KR20240054642A - 유로 개폐 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 개시에 따른 유로 개폐 장치 제어 방법은, 급수 모드에서 유로를 개방하고, 정지 모드에서 유로를 폐쇄하는 유로 개폐 장치 제어 방법에 있어서, 유량 감지 모듈이 유량의 변화에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 생성하는 단계; 및 제어 모듈이 상기 정지 모드에서 상기 유량 감지 모듈의 로우 레벨 신호가 감지되면, 상기 급수 밸브 모듈을 제어하여 상기 유로를 제1 기간 동안 개방한 다음 다시 폐쇄하도록 하는 단계를 포함하는, 유로 개폐 장치 제어 방법을 제공하고자 한다.

Description

유로 개폐 장치 및 그의 제어 방법{APPARATUS FOR OPENING AND CLOSING A FLOW PATH AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 개시는 유로를 개폐하기 위한 유로 개폐 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
유로 개폐 장치는 유로에 흐르는 유량을 감지하여 유로를 개방하거나 폐쇄하기 위한 장치이며, 보통 유량센서를 이용하여 유로에 유량이 형성되는지를 감지하고 밸브를 이용하여 유로를 개폐한다.
유량센서는 유체의 흐름을 감지하는 것으로, 유체의 종류에 따라 그 방식은 여러가지가 존재한다. 이를테면, 유체의 종류에 관계없이 감지가 가능한 것은 차압식, 와류식, 면적식, 초음파식 등이 있고, 액체 및 기체에만 적용이 가능한 것은 용적식과 회전식이 있다. 또한 액체만 대상으로 할 수 있는 것으로 전자식과 코리올리식이 있고, 기체만 대상으로 할 수 있는 것으로 열전도식이 있다.
특히, 회전식의 경우에도 터빈(turbin)식, 임펠러(impeller)식, 외륜(paddle wheel)식 등 세부 분류가 존재하나, 모두 같은 원리에 기반한다. 즉, 여러 개의 날개가 달린 회전날개와 베어링, 그리고 지지대에 의하여 회전할 수 있도록 하는 회전체가 설계된 것으로, 유체의 흐름에 의하여 회전체의 회전날개를 돌리게 되고, 회전체가 회전됨에 따라 측정된 회전수는 부피 유량에 비례하는 주파수 신호로 전환되며, 그에 따른 각 펄스 신호는 측정된 액체의 부피에 해당하게 된다.
특히 정수기 등에서 사용되는 경우, 물이 흐름에 따라 말단에 자석이 부착된 회전날개가 회전하게 되고, 펄스감지부에서는 "홀센서(Hall Sensor)"가 있어 소위 "홀효과(Hall Effect)"에 의하여 회전날개가 1바퀴 회전할 때마다 마이크로 컨트롤러(Micro Controller Unit, MCU)에 펄스 신호가 전달된다. 따라서 MCU에 입력되는 펄스의 주파수 신호를 유량으로 판단하여 주파수가 높으면 유량이 많은 것이고, 주파수가 낮으면 유량이 적다고 판단할 수 있다.
다만, 이와 같은 유량센서는 물의 흐름이 없을 경우 회전체가 정지하게 되는데, 이 때 홀센서를 동작시키는 위치에서 회전체가 정지할 경우 신호를 만들기 위해 불필요한 전력을 소모하게 되는 문제가 있어 왔다.
대한민국 등록특허공보 제10-0497224호(전력을 적게 소모하는 유량 감지 시스템, 2005. 6. 15.)
본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치 및 그의 제어 방법은 불필요하게 홀센서를 통해 소비되는 전력을 저감하여 유량 센서의 대기 전력을 낮출 수 있도록 하고자 한다.
본 개시의 일 개시에 따른 유로 개폐 장치 제어 방법은, 급수 모드에서 유로를 개방하고, 정지 모드에서 유로를 폐쇄하는 유로 개폐 장치 제어 방법에 있어서, 유량 감지 모듈이 유량의 변화에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 생성하는 단계; 및 제어 모듈이 상기 정지 모드에서 상기 유량 감지 모듈의 로우 레벨 신호가 감지되면, 상기 급수 밸브 모듈을 제어하여 상기 유로를 제1 기간 동안 개방한 다음 다시 폐쇄하도록 하는 단계를 포함하는, 유로 개폐 장치 제어 방법을 제공하고자 한다.
대안적으로, 상기 제어 모듈이 상기 정지 모드에서 상기 유량 감지 모듈의 하이 레벨 신호가 감지될 경우, 급수 밸브 모듈을 제어하여 유로를 계속 폐쇄하도록 하는, 유량 개폐 장치 제어 방법을 제공하고자 한다.
대안적으로, 상기 유로를 다시 폐쇄한 다음에 상기 유량 감지 모듈로부터 상기 로우 레벨 신호가 생성되면, 상기 제어 모듈이 상기 급수 밸브 모듈을 제어하여 상기 유로를 상기 제1기간보다 짧은 제2 기간 동안 개방한 다음 다시 폐쇄하도록 하는 단계를 포함하는, 유량 개폐 장치 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 유로 개폐 장치는 급수 모드에서 유로를 개방하고, 정지 모드에서 유로를 폐쇄하는 급수 밸브 모듈; 유로에 흐르는 유량을 감지하는 유량 감지 모듈; 및 상기 유량 감지 모듈에서 측정된 유량 데이터를 기초로 상기 급수 밸브 모듈을 제어하는 제어 모듈;을 포함하고, 상기 유량 감지 모듈은 유량의 변화에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 생성하고, 상기 제어 모듈은 상기 정지 모드에서 상기 유량 감지 모듈의 로우 레벨 신호가 감지되면, 상기 급수 밸브 모듈을 제어하여 상기 유로를 제1 기간 동안 개방한 다음 다시 폐쇄하도록 하는, 유로 개폐 장치를 제공하고자 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치 및 그의 제어 방법은 불필요하게 홀센서를 통해 소비되는 전력을 저감하여 유량 센서의 대기 전력을 낮추는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치의 구조를 도식화한 개요도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유량 개폐 장치 중 유량 감지 모듈을 나타낸 모형도이다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 홀센서 회로 및 홀 센서의 자성 감지 여부에 따라 생성되는 신호 및 이의 전류의 루프에 관한 회로도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치 제어 방법을 보여주는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소가 존재하는 경우와, 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치의 구조를 도식화한 개요도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치(1)는 급수 밸브 모듈(10), 유량 감지 모듈(11), 제어 모듈(12)을 포함할 수 있다.
급수 밸브 모듈(10)은 급수 모드에서 유로를 개방하여 물을 공급하고, 정지 모드에서 유로를 폐쇄하기 위한 것이다. 급수 밸브 모듈(10)은 체크 밸브, 솔레노이드 밸브 등 유로를 개폐할 수 있는 부품을 포함하여 구성될 수 있다.
유량 감지 모듈(11)은 유로에 흐르는 유량을 측정하기 위한 것이다. 유량 감지 모듈(11)은 회전 유닛(110) 및 홀센서 유닛(120)을 포함할 수 있다.
회전 유닛(110)은 유로 내로 돌출된 날개를 포함하며, 유로 내에 유량이 형성됨에 따라 회전될 수 있다. 회전 유닛(110)은 임펠러 등의 날개 중 어느 하나 이상의 말단에 자석(1130)이 부착된 것일 수 있다.
홀센서 유닛(120)은 회전 유닛(110)의 회전에 따라 자성을 감지하며, 이의 감지 여부에 따라 하이 레벨 또는 로우 레벨 신호를 생성할 수 있다.
제어 모듈(12)은 유량 감지 모듈(11)에서 생성된 유량 데이터를 기초로, 급수 밸브 모듈(10)을 제어하기 위한 것이다. 제어 모듈(12)은 정지 모드에서 상기 홀센서 유닛(120)의 로우 레벨 신호가 감지되면, 급수 밸브 모듈(10)을 제어하여 유로를 제1 기간 동안 개방하도록 할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유량 개폐 장치 중 유량 감지 모듈을 나타낸 모형도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치(1) 중 유량 감지 모듈(11)은 상기 유로에 흐르는 유량을 측정하기 위하여 자석이 포함된 회전 유닛(110); 및 홀센서 유닛(120)을 포함한다.
상기 회전 유닛(110)은 터빈휠(1110), 회전날개(1120), 자석(1130)을 포함하여 구성된다.
상기 터빈휠(1110)은 물의 흐름과 나란하게 형성되어 물의 흐름에 따라 회전될 수 있도록 하되, 그 회전축은 물의 흐름과 수직관계를 이룬다.
상기 회전날개(1120)은 상기 터빈휠(1110)의 원주를 따라 돌기처럼 형성된 것으로, 적어도 하나 이상의 회전날개(1120)가 형성될 수 있다. 상기 회전날개(1120)의 길이는 터빈휠(2110)이 물의 흐름에 따라 유량을 측정하는 데에 있어 충분한 회전수를 제공하는 정도로 할 수 있다.
상기 자석(1130)은 상기 회전날개(1120)의 말단부에 형성되어 있으며, 적어도 하나 이상의 회전날개(1120)의 말단부에 형성될 수 있다. 즉, 회전날개(1120)가 한 개인 경우라면 그 하나의 회전날개(1120) 말단부에 자석(1130)이 형성될 수 있고, 두 개 이상일 경우 각각의 회전날개(1120)에 각각 자석(1130)이 모두 형성되거나 또는 소정의 간격을 두고 일부 회전날개(1120)의 말단부에만 자석(1130)이 형성될 수도 있다.
홀센서 유닛(120)은 자석(1130)과 상호작용하여 홀 효과(hall effect)에 따른 신호를 발생하는 데에 충분한 정도로 회전유닛(110)과 이격된 곳에 배치될 수 있다.
한편, 이러한 유량 감지 모듈(11)은 물이 흐르는 유로 내부에 또는 유로의 일 측면에 형성되어 물의 흐름에 따라 상기 회전날개(1120)가 회전하여 상기 터빈휠(1110)을 회전하고, 그에 따라 홀 효과가 일어나 홀센서 유닛(120)에서 신호를 발생할 수 있는 정도면 어디에 위치하더라도 무방하다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 홀센서 유닛의 회로 및 홀센서 유닛의 자석 감지 여부에 따라 생성되는 신호 및 이의 전류의 루프에 관한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 개시에 따른 홀센서 유닛의 회로(2)는 커패시터(21), 홀 디바이스(22), 풀업저항(23), 접지부(24)를 포함하여 구성될 수 있다.
커패시터(21)는 복수개로 구비되며, 입력단자(V+)과 상기 접지부(24) 사이에서 전기적으로 연결되는 제1커패시터(211)와 접지부(24)와 VOUT 전극(222)에 전기적으로 연결되는 제2 커패시터(212)를 포함할 수 있다.
홀 디바이스(22)는 VCC 전극(221), GND 전극(213) 및 VOUT 전극(222)을 포함할 수 있다.
풀업저항(23)은 출력단자(Output)와 입력단자(V+) 사이에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 접지부(24)는 GND 전극(213)에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
제1커패시터(211), 홀 디바이스(22)의 VCC 전극(221), 풀업 저항(23)은 입력 전압(V+)에 병렬하여 연결되어 있다.
도 4를 참조하면, 홀센서 유닛(120)이 상기 자석(1130)을 감지하였을 때에 로우 레벨 신호(Lo)가 출력되는 상태(도 4의 (a) 참조)를 볼 수 있다. 또한, 홀센서 유닛(220)이 상기 자석(2130)을 감지하지 못하였을 때에 하이 레벨 신호(Hi)가 출력되는 상태(도 4의 (b) 참조)를 볼 수 있다.
로우 레벨 신호가 출력되는 경우 입력 전압(V+)은 풀업 저항(23)을 거쳐 홀디바이스(22)의 VOUT 전극(222)에 걸리게 되고, 홀디바이스(22)의 GND 전극(213)을 통해 접지부(24)로 전류가 빠져나간다.
하이 레벨 신호(Hi)가 출력되는 경우 입력 전압(V+)은 풀업 저항(23)을 거쳐 곧바로 출력 단자(Output)에 걸리게 되고, 홀디바이스(22)의 VOUT 전극(222)으로는 전류가 흐르는 것이 차단된다.
또한, 홀센서 유닛(120)이 자석(1130)의 자성을 인식하거나, 기 설정된 자기력 초과로 인식하여 로우 레벨 신호가 출력되는 경우, 상기 홀센서 유닛(120)이 자석(1130)의 자성을 인식하지 않거나, 기 설정된 자기력 이하로 인식하는 경우에 발생하는, 하이 레벨 신호(Hi)가 출력될 때까지 급수 밸브 모듈(10)이 유로를 개방하고 폐쇄하는 과정이 반복하여 수행될 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치 제어 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유로 개폐 장치 제어 방법은 먼저 급수 밸브 모듈(10)이 유로를 개방하여 물이 공급되는 단계(S1)가 수행될 수 있다.
그 다음으로 유로 내 형성된 유량에 의해 회전유닛(110)이 회전하는 단계(S2)가 수행될 수 있다.
그 다음으로, 회전유닛(110)이 회전함에 따라 홀센서 유닛(120)의 자성 감지 여부에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호가 생성되는 단계(S3)가 수행될 수 있다.
그 다음으로, 급수 밸브 모듈(10)이 유로를 폐쇄하는 단계(S4)가 수행될 수 있다.
그 다음으로, 급수 밸브 모듈(10)이 유로를 폐쇄됨에 따라 회전유닛(110)이 정지하는 단계(S5)가 수행될 수 있다.
그 다음으로, 제어 모듈이 홀 센서 유닛의 생성한 신호가 하이 레벨 신호인지 판단하는 단계(S6)가 수행될 수 있다.
그 다음으로, 제어모듈(12)의 판단 결과 하이 레벨 신호에 해당하는 경우 급수 밸브 모듈(10)이 유로를 폐쇄한 상태를 유지하도록 하는 단계(S7)가 수행될 수 있다.
또한, 제어모듈(12)의 판단 결과 로우 레벨 신호에 해당하는 경우 급수 밸브 모듈(10)을 제어하여 유로를 제1기간 동안 개방하여 회전유닛(110)이 일정 기간 회전되도록 한 뒤, 유로를 폐쇄하는 단계(S8)가 수행될 수도 있다.
그 다음으로 제어모듈(12)의 판단 결과 하이 레벨 신호에 해당하는 경우 유로 폐쇄를 유지하고, 또 다시 로우 레벨 신호에 해당하는 경우 상기 (S8) 단계가 다시 수행되도록 할 수 있다. 다만, 여기서 유로를 개방하는 제2기간이 상기 제1기간보다 짧을 수 있다. 이로써, 유로를 개방하고 폐쇄하는 간격을 줄이고, 회전유닛(120)의 회전량을 상세하게 조정하여 홀센서 유닛(120)이 하이 레벨 신호를 생성하도록 할 수 있다.
도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 홀센서 유닛(120)이 회전유닛(110)의 자석(1130)의 자성에 의하여 Vout 전극(222)에서 로우 레벨 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 풀업 저항(23)에서 전력 소모가 발생하게 되고, 홀센서 유닛(120)에서 회전유닛(110)의 자석(1130)의 자성이 감지되지 않으면 Vout 전극(222)에서의 신호가 하이 레벨 신호로 바뀌게 되어, 풀업 저항(23) 양단의 전압차가 없거나 줄어들면서 전력 소모가 감소하게 된다.
다시 말하면, 회전유닛(110)에 부착된 자석(1130)이 회전유닛(110) 회전하는 과정에서 홀센서 유닛(120)과 상호 작용하면서 홀 효과(hall effect)가 발생하고, 그에 따라 홀센서 유닛(120)으로부터 펄스(pulse)가 발생한다.
제어모듈(12)은 펄스의 주파수에 따라 유량을 판단할 수 있게 되는데, 유로를 폐쇄하여 회전유닛(110)이 정지하는 위치와 시점에 따라 자석(1130)과 홀센서 유닛(120)의 상대적인 위치가 달라지므로 홀센서 유닛(120)이 하이 레벨 신호를 생성하거나, 로우 레벨 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 홀센서 유닛(120)이 생성하는 신호가 로우 레벨 신호라면 전류가 흘러 풀업저항(23)에서 전력이 소모되게 된다(도 4의 (a) 참조). 이러한 전력 소모를 줄이기 위하여 급수 밸브 모듈(10)을 제어하여 회전유닛(110)을 소량 회전케 하며, 홀센서 유닛(120)이 로우 레벨 신호를 생성하지 않고, 하이 레벨 신호를 생성하도록 반복적으로 제어될 수 있는 것이다.
전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 개시의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 유량 센서
10: 급수 밸브 모듈
11: 유량 감지 모듈
12: 제어 모듈
110: 회전유닛
120: 홀센서유닛
1110: 터빈휠
1120: 회전날개
1130: 자석
2: 홀센서 유닛의 회로
21: 커패시터
211: 제1커패시터
212: 제2커패시터
22: 홀디바이스
23: 풀업저항
24: 접지부
221: VCC전극
222: VOUT 전극
223: GND 전극

Claims (4)

  1. 급수 모드에서 유로를 개방하고, 정지 모드에서 유로를 폐쇄하는 유로 개폐 장치 제어 방법에 있어서,
    유량 감지 모듈이 유량의 변화에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 생성하는 단계; 및
    제어 모듈이 상기 정지 모드에서 상기 유량 감지 모듈의 로우 레벨 신호가 감지되면, 상기 급수 밸브 모듈을 제어하여 상기 유로를 제1 기간 동안 개방한 다음 다시 폐쇄하도록 하는 단계를 포함하는,
    유로 개폐 장치 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈이 상기 정지 모드에서 상기 유량 감지 모듈의 하이 레벨 신호가 감지될 경우, 급수 밸브 모듈을 제어하여 유로를 계속 폐쇄하도록 하는,
    유량 개폐 장치 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유로를 다시 폐쇄한 다음에 상기 유량 감지 모듈로부터 상기 로우 레벨 신호가 생성되면, 상기 제어 모듈이 상기 급수 밸브 모듈을 제어하여 상기 유로를 상기 제1기간보다 짧은 제2 기간 동안 개방한 다음 다시 폐쇄하도록 하는 단계를 포함하는, 유량 개폐 장치 제어 방법.
  4. 급수 모드에서 유로를 개방하고, 정지 모드에서 유로를 폐쇄하는 급수 밸브 모듈;
    유로에 흐르는 유량을 감지하는 유량 감지 모듈; 및
    상기 유량 감지 모듈에서 측정된 유량 데이터를 기초로 상기 급수 밸브 모듈을 제어하는 제어 모듈;을 포함하고,
    상기 유량 감지 모듈은 유량의 변화에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 생성하고,
    상기 제어 모듈은 상기 정지 모드에서 상기 유량 감지 모듈의 로우 레벨 신호가 감지되면, 상기 급수 밸브 모듈을 제어하여 상기 유로를 제1 기간 동안 개방한 다음 다시 폐쇄하도록 하는,
    유로 개폐 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100497224B1 (ko) 2003-07-21 2005-06-23 (주)제노텔 전력을 적게 소모하는 유량 감지 시스템

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KR100497224B1 (ko) 2003-07-21 2005-06-23 (주)제노텔 전력을 적게 소모하는 유량 감지 시스템

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