KR100210373B1 - 펄스 폭 변조 방식을 사용한 실시간 직류모터 제어장치 - Google Patents
펄스 폭 변조 방식을 사용한 실시간 직류모터 제어장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 펄스 폭 변조 방식을 이용한 실시간 직류모터 제어장치에 관한 것으로, 종래의 모터를 제어하기 위한 아날로그/디지탈 변환기와 디지탈/아날로그 변환기를 사용지 않고 펄스 폭 변 조 방식을 이용하여 직류모터를 제어하는 장치에 관한 것으로, 아날로그/디지탈 변환기와 디지탈/아날로그 변환기가 필요없는 디지탈 제어장치를 제조할 수 있고, 비용을 절감할수 있으며, 기존의 펄스 폭 변조 방식을 이용한 스텝 모터의 제어장치보다 대용량의 부하시에도 사용 가능한 모터 제어장치를 제공한다.
Description
제1도는 종래의 디지탈 제어방법을 이용한 직류모터의 제어방식을 개략적으로 나타낸 블럭도.
제2도는 종래의 펄스 폭 변조 방식을 이용한 스템모터의 제어방법을 개략적으로 나타낸 블럭도.
제3(a)도는 본 발명에 따른 펄스 폭 변조 방식을 이용하여 실시간 직류모터의 제어방법을 개략적으로 나타낸 블럭도.
제3(b)도는 본 발명에 따른 퍼스 폭 변조 방식을 이용하여 실시간 직류모터를 구동시키는 드라이버의 회로도.
제3(c)도는 본 발명에 따른 인터페이스 회로의 제어원리를 나타낸 블럭도.
제3(d)도는 펄스 폭 변조 방식의 개념을 설명하기 위한 파형도.
제4도는 본 발명에 따른 펄스 폭 변조 방식을 이용한 직류모터의 제어장치의 실시예를 나타 낸 블럭도.
제5도는 제4도는 실시예의 동작의 순서를 나타낸 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 마이크로 컴퓨터 2 : 아날로그/디지탈 변환기
3 : 디지탈/아날로그 변환기 4 : 제어대상
5 : 제어보상 회로 6 : 직류-직류 컨버터
7 : 드라이버 8 : 인터 페이스
9 : 병렬 프린트 포트 10 : 디코더
11 : 제1래치부 11' : 제2래치부
11 : 제3래치부 12 : 앤드 게이트
13 : 비교기 14 : 카운터
15 : 프로세서 100 : 방향결정장치
200 : 속도 제어장치 300 : 타이밍 제어장치
400 : 위치 제어장치
본 발명은 펄스 폭 변조(PWM : Puls Width Modulation)방식을 사용한 실시간 직류 모터 의 제어장치에 관한것으로, 특히 종래의 아날로그/디지탈 변환기 및 디지탈/아날로그 변환기를 사용하지 않고 디지탈 신호의 펄스폭변조에 의해서만 직류 모터를 구동시키는 직류 모터의 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 직류모터의 구동을 위한 제어방식은 마이크로 컴퓨터로부터의 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환하여 직류모터를 구동하고, 직류모터의 구동에 관한 정보를 다시 디지탈 신호로 변환하여 마이크로 컴퓨터로 전송함으로써 제어대상에 관한 보정을 실시하는 방법으로 직류모터의 구동을 제어하였다.
또한, 펄스 폭 변조 방식을 이용하여 컴퓨터로부터의 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환 하지 않고 디지탈 신호만으로 스텝모터를 제어하는 방법이 사용되고 있다.
제1도는 종래의 디지탈 제어방법을 이용한 직류모터의 제어장치를 나타낸 것으로써, 제어하고자 하는 제어대상(4 : 질류모터)에 전달 할 데이타를 마이크로 컴퓨터(1)에서 디지탈 신호로 전송 하게 되면 디지탈/아날로그 변환기(3)에서 상기 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환하여 제어대상(4)을 제어하게 되고, 상기 제어대상(4)의 제어상태를 나타낸 아날로그 신호를 아날로그/디지탈 변환기(2)에서 디지탈 신호로 변환하여 마이크로 컴퓨터(1)로 전송하여 제어대상의 제어상태를 보정하는 방법으로 직류모터를 제어하였다.
다음으로 제2도는 종래의 펄스 폭 변조 방식에 의한 스텝모터의 디지탈 제어시스템을 나타낸 것으로써, 마이크로 컴퓨터(1)로부터 제어하고자하는 제어대상(4 : 스텝모터)으로 보내질 디지탈 신호의 펄스의 폭을 변조하여 변조된 펄스의 폭에 의해 스텝모터의 각, 위치, 속도 또는 거리등을 제어 하는 방법이다.
즉, 상기 마이크로 컴퓨터(1)에서 전송하는 최초의 디지탈 설정값을 제어대상(4)에 보내서 구동시키고, 상기 제어대상(4)의 구동상태에 관한 디지탈 신호를 마이크로 컴퓨터(1)가 입력하여 설정값과의 차이를 제어보상 회로(5)에서 보정하여 원래의 설정값 만큼 제어대상(4)을 제어하여 구동 하게 된다.
그러나, 종래의 직류모터 제어장치는 아날로그/디지탈 변환기 및 디지탈/아날로그 변환기를 사용하여야 함으로 회로가 복잡하고 비용이 많이 들기 때문에 미세한 제어가 필요하지않은 제어기에서는 가격/성능면에서 비효율적인 문제점이 있다.
또한, 펄스 폭 변조 방식을 이용한 스텝모터의 제어장치는 대용량의 부하가 걸리게 되면 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 가격과 효율면에서 효율적이고, 비용이 절감되며, 수정하기가 편리하고, 대용량의 부하시에도 사용할 수 있는 직류모터 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 펄스 폭 변조 방식을 이용하여 아날로그/디지탈 변환기와 디지탈/아날로그 변환기가 필요없는 디지탈 제어장치를 제공하여 직류모터를 제어하는데, 상 기 디지탈 제어장치는 데이타라인과 어드레스라인들을 설정하는 병렬 프리트 포트와, 상기 병렬 프 린트 포트로부터 전송된 데이타로 직류모터의 회전방향을 제어하는 방향 결정장치와, 상기 병렬 프 린트 포트로부터 전송된 데이타로 직류모터의 속도를 제어하는 속도 제어장치와, 상기 병렬 프린트 포트로부터 전송된 데이타로부터 프로세서를 이용하여 직류모터의 회전방향, 속도 및 타이밍의 제어 장치에서 제어된 데이타값을 종합하여 위치를 제어하는 위치제어장치와, 상기 위치제어장치로부터 전송된 데이타로 직류모터를 구동하기 위한 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제3(a)도는 본 발명에 따른 펄스 폭 변조 방식에 의한 실시간 직류모터의 제어회로를 개략 적으로 나타낸 것으로써, 마이크로 컴퓨터(1)로 부터의 디지탈 신호를 펄스 폭 변조 방식의 제어를 위해 구성된 인터페이스회로(8)를 통하여 직류 모터를 직접구동시키는 드라이버(7) 또는 모터구동 회로로 전송되어 직류모터를 제어하게 된다.
다음으로 제3(b)도는 직류모터를 구동하기 위한 제2도의 드라이버 회로(7)를 상세하게 나타낸 것으로써, 그 동작을 살펴보면 트랜지스터 Q2와 Q3의 동작이 정지해 있을때 트랜지스터 Q4에 신호가 인가되면, 전류가 모터(M)을 통해 흐르게 되고 트랜지스터 Q1및 Q4가 도통하여 접지를 향 해 점선으로 표시된 화살표 방향으로 전류가 흐르게 되어 트랜지스터 Q1과 Q4만이 온(ON)상태를 나타내어 직류모터를 시계방향으로 회전시킨다.
반면에, 트랜지스터 Q1과 Q4가 정지해 있을때 신호가 Q2에 인가되면 트랜지스터 Q2와 Q3가 토통하여 모터를 반시계방향으로 회전 시킬수 있다.
다음으로 제3(c)도는 본 발명에 따른 인터페이스회로(8)의 제어원리를 나타낸 것으로써, 직류-직류 콘버터(6)에서 제어신호와 제어된 전압을 드라이버(7)로 전송하여 제2도에 도시된 제어 대상(4)을 제어하게 된다.
다음으로 제3(d)도는 펄스 폭 변조 방식의 파형도를 나타낸 것으로써, 1주기Ts동안에 전압 이 인가되는 시간을 ton이라하고 전압이 인가되지 않는 시간을 toff라고 하면, 1주기 Ts동안에 전압 인가시간을 나눈값 즉 on되어 있는 시간 또는 전류가 흐르는 시간 D=ton/Ts가 된다. 이때, D(Duration)의 값을 높인다면 트랜지스터의 베이스에 더욱 큰 신호가 인가되고, 따라서 더욱 많은 양의 전류가 흐르게 된다.
따라서, 상술한 방법에 의해 모터를 시계 또는 반시계방향으로 회전시켜서 모터의 회전방향을 제어할수 있고, D의 값을 조정하여 속도의 제어가 가능하고, 또한 타이밍의 제어와 더불어 위치의 제어를 실현할 수 있다.
다음으로 제4도는 본 발명에 따른 펄스 폭 변조 방식을 사용한 실시간 직류 모터의 제어회로에 관한 실시예를 나타낸 것으로써, 8비트의 병렬 프린트 포트(9)로부터의 총 8개의 비트중 4개의 비트는 데이타라인으로 사용하고 3개의 비트는 어드레스라인으로 사용한다. 즉 병렬 프린터 포 틀로부터 데이타라인과 어드레스라인들이 설정된다.
상기 병렬 프린트 포트(9)로부터 전송된 데이타에 의해 직류모터의 회전방향을 제어하는 제 1래치부(11)와 앤드게이트(12)로 구성되어 있는 방향 결정장치(100)와, 상기 병렬 프린트 포트(9) 로부터 전송된 데이타로 직류모터의 속도를 제어하는 제2래치부(11´)및 카운터(14)와 비교기(13)로 구성되어 있는 16레벨 속도 제어장치(200)와, 상기 병렬 프린트 포트(9)로 부터 전송된 데이타로 직류모터의 타이밍을 제어하는 제3래치부(11˝)와 8비트 프로세서(15)로 구성되어 있는 타이밍 을 제어장치(300)와, 상기 회전방향, 속도 및 타이밍등의 제어장치에서 제어된 데이타 값을 종합하여 위치를 제어하는 위치제어장치(400)와, 상기 위치 제어장치(400)로부터 전송된 데이타로 직류모터를 구동하기 위한 드라이버(7)들로 구성되어 있다. 이때 드라이버에 사용되는 트랜지스터는 파워 트랜지스터를 사용한다.
다음으로 제5도는 본 발명에 따른 펄스 폭 변조 방식의 실시간 직류모터 제어에 관한 실시예의 동작을 플로우챠트로 나타낸 것으로써, 먼저 전원을 공급하여 회로를 온 시키고(501), 상기 회 로에 사용자가 원하는 방향과 위치를 입력하게 되면(502), 병렬 프린터 포트는 상기 입력데이타를 각각의 제어장치로 어드레스 지정 및 데이타를 전송하게 되고(503), 각각의 제어장치를 동작시키기 위한 인터페이스 회로가 작동을 하고(504), 각각의 제어장치에서 전송된 데이타들은 펄스 폭변조 방식으로 변조되어 직류모터를 구동하기 위한 드라이버로 전송되고(505), 상기 드라이버는 전송된 상기의 데이타 만큼 직류모터를 구동하게 된다(506). 상기 직류모터의 구동이 끝나면 전원이 차단되어 모든 동작이 완료된다(507).
이때, 펄스 폭변조 방식을 사용한 실시간 직류 모터의 제어에서는 보정값을 가지고 최초의 데이타를 보정할 수 없으므로 최초 사용자가 입력한 데이타를 가지고 끝까지 직류모터를 제어하는 개방 회로임을 주지해야 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 펄스 폭 변조방식을 이용한 실시간 직류모터의 제어장치는 아날로그/디지탈 변환기와 디지탈/아날로그 변환기가 필요없는 디지탈 제어시스템을 구성할 수 있으며, 전체적인 제어회로 구성을 단순화 시킬 수 있고, 기존의 스텝모터를 이용한 방식에 비하여 대용량의 부하시에도 사용이 가능하며, 저비용으로 제어회로를 제조하여 사용할 수 있다.
Claims (3)
- 데이타라인과 어드레스라인들을 설정하는 병렬 프린트 포트와, 상기 병렬 프린트 포트로부터 전송된 데이타로 직류모터의 회전방향을 제어하는 방향 결정장치와, 상기 병렬 프린트 포트로부터 전송된 데이타로 직류모터의 속도를 제어하는 속도 제어장치와, 상기 병렬 프린트 포트로 전송된 데이타로 직류모터의 시간을 제어하는 타이밍 제어장치와, 상기 회전방향, 속도 및 타이밍의 제어장치에서 제어된 데이타값을 종합하여 위치를 제어하는 위치제어장치와, 상기 위치제어장치로부터 전송된 데이타로 직류모터를 구동하기 위한 드라이버를 포함하는 펄스 폭 변조 방식을 이용한 실시간 직류모터 제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어장치는 최초의 입력된 데이타로 끝까지 구동하는 개방 회로인 것을 특징으로 하는 펄스 폭 변조 방식을 이용한 실시간 직류모터 제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 드라이버에 사용되는 트랜지스터는 파워 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 펄스 폭 변조 방식을 이용한 실시간 직류모터 제어장치.
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| KR1019950025509A KR100210373B1 (ko) | 1995-08-19 | 1995-08-19 | 펄스 폭 변조 방식을 사용한 실시간 직류모터 제어장치 |
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1995
- 1995-08-19 KR KR1019950025509A patent/KR100210373B1/ko not_active IP Right Cessation
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