KR0174004B1 - 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치에 관한 것으로 자기유도식 회전수센서에서 출력되는 것과 동일한 파형이 생성되게 하고, 회전수가 사용자의 임의대로 세팅될 수 있도록 하기 위하여, 사용자에 의해 임의로 설정된 회전수가 디지탈 데이터로 세팅되도록 하는 회전수 지령부(1)와; 상기 회전수 지령부(1)의 회전수에 관한 디지탈 데이터로부터 출력신호(Vo)의 주파수를 결정하여 펄스열신호를 생성하고, 출력신호(Vo)의 진폭을 전압신호로 생성하기 위한 제어기(2)와; 상기 제어기(2)에서 생성된 펄스열신호를 디지탈/아날로그 변환하여 정현파형의 신호를 생성하기 위한 디지탈/아날로그 변환부(3)와; 상기 디지탈/아날로그 변환부(3)에서 생성된 정현파형의 신호를 적분하기 위한 적분기(5)와; 상기 제어기(2)에서 생성된 전압신호로부터 출력신호의 진폭비를 생성하기 위한 진폭 제어부(4)와; 상기 적분기(5)에 의해 적분된 정현파형의 신호와 진폭 제어부(4)의 진폭비에 인덕턴스 변화량을 보정하기 위한 인덕턴스 변환부(6)와; 상기 디지탈/아날로그 변환부(3)의 정현파형의 신호와 인덕턴스 변환부(6)의 인덕턴스 변화량이 보정된 신호에 진폭 제어부(4)에서 생성된 진폭비를 가산하여 출력신호(Vo)를 생성하기 위한 가산부(7)로 구성되어 동작하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치에 관한 것이다.

Description

자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치의 구성 블록도이고,

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치의 주요 부분을 도시한 상세 회로도이고,

제3도는 자기유도식 회전수센서가 크랭크축에 장착된 것을 도시한 사시도이고,

제4도의 (a), (b)는 상기 자기유도식 회전수센서의 출력신호를 도시한 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진회전수 지령부 2 : 제어기

3 : 디지탈/아날로그 변환부 4 : 진폭 제어부

5 : 적분기 6 : 인덕턴스 변환부

7 : 가산부

이 발명은 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 사용자에 의해 임의로 세팅된 회전수에 따라 자기유도식 회전수센서의 출력신호와 동일한 파형이 생성되게 함으로써 회전수센서가 장착된 회전체를 구동시키지 않고도 자기유도식 회전수센서의 출력신호와 동일한 신호를 얻을 수 있는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치에 관한 것이다.

엔진이나 모터 등의 회전속도 및 회전위치 등을 제어하기 위하여, 크랭크축이나 플라이휠, 모터 회전자 등에 회전수센서가 장착되어 회전체의 회전위치 및 회전수가 검출되고 있다. 상기 회전수센서는 동작방식에 따라 자기유도식, 광량검출식, 반도체식등으로 나누어진다.

제3도는 자기유도식 회전수센서가 크랭크축에 장착된 것을 도시한 사시도이고, 제4도의 (a), (b)는 상기 자기유도식 회전수센서의 출력신호를 도시한 파형도로서, 이하 센싱동작을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

크랭크축이 회전하여 상기 크랭크축에 장착된 비자성원판(82)이 회전하게 되면, 비자성원판(82) 외주면에 형성된 돌기에 의해 자석(81)내의 자계가 단속된다. 자석(81)내의 자계가 단속되면, 자계의 변화에 의해 자석(81)에 감겨진 코일(83)에서는 정현파의 파형이 유도된다.

제4도의 (a)는 상기 코일(83)에서 유도되는 정현파의 파형을 도시한 것이다. 상기 코일(83)의 정현파의 출력신호는 파형정형 회로에 의해 펄스 신호로 변환되며, 제4도의 (b)는 파형정형 회로에 의해 펄스 신호로 변환된 파형을 도시한 것이다.

상기 파형정형된 펄스 신호는 엔진의 엔진제어유닛이나 모터의 모터 제어부 등에 입력되어, 엔진이나 모터의 회전속도나 회전위치를 결정하기 위한 기준신호로서 사용된다. 또한, 상기 파형정형된 펄스 신호는 다른 제어장치를 구동하기 위한 기준신호로서 사용될 수도 있다.

그런데, 상기와 같이 동작하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호에 의해 제어명령을 생성하는 엔진제어유닛이나 모터 제어부를 동작시키거나 동작상태를 시험하기 위해서는, 상기 자기유도식 회전수센서가 장착된 회전체를 구동시켜야 한다.

이에 따라 회전체를 구동하기 위한 제반여건이 조성되어야 할 필요성이 있으며, 회전체를 구동하기 위한 제반여건이 까다로울 경우에는 자기유도식 회전수센서에 의한 제어장치의 구동 또는 성능시험이 번거로워지는 문제점이 있다.

그러므로, 이 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로 자기유도식 회전수센서에서 출력되는 것과 동일한 파형이 생성되게 하고, 회전수가 사용자의 임의대로 세팅될 수 있도록 하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치를 제공하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 달성하고자 하는 이 발명의 구성은, 사용자에 의해 임의로 설정된 회전수가 디지탈 데이터로 세팅되도록 하는 회전수 지령부와; 상기 회전수 지령부의 회전수에 관한 디지탈 데이터로부터 출력신호의 주파수를 결정하여 펄스열신호를 생성하고, 출력신호의 진폭을 전압신호로 생성하기 위한 제어기와; 상기 제어기에서 생성된 펄스열신호를 디지탈/아날로그 변환하여 정현파형의 신호를 생성하기 위한 디지탈/아날로그 변환부와; 상기 디지탈/아날로그 변환부에서 생성된 정현파형의 신호를 적분하기 위한 적분기와; 상기 제어기에서 생성된 전압신호로부터 출력신호의 진폭비를 생성하기 위한 진폭 제어부와; 상기 적분기에 의해 적분된 정현파형의 신호와 진폭 제어부의 진폭비에 인덕턴스 변화량을 보정하기 위한 인덕턴스 변환부와; 상기 디지탈/아날로그 변환부의 정형파형의 신호와 인덕턴스 변환부의 인덕턴스 변화량이 보정된 신호에 진폭 제어부에서 생성된 진폭비를 가산하여 출력신호를 생성하기 위한 가산부로 이루어진다.

상기 구성에 의하여, 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치의 구성 블록도이고, 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치의 주요 부분을 도시한 상세 회로도이다.

상기 제1도 및 제2도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치는, 회전수 지령부(1)의 출력단이 제어기(2)에 연결되고, 상기 제어기(2)의 출력단은 각각 디지탈/아날로그 변환부(3)의 출력단이 저항(R51)을 거쳐 연산 증폭기(OP1)의 반전 입력단에 연결되며, 상기 연산 증폭기(OP1)의 반전 입력단과 출력단 간에는 저항(R52) 및 콘덴서(C51)가 병렬 연결되어 적분기(5)가 구비되고, 상기 디지탈/아날로그 변환부(3)의 출력단이 저항(R41, R43)을 거쳐 연산 증폭기(OP5, OP6)의 비반전 입력단에 각각 연결되며, 상기 각 연산 증폭기(OP5, OP6)의 비반전 입력단과 출력단 간에는 저항(R42, R44)이 연결되어 진폭 제어부(4)가 구비되고, 상기 적분기(5)의 출력단은 저항(R6)을 거쳐 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력단에 연결되고, 상기 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력단과 출력단 간에는 저항(R63)이 연결되며, 디지탈/아날로그 변환부(3)의 출력단이 저항(R62)을 거쳐 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력단에 연결되며, 상기 연산 증폭기(OP2)의 출력단이 저항(R64)을 거쳐 연산 증폭기(OP3)의 반전 입력단에 연결되며, 상기 연산 증폭기(OP3)의 반전 입력단과 출력단 간에는 저항(R65)이 연결되며, 상기 디지탈/아날로그 변환부(3)의 출력단이 저항(R66)을 거쳐 연산 증폭기(OP3)의 출력단에 연결되며, 상기 진폭 제어부(4)의 연산 증폭기(OP6) 출력단이 연산 증폭기(OP3)의 비반전 입력단에 연결되어 인덕턴스 변환부(6)가 구비되고, 저항(R72)을 거친 디지탈/아날로그 변환부(3)의 출력단과 저항(R71)을 거친 상기 인덕턴스 변환부(6)의 연산 증폭기(OP3) 출력단과 저항(R73)을 거친 진폭 제어부(4)의 연산 증폭기(OP4)의 반전 입력단과 출력단 간에는 저항(R74)이 연결되어 가산부(7)가 구비되는 구조로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치의 작용은 다음과 같다.

회로에 전원이 인가되면 동작이 시작되며, 사용자는 회전수 지령부(1)에 회저누를 입력한다. 상기 회전수 지령부(1)에 의해 입력된 디지탈 데이터의 회전수는 제어기(2)에 출력되며, 상기 제어기(2)에서는 회전수에 관한 디지탈 데이터로부터 출력신호(Vo)의 주파수가 결정된다.

제어기(2)에서는 상기에서 결정된 주파수에 해당하는 온/오프의 연속인 펄스열신호가 생성되며, 정현파인 출력신호(Vo)의 진폭이 전압신호로 생성된다. 상기 진폭은 자기유도식 회전수센서의 통상적인 출력레벨로 설정되며, 제어기(2)에 미리 세팅된다. 제어기(2)에서 생성된 펄스열신호는 디지탈/아날로그 변환부(3)에 입력되어 디지탈/아날로그 변환되며, 정현파형의 아날로그 신호가 생성된다.

상기 디지탈/아날로그 변환부(3)에서 생성된 정현파형의 신호는 적분기(5)에 입력되며, 적분기(5)의 연산 증폭기(OP1) 및 부대회로(R51, R52, C51)에 의해 적분된 파형이 생성된다. 상기 연산 증폭기(OP1) 및 부대회로(R51, R52, C51)에 의한 적분연산의 동작식은 하기와 같으며, E1 및 E2는 적분기(5)의 입력전압 및 출력전압이며, S는 라플라스 변수이다.

제어기(2)에서 생성된 출력신호의 진폭에 해당하는 전압신호는 진폭제어부(4)의 두 연산 증폭기(OP5, OP6) 비반전 입력단에 입력되며, 비반전 증폭기로 동작하는 상기 각 연산 증폭기(OP5, OP6)에 의해 진폭에 해당하는 전압신호는 증폭된다. 상기 각 연산 증폭기(OP5, OP6)의 입출력 특성에 관한 수식은 아래와 같다.

한편, 인덕턴스 변환부(6)에서는 적분기(5)의 적분된 신호가 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력단에 입력되고, 진폭 제어부(4)의 연산 증폭기(OP6) 출력단의 진폭에 해당하는 전압신호가 연산 증폭기(OP3)의 비반전 입력단에 입력된다. 상기 두 연산 증폭기(OP2, OP3)는 반전 증폭기로 동작하며, 디지탈/아날로그 변환부(3)에서 생성된 정현파 신호와 적분신호는 연산 증폭기(OP2)에 의해 반전 증폭된 후, 상기 반전 증폭된 신호와 진폭신호가 연산 증폭기(OP3)에 의해 다시 반전 증폭됨으로써 인덕턴스의 변화량이 보정된다.

상기 연산 증폭기(OP3)에 연결된 저항(R64, R65)은 회로적으로 인덕턴스 용량을 세팅하기 위한 것이다. 상기에서 인덕턴스 용량이란 회전체에 장착되어 있는 자기유도식 회전수센서의 코일의 인덕턴스를 의미하는 것이며, 회전수센서 코일의 인덕턴스 용량은 상기와 같이 회로적으로 세팅된다.

상기 인덕턴스 변환부(6)의 각 연산 증폭기(OP2, OP3)의 입출력 특성을 수식으로 나타내면 아래와 같다.

상기와 같이 인덕턴스 변환부(6)에 의해 인덕턴스 변화량이 보정되면, 디지탈/아날로그 변환부(3)의 정현파 신호와 인덕턴스 변환부(6)의 출력신호와 진폭 제어부(4)의 출력신호는 가산부(7)에 출력된다. 상기 가산부(7)의 연산 증폭기(OP4)는 가산기로 동작하여 각 입력신호를 가산 및 증폭한 후, 출력신호(Vo)를 생성한다. 상기 연산 증폭기(OP4)의 입출력 특성을 나타내면 아래와 같다.

상기 가산부(7)의 출력신호는 회전체의 구동에 의해 자기유도식 회전수센서에서 출력되는 신호와 동일한 파형을 가지며, 상기 이 발명의 실시예에 제시된 상세회로는 이 발명의 기술적 범위내에서 현장 엔지니어에 의해 수정 및 개선될 수 있다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 회전체를 구동하지 않고도 회전체에 장착되 ㄴ자기유도식 회전수센서에서 검출되는 것과 동일한 파형이 전자회로에 의해 생성되도록 함으로써 회전체 구동에 필요한 비용이 절감되며, 제어장치에서 센서에 요구되는 조건을 쉽게 충족시킬수 있고, 회전체 구동시 발생할 수 있는 제약을 쉽게 극복하는 효과를 가진 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 사용자에 의해 임의로 설정된 회전수가 디지탈 데이터로 세팅되도록하는 회전수 지령부(1)와; 상기 회전수 지령부(1)의 회전수에 관한 디지탈 데이터로부터 출력신호(Vo)의 주파수를 결정하여 펄스열신호를 생성하고, 출력신호(Vo)의 진폭을 전압신호로 생성하기 위한 제어기(2)와; 상기 제어기(2)에서 생성된 펄스열신호를 디지탈/아날로그 변환하여 정현파형의 신호를 생성하기 위한 디지탈/아날로그 변환부(3)와; 상기 디지탈/아날로그 변환부(3)에서 생성된 정현파형의 신호를 적분하기 위한 적분기(5)와; 상기 제어기(2)에서 생성된 전압신호로부터 출력신호의 진폭비를 생성하기 위한 진폭 제어부(4)와; 상기 적분기(5)에 의해 적분된 정현파형의 신호와 진폭 제어부(4)의 진폭비에 인덕턴스 변화량을 보정하기 위한 인덕턴스 변환부(6)와; 상기 디지탈/아날로그 변환부(3)의 정현파형의 신호와 인덕턴스 변환부(6)의 인덕턴스 변화량이 보정된 신호에 진폭 제어부(4)에서 생성된 진폭비를 가산하여 출력신호(Vo)를 생성하기 위한 가산부(7)로 구성되어짐을 특징으로 하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 적분기(5)는 적분연산을 수행하는 연산 증폭기(OP1)와; 적분상수로 동작하는 저항(R51, R52) 및 콘덴서(C51)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 진폭 제어부(4)는 비반전 증폭 동작을 수행하는 연산 증폭기(OP5, OP6)와; 상기 각 연산 증폭기의 증폭계수로 동작하는 저항(R41∼R44)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치.
4. 제1항에 있어서, 상기한 인덕턴스 변환부(6)는 반전 증폭동작을 수행하기 위한 연산 증폭기(OP2, OP3)와; 상기 각 연산 증폭기(OP2, OP3)의 증폭계수로 동작하기 위한 저항(R61∼R66)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치.
5. 제1항에 있어서, 상기한 가산부(7)는 가산 및 증폭동작을 수행하기 위한 연산 증폭기(OP4)와; 가산상수로 동작하는 저항(R71, R72, R73) 및 증폭상수로 동작하는 저항(R74)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치.
6. 제4항에 있어서, 상기한 저항(R64, R65)은 회로적으로 인덕턴스 용량을 세팅함을 특징으로 하는 자기유도식 회전수센서의 출력신호 모의 생성장치.