KR0185917B1

KR0185917B1 - 캡스턴 서보모터의 저속제어장치

Info

Publication number: KR0185917B1
Application number: KR1019950002241A
Authority: KR
Inventors: 김정태
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1995-02-08
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR960032389A

Abstract

본 발명은 비데오카세트테이프(VCR)의 캡스턴 서보 시스템에 관한 것으로, 특히 캡스턴 모터의 회전속도를 검출하기 위한 주파수발생기(FG;Frequency Generator)의 출력신호를 이용하여 모터의 저속제어를 하는 캡스턴 서보모터의 저속제어장치에 관한 것이다. 기구적인 FG발생기의 추가 없이 A/D변환기 및 메모리를 이용하여 이전 주기의 FG값과 현재 인가받는 FG신호의 한 주기내의 샘플링값을 비교하여 그 비교결과 일치하는 지점에서 가상 FG신호를 형성시킴으로써 속도검출정보를 기구적인 추가없이 회로적으로 향상시켜 캡스턴 서보모터의 저속제어성능을 높이는 이점을 제공한다.

Description

캡스턴 서보모터의 저속제어 장치

제1도는 종래의 캡스턴 서보시스템을 나타내는 구성도,

제2도는 제1도의 캡스턴 서보모터의 정속 구동시 발생되는 FG출력신호 파형도,

제3도는 제1도의 캡스턴 서보모터의 정속도로 회전할 때와 저속도로 회전할 때 발생되는 FG출력신호를 비교한 비교 파형도,

제4도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 캡스턴 서보모터의 저속 제어장치를 나타내는 구성도.

제5도는 제4도의 각 구성의 출력파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 모터 12 : 구동부

14 : 증폭부 15 : 구형파발생부

20 : 가상 FG발생수단 21 : 제어부

22: A/D 변환부 24 : RAM

본 발명은 비데오카세트레코더(VCR)의 캡스턴 서보시스템에 관한 것으로, 특히 모터의 회전 속도에 따른 주파수 신호를 발생하는 기기인 주파수발생기(FG;Frequency Generator)의 출력신호를 이용하여 모터의 저속제어를 하는 캡스턴 서보모터의 저속제어장치에 관한 것이다.

제1도는 일반적인 VCR의 캡스턴 서보시스템을 나타내는 구성도이고, 제2도는 제1도의 캡스턴 서보모터의 정속 구동시 발생되는 FG출력신호 파형도이다. 제1도 및 제2도를 참조하여 일반적인 캡스턴 서보시스템의 구성 및 동작을 설명하겠다. 제1도에서 제어부(13)는 모터(11)를 구동시키는 신호를 출력하는 구동부(12)에 연결되며, 주파수발생기(FG)는 모터(11)가 회전함과 동시에 모터(11)의 회전 속도에 따른 주파수신호(FG신호)를 발생시킨다. 또한, FG신호는 증폭부(14)를 통해 증폭되어 구형파발생부(15)에 인가된다. 구형파발생부(15)는 제어부(13)로 구형파신호를 출력한다.

제2도를 참조하여 일반적인 캡스턴 서보시스템의 동작을 좀더 상세히 설명하겠다. 제2도에서, 수평축은 시간(t)을 나타내며, 수직축을 전압(V)을 나타낸다. 제어부(13)는 모터구동제어신호를 구동부(12)로 출력한다. 모터(11)는 구동부(12)로부터 모터구동신호를 인가받아 회전하고, 모터(11)의 주파수발생기(FG)는 모터(11)의 회전속도에 따른 주파수신호(FG신호)를 제2(a)도에 도시된 바와 같이 정현파 형태로 발생한다. 증폭부(14)는 제2(b)도에 도시된 바와같이 정형파의 FG신호를 증폭시킨다. 구형파발생부(15)는 이 증폭된 신호를 제2(c)도에 도시된 바와 같이 구형파로 변환한다. 제어부(13)에서는 이 구형파의 상승에서(a)부터 다음 상승에지까지(b)의 간격을 측정하여 속도정보를 추출한다. 제어부(13)는 FG신호의 주기를 카운트하여 현재 회전하는 모터(11)의 속도정보를 추출한다. 여기서, 모터(11)가 정속도로 회전할 때는 고주파클럭이 카운트된다. 제어부(13)는 현재 FG신호의 카운트값이 캡스턴 모터가 회전해야 하는 속도에 해당하는 주기보다 길다고 판단하면, 모터(11)에 인가하는 전압값을 상승시키도록 제어한다. 즉, 제어부(13)는 모터(11)의 회전을 빠르게 하는 제어신호를 출력하여 모터(11)의 회전속도를 원하는 속도로 맞춘다. 이와 반대로, 제어부(13)에서는 카운트된 값이 회전해야 하는 속도에 해당하는 주기보다 짧다고 판단하면 즉, 캡스턴 모터(11)의 회전속도가 빠르다고 판단하면 모터(11)로 인가하는 전압값을 감소시키도록 제어한다. 즉, 제어부(13)에서는 모터(11)의 회전속도를 늦춰 원하는 속도로 제어하는 제어신호를 출력하여 캡스턴 모터가 일정속도로 회전하도록 제어한다.

그러나, 상술한 종래의 장치는 모터가 정속으로 회전할 때는 문제가 없으나, 저속으로 회전할 때 FG주파수가 저하되며 FG주기가 길어진다. 제3도는 제1도의 캡스턴 서보 모터가 정속도로 회전할 때와, 저속도로 회전할 때 발생되는 FG출력신호를 비교한 파형도이다. 제3도를 참조하여 저속 재생시의 문제점을 간단히 설명하겠다. 캡스턴 모터의 표준속도 회전시 FG신호는 제3(a)도에 도시된 바와 같이 정현파로 출력되고, 구형파발생부(15)를 거쳐 제3(b)도에 도시된 바와같이 구형파가 출력된다. 그러나, 저속도회전시, FG신호는 제3(c)도에 도시된 바와 같이 주기가 긴 정현파로 출력되고 그에 따라 구형파발생부(15)에서 제3(d)도에 도시된 바와같이 주기가 긴 구형파가 출력된다. 즉 3(d)도에 보여진 구형파는 제(b)도에 보여진 구형파의 주기보다 6배정도 길어진다. 다시 말하면, FG신호가 매우 저주파가 되므로 제어부(13)에서는 정확한 속도정보의 검출이 불가능하다. 그러므로, 모터의 속도변동이 심하게 되고 서보의 성능도 저하된다. 이러한 문제점을 해결하려면 FG신호를 모터 1회전당 많이 발생하도록 모터의 고정자 및 회전자에 FG 패턴을 많이 만들어야 하는데, 기구적으로 많이 만들려면 단가상승을 초래하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위해 모터의 저속회전시 기구적인 FG발생기의 추가없이 A/D변환부 및 메모리를 이용하여 제어부에서 가상 FG신호를 형성한 후 속도를 측정하므로써, 모터의 저속 구동시 속도를 제어하는 캡스턴 서보모터의 저속제어장치를 제공함에 있다.

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 모터의 회전속도에 비례하는 주파수(FG)신호를 발생하는 주파수발생기가 포함된 캡스턴모터의 서보시스템에 있어서, 정현파 형태의 FG신호를 일정 샘플링 간격으로 샘플링하여 출력하는 A/D변환부, 정현파형태의 FG신호를 구형파 형태로 변환하여 출력하는 구형파발생부, 제어부의 제어하에 인접한 두 주기내의 샘플링값을 상기 메모리에 저장시킴과 동시에 상기 메모리로 부터 이전주기내의 샘플링값을 저장하거나 독출하기 위한 메모리 및, 상기 구형파발생부로부터 입력받은 현재 주기내의 샘플링값을 독출하여 현재 주기내의 샘플링값과 비교하고, 그 비교결과 일치되는 지점의 위상에 가상 FG신호를 형성하여, 상기 구형파발생부로부터 입력받은 구형파형태의 원 FG신호와 소정 에지 사이의 간격을 측정하여 속도정보를 추출하고, 그 속도정보에 따라 상기 모터를 구동시키는 제어부를 포함하는 캡스턴 서보모터의 저속제어장에 있다.

이와, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명의 장치인 캡스턴 서보모터의 저속제어장치를 나타낸 구성도이다. 본 발명의 따른 캡스턴 서보모터의 저속제어장치는 제1도의 구성을 모두 포함하고, 증폭부(14)로부터 출력신호를 인가받는 A/D변환부(22) 및, A/D변환부(22)로부터 인가받은 데이타를 저장하는 메모리(RAM; Random Access Momery)(24)와, 모든 구성부들을 제어하는 제어부(21)로 구성된 가상주파수발생수단(20)을 더 구비하고 있다. 또한, 증폭부(14)와 A/D변환부(22) 사이에 스위치(SW)가 연결되어 있은데, 일반적인 모터의 정속회전시 스위치(SW)는 오프(OFF) 상태이며 모터(11)의 저속회전시에만 제어부(21)의 제어하에 스위치(SW)가 온(ON)되어 본 발명의 장치를 구동한다. 따라서, 제1도와 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 사용하였으며, 중복되는 부분의 설명은 생략한다.

제5도는 제4도의 각 구성부의 출력파형을 도시한 것이다. 제5(a)도는 증폭부(14)를 거친 직후의 정현파이고, 제5(b)도는 구형파발생부(15)를 거친 구형파이다. 그리고, 제5(c) 내지 제5(e)도는 본 발명에 따른 저속제어장치에서 발생시켜 이용하는 가상 FG신호들을 도시한 것이다.

제4도 및 제5도를 참조하여 본 발명의 동작을 좀더 자세히 설명하겠다. 본 실시예에서는 모터(11)의 저속회전시, 모터(11)의 속도정보에 대한 정밀도를 4배로 높이고자 하는 경우를 예로 설명한다.

모터(11)의 초기 저속회전시, 제어부(21)는 스위치(SW)를 온(ON)시킴과 동시에 A/D변환부(22)로 A/D변환 시작신호를 출력하고, A/D변환부(22)는 증폭부(14)로부터 증폭된 정현파신호를 인가받는다. A/D변환부(22)는 인가받은 정현파 형태의 FG신호를 일정 간격으로 샘플링하여 디지탈신호로 변환하고, 일정 구간별로 변환이 완료되면 완료시마다 제어부(21)로 A/D변환 완료신호를 출력한다. 제어부(21)는 제5(a)도에 도시된 바와 같이, T-1주기에 해당하는 정현파의 FG신호 샘플링값을 데이타버스(BUS)를 통해 A/D변환부(22)로부터 인가받아 RAM(24)의 제1메모리에 저장한다. 또한, 제어부(21)는 그 다음 주기(T)의 데이타를 인가받아 제2메모리에 저장함과 동시에, 제1메모리에 저장된 이전 주기(T-1)의 샘플링값을 독출하여 현재 주기내의 샘플링값을 비교하고, 그 결과 일치되는 지점에서 가상 FG신호를 형성한다.

좀 더 자세히 설명하면, 제5(b)도에 도시된 바와같이 현재 주기(T)의 인터럽트 신호로는 기존 주기(T-1)에 대한 FG신호를의 샘플링값을 사용한다. 그 다음 제어부(21)는 A/D변환부(22)로부터 현재 주기(T)내의 샘플링값을 인가받아 제2메모리에 저장함과 동시에 제1메모리에 저장된 이전 주기(T-1)내의 샘플링값과 비교한다. 본 발명의 실시예에서는 속도정보의 정밀도를 4배로 높이기 위한 것으므로, 이전 주기(T-1)에 대한 샘플링값이 저장되어 있는 제1메모리의 총 크기인 N값의 N/4씩 비교하게 된다. 비교 결과 N/4메모리 즉, 90°의 위상값에 일치하는 샘플링값이 검출되는 지점의 위상에 제1가상 FG신호를 형성한다(제5(c)도). 그 다음 T-1주기의 2N/4메모리 즉, 180°의 위상값에 일치하는 샘플링값이 검출되는 지점의 위상에 제2가상 FG신호를 형성한다(제5(d)도). 그 다음 3N/4메모리 즉, 270°의 위상값에 일치하는 샘플링값이 검출되는 지점의 위상에 제3가상 FG신호를 형성한다(제5(d)도). 그 다음 제어부(21)는 제1메모리에 저장된 이전 주기(T-1)의 샘플링값은 클리어하고, 현재 주기(T)의 샘플링값을 제1메모리로 옮긴다. 새롭게 인가되는 T+1주기의 샘플링값은 제2메모리에 저장됨과 동시에, 새로운 현재주기(T+1)의 이전 주기(T)의 샘플링값과 비교된다.

위와 같은 동작은 제어부(21)가 외부로부터 인가받는 가상FG발생제어 신호에 따라 이루어지며, 기존에 한 주기 안에서 한번 발생시켰던, 속도에 대한 정보를 3번 더 발생하도록 한다. 상술한 바와같은 동작은 제어부(21)로 부터 스위치(SW)를 오프(OFF)시키는 제어신호가 발생한 때까지 반복 수행 된다. 결국, 제1, 제2, 제3가상 FG신호는 원 신호로부터 각각 90°, 180°, 270°의 위상 차를 가지며 발생하므로 기구적인 추가 부담없이 FG센서의 속도정보 검출에 대한 정확도를 4배 향상시켜 준다.

또 다른 실시예로 제5(a)도의 정현파 출력파형에서 양의 값을 가지는 반주기와 음의 값을 가지는 반주기의 값이 180°를 중심으로 같은 크기를 갖는 경우가 많으므로, RAM(24)에 저장할 때, N번지까지 샘플링하여 저장할 필요없이 2/N번지까지만 샘플링하여 나머지 2/N번지는 이전 값에서 추정하여 사용하는 방식을 이용한다.

따라서, 상술한 바와같이 본 발명은 종래의 캡스턴 서보시스템에서 A/D변환부 및 메모리를 이용하여 메모리에 저장된 한 주기 이전의 값과 현재 인가받는 주기는 위상값을 비교하여 가상 FG신호를 발생함으로써, 기구적인 추가없이 속도제어를 정확히 할 수 있으므로 고성능의 저속제어를 할 수 있는 이점을 제공한다.

Claims

모터의 회전속도에 비례하는 주파수신호(FG신호)를 발생하는 주파수발생기가 포함된 캡스턴모터의 서보시스템에 있어서, 정현파 형태의 FG신호를 일정 샘플링 간격으로 샘플링하여 출력하는 A/D변환부; 정현파 형태의 FG신호를 구형파 형태로 변환하여 출력하는 구형파발생부; 제어부의 제어하에 인접한 두 주기내의 샘플링값을 저장하거나 독출하기 위한 메모리; 및 상기 A/D변환부로부터 입력받은 현재 주기내의 샘플링값을 상기 메로미에 저장시킴과 동시에 상기 메모리로부터 이전 주기내의 샘플링값을 독출하여 현재 주기내의 샘플링값과 비교하고, 그 비교결과 일치되는 지점의 위상에 가상 FG신호를 형성하여, 상기 구형파발생부로부터 입력받은 구형파형태의 원 FG신호와 소정 에지 사이의 간격을 측정하여 속도정보를 추출하고, 그 속도정보에 따라 상기 모터를 구동시키는 제어부를 포함하는 캡스턴 서보모터의 저속제어장치.
제1항에 있어서, 상기 A/D변환부는 입력 전단에, 상기 모터의 저속 회전시 상기 제어부의 제어에 따라 상기 주파수발생기에서 출력되는 FG신호의 입력상태를 개폐하는 스위치를, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡스턴 서보모터의 저속제어장치.
제1항에 있어서, 상기 메모리는 이전 주기내의 샘플링값을 저장하는 제1메모리와 현재 주기내의 샘플링값을 저장하는 제2메모리로 구성되는 것을 특징으로 하는 캡스턴 서보모터의 저속제어장치.
제3항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1메모리에 저장된 샘플링값과 상기 제2메모리에 저장된 샘플링값을 비교하여 상기 제어부를 출력하고, 다음 주기의 위상값이 인가되면 상기 제1메모리에 저장된 위상값은 삭제하고, 상기 제2메모리의 데이타를 제1메모리를 옮기도록 제어하는 것을 특징으로 하는 캡스턴 서보터머의 저속제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 외부로부터 인가되는 가상 FG발생제어신호에 따라 가상 FG신호의 발생빈도횟수를 제어하는 것을 특징으로 하는 캡스턴 서보모터의 저속제어장치.