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KR101402331B1 - 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서 및 이를 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템 - Google Patents

전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서 및 이를 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템 Download PDF

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KR101402331B1
KR101402331B1 KR1020120083967A KR20120083967A KR101402331B1 KR 101402331 B1 KR101402331 B1 KR 101402331B1 KR 1020120083967 A KR1020120083967 A KR 1020120083967A KR 20120083967 A KR20120083967 A KR 20120083967A KR 101402331 B1 KR101402331 B1 KR 101402331B1
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하진호
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주식회사 케이에프에이
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Abstract

본 발명은 간단한 기구적 구성을 채용하여 가동물체의 선형 위치를 효과적으로 검출할 수 있고 저비용으로 대량생산이 가능한 전자기유도 측정방식을 갖는 선형변위센서 및 이를 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템을 제공한다. 이를 위한 본 발명은, 코어; 상기 코어의 일측에 권선되며, 시변전류가 인가되어 시변자기장을 형성하는 입력코일; 상기 입력코일과 일정간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 입력코일에서 발생하는 시변자기장의 영향을 받아 전압이 유도되는 출력코일; 및 상기 입력코일 주변에 형성된 시변자기장 영역 내에서 상기 입,출력코일과 서로 상대 직선운동을 수행하는 도전체로 구성된 트랜슬레이터;를 포함하여 이루어지되, 상기 트랜슬레이터는 직선운동 방향이 장변측 방향이고 상기 직선운동 방향과 수직한 방향이 단변측 방향을 형성하는 사다리꼴 판 형태의 구조물로서, 그 단변측 방향의 서로 마주보는 두 변은 서로 평행을 이루고, 그 장변측 방향의 서로 마주보는 두 변 중 한쪽 변은 상기 단변측 방향의 두 변과 서로 수직을 이루며, 다른 한쪽 변은 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 갈수록 기울기가 선형적 또는 일정한 함수형태로 변화되는 형상을 갖도록 형성되어, 상기 입,출력코일과 트랜슬레이터의 상대 직선운동시 시변자기장 영역 내에서 트랜슬레이터의 면적 변화에 따른 출력코일에서의 전압의 변화를 측정함으로써 가동물체의 직선이동 변위를 측정하도록 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서 및 이를 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템{Linear displacement sensor and linear displacement detecting system using electromagnetic induction}
본 발명은 가동물체의 선형변위를 측정하기 위한 선형변위센서 및 이를 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 기구적 구성을 채용하여 가동물체의 선형 위치를 효과적으로 검출할 수 있고 저비용으로 대량생산이 가능한 전자기유도 측정방식을 갖는 선형변위센서 및 이를 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 변위센서(또는 위치센서)는 각종 메카니즘의 회전각도 및 이동변위를 측정하기 위하여 사용되는데, 기계적인 구조의 형상에 따라 크게 접촉식과 비접촉식으로 분류되며, 접촉식의 경우 전기저항식이 대표적이고, 비접촉식으로는 홀소자(hall element)방식, 자력식(inductive sensing) 또는 암호판식 엔코더 방식(coded disk shaft encoder) 등이 있다.
전기저항식 변위센서로 대표되는 접촉식 변위센서는 PCB기판 또는 세라믹 기판에 저항 트랙을 가공한 것으로, 브러시 마모나 저항불량 등에 의한 내구수명의 저하와 출력값의 선형성, 측정 정도의 한계성 등과 관련하여 많은 문제점이 있다.
반면, 비접촉식 변위센서는 구조적 종류에 따라 제작비용의 단가 상승이 나타날 수 있으나, 접촉식 변위센서에 비해 내구성 및 정확성 면에서 우수한 특성이 있기 때문에 정확한 위치센싱을 요하는 여러 산업분야에서 그 활용도가 매우 높은데, 이러한 변위센서에는 동일 직선상의 위치변화를 검출하는 선형변위센서와 회전 각도의 변화를 검출하는 회전변위센서가 있다.
이 중 동일 직선상의 위치를 검출하는 선형변위센서에 대한 일 예가 미국특허공보 제 7,088,095호에 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 선형변위센서는 자기장을 생성하는 두 개의 영구자석을 구비하고, 선형 측정섹션을 형성하는 자기장 영역 내에 배치된 홀 센서를 구비한다. 그리고, 홀 센서와 자기장 생성장치는 길이방향을 따라 서로 직선이동 가능하게 설치되어 측정섹션 내에서 홀 센서의 위치를 정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 영구자석은 길이방향에 수직한 횡단방향으로 극성을 띠도록 분극되어 있다. 따라서, 각 영구자석의 N극과 S극은 횡단방향을 기준으로 맞은편 단부에 위치하도록 배치된다. 측정섹션 내에 선형자기장을 생성하기 위하여 변위센서에 구비된 두 개의 영구자석은 측정섹션 전체를 따라서 그리고 측정섹션의 양 단부를 넘어서 측면에서 길이방향으로 뻗어나가도록 되어 있다. 또한, 영구자석은 반대로 극성을 띠도록 되어 있는데, 예를 들어 두 S극들이 서로 마주하도록 배치되어 있다. 아울러, 측정섹션 쪽으로 서로 마주하는 내부면에서 두 개의 영구자석은 각각 서로 볼록하게 휘어진 상태로 유지되어, 휘어진 곡률에 의해 측정섹션 내에서 원하는 선형 자기장을 얻을 수 있도록 되어 있다.
그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 선형변위센서는 센서를 구성하는 내부 구성 부품이 비교적 많고 복잡한 구조로 되어 있었기 때문에 제작비용이 많이 들게 되는 문제가 있었다. 아울러, 휘어진 내부면을 만들면서 생기는 공차에 의해 원하는 자기장의 선형성에 있어서 크게 오차가 발생할 우려가 있고, 홀 센서가 자기장의 직선 영역 내에 계속 유지될 수 있도록 하기 위해 홀 센서를 영구자석에 대해 정확한 위치상에 배치하도록 해야하고 그 위치를 조정해야 하는 등의 많은 구조적인 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 코어에 권선된 입,출력코일과 도전체로 구성된 트랜슬레이터와의 상대 직선운동시 시변자기장 영역 내에서의 트랜슬레이터의 면적 변화에 따라 출력코일로 유도되는 전압의 변화를 검출하여 가동물체의 직선이동 변위를 측정하도록 함으로써, 간단한 기구적 구성을 적용하여 저비용으로 우수한 성능을 갖는 선형변위센서를 제조할 수 있는 전자기유도 측정방식을 이용한 선형변위센서 및 이를 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템을 제공함에 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서는, 코어(core); 상기 코어의 일측에 권선되며, 시변전류가 인가되어 시변자기장을 형성하는 입력코일; 상기 입력코일과 일정간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 입력코일에서 발생하는 시변자기장의 영향을 받아 전압이 유도되는 출력코일; 및 상기 입력코일 주변에 형성된 시변자기장 영역 내에서 상기 입,출력코일과 서로 상대 직선운동을 수행하는 도전체로 구성된 트랜슬레이터(translator);를 포함하여 이루어지되, 상기 트랜슬레이터는 직선운동 방향이 장변측 방향이고 상기 직선운동 방향과 수직한 방향이 단변측 방향을 형성하는 사다리꼴 판 형태의 구조물로서, 그 단변측 방향의 서로 마주보는 두 변은 서로 평행을 이루고, 그 장변측 방향의 서로 마주보는 두 변 중 한쪽 변은 상기 단변측 방향의 두 변과 서로 수직을 이루며, 다른 한쪽 변은 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 갈수록 기울기가 선형적 또는 일정한 함수형태로 변화(증가 또는 감소)되는 형상을 갖도록 형성되어, 상기 입,출력코일과 트랜슬레이터의 상대 직선운동시 시변자기장 영역 내에서 트랜슬레이터의 면적 변화에 따른 출력코일에서의 전압의 변화를 측정함으로써 가동물체의 직선이동 변위를 측정하도록 형성한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 입,출력코일과 트랜슬레이터 중 어느 한쪽은 고정된 상태로 유지되고, 다른 한쪽은 직선운동을 수행하도록 구성하되, 상기 직선운동을 수행하는 한쪽 편에 가동물체가 결합되도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 트랜슬레이터는 입력코일과 출력코일 사이 공간에 비접촉 상태로 배치된 상태에서 입,출력코일과 상대 직선운동을 수행하도록 구성할 수 있다.
또는, 상기 트랜슬레이터가 입,출력코일로부터 일정거리 이격된 외각부에 비접촉 상태로 배치된 상태에서 상기 입,출력코일과 상대 직선운동을 수행하도록 구성할 수 있다.
한편, 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전자기유도 방식을 이용한 선형변위 측정시스템은, 시변전류를 공급하는 시변전류공급장치; 코어(core)와, 상기 코어의 일측에 권선되며 시변전류가 인가되어 시변자기장을 형성하는 입력코일과, 상기 입력코일과 일정간격을 두고 평행하게 배치되며 상기 입력코일에서 발생하는 시변자기장의 영향을 받아 전압이 유도되는 출력코일과, 상기 입력코일 주변에 형성된 시변자기장 영역 내에서 상기 입,출력코일과 서로 상대 직선운동을 수행하는 도전체로 구성된 트랜슬레이터(translator)를 포함하는 선형변위센서; 상기 가동물체의 직선운동시 상기 선형변위센서의 출력코일로 유도되는 전압 또는 전류를 검출하는 검출장치; 및 상기 검출장치에서 검출된 전압 또는 전류와 기준치를 비교하여 상기 가동물체의 선형변위를 연산하는 연산장치;를 포함하여 이루어지되, 상기 트랜슬레이터는 직선운동 방향이 장변측 방향이고 상기 직선운동 방향과 수직한 방향이 단변측 방향을 형성하는 사다리꼴 판 형태의 구조물로서, 그 단변측 방향의 서로 마주보는 두 변은 서로 평행을 이루고, 그 장변측 방향의 서로 마주보는 두 변 중 한쪽 변은 상기 단변측 방향의 두 변과 서로 수직을 이루며, 다른 한쪽 변은 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 갈수록 기울기가 선형적 또는 일정한 함수형태로 변화(증가 또는 감소)되는 형상을 갖도록 형성되어, 상기 입,출력코일과 트랜슬레이터의 상대 직선운동시 시변자기장 영역 내에서 트랜슬레이터의 면적 변화에 따른 출력코일에서의 전압의 변화를 측정함으로써 가동물체의 직선이동 변위를 측정하도록 형성한 것을 특징으로는 한다.
여기서, 본 발명에는 상기 검출장치에서 검출된 전압 또는 전류를 증폭하는 증폭기가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 증폭기를 통해 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(Analog to Digital converter)를 추가적으로 설치하여 구성할 수 있다.
아울러, 상기 연산장치로부터 연산된 결과에 따라 가동물체의 선형변위를 디스플레이하는 디스플레이장치를 더 설치하여 구성할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 코어에 권선된 입,출력코일과 상대 직선운동하는 트랜슬레이터의 형상을 직선운동 방향으로 폭이 점차 선형적 또는 일정한 함수형태로 증가(또는 감소)되는 형태로 형성하고, 입,출력코일과 트랜슬레이터와의 상대운동시 시변자기장 영역 내에서의 트랜슬레이터의 면적 변화에 따라 출력코일로 유도되는 전압의 변화를 검출하여 가동물체의 직선이동 변위를 측정하도록 함으로써, 전자기유도 방식을 이용한 간단한 기구적 구성을 적용하여 저비용으로 우수한 성능을 갖는 선형변위센서를 구현할 수 있는 장점이 있다. 이렇게 제작된 선형변위센서는 선형 액츄에이터(Linear Actuator)의 변위센서로도 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1일실시 예에 따른 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 선형변위센서를 측면에서 바라본 측면도.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서를 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 선형변위센서를 측면에서 바라본 측면도.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 전자기유도 방식을 이용한 가동물체 선형변위 측정시스템을 도시한 구성도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가동물체 선형변위 측정시스템을 도시한 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1일실시 예에 따른 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선형변위센서를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서(100)는 코어(core;110), 입력코일(120), 출력코일(130) 및 트랜슬레이터(translator; 150)를 포함하여 구성된다.
입력코일(120)은 코어(110)의 일측에 권선되어 후술되는 시변전류공급장치(200)와 연결되고, 출력코일(130)은 상기 입력코일(120)과 일정간격 이격된 코어(110)상에 권선되어 상기 입력코일(120)과 평행하게 배치되고 후술되는 검출장치(300)와 연결된다.
따라서, 시변전류공급장치(200)에서 시변전류(시간에 따라 전류가 변하는 전원)가 입력코일(120)에 공급되면 상기 입력코일(120) 주변에 시변자기장을 형성하게 되고, 상기 입력코일(120)에 의해 형성된 시변자기장 내에 위치하는 출력코일(130)에 전압이 유도되게 된다.
트랜슬레이터(translator; 150)는 도전체로 구성된 일정한 길이를 갖는 사다리꼴 판 형상의 구조물로서, 입력코일(120)과 출력코일(130) 사이에 비접촉 상태로 평행하게 배치된 상태에서 직선이동 가능하게 설치된다. 그리고 상기 트랜슬레이터(150)의 일측에는 가동물체(미도시)가 결합되어 상기 가동물체의 직선이동시 상기 트랜슬레이터(150)가 연동하여 직선운동하도록 되어 있다. 이러한 트랜슬레이터(150)는 입력코일(120) 주변에 형성된 시변자기장 영역 내에서 직선운동을 수행하며 출력코일(130) 측으로 전압 또는 전류의 변화를 유도하게 된다.
구체적으로, 상기 트랜슬레이터(150)는 도 2에서 보는 것과 같이 직선운동 방향이 장변측 방향을 형성하고 상기 직선운동 방향과 수직한 방향이 단변측 방향을 형성하는 비등변사다리꼴 구조를 갖는다. 즉, 트랜슬레이터(150)의 단변측 방향의 서로 마주보는 두 변(151)(152)은 서로 평행을 이루고, 그 장변측 방향의 서로 마주보는 두 변(153)(154) 중 한쪽 변(153)은 상기 단변측 방향의 두 변(151)(152)과 서로 수직을 이루며, 다른 한쪽 변(154)은 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 갈수록 기울기가 선형적 또는 일정한 함수형태로 변화(증가 또는 감소)되는 형상을 갖도록 형성된다.
이와 같은 구조를 갖는 트랜슬레이터(150)는 단변측 방향의 두 변(151)(152)과 수직한 장변측 방향의 한쪽 변(153)이 아래쪽 방향으로 향하도록 한 상태에서 입력코일(120)과 출력코일(130) 사이 공간에 비접촉식으로 배치되어 직선운동을 수행하게 된다.
이때, 상기 트랜슬레이터(150)는 그 장변측 한쪽 변(154)이 직선운동 방향을 따라 높이(h)가 선형적 또는 일정한 함수형태로 증가(또는 감소)되는 형태를 갖는다. 이 중에서 높이가 선형적으로 증가되는 형태를 갖는 트랜슬레이터(150) 구조의 예를 들어 설명하면, 트랜슬레이터(150)의 한쪽 끝단의 높이가 h이면, 다른 한쪽 끝단의 높이는 Δh 만큼 선형적으로 증가된 h+Δh의 높이를 갖는다. 이에 따라, 입력코일(120) 주위에 형성된 시변자기장 형성 영역 내에서 트랜슬레이터(150)가 직선운동하게 되면, 트랜슬레이터(150)의 선형적인 높이(면적) 변화에 따라 출력코일(130)로 향하는 시변자기장에 영향을 미쳐 출력코일(130)에 전압 또는 전류의 변화를 야기하게 된다.
이러한 원리를 이용하여, 트랜슬레이터(150)가 정지된 상태에서의 출력코일(130)에서의 전압이나 전류를 측정한 후, 트랜슬레이터(150)가 직선이동된 상태에서 출력코일(130)로 유도된 전압이나 전류를 측정하여 양자를 비교하면 트랜슬레이터(150)의 이동변위를 알 수 있게 된다.
따라서, 트랜슬레이터(150)에 이동변위를 측정하고자 하는 가동물체를 연결하면, 가동물체가 직선이동하게 됨에 따라 입력코일(120)과 출력코일(130) 사이에서 트랜슬레이터(150)가 연동하여 이동하게 되므로 출력코일(130)로 유도되는 전압을 측정하여 가동물체의 이동변위를 측정할 수 있게 된다.
이때, 상술한 실시 예에서는 코어(110) 및 입,출력코일(120)(130)을 포함하는 구조물이 고정되고, 트랜슬레이터(150)가 입,출력코일(120)(130) 사이에서 직선운동하는 구조로 이루어져 있으나, 이와 반대로, 트랜슬레이터(150)가 고정되고 상기 입,출력코일(120)(130)이 직선운동하는 하는 구조로 구성하는 것도 가능하다. 이렇게 구성할 경우 가동물체(미도시)는 상기 직선운동하는 입,출력코일(120)(130) 구조물과 결합할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 선형변위센서를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 본 발명의 선형변위센서(100)는 전술된 제1실시 예에서 보인 선형변위센서(100)와 비교하여 센서의 기본적인 구성 및 작동원리를 동일하고, 입,출력코일(120)(130)과 트랜슬레이터(150)의 배치구조만 달라진 형태를 갖는다.
즉, 입력코일(120)과 출력코일(130)이 코어(110)의 양단 하부측에 권선되고, 상기 입,출력코일(120)(130)로부터 일정거리 이격된 하부측에 사다리꼴 판 형상을 갖는 트랜슬레이터(150)가 비접촉 상태로 배치되어 상기 입,출력코일(120)(130)과 상대 직선운동을 수행하도록 되어 있다.
따라서, 입력코일(120)의 하부측에 형성된 시변자기장 형성 영역 내에서 트랜슬레이터(150)의 직선운동시, 트랜슬레이터(150)의 좌우 폭(W) 변화에 따라 출력코일(130)로 유도된 전압 또는 전류의 변화를 검출하여 가동물체의 선형 이동변위를 측정할 수 있게 된다.
한편, 도 5는 전술된 본 발명의 전자기유도 방식 각도센서를 구비한 가동물체 회전각도 측정시스템을 도시한 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전자기유도 방식을 이용한 가동물체 선형변위 측정시스템은, 시변전류공급장치(200), 선형변위센서(100), 검출장치(300), 연산장치(400) 및 디스플레이장치(700)를 포함하여 구성된다.
시변전류공급장치(200)는 션형변위센서(100)의 입력코일(120)에 시변전류를 공급하기 위한 장치로서, 상기 시변전류공급장치(200)를 통해 입력코일(120)에 시변전류가 인가되면 입력코일(120) 주변에는 시변자기장이 형성된다.
선형변위센서(100)는 입력코일(120)과 출력코일(130), 그리고 상기 입력코일(120)과 출력코일(130) 사이에서 직선운동하는 비등변사다리꼴 형태의 트랜슬레이터(150)를 포함한 구성을 갖는 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서로서, 그 구성 및 작동원리는 전술된 바와 같다.
검출장치(300)는 가동물체의 직선이동시 출력코일(130)로 유도되는 전류 및 전압을 검출하는 장치이다. 상기 검출장치(300)로는 전류계 또는 전압계 등이 이용될 수 있으며, 트랜슬레이터(150)가 이동되진 않은 정지상태의 전압이나 전류, 그리고 트랜슬레이터(150)의 직선이동에 따른 전압이나 전류 값을 미리 확보한 후, 가동물체가 직선이동하는 중에 검출장치(300)를 통해 검출된 전류 또는 전압 값을 비교하면 가동물체의 선형 이동변위를 알 수 있게 된다.
검출장치(300)에서 검출한 전류 또는 전압 값과 트랜슬레이터(150)가 직선이동하지 않은 상태의 전압이나 전류, 트랜슬레이터(150)의 직선이동에 따른 전압이나 전류의 값을 비교하는 것은 연산장치(400)에서 수행하며, 상기 연산장치(400)의 연산결과를 디스플레이장치(700)를 통해 화면에 표시함으로써 사용자가 가동물체의 이동변위를 쉽게 인식할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 것으로서, 도 5에 도시된 가동물체 선형변위 측정시스템에 필터, 증폭기, A/D 컨버터가 추가적으로 포함된 형태를 보여주고 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 가동물체 선형변위 측정시스템은 도 6에 나타낸 바와 같이, 전술된 도 5의 가동물체 선형변위 측정시스템 구성에서 필터(500), 증폭기(600), A/D 컨버터(Analog to Digital converter;800)가 더 포함된 구성을 갖는다.
즉, 가동물체 선형변위 측정시스템의 검출장치(300)에서 측정되는 전압 또는 전류 값이 낮은 경우 정확한 값을 확인하기 곤란한 문제가 발생할 수 있는데, 이러한 문제를 개선하기 위하여 상기 검출장치(300)에서 검출된 전압 또는 전류 값을 필터(500)를 통해 필터링한 후 증폭기(600)를 통해 증폭하고, 증폭된 아날로그 신호를 A/D 컨버터(800)를 통해 디지털 신호로 변환하여 출력함으로써 검출장치(300)를 통해 정확한 전압 또는 전류 값을 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 코어(110)에 권선된 입,출력코일(120)(130)과 상대 직선운동하는 트랜슬레이터(150)의 형상을 직선운동 방향으로 폭이 점차 선형적 또는 일정한 함수형태로 증가(또는 감소)되는 형상으로 형성하고, 입,출력코일(120)(130)과 트랜슬레이터(150)와의 상대운동시 시변자기장 영역 내에서의 트랜슬레이터(150)의 면적 변화에 따라 출력코일(130)로 유도되는 전압의 변화를 검출하여 가동물체의 직선이동 변위를 측정하도록 구성함으로써, 전자기유도 방식을 이용한 간단한 기구적 구성을 적용하여 저비용으로 우수한 성능을 갖는 선형변위센서를 구현할 수 있는 장점이 있다. 이렇게 제작된 선형변위센서는 선형 액츄에이터(Linear Actuator)의 변위센서로도 활용이 가능하다.
이상 본 발명의 구체적인 실시 형태에 대하여 상세하게 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서도 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 본 발명은 본 상세한 설명에 기재된 것에 한정되는 것은 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 본 발명의 권리범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 실시형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 선형변위센서 110 : 코어
120 : 입력코일 130 : 출력코일
150 : 트랜슬레이터 200 : 시변전류공급장치
300 : 검출장치 400 : 연산장치
500 : 필터 600 : 증폭기
700 : 디스플레이장치 800 : A/D 컨버터

Claims (8)

  1. 코어(core);
    상기 코어의 일측에 권선되며, 시변전류가 인가되어 시변자기장을 형성하는 입력코일;
    상기 입력코일과 일정간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 입력코일에서 발생하는 시변자기장의 영향을 받아 전압이 유도되는 출력코일; 및
    상기 입력코일 주변에 형성된 시변자기장 영역 내에서 상기 입,출력코일과 서로 상대 직선운동을 수행하는 도전체로 구성된 트랜슬레이터(translator);를 포함하여 이루어지되,
    상기 트랜슬레이터는 직선운동 방향이 장변측 방향이고 상기 직선운동 방향과 수직한 방향이 단변측 방향을 형성하는 사다리꼴 판 형태의 구조물로서, 그 단변측 방향의 서로 마주보는 두 변은 서로 평행을 이루고, 그 장변측 방향의 서로 마주보는 두 변 중 한쪽 변은 상기 단변측 방향의 두 변과 서로 수직을 이루며, 다른 한쪽 변은 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 갈수록 기울기가 선형적 또는 일정한 함수형태로 변화(증가 또는 감소)되는 형상을 갖도록 형성되어,
    상기 입,출력코일과 트랜슬레이터의 상대 직선운동시 시변자기장 영역 내에서 트랜슬레이터의 면적 변화에 따른 출력코일에서의 전압의 변화를 측정함으로써 가동물체의 직선이동 변위를 측정하도록 형성하며,
    상기 트랜슬레이터는 입력코일과 출력코일 사이 공간에 비접촉 상태로 배치된 상태에서 입,출력코일과 상대 직선운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입,출력코일과 트랜슬레이터 중 어느 한쪽은 고정된 상태로 유지되고, 다른 한쪽은 직선운동을 수행하며, 상기 직선운동을 수행하는 한쪽 편에 가동물체가 결합되는 것을 특징으로 하는 전자기유도 방식을 이용한 선형변위센서
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 시변전류를 공급하는 시변전류공급장치;
    코어(core)와, 상기 코어의 일측에 권선되며 시변전류가 인가되어 시변자기장을 형성하는 입력코일과, 상기 입력코일과 일정간격을 두고 평행하게 배치되며 상기 입력코일에서 발생하는 시변자기장의 영향을 받아 전압이 유도되는 출력코일과, 상기 입력코일 주변에 형성된 시변자기장 영역 내에서 상기 입,출력코일과 서로 상대 직선운동을 수행하는 도전체로 구성된 트랜슬레이터(translator)를 포함하는 선형변위센서;
    가동물체의 직선운동시 상기 선형변위센서의 출력코일로 유도되는 전압 또는 전류를 검출하는 검출장치; 및
    상기 검출장치에서 검출된 전압 또는 전류와 기준치를 비교하여 상기 가동물체의 선형변위를 연산하는 연산장치;를 포함하여 이루어지되,
    상기 트랜슬레이터는 직선운동 방향이 장변측 방향이고 상기 직선운동 방향과 수직한 방향이 단변측 방향을 형성하는 사다리꼴 판 형태의 구조물로서, 그 단변측 방향의 서로 마주보는 두 변은 서로 평행을 이루고, 그 장변측 방향의 서로 마주보는 두 변 중 한쪽 변은 상기 단변측 방향의 두 변과 서로 수직을 이루며, 다른 한쪽 변은 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 갈수록 기울기가 선형적 또는 일정한 함수형태로 변화(증가 또는 감소)되는 형상을 갖도록 형성되어,
    상기 입,출력코일과 트랜슬레이터의 상대 직선운동시 시변자기장 영역 내에서 트랜슬레이터의 면적 변화에 따른 출력코일에서의 전압의 변화를 측정함으로써 가동물체의 직선이동 변위를 측정하도록 형성하며, 상기 트랜슬레이터는 입력코일과 출력코일 사이 공간에 비접촉 상태로 배치된 상태에서 입,출력코일과 상대 직선운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자기유도 방식을 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출장치에서 검출된 전압 또는 전류를 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기유도 방식을 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 증폭기를 통해 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(Analog to Digital converter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기유도 방식을 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 연산장치로부터 연산된 결과에 따라 가동물체의 선형변위를 디스플레이하는 디스플레이장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기유도 방식을 이용한 가동물체의 선형변위 측정시스템.
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