리드스위치 내장형 작동기

리드스위치 내장형 작동기

제1도는 본 발명에 따른 고감도 작동기의 한 실시형태의 단면도.

제2도는 제1도의 II-II선 단면도.

제3도는 제1도의 평면도.

제4도는 제1도의 IV-IV선 단면도.

제5도는 제1도의 VV선 단면도.

제6도는 본 발명에 따른 고감도의 작동기가 전원 차단릴레이로서 사용되는 경우의 회로도.

제7도와 제8도는 본 발명의 수정형태를 보인 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

C : 솔레노이드 PL1 : 플런저

PL2 : 플런저 리시버 R : 리드스위치

S1,S2 : 감지기 단자

본 발명은 리드스위치 내장형 작동기에 관한 것으로, 특히 소형이면서 고감도인 전류감응기능과 다양한 소형의 저렴한 보호장치를 제공하는 작동기로서 충분한 구동력을 갖는 고감도의 작동기에 관한 것이다.

현재, 널리 사용되고 있는 작동기는 코일내에 배치되고 전류가 가동소자의 작동에 응답하여 단속되는 코일 및 전기접점을 통하여 흐를때에 발생된 자계에 의하여 작동되는 자기물질로 된 가동소자를 포함하는 릴레이 또는 이 릴레이와 동일한 구조를 가지며 동일하게 작동하는 가동소자와 이 가동소자의 작동에 응답하여 개폐되는 밸브를 포함하는 솔레노이드밸브로 구성된다.

솔레노이드로 대표되는 전기작동기는 코일을 통하여 흐르는 전류에 의하여 발생되는 자력을 인력으로써 이용한다.

어떠한 부하에 대하여 적당한 값으로 상기 인력을 조절하기 위하여 코일의 권수와 전류값이 중요하다. “AT(암페어. 권수)”의 곱이 일정할때에 인력은 동일하다. 따라서, 그 최저값은 전원의 전압, 코일의 권선 횟수, 인력, 그리고 상기 코일에서 발생된 열의 온도를 기호로 하여 선택된다. 일반적으로 인력이 크면 많은 전류값을 요구한다.

큰 전류를 차단하기 위하여 작은 전류에서의 변화가 검출될때에 큰 힘과 고감도가 요구된다.

종래에는 상기와 같은 큰 힘과 고감도가 단일장치에 의하여 실현될 수 없으므로, 큰 힘을 갖는 작동기를 작동시키기 위하여 반도체를 이용하는 증폭기가 사용되거나 예를들어 작동감도가 높은 리드릴레이와 같은 장치가 작동기를 구동시키기 위한 검출용으로 사용되었다.

반도체 회로가 사용되는 경우에는 전원회로와 같은 주변회로를 포함하는 부품의 수가 증가되고 점유공간이 증가되는 경향이 있다.

종래의 작동기에서 다양한 선택기능이 부여될 수 있으나, 경비를 줄이기에는 어려운 점이 있었다.

또한, 리드릴레이는 단순한 구조를 가지며, 비록 검출저항이 커져 감도설정에 있어서 감도의 증가를 가져올때에도 리드릴레이의 코일저항 자체가 증가될 수 있다.

검출측에서 회로 단락과 같은 문제가 일어나는 경우 코일에 인가되는 전력이 지나치게 증가될 우려가 있다.

본 발명의 목적은 소형이면서 고감도인 전류감응기능과 다양한 소형의 저렴한 보호장치를 제공하는 작동기로서 충분한 구동력을 갖는 고감도의 작동기를 제공하는데 있다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 리드스위치 내장형 작동기는 솔레노이드, 자기물질로 만들어져 있고 상기 솔레노이드의 코일내에서 이동가능하게 배치되는 플런저, 자기물질로 만들어져 있고 상기 솔레노이드 코일내에 고정적으로 착설된 플런저 리시버, 상기 솔레노이드 코일에 직렬로 연결되고 상기 플런저와 상기 플런저 리시버 사이의 간극에 근접된 위치에서 상기 솔레노이드 코일내에 배치된 자기응답형 리드스위치와, 상기 리드스위치의 양측 단부들에서 각각 분리된 다수의 감지기단자로 구성되어 있으며, 상기 솔레노이드 코일내에 표유자계가 생성될때 상기 리드스위치의 접점이 폐쇄되도록 되어 있다.

제6도는 본 발명에 따른 고감도 작동기가 전원차단용 릴레이로서 사용되는 경우의 전기회로의 한 실시형태를 보인 것이다.

본 발명의 작동기의 작동을 이해하기 위하여 이 전기회로를 한 예로 하여 설명한다.

전원이 단자(I1)(I2)에 연결되고, 부하가 단자(O1)(02)에 연결된다. 상기 단자(I1)(O1)는 접점(P)을 통하여 서로 연결되는 한편 단자(I2), (O2)는 접점(Q)을 통하여 서로 연결된다.

상기 접점들(P)(Q)은 항상 단자(a1), (a2) 및 단자(b1), (b2) 사이를 각각 연결하고, 코일(C)을 통하여 전류가 흐를때에 접점(P), (Q)은 단자(a1), (a2) 및 단자(b1), (b2) 사이를 각각 개방한다.

부하측에서 접점(P)의 단자(a2)는 코일(C)의 일측단에 연결되고 부하측에서 접점(Q)의 단자(b2)는 접점(R)을 통하여 코일(C)의 타측단에 연결된다. 접점(R)은 고감도로 자력에 응답하도록 플런저와 플런저 리시버 사이의 간극 가까이에 배치되고 코일(C)의 자력에 응답하여 전도되는 자기응답형 리드스위치이다.

감지기단자(S1), (S2)는 접점(R)의 양측에서 단자(C1), (C2)로 부터 분기되어 있다.

코일(C)에 전류가 흐르지 않을때에, 리드스위치(R)는 자력에 응답하지 않으므로 접점이 개방된다. 따라서, 접점(P), (Q)의 연결상태가 유지된다.

감지기단자(S1), (S2) 가 물속에 잠길때에 코일의 임피던스와 물의 임피던스의 합에 의한 전원전압의 분할로 얻어진 전류가 코일을 통하여 흐른다. 전류가 코일을 통하여 흐를때에 플런저와 플런저 리시버 사이의 간극에서 표유자계가 형성되고 리드스위치가 이러한 자계에 응답하여 접점(R)을 폐쇄하므로 코일의 임피던스에 의한 전원전압이분할로 얻어진 전류가 코일을 통하여 흐르게 된다. 이는 코일을 통하여 흐르는 전류가 증가됨을 의미한다. 따라서, 접점(P), (Q)이 개방되어 전원을 차단한다.

전원전압이 100V이며, 솔레노이드 코일은 1000

리드스위치가 작동될 때에, 100V의 전원전압이 직접 1000

이러한 방식으로 코일(C)을 통하여 흐르는 전류는 매우 작고 접점(P), (Q)이 이 전류에 의하여 개방되는 경우라 할지라도 매우 작은 전류에 의하여 형성된 자력에 응답하는 리드스위치는 코일(C)을 통하여 흐르는 전류를 증가시키고 접점(P), (Q)을 개방하는데 사용된다. 즉, 큰 전류형, 즉 대전류형의 고감도 작동기가 실현되는 것이다.

본 발명의 효과는 다음과 같다.

(1) 매우 작은 전류에 의하여 대전류가 차단될 수 있다.

(2) 전원을 차단하기 위해 침수상태에서 전류를 검출하는 솔레노이드 릴레이로서 사용될 수 있다.

(3) 솔레노이드를 구동시키는 검출전극 사이의 온도에 일치하는 저항에 의한 전류의 변화를 검출하는 온도스위치로서 사용될 수 있다.

(4) 솔레노이드를 구동시키는 검출전극 사이의 습도에 일치하는 저항에 의한 전류의 변화를 검출하는 습도스위치로서 사용될 수 있다.

(5) CdS와 같은 광감지기가 검출전극 사이에 연결되고 솔레노이드가 광량에 따라서 제어되는 광량스위치로서 사용될 수 있다.

(6) 온도에 따라 저항이 변화되는 서미스터와 같은 온도감지기가 검출전극 사이에 연결되고 액체 또는 기체용 밸브등이 온도변화에 따라서 작동되는 온도감응작동기로서 사용될 수 있다.

(7) 광량에 따라서 저항이 변화되는 CdS와 같은 광감지기가 연기의 양에 의한 광량의 변화를 검출하고 액체 또는 기체용 밸브등을 제어하는 연기감응 작동기로서 사용될 수 있다.

(8) 온도에 따라서 저항이 변화되는 서미스터등과 같은 온도감지기가 온도에 따라 액체나 기체용 밸브를 제어하기 위하여 검출전극 사이에 연결된 열감응 전자밸브로서 사용될 수 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 고감도 작동기의 한 실시형태가 제1도 내지 제5도에 도시되어 있다.

전원에 연결된 입력단자(I1), (I2)는 고정접점(a1), (a2), 고정접점(b1), 가동접점(b2)과 전도체(L1), (L2)를 통하여 부하에 각각 연결된 출력단자(O1), (O2)에 각각 연결된다.

가동접점(a2), (b2)가 탄성을 갖는 가동판(E1), (E2)의 단부에 구성되어 있고 상기 가동판(E1), (E2)의 돌출부(K1), (K2)가 탄력적으로 가동소자(M)을 누루고 있다.

가동소자(M)은 확대부(m1)와 협소부(m2)를 포함한다. 가동소자(M)가 이동하여 협소부(m1)가 돌출부(K1), (K2)에 접할때에, 접점(a1), (a2)와 접점(b1), (b2)가 폐쇄되는 반면에, 확대부(m2)가 돌출부(K1), (K2)에 접할때에 접점(a1), (a2)와 접점(b1), (b2)가 개방된다.

제5도에서 보인 바와같이, 일측 출력단자(O1)가 인쇄회로기판(PCB)의 전도체(O1-d)를 통하여 솔레노이드 코일(C)의 일측 단자(d)에 연결되어 있다. 솔레노이드 코일(C)의 타측단자(c1)는 인쇄회로기판(PCB)의 전도체(c1-S1)를 통하여 일측 감지기단자(S1)에 연결되어 있다. 이 감지기단자(S1)는 또한 리드스위치(R)의 일측 단자에 연결된다. 리드스위치(R)의 타측단자(c2)는 인쇄회로기판(PCB)의 전도체(c2-S2)를 통하여 타측 감지기단자(S2)와 타측 출력단자(02)에 연결되어 있다.

솔레노이드 코일(C)은 코일보빈(B)에 감겨져 있고, 이 코일(C)를 통하여 전류가 흐를때에 코일보빈(B)내에 자계가 형성된다. 자기물질로 구성된 플런저(PL1)와 플런저 리시버(PL2)가 코일보빈(B)내에 배치되고 플런저 리시버(PL2)는 스프링(SP)에 의하여 플런저(PL1)의 반대방향으로 강제이동되게 되어 있다. 플런저(PL1)과 플런저 리시버(PL2) 사이에 간극(GAP)이 있으며, 코일(C)을 통하여 소정값의 전류가 흐를때에 플런저(PL1)가 플런저 리시버의 방향으로 이동될 수 있다.

플런저(PL1)와 가동소자(M)은 서로 결합되어 있다. 따라서, 플런저(PL1)가 플런저 리시버(PL2)를 향하여 이동될때에 가동소자(M)도 이동되며 가동소자(M)의 확대부(m2)가 돌출부(K1), (K2)에 접하여 접점(a1), (a2)와 접점(b1), (b2)를 개방한다.

솔레노이드 코일을 통하여 전류가 흐르는 경우라 할지라도 전류가 매우 작고 사전에 소정값에 이르지 못할 때에 플런저(PL1)은 움직이지 않는다. 그러나, 이때에 플런저(PL1)와 플런저 리시버(PS2) 사이의 간극(GAP)에서 표유자계가 발생된다. 누설자계를 검출하기 위하여 리드스위치(R)가 배치되어 이 리드스위치(R)의 접점이 플런저(PL1)와 플런저 리시버(PL2) 사이의 간극(GAP)에 근접 배치된다. 리드스위치(R)이 간극에 근접 배치되므로 이 리드스위치(R)는 플런저(PL1)를 이동시키기 위한 소정값에 이르지 못한 전류로 표유자계를 검출할 수 있으며 이때에 리드스위치(R)가 폐쇄된다.

따라서, 솔레노이드 코일(C)의 양단이 직접 전원에 연결된다. 이에따라 소정값의 전류가 솔레노이드 코일을 통하여 흐르고 플런저(PL1)가 플런저 리시버(PL2)측으로 끌려가서 가동소자(M)가 이동하게 되어 접점(a1), (a2)와 접점(b1), (b2)를 개방하고 전원을 차단한다.

전원이 차단되었을 때에, 플런저(PL1)에 가하여지는 힘이 제거되고 이러한 상태가 유지된다. 이러한 상태를 강제로 유지하기 위하여, 제2도에서 보인 바와같이, 가동소자(M)의 협소부(m1)와 확대부(m2) 사이에 돌기(m0)가 형성된다. 이 돌기(m0)는 가동판(E1), (E2)의 돌출부(K1), (K2)에 결합하여 상기 가동소자(M)의 운동을 방지한다.

플런저 리시버(PL1)은 비록 이 플런저 리시버(PL2)가 외부의 리셋트 버튼을 눌러 플런저(PL2)측으로 이동되게 할 수 있으나, 스프링(SP)에 의하여 플런저(PL1)의 반대방향으로 이동될 수 있도로 항시 탄지되어 있다. 플런저(PL1)이 플런저 리시버(PL2)측으로 이동되고 플런저 리시버(PL2)와 접촉하는 경우에 리셋트 버튼(N)을 누르면 플런저(PL1)이 플런저 리시버(PL2)에 의하여 가압되고 이동된다. 따라서, 가동소자(M)은 이동되며, 이 가동소자의 협소부(m1)가 돌출부(K1), (K2)에 접하게 되어 단자(a1), (a2)와 단자(b1), (b2)가 폐쇄되며 입력단자(I1), (I2)와 출력단자(O1), (O2)가 전기적으로 연결된다.

리세트 버튼은 가요성의 합성수지로 된 커어버로 덮히고 또한 전체 작동기는 입력단자(I1), (I2), 출력단자(O1), (O2) 및 감지기단자(S1), (S2)를 제외하고 절연물질로 된 케이싱으로 방수피복된다.

플런저가 끌려들어가고 이 플런저와 플런저 리시버 사이의 간극(GAP)이 제로로 감소될 때에 리드스위치의 접점 사이의 자계가 약해지거나 제로로 감속되며, 리드스위치가 개방된다. 따라서, 솔레노이드를 통하여 흐르는 전류는 초기값으로 환원된다. 솔레노이드를 작동시키는 것에 의한 리드스위치의 작동요인이 제거되었을 때에 전류가 더욱 감소된다. 즉, 솔레노이드를 통하여 잠정전류만 흐르는 잠정작동만이 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로 작동을 유지하기 위하여 어떠한 전류도 요구되지 않으므로 코일이 가열되지 않고 작동상태는 안정되며 에너지 소모가 적다.

제7도는 본 발명의 수정형태의 회로도이다.

솔레노이드 코일은 직렬로 연결된 두 코일(C1), (C2)로 구성된다. 이들 코일은 리드스위치(R)를 통하여 연결된다. 이 리드스위치는 제1도와 동일한 방식으로 플런저와 플런저 리시버 사이의 간극에 근접 배치된다. 리드스위치(R)의 양단은 다이오드(D1), (D2)의 애노우드에 연결된다. 다이오드(D1), (D2)의 캐소우드는 서로 연결되어 함께 감지기단자(S)에 연결된다.

대기상태에서는 코일을 통하여 전류가 흐르지 않는다. 그러나, 감지기(S)와 접지선(G) 또는 전원선(V)사이의 저항이 감소될때(예를들어 물이 들어가거나 절연성이 감소될때에), 코일을 통하여 반파전류가 흐른다. 리드스위치(R)가 반파전류에 의한 누설자계를 검출하고 리드스위치가 전도될때에 전원전압이 직접 솔레노이드 코일에 인가된다. 이와같은 경우 전류는 비록 감지기전극(S)과 접지선 사이의 저항이 감소되고 감지기 전극(S)과 전원 사이의 전압이 감소되더라도 회로가 동작되도록 한다. 다이오드의 애노우드와 캐소우드의 위치는 바뀔 수도 있다.

제8도는 본 발명의 또 다른 수정형태의 회로도이다. 코일은 직렬연결된 두개의 코일(C1), (C2)로 구성되고, 이들 코일(C1), (C2)은 플런저와 플런저 리시버 사이의 간극에 근접 배치된 리드스위치(R)를 통하여 연결된다.

리드스위치(R)의 일측 단부는 다이오드(D)의 애노우드에 연결되고 리드스위치의 타측 단부는 캐패시터(Ca)의 일측 단부에 연결된다. 다이오드(D)의 캐소우드와 캐패시터(Ca)의 타측단부는 서로 연결되어 함께 감지기단자(S)에 연결된다.

대기상태에서는 코일에 전류가 흐르지 않는다. 그러나, 감지기단자(S)와 접지선(G) 또는 전원선(V) 사이의 저항이 감소될때에 전류는 다이오드 또는 캐패시터를 통하여 흐르기 시작한다. 따라서, 제1도 또는 제7도와 같은 방식으로 리드스위치는 표유자계를 검출하고 전도상태가 된다.

본 발명에서 이와같은 감지기단자는 하나이며, 하나의 감지기 단자로서 충분하고 이에따라 감지기단자의 설치가 용이하다.