KR100248746B1

KR100248746B1 - Motor current detecting apparatus

Info

Publication number: KR100248746B1
Application number: KR1019970048618A
Authority: KR
Inventors: 오덕영
Original assignee: 배길성; 삼성광주전자주식회사
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990026488A

Abstract

본 발명은 모터 구동을 위한 파워 라인과 모터 제어를 위한 신호 라인의 전원 및 접지(ground)를 각각 분리하여 노이즈가 배제된 전류를 검출함으로써 모터 제어 시스템의 안전성 향상과 잡음 대책을 효과적으로 달성할 수 있도록 한 모터의 전류검출장치에 관한 것이다.The present invention is to separate the power and ground of the power line for driving the motor and the signal line for controlling the motor, respectively, to detect noise-excluded currents, thereby effectively achieving safety improvement and noise countermeasure of the motor control system. The present invention relates to a current detection device of a motor.

이를 위한 본 발명은, 전류검출저항을 통해서 모터에 흐르는 전류를 검출하여 모터의 전류제어가 원할하게 이루어지도록 하는 모터의 전류검출장치에 있어서, 상기 모터를 구동하는 제1 전원부와 상기 전류검출저항을 경유하는 전류를 인출하기 위한 제2 전원부 및 상기 제2 전원부에 의해 인출된 전류의 노이즈를 배제하기 위한 제3 전원부를 독립적으로 구비하며, 상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부에 대응되는 제1 접지부와, 상기 제3 전원부에 대응되는 제3 접지부를 독립적으로 구비하여 된 것을 특징으로 한다.The present invention for this purpose, in the current detection device of the motor to detect the current flowing in the motor through the current detection resistor to facilitate the current control of the motor, the first power source for driving the motor and the current detection resistor A second power supply unit for drawing current passing through and a third power supply unit for excluding noise of the current drawn by the second power supply unit independently; a first contact corresponding to the first power supply unit and the second power supply unit A branch and a third ground portion corresponding to the third power supply portion are provided independently.

Description

Motor current detector

본 발명은 모터의 전류검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터 구동을 위한 파워 라인과 모터 제어를 위한 신호 라인의 전원 및 접지(ground)를 분리하여 노이즈가 배제된 전류를 검출함으로써 모터 제어시스템의 안전성 향상과 잡음 대책을 효과적으로 달성할 수 있도록 한 모터의 전류검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a current detecting device of a motor, and more particularly, to a motor control system by separating a power supply and ground of a power line for driving a motor and a signal line for controlling a motor, and detecting a current without noise. The present invention relates to a current detection device of a motor that can effectively achieve the safety improvement and noise countermeasure.

잘 알려진 바와 같이, 직류 모터의 구동제어는 도 1에 도시된 바와 같이 1개의 파워 전원(Vm)과 스위칭 소자인 4개의 트랜지스터(Q1)(Q2)(Q3)(Q4)로 구성된 H형 브리지 회로에 의해 쌍방향 회전구동된다. 즉, 도 1을 참조하면, 직류 모터(M)를 시계방향으로 회전시키기 위해서는 Q1 트랜지스터와 Q4 트랜지스터를 턴-온(turn-on)시키고, 모터(M)를 반시계방향으로 회전시키기 위해서는 Q3 트랜지스터와 Q2 트랜지스터를 턴-온시킨다. 모터(M)가 시계방향으로 회전할 때는 실선 화살표로 도시된 전류 경로가 형성되고, 모터(M)가 반시계방향으로 회전할 때는 점선 화살표로 도시된 전류 경로가 형성된다. 여기서, 각 트랜지스터(Q1)(Q2)(Q3)(Q4)의 턴-온 제어는 미도시된 마이크로컴퓨터와 같은 제어장치에 의해 달성되는데, 모터(M)가 시계방향으로 회전될 때는 상기 제어장치에 의해 Q1 트랜지스터와 Q4 트랜지스터의 베이스 입력단자(IN1)(IN4)에 하이신호가 입력되고, 모터(M)가 반시계방향으로 회전될 때는 상기한 제어장치 등에 의해 Q3 트랜지스터와 Q2 트랜지스터의 베이스 입력단자(IN3)(IN2)에 하이신호가 입력된다.As is well known, the drive control of a DC motor includes an H-type bridge circuit composed of one power source Vm and four transistors Q1, Q2, Q3 and Q4 as switching elements. It is bidirectionally rotated by. That is, referring to FIG. 1, the Q1 transistor and the Q4 transistor are turned on to rotate the DC motor M in the clockwise direction, and the Q3 transistor is rotated in the counterclockwise direction. And turn on the Q2 transistor. When the motor M rotates clockwise, a current path shown by solid arrows is formed, and when the motor M rotates counterclockwise, a current path shown by dashed arrows is formed. Here, the turn-on control of each transistor Q1, Q2, Q3, Q4 is achieved by a control device such as a microcomputer not shown, which is controlled when the motor M is rotated clockwise. The high signal is input to the base input terminals IN1 (IN4) of the Q1 transistor and the Q4 transistor, and when the motor M is rotated counterclockwise, the base input of the Q3 transistor and the Q2 transistor is controlled by the above-described control device. A high signal is input to the terminal IN3 (IN2).

상기한 바와 같이 H형 브리지에 의해 회전구동되는 모터(M)는 여러 가지 형태로 회전 속도제어되는데, 예를 들면 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 모터(M)를 경유하여 흐르는 전류를 전류검출저항(Rs)를 통해 검출하고, 전류검출저항(Rs)에 의해 검출된 전류를 전류제어장치(10)가 입력받아 이를 연산하여 모터(M)를 설정된 속도로 속도제어하는데 사용한다.As described above, the motor M rotated by the H-type bridge is controlled in various forms of rotation speed. For example, as shown in FIG. 1, current flowing through the motor M is transmitted through a current detection resistor. Detecting through (Rs), the current detected by the current detection resistor (Rs) is received by the current control device 10 is calculated and used to control the motor (M) at a set speed.

그런데, 상기한 바와 같이 직류 모터(M)를 운전하는 경우, 모터의 정류자와 브러시의 기계적 접촉으로 인한 스파크 등이 전류제어장치(10)에 입력되어 사용되기 때문에 모터의 회전속도 제어가 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다. 즉, 직류 모터의 운전시 발생하는 스파크 등은 고주파 성분을 포함하는 잡음으로 되고, 이 잡음이 파워 라인을 통하여 전류제어장치 등에서 이용되기 때문에 스파크와 같은 노이즈(noise) 신호로 인한 모터의 오동작 운전 등이 발생하는 바람직하지 않은 문제점이 있었다.However, when driving the DC motor (M) as described above, since the spark or the like due to the mechanical contact between the commutator and the brush of the motor is input to the current control device 10 is used to control the rotational speed of the motor properly. There was a problem. In other words, the spark generated during the operation of the DC motor becomes a noise containing a high frequency component, and since the noise is used in a current control device through a power line, a malfunction of the motor due to a noise signal such as a spark, etc. There was an undesirable problem that occurred.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 모터에 파워 전원을 공급하기 위한 파워 라인과 모터 제어신호를 공급하기 위한 신호 라인의 전원 및 접지(ground)를 분리하여 노이즈가 배제된 전류를 검출함으로써 모터 제어시스템의 안정성 향상과 잡음 대책을 효과적으로 달성할 수 있도록 한 모터의 전류검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created in order to solve the above problems, the current of which noise is excluded by separating the power and ground of the power line for supplying power power to the motor and the signal line for supplying the motor control signal. The purpose of the present invention is to provide a current detection device for a motor that can effectively improve the stability and noise countermeasure of the motor control system by detecting the.

도 1은 종래 모터의 전류검출장치의 문제점을 설명하기 위한 회로 구성도,1 is a circuit diagram illustrating a problem of a current detection device of a conventional motor;

도 2는 본 발명에 따른 모터의 전류검출장치를 도시한 블록 구성도,2 is a block diagram showing a current detection device of a motor according to the present invention;

도 3은 본 발명의 일실시예를 상세하게 도시한 회로 구성도.3 is a circuit diagram illustrating in detail an embodiment of the present invention.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 전류제어장치 100 : 모터 구동부10: current control device 100: motor drive unit

200 : 제1 전류검출부 300 : 제2 전류검출부200: first current detector 300: second current detector

M : 모터 Q1,Q2,Q3,Q4 : H 브리지 트랜지스터M: Motor Q1, Q2, Q3, Q4: H bridge transistor

Rs : 전류검출저항 D1,D2 : 발광다이오드Rs: Current detection resistor D1, D2: Light emitting diode

PT1,PT2 : 포토트랜지스터 Vm : 제1 전원부(파워 전원)PT1, PT2: Phototransistor Vm: 1st power supply (power supply)

Vcc1 : 제2 전원부 Vcc2 : 제3 전원부Vcc1: Second power supply unit Vcc2: Third power supply unit

GND1 : 제1 접지부 GND2 : 제3 접지부GND1: first ground portion GND2: third ground portion

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 모터의 전류검출장치는,In order to achieve the above object, the current detection device of the motor according to the present invention,

전류검출저항을 통해서 모터에 흐르는 전류를 검출하여 모터의 전류제어가 원할하게 이루어지도록 하는 모터의 전류검출장치에 있어서,In the current detection device of the motor to detect the current flowing through the motor through the current detection resistor to smoothly control the current of the motor,

상기 모터를 구동하는 제1 전원부와 상기 전류검출저항을 경유하는 전류를 인출하기 위한 제2 전원부 및 상기 제2 전원부에 의해 인출된 전류의 노이즈를 배제하기 위한 제3 전원부를 독립적으로 구비하며,And a first power supply unit for driving the motor, a second power supply unit for drawing out a current passing through the current detection resistor, and a third power supply unit for excluding noise of current drawn by the second power supply unit;

상기 제1 전원부와 상기 제2 전원부에 대응되는 제1 접지부와, 상기 제3 전원부에 대응되는 제3 접지부를 독립적으로 구비하여 된 점에 그 특징이 있다.It is characterized in that the first ground portion corresponding to the first power supply portion and the second power supply portion, and the third ground portion corresponding to the third power supply portion are provided independently.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 전원부는 상용전원에 해당되며, 제2 전원부 및 제3 전원부는 소정 크기의 정전압 전원에 해당한다.In a preferred embodiment of the present invention, the first power supply corresponds to a commercial power supply, the second power supply and the third power supply corresponds to a constant voltage power of a predetermined size.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 전원부는 상기 전류검출저항에 의해 발광하는 발광다이오드를 구비하며, 상기 제2 전원부는 상기 발광다이오드의 방출광을 수광하는 포토트랜지스터를 구비한다.In a preferred embodiment of the present invention, the first power supply unit includes a light emitting diode that emits light by the current detection resistor, and the second power supply unit includes a phototransistor that receives the emission light of the light emitting diode.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 모터의 전류검출장치의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위하여 종래기술에서 사용되었던 구성부재와 동일한 작용을 하는 구성부재에 대해서는 같은 도면부호를 사용한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the current detection device of the motor according to the present invention. For the convenience of description, the same reference numerals are used for constituent members having the same function as those used in the prior art.

본 발명에 따른 모터의 전류검출장치는, 모터에 파워 전원을 공급하기 위한 파워 라인과 모터 제어신호를 공급하기 위한 신호 라인의 전원 및 접지(ground)를 분리하여 노이즈가 배제된 전류를 검출함으로써 모터 제어시스템의 안전성 향상과 잡음 대책을 효과적으로 달성할 수 있도록 한 것으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 모터(M)를 구동하는 모터 구동부(100)의 제1 전원부(Vm)와, 전류검출저항(Rs)을 경유하는 전류를 인출하기 위한 제1 전류검출부(200)의 제2 전원부(Vcc1) 및 제2 전원부(Vcc1)에 의해 인출된 전류의 노이즈를 배제하기 위한 제2 전류검출부(300)의 제3 전원부(Vcd2)를 독립적으로 구비하여 이루어지며, 더욱이 제1 전원부(Vm)와 제2 전원부(Vcc1)에 대응되는 제1 접지부(GND1)와, 제3 전원부(Vcc2)에 대응되며 제1 접지부(GND1)와 완전히 독립적으로 형성되는 제3 접지부(GND2)를 구비하여 이루어진다. 여기서, 모터 구동부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 널리 공지되어 있는 4개의 트랜지스터로 구성된 H형 브리지회로이며, 제1 전류검출부(200)는 전류검출저항(Rs)의 양단에 걸리는 전압과 제2 전원부(Vcc1)에 의해 구동되는 2개의 발광다이오드(D1)(D2)와 이 발광다이오드(D1)(D2)를 구동시킴과 동시에 전류검출저항(Rs)에 흐르는 전류를 검출할 수 있도록 구성된 저항(R2)(R3)(R4)(R5), 가변저항(VR1), 제너다이오드(ZD), 콘덴서(C), 및 트랜지스터(Q5)으로 이루어진다(도 3). 그리고, 제2 전류검출부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 전류검출부(200)의 발광다이오드(D1)(D2)로부터 방출된 광을 각각 수광하는 포트 트랜지스터(PT1)(PT2)와, 포토 트랜지스터(PT1)(PT2)에 수광되는 광량에 따른 전류를 비교하여 반전 증폭하는 반전비교 증폭부(250)와, 반전비교 증폭부(250)에서 출력되는 신호에 포함된 고주파를 제거하는 로우패스필터(low pass filter(LPF);370)와, 포토 트랜지스터(PT1)(PT2)를 동작시킴과 동시에 반전비교 증폭부(250)에 동작전원을 인가하도록 구성된 저항(R6)(R7), 및 가변저항(VR2)으로 이루어진다. 반전비교 증폭부(250)는 도 3에 도시된 바와 같이 입력 신호를 반전증폭시키기 위한 증폭기(OP1)와, 주변 저항(R8)(R9)(R11), 및 가변저항(VR3)으로 이루어진다.The current detection device of the motor according to the present invention, by separating the power and ground of the power line for supplying power power to the motor and the signal line for supplying the motor control signal to detect the current without noise noise In order to effectively achieve the safety improvement and the noise countermeasure of the control system, as illustrated in FIGS. 2 and 3, the first power supply unit Vm of the motor driving unit 100 that drives the motor M and the current detection are detected. The second current detector 300 for excluding the noise of the current drawn by the second power supply unit Vcc1 and the second power supply unit Vcc1 of the first current detector 200 for drawing out the current passing through the resistor Rs. And a third power source (Vcd2) independently of each other, and correspond to the first ground part (GND1) and the third power source (Vcc2) corresponding to the first power source (Vm) and the second power source (Vcc1). And completely independent of the first ground (GND1) And a third ground portion GND2 to be formed. Here, the motor driving unit 100 is an H-type bridge circuit composed of four transistors, which are well known as shown in FIG. 3, and the first current detecting unit 200 includes a voltage across both ends of the current detecting resistor Rs. It is configured to drive two light emitting diodes D1 and D2 and the light emitting diodes D1 and D2 driven by the second power supply unit Vcc1 and to detect a current flowing through the current detection resistor Rs. It consists of resistors R2, R3, R4, R5, variable resistor VR1, zener diode ZD, capacitor C, and transistor Q5 (Fig. 3). In addition, as illustrated in FIG. 3, the second current detector 300 may include port transistors PT1 and PT2 for receiving light emitted from the light emitting diodes D1 and D2 of the first current detector 200, respectively. , The inverse comparison amplifier 250 for inverting and amplifying the current according to the amount of light received by the photo transistors PT1 and PT2, and a row for removing high frequencies included in the signal output from the inversion comparison amplifier 250. A low pass filter (LPF) 370, a resistor (R6) (R7) configured to operate a photo transistor (PT1) (PT2) and simultaneously apply operating power to the inverse comparison amplifier (250); It consists of a variable resistor VR2. As shown in FIG. 3, the inversion comparison amplifier 250 includes an amplifier OP1 for inverting and amplifying an input signal, peripheral resistors R8, R9, R11, and variable resistor VR3.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 모터의 전류검출장치의 작용을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.The operation of the current detecting device of the motor according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

먼저, 모터 구동부(100)에 의해 모터(M)가 회전되면, 모터 구동전류는 전류검출저항(Rs)을 경유하여 제1 접지부(GND1)로 흐른다. 모터 구동전류가 전류 검출저항(Rs)을 통해 흐르게 되면, 발광다이오드(D1)(D2)는 제2 전원부(Vcc1)와 전류검출저항(Rs)의 양단전압에 의해 발광한다. 이때, 발광다이오드(D1)(D2)의 발광량은 전류검출저항(Rs)을 흐르는 전류에 의해 각각 차이가 나게 된다. 발광다이오드(D1)(D2)가 발광하게 되면, 전기회로적으로 단절된 포토트랜지스터(PT1)(PT2)가 발광다이오드(D1)(D2)의 방출광을 수광하여 이에 따른 신호를 반전비교 증폭부(350)의 증폭기(OP1)에 입력한다. 증폭기(OP1)에 입력되는 신호는, 제1 전류검출부(200)와 모터 구동부(100)의 전원(Vm)(Vcc1)과 이들의 접지부(GND1)와 완전히 독립적인, 즉 전기적으로 단절된 제2 전류검출부(300)의 전원(Vcc2)과 접지부(GND2)에 의해 생성되기 때문에 모터(M)의 구동에 따른 고주파 노이즈를 포함하지 않게 된다. 즉, 발광다이오드(D1)(D2)의 방출광에는 고주파 노이즈에 따른 신호가 개재되지 않게 되며, 따라서 발광다이오드(D1)(D2)의 광을 수광하는 포토트랜지스터(PT1)(PT2)의 신호에도 고주파 노이즈가 개재되지 않게 된다. 여기서, 발광다이오드와 포토트랜지스터는 한 몸체를 이루는 포토커플러(photocoupler)로 할 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이며, 본 발명에서도 상기 발광다이오드와 포토트랜지스터를 포토커플러로 하는 것이 바람직하다.First, when the motor M is rotated by the motor driver 100, the motor drive current flows to the first ground part GND1 via the current detection resistor Rs. When the motor driving current flows through the current detection resistor Rs, the light emitting diodes D1 and D2 emit light by voltages at both ends of the second power supply unit Vcc1 and the current detection resistor Rs. At this time, the amount of light emitted by the light emitting diodes D1 and D2 is different depending on the current flowing through the current detection resistor Rs. When the light emitting diodes D1 and D2 emit light, the phototransistor PT1 and PT2 electrically disconnected receive the light emitted from the light emitting diodes D1 and D2 and invert the signal accordingly. Input to the amplifier OP1 of 350. The signal input to the amplifier OP1 is completely independent of the power supply Vm Vcc1 of the first current detector 200 and the motor driver 100 and their ground portion GND1, that is, the second electrically disconnected. Since the power is generated by the power supply Vcc2 and the ground part GND2 of the current detector 300, the high frequency noise due to the driving of the motor M is not included. That is, a signal due to high frequency noise is not interposed in the emission light of the light emitting diodes D1 and D2. Therefore, the signal of the phototransistor PT1 and PT2 that receives the light of the light emitting diodes D1 and D2 does not intervene. High frequency noise is not interposed. Here, it will be apparent to those skilled in the art that the light emitting diode and the phototransistor can be formed as a photocoupler constituting a body, and in the present invention, it is preferable to use the light emitting diode and the phototransistor as a photocoupler.

상기와 같이 해서 노이즈가 배제된 전류검출신호가 증폭기(OP1)에 입력되면, 증폭기(OP1)는 이들 신호를 반전비교 증폭하여 로우패스필터(370)에 입력시킨다. 로우패스필터(370)는 증폭기(OP1)의 신호를 입력받아 제2 전류검출부(300)의 자체에서 발생된 고주파 노이즈를 제거한 다음, 이를 전류제어장치(10)에 입력시켜 전류제어장치(10)로 하여금 모터(M)의 전류제어가 안정되고도 원활하게 이루어질 수 있게 한다.When the current detection signal without noise is input to the amplifier OP1 as described above, the amplifier OP1 inverts and amplifies these signals and inputs them to the low pass filter 370. The low pass filter 370 receives the signal of the amplifier OP1, removes the high frequency noise generated by the second current detector 300, and then inputs the same to the current control device 10 so as to input the current control device 10. This allows the current control of the motor M to be stable and smooth.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 모터의 전류검출장치는, 모터에 파워 전원을 공급하기 위한 파워 라인과 모터 제어신호를 공급하기 위한 신호 라인의 전원부 및 접지부를 분리하여 노이즈가 배제된 전류를 검출함으로써 모터 제어시스템의 안정성 향상과 잡음 대책을 효과적으로 달성할 수 있도록 하는 이점을 제공한다.As described above, the current detecting device of a motor according to the present invention detects a noise-free current by separating a power supply part and a ground part of a power line for supplying power power to the motor and a signal line for supplying a motor control signal. It offers the advantage of improving the stability and noise countermeasures of the motor control system.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명 모터의 전류검출장치는 상기 실시예에 한정되지 않고 본원 발명의 정신과 범위를 이탈하지 아니하고 많은 제조변형을 가하여 실시할 수 있음은 물론이다.On the other hand, the current detection device of the motor of the present invention as described above is not limited to the above embodiment and can be carried out by applying many manufacturing modifications without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims

In the current detection device of the motor to detect the current flowing through the motor through the current detection resistor to smoothly control the current of the motor,

And a first power supply unit for driving the motor, a second power supply unit for drawing out a current passing through the current detection resistor, and a third power supply unit for excluding noise of current drawn by the second power supply unit;

And a first ground portion corresponding to the first power supply portion and the second power supply portion, and a third ground portion corresponding to the third power supply portion, independently.

2. The current detection device of a motor according to claim 1, wherein the first power supply unit includes a light emitting diode that emits light by a voltage applied to both ends of the current detection resistor.

3. The current detection device of a motor according to claim 2, wherein the second power supply unit includes a phototransistor receiving light emitted from the light emitting diodes.

4. The current detection device of a motor according to claim 2 or 3, wherein the light emitting diode and the phototransistor form a photocoupler.