초록 ▼

핵심기술
국제규격 전이 유량비 1.6급을 만족하는 유로집중방식 원격검침형 전자식 수도미터기 개발

최종목표
◦ 계측정밀도 향상을 위한 유로 집중 방식 스트레이너 개발
◦ 3축 HALL 센서 방식의 익차 오차 보정 측정기술 개발
◦ 유∙무선 IoT 센서 기반의 발,수신 통신모듈 개발

개발내용 및 결과
·1. 전자식 수도미터기 설계
- 유로 집중 방식 스트레이너 개발
2016계량기 고도화 과제 연계하여 개발 및 시사출 진행
- Hall Sensor 측정 방식에 따른 연구

핵심기술
국제규격 전이 유량비 1.6급을 만족하는 유로집중방식 원격검침형 전자식 수도미터기 개발

최종목표
◦ 계측정밀도 향상을 위한 유로 집중 방식 스트레이너 개발
◦ 3축 HALL 센서 방식의 익차 오차 보정 측정기술 개발
◦ 유∙무선 IoT 센서 기반의 발,수신 통신모듈 개발

개발내용 및 결과
·1. 전자식 수도미터기 설계
- 유로 집중 방식 스트레이너 개발
2016계량기 고도화 과제 연계하여 개발 및 시사출 진행
- Hall Sensor 측정 방식에 따른 연구

1) 3D Magnetic Sensor센서 선정
본 연구에서는 전자미터기 회로 설계에 앞서 가장 핵심이 되는 자기 측정센서를 분석한 결과 저전력 모드에서와 Active모드에서 측정가능한 소비전력이 적은 Infineon사의 TLV493D-A1B6를 이용하여 임펠라의 회전을 12bit의 분해능으로 정밀측정하여 전자식 수도미터기의 정밀성을 향상시키고져 한다.

TLV493D-A1B6의 주요기능
• 3D 자속 밀도 감지
• 매우 낮은 소비 전력 = 작동 중 10μA (10Hz, 일반)
• 7nA 전력 소비의 파워 다운 모드
• 2-wire 표준 I2C 인터페이스를 통한 최대 1MBit / sec의

Digtial 출력
• 각 측정 방향에 대한 12 비트 데이터 분해능
• 최대 -130mT까지의 Bx, By 및 Bz 선형 필드 측정
• 정확한 각도 감지를위한 X / Y 측정의 우수한 매칭
• 가변 업데이트 주파수 및 전력 모드 (작동 중에 구성 가능)
• 공급 전압 범위 = 2.8V ... 3.5V
• 온도 범위 Tj = -40 ° C ... 125 ° C
• 소형, 산업용 6 핀 TSOP 패키지

2) MCU(micro controller unit)의 선정
TI사의 MSP 초저전력 MCU 시리즈의 msp430fr4133으로 사용하여 최저 대기 전원에서 350nA의 낮은 소비전력과 마그네틱 센서와의 I2c인터페이스 및 옥외지시부와의 rs232또는 rs485 통신이 가능하며 수도사용량 과 유량별 오차 보정 시정수 설정을 FRAM에 저장가능하다.

- MSP430fr4133의 주요기능
• 최적화 된 저전력 모드 (3V에서) 126 μA/MHz
• 넓은 전원 전압 범위 : 2.6V ~ 3.5V
• 100μA/MHz의 활성 및 초저전력 비휘발성 쓰기
• 전원 오류 시 시스템 상태 보존
• UART,I2C,SPI통신모듈

- mspo430fr 4133 mcu보드와 3D Magnetic
• Sensor센서(TLV493D-A1B6)를 이용한 전자미터기 회로구성
- 회로 검정을 위한 트레이닝 보드에서 수작업 납땜 진행
- 전자미터기의 옥외검침을 위한 Rs-485통신부와 디스플레이로 구성된 옥외검침부 회로구성
- 전자 미터기 부와 옥외부의 통신 검정과 회로 검정을 위한 트레이닝 보드에서 수작업 납땜 진행
- 전자미터기의 임펠라 영구자석 회전에 대한 자기장측정 프로그램
- N/S양극의 마그네틱 회전 각도(0~360°)에 의한 자기장 측정 값을 12비트 분해능으로 산출한후 그값을 이용하여 회전계수를 만들기 위한 자기장 측정 프로그램
- 임펠라 상부의 회전에 따른 자기장측정 값을위한 실험

▸ 내갑 및 임펠라 성능 실험
- 첫 사출 결과물인 임펠라 및 내갑 상.하부 하우징 성능 테스트 진행.
- 기차시험대에서 Q3유량으로 100L의 물을 흘려서 임펠라의회 전수를 측정하여 카운트값을 적산해봄(카운값 = 9710)
- Q2,Q1 유량에서는 임펠라가 회전하지 않음.
- 테스트 결과 임펠라에 약간의 흔들림이 발생하여 내갑 하우징과의 간섭을 일으키는 것으로 보임.

▸ 내갑 및 임펠라 성능 실험 2번째
- 임펠라 축 흔들림으로 인한 축 샤프트 지름을 1mm에서 1.3mm으로 크기를 키움.
- 기차시험대에서 Q3유량으로 100L의 물을 흘려서 임펠라의 회전수를 측정하여 카운트값을 적산해봄(카운값 = 10316)
- 1차실험때 보다는 임펠라 회전수가 더 나옴(임펠라의 마찰력이 향상됨
- Q2,Q1 유량에서 임펠라 회전 테스터를 진행하였으나 여전히 임펠라가 회전하지 않음.
- 내갑 내부의 유입공을 12개에서 6개로 막아서 Q1으로 10L의 물을 흘려 임펠라 회전수를 적산해봄(카운터= 1042)
※ 6개유입공일때 1.049 => Q3: Q1 1:1확률높음

개발 배경
- 국내의 국제기준 상향과 국내 아날로그 수도미터는 유입구를 통해 하부 내갑의 있는 유입공 통로로 흐르는 물의 양을 유입량 조정 볼트나 기차조정장치를 통하여 익차에 전달되는물의 통수량을 조절하고 익차의 회전량을 계측하여 발생하는 실측과 지시오차를 여러번 조절을 통해 정격통수량을 향상시켜야하는 불편함이 있음.
- 8년간 수도요금을 정확히 징수할 수 있도록 내구성이 향상된 불감율 제로화 전자미터기를 개발

핵심개발 기술의 의의
- 기존의 계량기 내갑을 이용하여 전자식 수도미터를 개발하여 고효율 효과와 원격검침으로 인건비 절감효과를 얻을 수 있는 전자미터기 개발1. 정확한수도요금 2. 수출을 하여 국위선양 및 국가간 자원의 효율적 배분

적용 분야
- 가정용(생활용수) 수도미터
- 공업용(산업용), 농업용(밭기반) 수도계량기
- 이외 기타 계측기 분야에 폭넓게 적용 가능

( 출처: 최종보고서 초록 - 3. 개발결과 요약 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 계량측정기술고도화사업 주요 연구성과 ... 18
• 목차 ... 22
• 제 1 장 서론 ... 23
• 제 1 절 과제의 개요 ... 23
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(개발 내용 및 방법) ... 25
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 25
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 30
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 31
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 33
• 제 5 절 유형적 발생품 구입 및 관리 현황 ... 33
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 34
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 34
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 34
• 2. 과제수행 및 계획수립 ... 35
• 3. 과제수행 과정 ... 35
• 4. 개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 59
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 71
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 71
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 71
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 72
• 제 4 장 사업화 계획 ... 73
• 제 1 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 73
• 제 2 절 사업화 계획 ... 75
• 1. 개발기술의 마케팅 및 사업화 계획 ... 75
• 2. 개발기술의 사업목표 및 투자 계획 ... 75
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 76
• 끝페이지 ... 77