KR100517110B1 - 견인 전동기의 진동 및 속도 동시측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 견인 전동기의 진동 및 속도 동시측정장치 및 그 측정방법에 관한 것으로, 견인전동기에 설치되는 속도센서와; 상기 속도센서에서 출력되는 펄스의 주파수를 속도값으로 변환하는 주파수/속도 변환부와; 상기 주파수/속도 변환부에서 입력되는 속도값을 디지털값으로 변환하는 속도 A/D변환부와; 상기 견인전동기의 진동을 측정하는 진동측정기와; 상기 진동측정기에서 입력되는 진동값을 디지털값으로 변환하는 진동 A/D변환부와; 상기 속도 및 진동 A/D변환부에서 입력되는 속도 및 진동 디지털값을 저장하는 버퍼와; 상기 버퍼에 저장된 속도 및 진동 디지털값을 읽어들여 읽어들인 시간과 함께 메모리부에 저장하고, 키입력부에서 입력되는 표시신호에 따라 상기 메모리부에 저장된 속도값 및 진동값을 각 시간별로 동시에 표시하도록 제어하는 제어부와; 상기 제어부의 표시제어신호에 따라 상기 측정된 속도값 및 진동값을 표시하는 표시부와; 상기 제어부에 명령 및 데이터를 입력하는 키입렵부로 구성되어 속도와 진동을 동시에 표시하여 특정 속도에서 정확한 진동을 측정할 수 있어서 속도별 진동 패턴에 대한 정확한 분석을 할 수 있다.

Description

견인 전동기의 진동 및 속도 동시측정장치 및 그 측정방법{Apparatus for measuring simultaneously vibration and rotation speed of hauling motor and method thereof}

본 발명은 견인 전동기의 진동 및 속도 동시측정장치 및 그 측정방법에 관한 것으로, 특히 견인전동기에 진동센서와 속도센서를 부착하고 2개의 센서로부터 입력되는 감지값들을 동시에 버퍼에 저장하여 읽어들임으로써 진동과 회전 속도를 동시에 측정하고 표시할 수 있는 견인전동기의 진동 및 속도 동시측정 장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.

전기철도차량에 추진동력을 제공하는 견인전동기는 자계 중에서 전류가 흐르는 도체에 작용하는 전자력에 의해 회전력을 발생시킨다. 견인전동기의 회전에 따라 진동이 발생하고 이 진동은 차량의 안전성 및 승차감에 영향을 주게 된다.

따라서, 견인전동기를 차량에 탑재하기 전에 견인전동기를 각 속도별로 진동을 측정한다. 이때 견인전동기를 지정된 속도로 회전시키게 되는데, 속도는 부하전류에 역비례하고 토크는 부하전류에 비례하므로 부하전류가 일정하지 않으면 속도는 항상 변동하게 된다.

또한, 종래에는 견인전동기의 속도와 진동을 측정하기 위해 도1에 도시된 바와 같이 속도측정기(3)와 진동측정기(4)를 사용했다. 속도측정기(3)는 견인전동기 (1)의 회전축에 설치된 속도센서가 회전축의 회전에 따라 단속되는 광신호를 출력하면 그 신호를 펄스로 변환하고 그 펄스의 주파수로부터 속도를 산출하여 표시한다.

마찬가지로, 진동측정기(4)는 견인전동기(1)의 상하 좌우 및 전후부에 설치된 진동센서(2)로부터 진동신호를 입력받아서 그 모니터에 표시한다. 이때 측정자는 속도센서(3)의 모니터에 표시된 속도값을 읽어서 확인하고 동시에 진동측정기 (4)의 모니터에 표시된 진동값을 읽어서 함께 기록하는 방식이었다.

이러한 종래의 측정방법은 측정자가 눈으로 속도측정기와 진동측정기의 모니터를 읽어 그 속도값과 진동값을 기록하였기 때문에 속도값을 읽고 다음 진동값을 읽을 때 시간적 차이로 인해 어떤 속도값에 대해 실제 그것에 대응하는 정확한 진동값을 측정할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 견인전동기의 회전 속도에 대응한 진동값을 정확하게 측정할 수 있는 견인 전동기의 진동 및 속도 동시 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 견인전동기의 속도와 진동을 측정하여 동시에 버퍼에 저장하고 시간과 함께 저장하여 속도와 진동을 동시에 표시할 수 있는 견인 전동기의 진동 및 속도 동시 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 견인전동기의 진동 및 속도 동시 측정장치는 견인전동기에 설치되는 속도센서와; 상기 속도센서에서 출력되는 펄스의 주파수를 속도값으로 변환하는 주파수/속도 변환부와; 상기 주파수/속도 변환부에서 입력되는 속도값을 디지털값으로 변환하는 속도 A/D변환부와; 상기 견인전동기의 진동을 측정하는 진동측정기와; 상기 진동측정기에서 입력되는 진동값을 디지털값으로 변환하는 진동 A/D변환부와; 상기 속도 및 진동 A/D변환부에서 입력되는 속도 및 진동 디지털값을 저장하는 버퍼와; 상기 버퍼에 저장된 속도 및 진동 디지털값을 읽어들여 읽어들인 시간과 함께 메모리부에 저장하고, 키입력부에서 입력되는 표시신호에 따라 상기 메모리부에 저장된 속도값 및 진동값을 각 시간별로 동시에 표시하도록 제어하는 제어부와; 상기 제어부의 표시제어신호에 따라 상기 측정된 속도값 및 진동값을 표시하는 표시부와; 상기 제어부에 명령 및 데이터를 입력하는 키입력부로 구성된다.

본 발명에 의한 견인전동기의 진동 및 속도 동시 측정장치의 버퍼는 2개의 병렬 시프트레지스터로 구성하여 제어부에서 출력되는 클럭신호(CLK)에 따라 속도 및 진동 A/D변환부로부터 데이터를 각각 입력받아 저장하도록 구성한다.

본 발명에 의한 견인전동기의 진동 및 속도 동시 측정장치의 제어부는 제어신호를 상기 병렬 시프트레지스터의 클럭신호로서 입력할 때, 속도 및 진동 A/D변환부의 샘플링 주파수와 동일한 주파수로 입력함으로써 샘플링 주파수와 동일한 주파수로 속도 및 진동에 대한 디지털 데이터를 저장할 수 있다.

본 발명에 의한 견인전동기의 진동 및 속도 동시 측정방법은 키입력부로부터 저장키가 입력되었는지를 확인하는 단계와; 저장키가 입력되었으면, 저장시작 시간을 기록하고, 버퍼로부터 속도 데이터와 진동데이터를 읽어들여 메모리부에 저장하는 단계와; 속도 데이터와 진동 데이터를 저장한 후, 저장 종료시간을 기록하는 단계와; 키입력부로부터 표시명령이 입력된 경우 시간이 입력되었는지를 판단하고, 그 입력된 시간에 해당하는 속도 및 진동 데이터를 표시부에 표시한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명한다.

도2에 본 발명에 의한 견인전동기의 진동측정장치의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.

본 발명에 의한 견인전동기의 진동 및 속도 측정장치는 견인전동기(10)에 설치되는 속도센서(12)와; 상기 속도센서(12)에서 출력되는 펄스의 주파수를 속도값으로 변환하는 주파수/속도 변환부(14)와; 상기 주파수/속도 변환부(14)에서 입력되는 속도값을 디지털값으로 변환하는 속도 A/D변환부(15)와; 상기 견인전동기(10)의 진동을 측정하는 진동측정기(13)와; 상기 진동측정기(13)에서 입력되는 진동값을 디지털값으로 변환하는 진동 A/D변환부(16)와; 상기 속도 및 진동 A/D변환부 (15,16)에서 입력되는 속도 및 진동 디지털값을 저장하는 버퍼(17)와; 상기 버퍼 (17)에 저장된 속도 및 진동 디지털값을 읽어들여 읽어들인 시간과 함께 메모리부 (19)에 저장하고, 키입력부(21)에서 입력되는 표시신호에 따라 상기 메모리부(19)에 저장된 속도값 및 진동값을 각 시간별로 동시에 표시하도록 제어하는 제어부 (18)와; 상기 제어부(18)의 표시제어신호에 따라 상기 측정된 속도값 및 진동값을 표시하는 표시부(20)와; 상기 제어부(18)의 제어에 따라 상기 속도값 및 진동값을 각 시간별로 저장하는 메모리부(19)와; 상기 제어부(18)에 표시신호를 입력하는 키입력부(21)로 구성된다.

견인전동기(10)는 지면에 고정되어 설치되고, 그 전후, 좌우 및 상하에 진동센서(11)가 설치된다. 견인전동기(10)의 전후, 좌우 및 상하에서 진동센서(11)에 의해 감지된 진동들은 진동측정기(13)에 입력되어 그 평균값이 산출되어 진동 A/D변환부(16)로 출력된다. 진동 A/D변환부(16)는 입력된 아날로그 진동값을 디지털값으로 변환하여 버퍼(17)로 출력한다.

한편, 견인전동기(6)의 회전축에 설치된 속도센서(12)는 회전축의 회전 속도에 따른 펄스를 출력한다. 속도센서(12)에서 출력된 펼스는 주파수/속도 변환부 (14)에 입력되고, 주파수/속도 변환부(14)는 펄스의 주파수를 속도로 변환하여 출력한다. 속도 A/D변환부(15)는 주파수/속도 변환부(14)에서 출력된 아날로그 속도값을 디지털값으로 변환하여 버퍼(17)로 출력한다.

버퍼(17)는 제어부(18)로부터 입력되는 제어신호에 따라 속도 및 진동 A/D변환부(15,16)로부터 입력받아 속도 및 진동에 대한 디지털 데이터를 저장한다. 버퍼(17)는 2개의 병렬 시프트레지스터(31,32)와 같은 저장장치로 구성하여 제어부 (18)에서 출력되는 클럭신호(CLK)에 따라 속도 및 진동 A/D변환부(15,16)로부터 데이터를 각각 입력받아 저장하도록 구성한다.

제어부(18)는 제어신호를 상기 병렬 시프트레지스터(31,32)의 클럭신호로서 입력할 때, 속도 및 진동 A/D변환부(15,16)의 샘플링 주파수(sampling frequency)와 동일한 주파수로 입력함으로써 제어부(18)는 샘플링 주파수와 동일한 주파수로 속도 및 진동에 대한 디지털 데이터를 저장할 수 있다.

따라서, 속도 및 진동 A/D변환부(15,16)의 샘플링 주파수와 제어신호의 주파수는 동일하거나 속도 및 진동 A/D변환부(15,16)의 샘플링 주파수가 더 높아야 한다.

왜냐하면 제어신호의 주파수가 더 높을 경우 동일한 데이터, 즉 아직 다음 샘플링이 되지 않은 상태에서 전과 동일한 데이터를 읽어들일 수 있으므로 이러한 오류를 방지하기 위해서이다.

이렇게 버퍼(17)에 저장된 속도 및 진동 데이터를 제어부(18)는 읽어들여 메모리부(19)에 저장한다. 이때 상기 속도 및 진동 데이터를 읽어들인 시간도 함께 저장하여 시간변화에 따른 속도 및 진동 데이터의 변화를 표시할 수 있도록 한다. 예를 들면, 1분 동안 견인전동기(10)의 회전 속도를 3,000rpm에서 4,000rpm으로 높일 때, 진동의 변화상태를 저장할 수 있다.

측정자는 키입력부(21)를 통해 표시명령을 제어부(18)에 입력하게 되는데, 표시명령을 입력받은 제어부(18)는 메모리부(19)로부터 상기 1분 동안 일정기간동안 견인전동기(10)의 회전 속도를 3,000rpm에서 4,000rpm으로 변화할 때 진동의 변화 상태를 보일 수도 있고, 또한 측정자가 상기 1분 중 20초부터 40초까지 시간을 지정하여 표시하도록 시간과 표시명령을 입력하면 제어부(18)는 20초부터 40초까지의 견인전동기(10)의 회전 속도와 그에 따른 진동상태를 표시한다.

도4에 본 발명에 의하여 측정한 속도 및 진동 데이터를 동시에 표시하는 방법을 나타내는 플로우차트가 도시된다.

제어부(18)는 키입력부(21)로부터 저장키가 입력되었는지를 확인하고(S1), 저장키가 입력되었으면, 저장시작 시간을 기록하고(S2), 버퍼(17)의 제1병렬 시프트레지스터(31)로부터 속도 데이터와 제2병렬 시프트레지스터(32)로부터 진동데이터를 읽어들여 메모리부(19)에 저장한다(S3).

버퍼(17)는 속도 데이터를 저장하는 제1병렬 시프트레지스터(31)와 진동 데이터를 저장하는 제2병렬 시프트레지스터(32)로 되어 있으므로 제1병렬 시프트레지스터(31)로부터 속도 데이터를 읽어들여 메모리부(19)에 저장한 후, 제2병렬 시프트레지스터(32)로부터 진동 데이터를 읽어들여 메모리부(19)에 저장한다. 이 순서는 정해진 것은 아니며 반대로 진동 데이터를 읽어들인 후 속도 데이터를 읽어들여도 전과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

속도 데이터와 진동 데이터를 저장한 후, 저장 종료시간을 기록한다(S4). 이어서 키입력부(21)로부터 표시명령이 입력되었는지를 판단하고(S5), 표시명령이 입력되지 않은 경우, 단계 S1으로 되돌아간다. 표시명령이 입력된 경우 시간이 입력되었는지를 판단하고(S6), 시간이 입력되지 않은 경우, 상기 저장한 속도 및 진동 데이터를 동시에 표시부(20)에 표시한다. 시간이 입력된 경우, 그 입력된 시간에 해당하는 속도 및 진동 데이터를 표시부(20)에 표시한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 버퍼를 사용하여 속도센서와 진동측정장치에서 측정한 속도와 진동을 동시에 저장하고, 그 저장된 데이터를 다시 메모리부에 저장함으로써 속도와 진동을 동시에 표시하여 특정 속도에서 정확한 진동을 측정할 수 있어서 속도별 진동 패턴에 대한 정확한 분석을 할 수 있다.

도1은 종래의 견인전동기의 진동측정 장치를 나타내는 설명도,

도2는 본 발명에 의한 견인전동기의 속도 및 진동 동시측정장치의 구성을 나타내는 블록도,

도3은 본 발명에 의한 버퍼의 구성을 나타내는 블록도,

도4는 본 발명에 의한 견인전동기의 속도 및 진동 동시측정장치의 측정방법을 나타내는 플로우차트이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10:견인전동기 11:진동센서 12:속도센서

13:진동측정기 14:주파수/속도 변환부 15:속도 A/D변환부

16:진동 A/D변환부 17:버퍼 18:제어부

19:메모리부 20:표시부 21:키입력부

Claims (4)

1. 견인전동기(10)에 설치되는 속도센서(12)와;

   상기 속도센서(12)에서 출력되는 펄스의 주파수를 속도값으로 변환하는 주파수/속도 변환부(14)와;

   상기 주파수/속도 변환부(14)에서 입력되는 속도값을 디지털값으로 변환하는 속도 A/D변환부(15)와;

   상기 견인전동기(10)의 진동을 측정하는 진동측정기(13)와;

   상기 진동측정기(13)에서 입력되는 진동값을 디지털값으로 변환하는 진동 A/D변환부(16)와;

   상기 속도 및 진동 A/D변환부(15,16)에서 입력되는 속도 및 진동 디지털값을 저장하는 버퍼(17)와;

   상기 버퍼(170에 저장된 속도 및 진동 디지털값을 읽어들여 읽어들인 시간과 함께 메모리부(19)에 저장하고, 키입력부(21)에서 입력되는 표시신호에 따라 상기 메모리부(19)에 저장된 속도값 및 진동값을 각 시간별로 동시에 표시하도록 제어하는 제어부(18)와;

   상기 제어부(18)의 표시제어신호에 따라 상기 측정된 속도값 및 진동값을 표시하는 표시부(20)와;

   상기 제어부(18)에 명령 및 데이터를 입력하는 키입력부(21)로 구성되는 것을 특징으로 하는 견인전동기의 진동 및 속도 동시측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼(17)는 2개의 병렬 시프트레지스터로 구성하여 상기 제어부(18)에서 출력되는 클럭신호(CLK)에 따라 상기 속도 및 진동 A/D변환부 (15,16)로부터 데이터를 각각 입력받아 저장하도록 구성한 것을 특징으로 하는 견인전동기의 진동 및 속도 동시측정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부(18)는 제어신호를 상기 병렬 시프트레지스터 (31,32)의 클럭신호로서 속도 및 진동 A/D변환부(15,16)의 샘플링 주파수와 동일한 주파수로 입력함으로써 샘플링 주파수와 동일한 주파수로 속도 및 진동에 대한 디지털 데이터를 저장할 수 있는 것을 특징으로 하는 견인전동기의 진동 및 속도 동시측정장치.
4. 키입력부(21)로부터 저장키가 입력되었는지를 확인하는 단계(S1)와;

   저장키가 입력되었으면, 저장 시작시간을 기록하고(S2), 버퍼(17)로부터 속도 데이터와 진동데이터를 읽어들여 메모리부(19)에 저장하는 단계(S3)와;

   속도 데이터와 진동 데이터를 저장한 후, 저장 종료시간을 기록하는 단계 (S4)와;

   키입력부(21)로부터 표시명령이 입력된 경우 시간이 입력되었는지를 판단하고(S6), 그 입력된 시간에 해당하는 속도 및 진동 데이터를 표시부(20)에 표시하는 것을 특징으로 하는 견인전동기의 진동 및 속도 동시측정방법.