Development of Dipstick-Gage-Type Small Sensor Equipped with Individual Control Circuit for Detecting Engine Oil Deterioration
Sang Myung Chun · 윤활학회지 · 2013
Abstracts In this study, several sensor parts used to obtain better signal stability are designed, a separate con-trol circuit for the sensor is developed, and the results obtained using this control circuit are analyzed. The capac-itances of the whole sensor system are measured using the control circuit connected to an improved flexibleprinted circuit board and an asymmetric dual sensor coated with a ceramic material. To realize good dis-crimination for a small change in the measured capacitance as the engine oil deteriorates, a commercial appli-cation-specific integrated circuit is installed on the control circuit as a capacitance-to-digital converter. Theabsolute error of a measured signal is found to be approximately 4fF. Keywords capacitance sensor(정전용량센서), engine oil deterioration(엔진오일열화), dipstick gage(딥스틱게이지), PCB etched electrode(PCB 에칭 전극), FPCB wire(FPCB 전선), ASIC digital converter(ASIC 디지털 변환기) 1. 서론 본 논문에서는 본 저자의 오일열화감지센서에 대한연구[1-4]를 바탕으로 개발된 딥스틱게이지형 소형오일열화감지센서[5]의 정전용량 신호 값에 대한 안정성을위해 최종개발과정에서 추가로 적용한 내용 및 전용제어회로 개발에 대해 설명하고, 전용제어회로를 이용해서 측정한 결과에 대해 분석하고자 한다.본 저자의 연구[1]과 [2]에서는 오일필터 내부에 설치된 동심원의 엔진오일열화감지센서에 대한 정전용량값을 범용 임피던스 분석기로 측정하였으며, 연구[3]에서는 오일필터형 엔진오일열화감지센서의 전용제어회로및 오일교환모니터링시스템을 일체형으로 개발하였다.여기서 전용제어회로의 정전용량 측정방법은 DC전압을피측정 대상물(센서)에 인가 후 충방전 시간을 측정하여 피측정물의 정전용량을 계산하는 방법을 사용하였다.한편 문헌[4]에서는 딥스틱게이지형 엔진오일열화감지센서에 대한 개념적 특허를 출원하였고, 최근 그 시작품을 제작 후 임피던스 분석기를 사용하여 정전용량을측정한 결과를 분석한 연구 논문[5]을 발표하였다. 이때센서부는 대칭인 듀얼센서로 제작하였으며, FPCB는 센서 신호전달용 도선이 있는 면의 반대쪽 면만 차폐한것을 사용하였다.본 오일열화상태 감지용 딥스틱게이지형 소형센서의실물은 Fig. 1과 같다. 엔진오일의 열화정도를 감지하는 비대칭 듀얼 센서부, 정전용량센서 및 온도센서 신호를 전달하기 위한 FPCB 전선 및 철심(steel bar)에나란히 연결된 FPCB의 파손을 방지하고 고정하기 위