KR100417547B1

KR100417547B1 - 서보시스템

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Publication number: KR100417547B1
Application number: KR1019970709293A
Authority: KR
Inventors: 헨드리크 보에첸; 예로엔 게르린그스; 프레데릭 모스테르트
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2004-04-03
Also published as: EP0830645A2; US5856732A; JPH11508077A; WO1997038360A2; KR19990022824A; WO1997038360A3; EP0830645A3; JP4094669B2

Abstract

서보 시스템(servosystem)은 기계 요소(3)의 위치를 변경하기 위한 조정 수단(1), 요소의 원하는 위치의 측정치인 조정 전압을 형성하기 위한 제 1 트랜스듀서(5), 요소의 실제 위치의 측정치인 응답 전압을 형성하기 위한 제 2 트랜스듀서(15)와, 응답 전압과 조정 전압간의 차의 측정치인 에러 신호(If)를 형성하기 위한 검출 수단(13)을 포함한다. 검출 수단(13)은, 제 1 및 제 2 트랜스듀서에 각각 접속된 제 1 및 제 2 입력(11, 21)과, 에러 신호의 값에 의존하여 조정 수단을 제어하기 위한 제어 신호(Vc1, Vc2)를 발생시키기 위한 제어 수단(29)의 입력(27)에 접속되는 출력(29)을 갖는다. 보상 저항기(31)는, 예컨대, 제 1 트랜스듀서(5)와 그것에 접속된 검출 수단(13)의 입력(11)간의 접속 리드선(9)에 삽입된다. 검출 수단(13)은, 응답 전압과 조정 전압간의 전압 차와 같은, 보상 저항기를 가로지르는 전압 강하를 야기하는 보상 전류를 보상 저항기(13)를 통해 전도하고, 그 값이 보상 전류의 값에 비례하도록 에러 신호(If)를 형성한다. 따라서, 상기 접속(9)이 인터럽트되면, 조정 수단(1)에 인가되는 신호는 없다.

Description

서보 시스템

조정 수단이 전동기에 의해 형성되는 이러한 종류의 서보 시스템은 일본 공개 공보 제 5,333,901호(JP-A-5-333 901)의 영문 요약서로부터 공지된다. 이러한 종류의 서보 시스템은, 예컨대, 제 1 트랜스듀서에 의해 수동적으로 조정되는 원하는 위치로 기계 요소를 조정하는데 이용된다. 제 1 및 제 2 트랜스듀서들은, 예컨대, 제 1 및 제 2 전위차계들(potentiometers)을 포함할 수 있고, 제 1 전위차계는, 요소의 위치가 변경될 때, 제 2 전위차계의 설정을 변경하도록 제 2 전위차계가 기계 요소에 결합되는 동안 회전 노브(rotary knob)에 의해 조정 가능하다. 이러한 종류의 시스템들에 있어서, 제 1 및 제 2 트랜스듀서와 검출 수단간에는 본래주어진 거리가 존재하고, 따라서, 이들 부분들의 상호 접속에 대해 비교적 긴 전기리드선들(electrical leads)이 요구된다. 이들 리드선들 중 하나에서의 파손(break)은 기계 요소의 위치의, 제어되지 않고 보통 바람직하지 않은 변화를 야기할 수 있다. 따라서, 공지된 서보 시스템에서는, 제 2 트랜스듀서와 검출 수단간의 리드선에서의 파손의 경우에, 모의 응답 전압(simulated response voltage)이 검출 수단의 제 2 입력에 인가되는 것을 보증하는 단계가 취해진다. 이 때문에, 제 1 트랜스듀서로부터의 조정 전압은 반전되고, 저항기를 통해 보조 전압으로서 검출 수단의 제 2 입력에 인가된다. 상기 저항기의 값은 매우 높아서, 제 2 트랜스듀서와 제 2 입력간의 접속이 순서대로 일 때, 보조 전압이 검출 수단에 영향을 미치지 않는다. 상기 접속이 인터럽트되면, 보조 전압은 에러 신호의 값이 0이 되도록 응답 전압 대신에 검출 수단의 제 2 입력에 인가된다. 그 경우에, 전동기는 활성화되지 않을 것이다. 이 와이어 파손 보호(wire breakage protection)는 제 1 트랜스듀서가 충분히 조작할 수 있다는 가정에 기초한다. 그러므로, 이 방법은 제 2 트랜스듀서와 검출 수단의 제 2 입력간의 접속에서 와이어 파손의 역효과들을 거스르기 위해서만 적합하다.

상술한 종류의 서보 시스템의 실행 가능한 응용은, 예컨대, 차량의 헤드라이트들의 위치 조정이다. 이 시스템을 이용하여, 라이트 빔(light beam)은 라이트가 차량으로부터 원하는 거리에서의 도로 위에 놓이도록 지시된다. 그러한 응용에서, 제 1 트랜스듀서는 차량의 계기판 근방에 놓일 수 있고, 시스템의 다른 부분들은 헤드라이트들 근방에 놓이는 것이 바람직하다. 다른 가능성은, 예컨대, 제 1 트랜스듀서가, 도로에 관하여 차량의 위치를 측정하는 하나 또는 그 이상의 센서들과, 센서들에 의해 공급된 데이터에서 조정 전압을 형성하는 전자 회로를 포함하고 있는 것으로 구성된다. 센서들은, 예컨대, 전축 및 후축 근방에 도로에 관하여 차량의 높이를 측정하도록 배열된다. 일반적으로 말하면, 그러한 경우들에 있어서, 비교적 길고 약한 접속 리드선은 제 1 트랜스듀서와 검출 수단 또는 제 1 트랜스듀서의 다른 부분들간(상기 예에서 센서들과 전자 회로간)에 요구되고, 따라서, 이 리드선에서의 와이어 파손의 위험이 비교적 높다. 그러므로, 공지된 시스템은 이러한 종류의 응용들에 별로 적합하지 않다.

본 발명은, 기계 요소의 위치를 변경하기 위한 조정 수단, 요소의 원하는 위치의 측정치인 조정 전압을 형성하기 위한 제 1 트랜스듀서(first transducer), 요소의 실제 위치의 측정치인 응답 전압을 형성하기 위한 제 2 트랜스듀서와, 응답 전압과 조정 전압간의 차의 측정치인 에러 신호를 형성하기 위한 검출 수단을 포함하는 서보 시스템에 관한 것으로, 검출 수단은, 제 1 및 제 2 트랜스듀서에 각각 접속된 제 1 및 제 2 입력과, 에러 신호의 값에 의존하여 조정 수단을 제어하기 위한 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 수단의 입력에 접속되는 출력을 갖는다.

도 1은 본 발명에 의한 서보 시스템의 실시예의 블록도.

도 2는 도 1에 도시된 서보 시스템의 제 1 부분의 상세도.

도 3은 도 1에 도시된 서보 시스템의 제 2 부분의 상세도.

본 발명의 목적은 제 1 또는 제 2 트랜스듀서(또는 그 일부)와 검출 수단의 관련 입력간의 접속에서 와이어 파손에 대해, 원하는 바와 같이, 보호될 수 있는 상술한 종류의 서보 시스템을 제공하는 것이다. 이 때문에, 본 발명에 따른 서보 시스템은, 한 쪽에 제 1 및 제 2 트랜스듀서 중 하나와 다른 쪽에 관련 트랜스듀서에 접속된 검출 수단의 입력간에 보상 저항기가 접속되고, 검출 수단은, 응답 전압과 조정 전압간의 차와 실질적으로 같은, 보상 저항기를 가로지르는 전압 강하를 야기하는 값을 갖는 보상 전류를 보상 저항기를 통해 전도하도록 배열되고, 에러 신호의 값이 보상 전류의 값에 비례하는 방식으로 에러 신호를 형성하도록 또한 배열되는 것을 특징으로 한다. 보상 저항기가 포함되는 접속 또는 관련 트랜스듀서 내에서의 접속이 인터럽션을 나타내면, 보상 전류는 0과 같고, 그러므로, 에러 신호 또한 0이다. 그 경우에 조정 수단은 활성화되지 않는다. 와이어 파손이 조정 수단의 활성화된 상태에서 일어나면, 제어 신호는 즉시 인터럽트되고, 따라서, 기계 요소는 그 때에 점유된 위치에 잔존한다. 보상 저항기는 트랜스듀서들 중 하나와 검출 수단간의 가장 약한 접속(vulnerable connection)에 포함될 수 있다. 일반적으로 말하면, 이것은 검출 수단으로부터 가장 멀리 놓여진 트랜스듀서와의 접속일 것이다. 그러므로, 헤드라이트들의 조정을 포함하는 상기 예에 있어서, 이것은 계기판 상에 놓여지거나 또는 멀리 떨어진 부분들을 포함하는 제 1 트랜스듀서와의 접속일 것이다.

위에 언급한 바와 같이, 보상 전류는 응답 전압과 조정 전압간의 차와 같은, 보상 저항기를 가로지르는 전압 강하를 야기한다. 그러므로, 이 차의 주어진 값에 대해, 보상 전류는 보상 저항기의 값에 의존한다. 따라서, 한 편의 보상 전류(및 그에 비례하는 에러 신호)와 다른 편의 상기 차간의 관계는 보상 저항기의 적당한 선택에 의해 규정된다. 이는 설계자에게, 특히 검출 수단 자체가 집적 회로(IC)로서 구성되면, 본 발명의 부가적인 이점을 나타내는 부가적인 자유도를 제공한다.

본 발명에 따른 서보 시스템의 한 실시예에 있어서, 제어 수단은 에러 신호를 제 1 및 제 2 기준 신호와 비교하도록 배열되어 있는 윈도우 비교기를 포함하고, 제 1 기준 신호의 절대 값은, 제 2 기준 신호의 절대 값보다 작아서 에러 신호의 절대 값이 제 2 기준 신호의 절대 값을 넘어 증가하면 제어 신호를 이용할 수 있게 하고, 에러 신호의 절대 값이 제 1 기준 신호의 절대 값과 같거나 또는 그 아래로 강하하면 제어 신호를 인터럽트하는 것을 특징으로 한다. 이 실시예에서는 기계 요소가 미리 결정된 위치에 매우 정확하게 조청될 필요는 없으나, 예컨대, 상기헤드라이트들의 조정의 경우에서와 같이, 미리 결정된 제한들 내에 위치되어야 하는 응용에 특히 적합하다. 제 1 기준 신호의 절대 값은 양호하게 0 보다 크게 선택되고, 따라서, 에러 신호가 0과 같을 때에는 어떤 제어 신호도 발생되지 않을 것이다.

본 발명에 의한 서보 시스템의 한 실시예에 있어서, 검출 수단은, 제 1 및 제 2 입력 저항기의 주 전류 경로를 각각 포함하는 제 1 및 제 2 체인(chain)의 병렬 접속과 직렬로 연결된 전류원을 갖는 차동 스테이지(differential stage)를 포함하고, 제 1 입력 트랜지스터의 제어 전극은 검출 수단의 제 1 입력에 접속되고, 제 2 입력 트랜지스터의 제어 전극은 검출 수단의 제 2 입력에 접속되며, 상기 검출 수단은, 제 1 전류를 보상 전류로서 검출 수단의 제 1 또는 제 2 입력에 인가하고 제 2 전류를 에러 신호로서 검출 수단의 출력에 인가하기 위해, 제 1 및 제 2 체인에서 전류들간의 차에 비례하는 제 1 및 제 2 전류를 형성하기 위한 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 실시예에서, 검출 수단의 회로는 집적 회로로서 비교적 간단히 구현될 수 있다.

본 발명의 이들 양상 및 다른 양상은 이하 기술되는 실시예로부터 명확해 질 것이다.

도 1에 도시된 서보 시스템은, 예컨대, 차량의 헤드라이트들의 위치를 조정하기 위해 이용될 수 있다. 이 서보 시스템은 전동기의 형태인 조정 수단(1)과 본 예에서는 헤드라이트인 기계 요소(3)를 포함하고 있으며, 그리고, 그 기계 요소(3)는 전동기에 의해 조정된다. 차량의 계기판 상에는 제 1 트랜스듀서를 이루는 제 1 전위차계(5)가 설치되어 있다. 제 1 전위차계(5)는 그 한 측면이 차량 배터리의 포지티브 극성에 연결되어 있고, 다른 측면은 차량 배터리의 네거티브 극성인 접지 단자에 접속되어 있다. 결과적으로, 전원 전압(Vb)은 제 1 전위차계(5)를 가로질러 제공된다. 제 1 전위차계(5)의 와이퍼(7)는 계기판의 노브(knob)로 대체될 수 있다. 노브의 위치에 의존하는 조정전압은 와이퍼(7)에서 발생되고, 상기 조정 전압은 헤드라이트들의 원하는 위치에 관한 측정치이다. 이 조정 전압은 제 1 리드선(9)을 통해 검출 수단(13)의 제 1 입력(11)에 인가되며, 이에 관하여는 이하에서 상세히 기술한다.

제 2 트랜스듀서는 배터리의 포지티브 극성과 접지 단자간에 접속되어 있는 제 2 전위차계(15)에 의해 형성된다. 제 2 전위차계(15)도 와이퍼(17)를 포함하나, 제 2 전위차계(15)는 헤드라이트에 기계적으로 결합되어 있어서 와이퍼(17)는 헤드라이트의 실제 위치를 측정한 응답 전압을 전달할 수 있다. 제 2 전위차계(15)의 와이퍼(17)는 제 2 리드선(19)을 통해 검출 수단의 제 2 입력(21)에 접속되어 있다. 검출 수단(13)은 응답 전압과 조정 전압간의 차의 측정치인 에러 신호를 형성하도록 배치되어 있다. 에러 신호는 검출 수단(13)의 출력(23)에서 발생되며, 그출력(23)은 제 3 리드선(25)을 통해 전동기(1)를 제어하기 위한 제어 신호를 발생하도록 배열되어 있는 제어 수단(29)의 입력(27)에 접속된다. 제어 수단(29)은 이하에서 상세히 기술하기로 한다.

제 1 리드선(9)에는 보상 저항기(31)가 삽입되어 있고, 검출 수단(13)은 제 1 입력(11)을 통해 보상 저항기(31)를 거쳐 흐르는 보상 전류를 발생하도록 배열되어 있다. 보상 전류는 보상 저항기(31)에서 전압 강하가 응답 전압과 제어 전압간의 전압 차와 거의 같게 하는 값을 갖는다. 이것은 제어 전압과 보상 저항기(31)를 가로지르는 전압의 합(즉, 제 1 입력(11)의 전압)이 제 2 입력(21)에 나타난 응답 전압과 같다는 것을 의미한다. 그러므로, 검출 수단은 제 1 입력(11)과 제 2 입력(21)간의 전압 차를 0으로 하기에 용이하다. 출력(23) 상의 에러 신호는 보상 전류의 값에 비례한다.

도 2는 검출 수단(13)의 한 실시예를 상세하게 도시하고 있다. 검출 수단(13)은 전류(11)를 공급하도록 배열된 전류원(33)에 의해 형성된 차동 스테이지를 포함하고 있다. 전류원(33)은 제 1 체인(35)과 제 2 체인(37)의 병렬 접속과 직렬로 접속되어 있다. 제 1 체인(35)은 제 1 입력 트랜지스터(39)의 주 전류 경로를 포함하고 있고, 제 2 체인(37)은 제 2 입력 트랜지스터(41)의 주 전류 경로를 포함하고 있다. 본 예에서, 제 1 및 제 2 입력 트랜지스터(39,41)는 검출 수단에서 사용되는 다른 트랜지스터와 같은 바이폴라 트랜지스터이다(이하에서 설명한다). 이들 트랜지스터는 예컨대 MOSFET와 같은 다른 타입의 트랜지스터로 대체될 수 있음은 분명하다. 본 예에서, 주 전류 경로는 2개의 입력 트랜지스터(39,41)의 컬렉터와 에미터간에 설치되어 있고, 베이스는 제어 전극으로서 기능한다. 제 1 입력 트랜지스터(39)의 베이스는 검출 수단(13)의 제 1 입력(11)에 접속되어 있고, 제 2 입력 트랜지스터(41)의 베이스는 제 2 입력(21)에 접속되어 있다. 제 1 체인(35)은 또한 트랜지스터(45)와 결합하여 제 1 전류 미러(first current mirror)를 형성하는 트랜지스터(43)를 포함하고 있고, 유사하게 제 2 체인(37)도 트랜지스터(49)와 결합하여 제 2 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(47)를 포함하고 있다. 트랜지스터(53)와 결합하여 제 3 전류 미러를 구성하는 트랜지스터(51)는 트랜지스터(45)와 직렬로 접속되어 있다. 이 체인은 공급 단자(55)와 접지간에 나타나는 공급 전압(Vp)에 의해 작동된다. 공지된 바와 같이, 전류 미러를 함께 구성하는 2개의 트랜지스터들에서의 전류들은 상기 트랜지스터들의 에미터 표면의 크기와 관계한다. 그러므로, 예컨대, 트랜지스터(45)의 전류는 트랜지스터(43, 39)의 전류에 비례하고, 그 비율은 트랜지스터(45, 43)의 에미터 표면의 비율에 의해 결정된다. 아주 간단한 경우에, 각 전류 미러의 2개의 트랜지스터들의 에미터 표면은 같기 때문에, 상기 비율은 1과 같다. 그러나, 다른 비율을 선택할 수 있다.

전류(11)는 제 1 및 제 2 입력(11, 21)의 전압에 의존하여 제 1 체인(35)과 제 2 체인(37)간에 배전된다. 제 1 체인(35)과 제 2 체인(37)에서 전류들간의 차이는 제 1 전류 미러(43, 45)와 제 3 전류 미러(51, 53) 및 제 2 전류 미러(47, 49)에 의해 제 1 입력(11)에 피드백된다. 이 전류 차는 보상 저항기(31)(도 1 참조)를 가로지르는 보상 전류를 구성한다. 이 보상 전류에 의해, (제 1 전위차계(5)의 와이퍼(7) 상의) 조정 전압과 (제 2 전위차계(15)의 와이퍼(17) 상의) 응답 전압간의차를 보상하는 보상 저항기(31)를 가로지르는 전압 강하가 발생되어서 제 1 및 제 2 입력(11, 21) 상의 전압이 같게 된다. 이에 따라 보상 전류 값은 보상 저항기(31)의 값에 의존한다. 이때 보상 전류에 의존하는 전류(If)는 다른 신호 처리를 위한 에러 신호로서 이용될 수 있다. 단순화한 경우에 에러 신호(If)의 값은 보상 전류의 값과 같다. 이에 의해, 제 2 전류 미러(47, 49)에서 전류와 제 3 전류 미러에(51, 53)에서 전류를 각각 카피(copy)하는 직렬 접속의 2 출력 트랜지스터(57, 59)를 이용함으로써 보상 전류에 대해 1:1 카피가 이루어진다. 출력 트랜지스터(57, 59)의 이 결합은 검출 수단(13)의 출력(23)에 접속되어 있다.

도 3은 도 1에 도시된 서보 시스템의 제어 수단(29)의 한 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서 제어 수단은 검출 수단(13)에 의해 형성된 에러 신호와 제 1 및 제 2 기준 신호와 비교하도록 배열되어 있는 윈도우 비교기를 포함하고 있다. 도면에 도시된 회로는 도 3a와 도 3b에 각각 도시된 2개의 부분들을 포함한다. 그러나, 이는 간결하게 도시하기 위한 것일 뿐 실제로는 단일 유닛, 예컨대, 집적 회로(IC)로서 이루어져 있다. 상기 회로는 공급 단자(61)와 접지 단자(63)를 포함하고 있으며, 그들간에는 공급 전압(Vp)이 인가된다. 제 1 기준 전압(Vb2)은 제 1 기준 전압 단자(65)를 통해 인가될 수 있으며, 제 2 기준 전압(Vb4)은 제 2 기준 전압 단자(67)를 통해 인가될 수 있다. 기준점(27)은 이미 도 1을 참조하여 언급된 입력을 표시한다. 이 입력은 검출 수단(13)의 출력(23)에 접속되어 있어 에러 신호(If)를 수신한다. 또한, 상기 회로는 전동기(1)를 위한 제어 신호가 이용할 수 있는 제 1 및 제 2 출력 단자(69, 71)를 포함하고 있다. 본 예에서 제어 신호는 전동기(1)를 한 방향으로 회전하게 하는 제 1 제어 전압(Vc1) 또는 그 전동기를 다른 방향으로 구동시키는 제 2 제어 전압(Vc2)으로 구성될 수 있다. 그 다음에는, 제 1 제어 전압(Vc1)이 제 1 출력 단자(69)에서 이용할 수 있거나 제 2 제어 전압(Vc2)이 제 2 출력 단자(71) 상에서 이용할 수 있다.

도 3b는 기준 전류(Iw)를 발생하도록 동작하는 회로의 일부분을 도시하고 있다. 이 부분은, 제 1 분기점에 접속되고 그 제어 전극(베이스 전극)이 제 1 출력 단자(69)와 제 2 출력 단자(71)에 각각 접속되는 트랜지스터(T11, T12)와, 제 2 분기점에 접속되고 그 제어 전극이 제 1 기준 전압 단자(65)에 접속되는 트랜지스터(T13)를 포함하는 비교 스테이지의 부분을 형성하는 전류원(73)을 포함하고 있다. 제 1 분기점은 트랜지스터 T7과 결합하여 전류 미러를 구성하는 트랜지스터 T8과 직렬로 접속되어 있고, 제 2 분기점은 트랜지스터 T10과 결합하여 전류 미러를 구성하는 트랜지스터 T9과 직렬로 접속되어 있다. 각각의 트랜지스터 T7, T10은 다이오드로서 접속된 트랜지스터 T14를 통해 접지 단자(63)에 접속되어 있다.

Vc1 또는 Vc2가 제 1 기준 전압(Vb2)보다 높은 경우, 제 1 분기점만이 도전되어서 트랜지스터(T14)를 통해 흐르는 전류(Iw)가 T7의 컬렉터 전류와 같게 된다. Vc1 뿐만 아니라 Vc2가 제 1 기준 전압(Vb2)보다 낮은 경우, 제 2 분기점만이 도전되어서 전류(Iw)는 T10의 컬렉터 전류와 같게 된다. 제 1 분기점이 도전되는 경우, T8을 통해 흐르는 전류는 전류원(73)의 전류(Ib)와 같다. 이때, T7의 컬렉터를 통해 흐르는 전류는 T7 및 T8의 에미터 표면 면적의 비율과 전류(Ib)와의 곱과 같다.유사하게, 제 2 분기점이 도전되는 경우, T10의 컬렉터를 통해 흐르는 전류는 T10 및 T9의 에미터 표면 면적의 비율과 전류 Ib의 곱과 잘다. 그러므로, Iw와 Ib간의 관계는 에미터 표면 면적의 상기 비율의 적절한 선택에 의해 규정될 수 있다.

도 3a는 도 3b에 도시된 부분에서 형성된 기준 전류(Iw)와 에러 신호(If)를 비교하도록 동작하는 회로의 부분을 도시하고 있다. 이 회로의 부분은 미러-대칭적인(mirror-symmetrical) (도 3b의 상반부에서) 제 1 섹션과 (도 3b의 하반부에서) 제 2 섹션으로 이루어져 있다. 2개 섹션들의 각각은 그 에미터가 입력(27)에 접속되고, 그 베이스가 제 2 기준 전압 단자(67)와 접속되어 있는 트랜지스터 T1과 T4를 각각 포함하고 있다. 이들 트랜지스터의 컬렉터는 트랜지스터 T1과 T5에 각각 접속되어 있고, 트랜지스터 T1, T5는 각각 트랜지스터 T2, T6과 결합하여 전류 미러를 구성한다. 트랜지스터 T2, T6의 컬렉터는 도 3b에 도시되어 기준 전류(Iw)를 생성하는 회로의 부분에 접속되어 있다. 또한, 회로의 제 1 섹션은 또한 그 포지티브 입력이 T2의 컬렉터에 접속되어 있는 제 1 비교기(75)를 포함하고 있고, 제 2 섹션은 그 네거티브 입력이 T6의 에미터에 접속되어 있는 제 2 비교기(77)를 포함하고 있다. 제 1 비교기(75)의 네거티브 입력과 제 2 비교기(77)의 포지티브 입력은 제 2 기준 단자(67)에 접속되어 있다. 본 예에서 모든 트랜지스터들은 바이폴라 트랜지스터이고, 도 3a에 도시된 회로의 부분의 제 1 및 제 2 섹션에 대응하는 회로들은 반대의 극성을 갖고 있다. 또한, 예컨대 MOS 트랜지스터를 사용하는 다른 실시예도 실현 가능하다.

도 3a에 도시된 회로의 부분의 동작은 다음과 같다: 에러 신호(If)가 0인 경우, T2와 T6의 컬렉터 전류도 0이다. 결과적으로, 제 1 비교기(75)의 포지티브 입력에는 0 전압이 공급되고, 그 네거티브 입력에는 0보다 큰 전압(Vb4)이 공급된다. 다음, 제 1 제어 전압(Vc1)인 출력 전압이 낮아진다(＜Vb2). 제 2 비교기(77)의 포지티브 입력에는 전압(Vb4)(＞0)이 공급되며, 그 네거티브 입력에는 전압(Vb)(＞Vb4)이 공급된다. 따라서, 제 2 제어 전압(Vc2)도 또한 낮아진다.

에러 신호(If)가 포지티브 극성인 경우, 에러 신호(If)는 T4 및 T5를 거쳐 T6의 컬렉터에 반사된다. 에러 신호(If)가 전류(Iw)보다 크게 되면, 곧 바로 제 2 비교기(77)의 네거티브 입력의 전압이 상당히 저감되어 Vb4보다 작아지게 된다. 결과적으로, 제 2 제어 전압(Vc2)은 높아진다(＞Vb2). 그러한 결과로서, 먼저 도 3b에 도시된 회로의 부분에서 제 1 분기점(즉, T12)이 도전되고 그 다음 전류(Iw)가 변화(저감)될 것이다. 다음으로, 전동기(1)는 도 1 및 도 2를 참조하여 기술한 제어 시스템을 통해 If의 값을 저감시켜 If의 값이 Iw의 새로운 값보다 작아지도록 회전을 개시한다. 이때, 제 2 비교기(77)의 네거티브 입력은 다시 높아지고 (＞Vb4), 상기 비교기(77)는 제 2 제어 전압(Vc2)이 낮게 설정된 원상태로 복원되어서, 전동기(1)가 중지된다. If가 0보다 작은 경우, 마찬가지의 경우가 도 3a에 도시된 회로의 부분의 제 1 섹션에 적용되며, 이때의 신호 경로는 T3,T1,T2 및 제 1 비교기(75)를 통해 이어진다.

전술한 바로부터 전동기(1)의 회전 방향은 T3과 T4에 의한 에러 신호의 극성(전류 If의 방향)에서 결정됨은 분명하다. 따라서, 제 1 제어 전압(Vc1)과 제2 제어 전압(Vc2)이 동시에 나타나는 경우는 발생하지 않는다. 그에 따라, 제어 신호는 Vc1 또는 Vc2 또는 0과 같다.

전술한 바로부터, 회로의 동작에서 Iw는 제 1 기준 신호와 제 2 기준 신호를 이루는 2개의 값을 가정할 수 있고, 이들 기준 신호는 에러 신호(If)와 비교된다. 이 비교가 IF의 방향에 의존하여 도 3a의 제 1 섹션 또는 제 2 섹션에서 이루어짐으로써, If의 절대값은 항상 Iw의 절대값과 비교된다. 2가지의 Iw의 값에 관하여 함께 결정되는 전류(Ib)는 공급 전압(Vp)에 관계된다. 따라서, 전체 시스템은 공급 전압의 백분율인 히스테리시스 윈도우(hysteresis window)를 갖는다. 예컨대, T9의 에미터 표면이 T10의 에미터 표면과 같도록 선택된 경우, Iw는 전동기(1)가 회전하지 않는 경우에 Ib와 같다. T8의 에미터 표면이 T7의 것보다 4배 크도록 선택된 경우, Iw는 전동기가 2가지의 가능한 방향 중 1방향에서 회전하게 되면 Ib의 1/4와 같다. 따라서, 상기 히스테리시스 윈도우의 크기는 상기 에미터 표면의 비율의 적절한 선택에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 최저의 Iw 절대값은, 전동기(1)가 If가 0인 경우에도, 예컨대, 제 1 전위차계(5)와 검출 수단(13)의 제 1 입력(도 1)간의 리드선(9)에서 와이어 파손으로 인하여 회전되지 않도록, 0보다 크게 선택되는 것이 바람직하다. 최저의 Iw 절대값이 0과 같게 선택되는 경우, 예컨대, 상기 시스템에서 발생하는 간섭 전압에 의해, 적어도 이론상으로, 제어 전압(Vc1 또는 Vc2)이 형성될 수 있다.

Claims

기계 요소(3)의 위치를 변경하기 위한 조정 수단(1), 상기 요소의 원하는 위치의 측정치인 조정 전압을 형성하기 위한 제 1 트랜스듀서(5), 상기 요소의 실제 위치의 측정치인 응답 전압을 형성하기 위한 제 2 트랜스듀서(15)와, 상기 응답 전압과 상기 조정 전압간의 차의 측정치인 에러 신호(If)를 형성하기 위한 검출 수단(13)을 포함하는 서보 시스템으로서, 상기 검출 수단(13)은, 상기 제 1 및 제 2 트랜스듀서에 각각 연결된 제 1 및 제 2 입력(11, 21)과, 상기 에러 신호의 값에 의존하여 상기 조정 수단을 제어하기 위한 제어 신호(Vc1, Vc2)를 발생시키기 위한 제어 수단(29)의 입력(27)에 접속되는 출력(23)을 갖는, 상기 서보 시스템에 있어서,

한 쪽에 상기 제 1 및 제 2 트랜스듀서들(5, 15)중 하나와 다른 쪽에 관련 트랜스듀서에 접속되는 상기 검출 수단(13)의 입력(11, 21) 사이에 보상 저항기(31)가 접속되고,

상기 검출 수단은, 상기 응답 전압과 상기 조정 전압간의 차와 실질적으로 같은, 상기 보상 저항기를 가로지르는 전압 강하를 야기하는 값을 갖는 보상 전류를 상기 보상 저항기를 통해 전도하도록 배열되고, 상기 에러 신호의 값이 상기 보상 전류의 값에 비례하는 방식으로 에러 신호(If)를 형성되도록 또한 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 서보 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 수단(29)은 상기 에러 신호(If)를 제 1 및 제 2 기준 신호(Iw)와 비교하도록 배열되는 윈도우 비교기를 포함하고,

상기 제 1 기준 신호의 절대 값은, 상기 에러 신호의 절대 값이 상기 제 2 기준 신호의 절대 값을 넘어 증가하면 상기 제어 신호(Vc1, Vc2)를 이용할 수 있게 하고, 상기 에러 신호의 절대 값이 제 1 기준 신호의 절대 값과 같거나 또는 그 보다 아래로 강하하면 상기 제어 신호를 인터럽트하도록, 상기 제 2 기준 신호의 절대값보다 작은 것을 특징으로 하는, 서보 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 기준 신호(Iw)의 절대 값은 0보다 큰 것을 특징으로 하는, 서보 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 검출 수단(13)은 제 1 및 제 2 입력 트랜지스터(39, 41)의 주 전류 경로를 각각 포함하는 제 1 및 제 2 체인(chain)의 병렬 접속과 직렬로 접속된 전류원(33)을 갖는 차동 스테이지(differential stage)를 포함하고, 상기 제 1 입력 트랜지스터의 제어 전극은 상기 검출 수단의 상기 제 1 입력(11)에 접속되고, 상기 제 2 입력 트랜지스터의 제어 전극은 상기 검출 수단의 제 2 입력(21)에 접속되며,

상기 검출 수단은, 제 1 전류를 보상 전류로서 상기 검출 수단의 제 1 또는제 2 입력에 인가하고, 제 2 전류를 에러 신호(If)로서 상기 검출 수단의 출력에 인가하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 체인에서의 전류들간의 차에 비례하는 상기 제 1 및 제 2 전류를 형성하기 위한 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는, 서보 시스템.