WO2017018642A1 - 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치 - Google Patents

유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치 Download PDF

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박재삼
박준영
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박재삼
박준영
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    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/007—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus comprising means to prevent fraud

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for measuring a usage amount of a meter, and more particularly to an apparatus for measuring a usage amount of a fluid or a gas and an apparatus for determining a flow direction so as to more accurately measure the amount of fluid and gas to flow.
  • the flow meter is a device for measuring the amount of fluid flowing through the inside of a pipe, such as a water meter, and the gas meter measures the amount of gas flowing through the inside of the pipe.
  • an electrical pulse is generated while the reed switch is turned on / off, and the number of pulses is counted so that the number of revolutions of the impeller can be measured.
  • an optical sensor is used for the flow rate measuring device and the method of measuring the flow rate of the meter and the registered patent No. 10-1382277 (the electronic gas meter and the usage amount remote transmission device thereof) .
  • chattering occurs on / off of the light receiving part of the sensor instantaneously from the blocking part to the opening part or from the opening part to the blocking part, which causes a problem of sudden increase in counting .
  • the second object of the present invention is also to provide a method and an apparatus for detecting chattering of a flow rate or a gas passing through a usage measuring apparatus and chattering on / off of a light receiving unit of the sensor at the moment of passing from the blocking unit to the opening, And an apparatus for measuring the amount of use of a fluid or gas and a device for judging a flow direction which can accurately measure the amount of use.
  • a third object of the present invention is to provide a device for measuring the amount of fluid or gas and a device for determining the direction of flow, which can reduce power consumption by using a variable pulse according to the moving speed of a fluid or a gas.
  • an apparatus for measuring a flow rate of a fluid or a gas and a flow direction determining apparatus including a first sensor unit including a first light emitting sensor and a first light receiving sensor, A body portion having a fluid or a gas flowing therein and having the first sensor portion and the second sensor portion on one side thereof, and a second body portion having a body portion rotatable by the fluid or gas flowing through the body portion And at least one shielding part rotating in conjunction with rotation of the impeller and rotating between the first light receiving sensor and the first light emitting sensor and between the second light receiving sensor and the second light emitting sensor, Off signal of the first light receiving sensor, which is output according to whether or not the transmitted signal is blocked by the rotation of the blocking unit, to transmit the rotation of the impeller unit Counting the number of pulses, transmitting a pulse-shaped signal to the second light emission sensor, and using the on / off detection signal of the second light-receiving sensor outputted according to whether or not the transmitted signal is
  • an apparatus for measuring a flow rate or a flow rate of a fluid or gas comprising: a first comparison unit for comparing an output signal of the first light receiving sensor with a reference signal to output an on- And a second comparator for comparing an output signal of the second light receiving sensor with a reference signal and outputting an on-off signal, and a Schmitt trigger for feeding back the output of the comparator to a comparator reference terminal ) Circuit so as to have a hysteresis, thereby eliminating an error that may occur when chattering occurs due to the ambiguity of on / off of the receiving part in the middle stage of the blocking part and the opening part, Counts the number of revolutions of the impeller unit according to the ON / OFF output signal of the second comparator, and detects the rotational direction of the impeller unit according to the ON / OFF output signal of the second comparator It can be generated.
  • the apparatus for measuring the amount of use of fluid or gas and the flow direction determination apparatus of the present invention is characterized in that a period for grasping the ON / OFF state of the first light- Off period of the first luminescence sensor in accordance with the rotation speed of the blocking portion is shorter than 1/2 of the time that the blocking portion passes between the first luminescence sensor and the first light reception sensor.
  • the measuring method of the amount of fluid or gas used in the present invention and the flow direction determining device of the present invention described above it is possible to measure the rotational speed with the first footlight receiving sensor and measure the forward and backward directions of the fluid or gas with the second footlight receiving sensor Therefore, there is an effect that the amount of use of the fluid or gas and the direction of rotation can be accurately detected.
  • the apparatus for measuring the amount of use of a fluid or gas and the apparatus for determining a flow direction of the present invention it is difficult for the fluid or gas passing through the measuring apparatus to become turbid, There is an effect that the rotation number and the rotation direction can be accurately measured by causing the comparator to have a hysteresis even when a minute output signal of the light receiving sensor is generated.
  • power consumption can be reduced because a variable pulse is used in accordance with the rotating speed of the blocking portion.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a water meter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a gas meter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a main configuration diagram of an apparatus for measuring a flow rate of a fluid or a gas and determining a flow direction according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a diagram showing an example of a case where one, three, or five interrupting portions are provided.
  • FIGS. 5 and 6 are views for explaining a rotation counter and a direction setting method in the case where the blocking part 1 is rotated in the forward and reverse directions when there is one blocking part.
  • FIGS. 7 and 8 are views for explaining a rotation counter and a direction setting method in the case of rotating in the forward and reverse directions in the case where three blocking portions are provided.
  • Figs. 9 and 10 are views for explaining a rotation counter and a direction setting method in the case of rotating in the forward and reverse directions in the case where the blocking portions are five.
  • 11 to 13 are flowcharts for explaining a method of measuring a usage amount of a fluid or a gas, a flow direction determination method, and a method of using variable pulses for reducing power consumption according to an embodiment of the present invention.
  • 14 is a graph showing a case where the on / off period of the first light emission sensor 211 is fixed to 16 mSec.
  • 15 is a reference view showing a case where the ON / OFF period of the first luminescence sensor is set to 16 mSec when the fluid velocity is 2500 liters / hour, and the flow rate is changed to 250 mSec when the fluid velocity approaches zero.
  • first component may be referred to as a second component
  • second component may also be referred to as a first component
  • Identification codes e.g., light emission, light reception, c, (7) in each step throughout the specification are used for convenience of description, and the identification codes do not limit the order of each step, Unless the context clearly states a particular order, it may take place differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.
  • the apparatus for measuring the amount of use of a fluid or gas and determining the direction of flow of the present invention includes a body portion in which a fluid or a gas flows, an impeller unit rotatably installed by a fluid and a gas flowing in the body portion, And a water supply and discharge sensor for measuring flow rate and a water supply and discharge sensor for detecting the direction of rotation inside and outside the blocking unit.
  • the impeller unit 230 is rotatably installed inside the lower outer envelope 100 and is rotated by the fluid flowing through the flow paths 110 and 120.
  • the blocking portion 233 is located on the upper portion of the impeller unit 230 and rotates about the rotational axis in the vertical direction in the drawing.
  • the water meter includes a lower outer wall 100 on which a receiving space is formed, and a fluid (for example, water) introduced through an inlet 110 provided on one side of the lower outer wall 100, It is possible to measure the flow rate and the rotating direction by rotating the impeller unit 230 while being discharged to the outside through the outflow port 120 through the outer cover 100.
  • a fluid for example, water
  • a first sensor unit 210 a second sensor unit 220, and a diaphragm 240, which shields the opened upper surface of the lower outer cover 100, may be included.
  • a guide groove 241 into which the blocking portion 233 is inserted is formed.
  • the guide groove 241 may be rounded to have the same curvature as that of the blocking portion 233 so that the blocking portion 233 can be completely inserted.
  • the guide groove 241 may have a substantially cylindrical shape so that the blocking portion 233 can rotate freely.
  • the blocking portion 233 can be inserted through the guide groove 241 below the diaphragm 240.
  • the guide groove 241 may be formed to be somewhat larger than the blocking portion 233 so that the impeller unit 230 or the blocking portion 233 does not interfere with the partition plate 240.
  • the diaphragm 240 may be made of a transparent material so that signals (for example, optical signals) may be transmitted between the light emitting sensors 211 and 221 and the light receiving sensors 212 and 222.
  • signals for example, optical signals
  • the first and second sensor units 210 and 220 include light emitting sensors 211 and 221 and light receiving sensors 212 and 222.
  • the light emitting sensor is an LED that transmits an optical signal, (Photo transistor).
  • the upper outer cover 130 may include a sensor receiving portion (not shown) in which the first and second sensor portions 210 and 220 are received, respectively.
  • An impeller insertion portion into which the impeller unit 230 is inserted is formed in the lower outer cover 100 and a sealing member for preventing the fluid in the lower outer cover 100 from leaking to the outside is provided on the outer side of the partition plate 240 .
  • the impeller unit 230 includes a plurality of blades 234 that are inserted into the lower outer shell 100 and provided below the lower outer shell 100 and interfere with the fluid flowing inside the lower outer shell 100 to generate rotational force, And a blocking portion 233 extending upward from the impeller body.
  • the blocking portion 233 is coupled to the upper edge of the impeller body 235 and rounded so as to be equal to the curvature of the impeller body 235. That is, it can be understood that the blocking portion 233 is formed by extending a part of the outer peripheral surface of the impeller body 235 upward.
  • the blocking portion 233 extends upward from the rim portion corresponding to about half of the upper rim portion of the impeller main body 235. That is, when the upper surface of the impeller body 235 is circular and 360 degrees is formed around the shaft 236, the blocking portion 233 is formed on the upper surface portion corresponding to about 180 degrees.
  • the blade 234 interferes with the fluid and the impeller body 235, the blade 234, and the blocking portion 233 ) Is to rotate about the axis.
  • signals transmitted from the respective light emitting sensors 211 and 221 are selectively transmitted to the light receiving sensors 212 and 222.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a gas meter according to another embodiment of the present invention, wherein the gas meter includes an upper case 300 and a lower case 400 forming a body portion having gas inlet and outlet portions 341 and 342 .
  • the upper case 300 is provided with inflow and outflow ports 341 and 342 for inflow and outflow of gas for integration and a counter unit 200 provided on one side of the upper case 300 for counting inflow and outflow gas .
  • the lower case 400 is provided with left and right diaphragm assemblies as means for pumping the introduced gas.
  • the upper case 300 is rotated by the pumping of the diaphragm assembly,
  • a rotary slider having a valve assembly is provided to control the flow.
  • the counter unit 200 is provided at one side of the upper case 300 and counts the gas introduced and discharged.
  • the inner cover 240 covers the impeller unit 230 rotatably coupled to the rotary slider at one side of the upper case 300 and the guide grooves 241 are spaced apart from each other about the rotational axis of the impeller And is hermetically coupled to the upper case 300.
  • the outer cover 242 has therein a display unit 243 for counting the number of revolutions of the impeller unit 230 and accumulating the amount of gas flowing in or out and displaying the accumulated amount.
  • the impeller unit 230 is rotated by the gas flowing in a diaphragm manner, and the blocking portion 233 is mounted on the rotating shaft and rotates together with the rotating shaft in accordance with the flow of the gas.
  • the first sensor unit 210 and the second sensor unit 220 which are composed of different transceiver sensors, are respectively composed of a light emitting sensor and a light receiving sensor, and the light emitting sensor is a light emitting diode (LED) And the light receiving sensor is described as a phototransistor (photo trnsistor) for receiving an optical signal.
  • the light emitting sensor is a light emitting diode (LED)
  • the light receiving sensor is described as a phototransistor (photo trnsistor) for receiving an optical signal.
  • the first sensor unit 210 includes a first light emission sensor 211 and a first light reception sensor 212.
  • the first light emission sensor 221 and the first light reception sensor 222 are also provided in the second sensor unit 220, And they are configured to intersect at right angles.
  • the blocking portion 233 is coupled to the upper edge of the disk-shaped impeller body, and is rounded so as to be equal to the curvature of the impeller body. That is, it can be understood that the blocking portion 233 is formed by extending a part of the outer peripheral surface of the impeller body upward.
  • FIG. 3 is a main structural view of the apparatus for measuring the amount of use of fluid or gas and determining the direction of flow according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 show a rotation counter and direction Fig.
  • the apparatus for measuring the amount of use of fluid or gas and determining the flow direction includes a first light emitting sensor 211 and a first light receiving sensor 212 provided in the first sensor unit 210, A first switch 250 selectively turned on / off to command a signal transmission to the second light emitting sensor 221, the second light receiving sensor 222, and the first light emitting sensor 211, A second switch 260 selectively turned on / off to instruct the light emission sensor 221 to transmit a signal, a controller 252 for outputting a signal for on / off operation of the switches 250 and 260, A first comparator 213 configured to compare an output signal of the first light receiving sensor 212 with a reference signal and to output a corresponding signal, a memory 251 storing on / off status information of the first light receiving sensor 212, And a second comparator 223 configured to compare the output signal of the second comparator 222 with the reference signal and output the corresponding signal.
  • the first light receiving sensor 212 is turned off when the calling signal of the first light emitting sensor 211 is blocked by the blocking unit 233. [ If the impeller unit 230 rotates and the blocking unit 233 is not placed in the space between the first light emitting sensor 211 and the first light receiving sensor 212, And is transmitted to the first light receiving sensor 212, whereby the first light receiving sensor 212 is turned on.
  • the control unit 252 controls the ON and OFF operations of the switches 250 and 260.
  • the switches 250 and 260 are turned on, the first light emitting sensor 211 and the second light emitting sensor 221 generate a transmission signal.
  • a predetermined signal e.g., a High signal
  • the blocking portion 233 is not placed between the first light emitting sensor 211 and the first light receiving sensor 212 or between the second light emitting sensor 221 and the second light receiving sensor 222,
  • the sensor 212 and the second light receiving sensor 222 are turned ON and a predetermined signal (for example, a Low signal) is inputted as a comparison signal of the comparing sections 213 and 223, respectively.
  • the comparators 213 and 223 input the output signals of the first and second light receiving sensors 212 and 222 to the input terminals (- terminals) of the respective comparators and the signals input to the input terminals (- And outputs a " High " signal when the signal input to the input terminal is lower than the reference voltage.
  • the comparators 213 and 223 constitute a Schmitt trigger circuit that feeds back the output of the comparator to the comparator reference terminal by resistors 215 and 225 to have hysteresis, It is possible to eliminate an error that may occur in the middle step of FIG.
  • the reference voltage is determined by the divided voltage divided by the divided voltage divider for dividing the applied voltage, and the voltage divider is composed of two or more resistors (R1, R2) connected in series with the applied voltage, Therefore, the resistance value can be selected so that the reference voltage is properly set.
  • any one of the resistors may be constituted by a variable resistor, and the variable resistor may be varied according to the degree of turbidity of the flow rate of the flow rate measuring device to vary the reference voltage.
  • the blocking portion 233 can be formed as needed, such as one, three, five, etc., as shown in FIG.
  • 5 and 6 show an example in which the impeller unit is rotated in the clockwise direction in the drawing by a rectifier in which the fluid flows in the normal direction and when the impeller rotates counterclockwise in the drawing And the reverse flow in which the fluid flows in the reverse direction.
  • the second light receiving sensor 222 when the impeller is rotated clockwise (rectified), the second light receiving sensor 222 is in an off state when the first light receiving sensor 212 is sensed from on to off.
  • the second light receiving sensor 222 is on when the first light receiving sensor 212 is sensed from ON to OFF when the impeller is rotated in the counterclockwise direction (reverse flow) in the case of one interrupter.
  • dark black is a blocking portion 233, and a thin line portion is referred to as an opening portion.
  • the blocking portion and the opening portion are separately described for convenience of explanation.
  • the opening portion may be formed of a transparent material through which the sensor penetrates to be distinguished from the blocking portion.
  • the opening corresponding to the cut-off portion may be formed of a transparent material so as to balance the balance and smooth the rotation.
  • Two sets of sensor first light emitting sensor 211 and first light receiving sensor 212 are connected to the first sensor and a second light emitting sensor 221 and second light receiving sensor 222 are connected to the inside and the outside of the cut- And are positioned 90 DEG to each other by the second sensor.
  • the first light receiving sensor 211 or the second light emitting sensor 221 is turned on and the first light receiving sensor 212 or the second light receiving sensor 222 is turned off when the calling signal is intercepted by the blocking unit 233 do.
  • the rotated blocking portion 233 is not placed in the space between the first light emitting sensor 211 and the first light receiving sensor 212 or between the second light emitting sensor 221 and the second light receiving sensor 222, The first light receiving sensor 212 or the second light receiving sensor 212 is turned off.
  • Off period of the first light-receiving sensor 212 by turning on the first light-emitting sensor 211 is controlled such that the cut-off portion 233 is closed by the first light- Is shorter than 1/2 of the time passing between the first light receiving sensor (211) and the first light receiving sensor (212).
  • the ON / OFF period of the first luminescence sensor can be made shorter than 16 msec, which is one half of the speed at which the breaker passes the sensor, to facilitate the detection of the backflow.
  • the operation principle of the present invention will be described by setting the time for one rotation of the blocking portion to be 64 msec. For this reason, when the lengths of the blocking portion and the opening portion are 1: 1, the ON and OFF periods of the first light emitting sensor can be made longest, which is the most reasonable because the battery consumption can be minimized.
  • the first light receiving sensor 212 is calculated as one revolution as soon as it is turned from the on state to the off state.
  • the second light-receiving sensor 222 is off when the first light-receiving sensor 212 is turned on from the on-state to the off-state when the fluid or the gas rotates in the rectifying direction in which the gas flows in the normal direction.
  • the second light-receiving sensor 222 is turned off at the moment when the first light-receiving sensor 212 is turned from the ON state to the OFF state, so that the control section 252 can judge the rotational direction as rectification have.
  • the first light receiving sensor 212 is turned off at the moment when the second light receiving sensor 222 is turned from the on state to the off state, so that the controller 252 also judges the rotational direction to be rectified can do.
  • the state of another light receiving sensor can be determined at a moment when any one of the light receiving sensors transits from ON to OFF, and the direction of rotation can be known.
  • the state in which one rotation of the blocking portion 233 is sensed is calculated as one rotation starting from the opening portion to the blocking portion, that is, the instant when the first light receiving sensor 212 is turned off from the on state.
  • the second light receiving sensor 222 is turned on at a moment when the first light receiving sensor 212 is turned from the on state to the off state
  • the on / off state of the second light receiving sensor 222 is grasped and the second light receiving sensor 222 is in the off state, If the sensor 222 is in the ON state, it is determined to be in the reverse rotation.
  • Figs. 7 and 8 illustrate the case where three blocking portions are provided
  • Figs. 9 and 10 illustrate the case where five blocking portions are provided.
  • the impeller unit 230 is rotated in the clockwise direction (in the direction of the arrows) when the blocking unit is three,
  • the second light receiving sensor 222 is in an ON state as soon as the first light receiving sensor 212 is sensed from ON to OFF.
  • the second light receiving sensor 222 when the impeller is rotated in the counterclockwise direction (reverse flow), the second light receiving sensor 222 is in an OFF state when the first light receiving sensor 212 is sensed from ON to OFF.
  • Table 1 sensor If there is one blocking part If there are 3 blocking parts When there are 5 blocking parts The first light- ON-> OFF state ON-> OFF state ON-> OFF state The second light- OFF ON ON OFF OFF ON result Forward rotation Reverse rotation Forward rotation Reverse rotation Forward rotation Reverse rotation Reverse rotation Reverse rotation
  • the direction of rotation of the impeller unit 230 can be known.
  • the first light receiving sensor is used for measuring the rotational speed and the second light receiving sensor is used for detecting the rotational direction.
  • the present invention is characterized in that the rotational speed and the rotational direction are determined using two sets of sensors, so that the length of the opening and the blocking portion is not limited to 1: 1.
  • the position of the second foot light receiving sensor can be determined by referring to Table 1 according to the length and the number of the blocking portions.
  • the blocking part is formed by one blocking part when the blocking part is used in the metering device and the blocking part is formed by five when it is used in the gas meter.
  • the control unit 252 has a function of transmitting a pulse type signal to the first light emission sensor 211 at a period corresponding to a speed equal to or lower than "1 / (the number of the cutoff portions x2)" of the maximum rotation speed of the impeller unit An area where the output signal of the first light emitting sensor is blocked by the blocking unit and is not received by the light receiving sensor 212 and an area where the first light receiving sensor 212 receives no blocking part, The number of revolutions of the impeller unit can be counted as " 1 / (the number of the blocking portions) " by using the output signal of the first comparator 213, 1/5 rotation and so on, it is possible to measure the flow more accurately.
  • 11 to 13 are flowcharts for explaining the measurement of the amount of use of fluid or gas and the flow direction determination method according to an embodiment of the present invention.
  • the initial state of the first light receiving sensor 212 is confirmed upon the emission of the first light emitting sensor 211. That is, the output signal of the first light receiving sensor 212 is input to the first comparator 213, and the control unit 252 receives the output signal of the first comparator 213 from the first light receiving sensor 212 Check whether the input signal is ON or OFF.
  • the blocking unit 233 is disposed between the first and second light receiving and receiving sensors 211 and 212, the first light receiving sensor 212 is in the OFF state, so that the output signal of the first comparing unit 250 becomes LOW
  • the first light receiving sensor 212 is in the ON state and the output signal of the first comparing unit 250 is HIGH when the blocking unit 233 is not placed between the first and second light receiving sensors 211 and 212 .
  • the initial ON / OFF state of the first light receiving sensor 212 can be confirmed according to the position of the blocking portion 233 (S212).
  • the state of the first light receiving sensor 212 is stored in the memory 251 of the control unit 252 (S222).
  • the state of the first light receiving sensor 212 in the OFF state is stored in the memory 251 (S221).
  • the controller 252 then outputs an OFF signal to the first switch 250 in order to stop the operation of the first light emitting sensor 211 at step S223. Accordingly, the first switch 250 is turned off, The signal transmission of the antenna 211 is interrupted.
  • control unit 252 initializes the impeller rotation counter (S231), sets the timer interruption period (S232), and is switched to the idle state.
  • the standby state can be understood as a state that is activated at a predetermined time (cycle) by a timer or an interrupt of an external signal (S233).
  • the controller 252 may be activated by an external periodic signal (external interrupt) after a predetermined time elapses (timer interrupt) (S300).
  • control unit 252 When the control unit 252 is activated in step S300, the control unit 252 outputs an ON signal to the first switch 250 in order to operate the first light emission sensor 211 (S310) Is turned on to cause the signal of the first light emission sensor 211 to be emitted.
  • the ON / OFF state of the first light receiving sensor 212 is confirmed upon the transmission of the first light emitting sensor 211 (S311). Whether the current signal inputted from the first comparing unit 250 to the control unit 252 is ON or OFF according to whether the current blocking unit 233 is located between the first light receiving and receiving sensors 211 and 212 And stores in the memory 341 that the state of the first light receiving sensor is ON (S320, S321).
  • step S320 When the output signal of the first light receiving sensor 212 is OFF in step S320, the step “ B " in FIG. 13 proceeds.
  • the ON / OFF state of the first light receiving sensor 212 is determined (S322).
  • the " previous first light receiving sensor 212 state" means the state of the first light receiving sensor 212 stored in the memory 251 in step S221 or S222 in Fig. 11 when the first interrupt is performed .
  • step S330 it is determined whether the first light receiving sensor 212 is in an ON state.
  • the control section 252 outputs an ON signal to the second switch 260 (S331).
  • step S331 the ON / OFF state of the second light receiving sensor 222 is checked after the ON signal is output to the second switch 260 (S332).
  • step S345 is to increase the counter by 1 because it is the forward direction.
  • control unit 252 After step S355 and step S341, the control unit 252 outputs an OFF signal to the second light emission sensor 221 (S343), calculates the time required for one rotation of the impeller unit (S343) Is stored in the memory 251 (S344).
  • control unit 252 After step S321 and step B, the control unit 252 outputs an OFF signal to the first switch 250 (S350), and determines whether the power of the meter is OFF (S360).
  • step S360 If the power of the meter is OFF in step S360, the control unit 252 ends the timer interruption cycle. If not, the control unit 252 sets a timer interruption cycle (step S361).
  • step S361 if the time required for one rotation of the impeller increases, the timer interrupt cycle of the controller 252 is increased, and if the time required is reduced, the timer interrupt cycle is reduced.
  • control unit 252 switches to the standby mode mode and waits for timer interrupt activation of the next cycle (S362).
  • the state of the first light receiving sensor 212 is checked, and only when the state of the first light receiving sensor 212 is switched from the OFF state to the ON state or from the ON state to the OFF state, When the impeller unit makes one revolution because the number is counted, the number of revolutions can be increased by exactly one count.
  • the output signal of the first light receiving sensor 212 is weak due to fluid turbidity due to the hysteresis comparator 213 having a hysteresis, or the accurate comparison of the rotational speed of the first light receiving sensor 212 with the first comparator 250 You can do it.
  • the second light emitting sensor 221 is turned on for a short period of time only when necessary and the second light emitting sensor 221 is turned on for a short period of time to turn on the second light emitting sensor 211. [ Since the state of the light receiving sensor 212 is read, the current time consumed by the two light receiving and receiving sensors is short, which is suitable for a meter using a battery.
  • the life of the battery is shortened.
  • variable pulse is used to reduce the power consumption while accurately measuring the usage amount even in the fluid or gas by varying the sensing period. Or if the speed of the gas is increased, the sensor detection cycle time is shortened, and if the speed is slowed, the sensor detection cycle is lengthened, thereby reducing the current consumption consumed in the sensor detection.
  • FIG. 14 is a graph showing a case where the ON / OFF period of the first A sensor 211 is fixed to 16 mSec.
  • FIG. 15 is a graph showing the ON / OFF period of the first light emission sensor when the fluid velocity is 2500 liters / And when the velocity of the fluid approaches zero, it changes to 250 mSec.
  • L is the on / off period of the first light emission sensor 211
  • K is the on-time length of the first light emission sensor 211.
  • the flow rate is used for 6 hours at the maximum rate (1600 liter / hour)
  • the amount of electricity consumed by the sensor in the case of the fixed pulse in the case of using for 4 hours at 320 liter / hour and using for 14 hours at the low speed (16 liter / hour) or not using it is as follows.
  • the consumption amount of the sensor portion (see FIG. 15) is 16 mSec when the period L is high (2500 liter / hour), 64 mSec when the medium speed Becomes 250 msec, and the sensor on time K becomes 50 mu sec.
  • the amount of electricity consumed per day of the sensor unit is as follows.
  • the rotational speed of the impeller unit is increased, the period of the pulse signal of the light emitting sensor of each sensor is shortened, and if the rotational speed is slow, the pulse signal period is lengthened to reduce current consumption consumed in sensor detection,
  • the battery can be used for a long time.
  • the number of rotations and the direction of rotation are detected according to the output signal of the second sensor at the moment when the state of the first sensor is turned off from the on state.
  • the moment when the state of the first sensor transitions from off to on It is needless to say that the rotation speed and the rotation direction can be detected based on the reference.
  • the two sets of sensors are arranged at intervals of 90 degrees to sense the back flow and accurately measure the amount of usage, and the variable amount of pulses is used according to the rotation speed.
  • the present invention can be used in a meter for measuring the amount of fluid or gas used, and can be used in an industrial field where gas or water in a home or a building office can be measured.

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Abstract

유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치가 개시된다. 본 발명은 각각 서로 다른 발광센서와 수광센서를 구비한 2개의 센서부를 차단부의 내외에 90도 각도로 구성하고, 제1 수광센서와 제1 발광센서사이 그리고 제2 수광센서와 제2 발광센서 사이를 회전하는 하나 이상의 차단부, 및 제1 수광센서의 온오프 감지신호를 이용하여 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하고, 제2 수광센서의 온오프 감지신호를 이용하여 회전방향을 판단하는 제어부를 포함하여 구성함으로써, 사용량 측정과 회전 방향 등을 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 26.05.2016]　유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치
본 발명은 계량기의 사용량 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정류 및 역류되는 유체 및 기체의 양을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 하는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치에 관한 것이다.
유량미터기란 수도미터기 등과 같이 관의 내부를 통하여 흐르는 유체의 양, 즉 유량을 측정하는 기기이며, 가스미터기는 관의 내부를 통하여 흐르는 가스의 양을 측정하는 기기이다.
종래의 수도 계량기에는, 물 사용량을 측정하기 위한 장치로서 영구자석 및 리드 스위치가 사용되었다.
상세히, 리드 스위치가 온/오프 되면서 전기적인 펄스(Pulse)가 발생되며, 펄스의 수가 카운팅됨으로써 임펠러의 회전수가 측정될 수 있다.
한편, 이러한 계량기는 리드 스위치 또는 MR센서가 자기력에 의하여 작동되므로, 리드 스위치 또는 MR 센서의 주변에 또 다른 자기력을 가진 물체가 존재하는 경우 리드 스위치 또는 MR 센서의 온/오프 작용이 원활하게 작용하지 않게 된다.
결국, 리드 스위치 또는 MR센서에 의하여 발생되는 펄스에 외부자기장의 영향으로 검침이 되지 않아 부정사용이 가능한 문제가 발생하게 되는 문제점이 나타났다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 등록특허 제10-1112224호(계량기의 유량 측정 장치 및 방법)와 등록특허 제10-1382277호(전자식 가스미터기와 이의 사용량 원격 전송장치)에 광센서를 사용하여 정확한 유량 측정이 이루어질 수 있게 하였다.
그러나 종래 기술에 의한 유량미터기 또는 가스미터기에서는, 정방향으로 유동하는 유체 또는 기체(가스)의 사용량 측정은 가능하나 유체 또는 기체가 역류 즉, 반대방향으로 흐르는 것은 판단하지 못한다. 즉, 정류 또는 역류의 측정값의 구분이 용이하지 않다.
다시 말하면, 임펠러가 정류에 의하여 회전하는 경우나 역류에 의하여 회전하는 경우가 구분되지 않음으로써, 실질적으로 유체 또는 기체의 소비가 이루어지지 않는 역류의 경우에도, 상기 유량계 또는 가스미터기에 의하여 정류로 계산됨으로써, 소비되지 않은 유체 또는 기체에 대한 요금이 부과되는 단점이 발생된다.
또한 종래 기술에 의한 유량미터기 또는 가스미터기에서는, 차단부에서 개구부로 또는 개구부에서 차단부로 넘어가는 순간 센서의 수광부의 온/오프에 채터링이 발생하여 카운팅에 갑자기 증가하는 문제가 발생하는 단점이 있다.
또한 종래 기술에 의한 유량미터기 또는 가스미터기에서는, 발광센서의 온/오프 주기가 고정되어 있어서 유체 또는 기체가 저속으로 흐르더라도 배터리 소모가 많이 발생하는 단점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 2개 조의 발수광센서를 사용하여 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향을 판단할 수 있는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 사용량 측정장치를 통과하는 유량 또는 기체가 혼탁할 경우와 차단부에서 개구부로 또는 개구부에서 차단부로 넘어가는 순간 센서의 수광부의 온/오프에 채터링이 발생하여도 그 사용량을 정확하게 측정할 수 있는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 제3 목적은 유체 또는 기체의 이동 속도에 따른 가변펄스를 사용하여 전력 소모를 줄일 수 있는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치를 제공하는 것이다.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치는 제1 발광센서와 제1 수광센서를 구비한 제1 센서부와, 제2 발광센서와 제2 수광센서를 구비한 제2 센서부와, 유체 또는 기체가 그 내부를 유동하며 일측에 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부를 구비한 몸체부와, 상기 몸체부를 유동하는 유체 또는 기체에 의하여 회전가능하게 설치되는 임펠러 유닛과, 상기 임펠러의 회전에 연동하여 회전하며 상기 제1 수광센서와 제1 발광센서사이와 상기 제2 수광센서와 제2 발광센서 사이를 회전하는 하나 이상의 차단부, 및 제1 발광센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 차단부의 회전에 의하여 차단되는지 여부에 따라 출력되는 제1 수광센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하고, 제2 발광센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 차단부의 회전에 의하여 차단되는지 여부에 따라 출력되는 제2 수광센서의 온오프 감지신호를 이용하여 회전방향을 판단하는 제어부를 포함하여 달성될 수 있다.
또한, 상기의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치는, 상기 제1 수광센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 제1 비교부와, 상기 제2 수광센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 제2 비교부를 포함하게 구성하고, 비교기의 출력을 비교기 기준단자(+)로 피드백시키는 슈미트트리거(Schmitt Trigger) 회로를 구성하여 히스테리시스(Hysteresis)를 가지도록 함으로써 차단부과 개구부의 중간단계에서 수신부의 온/오프가 애매하여 채터링이 발생시 야기할 수 있는 에러를 없애주고, 상기 제1 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하고, 상기 제2 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전 방향을 검출함으로써 달성될 수 있다.
그리고, 상기 제3 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치는, 제1 발광센서를 온 시켜, 상기 제1수광센서의 온, 오프 상태를 파악하는 주기를 상기 차단부의 회전속도에 따라, 상기 차단부가 상기 제1발광센서 및 제1수광센서 사이를 지나는 시간의 1/2 보다 짧게 제1발광센서의 온오프주기를 가변함으로써 달성될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치에 의하면, 제1 발수광센서로 회전수를 측정하고, 제2 발수광센서로 유체 또는 가스의 정방향 및 역방향의 측정이 가능하기 때문에 유체 또는 기체의 사용량과 회전 방향을 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치에 의하면, 측정장치를 통과하는 유체 또는 기체가 혼탁하거나 차단부와 개구부의 천이단계에서 수광센서가 신호를 감지하기 어렵거나 채터링이 발생하는 경우에도, 수광센서의 미세한 출력신호를 비교기에서 히스테리시스를 갖게 함으로써 회전수와 회전방향을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치에 의하면, 차단부의 회전속도에 따라, 가변펄스를 사용하기 때문에 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 수도 계량기의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 가스미터기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치의 주요 구성도이다.
도 4는 차단부가 1개, 3개, 5개인 경우의 일례를 도시한 도면이다.
도 5와 도 6은 차단부가 1개인 경우 정역방향으로 회전할 경우의 회전 카운터와 방향 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7과 도 8은 차단부가 3개인 경우의 정역방향으로 회전할 경우의 회전 카운터와 방향 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9와 도 10은 차단부가 5개인 경우의 정역방향으로 회전할 경우의 회전 카운터와 방향 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 방법과 전력 소모 감소를 위하여 가변펄스를 사용하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 제1발광센서(211)의 온/오프 주기가 16mSec로 고정된 경우를 보여주는 그래프이다.
도 15는 유체의 속도가 2500 리터/시간 일 경우 제1발광센서의 온/오프 주기를 16mSec로 하고 유체의 속도가 0 에 가까워 지면 250mSec 로 가변하는 경우를 보여주는 참고도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
명세서 전체에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, 발광, 수광, c, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 한정하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
먼저 본 발명의 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치는, 유체 또는 기체가 그 내부를 유동하는 몸체부와, 몸체부를 유동하는 유체 및 기체에 의하여 회전가능하게 설치되는 임펠러 유닛, 임펠러 유닛의 회전에 연동하여 회전하는 차단부, 및 차단부의 내부 및 외부에 유량측정용 수발신 센서와 회전방향 검출용 수발신 센서로 구성하는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 먼저 도 1의 수도 계량기의 분해사시도를 참고하여 수도 계량기에서의 유량 측정 및 회전 검출 방법을 설명하고 도 2의 가스미터기의 단면도를 참고하여 가스미터기에서의 유량 측정 및 회전 검출 방법을 설명하기로 한다.
먼저 도 1을 참고하면, 임펠러유닛(230)은 하부외갑(100)의 내부에 회전가능하게 설치되어 유로(110,120)를 유동하는 유체에 의하여 회전한다. 이때 차단부(233)는 임펠러유닛(230)의 상부에 위치하여 도면상 수직방향의 회전축을 중심으로 회전한다.
보다 구체적으로, 도시된 바와 같이 수도계량기는 수용 공간이 형성되는 하부외갑(100)과, 하부외갑(100)의 일측에 제공된 유입부(110)를 통하여 유입된 유체(일례로, 물)는 하부외갑(100)를 관통하여 유출부(120)를 통하여 외부로 배출되면서 임펠러유닛(230)을 회전시켜 유량과 회전방향을 측정할 수 있도록 구성할 수 있다.
이를 위하여 서로 다른 송수신 센서로 구성되는 제1센서부(210)와 제2센서부(220), 하부외갑(100)의 개구된 상면을 차폐하는 격판(240)이 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 격판(240)에는, 차단부(233)가 삽입되는 가이드 홈(241)이 형성된다. 가이드 홈(241)은 차단부(233)의 완전한 삽입이 가능하도록, 차단부(233)의 곡률과 동일한 곡률로 라운드지게 형성될 수 있다.
그리고, 가이드 홈(241)은 차단부(233)의 자유로운 회전이 가능하도록 대략 원기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 차단부(233)는 격판(240)의 하측에서 가이드 홈(241)을 통하여 삽입될 수 있다.
한편, 임펠러 유닛(230) 또는 차단부(233)가 격판(240)과 간섭되지 않도록, 가이드 홈(241)은 차단부(233)보다 다소 크게 형성될 수 있다.
격판(240)은 발광센서(211,221)와 수광센서(212,222)간의 신호(일례로, 광(光) 신호) 전달이 이루어질 수도 있도록 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
제1,2 센서부(210,220)는 각각 발광센서(211,221)와 수광센서(212,222)로 구성되며, 발광센서는 광신호를 송신하는 발광 다이오드(LED)로 설명하고, 수광센서는 광신호를 수신하는 포토 트랜지스터(Photo transistor)로 설명한다.
상부외갑(130)에는 제1,2 센서부(210,220)가 각각 수용되는 센서 수용부(미도시)를 구비할 수 있다.
하부외갑(100)에는, 임펠러 유닛(230)이 삽입되는 임펠러 삽입부를 형성하고, 격판(240)의 외측에는, 하부외갑(100) 내부의 유체가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 실링부재가 제공될 수 있다.
임펠러 유닛(230)은 하부외갑(100)에 삽입되고, 그 하측에 제공되며 하부외갑(100)의 내부에서 유동하는 유체와 간섭되어 회전력을 발생시키는 다수의 블레이드(234)와, 블레이드(234)의 회전 중심을 형성하는 축 및 임펠러 본체의 상측으로 연장되는 차단부(233)가 포함된다.
차단부(233)는 임펠러 본체(235)의 상면 테두리부에 결합되며, 임펠러 본체(235)의 곡률과 동일하도록 라운드지게 형성된다. 즉, 차단부(233)는 임펠러 본체(235)의 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성된 것으로 이해될 수 있다.
차단부(233)는, 임펠러 본체(235)의 상면 테두리부 중, 약 1/2에 해당하는 테두리부로부터 상방으로 연장된다. 즉, 임펠러 본체(235)의 상면은 원 형상으로서 축(236)을 중심으로 360도를 형성한다고 볼 때, 차단부(233)는 약 180도에 해당하는 상면 부분에 형성된다.
이러한 구성을 통하여 유체가 유입부(110)로부터 유입되어 유출부(120)를 향하여 유동할 때, 블레이드(234)는 유체와 간섭되고, 임펠러 본체(235), 블레이드(234) 및 차단부(233)는 축을 중심으로 회전하는 것이다.
임펠러 유닛(230)이 회전되는 과정에서, 각 발광센서(211,221)에서 송신되는 신호는 각 수광센서(212,222)에 선택적으로 전달된다.
이러한 센서의 동작은 아래에서 상세히 설명한다.
도 2의 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 미터기의 단면도로서, 가스미터기는 가스 유입부 및 유출부(341,342)가 구비되는 몸체부를 형성하는 상부케이스(300)와 하부케이스(400)를 포함한다.
상부케이스(300)에는 적산을 위한 가스의 유입과 배출을 위한 유입 및 배출구(341,342)와, 상부케이스(300)의 일측에 구비되어 유입 및 배출되는 가스를 카운팅하는 카운터부(200)를 구비한다.
하부케이스(400)에는 좌,우측에 설치되어 유입된 가스를 펌핑하기 위한 수단으로 다이어프램어셈블리를 구비하고, 상부케이스(300)에는 다이어프램어셈블리의 펌핑에 의하여 회전하면서 다이어프램어셈블리로 유입 또는 배출되는 가스의 흐름을 제어할 수 있도록 밸브어셈블리를 가지는 로터리슬라이더가 구비된다.
상술한 상부케이스와 하부케이스의 구성요소들은 일반적인 구성이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
카운터부(200)는 상부케이스(300)의 일측에 구비되어 유입 및 배출되는 가스를 카운팅하도록 구성된다.
내부커버(240)는 상부케이스(300)의 일측에 로터리 슬라이더와 회전 가능하게 결합된 임펠러 유닛(230)을 커버하며, 임펠러가 회전하도록 가이드 홈(241)이 임펠러의 회전축을 중심으로 서로 이격되게 형성되고 상부케이스(300)와 기밀을 유지하도록 결합된다.
외부커버(242)는 임펠러 유닛(230)의 회전수를 카운터하여 유입 또는 유출되는 가스의 량을 적산하여 표시하는 디스플레이부(243)를 내부에 구비한다.
이러한 가스미터기의 경우 다이어프램 방식으로 유동하는 가스에 의하여 임펠러유닛(230)이 회전하고, 차단부(233)는 회전축에 장착되어 가스의 유동에 따라 회전축과 함께 회전한다.
이를 위하여 서로 다른 송수신 센서로 구성되는 제1센서부(210)와 제2센서부(220)에 각각 발광센서와 수광센서로 구성되며, 발광센서는 광신호를 송신하는 발광 다이오드(LED)로 설명하고, 수광센서는 광신호를 수신하는 포토 트랜지스터(Photo trnsistor)로 설명한다.
제1센서부(210)는 제1 발광센서(211)와 제1 수광센서(212)가 구비되고, 제2센서부(220)에도 제1 발광센서(221)와 제1 수광센서(222)가 구비되고, 이들은 직각으로 교차되게 구성한다.
차단부(233)는 원판 형상의 임펠러 본체의 상면 테두리부에 결합되며, 임펠러 본체의 곡률과 동일하도록 라운드지게 형성된다. 즉, 차단부(233)는 임펠러 본체의 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성된 것으로 이해될 수 있다.
이하, 도면을 참고하여 수도계량기와 가스미터기(이하, 미터기라 한다)의 센서의 동작에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치의 주요 구성도이고, 도 4과 도 5는 차단부가 1개인 경우 정역방향으로 회전할 경우의 회전 카운터와 방향 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참고하면, 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치는 제1 센서부(210)에 구비된 제1발광센서(211)와 제1수광센서(212), 그리고 제2 센서부(220)에 구비된 제2발광센서(221)와 제2수광센서(222), 제1 발광센서(211)에 신호 송신을 명령하기 위하여 선택적으로 온/오프되는 제1스위치(250)와, 제2 발광센서(221)에 신호 송신을 명령하기 위하여 선택적으로 온/오프되는 제2 스위치(260)와, 스위치(250, 260)의 온/오프 작동을 위한 신호를 출력하는 제어부(252) 및 센서의 온/오프 상태 정보가 저장되는 메모리(251)와 제1 수광센서(212)의 출력신호를 기준신호와 비교하여 해당 신호를 출력하도록 구성되는 제1 비교부(213), 그리고 제2 수광센서(222)의 출력신호를 기준신호와 비교하여 해당 신호를 출력하도록 구성되는 제2 비교부(223)가 포함된다.
제1발광센서(211)의 발신 신호가 차단부(233)에 의하여 차단되면 제1수광센서(212)는 오프상태가 된다. 그리고, 임펠러 유닛(230)이 회전하여 차단부(233)가 제1발광센서(211)와 제1수광센서(212) 사이의 공간에 놓여지지 않으면, 제1발광센서(211)의 발신 신호는 제1수광센서(212)로 전송되며, 이에 따라 제1수광센서(212)는 온 상태가 된다.
제어부(252)는 스위치(250,260)의 온오프 동작을 제어하고, 스위치(250,260)가 온되면, 제1 발광센서(211)와 제2 발광센서(221)는 송신 신호를 발생시키게 된다.
한편, 제1 발광센서(211)와 제1 수광센서(212) 또는 제2 발광센서(221)와 제2 수광센서(222)의 사이에 차단부(233)가 놓여지면, 제1 수광센서(212)와 제2 수광센서(222)는 OFF되어 소정 신호(일례로, High 신호)가 각각 비교부(213,223)의 비교신호로 입력된다.
반면에, 제1 발광센서(211)와 제1 수광센서(212) 또는 제2 발광센서(221)와 제2 수광센서(222)의 사이에 차단부(233)가 놓여져 있지 않으면, 제1 수광센서(212)와 제2 수광센서(222)는 ON되어 소정 신호(일례로, Low 신호)가 각각 비교부(213,223)의 비교신호로 입력된다.
이러한 비교부(213,223)는 제1,2 수광센서(212,222)의 출력신호를 각 비교기의 입력단자(-단자)로 입력하고, 비교기의 입력단자(-단자)로 입력되는 신호가 비교기의 기준단자(+)의 기준전압보다 높을 때는 "Low"신호를 출력하고, 입력단자로 입력되는 신호가 기준전압보다 낮을 때는 "High"신호를 출력하도록 동작한다.
비교부(213,223)는 각각 저항 (215) 및 (225)로 비교기의 출력을 비교기 기준단자(+)로 피드백시키는 슈미트트리거(Schmitt Trigger) 회로를 구성하여 히스테리시스(Hysteresis)를 가지도록 함으로써 차단부과 개구부의 중간단계에서 발생할 수 있는 에러를 없애줄 수 있다.
이러한 기준전압은 인가된 전압을 분할하는 전압분할부에 의하여 분할된 전압으로 결정되고, 전압분할부는 인가된 전압과 직렬로 연결된 2개 이상의 저항(R1,R2)으로 구성하고, 유체의 혼탁도에 따라 기준전압을 적정히 설정되도록 저항값을 선정할 수 수 있다. 또한, 상기 저항 중 어느 하나는 가변저항으로 구성하여 유량측정장치의 유량의 혼탁도에 따라 가변저항을 가변하여 기준전압이 변동되도록 할 수 있다.
차단부(233)는 도 4에서와 같이 1개, 3개, 5개 ... 등 필요에 따라 만들 수 있다.
도 5와 도 6은 차단부가 1개인 경우의 예로서, 임펠러유닛이 도면상 시계방향으로 회전하는 경우를 유체가 정방향으로 유동되는 정류라 설정하고, 임펠러가 도면상 반시계방향으로 회전하는 경우를 유체가 역방향으로 유동되는 역류라고 설정하고 설명한다.
먼저 도 5는 차단부가 1개 인경우 임펠러가 시계방향(정류)으로 회전시 제1수광센서(212)가 온에서 오프로 감지되는 순간 제2수광센서(222)는 오프상태이다.
도 6은 차단부가 1개인 경우 임펠러가 반시계방향(역류)으로 회전시 제1수광센서(212)가 온에서 오프로 감지되는 순간 제2수광센서(222)는 온상태이다.
도면에서 진한 흑색이 차단부(233)이고 가는선 부분을 개구부라 한다.
본 발명에서는 설명의 편의 상 차단부와 개구부를 구분하여 설명하였으나, 개구부를 센서가 투과하는 투명한 소재로 형성하여 차단부와 구별되게 사용할 수도 있음은 물론이다.
통상 차단부를 일측에만 구성한 경우에는 회전 시 무게 중심이 달라질 수 있으므로, 차단부에 대응되는 개구부를 투명소재로 형성하여 밸런스를 맞추어 회전을 원활하게 할 수도 있다.
차단부(233)의 내부 및 외부에 2조의 센서 제1발광센서(211) 및 제1수광센서(212)가 제1센서로 그리고 제2발광센서(221) 및 제2수광센서(222)가 제2센서로 서로 90°되게 위치한다.
제1발광센서(211) 또는 제2발광센서(221)를 온시켜 이의 발신 신호가 차단부(233)에 의하여 차단되면 제1수광센서(212) 또는 제2수광센서(222)는 오프 상태가 된다.
그리고, 회전한 차단부(233)가 제1발광센서(211)와 제1수광센서(212) 또는 제2발광센서(221)와 제2수광센서(222) 사이의 공간에 놓여지지 않으면, 각각의 발신 신호가 전송되지 않아, 제1수광센서(212) 또는 제2수광센서(212)는 오프 상태가 된다.
제1발광센서(211)를 온 시켜, 상기 제1수광센서(212)의 온, 오프 상태를 파악하는 주기는 차단부(233)의 회전속도에 따라, 차단부(233)가 제1발광센서(211) 및 제1수광센서(212) 사이를 지나는 시간의 1/2 보다 짧도록 한다.
예를 들어 차단부가 1회전하는 시간이 64mSec 라면, 차단부가 제1발광센서 및 제1수광센서를 지나는 속도가 32mSec 가 된다. 이 경우 제1발광센서의 온,오프 주기는 차단부가 센서를 지나는 속도의 1/2인 16mSec 보다 짧아야 역류감지를 용이하게 할 수 있다.
본 발명에서는, 차단부가 1회전하는 시간을 64mSec 설정하고 본 발명의 동작 원리를 설명하기로 한다. 이러한 이유로 차단부와 개구부의 길이가 1:1 인 경우에 제1발광센서의 온,오프 주기를 가장 길게 할 수 있으므로 배터리 소모량을 가장 적게 할 수 있어 가장 합리적이다.
먼저 도 5를 참조하면, 유체 또는 기체가 정방향으로 유동하는 정류의 경우로서, 임펠러 유닛의 차단부(233)가 도면상 시계방향으로 회전하게 된다.
임펠러의 1회전이 감지되는 상태를 개구부에서 차단부로 시작되는 지점으로 설정하면, 제1수광센서(212)가 온 상태에서 오프 상태로 되는 순간 1회전으로 계산된다.
도면을 참고하면 유체 또는 기체가 정방향으로 유동하는 정류방향으로 회전시 제1수광센서(212)가 온 상태에서 오프 상태로 되는 순간 제2수광센서(222)는 오프이다.
따라서, 차단부가 1개 인 경우 제1수광센서(212)가 온 상태에서 오프 상태로 되는 순간 제2수광센서(222)는 오프상태가 되므로, 제어부(252)는 회전방향을 정류로 판단할 수 있다.
또한, 차단부가 1개 인 경우 제2수광센서(222)가 온 상태에서 오프 상태로 되는 순간 제1수광센서(212)는 오프상태가 되므로, 제어부(252)는 이때도 회전방향을 정류로 판단할 수 있다.
즉, 어느 하나의 수광센서가 온에서 오프로 천이하는 순간에 다른 수광센서의 상태를 판단하여 회전 방향을 알 수 있는 것이다.
도 6을 참조하면, 유체 또는 기체가 역방향으로 유동하는 역류의 경우에는, 차단부(233)가 도면상 반시계방향으로 회전한다.
차단부(233)의 1회전이 감지되는 상태는 도 5에서와 마찬가지로 개구부에서 차단부로 시작되는 지점, 즉, 제1수광센서(212)가 온 상태에서 오프 상태로 되는 순간 1회전으로 계산된다.
제1수광센서(212)가 온 상태에서 오프 상태로 되는 순간에 제2수광센서(222)는 온이다
즉, 제1수광센서(212)가 온 상태에서 오프 상태로 되는 순간 제2수광센서(222)의 온/오프 상태를 파악하여 제2수광센서(222)가 오프상태이면 정회전이고, 제2수광센서(222)가 온상태이면 역회전으로 판단하는 것이다.
즉, 차단부가 1개인 경우 복수의 센서조를 이용하여 미터기의 사용량 측정과 회전 방향을 알 수 있는 것이다.
차단부가 3개 경우는 도 7과 도 8에, 그리고 차단부가 5개 경우는 도 9와 도 10에 예시되어 있다.
먼저 도 7과 도 8의 차단부가 3개인 경우의 정역방향으로 회전할 경우의 회전 카운터와 방향 설정 방법을 설명하기 위한 도면을 참고하면, 차단부가 3개인 경우 임펠러 유닛(230)이 시계방향(정류)으로 회전시 제1수광센서(212)가 온에서 오프로 감지되는 순간 제2수광센서(222)는 온(ON) 상태이다.
역류의 경우 도 8을 참고하면, 임펠러가 반시계방향(역류)으로 회전시 제1수광센서(212)가 온에서 오프로 감지되는 순간 제2수광센서(222)는 오프(OFF)상태이다.
그리고 차단부가 5개인 경우의 도 9을 참고하면 임펠러유닛(230)이 시계방향(정류)으로 회전시 제1수광센서(212)가 온에서 오프로 감지되는 순간 제2수광센서(222)는 오프 상태이다.
도 10에서는 임펠러유닛(230)이 반시계방향(역류)으로 회전시 제1수광센서(212)가 온에서 오프로 감지되는 순간 제2수광센서(222)는 온상태이다.
이상 차단부가 1, 3, 5개 인 경우 결과표는 다음 표 1과 같다.
표 1
센서 차단부가 1개 인경우 차단부가 3개인 경우 차단부가 5개 인 경우
제1수광센서 ON->OFF상태인 경우 ON->OFF상태인 경우 ON->OFF상태인 경우
제2수광센서 OFF ON ON OFF OFF ON
결과 정회전 역회전 정회전 역회전 정회전 역회전
표 1을 참고하면, 제1 수광센서(212)가 ON상태에서 OFF상태로 천이하는 순간의 제2 수광센서(222)의 ON과 OFF의 상태에 따라 제1수광센서와 제2수광센서의 상태를 조합하면, 임펠러유닛(230)의 회전 방향을 알 수 있다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 제1 수광센서는 회전수 측정용, 제2 수광센서는 회전방향 검출용 센서로 하여 설명한다.
그러나, 이러한 결과는 상술한 바와 같이 차단부와 개구부의 길이가 1:1 인 경우에 배터리 소모량을 가장 적게 할 수 있어 합리적이기 때문에, 설명의 편의를 위하여 상술한 바와 같이 임펠러 유닛상에 구비된 차단부의 길이와 개구부의 길이를 동일하게 하여 설명한 것이다.
즉, 차단부가 1개인 경우에 차단부와 개구부의 길이는 반원주만큼의 길이가 되게(즉 360°/2=180°)하고, 차단부가 3개인 경우에는 개구부도 3개이므로 차단부의 길이는 60°(즉 360°/6=60°)가 되게 하고, 차단부가 5개인 경우에는 개구부도 4개이므로 차단부의 길이는 36°(즉 360°/10=36°)에 해당하는 길이를 갖는 경우를 예를 들어 설명한 것이다.
그러나, 본 발명은 2개 조의 센서를 이용하여 회전속도와 회전 방향을 판단하는 것을 특징으로 하므로, 개구부와 차단부의 길이를 1:1로 한정하지 않는다.
이는 차단부의 길이와 개수에 따라 표1을 참고하여 제2 발수광센서의 위치를 결정하여 사용할 수 있기 때문이다.
또한, 이러한 차단부가 수도 계량기에 사용될 경우에는 차단부가 1개로 형성된 것을, 가스미터기에 사용될 경우에는 차단부가 5개로 구성하는 것이 가장 바람직하다.
제어부(252)는 임펠러 유닛의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 차단부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 제1 발광센서(211)로 송신하는 기능과, 제1 발광 센서의 출력신호가 차단부에 의해 차단되어 수광센서(212)에 수신되지 않는 영역과 차단부가 없어서 제1 수광센서(212)에 수신되는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 제1 비교부(213)의 출력신호를 이용하여 임펠러 유닛의 회전수를 "1/(상기 차단부의 갯수)"회전으로 카운트할 수 있으며, 차단부의 갯수에 따라 1/1,1/3,1/5 회전 등을 측정할 수 있기 때문에 보다 정확한 유량의 측정이 가능한 것이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 유량 측정장치의 회전수 카운팅 방법을 설명한다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도시된 바와 같이 미터기의 Power가 ON 되면(S210), 제어부(252)는 제1 발광센서(211)의 작동을 위하여 제1스위치(250)에 온 신호를 출력하며, 이에 따라 제1 스위치(250)는 온 되어 제1 발광센서(211)의 신호가 발신되도록 한다(S211).
제1 발광센서(211)의 발신에 따라, 제1 수광센서(212)의 초기 상태가 확인된다. 즉, 제1 수광센서(212)의 출력신호가 제1 비교부(213)로 입력되고, 제1 비교부(213)의 출력신호를 이용하여 제어부(252)는 제1 수광센서(212)로부터 입력되는 신호가 ON인지 OFF인지를 확인한다.
다시 말하면, 미터기의 작동 이전에 차단부(233)가 제1 발수광센서(211,212)의 사이에 위치하는지 여부를 판단하는 것이다.
만약, 차단부(233)가 제1 발수광센서(211,212)의 사이에 놓여 있다면 제1 수광센서(212)는 OFF 상태에 있게 되며 이에 따라 제1 비교부(250)의 출력신호는 LOW가 되고, 차단부(233)가 제1 발수광센서(211,212)의 사이에 놓여있지 않다면 제1 수광센서(212)는 ON 상태에 있게 되고, 따라서, 제1 비교부(250)의 출력신호는 HIGH가 되는 것이다.
이와 같이, 차단부(233)의 위치에 따라 제1 수광센서(212)의 초기 ON/OFF 상태가 확인될 수 있다(S212).
제1 수광센서(212)가 초기 상태에서 ON인 경우(S220), 제어부(252)의 메모리(251)에는 제1 수광센서(212)의 상태가 ON 상태인 것이 저장된다(S222). 반면에, 제1 수광센서(212)가 초기 상태에서 OFF인 경우, 메모리(251)에는 제1 수광센서(212)의 상태가 OFF상태인 것이 저장된다(S221).
이후, 제어부(252)는 제1 발광센서(211)의 작동을 멈추기 위하여 제1 스위치(250)에 OFF 신호를 출력하며(S223), 이에 따라 제1 스위치(250)는 OFF되며 제1 발광센서(211)의 신호 전송이 중단된다.
그리고, 미터기의 Power가 OFF 되었는지 여부가 판단된다(S230).
단계 S230에서 미터기의 Power가 OFF 되지 않았으면 제어부(252)는 임펠러 회전 카운터를 초기화하고(S231), 타이머 인터럽트 주기를 설정하고(S232), 대기 상태(idle state)로 전환된다.
대기 상태는, 타이머(timer) 또는 외부신호의 인터럽트(interrupt)에 의하여 이후 소정의 시점(주기)에 활성화되는 상태로 이해될 수 있다(S233).
도 12을 참조하면, 제어부(252)는 미리 설정된 시간이 지나거나(타이머 인터럽트) 외부의 주기적인 신호(외부 인터럽트)에 의하여 활성화될 수 있다(S300).
단계 S300에서 제어부(252)가 활성화되면, 제어부(252)는 제1 발광센서(211)의 작동을 위하여 제1 스위치(250)에 온신호를 출력하며(S310), 이에 따라 제1 스위치(250)는 온되어 제1 발광센서(211)의 신호가 발신되도록 한다.
제1 발광센서(211)의 발신에 따라, 제1 수광센서(212)의 ON/OFF 상태가 확인된다(S311). 즉, 현재 차단부(233)가 제1 발수광센서(211,212)의 사이에 위치하는지에 따라, 제1 비교부(250)로부터 제어부(252)로 입력되는 현재의 신호가 ON인지 OFF인지 여부가 확인하고, 제1 수광센서의 상태가 ON임을 메모리(341)에 저장한다(S320,S321).
단계 S320에서 제1 수광센서(212)의 출력신호가 OFF인 경우 도 13의 "B"단계가 진행된다.
도 13는 임펠러 유닛의 회전 방향을 검지하기 위한 것으로, 먼저, 이전의 제1 수광센서(212)의 ON/OFF상태를 판단한다(S322).
여기서, "이전의 제1 수광센서(212) 상태"라 함은, 최초의 인터럽트 수행시, 도 11의 단계 S221 또는 S222에서 메모리(251)에 저장된 제1 수광센서(212)의 상태를 의미한다.
단계 S330에서는 제1 수광센서(212)가 ON상태이었는 가를 판단하여, ON상태로 판단된 경우는 제어부(252)가 제2 스위치(260)에 ON신호를 출력한다(S331).
단계 S331에서 제2 스위치(260)에 ON신호 출력 후 제2 수광센서(222)의 ON/OFF상태를 확인한다(S332).
단계 S340에서 제2 수광센서(222)의 신호가 OFF인가를 판단하고, OFF인 경우는 유량계의 흐름을 정방향(정류)으로 감지하고, 임펠러 유닛의 회전수 측정을 위한 카운터가 증가된다(n=n+1)(S345).
즉, 단계 S345는 정방향이므로 카운터를 1 증가시키는 것이다.
단계 S340에서 제2 수광센서의 상태가 ON으로 판단되면, 유량계의 흐름을 역방향(역류)으로 감지하고, 임펠러 유닛의 회전수 측정을 위한 카운터를 감소시키거나(n=n-1) 또는 회전수를 카운터하지 않을 수 있다(S341).
단계 S355이후 및 단계 S341이후에 제어부(252)는 제2 발광센서(221)에 OFF신호를 출력하고(S343), 임펠러 유닛의 1회전에 소요된 시간을 계산하고(S343), 제1 수광센서가 OFF상태임을 메모리(251)에 저장한다(S344).
단계 S321과 B단계 이후에 제어부(252)는 제1 스위치(250)에 OFF신호를 출력하고(S350), 미터기의 파워가 OFF상태인지를 판단한다(S360).
단계 S360에서 미터기의 파워가 OFF상태이면 종료하고, OFF상태가 아닌 경우에는 제어부(252)는 타이머 인터럽트 주기를 설정한다(S361).
즉, 단계 S361에서는 임펠러 1회전에 소요된 시간이 증가하였으면, 제어부(252)의 타이머 인터럽트 주기를 증가시키고, 소요된 시간이 감소하였으면, 타이머 인터럽트 주기를 감소시키는 것이다.
이후, 제어부(252)는 스탠바이(standby mode) 모드 상태로 전환하고, 다음 주기의 타이머 인터럽트 활성화를 대기한다(S362).
이와 같은 미터기 측정방법에 의하면, 제1 수광센서(212)의 상태를 확인하여, 제1 수광센서(212)의 상태가 OFF 상태에서 ON 상태 또는 ON상태에서 OFF상태로 전환될 때만 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하기 때문에 임펠러 유닛이 1회전 되는 경우, 회전수가 정확하게 1 카운트씩 증가될 수 있다.
또한, 히스테리시스를 가진 비교부(213)로 인하여 유체가 혼탁하여 제1 수광센서(212)의 출력신호가 미약하거나 차단부와 개구부의 중간단계에서도 제1 비교부(250)에서 정확한 회전수를 카운트할 수 있는 것이다.
또한, 소정 주기로 짧은 시간동안만 제1 발광센서(211)의 신호를 ON 시켜 제 1 수광센서(212)의 상태를 읽고, 제2 발광센서(221)는 필요시만 짧은 시간동안 ON 시켜 제2 수광센서(212)의 상태를 읽으므로 두개의 발수광센서에 의하여 소모되는 전류 시간이 짧아 배터리를 사용하는 미터기에 적합하도록 하는 효과가 있다.
본 발명에서는 유체 또는 기체가 천천히 흐를 때도 필요치 않은 전류가 소모하게 되어 배터리의 수명을 단축시키게 되는 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 유체 또는 기체가 빨리 흐를 때는 센서 감지 온/오프 주기를 빨리하고, 천천히 흐를 때는 센서 감지 온/오프 주기를 천천히 하는 센서감지 주기를 가변시켜 적용함으로써, 배터리 소모를 획기적으로 줄이도록 하는 것도 본 발명의 특징이다.
즉, 가변펄스는 광센서를 이용하여 유체나 기체의 사용량 측정하는 방법에 있어서 센싱주기를 가변함으로써 유체나 기체속에서도 정확한 사용량 측정이 이루어지면서도 전력소모를 줄일 수 있도록 하기 위한 것으로, 미터기를 흐르는 유체 또는 기체의 속도가 빨라지면 센서 감지 주기 시간을 짧게 하고 속도가 느려지면 센서감지 주기를 길게 함으로써 센서감지에 소모되는 전류소모를 줄이도록 하는 것이다.
도 14는 제1A센서(211)의 온/오프 주기가 16mSec로 고정된 경우를 보여주는 그래프이고, 도 15는 유체의 속도가 2500 리터/시간 일 경우 제1 발광센서의 온/오프 주기를 16mSec로 하고 유체의 속도가 0 에 가까워 지면 250mSec 로 가변하는 경우를 도시한 것이다.
도면에서, L은 제1발광센서(211)의 온/오프 주기이며, K는 제1발광센서(211)온 타임 길이이다.
이 경우 가변펄스와 고정펄스 사용시 소비 전류 비교 예를 들어보기로 한다.
발광 센서 소비전류를 2 volts / 200Ω = 10mA이고, 수광부 소비전류를 3 volts / 1000Ω = 3mA로 설정하고, 하루(24시간) 중 유량이 최고속도(1600 liter/hour)로 6시간 사용하고, 중속도(320 liter/hour)로 4시간 사용하고, 저속도(16 liter/hour) 로 14시간 사용하거나 또는 사용하지 않는다고 설정한 경우의 고정펄스의 경우 센서부 소비전하량은 다음과 같다.
도 14를 참고하면, 주기(L)는 16mSec이고, 센서 온타임(K)이 50μSec일 때, 센서부 1일 소비전하량은 13mA x 50㎲/16000μSec x 24hour = 0.975 mAh가 되므로, 년간 소비 전류량은 0.975 x 365 days = 355.9 mAh가 된다.
동일한 조건으로 가변펄스의 경우 센서부 소비 전하량을 보면(도 15참조), 주기(L)가 고속(2500liter/hour)일 때는 16mSec, 중속(500~1000liter/hour)일 경우 64mSec 그리고 저속 또는 비사용시가 250mSec가 되고, 센서 온타임(K)는 50μSec가 된다.
이 경우, 센서부의 1일 소비전하량을 보면 다음과 같다.
고속(6시간)일 경우의 소비전류량을 보면 "13mA x 50μSec/16000μSec x 6hour = 0.2438 mAh"가 되고, 중속(4시간)일 경우는 "13mA x 50μSec/64000μSec x 4hour = 0.0407 mAh"가 되고, 저속(또는미사용)(14시간)인 경우에는 "13mA x 50μSec/250000μSec x 14hour = 0.0364 mAh"가 되어 결국 년간 소비전하량을 보면, "0.2438+0.0407+0.0364) x 365days = 117.13 mAh"가 된다.
이경우, 1200mAh 용량의 배터리를 사용할 경우를 보면, 고정펄스를 사용할 경우에는 "1200mAh / 355.9 mAh = 3.37 년" 사용가능하나, 가변펄스를 사용할 경우는 "1200mAh / 117.13 mAh = 10.25 년" 사용가능하기 때문에 3배 이상 사용기간이 길어지게 된다.
상술한 바와 같이 임펠러 유닛의 회전속도가 빨라지면 각 센서의 발광센서의 펄스 신호의 주기를 짧게 하고, 회전속도가 늦어지면 펄스 신호의 주기를 길게 함으로써, 센서감지에 소모되는 전류소모를 줄여 내장된 배터리를 오랫동안 사용할 수 있는 것이다.
상술한 설명에서는 제1 센서의 상태가 온에서 오프되는 순간에 제2 센서의 출력신호에 따라 회전수와 회전방향을 검출하는 것으로 설명하였으나, 제1 센서의 상태가 오프에서 온으로 천이되는 순간을 기준으로 회전수와 회전방향을 검출할 수 있음은 물론이다.
결국, 본 발명은 2조의 센서를 90°간격으로 배치하여 역류를 감지하여 정확한 사용량을 측정할 수 있게 하고, 회전 속도에 따라 가변펄스를 사용함으로써, 배터리의 소모량을 개선할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
본 발명은 유체 또는 기체의 사용량을 측정하는 계량기에 사용할 수 있는 것으로, 가정이나 빌딩 사무실 등의 개스 또는 수도의 량을 측정할 수 있는 산업분야에 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 제1 발광센서와 제1 수광센서를 구비한 제1 센서부;
    제2 발광센서와 제2 수광센서를 구비한 제2 센서부;
    유체 또는 기체가 그 내부를 유동하며 일측에 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부를 구비한 몸체부;
    상기 몸체부를 유동하는 유체 또는 기체에 의하여 회전가능하게 설치되는 임펠러 유닛;
    상기 임펠러의 회전에 연동하여 회전하며 상기 제1 수광센서와 제1 발광센서사이와 상기 제2 수광센서와 제2 발광센서 사이를 회전하는 하나 이상의 차단부; 및
    제1 발광센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 차단부의 회전에 의하여 차단되는지 여부에 따라 출력되는 제1 수광센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하고, 제2 발광센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 차단부의 회전에 의하여 차단되는지 여부에 따라 출력되는 제2 수광센서의 온오프 감지신호를 이용하여 회전방향을 판단하는 제어부;
    를 포함하는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 수광센서의 신호가 상태 천이가 발생하는 순간 제2 수광센서의 신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전 방향을 정방향 또는 역방향으로 판단하는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 센서부와 제2 센서부는 상기 차단부의 회전 중심을 기준으로 서로 90°의 각으로 설치되는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 임펠러 유닛의 상면 테두리 중 일부가 상방으로 연장된 차단부와 차단부가 없는 테두리의 길이를 동일하게 구성한 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 임펠러 유닛의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 차단부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 상기 제1 발광센서로 송신하는 기능과, 상기 차단부에 의해 상기 제1 수광센서에 수신되지 않는 영역과 상기 제1 수광센서에 수신되는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 "1/(상기 차단부의 갯수)"회전으로 카운트하는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 발광센서를 온 시켜, 상기 제1수광센서의 온, 오프 상태를 파악하는 주기는 상기 차단부의 회전속도에 따라, 상기 차단부가 상기 제1발광센서 및 제1수광센서 사이를 지나는 시간의 1/2 보다 짧게 설정하는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 수광센서 또는 제2 수광센서의 어느 하나 이상의 센서 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교기의 출력을 비교기 기준단자로 피드백시키는 슈미트트리거회로를 구성하여 히스테리시스를 갖는 비교부;
    를 포함하는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 임펠러유닛의 회전속도에 따라 상기 제1 발광센서 또는 제2 발광센서 중 어느 하나 이상의 센서로 송신하는 펄스 신호의 주기를 가변하여 송신하는 유체 또는 기체의 사용량 측정과 흐름 방향 판단 장치.
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