KR0172858B1 - 진공 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 측정 시스템에 관한 것으로 특히, 정확한 진공 측정을 위한 캐패시터 압력계의 구성에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 진공 측정 시스템은 챔버, 챔버에 각각 연결된 진공 센서와 대기압 센서, 펌프와 챔버를 연결해 주는 제1공기 밸브, 챔버와 캐패시터 압력계를 연결해 주는 제2공기밸브, 제1공기 밸브와 제2공기 밸브를 제어하는 제1제어부, 진공 정도에 따른 압력을 전기적 신호로 변환해 주는 캐패시터 압력계, 캐패시터 압력계의 두 출력을 비교하는 비교부, 비교부의 출력을 제어하는 제2제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공 측정 시스템

제1도는 종래의 진공 측정 시스템의 구성 블록도.

제2도는 종래의 캐패시터 압력계의 구조도.

제3도는 본 발명 일실시예의 진공 측정 시스템의 구성 블록도.

제4도는 본 발명 일실시예의 캐패시터 압력계의 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 챔버 31 : 제1제어수단

32 : 제1공기 밸브 33 : 제2공기 밸브

34 : 진공라인 격리 밸브 35 : 펌프부

36 : 캐패시터 압력계 36a, 36c : 진동판

36b : 수정막 37 : 증폭단

38 : 비교수단 39 : 제2제어수단

40 : 진공 센서 41 : 대기압 센서

42 : 디스플레이부

본 발명은 진공 측정 시스템에 관한 것으로 특히, 정확한 진공 측정을 위한 캐패시터 압력계의 구성에 관한 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 진공 측정 시스템에 관하여 설명하겠다.

제1도는 종래의 진공 측정 시스템의 구성 블록도이다.

제2도는 종래의 캐패시터 압력계의 구조도이다.

제1도에서와 같이 종래의 진공 측정 시스템은 챔버(1), 펌프부(2), 챔버(1)와 펌프부(2)를 제어하는 제1공기 밸브(3), 그리고, 챔버(1)와 펌프부(2)의 연결관을 제어하는 진공라인 격리 밸브(4), 캐패시터 압력계(6), 챔버(1)와 캐패시터 압력계(6)를 제어하는 제2공기밸브(5) 그리고, 제어부(7), 진공 여부를 감지하는 진공센서(8)와, 대기압 여부를 감지하는 대기압 센서(9)로 구성된다.

도면을 참고로 각 구성 부분의 연결 관계를 설명하면 다음과 같다.

챔버(1)는 제1공기 밸브(3)의 일단과 제2공기밸브(5)의 일단과 각각 연결되고 도한 진공센서(8)와 대기압 센서(9)와도 각각 연결된다.

제1공기 밸브(3)는 일단은 챔버(1)에 타단은 펌프부(2)에 연결되고 제어부(7)에 의해 조절 신호를 받는다.

제2공기밸브(5)는 일단은 챔버(1)에 타단은 캐패시터 압력계(6)에 연결된다.

캐패시터 압력계(6)는 일단은 제2공기밸브(5)에 타단은 제어부(7)의 입력에 연결된다.

제어부(7)의 일단은 캐패시터 압력계(6)의 출력과 타단은 디스플레이어부(10)와 연결되고, 제1공기 밸브(3)에 조절 신호를 전달한다.

다음은 종래의 캐패시터 압력계(6)의 구조를 설명하겠다.

제2도에 도시된 바와 같이 종래의 캐패시터 압력계(6)는 한 개의 진동판(6a)과 한 개의 고정판(6b)이 어느 정도의 간격을 두고 구성되었다.

다음으로 종래의 진공 측정 시스템의 동작을 설명하겠다.

첫째로, 챔버(1) 또는 기타 부위가 대기압 상태에서 진공 상태로 변화될 때의 동작을 설명하면 다음과 같다.

제1도의 제1공기 밸브(3)가 열리면서 소프트 펌핑(Soft Pumping)을 한다. 이어서 제2공기밸브(5)가 열리면서 압력의 변화량을 체크한다.

이 때 압력 변화량에 따른 전기적 신호가 캐패시터 압력계(6)로부터 출력되어 제어부(7)로 입력된 후, 디스플레이(10)가 된다.

둘째로, 진공 상태에서 대기압 상태로 변화될 때에는 먼저 챔버(1)와 펌프부(2)를 연결하는 진공 라인의 격리 밸브(4)가 닫히고 제1공기 밸브(3)도 닫힌다.

그리고, 퍼지(Purge)용 가스 N₂가 챔버내로 유입되고 이에 따라서 챔버내의 압력이 상승하게 된다.

이 때 캐패시터 압력계의 최대 용량까지 압력이 상승하면 제2공기밸브(5)도 닫히고 이때부터의 압력 측정은 캐패시터 압력계(6)로는 불가능하며 대기압 센서(9) 또는 진공센서(8)만으로 온/오프(On/Off) 판정만 가능하게 된다.

상기 설명한 것중 캐패시터 압력계(6)는 진동판(6a)의 휘어짐 정도에 의해 유도된 정전 용량의 차이를 전기적 신호로 바꾸어서 진공 정도를 디스플레이 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 진공 측정 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 종래의 진동판(6a)을 이용한 캐패시터 압력계(6)는 장시간 사용, 또는 진공과 대기압(ATM)의 잦은 교류에 의해 진동판(6a) 자체가 휘어지는 현상이 발생하며 따라서, 제로(Zero)점 자체가 이동됨으로 해서 진공 측정을 하는데 있어 정밀한 측정에 오값이 발생될 수 있다.

둘째, 종래의 캐패시터 압력계(6)는 한 개의 진동판(6a)과 고정판(6b)으로 되어 있으므로, 진동판이 휘어져 제로점이 이동되어도 그것을 인식할 수 없어 기계의 정확도가 떨어진다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 진공 측정 시스템의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 개량된 캐패시터 압력계를 제공하여 정확한 진공 측정이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 일실시예에서 진공 측정 시스템은 챔버, 챔버에 각각 연결된 진공 센서와 대기압 센서, 펌프와 챔버를 연결해 주는 제1공기 밸브와, 챔버와 캐패시터 압력계를 연결해주는 제2공기밸브와, 제1공기 밸브와 제2공기밸브를 제어하는 제1제어부와, 진공 정도에 따른 압력을 전기적 신호로 변환해 주는 캐패시터 압력계와, 캐패시터 압력계의 두 출력을 비교하는 비교부와, 비교부의 출력을 제어하는 제2제어부로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명 일실시예의 진공 측정 시스템을 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명 일실시예의 진공 시스템의 구성 블록도이다.

제4도는 본 발명 일실시예의 캐패시터 압력계의 구조도이다.

제3도에서와 같이 진공 측정 시스템은 챔버(30), 제1공기 밸브(32)와 제2공기밸브(33)를 제어하는 제1제어수단(31)과, 펌프부(35)와 챔버(30)를 연결해 주는 제1공기 밸브(32)와, 챔버(30)와 캐패시터 압력계(36)를 연결해 주는 제2공기밸브(33)와, 펌프부(35)와 챔버(1)를 연결해 주는 관을 제어하는 진공라인 격리 밸브(34)와, 진공 정도에 따른 압력을 전기적 신호로 변환해 주는 캐패시터 압력계(36)와, 캐패시터 압력계(36)의 한 출력을 증폭해주는 증폭단(37)과, 캐패시터 압력계(36)의 두 출력을 비교하는 비교 수단(38)과, 비교 수단(38)의 출력을 제어하는 제2제어수단(39)과, 챔버(30)의 소정 부분에 각각 연결된 진공 센서(40)와 대기압 센서(41) 그리고, 제2제어수단(39)에서 출력을 받아 출력하는 디스플레이어부(42)로 구성된다.

다음으로 구성 성분 중 제2공기밸브(33)와 캐패시터 압력계(36)와 제2제어수단(39)의 역할을 설명하겠다.

제2공기밸브(33)는 진동판(36a, 36c)의 장시간 사용으로 또는 계속적인 수축/팽창에 의해 늘어나는 데미지(Damage)를 방지하기 위해 챔버(30)와 캐패시터 압력계(Manimeter)(36)사이에 설치하며 필요시 챔버(30)와 캐패시터 압력계(36)를 격리시켜준다.

그리고, 캐패시터 압력계(36)는 진공정도를 얇은 진동판(36a, 36c)을 이용하여 전기적 신호로 가변시켜 주는 역할을 한다.

또한 제2제어수단(39)은 캐패시터 압력계(36)를 통해 나온 전기적 신호를 비교수단(38)으로 비교하여 진공 정도를 조절해 주는 역할을 한다.

다음은 본 발명 일실시예의 진공 측정 시스템의 연결 관계를 설명하겠다.

챔버(30)는 제1공기 밸브(32)의 일단과 제2공기밸브(33)의 일단과 연결되고 또한 진공센서(40)와 대기압 센서(41)와도 연결된다.

제1제어수단(31)은 D/C 24V를 고정 시켜주고 제1공기 밸브(32)와 제2공기밸브(33)를 동시에 제어할 수 있도록 연결한다.

제1공기 밸브(32)은 일단은 챔버(30)에, 타단은 펌프부(35)에 연결되고 제2제어수단(39)에 의해 조절 신호를 받는다.

제2공기밸브(33)는 일단은 챔버(1)에, 타단은 캐패시터 압력계(36)에 연결되고 제1제어수단(31)에 의해 조절된다.

캐패시터 압력계(36)는 일단은 제2공기밸브(33)에 그리고, 타단은 두 출력은 증폭단(37)과 비교 수단(38)의 입력과 연결된다.

증폭단(37)은 일단은 캐패시터 압력계(36)와 타단은 비교 수단(38)의 입력과 연결한다.

비교 수단(38)은 증폭단(37)의 출력과 캐패시터 압력계(36)의 출력을 입력으로 제2제어수단(39)과 연결한다.

제2제어수단(39)은 비교 수단(38)의 출력을 입력으로 받아서 디스플레이어부(42)로 출력한다.

그리고, 제1제어수단(31)의 신호는 진공 라인 격리 밸브(34)로 전달된다.

진공 센서(40)와 대기압 센서(41)는 챔버(1)의 소정 영역에 각각 연결한다.

다음으로 본 발명 일실시예의 진공 측정 시스템의 구성 성분 중 캐패시터 압력계(36)의 구조를 설명하겠다.

제4도의 캐패시터 압력계(36)는 두 개의 진동판(36a, 36c)과 압전 효과를 이용한 막(36b)으로 구성된다.

압전 효과를 이용한 막(36b)으로써 수정막 또는 티탄산 바륨막을 사용한다.

도면을 참조하여 본 발명 일실시예의 진공 측정 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

첫 번째로 챔버(30)가 대기압 상태에서 진공 상태로 되었을 때의 동작을 설명하겠다.

챔버(30)가 진공이 되면 양쪽의 진동판(36a, 36c)이 바깥쪽으로 팽창하게 된다.

이때 진동판(Diaphragm)(36a, 36c)의 팽창과 정전 용량 변화에 따른 전기 신호에 의해 압전 효과를 이용한 수정막(36b)에는 장력이 작용하게 된다.

따라서, 이 두 신호, 즉 정전 용량 변화에 의한 전기 신호와 압전 효과를 이용한 수정막(36b)의 장력에 의해 전기적 신호로 바뀐 두 출력을 비교 수단(38)을 통해 비교하여 제2제어수단(39)을 거쳐 디스플레이 한다.

두 번째로 챔버(30)가 대기압(ATM : Atmosphere) 상태가 되었을 때의 캐패시터 압력계(36)의 동작을 설명하겠다.

챔버(30)가 대기압 상태가 되면 진동판(36a, 36c)의 양쪽에 압력이 작용하여 진동판(36a, 36c)이 안쪽으로 휘어들어가게 된다.

따라서 수정막(36b)과 진동판(36a, 36c) 사이의 부피의 수축으로 인해 수정막(36b)에 압력이 생성되고, 이 압력에 의해 수정막(36b)에서 전하의 유도가 이루어지게 된다.

이 유도된 전하는 도선을 따라 전류의 형태로 흐르고 이 전류의 양으로 압력의 변화를 측정한다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명 일실시예의 진공 측정 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 기존의 캐패시터 압력계는 장시간 사용하거나 진공 상태와 대기압 상태의 작은 교류가 있을 때는 진동판 자체의 휘어짐이 생겨서 제로점(Zero) 자체가 이동되어 정확한 진공 측정이 불가능했는데 본 발명은 진동판(36a, 36c)과 압전 효과를 이용한 수정막(36b)의 두 가지를 사용해 진공 측정을 할 수 있어 진동판(36a, 36c)과 수정막(36b)의 두 값의 비교에 따른 진동판(36a, 36c)의 휘어짐 여부를 확인할 수 있으며 이에 따라서 정확한 진공 측정이 가능하다.

둘째, 진동판(36a, 36c)이 휘어지더라도 수정막(36b)을 중심으로 대칭적으로 휘어지므로 수정막 자체에 가해지는 장력이나 압력은 똑같은 결과를 얻을수 있으므로 정확한 진공 측정이 가능하다.

Claims (4)

1. 챔버, 챔버에 각각 연결된 진공 센서와 대기압 센서, 펌프와 챔버를 연결해 주는 제2공기 밸브, 제1공기 밸브와 제2공기 밸브를 재어하는 제1제어부와, 진공 정도에 따른 압력을 전기적 신호로 변환해 주는 캐패시터 압력계, 캐패시터 압력계의 두 출력을 비교하는 비교부, 비교부의 출력을 제어하는 제2제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 측정 시스템.
2. 제1항에 있어서, 제1, 제2공기 밸브를 제어하는 제1 제어부는 두 공기 밸브에 공통으로 연결되어 같이 제어하는 것을 특징으로 하는 진공 측정 시스템.
3. 제1항에 있어서, 제1공기 밸브와 제2공기 밸브를 제어하는 제1제어부로써 솔레노이드를 사용함을 특징으로 하는 진공 측정 시스템.
4. 제1항에 있어서, 캐패시터 압력계는 압전 효과를 이용한 막을 중심으로 두 개 이상의 진동판으로 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 측정 시스템.