KR0176485B1 - 모터 서보 기구의 에러 판별방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 모터 서보 기구의 에러 판별 방법은, 에러의 각종류에 상응하는 기준 펄스들의 시간폭들 중에서 가장 짧은 시간폭보다 더 짧은 주기를 가진 클록 신호로써, 각 기준 펄스의 시간폭을 카운트하여, 카운트된 각각의 데이터를 기준 에러 데이터로서 저장하는 단계를 포함한다. 또한, 인버터에서 에러 신호가 발생될 때마다 상응하는 펄스의 사간폭을 클록 신호로써 카운트하여, 펄스의 시간폭에 상응하는 데이터를 생성한다. 그리고, 펄스의 시간폭에 상응하는 데이터와, 상응하는 기준 에러 데이터를 서로 비교하여, 인버터에서 발생된 에러 신호의 종류를 판별한다.

Description

모터 서보 기구의 에러 판별 방법 및 장치

제1도는 종래 모터 서보 기구의 회로도.

제2도는 자기 보호기능이 내장되어 모터 서보 기구에 이용되는 인버터(inverter)의 개략적인 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 모터 서보 기구의 상세 회로도.

제4도는 인버터에서 출력되는 에러(error)신호의 해당 펄스폭을 보이는 파형도.

제5도는 본 발명에 따른 모터 서보 기구의 에러 판별 과정을 보이는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 인버터 제2제어부 14 : 인버터 제1제어부

20 : 인버터(inverter) 24 : 정류기

30 : 에러 판별부 31 : 제1플립플롭

32 : 제1카운터 34 : 제2플립플롭

35 : 에러 판별기 M : 모터

H.S : 홀 센서

본 발명은 모터 서보 기구(servo mechanism)에 관한 것으로서, 더상세하게는 모터 서보 기구의 모터 구동시에 발생되는 에러의 종류를 모터구동 인버터에서 발생되는 에러 신호로 판별할 수 있는 모터 서보기구의 에러 판별 방법 및 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 모터 서보 기구는 모터 구동장치를 포함하고, 피드백(feedback)과정을 통해 수행되는 있는 모터 서보 상태를 감시하고 그 동작을 제어하여 최종적으로 모터의 위치 및/또는 속도를 제어한다. 이와 같이 모터의 위치 및/또는 속도를 제어하며, 모터를 실질적으로 구동하는 인버터를 포함한 모터 서보 기구를 살펴보면 다음과 같다.

제1도를 참조하면, 종래의 모터 서보 기구는, 상용전원을 직루로 정류하는 정류부(11), 모터(M)를 실질적으로 구동하고 제어하는 인버터(12), 외부 구동명령과 모터(M) 상전류 (u,v)를 검출하여 인버터(12)구동신호를 발생하는 인버터 제2제어부(13), 인버터 제2제어부(13)의 신호를 PWM(pulse width modrlation)신호 형태로 인버터(12)에 전달하는 제1제어부(14)를 포함한다. 또한, 모터(M)의 상전류를 검출하는 홀 센서(HS), 인버터(12)의 온도를 감지하는 온도 감지부(16), 모터(M)에 흐르는 전류에 의해 과전류(O.C) 및 선간 단락을 검출하는 전류 검출부(17), 인버터(12)에 인가되는 전압을 검출하는 전압 검출부(18)를 포함한다.

이와 같이 구성된 종래의 모터 서보 기구의 동작을 설명하면 다음과 같다. 인버터(12)에 흐르는 전류는 저항(R1)을 통해 흐르므로 저항(R1)양단에 전압차가 생긴다. 이때의 전압차는 전류량에 비례함으로 일정치이상의 전류가 흐르면 포토 커플러(photo coupler;PC1)로 구성된 전류 검출부(17)가 동작되어 과전류(O.C)또는 단락이 검출된다. 그리고, 온도센서를 구비한 온도 감지부(16)는 인버터(12)에서 발생되는 온도를 감지하여 온도에 해당하는 신호를 출력하며, 전압 검출부(18)는 인버터(12)의 전원 입력단자(P,N)에 걸리는 전압을 제너 다이오드(Z1)와 저항(R2)으로 분배하여 저항(R2)에 걸리는 전압이 소정치 이상이면 전압검출부(18)의 포토 커플러(PC2)가 온(ON)되도록 하고, 소정치 이하이면 포토 커플러(PC2)가 오프(OFF)되도록 하여 인버터(12)에 인가되는 저전압(L.V)을 검출한다.

상술한 바와 같이, 모터 구동장치의 이상 신호(O.C, L.V, O.H)중에서 하나 이상이 검출되면 OR 베이트(G1)는 하이(high)를 출력하여 인버터 제1제어부(14)의 도작을 정지시켜 인버터(12) 및 모터 서보 기구를 보호한다.

상술한 바와 같이 종래의 모터 서보 기구는 에러를 검출 또는 감지하기 위해서 개별적인 검출회로 또는 감지회로를 필요로 하고 있어 그 만큼 회로가 복잡해지는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 제2도에 도시되어 있는 바와 같이 인버터 자체내에 단락 및 과전류 검출기능, 저전압전출기능, 및 과열 검출기능이 포함된 인버터가 개발되어 사용되게 되었다. 이것은 최근 소자의 다기능화, 소형화 및 자기 보호기능 내장 추세에 부합하기 위한 것이다.

제2도를 참조하면, 자기 보호기능 내장형 인버터(20)는 직류 전원이 인가되는 전원 단자(P,N)와, 모터와 연결되는 출력단자(u,v,w), 및 모터 또는 모터 서보 기구와 관련된 에러 신호를 발생하는 에러 신호 출력단자(Ef)뿐만 아나라 파워 소자의 보호기능이 마련되어 있다. 즉, 자기 보호기능 내장형 인버터(20)는 도시되어 있는 바와 같이 자신을 보호하기 위해 에러, 예를 들면 단락, 과전류(O.C), 과열(O.H) 및 저전압(L.V) 신호와 관련된 신호를 출력 단자(Ef)를 통해 발생할 수 있다.

그러나, 상기 자기 보호기능 내장형 인버터를 사용하면, 종래에 채용되었던 전류 검출회로, 전압 검출회로등이 필요없게 되지만, 에러 신호검출 후 해당 에러의 종류를 알 수 없는 문제점이 있었다. 즉, 자기 보호기능 내장형 인버터는 모든 에러를 한 단자를 통해 출력함으로 에러의 종류를 판별할 수 없는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 모터 서보 기구에 포함된 자기 보호기능이 내장된 인버터의 에러 출력신호에 기초하여 모터 서보 기구의 해당 에러의 종류를 식별할 수 있는 모터 서보 기구의 에러 판별 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 자기 보호기능의 성능을 유지하면서 모터 서보 기구의 에러를 명확히 하기 위한 모터 서보 기구의 에러 판별 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터 서보 기구의 에러 판별 방법은, 자기 보호 기능이 내장되어, 입력 전원 전압 및 전류에 따라 각종 에거가 발생될 때마다 동일한 출력 단자를 통하여 단일 펄스의 에러신호를 출력시키는 모터 구동용 인버터를 포함하고, 모터의 회전 위치 및/또는 회전 속도를 제어하는 모터 서보 기구에서, 상기 에러 신호에 상응하는 에러의 종류를 판별하는 방법이다. 이 방법은, 상기 에러의 각종류에 상응하는 기준 펄스들의 시간폭들 중에서 가장 짧은 시간폭보다 더 짧은 주기를 가진 클록 신호로써, 상기 각 기준 펄스의 시간폭을 카운트하여, 카운트된 각각의 데이터를 가준 에러 데이터로서 저장하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 인버터에서 에러 신호가 발생될 때마다 상응하는 펄스의 시간폭을 상기 클록 신호로써 카운트하여, 펄스의 시간폭에 상응하는 데이터를 생성한다. 그리고, 상기 펄스의 시간폭에 상응하는 데이터와, 상응하는 상기 기준 에러 데이터를 서로 비교하여, 상기 인버터에서 발생된 에러 신호의 종류를 판별한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터 서보 기구의 에러 판별 장치는, 자기 보호 기능에 내장되어, 입력 전원 전압 및 전류에 따라 각종 에러가 발생될 때마다 동일한 출력 단자를 통하여 단일 펄스의 에러 신호를 출력시키는 모터 구동용 인버터를 포함하고, 모터의 회전위치 및/또는 회전 속도를 제어하는 모터 서보 기구에서, 상기 에러 신호에 상응하는 에러의 종류를 판별하는 장치이다. 이 장치는 펄스폭 측정부 및 어레 판별부를 포함한다. 상기 펄스폭 측정부는, 상기 인버터에서 에러 신호가 발생될 때마다 상응하는 펄스의 시간폭을 카운트하여, 펄스의 시간폭에 상응하는 데이터를 생성한다. 상기 에러 판별부는, 상기 에러의 각 종류에 상응하는 기준 펄스들의 시간폭들을 기준 에러 데이터로서 저장하여, 상기 펄스폭 측정부로부터의 데이터와, 상응하는 상기 기준 에러 데이터를 서로 비교하여, 상기 인버터에서 발생되는 에러 신호의 종류를 판별한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 모터 서보 기구의 에러 판별 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 모터 서보 기구의 에러 판별 장치의 상세한 회로도이고, 제4도는 본 발명에 따른 모터 서보 기구에서 실질적으로 모터를 구동하는 자기 보호기능이 내장된 인버터에서 출력되는 에러 신호의 파형동 이고, 제5도는 본 발명에 따른 모터 서보 기구의 에러 판별 방법의 단계를 보이는 흐름도이다

제3도를 참조하면, 본 발명에 따른 모터 서보 기구의 에러 판별 장치의 회로는, 상용 전원 (AC)을 정류하여 자기 보호기능이 내장된 인버터(20)에 직류 전원을 인가하는 정류부(24)와, 모터(M)와 접속되어 모터(M)에 구동 출력을 인가하며, 자기 보호기능이 내장되어 있어 관련된 에러(즉, 단락, 과전류, 고열 및 저전압)에 해당하는 펄스폭으로 에러신호(제5도)를 출럭하는 인버터(20)를 포함하고 있다. 그리고, 오부 구동명령과 모토(M) 상전류(u,v)를 검출하여 인버터(20) 구동신호를 발생하는 인버터 제2제어부(13), 인버터 제2제어부(13)의 신호를 PWM(pulse width modulation)신호 형태로 인버터(20)에 전달하는 제1제어부(14)를 포함하고 있다. 또한, 인버터(20)와 접속되며 인버터(20)에서 발생되는 에러 신호(Ef)를 입력으로 하여 해당 에러를 판별하는 에러 판별부(30)를 포함하고 있는데, 이 에러 판별부(30)는, 인버터(20)의 에러 출력을 입력받아 인버터 제1제어부(14)의 동작을 정지시키는 제1플립플롭(31)과, 인버터(20)로부터의 에러 신호를 입력받아 외부클록(clock)으로 에러 신호의 파형 신간폭을 카운트하고 하위 4비트 데이터(A0에서 A3)를 출력하는 제1카운터(32)와, 제1카운터(32)의 캐리(carry)신호를 제2카운터(33)에 전달하여 주는 제2플립플롭(34)과, 제2플립플롭(34)에서 전달된 캐리 신호를 제1카운터(32)에 인가되는 클록보다 느린 외부 클록으로 카운트하고 상위 4비트 데이터(A4에서 A7)를 출력하는 제2카운터(33) 및 제1카운터(32)와 제2카운터(33)의 출력 데이터를 내장된 기준 데이터와 비교 처리하여 실질적으로 인버터(20)에서 출력된 에러 신호의 종류를 판별하는 판별기(35)구비한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 모터 서보 기구의 에러 판별방법의 단계적인 과정을 첨부된 도면을 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

제4도를 참조하면, 인버터(20)에서 발생되는 에러 신호(Ef)는 에러 신호의 종류에 따라 신호 형태는 동일하고 그 시간 폭이 상이하다. 즉, 모터 서보 기구의 단락시에는 펄스의 시간 폭이 Ts이고, 과전류(O.C)시에는 펄스의 시간 폭이 Tc, 저전압(L.V)시에는 펄스의 폭이 T1, 과열(O.H)시에는 펄스의 시간 폭이 Th인 펄스가 출력되는데, 그 크기는 단락시의 펄스 폭(Ts)이 가장 짧고, 그 다음으로 과전류시의 펄스 폭(Tc), 저전압 펄스 폭(T1)이 순서대로 짧으며, 과열 펄스 폭(Th)이 가장 크다,. 즉, 이와 같이 인버터(20)에서 발생되는 에러 신호(Ef)의 펄스 폭을 측정하면 발생된 에러의 종류를 알 수 있는데, 그 방법은 다음과 같다.

제3도 및 제5도를 참조하면, 인버터(20)에서 에러 신호(Ef)가 발생되면, 즉 제6도의 단계51에서 에러 신호(Ef)가 하이(high)이면 단계 52에서 제1카운터(counter;32)가 해당 에러 신호(Ef)의 하이 폭에 해당하는 시간동안 제1카운터(32)에 입력되는 클록에 기준하여 에러신호(Ef)의 하이 폭을 카운트한다. 에러 신호(Ef)의 하이 폭을 카운트하는 제1카운터(32)에서 카운트 범위가 초과되어 캐리가 발생되면 단계56에서 다음의 단계를 거치고, 만일 카운트 범위가 초과되지 않았으면 단계53에서 카운트 데이터(data)를 생성하는데, 바람직하게는 하위 4비트 데이터(A0에서A3)가 생성된다. 즉, 제1카운터(32)에서 카운트되어 생성된 데이터는 에러 신호의 펄스 시간 폭이 짧은 데이터에 해당된다. 단계53에서 생성된 카운트 데이터는 에러 판별기(35)에 입력되어 단계55에서 미리 기억 저장된 단락(Ts)기준 데이터와 비교되는데, 카운트 데이터가 단락(Ts)기준 데이터 보다 크면 과전류 에러를 검출한 것으로서 에러 판별기 (35)는 단계58에서 과전류 에러 판별 신호를 출력하고, 만일 카운트 데이터가 단락(Ts)기준 데이터 보다 작으면 단락 에러를 검출한 것으로서 에러 판별기(35)는 단계62에서 단락 에러 판별 신호를 출력한다.

그리고, 단계54에서 에러 신호(Ef)의 하이 폭을 카운트하는 제1카운터(32)에서 카운트 범위가 초과되어 캐리가 발생되면, 이 캐리 신호에 의해서 제2카운터(33)가 동작되고, 제1카운터(32)에서 발생되는 캐리 신호를 기준하여 에러 신호의 하이 폭을 카운트하기 시작한다. 이때, 인버터(20)에서 발생되는 에러 신호의 하이 폭 보다 제2카운터(33)가 카운트 할 수 있는 시간을 크게 잡는 것이 바람직한데, 카운트 기준 클록을 제1카운터(32)에 가해지는 외부 클록을 분주하여 구현할 수 있다. 상기와 같이 인버터(20)에서 발생된 에러 신호 펄스폭을 제2카운터(33)는 단계56에서와 같이 카운트하고 단계57에서 카운트 데이타를 생성한 후 에러 판별기(35)에 입력시킨다. 이때, 제2카운터(33)에서 생성된 카운트 데이터를 에러 신호의 펄스 시간폭이 큰 에러 신호에 해당되는데, 에러 판별기(35)에서는 상위 4비트(A4에서 A7)에 해당된다. 단계57에서 생성된 카운트 데이터는 단계59에서 저전압(T1)기준 데이터와 비교되는데, 만일 카운트 데이타가 저전압 기준 데이터 보다 크면 과열 에러를 검출한 것으로서 에러 판별기(35)는 과열 에러 판별 신호를 출력하고, 만일 카운트 데이터가 저전압 기준 데이터 보다 작으면 저전압 에러를 검출한 것으로서 에러 판별기(35)는 저전압 에러 판별 신호를 출력한다.

이와 같이 인버터에서 발생되는 에러 신호의 펄스 시간폭을 기준 클록으로 카운트함으로써 용이하게 해당 에러 신호를 판별할 수 있다.

상술한 바와 같은 모터 서보 기구의 에러 판별 방법을 구현하는 모터 서보 기구의 에러 판별 장치의 작용 및 동작은 다음과 같다.

제3도를 참조하면, 모터 서보 기구에서 단락과 과전류가 되면 기존의 모터 서보 기구에서와 같이 포토 커플러(제1도)를 순간적으로 통과하는 펄스와 같이 매우 짧은 펄스 에러 신호가 인버터(20)에서 출력된다. 에러 신호 펄스가 제1카운터(32)에 입력되면 제1카운터(32)는 0부터 카운트하여 에러 신호의 펄스 시간 폭 만큼 카운트하게 된다. 대개, 단락 및 과전류(O, C)에러 신호 펄스는 수 마이크로초(㎲)이므로 수 메가헤르츠(㎒)의 클록으로 카운트하여 카운트 데이터를 생성함으로써 에러 판별기(35)에서 단락과 과전류를 구분할 수 있게 된다.

그리고, 과열(O,H)이나 저전압(L,V)의 경우는 에러 신호 펄스 폭의 전체 유지시간이 수 밀리초(㎳)이상으로 주어짐으로 제1카운터(32)보다 더 늦은 클록으로 구동되는 제2카운터(33)로 에러 신호의 펄스 폭을 카운트하게 된다. 즉, 인버터(20)에서 발생된 에러 신호(Ef)가 하이가 되어 제1카운터(32)가 전체 15까지 카운트하게 되면 제1카운터(32)는 캐리를 발생한다. 이 캐리 신호가 제2플립플롭(34)을 통해 제2카운터(33)의 카운터 시작 신호로 입력되면, 제2카운터(33)는 제1카운터(32)에 인가되는 클록보다 느린 클록으로 에러 신호의 펄스 폭을 카운트하기 시작한다.

이와 같이 에러 신호가 제1, 제2카운터(32,33)에서 카운트되어 카운트 데어터가 발생되고, 이 카운트 데이터는 에러 판별기(35)로 입력된다. 에러 판별기(35)롤 입력된 카운트 데이터는 에러 판별기(35)에서 판별기내의 기준 에러 데이터와 비교되어 에러 신호의 종류를 판별하고, 해당 에러 신호에 해당하는 신호를 외부로 출력한다.

이상 설명된 바와 같이 본 발명은 자기 보호기능을 내장한 인버터에서 제공된 에러를 판별하여 서보 기구내에 에러를 용이하게 판별할 수 있어, 종래 기술에 비해 편리성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 자기 보호 기능이 내장되어, 입력 전원 전압 및 전류에 따라 각종 에러가 발생될 때마다 동일한 출력 단자를 통하여 단일 펄스의 에러 신호를 출력시키는 모터 구동용 인버터를 포함하고, 모터의 회전 위치 및/또는 회전 속도를 제어하는 모터 서보 기구에서, 상기 에러 신호에 상응하는 에러의 종류를 판별하는 방법에 있어서, 상기 에러의 각 종류에 상응하는 기준 펄스들의 시간폭들 중에서 기장 짧은 시간폭보다 더 짧은 주기를 가진 클록 신호로써, 상기 각 기준 펄스의 시간폭을 카운트하여, 카운트된 각각의 데이터를 기준 에러 데이터로서 저장하는 단계; 상기 인버터에서 에러 신호가 발생된 때마다 상응하는 펄스의 시간폭을 상기 클록 신호로써 카운트하여, 펄스의 시간폭에 상응하는 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 펄스의 시간폭에 상응하는 데이터와 ,상응하는 상기 기준 에러 데이터를 서로 비교하여, 상기 인버터에서 발생된 에러 신호의 종류를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 서보 기구의 에러 판별 방법.
2. 자기 보호 기능이 내장되어, 입력 전원 전압 및 전류에 따라 각종 에러가 발생될 때마다 동일한 출력 단자를 통하여 단일 펄스의 에러 신호를 출력시키는 모터 구동용 인버터를 포함하고, 모터의 회전위치 및/또는 회전 속도를 제어하는 모터 서보 기구에서, 상기 에러 신호에 상응하는 에러의 종류를 판별하는 장치에 있어서, 상기 인버터에서 에러 신호가 발생될 때마다 상응하는 펄스의 시간폭을 카운트하여, 펄스의 시간폭에 상응하는 데이터를 생성하는 펄스폭 측정부; 및 상기 에러의 각 종류에 상응하는 기준 펄스들의 시간폭들을 기준 에러 데이터로서 저장하여, 상기 펄스폭 측정부로부터의 데이터와, 상응하는 상기 기준 에러 데이터를 서로 비교하여, 상기 인버터에서 발생되는 에러 신호의 종류를 판별하는 에러 판별부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 서보 기구의 에러 판별 장치.