KR100909620B1 - Calibration device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캘리브레이션 장치 및 방법에 관한 것으로서, The present invention relates to a calibration apparatus and method,
3개 이상의 다수의 변위량에 상응하는 다수의 출력 신호를 나타내는 다수의 버튼; 및 상기 다수의 버튼을 모두 사용할 수 있는 다수 모드 및 상기 다수의 변위량중 2개의 변위량에 상응하는 2개의 버튼을 사용할 수 있는 2P 모드 사이의 전환을 위한 유저 세트;를 포함하는 캘리브레이션 장치 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법이 개시되어 있다. A plurality of buttons representing a plurality of output signals corresponding to three or more plurality of displacements; And a user set for switching between a plurality of modes in which all of the plurality of buttons can be used and a 2P mode in which two buttons corresponding to two displacements of the plurality of displacements can be used; and a calibration device comprising the same. A method is disclosed.
Description
도 1은 포지션 트랜스미터(직선운동형, 회전운동형)의 사시도,1 is a perspective view of a position transmitter (linear motion type, rotary motion type),
도 2는 상기 포지션 트랜스미터(직선운동형)의 내부 구조도, 2 is an internal structure diagram of the position transmitter (linear motion type),
도 3은 상기 포지션 트랜스미터(직선운동형)내에 포함된 종래의 PCB 기판의 개략 블록도, 3 is a schematic block diagram of a conventional PCB substrate contained in the position transmitter (linear motion type);
도 4는 상기 종래의 PCB 기판을 사용한 제로 조절을 설명하는 도면, 4 is a view for explaining zero adjustment using the conventional PCB substrate,
도 5는 상기 종래의 PCB 기판을 사용한 스판 조절을 설명하는 도면, 5 is a view for explaining the adjustment of the span using the conventional PCB substrate,
도 6은 본 발명의 PCB 기판의 개략 블록도, 6 is a schematic block diagram of a PCB substrate of the present invention;
도 7은 도 6의 5개의 버튼(31,32,33,34,35)의 회로도, FIG. 7 is a circuit diagram of the five
도 8은 도 6의 유저 세트(36)의 회로도, 8 is a circuit diagram of the user set 36 of FIG.
도 9는 도 6의 발광다이오드(LED; 37)의 회로도, 및9 is a circuit diagram of the light emitting diode (LED) 37 of FIG. 6, and
도 10은 상기 5개의 버튼(31,32,33,34,35), 유저 세트(36) 및 발광다이오드(37)의 제어를 위한 마이크로컨트롤러(41)의 회로도.FIG. 10 is a circuit diagram of a
본 발명은 캘리브레이션 장치 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 컨 트롤밸브 및 컨트롤드라이브 등에 설치되어 회전각도 또는 스트로크의 위치를 감지하여 밸브 또는 댐퍼 등의 개도(열린 상태)에 비례하여 DC 4~20mA의 전류신호를 출력하여 이를 제어실로 전송하는 2선 연결식(2 Wire Type) 전송기에 관한 것이다. The present invention relates to a calibration apparatus and method, and more particularly, it is installed in a control valve and a control drive, etc., and detects the rotation angle or the position of the stroke and is proportional to the opening degree (open state) of the valve or damper or the like. The present invention relates to a 2-wire type transmitter that outputs a current signal of 20 mA and transmits it to a control room.
도 1은 포지션 트랜스미터(직선운동형, 회전운동형)의 사시도이다. 포지션 트랜스미터(직선운동형)는 직선형 작동방식을 가져 스트로크등의 위치를 감지할 수 있고, 포지션 트랜스미터(회전운동형)는 회전형 작동방식을 가져 회전각도등을 감지할 수 있다. 1 is a perspective view of a position transmitter (linear motion type, rotary motion type). Position transmitter (linear motion type) has a linear operation to detect the position of the stroke, etc. Position transmitter (rotational motion type) has a rotational operation to detect the rotation angle.
상기 포지션 트랜스미터(직선운동형)는 리니어 모션 밸브에 사용하는데, 스프링리턴식 다이아프램 액츄에이터를 사용하거나 혹은 피스톤 액츄에이터를 사용하는 글로브 밸브, 게이트 밸브 등 스템이 직선방향으로 움직이는 형태의 밸브를 말한다. The position transmitter (linear motion type) is used in a linear motion valve, and refers to a valve in which the stem moves in a linear direction, such as a globe valve or a gate valve using a spring-return diaphragm actuator or a piston actuator.
상기 포지션 트랜스미터(회전운동형)는 로터리 모션 밸브에 사용하는데, 볼밸브, 버터플라이밸브 등 액츄에이터 스템이 90도 각도로 회전하는 형태의 밸브를 말한다. The position transmitter (rotational movement type) is used for a rotary motion valve, and refers to a valve in which an actuator stem, such as a ball valve and a butterfly valve, rotates at an angle of 90 degrees.
도 2는 상기 포지션 트랜스미터(직선운동형)의 내부구조도이다. 포지션 트랜스미터(회전운동형(Rotary))의 경우는 레버만 제외하고 동일하다. 따라서, 이후로는 상기 포지션 트랜스미터(직선운동형)에 대해서 주로 설명하고, 포지션 트랜스미터(회전운동형(Rotary))에 대한 설명중 중복된 부분은 생략하도록 한다. 2 is an internal structure diagram of the position transmitter (linear motion type). The position transmitter (Rotary) is the same except for the lever. Therefore, hereinafter, the position transmitter (linear motion type) will be mainly described, and redundant descriptions of the position transmitter (Rotary) will be omitted.
상기 포지션 트랜스미터(직선운동형)의 작동 원리는 다음과 같다. The operating principle of the position transmitter (linear motion type) is as follows.
먼저, 밸브 스템의 위치변화는 도 2의 포지션 트랜스미터의 피드백레버(12) 로 전달되어 피드백레버(12) 중심축을 회전시키게 된다. 회전각도는 메인샤프트(8)의 메인기어(7)와 가변저항기어(5)를 통하여 가변저항(6; 포텐시오미터)에 전달된다. 포텐시오미터의 저항변화는 회로를 통해 전류로 바뀌고,이 전류는 연결된 배선을 통해 제어실로 보내진다. 즉 밸브 스템의 위치변화(0~100%)에 따라 전류값(4~20mA)이 비례적으로 변화하여 제어실로 전달된다. First, the position change of the valve stem is transmitted to the
상기 포지션 트랜스미터를 사용하기 전에 캘리브레이션을 행하게 되는데, 종래 캘리브레이션 방법은 다음과 같다. The calibration is performed before using the position transmitter. A conventional calibration method is as follows.
상기 포지션 트랜스미터는 공장출하시 직동식(DA)으로 설정되어 되어 있다. 즉, 밸브 스템의 위치변화 0%시 4mA, 100%시 20mA를 출력하도록 설정되어 있다. 현장요구 조건에 따라 DA/RA(역동식)를 바꾸어 0%시 20mA, 100%시 4mA를 출력하게끔 사용할 수도 있다. 밸브작동 방식(DA/RA)에 따라 기판에 연결되어 있는 커넥터를 해당 소켓에 삽입하게 된다. The position transmitter is set to direct-operation type DA at the factory. That is, it is set to output 4mA when the position change of the valve stem is 0% and 20mA when 100%. Depending on site requirements, the DA / RA can be changed to output 20mA at 0% and 4mA at 100%. According to the valve operation method (DA / RA), the connector connected to the board is inserted into the socket.
상기 RA/DA 조절후 제로 및 스판조절을 한다. 상기 제로 및 스판조절을 위해 도 3의 포지션 트랜스미터내에 포함된 PCB 기판을 사용한다. 도 3에서, 21은 20-4mA 단자이고, 22는 4-20mA 단자이고, 23은 스판조절기, 24는 제로조절기이고, 25는 전원이다. 도 4는 상기 제로조절기(24)를 확대한 도면으로서, 직동식에서의 제로 조절을 설명하고 있고, 도 5는 상기 스판조절기(23)를 확대한 도면으로서, 직동식에서의 스판 조절을 설명하고 있다. Zero and span adjustment is performed after the RA / DA adjustment. The PCB board included in the position transmitter of FIG. 3 is used for the zero and span adjustment. In Fig. 3, 21 is a 20-4 mA terminal, 22 is a 4-20 mA terminal, 23 is a span regulator, 24 is a zero regulator, and 25 is a power source. FIG. 4 is an enlarged view of the zero
우선, 포지션 트랜스미터로부터 출력되는 전류 값을 확인하면서 밸브를 수동으로 작동시킨다. 밸브스트로크나 회전각도가 0%에서는 4mA의 전류 신호를, 100% 일 때는 20mA의 전류 신호를 확인한다. First, the valve is manually operated while checking the current value output from the position transmitter. If the valve stroke or rotation angle is 0%, check the current signal of 4mA and if it is 100%, check the current signal of 20mA.
전류신호가 맞지 않을 경우 아래 제로 및 스판조절을 진행한다. If the current signal is not correct, follow below zero and span adjustment.
1. 스트로크나 회전각도를 0%로 고정하고 출력신호가 4mA가 되는지 확인한다. 1. Set the stroke or rotation angle to 0% and check that the output signal is 4mA.
2. 이때 출력신호가 4mA보다 크면 제로조절기(24)를 반시계방향으로 회전하고, 4mA보다 작다면 시계방향으로 회전하여 출력신호가 4mA가 되는 시점에서 회전을 멈춘다. 2. At this time, if the output signal is greater than 4mA, the zero
3. 제로조절 후 스트로크나 회전각도를 100%로 고정시키고 출력신호가 20mA가 되는지 확인한다. 3. After adjusting zero, fix stroke or rotation angle at 100% and check if output signal is 20mA.
4. 이때 출력신호가 20mA보다 크면, 스판조절기(23)를 반시계방향으로 회전하고, 20mA보다 작으면 시계방향으로 회전하여 출력신호가 20mA가 되는 시점에서 회전을 멈춘다. 4. At this time, if the output signal is greater than 20mA, rotate the
5. 제로와 스판조절은 서로 영향을 미치므로 상기(2번,4번) 과정을 2~3회 반복 실시한다. 5. Zero and span adjustments affect each other, so repeat the above procedure (2, 4) two or three times.
하지만, 상기 종래의 캘리브레이션 방법은 수작업으로 스판조절기(23)와 제로조절기(24)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 캘리브레이션하므로, 캘리브레이션하는데 시간이 많이 걸리고, 정확하게 캘리브레이션할 수 없다는 문제점을 갖고 있다. However, the conventional calibration method has a problem in that it takes a long time to calibrate and accurately calibrates by rotating the
본 발명은 상기한 종래기술의 단점을 극복하여 캘리브레이션 시간을 단축하고 정확하게 캘리브레이션할 수 있는 캘리브레이션 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a calibration apparatus and method capable of shortening and accurately calibrating a calibration time by overcoming the disadvantages of the prior art.
본 발명은 제1태양에 따라, 3개 이상의 다수의 변위량에 상응하는 다수의 출력 신호를 나타내는 다수의 버튼; 및 상기 다수의 버튼을 모두 사용할 수 있는 다수 모드 및 상기 다수의 변위량중 2개의 변위량에 상응하는 2개의 버튼을 사용할 수 있는 2P 모드 사이의 전환을 위한 유저 세트;를 포함하는 캘리브레이션 장치를 포함한다. According to a first aspect, the present invention provides a display device comprising: a plurality of buttons representing a plurality of output signals corresponding to three or more plurality of displacement amounts; And a user set for switching between a plurality of modes in which all of the plurality of buttons can be used and a 2P mode in which two buttons corresponding to two displacements of the plurality of displacements can be used.
본 발명은 제2태양에 따라, 상기 제1태양의 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 다수의 변위량은 다수의 밸브의 개도량(회전각도)을 포함하는 캘리브레이션 장치를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, in the calibration apparatus of the first aspect, the plurality of displacements includes a calibration apparatus including an opening amount (rotation angle) of a plurality of valves.
본 발명은 제3태양에 따라, 상기 제2태양의 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 다수의 밸브의 개도량은 총 개도량의 0%, 25%, 50%, 75%, 100%의 5개의 개도량을 포함하는 캘리브레이션 장치를 포함한다.According to a third aspect of the present invention, in the calibration device of the second aspect, the opening amount of the plurality of valves is five opening amounts of 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% of the total opening amount. It includes a calibration device comprising a.
본 발명은 제4태양에 따라, 상기 제3태양의 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 5개의 개도량에 상응하는 출력신호로서 DC 4, 8, 12, 16, 20mA의 전류 신호를 나타내는 5개의 버튼을 포함하는 캘리브레이션 장치를 포함한다. According to a fourth aspect, the present invention provides a calibration device of the third aspect, comprising five buttons representing a current signal of
본 발명은 제5태양에 따라, 상기 제1 내지 제4태양중 어느 하나의 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 2P 모드의 2개의 변위량은 총 변위량의 0%와 100%에 각 각 상응하는 캘리브레이션 장치를 포함한다.According to a fifth aspect of the present invention, in the calibration device of any one of the first to fourth aspects, the two displacement amounts in the 2P mode include a calibration device corresponding to 0% and 100% of the total displacement, respectively. do.
본 발명은 제6태양에 따라, 상기 제1태양의 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 다수의 버튼중 하나를 눌렀을 때 정상적으로 변위량이 설정되었음을 보여주는 LED를 더 포함하는 캘리브레이션 장치를 포함한다.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a calibration apparatus of the first aspect, wherein the calibration apparatus further includes an LED indicating that the displacement amount is normally set when one of the plurality of buttons is pressed.
본 발명은 제7태양에 따라, 상기 제1태양의 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 다수의 변위량은 다수의 댐퍼의 스트로크의 위치변위량을 포함하는 캘리브레이션 장치를 포함한다.According to a seventh aspect of the present invention, in the calibration apparatus of the first aspect, the plurality of displacements includes a calibration apparatus including a position displacement amount of a stroke of the plurality of dampers.
본 발명은 제8태양에 따라, 3개 이상의 다수의 변위량에 상응하는 다수의 출력 신호를 나타내는 다수의 버튼; 및 상기 다수의 버튼을 모두 사용할 수 있는 다수 모드 및 상기 다수의 변위량중 2개의 변위량에 상응하는 2개의 버튼을 사용할 수 있는 2P 모드 사이의 전환을 위한 유저 세트;를 포함하는 캘리브레이션 장치를 포함하는 2선 연결식 전송기를 포함한다. According to an eighth aspect, the present invention provides a display device comprising: a plurality of buttons representing a plurality of output signals corresponding to three or more plurality of displacement amounts; And a set of users for switching between a plurality of modes in which all of the plurality of buttons can be used and a 2P mode in which two buttons corresponding to two displacements of the plurality of displacements can be used. 2. Includes a wired transmitter.
본 발명은 제9태양에 따라, 3개 이상의 다수의 변위량에 상응하는 다수의 출력 신호를 나타내는 다수의 버튼을 모두 사용할 수 있는 다수 모드 및 상기 다수의 변위량중 2개의 변위량에 상응하는 2개의 버튼을 사용할 수 있는 2P 모드중 하나를 선택하는 단계; 및 각 버튼을 눌러 각 버튼에 상응하는 변위량으로 설정하는 단계;를 포함하는 캘리브레이션 방법을 포함한다. According to the ninth aspect, the present invention provides a plurality of modes in which a plurality of buttons representing a plurality of output signals corresponding to three or more plurality of displacements can be used, and two buttons corresponding to two displacements of the plurality of displacements. Selecting one of the available 2P modes; And pressing each button to set a displacement amount corresponding to each button.
본 발명의 일실시예를 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다. An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 10.
도 6에 본 발명의 PCB 기판을 사용한 캘리브레이션 장치의 블록도가 도시되 어 있다. 6 shows a block diagram of a calibration device using the PCB substrate of the present invention.
도시된 바와 같이, 상기 캘리브레이션 장치는, As shown, the calibration device,
5개의 변위량에 상응하는 5개의 출력 신호를 나타내는 5개의 버튼(31, 32, 33, 34, 35); 및 Five
상기 5개의 버튼(31, 32, 33, 34, 35)을 모두 사용할 수 있는 5P 모드 및 상기 5개의 변위량중 2개의 변위량에 상응하는 2개의 버튼만을 사용할 수 있는 2P 모드 사이의 전환을 위한 유저 세트(36; user set);를 포함하고 있다. User set for switching between 5P mode in which all five
도 6에서, 37은 발광다이오드(LED)이고, 39는 포텐시오미터 단자이고, 40은 전원이다. In Fig. 6, 37 is a light emitting diode (LED), 39 is a potentiometer terminal, and 40 is a power source.
도 7은 상기 도 6의 5개의 버튼(31,32,33,34,35)의 회로도이고, 도 8은 도 6의 유저 세트(36)의 회로도이고, 도 9는 도 6의 발광다이오드(LED; 37)의 회로도이고, 도 10은 상기 5개의 버튼(31,32,33,34,35), 유저 세트(36) 및 발광다이오드(37)의 제어를 위한 마이크로컨트롤러(41)의 회로도이다. 본 실시예에서는 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 미국 텍사스주 달라스시에 위치한 Texas Instruments의 마이크로컨트롤러(41; MSP430F4250)와 일본 New Japan Radio사의 연산증폭기(42; NJM2904)를 사용하였다. 유저 세트(36)는 상기 마이크로컨트롤러(41)의 범용 디지털 I/O 핀인 22번 단자에 연결되어 있고, LED(37)는 23번 단자에, 상기 연산증폭기(42)는 24번 단자에, 그리고, 상기 5개의 버튼(31, 32, 33, 34, 35)은 각각 44번, 43번, 42번, 41번, 40번 단자에 각각 연결되어 있다. FIG. 7 is a circuit diagram of the five
본 발명의 캘리브레이션 장치는 다음과 같이 동작한다. The calibration device of the present invention operates as follows.
유저 세트(스위치; 36)는 On/Off 두가지 모드가 있으며 이름은 바뀔수 있다. 예를 들어, On/Off 모드는 도 8에서와 같이, 각각 5P/2P(5-Point/2-Point) 모드로 부를 수도 있다(On-> 5P, Off-> 2P). 모드가 선택되면 상기 마이크로컨트롤러(41)의 제어에 따라 5개의 버튼 기능이 정해지게 된다. The user set (switch) 36 has two modes On / Off and can be renamed. For example, the On / Off mode may be called 5P / 2P (5-Point / 2-Point) mode as shown in FIG. 8 (On-> 5P, Off-> 2P). When the mode is selected, five button functions are determined according to the control of the
1) On 혹은 5P 모드에 있는 경우1) In case of On or 5P mode
5개의 버튼(31,32,33,34,35)을 모두 사용할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각각 버튼의 기능은 4,8,12,16,20mA라는 이름을 갖게 된다. All five
밸브의 개도를 4,8,12,16,20mA 즉 (0,25,50,75,100%) 개도마다 캘리브레이션을 하게 된다. The opening of the valve is calibrated for every 4, 8, 12, 16, 20 mA, that is, (0, 25, 50, 75, 100%).
캘리브레이션 방법은 4,8,12,16,20mA의 차례대로 캘리브레이션을 하는 것이 좋으나 순서에는 상관없이 가능하게 된다. It is recommended to calibrate in the order of 4, 8, 12, 16 and 20 mA, but it can be done in any order.
예를 들어 8mA의 신호를 콘트롤밸브에 입력하게 되면 밸브는 약 25% 개도에 위치하게 되는데 이때 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 8mA버튼(32)을 약 3-5초정도 지속적으로 누르고 있으면 된다. 캘리브레이션이 각 스텝별로 끝날때마다 LED(37)가 깜빡이면서 정상적으로 캘리브레이션이 되었다는 신호를 알려주게 된다. For example, if a signal of 8 mA is input to the control valve, the valve is positioned at about 25% opening. At this time, if the 8
2) Off 혹은 2P 모드에 있는 경우2) In Off or 2P mode
도 8의 유저 세트(36)의 2,5단자가 1,4단자로부터 3,6단자에 접속되도록 유저 세트(36)를 전환하면 Off 모드에 있게 되며, 이러한 전환 역시 상기 마이크로컨 트롤러(41)에 의해 제어되어진다. 이때, 도 7에 도시된 5개의 버튼중 2개의 버튼 즉 4,20mA 버튼(31, 35)만 사용가능하며 나머지 버튼은 동작을 하지 않는다. Switching the user set 36 such that
동작방법은 상기 1)과 같고 2개의 포인트만 캘리브레이션 하면 나머지 구간은 비례적으로 계산하여 출력하게 된다. The operation method is the same as 1) above, and if only two points are calibrated, the remaining sections are proportionally calculated and output.
이상 본 발명이 상기한 실시예를 참조하여 설명되었지만 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않으면서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 5P와 2P 사이의 전환을 위해 마이크로컨트롤러를 사용하였지만, 다른 하드웨어적 구성이 사용될 수도 있다. 그러므로 상술된 실시예는 단지 예시일뿐 한정을 위한 것이 아님을 이해해야만 한다. Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. For example, although a microcontroller was used to switch between 5P and 2P, other hardware configurations may be used. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are merely examples and are not intended to be limiting.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나 있으며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is shown by the following claims, and it should be interpreted that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.
본 발명에 의하면, 3개 이상의 다수의 변위량에 상응하는 다수의 출력 신호를 나타내는 다수의 버튼; 및 상기 다수의 버튼을 모두 사용할 수 있는 다수 모드 및 상기 다수의 변위량중 2개의 변위량에 상응하는 2개의 버튼을 사용할 수 있는 2P 모드 사이의 전환을 위한 유저 세트;를 포함하여 캘리브레이션 시간을 단축할 수 있고 정확하게 캘리브레이션할 수 있는 캘리브레이션 장치 및 이 장치를 사용한 캘리브레이션 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, a plurality of buttons representing a plurality of output signals corresponding to three or more of the plurality of displacement amount; And a user set for switching between a plurality of modes in which all of the plurality of buttons can be used and a 2P mode in which two buttons corresponding to two displacements of the plurality of displacements can be used; and shorten a calibration time. It is possible to provide a calibration device capable of accurate and accurate calibration and a calibration method using the device.
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