KR920004753B1 - 압력계 - Google Patents

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KR920004753B1 KR1019870009804A KR870009804A KR920004753B1 KR 920004753 B1 KR920004753 B1 KR 920004753B1 KR 1019870009804 A KR1019870009804 A KR 1019870009804A KR 870009804 A KR870009804 A KR 870009804A KR 920004753 B1 KR920004753 B1 KR 920004753B1
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에스엠 시이 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

압력계
제 1(a) 도는 부르동관을 사용하는 종래의 압력계의 사시도,
제 1(b) 도는 제 1(a) 도의 압력계의 내부구조를 도시한 사시도,
제 2 도는 종래의 압력스위치의 종단면도,
제 3 도는 본 발명의 1실시예에 따른 압력계의 사시도,
제 4 도는 본 발명의 압력계의 분해사시도,
제 5 도는 본 발명의 압력계의 단면도,
제 6(a) 및 6(b) 도는 본 발명의 압력계의 압력센서의 부분 단면도,
제 7 도는 본 발명의 압력계의 전기회로의 부분 블록 회로도,
제 8(a) 도는 제 7 도에 도시된 전기 회로의 단위 스위칭 회로의 회로도,
제 8(b) 도는 제 8(a) 도에 도시된 단위 스위칭 회로의 동작 설명도,
제 9 도는 제 7 도에 예시된 전기회로의 동작순서를 나타낸 플로우챠트,
제 10 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력계의 사시도,
제 11 도는 제 10 도에 도시된 압력계의 전기회로의 블록도,
제 12 도는 제 10 도의 압력계를 장착 가능한 것으로서, 체크 밸브를 갖는 퀵 커넥트 커플링(quick-connect coupling)의 종단면도,
제 13 도는 제 12 도에 도시된 퀵 커넥트 커플링에 배치된 밸브 본체 및 코일 스프링의 사시도,
제 14 도는 제 10 도의 압력계의 관부재 및 퀵 커넥트 커플링이 서로 결합되는 형태를 도시한 부분 종 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
50, 86 : 압력계 52 : 외부커버
54 : 베이스 58 : 압력 설정노브
60 : 디지탈 디스플레이 62 : 누름버튼 스위치
64 : 발광소자 66 : 압력 단위 선택 노브
70 : 원통형 고정부 72 : 축방향 통로
78 : O-링 88 : 원통형 돌출부
90 : 출력단자 92, 126, 132 : 인쇄 회로기관
94, 98, 368 : 통로 96 : 베이스 시이트
100 : 센서칩 102 : 챔버
104 : 접속리드 106, 142 : 커버
120, 128, 134 : 패턴 커넥터 122, 130 : 프리즘 커넥터
124 : 마이크로 컴퓨터 140 : 표시영역
148, 150, 152, 154 : 구멍 158 : 렌즈
170 : RAM 172 : 레지스터
206 : 인터페이스 210 : 전원스위치
212 : 마이크로 컴퓨터 214 : 전자메모리
216 : 프린터 218 : 모댐(modem)
300 : 퀵 커넥트 커플링 320 : 코일스프링
322 : 밸브본체 328 : 평판
332 : 경사면 338 : 링형 스페이서
340 : O-링 342, 350 : 플랜지
344 : 스토퍼(stoper) 348 : 관연결기구
352 : 안내부재 354 : 환상 리지
356 : 콜릿 358 : 첫
362 : 해제 부싱 366 : 유체관
본 발명은 압력계에 관한 것으로서, 특히 간단한 조작으로 가압 유체의 소망 프리세트 압력과 현재 압력을 디지털식으로 표시할 수 있는 간단한 구조 및 소형의 압력계에 관한 것이다.
종래 가압공기와 같은 가압유제가 액츄에이터에 공급되고 액츄에이터가 정상압력하에 동작되는지를 체크하기 위하여 유체관에 압력계를 연결하는 것이 관례이다. 만일 액츄에이터에 공급된 유체 압력이 비정상적으로 낮거나 높으면, 액츄에이터나 액츄에이터에 의해 구동된 각종 장치들이 손상되거나, 근방에서 일하는 작업자에 대해 위험한 상황을 야기시킨다. 그러므로, 지금까지 각종 압력계가 개발되어 유체 공급시스템에 사용되어 왔다. 많은 종래의 압력계들은 부르동관이나 다이어프램을 사용하고 크기가 소형이 아니고 압력검출의 정확도가 낮다.
부르동관을 사용하는 종래의 한 압력계(A)가 제 1(a) 도 및 제 1(b) 도에 예시된다. 제 1(a) 도에 도시된 바와 같이, 애널로그식으로 유체압력을 표시하기 위해 인쇄된 숫자를 갖는 디스플레이(4)는 원통 케이싱(2)에 장착된다. 지침(6)은 케이싱(2)의 축주위를 회전하기 위해 디스플레이(4)의 중앙에 배치된다. 핀(8)은 지침(6)이 일정한 범위를 벗어나서 반시침 회전방향으로, 회전하는 것을 방지하기 위해 디스플레(4)상에 장착된다.
제 1(b) 도에 도시된 바와 같이, 가압 유체를 만곡된 부르동관(10)에 공급하기 위해 통로를 한정하는 지지부(12)는 케이싱(2)내에 배치된다. 기판(14)은 지지부(12)상에 장착되고 지침(6)에 결합된 축(16)은 기판(14)상에 장착된다. 스프링(18)은 그 한단부가 기어(20)가 끼워맞추어진 축(16)에 연결된다. 기어(20)는 아암(22)의 한 단부상의 치(24)와 맞물려 유지되고, 아암의 다른 단부가 제 1만곡 로드(26)상에 연결된다. 만곡로드(26)는 직립로드(28)의 한 단부와 맞물려 있고, 직립로드(28)의 다른 단부는 부르동관(10)의 단부와 맞물려 있다. 외측나선형 고정부(30)는 유체압력을 부르동관(10)에 공급하기 위해 그내에 유로를 한정하고 있다.
사용시, 외측 나선형 고정부(30)는 유압관내에 나사결합되어 거기에 고정된다. 그 결과, 가압유체가 고정부(30)를 통해 부르동관(10)에 공급된다. 가압유체가 부르동관(10)에 공급될 때, 그 말단부는 로드(24) 및 만곡 로드(26)가 아암(22)을 변위시키도록 굽혀지고, 그리하여 치(24)가 기어(20)를 회전시킨다. 그리하여, 기어(20)에 동축상으로 연결된 지침(6)을 시계방향으로 회전되어 디스플레이(4)상에 애널로그식으로 유체압력에 해당하는 숫자를 가리킨다. 스프링(18)은 축(16)으로 하여금 부르동관(10)에 공급된 유체압력하에 그것의 회전을 평형시키게 한다.
상기 구성과 함께 부르동관(10)은 지지부(12)에 땜질함에 의해서와 같이 용접밀폐 결합되어야 한다. 부르동관(10) 그 자체는 케이싱(2) 내에서 중요한 부분을 차지한다. 스프링(18), 기어(20), 치(24)를 갖는 만곡아암(22), 만곡로드(26), 부르동관(10)과 맞물려 있는 로드(28)등과 같은 각종 기계요소들을 케이싱(2)내에 조립되어야 한다. 측정 정확도를 증가시키기 위하여 이들 요소들을 위치시키도록 숙련된 작업자에 의해 정밀조정이 실행되어야 한다. 디스플레이(4)는 애널로그식으로 유체압력을 가리킨다. 이러한 애널로그 수치표현은 판독 에러를 가능하게하고 압력을 정확하게 검출하는 것을 불가능하게 한다.
지금까지, 공급된 유체압력이 규정된 레벨보다 더 낮거나 더 높을때 압력 스위치가 동작하여 압력계에 가압 유체를 공급하는 것을 중지시키도록 압력계에 압력 스위치가 결합되는 것이 실시되어 왔다. 종래의 한 압력 스위치가 첨부도면의 제 2 도에 도시되어 있다. 참고부호 32로 일반적으로 나타낸 압력 스위치는 자석을 갖는 피스톤(36)을 가지고 있고, 상기 피스톤(36)은 케이싱(34)내에 미끄럼 가능하게 배치환된다. 피스톤(36)의 변위는 통로(42)로부터 도입된 가압 유체와 조정나사(38)를 회전시킴에 의해 조절가능한 탄성력으로 스프링(40)에 의해 제한된다. 스위칭 소자(44)는 피스톤(36)의 변을 따라 배치되고, 피스톤(36)과 연합된 자석에 의해 동작 가능하다.
그러므로, 유체 압력에 의해 변위되는 피스톤(36)의 이동량은 스위치 소자(44)에 의해 검출되고, 그리하여 스위칭 소자(44)는 예를들어 기계장치를 작동시키거나 정지시키도록 제어하기 위해 출력신호를 발생한다.
압력 스위치(32)(제 2 도)가 압력계(A)(제 1(a) 및 제 1(b) 도)와 조합된 경우, 압력 스위치(32)와 압력계(A)는 별개로 구성되어져야 한다. 따라서, 제작비용이 많고, 정확도가 대체로 증가될 수 없다. 압력계(A) 그 자체가 차지하는 면적과 압력 스위치(32)가 차지하는 면적은 그것들이 사용되는 공장의 공간을 이용하는데에 커다란 장애가 될만큼 매우 크다.
일반적으로 압력계상에 사용되는 압력단위는 kgf/cm2이다. 다른 압력단위들은 psi, KPa, MPa 및 bar이다. 사용된 단위들은 나라마다 그리고 분야마다 다르다. 각종 압력 단위에 대해 고객의 요구에 맞추기 위해 여러종류의 압력계를 제작하는 것이 관례로 되어 왔다.
그러므로, 비록 동일한 압력을 압력계에 의해 측정할지라도 사용된 압력 단위가 다르다는 이유 때문에 여러 가지 다른 압력계가 제작되어 왔다. 이것은 결과적으로 여러 가지 다른 각각의 압력계형으로 소량의 압력계의 생산을 가져온다. 그러므로 압력계의 생산효율이 낮고 생산비용이 많이든다. 본 발명의 목적은 압력검출소자로서 반도체 압력 센서를 사용하고 반도체 압력 센서를 사용하고 반도체 압력 센서로부터의 출력신호를 디지털로 표시할 수 있으며 압력스위치의 기능을 실행할 수 있는 압력계를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대체로 동일한 유체압력을 측정하기 위하여 복수형태의 단위 표시들 사이를 절환할 수 있고 크기가 소형이며 제작비용이 적은 압력계를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 구조가 간단하고, 크기와 제작 비용을 감소할 수 있으며, 보수유지 및 수리서어비스를 용이하게 실행할 수 있는 압력계를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 케이싱과, 상기 케이싱에 배치된 반도체 압력센서와, 상기 압력센서에 가압유체를 도입시키기 위한 통로와, 유체압력을 표시하기 위하여 케이싱의 한쪽에 장착된 디스플레이와, 반도체 압력센서에 의해 감지된 유체압력을 전기신호로 픽업하고 상기 전기신호를 디지털 신호로 변환시키고, 디스플레이상에 상기 디지털 신호를 디지털치로 표시하기 위한 수단을 포함하는 압력계를 제공하는 것이다. 상기 수단은 전기신호를 애널로그 신호로 픽업하고, 애널로그 신호가 규정치보다 더 높거나 더 낮을 때 애널로그 신호를 가압유체에 대한 제어신호 및/또는 경보신호로서 이요하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 특징 및 이점들은 본 발명의 양호한 실시예들이 예로서 도시된 첨부 도면들을 참고로 하여 기술된 다음 설명으로부터 더욱 명백해진다.
제 3 도는 일반적으로 참고부호 50으로 나타낸, 본 발명에 따른 압력계를 도시하고 있다. 압력계(5)는 사각형 외부컵(52)와, 유체관(도시 안됨)과 나사결합하기 위하여 상기 커버(52)에 결합된 베이스(54)를 포함하고 있다. 베이스(54)는 가압 유체를 유체관으로부터 압력계(50)내로 도입시키기 위한 원통형 고정부(70)를 갖고 있다. 외부커버(52)는 그 전면패널에 압력설정노브(58)와, 액정 디스플레이와 같은 디지털 디스플레이(60)와, 설정압력을 디지털 식으로 표시시키기 위한 누름버튼 스위치(62)와, 유체가 설정 압력 아래의 압력으로 공급될대 경보를 나타내기 위한 발광소자(64)와, 사용자가 psi, KPa, kgf/cm2, MPa 및 bar로부터 소망 압력단위를 선택하기 위한 노브(6b)를 갖고 있다.
압력계(50)의 내부구조는 제 4 및 5 도를 참고로하여 후술된다. 제 5 도에 도시된 바와 같이, 원통형 고정부(70)를 갖는 베이스(54)는 일체식 구조이며, 원통형 고정부(70)는 압력체를 정위치에 설치하고 가압유체를 도입시키기 위한 유압장치에 내장된 유체관이나 구멍에 끼워 맞출 수 있다. 원통형 고정부(70)는 베이스(54)내에 한정된 대경챔버(74) 및 외부와 통하는 축방향 통로(72)를 갖는다. 대경챔버(74)의 내부 단부의 스텝부(76)는 o-링(78)이 배치된 환상 홈을 한정한다. 제 4 도에 도시된 바와 같이, 베이스(54)는 구멍(80,82)을 통해 나사나 적당한 패스너를 삽입함에 의해 베이스(54)를 고정하기 위해 바닥에 한정된 구멍(80,82)들을 갖고 있다. 고정웨지(84a∼84d)들은 외부커버(52)를 보유지지하기 위해 내부 대향면들상에 배치된다.
고정부(70)를 통해 압력계에 공급된 유체 압력에 비례하는 전압신호를 발생하는 압력 센서(86)는 대경챔버(74)에 삽입된 원통형 돌출부(88)를 포함한다. 압력센서(86)는 출력단자(90)를 통해 제1인쇄회로기판(92)에 전기 접속되어 있다. 제1인쇄회로기판(92)은 압력센서(86)로부터의 압력전압 신호를 증폭하기 위한 연산증폭기(A1)를 지지한다.
압력센서(86)는 제 6(a) 도 및 제 6(b) 도에 상세하게 예시되어 있다. 원통형 돌출부(88)는 거기에 한정되고 베이스(54)내의 대경챔버(74)와 통하는 통로(94)를 갖고 있다. 통로(94)는 압력센서(86)의 센서칩(100)이 배치된 유리로된 베이스 시이트(96)에 한정된 통로(98)와 연통한다. 센서칩(100)은 통로(98)로부터 공급된 가압유체를 에워싸기 위한 챔버(102)(제 6(b)도)를 갖고 있다. 센서칩(100)에는, 출력단자(90)에 전기 접속되고 제1인쇄회로기판(92)에 결합된 리드(104)들이 접속되어 있다. 압력센서(86)는 폴리에스테르와 같은 합성수지의 커버(106)가 센서칩(100)을 보호하기 위해 고착된 상향개구를 갖고 있다.
제 4 도로 되돌아가서 보면, 인쇄 패턴에 의해 한정된 패턴커넥터(120)는 연산증폭기(A1)가 장착된 제1인쇄회로기판(92)의 표면의 한 단부상에 형성되어 있다. 제1인쇄회로기판(92)으로부터의 출력신호는 패턴 커넥터(120)와, 가요성 프린트 패턴(121)에 의해 대체로 에워싸인 세개의 세로면들을 갖는 제 1프리즘 커넥터(122)와, 제2인쇄회로기판(126)의 배면상의 패턴 커넥터(도시안됨)를 통해 마이크로 컴퓨터(124)등에 공급된다. 제2인쇄회로 기판(126)상에는, 압력 설정가변 저항기(RV1)와, 압력단위 설정 가변저항기(RV2)와 경보장치로서 작용하는 발광 다이오드(D1)가 배치되어 있다. 패턴 커텍터(128)는 제2인쇄회로기판(126)의 상부부분상에 형성되고, 제2프리즘 커넥터(130)를 통해, LCD구동 IC(도시안됨)가 접촉하고 있는, 제3인쇄회로기판(132)에 전기적으로 결합된다. 제3인쇄회로기판(132)은 액정 디스플레이(60)의 배면상의 패턴 커넥터(도시안됨)에 연결된 그 상부 부분상에 패턴 커넥터(134)를 가져서, 그리하여 압력센서(86)에 전기 접속된다. 압력 설정 표시누름 버튼 스위치(62)는 제2인쇄회로기판(126) 위에 배치된다.
제 5 도에 도시된 바와 같이, 제1의 인쇄회로기판(92), 제2의 인쇄회로기판(126), 제 3의 인쇄회로기판(132) 및 액정 디스플레이(60)는 내부케이싱 커버(138)에 의해 에워싸여 있으며 내부 케이싱 커버(138)내에 단일 조립품으로 담겨져 있다.
내부 케이싱 커버(138)는 액정 디스플레이(60)에 한정된 표시영역(140)을 가지며 여기에 액정 디스플레이(60)를 보호하기 위한 커버(142)가 부착된다. 내부커버(138)는 그 윗쪽 및 아래쪽의 패널벽에 인쇄회로기판을 맞물려서 고정하기 위한 대향고정부재(comfronting locking members)(144a,144b 그리고 (146a,146b)를 갖는다. 고정부재(146a,146b)는 고정부재(144a,144b)보다 더 깊다. 고정부재(146a,146b)는 그 말단의 끝에 핑거부(147a, 147b)를 각각 가지며, 상기 핑거부(147a,147b)는 제1의 인쇄회로기판(92)과 맞물리도록 안쪽으로 지향되어 있어서 상기 기판(92)을 제자리에 고정시킨다. 또한, 고정부재(144a,144b)는 그 말단의 끝에 핑거부(145a,145b)를 각각 가지며, 상기 핑거부(145a,145b)는 제2의 인쇄회로기판(126)과 맞물리도록 안쪽으로 지향되어 있어서 상기 기판(126)을 제자리에 고정시킨다. 제1의 인쇄회로기판(92)은 내부커버(138) 상에 있는 결합돌출부(143a,143d)에 의해 지지된다.
외부커버(52)는 거기에 한정된 구멍(148,150,152,154)을 가지며, 이 구멍에는 압력 단위 설정 가변 저항기(RV2)의 노브(66), 액정디스플레이(60), 누름버튼스위치(62), 내부커버(138)와 일착하는 플라스틱의 렌즈(158) 및 압력설정가변저항기(RV1)의 노브(66)가 장치된다. 외부커버(52)는 그 반대측에 배치된 후크부재(160a~160d)를 가지며, 상기 후크부재(160a~160d)는 바깥쪽으로 돌출해 있는 리지(ridges)(162a~162d)를 갖는다. 리지(162a~162d)가 베이스(54)상에 있는 웨지(84a~84d)와 각각 적당하게 맞물릴 때, 후크부재(160a~160d)는 외부커버(52)와 베이스(54)를 서로 견고하게 결합시킨다.
제 7 도는 제1 내지 제 3 인쇄회로기판(92, 126, 132)상의 전기회로도이다. 정전류조절 전원회로(constant current regulated power supply circuit)(Ⅰ)에 접속되어 있고 센서칩(100)의 압력센서(86)의 등가저항(RE)을 포함하는 브리지회로(B)는 마이크로 컴퓨터(124)에 애널로그 출력신호(VS)를 인가하는 연산증폭기(A1)에 접속된 출력단자를 갖는다. 연산증폭기(A1)에 관하여 증폭회로를 구성하는 가변저항기(RV3)는 연산증폭기(A1)용 궤환 저항기로 삽입된다. 브리지 회로(B)의 저항기들은 조정가변 저항기(RV4)에 의해서 평형상태로 된다.
마이크로 컴퓨터(124)는 램(170)과 레지스터(172)를 포함한다. 상기 마이크로 컴퓨터(124)는 입출력 단자에서 소망의 유체압력을 설정하기 위하여 외부에서 조절할 수 있는 가변저항기(RV1), 표시된 압력설정치가 조정 가변저항기(RV1)에 의해서 소망의 값에 이를 때 액정 디스플레이(60)에 표시된 압력설정치를 램(170)에 기억시키기 위한 누름 버튼 스위치(62), 압력 단위 설정 가변저항기(RV2), 연산증폭기(A1)의 출력신호(VS)와 동일한 출력신호(OUTPUT2)를 발생시키기 위한 연산증폭기(RV2), BCD직렬 출력신호로서 액정 디스플레이(60)에 표시된 압력을 발생시키기 위한 출력단자(OUTPUT1) 및 경보를 나타내기 위한 발광 다이오드(D1)에 접속되어 있다. 이런식으로 구성된 압력계의 조작과 잇점은 이후에 설명된다.
압력계(50)의 베이스(54)에 있는 원통형 고정부(70)는 유체관(도시하지 않았음)에 조립되며, 베이스(54)는 구멍(80,82)을 통해서 삽입된 나사 또는 적절한 잠그개로써 유체관에 관하여 견고하게 고정된다. 그런 뒤, 제 1내지 제3 인쇄회로기판(92, 126, 132)를 그안에 수용한 내부커버(138)를 그안에 수용하는 외부커버(52)는 후크부재(160a~160d)와 웨지(84a~84d)를 서로 맞물리도록 조립하므로써 베이스(54)에 결합된다.외부커버(52)는 외부커버(52)의 측벽을 안쪽으로 눌러서 베이스(54)로부터 분리될 수 있다.
그러므로, 압력계(50)에 고장이 생겼을 때, 고장난 부품을 순조롭고도 효과적으로 교체시키기 위하여 신속하고도 용이하게 외부커버(52)를 베이스(54)에서 분리시킬 수 있다.
다음에, 압력단위 설정 노브(58), 즉 가변 저항기(RV1)는 소망의 유체압력을 설정하기 위하여 외부에서 조절된다. 또한, 가변 저항기(RV4)를 조절하므로서 브리지회로(B)는 0값의 출력신호를 출력한다.
제 8(a) 도 및 제 8(b) 도는 압력계의 압력단위가 선택되는 방법을 나타낸다. 제 8(a) 도는 압력단위 설정 가변 저항기(RV2)를 약도로 나타낸 압력단위 스위칭 회로도이다. 압력 단위 설정 가변 저항기 (RV2)의 고정단자들중의 하나는 전원+V에 접속되고, 다른 하나의 고정단자는 접지된다. 가변 저항기(RV2)는 마이크로컴퓨터(124)에 있는 애널로그,디지탈 변환기의 입력단자에 접속된다. 제 8(b) 도에 도시된 바와 같이, 가변저항기(RV2)의 설정각(θ)과 그로부터의 출력전압(V)은 서로 연관이 있다.
또한, 제 8(b) 도의 그래프는 설정각(θ)을 표시한 수평축과 축력전압(V)을 나타낸 수직축을 갖는다. 설정각(θ1 내지 θ5)은 각각 압력단위 PSI, KPa, kgf/cm2, MPa 및 bar에 가변저항기(RV2)를 조정하므로서, 출력전압(V1∼V5)이 마이크로 컴퓨터(124)에 있는 애널로그-디지탈 변환기에 선택적으로 인가되어서, 상기 변환기에서의 변환치는 램(170)에 받아들여진다. 램(170)에 받아들여진 출력전압(V)과 롬 또는 이와 유사한 것(도시하지 않았음)에 기억된 기준저압, 예를들면, 출력전압의 1/2에 임계준위(threshold level)를 갖는 전압은 상호 비교되고, 임계준위에 종속하는 압력단위 설정은 상기 디스플레이(60)에 표시된다. 따라서, 가변저항기(RV2)를 조정하여서 연속적으로 압력 단위를 선택할 수 있다. 비록 도면에 나타내지는 않았지만, 브리지회로(B), 마이크로 컴퓨터(124) 및 다른 회로용의 전원은 배터리이여도 된다.
상기 예비절차후에, 대기압과 같은 상압을 띤 유체를 유체관에 유입시킨다. 결과로서, 브리지회로(B)는 평형상태를 띄게 되며, 브리지회로(B)의 출력단자에 걸린 차동전압을 나타내어 연산 증폭기(A1)에 인가한다. 다음에, 연산증폭기(A1)로부터의 증폭된 출력신호(VS)는 마이크로 컴퓨터(124)에 입력된다.
마이크로 컴퓨터(124)로 구성된 제어회로의 조작을 제 9 도에 참조하여 설명한다. 스텝 1에서 초기치를 설정한 후에, 스텝 2에서 인력신호를 다수의 입력 포트로부터 읽어들인다. 다음에, 스텝 3에서는 누름버튼 스위치(62)가 켜졌는지 혹은 꺼졌는지를 확인한다. 켜졌을 경우에는 압력스위치에 의해 설정된 압력 설정 데이터는 디스플레이(60)상에 숫자로서 표시된다(스텝 4). 꺼졌을 경우에는, 유체 압력 데이터와 압력 설정 데이터를 마이크로 컴퓨터(124)내의 램(170)에 기억시킨다. 더욱이, 연산증폭기(A1)로부터 출력된 애널로그 출력전압(VS)은 디지털 전압으로 변환되어 램(170)에 기억되며, 가변 저항기(RV1)로부터의 전압 설정치는 램(170)내의 다른 어드레스에 기억된다(스텝 5).
램(170)에 기억된 압력 데이터는 BCD 직렬 출력단자(OUTPUT1)에 출력된다(스텝 6). 또한, 압력 데이터는 램(170)에서 판독되어 디스플레이(60)에 표시된다(스텝 7). 디지털 압력 데이터는 애널로그 신호로 변환되어서 연산증폭기(A1)를 통해서 출력단자(OUTPUT2)에 출력된다(스텝 8). 다음에 이전의 사이클에서 메모리에 기억되어 있는 래치 정보를 인출하고(스텝 9), 이 출력신호가 래치되었는지의 여부를 판별한다(스텝 10). 경보단자(176)로부터의 출력신호가 래치된 경우에는, 출력 데이터가 표시된 루틴으로 제어한다.
그렇지 않은 경우, 압력 데이터가 압력 설정 데이터 보다 큰지의 여부를 판별한다(스텝 11). 압력 데이터가 압력 설정 데이터보다 더 크면, 출력 트랜지스터(TR)를 켠다(스텝 12). 압력 데이터가 압력 설정 데이터보다 작으면, 규정된 시간동안 압력 데이터가 압력 설정 데이터보다 작은 것을 확인하기 위하여 설정수 데이터를 램(170)에서 레지스터(172)로 시프트 시킨다(스텝 13), 설정수 데이터를 감소시킨다(스텝 14). 설정수 데이터가 0가 되면(스텝 15), 출력 트랜지스터(YR)를 켠다(스텝 16). 이 경우에 경보 신호를 단자(176)를 통해 발생시켜 조작자로 하여금 압력 데이터가 압력 설정 데이터보다 적다는 것을 인식시킨다. 경보신호는 래치되어서 메모리에 기억된다(스텝 17). 그때, 조작자는 액츄에이터를 멈추는 것과 같은 적절한 행동을 취한다(도시하지 않았음). 압력 데이터가 압력 설정 데이터보다 크면(스텝 11), 출력 트랜지스터(TR)는 꺼지고(스텝 12), 제어는 스텝 2로 복귀한다.
압력을 받은 유체가 베이스(54)의 통로(72)로부터 챔버(74) 내부로 유입되면, 압력 센서(86)는 압력을 받는 유체에 의해서 화살표(제 5 도)방향으로 밀린다. 압력센서의 출력단자(90)가 결합된 제1의 인쇄회로기판도 또한 화살표 방향으로 밀리며, 결합 돌출부(143a∼143b)에 의해서 제1의 인쇄회로기판(92)을 붙잡고 있는 내부커버(138)와 외부커버(52)도 또한 화살표 방향으로 밀린다. 설명된 실시예에 따르면, 베이스(54)는 외부커버(52)와는 달리 안쪽으로 경사진 웨지(84a∼84d)를 가지며, 외부커버(52)는 웨지(84a∼84d)와 결합하는 후크부재(160a∼160d)를 각각 갖는다. 외부커버(52)가 유체압력을 받아서 베이스(54)에서 떨어져 변위할려고 할 때, 웨지(84a∼84d)와 후크부재(160a∼160d)는 서로 말물린채 굳게 고정되어 있으므로 외부커버(52)가 베이스(54)에서 분리되는 것이 방지된다.
제 10 도 내지 제 14 도는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 압력계를 나타낸다. 이 실시예의 압력계는 전원으로 배터리를 사용한 휴대용이다. 전술한 실시예의 부분과 동일한 부분은 동일한 참고부호 표시하였으며, 상세히 설명하지 않았다. 압력계(50)는 기본적으로 배터리 전원을 수용한 케이싱(200)과, 퀵-커넥트 커플링을 통해서 압력을 받는 유체를 케이싱(200)에 유입시키기 위하여 체크 밸브를 갖는 퀵-커넥트 커플링에 삽입된 가요성관(202)으로 구성된다. 케이싱(200)은 일면에서 전원 스위치(204)와 키이 스위치(SW)를 지탱한다. 압력계(50)의 한쪽 측면에는 압력계(50)에 전력을 공급하기 위한 리드와 압력계(50)로부터 압력계 데이터를 인출하기 위한 리드를 포함하는 다심케이블(도시하지 않았음)이 접속되어 있다.
제 11 도에 도시된 바와 같이, 압력계(50)로부터의 출력신호는 인터페이스(206)에 공급되며, 압력계(50)는 전원스위치(210)를 경유하여 전원배터리(208)에 접속된다. 인터페이스(206)로부터의 출력신호는 마이크로 컴퓨터(212)에 인가되며, 측정된 압력을 기억시키기 위한 램과 같은 전자 메모리(214), 압력을 인쇄하기 위한 프린터(216) 및, 전화선을 통해서 압력 데이터를 주 컴퓨터(도시하지 않았음)에 전송하기 위한 모뎀(218)이 마이크로 컴퓨터(212)에 연결된다. 압력계(50)의 여러가지 요소들은 전원 스위치(21)를 통해서 베터리(208)에 접속된다. 마이크로 컴퓨터(212)는 측정모우드, 메모리 모우드 및 프린트 모우드들중의 하나를 선택하기 위한 짝을 이룬 키이스위치(SW1∼SW3)와, 정보의 여러가지 아이템을 제공하기 위한 텐키 스위치(SW4)에 접속된 데이터 입력단자를 갖는다. 가요성 관(202)은 제 12 도에서 참고부호 300으로 표시된 체크밸브를 갖는 퀵 커넥트 커플링에 부착되어 있다.
제 12 도에 도시된 바와 같이, 상기 커플링(300)은 동심육간 너트(304)로 구성된 단일 구조체의 본질적으로 원통형의 본체(302), 나선형 외부표면을 가지고서 상기 너트(304) 아래로 연장되어 있는 제1원통부(306) 및, 상기 너트(304) 위로 연장되어 있는 제2원통부(308)을 포함한다. 제1원통부(306)는 도시하지 않은 유체관과 나사식으로 결합된다. 제1원통부(306)는 압력을 받고 있는 유체를 유입시키기 위한 제1의 축방향 중앙구멍(310) 및 제1스텝부(314a)에 의해서 제1구멍(310)의 한쪽끝에서 제1구멍(310과 통하는 한쪽끝을 갖는 제1구멍(310)보다 약간 더 큰 직경을 갖는 제2구멍(312)를 갖는다. 제2구멍(312)의 다른쪽끝은 제2 및 제3 스텝부(314b,314c)에 의해서, 점차적으로 더 큰 직경을 갖는 제3 및 제4구멍(316,318)과 상통하도록 되어 있다.
코일 스프링(32)의 일단은 제2구멍(312)을 한정하는 스텝(314a)에 장착되며, 코일 스프링(320)의 타단에는 밸브 본체(322)가 장착된다. 제13 도에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(322)는 전체적 형상이 대체로 원통형으로, 대경의 링형부재(324) 및 소경의 링형부재(326)를 포함한다. 소경부재(326)는 평판(328)과 대경부재(324) 사이에 형성된 스텝(330a,330b)을 지닌 평판(328)을 구비하며, 평판(328)의 외주에는 경사면(332)이 형성된다. 밸브 본체(332)는 설부(tongue)(334a 내지 334d)가 서로 동각도로 배치된 상태에서, 그의 상단으로부터 상면에 걸쳐 축방향으로 함몰된 외주벽을 갖는다. 대경부재(324)는 평판(328) 아래의 개구(336a 내지 336d)를 한정하도록 부분적으로 오목부가 형성된다.
제 12 도와 같이, 링형 스페이서(338)가 밸브 본체(332)의 소경 부재(326)의 외주와 본체(302)에 한정된 제3구멍(316)의 주벽 사이에 슬라이드 가능하게 배치된다. O-링(340)은 스페이서(338) 위에 시일 부재로서 배치된다. O-링(340)은 평판(328)의 경사면(332) 위에 끼워지며 스토퍼(344)의 플랜지(342)에 대해 지지되는 일단을 갖는다. 스토퍼(344)는 제3스텝(314c)상에 위치되고 제4구멍(318)의 주벽에 한정된 홈(346)에 맞물린다.
관 연결기구(348)는 본체(302)에 장착되며, 플랜지(350)를 기진 안내부재(352) 및 외주의 일단에 형성되고 제4 구멍(318)에 장착되는 환상리지(354)를 포함한다. 콜릿(356)은 안내부재(352)에 끼워진 일단을 지니며, 척(358)이 상기 콜릿(356)에 의해 방사상 내축으로 압박된다. 척(358)은 그의 일단에 경사진 결합부를 지니며 해제부싱(362)이 압박 되었을 때 관통 상태로부터 해제된다. 해제부싱(362)은 그안에 한정된 구멍(364)을 갖는다.
제 10 도 내지 제 14 도에 도시된 압력계의 작용 및 효과를 이하에 기술한다. 퀵커넥트 커플링(300)은 그를 통해 가압 유체가 흐르는 유체관(366)에 통상적으로 나사 결합된다. 제 12 도에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(322)는 코일 스프링(320)의 탄성 및 유체관을 통해 흐르는 유입으로 통상, 수직 상방으로 압박된다. O-링(340)은 밸브 본체(322)의 경사면(132) 주위에 끼워지며 본체(302)에서 스토퍼(344)에 대해 지지된다. 그결과, 밸브 본체(322)는 O-링(340) 및 밸브 본체(322)의 평판(328)에 의해 닫혀진다.
다음, 압력계(50)의 전원 스위치(21)가 닫힌다. 압력계, 인터페이스(206), 마이크로 컴퓨터(212), 전자메모리(214), 프린터(216) 및 모뎀(218)이 여기되어 압력계(50)가 사용될 수 있게 된다. 스위치(SW1)는 측정모우드를 선택하기위해 닫혀진다.
유체관(366)의 유압을 측정하기 위해, 압력계(50)의 가요성관(202)이 유체관(366)에 나사 결합된 커플링(300)의 구멍(364)내로 삽입된다. 이때, 관(202)의 단부는 밸브본체(322)의 설부(334a 내지 334)의 말단부와 맞물리는 사이에 유체관(366)을 향하여 밸브본체(322)를 압박한다.
특히 밸브본체(322)는 대경부재(324)의 단부가 제1스텝(314a)에 대해 접할때까지 제2구멍(312)의 주벽을 따라 미끄러진다. 콜릿(356)의 경사진 결합부(360)는 제 14 도에 보인 바와 같이 관(202)내로 침투한다. 따라서, 간(202)은 관 연결기구(348)의 제거에 대하여 고정 유지된다. 다음, 가압 유체가 제1구멍(310), 밸브본체(322)의 개구(336a 내지 336d)를 흐르고, 설부(334a 내지 334d)사이의 홈 내로 평판(328)의 외주를 지나며, 그로부터 유체는 제 14 도에서 화살표 A로 표시한 바와 같이, 압력계(50)내로 관(202)의 통로(368)를 통해 흐른다.
유압은 압력계(50)의 액정 디스플레이(60)에 표시된다. 다음, 스위치(SW2)가 메모리 모
우드를 선택하도록 닫혀진다. 압력계(50)로부터의 일련의 데이터 신호가 인터페이스(206) 및 마이크로 컴퓨터(212)를 통해 인가되어 전자메모리(214)에 기억된다. 그후, 스위치(SW3)는 프린트 모우드를 선택하기 위해 닫혀진다. 전자 메모리(214)에 기억된 유압정보는 프린터(216)에 의해 한 장의 종이(도시되지 않음)에 인쇄된다. 이때, 텐 키이 스위치(SW4)는 압력 데이터가 관련되어 있는 커플링(300)을 지시하기 위해 테이블 입력을 인가하도록 사용되는 것이 바람직하다. 메모리(214)에 기억된 압력 데이터는 예시되지 않은 호스트 컴퓨터에 모뎀(218) 및 전화선을 통해 전송될 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명의 유압 표시는 애널로그식으로 표시하였으나, 간단한 구조를 통해 디지털 식으로 표시될 수 있다. 부르동관이나 다이아프램을 채용한 종래의 압력계와는 달리, 본 발명의 압력계는 간단한 구성과 작은 사이즈로 이루어지며 일체구조의 압력 스위치와 조합될 수 있다. 따라서, 압력 센서에 의해 점유되는 영역은 대단히 감소되어 공간의 효율적 이용을 가능케 하며, 압력계는 용이하게 조작될 수 있다. 압력계의 판독 에러도 감소된다. 내부 커버의 압력센서 및 압력센서에 연결된 전기회로가 배치된 다수의 인쇄회로기판의 그 사이에 삽입된 커넥터를 갖춘 내부커버의 고정 부재에 의해 결합된다.
따라서, 인쇄회로기판을 연결하기 위해 리드를 사용할 필요가 없고, 소요되는 부품점수가 감소되며, 압력계의 조립 절차가 극도로 간단해져 결과적으로 수율을 증대시킨다. 압력계의 부품중 어느 구성품이 사용중 훼손되었을 때 고정부품을 새로운 것으로 교체시키기 위해 외부 커버의 후크 부재를 이탈시켜 외부커버를 벗긴다. 이에따라, 수리절차가 간단해진다.
압력계의 압력단위는 마이크로 컴퓨터에 가변저항기를 연결하고 가변저항기의 각도 설정에 비례한 전압을 판정하기 위해 연속적으로 절환 또는 선택된다. 따라서, 압력 단위는 예컨대 사용자에 의해 외부로부터 용이하게 절환될 수 있다. 각종 노브를 회전시킴으로써 설정될 수 있는 애널로그 압력 설정 및 현재 압력치는 시각적으로 용이하게 체크될 수 있으며, 압력설정은 다지탈식으로 표시될 수 있다. 유체의 현재 압력이 설정압력 이하일때는 출력단자(OUTPUT1)에 접속된 릴레이(도시되지 않음)가 액츄에이터의 작동을 정지하도록 여기되며, 이에따라 압력계는 압력스위치 겸용으로 될 수 있다.
압력계는 압력계 기능 및 압력 스위치 기능을 동시에 지니고 있음에도 불구하고 구조가 간단하며 크기도 작다. 본 발명의 압력계는 배터리에 의해 작은 치수의 디지털 압력계로 동작될 수 있으며, 일체식 프린터를 가질 수도 있다. 따라서, 유압장치의 압력은 간단한 절차를 통해 체크될 수 있다. 특히, 작업자는 압력계를 휴대하여 체크 밸브를 지닌 퀵 커넥트 커플링 내로 압력계의 관을 삽입함에 의해 유체관을 통해 흐르는 유체압력을 측정할 수 있다. 압력은 측정과 동시에 프린트되며, 압력 데이터 항목은 통계 원리에 입각하여 원하는 대로 분석될 수 있다.
본 발명의 단일 압력계를 사용하면, 유체압력이 체크될 다수의 지역에 많은 압력계를 마련할 필요가 없으며, 따라서 저렴한 가격의 압력 측정시스템이 제공될 수 있다.
비록, 본 발명의 바람직한 실시예에 한해 기술하였으나, 첨부된 특허청구범위의 관점을 벗어남이 없이도 여러 가지 수정이나 변경이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 케이싱(200), 상기 케이싱에 배치된 반도체 압력센서(86), 상기 압력 센서(86)에 가압 유체를 유도하기 위한 통로(72,94,368), 유체 압력을 표시하기 위해 상기 케이싱(200)의 일측에 장착된 디스플레이(60), 및 상기 반도체 압력센서(86)에 의해 감지된 유체 압력을 전기적 신호로서 픽업하고, 그 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하며, 그 디지털 신호를 상기 디스플레이(60)상에 디지털치로 표시하기 위한 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수단은 전기적 신호를 애널로그 신호로 픽업하고, 그 애널로그 신호가 규정치보다 높거나 낮을 때 가압 유체에 대하여 그 애널로그 신호를 제어신호 및 경보신호로서 이용하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력계.
  3. 제 1 항에 있어서, 가압 유체에 대한 압력치를 설정하기 위한 설정수단을 더 포함하며, 상기 디스플레이(60)는 상기 설정수단에 의해 설정된 압력치를 표시하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 압력계.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 설정수단은 애널로그 디스플레이(60)를 포함하며, 이에따라 상기 애널로그 디스플레이(60) 위에 표시된 애널로그치와 유체 압체의 디지털 치는 시각적으로 체크 될 수 있는 것을 특징으로 하는 압력계.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 케이싱(200)은 적어도 커버 조립체 및 베이스(54)를 지니며, 상기 반도체 압력센서(86)는 상기 베이스(54)상에 장착되고, 상기 베이스(54)는 상기 반도체 압력센서(86)로 가압 유체를 유도하기 위한 통로(72,94,368)를 갖는 것을 특징으로 하는 압력계.
  6. 제 5 항에 있어서, 전기회로를 지지하고 상기 케이싱(200)에 수용된 인쇄회로기판(92,126,132)을 더 포함하며, 상기 반도체 압력 센서(86)는 상기 인쇄기판(92,126,132)을 직접 지지하는 출력단자(90)를 갖는 것을 특징으로 하는 압력계.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 반도체 압력센서(86)는 상기통로(72,94,368)를 통해 유도된 유체의 압력하에서 상기 케이싱(200)에서 변위 가능한 것을 특징으로 하는 압력계.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 커버 조립체는 내부 커버(138) 및 외부커버(52)로 이루어지며 상기 반도체 압력 센서(86)에 접속된 전자회로 구성품과 인쇄회로기판(92,126,132)을 더 포함하며, 상기 내부 커버(138)는 상기 인쇄회로기판(92,126,132) 및 상기 전자회로 구성품을 지지하고, 상기 외부 커버(52)는 상기 내부 커버(138)를 둘러싸고 상기 디스플레이(60)를 지지하는 것을 특징으로 하는 압력계.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 외부 커버(52)는 상기 베이스(54)에 결합되고 상기 반도체 압력센서(86), 상기 내부 커버(138), 상기 인쇄회로기판(92,126,132), 및 상기 전자회로 구성품을 수용하는 것을 특징으로 하는 압력계.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 베이스(54)는 제1결합수단을 지니고, 상기 외부커버(52)는 제2결합수단을 지니며, 상기 제1 및 제2결합수단은 상기 외부커버(52)와 베이스(54)를 분리가능하게 연결하도록 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 압력계.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제2결합수단이 상기 베이스(54)상에 상기 반도체 압력센서(86)의 변위에 따라 변위될 때 상기 제2결합수단은 상기 제1결합수단과 고정결합하여 변위 가능한 것을 특징으로 하는 압력계.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 베이스(54)는 박스형이며, 상기 제1결합수단은 상기 베이스(54)의 내측으로 유도되는 웨지(84a∼84d)를 포함하고, 상기 제2결합수단은 상기 웨지(84a∼84d)와 맞물려 상기 외부커버(52)로부터 외측으로 유도되는 리지(162a∼162d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력계.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 내부 커버(138)는 상기 인쇄회로 기판(92,126,132)중 적어도 하나와 맞물리는 다수의 핑거부(145a,145b,147a,147b)를 갖는 것을 특징으로 하는 압력계.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 내부커버(138)는 상기 핑거부(145a,145b,147a,147b)에 의해 맞물려진 인쇄회로 기판(92,126,132)을 지지 및 위치시키기 위한 지지돌출부(143a∼143d)를 갖는 것을 특징으로 하는 압력계.
  15. 제 1 항에 있어서, 외부로부터 조정 가능하고 직류 전압이 인가되는 고정단자 및 슬라이드 가능한 단자를 지닌 가변 저항기(RV1,RV2,RV3,RV4)를 더 포함하며, 상기 가변 저항기(RV1,RV2,RV3,RV4)를 조정함에 의해 상기 슬라이드 가능한 단자로부터 발생된 출력 전압(V)이 압력의 단위에 따라 가중되도록 되며, 상기 압력의 단위들은 각각의 출력전압(V)에 대해 상기 디스플레이(60)상에 디지털 식으로 선택적으로 표시되는 것을 특징으로 하는 압력계.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 압력계(50)에 전원을 공급하기 위한 배터리(208)를 더 포함하며, 상기 배터리(208)와 압력계(50)는 일체구조로 조합되는 것을 특징으로 하는 압력계.
  17. 제 15 항에 있어서, 전자 메모리(214)를 더 포함하며, 상기 전자 메모리(214)와 압력계(50)는 일체 구조로 조합되는 것을 특징으로 하는 압력계.
  18. 제 15 항에 있어서, 프린터(216)를 더 포함하며, 상기 프린터(216)와 압력계(50)는 일체 구조로 조합되는 것을 특징으로 하는 압력계.
  19. 제 15 항에 있어서, 모뎀(218)을 더 포함하며, 상기 모뎀(218)과 압력계(50)는 일체 구조로 조합되는 것을 특징으로 하는 압력계.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 수단은 전기적 신호를 애널로그신호로 픽업하고, 그 애널로그 신호가 규정치보다 높거나 낮을 때 가압유체에 대하여 그 애날로그 신호를 제어신호 또는 경보신호로서 이용하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력계.
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