KR100409199B1

KR100409199B1 - 엔코더 출력펄스 변환장치

Info

Publication number: KR100409199B1
Application number: KR10-1999-0028428A
Authority: KR
Inventors: 박상국; 최용준; 차동렬
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2003-12-11
Also published as: KR20010009835A

Abstract

본 발명은 회전롤에 부착된 엔코더의 출력펄스를 변환하여 다음 단위공정으로 제공하도록 하는 엔코더 출력펄스 변환장치에 관한 것이다.

이러한 엔코더 출력펄스 변환장치는, 상기 엔코더 출력펄스에 포함된 노이즈성분을 제거하면서 상기 엔코더 출력펄스를 재생하는 출력펄스 재생수단과; 상기 재생된 엔코더 출력펄스를 구동클럭으로 사용하여 상기 후단 단위공정시스템에서 필요로 하는 주파수로 변환하여 출력하는 메인프로세서; 상기 메인프로세서에서 주파수 변환된 펄스신호를 장거리 전송을 위한 신호로 변환하여 출력하는 펄스신호 라인드라이브부; 및 상기 펄스신호 라인드라이브부를 통해 출력되는 신호를 상기 후단 단위공정시스템에서 필요로 하는 신호레벨로 변환하여 출력하는 레벨변환기를 포함한다.

Description

엔코더 출력펄스 변환장치 { Apparatus for converting output pulse of a encoder }

본 발명은 단위공정시스템의 구동장치에 관한 것으로서, 특히 회전롤에 부착된 엔코더의 출력펄스를 변환하여 다음 단위공정으로 제공하도록 하는 엔코더 출력펄스 변환장치에 관한 것이다.

제철소 및 단위공장에서는 압연롤시스템이나 기타 회전체에 엔코더를 부착하고, 이 엔코더의 출력신호를 이용하여 다음 단위공정을 제어하였다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 엔코더가 부착된 회전롤(11)이 회전하면 엔코더로부터 펄스신호(P)가 출력되는데, 이 펄스신호(P)는 라인드라이브부(12)로 입력되어 RS-485 통신신호 레벨인 P'와 /P'로 변환된다. 이렇게 함으로써 장거리 신호전송이 가능해진다. 이 P'신호와 /P'신호는 180°의 위상차가 있으며, 후단의 단위공정시스템(13)에 제어신호로 입력된다.

이와 같이 엔코더의 출력신호를 다음 단위공정에 이용하려면, 엔코더의 출력단과 단위공정시스템의 입력단 사이의 신호체계가 상호 일치하여야 한다. 즉, 엔코더의 출력신호의 주파수와 신호레벨을 후단인 단위공정시스템의 입력단에서 인식할 수 있어야 한다.

그러나, 현재 엔코더 출력단과 후단 단위공정시스템의 입력단의 신호 송수신체계가 서로 다를 때에는 후단 단위공정시스템의 입력단이 엔코더의 출력펄스를 정상적으로 수신할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 엔코더의 출력펄스의 주파수와 신호레벨을 후단 단위공정시스템 입력단의 신호체계에 맞게 변환하는 엔코더 출력펄스 변환장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 엔코더를 이용한 단위공정시스템의 구동장치를 도시한 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 엔코더를 이용한 단위공정시스템의 구동장치를 도시한 개략적인 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 엔코더 출력펄스 변환장치를 도시한 구성도,

도 4는 본 발명에 따라 주파수 변환된 펄스를 얻기 위해 필요한 메인프로세서의 펄스 타이밍 다이어그램이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

21 : 회전롤 22 : 라인드라이브부

23 : 제1단위공정시스템 24 : 출력펄스 변환장치

25 : 제2단위공정시스템 31 : 광정합기

32 : 메인프로세서 33 : 펄스신호 라인드라이브부

34 : 레벨변환기

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엔코더 출력펄스의 주파수와 신호레벨을 후단 단위공정시스템의 신호체계에 맞게 변환하여 상기 후단 단위공정시스템의 제어신호로 출력하는 엔코더 출력펄스 변환장치에 있어서, 상기 엔코더 출력펄스에 포함된 노이즈성분을 제거하면서 상기 엔코더 출력펄스를 재생하는 출력펄스 재생수단과; 상기 재생된 엔코더 출력펄스를 구동클럭으로 사용하여 상기 후단 단위공정시스템에서 필요로 하는 주파수로 변환하여 출력하는 메인프로세서; 상기 메인프로세서에서 주파수 변환된 펄스신호를 장거리 전송을 위한 신호로 변환하여 출력하는 펄스신호 라인드라이브부; 및 상기 펄스신호 라인드라이브부를 통해 출력되는 신호를 상기 후단 단위공정시스템에서 필요로 하는 신호레벨로 변환하여 출력하는 레벨변환기를 포함한다.

바람직하게는, 상기 출력펄스 재생수단은, 상기 엔코더의 출력펄스(P)와 180도의 위상차를 갖는 펄스(/P)를 양단에 입력받아, 상기 출력펄스(P)와 위상차펄스(/P)의 전압차가 한계전압 이상이면 점등되는 광 다이오드와, 상기 광 다이오드의 점등/소등 상태를 감지하여 상기 메인프로세서로 재생된 엔코더 출력펄스를 출력하는 광수신기를 포함한다.

보다 바람직하게는 상기 메인프로세서는, P개의 입력펄스(입력펄스)를 A개의 펄스(출력펄스)로 만들기 위하여, P값을 A값으로 나눈 결과값과 가장 인접한 정수값들(C1, C2)을 구하는 제1단계와, 상기 출력펄스가 C1의 주기를 가지는 a개의 펄스들과 C2의 주기를 가지는 b개의 펄스들의 조합으로 이루어질 경우 상기 변수 a, b값을 각각 구하는 제2단계, 상기 C1의 주기를 가지는 펄스 a개가 합쳐진 시간동안 온되는 제1마스킹펄스와, C2의 주기를 가지는 펄스 b개가 합쳐진 시간동안 온되는 제2마스킹펄스를 각각 구하는 제3단계, 상기 C1의 주기를 가지는 펄스들로 이루어진 제1펄스분주신호와 C2의 주기를 가지는 펄스들로 이루어진 제2펄스분주신호를 각각 구하는 제4단계, 및 상기 제1마스킹펄스가 온되는 동안 제1펄스분주신호를 출력하고 제2마스킹펄스가 온되는 동안 제2펄스분주신호를 출력하여 상기 출력펄스를 생성하는 제5단계를 실행시킴으로써, 상기 엔코더 출력펄스를 후단 단위공정시스템에서 필요로 하는 주파수로 변환한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 엔코더를 이용한 단위공정시스템의 구동장치를 도시한 개략적인 구성도이다.

도 2를 참조하면, 회전롤(21)에 부착된 엔코더의 출력단과 제1단위공정시스템(23)의 입력단은 신호체계가 서로 동일하고, 엔코더의 출력단과 제2단위공정시스템(25)의 입력단은 그 신호체계가 서로 다르다고 가정한다.

이때, 회전롤(21)에 부착된 엔코더의 출력펄스(P)는 라인드라이브부(22)를 통해 제1단위공정시스템(23)으로 직접 제공된다. 한편, 라인드라이브부(22)에서 출력되는 P'와 /P'는 출력펄스 변환장치(24)를 통과한 다음 제2단위공정시스템(25)으로 제공된다. 출력펄스 변환장치(24)는 엔코더의 출력펄스를 제2단위공정시스템(25)의 입력단의 신호체계에 따라 변환시키기 때문에, 엔코더의 출력단과 제2단위공정시스템의 입력단의 신호체계가 서로 다르더라도 엔코더와 제2단위공정시스템 사이의 인터페이싱이 가능해진다.

이를 상세하게 설명하면, 엔코더로부터 출력되는 출력펄스(P)는 장거리 신호전송을 위해 라인드라이브부(22)로 입력되어 RS-485 통신신호 레벨인 P'와 /P'로 변환된다. P'와 /P'는 180°의 위상차를 갖는다. 출력펄스 변환장치(24)는 장거리 신호전송시 신호감쇄를 방지하기 위하여 P'와 /P'를 모두 입력받아 각각의 제2단위공정시스템들에서 필요로 하는 변환된 펄스신호(P1, P2)를 출력한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 출력펄스 변환장치(24)를 도시한 상세 구성도이다.

도 3을 참조하면, 출력펄스 변환장치는 광정합기(31)와, 메인 프로세서(32), 펄스신호 라인드라이브부(33), 및 레벨 변환기(34)를 포함한다.

광정합기(31)는 라인드라이브부(22)로부터 출력되는 P'신호와 /P'신호를 입력받아서 엔코더(21)의 출력펄스(P)를 재생한다. 재생된 엔코더(21)의 출력펄스(P)는 메인프로세서(32)의 구동클럭으로 사용되며, 이 메인프로세서(32)는출력펄스(P)를 이용하여 주파수 변환된 펄스신호(A, B)를 출력한다.

메인프로세서(32)에서 출력된 주파수 변환된 펄스신호(A,B)는 펄스신호 라인드라이브부(33)를 통과한다. 이 펄스신호 라인드라이브부(33)는 펄스신호(A,B)를 원거리에 떨어진 제2단위공정시스템(25)에 전송하기 위해서 RS-485 통신신호 레벨인 A, /A신호와 B, /B신호로 변환한다. 그 후, 레벨 변환기(34)는 제2단위공정시스템에서 필요로 하는 신호레벨로 상기 A, /A신호와 B, /B신호의 신호레벨을 변환시킨다.

상기한 광정합기(31)에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 광정합기(31)는 그 입력단과 출력단 사이를 광 다이오드로 커플링하는 바, 이로써 출력펄스 변환장치(24)를 기존의 시스템에 병렬로 연결할 때 기존의 시스템에 미치는 악영향을 최소화시킬 수 있다.

광정합기(31)를 구성하는 광 다이오드의 양단자에 P'신호와 /P'신호를 각각 연결한다. 이렇게 연결하면 장거리 전송으로 인하여 P'신호나 /P'신호에 노이즈가 유입되더라도 P'와 /P'신호의 상대적인 신호레벨이 동일하기 때문에 엔코더의 출력펄스(P)에 대한 재생이 가능해진다.

광 다이오드는 P'와 /P'의 차이의 절대치, ｜P' - /P'｜≥ 0.7(v)이면 턴 온되고, ｜P' - /P'｜≤ 0.6(v)이면 턴 오프된다. 따라서 P'와 /P'신호를 이용하여 광 다이오드를 온/오프시키면 광정합기(31)의 출력단으로는 엔코더의 출력펄스(P)와 동일한 위상을 갖는 펄스신호를 얻을 수 있다.

메인프로세서(32)는 출력펄스(P)의 주파수를 각각 A, B로 변환시키며, 이를위한 설계 사양은 다음과 같다.

예를 들어, P개의 출력펄스를 주파수 변환하여 A개의 펄스로 만들기 위한 수학적 해석은 수학식 1과 같다.

여기서, P가 A의 정수배가 아닐 경우에는, 분주기를 사용할 수 없기 때문에 'P÷A'의 결과값에 최대 인접한 정수값으로 분주를 해야 한다. 위의 수식에서 'P÷A'의 결과값(pn)은 정수값인 C1과 C2의 사이값이라고 가정하면, 원하는 출력펄스 A는 C1과 C2펄스의 조합으로 만들어질 수 있다.

위 [수학식 1]의 연립방정식으로부터 x, y값을 구하면(여기서, x=a, y=b라고 가정함.), 원하는 출력펄스 A는 C1의 주기를 갖는 a개의 펄스와 C2의 주기를 갖는 b개의 펄스의 조합에 의해 만들어진다. 이는 도 4의 (a)에 도시되어 있다.

이와 같은 출력펄스 A를 만들기 위해서는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 'PNC1'와 'PNC2'와 같은 마스킹펄스(masking pulse)가 필요하다. 이 'PNC1'은 NC1개(=C1×a)의 클럭동안 턴 온되고 NC2개(=C2×b)의 클럭동안 턴 오프되는 펄스이다. 또한, 'PNC2'는 NC1개(=C1×a)의 클럭동안 턴 오프되고 NC2개(=C2×b)의 클럭동안 턴 온되는 펄스이다.

또한, 출력펄스 A를 만들기 위해서는, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 펄스분주신호(PC1, PC2)가 필요하다. PC1은 C1의 주기를 갖는 펄스인데, 이는 c1n1동안 턴 온되고 c1n2동안 턴 오프되는 펄스이다. PC2는 C2의 주기를 갖는 펄스인데, 이는 c2n1동안 턴 온되고 c2n2동안 턴 오프되는 펄스이다.

상기와 같은 마스킹펄스와 펄스분주신호를 이용하여 출력펄스 A를 수학식 2와 같이 만든다.

즉, A펄스는, PNC1 펄스가 하이 레벨인 동안 즉, NC1 시간 동안에는 PC1펄스와 동일한 주기를 가지고, PNC2 펄스가 하이 레벨인 동안 즉, NC2시간 동안에는 PC2펄스와 동일한 주기를 가지는 펄스가 된다. 따라서, 앞에서도 설명하였듯이 A펄스는 C1의 주기를 갖는 a개의 펄스와 C2의 주기를 갖는 b개의 펄스가 조합된 펄스가 된다.

다음, P개의 입력펄스를 주파수 변환하여 B개의 펄스로 만들기 위한 설계사양도 A펄스의 경우와 동일한 방법으로 실현될 수 있을 것이다.

이와 같이 메인프로세서(32)가 주파수 변환된 펄스(A, B)를 생성하여 출력하면, 펄스신호 라인드라이브부(33)는 장거리 통신신호인 RS-482 신호레벨인 A, /A 및 B, /B로 각각 변환하여 출력한다.

그후, 레벨변환기(34)는 펄스신호 라인드라이브부(33)로부터 출력된 A, /A 및 B, /B을 수신하여, 해당 펄스의 신호레벨을 후단의 제2단위공정시스템(25)이 수신 가능한 신호레벨로 변환하여, 제2단위공정시스템(25)으로 출력한다.

레벨변환기(34)의 입력단은 펄스신호 라인드라이브부(33)로부터 전송된 신호의 신호차를 검출하는데, 'A - /A ≥ v1(v)', 'B - /B ≥ v1(v)'이면 하이(high) 논리레벨로 인식하고, 'A - /A ≤ v1(v)', 'B - /B ≤ v1(v)'이면 로우(low) 논리레벨로 인식한다. 일반적으로 기준전압 v1, v2는 제조회사에 따라 조금씩 차이가 있지만, 보통 v1은 0.5(v)이고 v2는 -0.2(v) 정도이다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 엔코더의 출력단과 후단 단위공정의 입력단의 신호 송수신체계가 서로 맞지 않아서 후단 단위공정의 입력단이 입력신호를 정상적으로 수신할 수 없을 때, 엔코더의 출력펄스를 후단 단위공정의 입력단의 신호체계에 따라 변환시켜 엔코더의 정보가 후단 단위공정에 정확하게 전달되도록 함으로써 서로 다른 기종의 시스템간의 인터페이스 문제를 해결할 수 있다. 또한, 기존의 시스템과 병렬 연결할 때 상호 간섭현상을 제거할 수 있으며, 장거리 신호전송시의 신호감쇄문제를 해결하는 효과가 있다.

Claims

엔코더 출력펄스의 주파수와 신호레벨을 후단 단위공정시스템의 신호체계에 맞게 변환하여 상기 후단 단위공정시스템의 제어신호로 출력하는 엔코더 출력펄스 변환장치에 있어서,

상기 엔코더 출력펄스에 포함된 노이즈성분을 제거하면서 상기 엔코더 출력펄스를 재생하는 출력펄스 재생수단과;

상기 재생된 엔코더 출력펄스를 구동클럭으로 사용하여 상기 후단 단위공정시스템에서 필요로 하는 주파수로 변환하여 출력하는 메인프로세서;

상기 메인프로세서에서 주파수 변환된 펄스신호를 장거리 전송을 위한 신호로 변환하여 출력하는 펄스신호 라인드라이브부; 및

상기 펄스신호 라인드라이브부를 통해 출력되는 신호를 상기 후단 단위공정시스템에서 필요로 하는 신호레벨로 변환하여 출력하는 레벨변환기를 포함한 것을 특징으로 하는 엔코더 출력펄스 변환장치.
제1항에 있어서, 상기 출력펄스 재생수단은,

상기 엔코더의 출력펄스(P)와 180도의 위상차를 갖는 펄스(/P)를 양단에 입력받아, 상기 출력펄스(P)와 위상차 펄스(/P)의 전압차가 한계전압 이상이면 점등되는 광 다이오드와, 상기 광 다이오드의 점등/소등 상태를 감지하여 상기 메인프로세서로 재생된 엔코더 출력펄스를 출력하는 광수신기를 포함한 것을 특징으로 하는 엔코더 출력펄스 변환장치.
제1항에 있어서, 상기 메인프로세서는,

P개의 입력펄스(입력펄스)를 A개의 펄스(출력펄스)로 만들기 위하여, P값을 A값으로 나눈 결과값과 가장 인접한 정수값들(C1, C2)을 구하는 제1단계와,

상기 출력펄스가 C1의 주기를 가지는 a개의 펄스들과 C2의 주기를 가지는 b개의 펄스들의 조합으로 이루어질 경우 상기 변수 a, b값을 각각 구하는 제2단계,

상기 C1의 주기를 가지는 펄스 a개가 합쳐진 시간동안 온되는 제1마스킹펄스와, C2의 주기를 가지는 펄스 b개가 합쳐진 시간동안 온되는 제2마스킹펄스를 각각 구하는 제3단계,

상기 C1의 주기를 가지는 펄스들로 이루어진 제1펄스분주신호와 C2의 주기를 가지는 펄스들로 이루어진 제2펄스분주신호를 각각 구하는 제4단계, 및

상기 제1마스킹펄스가 온되는 동안 제1펄스분주신호를 출력하고 제2마스킹펄스가 온되는 동안 제2펄스분주신호를 출력하여 상기 출력펄스를 생성하는 제5단계를 실행시킴으로써, 상기 엔코더 출력펄스를 후단 단위공정시스템에서 필요로 하는 주파수로 변환하는 것을 특징으로 하는 엔코더 출력펄스 변환장치.