KR0133012Y1 - 모터의 속도조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 펄스폭변조(PWM) 신호의 주파수를 변화시켜 모터의 속도를 조절하는 모터의 속도조절장치에 관한 것으로써, 모터의 속도를 선택하기 위한 동작개시신호 및 속도명령신호를 출력하는 신호입력수단과, 상기 신호입력수단으로부터 출력되는 속도명령신호의 아날로그 데이터를 받아서 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기에서 변환된 속도명령신호의 디지털 데이터를 받아서 모터속도의 전체적인 동작을 제어함과 동시에 펄스폭 변조신호의 주파수를 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와, 상기 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 제어신호를 받아서 모터의 속도를 조절하기 위한 펄스폭을 변조하는 펄스폭 변조수단과, 상기 펄스폭 변조수단으로부터 출력되는 펄스폭 변조신호를 받아서 직류 전원을 원하는 주파수의 교류 전원으로 변환시켜 상기 모터를 구동하는 인버터와, 모터의 속도를 조절하도록 상기 모터의 구동속도를 검출해서 상기 A/D변환기에 출력하는 엔코더로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 속도조절장치
제1도는 본 고안의 일실시예에 의한 모터의 속도조절장치의 개략적인 블록도.
제2도는 종래의 단상 유도전동기의 속도 제어장치를 개략적으로 도시한 블록도.
제3도는 제2도에 있어서 단상 유도전동기의 속도 제어장치의 저속 및 고속시의 엔코더 신호와 단상 유도전동기의 구동 신호와의 타이밍챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 신호입력수단 20 : A/D 변환기
30 : 마이크로컴퓨터 40 : 펄스발생수단
50 : 인버터 60 : 모터
70 : 엔코더
본 고안은 펄스폭 변조신호의 주파수를 변화시켜 모터의 속도를 조절하는 모터의 속도조절하는 모터의 속도조절장치에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 모터속도조절장치는 상용입력전원에서 들어오는 입력주파수에 의해 결정되기 때문에 모터(전동기)의 설계에 있어서, 기본주파수인 60HZ(국내)의 주파수를 기준으로 원하는 속도를 조절하는 방식을 사용하고 있었다.
즉, 종래의 단상 유도전동기의 속도 제어방식은 제2도 및 제3(a)도에 도시한 바와같이 속도가변되는 모터(9)가 저속일 경우에는 엔코더(1) 신호의 1사이클 입상시마다 CPU(3)에 개입차단 신호가 들어가서, 이 개입차단 신호에 의해 CPU(3)는 연산을 개시하여 구동신호(DS)를 약0.1mSec동안 연산하고, 연산을 종료후에 구동신호(DS)를 구동회로(5)에 출력해서 모터(9)의 회전을 콘트롤한다. 그리고, 모터(9)가 고속이 되었을 경우에는 제3(b)도에 엔코더 신호의 2사이클마다 입상시에 연산을 연산을 개시해서 0.1mSec동안의 연산을 완료한 후, 구동신호(DS)를 구동회로(5)에 출력한다. 다시 말하면, 엔코더신호의 2사이클중의 1사이클 종료후의 입상을 스킵해서 다음의 1사이클의 입상에 연산을 개시한다. 이와같이 하면, 구동신호(DS)를 출력하고 있는 시간이 짧아지므로, 구동신호의 온시간의 듀티비가 커지게 되어 모터가 고속회전해도 그 회전을 제어해서 모터의 속도를 제어할 수 있다.
그런데, 이와같이 모터의 속도를 제어하는 방식에 있어서는 상기 CPU(3)의 구동신호의 연산시간으로서는 0.1mSec 정도의 시간을 필요로하고 엔코더(1) 신호의 1사이클의 입상에지에서 개입차단신호가 CPU(3)에 입력된다. 따라서, 이 입력에 의해 CPU(3)는 구동회로(5)에 대한 구동신호(DS)의 출력을 정지해서 연산하여야 하고, 연산종료후에는 연산결과에 의거한 구동신호를 구동회로(5)에 출력하도록 되어 있으므로, 모터(9)가 고속이 됨에 따라 엔코더(1) 신호의 1사이클의 시간이 짧아지게 되어 이때에도 CPU(3)는 일정시간의 연산시간을 필요로 하여 구동신호(DS)를 출력하고 있는 시간이 짧아지게 되어 실제적으로 고속에서의 모터(9)의 회전수의 제어가 곤란하다는 문제점이 있었다.
또한, 이와같이 구성된 모터의 속도조절장치는 모터의 제어장치인 서보드라이버를 연산증폭기나 가변저항등을 이용한 아날로그방식으로 구성하여 펄스폭 변조신호의 주파수를 변화시킴으로써 모터의 속도를 조절하는 방식이어서 이득(gain)이나 오프셋(offset)을 조정할 때, 연산증폭기나 가변저항을 이용하여 수동으로 직접 조절해야 하기 때문에 온도변화에 의한 드리프트(drift) 현상으로 인하여 모터의 속도를 정밀하게 제어하기가 어렵다는 문제점도 있었다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로써, 본 고안의 목적은 디지털 방식의 서보 드라이버를 구성하여 펄스폭 변조신호의 주파수를 조절함으로써 구성이 간단할뿐만 아니라, 온도에 의한 드리프트 현상도 제거함으로써 모터의 속도를 정확하게 조절할 수 있는 모터의 속도조절장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 모터의 속도조절장치는 모터의 속도를 선택하기 위한 동작개시신호 및 속도명령신호를 출력하는 신호입력수단과, 상기 신호입력수단으로부터 출력되는 속도명령신호의 아날로그 데이터를 받아서 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기에서 변환된 속도명령신호의 디지털 데이터를 받아서 모터속도의 전체적인 동작을 제어함과 동시에 펄스폭 변조신호의 주파수를 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와, 상기 마이크로컴퓨터로부터 출력되는 제어신호를 받아서 모터의 속도를 조절하기 위한 펄스폭을 변조하는 펄스폭변조수단과, 상기 펄스폭변조수단으로부터 출력되는 펄스폭 변조신호를 받아서 직류 전원를 원하는 주파수의 교류 전원으로 변환시켜 상기 모터를 구동하는 인버터와, 모터의 속도를 조절하도록 상기 모터의 구동속도를 검출해서 상기 A/D변환기에 출력하는 엔코더로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 고안의 일실시예에 의한 모터의 속도조절장치의 개략적인 블록도이다.
제1도에 있어서, (10)은 모터의 속도를 선택하기 위한 동작개시신호 및 속도명령신호를 출력하는 신호입력수단이고, (20)은 상기 신호입력수단(10)으로부터 출력되는 속도명령신호의 아날로그 데이터를 받아서 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환기이다.
그리고, (30)은 상기 A/D변환기(20)에서 변환기 속도명령신호의 디지털 데이터를 받아서 모터속도의 전체적인 동작을 제어함과 동시에 펄스폭변조(PWM)신호의 주파수를 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터로써, 이 마이크로컴퓨터(30)는 상기 A/D변환기(20)에서 변환된 속도명령신호의 디지털 데이터를 받아서 속도연산 및 전류연산을 수행하는 중앙처리장치(CPU)와, 상기 중앙처리장치(CPU)에서 연산된 데이터를 일시적으로 저장하는 램(RAM)과, 타이머(Timer)를 이용하여 일정한 시간마다 출력되는 디지털 데이터를 저장하는 롬(ROM)으로 구성되어 있다.
또한 도면에 있어서, (40)은 상기 마이크로컴퓨터(30)로부터 출력되는 제어신호를 받아서 모터(60)의 속도를 조절하기 위한 펄스폭을 변조하는 펄스폭변조 수단이고, (50)은 상기 펄스폭 변조수단(40)으로부터 출력되는 모터(60)의 속도를 조절하기 위한 펄스폭 변조신호를 받아서 입력단에 입력되는 직류 전원을 원하는 주파수의 교류 전원으로 변환시켜 상기 모터(60)를 구동하는 인버터이며, (70)은 상기 모터(60)에 부착되어 모터(60)의 구동속도를 검출해서 모터(60)의 속도를 조절하도록 상기 A/D변환기(20)에 출력하는 엔코더이다.
다음에, 상기와 같이 구성된 모터의 속도조절장치의 작용효과를 설명한다.
먼저, 도시되지 않은 전원입력단으로부터 신호입력수단(10)에 전원이 인가되면, 상기 신호입력수단(10)은 모터의 속도를 선택하기 위한 동작개시신호 및 속도명령신호를 A/D변환기(20)에 출력한다.
상기 A/D변환기(20)는 신호입력수단(10)으로부터 출력되는 속도명령신호의 아날로그 데이터를 받아서 디지털 데이터로 변환하여 마이크로컴퓨터(30)에 출력한다.
그리고, 상기 마이크로컴퓨터(30)에서는 A/D변환기(20)에서 변환된 속도명령신호의 디지털 데이터를 받아서 모터(60)속도의 전체적인 동작을 제어함과 동시에 펄스폭변조(PWM) 신호의 주파수를 조절하기 위한 제어신호를 펄스발생수단(40)에 출력하는데, 그 출력되는 제어신호는 상기 A/D변환기(20)에서 변환된 속도명령신호의 디지털 데이터를 마이크로컴퓨터(30)의 중앙처리장치(CPU)에서 입력받아 연산한 것이다.
또한, 상기 펄스폭 변조수단(40)에서는 마이크로컴퓨터(30)로부터 출력되는 제어신호를 받아서 모터(60)의 속도를 조절하기 위하여 펄스폭을 변조하여 인버터(50)에 출력한다.
상기 인버터(50)는 펄스폭 변조수단(40)으로부터 출력되는 모터(60)의 속도를 조절하기 위한 펄스폭변조(PWM) 신호를 받아서 전원입력단에 입력되는 직류전원을 사용자가 원하는 주파수의 교류 전원으로 변환시켜 상기 모터(60)를 구동시킴으로써 모터(60)의 속도를 조절한다.
이때, 상기 모터(60)에 부착된 엔코더(7)는 모터(60)의 구동속도에 대한 펄스 파형을 상기 A/D변환기(20)에 피이드백함으로써 모터(60)의 속도를 간단하게 조절할 수 있다.
상기 설명에서와 같이 본 고안에 의한 모터의 속도조절장치에 의하면, 디지털 방식의 서보 드라이버를 구성하여 펄스폭변조(PWM)신호의 주파수를 조절해서 모터의 속도를 제어하도록 되어 있으므로, 구성이 간단할 뿐만 아니라, 온도에 의한 드리프트 현상도 제거함으로써 모터의 속도를 더욱 정확하게 조절할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 모터(60)의 속도를 선택하기 위한 동작개시신호 및 속도명령신호를 출력하는 신호입력수단(10)과, 상기 신호입력수단(10)으로부터 출력되는 속도명령신호의 아날로그 데이터를 받아서 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환기(20)와, 상기 A/D변환기(20)에서 변환된 속도명령신호의 디지털 데이터를 받아서 모터(60)속도의 전체적인 동작을 제어함과 동시에, 펄스폭 변조신호의 주파수를 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(30)와, 상기 마이크로컴퓨터(30)로부터 출력되는 제어신호를 받아서 모터(60)의 속도를 조절하기 위한 펄스폭을 변조하는 펄스폭 변조수단(40)과, 상기 펄스폭 변조수단(40)으로부터 출력되는 펄스폭 변조신호를 받아서 직류 전원를 원하는 주파수의 교류 전원으로 변환시켜 상기 모터(60)를 구동하는 인버터(50)와, 모터(60)의 속도를 조절하도록 상기 모터(60)의 구동속도를 검출해서 상기 A/D변환기(20)에 출력하는 엔코더(70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터의 속도조절장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터(30)는 A/D변환기(20)에서 변환된 속도명령신호의 디지털 데이터를 받아서 속도연산 및 전류연산을 수행하는 중앙처리장치(CPU)와, 상기 중앙처리장치(CPU)에서 연산된 데이터를 일시적으로 저장하는 램(RAM)과, 타이머(Timer)를 이용하여 일정한 시간마다 출력되는 디지털 데이터를 저장하는 롬(ROM)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터의 속도조절장치.
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