KR100188306B1 - 직류 모터 제어회로 - Google Patents

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KR100188306B1
KR100188306B1 KR1019950015290A KR19950015290A KR100188306B1 KR 100188306 B1 KR100188306 B1 KR 100188306B1 KR 1019950015290 A KR1019950015290 A KR 1019950015290A KR 19950015290 A KR19950015290 A KR 19950015290A KR 100188306 B1 KR100188306 B1 KR 100188306B1
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오모리고지
가지타니가즈노리
가타오카도모히로
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타테이시 요시오
오므론 가부시기가이샤
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
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    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
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Abstract

반전증폭기회로는 전압 세팅 볼륨에 의해 생성되는 세팅전압과 반도체 스위칭소자 양단 전압의 평활전압을 비교함으로써 비교전압을 발생시킨다. 연산증폭기는 상기 비교전압과 삼각전압을 비교하여 구동신호를 발생시킨다. 부궤환이 실행되며 이에 따라 세팅전압은 평활전압과 동등하게 되고, 이 평활전압은 직류 모터의 회전속도에 반비례한다.

Description

직류 모터 제어회로
제1도는 동력 공구의 종래의 DC모터 제어회로를 나타낸 도면.
제2도는 제1도의 종래의 DC모터 제어회로의 신호 파형을 나타낸 도면.
제3도는 DC모터의 회전속도와 구동 신호의 듀티사이클간의 관계를 나타낸 특성도.
제4도는 조작레버의 스트로크와 구동 신호의 듀티사이클간의 관계를 나타낸 특성도.
제5도는 조작레버의 스트로크와 모터 회전속도간의 관계를 나타낸 특성도.
제6도는 또 다른 종래의 모터 제어회로.
제7도는 제6도의 회로에 이용되는 종래 볼륨의 구조를 나타낸 도면.
제8도는 본 발명의 실시예에 따른 DC모터 제어회로를 나타낸 도면.
제9도와 제10도는 제8도의 실시예의 비-로드동작의 신호 파형을 나타낸 도면.
제11도는 반도체 스위칭 소자 양단의 전압과 DC모터의 회전속도간의 일반적 관계의 설명을 위한 회로도.
제12도는 전압 세팅 볼륨의 세팅 위치, 그 세팅 전압, 반도체 스위칭 소자 양단 전압의 평활된 전압, 제8도의 실시예인 DC모터의 회전속도간의 관계를 나타낸 특성도.
제13도는 제8도의 실시예의 로드된 동작의 신호 파형을 나타낸 도면.
제14도는 모터 회전속도와 발생된 토오크간의 관계를 나타낸 특성도.
제15도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC모터 제어회로를 나타낸 특성도.
제16도는 제15도의 실시예의 전압 세팅 볼륨의 세팅 위치와, 그 세팅 전압, 반도체 스위칭 소자 양단의 평활된 전압과, DC모터의 회전속도간의 관계를 나타낸 특성도.
제17도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC모터 제어회로를 나타낸 도면.
제18도는 제17도의 실시예에서 발생된 토오크와 모터 회전속도간의 관계를 나타낸 도면.
제19도는 제9도에 대응하고 있으며, 제17도의 실시예의 신호 파형을 나타낸 도면.
제20도는 제10도에 대응하고 있으며, 제17도의 실시예의 신호 파형을 나타낸 도면.
제21도는 제13도에 대응하고 있으며, 제17도의 실시예의 신호 파형을 나타낸 도면.
제22도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC모터 제어회로를 나타낸 도면.
제23도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어회로를 나타낸 도면.
제24도는 제23도에 나타낸 전압 세팅부의 스위치와 볼륨의 구조를 나타낸 도면.
제25도는 스트로크에 상당하는 브러쉬의 슬라이딩 위치와 비교 출력의 듀티사이클간의 관계를 나타낸 도면.
제26도는 조작 스위치의 스트로크와 관련하여 어떻게 비교 신호가 발생되는가를 나타내는 도면.
제27도는 조작 스위치의 스트로크와 모터 회전속도간의 관계를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,51,57 : 삼각파 발진기 3 : 반전 증폭 회로
9 : 인버터 10 : 전압 보정 회로
11 : 스위칭 회로 12 : 보호 회로
15 : 아날로그 스위치 60 : 스위칭 회로
62 : 전압 세팅 회로 67 : 스위치-1의 접점
68 : 스위치-2의 접점 70 : 브러쉬
본 발명은 전기 드라이버, 전기드릴 및 전기톱과 같은 직류 모터(이하 DC모터로 기술함)에 의해 구동되는 동력 공구(power tool)의 이용에 적절한 DC모터 제어회로에 관한 것이다.
제1도는 동력 공구의 종래의 DC모터 제어회로를 나타내고 있고, E는 동력 공구에 통합된 전원을, M은 DC모터 를, 52는 전원 스위치를 각각 나타내고 있다. 전원 공급 스위치(52)는 동력 공구의 조작레버의 디프레션양(스트로크)이 소정의 양(조작레버의 플레이에 상당하는)에 도달한 때 폐쇄된다. 전원 스위치(52)의 접점(52a,52b)이 제1도에 나타낸 상태에 있을 때 DC모터 M의 양측의 모터 단자는 단락되고 이것에 의해 모터 M은 제동된다. 한 방향으로 DC모터 M을 회전시키기 위해서는 단지 하나의 접점 52a만이 제1도의 상태의 반대 상태로 스위치 된다. 다른 방향으로 DC모터 M을 회전시키기 위해서는 접점 52b만이 제1도의 상태의 반대 상태로 스위치 된다. 즉, 접점(52a,52b)중 하나만이 제1도의 반대 상태로 스위치 되는 경우에 구동 전류는 모터의 회전을 발생시키도록 DC모터 M을 통해 흐른다.
참조 부호 53은 반도체 스위칭 소자인 FET를 나타내고 있다. 동력 공구의 조작레버가 최대 스트로크(stroke)로 디프레스되는 경우 단락 회로 접점 54는 반도체 스위칭 소자(53)의 스위칭부를 단락시키기 위해 폐쇄된다. 전압 세팅볼륨(59)에서 슬라이더는 동력 공구의 조작레버에 의해 연결 동작으로 저항성기판에 슬라이드 된다. 따라서 세팅 볼륨(59)은 조작량에 상당하는 세팅전압(b)를 출력한다. 구동신호 출력회로(51)는 전원 공급 스위치(52)와 다이오드(55,56)를 통해 공급되는 전원공급전압 E에 기초하여 제2도(a)에 나타낸 삼각파전압을 발생시키기 위한 삼각파 발진기(57), 반전입력의 삼각파전압(a)와 비반전입력의 세팅전압(b)를 수신하는 비교기(58), 이 비교기(58)의 비교출력에 따라 반도체 스위칭소자(53)의 게이트에 구동신호 C(제2도(b) 참조)를 공급하기 위한 스위칭 회로(60)로 이루어져 있다. 상기 종래의 DC모터 제어회로에서는 동력 공구의 조작레버가 디프레스되면 디프레션량(스트로크)에 상당하는 세팅전압 b는 비교기(58)로 입력되며, 구동신호 C의 듀티사이클은 제2도(b)에 나타낸 세팅전압 b에 따라 제어된다. 따라서 DC모터 M의 회전속도가 제어된다.
그러나 일반적으로 DC모터 M의 회전속도 N과 구동신호 C의 듀티사이클 D는 제3도의 특성도에 나타낸 바와 같은 비선형관계를 가지고 있다. 구동신호 C의 듀티사이클 D와 조작레버의 스트로크 S는 제4도의 특성도에 나타낸 것과 같은 선형관계를 가지고 있다. 그러므로, DC모터 M의 회전속도와 조작레버의 스트로크 S간의 관계는 비선형이며 즉, 제5도에 나타낸 바와 같이 위쪽으로 볼록한 커브로 표시된다.
일반적으로 예를 들어 전기 드라이버와 같은 동력 공구를 사용함으로써 나사를 회전시키는 데는 위치지정이 요구되는 초기단계에는 DC모터의 회전속도 N이 저속인 것이 바람직하다. 그러나 종래의 제어회로에서는 회전속도 N과 스트로크 S가 비선형으로서 제5도에 나타낸 바와 같이 위쪽으로 볼록한 관계를 갖고 있기 때문에, 저속 회전 영역에서 DC모터 M의 회전속도 N의 고정증가에 대한 스트로크 S의 간격이 작고 그에 따라 관계, 즉 비선형이며, 이는 미세한 조정이 곤란하여 동력 공구의 사용에 지장을 초래하고 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위해 조작레버의 스트로크와 저항간의 비선형 관계를 제공하기 위해 전압 세팅 볼륨(59)의 후막저항의 형태를 변화시키는 것도 생각할 수 있다. 그러나 이 방법은 원하는 특성을 반드시 공급할 수 있는 것은 아니다.
제6도는 제1도와 유사한 종래의 모터제어회로를 나타내고 있다. 제6도를 참조하면 슬라이딩은 조작스위치(도시 생략)를 갖춘 연결 동작으로 볼륨 VR1에서 실행된다. 고정단자 C와 D간에 인가된 전압은 임의의 비율로 분배되고, 그 결과적인 분배전압은 가동단자 A로부터 출력된다. 분배된 전압에 기초해서 저항(R51,R53,R54)을 갖는 전압 세팅부(전압 세팅 회로)(61)는 문턱전압 VH(세팅전압)를 갖는 세팅신호 V0와 삼각신호 V4를 비교하여 비교 신호 V5를 출력하고 스위칭 회로(60)는 상기 비교 신호에 기초하여 모터 M를 구동하는 스위칭 트랜지스터 TR1을 구동하기 위한 신호를 발생한다.
상기 모터제어회로의 동작에 관해 설명한다. 조작스위치가 디프레스되는 경우 스위치-1의 브레이크 접점(66)은 모터 M의 브레이킹을 해제하기 위해 오픈된다. 조작스위치가 그 이상으로 디프레스되는 경우 스위치-1의 메이크 접점(67)은 회로의 각 부분으로 전원공급전압(DC전압) E1이 인가될 수 있도록 폐쇄된다. 삼각신호 V4는 세팅신호 V0와 비교된다. 삼각신호(전압) V4가 문턱전압 VH 즉 세팅신호(전압 ) V0보다 큰 경우 트랜지스터 TR1은 모터 M을 통해 전류가 흐를 수 있도록 턴온된다. 즉, 트랜지스터 TR1은 문턱전압 VH에 상당하는 듀티사이클을 갖는 펄스신호에 의해 턴온된다. 듀티사이클이 크면 클수록 모터 M(보다 고속으로 회전하는 모터 M)을 통해 흐르는 평균전류는 커진다. 반대로 세팅신호 V0의 문턱전압 VH가 조작스위치의 디프레션량(스트로크)으로 연결되기 때문에 모터 M의 회전속도는 조작스위치의 스트로크에 따라 조정될 수 있다. 조작스위치가 그 이상 디프레스되면 스위치-2의 접점(68)이 폐쇄된다. 그 결과로서 전원공급전압 E1은 바로 모터 M에 연결되고, 모터 M은 최대속도로 회전한다.
제7도는 제6도의 회로에 사용된 볼륨 VR1의 구조를 나타내고 있다. 제7도에서 부호 C,D,A는 각각 제6도에 나타낸 고정 단자 C와 D 및 가동단자(movable terminal) A에 대응하고 있다. 가동전극(movable electrode)인 브러쉬(70)는 도전영역(71,72)과 저항영역(73)을 갖는 고정 전극상에서 슬라이드되어 단자 C 및 D와 접속되고 다른 하나의 고정 전극(74)상에서 단자 A와 접속된다. 즉, 브러쉬(70)는 2개의 고정된 전극을 접속시킨다. 브러쉬(70)가 도전영역(71)에 슬라이드되는 경우 비교기(58)로 입력되는 세팅신호(전압) V0는 저항 R53과 R54의 비율로 전원공급전압(DC전압) E1을 분배함으로써 결정되는 값을 갖게 되고, 이것은 최대값이 된다. 그 결과 비교신호 V5는 0V이고, 트랜지스터 TR1은 오프된다. 따라서 모터 M은 도전영역(71)상의 브러쉬(70)의 슬라이딩위치에 상관없이 정지한다.
조작스위치의 스트로크가 증가되고 브러쉬(70)가 저항영역(73)으로 슬라이드되는 경우 세팅신호(전압) V0에 따른 비교신호의 펄스의 듀티사이클은 조작스위치의 스트로크이다. 따라서 모터 M의 회전속도는 점차 증가한다. 그러므로 저항영역(73)은 전체적 속도 변화 범위에 부합된다.
조작스위치의 스트로크가 더욱 증가되고 브러쉬(70)가 도전영역(72)으로 슬라이드되면 세팅신호(전압) V0는 0V이다. 따라서 비교신호 V5의 펄스의 듀티사이클은 100%이고, 트랜지스터 TR1은 온상태로 유지된다. 따라서 모터 M은 도전영역(71)상에서 브러쉬(70)의 슬라이딩위치에 상관없이 일정속도로 회전한다. 조작스위치의 스트로크가 더욱 증가되면 스위치-2의 접점(68)이 상기한 바와 같이 폐쇄되고 따라서 전원공급전압 E1이 모터 M에 바로 연결되어 모터 M은 최대 속도로 회전한다.
따라서 동력 공구는 디프레션량 즉, 조작스위치의 스트로크를 조작함으로써 의도된 작업을 위해 적절히 이용될 수 있다.
그러나 상기 종래의 모터제어회로에 있어서 조작스위치의 디프레션량이 전체 속도 변화 범위내에 있는 경우라도 문제가 발생할 수 있으며, 실제로 모터 M은 회전하지 않거나 또는 그 회전속도가 의도된 작업을 위한 적절한 값에 도달하지 않는다.
제26도는 조작스위치의 스트로크와 관련하여 비교출력 V5가 어떻게 생성되는가를 나타내고 있다. 세팅신호(전압) V0가 삼각신호 V4(제26도(a)참조)보다 작은 경우 한 시점에서 비교출력 V5는 액티브로 된다(제26도(a)참조). 제26도에서 t0는 조작스위치가 디프레스되도록 구동되는 시점을 나타내고 있고, t1은 회전속도 조정범위(제7도의 저항영역(73)에 대응하는)에 도달하는 시점을 나타내고 있으며, t2는 스위치-2의 접점(68)이 폐쇄되는 시점을 나타내고 있다. 제26도(b)로부터 명확한 바와 같이 전체 속도 변화범위의 시작부에서는 비교출력 V5는 생성되지 않거나 또는 상기 회전속도에 대한 듀티사이클은 얻어지지 않는다.
제27도는 조작스위치의 스트로크와 모터회전속도간의 관계를 나타내고 있다. 체인라인은 종래 모터 제어회로의 특성을 나타내고 있다. 제27도에 나타낸 바와 같이 스위치-1의 접점(67)은 스트로크위치 S0에서 폐쇄되고, 전체속도 변화 범위 S는 스트로크 S1에서 시작되며, 스위치-2의 접점(68)은 스트로크 S3에서 폐쇄된다. 부호 Na는 적절한 작업을 할 수 있도록 하는 효과적인 회전속도를 나타내고 있다.
제27도로부터 명확한 바와 같이 종래의 모터제어회로 특성에 있어서는 전체 속도 변화 범위 S중 S1-S2의 범위에서 모터 M이 회전하지 않고 단지 윙윙거릴 뿐이다. 더우기 모터가 회전을 시작한 후에라도 회전속도는 유효 회전속도 범위 Na에 곧 도달하지 않는다. 즉, 작업에 기여하지 않는 비유효속도 변화 범위 Sb가 존재하고 있다. 따라서 유효 속도 변화 범위 Sa가 좁아지고 그에 따라 작업 효율이 경감된다.
본 발명은 상기한 점을 고려하여 이루어진 것으로, DC모터의 초기 회전 단계에서 스트로크의 변화에 대한 DC모터의 회전속도의 변화를 경감시킬 수 있는 DC모터 제어 회로를 공급하고 이에 따라 동력 공구의 조작 용이성을 개선시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 제2목적은 과전류가 반도체 스위칭소자를 통해 흐르거나 또는 비정상적인 열이 발생하는 경우 반도체 스위칭소자가 손상되는 것을 방지할 수 있는 DC모터 제어회로를 제공함에 있다.
본 발명의 제3목적은 유효 속도 변화 범위를 넓게함으로써 작업효율을 개선할 수 있는 모터제어회로를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1특징에 따르면 DC모터와; DC모터를 통해 흐르는 전류를 제어하기 위해 DC모터에 연결된 반도체 스위칭소자와; 세팅전압을 공급하기 위한 전압세팅부와; 반도체 스위칭소자 양단의 전압과 세팅전압을 비교하고 비교신호를 생성하기 위한 제1비교회로와; 기준전압신호를 발생시키기 위한 기준전압 발생회로와; 기준 전압신호와 비교 신호를 비교하고 반도체 스위칭 소자의 스위칭을 제어하기 위한 구동신호를 발생시키는 제2비교회로를 포함하고 있는 DC모터 제어회로가 제공된다.
상기 구성에 의하면 부궤환이 실행되고, 따라서 세팅전압은 무부하 상태에서 모터 회전 속도에 반비례하는 반도체 스위칭소자 양단의 전압과 동일하게 된다. 따라서 DC모터의 회전속도 N과 조작레버의 스트로크 S간의 관계는 종래의 제어회로의 위쪽으로 볼록한 관계(2ㅔ5도 참조)와는 달리 선형으로 만들어질 수 있다. 그 결과로서 저속 회전영역에서 DC모터의 회전속도 N의 고정된 증가를 위한 스트로크 S의 간격은 종래의 제어회로보다 넓어지게 되고, 이에 의해 개선된 손쉬운 조작을 할 수 있는 동력 공구를 제공함으로써 그 작업효율을 증가시킬 수 있다.
DC모터 제어회로는 비선형특성에 의해 세팅전압을 보정하기 위한 전압 보정회로를 더 구비하고 있다. 이 경우에 있어서 DC모터 제어회로의 회전속도 N과 조작레버의 스트로크 S간의 관계는 아래로 볼록한 특성을 가질 수 있다. 그 결과로서 저속 회전영역에서 DC모터의 회전속도 N의 고정된 증가를 위한 스트로크 S의 간격은 종래의 회로보다 더욱 넓게 되고 이에 의해 더욱 개선된 손쉬운 조작이 가능한 동력 공구를 제공할 수 있다.
DC모터 제어회로는 반도체 스위칭소자가 오프되는 동안 제1비교회로에 반도체 스위칭소자 양단의 전압을 공급하기 위한 스위치회로를 더 포함하고 있다. 이 주기에서 반도체 스위칭소자 양단의 전압은 DC모터의 회전속도에 반비례한다. 이 경우에 있어서 토오크 변화(상속동작)가 발생한 경우라도 세팅전압에 상당하는 속도로 DC모터가 회전하도록 할 수 있다.
본 발명의 제2특징에 따르면 DC모터와; DC모터를 통해 흐르는 전류를 제어하기 위해 DC모터에 연결된 반도체 스위칭소자와; 반도체 스위칭소자의 스위칭을 제어하기 위한 구동신호를 발생시키기 위한 구동회로와; 반도체 스위칭소자가 온인 동안 소정의 전압과 반도체 스위칭소자 양단의 전압을 비교하고, 만약 반도체 스위칭소자 양단의 전압이 소정의 전압보다 크다면 ㅎ4
구동회로가 반도체 스위칭소자를 턴오프하도록 하는 보호회로를 구비한 DC모터 제어회로가 제공된다.
이 구성에 의하면 반도체 스이칭소자 양단의 전압이 반도체 스위칭소자를 통해 흐르는 과전류 또는 그 비정상적인 열로인해 증가하는 경우에 보호회로는 반도체 스위칭소자를 턴오프시키도록 동작한다. 이에 따라 반도체 스위칭소자 ca는 비정상적인 동작 또는 손상으로부터 보호될 수 있다.
본 발명의 제3특징에 따르면 DC모터와; 조작스위치와; DC전원공급전압이 인가되는 제1 및 제2도전영역을 구비한 전압발생수단과; 제1 및 제2도전영역간에 위치한 저항영역과; 제1 및 제2도전영역과 저항영역에 인접하게 배치된 제1, 제2 및 제3전극과; 제1도전영역과 제1전극, 저항영역과 제3전극, 또는 제2도전영역과 제2전극을 접속하기 위한 가동접점과; 제1 및 제2전극에 접속된 출력단자와; 제3전극과 출력단자에 접속된 저항과; 전압생성수단의 출력단자의 전압에 따라 세팅전압을 공급하기 위한 조작스위치의 조작량에 따라 가동접점을 이동시키기 위한 전압세팅부와; 세팅전압에 기초하여 모터의 회전속도를 제어하기 위한 제어회로로 이루어진 DC모터 제어회로가 제공된다.
상기 구성과 함께 유효 속도 변화가 확장될 수 있다. 동력 공구를 사용하는 작업은 이 동력 공구에 적절한 회전속도에서 시동되며, 이에 따라 작업효율이 개선된다.
[실시예]
이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
제8도는 본 발명의 실시예에 따른 DC모터 제어회로를 나타내고 있고, 이 회로는 동력 공구에 내장된다.
제8도에서 저항 R1과 제너다이오드 ZD1의 일련의 접속으로 이루어진 정전압회로(constant voltage circuit) CV는 동력 공구에 내장된 전원공급기의 전압 E1에 기초하여 제너다이오드 ZD1의 캐소드에서 규정된 정전압 E2를 발생시킨다. 전압 E1은 구동전류를 공급/차단하기 위한 스위치 SW1을 통해 공급된다.
삼각파 발진기(기준전압발생회로)(1)는 발진 캐패시터 C1과 공동으로 삼각전압 V4를 발생시킨다.
DC모터 M의 회전속도를 세트시키는 속도세팅부(2)는 세팅 볼륨 VR을 가지고 있다. 전압 세팅 볼륨 VR의 가동단자는 동력 공구의 조작레버의 디프레션과 함께 연결동작으로 움직이고, 디프레션량(스트로크)에 상당하는 세팅전압 V0를 출력한다.
반전증폭회로(제1비교회로)(3)는 연산증폭기(6), 저항(R5,R6), 캐패시터(C2)로 이루어져 있다. 연산증폭기(6)는 비반전입력에서 전압 세팅 볼륨 VR로부터 세팅전압 V0를, 반전입력의 평활회로(4)로부터 평활전압 V6를 수신해서, 수신된 전압간의 차에 상당하는 전압 V3를 구동신호로서 출력한다.
전압분배저항(R7,R8)과 캐패시터(C3)를 갖는 평활회로(4)는 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7을 평활해서, 연산증폭기(6)의 반전입력에 평활된 전압 V6를 공급한다.
반도체 스위칭소자 TR1은 FET이고, 그 스위칭부 D-S는 전원공급기 E1과 DC모터 M간에 제공된다. 특히 드레인 D는 DC모터 M의 한 단자에 연결되고 소스 S는 전원공급기 E1의 마이너스전극에 접속된다. 반도체 스위칭소자 TR1의 게이트는 전류제한 저항 R9를 통해 연산증폭기(제2비교회로)(5)로부터의 구동신호 V5가 공급된다.
삼각파발진기(1)로부터의 출력으로서 삼각전압 V4는 연산증폭기(5)의 비반전 입력에 입력되고, 반전증폭회로(3)의 출력전압 V3는 연산증폭기(5)의 반전입력에 입력된다. 전압 V4와 V3를 비교함으로써 연산증폭기(5)는 비교출력을 발생시키고, 이 출력은 구동신호 V5로서 반도체 스위칭소자 TR1의 게이트에 공급된다. 보호다이오드 D1은 DC모터 M에 병렬로 접속된다.
제9도와 제10도를 참조하여 상기 구성을 갖는 DC모터 제어회로의 무부하 동작을 상세히 설명한다. 이들 각 도면에 있어서 부분(a)는 연산증폭기(5)에 입력되는 반전증폭회로(3)의 출력전압과 삼각전압 V4를 나타내고 있고, 부분(b)는 연산증폭기(5)의 출력전압(구동신호) V5를 나타내고 있으며, 부분(C)는 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7과 그 평활된 전압 V6를, 부분(d)는 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅전압이 다른 경우인 2단계에 해당되고 있다.
이 실시예에서 조작레버의 디프레션량(스트로크)에 상당하는 전압 V0는 전압 세팅 볼륨 VR로부터 반전증폭회로(3)의 연산증폭기(6)의 비반전입력으로 공급되고, 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활된 전압 V6는 동일한 연산증폭기(6)에 공급된다. 연산증폭기(6)는 출력전압 V3를 공급하고, 이 전압은 연산증폭기(5)의 반전입력에 대해 전압 V0와 V6간의 차이에 해당한다. 연산증폭기(5)는 반전입력단자로 입력되는 전압 V3와 비반전입력단자로 입력되는 삼각전압 V4간의 차이에 해당하는 전압 V5를 구동신호로서 반도체 스위칭소자 TR1의 게이트에 공급한다. 반도체 스위칭소자 TR1은 전압 V5에 의해 온/오프 제어되고, 이에 의해 DC모터 M의 구동이 제어된다.
결국, 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V6는 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅전압 V0와 비교되고, 다음에 그 결과적인 비교출력 V3는 삼각전압 V4와 비교된다. 이것의 결과적인 비교출력(구동신호) V5는 반도체 스위칭소자 TR1을 제어하기 위해 사용된다. 따라서 제9도와 제10도의 (c)와 (d)에 나타낸 바와 같이 제어는 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅전압 V0가 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V6과 동일해지도록 행해진다.
반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V6와 DC모터 M의 회전속도 N간의 관계가 상술된다.
제11도에 나타낸 바와 같이 스위칭소자 TR은 모터의 전기자가 권선저항 Ra를 갖는 DC모터 M에 접속되고 전원공급전압 E가 모터 M에 인가되는 경우를 생각하자. 구동전류인 Ia; 모터 M에 대한 특정 비율의 상수인 KE, 모터 M의 회전속도 N; 스위칭소자 TR 양단의 전압 평균 VTR의 표기를 가진다고 하면, 전원공급전압 E는 일반적으로
E=Ia·Ra + KE·N+VTR------(1)
로 표현된다.
로 표현된다.
그러므로 스위칭소자 TR 양단의 전압의 평균 VTR은
VTR=E-Ia·Ra-KE·N이다.
DC모터 M의 무부하 상태에서 Ia·Ra는 무시할 수 있고 전원공급전압 E와 비례상수 KE는 일정하다. 따라서 스위칭소자 TR 양단의 전압의 평균 VTR은 DC모터 M의 회전속도 N에 반비례한다.
따라서 제8도의 실시예에 따르면 DC모터 M의 비-로드동작 동안 제어는 DC모터 M의 회전속도에 반비례하는 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V6가 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅전압 V0와 동일하게 되도록 행해진다. 즉, DC모터 M의 회전속도 N은 동력 공구의 조작레버의 스트로크에 비례하도록 만들어질 수 있고, 이것은 세팅전압 V0에 대응한다.
제12도는 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅위치(스트로크에 상당하는)와, 세팅전압 V0, 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활된 전압 V5, 본 실시예의 DC모터 M의 회전속도 N간의 관계를 나타내는 특성도이다.
제12도의 (a)는 DC모터 M의 회전속도 N과 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V6간의 관계를 나타내는 특성도이다. (b)는 세팅 볼륨 VR의 세팅위치와 세팅전압 V0간의 관계를 나타내는 특성도이다. (c)는 전압세팅 볼륨 VR의 세팅위치와 DC모터 M의 회전속도 N간의 관계를 나타내는 특성도이다.
제12도(b)에 나타낸 바와 같이 세팅전압 V0는 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅위치에 반비례하고, 이것은 조작레버의 디프레션량에 해당한다. 즉, 세팅전압 V0는 디프레션량이 증가함에 따라 감소한다.반대로 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 세팅전압 V6와 동일해지도록 제어되고, DC모터 M의 회전속도 N은 제12도(a)에 나타낸 바와 같이 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V6에 반비례한다. 그러므로 제12도(c)에 나타낸 바와 같이 비례관계는 전압 세팅 볼륨 VR(제12도(b)참조)의 세팅위치와 DC모터 M의 회전속도간에서 확립되고, 이것은 세팅전압 V0와 동일한 평활전압 V6에 해당한다.
종래의 제어회로에서 DC모터 M의 회전속도 N과 스트로크 S가 제5도에 나타낸 바와 같이 위쪽으로 볼록한 관계 즉, 비선형이기 때문에 저속회전영역에서 회전속도 N의 고정적 증가를 위한 스트로크 S의 간격은 작고, 이것은 미세한 조정의 수행을 어렵게 하며 동력 공구의 사용에 있어서 불편을 초래할 수 있다. 반대로 본 실시예에 따르면 제12도(c)에 나타낸 바와 같이 DC모터 M의 회전속도 N과 스트로크 S(전압세팅 볼륨 VR의 세팅위치에 해당하는)간에는 선형관계가 성립한다. 그 결과로서 저속 회전 영역에서 DC모터 M의 회전속도 N의 고정적 증가를 위한 스트로크 S의 간격은 종래의 제어회로보다 넓어지며 개선된 손쉬운 조작을 제공하게 된다.
더우기 본 실시예에서 부궤환이 실행됨에 따라 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활된 전압 V6는 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅전압 V0와 동일하게 된다. 그러므로 트랜지션이 제10도의 무부하 동작 단계로부터 제13도의 로드동작단계로 만들어지는 경우, 피드백이 수행됨에 따라 평활전압 V6는 세팅전압 V0를 유지하게 된다. 그 결과로서 반전증폭회로(3)의 출력전압 V3의 레벨은 제13도(a)에 나타낸 바와 같이 경감되고, 따라서 연산증폭기(5)의 출력전압(구동신호) V5의 듀티사이클이 증가된다. 따라서 DC모터 M의 회전속도 N의 감소정도는 경감된다.
제14도는 DC모터 M의 회전속도 N과 로드에 상당하는 생성된 토오크 T간의 관계를 나타내는 특성도이다. 실선은 종래 제어회로의 특성을 나타내고 점선은 본 실시예의 특성을 나타내고 있다.
본 실시예에서 점선으로 나타낸 바와 같이 로드가 증가함에 따라 피드백은 상기한 바와 같은 듀티사이클을 증가시키기 위해 실행된다. 그러므로 DC모터 M의 단계는 보다 완만한 곡선을 따라 로킹단계에 도달할 때까지 변화한다. 따라서 DC모터 M은 보다 안정적으로 동작하고 손쉬운 작동을 할 수 있도록 개선된다.
제15도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC모터 제어회로를 나타내고 있고, 제8도의 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙인다.
본 실시예의 DC모터 제어회로는 상기 실시예의 선형관계와는 반대로 모터 M의 회전속도와 스트로크 S와의 아래쪽으로 볼록한 관계인 비선형을 확립함으로써 작동이 용이하게 개선될 수 있도록 의도되었다. 이 끝에서 전압 보정 회로(10)가 제공되고 이것은 후에 상술되는 비선형특성을 사용함으로써 전압세팅 볼륨 VR의 세팅전압을 보정하고 연산증폭기(6)의 비반전 입력단자에 보정된 세팅전압을 공급한다. 나머지 구성은 상기 실시예와 동일하다.
전압 보정 회로(10)에서 전압분배저항 R2-R4는 전압 세팅 볼륨 VR의 2단자 사이에 제공된다. 전압분배저항 R10과 다이오드 D2의 병렬회로는 전압세팅 볼륨의 가동단자와 전압분배저항 R2와 R3간의 접속포인트 사이에 제공된다. 전압분배저항 R3와 R4의 접속포인트는 반전증폭회로(3)의 비반전입력에 연결된다.
전압 보정 회로(10)의 조작은 제16도의 특성도를 참조하여 상술될 것이다.
제16도의 부분(a)는 DC모터 M의 회전속도와 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V6의 평활된 전압 V7간의 관계를 나타내는 특성도이다. 부분(b)는 전압세팅 볼륨 VR의 세팅위치와, 다이오드 D2의 캐소드전압 VK, 그 애노드전압 VA, 보정된 전압 V1의 관계를 나타내는 특성도이다. 부분(c)는 전압 세팅 볼륨 VR과 DC모터 M의 회전속도 N의 관계를 나타내는 특성도이다.
제16도(b)에 나타낸 바와 같이 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅전압에 대응하는 다이오드 D2의 캐소드전압 VK는 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅위치에 반비례한다. 반대로 조작레버의 디프레션량이 다이오드 D2의 애노드전압 VA가 상기 전압에 도달하도록 증가되는 경우 다이오드 D2는 온되고 애노드전압 VA는 캐소드전압 VK보다 0.6V 더 높게 된다. 이와 같은 값을 갖는 애노드 전압 VA는 보정된 전압 V1을 발생시키는 저항 R3와 R4에 의해 분배된다. 따라서 본 실시예에서 다이오드 D2의 특성은 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅위치와 보정된 전압 V1간의 비선형관계를 발생시키도록 한다.
반대로 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V6는 보정전압 V1과 같아지도록 제어되고, DC모터 M의 회전속도 N은 제16도(a)에 나타낸 바와 같이 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V6에 반비례한다. 따라서 제16도(c)에 나타낸 바와 같이 전압 세팅 볼륨 VR(제16도(b)참조)의 세팅위치와 DC모터 M의 회전속도 N간에는 아래로 볼록한 관계인 비선형관계가 확립되고, 이는 보정된 전압 V1과 동일한 평활전압 V6에 대응하고 있다.
즉, 제16도(c)에 나타낸 바와 같이 본 실시예에 따르면 DC모터 M의 회전속도 N과 스트로크 S(전압 세팅 볼륨 VR의 세팅위치에 대응하는)간의 관계는 아래로 볼록한 비선형관계가 확립된다. 그 결과로서 저속회전 영역에서 DC모터 M의 회전속도 N의 고정적 증가를 위한 스트로크 S의 간격은 종래의 제어회로보다 넓게 되고 더욱 개선된 손쉬운 조작을 제공하게 된다.
다이오드 D2는 본 발명의 또 다른 실시예를 구성하는 제너다이오드에 의해 대체될 수도 있다.
제17도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC모터 제어회로를 나타내고 있고, 제8도의 실시예의 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙인다.
제18도의 특성도에 나타낸 바와 같이 본 실시예는 로드 변화의 경우라도 상속으로 DC모터 M이 회전할 수 있는 상속제어를 실현시키도록 의도되었다. 이 끝에서 다음의 구성이 채택되었다.
본 실시예에서 스위칭 회로가 오프되는 동안 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7을 얻기 위한 스위칭 회로(11)는 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7을 평활하기 위한 평활회로(4)와 반전증폭회로(3)의 연산증폭기(6)의 반전입력 단자간에 제공된다. 스위칭 회로(11)는 인버터(9)의 출력에 의해 온/오프제어되는 아날로그 스위치(8)와 연산증폭기(9)의 출력을 수용하는 인버터(9)를 가지고 있다. 아날로그 스위치가 완전히 오픈되는 동안 아날로그 스위치(8)가 부정상태(indefinite state)로 되는 것을 방지하기 위해 방전저항 R11이 평활캐패시터 C3와 병렬로 제공된다. 나머지 구성은 제8도의 실시예와 동일하다.
이 실시예에서 스위칭 회로(11)는 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7을 얻게 되고, 이 전압은 그 오프주기 동안 평활전압 V10을 공급하는 DC모터 M의 회전속도 N에 반비례한다.
방정식(1)을 참조하면 구동전류 Ia는 반도체 스위칭소자 TR1이 오프인 동안 0이기 때문에, 반도체 스위칭소자 TR1의 평균전압 VTR은 로드 변화가 발생하는 경우라도 DC모터 M의 회전속도 N에 반비례한다.
이 실시예에서 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V10은 반도체 스위칭소자 TR1의 오프주기 동안 반전증폭회로(3)에 입력되기 때문에 DC모터 M의 회전속도 N은 로드 변화가 발생하는 경우라도 전압 세팅 볼륨 VR의 세팅전압에 대응하는 값으로 유지된다. 즉, 상속제어가 얻어진다.
제19도 내지 제21도는 각각 제8도의 실시예의 제9도, 제10도, 제13도에 대응하는 신호 파형도이다. 제19도 내지 제21도 각각에서 부분(e)는 인버터(9)의 출력전압 V8을 나타내고, 부분(f)는 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압 V7의 평활전압 V10을 나타내고 있다.
제22도는 여전히 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC 제어회로를 나타내고 있으며, 제8도의 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조부호를 붙인다.
이 실시예에서 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압을 평활하기 위한 평활회로(41)는 전압분배저항(R19,R20)과 평활캐패시터(C4)로 이루어져 있다. 평활회로(41)로부터의 평활전압을 수용하는 반전증폭회로(31)는 연산증폭기(6)의 출력측에 저항 R14를 가지고 있다.
제8도 실시예의 경우처럼 이 실시예는 손쉬운 조작을 위해 모터 M의 회전속도와 스트로크간의 선형관계를 확립할 수 있다. 더우기 이 실시예는 과전류가 반도체 스위칭소자 TR1을 통해 흐르고 비정상적인 열이 발생하는 경우 강제적으로 소자를 오프시킴으로써 반도체 스위칭소자 TR1을 보호하기 위한 보호회로가 제공된다. 보호회로(12)는 반도체 스위칭소자 TR1이 온되는 동안 이 소자양단의 전압을 평활하고 기준전압과 평활된 전압을 비교한다. 평활전압이 기준전압보다 크면 보호회로(12)는 반도체 스위칭소자 TR1을 강제적으로 오프시킨다.
보호회로(12)는 연산증폭기(5)의 출력에 의해 온/오프 제어되는 아날로그스위치(15)와, 전압분배저항(R12,R13), 평활캐패시터(C5), 아날로그스위치(15)가 완전히 오프일 때 아날로그스위치(15)가 부정상태로 들어가는 것을 방지하기 위한 방전저항(R16), 셀프홀딩 다이오드(D3), 리버스-블록킹다이오드(D4)를 가지고 있다. 보호회로(12)는 반전 입력단자에서 기준전압 VREF를 수용하고 비반전 입력단자에서 반도체 스위칭소자 TR1 양단 전압의 평활전압을 수신하는 연산증폭기(13)를 더 가지고 있다.
과도하게 큰 구동전류가 과부하로 인해 흐르는 경우 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압은 보호회로(12)에서 기준전압 VREF보다 커진다. 이에 따라 연산증폭기(13)의 출력이 커지고, 연산증폭기(5)의 출력이 강제적으로 로유가 되게 한다. 따라서 반도체 스위칭소자 TR1은 오프되어 보호된다.
반도체 스위칭소자 TR1이 가열되고 그 온도가 증가하면 이에 따라 저항이 증가한다. 그러므로 반도체 스위칭소자 TR1은 큰 구동전류의 장기간 흐름으로 인해 가열되고, 반도체 스위칭소자 TR1 양단의 전압은 기준전압 VREF보다 커진다. 따라서 반도체 스위칭소자 TR1은 과전류의 경우처럼 강제적으로 오프된다.
즉, 보호회로(12)는 전류리미터와 열리미터(thermal limiter)의 기능을 하게 된다.
비록 이 실시예가 제8도 실시예의 구성으로 보호회로(12)를 제공함으로써 구성되지만, 보호회로(12)는 본 발명의 또 다른 실시예를 제공하는 종래의 구성에 포함될 수도 있다.
비록 삼각파발진기(1)가 상기 실시예의 각각에서 기준전압발생회로로서 채택되고 있더라도, 본 발명은 삼각전압을 이용하는 경우로 제한되는 것은 아니고, 예를 들면 일정 기준전압이 이용될 수도 있다.
제23도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터제어회로를 나타내고 있다. 제23도를 참조하면서 슬라이딩은 조작스위치(예를 들어 트리거형태; 도시하지 않았음)에 의해 연결 동작으로 볼륨 VR2에서 실행될 수도 있다. 고정단자 C와 D간에 인가된 전압은 임의이ㅡ 비율로 분배되고, 결과적인 분배전압은 가동단자 A로부터 출력된다. 분배전압에 기초하여 저항(R52), 스위치(62a), 저항(R51,R53,R54)를 갖는 전압세팅부(전압 세팅 회로)(62)는 문턱전압 VH(세팅전압)를 갖는 세팅신호 V0'를 발생한다. 스위치(62a)는 볼륨 VR2(이후 상술함)처럼 동일한 PCB(printed circuit board)상에 형성된다.
삼각파발진기(57)는 소정의 주기를 갖는 삼각신호 V4를 캐패시터 C1을 조합하여 발생시킨다. 비교기(58)는 세팅신호 V0'와 삼각신호 V4를 비교하고, 모터 M을 구동시키는 스위칭 트랜지스터 TR1을 구동하는 신호를 스위칭 회로(60)가 발생시키는 것에 기초하여 비교신호 V5를 출력한다.
이 실시예의 모터제어회로의 동작이 상술된다. 조작스위치가 디프레스되면 스위치-1의 브레이크접점(66)은 모터 M의 브레이킹을 해제하기 위해 개방된다. 조작스위치가 더 디프레스되면 스위치-1의 메이크접점(67)은 전원공급전압(DC전압) E1이 회로의 각 부분으로 인가되도록 폐쇄된다. 삼각신호 V4는 세팅신호 V0'와 비교된다. 삼각신호(전압) V4가 세팅신호(전압) V0'인 문턱전압 VH보다 큰 동안 트랜지스터 TR1은 모터 M을 통해 전류가 흐를 수 있도록 만들어진다. 즉, 트랜지스터 TR1은 세팅신호 V0'의 문턱전압 VH에 대응하는 듀티사이클을 갖는 펄스신호에 의해 온된다. 듀티사이클이 크면 클수록 모터 M(모터 M은 보다 고속으로 회전한다)을 통해 흐르는 평균전류는 커진다. 한편 세팅신호 V0'가 조작스위치의 디프레션량(스트로크)과 연결되기 때문에 모터 M의 회전속도는 조작스위치의 스트로크에 따라 조정될 수 있다. 조작스위치가 더 디프레스되면 스위치-2의 메이크접점(68)은 폐쇄된다. 그 결과로서 전원공급전압 E1은 모터 M에 바로 인가되고, 모터 M은 최대 속도로 회전한다.
제24도는 제23도의 회로에 이용되는 전압세팅부(62)의 스위치(62a)와 볼륨(VR2)의 구조를 나타내고 있다. 제24도에서 부호(B,C,D,A)는 제23도에 나타낸 고정단자(B,C,D)와 가동단자(A)에 대응하고 있다. 브러쉬(70)는 도전영역(71,72)과 저항영역(73)을 갖춘 고정전극에 슬라이드되어 단자 C와 D에 접속되고, 고정전극(74a)의 영역(C)은 단자 B에 접속되며, 고정전극(74b)의 영역(b)은 단자 A에 접속되며, 고정전극(74c)의 영역(a)은 역시 단자 B에 접속된다. 전극을 서로 전기적으로 절연시키기 위해 3개의 고정전극(74a,74b,74c)간에 갭이 형성된다. 브러쉬(70)는 그들 갭보다 다소 넓기 때문에 브러쉬는 그들 인접한 전극사이에서 갭의 중앙에 위치하는 경우 갭은 인접한 2전극을 단락시킨다. 브러쉬(70)는 3개의 분리된 고정전극(74a,74b,74c)간에서 이동할 때 전압세팅부(62)의 스위치(62a)에서 절환이 행해진다. 브러쉬(70)는 스위치(62a)의 가동접점의 역할을 한다. 즉, 스위치(62a)의 가동접점이 제23도의 접점(a)에 접속되는 단계는 브러쉬(70)가 고정전극(74b)의 영역(a)에 위치하는 단계에 대응하고 있다. 마찬가지로 스위치(62a)의 가동접점이 제23도의 접점(b)에 접속되는 단계는 브러쉬(70)가 고정전극(74c)의 영역(b)에 위치하는 단계에 대응하고, 스위치(62a)의 가동접점이 제23도의 접점(c)에 접속되는 단계는 브러쉬(70)가 고정전극(74a)의 영역(c)에 위치하는 단계에 대응하고 있다.
제25도는 스트로크와 비교신호 V5의 듀티사이클에 대응하는 브러쉬(70)의 슬라이딩 위치간의 관계를 나타내고 있다. 제25도의 (a)는 스트로크-듀티사이클의 관계를 나타내고 있고, (b)는 스트로크가 증가함에 따라(조작스위치가 점진적으로 디프레스되는) 어떻게 브러쉬(70)가 슬라이드되는지를 나타내며, (c)는 스트로크가 감소됨에 따라(조작스위치가 리턴되는) 브러쉬(70)가 어떻게 슬라이드되는지를 나타내고 있다.
제23도 내지 제25도를 참조하여 비교신호 V5의 듀티사이클이 어떻게 변화되는지를 나타내게 된다. 조작스위치가 디프레스되고 이에 의해 브러쉬(70)가 영역(c)상에 위치할 때 스위치(62a)의 단자 B는 단자 C에 접속된다. 따라서 비교기(58)에 입력되는 세팅신호(전압) V0'는 저항 R53과 저항 R54의 비율로 전원공급전압 E1을 분배함으로써 결정된 값을 갖게되고, 이 값은 최대값이 된다. 듀티사이클은 0%이다. 브러쉬(70)가 더 이동하면 브러쉬는 고정전극(74C)의 영역(b)에 놓여지며, 이는 스위치(62a)의 가동접점이 저항 R52(제23도 참조)에 접속되는 단계에 대응하고 있다. 이때 볼륨 VR2와 저항 R51-R54를 포함하는 회로조건에 의해 결정되는 세팅신호(전압) V0'는 삼각신호 V4보다 작게 된다. 그 결과로서 비교신호 V5의 듀티사이클은 제25도(a)에 나타낸 바와 같이 급격히 증가한다. 브러쉬(70)가 영역(b)상에 슬라이드되는 경우 볼륨 VR2의 저항 분배율이 변화하고 듀티사이클은 슬라이딩위치의 비율로 증가한다. 브러쉬(70)가 브리지영역(b)와(a)를 단락시키는 위치에 도달하면 단자 D는 스위치(62a)(제23도 참조)에 접속된다. 따라서 세팅신호(전압)는 0V가 되고, 듀티사이클은 제25도(a)에 나타낸 바와 같이 100%로 급격히 증가한다. 결국 조작이 점진적으로 디프레스됨에 따라 듀티사이클은 제25도(a)의 실선으로 나타낸 것처럼 변화한다.
다음에 조작스위치가 일부 리턴되고 브러쉬(70)는 영역(a)에서 영역(b)로 이동하며, 듀티사이클은 제25도(a)에 나타낸 바와 같이 100%에서 급격히 떨어진다. 브러쉬(70)가 브리지영역(b)와 (c)를 단락시키는 위치에 도달하면 단자(C)는 스위치(62a)(제23도 참조)의 단자 B에 접속된다. 따라서 세팅신호 V0'의 문턱전압 VH는 최대값을 가지며, 듀티사이클은 제25도(a)에 나타낸 바와 같이 급격히 떨어진다. 간단히 조작스위치가 리턴됨에 따라 듀티사이클은 제25도(a)의 점선으로 나타낸 것처럼 변화한다.
제23도의 회로에서 스위치-1과 스위치-2는 모터 M을 통해 흐르는 전류 경로를 직접 오픈하고 폐쇄한다. 따라서 그들 스위치의 내구성이 고려될 필요가 있다. 이러한 관점에서 다음의 조건이 만족되어야 한다.
조건1 : 듀티사이클은 스위치-1이 폐쇄 또는 오픈되는 경우 0%이어야만 한다.
조건2 : 듀티사이클은 스위치-2가 폐쇄 또는 오픈되는 경우 100%이어야만 한다.
상기 조건을 만족시키기 위해 브러쉬(70)와 스위치-1 및 스위치-2간에 다음의 세팅이 채택된다.
세팅1 : 스위치-1은 브리지영역(c,b)(제25도의 (c)와 (b)참조)을 단락시키는 위치 또는 영역(c)에 위치하는 경우 폐쇄되거나 또는 개방된다.
세팅2 : 스위치-2는 브리지영역(b,a)(제25도의 부분(c)와 (b)참조)을 단락시키는 위치 또는 영역(a)에 위치하는 경우 폐쇄되거나 또는 개방된다.
상기한 바와 같이 제26도는 어떻게 비교신호 V5가 조작스위치의 스트로크에 관해 발생되는가를 나타내고 있다. 세팅신호(전압) V0'가 삼각신호 V4보다 작아지는 시점에서(제26도(a)참조) 비교출력 V5는 액티브로 된다(제26도(b)참조). 제26도에서 T0는 조작스위치가 디프레스되도록 시작되는 시점을 나타내고 있고, t1은 브러쉬(70)가 영역(c)로부터 영역(b)로 이동하는 시점을, t2는 스위치-2의 접점(68)이 폐쇄되는 시점을 나타내고 있다. 제26도(b)의 종래의 경우와는 반대로 제26도(c)로부터 분명한 바와 같이 비교신호 V5는 이 실시예에서 거의 전체 속도 변화 범위에 걸쳐 발생된다.
제27도는 조작스위치의 스트로크와 모터회전속도간의 관계를 나타내고 있다. 이 실시예의 모터제어회로의 특성은 실선에 의해 나타나고 있다. 제27도에서 스위치-1의 접점(67)은 스트로크 S0에서 폐쇄되고, 전체 속도 변화 범위 S는 스트로크 S1에서 시작되며, 스위치-2의 접점(68)은 스트로크 S3에서 개방된다. 부호 Na는 적절한 작업을 할 수 있도록 하는 유효회전 속도범위를 의미한다.
모터제어회로의 특성과 더불어 제27도로부터 명백한 바와 같이 회전속도는 스트로크가 전체 속도 변화 범위 S에 도달하는 경우인 유효회전 속도범위에 도달하면 급격히 증가한다. 더우기 작업에 기여하는 유효 속도 변화 범위 Sa'는 종래의 유효속도 변화범위 Sa보다 훨씬 넓다.

Claims (9)

  1. 직류 모터와; 직류 모터에 접속되고 직류 모터를 통해 흐르는 전류를 제어하는 반도체 스위칭소자와; 세팅전압을 공급하기 위한 전압세팅부와; 반도체 스위칭소자 양단의 전압과 세팅전압을 비교하고 비교신호를 발생하기 위한 제1비교회로와; 기준전압신호를 발생하기 위한 기준전압발생회로와; 기준전압신호와 비교신호를 비교하고, 반도체 스위칭소자의 스위칭를 제어하기 위한 구동신호를 발생하는 제2비교회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어회로.
  2. 제1항에 있어서, 반도체 스위칭소자 양단 전압의 평활전압을 갖는 제1비교회로를 제공하기 위한 평활회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어회로.
  3. 제1항에 있어서, 비선형특성에 의해 세팅전압을 보정하기 위한 전압 보정 회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전압 보정 회로는 비선형특성을 제공하기 위한 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반도체 스위칭소자가 오프인 동안 제1비교회로에 상기 반도체 스위칭소자 양단의 전압을 공급하기 위한 스위치회로를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어회로.
  6. 직류 모터와; 상기 직류 모터를 통해 흐르는 전류를 제어하기 위해 직류 모터에 접속된 반도체 스위칭소자와; 반도체 스위칭소자의 스위칭을 제어하기 위해 구동신호를 발생하는 구동회로와; 상기 반도체 스위칭소자가 온인 동안 소정의 전압과 반도체 스위칭소자 양단의 전압을 비교하고, 반도체 스위칭소자 양단의 전압이 상기 소정의 전압보다 클때 구동회로가 반도체 스위칭소자를 오프시키도록하는 보호회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어회로.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반도체 스위칭소자가 온인 동안 소정의 전압과 반도체 스위칭소자 양단의 전압을 비교하고, 반도체 스위칭소자 양단의 전압이 상기 소정의 전압보다 클때 제2비교회로가 반도체 스위칭소자를 오프시키도록하는 보호회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어회로.
  8. 직류 모터와; 조작스위치와; 직류 전원전압이 인가되는 제1 및 제2도전영역을 구비한 전압 발생 수단과; 상기 제1 및 제2도전영역간에 위치한 저항영역과; 각각 상기 제1 및 제2도전영역과 저항영역에 인접하게 배치된 제1,제2,제3전극과; 상기 제1도전영역과 제1전극, 저항영역과 제3전극, 또는 제2도전영역과 제2전극을 접속하기 위한 가동접점과; 제1 및 제2전극에 접속된 출력단자와; 제3전극과 출력단자간에 접속된 저항과; 전압발생수단의 출력단자의 전압에 기초하여 세팅전압을 공급하기 위한 조작스위치의 조작량에 따라 가동접점을 이동시키기 위한 전압세팅부와; 세팅전압에 기초하여 모터의 회전속도를 제어하기 위한 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어회로.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가동접점은 브러쉬이고, 상기 제1 내지 제3전극간의 각 갭은 브러쉬보다 좁으며, 위치상으로 상기 갭은 제1도전영역과 저항영역간의 경계와 제2도전영역과 저항영역간의 경계에 대응하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어 회로.
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