KR820000046Y1 - 영구자석을 이용한 전자저울의 트랜스듀서 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

영구자석을 이용한 전자저울의 트랜스듀서

제1도는 본 고안의 전체 원리도.

제2도는 본 고안의 요부인 마그넷트코아의 분해사시도.

제3도의 (a)(b)도는 일반적인 마그넷트코아의 자장 히스테리로 인한 전류와 전압과의 특성도.

제4도의 (a)(b)도는 본 고안의 마그넷트코아를 사용한 상태의 본 고안의 전류와 전압과의 특성도.

본 고안은 원통상의 비자성체의 내부에 N와 N극 또는 S와 S극 등과 같이 동극으로 마주보는 1쌍의 영구자석을 장설하고, 1쌍의 영구자석의 동일극 사이에 원판형 비자성체를 삽치시켜 양 영구자석 사이를 밀폐 차단시킨 다음, 원동체 상부로 밀폐하여 양자석이 완전히 비자성에 내부에 밀폐, 장설되게 하여 이 양단을 자성체, 예로서 철선 등과 같은 자성체를 연결한 코아를 1,2,3차 코일을 권회한 보빈내부에 설치하여 압전기, 즉 압전류 및 압전압에 의하여 무게를 정확하게 검출할 수 있는 영구자석을 이용한 전자저울의 트랜스듀서(transducer)에 관한 것이다.

일반적으로 계량을 목적으로 하는 전기적 또는 전자적 제반장치에 있어서는 저항 브릿지 회로의 로드셋앰프 등에 의한 계량장치와, L.V.D.T(Linear Variable Defferantial Transformer)에 의한 장치 등이 있었으나, 저항브릿지 회로의 로드셋앰프에 의한 계량장치에 있어서는 변화량의 검출범위가 짧고 정밀측정이 어려운 결함이 있었을 뿐만 아니라, 가변저항을 하중에 따라 변화시켜 주기 위한 기계적 장치가 별도로 필요로 하게 되어 제작 설치 등이 복잡하여 비경제적인 결함이 있었으며, 또한 기계적 장치 등을 요하게 되므로서 고장발생율이 높고 측정의 오차가 크게 발생하게 되는 등의 여러가지 결함이 있었다.

한편 후자의 L.V.D.T 방식에 있어서는 제3도에서와 같이 하중에 따른 전류, 전압의 검출량이 곡선으로 나타나게 되어 지수곡선의 폭이 넓기 때문에 그 검출범위가 매우 좁아 특정한 경우를 제외하고는 그다지 활용할 수 없는 폐단이 있었을 뿐만 아니라, 그 검출방법에 있어서도 직접 코아가 이동하는 위치 변화에 따라 계량값을 측정할 수 있게 되어 있으므로서 계량 오차가 큰 결함이 나타나고 있는 실정이었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 결함을 해소하기 위하여 비자성체 예로서 황동 등과 같은 원통상의 비자성체 내부에 1쌍의 영구자석을 장설하되, 양 영구자석 사이에 원통상의 비자성체와 동일재질로 된 격판을 설치하여, 양 영구자석 사이를 차단, 밀폐하고 양영구자석은 상호 동극, 즉 N와 N극 또는 S와 S극으로 대치하게 설치하고 원통상의 비자성체 상부를 비자성체로 외부와 밀폐시킨 다음, 이 양단을 자성체(철선)로 연결하여 자장부하(magnet load)를 걸어주게 한 코아를 1,2,3차 코일을 권회한 보빈내부에 설치하므로서, 원통상 비자성체 내부에 상호동극으로 대치, 장설된 양영구자석의 N와 N극, 또는 S와 S극 사이에 반발하여 발생하는 반발자기가 코아 양측으로 향하여 나가려고 하는 힘이 발생하나 양영구자석은 완전히 비자성체에 의하여 밀폐되어 있는 상태가 되어 이 영구자석 주위의 자기는 비자성체에 정체하는 현상이 나타나게 되며, 또한 코아양단의 동일극에서 발생하는 자기 또한 자장 부하에 의하여 상호 반발력이 발생하게 되므로서 비자성체코아 주면에는 정자장(靜磁場)이 형성되고 이의 외주에는 코아 주면과 수직방향의 정자장이 나타나게 되어 이 정자장의 변화에 따라 변화되는 전압을 검출하여 1차측 코일이 휘드백(feed hack)시켜 1차측의 전류를 증강시켜 주게 하므로서 2차측의 전류도 증가하여 하중을 계량하게 되는데, 이때 2차측 코일에서 검출된 검출전압은 비자성체 코아의 주면에 발생하는 수직상태의 정자장에 의하여 Low 상태에서 High 상태까지 균일한 기울기를 갖는 직선 파형을 얻을 수 있게 되어 그 계량의 정밀도를 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 2차코일에 유기된 전압을 1차측코일에 휘드백시켜 주어 1차측 코일의 자장을 증가시켜 주어 비자성체 코아가 하중에 의하여 하강하려는 현상을 억제시켜 주게 하므로서 비자성체 코아가 이동되는 사례없이 측정범위가 큰 계량차를 정밀하게 측정할 수 있도록 한 것으로, 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 원통상의 비자성체(1) 내부에 극성이 N와 N극 또는 S와 S극 상태인 동일극성으로 1쌍의 영구자석(2)와 (3)을 대치시켜 장설하고, 양영구자석(2)(3) 사이에 비자성체(4)를 설치하여 1쌍의 영구자석(2)(3) 사이가 완전히 차단, 밀폐되게 하여 원통상의 비자성체(1) 상부를 역시 비자성체(5)로 밀폐하여 원통상의 비자성체(1) 내부의 양영구자석(2)(3)이 각각 독립밀폐된 구조로 비자성체 코아(6)을 형성하고, 이 비자성체코아(6) 상하면측을 자성체(7)을 부착하여 비자성체 코아(6) 양단에 자장부하를 걸어주며, 비자성체코아(6) 상부에 저울접시(8)를 부착한다.

저울접시(8)를 부착한 비자성체 코아(6)를 1,2,3차 코일(L₁)(L₂)(L₃)이 권회된 보빈(9) 내부에 설치하고, 1차 코일(L₁)에 기준전압부(10)를 연결한다.

1차측코일(L₁)에 기준전압이 인가될 때, 즉 저울접시(8)에 하중(W)이 걸리지 않는 상태에 2차코일(12)에 유기되는 전압을 0(zero)로 하여 이에 연결된 중복부(11), A/D 변환기(12) 및 카운터(13)의 출력상태가 O으로 나타나게 설정하고, 하중(W)에 의하여 변화되는 신호는 3차코일(L₃)에서 검출하여 이를 1차코일(L₁)이 휘드백시켜 주게 구성한다.

이와 같이 구성하여 본 고안의 트랜듀서(transducer)로 사용하는 비자성체 코아(6)은 원통상의 비자성체(1) 내부에 동일극끼리 마주보게 설치하고, 그 사이를 비자성체(4)로 차단, 밀폐시킨 영구자석(2)(3)을 원통상의 비자성체(1) 내부에서 각각 독립 밀폐된 상태로 설치하고 있으므로서, 원통상의 비자성체(1) 내부에 설치된 양영구자석(2)(3) 사이의 동일극에서는 서로 반발하는 자기가 발생하게 되나, 양 영구자석(2)(3)은 완전히 비자성체(1)(4) 등으로 밀폐된 상태로 설치되어 있으므로서 양영구자석(2)(3) 주위에는 정자장이 발생하게 되며, 또한 비자성체 코아(6)의 상하부의 동일극에 있어서도 이의 양단에 연결되어 있는 자성체(7)(예로서 철선)에 의하여 자장부하가 걸려 있고, 또한 비자성체(1) 및 (5)로 밀폐되어 있는 상태가 되어 있으므로서 원통상의 비자성체(1)의 양단에도 동일극성 및 비자성체(1)(5)에 의하여 정자장이 형성되게 된다.

이와 같이 비자성체(1)(4)(5) 및 자장부하를 형성하는 자성체(7) 등에 의하여 발생된 정자장에 의하여 비자성체 코아(6)의 전외주에는 이의 외주면에 대하여 수직방향으로 제4도의 (a)도와 같은 미세간격의 수직자장빔(Φ)이 나타나게 되고, 비자성체코아(6)의 길이에 대한 전범위(1) 내에서 2차측코일(L₂)에는 제4도의 (b)도와 같이 Low와 High 상태의 기울기(a)가 동일한 직선의 전류, 전압특성을 얻을 수 있게 되며, 제4도의 (b)도에서와 같은 파형을 공지와 같이 증폭기(11)로 증폭하고 A/D 변환기(12), 카운터(13)를 통하여 정확한 무게를 계량할 수 있게 되는 것이다.

따라서 비자성체 코아(1) 상부에 설치된 저울접시(8)에 하중(W)을 걸어놓으면 저울접시(8)와 일체로 형성된 비자성체 코아(6)이 하향하게 되고, 이에 따라 2차측 코일(L₂) 주위의 자장도 변화하게 되어 2차측 코일(L₂)에는 전류가 변화되고, 이 변화된 전류가 증폭, 변환되어 계수되게 되는 일방, 3차코일(L₃)에 검출된 전류는 기준전압부(10)에 휘드백시켜 3차코일(L₃)에서 검출된 전류량만큼 1차코일(L₁)의 전류량을 증가시켜 주므로서, 1차코일(L₁)의 증가된 자장에 의하여 비자성체 코아(6)를 잡아주게 되어 저울접시(8)에 하중을 얹어 놓는다 하더라도 비자성체코아(6)은 하강하지 않게 되는 것이다.

이와 같은 본 고안은 전자식 저울의 트랜듀서를 형성함에 있어 동일극으로 대치한 영구자석을 원통상의 비자성체 내부에 각각 독립 밀폐된 상태로 설치하여 비자성체 주위에 비자성체 코아와 수직방향의 정자장빔이 형성되게 하여 하중에 따른 변위를 Low에서 High까지 기울기가 동일한 직선의 변화값을 얻을 수 있으므로 그 측정값이 정확하고 비자성체 코아의 정자장빔의 검출범위를 미세한 간격으로 설정하여 검출할수 있게 되어 그 설정 범위 또한 광범위하게 설정할 수 있는 특징을 지니고 있는 것이다.

Claims (1)

1. 도면에 표시한 바와 같이 원통상의 비자성체(1) 내부에 비자성체원판(4)에 의하여 격리된 1쌍의 영구자석(2)(3)을 설치한 공지의 것에 있어서, 원통상의 비자성체(1) 상부개구부를 비자성체(5)로 밀폐시켜 준다음, 원통상의 비자성체(1) 내부의 양영구자석(2)(3) 양측 동일극 사이에 자장부하를 걸어 줄 수 있는 자성체(7)를 설치함을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 전자저울의 트랜듀서.