KR0125603B1 - 모터의 신속 기동 및 정지제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터가 목표 속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 회전이 가능하도록 하는 전기적인 인덕턴스성분을 모터의 기동/정지시에는 저감시킴으로써 모터의 기동/정지시간을 줄일 수 있도록 된 모터의 신속 기동 및 정지제어장치를 제공하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 관성이 큰 부하를 소정의 속도패턴으로 회전시키기 위한 모터(60)와, 상기 모터(60)를 구동하기 위한 모터구동부(40) 및 상기 모터(60)의 입력 양단에 설치되어 모터가 목표 속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 속도의 회전이 가능하도록 하는 유도성 소자(L1, L2)를 구비한 모터제어시스템에 있어서; 모드설정부(70)의 키조작에 의한 기동모드 및 정지모드가 설정되면 기동 및 정지시간의 단축을 위해 상기 유도성 소자(L1, L2)에 대한 구동배제를 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이컴(200)과; 상기 모터구동부(40)와 상기 모터(60)사이에 설치되어 상기 마이컴(200)으로부터의 스위칭제어신호에 따라 상기 유도성 소자(L1, L2)의 인덕턴스동작이나 모터(60)의 신속기동 및 정지시간 단축을 위한 동작배제 여부를 스위칭하는 스위칭수단(100)을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 신속 기동 및 정지제어장치

제1도는 종래 모터제어시스템의 일례로서 일반적인 디스크재생시스템의 디스크서보계를 설명하기 위한 도면,

제2도는 본 발명에 따른 모터의 신속 기동 및 정지제어장치의 일례로서 디스크재생시스템에서 디스크모터의 신속 기동 및 정지제어장치의 블럭구성도,

제3도는 제2도에 도시된 스위칭수단의 일례를 나타낸 상세회로도,

제4도는 본 발명에 따른 모터의 신속 기동 및 정지제어장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 동작흐름도,

제5도(a), (b)는 본 발명에 따른 모터의 신속 기동 및 정지제어장치의 기동시 및 정지시간의 경과시간과 모터속도와의 관계를 종래예와 비교하여 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 200 : 마이컴20 : 위상비교기

30 : 보상기40 : 모터구동부

50 : 전류피드백회로60 : 디스크모터

70 : 모드설정부100 : 스위칭수단

L1, L2 : 인덕터R1∼R4 : 저항

Q1, Q2 : 스위칭 트랜지스터SW1, SW2 : 스위칭부

본 발명은 모터의 신속 기동 및 정지제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 기동/정지시에 전기적인 인덕턴스성분을 저감시킴으로써 모터의 기동/정지시간을 줄일 수 있도록 된 모터이 신속 기동 및 정지제어장치에 관한 것이다.

현재 대용량의 정보기록매체로서 주목되는 디스크, 특히 비디오신호가 포함된 데이터의 독취가 가능한 레이저디스크는 일반적으로 지름이 30㎝인 레이저디스크(이하 LD-30이라 칭함)와 지름이 20㎝인 레이저디스크(이하 LD-20이라고 칭함)는 다음의 표에 나타낸 바와 같이 비교적 큰 질량과 관성모멘트를 갖는다.

이와 같은 레이저디스크를 재생하는 디스크재생시스템에서는 레이저디스크의 질량 및 관성모멘트가 비교적 크기 때문에 메카니즘의 설계상 디스크의 장착으로부터 초기의 재생화면이 출력되기까지 수십초(대략 15-18초) 정도의 비교적 장시간이 소요되어 이용자들에 대해 불편함을 주게 된다.

따라서 최근 레이저디스크재생시스템에서는 제1도에 도시된 위상동기구조의 디스크서보계를 채용하여 디스크의 장착으로부터 초기의 화면출력이 얻어지는 시점 [즉, 정속회전(CAV)방식의 경우 디스크재생가능한 규정회전수인 대략 1800rpm이 얻어지는 시점]까지의 시간지연을 최소화함과 더불어 디스크재생시에 일정한 규정회전수가 이루어지도록 하고 있다.

즉, 제1도에 도시된 위상동기구조의 디스크서보계는, 디스크를 회전구동시키는 디스크모터(60; 스핀들모터)의 정속회전을 유지하기 위해 마이컴(10)으로부터의 속도패턴에 따른 기준속도신호와 디스크모터(60)로부터 독취된 실제속도신호를 비교하여 위상차를 검출하는 위상비교기(20)와, 이 위상비교기(20)에서 얻어진 위상차를 보상처리하는 보상기(30), 상기 보상기(30)에서 제공되는 위상보상신호를 전력증폭하여 디스크모터(60)를 구동하기 위한 모터구동부(40) 및 상기 디스크모터(60)의 입력단에서의 전류값을 피드백하기 위한 전류피드백회로(50)를 갖추어 구성되어 있다.

그리고, 레이저디스크와 같이 비교적 관성이 큰 부하를 일정한 속도로 회전시키거나 또는 소정의 속도패턴에 의해 속도추종하기 위한 제어시스템에서는, 전류의 변동[즉, 토크의 변동; τ = K_t·i]을 줄이기 위해 제1도에 도시된 바와 같이 디스크모터(60)의 입력 양단에 소정의 인덕턴스를 갖는 인덕터(L1, L2)를 부가하고 있다.

이러한 인덕턱스는 디스크모터(60)가 목표속도에 도달한 이후에 정상상태에서 전류변동을 줄여 일정한 회전을 가능하게 하지만, 초기 기동이나 정지구동시에 시간지연의 한 요인으로 작용하게 된다. 이는 초기 기동 및 정지구동시에 기동 및 정지하는데 걸리는 시간을 증가시키는 역할을 하게 된다.

따라서 상기와 같이 인덕턴스의 부가는 정상상태에서 전류변동을 줄일 수는 있지만 기동이나 정지시에 시간지연의 영향을 주게 된다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 모터가 목교속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 회전이 가능하도록 하는 전기적인 인덕턴스성분을 모터의 기동/정지시에는 저감시킴으로써 모터의 기동/정지시간을 줄일 수 있도록 된 모터의 신속 기동 및 정지제어장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 모터의 신속 기동 및 정지제어장치의 바람직한 실시양태에 따르면, 비교적 관성이 큰 부하를 소정의 속도패턴으로 회전시키기 위한 모터와, 상기 모터를 구동하기 위한 모터구동부 및 상기 모터의 입력 양단에 설치되어 모터가 목표속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 회전이 가능하도록 하는 제1 및 제2 유도성 소자를 구비한 모터제어시스템에 있어서; 모드설정부에 설정된 모드에 따라 전체 제어시스템의 제어를 실행함과 더불어 상기 모드설정부에 기동모드 및 정지모드가 설정되는 경우 하기 스위칭수단에 스위칭제어신호를 출력하는 마이컴과; 상기 모터구동부와 상기 모터사이에 설치되어 상기 마이컴으로부터의 제어신호에 따라 상기 제1 및 제2 유도성 소자의 인덕턴스를 스위칭하는 스위칭수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마이컴은 모드설정부에 기동모드가 설정되면 상기 스위칭수단에 제1 제어신호를 출력하여 상기 모터구동부의 출력이 직접 상기 모터의 양단에 입력되도록 함으로써 상기 제1 및 제2 유도성 소자의 영향을 제거하고, 상기 모터가 정회전속도에 도달하면 상기 스위칭수단에 제2 제어신호를 출력하여 상기 모터구동부의 출력이 상기 제1 및 제2 유도성 소자를 매개로 상기 모터의 양단에 입력되도록 하며, 상기 모드설정부에 정지모드가 설정되면 상기 스위칭수단에 제1 제어신호를 출력하여 상기 모터구동부의 출력이 직접 상기 모터의 양단에 입력되도록 함으로써 상기 제1 및 제2 유도성 소자의 영향을 제거하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 스위칭수단은 공통단자가 상기 모터구동부의 제1 출력단에 접속되고 제1 단자가 상기 모터의 제1 입력단에 접속됨과 더불어 제2 단자가 상기 제1 유도성 소자를 매개로 상기 모터의 제1 입력단에 접속된 제1 스위칭부와; 공통단자가 상기 모터구동부의 제2 출력단에 접속되고 제1 단자가 상기 모터의 제2 입력단에 접속됨과 더불어 제2 단자가 상기 제2 유도성 소자를 매개로 상기 모터의 제2 입력단에 접속된 제2 스위칭부로 이루어진다.

또한, 상기 제1 및 제2 스위칭부는 각각 상기 마이컴의 제어신호에 따라 스위칭동작하는 스위칭 트랜지스터를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 모터가 목표속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 회전이 가능하도록 하는 전기적인 언덕턴스성분이 모터의 기동 및 정지시에는 스위칭수단에 의해 스위칭되어 저감되므로 모터의 기동/정지시간이 단축되게 된다.

이하, 본 발명에 따른 모터의 신속 기동 및 정지제어장치에 대해 첨부한 도면의 특정 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 제2도는 본 발명에 따른 모터의 신속 기동 및 정지제어장치의 일례로서 디스크재생시스템에서 디스크모터의 신속 기동 및 정지제어장치의 블럭구성도로, 제1도의 종래예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

동 도면에서, 참조부호 60은 예컨대 레이저디스크와 같이 비교적 관성이 큰 부하를 소정의 속도패턴으로 회전시키기 위한 디스크모터이고, 40은 소정의 속도패턴에 따라 상기 디스크모터(60)를 회전시키기 위한 모터구동부이며, L1과 L2는 상기 디스크모터(60)가 목표속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 회전이 가능하도록 하는 인덕터(유도성 소자)이다.

그리고, 참조부호 70은 예컨대 기동모드와 정지모드 등을 설정하기 위한 모드설정부이고, 200은 상기 모드설정부(70)에 설정된 모드에 따라 전체 모터제어시스템을 제어함과 더불어 상기 모드설정부(70)에 기동모드 및 정지모드가 설정되는 경우 하기의 스위칭수단(100)에 스위칭제어신호를 출력하는 마이컴이다.

또, 참조부호100은 상기 모터구동부(40)와 상기 디스크모터(60)사이에 설치되어 상기 마이컴(200)으로부터의 제어신호에 따라 상기 인덕터(L1, L2)의 인덕턴스를 스위칭하는 스위칭수단이다.

여기서, 상기 스위칭수단(100)은 공통단자가 상기 모터구동부(40)의 제1 출력단에 접속되고, 제1 단자가 상기 디스크모터(60)의 제1 입력단에 접속됨과 더불어 제2 단자가 상기 인덕터(L1)를 매개로 상기 디스크모터(60)의 제1 입력단에 접속된 제1 스위칭부(SW1)와, 공통단자가 상기 모터구동부(40)의 제2 출력단에 접속되고 제1 단자가 상기 디스크모터(60)의 제2 입력단에 접속됨과 더불어 제2 단자가 상기 리액터(L2)를 매개로 상기 디스크모터(60)의 제2 입력단에 접속된 제2 스위칭부(SW2)로 이루어져 있다.

제3도는 제2도에 도시된 스위칭수단(100)의 일례를 나타낸 상세회로도로, 도면의 간략화만을 위해 스위칭수단의 구성만을 상세히 도시하였다.

동 도면에 도시된 바와 같이, 스위칭수단(100)은 각각 콜렉터단자와 에미터단자가 인덕터(L1, L1)의 양 단자에 각각 접속된 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하여 구성되어 있다. 여기서 상기 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스단자는 각각 바이어스저항(R4, R3)을 매개로 공통접속되고, 이 공통접속점은 저항(R2)을 매개로 전원단(V_EE)에 접속됨과 더불어 마이컴(200)의 스위칭 제어신호 출력단(A)에 접속되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 모터의 신속 기동 및 정지제어장치의 동작에 대하여 제4도의 흐름도를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 단계 S1에서 마이컴(200)은 모드설정부(70)에 기동모드가 설정되는지를 판단하여 기동모드가 설정되면 제어가 단계 S2로 이동하여 스위칭수단(100)에 제1 제어신호로서 예컨대 로우레벨의 신호를 출력한다[여기서 마이컴(200)은 속도출력단자(B)를 통해서 기동시의 속도패턴에 따른 속도제어신호를 출력한다].

여기서, 마이컴(200)의 스위칭 제어신호출력단(A)에서 로우레벨의 신호가 출력되어 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스단자(제3도 참조)에 인가되면, 이들 트랜지스터(Q1, Q2)가 턴온되어 모터구동부(40)의 양 출력단자에서 출력되는 디스크모터 제어신호(즉, 전류신호)가 상기 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)를 통해서 디스크모터(60)의 양 입력단으로 인가되므로, 디스크모터(60)의 기동시에 전기적인 관성작용을 하는 인덕턴스가 현저히 감소하게 된다.

그에 따라, 본 발명에서는 초기 기동시에 디스크모터(60)의 회전속도가 정속도(예컨대 레이저디스크플레이어의 경우 1800rpm; ω)에 도달하는데 걸리는 시간 (t1')은 제5도(a)에 나타낸 바와 같이 인덕턴스성분이 저감되지 않은 종래예(t2')에 비하여 현저히 단축되게 된다.

그후, 단계 S3에서 마이컴(200)은 기동개시부터 디스크모터(60)가 정속회전하는데 걸리는 시간의 실험적 평균치[예컨대 제5도(a)의 시간 t1']를 기준치로 설정하고서, 모드설정부(70)에 현재 기동모드가 설정된 후 경과한 경과시간(t)이 상기 기준치(t1')를 초과하는지를 판단한다.

이 판단결과, 현재의 경과시간(t)이 상기 기준치(t1')를 초과하지 않은 경우에는 제어가 상기한 단계 S2의 동작을 지속하도록 하는 한편, 현재의 경과시간(t)이 상기 기준치(t1')를 초과하는 경우에는 제어가 단계 S4로 진행한다.

이어서, 단계 S4에서 마이컴(200)은 디스크모터(60)의 회전속도가 정속도에 도달하였다고 판단하고, 상기 스위칭수단(100)에 제2 제어신호로서 예컨대 하이레벨의 신호를 출력한다[여기서 마이컴(200)은 속도출력단자(B)를 통해서 정속도회전시의 속도패턴에 따른 속도제어신호를 출력한다].

여기서, 마이컴(200)의 스위칭 제어신호출력단(A)에서 하이레벨의 신호가 출력되어 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스단자(제3도 참조)에 인가되면, 이들 트랜지스터(Q1, Q2)가 턴오프되어 모터구동부(40)의 양 출력단자에서 출력되는 디스크모터 제어신호(즉, 전류신호)가 인덕터(L1, L2)를 통해서 디스크모터(60)의 양 입력단으로 인가되게 된다. 여기서 인덕터(L1, L2)는 디스크모터(60)의 정속회전시에 전류변동을 줄여 디스크모터(60)가 일정한 회전을 유지할 수 있도록 한다.

다음으로, 단계 S5에서 마이컴(200)은 모드설정부(70)에 정지모드가 설정되는지를 판단하여 정지모드가 설정되지 않은 경우 제어가 상기한 단계 S4의 동작을 지속하는 한편, 정지모드가 설정되는 경우 제어가 다음의 단계 S6으로 이동하여 스위칭수단(100)에 제1 제어신호로서 예컨대 로우레벨의 신호를 출력한다[여기서 마이컴(200)은 속도출력단자(B)를 통해서 정지시의 속도패턴에 따른 속도제어신호를 출력한다].

즉, 상기 마이컴(200)의 스위칭 제어신호출력단(A)에서 로우레벨의 신호가 출력되어 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스단자(제3도 참조)에 인가되면, 이들 트랜지스터(Q1, Q2)가 턴온되어 모터구동부(40)의 양 출력단자에서 출력되는 디스크모터 제어신호(즉, 전류신호)가 상기 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)를 통해서 디스크모터(60)의 양 입력단으로 인가되므로, 디스크모터(60)의 정지시에 전기적인 관성작용을 하는 인덕턴스가 현저히 감소하게 된다.

그에 따라 본 발명에서는 정지시에 디스크모터(60)의 회전속도가 정속도(예컨대 레이저디스크플레이어의 경우 1800rpm; ω)로부터 정지상태에 도달하는데 걸리는 시간(t2-t1)이 제5도(b)에 나타낸 바와 같이 인덕턴스성분이 저감되지 않은 종래예(t3-t2)에 비하여 현저히 단축되게 된다.

그후, 제어는 모드설정부(70)에 기동상태가 설정되는지의 여부를 판단하는 상기한 단계 S1의 대기상태로 되돌아간다.

상기한 본 발명의 특정 실시예에 있어서는, 디스크모터가 목표속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 회전이 가능하도록 하는 전기적인 인덕턴스성분이 디스크모터의 기동 및 정지시에는 스위칭수단에 의해 스위칭되어 저감되므로 디스크모터의 기동/정지시간이 단축되게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 이탈하기 않는 범위내에서 여러가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다.

예컨대 상기 첨부도면과 관련하여 설명한 특정 실시예에서는 본 발명을 디스크재생시스템에 적용하여 디스크(특히 레이저디스크)를 회전시키는 디스크모터의 신속 기동/정지를 구현하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 비교적 관성이 큰 부하를 일정한 속도로 회전시키거나 또는 소정의 속도패턴에 의해 속도추종하기 위한 다른 형태의 모터제어시스템에 있어서도 모터의 기동/정지시간을 단축하기 위해 실시할 수 있는 것이다.

또한 상기한 특정 실시예에 있어서는 마이컴이 모드설정부에 기동모드가 설정된 다음에 모터가 정속회전하는데 걸리는 시간에 대한 실험적인 평균치를 기준시간으로 설정하고 있다가, 현재 모드설정부에 기동모드가 설정된 후 경과시간이 상기 기준치를 초과하는지를 판단하도록 되어 있지만(제4도의 단계 S4), 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 모터의 회전속도를 검출하는 속도검출수단을 더 구비하고서 이 속도검출수단에 의해 검출된 속도가 모터의 정회전속도에 해당하는 소정의 설정치에 도달하는지를 판단하도록 구성해도 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 모터가 목표속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 회전이 가능하도록 하는 전기적인 인덕턴스성분을 모터의 기동 및 정지시에는 스위칭수단에 의해 스위칭하여 저감시키으로서 모터의 기동/정지시간을 단축할 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 관성이 큰 부하를 소정의 속도패턴으로 회전시키기 위한 모터(60)와, 상기 모터(60)를 구동하기 위한 모터구동부(40) 및 상기 모터(60)의 입력 양단에 설치되어 모터가 목표속도에 도달한 이후의 정상상태에서 일정한 속도의 회전이 가능하도록 하는 유도성 소자(L1, L2)를 구비한 모터제어시스템에 있어서; 모드설정부(70)의 키조작에 의한 기동모드 및 정지모드가 설정되면 기동 및 정지시간의 단축을 위해 상기 유도성 소자(L1, L2)에 대한 구동배제를 위한 스위칭제어신호를 출력하는 마이컴(200)과; 상기 모터구동부(40)와 상기 모터(60)사이에 설치되어 상기 마이컴(200)으로부터의 스위칭제어신호에 따라 상기 유도성 소자(L1, L2)의 인덕턴스동작이나 모터(60)이 신속기동 및 정지시간 단축을 위한 동작배제여부를 스위칭하는 스위칭수단(100)을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 모터의 신속 기동 및 정지제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이컴(200)은 모드설정부(70)에 기동모드가 설정되면 상기 스위칭수단(100)에 제1 제어신호를 출력하여 상기 모터구동부(40)의 출력이 직접 상기 모터(60)의 양단에 입력되도록 함으로써 상기 유도성 소자(L1, L2)의 영향을 제거하고, 상기 모터(60)가 정회전속도에 도달하면 상기 스위칭수단(100)에 제2 제어신호를 출력하여 상기 모터구동부(40)의 출력이 상기 유도성 소자(L1, L2)를 매개로 상기 모터(60)의 양단에 입력되도록하며, 상기 모드설정부(70)에 정지모드가 설정되면 상기 스위칭수단(100)에 제1 제어신호를 출력하여 상기 모터구동부(40)의 출력이 직접 상기 모터(60)의 양단에 입력되도록 함으로써 상기 유도성 소자(L1, L2)의 영향을 제거하도록 된 것을 특징으로 하는 모터의 신속 기동 및 정지제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 마이컴(200)은 기동개시부터 모터가 정속회전하는데 걸리는 시간의 실험적 평균치를 기준치로 설정하고서 상기 모드설정부(70)에 현재 기동모드가 설정된 후 경과한 경과시간이 상기 기준치를 초과하는지에 따라 상기 모터(60)의 정회전속도 도달을 판단하도록 된 것을 특징으로 하는 모터의 신속 기동 및 정지제어장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 모터(60)의 회전속도를 검출하는 속도검출수단을 더 구비하고, 상기 마이컴(200)은 상기 속도검출기에 의해 검출된 속도가 상기 모터(60)의 정회전속도에 해당하는 소정의 설정치에 도달하는지에 따라 상기 모터(60)의 정회전속도 도달을 판단하도록 된 것을 특징으로 하는 모터의 신속 기동 및 정지제어장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스위칭수단(100)은, 공통단자가 상기 모터구동부(40)의 제1 출력단에 접속되고 제1 단자가 상기 모터(60)의 제1 입력단에 접속됨과 더불어 제2 단자가 상기 유도성 소자(L1)를 매개로 상기 모터(60)의 제1 입력단에 접속된 제1 스위칭부(SW1)와, 공통단자가 상기 모터구동부(40)의 제2 출력단에 접속되고 제1 단자가 상기 모터(60)의 제2 입력단에 접속됨과 더불어 제2 단자가 상기 유도성 소자(L2)를 매개로 상기 모터(60)의 제2 입력단에 접속된 제2 스위칭부(SW2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터의 신속 기동 및 정지제어장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위칭부(S1, S2)는 각각 상기 마이컴(200)의 제어신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터의 신속 기동 및 정지제어장치.