KR20150032060A - 대유량 레귤레이터용 압력조절방법 - Google Patents
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Abstract
대유량 레귤레이터용 압력조절장치가 개시되어 있다.
개시된 대유량 레귤레이터용 압력조절장치는, 대유량 레귤레이터와 연결되어, 대유량 레귤레이터로 기압을 제공하는 리시버 탱크; 상기 리시버 탱크와 대유량 레귤레이터 사이에 마련되어, 리시버로부터 대유량 레귤레이터로 유입되는 기압값을 감지하는 기압 감지센서; 상기 리시버 탱크로 유입되는 기압을 선택적으로 가압하여, 리시버 탱크로 유입되는 기압이 규정압이 되도록 조절하는 가압용 솔레노이드밸브; 및 상기 기압 감지센서 및 가압용 솔레노이드밸브와 전기적으로 연결되어, 상기 기압 감지센서에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 낮을 경우 가압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 기압값을 설정압으로 높이고, 상기 기압 감지센서에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 높을 경우 가압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 기압값을 설정압으로 낮추는 제어부를 포함하는 것이다.
개시된 대유량 레귤레이터용 압력조절장치는, 대유량 레귤레이터와 연결되어, 대유량 레귤레이터로 기압을 제공하는 리시버 탱크; 상기 리시버 탱크와 대유량 레귤레이터 사이에 마련되어, 리시버로부터 대유량 레귤레이터로 유입되는 기압값을 감지하는 기압 감지센서; 상기 리시버 탱크로 유입되는 기압을 선택적으로 가압하여, 리시버 탱크로 유입되는 기압이 규정압이 되도록 조절하는 가압용 솔레노이드밸브; 및 상기 기압 감지센서 및 가압용 솔레노이드밸브와 전기적으로 연결되어, 상기 기압 감지센서에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 낮을 경우 가압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 기압값을 설정압으로 높이고, 상기 기압 감지센서에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 높을 경우 가압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 기압값을 설정압으로 낮추는 제어부를 포함하는 것이다.
Description
본 발명은 대유량 레귤레이터용 압력조절장치 및 압력조절방법에 관한 것이다.
더 상세하게는, 대유량의 압력 조절시에도 안정적이며, 정밀하고 신속한 압력 제어가 가능한 대유량 레귤레이터용 압력조절장치 및 압력조절방법에 관한 것이다.
종래의 레귤레이터 제어방법에서는 출력 전압만 피드백하는 전압 제어 방식을 채용하고 있었다.
이러한 전압 제어 방식을 이용하여 스위칭 레귤레이터의 주파수 특성을 개선하기 위하여, 출력 전압과 출력 전류를 피드백하는 전류 제어 방식을 이용하고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 또한, 같은 방법으로서, 출력 전압 피드백으로부터 근사 미분기를 이용하여 안정성을 향상시키는 PID 제어 방식을 이용하고 있다.
전압 제어 방식을 이용한 스위칭 레귤레이터는 인덕터 전류를 제어하여, 그 인덕터 전류로 출력 평활 커패시터를 충전함으로써, 미리 정해진 정전압에서 소정의 출력 전압을 생성한다. 이러한 스위칭 레귤레이터에서는, 출력 전압을 제어하기 위하여 출력 전압이 피드백되어 출력 전류가 생성되기 때문에, 스위칭 레귤레이터는 그 스위칭 레귤레이터의 고유한 특성으로서 2차 공진 주파수 특성을 갖는다. 이 공진 주파수 특성은 제어 루프의 안정성을 떨어뜨리고 스위칭 레귤레이터의 구조를 복잡하게 한다. 따라서, 안정성을 유지하기 위해서는 제어 루프의 이득을 낮추어야 하므로, 과도 응답 특성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 전압 제어 방식을 이용한 출력 전압 피드백 타입의 스위칭 레귤레이터의 주파수 특성을 개선하기 위해서, 출력 전압과 출력 전류를 피드백하는 전류 제어 방식을 이용하고 있다. 출력 전류를 피드백하여 출력 전류를 제어하기 때문에, 스위칭 레귤레이터는 1차 주파수 특성을 갖고 제어가 용이하게 이루어진다. 따라서, 제어 루프의 이득을 높여 스위칭 레귤레이터의 과도 응답 특성을 개선하는 것이 가능하다.
그러나, 전류 제어 방식에서는 전류를 전압으로 변환하여 피드백하기 때문에 전류 감지 저항기가 필요하다. 전류 감지 저항기의 저항값이 크면, 스위칭 레귤레이터의 효율이 악화되므로, 전류 감지 저항기에는 수십 mΩ을 갖는 저항기를 사용해야 한다. 그러나, 이러한 저항기는 고가이다. 또한, 전류 감지 저항기에 의한 감지 전압이 미소 전압이기 때문에, 그 미소 전압이 노이즈의 영향을 받기 쉽다는 문제가 있다. 또, 이러한 전류 감지 저항기를 사용하지 않는 방법으로서, 드라이버 트랜지스터의 온 저항(on-resistance)을 이용하는 방법(드라이버 트랜지스터의 드레인 전압을 이용하는 방법)을 채용하고 있다. 이 방법은, 저항기를 사용하지 않기 때문에, 비용 및 효율 면에서 전류 감지 저항기를 사용하는 경우보다 더 유리하다.
그러나, 드라이버 트랜지스터의 스위칭 때문에, 드라이버 트랜지스터가 온으로 전환될 때의 드레인 전압을 검출하기 위한 타이밍을 조정하기가 곤란하다. 또한, 드라이버 트랜지스터의 스위칭 서지(switching surge)가 발생하기 때문에, 드라이버 트랜지스터가 온으로 전환된 직후의 전압을 검출할 수 없으므로, 그 검출 타이밍의 지연이 발생한다는 점에서 문제가 있다. 또한, 전류 감지 저항기를 사용하는 방법과 마찬가지로, 미소 전압을 이용하기 때문에, 그 미소 전압이 노이즈의 영향을 매우 받기 쉽다는 점도 문제이다. 또, 전류 제어 방식을 이용한 스위칭 레귤레이터에서는, PWM 제어의 온 듀티 사이클이 50%를 넘으면 저조파(subharmonic) 공진이 발생한다.
이 저조파 공진을 제거하기 위해서는 슬로프(slope) 보상 회로가 필요하다. 이러한 슬로프 보상 회로는 구조가 복잡하고 그 조정이 매우 어렵다.
또, 출력 전압 피드백으로부터 근사 미분기를 이용하여 안정성을 향상시키는 PID 제어 방식에서는 이론적으로 출력 전압의 미분치가 피드백된다. 다시 말해, 출력 전류와 인덕터 전류와의 차분에 가까운 값이 피드백된다.
따라서, 전류 제어 방식에서와 유사한 주파수 특성을 가질 수 있다. 그러나, PID 제어 방식의 스위칭 레귤레이터에서는, 평활 용량으로부터의 ESR나 스위칭 레귤레이터의 출력 노드로부터의 서지 전압에 의해서, 출력 전압에 큰 고주파수 노이즈가 중첩된다. 미분기를 이용하는 구조에서는 분명히 이러한 고주파수 노이즈가 오동작의 원인이 될 수 있다.
이런 식으로, 전류 제어 방식은 응답 특성이 좋다고 하는 장점이 있는 반면, 전압 제어 방식에 비해 단점도 많다. PID 제어 방식은 미분기를 이용하기 때문에 노이즈에 약하다. 이들 사실에 기초하여, 현재 전압 제어 방식을 이용하는 스위칭 레귤레이터가 많다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주요 목적은 대유량 레귤레이터의 압력을 안정적으로 제어할 수 있는 대유량 레귤레이터용 압력조절장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 리시버, 가압용 솔밸브 및 감압용 솔밸브를 유기적으로 연계하여 대유량 레귤레이터의 압력을 제어할 수 있는 대유량 레귤레이터용 압력조절장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 장치를 이용한 압력조절방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면,
대유량 레귤레이터 내부의 압력을 조절하기 위한 대유량 레귤레이터용 압력조절시스템으로서, 상기 압력조절시스템은,
상기 대유량 레귤레이터와 연결되어, 대유량 레귤레이터로 기압을 제공하는 리시버 탱크; 상기 리시버 탱크와 대유량 레귤레이터 사이에 마련되어, 리시버로부터 대유량 레귤레이터로 유입되는 기압값을 감지하는 기압 감지센서; 상기 리시버 탱크로 유입되는 기압을 선택적으로 가압하여, 리시버 탱크로 유입되는 기압이 규정압이 되도록 조절하는 가압용 솔레노이드밸브; 및 상기 기압 감지센서 및 가압용 솔레노이드밸브와 전기적으로 연결되어, 상기 기압 감지센서에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 낮을 경우 가압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 기압값을 설정압으로 높이고, 상기 기압 감지센서에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 높을 경우 가압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 기압값을 설정압으로 낮추는 제어부를 포함하는 대유량 레귤레이터용 압력조절장치가 제공된다.
또한, 본 발명은 상기 리시버 탱크 내의 압력을 감압하기 위한 감압용 솔레노이드밸브를 더 포함하되, 상기 감압용 솔레노이드밸브의 동작은 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 관점에 따르면, 상기 리시버 탱크로부터 대유량 레귤레이터의 내부로 유입되는 압력값을 기압 감지센서에 의해 감지하는 기압 감지단계; 상기 기압 감지센서에서 감지된 기압값이 설정압력보다 낮으면 상기 제어부에 의해 상기 가압용 솔레노이드 밸브를 작동시켜서 리시버 탱크로 향하는 기압을 설정압력에 준하게 승압하고, 기압 감지센서에서 감지된 기압값이 설정압력보다 높으면 상기 제어부에 의해 상기 가압용 솔레노이드 밸브를 작동시켜서 리시버 탱크로 향하는 기압을 설정압력에 준하게 감압하는 압력 조절단계; 및 상기 리시버 탱크 내의 압력을 현재 압력보다 감압하기 위해, 상기 제어부에 의해 상기 감압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 리시버 탱크 내의 압력을 대기중으로 배출하는 감압단계를 포함하는 대유량 레귤레이터용 압력조절장치를 이용한 압력조절방법이 제공된다.
이상의 본 발명은, 대유량 레귤레이터 내의 압력을 조절함에 있어서 제어부에 의해 가압용 솔레노이드밸브 또는 감압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 적절히 조절함으로써, 대유량 레귤레이터 내의 압력을 안정적이고, 정밀하며, 빠른 응답속도로 제어할 수 있어서 신뢰도가 높다.
도 1은 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치의 구성도로서, 가압용 솔레노이드밸브가 작동되는 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치의 구성도로서, 감압용 솔레노이드밸브가 작동되는 계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치를 이용하는 압력조절방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치의 구성도로서, 감압용 솔레노이드밸브가 작동되는 계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치를 이용하는 압력조절방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는 "의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치의 구성도로서, 가압용 솔레노이드밸브가 작동되는 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치의 구성도로서, 감압용 솔레노이드밸브가 작동되는 계통도이다.
도 1 및 2를 참고하면, 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치(100)는 대유량 레귤레이터(R) 내부의 압력을 조절하기 위한 것으로, 리시버 탱크(110), 기압 감지센서(120), 가압용 솔레노이드밸브(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
리시버 탱크(110)는 상기 대유량 레귤레이터(R)의 압력유입포트(R1)과 연결되게 설치되어, 압력 기체를 일시 저장하는 역할을 한다.
기압 감지센서(120)는 상기 리시버 탱크(110)로부터 상기 대유량 레귤레이터(R)로 유입되는 기압을 실시간으로 센싱하여 상기 제어부(140)로 전송해 주는 역할을 한다.
가압용 솔레노이드밸브(130)는 상기 리시버 탱크(110)의 인렛(inlet) 측에 설치된 채, 상기 제어부(140)에 의해 개폐 및 개방정도가 제어된다. 즉, 상기 가압용 솔레노이드밸브(130)는 제어부(140)에 의해 조작되면서 리시버 탱크(110)로 유입되는 기압을 높게 또는 낮게 조절해 준다.
제어부(140)는 상기 기압 감지센서(120) 및 가압용 솔레노이드밸브(130)와 전기적으로 연결되어, 기압 감지센서(120)에서 센싱된 압력값에 따라 가압용 솔레노이드밸브(130)의 조작을 제어하는 역할을 한다.
즉, 제어부(140)는 상기 기압 감지센서(120)에서 센싱된 기압값이 설정압(대유량 레귤레이터내의 설정압력) 보다 낮을 경우 가압용 솔레노이드밸브(130)를 작동시켜서 기압값이 설정압이 되도록 높임 제어를 하게 된다.
반면, 상기 기압 감지센서(120)에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 높을 경우에는 가압용 솔레노이드밸브(130)를 작동시켜서 기압값이 설정압이 되도록 낮춤 제어를 하게 된다.
본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치(100)는 감압용 솔레노이드밸브(150)를 더 포함한다.
상기 감압용 솔레노이드밸브(150)는 상기 제어부(140)와 연결된 채, 제어부(140)의 제어명령에 의해 그 동작이 제어되는 것으로, 상기 리시버 탱크(110) 내의 현재 압력을 감압하기 위해 리시버 내의 압력을 외부로 배출하는 역할을 한다.
여기서, 상기 감압용 솔레노이드밸브(150)가 개방되는 경우에는 상기 가압용 솔레노이드밸브(130)는 닫힘 조작되어 리시버 탱크(110) 내의 기압이 가압용 솔레노이드밸브(130)로 역류되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 대유량 레귤레이터용 압력조절장치(100)를 이용하는 압력조절방법을 설명한다.
1 단계, 기압 감지단계이다(S10).
즉, 상기한 기압 감지단계는 상기 리시버 탱크(110)로부터 대유량 레귤레이터(R)의 내부로 유입되는 압력값을 기압 감지센서(120)에 의해 실시간으로 감지하는 단계로서, 감지된 기체 압력값은 상기한 제어부(140)로 전송된다.
2 단계, 압력 조절단계이다(S20).
즉, 상기한 압력 조절단계는 상기 기압 감지센서(120)에서 감지된 기압값이 설정압력보다 낮으면 상기 제어부에 의해 상기 가압용 솔레노이드밸브(130)를 작동시켜서 리시버 탱크(110)로 향하는 기압을 설정압력에 준하게 승압한다.
반면, 기압 감지센서(120)에서 감지된 기압값이 설정압력보다 높으면 상기 제어부에 의해 상기 가압용 솔레노이드밸브(130)를 작동시켜서 리시버 탱크(110)로 향하는 기압을 설정압력에 준하게 감압하는 단계이다.
이와 같이, 기압 감지센서(120)에 의해 센싱된 압력값에 따라 대유량 레귤레이터(R)로 유입되는 압력값이 설정된 압력값을 유지할 수 있도록 실시간으로 조절하는 단계이다. 이러한 실시간 제어를 통해 가압용 솔레노이드밸브(130)가 빠르게 응답하게 되므로 대유량 레귤레이터(R)의 내부 압력을 신속하고 정확하게 제어할 수 있게 된다.
3 단계, 감압단계이다(S30).
즉, 상기한 감압단계는 상기 리시버 탱크(110) 내의 압력을 현재 압력보다 감압하기 위해, 상기 제어부(140)에 의해 상기 감압용 솔레노이드밸브(150)를 작동시켜서 리시버 탱크(110) 내의 압력을 대기중으로 배출하는 단계이다.
따라서, 리시버 탱크(110)의 기압을 낮춰서 대유량 레귤레이터(R)로 유입되는 기압을 낮출 수 있게 된다.
이상의 본 발명은 몇몇의 장치, 방법 및 제조 부품들이 본원에 설명되지만, 본원의 범위는 그것들에 제한되는 것은 아니다. 반대로, 본원은 문언그대로 또는 균등론하에서 첨부된 청구범위의 범위내에 정당하게 들어가는 모든 실시예를 포함한다.
100 : 대유량 레귤레이터용 압력조절장치
110 : 리시버 탱크
120 : 기압 감지센서
130 : 가압용 솔레노이드밸브
140 : 제어부
150 : 감압용 솔레노이드밸브
110 : 리시버 탱크
120 : 기압 감지센서
130 : 가압용 솔레노이드밸브
140 : 제어부
150 : 감압용 솔레노이드밸브
Claims (3)
- 대유량 레귤레이터 내부의 압력을 조절하기 위한 대유량 레귤레이터용 압력조절시스템으로서,
상기 압력조절시스템은,
상기 대유량 레귤레이터와 연결되어, 대유량 레귤레이터로 기압을 제공하는 리시버 탱크;
상기 리시버 탱크와 대유량 레귤레이터 사이에 마련되어, 리시버로부터 대유량 레귤레이터로 유입되는 기압값을 감지하는 기압 감지센서;
상기 리시버 탱크로 유입되는 기압을 선택적으로 가압하여, 리시버 탱크로 유입되는 기압이 규정압이 되도록 조절하는 가압용 솔레노이드밸브; 및
상기 기압 감지센서 및 가압용 솔레노이드밸브와 전기적으로 연결되어, 상기 기압 감지센서에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 낮을 경우 가압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 기압값을 설정압으로 높이고, 상기 기압 감지센서에서 센싱된 기압값이 설정압 보다 높을 경우 가압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 기압값을 설정압으로 낮추는 제어부;
를 포함하는 대유량 레귤레이터용 압력조절장치.
- 제1항에 있어서,
상기 리시버 탱크 내의 압력을 감압하기 위한 감압용 솔레노이드밸브를 더 포함하되, 상기 감압용 솔레노이드밸브의 동작은 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 대유량 레귤레이터용 압력조절장치.
- 제1항 또는 제2항에 기재된 대유량 레귤레이터용 압력조절장치를 이용하는 압력조절방법으로서,
상기 리시버 탱크로부터 대유량 레귤레이터의 내부로 유입되는 압력값을 기압 감지센서에 의해 감지하는 기압 감지단계;
상기 기압 감지센서에서 감지된 기압값이 설정압력보다 낮으면 상기 제어부에 의해 상기 가압용 솔레노이드 밸브를 작동시켜서 리시버 탱크로 향하는 기압을 설정압력에 준하게 승압하고, 기압 감지센서에서 감지된 기압값이 설정압력보다 높으면 상기 제어부에 의해 상기 가압용 솔레노이드 밸브를 작동시켜서 리시버 탱크로 향하는 기압을 설정압력에 준하게 감압하는 압력 조절단계; 및
상기 리시버 탱크 내의 압력을 현재 압력보다 감압하기 위해, 상기 제어부에 의해 상기 감압용 솔레노이드밸브를 작동시켜서 리시버 탱크 내의 압력을 대기중으로 배출하는 감압단계;
를 포함하는 대유량 레귤레이터용 압력조절장치를 이용한 압력조절방법.
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| KR1020130112059A KR101549480B1 (ko) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | 대유량 레귤레이터용 압력조절방법 |
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| KR1020130112059A KR101549480B1 (ko) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | 대유량 레귤레이터용 압력조절방법 |
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| KR101549480B1 KR101549480B1 (ko) | 2015-09-03 |
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| KR1020130112059A KR101549480B1 (ko) | 2013-09-17 | 2013-09-17 | 대유량 레귤레이터용 압력조절방법 |
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| KR (1) | KR101549480B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102165270B1 (ko) * | 2019-09-23 | 2020-10-13 | (주)하이비젼시스템 | 압력챔버를 이용한 테스트 압력 공급 장치 및 방법 |
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2013
- 2013-09-17 KR KR1020130112059A patent/KR101549480B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102165270B1 (ko) * | 2019-09-23 | 2020-10-13 | (주)하이비젼시스템 | 압력챔버를 이용한 테스트 압력 공급 장치 및 방법 |
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| KR101549480B1 (ko) | 2015-09-03 |
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