KR100306638B1 - Dc모터위치제어회로및그방법 - Google Patents

Abstract

자동적으로 옵셋 조정이 행해진다.

DC 모터(1)의 모터축 정지위치에 있어서의 위치 엇갈림을 보상하는 위치 엇갈림 보정신호 발생기(21)를 설치하고, 위치 엇갈림 보정정보 및 위치 센서(2)로 부터의 신호를 기초로 하여 위치엇갈림 보정신호발생기(21)의 출력신호를 컴퓨터(3)로 제어한다.

Description

ＤＣ모터 위치제어회로 및 그 방법{CIRCUIT AND METHOD FOR CONTROLLING A DC MOTOR}

본 발명은 DC모터 위치제어회로 및 그 방법에 관한 것이다.

(종래의 기술)

종래의 DC 모터 위치제어회로를 도2에 따라 설명한다. DC모터(1) 제어는 위치제어만이 아니라 속도등의 기타 제어도 포함되나, 이하, 위치제어에 대해서만 설명한다. DC모터(1)의 위치제어는 DC모터(1)의 회전축 위치를 읽는 위치센서(2), DC모터(1)의 구동회로를 포함한 제어회로(10) 및 제어회로(10)의 제어를 행하는 컴퓨터(3)로 구성된다. 상기 제어회로(10)는 UP/DOWN 카운터(11), 가산기(12), 앰프(13), 드라이버(14) 및 엔코더(15)를 구비하고 있다.

컴퓨터(3)로 부터의 펄스열지령은 UP/DOWN카운터(11)의 어느 한쪽 단자에 입력됨으로써 1개의 위치 지령이 된다. 즉, 한쪽 단자에 펄스열을 입력하면 UP카운트하고, 다른 한쪽의 단자에 펄스열을 입력하면 DOWN카운트한다. 또, 펄스열 밀도가 속도이다. 이 펄스열을 UP/DOWN카운터(11)에 입력함으로써 펄스수의 계측이 행해지고, 그 결과는 가산기(12)에 의해 위치신호(16) 내용을 가산하여 위치정보로 변환 후, 앰프(13)로 위치정보를 DC모터(1)의 구동에 적합한 신호파형으로 변환함과 동시에 일정한 게인(이득)을 부여하여, 드라이버(14)를 거쳐 DC모터(1)를 구동하기 위한 전류지령이 된다.

전류지령으로 구동된 DC모터(1)의 모터축 움직임은 위치센서(2)로 검지되고, 위치센서(2)의 출력은 엔코더(15)로 펄스 및 펄스간의 위치를 나타내는 펄스신호(17,18)로 변환된다. 펄스신호(17)는 UP/DOWN 카운터(11)에 UP입력으로, 펄스신호(18)는 UP/DOWN 카운터(11)의 DOWN입력으로 각각 피드백된다. 즉, UP/DOWN 카운터(11)는 위치지령이 입력된 때로부터 출력을 개시하여, DC 모터(1)가 움직이고, 위치지령과 동수의 펄스가 엔코더(15)에서 되돌아올때까지 계속 편차를 출력하고, 펄스가 동수 되돌아왔을 때에 편차가 제로가 되고, 동작이 종료한 것이된다.

위치센서(2)가 정현파(正弦波) 출력의 경우, 도 3a, 3b 및 도 4a, 4b의 표시와 같이, 90˚위상이 엇갈린 2개의 정현파를 출력한다. 이 파형에서 DC모터(1) 위치나 회전방향을 검지한다. 엔코더(15)는 상기 파형에서 도3c, 3d 표시의 정전방향 펄스신호(17) 또는 도 4c, 4d 표시의 역전방향 펄스신호(18)를 각각 생성한다. 또한, 펄스파형은 통상, 엔코더 파형을 4체배(遞倍; 원 1주기의 파형에 대하여 1/4주기의 파형을 만든다)하여 생성한다.

DC모터(1)를 펄스간의 일정위치에서 정지시키기 위하여 엔코더(15)에서는 다시 도3e 또는 도4e에 도시한 톱니모양의 위치신호(16)를 생성하여 가산기(12)에 피드백한다. 위치신호(16)는 어느 펄스에서 다음 펄스까지의 간격(이동량)을 전기적인 양으로 변환한 것으로, 도3a,3b 및 도4a,4b의 정현파 출력(위치센서(2)의 출력)을 사용하여 생성한다.

통상, DC모터(1)는 펄스간의 중앙에서 정지시키기 위하여 도3e와 도4e에 도시된 바와 같이, 위치신호(16)를 전압으로 표현했을때, 펄스 상승에서 다음 펄스 상승까지를 ±V로 표시하고, 중앙을 0V로 하고 있다. 가령, 현재 정지하고 있는 상태로 위치신호(16)가 0V였다고 하고 동작시켰을 때, 동작후 정지위치가 0V의 위치가 아니었을 경우는 그 엇갈린 분의 전압이 가산기(12)에 피드백되고, 위치신호(16)가 0V의 위치까지 복귀하도록 가산기(12) 출력을 보정하여 일정위치에 정지시킨다. 또한, 도3e 표시의 위치신호(16)는 DC모터(1)를 한 방향으로 동작시킬때의 상태이고, 도4e 표시의 위치신호(16)는 다른 방향으로 동작시켰을 때의 상태이다.

DC모터 위치제어 회로에 있어서는 컴퓨터(3)로 부터의 지령이 없는 상태에서는, 당연히 UP/DOWN 카운터(11)의 출력 변화가 없고, 펄스간의 중앙에서 정지할 것이다. 그러나, 현실에 있어서는 제어회로(10)내의 앰프(13) 등의 전자부품에는 입력이 제로에 대하여 출력이 꼭 제로가 되지는 않는다는 옵셋 특성이 존재한다. 이 옵셋 특성때문에 DC모터(1)가 구동되고, 본래의 위치가 아닌 위치가 정지위치가 되어버린다. 이 옵셋 특성에 따른 출력변동이 작을 경우에는 펄스간의 정지위치가 중앙이 되지 않는다는 상태가 될 뿐이다. 그러나, 출력변동이 큰 경우는 1펄스 이상의 위치 엇갈림이 발생해 버린다.

그래서, 제어회로(10)내에 발생한 옵셋특성을 제거하기 위하여 엇갈린분에 상당하는 전기적인 양을 발생하여, 이것을 가산할 수 있는 옵셋 조정회로(4)를 설치하고, 정지위치를 펄스간의 중앙에 맞추는 옵셋 조정을 행하고 있다. 제어회로(10)는 그 제작시의 초기조정으로서 위치 엇갈림 양이 1펄스이내가 되도록 조정하고 있다. DC모터(1) 및 제어회로(10)를 장치에 부착한 후에는 1펄스이내의 조정(펄스간 중앙에 정지시킴)을 행한다.

이 위치제어를 행하고 있는 정지상태로 위치신호(16)의 출력을 관측하고, 이 출력이 0V가 되게 옵셋 조정회로(4)의 조정을 행한다. 이에 따라 정지위치가 펄스간의 중앙에 정해진다. 또, 옵셋특성은, 제어회로(10)의 경시변화에 의해 그 값이 변화될 경우가 있으므로 상기 옵셋조정후, 일정기간을 두고 정지위치의 상태를 관측하고, 옵셋특성 변동에 따른 위치엇갈림이 발생하고 있을 경우에는 상기 조정을재차 행하고 있다. 이 종류의 DC모터 위치제어회로로서 가령 일본국 특개소 53-44777호 공보, 일본국 특공소 59-42324호 공보, 일본국 특개평 6-61294호 공보 등을 들 수 있다.

상기 종래기술에 따른 옵셋조정은 위치제어를 행하고 있는 정지상태에서 위치신호(16)를 측정기로 측정하면서 옵셋조정회로(4)의 조정을 행하고 있었다. 이때문에, 옵셋 조정에 숙련을 요하고, 용이하게 조정을 행할 수 없었다. 또, 앰프(13)나 드라이버(14) 등이 유니트 부품일 경우는 보수나 수리때문에 이를 교환하면, 그때마다 옵셋조정을 요하기 때문에 수리시간의 증가요인이 되었다.

본 발명의 과제는 자동적으로 옵셋조정이 행해지는 DC모터 위치제어회로 및 그 방법을 제공함에 있다.

도 1은 본발명의 DC 모터 위치제어회로의 1실시형태를 나타내는 블록도,

도 2는 종래의 DC 모터위치제어회로를 나타내는 블록도,

도 3(a)(b)는 위치센서의 출력파형도, (c)(d)(e)는 엔코더 출력도,

도 4(a)(b)는 위치센서 출력파형도, (c)(d)(e)는 엔코더 출력도,

도 5는 본원발명의 동작순서를 도시한 흐름도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: DC모터 2: 위치센서

3: 컴퓨터 10: 제어회로

21: 위치엇갈림 보정신호발생기

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제어회로는 DC모터의 모터축 회전량 및 위치를 검지하는 위치센서와, DC모터의 구동회로를 포함한 제어회로와, 제어회로의 제어를 행하는 컴퓨터를 구비하고, 위치센서로 부터의 신호에 의해 DC모터의 모터축 회전량 및 위치를 제어하는 DC모터 위치제어회로에 있어서, DC모터의 모터축 정지위치에 있어서의 위치엇갈림을 보상하는 위치엇갈림 보정신호 발생기를 설치하고, 위치엇갈림 보정정보 및 상기 위치센서로 부터의 신호를 근거로하여 상기 위치엇갈림 보정신호 발생기의 출력신호를 상기 컴퓨터로 제어하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제어방법은, DC모터의 모터축 회전량 및 위치를 검지하는 위치센서와, DC모터의 구동회로를 포함한 제어회로와, 제어회로의 제어를 행하는 컴퓨터를 구비하고, 위치센서로 부터의 신호에 의해 DC모터의 모터축 회전량 및 위치를 제어하는 DC모터 위치제어 방법에 있어서, 위치엇갈림 보정정보 및 상기 위치센서로 부터의 신호를 기초로 하여 상기 위치 엇갈림 보정신호 발생기의 출력신호를 상기 컴퓨터로 제어하여 DC모터의 모터축 정지위치에 있어서의 위치 엇갈림을 보상하는 것을 특징으로 한다.

[발명의 실시형태]

본 발명의 실시형태를 도 1에 따라 설명한다. 또한, 도2와 같은 부재 또는 상당부재에는 같은 부호를 부가하여 그 상세설명은 생략한다. 컴퓨터(3)는 UP/DOWN 카운터(11) 내용을 읽도록 되어 있고, 또 엔코더(15)에서 출력하는 위치신호(16)가 표시하는 펄스간의 위치를 읽기 위하여 위치신호(16)는 신호변환회로(20)에 의해 컴퓨터(3)로 읽는 형식으로 변환되고, 또, 충분한 정밀도로 컴퓨터(3)에 입력되도록 하였다. 또, 종래의 옵셋 조정회로(4) 대신 위치엇갈림 보정신호기(21)를 설치하고, 여기서 출력하는 위치엇갈림 보정정보를 컴퓨터(3)로 제어할 수 있게 하였다.

그래서, 본원발명의 컴퓨터에 의해 제어되는 옵셋조정은 도 5를 참조하여 다음과 같이 행해진다. 우선, 위치제어를 행하고 있는 정지상태로, 컴퓨터(3)는 UP/DOWN카운터(11) 내용을 읽음으로써 옵셋 특성에 의해 1펄스이상의 엇갈림이 발생했는지 검지한다(단계1). UP/DOWN 카운터(11)가 표시하는 값을 읽은 것이 제로가 아닐 때는 컴퓨터(3)는 단계 3에서 위치엇갈림 보정신호 발생기(21)를 제어하여, 위치엇갈림 보정신호 발생기(21)는 가산기(12)에 위치 엇갈림 보정정보를 출력하고, UP/DOWN 카운터(11)내용이 제로가 되게 한다.

UP/DOWN 카운터(11)내용이 제로가 되고, 위치엇갈림이 1펄스이내가 되면 엔코더(15)에서 출력된 출력위치신호(16)를 신호변환회로(20)가 읽는다(단계 4). 그 결과, 단계 5에서 위치엇갈림이 발생한 것을 검지하면(위치신호(16)가 0V가 아니면) 컴퓨터(3)는 위치엇갈림 보정신호 발생기(21)를 제어하고, 위치신호(16)가 제로가 되도록 위치엇갈림 보정신호발생기(21)에서 위치엇갈림 보정정보를 출력하고, UP/DOWN카운터(11) 내용에 가산한다(단계 6). 이때의 위치엇갈림 보정신호발생기(21) 설정치를 컴퓨터(3)는 기억하고, 이후 DC모터(1) 동작시에는 컴퓨터(3)는 그 설정치를 위치엇갈림 보정신호 발생기(21)에 항상 출력한다. 이와같이 상기 조작을 DC모터(1) 동작마다 또는 일정기간마다 행함으로써 옵셋특성에 의한 위치엇갈림 발생 및 시간경과에 의한 옵셋특성의 변동에 따른 펄스간의 정지위치 변동을 없앨 수 있다.

본 발명에 따르면 DC모터의 모터축 정지위치에 있어서의 위치엇갈림을 보상하는 위치엇갈림 보정신호 발생기를 설치하여, 위치엇갈림 보정정보 및 상기 위치센서로 부터의 신호를 기초로하여 상기 위치엇갈림 보정신호발생기의 출력신호를 상기 컴퓨터로 제어하도록 구성했기 때문에 자동적으로 옵셋조정이 행해진다.

Claims (2)

1. DC모터의 모터축의 회전량 및 위치를 검지하는 위치센서;

   DC모터를 구동하는 드라이버, 위치지령을 수신하는 UP/DOWN 카운터, 및 위치센서와 UP/DOWN 카운터의 신호를 수신하는 가산기를 포함하는 제어회로; 및

   상기 제어회로를 제어하는 컴퓨터를 포함하며 DC모터의 모터축 회전량 및 위치를 제어하는 DC모터 위치제어회로에 있어서,

   DC모터의 모터축 정지위치에 있어서의 위치엇갈림을 보상하는 위치엇갈림 보정신호 발생기, 및 위치센서로부터의 위치신호를 입력받아 컴퓨터로 출력하는 신호변환회로를 더 포함하며,

   상기 컴퓨터는 UP/DOWN 카운터의 내용 및 신호변환회로로부터의 위치신호를 판독하여 위치엇갈림이 발생했는지를 검지하고, 위치엇갈림이 발생했을 경우 위치엇갈림 보정신호 발생기가 가산기에 위치엇갈림 보정정보를 출력하도록 제어함으로써, 자동으로 옵셋 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 DC모터 위치제어회로.
2. DC모터의 모터축의 회전량 및 위치를 검지하는 위치센서;

   DC모터를 구동하는 드라이버, 위치지령을 수신하는 UP/DOWN 카운터, 및 위치센서와 UP/DOWN 카운터의 신호를 수신하는 가산기를 포함하는 제어회로; 및

   상기 제어회로를 제어하는 컴퓨터를 포함하는 DC모터 위치제어회로에 의한 DC모터 위치제어방법에 있어서,

   컴퓨터가 UP/DOWN 카운터의 내용을 읽음으로써 1펄스이상의 위치엇갈림이 발생했는지 검지하는 단계;

   1펄스이상의 위치엇갈림이 있는 경우, 제1 위치엇갈림 보정정보를 상기 가산기에 입력시켜 UP/DOWN 카운터의 내용을 제로로 함으로써 상기 1펄스이상의 위치엇갈림이 1펄스이내가 되도록 제어하는 단계;

   위치센서로부터의 위치신호를 읽음으로써 1펄스이내의 위치엇갈림이 발생했는지 검지하는 단계;

   1펄스이내의 위치엇갈림이 있는 경우, 제2 위치엇갈림 보정정보를 상기 가산기에 입력시켜 위치신호를 제로로 함으로써 상기 1펄스이내의 위치엇갈림을 보상하는 단계; 및

   상기 제1 및 제2 위치엇갈림 보정정보의 설정치를 컴퓨터에 저장하는 단계를 구비함으로써, 자동으로 옵셋 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 DC모터 위치제어방법.