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KR100217352B1 - 수량계의 스피너와 같은 회전소자의 회전을 검출하는 장치 - Google Patents

수량계의 스피너와 같은 회전소자의 회전을 검출하는 장치 Download PDF

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KR100217352B1
KR100217352B1 KR1019910012442A KR910012442A KR100217352B1 KR 100217352 B1 KR100217352 B1 KR 100217352B1 KR 1019910012442 A KR1019910012442 A KR 1019910012442A KR 910012442 A KR910012442 A KR 910012442A KR 100217352 B1 KR100217352 B1 KR 100217352B1
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KR
South Korea
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nthreshold
detector
signal
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불티우 서지
Original Assignee
막심므 쁘띠
슐럼버거 인더스트리스 에스. 아.
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Abstract

회전 검출 장치는 회전 소자에 고정된 마크의 통과를 검출하기 위한 m 개의 접근 검출기를 포함한다. 선택된 일련의 m-1개의 검출기에서 각각의 검출기에 의해 발생되는 신호의 변화를 분석한다. 일단 마크가 일련의 단부에 위치하는 섹터의 어느 하나에서 검출되면, 회전수 카운트 인덱스는 증가하게 되고, 방금 마크의 통과를 검출한 검출기를 제외한 새로운 일련의 m-1개의 검출기를 선택한다. 신호에 있어서 변화를 표시하는 기준은 새롭게 선택된 일련의 검출기로부터 나오는 신호를 재초기화한다. 따라서, 적용 시스템은 수량계에 있어서 스피너의 회전을 검출하는데 적용할 수 있다.

Description

수량계의 스피너와 같은 회전 소자의 회전을 검출하는 장치
제1도는 2개의 검출기를 사용하는 본 발명의 제1실시예를 도시한다.
제2도는 제1도의 접근 검출기와 관련되는 회로를 도시하는 다이어그램이다.
제3도는 유도형 접근 검출기를 사용하여 얻어지는 신호를 도시한다.
제4도는 본 발명의 제1실시예에 있어서 신호를 처리하는 방법을 도시하는 플로우 챠트이다.
제5도 및 제6도는 3개의 접근 검출기를 포함하는 본 발명의 제2실시예에 따른 것으로, 회전 방향을 검출할 수 있는 실시예를 도시한다.
제7도는 상기 제2실시예에 있어서 연속하는 시퀀스에 적용되는 논리에 대한 플로우 챠트이다.
제8도는 본 발명의 제2실시예에 있어서 전송되는 신호의 변화를 분석하기 위한 처리를 도시하는 플로우 챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스피너 2 : 디스크
3a, 4a : 자성 코일 3b, 4b : 캐패시터
5 : 마크 10 : 전원
L0, L1 : 접근 검출기 11 : 스위치
12 : 프로세서
[발명의 분야]
본 발명은, 수량계(water meter)에 있어서 스피너(spinner)와 같은 회전소자(rotary element)의 회전을 검출하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 온수로에 의해 공급되는 에너지를 측정하기 위한 열량계와 일체로 형성되도록 설치된 수량계에 관한 것이다.
[발명의 배경]
종래 대부분의 수량계는, 기계적으로 구동되는 총계 카운터(totalizing counter)를 포함한다. 기계적 구동이란, 즉 스피너의 회전에 의하여, 기계적 및/또는 자기적인 트랜스미션(transmission)을 통하여 수량계의 인덱스 휠(index wheel)을 구동하는 것을 말한다.
최근, 스피너와 일체로 형성된 회전 소자와 대향하여 접근 센서를 배치하고, 회전 소자에 편심적으로 배치한 마크의 통과(passage of a mark)를 검출할 수 있도록 상기 센서를 설계함으로서, 스피너의 회전을 검출하는 것에 관한 제안이 나오고 있다. 예를 들면, 접근 검출기(proximity detector)는 유도적인 방법에 기초를 둘 수 있는데, 이러한 경우, 마크를 구성하는 재료의 자기 및/또는 전기적 특성을 회전 소자의 나머지 다른 부분과는 다르게 되도록 한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 검출기는 여러 가지 결점을 지닌다.
우선 첫째로, 시간에 대한 함수 관계로 변화하는 여러 가지 파라미터가 있다는 점이다. 열량계와 일체로 형성된 수량계의 경우, 이러한 파라미터는, 예를 들면: 검출기의 특성을 변화시킬 수 있는 물의 온도; 특히 배터리에 의해 전력이 공급되는 경우에는 검출기 회로에 대한 전원 전압; 및 스피너를 높은 속도로 상승시키는 방법 때문에 일어나는 접근 검출기와 회전 소자 사이의 거리를 포함한다.
일반적으로, 검출기에는 그마다 상이한 여러 가지 파라미터가 있고, 대량 생산 하에서 그것을 제어하는 것은 어려울 뿐만 아니라 비용이 많이 든다. 예를 들어, 유도형 검출기의 경우, 이러한 파라미터로서, 코일의 인덕터 및 그의 Q 계수를 포함하는데, 이것은, 각 검출기를 교정해야만 한다는 것을, 또는 부품을 선별해야만 한다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 적어도 2개의 접근 검출기를 포함하는 적응 시스템을 사용함으로써, 이러한 결점을 극복하는 것이다.
[발명의 요약]
본 발명은, 축(XX') 둘레에서 회전 소자의 회전을 검출하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는: a) 축(XX')에 수직한 평면 내에서 m개의 반경 방향으로 배치된 m개의 접근 검출기; b) 축(XX')에 대하여 편심적으로 상기 소자에 고정된 마크로서, 상기 소자가 회전하는 경우에 상기 접근 검출기의 응답을 변경하는데 적합한 마크(mark); c) 상기 접근 검출기에 전력을 공급하는 전원; d) 전력이 공급되어야 할 일련의 m-1개의 접근 검출기를 선택하기 위한 선택 수단(selection means); 및 e) 첫 번째로, 상기 일련의 검출기 각각에 의하여 발생하는 신호의 변화를, 이러한 변화를 표시하는 파라미터를 사용하여 관찰하고, 그것으로 상기 일련의 단부에 위치하는 1개의 검출기를 상기 마크가 통과하는 것을 식별하며, 두 번째로, 이와 같은 통과가 식별되자마자: 그로부터 회전수를 추정하고; 상기 선택 수단을 작동시켜, 상기 마크의 통과가 방금 식별된 검출기를 제외한 새로운 일련의 m-1개의 접근 검출기를 선택할 수 있도록 하며; 상기 파라미터를 재초기화(reinitializing)하여, 상기 새로운 일련의 검출기로부터 나오는 신호의 변화를 관찰할 준비를 하는데, 이와 같이 재초기화된 파라미터는, 그 때의 마크가 상기 새로운 일련의 검출기 중 하나에서인 것은 아니라고 하는 것을 표시할 수 있도록 하기 위한 프로세서 수단(processor means)을 구비하는 장치를 제공한다.
상기 회전 소자는 비금속 재료로 제조되고; 상기 마크는, 상기 회전 소자의 금속화된 부분으로 구성되며; 각각의 접근 검출기는, 코일 및 캐패시터를 포함하는 발진 회로(oscillator circuit)에 의해 구성되고; 상기 전원 수단은, 상기 선택된 일련의 검출기 각각에 순차적으로 전력을 공급하는 펄스 발생기(pulse generator)를 포함하는데, 이러한 펄스는 전력이 약 3V이고, 그 주파수가 400Hz 내지 800Hz의 범위 내에 있는 것이 효과적이다.
m=2인 제1실시예에 있어서, 상기 프로세서 수단은: 전송되는 각각의 신호에 대하여, 소정의 드레스홀드값(Vthreshold)을 초과하는 신호에 있어서 그 주기의 수를 카운트하는 수단; 이렇게 얻어진 각각의 값(N)에 대하여, 그 (N)과, 상기 변화를 표시하는 2개의 파라미터(Nmax) 및 (Nthreshold)를 비교함으로써, 이러한 파라미터에 대한 2개의 새로운 값을 계산하기 위한 수단으로서, 상기 변화에 관한 상기 파라미터의 값은 아래와 같이 계산되는 수단:
N Nmax인 경우,
Nmax = N
Nthreshold = f(Nmax), (여기에서 f는 Nmax의 선형 함수이고, Nthreshold Nmax임)으로 되고,
Nthreshold N Nmax인 경우,
Nmax = Nmax
Nthreshold = Nthreshold으로 되며,
N Nthreshold인 경우,
Nmax = 0
Nthreshold = 0으로 됨.
그리고, 상기 선택 수단을 작동시키는 상기 제어 신호를 발생시킬 뿐만 아니라, (N)이 (Nthreshold)보다 작은 경우에 회전수를 카운트하는데 사용하는 인덱스를 증가시키기 위한 수단을 포함한다.
제2실시예, 즉 m=3인 장치는 3개의 검출기를 구비하고 있고, 2개의 검출기(Le=Lp 또는 Ln)에 의해 전송되는 신호에 프로세서가 적용된다. 이러한 제2실시예에 있어서, 상기 프로세서 수단은: 검출기(Le)에 의하여 전송되는 각각의 신호에 대하여, 소정의 드레스홀드값(Vthreshold)을 초과하는 주기의 수(N)를 카운트하는 수단; 이렇게 얻어진 각각의 값(N)에 대하여, 그 (N)과, 검출기(Le)에 의해 전송되는 신호의 변화를 표시하는 파라미터(Nmax (Le))를 비교할 뿐만 아니라, 3개의 검출기 모두에 대하여 유효한 고정 파라미터(Nthreshold)도 비교함으로써, 이러한 파라미터의 새로운 값을 아래와 같이 계산하기 위한 수단:
N Nmax인 경우,
Nmax(Le) = N으로 되고,
Nmax(Le) - Nthreshold N Nmax(Le)인 경우,
Nmax(Le) = Nmax(Le)으로 되며,
N Nmax(Le) - Nthreshold인 경우,
Nmax(Lp) = 0 및 Nmax(Ln) = 0으로 됨.
그리고, N Nmax(Le) - Nthreshold인 경우에, 상기 검출기(Le = Lp 또는 Ln)의 어느 것에 관한 함수로서 신호(IP 또는 IN)를 카운터 회로에 인가하기 위한 수단으로서, 여기에서 신호(IP 및 IN)는 각각, 양의 회전 방향 및 음의 회전 방향에 대하여 1/3 회전을 표시하는 것이고, 또한 마크가 검출된 검출기를 제외하여 2개의 새로운 검출기를 선택하기 위한 수단을 포함한다.
또한, 프로세서 수단은, 바람직하게는: 상기 수(N)을 값(Nmin)과 비교함으로써, 각각의 검출기가 적절하게 작동하도록 보장하는 수단; 및 검출기 중 1개가 고장난 경우에, 다른 2개의 검출기를 사용하여 장치가 동작을 계속할 수 있도록 하는 수단을 포함한다.
본 발명의 특히 효과적인 용도는 수량계에 있다.
[발명의 실시예에 대한 상세한 설명]
제1도는 본 발명의 제1실시예를 도시하고 있는데, 이러한 실시예에서, 회전 조립체(rotary assembly)는, 예를 들면, 유량계(flow meter; 도시되지 않음)의 스피너(1)와, 이러한 스피너(1)와 일체로 형성된 디스크(2)에 의해 구성된다. 물과 같은 유체가 흐르는 동안, 스피너(1) 및 디스크(2)는 축(XX')의 둘레를 회전한다. 회전 소자의 회전 속도는, 유체의 순시유량(instantaneous flow rate)과 직접적으로 관련된다.
축(XX')에 수직한 평면(P)내에 배치되고 축(XX')에 대하여 2개의 상이한 반경 방향으로 배치된 접근 검출기(L0,L1)는, 디스크(2)와 일체로 형성되고 회전축(XX')에 대하여 편심적으로 배치되는 마크(5)의 접근에 응답한다. 따라서, 회전 소자(스피너 (1) 및 디스크 (2))가 회전하게 되면, 접근 검출기(L0) 및 (L1)의 응답은, 마크(5)에 대한 위치 함수로서 변화한다.
설명상, 2개의 접근 검출기(L0 및 L1)는, 자기 코일(3a 및 4a)을 캐패시터(3b 및 4b)에 병렬로 접속한 것으로, 그것으로 2개의 대향하는 반경 방향상에 배치되는 2개의 발진 회로를 형성하는 것이다. 디스크(2)는 비금속성의 재료, 예컨대 성형 플라스틱으로 제조되고, 마크(5)는 디스크 상의 금속화된 반경 섹터(metallized radial sector)이다.
제2도는, 접근 검출기(L0 및 L1)와 관련되는 회로의 구성을 도시한다. 전원(10), 예컨대, 배터리는, 스위치(11)를 통하여 2개의 접근 검출기(L0 및 L1)중 어느 하나 또는 다른 하나를 여기시키는데 필요한 에너지를 공급한다.
스위치(11)를 통하여 접속되는 프로세서 수단(12)은, 여기된 접근 검출기에 의해 전송되는 신호를 분석하여, 액티브(active)한 접근 검출기에 인접하여 마크(5)가 통과하는 것을 식별할 수 있도록 한다.
액티브한 검출기를 지나가는 마크(5)의 통과는, 액티브한 접근 검출기에 의해 연속적으로 전송되는 신호의 변화를 분석함으로써 식별된다. 예를 들면, 전송되는 신호를, 그 바로 전의 신호를 기초로 계산된 상기 변화를 표시하는 파라미터와 비교함으로써 식별된다.
일단 프로세서 수단(12)이, 접근 검출기 중 하나와 인접하여 마크가 통과하는 것을 식별하게 되면, 프로세서 수단은 다음과 같은 단계를 개시한다: 프로세서 수단은, 제어 신호를 발생하여 스위치(11)를 동작시키고, 다른 접근 검출기를 선택할 수 있게 함; 프로세서 수단은, 1/2 회전을 실행하는 회전 소자를 표시하는 회전 신호를 발생하고, 그것을 이용하여 카운터 회로를 제어하며, 회전 소자에 의해 행해진 회전수를 상기 회로에 기억시킴; 및 새롭게 접속된 다른 접근 검출기로부터 전송되는 다음 차례의 신호에 사용하도록 분석 파라미터를 재초기화시키고, 그러한 재초기화된 파라미터가 새롭게 접속된 검출기 부근에 마크가 존재하지 않음을 표시하도록 함; 따라서, 재초기화된 파라미터는 검출기와 회전 소자 사이의 거리와는 무관하게 된다.
따라서, 지시(indication)가 얻어질 때까지 검출기에 의해 전송되는 신호의 변화를 추적함으로써, 그 새롭게 접속된 검출기로 향하는 마크의 접근을 추적할 수 있고, 그럼으로써 당해 검출기 아래에 마크가 존재할 지도 모른다라고 하는 염려는 사라진다.
따라서, 미리 고정된 검출 드레스홀드를 필요로 하지 않는 적응 추적 시스템(adaptive tracking system)이 얻어진다. 또한, 이러한 시스템은, 2개의 접근 센서 사이에 존재하는 차이를 고려함으로써, 센서 모두를 교정할 필요가 없게 되고, 신호 분석을 위하여 교정 계수(calibration coefficient)를 메모리에 기억시킬 필요도 없게 된다. 상기한 바와 같이, 이와 같은 교정 계수는, 검출기마다 그 값이 다를 뿐만 아니라, 시간의 함수, 온도의 함수, 전원 전압의 함수 그리고 각 검출기와 회전 소자 사이의 거리의 함수로서 변화한다.
또한, 검출기의 하나 또는 다른 하나 만을 번갈아 여기시키기 때문에, 에너지를 절약할 수 있다. 이것은, 시스템이 배터리로 전력을 공급하는 경우 및 배터리의 수명이 수년간 지속되어야 하는 경우에 특히 효과적이다.
상기 예에 대한 설명으로 돌아가서, 제4도를 참조하면, 발진 회로(L1 및 L2)에 의해 공급되는 신호를 처리하는 1가지 방법을 설명한다. 물론, 당업자에게 있어서, 이러한 신호를 검사하는 다른 방법도 있음은 자명하다.
제3도에 도시하는 바와 같이, 발진 회로에 의해 전송되는 신호는, 마크(5)에 대한 위치 함수로서 어느 정도 감쇠하게 된다: 즉, 금속화된 섹터(5)가 자성 코일과 수평으로 있게 되면, 신호는 현저하게 감쇠하게 되고, 반면 금속화된 섹터가 자성 코일로부터 멀리 떨어져 있으면, 신호는 약하게 감쇠하게 된다.
발진 회로(L1 또는 L2)에 의해 발생되는 신호의 감쇠를 평가하기 위하여, 당해 발진 회로는, 약 400Hz의 샘플링 주파수에서 동작하는 전원(10)에 의하여 공급되는 약 3V의 펄스를 사용하여 여기된다. 이러한 샘플링(sampling)에 의한 동작 방법은, 연속 모드에서의 동작에 비하여 배터리 전력 소비량을 현저하게 절약할 수 있다.
전송되는 신호(블록 20))를 샘플링하고, 전압 드레스홀드(Vthreshold)를 초과하는 신호에 있어서 그 주기의 수(N)를 카운터 (블록 (21))하며, 이때 (Vthreshold)는 전원(10)으로부터 취해진다. 이렇게 얻어진(N)의 각각의 값에 대하여, 파라미터(Nmax 및 Nthreshold)는, 값(N)과, 바로 전의 사이클 동안에 계산된 바로 전의 피라미터(Nmux 및 Nthreshold)를 기초로 하여, 다음과 같이 계산한다:
a) N Nmax(블록(22))인 경우,
Nmax = N
Nthreshold = f(Nmax로 된다. 단, Nthreshold Mmax(블록(24)이고, 함수 f는 선형 함수이며, 이 경우 신호가 현저하게 감쇠하는 경우와 신호가 약하게 감쇠하는 경우에 드레스홀드 전압을 초과하는 주기의 최소 및 최대 수를 기초로 하여 계수를 결정한다; 예를 들면, (Nthreshold)는, 0n1의 상태에서 (nNmax)와 동일하게 되도록 선택할 수 있고, 또는 (Nthreshold)는, (b)를 상수라 하면, (Nmax-b)와 동일하게 되도록 선택할 수 있다. 그런 다음, 동일한 발진 회로로부터 다음 차례의 샘플을 대기시킨다;
b) Nthreshold N Nmax(블록(23,24))인 경우에는, 파라미터가 변경되지 않고, 동일한 발진 회로로부터 다음 차례의 샘플을 대기시키게 된다; 그리고 c) N Nthreshold(블록 (23)), 즉 마크가 코일의 아래에 있는 것이 확실한 경우에는, 파라미터를 예컨대 제로(0)로 리세트시킴으로써 재초기화한다 :
Nmax = 0 및 Nthreshold = 0 (블록 (25))
이 경우에, 프로세서 수단(12a)은 카운터 회로(12b)를 1/2 회전만큼 증가시키는 회전 신호를 발생하고, 그런 다음, 카운터 회로는 스위치(11)를 동작시키는 제어 신호를 발생하며, 나아가서, 다음 차례의 샘플이 도착하기 전에 다른 발진 회로를 선택한다.
상기 실시예는, 물론 다른 형식의 접근 센서, 예컨대 용량성 센서 또는 광학식 센서에도 적용될 수 있다.
또한, 회전 검출 장치는 m개의 접근 검출기로 구성되는 장치로 일반화할 수 있다. 이러한 일반화에 대해서는 제5도에 도시하는 제2실시예를 참조하여 설명한다. 제5도에 있어서, 회전 검출 장치는 3개의 반경 방향에서 120°의 간격으로 배치된 3개의 유도형(inductive type) 접근 검출기(L0,L1 및 L2)를 포함한다. 즉 m=3이다.
발진기(50)는, 검출기(L0,L1 및 L2)에 의해 공급되는 신호를 처리하기 위한 프로세서 유닛(51)을 제어할 뿐만 아니라, 선택 회로(53)에 의해 검출기를 선택하는 시퀀스를 제어한다. 프로세서 유닛(51)으로부터의 2개의 출력은, 각각, 양의 방향으로의 회전 신호에 대해서는(IP)로 표시하고, 음의 방향으로의 회전 신호에 대해서는 (IN)으로 표시하며, 이들은 회전을 카운트하는데 필요한 정보를 전자 카운터 회로(52)에 준다. 특히 효과적인 실시예에 있어서, 회로(50) 내지 (53) 모두는 직접 회로 기술의 형태로 실시된다.
이러한 장치는, 상기 2-검출기 장치(two-detector device)를 능가하는 다수의 이점을 지닌다: 특히, 스피너의 회전 방향을 결정하고(제6도 참조), 양의 방향 및 음의 방향에 있어서 회전수를 개별적 또는 누적적으로 유지시킬 수 있으며; 또한, 검출기 중 하나가 고장난 경우에는, 회전 방향을 검출할 수 없다 하더라도, 다른 2개의 검출기로 동작을 계속할 수 있다고 하는 점에서 장치에 대체 가능성(redundancy)을 제공한다.
3-검출기(three-detector) 장치에 관한 연속하는 시퀀스를 제어하는 논리 처리에 대하여, 제7도를 참조하여 설명한다. 이러한 처리는, (m-1)개의 검출기에 적용된다. 즉, 인덱스(p 및 n)를 지니는 2개의 검출기, 각각 (Lp 및 Ln)에 적용된다.
스타트 시에는, 임의의 초기값(Lp=L1) 및 (Ln=L2)을 잡는다(블록(100)). 즉 장치는 검출기(L1 및 L2)에서 스타트한다.
초기에는, 검출기(Lp)에 의해 전송되는 신호를 샘플링(블록(101))하고, 이러한 검출기가, 예컨대 검출기가 고장난 경우 또는 2개의 검출기만에서 동작하도록 신중하게 선택한 경우 그 후에, 동작을 실행하지 않도록 선언되지 않았는지 여부를 확인한다(블록 (102)). 검출기(Lp)가 동작을 실행하지 않는 경우에는, 인덱스 또는 전자 카운터 회로에 그것을 통지하고 (블록 (105)), 카운터 회로는, 그것이 수신하는 각각의 신호(IP)에 주어진 가중치를 변경하며, 시스템은, 검출기(Ln)에 의해 전송되는 신호를 샘플링하는 단계로 직접 진행한다(블록 (201)). 확인 결과 그렇지 않다면, 검출기(Lp)에 의해 전송되는 신호를 분석하고, 그것이 감쇠되는지 여부(블록 (103)), 즉 마크가 검출되는지 여부를 조사하기 위한 확인을 한다. 신호를 분석하고 마크의 통과를 식별하기 위한 상세한 처리에 대해서는, 제8도를 참조하여 아래에 설명한다.
검출기(Lp)에 의해 전송되는 신호가 감쇠하지 않는 경우에, 시스템은, 검출기(Ln)에 의해 전송되는 신호를 샘플링하는 단계(블록 (201))로 직접 진행한다. 그렇지 않은 경우, 즉 마크가 검출기(Lp)와 수평으로 있는 것이 검출되는 경우에는, 아래의 단계를 순차적으로 실행한다:
양의 회전 방향으로 1/3 회전에 상당하는 신호(IP)를 전자식 카운터 회로(52)에 전송한다.(블록 (106));
선택된 검출기(Lp 및 Ln)는 다음과 같이 그 값을 번갈아 변경한다:
Lp = L0인 경우(블록 (107)), Lp = L1 및 Ln = L2으로 되고(블록 (108)); Lp = L1인 경우(블록 (109)), Lp = L2 및 Ln = L0으로 되며(블록 (110)); 또는 Lp = L2인 경우, Lp = L0 및 Ln = L1(블록 (111))으로 되어, 최종적으로 검출기(Ln)에 의해 전송되는 신호를 샘플링한다(블록 (201)).
검출기(Ln)에 의해 전송되는 신호에 적용하는 처리는, 검출기(Lp)에 의해 전송되는 신호에 대하여 상기한 것과 거의 동일하다.
검출기(Ln)에 의해 전송되는 신호를 샘플링하고(블록 (201)), 그 검출기가 동작을 실행하지 않도록 선언되어 있지 않은지를 확인한다(블록 (202)). 그것이 동작을 실행하지 않는 경우에는, 인덱스 또는 카운터 회로에 그것을 통지하고(블록 (205)), 카운터 회로는 그에 따라 수신한 각각의 신호(IP)에 주어진 가중치를 변경하여, 2개의 신호(IP)가 1회전에 대응하게 하고, 시스템은 검출기(Lp)의 샘플링으로 직접 복귀하도록 한다. 그렇지 않은 경우, 검출기(Ln)에 의해 전송되는 신호를 분석하고, 그것이 감쇠되는지 여부에 대하여 확인한다(블록 (203)).
검출기(Ln)에 의해 전송되는 신호가 감쇠하지 않는 경우에, 시스템은 검출기(Lp)에 대한 샘플링으로 복귀한다(블록 (101)). 그렇지 않은 경우, 검출기(Lp)가 동작을 실행하지 않도록 선언되어 있지 않은지를 확인하고(블록 (204)), 동작을 실행하지 않도록 선언되어 있는 경우에는, 신호 (IP)를 전자적인 카운터 회로에 전송하며(블록 (212)), 검출기 중 1개가 고장난 경우에는, 더 이상 회전 방향을 검출할 수 없다. 이러한 상태에서는, 스피너가 항상 양의 회전 방향으로 회전한다고 가정할 수 있다. 검출기(Lp)가 동작을 실행하지 않도록 선언되지 않은 경우에, 음의 회전 방향으로 1/3 회전에 상당하는 신호(IN)를 전자식 카운터 회로에 전송한다(블록 (206)).
신호(IP 또는 IN)를 전송한 후, 검출기(Lp 및 Ln)는 다음과 같이 재선택(reselected)된다:
Ln = L0인 경우(블록 (207)), Lp = L1 및 Ln = L2로 되고(블록 (208)); Ln = L1인 경우(블록 (209)), Lp = L2 및 Ln = L0로 되며(블록 (210)); 또한 Ln = L2인 경우, Lp = L0 및 Ln = L1로 되고(블록 (211)); 그리고 최종적으로, 시스템은 검출기(Lp)에 의해 전송되는 신호를 샘플링하도록 복귀한다(블록 (101)).
검출기 (Le = Lp 또는 Ln)에 의해 전송되는 신호를 샘플링 및 처리하여 (블록 (300)), 신호가 감쇠되는지 여부, 즉 마크가 당해 검출기(Le)에 있어서 검출되는지 여부를 판단하는 것에 대해서는, 제8도를 참조하여 아래에 설명한다.
샘플링은 800Hz의 주파수에서 이루어지고, 그 값에 의하여, 매초당 0 내지 40 회전의 범위에서 스피너의 회전 속도를 측정할 수 있다. 샘플링은, (Le=Lp 또는 Ln)의 상태에서 약 3V의 구동 펄스를 검출기 (Le)에 인가함으로써 (블록 (301)) 개시된다.
이러한 펄스에 응답하여, 검출기(Le)는, 주파수가 약 250KHz에서 감쇠하는 정현파 신호를 발생한다. 그런 다음, 특정한 드레스홀드(Vthreshold), 예컨대 약 0.3V를 초과하는 주기의 수(N)를 카운트하고(블록 (302)), 이러한 수(N)를 최소값(Nmin)과 비교함으로써(블록 (303)), 검출기의 기능을 확인한다. 여기에서, (Nmin)은, 그것보다 작다면 검출기가 동작을 실행하지 않는 것으로 선언하게 되는 최소 주기수를 표시한다.
N Nmin인 경우, 검출기(Le)가 동작을 실행하지 않는다는 것을 기억시키고(블록 (305)), 시퀀스 논리에 통지하며(블록 (102,202)), 장치가 다른 2개의 검출기 만으로 동작할 수 있도록 할 수 있으나, 회전 방향을 검출할 수는 없다. 또한 카운터 회로에도 통지하는데, 카운터 회로에 전송되는 각각의 신호(IP)는 1/3 회전이 아니라 1/2 회전을 표시하도록 한다. 그 후, 시스템은, 다음 샘플의 대기 상태로 직접 들어간다(블록 (310)).
그렇지 않은 경우, 즉 N Nmin인 경우에는, 검출기가 작동하고 있는 것을 기억시키고(블록 (304)), 수(N)을 값(Nmax(Le)-Nthreshold)과 비교한다(블록 (306)). 여기에서, (Nmax(Le))는, 그 전의 사이클 동안에 대응하는 검출기(Le)에 대하여 계산된 파라미터에 대응하고, (Nthreshold)는, 3개의 검출기 모두에 대하여 유효한 소정의 드레스홀드값에 대응한다.
N Nmax(Le) - Nthreshold인 경우에는, 검출기(Le)에 의하여 전송되는 신호가 감쇠되고, 대응하는 검출기(Le)를 통과하려고 하는 마크에 대응한다. 이와 같은 상태 하에서는, 파라미터가 Nmax(Ln)=Nmax(Lp)=0으로 재초기화되고(블록 (307)), 시스템은 다음 차례의 샘플을 대기시킨다(블록 (310)).
그렇지 않은 경우, N Nmax(Le)인지 여부에 대한 테스트를 수행하고(블록 (308)); 만약 그렇다면, 파라미터(Nmax(Le)=N)를 갱신하여, 시스템은 다음 차례의 샘플을 대기시킨다(블록 (310)).
마지막으로, Nmax(Le) - Nthreshold N Nmax(Le)인 경우에는, 파라미터(Nmax(Le))를 변화시키지 않고, 다음 차례의 샘플을 대기시킨다(블록 (310)).

Claims (11)

  1. 축(XX')의 둘레에서 회전 소자(1,2)의 회전을 검출하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는; a) 축(XX')에 수직한 평면 내에 m개의 반경 방향으로 배치된 m개의 접근 검출기(L0, L1, ...); b) 축(XX')에 대하여 편심적으로 상기 소자에 고정된 마크에 있어서, 상기 소자가 회전하는 경우에 상기 접근 검출기의 응답을 변경하는데 적합한 마크(5); c) 상기 접근 검출기에 전력을 공급하는 전원(10); d) 전력이 공급되어야 할 일련의 m-1개의 접근 검출기를 선택하기 위한 선택 수단(11); 및 e) 상기 선택 수단(11)과 접속되어 있는 수단으로서, 첫 번째로, 상기 일련의 검출기 각각에 의해 발생되는 신호의 변화를, 그러한 변화를 표시하는 파라미터를 사용하여 관찰하고, 그것으로 상기 일련의 단부에 위치하는 1개의 검출기를 상기 마크가 통과하는 것을 식별하며, 두 번째로, 이러한 통과가 식별되자마자: 그로부터 회전수를 추정하고; 상기 선택 수단을 동작시켜, 상기 마크의 통과가 방금 식별된 검출기를 제외한 새로운 일련의 m-1개의 접근 검출기를 선택하도록 하며; 그리고 상기 파라미터를 재초기화시켜, 상기 새로운 일련의 검출기로부터 나오는 신호의 변화를 관찰할 준비를 하여, 그와 같이 재초기화된 파라미터로 하여금, 그때의 마크가 상기 새로운 일련의 검출기 중 어느 하나에 대한 것이 아님을 표시할 수 있도록 한 프로세서 수단을 구비하는 장치.
  2. 제1항에 있어서: 상기 회전 소자는 비금속 재료로 구성되고; 상기 마크는, 상기 회전 소자의 금속화된 부분으로 구성되며; 각각의 접근 검출기는, 코일 및 캐패시터를 포함하는 발진 회로에 의해 구성되고; 상기 전원 수단은, 상기 선택되는 일련의 검출기 각각에 순차적으로 전력을 공급하는 펄스 발생기를 포함하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 펄스 발생기의 주파수는 400Hz 내지 800Hz의 범위에 있고, 약 3V의 펄스를 발생하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 발진 신호에 의해 발생하는 신호의 주파수는 약 250㎑인 장치.
  5. 제2항에 있어서, m=2인 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프로세서 수단은: 전송되는 각각의 신호에 대하여, 소정의 드레스홀드 값(Vthreshold)을 초과하는 신호에 대한 주기 수(N)를 카운트하는 수단; 그렇게 얻어진 각각의 값(N)에 대하여, 그 (N)과, 상기 변화를 표시하는 2개의 파라미터(Nmax 및 Nthreshold)를 비교하여, 그러한 파라미터에 대한 2개의 새로운 값을 계산하기 위한 수단으로서, 상기 변화에 관한 상기 파라미터의 값은 다음과 같이 계산할 때의 수단:
    N Nmax인 경우,
    Nmax = N
    Nthreshold = f(Nmax), Nthreshold Nmax으로 되고,
    Nthreshold N Nmax인 경우,
    Nmax = Nmax
    Nthreshold = Nthreshold으로 되며,
    N Nthreshold인 경우,
    Nmax = 0
    Nthreshold = 0으로 됨;
    그리고, 상기 선택 수단을 작동시키는 상기 제어 신호를 발생시킬 뿐만 아니라, (N)이 (Nthreshold)보다 작은 경우에 회전수를 카운트하는데 사용하는 인덱스를 증가시키기 위한 수단을 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, Nthreshold = f(Nmax)라고 하는 함수는, 신호가 각각 현저하게 감쇠되는 경우와 약하게 감쇠되는 경우에 드레스홀드 전압을 초과하는 주기의 최소수와 최대수를 기초로 하여 결정되는 장치.
  8. 제2항에 있어서, m=3인 것으로, 즉 상기 장치는 3개의 검출기를 포함하고, 그 중 2개의 검출기(Le=Lp 또는 Ln)에 의해 전송되는 신호를 처리하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프로세서 수단은: 검출기(Le)에 의해 전송되는 각각의 신호에 대하여, 소정의 드레스홀드 전압(Vthreshold)을 초과하는 주기의 수(N)을 카운트하는 수단; 이렇게 얻어진 각각의 값(N)에 대하여, 그 (N)과, 검출기(Le)에 의해 전송되는 신호의 변화를 표시하는 파라미터(Nmax (Le))를 비교할 뿐만 아니라, 3개의 검출기 모두에 대하여 유효한 고정 파라미터(Nthreshold)도 비교하여, 그러한 파라미터의 새로운 값을 다음과 같이 계산하기 위한 수단:
    N Nmax인 경우,
    Nmax(Le) = N으로 되고,
    Nmax(Le) - Nthreshold N Nmax(Le)인 경우,
    Nmax(Le) = Nmax(Le)으로 되며,
    N Nmax(Le) - Nthreshold인 경우,
    Nmax(Lp) = 0 및 Nmax(Ln) = 0으로 됨.
    그리고, N Nmax(Le) - Nthreshold의 경우에, 검출기(Le = Lp 또는 Ln)의 함수로서 신호(IP 또는 IN)를 카운터 회로에 인가하기 위한 수단으로서, 신호(IP 및 IN)는, 각각, 양의 회전 방향 및 음의 회전 방향에 대하여 1/3 회전을 표시하는 것으로, 2개의 새로운 검출기를 선택하기 위한 수단을 구비하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프로세서 수단은, 또한: 상기 수(N)을 값(Nmin)과 비교함으로써 각각의 검출기가 적절하게 동작하도록 보장하는 수단; 및 검출기 중 하나가 고장난 경우에, 다른 2개의 검출기를 사용하여 장치가 동작을 계속할 수 있도록 하는 수단을 구비하는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 회전 소자는, 수량계의 스피너 수단에 고정되는 디스크로 구성되고, 상기 수량계는, 특히 온수로에 의하여 공급되는 에너지를 계산하기 위한 열량계와 일체로 형성되는데 적합한 장치.
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