KR20020071593A - 차압센서의 영점을 교정하는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차압센서(differential pressure sensor)의 영점을 교정(calibration)하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 제 1 및 제 2 공기압작용관을 갖는 제 1 표준차압센서와, 제 3 및 제 4 공기압작용관을 갖는 대상차압센서가 설치되는 대상차압센서설치부와, 상기 제 1 및 제 3 공기압작용관에 가스를 공급하는 제 1 가스공급관과, 상기 제 2 및 제 4 공기압작용관에 가스를 공급하는 제 2 가스공급관과, 상기 제 1 및 제 2 가스공급관 각각의 전단부에 설치되는 제 1 및 제 2 유량제어장치와, 상기 제 1 및 제 2 유량제어장치를 제어하는 설비제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 차압센서의 영점을 주기적으로 교정하는 일을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 차압센서(differential pressure sensor)의 영점을 교정(calibration)하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 크린룸(clean room) 등의 미세한 압력차를 모니터링하기 위해 설치되는 저압 측정용 차압센서의 영점을 교정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상 반도체 제조설비의 크린룸 등에서 미세한 압력차를 모니터링하기 위해설치되는 저압 측정용 차압센서는 축전기식 원리를 이용한 것이다. 도 1a는 종래 차압센서의 구조를 설명하는 도면이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 차압센서의 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 차압센서는 몸체(111) 양측에 제 1 공기압작용관(112), 제 2 공기압작용관(113)을 가지며, 그 내측에 필터(114) 및 상면에 구멍(115')을 갖는 원통형 금속튜브(115)가 설치된다. 또한 상기 금속튜브(115) 내측에 링형상의 제 1 간격유지구(116)와 압력작용판(117)이 설치되며, 그 후단에 설치되는 절연지지구(118)는 가운데 구멍(118') 및 원형 테두리(128)를 형성하며, 상기 원형테두리(128) 내측으로 제 2 간격유지구(119)와 표면에 다수개의 구멍(120')을 갖는 도전판(120)이 설치된다. 한편, 상기 절연지지구(118) 타측에는 표면에 다수개의 구멍(121')을 형성한 PCB 기판(121)이 삽치되어지며, 상기 도전판(120)에 연결된 전선(130)은 절연지지구(118)를 관통하여 PCB 기판(121)과 연결된 후, 몸체(111) 밖으로 인출되며, PCB 기판(121)의 접점과 상기 금속튜브(115)의 후단이 접속되는 한편, PCB 기판(121)과 또 다른 전선(131)은 몸체(111) 밖으로 인출되도록 구성되어 있다.
몸체(111) 양측에 구성된 제 1, 제 2 공기압작용관(112, 113)으로 유입되는 공기압의 차이에 의해 압력작용판(117)은 압력이 높은 쪽으로부터 압력이 낮은 쪽으로 휘어지는 변형이 발생하게 되며, 따라서 압력작용판(117)이 변형되어 휘어질 때, 제 2 간격유지구(119)에 의해 일정 간격을 유지하던 도전판(120)과 압력작용판(117)과의 거리에 변화가 발생하게 된다.
압력작용판(117)과 도전판(120)과의 거리가 가까울수록 그 사이의 정전용량이 커지게 되며, 압력작용판(117)과 도전판(120)과의 거리가 멀어질수록 정전용량이 작아지게 된다. 따라서 이를 별도의 회로에 의해 감지토록 함으로써 제 1, 제 2 공기압작용관(112, 113)에 작용되는 공기압 차이를 측정하게 되는 것이다.
그러나 이러한 차압센서에서는 압력의 차이뿐만 아니라, 공기의 온도 변화도 압력작용판(117)에 영향을 주어 오차가 발생하게 된다. 따라서 차압센서에는 온도보상 기능이 꼭 필요하다. 그러나 온도의 영향을 무시하더라도 예민한 압력작용판(117)은 차압이 영(zero)이 되더라도 물질적인 특성상 완벽하게 중앙의 위치로 복원되지 못하므로, 차압 영(zero)에 해당하는 신호를 출력하지 못하게 된다. 이것을 영점편차(zero drift)라고 하며 어떠한 종류의 차압센서라 하더라도 이러한 영점편차가 나타나게 된다. 또한 차압센서의 압력작용판(117)은 차압 형성시 항상 일정한 방향으로 변위되어 있는 상태이므로 일정 기간이 경과하면 탄성이 감소되어 민감도가 저하된다. 이것은 압력작용판(117)의 물리적인 물성에 기인하는 것으로 민감도는 시간의 경과에 따라 계속 손상된다.
따라서 본 발명은 차압센서의 영점을 주기적으로 교정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래 차압센서의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 차압센서 영점교정 장치의 구조를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 차압센서 영점교정 방법의 흐름도.
[도면의 참조부호에 대한 설명]
201 : 대상차압센서203, 205 : 표준차압센서
207, 209 : 가스공급관211, 213 : 유량제어장치
215 : 설비제어부217 : 모니터
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차압센서의 영점을 교정하는 장치에 있어서, 제 1 및 제 2 공기압작용관을 갖는 제 1 표준차압센서와,제 3 및 제 4 공기압작용관을 갖는 대상차압센서가 설치되는 대상차압센서설치부와, 상기 제 1 및 제 3 공기압작용관에 가스를 공급하는 제 1 가스공급관과, 상기 제 2 및 제 4 공기압작용관에 가스를 공급하는 제 2 가스공급관과, 상기 제 1 및 제 2 가스공급관 각각의 전단부에 설치되는 제 1 및 제 2 유량제어장치와, 상기 제 1 및 제 2 유량제어장치를 제어하는 설비제어부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 제 5 및 제 6 공기압작용관을 갖는 제 2 표준차압센서가 더 구비되는 것이 바람직하며, 상기 제 1 가스공급관은 상기 제 5 공기압작용관에 가스를 공급하고, 상기 제 2 가스공급관은 상기 제 6 공기압작용관에 가스를 공급하도록 연결된다.
여기서, 상기 제 1 표준차압센서의 검출 결과를 표시하는 표시장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 가스는 질소(N2)인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 차압센서의 영점을 교정하는 방법에 있어서, 상기 제 1 항에 의한 장치에 영점을 교정하려는 대상차압센서를 설치하는 단계와, 상기 설비제어부에 의해 상기 제 1 및 제 2 유량제어장치를 제어함으로써 상기 제 1 표준차압센서가 소정의 압력차를 지시하도록 하는 단계와, 상기 대상차압센서가 상기 제 1 표준차압센서와 동일한 압력차를 지시하도록 스팬값을 조정하는 단계를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
여기서, 제 5 및 제 6 공기압작용관을 갖는 제 2 표준차압센서가 더 설치되며, 상기 제 1 가스공급관은 상기 제 5 공기압작용관에 가스를 공급하고, 상기 제 2 가스공급관은 상기 제 6 공기압작용관에 가스를 공급하며, 상기 제 1 표준차압센서와 상기 제 2 표준차압센서가 지시하는 압력차가 동일한가 여부를 판단하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 차압센서의 영점을 주기적으로 교정하는 일을 용이하게 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 권리범위를 한정하려는 것은 아니다. 따라서 다양한 변형이나 변경이 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 차압센서 영점교정 장치의 구조를 설명하는 도면이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 차압센서 영점교정 장치에는 이미 영점 교정이 되어 있고, 영점 교정하려는 대상차압센서(201)보다 압력차에 대해 더욱 민감한 표준차압센서A(203)와 표준차압센서B(205)가 가스공급관(207, 209)에 연결되어 있어서, 가스공급관(207, 209)을 통해 흐르는 가스는 대상차압센서(201) 및 표준차압센서(203, 205)에 공급된다.
대상차압센서(201) 및 표준차압센서(203, 205)의 구조는 도 1과 관련하여 전술한 바와 같으며, 모두 2개씩의 공기압작용관을 가지고 있고, 가스공급관(207, 209)은 이 공기압작용관에 연결된다.
본 발명에 따른 차압센서 영점교정 장치에는 대상차압센서를 설치하는 대상차압센서설치부가 구비되어 있는데, 이는 대상차압센서의 두 공기압작용관에 두 가스공급관을 연결하는 구조를 가지고 있다.
또한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 차압센서 영점교정 장치에서는 두 가스공급관(207, 209)의 전단부에 각각 유량제어장치(211, 213)가 설치되어 있다. 유랑제어장치(mass flow controller : MFC)는 각종 공정을 위한 설비에서 요구되는 가스의 유량을 정확히 제어하는 장치이다. 유량제어장치(211, 213)는 설비제어부(215)로부터 제어신호를 입력받아 유량제어장치 내부에 장착된 유량센서의 출력신호와 비교하고, 이 때 그 비교되어 산출되는 차등전압에 따라 유량제어밸브를 미세하게 구동시켜 원하는 유량을 제어한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 표준차압센서A(203)의 검출 결과를 시각적으로 표시하는 모니터를 더 구비하는 것이 교정을 용이하게 하기 위해서 바람직하다. 통상 사용되는 가스는 질소(N2)이다. 가스공급관(207, 209)에 대상차압센서(201) 및 표준차압센서(203, 205)를 모두 설치하고 에어밸브(air valve : 206)를 개방하면 질소가스가 유랑제어장치(211, 213)에 의해 제어되는 유속(流速)으로 가스공급관(207, 209)을 통해 대상차압센서(201) 및 표준차압센서(203, 205)에 공급된다.
도 3은 본 발명에 따른 차압센서 영점교정 방법의 흐름도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 먼저 대상차압센서(201)를 가스공급관(207, 209)에 연결한다(301). 다음에는 설비제어부(215)에 의해 유량제어장치(211, 213)를 제어함으로써 가스공급관(207, 209)을 통해 흐르는 가스의 유속을 설정하고(303),밸브(206)를 개방한다(305). 밸브(206)의 개방에 따라 가스는 가스공급관(207, 209)을 통해 대상차압센서(201) 및 표준차압센서(203, 205)에 채워지며, 시간이 경과함으로 표준차압센서(203, 205)에 소정의 차압이 걸리면(309), 밸브(206)를 폐쇄한다(311). 이 상태에서 표준차압센서(203, 205)의 지시값과 대상차압센서(201)의 지시값을 비교하여(313) 대상차압센서(201)의 스팬값(span value)을 적절히 조정함으로써 영점을 교정한다(315).
본 실시예에서 두 개의 표준차압센서를 설치한 것은 표준차압센서의 지시값이 정확한 것인지 여부를 확실히 하기 위해서이다. 3개 이상의 표준차압센서를 사용할 수도 있겠지만, 고가의 표준차압센서를 필요 이상으로 많이 사용하는 것은 바람직하지 않다.
본 발명에 의하면, 차압센서의 영점을 주기적으로 교정하는 일을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
Claims (8)
- 차압센서의 영점을 교정하는 장치에 있어서,제 1 및 제 2 공기압작용관을 갖는 제 1 표준차압센서와,제 3 및 제 4 공기압작용관을 갖는 대상차압센서가 설치되는 대상차압센서설치부와,상기 제 1 및 제 3 공기압작용관에 가스를 공급하는 제 1 가스공급관과,상기 제 2 및 제 4 공기압작용관에 가스를 공급하는 제 2 가스공급관과,상기 제 1 및 제 2 가스공급관 각각의 전단부에 설치되는 제 1 및 제 2 유량제어장치와,상기 제 1 및 제 2 유량제어장치를 제어하는 설비제어부를포함하는 것을 특징으로 하는 차압센서 영점교정 장치.
- 제 1 항에 있어서,제 5 및 제 6 공기압작용관을 갖는 제 2 표준차압센서가 더 포함되며,상기 제 1 가스공급관은 상기 제 5 공기압작용관에 가스를 공급하고, 상기 제 2 가스공급관은 상기 제 6 공기압작용관에 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 차압센서 영점교정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 표준차압센서의 검출 결과를 표시하는 표시장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차압센서 영점교정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스는 질소(N2)인 것을 특징으로 하는 차압센서 영점교정 장치.
- 차압센서의 영점을 교정하는 방법에 있어서,상기 제 1 항에 의한 장치에 영점을 교정하려는 대상차압센서를 설치하는 단계와,상기 설비제어부에 의해 상기 제 1 및 제 2 유량제어장치를 제어함으로써 상기 제 1 표준차압센서가 소정의 압력차를 지시하도록 하는 단계와,상기 대상차압센서가 상기 제 1 표준차압센서와 동일한 압력차를 지시하도록 스팬값을 조정하는 단계를포함하는 것을 특징으로 하는 차압센서 영점교정 장치.
- 제 5 항에 있어서,제 5 및 제 6 공기압작용관을 갖는 제 2 표준차압센서를 더 설치하며,상기 제 1 가스공급관은 상기 제 5 공기압작용관에 가스를 공급하고, 상기 제 2 가스공급관은 상기 제 6 공기압작용관에 가스를 공급하며,상기 제 1 표준차압센서와 상기 제 2 표준차압센서가 지시하는 압력차가 동일한가 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차압센서 영점교정 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 표준차압센서의 검출 결과를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차압센서 영점교정 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 가스는 질소(N2)인 것을 특징으로 하는 차압센서 영점교정 방법.
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