection signal for the water and transmitting it to the control unit, and generating the pulsed power The unit is composed of only a plurality of switching elements and a plurality of resistors, and the pulsed power may be generated through on/off control of the plurality of switching elements by a control signal from the control unit.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 방법으로서, 수위 감지 장치의 제어부가, 감지 기간 동안, 상기 제어부에 인가되는 전원과 별개로 마련되는 전원을 펄스 전원 생성 회로에 공급하는 단계, 상기 별개로 마련되는 전원에 기초하여 상기 펄스 전원 생성 회로가 펄스 전원을 생성하는 단계, 상기 펄스 전원을 물에 인가하는 단계, 및 상기 물에 인가한 펄스 전원에 기초한 수위 감지 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.A method for detecting a water level according to an embodiment of the present invention, comprising: supplying, by a control unit of a water level detection device, to a pulse power generation circuit, which is provided separately from power applied to the control unit, during a detection period, and provided separately The pulsed power generation circuit may include generating a pulsed power based on the generated power, applying the pulsed power to water, and detecting a water level detection signal based on the pulsed power applied to the water. .

본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 회로는 제어부에 공급되는 전원과는 별도로 마련되는 전원 회로, 상기 전원 회로의 일단과 타단 사이에 순차적으로 직렬 연결되는 제1 내지 제4 저항, 상기 제1 저항과 제2 저항 사이의 노드와, 제2 스위칭 소자 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자, 상기 제3 저항과 제4 저항 사이의 노드와, 상기 제1 스위칭 소자 사이에 연결되는 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 사이의 노드와 상기 제2 저항과 상기 제3 저항 사이의 노드 사이에 연결되는 검출 회로를 포함하고, 상기 검출 회로는 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 생성된 펄스 전원이 물에 인가되면 수위 감지 신호를 상기 제어부로 전송할 수 있다.The water level detection circuit according to an embodiment of the present invention includes a power circuit provided separately from power supplied to the control unit, first to fourth resistors sequentially connected in series between one end and the other end of the power circuit, and the first resistor. A first switching element connected between a node between and a second resistor and a second switching element, a node between the third resistor and a fourth resistor, and the second switching element connected between the first switching element, And a detection circuit connected between a node between the first switching element and the second switching element and a node between the second resistor and the third resistor, wherein the detection circuit comprises the first switching element and the first switching element. 2 When pulse power generated through on/off control of a switching element is applied to water, a water level detection signal may be transmitted to the controller.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 시스템은 보일러에 공급하기 위한 물을 저장하는 보일러의 물탱크, 상기 보일러의 물탱크에 포함된 물의 수위를 감지하기 위한 수위 감지 장치를 포함하고, 상기 수위 감지 장치는, 전원을 공급하는 전원부, 상기 보일러의 물탱크에 인가하기 위한 펄스 전원의 제어 신호를 생성하고, 수위 감지 신호에 기초하여 상기 물의 수위를 판단하는 제어부, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 펄스 전원을 생성하는 펄스 전원 생성부, 및 상기 펄스 전원을 상기 보일러의 물탱크에 인가하고, 상기 보일러의 물탱크에 대한 수위 감지 신호를 생성하여 상기 제어부로 전송하는 수위 검출부를 포함하며, 상기 펄스 전원 생성부는 복수의 스위칭 소자와 복수의 저항만으로 구성되고, 상기 제어부의 제어 신호에 의한 상기 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 상기 펄스 전원을 생성할 수 있다.A water level detection system according to an embodiment of the present invention includes a water tank of a boiler storing water to be supplied to the boiler, a water level detection device for detecting a level of water contained in the water tank of the boiler, and sensing the water level. The apparatus includes: a power supply supplying power, a control unit for generating a control signal of a pulsed power applied to the water tank of the boiler, and determining the water level based on a water level detection signal, and the pulse by the control signal of the control unit. A pulse power generator for generating power, and a water level detector for applying the pulsed power to the water tank of the boiler and generating a water level detection signal for the water tank of the boiler and transmitting it to the control unit, and the pulse power The generator is composed of only a plurality of switching elements and a plurality of resistors, and may generate the pulsed power through on/off control of the plurality of switching elements by a control signal from the controller.

본 발명의 수위 감지 장치 및 시스템에 따르면, 주파수의 제약 없이 간단한 구성만으로도 신속하게 보일러 물탱크의 수위를 감지할 수 있고, 대기 전력을 최소화할 수 있다.According to the water level sensing device and system of the present invention, it is possible to quickly detect the water level of a boiler water tank with only a simple configuration without limiting the frequency, and to minimize standby power.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 회로도이다.
도 3은 도 2의 회로도를 간소화하여 나타낸 도면이다.
도 4a는 물에 (+)의 펄스 전원이 인가되도록 스위칭 제어하는 것을 나타내는 도면이고, 도 4b는 물에 (-)의 펄스 전원이 인가되도록 스위칭 제어하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 수위 감지 방법에 따른 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치에서 물에 인가되는 전압 파형과 수위 감지 파형을 나타내는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 MCU의 제어 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 평균 전력(위)과 전력파형(아래)을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 방법을 나타내는 흐름도이다.
1 is a block diagram of a water level sensing device according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a water level sensing device according to an embodiment of the present invention.
3 is a simplified diagram illustrating the circuit diagram of FIG. 2.
FIG. 4A is a diagram illustrating switching control so that a (+) pulse power is applied to water, and FIG. 4B is a diagram illustrating switching control so that a (-) pulse power is applied to water.
5 is a diagram showing a voltage waveform according to a conventional water level detection method.
6A is a diagram illustrating a voltage waveform and a water level detection waveform applied to water in a water level detection device according to an embodiment of the present invention.
6B is a diagram illustrating a control waveform of an MCU of a water level sensing device according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing an average power (top) and a power waveform (bottom) of the water level sensing device according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of detecting a water level according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this document, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the various embodiments of the present invention disclosed in this document, specific structural or functional descriptions have been exemplified only for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and various embodiments of the present invention may be implemented in various forms. And should not be construed as being limited to the embodiments described in this document.

다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" used in various embodiments may modify various elements regardless of their order and/or importance, and the corresponding elements Not limited. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be renamed to a first component.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Terms used in this document are only used to describe a specific embodiment, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.All terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art. Terms defined in a commonly used dictionary may be interpreted as having the same or similar meaning as the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this document. . In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a water level sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(100)는 전원부(110), 제어부(120), 펄스 전원 생성부(130) 및 수위 검출부(140)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(100)는 보일러의 물탱크의 수위를 감지하기 위해 사용될 수 있다.Referring to FIG. 1, a water level detection device 100 according to an embodiment of the present invention may include a power supply unit 110, a control unit 120, a pulse power generation unit 130, and a water level detection unit 140. For example, the water level sensing device 100 according to an embodiment of the present invention may be used to detect the water level of a water tank of a boiler.

전원부(110)는 펄스 전원 생성부(130)에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(110)는 제어부(120)에 공급되는 전원과는 별개로 마련되는 전원일 수 있다.The power supply unit 110 may supply power to the pulse power generation unit 130. The power supply unit 110 may be a power source provided separately from power supplied to the control unit 120.

제어부(120)는 물에 인가되는 펄스 전원을 생성하기 위한 제어 신호를 생성하고, 수위 검출부(140)로부터의 수신한 수위 감지 신호에 기초하여 물의 수위를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(120)는 펄스 전원 생성부(130)로 하여금 펄스 전원을 생성하도록 하는 제어 파형을 생성할 수 있으며, 이러한 제어 파형은 복수의 펄스 파형일 수 있다. 예를 들면, 제어부(120)는 수위 감지 회로의 MCU(Main Control Unit)로서 기능할 수 있다.The controller 120 may generate a control signal for generating a pulsed power applied to the water, and may determine the water level based on the water level detection signal received from the water level detection unit 140. That is, the controller 120 may generate a control waveform for causing the pulse power generator 130 to generate a pulse power, and the control waveform may be a plurality of pulse waveforms. For example, the control unit 120 may function as a main control unit (MCU) of a water level detection circuit.

즉, 펄스 전원 생성부(130)로부터 물에 펄스 전원이 인가되면 수위 검출부(140)에서는 물의 수위에 대한 수위 감지 신호를 생성하여 제어부(120)로 전송한다. 따라서, 제어부(120)에서는 수위 감지 신호에 기초하여 물의 수위를 판단할 수 있다.That is, when pulse power is applied to water from the pulse power generation unit 130, the water level detection unit 140 generates a water level detection signal for the water level and transmits it to the control unit 120. Accordingly, the control unit 120 may determine the level of water based on the level detection signal.

펄스 전원 생성부(130)는 제어부(120)의 제어 신호에 의해 물에 인가하기 위한 펄스 전원을 생성할 수 있다. 이 때, 펄스 전원 생성부(130)는 복수의 스위칭 소자와 저항을 포함하고, 제어부(120)의 제어 신호에 의한 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 펄스 전원을 생성할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 소자는 포토 커플러일 수 있다. 즉, 펄스 전원 생성부(130)에는 종래와는 달리 커패시터가 포함되지 않을 수 있다.The pulsed power generator 130 may generate pulsed power for applying to water by a control signal from the controller 120. In this case, the pulse power generation unit 130 includes a plurality of switching elements and resistors, and may generate pulse power through on/off control of the plurality of switching elements by a control signal from the controller 120. For example, the switching element may be a photo coupler. In other words, the pulse power generation unit 130 may not include a capacitor unlike the conventional one.

종래의 수위 감지 회로의 경우, 커패시터를 이용하여 펄스 신호의 직류(DC) 성분을 제거하는 방식을 이용하였기 때문에 고주파수의 펄스 신호가 필요하므로 노이즈가 발생하는 문제가 있었다. 또한, 커패시터의 충전 시간을 확보할 필요가 있었기 때문에 즉각적인 감지가 어려울 수 밖에 없었다.In the case of the conventional water level detection circuit, since a method of removing a direct current (DC) component of a pulse signal using a capacitor is used, a pulse signal having a high frequency is required, so there is a problem that noise is generated. In addition, since it was necessary to secure the charging time of the capacitor, immediate detection was inevitably difficult.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(100)는 저항과 스위칭 소자로 이루어진 펄스 전원 생성부(130)에서 직류(DC) 성분을 제거한 펄스 전원을 생성함으로써, 커패시터 없이도 수위를 감지할 수 있으므로 주파수에 대한 제한을 받지 않고, 충전 시간 필요 없이 신속하게 수위를 감지할 수 있어 전력을 효율적으로 활용할 수 있다.On the other hand, the water level detection device 100 according to an embodiment of the present invention generates a pulse power by removing a direct current (DC) component from the pulse power generator 130 consisting of a resistor and a switching element, thereby detecting the water level without a capacitor. As a result, it is not limited by frequency and can quickly detect the water level without the need for charging time, so that power can be used efficiently.

또한, 펄스 전원 생성부(130)의 복수의 저항은 복수의 스위칭 소자 각각에 대해 대칭이 되도록 구성될 수 있다. 즉, 펄스 전원 생성부(130)의 스위칭 소자를 기준으로 복수의 저항은 구조적으로 대칭이고, 저항값 또한 동일하도록 구성될 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이 펄스 전원 생성부(130)에서 극성이 반대인 동일한 크기의 전압을 생성하기 위함이다. In addition, a plurality of resistors of the pulse power generation unit 130 may be configured to be symmetric with respect to each of the plurality of switching elements. That is, a plurality of resistances based on the switching element of the pulse power generation unit 130 may be structurally symmetric and may be configured to have the same resistance value. This is to generate a voltage of the same magnitude in which the polarity is opposite in the pulse power generation unit 130, as described later.

펄스 전원 생성부(130)는 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 펄스 전원의 극성을 변화시킬 수 있다. 이를 통해, 펄스 전원 생성부는 커패시터 없이도 직류(DC) 성분이 제거된 펄스 전원을 생성할 수 있다. 예를 들면, 펄스 전원 생성부(130)는 H-bridge 회로일 수 있다.The pulse power generator 130 may change the polarity of the pulse power through on/off control of a plurality of switching elements. Through this, the pulse power generator may generate a pulse power from which a direct current (DC) component is removed without a capacitor. For example, the pulse power generation unit 130 may be an H-bridge circuit.

한편, 펄스 전원 생성부(130)는 펄스 전원의 펄스 폭과 간격을 조절할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 별도의 입력부(미도시)에 의해 원하는 펄스 폭과 간격을 설정함으로써 펄스 전원을 생성할 수 있다. 이는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(100)의 펄스 전원 생성부(130)가 종래 기술과 달리 커패시터를 포함하지 않으므로, 인가되는 펄스 전원의 주파수의 제약을 받지 않기 때문이다.Meanwhile, the pulse power generation unit 130 may adjust the pulse width and interval of the pulse power. For example, a user can generate pulse power by setting a desired pulse width and interval by a separate input unit (not shown). This is because the pulse power generation unit 130 of the water level sensing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention does not include a capacitor unlike the prior art, and thus is not limited by the frequency of the applied pulse power.

수위 검출부(140)는 펄스 전원 생성부(130)로부터의 펄스 전원을 물에 인가하고, 물에 대한 수위 감지 신호를 생성하여 제어부(120)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 수위 검출부(140)는 길이가 상이한 복수의 감지 센서를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 센서에 대해 전류가 통하는지 여부에 따라 물의 수위를 판단할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 물탱크의 높이에 따라 일정 간격으로 복수의 센서를 배치함으로써 물의 수위를 감지하는 등 다양한 형태의 센서를 이용할 수 있다.The water level detection unit 140 may apply pulse power from the pulse power generation unit 130 to water, generate a water level detection signal for water, and transmit it to the control unit 120. For example, the water level detection unit 140 may include a plurality of detection sensors having different lengths. Therefore, it is possible to determine the water level according to whether an electric current passes through each sensor. However, the present invention is not limited thereto, and various types of sensors may be used, such as detecting the water level by disposing a plurality of sensors at regular intervals according to the height of the water tank.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(100)에 따르면, 주파수의 제약 없이 간단한 구성만으로도 신속하게 수위를 감지할 수 있고, 대기 전력을 최소화할 수 있다.As described above, according to the water level detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, it is possible to quickly detect the water level with only a simple configuration without limiting the frequency, and to minimize standby power.

한편, 도 1에는 나타내지 않았으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(100)는 보일러의 물탱크(미도시)에 접속되어 보일러의 물탱크 내부에 포함된 물의 수위를 감지할 수 있다. 이 경우, 수위 감지 장치(100)의 수위 검출부(140)가 보일러 물탱크 내부에 구비될 수 있다.Meanwhile, although not shown in FIG. 1, the water level sensing device 100 according to an embodiment of the present invention may be connected to a water tank (not shown) of a boiler to detect the level of water contained in the water tank of the boiler. In this case, the water level detection unit 140 of the water level detection device 100 may be provided inside the boiler water tank.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a water level sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(200)는 전원부(210), 전원 제어부(215), 제어부(MCU)(220), 펄스 전원 생성부(230), 수위 검출부(240) 및 수위 감지 센서(250) 및 복수의 저항(R2 내지 R10)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the water level detection device 200 according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit 210, a power control unit 215, a control unit (MCU) 220, a pulse power generation unit 230, and a water level detection unit. It may include 240 and a water level sensor 250 and a plurality of resistors (R2 to R10).

전원부(210)는 펄스 전원 생성부(230)에 전원을 공급할 수 있다. 도 2를 참조하면, 전원부(210)는 24V의 직류 전원일 수 있다. 예를 들면, 전원부(210)는 도 1의 전원부(110)에 해당할 수 있다.The power supply unit 210 may supply power to the pulse power generation unit 230. Referring to FIG. 2, the power supply unit 210 may be a DC power supply of 24V. For example, the power supply unit 210 may correspond to the power supply unit 110 of FIG. 1.

전원 제어부(215)는 스위칭 소자 U1을 포함하고, 수위 감지 장치(200)의 다른 구성과 전원부(210)의 사이에 연결되어 전원의 온/오프를 제어함으로써 수위 감지 회로에 인가되는 전원을 조절할 수 있다.The power control unit 215 includes a switching element U1 and is connected between the other components of the water level detection device 200 and the power supply unit 210 to control power on/off to control the power applied to the water level detection circuit. have.

제어부(MCU)(220)는 물에 인가하기 위한 펄스 전원의 제어 신호를 생성하고, 수위 감지 신호에 기초하여 물의 수위를 판단할 수 있다. 도 2를 참조하면, 제어부(220)는 펄스 전원 생성부(230)를 동작시키기 위한 제어 신호를 생성하는 V3, V4 및 V5의 신호 생성부를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제어부(220)는 임의의 수의 신호 생성부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제어부(220)는 도 1의 제어부(120)에 해당할 수 있다.The control unit (MCU) 220 may generate a control signal of pulsed power applied to water and determine the water level based on the level detection signal. Referring to FIG. 2, the control unit 220 may include signal generation units of V3, V4 and V5 that generate control signals for operating the pulse power generation unit 230. However, the present invention is not limited thereto, and the controller 220 may include any number of signal generators. For example, the control unit 220 may correspond to the control unit 120 of FIG. 1.

펄스 전원 생성부(230)는 제어부(220)의 신호 생성부(V3, V4, V5)에서 생성된 제어 신호에 의해 펄스 전원을 생성할 수 있다. 이 때, 펄스 전원 생성부(130)는 복수의 스위칭 소자와 복수의 저항을 포함하고, 제어부(120)의 제어 신호에 의한 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 펄스 전원을 생성할 수 있다. 예를 들면, 펄스 전원 생성부(230)는 도 1의 펄스 전원 생성부(130)에 해당할 수 있다.The pulse power generation unit 230 may generate pulse power based on a control signal generated by the signal generation units V3, V4, and V5 of the control unit 220. In this case, the pulse power generation unit 130 includes a plurality of switching elements and a plurality of resistors, and may generate pulse power through on/off control of the plurality of switching elements by a control signal from the control unit 120. . For example, the pulse power generation unit 230 may correspond to the pulse power generation unit 130 of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 펄스 전원 생성부(230)는 복수의 스위칭 소자 U2, U4와 저항 R7, R8을 포함하며, 제어부(220)의 신호 생성부 V3, V4 및 V5로부터의 제어 신호에 의한 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 펄스 전원을 생성할 수 있다. 이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스 전원 생성부는 커패시터 없이 복수의 스위칭 소자 U2, U4와 저항 R7, R8 만으로 구성됨으로써, 펄스 폭이나 간격의 제한 없이 즉각적으로 펄스 전원을 생성할 수 있다.2, the pulse power generation unit 230 includes a plurality of switching elements U2, U4, and resistors R7, R8, and a plurality of control signals from the signal generation units V3, V4 and V5 of the control unit 220 Pulse power can be generated through on/off control of the switching element of. As described above, since the pulse power generator according to an embodiment of the present invention is composed of only a plurality of switching elements U2 and U4 and resistors R7 and R8 without a capacitor, it is possible to immediately generate a pulse power without limitation of a pulse width or interval.

수위 검출부(240)는 펄스 전원 생성부(230)에 의해 펄스 전원이 인가되면 물의 유무에 따라 온/오프 됨으로써, 수위 감지 신호(파형)를 생성할 수 있다. 수위 검출부(240)에서 생성된 수위 감지 신호는 물의 수위 판단을 위해 다시 제어부(220)로 전송될 수 있다. 예를 들면, 수위 검출부는(240)는 도 1의 수위 검출부(140)에 해당할 수 있다.When the pulse power is applied by the pulse power generator 230, the water level detection unit 240 may be turned on/off according to the presence or absence of water, thereby generating a water level detection signal (waveform). The water level detection signal generated by the water level detection unit 240 may be transmitted to the control unit 220 again to determine the water level. For example, the water level detection unit 240 may correspond to the water level detection unit 140 of FIG. 1.

수위 감지 센서(250)는 물탱크에 포함된 물의 수위를 측정하기 위해 복수 개 마련될 수 있다. 이 경우, 수위 감지 센서(250)는 길이가 다른 복수의 감지 막대 형태 또는 물탱크 내부에 각 높이마다 배치된 복수의 센서 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 수위 감지 센서(250)는 물에 접촉되어 전류가 통하는지 여부에 따라 수위를 판단할 수 있는 구성이면 어떠한 구성이라도 사용될 수 있다.A plurality of water level detection sensors 250 may be provided to measure the level of water contained in the water tank. In this case, the water level sensor 250 may be in the form of a plurality of sensing rods having different lengths or in the form of a plurality of sensors disposed at each height in the water tank, but is not limited thereto and may be configured in various forms. That is, the water level detection sensor 250 may be used in any configuration as long as it is a configuration capable of determining the water level according to whether a current passes through contact with water.

도 2를 참조하면, 물탱크의 물은 저항 R11로 나타낼 수 있다. 즉, 물의 경우에도 일반적으로는 일정한 값의 저항을 나타내므로 본 발명에서는 하나의 저항으로 표현하였다.Referring to FIG. 2, water in the water tank may be represented by a resistance R11. That is, even in the case of water, since it generally exhibits a constant value of resistance, it is expressed as one resistance in the present invention.

한편, 복수의 저항(R2 내지 R10)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(200)의 동작에 따라 임의로 설정될 수 있으며, 도 2에 나타낸 값으로 제한되는 것은 아니다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(200)에서는 각각의 저항 R2 내지 R10이 복수의 스위칭 소자 U1 내지 U4에 대해 크기와 배치가 대칭이 되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the plurality of resistors R2 to R10 may be arbitrarily set according to the operation of the water level sensing device 200 according to an embodiment of the present invention, and are not limited to the values shown in FIG. 2. However, in the water level sensing device 200 according to an embodiment of the present invention, it is preferable that the resistances R2 to R10 are symmetrical in size and arrangement with respect to the plurality of switching elements U1 to U4.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치(200)는 복수의 스위칭 소자 U1 내지 U4의 스위칭을 통해 극성이 반대인 동일한 크기의 전압을 생성하는 것이므로, 전류의 흐름이 달라지더라도 물에 반대 극성의 동일한 크기의 전압이 인가되도록 대칭 구조일 필요가 있다.That is, since the water level sensing device 200 according to an embodiment of the present invention generates a voltage of the same magnitude with opposite polarities through switching of a plurality of switching elements U1 to U4, even if the flow of current is different, It is necessary to have a symmetrical structure so that voltages of the same magnitude of opposite polarity are applied.

참고로, 도 2의 R4와 R6 사이의 “COM”과 D2와 U4 사이의 “COM”은 공통 노드를 의미한다. 또한, R5와 R6 사이에 표시된 노드와 R10과 R11 사이에 표시된 노드 역시 공통 노드를 나타낸다. 따라서, 도 3에서 후술하는 바와 같이, 공통 노드가 연결된 등가 회로를 나타낼 수 있다.For reference, “COM” between R4 and R6 in FIG. 2 and “COM” between D2 and U4 denote a common node. In addition, a node displayed between R5 and R6 and a node displayed between R10 and R11 also represent a common node. Accordingly, as will be described later in FIG. 3, an equivalent circuit to which a common node is connected may be represented.

도 3은 도 2의 회로도를 간소화하여 나타낸 도면이다.3 is a simplified diagram illustrating the circuit diagram of FIG. 2.

도 3을 참조하면, 도 2의 수위 감지 장치(200)의 회로도는 전원 V2와 복수의 스위칭 소자 U1 내지 U4 및 복수의 저항 R3 내지 R6 및 R9로 나타낼 수 있다. 구체적으로, 수위 감지 장치 회로는 제어부에 공급되는 전원과는 별도로 마련되는 전원 V2, 전원 회로 V2의 일단과 타단 사이에 순차적으로 직렬 연결되는 저항 R3 내지 R6(제1 내지 제4 저항), 저항 R3(제1 저항)과 저항 R5(제2 저항) 사이의 노드와, 스위칭 소자 U4(제2 스위칭 소자) 사이에 연결되는 스위칭 소자 U2(제1 스위칭 소자), 저항 R6(제3 저항)과 저항 R4(제4 저항) 사이의 노드와, 스위칭 소자 U2(제1 스위칭 소자) 사이에 연결되는 스위칭 소자 U4(제2 스위칭 소자) 및 스위칭 소자 U2(제1 스위칭 소자)와 스위칭 소자 U4(제2 스위칭 소자) 사이의 노드와 저항 R2(제2 저항)과 저항 R6(제3 저항) 사이의 노드 사이에 연결되는 검출 회로 U3을 포함할 수 있다. 이 경우, 검출 회로 U3은 스위칭 소자 U2(제1 스위칭 소자)와 스위칭 소자 U4(제2 스위칭 소자)의 온/오프 제어를 통해 생성된 펄스 전원이 물에 인가되면 수위 감지 신호를 제어부로 전송할 수 있다.Referring to FIG. 3, a circuit diagram of the water level sensing device 200 of FIG. 2 may be represented by a power supply V2, a plurality of switching elements U1 to U4, and a plurality of resistors R3 to R6 and R9. Specifically, the water level detection device circuit includes a power supply V2 provided separately from the power supply to the control unit, resistors R3 to R6 (first to fourth resistors) sequentially connected in series between one end and the other end of the power circuit V2, and resistor R3. The node between the (first resistor) and the resistor R5 (the second resistor), the switching element U2 (first switching element), the resistor R6 (third resistor) and the resistor connected between the switching element U4 (the second switching element) Switching element U4 (second switching element) and switching element U2 (first switching element) and switching element U4 (second switching element) connected between the node between R4 (fourth resistor) and switching element U2 (first switching element) Switching element) and a detection circuit U3 connected between the node between the resistor R2 (second resistor) and the resistor R6 (third resistor). In this case, the detection circuit U3 can transmit a water level detection signal to the control unit when the pulse power generated through the on/off control of the switching element U2 (first switching element) and the switching element U4 (second switching element) is applied to the water. have.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치는 복수의 스위칭 소자 U1, U2 및 U4(310, 320, 330)의 온/오프 제어에 따라 극성이 반대인 동일한 크기의 전압 신호를 생성해야 하므로, 저항 R5 및 R6은 대칭 구조를 갖고 동일한 값을 가져야 한다.As described above, according to the on/off control of the plurality of switching elements U1, U2, and U4 (310, 320, 330), the water level sensing device according to an embodiment of the present invention generates a voltage signal of the same size with opposite polarities. Since it must be created, resistors R5 and R6 must have a symmetrical structure and have the same value.

또한, 저항 R3 및 R4는 스위칭 소자 U2 및 U4의 오작동에 의해 24V의 전원 V2가 단락(Short)되는 것을 방지하기 위한 저항이다. 전술한 것과 같이, 감지 회로 U3(340)는 물탱크의 물(350)의 수위를 측정하기 위한 검출 회로로서 기능할 수 있다.Further, the resistors R3 and R4 are resistors for preventing the power supply V2 of 24V from being short-circuited due to malfunction of the switching elements U2 and U4. As described above, the detection circuit U3 340 may function as a detection circuit for measuring the level of the water 350 in the water tank.

일반적으로, 저항 R3 내지 R6 및 R9의 경우, 수위 감지 장치(200)의 동작에 따라 임의로 설정될 수 있다. 예를 들면, 저항 R5 및 R6 값의 범위 선정을 위해 R3, R4=0인 경우를 먼저 검토해보면, 물탱크에 포함된 물(350)의 저항이 50k

Figure pat00001
일 때, 저항 R5 및 R6을 가변시키는 경우 감지 회로 U3(340)의 출력이 0.7V(즉, MCU의 인식 전압) 이하가 되는 가장 큰 값은 13k
Figure pat00002
이 된다.In general, the resistors R3 to R6 and R9 may be arbitrarily set according to the operation of the water level sensing device 200. For example, if we first examine the case of R3 and R4 = 0 to select the range of resistances R5 and R6, the resistance of the water 350 included in the water tank is 50k.
Figure pat00001
When, when the resistors R5 and R6 are varied, the largest value at which the output of the sensing circuit U3 340 becomes 0.7V (i.e., the recognition voltage of the MCU) is 13k.
Figure pat00002
Becomes.

이 때, 저항 R5 및 R6의 값은 13k

Figure pat00003
이하의 범위 중에서 작은 값을 선정하여도 되나, 그 값이 작을수록 전류가 커지므로 소비 전력이 증가하게 된다. 도 3에서와 같이, 저항 R5 및 R6을 2.5k
Figure pat00004
로 선정한 경우, 저항 R3 및 R4의 값에 따라 감지 회로 U3(340)의 출력이 달라지는데, 감지 회로 U3(340)의 출력이 0.7V 이하가 되어 수위 검출 신호를 인식하려면 저항 R3 및 R4는 610
Figure pat00005
이하의 값이어야 한다.At this time, the values of resistors R5 and R6 are 13k
Figure pat00003
A small value may be selected from among the following ranges, but the smaller the value, the greater the current, so the power consumption increases. As in Fig. 3, the resistors R5 and R6 are 2.5k
Figure pat00004
When selected as, the output of the sensing circuit U3 (340) varies according to the values of the resistors R3 and R4. To recognize the water level detection signal because the output of the sensing circuit U3 (340) is 0.7V or less, the resistors R3 and R4 are 610.
Figure pat00005
It should be the following value.

그러나, 도 3에 나타낸 값들은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 앞서 설명한 조건들을 만족하는 값이면 어떠한 값이라도 선택될 수 있다.However, the values shown in FIG. 3 are merely exemplary, and any value may be selected as long as the values satisfy the above-described conditions.

도 4a는 물에 (+)의 펄스 전원이 인가되도록 스위칭 제어하는 것을 나타내는 도면이고, 도 4b는 물에 (-)의 펄스 전원이 인가되도록 스위칭 제어하는 것을 나타내는 도면이다.FIG. 4A is a diagram illustrating switching control so that a (+) pulse power is applied to water, and FIG. 4B is a diagram illustrating switching control so that a (-) pulse power is applied to water.

일반적으로, 수위 감지 장치(200)가 대기 상태인 경우에는 복수의 스위칭 소자 U1, U2, U4를 오프 시켜 물에 인가되는 전압이 0V가 되도록 한다.In general, when the water level sensing device 200 is in a standby state, a plurality of switching elements U1, U2, and U4 are turned off so that the voltage applied to the water becomes 0V.

만약, 스위칭 소자 U1, U2(410a, 420a)가 온 되고, 스위칭 소자 U4(430a)가 오프인 경우에는 도 4a와 같이 전류가 흐르게 되어 물에는 (+)의 펄스 전원이 인가된다.If the switching elements U1 and U2 (410a, 420a) are turned on and the switching elements U4 (430a) are turned off, a current flows as shown in FIG. 4A, and a (+) pulse power is applied to the water.

반면, 스위칭 소자 U1, U4(410a, 430a)가 온 되고, 스위칭 소자 U2(420a)가 오프인 경우에는 도 4b와 같이 전류가 흐르게 되어 물에는 (-)의 펄스 전원이 인가된다.On the other hand, when the switching elements U1 and U4 (410a, 430a) are turned on and the switching element U2 (420a) is turned off, a current flows as shown in FIG. 4B, and a negative pulse power is applied to the water.

이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치에 의하면, 커패시터를 구비할 필요 없이 저항과 스위칭 소자만으로도 극성이 서로 반대인 동일한 크기의 펄스 전압을 생성할 수 있으므로, 펄스 폭과 간격의 제한을 받지 않고 즉각적으로 수위를 감지할 수 있으므로, 전력을 효율적으로 활용할 수 있다.As described above, according to the water level sensing device according to an embodiment of the present invention, since it is possible to generate pulse voltages having the same polarity opposite to each other by using only the resistance and the switching element without having a capacitor, the limitation of the pulse width and the interval Since the water level can be detected immediately without receiving it, power can be used efficiently.

도 5는 종래의 수위 감지 방법에 따른 전압 파형을 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing a voltage waveform according to a conventional water level detection method.

도 5를 참조하면, 상단 그래프의 전압 파형(510)은 MCU에 의해 생성된 구형파 전압을 나타내며, 하단 그래프의 전압 파형(520)은 전압 파형(510)이 커패시터를 포함하는 전압 강압 회로에 의해 물에 인가되는 양방향 펄스 신호로 변환된 것을 나타낸다.5, the voltage waveform 510 of the upper graph represents the square wave voltage generated by the MCU, and the voltage waveform 520 of the lower graph indicates that the voltage waveform 510 is water by a voltage step-down circuit including a capacitor. It is converted into a bidirectional pulse signal applied to.

종래의 수위 감지 회로에 의하면 펄스 전원을 온/오프 제어하여 감지 시에만 전원을 인가하여 전류 증폭 회로에서 펄스 신호를 만들고, 커패시터를 이용하여 직류(DC) 성분을 제거하는 방식을 이용한다. 이는, 도 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 대기 전력을 일정 수준 감소시킬 수는 있으나, 직류 성분을 제거하기 위한 커패시터로 인해 인가되는 펄스가 고주파수를 포함하여야 하며, 커패시터의 충전 시간(예를 들면, 도 5의 하단 그래프의 0 내지 100ms의 안정화 구간)이 필요하기 때문에 즉각적인 감지가 어려울 수 밖에 없다.According to the conventional water level detection circuit, the pulse power is turned on/off and the power is applied only at the time of detection to generate a pulse signal in the current amplifying circuit, and a DC component is removed using a capacitor. As can be seen from FIG. 5, the standby power can be reduced to a certain level, but the pulse applied by the capacitor for removing the DC component must contain a high frequency, and the charging time of the capacitor (for example, , Since a stabilization period of 0 to 100 ms in the lower graph of FIG. 5) is required, immediate detection is inevitable.

도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치에서 물에 인가되는 전압 파형과 수위 감지 파형을 나타내는 도면이다. 6A is a diagram illustrating a voltage waveform and a water level detection waveform applied to water in a water level detection device according to an embodiment of the present invention.

도 6a를 참조하면, 전압 파형(610)은 펄스 전원 생성부에 의해 생성된 펄스 전원이다. 즉, 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이, 복수의 스위칭 소자를 이용한 온/오프 제어를 통해 극성이 반대인 동일한 크기의 전압 파형을 생성한 것을 나타낸다.Referring to FIG. 6A, a voltage waveform 610 is a pulsed power generated by a pulsed power generating unit. That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, it is shown that voltage waveforms of the same size with opposite polarities are generated through on/off control using a plurality of switching elements.

또한, 도 6a의 전압 파형(620)은 전압 파형(610)이 물에 인가되고, 인가된 전압 파형(610)에 의한 감지 신호를 도 4a 및 4b의 감지 회로 U3에 의해 검출된 파형을 나타낸다. 이 때, 검출된 파형은 도 4a 및 4b의 U3와 R9 사이의 노드에서 제어부로 인가되는 신호일 수 있다. 검출된 파형은 전압 파형(610)에 0이 아닌 값이 인가될 때 감지 신호로서 전압의 변화가 발생한다.In addition, the voltage waveform 620 of FIG. 6A represents a waveform in which the voltage waveform 610 is applied to water and a detection signal by the applied voltage waveform 610 is detected by the detection circuit U3 of FIGS. 4A and 4B. In this case, the detected waveform may be a signal applied to the control unit from the node between U3 and R9 of FIGS. 4A and 4B. The detected waveform is a detection signal when a non-zero value is applied to the voltage waveform 610, and a voltage change occurs.

예를 들면, 도 6a의 전압 파형(620)은 물이 검출될 때 0V이고, 물이 검출되지 않을 때 5V일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 감지 회로 U3의 동작 방식에 따라 전압치는 다양하게 나타날 수 있다.For example, the voltage waveform 620 of FIG. 6A may be 0V when water is detected, and 5V when water is not detected. However, the present invention is not limited thereto, and the voltage value may vary depending on the operation method of the sensing circuit U3.

도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 MCU의 제어 파형을 나타내는 도면이다.6B is a diagram illustrating a control waveform of an MCU of a water level sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 6b를 참조하면, 복수의 제어 파형(630, 640, 650)을 나타낸다. 이는 전술한 것과 같이, 제어부(MCU)에 의해 펄스 전원 생성부로 하여금 펄스 전원을 생성하도록 하는 것으로서, 도 6b의 파형 각각은 도 2의 제어 신호 생성부 V3, V4 및 V5에 의해 생성된 것일 수 있다.6B, a plurality of control waveforms 630, 640, and 650 are shown. As described above, this causes the pulse power generator to generate the pulse power by the controller (MCU), and each of the waveforms in FIG. 6B may be generated by the control signal generators V3, V4, and V5 of FIG. 2. .

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 평균 전력(위)과 전력 파형(아래)을 나타내는 도면이다.7 is a diagram showing an average power (top) and a power waveform (bottom) of the water level sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치의 전력 파형(720)은 펄스 파형과 피크(peak)를 포함하는 형태로 나타나며, 이 때, 펄스 폭과 간격은 임의로 조절할 수 있다. 이러한 전력 파형(720)에 따라, 평균 전력(710)은 증가하였다가 완만하게 감소하는 형태로 나타난다.Referring to FIG. 7, the power waveform 720 of the water level sensing device according to an embodiment of the present invention is shown in a form including a pulse waveform and a peak, and in this case, the pulse width and interval can be arbitrarily adjusted. . According to this power waveform 720, the average power 710 increases and then gradually decreases.

일반적으로 소비 전력은 인가하는 펄스의 폭이 좁을수록, 그리고 펄스의 인가 간격이 클수록 최소화할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 장치는 커패시터 대신 저항과 스위칭 소자로 구성되므로, 물에 인가하는 펄스의 폭과 간격을 임의로 조절할 수 있다.In general, power consumption can be minimized as the width of the pulse to be applied is narrower and the interval for applying the pulse is increased. Since the water level sensing device according to an embodiment of the present invention is composed of a resistor and a switching element instead of a capacitor, the width and interval of the pulse applied to the water can be arbitrarily adjusted.

예를 들면, 종래의 수위 감지 회로는 물의 저항이 1k

Figure pat00006
이고, 커패시터의 충전 시간이 150ms이며, 1초 간격으로 수위를 감지한다고 가정하면, 최소한 20mW의 전력을 소비하여야 한다. 또한, 방전 시간을 고려하고, 감지 속도를 더욱 빠르게 하려면 전력을 추가로 더 소비해야 한다.For example, in a conventional water level sensing circuit, the resistance of water is 1k.
Figure pat00006
And, assuming that the capacitor charging time is 150ms and the water level is sensed at 1 second intervals, at least 20mW of power should be consumed. In addition, additional power needs to be consumed to account for the discharge time and to speed up the detection.

반면, 본 발명에 따른 수위 감지 장치는 펄스 폭(주파수)을 자유롭게 설정할 수 있고, 별도의 충방전 시간이 필요하지 않다. 만약, 도 4a 및 4b와 같이, 저항 R5 및 R6을 2.5k

Figure pat00007
, 저항 R3 및 R4을 500
Figure pat00008
으로 하고, 1μs를 1개 펄스로 하여 수위를 감지한다면 132nW(기존 전력의 약 15만 분의 1)만으로도 수위 감지가 가능해진다.On the other hand, the water level sensing device according to the present invention can freely set the pulse width (frequency) and does not require a separate charge/discharge time. If, as shown in Figs. 4a and 4b, the resistors R5 and R6 are 2.5k
Figure pat00007
, Resistors R3 and R4 500
Figure pat00008
And, if the water level is sensed with 1 μs as one pulse, the water level can be detected with only 132 nW (about 150,000th of the existing power).

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8의 수위 감지 방법은 전술한 바와 같이 용량성 소자(예를 들면, 커패시터)를 포함하지 않는 펄스 전원 생성 회로에 의해 수행될 수 있다.8 is a flowchart illustrating a method of detecting a water level according to an embodiment of the present invention. The water level detection method of FIG. 8 may be performed by a pulse power generation circuit that does not include a capacitive element (eg, a capacitor) as described above.

먼저, 수위 감지 장치의 제어부(MCU)는 감지 기간 동안 제어부에 인가되는 전원과 별개로 마련되는 전원을 펄스 전원 생성 회로에 공급한다. 그리고, 단계 S810에서는 물에 인가하기 위한 펄스 전원의 제어 신호를 생성한다. 이 경우, 전술한 바와 같이 제어부의 신호 생성부에서 적어도 하나 이상의 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어 신호는 전술한 것과 같이 펄스 파형 형태일 수 있다.First, the control unit (MCU) of the water level detection device supplies power separately provided to the control unit during the detection period to the pulse power generation circuit. Then, in step S810, a control signal of pulse power applied to water is generated. In this case, as described above, the signal generator of the control unit may generate at least one control signal. In addition, the control signal may be in the form of a pulse waveform as described above.

그리고, 단계 S820에서는 별개로 마련되는 전원에 기초하여 제어부의 제어 신호에 따른 펄스 전원을 생성할 수 있다. 전술한 것과 같이, 펄스 전원은 복수의 스위칭 소자와 저항을 포함하는 펄스 생성부의 스위칭 제어를 통해 생성될 수 있다. 이 경우, 별도의 커패시터 없이도 직류(DC) 성분이 제거된 펄스 파형을 생성할 수 있다. 또한, 단계 S820의 펄스 전원은 극성이 반대인 동일한 크기의 전압을 갖는 신호일 수 있다.Further, in step S820, pulse power according to the control signal of the controller may be generated based on the separately provided power. As described above, the pulse power may be generated through switching control of a pulse generator including a plurality of switching elements and resistors. In this case, it is possible to generate a pulse waveform from which a direct current (DC) component is removed without a separate capacitor. In addition, the pulse power of step S820 may be a signal having the same voltage with opposite polarity.

단계 S830에서는 생성된 펄스 전원을 물탱크의 물에 인가할 수 있다. 이 경우에는 전술한 도 6a의 전압 파형(610)이 물에 인가될 수 있다. 다음으로, 단계 S840에서는 펄스 전원을 물에 인가함에 따라 수위에 대한 수위 감지 신호를 생성하여 제어부로 전송할 수 있다. 이 경우, 수위 감지 신호는 도 6a의 전압 파형(S620)일 수 있다.In step S830, the generated pulsed power may be applied to the water in the water tank. In this case, the voltage waveform 610 of FIG. 6A described above may be applied to water. Next, in step S840, as pulse power is applied to the water, a water level detection signal for the water level may be generated and transmitted to the controller. In this case, the water level detection signal may be the voltage waveform S620 of FIG. 6A.

단계 S850에서는 제어부가 수신한 수위 감지 신호에 기초하여 물의 수위를 판단할 수 있다. 즉, 수위 검출부에 의해 검출된 물의 수위 감지 신호는 다시 제어부로 전달되고, 제어부에서는 해당 신호에 기초하여 물의 수위를 판단할 수 있다.In step S850, the water level may be determined based on the water level detection signal received by the controller. That is, the water level detection signal detected by the water level detection unit is transmitted to the control unit again, and the control unit may determine the water level based on the signal.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수위 감지 방법에 따르면, 주파수의 제약 없이 간단한 구성만으로도 신속하게 수위를 감지할 수 있고, 대기 전력을 최소화할 수 있다.As described above, according to the water level detection method according to an embodiment of the present invention, it is possible to quickly detect the water level with only a simple configuration without limiting the frequency, and to minimize standby power.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. In the above, even if all the constituent elements constituting the embodiments of the present invention have been described as being combined into one or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all the constituent elements may be selectively combined and operated in one or more.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, terms such as "include", "consist of" or "have" described above mean that the corresponding component may be present unless otherwise stated, excluding other components. It should not be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art, unless otherwise defined. Terms generally used, such as terms defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related technology, and are not interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.

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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100, 200: 수위 감지 장치 110: 전원부
120: 제어부 130: 펄스 전원 생성부
140: 수위 검출부 210: 전원부
215: 전원 제어부 220: 제어부
230: 펄스 전원 생성부 240: 수위 검출부
250: 수위 감지 센서
310, 410a, 410b: 스위칭 소자 U1
320, 420a, 420b: 스위칭 소자 U2
330, 430a, 430b: 스위칭 소자 U4
340, 440a, 440b: 감지 회로 U3 350, 450a, 450b: 물(저항)
100, 200: water level detection device 110: power supply
120: control unit 130: pulse power generation unit
140: water level detection unit 210: power supply unit
215: power control unit 220: control unit
230: pulse power generation unit 240: water level detection unit
250: water level detection sensor
310, 410a, 410b: switching element U1
320, 420a, 420b: switching element U2
330, 430a, 430b: switching element U4
340, 440a, 440b: sensing circuit U3 350, 450a, 450b: water (resistance)

Claims (12)

전원을 공급하는 전원부;
물에 인가하기 위한 펄스 전원의 제어 신호를 생성하고, 수위 감지 신호에 기초하여 상기 물의 수위를 판단하는 제어부;
상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 펄스 전원을 생성하는 펄스 전원 생성부; 및
상기 펄스 전원을 상기 물에 인가하고, 상기 물에 대한 수위 감지 신호를 생성하여 상기 제어부로 전송하는 수위 검출부를 포함하며,
상기 펄스 전원 생성부는 복수의 스위칭 소자와 복수의 저항만으로 구성되고, 상기 제어부의 제어 신호에 의한 상기 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 상기 펄스 전원을 생성하는 수위 감지 장치.
A power supply for supplying power;
A control unit that generates a control signal of a pulse power applied to water and determines a level of the water based on the level detection signal;
A pulse power generation unit generating the pulse power according to a control signal of the control unit; And
And a water level detector for applying the pulsed power to the water, generating a water level detection signal for the water, and transmitting it to the control unit,
The pulse power generation unit is composed of only a plurality of switching elements and a plurality of resistors, the level sensing device for generating the pulsed power through on/off control of the plurality of switching elements by a control signal of the control unit.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 저항은 상기 복수의 스위칭 소자 각각에 대해 대칭이 되도록 구성되는 수위 감지 장치.
The method according to claim 1,
The water level sensing device configured so that the plurality of resistors are symmetric with respect to each of the plurality of switching elements.
청구항 1에 있어서,
상기 펄스 전원 생성부는 상기 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 상기 펄스 전원의 극성을 변화시키는 수위 감지 장치.
The method according to claim 1,
The pulse power generation unit is a water level sensing device for changing the polarity of the pulse power through on/off control of the plurality of switching elements.
청구항 1에 있어서,
상기 펄스 전원 생성부는 상기 펄스 전원의 펄스 폭과 간격을 조절 가능한 수위 감지 장치.
The method according to claim 1,
The pulse power generation unit is a water level sensing device capable of adjusting the pulse width and interval of the pulse power.
청구항 1에 있어서,
상기 펄스 전원 생성부는 H-bridge 회로인 수위 감지 장치.
The method according to claim 1,
The pulse power generation unit is a water level sensing device of an H-bridge circuit.
청구항 1에 있어서,
상기 펄스 전원 생성부는 직류(DC) 성분이 제거된 펄스 전원을 생성하는 수위 감지 장치.
The method according to claim 1,
The pulse power generation unit is a water level sensing device for generating a pulse power from which a direct current (DC) component is removed.
청구항 1에 있어서,
상기 스위칭 소자는 포토 커플러(photo coupler)인 수위 감지 장치.
The method according to claim 1,
The switching element is a water level sensing device that is a photo coupler.
청구항 1에 있어서,
상기 수위 검출부는 길이가 상이한 복수의 감지 센서를 포함하는 수위 감지 장치.
The method according to claim 1,
The water level detection unit includes a plurality of detection sensors having different lengths.
수위 감지 방법으로서,
수위 감지 장치의 제어부가, 감지 기간 동안, 상기 제어부에 인가되는 전원과 별개로 마련되는 전원을 펄스 전원 생성 회로에 공급하는 단계;
상기 별개로 마련되는 전원에 기초하여 상기 펄스 전원 생성 회로가 펄스 전원을 생성하는 단계;
상기 펄스 전원을 물에 인가하는 단계; 및
상기 물에 인가한 펄스 전원에 기초한 수위 감지 신호를 검출하는 단계를 포함하는 수위 감지 방법.
As a water level detection method,
Supplying, by a control unit of the water level detection device, to a pulse power generation circuit, during a detection period, power provided separately from power applied to the control unit;
Generating a pulsed power by the pulsed power generating circuit based on the separately provided power;
Applying the pulsed power to water; And
And detecting a water level detection signal based on the pulsed power applied to the water.
청구항 9에 있어서,
상기 펄스 전원 생성 회로는 용량성 소자를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 수위 감지 방법.
The method of claim 9,
Wherein the pulsed power generation circuit does not include a capacitive element.
제어부에 공급되는 전원과는 별도로 마련되는 전원 회로;
상기 전원 회로의 일단과 타단 사이에 순차적으로 직렬 연결되는 제1 내지 제4 저항;
상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 노드와, 제2 스위칭 소자 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자;
상기 제3 저항과 상기 제4 저항 사이의 노드와, 상기 제1 스위칭 소자 사이에 연결되는 상기 제2 스위칭 소자; 및
상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 사이의 노드와 상기 제2 저항과 상기 제3 저항 사이의 노드 사이에 연결되는 검출 회로를 포함하고,
상기 검출 회로는 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 생성된 펄스 전원이 물에 인가되면 수위 감지 신호를 상기 제어부로 전송하는 수위 감지 회로.
A power circuit provided separately from power supplied to the control unit;
First to fourth resistors sequentially connected in series between one end and the other end of the power circuit;
A first switching element connected between a node between the first resistor and the second resistor and a second switching element;
The second switching element connected between the node between the third resistor and the fourth resistor and the first switching element; And
And a detection circuit connected between a node between the first switching element and the second switching element and a node between the second resistor and the third resistor,
The detection circuit is a water level detection circuit for transmitting a water level detection signal to the control unit when the pulse power generated through on/off control of the first and second switching devices is applied to water.
보일러에 공급하기 위한 물을 저장하는 보일러의 물탱크;
상기 보일러의 물탱크에 포함된 물의 수위를 감지하기 위한 수위 감지 장치를 포함하고,
상기 수위 감지 장치는,
전원을 공급하는 전원부;
상기 보일러의 물탱크에 인가하기 위한 펄스 전원의 제어 신호를 생성하고, 수위 감지 신호에 기초하여 상기 물의 수위를 판단하는 제어부;
상기 제어부의 제어 신호에 의해 상기 펄스 전원을 생성하는 펄스 전원 생성부; 및
상기 펄스 전원을 상기 보일러의 물탱크에 인가하고, 상기 보일러의 물탱크에 대한 수위 감지 신호를 생성하여 상기 제어부로 전송하는 수위 검출부를 포함하며,
상기 펄스 전원 생성부는 복수의 스위칭 소자와 복수의 저항만으로 구성되고, 상기 제어부의 제어 신호에 의한 상기 복수의 스위칭 소자의 온/오프 제어를 통해 상기 펄스 전원을 생성하는 수위 감지 시스템.
A water tank of the boiler storing water for supply to the boiler;
And a water level sensing device for sensing the level of water contained in the water tank of the boiler,
The water level detection device,
A power supply for supplying power;
A control unit for generating a control signal of pulse power applied to the water tank of the boiler and determining a level of the water based on the level detection signal;
A pulse power generation unit generating the pulse power according to a control signal of the control unit; And
And a water level detector for applying the pulsed power to the water tank of the boiler, generating a water level detection signal for the water tank of the boiler, and transmitting it to the control unit,
The pulse power generation unit comprises only a plurality of switching elements and a plurality of resistors, and generates the pulsed power through on/off control of the plurality of switching elements by a control signal from the control unit.
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