KR930003278Y1 - 광선식 액체 감지 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광선식 액체 감지 장치

제1도는 종래의 투광성 용기내의 액체 감지를 위한 광선식 액체 감지 장치를 원통형 용기에 적용한 구성원리를 나타낸 블록도.

제2도는 동 종래의 감지장치를 다각형 용기에 적용한 구성원리를 나타낸 블록도.

제3a,b도는 본 고안의 구성원리를 나타낸 블록도.

제4a,b도는 본 고안의 제1실시예의 구성을 나타낸 블록도.

제5a,b도는 본 고안의 제2실시예의 구성을 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 광원 3,4 : 슬롯

5 : 수광소자 18,26,27 : 용기

20,24,29,31,33 : 광선경로

본 고안은 광선을 투과하는 투광성 용기내의 액체 유무를 감지하는 광선식 액체 감지장치에 관한 것이다.

액체를 충전할 수 있는 용기에 있어서 액체의 충전여부와 액체와 공기의 경계면의 위치, 액체의 양을 측정하기 위하여, 광선을 이용해서 감지한후 전기신호로 전환시키는 비접촉식 액체 감지장치는 유류 및 화공약품 저장탱크의 저장량 판독장치와 유리병 또는 합성수지 용기등과 같은 투광성 용기에 액체를 주입하는 대량생산 공정에서의 미충전물 검출 장치 등에서 사용하고 있다.

제1도는 종래의 투광성 용기내의 액체 감지를 위한 광선식 액체 감지 장치를 원통형 단면을 가진 용기에 적용한 경우의 구성원리를 표시한 블록도로서, 1은 광원구동 전원 입력단자, 2는 발광체 광원, 3은 광원측 슬롯, 4는 수광소자측 슬롯, 5는 수광소자, 6은 증폭기, 7은 레벨비교기, 8은 레벨 비교기 신호 출력단자, 9는 투광성 원통형 용기의 단면, 10은 입자광선, 11은 용기내의 광선경로, 12는 용기를 빠져나온 광선, 13은 매질이 담기는 용기의 내부로서, 이러한 종래의 광선식 액체 감지 장치에 대한 동작을 설명하면, 광원(2)과 수광소자(5)는 그 사이를 연결하는 광선 경로가 원통형 용기(9) 단면(9)의 중심부위를 지나가도록 배치되고, 발광체 광원(2)이 전원 입력단자(1)에서 신호를 받아 발광하면 각 방향으로 광선이 발사되는데 이때 광원측 슬롯(3)의 틈을 통과한 광원만이 입사광선(10)으로서 용기(9)의 표면에 도달한다. 이 광선은 투광성 용기의 벽과 용기내부(13)에 담긴 매질을 통과하여 용기를 빠져나온 광선(12)은 수광소자측 슬롯(4)을 통과하여 수광소자(5)에 도달하고 수광소자(5)는 도달한 광선의 광선량에 따라 전기적 특성을 변화시키며 이를 증폭기(6)에서 큰 신호를 증폭시킨 후 레벨 비교기(7)로 보내며 수광소자(5)가 수광한 광선량이 미리 설정된 판단기준 레벨보다 큰가 작은가를 비교하여 신호출력단자(8)로 출력한다.

이러한 종래의 광선식 액체 감지장치는 용기에 액체가 충전되어 있을때나 충전되어 있지 않을 때나 모두 상술한 바와같이 동작하는데 용기내에 액체가 충전되어 있을때에 용기를 빠져나온 광선(12)은 액체에서의 흡수와 산란에 의하여 액체가 충전되어 있지 않을때에 빠져나온 광선에 비하여 감쇄된다. 용기내에 액체가 충전되어 있는가 없는가의 수광소자(5)에 수광되는 광량의 변화로서 판단하는데 이 광량의 변화량은 곧 액체 매질에서의 흡수와 산란량이다.

실제의 경우에 있어서 이 변화량은 용기의 형상, 재료, 청결도와 충전되는 액체의 광투과량등의 많은 변수에 의하여 큰 쪽으로 변화하기 때문에 증폭기(6)와 레벨 비교기(7)는 여러개의 조정과 가변부위를 포함하는 복잡한 회로로 구성되고 있다.

제2도는 종래의 투광성 용기내의 액체 감지를 위한 광선식 액체 감지장치를 사각형 단면을 가진 용기에 적용한 경우의 구성 원리를 표시한 블록도로서, 용기(14)의 단면이 사각형인 것 이외에는 제1도와 동일하며 소자의 배치와 동작 원리도 제1도와 동일하다. 제2도에서 광원(2)과 수광소자(5)는 그 사이를 연결하는 광선경로(11)가 용기(14)의 벽체를 통과하는 두 점에서의 용기의 양쪽 벽체가 서로 평행하며 광선의 경로와 벽체는 서로 직각을 이루도록 배치된다.

이러한 제1도 및 제2도와 같은 종래 방식에서는 용기내에 액체가 충전되어 있는가 없는가를 수광소자(5)에 수광되는 광량의 변화로서 판단하며 이 광량의 변화량은 용기의 형상, 재료, 청결도와 액체의 광투광성 등의 많은 변수에 의하여 큰 쪽으로 변화하기 때문에 증폭기(6)와 레벨 비교기(7)는 여러개의 조정과 가변부위를 포함하는 복잡한 회로로 구성된다. 이로 인하여 회로의 소형화와 원가 절감이 어려우며 설치시마다 설치여건에 따라 개별적으로 조정을 해야만 하는 불편이 있으며 특히 용기의 단면적이 작은 경우에는 조정이 어렵고 오동작의 가능성이 커지므로 이러한 종래방식의 광선식 액체감지 장치를 사용하는 것이 곤란해진다는 문제점을 가지고 있었다.

본 고안은 상기 종래의 문제점과 불편을 해소하기 위하여, 발광원과 수광소자를 설치할 때 용기 벽체와의 상대적 위치를 변화시킴으로서 용기내에 액체 매질이 있을때와 없을때의 광선 경로를 현저히 달라지게 하는 것이다. 이것은 종래의 방식과 비교할 때 단순히 소자의 설치 위치를 약간 움직이는 것 같은 간단한 변경이나, 동작의 원리는 현저히 다르다. 즉, 액체가 용기내에 충전되어 있을 때는 광선 경로가 액체와 용기벽의 경계선, 또는 액체와 공기의 경계선에서 굴절되므로서 수광 소자에 수광되는 광량은 액체가 충전되어 있을때는 광선 경로가 액체와 용기벽의 경계선, 또는 액체와 공기의 경계선에서 굴절되므로서 수광 소자에 수광되는 광량은 액체가 충전되어 있지 않을 때 수광되는 광량과 크게 변화한다. 따라서 액체 매질의 충전 유무에 따른 굴절에 의한 수광 광량의 변화량이, 광선 흡수 및 산란에 의한 감쇄량을 감지하여 동작하는 종래의 방식보다 크므로 증폭기의 증폭도 조정과 비교 기준레벨의 가변 장치가 필요하지 않거나 최소한으로 필요해질 뿐이다.

다음에 본 고안의 광선식 액체 감지 장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안의 기본 구성 원리를 표시하는 것이다.

제3도에 있어서, 1은 광원 구동 전원 입력단자, 2는 발광체관원, 3은 광원측 슬롯, 4는 수광 소자측 슬롯, 5는 수광 소자, 15는 증폭기, 16은 레벨 비교기, 17은 레벨 비교기 신호 출력단자, 18은 투광성 원통형 용기, 19는 입사광선, 20은 용기내의 공기 매질에서의 광선경로, 21은 용기를 빠져나온 광선, 22는 공기매질, 23은 액체매질, 24는 용기내 액체 매질에서의 광선경로, 25는 액체 매질일 때의 용기를 빠져나온 광선이다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 광선식 액체 감지 장치에 대하여 이하에 그 동작을 설명한다. 제3도에서 광원(2)과 수광소자(5)는 그 사이를 연결하는 광선 경로가 원통형 용기(18)의 원의 중심선 부위에서 벗어나서 한쪽으로 치우쳐 있는데, 이 점이 본 고안의 특징적인 부분이다.

발광체 광원(2)이 전원 입력단자(1)에서 신호를 받아 발광하면 각방향으로 광원이 발사되는데, 이때 광원측 슬롯(3)의 틈을 통과한 광선만이 입사광선(19)으로서 용기(18)의 표면에 도달한다. (a)도는 용기내에 액체가 충전되어 있지 않을 경우를 나타내고 있는데, 이 광선은 투광성 용기의 벽과 용기내의 공기를 통과하고, 용기를 빠져나온 광선(21)은 수광소자측 슬롯(4)를 통과하여 수광소자(5)에 도달한다.

수광소자는 도달한 광선의 광선량에 따라 전기적 특성을 변화시키며 이를 증폭기(15)에서 큰 신호로 증폭시킨 후 레벨 비교기(16)로 보내어, 수광 소자가 수광한 광선량이 미리 설정된 판단 기준 레벨보다 높다는 신호를 신호 출력단자(17)로 출력한다. 이 출력은 곧 용기내에 액체가 없음을 의미하게 된다.

(b)도는 용기내에 액체가 충전되어 있는 경우이다. 입사광선(19)이 용기벽에 입사하는 입사각도가 용기벽과 직각을 이루지 않음으로 해서 매질내에서의 광선의 경로(25)는 역시 입사광선(19)과 평행하지 않는 경로가 된다. 그렇기 때문에 수광소자측 슬롯(4)을 통과하여 수광소자(5)에 도달하는 광선의 양은 극히 적게되며, 이로서 신호 출력단자(17)에는 앞의 (a)도에서의 경우와는 반대상태를 나타내는 신호가 출력한다.

즉 용기내에 액체가 충전되어 있을 때에 수광소자에 수광되는 광선량은 액체가 없을때에 수광되는 광선량과 크게 다르므로, 상대적으로 적은 수광량 변화를 입력으로 하여 동작하는 종래 방식의 액체 감지장치를 구성하는 증폭기와 레벨 비교기 보다 구성 회로가 간편해지며, 조정 부위가 불필요하거나 적어지며, 이로 인하여 개개 용기의 광투과 특성이 균일하지 않거나 광투성이 균일하지 못한 액체를 충전하는 대량 생산 공정에서도 용기나 생산품에 따라 일일이 조정함이 없이 사용이 가능하다.

제4도는 본 고안의 기본 원리를 사각형 단편을 가진 투광성 용기에 적용하는 제1의 실시예의 구성을 표시하는 것이다. 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명은 용기(26)의 형상이 사각형인 것 이외에는 제3a도 및 (b)도와 동일하다.

본 도에서의 감지 장치의 배치의 특징은 본 고안의 대상이 되는 것으로서 입사광선(19)이 용기벽과 직각을 이루지 않게 배치하는 것이다. 제4a 및 b도에서의 동작의 원리는 제3a 및 b도에서와 동일하다.

제5도는 본 고안의 제2의 실시예의 구성을 표시하는 것이다.

제5도에 있어서, 1은 광원 구동 전원 입력단자, 2는 발광체광원, 3은 광원측 슬롯, 4는 수광 소자측 슬롯, 5는 수광소자, 15는 증폭기, 16은 레벨 비교기, 17은 레벨 비교기 신호 출력단자, 22는 공기매질 23은 액체매질, 27은 용기의 축방향 단면, 28은 입사광선, 29는 용기내의 공기 매질에서의 광선 경로, 30은 용기를 빠져 나온 광선, 31은 용기내의 공기 매질에서의 광선경로, 32는 액체매질이 충전되어 있는 때의 매질의 표면 경계선, 33은 용기내 액체 매질에서의 광선경로, 34는 용기를 빠져나온 광선이다.

제5도는 용기를 측방향으로 절개한 단면도에 대하여 광원 및 수광소자를 배치하고 있는 기본 구성을 표시한다. 이 배치의 특징은 본 발명의 대상이 되는 것으로서 입사 광선이 용기벽과 직각을 이루지 않도록 배치하는 것이다. 용기내에 액체가 충전되어 있을 때와 없을때의 광선의 경로 변화는 제3도 및 제4도에서의 설명과 동일하다. 제5b도에서, 용기내에 들어간 광선은 액체의 경계면(32)에서 굴절되어 이로 인하여 수광소자(5)에는 광선이 도달하지 못한다.

제3도의 본 고안의 기본 구성과, 제4도의 제1의 실시예 및 제5도의 제2의 실시예에서, 공히 광원, 슬롯, 수광소자의 배치를 용기의 벽과 직각을 이루지 않게 배치하므로서, 광선경로의 굴절을 이용하여 용기내에 액체가 충전되어 있고 없음을 감지함을 특징으로 하고 있다.

본 고안의 사용예로서, 주사액을 체내에 주입할 때 사용하는 수액 세트에 본 고안의 원리에 따라 발광 다이오드와 수광 소자인 광 트랜지스터를 배치한 소형 감지기를 제작하면 주사액이 거의 다 주입되어 주사침을 제거해야 할 시점을 정확히 알려주는 것을 가능하게 한다. 또한 본 고안의 감지장치를 여러개 배치하여 액면의 위치를 감지하도록 하면 액제저장 탱크내의 저장량을 자동으로 연속 판독하는 유량 측정 장치등의 제작을 가능하게 하는등 효과를 구비한 것이다.

Claims (1)

1. 광원(2)과 수광소자(5)를 사용하여 투광성 용기내에 액체의 충전 유무를 감지하는 광선식 액체 감지 장치에 있어서, 광원(2), 슬롯(3)(4), 수광소자(5)의 배치를 용기(18)(26)(27)의 벽과 직각을 이루지 않게 배치하여 광선 경로(20)(24)(29)(31)(33)의 굴절을 이용하여 용기(18)(26)(27)내의 액체의 충전유무를 감지함을 특징으로 하는 광선식 액체 감지장치.