KR20150056794A - 유체 제어 디바이스를 모니터링하는 장치 - Google Patents

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KR20150056794A
KR20150056794A KR1020157008045A KR20157008045A KR20150056794A KR 20150056794 A KR20150056794 A KR 20150056794A KR 1020157008045 A KR1020157008045 A KR 1020157008045A KR 20157008045 A KR20157008045 A KR 20157008045A KR 20150056794 A KR20150056794 A KR 20150056794A
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KR1020157008045A
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브루스 릭스비
마이클 시몬스
제니퍼 에이. 플로이드
로버트 린 라포운틴
브루스 알. 페닝
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제네럴 이큅먼트 앤드 매뉴팩처링 컴패니, 아이엔씨., 디/비/에이 탑웍스, 아이엔씨.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

유체 제어 디바이스를 모니터링하는 장치가 개시된다. 예시적인 장치는 샤프트가 관통하여 연장되는 몸체를 포함한다. 샤프트는 액추에이터에 연결된다. 샤프트의 각도 위치는 액추에이터의 위치에 기초한다. 장치는 샤프트에 연결된 타깃, 및 사용자 구성가능한 스위치와 근접 스위치를 구비한 회로를 포함한다. 사용자 구성가능한 스위치는 제1 상태 또는 제2 상태로 구성가능하다. 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 회로는 제1 신호를 출력한다. 사용자 구성가능한 스위치가 제2 상태에 있고 타깃이 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 회로는 제1 신호와는 상이한 제2 신호를 출력한다.

Description

유체 제어 디바이스를 모니터링하는 장치{APPARATUS FOR FLUID CONTROL DEVICE MONITORING}
본 특허는 일반적으로 유체 제어 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 제어 디바이스를 모니터링하는 장치에 관한 것이다.
실제 밸브 위치를 결정하는데 센서를 사용할 수 있다. 센서 판독에 기초하여, 센서는 값을 출력하고, 이 값을 사용하여 밸브의 위치를 제어할 수 있다.
본 발명의 개시에 따른 예시적인 장치는 샤프트(shaft)가 관통하여 연장되는 몸체를 포함한다. 샤프트는 액추에이터(actuator)에 연결된다. 샤프트의 각도 위치는 액추에이터의 위치에 기초한다. 장치는 이 샤프트에 연결된 타깃(target), 및 사용자 구성가능한 스위치(user configurable switch)와 근접 스위치를 구비하는 회로를 포함한다. 사용자 구성가능한 스위치는 제1 상태 또는 제2 상태로 구성가능하다. 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 회로는 제1 신호를 출력한다. 사용자 구성가능한 스위치가 제2 상태에 있고 타깃이 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 회로는 제1 신호와는 상이한 제2 신호를 출력한다.
본 발명의 개시에 따른 다른 예시적인 장치는 저항기, 및 제1 및 제2 스위치를 포함한다. 저항기는 제1 및 제2 스위치와 병렬로 연결된다. 제1 스위치는 제2 스위치와 직렬로 연결된다. 제1 스위치는 타깃에 응답하고 제2 스위치는 사용자 입력에 응답한다. 장치의 출력은 타깃이 제1 스위치에 근접할 때 또는 타깃이 제1 스위치로부터 먼 거리에 있을 때 사용자 입력에 기초하여 변화된다.
도 1은 유체 제어 디바이스를 모니터링하는 예시적인 장치를 도시한 도면;
도 2는 도 1의 예시적인 장치를 구현하는데 사용될 수 있는 예시적인 회로를 도시한 도면.
특정 예들이 상기 언급된 도면에 도시되고 아래에 상세히 설명된다. 이들 예를 설명할 때, 동일한 참조 부호가 동일하거나 유사한 요소를 식별하는데 사용된다. 도면은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니고 도면에 있는 특정 특징과 특정 도시는 명료함 및/또는 간결함을 위하여 스케일이 과장되거나 개략적으로 도시되었을 수 있다. 추가적으로, 여러 예들이 본 명세서 전체에 걸쳐 설명되었다. 임의의 예에 있는 임의의 특징은 다른 예에 있는 다른 특징을 구비하거나 이로 대체되거나 이와 조합될 수 있다.
본 명세서에 개시된 예는 유체 제어 디바이스를 모니터링하는 구성가능한 나무르(Namur) 인터페이스 회로 및/또는 밸브 상부 모니터링 시스템에 관한 것이다. 예시적인 회로의 구성에 따라, 타깃이 존재하는 경우 전류 출력이 증가하거나 감소한다. 따라서, 타깃이 존재하거나 존재하지 않을 때 표준 나무르 스위치 전류 레벨을 출력하면서 상이한 전기적 요구조건을 가지는 응용에 단일 장치가 사용될 수 있다. 일부 예에서, 인터페이스 회로는 추가적인 본질적으로 안전한 장벽이 요구되지 않도록 엑스나(Exna) 인증을 나무르 출력에 제공한다.
일부 예에서, 나무르 회로는 전계-효과 트랜지스터(FET), 제1 및 제2 저항기, 사용자 구성가능한 스위치 및 근접 센서(예를 들어, 기계적인 근접 스위치)를 포함한다. 동일한 근접 센서 판독에 기초하여 상이한 결과(예를 들어, 고 또는 저 전류 출력)를 제공하기 위하여, 사용자 구성가능한 스위치는 사용자 설정에 응답한다. 예를 들어, 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태 및/또는 설정에 있고 근접 센서가 통상 폐쇄된 위치에 있을 때, 출력 전류는 제1 및/또는 하이 값(예를 들어, 3 밀리암페어 및/또는 3 밀리암페어를 초과하는 값)에 있을 수 있다. 그러나, 사용자 구성가능한 스위치가 제2 상태 및/또는 설정에 있는 경우 근접 스위치는 통상 폐쇄된 위치에 있을 때, 출력 전류는 제2 및/또는 로우 값(예를 들어, 1 밀리암페어 및/또는 3 밀리암페어 미만의 값)에 있을 수 있다.
도 1은 하나 이상의 장치가 유체 제어 디바이스의 위치를 모니터링하는데 사용되는 예시적인 장치(100)를 도시한다. 장치(100)는 위치 모니터(예를 들어, 밸브 위치 모니터)(104)가 장착된 하우징(102)을 포함한다. 위치 모니터(104)는 하우징(102)을 통해 연장된 샤프트(105), 및 이 하우징(102) 내에 장착된 회로(예를 들어, 일정한 전류 회로)(106)를 포함한다. 스위치(108) 및 스위치 및/또는 센서(110)는 회로(106)에 연결된다. 다른 예에서, 회로(106)가 스위치(108) 및/또는 스위치(110)의 외부에 있는 대신에, 회로(106)는 스위치(108) 및/또는 스위치(110)와 통합될 수 있다.
스위치(108)는 사용자 입력에 응답하는 사용자 구성가능한 스위치(예를 들어, 딥 스위치(dip switch))일 수 있고, 스위치(110)는 하나 이상의 타깃(112, 114)에 응답하는 근접 센서 또는 스위치일 수 있다. 타깃(112, 114)은 금속, 자석, 강자성 재료 등일 수 있다. 일부 예에서, 스위치(108), 스위치(110) 및/또는 하우징(102)은 기밀하게 밀봉가능하여(hermetically sealable) 장치(100)가 위험한 위치 및/또는 수중 위치에서 사용될 수 있게 한다. 일부 예에서, 장치(100)의 하우징(102) 및/또는 다른 컴포넌트는 고온 내열 재료(예를 들어, 플라스틱)를 제조되어 사용되거나 및/또는 몰딩되어 장치(100)가 고온 환경에서 사용될 수 있게 한다. 일부 예에서, 하우징(102)은 스위치(108) 및/또는 스위치(110)의 상태를 나타내는 하나 이상의 내부 및/또는 외부 발광 다이오드(예를 들어, LED)를 포함할 수 있다.
동작 시, 회로(106)는 약 8 볼트 내지 30 볼트의 직류 전류의 입력 전압을 수신하고, 액추에이터에 연결된 샤프트(105)는 액추에이터의 위치에 기초하여 회전 및/또는 각도 위치를 변화시킨다. 스위치(110)에 대한 타깃(112, 114)의 위치는 샤프트(105)의 위치에 기초하여 변화된다. 타깃(112, 114)은 샤프트(105)에 연결된 종동부(follower) 및/또는 세그먼트된 판(segmented plate)(120)의 각 슬롯(예를 들어, 톱니형 슬롯(serrated slot))(116, 118) 내에 이동가능하게 연결된다. 스위치(110)에 대한 타깃(114)의 위치에 기초하여, 회로(106)의 전류 출력이 변화된다.
일부 예에서, 타깃(114)이 스위치(110)에 의해 검출되고 스위치(108)가 제1 상태에 있는 경우, 회로(106)는 단락되지 않고 전류 출력은 상대적으로 낮다. 일부 예에서, 타깃(114)이 스위치(110)에 의해 검출되고 스위치(108)가 제2 상태에 있는 경우, 회로(106)는 단락되고 전류 출력은 상대적으로 높다. 따라서, 예시적인 장치(100)는 타깃(114)이 존재할 때 더 높거나 더 낮은 전류량을 예상하는 전기적 구성을 구비하는 여러 응용에서 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 개시에 따른 예시적인 회로(200)를 도시한다. 회로(200)는 단자(202, 204), 양방향 다이오드와 같은 과도 전압 방지기(206), 제1 저항기(208), FET(210) 및 전류 제어 회로(212)를 포함한다. 일부 예에서, 전류 제어 회로(212)는 제2 저항기(214), 및 제1 및 제2 스위치(216, 218)를 포함한다. 이 예에서, 제1 저항기(208)는 제2 저항기(214)와 직렬로 연결되고, 및/또는 제1 및 제2 스위치(216, 218) 및 제1 및 제2 스위치(216, 218)는 직렬로 연결된다. 일부 예에서, 제1 스위치(216)는 사용자 구성가능한 딥 스위치 및/또는 단극, 2중 쓰로우 스위치(single pole, double throw switch)이고 사용자 입력에 응답하고, 제2 스위치(218)는 타깃(예를 들어, 타깃(114))에 응답하는 근접 센서 또는 스위치이다.
동작시, 예상된 출력에 따라, 제2 스위치(218)는 제1 상태에 있을 수 있고 및/또는 통상 폐쇄된 세그먼트(NC2)(220)에 연결될 수 있고 또는 제2 상태에 있을 수 있고 및/또는 통상 개방된 세그먼트(NO2) 222에 연결될 수 있다. 제1 및 제2 스위치(216 및 218)가 통상 폐쇄된 세그먼트(220)(예를 들어, 제1 상태에)에 연결될 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 저항기(214)는 단락되고 FET(210)의 게이트 및 소스에 대한 유효 전압은 증가된다. FET(210)에 대한 전압의 증가는 FET(210)를 통해 흐르는 전류(예를 들어, 제1 전류값 및/또는 출력)를 증가시킨다. 제1 스위치(216)가 통상 폐쇄된 세그먼트(220)(예를 들어, 제1 상태)에 연결되고 제2 스위치(218)가 통상 개방된 세그먼트(222)(예를 들어, 타깃이 존재하고, 제2 상태)에 연결되면, 제2 저항기(214)는 단락되지 않고 FET(210)의 게이트 및 소스에 대한 유효 전압이 감소된다. FET(210)에 대한 전압의 감소는 FET(210)를 통해 흐르는 전류(예를 들어, 제2 전류값 및/또는 출력)를 감소시킨다.
제1 스위치(216)가 통상 개방된 세그먼트(222)에 연결되고 제2 스위치(218)가 통상 폐쇄된 세그먼트(220)에 연결되면, 제2 저항기(214)는 단락되지 않고 출력 전류는 감소된다. 제1 스위치(216) 및 제2 스위치(216)가 통상 개방된 세그먼트(222)에 연결되면, 제2 저항기(214)는 단락되고 출력 전류는 증가된다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, 예시적인 장치는 샤프트가 관통하여 연장되는 몸체를 포함한다. 샤프트는 액추에이터에 연결된다. 샤프트의 각도 위치는 액추에이터의 위치에 기초한다. 장치는 샤프트에 연결된 타깃을 포함하고 회로는 사용자 구성가능한 스위치 및 근접 스위치를 포함한다. 사용자 구성가능한 스위치는 제1 상태 또는 제2 상태로 구성가능하다. 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 회로는 제1 신호를 출력한다. 사용자 구성가능한 스위치가 제2 상태에 있고 타깃이 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 회로는 제1 신호와는 상이한 제2 신호를 출력한다.
일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 근접 스위치에 근접한 경우, 회로는 제2 신호를 출력한다. 일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치가 제2 상태에 있고 타깃이 근접 스위치에 근접한 경우, 회로는 제1 신호를 출력한다. 일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치는 단극, 2중 쓰로우 스위치 또는 딥 스위치를 포함한다. 일부 예에서, 제1 신호는 제2 신호보다 큰 크기를 지닌다. 일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 회로의 저항기는 단락된다. 일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치가 제2 상태에 있고 타깃이 근접 스위치에 근접한 경우, 회로의 저항기는 단락된다.
다른 예시적인 장치는 샤프트가 관통하여 연장되는 몸체를 포함한다. 샤프트는 액추에이터에 연결되고 타깃은 샤프트에 연결된다. 장치는 타깃에 응답하는 근접 센서, 및 이 타깃이 이 근접 센서에 근접할 때 또는 타깃이 이 근접 센서로부터 먼 거리에 있을 때 상이한 출력들을 획득하는 수단을 포함한다. 일부 예에서, 상이한 출력들을 획득하는 수단은 제1 상태 또는 제2 상태로 구성가능한 사용자 구성가능한 스위치를 포함한다. 일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 근접 센서로부터 먼 거리에 있을 때, 회로는 제1 전류값을 출력한다. 일부 예에서, 사용자 구성가능한 센서가 제2 상태에 있고 타깃이 근접 센서로부터 멀리 있는 경우, 회로는 제1 전류값과는 상이한 제2 전류값을 출력한다.
일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 근접 센서에 근접한 경우, 회로는 제2 전류값을 출력한다. 일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치가 제2 상태에 있고 타깃이 근접 센서에 근접한 경우, 회로는 제1 전류값을 출력한다. 일부 예에서, 사용자 구성가능한 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 근접 센서로부터 먼 거리에 있을 때, 회로의 저항기는 단락된다.
다른 예시적인 장치는 저항기, 및 제1 및 제2 스위치를 포함한다. 저항기는 제1 및 제2 스위치와 병렬로 연결된다. 제1 스위치는 제2 스위치와 직렬로 연결된다. 제1 스위치는 타깃에 응답하고 제2 스위치는 사용자 입력에 응답한다. 장치의 출력은 타깃이 제1 스위치에 근접할 때 또는 타깃이 제1 스위치로부터 먼 거리에 있을 때 사용자 입력에 기초하여 변화된다.
일부 예에서, 장치는 제1 저항기와 직렬로 연결된 제2 저항기, 및 제1 및 제2 스위치를 더 포함한다. 일부 예에서, 제1 스위치는 근접 센서를 포함한다. 일부 예에서, 제2 스위치는 단극, 2중 쓰로우 스위치를 포함한다. 일부 예에서, 장치의 입력 전압은 약 8 볼트 내지 30 볼트로 된다. 일부 예에서, 제2 스위치가 제1 상태에 있고 타깃이 제1 스위치로부터 먼 거리에 있을 때, 출력은 제1 전류값으로 된다. 일부 예에서, 제2 스위치가 제2 상태에 있고 타깃이 제1 스위치로부터 먼 거리에 있을 때, 출력은 제1 전류값과는 상이한 제2 전류값이다. 일부 예에서, 제1 전류값은 제2 전류값보다 큰 크기를 지닌다.
특정 예시적인 방법, 장치 및 제조 물품이 본 명세서에 설명되었으나, 본 특허의 보호 범위는 이로 제한되지 않는다. 오히려, 본 특허는 청구범위에 문자적으로 기재된 범위 또는 균등 범위에 있는 모든 방법, 장치 및 제조 물품을 포함한다.

Claims (20)

  1. 장치로서,
    샤프트(shaft)가 관통하여 연장되는 몸체로서, 상기 샤프트는 액추에이터(actuator)에 연결되고, 상기 샤프트의 각도 위치는 상기 액추에이터의 위치에 기초하는, 상기 몸체;
    상기 샤프트에 연결된 타깃(target); 및
    사용자 구성가능한 스위치(user configurable switch) 및 근접 스위치를 포함하는 회로를 포함하되, 상기 사용자 구성가능한 스위치는 제1 상태 또는 제2 상태로 구성가능하며, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제1 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 상기 회로는 제1 신호를 출력하고, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제2 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 상기 회로는 상기 제1 신호와는 상이한 제2 신호를 출력하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제1 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 스위치에 근접한 경우, 상기 회로는 상기 제2 신호를 출력하는, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제2 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 스위치에 근접한 경우, 상기 회로는 상기 제1 신호를 출력하는, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치는 단극, 2중 쓰로우 스위치(single pole, double throw switch) 또는 딥 스위치(dip switch)를 포함하는, 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 신호는 상기 제2 신호보다 큰 크기를 지니는, 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제1 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 스위치로부터 멀리 있는 경우, 상기 회로의 저항기는 단락되는, 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제2 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 스위치에 근접한 경우, 상기 회로의 저항기는 단락되는, 장치.
  8. 장치로서,
    샤프트가 관통하여 연장되는 몸체로서, 상기 샤프트는 액추에이터에 연결되는, 상기 몸체;
    상기 샤프트에 연결된 타깃;
    상기 타깃에 응답하는 근접 센서; 및
    상기 타깃이 상기 근접 센서에 근접할 때 또는 상기 타깃이 상기 근접 센서로부터 먼 거리에 있을 때 상이한 출력들을 획득하는 수단을 포함하는, 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상이한 출력들을 획득하는 수단은 제1 상태 또는 제2 상태로 구성가능한 사용자 구성가능한 스위치를 포함하는, 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제1 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 센서로부터 먼 거리에 있을 때, 회로가 제1 전류값을 출력하고, 상기 사용자 구성가능한 센서가 상기 제2 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 센서로부터 멀리 있는 경우, 상기 회로는 상기 제1 전류값과는 상이한 제2 전류값을 출력하는, 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제1 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 센서에 근접한 경우, 상기 회로는 상기 제2 전류값을 출력하는, 장치.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제2 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 센서에 근접한 경우, 상기 회로는 상기 제1 전류값을 출력하는, 장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 구성가능한 스위치가 상기 제1 상태에 있고 상기 타깃이 상기 근접 센서로부터 먼 거리에 있는 경우, 상기 회로의 저항기는 단락되는, 장치.
  14. 장치로서,
    저항기; 및
    제1 및 제2 스위치를 포함하되, 상기 저항기는 상기 제1 및 제2 스위치와 병렬로 연결되고, 상기 제1 스위치는 상기 제2 스위치와 직렬로 연결되며, 상기 제1 스위치는 타깃에 응답하고 상기 제2 스위치는 사용자 입력에 응답하며, 상기 장치의 출력은 상기 타깃이 상기 제1 스위치에 근접할 때 또는 상기 타깃이 상기 제1 스위치로부터 먼 거리에 있을 때 상기 사용자 입력에 기초하여 변화되는, 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 저항기 및 상기 제1 및 제2 스위치와 직렬로 제2 저항기를 더 포함하는 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 제1 스위치는 근접 센서를 포함하는, 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 스위치는 단극, 2중 쓰로우 스위치를 포함하는, 장치.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치의 입력 전압은 약 8 볼트 내지 30 볼트로 되는, 장치.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 스위치가 제1 상태에 있고 상기 타깃이 상기 제1 스위치로부터 먼 거리에 있는 경우, 상기 출력은 제1 전류값으로 되고, 상기 제2 스위치가 제2 상태에 있고 상기 타깃이 상기 제1 스위치로부터 먼 거리에 있는 경우, 상기 출력은 상기 제1 전류값과는 상이한 제2 전류값으로 되는, 장치.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전류값은 상기 제2 전류값보다 큰 크기를 지니는, 장치.
KR1020157008045A 2012-08-29 2013-08-26 유체 제어 디바이스를 모니터링하는 장치 KR20150056794A (ko)

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US13/598,242 US20140062579A1 (en) 2012-08-29 2012-08-29 Apparatus for fluid control device monitoring
US13/598,242 2012-08-29
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