KR20180118343A - 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터 - Google Patents

오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터 Download PDF

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KR20180118343A
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양승도
이충성
박문철
김석진
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(주) 티피씨 메카트로닉스
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Abstract

본 발명은 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터에 관한 것으로, 유체의 압력이 조절되어 출력되는 메인 밸브와; 상기 메인 밸브에서 출력되는 유체의 출력 압력을 감지하는 압력 센서와; 출력 개시 신호에 따라 상기 메인 밸브가 유체를 출력하도록 제어하고, 상기 출력 개시 신호에 따른 출력 개시 시간으로부터 상기 압력 센서에 의해 감지된 출력 압력이 기 설정된 기준 압력에 도달할 때까지의 도달 시간이 기 설정된 기준 시간을 초과하는 경우 오류 알람 이벤트를 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터에 의해서 달성된다. 이에 따라, 다양한 원인에 의해 발생하는 전공 레귤레이터의 오류를 감지하여 이를 통지할 수 있게 된다.

Description

오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터{Electro-Pneumatic Regulator with error alarm function}
본 발명은 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 원인에 의해 발생하는 전공 레귤레이터의 오류를 감지하여 이를 통지할 수 있는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터에 관한 것이다.
전공 레귤레이터는 피드백 기능이 내장되고 전기, 전자, 기계 기술이 융합된 압력제어밸브이다. 도 1은 종래의 전공 레귤레이터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 전공 레귤레이터는 A/D변환기(10), 컨트롤러(20), 입구 파일럿 밸브(31), 출구 파일럿 밸브(32), 출력밸브(33) 및 압력 센서(40)를 포함한다.
컨트롤러(20)에는 마이크로프로세서가 내장되어 있어, 입력신호와 압력 센서(40)로부터의 신호를 실시간으로 계산하여 차이값을 각각 입구 파일럿 밸브(31)와 출구 파일럿 밸브(32)에 전달하여 동작을 유도시킨다. 컨트롤러(20)는 압력 센서(40)를 통해 출력밸브(33)의 출력측의 압력을 읽어들여 이 값을 피드백하여 설정된 압력에 도달하도록 입구 파일럿 밸브(31)와 출구 파일럿 밸브(32)의 개폐를 제어한다.
입구 파일럿 밸브(31)와 출구 파일럿 밸브(32)는 솔레노이드 밸브로, 동작은 컨트롤러(20)에서 발생하는 펄스폭변조 신호에 의해서 교번하는 방식으로 이루어진다.
출력밸브(33)는 입구 파일럿 밸브(31)와 출구 파일럿 밸브(32)의 동작에 의하여 이루어지는 설정압력에 반응하여 최종적으로 대유량의 압력을 제어하는 것으로, 파일럿압력을 피드백 받기 위하여 다이어프램 장치를 내장하고 있다.
압력 센서(40)는 밸브출력부에 설치되어 있어 최종적으로 제어되는 압력을 센싱하여 컨트롤러(20) 쪽에 정보를 전송하는 역할을 한다. A/D변환기(10)는 압력 센서가 측정한 압력값을 디지털신호로 변환하여, 컨트롤러(20)로 제공한다.
전공 레귤레이터는 출력 측의 압력을 일정하게 유지하기 위해, PID 제어, 펄스폭 변조 신호의 이용 등 다양한 방법이 적용되고 있으며, 일 예로 한국등록특허 제10-0836227호에 개시된 '전공 레귤레이터의 압력제어를 위한 펄스 폭 변조 방법'에서는 퍼지 제어 이론을 적용하는 기술을 개시하고 있다.
상기와 같이 전공 레귤레이터는 차량의 도색에 있어 분사되는 도료의 압력을 일정하게 유지하는 등, 출력 측의 압력이 설정 압력으로 일정하게 유지하는데 널리 사용되고 있는데, 다양한 원인에 의해 설정 압력을 유지하지 못하는 경우가 발생하게 된다. 예를 들어, 전공 레귤레이터에 사용되는 솔레노이드 밸브의 노후나, 출력 측 파이프의 파손으로 인한 에어의 누설, 이물질의 잔존 등에 의해 오류가 발생할 수 있는데, 이러한 오류는 전공 레귤레이터가 정상적인 동작으로 제어되더라도 해소하지 못하는 경우가 발생한다.
따라서, 전공 레귤레이터의 동작 제어가 정상적으로 진행되고 있는 상황에서도 상기와 같은 원인에 의해 발생하는 오류를 확인할 수 있다면, 솔레노이드 밸브의 교체, 이물질 제거, 손상된 파이프의 교체나 보수를 할 수 있게 되어 바람직할 것이다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 다양한 원인에 의해 발생하는 전공 레귤레이터의 오류를 감지하여 이를 통지할 수 있는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터에 있어서, 유체의 압력이 조절되어 출력되는 메인 밸브와; 상기 메인 밸브에서 출력되는 유체의 출력 압력을 감지하는 압력 센서와; 출력 개시 신호에 따라 상기 메인 밸브가 유체를 출력하도록 제어하고, 상기 출력 개시 신호에 따른 출력 개시 시간으로부터 상기 압력 센서에 의해 감지된 출력 압력이 기 설정된 기준 압력에 도달할 때까지의 도달 시간이 기 설정된 기준 시간을 초과하는 경우 오류 알람 이벤트를 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터에 의해서 달성된다.
여기서, 사용자의 조작에 따라 입력 신호를 발생하는 사용자 입력 유닛을 더 포함하며; 상기 제어부는 상기 사용자 입력 유닛을 통해 입력되는 입력 신호에 기초하여 상기 기준 시간을 조절 가능하게 마련될 수 있다.
또한, 외부 기기와의 통신을 위한 통신부를 더 포함하며; 상기 제어부는 상기 통신부를 통해 상기 오류 알람 이벤트를 상기 외부 기기에 전송할 수 있다.
그리고, 상기 외부 기기는 상기 전공 레귤레이터를 관리하는 관리 센터를 포함하며; 상기 제어부는 상기 관리 센터로부터 상기 통신부를 통해 수신되는 설정 신호에 기초하여 상기 기준 시간을 조절 가능하게 마련될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따르면 다양한 원인에 의해 발생하는 전공 레귤레이터의 오류를 감지하여 이를 통지할 수 있는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터가 제공된다.
도 1은 종래의 전공 레귤레이터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전공 레귤레이터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전공 레귤레이터의 제어부의 동작시, 전기적 신호에 따른 유체의 흐름을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전공 레귤레이터의 오류 알람 이벤트의 발생 원리를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전공 레귤레이터를 관리하는 구성을 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전공 레귤레이터(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 밸브(120), 압력 센서(141), 및 제어부(150)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전공 레귤레이터(100)는 솔레노이드밸브부(131, 132), 디스플레이부(160) 및 통신부(170)를 포함할 수 있다.
메인 밸브(120)는 솔레노이드밸브부(131, 132)에 연결되어, 유체의 압력이 조절되어 출력되도록 유체의 압력제어를 수행한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 밸브(120)는, 다이어프램(121), 급기밸브(122)와 배기밸브(123)를 포함할 수 있다.
메인 밸브(120)에는 입력포트(111), 배기포트(112)와 출력포트(113)가 마련된다. 여기서, 입력포트(111)는 유체공급부(미도시)에 연결된다. 출력포트(113)는 유체가 출력되는 부분이다. 그리고, 배기포트(112)는 외부와 연통되어, 유체를 대기로 배출시킨다.
유체는 입력포트(111)를 통해 유체공급부(미도시)에서 메인 밸브(120) 또는 솔레노이드밸브부(131, 132)로 공급되고, 메인 밸브(120)에서 배출된 후 출력포트(113)를 통해 유체가 공급되는 부분(미도시)으로 유동하는 흐름을 가진다. 유체로는 공기(AIR)가 사용될 수 있다.
다이어프램(121)은 솔레노이드밸브부(131, 132)에 연결된다. 그리고, 다이어프램(121)은 솔레노이드밸브부(131, 132)에서 제공된 유체의 압력에 의해 상하로 이동되면서, 급기밸브(122) 또는 배기밸브(123)를 개방토록 작동된다.
급기밸브(122)는 다이어프램(121)에 연결되고, 입력포트(111)에 연결된다. 급기밸브(122)는, 제어부(150)의 제어에 의해 급기용 솔레노이드밸브(131)가 개방되면, 다이어프램(121)의 상부의 압력이 다이어프램(121)의 하부의 압력보다 높아짐에 따라 다이어프램(121)이 눌려지면서 개방되어, 메인 밸브(120)의 출력측으로 유체를 제공한다.
그리고, 급기밸브(122)는, 제어부(150)의 제어에 의해 배기용 솔레노이드밸브(132)가 개방되면서, 다이어프램(121)의 하부의 압력이 다이어프램(121)의 상부의 압력보다 높아짐에 따라 다이어프램(121)이 올라가면서 폐쇄되게 작동된다.
배기밸브(123)는 다이어프램(121)에 연결되고, 유체가 배기되는 배기포트(112)에 연결된다. 배기밸브(123)는, 제어부(150)의 제어에 의해 배기용 솔레노이드밸브(132)의 개방시, 배기용 솔레노이드밸브(132)가 배기포트(112)를 통해 유체를 외부로 방출함에 따라, 다이어프램(121)의 하부의 압력이 다이어프램(121)의 상부의 압력보다 높아지면서 다이어프램(121)이 올라감에 따라 개방되어, 메인 밸브(120)의 출력측의 유체가 외부로 방출되도록 작동된다.
압력 센서(141)는 메인 밸(120)에서 출력되는 유체의 출력 압력을 감지한다. 압력 센서(141)에 의해 감지된 신호는 제어부(150)의 A/D 변환유닛(154)에 의해 디지털 신호로 변환되어 메인MCU(151)로 전달된다.
여기서, 압력 센서(141)는 표면실장형 압저항형 실리콘 압력 센서가 사용될 수 있다. 표면실장형 압저항형 실리콘 압력 센서는 소형, 경량화된 패키지로 자동화 조립라인에 적합한 소자이다. 표면실장형 압저항형 실리콘 압력 센서의 표면에는 세라믹기판이 부착되어 게이지압 또는 절대압 소자로 활용가능하며, 세라믹 기판에 부착된 플라스틱 캡은 소자를 보호할 수 있다.
한편, 솔레노이드밸브부(131, 132)는 제어부(150)의 제어에 의해 메인 밸브(120)로 파일럿압력을 제공한다. 솔레노이드밸브부(131, 132)는 급기용 솔레노이드밸브(131)와 배기용 솔레노이드밸브(132)를 포함할 수 있다.
급기용 솔레노이드밸브(131)는 메인 밸브(120)의 입력포트(111)에 연결된다. 급기용 솔레노이드밸브(131)는 제어부(150)의 급기제어유닛(153)에 의해 개폐가 제어된다. 급기용 솔레노이드밸브(131)는 급기제어유닛(153)에 의해 제어 신호가 인가되면, 급기용 솔레노이드밸브(131)의 코일에 전류가 흐르면서 개방된다. 급기용 솔레노이드밸브(131)의 개방시, 입력포트(111)를 통해 유입된 유체는 메인 밸브(120)의 급기밸브(122)로 제공된다.
배기용 솔레노이드밸브(132)는 배기포트(112)에 연결된다. 배기용 솔레노이드밸브(132)는 배기제어유닛(152)에 의해 개폐가 제어된다. 배기용 솔레노이드밸브(132)는 배기제어유닛(152)에 의해 제어 신호가 인가되면, 배기용 솔레노이드밸브(132)의 코일에 전류가 흐르면서 개방된다.
배기용 솔레노이드밸브(132)의 개방시, 유체는 배기포트(112)를 통해 대기로 배출된다. 그리고, 배기용 솔레노이드밸브(132)의 개방시 배기밸브(123)가 개방되면서 메인 밸브(120) 내의 유체가 배기포트(112)를 통해 대기로 배출된다.
한편, 제어부(150)는 메인MCU(151), 급기제어유닛(153), 배기제어유닛(152), A/D 변환유닛(154), 및 알람부(155)를 포함할 수 있다.
메인MCU(151)은 A/D 변환유닛(154)에서 압력 센서(141)의 의해 감지된 출력 압력 신호를 제공받고, 외부에서 통신부를 통해 입력되는 명령과 출력 압력 신호를 분석하여, 급기제어유닛(153) 또는 배기제어유닛(152)을 통해 솔레노이드밸브부(131, 132)를 제어한다. 메인MCU(151)은 컨트롤 수단, 결정 수단, 프로세싱 수단, 연산 수단 및 메모리 수단으로서의 역할을 한다.
메인MCU(151)에는 디스플레이부(160) 및 통신부(170)가 연결된다.
디스플레이부(160)는 디스플레이패널(161)과 사용자 입력 유닛(162)를 포함할 수 있다. 디스플레이패널(161)은 메인MCU(151)에서 제공된 기준 압력(Pr, 도 4 참조)이 표시될 수 있다. 사용자 입력 유닛(162)은 사용자의 조작에 따라 메인MCU(151)로 명령이나 신호를 입력한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전공 레귤레이터(100)가 오류 발생시 오류 알람 이벤트를 발생하는 방법에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다.
제어부(150)로 출력 개시 신호가 입력되면, 제어부(150)는 출력 개시 신호에 따라 메인 밸브(120)가 유체를 출력하도록 제어하게 된다. 이 때, 메인 밸브(120)로부터 출력되는 유체의 출력 압력은, 도 4에 도시된 바와 같이, 출력 개시 신호에 의한 제어부(150)의 동작 이후에 압력 센서(141)에 의해 감지되는 출력 압력 신호에 기초하여 출력 압력이 증가하도록 메인 밸브(120)를 제어하게 된다.
이와 같은 과정을 통해, 압력 센서(141)에 의해 감지되는 출력 압력 신호가 기 등록된 기준 압력(Pr)에 도달하게 되면, 제어부(150)는 출력 압력이 기준 압력(Pr)을 유지하도록 상술한 바와 같은 제어 동작을 수행하게 된다.
여기서, 출력 개시 신호에 따른 출력 개시 시간으로부터 출력 압력이 기준 압력(Pr)까지 도달하는데 소요되는 도달 시간(t1,t2,t3)은 전공 레귤레이터(100)가 정상적으로 동작하는 동안에는 일정 범위 내에서 유지된다.
반면, 솔레노이드밸브부(131, 132)의 노후나 오류, 출력 측 파이프의 파손으로 인한 에어의 누설, 이물질의 잔존 등의 원인이 발생하게 되면, 도달 시간(t1,t2,t3)이 증가하게 되는데, 제어부(150)는 도달 시간(t1,t2,t3)이 기 설정된 기준 시간(tr)을 초과하는 경우, 이를 오류로 판단하여 오류 알람 이벤트를 발생하게 된다.
일 예로, 제어부(150)의 메인MCU(151)는 알람부(155)를 통해 알람을 제공할 수 있다. 여기서, 알람부(155)는 알람음을 발생하는 스피커, 알람등과 같은 형태로 마련될 수 있다.
또한, 제어부(150)는 통신부(170)를 통해 오류 알람 이벤트를 외부 기기로 전송할 수 있다. 도 5를 참조하여 설명하면, 외부 기기는 다수의 전공 레귤레이터(100)를 관리하는 관리 센터(300)를 포함할 수 있는데, 관리 센터(300)와 전공 레귤레이터(100)의 통신부(170)는 통신망(700)을 통해 연결되어 전공 레귤레이터(100)로부터의 오류 알람 이벤트가 관리 센터(300)로 전송되도록 마련될 수 있다. 여기서, 통신망(700)은 유선 통신 및 무선 통신 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있으며, 그 통신 규격은 다양한 형태로 구현 가능할 것이다.
이 때, 관리 센터(300)는 전공 레귤레이터(100)로부터 전달되는 오류 알람 이벤트를 관리자의 휴대 단말기, 예를 들어 스마트폰(500)으로 전송해 줌으로써, 관리자가 이를 확인할 수 있게 된다. 도 5에서는 전공 레귤레이터(100)로부터의 오류 알람 이벤트가 관리 센터(300)를 통해 관리자의 스마트폰(500)으로 전송되는 것을 예로 하여 설명하였으나, 전공 레귤레이터(100)로부터의 오류 알람 이벤트가 관리자의 스마트폰(500)으로 바로 전송되도록 마련될 수 있다.
한편, 오류 알람 이벤트의 발생 요건인 기준 시간(tr)은 관리자가 사용자 입력 유닛(162)을 통해 입력하고, 제어부(150)가 사용자 입력 유닛(162)을 통해 입력되는 입력 신호에 기초하여 기준 시간(tr)을 조절 가능하게 마련될 수 있다.
다른 예로, 관리 센터(300)에서 관리자가 기준 시간(tr)을 조절하게 되면, 해당 설정 신호가 통신망(700)을 통해 전공 레귤레이터(100)로 전송되고, 제어부(150)가 수신된 설정 신호에 기초하여 기준 시간(tr)을 조절하도록 마련될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100: 전공 레귤레이터
112: 배기포트 113: 출력포트
120: 메인 밸브 121: 다이어프램
122: 급기밸브 123: 배기밸브
131: 급기용 솔레노이드밸브 132: 배기용 솔레노이드밸브
141: 압력 센서
150: 제어부 151: 메인MCU
152: 배기제어유닛 153: 급기제어유닛
154: A/D 변환유닛 155: 알람부
160: 디스플레이부 161: 디스플레이패널
162: 사용자입력유닛 170: 통신부
300: 관리 센터 500: 스마트폰
700: 통신망

Claims (4)

  1. 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터에 있어서,
    유체의 압력이 조절되어 출력되는 메인 밸브와;
    상기 메인 밸브에서 출력되는 유체의 출력 압력을 감지하는 압력 센서와;
    출력 개시 신호에 따라 상기 메인 밸브가 유체를 출력하도록 제어하고, 상기 출력 개시 신호에 따른 출력 개시 시간으로부터 상기 압력 센서에 의해 감지된 출력 압력이 기 설정된 기준 압력에 도달할 때까지의 도달 시간이 기 설정된 기준 시간을 초과하는 경우 오류 알람 이벤트를 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    사용자의 조작에 따라 입력 신호를 발생하는 사용자 입력 유닛을 더 포함하며;
    상기 제어부는 상기 사용자 입력 유닛을 통해 입력되는 입력 신호에 기초하여 상기 기준 시간을 조절 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터.
  3. 제1항에 있어서,
    외부 기기와의 통신을 위한 통신부를 더 포함하며;
    상기 제어부는 상기 통신부를 통해 상기 오류 알람 이벤트를 상기 외부 기기에 전송하는 것을 특징으로 하는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외부 기기는 상기 전공 레귤레이터를 관리하는 관리 센터를 포함하며;
    상기 제어부는 상기 관리 센터로부터 상기 통신부를 통해 수신되는 설정 신호에 기초하여 상기 기준 시간을 조절 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터.
KR1020170051514A 2017-04-21 2017-04-21 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터 KR20180118343A (ko)

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KR1020170051514A KR20180118343A (ko) 2017-04-21 2017-04-21 오류 알람 기능을 갖는 전공 레귤레이터

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200079387A (ko) 2018-12-24 2020-07-03 충북대학교 산학협력단 전공 레귤레이터

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