KR101008763B1 - 밸브 제어 장치 - Google Patents

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김기덕
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Abstract

본 발명은 밸브 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 밸브 제어 장치는 컨트롤러 및 복수의 센서를 포함하되, 상기 밸브는 밸브를 구동하는 구동력을 제공하는 구동 부재와 상기 컨트롤러가 탑재되는 컨트롤러 탑재부를 포함하는 액추에이터, 상기 구동력에 의하여 구동되는 밸브 바디부, 및 상기 구동력을 상기 밸브 바디부에 전달하는 스템부를 포함하며, 상기 복수의 센서는 상기 스템부에 장입되는 스템 토크 센서 및 상기 밸브 바디부에 장입되는 글로브 압력 센서 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 스템 토크 센서는 상기 스템부의 상단부에 장입되는 제1 엔코더 패턴부(1st encoder pattern member), 및 상기 스템부의 측면 일측에 위치하는 제1 스트레인 게이지(1st strain gauge)를 포함하되, 상기 구동력과 상기 밸브 바디부의 밸브 볼에 작용하는 부하량에 따라서 상기 제1 엔코더 패턴부에 발생되는 패턴 변위에 따른 스템 토크를 상기 제1 스트레인 게이지가 검출하며, 상기 글로브 압력 센서는 상기 밸브 볼의 글로브 상단부에 장입되는 제2 엔코더 패턴부(2nd encoder pattern member) 및 상기 밸브 볼의 측면에 위치하는 제2 스트레인 게이지(2nd strain gauge)를 포함하되, 상기 밸브 볼에 작용하는 압력에 따라서 상기 제2 엔코더 패턴부에 발생되는 패턴 변위에 따른 글로브 압력을 제2 스트레인 게이지가 검출하며, 상기 컨트롤러는 상기 스템 토크 센서로부터 전달되는 상기 스템 토크 및 상기 글로브 압력 센서로부터 전달되는 상기 글로브 압력 중 적어도 하나를 바탕으로 밸브를 제어하는 제어 신호를 생성하는 프로세서, 및 상기 스템 토크 및 상기 글로브 압력 중 적어도 하나를 저장하는 메모리를 포함하되, 상기 제어 신호가 상기 구동 부재에 전달되어 밸브가 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브 제어 장치{VALVE CONTROL APPARATUS}
본 발명은 밸브 제어 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 적절한 위치, 특히 밸브 내부에 복수의 센서를 장입함으로써 센서화된 밸브에 대하여, 센서로부터 직접 측정되는 밸브 성능에 대한 물리량을 바탕으로 밸브의 적정 상태를 유지하도록 제어하는 밸브 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 밸브는 유체의 압력, 온도, 속도 및 유량을 조절하는데 사용되는 장치로서 배관계의 유체 흐름을 각각의 프로세스계에서 요구하는 유체의 물리적 조건과 양에 맞도록 각 제어 단위의 마지막 단계에서 유체 흐름을 제어하는 요소이다. 종래의 밸브의 제어 방법으로서, 예를 들어 밸브의 개폐에 따른 물리량을 단순히 개폐 위치, 개폐 범위, 또는 개폐 상태만으로 판단되며, 이러한 판단에 따라서 밸브가 조절되는 데, 밸브에 이상, 오작동 등의 상황이 발생하는 경우에 밸브에 대한 점검은 사용자의 감각에 의존할 수밖에 없는 한계가 있다. 또한 종래의 밸브 제어 방법으로서 센서를 통하여 밸브의 물리량을 측정하는 방법이 적용되어 왔지만, 예를 들어 밸브의 외부와 같은 부적합한 장소에 설치되어 밸브의 작동 상태를 정확히 파악하기 어려울 뿐만 아니라, 사용자의 판단이 개입되어야만 하는 불편한 경우도 빈번하게 발생하였다.
이에 따라서 밸브의 작동 상태에 대하여 측정 시차 또는 부적절한 위치에서 밸브 내부의 물리량이 실시간으로 측정되지 않는 점 등에 따른 부정확한 물리량을 바탕으로 함에 따라서, 사용자는 밸브의 상태를 자주 감시할 수밖에 없었다. 이러한 상황은 밸브의 마모, 성능 저하, 전기적 신호의 이상, 동작 전원의 이상이 발생할 경우에 더욱 심각해질 수 있다. 종래의 밸브 제어 방법에 사용되는 센서로서, 예를 들어 유량계는 고가인 점은 별론으로 하더라도, 실제 밸브의 관통 유량이 측정되지 않음으로써 밸브의 입구단의 유량과 출구단의 유량이 다를 수밖에 없음에도 불구하고, 이를 명확히 측정하지 못하며, 이에 따라 밸브에 대한 측정 물리량에 대한 의구심이 발생하는 경우가 빈번하였다. 특히 사용자가 자신의 감각을 동원하여 밸브의 작동 상태를 지속적으로, 많은 시간을 소요하면서 감시하여야 하며, 이로 인해 밸브의 교정 및 조정을 해야 하는 번거로움을 감수해야만 하였으며, 밸브 성능에 대한 의구심을 떨칠 수 없었다. 또한 종래의 밸브 제어 방법에 따르면, 밸브의 설치시 영점, 최대 작동점 또는 특정 조절 범위의 작동점을 맞추기 위하여 엔지니어가 다수의 교정 작업을 실시하여야만 하였다.
상술한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명의 목적은 밸브의 작동 상태에 대한 실제 물리량을 실시간으로 측정하도록 적절한 위치, 특히 밸브의 내부에 복수의 센서를 장입함으로써 밸브 자체를 센서화하며, 복수의 센서가 직접 감지하는 밸브에 작용하는 물리량을 바탕으로 밸브를 실시간으로 제어할 수 있는 밸브 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 스템부에 장입되는 스템 토크 센서가 검출하는 스템 토크 또는 밸브 바디부에 장입되는 글로브 압력 센서가 검출하는 글로브 압력을 바탕으로 밸브를 제어하는 밸브 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 컨트롤러가 제어 패턴 또는 공정 절차를 학습함으로써, 지능화된 제어를 수행할 수 있는 밸브 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 적절한 위치, 특히 밸브 내부에 장입되는 복수의 센서가 감지한 밸브에 작용하는 물리량을 바탕으로 밸브를 실시간으로 제어함으로써, 밸브의 설치시에 필요한 교정 작업이 필요로 하지 않는 밸브를 제어 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 밸브를 제어하는 밸브 제어 장치에 있어서, 컨트롤러 및 복수의 센서를 포함하되, 상기 밸브는 밸브를 구동하는 구동력을 제공하는 구동 부재와 상기 컨트롤러가 탑재되는 컨트롤러 탑재부를 포함하는 액추에이터, 상기 구동력에 의하여 구동되는 밸브 바디부, 및 상기 구동력을 상기 밸브 바디부에 전달하는 스템부를 포함하며, 상기 복수의 센서는 상기 스템부에 장입되는 스템 토크 센서 및 상기 밸브 바디부에 장입되는 글로브 압력 센서 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 스템 토크 센서는 상기 스템부의 상단부에 장입되는 제1 엔코더 패턴부(1st encoder pattern member), 및 상기 스템부의 측면 일측에 위치하는 제1 스트레인 게이지(1st strain gauge)를 포함하되, 상기 구동력과 상기 밸브 바디부의 밸브 볼에 작용하는 부하량에 따라서 상기 제1 엔코더 패턴부에 발생되는 패턴 변위에 따른 스템 토크를 상기 제1 스트레인 게이지가 검출하며, 상기 글로브 압력 센서는 상기 밸브 볼의 글로브 상단부에 장입되는 제2 엔코더 패턴부(2nd encoder pattern member) 및 상기 밸브 볼의 측면에 위치하는 제2 스트레인 게이지(2nd strain gauge)를 포함하되, 상기 밸브 볼에 작용하는 압력에 따라서 상기 제2 엔코더 패턴부에 발생되는 패턴 변위에 따른 글로브 압력을 제2 스트레인 게이지가 검출하며, 상기 컨트롤러는 상기 스템 토크 센서로부터 전달되는 상기 스템 토크 및 상기 글로브 압력 센서로부터 전달되는 상기 글로브 압력 중 적어도 하나를 바탕으로 밸브를 제어하는 제어 신호를 생성하는 프로세서, 및 상기 스템 토크 및 상기 글로브 압력 중 적어도 하나를 저장하는 메모리를 포함하되, 상기 제어 신호가 상기 구동 부재에 전달되어 밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 밸브 제어 장치를 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 스템 토크 센서는 상기 제1 엔코더 패턴부 및 상기 제1 스트레인 게이지 중 적어도 하나에 전력을 전달하며, 상기 제1 스트레인 게이지가 검출한 상기 스템 토크를 상기 컨트롤러로 전달하는 제1 슬립링을 더 포함하며, 상기 글로브 압력 센서는 상기 제2 엔코더 패턴부 및 상기 제2 스트레인 게이지 중 적어도 하나에 전력을 전달하며, 상기 제2 스트레인 게이지가 검출한 상기 글로브 압력을 상기 컨트롤러로 전달하는 제2 슬립링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 엔코더 패턴부는 상기 스템부 상단부의 식각된 장착면에 박막 형태의 자화된 엔코더 패턴을 접합함으로써 형성되며, 상기 제1 스트레인 게이지는 상기 스템부의 몸체 측면에 형성되는 홈에 장입된 후, 몰딩되어 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 제2 엔코더 패턴부는 상기 밸브 볼의 글로브 상단부의 식각된 장착면에 박막 형태의 자화된 엔코더 패턴을 접합함으로써 형성되며, 상기 제2 스트레인 게이지는 상기 밸브 볼의 외측면에 형성되는 홈에 장입된 후, 몰딩되어 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 제2 스트레인 게이지는 글로브 입력 압력을 검출하는 입력압 스트레인 게이지 및 글로브 출력 압력을 검출하는 출력압 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 의하여, 밸브의 작동 상태에 대한 실제 물리량을 실시간으로 측정하도록 적절한 위치, 특히 밸브의 내부에 복수의 센서를 장입함으로써 밸브 자체를 센서화하며, 복수의 센서가 직접 감지하는 밸브에 작용하는 물리량을 바탕으로 밸브를 실시간으로 제어할 수 있는 밸브 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 스템부에 장입되는 스템 토크 센서가 검출하는 스템 토크 또는 밸브 바디부에 장입되는 글로브 압력 센서가 검출하는 글로브 압력을 바탕으로 밸브를 제어하는 밸브 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 컨트롤러가 제어 패턴 또는 공정 절차를 학습함으로써, 지능화된 제어를 수행할 수 있는 밸브 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, 적절한 위치, 특히 밸브 내부에 장입되는 복수의 센서가 감지한 밸브에 작용하는 물리량을 바탕으로 밸브를 실시간으로 제어함으로써, 밸브의 설치시에 필요한 교정 작업이 필요로 하지 않는 밸브를 제어 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 제어될 대상인 밸브의 외관을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 제어될 대상인 밸브의 다른 외관을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 제어 대상인 밸브의 스템부 및 밸브 바디부와 스템부와 밸브 바디부의 적절한 위치에 배치되어 밸브의 작동 상태에 대한 물리량을 감지하는 센서를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 제어 대상인 밸브의 스템부 및 스템부에 장입되는 스템 토크 센서를 개략적으로 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 제어 대상인 밸브 바디부 및 밸브 바디부에 장입되는 글로브 압력 센서를 개략적으로 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 액추에이터부의 모니터링 패널에 포함된 LED로 구현된 발광 표시 수단이 나타나 있는 제어될 대상인 밸브의 또 다른 외관을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 제어될 대상인 밸브의 외관을 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 제어될 대상인 밸브의 다른 외관을 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 밸브 제어 장치가 적용될 수 있는 대상은 한정되지는 않으나, 설명의 편의상 글로브 밸브(globe valve)인 것으로 한다. 도 1은 제어 대상인 밸브의 한면에 대한 외관도이며, 도 2는 제어 대상인 밸브의 다른 면에 대한 외관도로서, 도 1 및 도 2에 도시된 제어 대상인 밸브는 액추에이터부(actuator, 100), 스템부(stem, 200) 및 밸브 바디부(valve body, 300)를 포함한다.
본 발명에 따른 액추에이터부(100)는 밸브의 개폐를 위한 구동 부재, 예를 들어 모터 및 감속기(140)를 포함하며, 더불어 스템 토크 센서, 글로브 압력 센서 등에서 감지한 스템 토크, 글로브 압력 등의 밸브의 작동 상태에 대한 물리량을 바탕으로 밸브를 제어하는 컨트롤러를 내부에 탑재하는 컨트롤러 탑재부(130) 및 사용자에게 밸브의 상태에 대한 모니터링 정보를 출력하는 모니터링 패널(110)을 포함한다. 모터 및 감속기(140)는 밸브 개폐를 위한 구동력을 제공하며, 모터 및 감속기(140)가 제공한 구동력은 스템부(200)를 통하여 전달되어 밸브 바디부(300)의 밸브를 개폐한다. 상기 모터는 서보 모터 또는 BLDC 모터인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 컨트롤러 탑재부(130)에 탑재되는 컨트롤러(미도시)는 스템부(200)에 장입된 스템 토크 센서, 및 밸브 바디부(300)의 글로브에 장입된 글로브 압력 센서 등으로부터 스템 토크, 글로브 압력 등의 밸브의 작동 상태에 대한 실제 물리량을 전달받으며, 이를 바탕으로 밸브를 이중 피드백 제어하는 밸브의 적정 작동 상태를 유지하도록 하며, 밸브의 작동 상황을 추론하여 파악함으로써 특정 상황에 적절히 대응하도록 밸브를 지능적으로 제어한다. 모니터링 패널(110)은 액추에이터부(100)의 상단에 위치하며, 종래의 아날로그 지침형 위치 표시기와 더불어, LED나 FND와 같은 발광 표시 수단을 포함할 수 있다. LED는 압력, 토크 등을 표시하는 것으로 사용될 수 있으며, 도 7에 모니터링 패널(110)에 포함된 LED로 구현된 발광 표시 수단(111)이 도시되어 있다. FND로 구현되는 발광 표시 수단은 6자리 1개조의 FND를 통하여 디지털 숫자로 현재 밸브의 물리량과 상태를 사용자가 확인하도록 할 수 있다. 모니터링패널(110)은 별도의 스위치를 사용함으로써 표시 상태와 밸브 현장 조절이 가능하다. 본 발명에 따른 액추에이터부(100)는 외부로부터 사용자 명령을 입력받거나, 밸브에 대한 모니터링 데이터를 외부로 전달하기 위한 커넥터 또는 터미널과 같은 외부 입력 단자(120)를 더 포함할 수 있다.
도 4에는 본 발명에 따른 제어 대상인 밸브의 스템부(200) 및 밸브 바디부(300)의 외관이 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명에 따른 스템부(200)에는 모터 및 감속기가 제공한 밸브 개폐를 위한 구동력을 밸브 바디부(300)에 전달하는 스템이 내장되며, 스템의 상단부 등에 스템 토크 센서(stem torque sensor)가 장입된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스템 토크 센서(500)가 스템부(200)의 상단부 및 측면에 장입된다. 스템 토크 센서(500)는 스템부(200)의 상단부에 장입되는 제1 엔코더 패턴부(1st encoder pattern member)(510) 및 스템부(200)의 측면 일측에 위치하는 제1 스트레인 게이지(1st strain gauge)(520)를 포함한다. 제1 엔코더 패턴부(510)는 스템부(200)의 상단부 장착면을 식각한 후, 박막 형태의 자화된 엔코더 패턴을 접합함으로써 형성된다. 제1 스트레인 게이지(520)는 스템부(200)의 측면 일측에 위치하나, 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게는, 제1 스트레인 게이지(520)는 스템부(200)의 몸체 측면에 형성되는 홈에 장입된 후, 몰딩되어 설치될 수 있다. 제1 스트레인 게이지(520)는 금속 박막(metal foil) 게이지가 적절하나, 고도의 민감도를 위해서는 반도체 스트레인 게이지가 사용되는 것이 바람직하다. 모터 및 감속기가 발생하는 구동력과 밸브 바디부(300)의 밸브 볼(310)에서의 부하량에 따라서 제1 엔코더 패턴부(510)의 패턴 변위가 발생하며, 이에 따른 스템 토크를 제1 스트레인 게이지(520)가 검출한다. 본 발명에 따른 스템 토크 센서(500)는 스템부(200)의 일측, 바람직하게는 스템부(200)의 상단부에 설치되는 제1 슬립링(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제1 슬립링은 제1 엔코더 패턴부(510) 및 제1 스트레인 게이지(520) 중 적어도 하나에 외부로부터 인가되는 전력을 공급하며, 제1 스트레인 게이지(520)가 검출한 스템 토크를 액추에이터부(100)의 컨트롤러 탑재부(130)에 포함되는 컨트롤러로 전달한다. 제1 슬립링을 통하여 컨트롤러로 전달되는 스템 토크는 증폭되어 전달되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 밸브 바디부(300)는 주물형 밸브 바디인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 6에 도시된 바와 같이, 글로브 압력 센서(600)가 밸브 바디부(300)의 밸브 볼(310)의 글로브 상단부에 장입되는 제2 엔코더 패턴부(2nd encoder pattern member)(610) 및 밸브 볼(310)의 측면, 특히 외측면에 위치하는 제2 스트레인 게이지(2nd strain gauge)(620, 630)는 밸브 볼(310)의 측면, 특히 외측면에 형성되는 홈에 장입된 후, 몰딩되어 설치될 수 있다. 제2 스트레인 게이지(620, 630)는 입력압 스트레인 게이지(620) 및 출력압 스트레인 게이지(630)를 포함할 수 있다. 제2 스트레인 게이지(620, 630)는 금속 박막 게이지가 적절하나, 고도의 민감도를 위해서는 반도체 스트레인 게이지가 사용되는 것이 바람직하다. 유체에 의하여 밸브 볼(310)에 작용하는 압력에 따라서 제2 엔코더 패턴부(610)의 패턴 변위가 발생하며, 이에 따른 글로브 압력을 제2 스트레인 게이지(620, 630)가 검출한다. 바람직하게는 유체에 의하여 밸브 볼(310)에 작용하는 압력에 따라서 제2 엔코더 패턴부(610)의 패턴 변위가 발생하며, 이에 따른 글로브 입력 압력을 입력압 스트레인 게이지(620)가, 글로브 출력 압력을 출력압 스트레인 게이지(630)가 검출한다. 본 발명에 따른 글로브 압력 센서(600)는 밸브 볼(310)의 적어도 일측을 감싸도록 구부러진 제2 슬립링(640)을 더 포함할 수 있다. 제2 슬립링(640)은 내부에 마련된 복수의 단자(641)를 통하여 제2 엔코더 패턴부(610) 및 제2 스트레인 게이지(620, 630) 중 적어도 하나에 외부로부터 인가되는 전력을 공급하며, 제2 스트레인 게이지(620, 630)가 검출한 글로브 압력, 바람직하게는 글로브 입력 압력 및 글로브 출력 압력을 액추에이터부(100)의 컨트롤러 탑재부(130)에 포함되는 컨트롤러로 전달한다. 제2 슬립링을 통하여 컨트롤러로 전달되는 글로브 압력을 증폭되어 전달되는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 본 발명에 따른 제어 대상인 밸브에는 상술한 스템부(200)에 장입되는 스템 토크 센서(500) 및 밸브 바디부(300)에 장입되는 글로브 압력 센서(600) 이외에 밸브 바디부(300) 내부에 설치되는 온도 센서 등이 더 설치될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 밸브 바디부(300)에는 온도 센서 등이 밸브 바디부(300)의 내부에 설치될 수 있도록 적어도 하나의 포트(311)가 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 컨트롤러 탑재부에 탑재되는 컨트롤러는 AD컨버터(Analog to Digital Converter, 420), 프로세서(Processor, 410), 메모리(Memory, 430), TCP/IP 판독부(440), DA 컨버터(Digital to Analog Converter, 450), 증폭부(Amplifier, 460)를 포함한다. 상기 구동부(470)는 상술한 모터 및 감속기에 해당하며, 상기 출력부(480)는 상술한 모니터링 패널에 해당한다.
스템부(200)에 장입된 스템 토크 센서(500)가 검출한 스템 토크, 밸브 바디부(300)의 내부에 장입되는 글로브 압력 센서(600)가 검출한 글로브 압력, 또는 온도 센서 등으로부터 감지한 밸브의 작동 상태에 상응하는 물리량이 AD 컨버터(420)로 전달된다. 프로세서(410)는 AD 컨버터(420)로부터 입력받은 밸브의 작동 상태에 대한 물리량을 메모리(430)에 저장하거나, TCP/IP 판독부(440)를 통하여 외부로부터 입력되는 사용자 명령이나 메모리(430)에 미리 저장되어 있는 밸브 작동 상태에 대한 학습 기록을 바탕으로 구동부(470)를 통하여 밸브를 제어하는 제어 신호를 DA 컨버터(Digital to Analog Converter, 450)로 전달한다. 이를 통하여 컨트롤러는 밸브 내부에 적절한 위치에 장입된 복수의 센서가 감지한 밸브의 작동 상태를 바탕으로 밸브를 실시간으로 이중 피드백 제어하여 밸브의 적정 작동 상태를 유지하도록 하며, 복수의 센서가 감지한 밸브의 작동 상태를 분석하여 처리 과정을 코드화하여 특정 상황에 따른 학습 자료로 메모리(430)에 저장한다. 프로세서(410)는 MPU(MicroProcessing Unit)으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. DA 컨버터(450)는 제어 신호를 아날로그 신호로 변환하여 증폭부(460)에 전달한다. 증폭부(460)에 의하여 아날로그로 변환되어 증폭된 제어 신호는 구동부(470)로 출력되어 밸브를 제어하거나, 출력부(480)에 전달되어 밸브의 물리량과 상태를 사용자가 확인하도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 액추에이터부 110 : 모니터링 패널
120 : 외부 입력 단자 130 : 컨트롤러 탑재부
140 : 모터 및 감속기 200 : 스템부
210 : 위치 센서 220 : 토크 센서
300 : 밸브 바디부 310 : 밸브 볼
311 : 제1 압력 센서 포트 321 : 제2 압력 센서 포트
410 : 프로세서 420 : AD 컨버터
430 : 메모리 440 : TCP/IP 판독부
450 : DA 컨버터 460 : 증폭부
470 : 구동부 480 : 출력부

Claims (5)

  1. 밸브를 제어하는 밸브 제어 장치에 있어서,
    컨트롤러 및 복수의 센서를 포함하되,
    상기 밸브는 밸브를 구동하는 구동력을 제공하는 구동 부재와 상기 컨트롤러가 탑재되는 컨트롤러 탑재부를 포함하는 액추에이터, 상기 구동력에 의하여 구동되는 밸브 바디부, 및 상기 구동력을 상기 밸브 바디부에 전달하는 스템부를 포함하며,
    상기 복수의 센서는 상기 스템부에 장입되는 스템 토크 센서 및 상기 밸브 바디부에 장입되는 글로브 압력 센서 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 스템 토크 센서는 상기 스템부의 상단부에 장입되는 제1 엔코더 패턴부(1st encoder pattern member), 및 상기 스템부의 측면 일측에 위치하는 제1 스트레인 게이지(1st strain gauge)를 포함하되, 상기 구동력과 상기 밸브 바디부의 밸브 볼에 작용하는 부하량에 따라서 상기 제1 엔코더 패턴부에 발생되는 패턴 변위에 따른 스템 토크를 상기 제1 스트레인 게이지가 검출하며,
    상기 글로브 압력 센서는 상기 밸브 볼의 글로브 상단부에 장입되는 제2 엔코더 패턴부(2nd encoder pattern member) 및 상기 밸브 볼의 측면에 위치하는 제2 스트레인 게이지(2nd strain gauge)를 포함하되, 상기 밸브 볼에 작용하는 압력에 따라서 상기 제2 엔코더 패턴부에 발생되는 패턴 변위에 따른 글로브 압력을 제2 스트레인 게이지가 검출하며,
    상기 컨트롤러는 상기 스템 토크 센서로부터 전달되는 상기 스템 토크 및 상기 글로브 압력 센서로부터 전달되는 상기 글로브 압력 중 적어도 하나를 바탕으로 밸브를 제어하는 제어 신호를 생성하는 프로세서, 및 상기 스템 토크 및 상기 글로브 압력 중 적어도 하나를 저장하는 메모리를 포함하되, 상기 제어 신호가 상기 구동 부재에 전달되어 밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 밸브 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스템 토크 센서는 상기 제1 엔코더 패턴부 및 상기 제1 스트레인 게이지 중 적어도 하나에 전력을 전달하며, 상기 제1 스트레인 게이지가 검출한 상기 스템 토크를 상기 컨트롤러로 전달하는 제1 슬립링을 더 포함하며,
    상기 글로브 압력 센서는 상기 제2 엔코더 패턴부 및 상기 제2 스트레인 게이지 중 적어도 하나에 전력을 전달하며, 상기 제2 스트레인 게이지가 검출한 상기 글로브 압력을 상기 컨트롤러로 전달하는 제2 슬립링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔코더 패턴부는 상기 스템부 상단부의 식각된 장착면에 박막 형태의 자화된 엔코더 패턴을 접합함으로써 형성되며,
    상기 제1 스트레인 게이지는 상기 스템부의 몸체 측면에 형성되는 홈에 장입된 후, 몰딩되어 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 엔코더 패턴부는 상기 밸브 볼의 글로브 상단부의 식각된 장착면에 박막 형태의 자화된 엔코더 패턴을 접합함으로써 형성되며,
    상기 제2 스트레인 게이지는 상기 밸브 볼의 외측면에 형성되는 홈에 장입된 후, 몰딩되어 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 스트레인 게이지는
    글로브 입력 압력을 검출하는 입력압 스트레인 게이지; 및
    글로브 출력 압력을 검출하는 출력압 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 제어 장치.
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