KR100189023B1

KR100189023B1 - 굴삭기 스테핑 모타 구동장치의 과전류 보호회로

Info

Publication number: KR100189023B1
Application number: KR1019960027324A
Authority: KR
Inventors: 임종형
Original assignee: 김형벽; 현대중공업주식회사
Priority date: 1996-07-06
Filing date: 1996-07-06
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR980012830A

Abstract

본 발명은 굴삭기의 엔진 제어 등에 사용되는 스테핑 모타 구동장치에 관한 것으로, 특히 진동이 심한 엔진룸 내부에 장착된 스테핑 모타의 구동을 위해 연결된 각 상신호선들이 서로 접촉되거나 혹은 차체에 단락되는 경우 발생하는 과전류로 인하여 야기되는 문제점을 해결하기 위하여, 기본적인 과전류 제어회로는 물론 하드웨어적으로 과전류 보호회로를 보강하고 소프트웨어적으로는 스테핑 모타 구동 상신호선 단락/단선의 상황을 계속 감시하여 운전자가 쉽게 이상 진단 결과를 알 수 있도록 설계한 회로이다.

본 발명은 종래의 정전류 회로와는 달리 정밀제어를 요하는 스테핑 모타 구동장치의 단선과 단락을 정확하게 진단하여 이를 알려줄 수 있어서 대형 중장비의 엔진제어에 만전을 기할 수 있으며, 이로 인해 종래 과전류등에 대비하기 위한 부대장치가 필요없으므로 오히려 경제성이 있으며, 그 구성도 종래의 중장비등에 추가하기 손쉬워 효율적인 발명이다.

Description

굴삭기 스테핑 모타 구동장치의 과전류 보호회로

제1도는 본 발명의 전체 구성도.

제2도는 이상 결과 표시를 위한 진단 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로 프로세서 2 : 상신호 제어 소자

3 : 스테핑 모타 구동회로 4 : 기준 전압 발생기

5 : 비교기 어레이 6 : 운전석 조작 판넬

7 : 과전류 보호회로 8 : 비교기

11 : 단락 신호입력 12 : 단락 카운트증가

13 : 단락플레그 세트 14 : 단선 신호입력

O,S,CCW,CLK : 각 단자 15 : 단선 카운트 증가

16 : 단선플레그 세트 17 : 모드 램프 신호

본 발명은 굴삭기의 엔진 제어 등에 사용되는 스테핑 모타 구동장치에 관한 것으로, 특히 진동이 심한 엔진룸 내부에 장착된 스테핑 모타의 구동을 위해 연결된 각 상신호선들이 서로 접촉 되거나 혹은 차체에 단락되는 경우 발생되는 과전류로 인하여 야기되는 문제점을 해결하기 위하여 기본적인 과전류 제어회로는 물론 하드웨어적으로 과전류 보호회로를 보강하고 소프트웨어적으로는 스테핑 모타 구동 상신호선 단락/단선의 상황을 계속 감시하여 운전자가 쉽게 이상 진단 결과를 알 수 있도록 설계한 회로이다.

종래에는 스테핑 모타 구동장치의 과전류 보호를 위하여 단지 부하(여기서는 모타권선)를 통해 흘러 나온 전류를 저항으로 귀환 받아 기준 전류치보다 높으면 구동회로의 트랜지스터를 오프(off)하고 낮으면 턴 온(turn on) 시키는 회로를 구성하였다.

그러나 이는 엄밀히 말하여 과전류 보호회로라기 보다는 정전류회로에 가깝다고 볼 수 있다. 왜냐하면 실제로 스테핑 모타구동을 위해 상신호선에 흘려주어야 할 일정한 기본 전류가 있는데, 이를 위해서는 부하를 지나 흘러나온 전류를 계속 감시해야만 하고, 결국 구동장치의 하드웨어적인 과전류 제한량이 다른 회로에 의해 정의되지 않는다면 스테핑 모타 구동을 위해 공급되는 전원으로부터의 예기치 못한 과전류에 대하여는 무방비 상태가 된다.

물론 이를 해결키 위하여 전원선에 휴즈나 서머스탯 혹은 폴리스위치 등의 단순 장치를 부착하기도 하지만, 이는 스테핑 모타 구동장치의 능동적인 과전류 보호회로로 볼 수 없다.

또한 종래에는 스테핑 모타 구동 상신호선의 단락에 대한 운전자에게 정보제공이 없어 작업 도중 돌발되는 비정상 장비상태에 대하여 최소한 스테핑 모타 구동장치에서의 전기적인 문제인지의 여부조차 알 수 없었다.

따라서 본 발명은 종래 회로들의 문제점을 해결하기 위하여 스테핑 모타 구동장치의 기능을 충분히 수행하면서, 제한하고자 하는 과전류량에 능동적으로 대처할 수 있는 간단한 회로를 설게 적용하고, 구동 상신호선들의 단락 뿐 아니라 단선된 경우에도 운전자에게 쉽게 이상 진단 결과를 알려주는 스테핑 모타 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 스테핑 모타 구동회로에 제어신호를 출력하는 수단과 상기 수단에 공급되는 입력을 결정하는 수단과 구동여부의 판단을 위한 출력신호와 실제 부하를 비교하고 이를 통해 과전류로부터 회로를 보호하는 수단과 이상 유무를 운전자에게 알리는 표시수단들로 이루어진 것으로, 이를 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 전체적인 구성도이고, 제2도는 진단흐름도이다. 본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, O와 S단자의 입력을 처리하여 CCW와 CLK단자로 출력하고 조작판넬(6)을 제어하는 마이크로 프로세서(1)와, 상기 CCW와 CLK단자의 입력을 과전류 보호회로(7)의 입력으로 제어하여 스테핑 모터 구동회로(3)로 출력하는 상신호 제어소자(2)와, 상기 CLK의 입력을 받는 기준 전압 발생기(4)와, 상기 기준전압 발생기(4)의 출력과 상기 스테핑 모터 구동회로(3)의 귀환전압(R₁,R₂)을 비교하여 상기 스테핑 모터 구동회로(3)에 출력하는 비교기 어레이(5)로 이루어지고, 단락신호입력(11)이 되면 이를 확인하여 단락 카운트 증가(12)를 하고 카운트가 일정기준 값 이상이면 단락 플레그 세트(13)를 하고, 단선 신호 입력(14)이 되면 이를 확인하여 단선 카운트 증가(15)를 하고 카운트가 기준값 이상이면 단선 플레그 세트(16)를 하고, 단락이나 단선이 아닌 경우에는 각 플레그를 리셋한 후 각 플레그에 따라 모드 램프 신호(17)를 출력하도록 제어됨을 특징으로 한다.

상기한 구성에 있어서, 상기 비교기 어레이(5)가 기준전류와 실제전류를 비교하여 그 결과를 상기 마이크로 프로세서(1)의 O와 S단자로 입력되도록 구성된 것임을 특징으로 하면 바람직하다.

또한, 상기한 구성에 있어서, 과전류 보호회로(7)가 직렬로 연결되는 세 개의 저항(R₃,R₄,R₅)중 R₄와 R₅사이의 전압과 제너다이오드와 직렬로 연결되는 두 개의 저항(R₄,R₅)사이의 전압을 비교하는 비교기(8)로 이루어진 것임을 특징으로 하면 보다 바람직하다.

게다가, 상기한 구성에 있어서, 상기 마이크로 프로세서(1)의 출력인 모드 램프 신호(17)가 조작판넬(6)상의 모드램프를 점멸하도록 하는 구성임을 특징으로 하면 보다 바람직하다.

더구나, 상기한 구성에 있어서, 상기 모드 램프 신호(17)중, 단선플레그(16)에 의한 신호는 특정된 하나이상의 램프를 동시에 점등하고, 단락플레그(13)에 의한 신호는 특정된 둘 이상의 램프를 점등하도록 이루어진 것임을 특징으로 하면 가장 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 다음과 같이 작동하게 된다.

먼저, 마이크로 프로세서(1)는 CCW와 CLK의 두 단자를 통해 상신호 제어 소자(2)에 스테핑 모타 구동에 대한 정보를 입력한다. 여기서, CCW는 모타의 회전 방향에 대한 정보이고, CLK는 상신호 제어 소자(2)의 클럭 입력이면서 모타 구동 여부의 판단 기준값이 된다. 이러한 입력에 따른 출력이 이미 프로그램되어 있는 상신호 제어 소자(2)는 스테핑 모타 구동회로(3)를 제어하게 된다.

한편, 스테핑 모타의 구동시와 정지시에 토오크와 관련하여 다른 량의 전류를 인가 할 수 있도록 마이크로 프로세서(1)의 CLK값을 입력으로 하여 기준 전압을 조절하는 기준 전압 발생기(4)가 구성된다. 이러한 기준 전압 발생기(4)의 출력과 실제로 스테핑 모타 구동회로(3)를 통해 흐르는 각 상의 전류를 각각 R₁과 R₂로 귀환받아, 이들 전압을 비교함으로써 스테핑 모타 구동회로(3)의 압력으로 되돌리는 역할을 수행하는 비교기 어레이(5)는 기본적인 정전류 및 과전류 보호 기능을 하게 되는데, 본 발명의 비교기 어레이(5)는 단순히 각 상에 대한 전류제어 신호뿐 아니라 상신호선의 단락 및 단선에 대한 정보를 마이크로 프로세서(1)에 알려주도록 설계되었다. 즉, 기준 전류보다 실제 흐르는 전류량이 많다면 단락 조건이 형성되었다고 볼 수 있고, 그 반대 조건이면 단선으로 되었을 가능성을 예측할 수 있으므로, 마이크로 프로세서(1)는 계속 S(단락 진단)단자와 O(단선 진단)단자를 감시하도록 하여 소프트웨어적으로 단락 및 단선의 판단을 통해 운전석에 위치한 조작판넬(6)로 이상 진단 결과를 알려주게 하였다.

또한, 스테핑 모타 구동회로(3)에 전류를 공급하는 전원에 대하여 예측치 못하는 과전류 발생에 능동적으로 대처키 위하여 과전류 보호회로(7)를 추가 설계 적용하였다. 스테핑 모타 구동장치에서 허용할 수 있는 최대 전류치와 안전을 고려한 제한 전류치를 고려하여 저항 R₃와 적정한 용량의 제너다이오드 ZD로 회로를 구성함으로써 정상적인 조건에서는 비교기(8)의 출력이 하이(High)를 유지하다가 과전류 발생시 R₃에서의 전압 강하가 ZD의 전압범위를 넘어서는 순간 로우(Low)를 출력하게 되고, 이는 비교기 어레이(5)의 단락 출려과 연결되어 마이크로 프로세서(1)의 S단에 입력으로 작용한다. 또한, 단락인 경우에는 상신호 제어 소자(2)의 제어를 통제하도록 하여 스테핑 모타 및 구동회로에 손상이 가지 않도록 하였다.

제2도는 이상 결과 표시를 위한 진단 흐름도이다.

앞서 제1도의 마이크로 프로세서(1)의 S단자와 O단자로부터 샘플링 시간에 맞춰 입력을 받아 카운트(count)를 증가시켜 판단 기준 카운트를 넘어서게 되면 운전석에 위치한 조작판넬(6)의 모드 램프(Lamp)를 이용하여 운전자에게 이상 진단 결과를 알려주게 된다.

일반적으로 조작판넬(6)의 모드 램프는 마이크로 프로세서(1)에 의하여 제어되는데, 스테핑 모타 구동 상신호선의 단락 및 단선에 대한 정보를 모드 램프로 표시하게 함으로써 조작판넬(6)의 하드웨어적인 수정이 요구치 않게 되는 장점도 가지게 된다. 또한, 단락과 단선의 구분을 위해 단락의 경우에는 정해진 두 개 이상의 모드 램프를 동시에 점등하도록 하고, 단선의 경우에는 하나 이상의 모드 램프를 깜빡거리게 하였다. 이렇게 함으로써 운전자는 작업도중 쉽게 스테핑 모타 구동장치의 이상 유무를 판단할 수 있다.

결국, 스테핑 모타 구동장치에서의 단락에 의한 과전류 발생은 하드웨어적으로 차단하고, 단락과 단선에 대한 이상 결과는 소프트웨어적으로 판단 및 운전자에게 알려주는 쉽고 편리한 회로라 볼 수 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 정전류 회로와는 달리 정밀제어를 요하는 스테핑 모타 구동장치의 단선과 단락을 정확하게 진단하여 이를 알려 줄 수 있어서 대형 중장비의 엔진제어에 만전을 기할 수 있으며, 이로 인해 종래 과전류 등에 대비하기 위한 부대장치가 필요없으므로 오히려 경제성이 있으며, 그 구성도 종래의 중장비 등에 추가하기 손쉬워 효율적인 발명이다.

Claims

O와 S단자의 입력을 처리하여 CCW와 CLK단자로 출력하고 조작판넬(6)을 제어하는 마이크로 프로세서(1)와, 상기 CCW와 CLK단자의 입력을 과전류 보호회로(7)의 입력으로 제어하여 스테핑 모터 구동회로(3)로 출력하는 상신호 제어소자(2)와, 상기 CLK의 입력을 받는 기준 전압발생기(4)와, 상기 기준 전압발생기(4)의 출력과 상기 스테핑 모터 구동회로(3)의 귀환전압(R₁,R₂)을 비교하여 상기 스테핑 모터 구동회로(3)에 출력하는 비교기 어레이(5)로 이루어지고, 단락신호입력(11)이 되면 이를 확인하여 단락 카운트 증가(12)를 하고 카운트가 일정 기준값 이상이면 단락플레그 세트(13)를 하고, 단선신호입력(14)이 되면 이를 확인하여 단선 카운트 증가(15)를 하고 카운트가 기준값 이상이면 단선 플레그 세트(16)를 하고, 단락이나 단선이 아닌 경우에는 각 플레그를 리셋한 후 각 플레그에 따라 모드 램프 신호(17)를 출력하도록 제어됨을 특징으로 하는 굴삭기 스테핑 모타 구동장치의 과전류 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 비교기 어레이(5)가 기준전류와 실제전류를 비교하여 그 결과를 상기 마이크로 프로세서(1)의 O와 S단자로 입력되도록 구성된 것임을 특징으로 하는 굴삭기 스테핑 모타 구동장치의 과전류 보호회로.
제1항에 있어서, 과전류 보호회로(7)가 직렬로 연결되는 세 개의 저항(R₃,R₄,R₅)중 R₄와 R₅사이의 전압과 제너다이오드와 직렬로 연결되는 두 개의 저항(R₄,R₅)사이의 전압을 비교하는 비교기(8)로 이루어진 것임을 특징으로 하는 굴삭기 스테핑 모타 구동장치의 과전류 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서(1)의 출력인 모드 램프 신호(17)가 조작판넬(6)상의 모드램프를 점등하도록 하는 구성임을 특징으로 하는 굴삭기 스테핑 모타 구동장치의 과전류 보호회로.
제4항에 있어서, 상기 모드 램프 신호(17)중, 단선 플레그(16)에 의한 신호는 특정된 하나이상의 램프를 점멸하도록 하고, 단락 플레그(13)에 의한 신호는 특정된 둘 이상의 램프를 동시에 점등하도록 이루어진 것임을 특징으로 하는 굴삭기 스테핑 모타 구동장치의 과전류 보호회로.