KR20230135276A - 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치 - Google Patents

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KR20230135276A
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이병준
장진혁
김병수
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(주)선재하이테크
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Abstract

본 발명은 정전기 측정 장치의 작동을 위해 별도로 마련되던 컨트롤러가 정전기 측정 장치와 일체형으로 형성된 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치에 관한 것이으로, 보다 상세하게는, 하우징, 상기 하우징 일측에 위치되어 측정 대상물의 정전압을 측정하는 정전압 센서부, 상기 정전압 센서부 근처에 위치되어 측정 대상물과의 거리를 측정하는 거리 센서부, 및 상기 하우징 내부에 마련되어 정전기 측정 장치의 전반적인 제어를 담당하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치 {Controller-integrated static electricity measuring device}
본 발명은 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전기 측정 장치의 작동을 위해 별도로 마련되던 컨트롤러가 정전기 측정 장치와 일체형으로 형성된 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 정전기(Static Electricity)는 어떠한 물체 상에 정지한 상태 또는 그 이동이 정체된 상태로 대전되어 있는 전하를 일컫는 말로, 정지해 있는 전기를 의미한다. 이와 같은 정전기가 대전된 상태의 대전체에 타 물체가 근접하거나 접촉하게 되면 순간적으로 정전기가 타 물체로 이동하여 방전되면서 높은 전압이 발생하며, 심한 경우 스파크를 일으키기도 한다.
이처럼 정전기의 방전에너지는 산업현장에서 산업설비와 제품의 파괴, 화재폭발, 전기적 쇼크, 먼지흡착 등을 유발하여 인적피해는 물론 전자파적 노이즈가 되어 제품의 신뢰도 및 생산성 저하를 초래하게 된다. 특히, 인화성 물질이나 섬유제품을 많이 취급하는 산업현장에서는 정전기로 인해 발생하는 작은 스파크로도 폭발 또는 화재와 같은 대형 안전사고가 발생할 수도 있어 각별한 주의가 요구되고 있다.
이와 같은 이유로 인해 폭발 위험지역이나, 정밀 전자 제품 제조공장, 대형 파이프 및 저장탱크, 섬유공장 등이 있는 지역에서는 장비나 작업장 등에서 발생되는 정전기를 측정하기 위하여 표면저항, 체적저항, 표면전압 등을 측정하는 정전기 측정기들을 사용하고 있으며, 정전압계 측정기는 하나의 대전체에 대전된 정전기에 의하여 발생되는 정전압을 측정하고, 전하량을 계산하는데 널리 사용되고 있다.
그러나, 종래의 정전기 측정기는 정전기 측정기를 작동하기 위한 컨트롤러를 외부에 별도로 마련되어 운용되어 왔으며, 이런식으로 별도로 마련되는 컨트롤러에 의해 구성요소 간 전선의 연결 등 설치과정의 번거로움을 유발하며, 컨트롤러 및 전선의 외부노출로 인한 설치 공간의 낭비 및 사고 발생의 원인이 되어 왔다.
또한, 종래에는 대전물체에 대한 정전기를 측정함에 있어서, 동일한 지점에서 정전압을 측정할 때에 대전물체와의 측정 거리에 따라 정전압 값의 오차가 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 어떠한 설비에도 설치가 가능하고, 그 설치 및 운용에 있어서 용이성이 더불어 제공할 수 있는 정전기 측정 장치의 개발이 절실히 요구되었다.
대한민국 등록특허 제10-1883933호 (2018.07.25.)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정전기 측정 장치의 작동을 위해 별도로 마련되던 컨트롤러가 정전기 측정 장치와 일체형으로 형성되어 작동될 수 있는 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 거리 센서를 통해 측정 대상물(대전 물체)와의 거리를 측정하고, 컨트롤러 내부 회로에서 가변되는 거리에 따라 전위 센서가 읽은 전위 값을 자동으로 보정하여 측정 거리에 상관없이 일정한 실제 측정 대상물의 정전압 값을 얻을 수 있는 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치는, 하우징, 상기 하우징 일측에 위치되어 측정 대상물의 정전압을 측정하는 정전압 센서부, 상기 정전압 센서부 근처에 위치되어 측정 대상물과의 거리를 측정하는 거리 센서부, 및 상기 하우징 내부에 마련되어 정전기 측정 장치의 전반적인 제어를 담당하는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 정전압 센서부로부터 측정된 정전압 측정값을 수신하고, 상기 거리 센서부로부터 측정된 거리값을 수신하여, 상기 측정된 정전압 값을 상기 측정된 거리값에 따르는 기설정된 기준변환비율로 보정하여 상기 측정된 거리값이 가변되어도 소정의 기준위치에서 상기 측정 대상물의 정전압 값을 측정했을 때의 기준 정전압 값이 계산되도록 하는 정전압 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징 일측에 위치되어 온도 및 습도를 측정하는 온습도 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징 일측에 위치되어 측정한 정전압, 온도 및 습도를 포함하는 측정정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징 일측에 위치되어 작동 유무 및 경보 발생을 확인할 수 있는 동작 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경보 발생은 측정한 정전압, 온도 및 습도 중 어느 하나가 기설정된 범위 값을 벗어날 경우 경보를 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치는 정전기 측정 장치의 전반적인 제어를 담당하는 컨트롤러가 내부에 마련되어 설치의 용이성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치는 대전물체의 표면까지의 거리값의 변화에 따라 오차가 발생하는 정전압 측정??을 자동으로 보정하여 정확한 정전압 값을 산출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치를 나타낸 분해사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치는 크게, 하우징(100), 정전압 센서부(200), 거리 센서부(300) 및 컨트롤러(400)를 포함한다.
먼저, 하우징(100)은 상기 정전압 센서부(200), 상기 거리 센서부(300) 및 상기 컨트롤러(400) 등을 포함하는 구성요소들이 수용되는 내부공간을 구비할 수 있도록 형성된다.
상기 하우징(100)은 상기 구성요소들을 내부에 수용할 수 있다면, 상기 하우징(100)의 형상 및 구조는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 하우징(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 상하부로 분리되는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 하우징(100)은 일측면에 외부로부터 전원 및 통신을 연결하기 위한 커넥터부(130)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 하우징(100) 양측에 고정 브라켓으로 제품을 고정하도록 결합구조가 형성될 수 있다.
다음, 정전압 센서부(200)는 상기 하우징(100) 일측에 위치되어 측정 대상물의 정전압을 측정한다.
예컨대, 상기 정전압 센서부(200)는 상기 하우징(100)의 하부면에 배치되도록 형성될 수 있다. 여기서 사용되는 상기 측정 대상물은 바람직하게는 대전체, 대전 물체 등으로 해석될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정전압 센서부(200)는 정전압을 측정하기 위해 전위 센서를 포함하여 이루어진다. 상기 정전압 센서부(200)는 상기 전위 센서를 통해 필드 미터(Filed meter) 방식을 이용하여 정전압을 측정한다.
바람직하게는, 궤환형 필드 미터(Feedback filed meter) 방식을 통해 정전압을 측정한다. 상기 궤환형 필드 미터 방식은 전위 센서가 검출하는 전계 강도가 0이 되는 것은 측정 대상물의 전압과 센서의 전압이 일치할 때로, 즉 고전압 전원의 출력 전압이 측정 대상물의 전압에 해당하는 원리를 이용하여 정전압을 측정한다.
종래의 정전기 측정 장치들의 대다수는 필드 미터 방식으로, 같은 지점에서 측정해도 측정 거리에 따라 전위 값이 변화는 특성이 있는 반면, 출력값 일부를 다시 입력값으로 넣어 정전압을 측정하는 궤환형 필드 미터 방식을 통해 정전압을 측정할 경우, 거리 의존성을 낮출 수 있다.
다음, 거리 센서부(300)는 상기 하우징(100) 일측에 위치되되, 상기 정전압 센서부(200)의 근방에 위치되어, 측정 대상물과의 거리를 측정한다. 바람직하게는, 상기 거리 센서부(300)는 레이저(Laser) 센서를 포함하여, 레이저를 이용하여 ToF(Time of Flight) 방식을 통해 측정 대상물과의 거리를 측정한다.
다음, 컨트롤러(400)는 상기 하우징(100) 내부에 마련되어 정전기 측정 장치의 전반적인 제어를 담당한다. 상기 컨트롤러(400)는 제어를 담당하기 위한 MCU 등이 장착된 PCB를 의미할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러(400)는 외부로부터 전원을 공급받아 각 구성요소 전원을 공급한다. 이때, 외부로부터 전원을 상기 컨트롤러(400)로 공급하기 위한 케이블이 연결되는 커넥터부가 상기 컨트롤러(400)와 전기적으로 연결되며, 상기 커넥터부는 상기 하우징(100)의 일측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터부는 외부와 통신이 가능하도록 통신 케이블을 연결할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 측정한 값들을 외부로 전송할 수 있으며, 외부(예: 관리 서버)에서 이를 전송받아 실시간으로 모니터링할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 컨트롤러(400)는 상기 정전압 센서부(200) 및 상기 거리 센서부(300)와 전기적으로 연결되어, 상기 정전압 센서부(200)로부터 측정된 정전압 측정값과, 상기 거리 센서부(300)로부터 측정된 거리값을 수신한다.
또한, 상기 컨트롤러(400)는 각 센서부로부터 수신한 아날로그 값을 디지털 값으로 변환한다.
또한, 상기 컨트롤러(400)는 측정 대상물과의 거리 변화에 따라 오차가 발생하여 측정되는 정전압 값을 보정하기 위한 정전압 보정부를 더 포함하여 이루질 수 있다.
상기 정전압 보정부는 상기 측정된 정전압 값을 상기 측정된 거리값에 따르는 기설정된 기준변환비율로 보정하여 상기 측정된 거리값이 가변되어도 소정의 기준위치에서 상기 측정 대상물의 정전압 값을 측정했을 때의 기준 정전압 값이 계산되도록 한다.
상기 기준변환비율에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하자면, 기준 위치(현재 정전기 측정 장치 고정 위치)에서의 측정 대상물에 대한 거리값을 기준 거리값으로 설정하고, 상기 기준 거리값을 가지는 측정 대상물에서 측정되는 정전압 값을 기준 정전기 값으로 가정했을 때, 측정 대상물의 측정 거리를 가변시켜가면서 얻어진 측정된 거리값에 따라 가변되어 측정되는 정전압 값에 기초하여, 측정 거리 가변에 따라 기준 정전압 값 대비 변화된 정전압 값의 정도를 비율을 환산하여 기준변환비율로 설정할 수 있다.
이에 따라, 측정 거리가 변화되더라도 정전기 측정 장치는 측정 거리에 상관없이 일정한 실제 측정 대상물의 정전압 값을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 일체형 정전기 측정 장치는, 온습도 센서부(500), 디스플레이부(600), 동작 표시부(700) 및 스위치부(800)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
먼저, 온습도 센서부(500)는 상기 하우징 일측에 위치되어 온도 및 습도를 측정한다. 일례로, 상기 온습도 센서부(500)는 상기 하우징(100)의 하부면 상기 정전압 센서부(200) 근방에 위치하도록 형성될 수 있다
이때, 상기 정전압 보정부는 측정 대상물과의 거리뿐만 아니라, 온도 및/또는 습도에 따라 측정되는 정전압 값을 보정하도록 구성될 수 있음은 물론이다. 마찬가지로, 온도 및/또는 습도에 따라 정전압 값을 보정되는 원리는 상기 거리에 따라 보정되는 원리와 같으므로 생략하도록 한다.
다음, 디스플레이부(600)는 상기 하우징(100) 일측에 위치되어 상기 정전압 센서부(200)로 측정한 정전압 값 및 상기 온습도 센서부(500)로 측정한 온도 및 습도 값을 포함하는 측정정보를 표시한다. 여기서, 상기 측정한 정전압 값은 거리에 따라 보정되어 측정된 정전압 값을 의미할 수 있다.
상기 디스플레이부(600)는 상기 하우징(100) 전면부에 위치하도록 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 사람이 육안으로 확인하기 쉬운 위치에 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 디스플레이부(600)는 상기 거리 센서부(300)로부터 측정한 거리값을 표시하도록 이루어질 수 있는 것을 배제하지 않는다.
이때, 상기 디스플레이부(600)는 상기 컨트롤러(400)와 전기적으로 연결되어 상기 컨트롤러(400)를 통해 각 센서부를 통해 측정된 값을 전달받아 가시적으로 표시한다.
따라서, 상기 정전압 센서부(200)로부터 측정되는 정전압 값은 상기 디스플레이부(600)를 통하여 실시간으로 표시되기 때문에, 작업자는 측정되는 정전압 값을 용이하게 확인할 수 있다.
이에 더불어, 상기와 같이 측정되는 정전기값은 실시간으로 상기 컨트롤러(400)에 저장될 수 있다.
다음, 동작 표시부(700)는 상기 하우징(100) 일측에 위치되어 작동 유무 및 경보 발생을 확인할 수 있도록 한다. 상기 동작 표시부(700)는 상기 디스플레이부(600) 인근에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 작동 유무는 전원 공급의 유무를 의미할 수 있으며, 정전압을 측정할 수 있는 작동 상태 유무를 의미할 수 있다.
또한, 상기 경보 발생은 측정한 정전압, 온도 및 습도 중 어느 하나가 기설정된 범위 값을 벗어날 경우에 경보를 발생하는 것을 의미할 수 있다.
상기 동작 표시부(700)는 예컨대, LED 램프를 의미할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 경보음 장치 등이 추가적으로 구비될 수 있음은 물론이다.
다음, 스위치부(800)는 메뉴 창 진입 및 작업 선택을 할 수 있는 선택 스위치(810)와, 선택한 작업을 실행할 수 있는 세트(set) 스위치(820)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 스위치부(800)는 조작에 있어서 편의성을 위하여 상기 디스플레이부(600) 근방에 위치되도록 형성되는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 스위치부(800)를 통한 통상적인 정전기 측정 장치를 제어하기 위한 동작뿐만 아니라, 측정하고 하는 측정 대상물에 대하여 측정한 정전압 값을 기준치로 설정하는 등 0점 보정 기능을 조작할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
100: 하우징
200: 정전압 센서부
300: 거리 센서부
400: 컨트롤러
500: 온습도 센서부
600: 디스플레이부
700: 동작 표시부
800: 스위치부

Claims (6)

  1. 하우징;
    상기 하우징 일측에 위치되어 측정 대상물의 정전압을 측정하는 정전압 센서부;
    상기 정전압 센서부 근처에 위치되어 측정 대상물과의 거리를 측정하는 거리 센서부; 및
    상기 하우징 내부에 마련되어 정전기 측정 장치의 전반적인 제어를 담당하는 컨트롤러;를 포함하는 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 정전압 센서부로부터 측정된 정전압 측정값을 수신하고, 상기 거리 센서부로부터 측정된 거리값을 수신하여, 상기 측정된 정전압 값을 상기 측정된 거리값에 따르는 기설정된 기준변환비율로 보정하여 상기 측정된 거리값이 가변되어도 소정의 기준위치에서 상기 측정 대상물의 정전압 값을 측정했을 때의 기준 정전압 값이 계산되도록 하는 정전압 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 일측에 위치되어 온도 및 습도를 측정하는 온습도 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징 일측에 위치되어 측정한 정전압, 온도 및 습도를 포함하는 측정정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 일측에 위치되어 작동 유무 및 경보 발생을 확인할 수 있는 동작 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경보 발생은,
    측정한 정전압, 온도 및 습도 중 어느 하나가 기설정된 범위 값을 벗어날 경우 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 일체형 정전기 측정 장치.
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