KR100721194B1 - 전원 전압 제너레이터의 전압 에러 발생을 제어하는 경보시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

전원 전압 제너레이터의 전압 에러 발생을 제어하는 경보시스템 및 그의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치의 DC 전원 제너레이터의 에러를 검출하여 경보 정보를 출력하는 경보 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다. 여기에 개시된 경보 시스템은 직류 전원 제너레이터로부터 다양한 레벨의 전원 전압을 공급받는 전자 장치들과 함께 사용된다. 경보 시스템은 직류 전원 제너레이터로부터 공급되는 다양한 전압 레벨의 전원 전압을 분압하여 출력하는 분압기와, 분압된 전원 전압을 전압 보상하여 출력하는 전압 보상부와, 전압 보상부로부터 출력되는 전원 전압의 전류 성분을 증폭하여 출력하는 전류 증폭부와, 전류 증폭부로부터 출력되는 신호의 전원 전압을 검출하여 검출된 전원 전압과 기설정된 기준 전압과 비교하여 직류 전원 제너레이터가 에러 상태이면, 경보 정보를 출력하도록 제어하는 제어부 및 경보 정보를 출력하는 경보 장치를 포함한다. 그리고 제어부의 제어를 받아서 직류 전원 제너레이터로부터 전자 장치로 공급되는 전원 전압을 차단하는 스위칭 장치를 포함한다. 그러므로 본 발명에 의하면, 경보 시스템은 경보 정보를 통해 직류 전원 제너레이터의 에러 상태를 파악함으로써, 전자 장치의 내부 손상을 최소화할 수 있으며 그로 인하여 전자 장치의 수리 비용을 절감할 수 있다.
경보 시스템, 전원 전압, 마이크로컨트롤러, LCD, 인터락

Description

전원 전압 제너레이터의 전압 에러 발생을 제어하는 경보 시스템 및 그의 제어 방법{ALARM SYSTEM OF DC POWER GENERATOR AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 경보 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도;
도 2는 도 1에 도시된 경보 시스템의 상세한 회로도; 그리고
도 3은 본 발명에 따른 경보 시스템의 동작 수순을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 경보 시스템 110 : 분압기
120 : 전압 보상부 122 : 제 1 OP 앰프
130 : 전류 증폭부 132 : 제 2 OP 앰프
140 : 제어부, 마이크로컨트로러 150 : 경보 장치
152 : LCD 장치 154 : 포토케플러
156 : 램프 158 : 부저
160 : 인터락 스위치
본 발명은 경보 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 제조 장 치의 DC 전원 제너레이터의 에러를 검출하여 경보 정보를 출력하는 경보 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 장치 예를 들어, 에칭 장치 등의 전원을 공급하는 DC 전원 제너레이터는 공급 전압의 드럽(drop) 현상에 의해서 DC 전원 제너레이터에 연결된 반도체 제조 장치 또는 그의 내부 파트(part)들을 손상시키게 된다. 반도체 제조 장치는 고가의 장비이므로, 이로 인한 수리 비용 증가와 대체 파트들의 공급 지연에 따른 장비의 다운 타임(downtime)이 늘어나게 된다.
또한 전압 드럽 현상 및 그에 의한 장비의 다운 현상이 발생되면, 내부 파트들의 손상으로 인하여 PCB 기판에 구비되는 반도체 소자(예를 들어, 콘덴서 등)들이 파손되어 수리 비용이 증가하게 된다.
그리고 DC 전원 제너레이터의 내부에 에러가 발생되는 경우에도 에러 상태를 파악하지 못하여 DC 전원 제너레이터로부터 공급되는 전원 전압에 의해서 연계된 반도체 제조 장치의 내부 파트가 손상될 때까지 사용하게 되는 문제점이 있다. 그 결과, 반도체 제조 장치의 다운 발생 후 내부 에러를 확인하므로서 반도체 제조 장치의 손상 및 고가의 내부 파트들의 연쇄 파손이 잇따르게 된다. 이는 제조 원가의 상승을 초래하는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전원 전압 제너레이터의 불안정한 전원 전압을 검출하여 에러 상태를 경보하거나 전원을 차단시키는 경보 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징은, 직류 전원 제너레이터에 연결되는 전자 장치들과 함께 사용하는 경보 시스템에 있어서, 상기 직류 전원 제너레이터로부터 공급되는 다양한 전압 레벨의 전원 전압을 분압하여 출력하는 분압기와, 상기 분압된 전원 전압을 전압 보상하여 출력하는 전압 보상부와, 상기 전압 보상부로부터 출력되는 전원 전압의 전류 성분을 증폭하여 출력하는 전류 증폭부와, 상기 전류 증폭부로부터 출력되는 아날로그 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호의 전원 전압을 검출하여, 상기 검출된 전원 전압과 기설정된 기준 전압과 비교하여 상기 직류 전원 제너레이터로부터 공급되는 전원 전압이 에러 상태이면, 상기 에러 정보를 출력하도록 제어하는 제어부 및 상기 에러 정보를 출력하는 경보 장치를 포함한다.
바람직하게는 상기 제어부의 제어를 받아서 상기 직류 전원 제너레이터로부터 상기 전자 장치로 공급되는 전원 전압을 차단하는 스위칭 장치를 더욱 포함한다. 그리고 상기 경보 장치는 LCD(Liquid Crystal Display) 장치, 램프, 부저 중 어느 하나로 구비된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 직류 전원 제너레이터에 연결되는 전자 장치들과 함께 사용하는 경보 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 직류 전원 제너레이터로부터 공급되는 전원 전압의 레벨을 검출하는 단계와, 상기 검출된 전압 레벨과 기설정된 기준 전압과 비교하고, 상기 비교 결과 상기 검출된 전압 레벨이 상기 기준 전압보다 미만이거나 초과되는지를 판별하는 단계 및 상 기 판별 결과, 상기 검출된 전압이 기준 전압보다 미만이거나 초과되면, 상기 전원 전압 레벨에 대한 경보 정보를 출력한다.
그리고 상기 경보 정보를 출력한 다음, 상기 경보 정보를 출력하는 경보 횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 경보 횟수가 기설정된 지정 횟수를 초과하면, 상기 직류 전원 제너레이터로부터 상기 전자 장치로 공급되는 전원 전압을 차단시킨다.
따라서 본 발명에 의하면, 경보 시스템은 DC 전원 제너레이터로부터 공급되는 전원 전압의 레벨을 검출하고, 이를 통해 에러 상태를 감지하여 에러 상태에 따른 경보 정보를 제공하거나 연계된 전자 장치의 전원을 차단하도록 제어한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 경보 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도면을 참조하면, 상기 경보 시스템(100)은 분압기(110)와 전압 보상부(120)와 전류 증폭부(130)와 제어부(140)와 경보 장치(150) 및 인터락 스위치(160)를 포함한다.
상기 분압기(110)는 DC 전원 제너레이터(미도시됨)로부터 공급되는 다양한 전압 레벨들의 입력 전압을 분압하여 출력한다.
상기 전압 보상부(120)는 상기 분압된 전압들을 증폭하여 전압 보상 처리하여 출력한다.
상기 전류 증폭부(130)는 전압 보상된 출력 신호의 전류 성분을 증폭하여 출 력한다.
상기 제어부(140)는 상기 전압 보상 및 전류 증폭된 신호를 받아서 입력 전압의 레벨을 검출하고, 기설정된 기준 전압과 비교하여 안정된 전압인지를 판별한다. 그리고 판별 결과에 대응하여 상기 경보 장치(150) 또는 상기 인터락 스위치(160)를 제어하여 경보 정보를 출력하거나 전원을 차단시킨다.
상기 경보 장치(150)는 상기 제어부(140)의 제어를 받아서 경보 정보를 출력한다.
그리고 상기 인터락 스위치(160)는 상기 제어부(140)의 제어를 받아서, 상기 DC 전원 제너레이터로부터 전원 전압을 공급받아 동작되는 외부 전자 장치(미도시됨, 예를 들어, 반도체 제조 장치 등)로 공급되는 전원 전압을 차단시킨다.
구체적으로 도 2 및 도 3을 이용하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 경보 시스템의 상세한 구성을 도시한 회로도이다.
도면을 참조하면, 상기 경보 시스템(100)은 다수의 저항들(R1 ~ R8)로 구성되는 분압기(110)와, 다수의 캐패시터(C1 ~ C4)와 제 1 OP 앰프(122)로 구성되는 전압 보상부(120)와, 다수의 캐패시터(C5 ~ C8)와 제 2 OP 앰프(132)로 구성되는 전류 증폭부(130) 및 상기 경보 시스템(100)의 제반 동작을 제어하는 제어부(140)를 포함한다. 그리고 상기 경보 시스템(100)은 상기 제어부(140)에 연결되는 경보 장치(150)와 인터락 스위치(160)를 포함한다.
상기 분압기(110)는 DC 전압 제너레이터로부터 공급되는 다양한 전압 레벨의 입력 전압을 상기 저항들(R1 ~ R8)에 의해 분압된다.
상기 전압 보상부(120)는 분압된 각각의 전압 레벨들이 상기 제 1 OP 앰프(122)에 의해서 전압 보상 처리되어 출력된다.
상기 전류 증폭부(130)는 상기 전압 보상부(120)로부터 전압 보상된 아날로그 신호를 받아서 상기 제 2 OP 앰프(132)를 통해 전류를 증폭하여 출력한다.
이는 입력 전압이 기준 전압 미만 또는 초과 전압으로 입력되어 전류 성분이 변동되고, 불안정한 전류에 비례해서 전압이 감소하거나 상승하게 되므로 안정된 전압으로 조절하기 위해서 입력 전압을 일정하게 출력하도록 전압 보상 및 전류 증폭한다.
상기 제어부(140)는 다수의 입출력 포트들(AD0 ~ AD3, I/O0 ~ I/O5, PB)을 포함하는 마이크로컨트롤러(140)로 구비되며, 상기 전류 증폭된 아날로그 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호로부터 입력 전압의 전압 레벨을 판별한다. 그리고 판별된 전압 레벨이 기설정된 기준 전압과 차이가 있는지를 비교하여, 비교 결과에 따라 경보 정보를 출력시키거나 전원 차단시킨다. 그리고 상기 마이크로컨트롤러(140)는 내부에 예컨대, 롬(ROM), 램(RAM) 등의 메모리(미도시됨)를 구비하고 있으며, 도 3에 도시된 제어 프로그램 및 특정 기준 전압, 경보 횟수, 경보 기준 횟수 등의 설정 정보들을 저장한다.
상기 경보 장치(150)는 도면에 도시된 바와 같이, LCD 장치(152), 램프(156), 부저(158) 등을 포함하며, 이들 중 어느 하나를 구비하여도 된다. 그리고 상기 마이크로컨트롤러(140)로부터 전원 전압의 레벨이 이상 상태인 경우에는 상기 경보 장치(152, 156, 158)들을 이용하여 경보 정보(예를 들어, 안내 메시지, 경보음, 에러 값 표시 정보, 색상 표시 등)를 출력한다. 그리고 상기 램프(156)의 일단에 구비된 포토 케플러(154)는 광센서로서, 다수의 다이오드(D2 ~ D5) 각각에 설정된 값들에 대응하여 표시 색상을 설정하고, 이를 통해 에러 값을 구분하도록 출력을 증폭하여 상기 램프(156)로 제공한다.
그리고 상기 인터락 스위치(160)는 상기 마이크로컨트롤러(140)로부터 검출된 전원 전압이 시스템 및 내부 파트(미도시됨)를 손상시키는 기준 전압 미만 또는 초과 전압인 경우, 상기 DC 전원 제너레이터에 연계된 외부 전자 장치의 전원을 차단시킨다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 검출 전압에 대응하는 경보 시스템의 동작 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 상기 마이크로컨트롤러(140) 내부에 구비되는 메모리(미도시됨)에 저장되는 프로그램으로서, 상기 마이크로컨트롤러(140)가 처리한다.
도면을 참조하면, 단계 S200에서 상기 전류 증폭부(130)로부터 아날로그 신호를 받아서 해당 전압을 디지털 신호로 변환하여 입력 전압을 검출한다. 단계 S210에서는 검출된 전압의 레벨을 판별하고, 단계 S220에서 판별된 전압에 대응되는 기준 전압과 비교한다. 비교 결과, 단계 S230에서 검출된 전압이 기준 전압보다 미만 또는 초과된 전압인지를 판별한다. 판별 결과, 검출된 전압이 기준 전압보다 미만이거나 초과된 전압이면 이 수순은 단계 S240으로 진행하여 경보 장치(150)를 통해 경보 정보를 출력한다. 그리고 검출된 전압이 기준 전압에 의해 허용된 전압이면 단계 S200으로 진행한다.
이어서 단계 S250에서 경보 횟수가 설정된 지정 횟수를 초과했는지를 판별한다. 판별 결과, 지정 횟수를 초과하면 이 수순은 단계 S260으로 진행하여 상기 인터락 스위치(160)를 제어하므로서 전원을 차단시킨다. 그리고 지정 횟수를 초과하지 않았으면 단계 S200으로 진행하여 입력 전압을 검출하여 상기 단계들(S200 ~ S250)을 반복 수행한다.
구체적으로 아래의 프로그램 리스트를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 동작 수순을 설명한다.
< 프로그램 리스트>
CONST SINGLE DATA = ( 0.006097, 0.029268, 0.29268, 0.058536 )
DIM VINPUT AS INTEGER
DIM I AS BYTE, J AS BYTE, VAR AS BYTE, K AS BYTE, L AS BYTE
DIM VS(5) AS SINGLE, A AS SINGLE, M AS SINGLE
DIM V5 AS SINGLE, V12 AS SINGLE, V24 AS SINGLE, V48 AS SINGLE
LCDINIT
10 VAR = 0
VINPUT = 0
FOR I = 0 TO 4
J = 0
K = 0
VINPUT = ADIN(J)
M = CSNG(VINPUT) * DATA(K)
VS(VAR) = M
VAR = VAR + 1
J = J + 1
K = K + 1
NEXT
V5 = VS(0)
V12 = VS(1)
V24 = VS(2)
V48 = VS(3)
OUT 12,0
OUT 9,0
IF V5 > 4.95 AND V5 < 5.05 THEN
LOCATE 0,0
PRINT "SYSTEM FINE!"
OUT 8,1
ELSEIF (V5 > 4.9 AND V5 < 4.95) OR (V5 > 5.05 AND V5 < 5.1) THEN
LOCATE 0,0
PRINT "SYSTEM CHECK LEVEL 1"
OUT 8,0
OUT 9,1
DELEY 50
OUT 9,0
OUT 12,1
DELEY 50
OUT 12,0
ELSEIF (V5 > 4.85 AND V5 < 4.9) OR (V5 > 5.1 AND V5 < 5.15) THEN
LOCATE 0,0
PRINT "SYSTEM CHECK LEVEL 2"
OUT 8,0
OUT 9,1
DELEY 40
OUT 9,0
OUT 12,1
DELEY 40
OUT 12,0
ELSEIF (V5 > 4.8 AND V5 < 4.85) OR (V5 > 5.15 AND V5 < 5.2) THEN
LOCATE 0,0
PRINT "SYSTEM CHECK LEVEL 3 - WARNING"
OUT 8,0
OUT 9,1
DELEY 30
OUT 9,0
OUT 12,1
DELEY 30
OUT 12,0
ELSEIF (V5 > 4.75 AND V5 < 4.8) OR (V5 > 5.2 AND V5 < 5.25) THEN
LOCATE 0,0
PRINT "SYSTEM CHECK LEVEL 4 - WARNING"
OUT 13,1
OUT 8,0
DELEY 20
OUT 9,0
OUT 12,1
DELEY 20
OUT 12,0
ELSEIF (V5 > 4.75 AND V5 < 5.25) THEN
LOCATE 0,0
PRINT "SYSTEM CHECK LEVEL 5 - POWER OFF"
OUT 8,0
OUT 9,1
OUT 12,1
OUT 12,1
END IF
GOTO 10
여기서 상기 프로그램 리스트는 베이직(BASIC)으로 작성된 프로그램으로서, 상기 마이크로컨트롤러(140)에 의해서 처리되며, 이 프로그램은 상기 마이크로컨트롤러(140)의 메모리(미도시됨)에 저장된다.
상기 프로그램 리스트를 참조하면, 제 1 내지 제 5 라인은 상수, 변수 및 배열들을 정의한 것이다. 즉, CONST SINGLE은 실수형 상수 배열을 정의하고 있으며, 변수 및 배열을 정의하는 DIM 명령을 이용하여 VINPUT은 16 비트의 부호 없는 정수형을 정의하고, I, J, VAR, K 그리고 L은 각각 바이트 형으로 정의하고 있으며 8 비트의 부호 없는 정수형을 정의한다. 그리고 VS(5)는 실수형 배열을 정의하며, A, M, V5, V12, V24 및 V48는 32 비트의 부호 있는 실수형 변수를 정의한다.
이어서 제 6 라인의 LCDINIT 명령은 LCD 장치를 초기화하는 명령으로 LCD 장치의 화면을 클리어 시킨다.
제 7 내지 제 18 라인은 변수 I에 대한 순환 루프로서, I의 값이 1 내지 4인 경우에 순환 처리된다. 이 때, ADIN(J) 함수는 아날로그 입출력 명령으로 AD 변환 값을 독출한다. 즉, J 값에 대응되는 포트 번호에 입력 중인 아날로그 값을 10 비트의 디지털 값으로 변환하여 리턴된다. 예컨대 아날로그 값이 0 V인 경우 디지털 값은 0로, 5 V인 경우에는 1023의디지털 값으로 변환된다. 또한 CSNG(VINPUT) 명령은 정수형 변수를 실수형으로 변환하는 명령으로, VINPUT가 정수형이므로 이를 실수형으로 변환된다.
제 19 내지 제 24 라인은 VS 배열 중 V5는 첫 번째 값을, V12는 두 번째, V24는 세 번째 그리고 V48은 네 번째 값으로 정의한다. 그리고 OUT 12, 0 명령은 제 12 포트를 로우 레벨로 설정하는 것을 나타낸다. 예를 들어, OUT 12, 1의 명령은 제 12 포트를 하이 레벨로 설정하는 것을 나타낸다.
제 25 내지 제 75 라인은 IF ~ THEN ~ END IF, ELSEIF 명령문으로서, 이들 명령문은 생략한다. 여기서는 검출된 전압의 레벨을 제 5 단계로 분류하고 검출된 전압이 적정의 전압이 아닌 경우 즉, 검출 전압이 제 1 내지 제 4 단계인 기준 전압보다 미만이거나 초과 전압인 경우에는 LCD 장치로 경보 정보를 디스플레이하고, 제 5 단계인 경우에는 전원을 차단하도록 제어한다. 여기서 LOCATE 0,0 명령은 LCD 장치의 X 축 좌표와 Y 축 좌표를 지정하는 것으로, 디스플레이 위치를 설정한다. PRINT 명령은 뒷단의 문자들을 LCD 장치에 디스플레이시킨다. DELEY 50 명령은 디스플레이된 경보 정보를 지정된 시간 즉, 50 ms 시간만큼 지연시킨다.
상술한 바와 같이, 상기 프로그램 리스트는 입력 전압이 5 V 인 경우에 대한 동작 수순을 설명한 것으로, 다양한 입력 전압에 대한 동작 설명도 본 발명의 실시예를 통하여 당연히 가능하다 하겠다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 DC 전원 제너레이터로부터 공급되는 전원 전압 의 레벨을 검출하고, 이를 통해 에러 상태를 감지하여 에러 상태에 따른 경보 정보를 제공하거나 연계된 전자 장치의 전원을 차단하도록 제어하는 경보 시스템을 제공함으로써, 연계된 전자 장치들을 보호하고, 경보 정보를 통해 전자 장치들의 시스템 다운 현상을 미연에 방지할 수 있다.
또한 경보 정보를 통해 에러 상태를 파악함으로써, 전자 장치의 내부 손상을 최소화할 수 있으며 그로 인하여 전자 장치의 수리 비용을 절감할 수 있다.

Claims (5)

  1. 직류 전원 제너레이터에 연결되는 전자 장치들과 함께 사용하는 경보 시스템에 있어서:
    상기 직류 전원 제너레이터로부터 공급되는 다양한 전압 레벨의 전원 전압을 분압하여 출력하는 분압기와;
    상기 분압된 전원 전압을 전압 보상하여 출력하는 전압 보상부와;
    상기 전압 보상부로부터 출력되는 전원 전압의 전류 성분을 증폭하여 출력하는 전류 증폭부와;
    상기 전류 증폭부로부터 출력되는 아날로그 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호의 전원 전압을 검출하여, 상기 검출된 전원 전압과 기설정된 기준 전압과 비교하여 상기 직류 전원 제너레이터로부터 공급되는 전원 전압이 에러 상태이면, 상기 에러 정보를 출력하는 제어부와;
    상기 제어부의 제어를 받아서 상기 직류 전원 제너레이터로부터 상기 전자장치로 공급되는 전원 전압을 차단하는 스위칭 장치; 및
    상기 제어부의 에러 정보에 응답하여 경보신호를 출력하는 경보 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 경보 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경보 장치는 LCD(Liquid Crystal Display) 장치, 램프, 부저 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 경보 시스템.
  4. 직류 전원 제너레이터에 연결되는 전자 장치들과 함께 사용하는 경보 시스템의 제어 방법에 있어서:
    상기 직류 전원 제너레이터로부터 공급되는 전원 전압의 레벨을 검출하는 단계와;
    상기 검출된 전압 레벨과 기설정된 기준 전압과 비교하고, 상기 비교 결과 상기 검출된 전압 레벨이 상기 기준 전압보다 미만이거나 초과되는지를 판별하는 단계와;
    상기 판별 결과, 상기 검출된 전압이 기준 전압보다 미만이거나 초과되면, 상기 전원 전압 레벨에 대한 경보 정보를 출력하는 단계; 및
    상기 경보 정보에 응답하여 상기 직류 전원 제너레이터로부터 상기 전자장치들로 공급되는 전원 전압을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경보 시스템의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 경보 정보를 출력하는 경보 횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 경보 횟수가 기설정된 지정 횟수를 초과하면, 상기 직류 전원 제너레이터로부터 상기 전자 장치로 공급되는 전원 전압을 차단시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경보 시스템의 제어 방법.
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