KR100435156B1 - 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법 - Google Patents

권취텐서 변환기 및 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 교류 전원을 정류 및 평활하여 DC 전원을 생성하여 각 구성부의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부와; 외부로부터 인가되는 기준속도 설정전압 및 내부 콘덴서의 전하를 방전시키기 위한 리셋 신호를 전달하는 입력신호부와; 입력신호부를 통해 인가되는 입력신호와 기준전압을 비교하여 특정 신호를 출력하는 기준전압 비교부와; 입력신호부를 통해 인가되는 기준속도 설정전압과 기준전압 비교부로부터 출력되는 신호를 일정 레벨로 증폭하는 입력신호 증폭부와; 극성 S/W를 이용하여 출력전압의 극성을 선택하고, 선택된 출력전압을 소정의 기준전압과 비교하여 스위칭 신호를 출력하는 전압선택부와; 전압선택부로부터 인가되는 스위칭 신호에 따라 전압입력부에서 선택된 출력전압의 통과여부를 결정하는 스위칭부와; 스위칭부를 통과한 신호를 일정 크기로 증폭하여 모터로 인가하는 출력신호 증폭부; 및 출력신호 증폭부에서 출력되는 전압값을 숫자로 표시하는 출력전압 표시부를 포함한다. 따라서, 본 발명에 의하면 외부 스위치를 이용하여 적분시간, 비례대역, 포텐쇼미터의 변화시간 등을 용이하게 조절하고, 출력 전압값을 표시소자를 이용하여 외부로 표시하고, 설정된 전압값을 모터로 인가함으로써, 모터의 속도를 즉시 확인하고 모터 제어를 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

권취텐서 변환기 및 이의 구동방법{Winding Tensor Converter and Driving Method therefor}
본 발명은 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 권취기에 부착된 텐서 센서(Tensor Sensor)로부터 신호를 입력받아 권취모터의 속도제어장치(특히, 인버터)에 적합한 속도제어신호를 인가하는 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기모터는 회전자와 고정자를 구비하여 구성되고, 모터가 동작하기 위해서는(즉 회전자를 구동시키기 위해서는) 전압이 고정자에 인가되어 회전자의 움직임을 유도하여야 한다. 통상, 모터의 회전속도 제어는 인버팅 수단을 포함한 속도제어장치에 의해 수행되는데, 이 인버팅 수단은 스위치 예컨대, 트랜지스터(MOSFET)로 구현된다. 인버팅 수단은 전기모터를 원하는 속도로 운전하기 위해 주파수를 가변시킬 수 있도록 한 전원장치(전력 변환기)이다.
모터의 속도제어를 자유롭게 하기 위해서는 모터의 토크를 가변하여야 되는데, 모터의 속도와 토크를 제어하는 방법으로서 직류 전동기는 LEONARD 제어, 동기 모터는 무정류자 전동기 제어방식이 널리 사용되고 있다. 또한, AC 유도전동기에서는 최근까지 확립된 제어방법이 없었으나, 1971년 Hssse 및 Blasck에 의해 벡터 제어 원리가 제안되고 반도체 및 프로세서의 발달에 힘입어 디지털 제어가 가능하게 되었다. 유도 모터의 속도를 제어하는 방법으로 모터의 극수 변환에 의한 제어방식과 전압 및 주파수를 변환시키는 제어방식이 있다. 이중 모터의 극수 변환에 의한 제어방식은 여러 개의 극수를 필요로 하기 때문에 모터의 크기가 매우 커지고 주로 구 기종에서 사용되었고, 전압과 주파수를 변환시키는 제어방식은 단극 모터로서도 제어가 가능하므로 모터의 크기를 소형화 할 수 있어 최근에 주로 사용되는 방법이다.
모터제어장치는 인버터를 포함하며, 상용 전원으로부터의 교류전원을 AC/DC 컨버터에서 직류로 변환하고, 그 직류전원을 모터제어장치의 트랜지스터에서 ON-OFF 제어하여 주파수 가변의 교류 전압을 이용하여 모터를 구동하도록 되어 있다. 이러한 모터의 회전은 센서로 검출되고, 부하변동에 대해서 구동모터가 설정된 회전이 되도록 모터제어장치가 피드백 제어를 행하도록 되어 있다. 여기에서, 모터제어장치의 피드백 제어는 권취텐서 변환기에 의해 수행된다.
그러나, 종래의 권취텐서 변환기는 아날로그 방식이 주류를 이루고 있기 때문에 모터의 속도제어를 정확하게 수행할 수 없으며, 출력측의 배선 오류 또는 합선에 의해 기기의 오동작이 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 디지털 권취텐서 변환기가 출시되고 있지만, 이러한 디지털 권취텐서 변환기는 모터의 출력전압만을 디지털 방식으로 제어하는 간단한 형태의 것이 대부분이다. 종래의 디지털 권취텐서 변환기는 일반적으로 설정전압 조정용 외부 버튼(예컨대, 업/다운 버튼)에 의해 조절되는데, 출력 전압이 표시되지 않아 속도 조절에 상당히 어려움이 있었다. 또한, 전원이 차단된 후 재 입전될 경우 전원 차단전에 설정된 전압이 유지되도록 설계되어 있으므로 일시에 과전류가 발생되어 기기의 고장 원인이 되는 문제점이 있었다. 또한, 권취텐서 변환기의 오동작 또는 고장이 발생하면 그 원인을 알 수 없어 복구에 어려움이 많았다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 외부 스위치(예컨대, I-GAIN, R-GAIN, P-GAIN)를 이용하여 적분시간, 비례대역, 포텐쇼미터의 변화시간 등을 용이하게 조절하고, 출력 전압값을 표시소자[예컨대, DVM(Digital Volt Meter)]를 이용하여 외부로 표시하도록 지원하는 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2 목적은 과전류 보호회로를 내장하여 출력측의 배선 오류 또는 합선 등에 의해 고장이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 표시램프를 구비하여 동작 상태 및 고장 발생시 고장 원인을 즉각적으로 확인할 수 있는 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 권취텐서 변환기의 외부 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 권취텐서 변환기의 내부 구성을 보여주는 블록도이고,
도 3a 및 3c는 본 발명에 따른 권취텐서 변환기의 예시적인 내부 회로도이고,
도 4는 본 발명에 따른 권취텐서 변환기의 전체적인 동작을 설명하는 흐름도이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
210: 전원 공급부 220: 입력신호부
230: 기준전압 비교부 240: 입력신호 증폭부
250: 전압선택부 260: 스위칭부
270: 출력신호 증폭부 280: 출력전압 표시부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부 직류 전원에 의해 속도제어신호를 발생시켜 비례운전신호를 모터로 인가하는 권취텐서 변환기에 있어서, 교류 전원을 정류 및 평활하여 DC 전원을 생성하여 각 구성부의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부와; 외부 기기와의 연결을 위한 나사 결합수단을 포함하고, 외부로부터 인가되는 기준속도 설정전압 및 내부 콘덴서의 전하를 방전시키기 위한 리셋 신호를 전달하는 입력신호부와; 입력신호부를 통해 인가되는 입력신호와 기준전압을 비교하여 특정 신호를 출력하는 기준전압 비교부와; 입력신호부를 통해 인가되는 기준속도 설정전압과 기준전압 비교부로부터 출력되는 신호를 일정 레벨로 증폭하는 입력신호 증폭부와; 입력신호 증폭부에 연결되어 있으며, 내부 출력 전환 스위치(극성 S/W)를 이용하여 출력전압의 극성을 선택하고, 선택된 출력전압을 소정의 기준전압과 비교하여 스위칭 신호를 출력하는 전압선택부와; 전압선택부에 연결되어 있으며, 전압선택부로부터 인가되는 스위칭 신호에 따라 전압입력부에서 선택된 출력전압의 통과여부를 결정하는 스위칭부와; 스위칭부에 연결되어 있으며, 스위칭부를 통과한 신호를 일정 크기로 증폭하여 모터로 인가하는 출력신호 증폭부; 및 출력신호 증폭부에 연결되어 있으며, 출력신호 증폭부에서 출력되는 전압값을 숫자로 표시하는 출력전압 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 내부 직류 전원에 의해 속도제어신호를 발생시켜 비례운전신호를 모터로 인가하는 권취텐서 변환기의 구동방법에 있어서, (a) 교류 전원을 정류 및 평활하여 DC 전원을 생성하여 각 구성부의 동작에 필요한 전원을 공급하는 단계와; (b) 외부 기기로부터 입력되는 전압과 기준전압을 비교하여 특정 신호를 출력하는 단계와; (c) 외부 기기로부터 인가되는 기준속도 설정전압과 특정 신호를 일정 레벨로 증폭하는 단계와; (d) 내부 출력 전환 스위치(극성 S/W)를 이용하여 출력전압의 극성을 선택하고, 선택된 출력전압을 소정의 기준전압과 비교하여 스위칭 신호를 출력하는 단계와; (e) 스위칭 신호에 따라 선택된 출력전압의 통과여부를 결정하는 단계와; (f) 출력전압을 일정 크기로 증폭하여 모터로 인가하는 단계; 및 (g) 증폭된 출력 전압값을 외부로 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 권취텐서 변환기(100)의 외부 구성도이다. 본 권취텐서 변환기(100)는 외력으로부터 내부 회로를 보호하고 외형을 형성하는 본체(110)와, 본체(110)의 윗면 중앙에는 출력 전압값을 외부로 표시해주는 표시수단(120)이 형성되어 있고, 표시수단(120)의 좌측에는 전원의 공급여부를 알려주는 전원 표시램프(130)가 형성되고, 표시수단(120)의 우측에는 단락 발생시 해당 사실을 외부로 알려주는 단락 표시램프(140)가 형성되어 있다. 또한, 본체(110)의 윗면 우측 하단에는 포텐쇼미터의 상승 및 하강 시간을 조정하기 위한 적분시간 조정레버(150)와, 입력 전압을 일정 크기(예컨대, 1∼3배)로 증폭하여 출력하는 비례대역 조정레버(160)와, 포텐쇼미터의 변동에 대한 보정량을 조정해주는 보정량 조정레버(170)가 형성되어 있다. 본체(110)의 하단 개구부에는 외부 전원 및 외부 기기(예컨대, 인버터, 포텐쇼미터, 외부 센서 등)와 연결하기 위한 나사 결합수단(180)이 구비되어 있다. 또한, 권취텐서 변환기(100)의 상단 및 하단에는 본 권취텐서 변환기(100)를 특정 위치에 고정시키기 위한 고정홈(190a, 190b)이 구비되어 있다. 여기에서, 적분시간 조정레버(150), 비례대역 조정레버(160) 및 보정량 조정레버(170)는 권취텐서 변환기의 본체(110)의 내측에 구현함으로써, 특정 도구(예컨대, 일자 드라이버)를 이용하여 조절하도록 구현하는 것이 바람직하다.
여기에서, 표시수단(120)은 일반적으로 DVM이라는 약자로 불리어지는 디지털 전압계를 이용하며, 디지털 전압계는 출력되는 전압값을 디지털 데이터로 변환하여 숫자로 표시해주는 기능을 수행한다. 또한, 전원 표시램프(130), 단락 표시램프(140)는 LED를 사용하고, 각각의 LED는 색깔을 다르게 설정하여 구별하는 것이 바람직하다. 예컨대, 전원 표시램프(130)는 녹색 LED를 사용하고, 단락 표시램프(140)는 적색 LED를 사용한다.
나사 결합수단(180)은 I1, I2, O1, O2, FG, U, V, D1, D2, D3, +B, Z 단자로 이루어져 있으며, I1, I2단자는 원하는 극성 신호(예컨대, +, -, ±극성)를 출력할 때의 기준속도 설정전압(예컨대, 0∼+10V, 0∼-10V, -10∼+10V)을 설정하기 위한 것이고, O1, O2단자는 모터의 인버터에 연결되어 설정된 전압을 인가하기 위한 것이고, FG 단자는 'Frame Ground'의 약자로서 본 권취텐서 변환기를 접지시키기 위한 것이고, U, V 단자는 전원을 연결하기 위한 것이고, D1, D2, D3단자는 포텐쇼미터에 연결되어 안정된 전압을 출력하기 위한 것이고, +B 단자는 외부 센서(예컨대, 근접 스위치, 타이머 등)의 전원을 공급하기 위한 것이고, Z 단자는 모터 정지시 권취텐서 변환기의 내부 콘덴서의 전하를 방전하기 위한 리셋 단자이다.
도 2는 본 발명에 따른 권취텐서 변환기(100)의 내부 구성을 보여주는 블록도로서, 본 권취텐서 변환기(100)는 전원 공급부(210), 입력신호부(220), 기준전압 비교부(230), 입력신호 증폭부(240), 전압선택부(250), 스위칭부(260), 출력신호 증폭부(270) 및 출력전압 표시부(280)를 포함하여 구성되어 있다.
전원 공급부(210)는 AC/DC 정류회로 및 정전압 IC를 포함하며, 교류 전원(예컨대, 110V, 220)을 정류 및 평활하여 안정된 DC 전원(예컨대, +15V, -15V, +10V, +8V, -8V, +5V)을 생성하여 각 구성부의 동작에 필요한 전원을 공급하는 역할을 수행한다. 즉, 전원 입력 단자인 U, V 단자에 200∼220V 50/60Hz(110V 사용시는 내부에서 변경)를 입력하면 출력으로 DC ±15V, ±8V, +5V를 각각 생성하여 권취텐서 변환기의 내부 회로에 사용되는 OP 앰프의 바이어스 전압으로 사용하고, +B 단자는DC +10V를 출력하여 외부 센서[예컨대, 아날로그 빔 센서(Analogue-Beam-Sensor)]의 전원으로 사용한다.
입력신호부(220)는 권취텐서 변환기의 동작에 필요한 각종 신호(예컨대, 기준속도 설정전압, 리셋 신호 등)를 전달하는 역할을 수행하며, I1, I2단자를 통해 0∼+10V, 0∼-10V, -10∼+10V 범위의 입력 전압을 인가하고, D2, Z 단자를 통해 리셋 신호를 인가한다.
기준전압 비교부(230)는 입력신호부(220)의 D2, Z 단자를 통해 인가되는 입력신호(즉, 전압)를 보호하기 위한 보호회로를 포함하고, 입력신호와 기준전압(예컨대, 7.5V)을 비교하고 아날로그 스위치를 이용하여 입력신호가 기준전압보다 작으면 하이신호를 출력하고 입력신호가 기준전압보다 크면 로우신호를 출력하는 기능을 수행한다. 본 권취텐서 변환기(100)를 PI(비례적분) 조정기로 동작시킬 경우, D2, +B, DA 단자를 입력으로 사용하며, 이때 모터 정지시에 D2, +B, DA 단자에서 입력신호가 완전히 0V가 아니면 권취텐서 변환기의 내부 콘덴서에 전하가 축전되어 모터 재운전시 경우에 따라 모터에 순간적으로 많은 전하가 폭주할 수도 있으므로 모터 정지시에 Z∼I2단자 또는 Z∼O2 단자를 단락시켜 내부 콘덴서의 전하를 방전시키는 것이 바람직하다. 또한, D2신호로 포텐쇼미터를 사용할 경우, 포텐쇼미터의 2번 단자에 접속하고, 허용 입력 전압이 0∼±10V, 입력 임피던스가 3.5 ㏀이 되도록 구현한다. 기준전압 비교부(230)가 완전하게 안정화되어 있지 않으므로 전원,전압 또는 임피던스의 변화에 의해서도 전압치[예컨대, D1: +10V∼+15V(내부 임피던스 470Ω), D2: -10V∼-15V(내부 임피던스 470Ω)]가 변동된다.
입력신호 증폭부(240)는 입력신호부(220)의 I1, I2단자를 통해 인가되는 기준속도 설정전압과 기준전압 비교부(230)로부터 출력되는 입력신호(즉, 기준전압)를 일정 레벨로 증폭하는 기능을 수행한다. 입력신호 증폭부(240)는 OP 앰프 및 두 개의 제너 다이오드를 이용하여 구현하며, OP 앰프는 입력되는 전압의 차이를 구하여 증폭시키는 역할을 수행하고, 제너 다이오드는 기준전압 비교부(230)로부터 출력되는 입력신호를 일정 전압(예컨대, 6.3V)으로 유지하는 역할을 수행한다.
전압선택부(250)는 입력신호 증폭부(240)에 연결되어 있으며, 내부 출력 전환 스위치(이하에서는 '극성 S/W'라 칭함)를 이용하여 출력전압의 극성을 선택하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 극성 S/W가 '-'로 설정되면, O1∼O2의 출력전압은 0∼-10V(부하 저항은 1.2 ㏀ 이상)가 되고, 극성 S/W가 '+'로 설정되면, O1∼O2의 출력전압은 0∼+10V(부하 저항은 1.2 ㏀ 이상)가 되고, 극성 S/W가 중앙에 위치되도록 설정되면, O1∼O2의 출력전압은 0∼±10V(부하 저항은 1.2 ㏀ 이상)가 된다.
스위칭부(260)는 전압선택부(250)에 연결되어 있으며, 전압선택부(250)로부터 인가되는 신호에 따라 입력신호의 통과여부를 결정하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 전압선택부(250)로부터 하이신호일 때 ON, 로우신호일 때 OFF되어 하이신호가 인가될 때 입력신호가 통과된다. 전압선택부(250)의 하이신호 및 로우신호는 입력전압에 따라 결정되며, 입력전압이 ±8V 사이의 값이면 하이신호가 인가되고 ±8V 사이의 값이 아니면 로우신호가 인가된다.
출력신호 증폭부(270)는 스위칭부(260)에 연결되어 있으며, 스위칭부(260)를 통과한 신호를 일정 크기(예컨대, 2배)로 증폭하는 역할을 수행한다. 또한, 출력신호 증폭부(270)에는 출력 전압값이 단락되는 것을 방지하기 위한 단락 보호회로 및 단락 표시램프가 포함되어 출력 전압값이 단락되었을 경우 단락 표시램프(예컨대, LED)(도 1의 140)를 구동시켜 단락여부를 외부에 표시하도록 구현되어 있다.
출력전압 표시부(280)는 출력신호 증폭부(270)에 연결되어 있으며, 출력신호 증폭부(270)에서 출력되는 전압 데이터를 수신하여 출력되는 전압값을 숫자로 표시하는 역할을 수행한다. 본 발명에서의 출력전압 표시부(280)는 FND(Multisegmented LED Displays)를 사용하며, FND는 숫자나 간단한 기호 표현에 많이 애용되는 것으로 7 세그먼트라고 통칭되는 것이다. 7 세그먼트는 Common점이 어디에 있냐에 따라서 Common Anode와 Common Cathod로 분류되며, 14-Segment, 3*5 Array, 5*7 Array, 10-Bar Graph 등이 있다. 따라서, FND는 본 권취텐서 변환기(100)의 동작환경 등을 고려하여 동작 제어가 용이한 것을 선택하는 것이 바람직하다.
도 3a 및 3c는 본 발명에 따른 권취텐서 변환기의 예시적인 내부 회로도로서, 도 3a는 본 권취텐서 변환기의 구성 요소중 전원 공급부(210)에 대한 예시적인 회로도이고, 도 3b는 본 권취텐서 변환기의 구성 요소중 입력신호부(220), 기준전압 비교부(230), 입력신호 증폭부(240), 전압선택부(250), 스위칭부(260), 출력신호 증폭부(270)에 대한 예시적인 회로도이고, 도 3c는 본 권취텐서 변환기의 구성요소중 출력전압 표시부(280)에 대한 예시적인 회로도를 도시한 것이다. 도 3a 내지 3c에 도시된 각 구성부에 대한 회로는 예시적인 것에 불과하며, 다양하게 변형할 수 있다. 또한, 각 구성 요소에 대한 설명은 본 기술분야의 당업자라면 용이하게 이해할 수 있는 것이므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 권취텐서 변환기의 동작을 설명할 때 도 3a 내지 3c의 회로도에 도시된 각 구성 요소를 원용하여 설명한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법에 대한 동작 관계를 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 권취텐서 변환기의 전체적인 동작을 설명하는 흐름도이다. 사용자는 본 권취텐서 변환기를 구동시키기에 앞서, 도 1에 도시된 나사 결합수단의 I1, I2단자를 특정 기기(예컨대, 디지털 주속설정기, 컨베어 등)에 연결하여 기준속도 설정전압을 본 권취텐서 변환기에 인가하고, U, V 단자를 외부 전원(예컨대, 220V 또는 110V)에 연결하고, D1, D2, D3단자를 포텐쇼미터에 연결하고, O1, O2 단자를 모터의 인버터에 연결한다(S410). 또한, 외부 센서를 권취텐서 변환기에 연결하고자 하는 경우 나사 결합수단의 +B 단자를 해당 외부 센서에 연결하여 외부 센서의 동작에 필요한 전원을 공급하도록 구현할 수 있다.
외부 기기와 본 권취텐서 변환기를 모두 연결하고 전원이 인가되면 전원 공급부는 인가되는 교류 전원을 정류 및 평활하여 안정된 직류 전원(예컨대, +15V, -15V, +8V, -8V, +5V)을 각 구성부에 공급하고, 외부 센서가 연결된 경우 직류전원(예컨대, +10V)을 생성하여 나사 결합수단의 +B 단자를 통해 해당 외부 센서로 공급한다(S420). 전원이 공급됨과 동시에 권취텐서 변환기는 전원 표시램프를 구동시켜 전원이 공급되어 동작이 개시되었음을 외부로 표시(예컨대, 녹색 LED 점등)해준다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 전원 공급부는 브리지 정류회로 및 정전압 IC를 포함하여 안정된 직류 전원을 공급한다.
다음에 기준전압 비교부는 나사 결합수단의 D2, Z 단자를 통해 인가되는 전압을 비교하여 입력 전압을 보호한다(S430). 도 3b에 도시된 바와 같이, 기준전압 비교부의 OP 앰프의 입력단(즉, 4, 5번)은 입력전압을 기준전압(예컨대, 7.5V)과 비교하여 기준전압과의 차이에 따라 특정 신호를 출력한다. 예를 들어, 입력전압이 기준전압보다 작으면 하이신호를 출력하고, 입력전압이 기준전압보다 크면 로우신호를 출력한다. 본 권취텐서 변환기를 PI(비례적분) 조정기로 동작시킬 경우, 권취텐서 변환기의 D2, +B, DA 단자를 입력으로 사용한다. 이 경우 모터 정지시에 D2, +B, DA 단자의 입력신호가 완전한 0V가 아니면 권취텐서 변환기의 내부 콘덴서에 전하가 축적되어 모터 재운전시 모터로 인가되는 전압이 폭주할 수 있으므로 모터 정지시에 Z, I2단자 또는 Z, O2단자를 단락시켜 내부 콘덴서의 전하를 방전하도록 구현하는 것이 바람직하다. D2단자를 포텐쇼미터에 연결하여 사용하는 경우, 포텐쇼미터의 2번 단자에 접속하고, 허용 입력 전압이 0∼±10V, 입력 임피던스가 3.5 ㏀이 되도록 구현한다. 기준전압 비교부에는 포텐쇼미터의 상승 및 하강 시간을 조정하기 위한 가변저항(VR2)이 구현되어 있으며, 도 1에 도시된 적분시간조정레버(150)를 이동시킴으로써 포텐쇼미터의 적분시간을 조정할 수 있다. 포텐쇼미터의 적분시간은 권취물의 두께 등에 따라 적분시간을 5∼70초까지 조정이 가능하다.
입력신호 증폭부는 입력신호부의 I1, I2단자에서 인가되는 기준속도 설정전압과 기준전압 비교부에서 인가되는 출력신호를 일정 레벨로 증폭한다(S440). 입력신호 증폭부는 OP 앰프 및 두 개의 제너 다이오드를 이용하여 구현하며, OP 앰프는 입력되는 전압의 차이를 구하여 증폭시키고, 제너 다이오드는 기준전압 비교부로부터 출력되는 입력신호를 일정 전압(예컨대, 6.3V)으로 유지하는 역할을 수행한다. 입력신호 증폭부에는 I1, I2단자로부터 입력되는 전압을 일정 크기로 증폭하여 출력하기 위한 가변저항(VR3)이 구현되어 있으며, 도 1에 도시된 비례대역 조정레버(160)를 이동시킴으로써 출력전압을 기준속도 설정전압(즉, I1, I2단자로부터 입력되는 전압)의 소정 크기(예컨대, 1∼3배)로 조정할 수 있다.
다음에, 전압선택부는 설정된 극성 S/W의 위치에 따라 출력전압의 극성을 선택한다(S450). 예를 들어, 극성 S/W가 '-'로 설정되면, O1∼O2의 출력전압은 0∼-10V(부하 저항은 1.2 ㏀ 이상)가 되고, 극성 S/W가 '+'로 설정되면, O1∼O2의 출력전압은 0∼+10V(부하 저항은 1.2 ㏀ 이상)가 되고, 극성 S/W가 중앙에 위치되도록 설정되면, O1∼O2의 출력전압은 0∼±10V(부하 저항은 1.2 ㏀ 이상)가 된다. 또한, 전압선택부는 도 3b에 도시된 바와 같이 OP 앰프로 입력되는 전압(즉, 8번, 9번 단자로 입력되는 전압)을 기준전압(예컨대, ±8V)과 비교하여 특정 신호(즉, 스위칭 신호)를 출력한다. 예를 들어, 입력전압이 기준전압(예컨대, ±8V) 사이값을 가지면 하이신호를 출력하고, 입력전압이 기준전압(예컨대, ±8V) 사이값을 가지지 않으면 로우신호를 출력한다. 이때 출력되는 하이신호 및 로우신호는 추후의 스위칭 신호에 따른 특정 전압의 통과여부를 결정짓는데 사용된다. 또한, 전압선택부에는 D2단자로부터 입력되는 포텐쇼미터의 변동에 대한 보정량을 조정하기 위한 가변저항(VR4)이 구현되어 있으며, 도 1에 도시된 보정량 조정레버(170)를 이동시킴으로써 보정량을 소정 크기(예컨대, 0∼10배)로 조정할 수 있다.
전압선택부에서 선택되어 출력되는 전압은 스위칭부에 의해 스위칭되어 통과여부가 결정된다(S460). 즉, 전압선택부에서 출력되는 스위칭 신호에 따라 스위치가 온/오프되어 전압선택부에서 출력되는 전압이 스위칭된다. 예를 들어, 아날로그 스위치(4066)의 단자(6번)로 입력되는 신호가 하이신호이면 스위치를 온시켜 단자(8번)로 입력되는 전압을 통과시키고, 단자(6번)로 입력되는 신호가 로우신호이면 스위치를 오프시켜 단자(8번)로 입력되는 전압을 통과시키지 않는다.
스위칭부에 의해 스위칭된 전압은 출력신호 증폭부에 의해 일정 크기(예컨대, 2배)로 증폭된다(S470). 스위칭부를 통과한 전압은 미약한 신호이므로 충분한 크기로 증폭시킬 필요가 있다. 출력신호 증폭부에는 출력 전압값이 단락되는 것을 방지하기 위한 단락 보호회로 및 단락 표시램프가 포함되어 출력 전압값의 단락여부를 확인할 수 있다. 출력 전압값이 단락되었을 경우(S480) 단락 표시램프(예컨대, LED)(도 1의 140)를 구동시켜 단락여부를 외부에 표시해주고(S485), 출력 전압값이 단락되지 않으면 출력 전압을 인버터로 인가함과 동시에 FND를 이용하여 출력되는 전압값을 숫자로 표시한다(S490). 따라서, 사용자는 FND에 표시된 숫자를 통해 출력 전압값을 즉시 확인할 수 있다. 여기에서, FND의 스캔 주기는 1초에 30회이상 표시하여야 깜박임이 없다.
이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부한 특허청구범위 내에서 다양하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 권취텐서 변환기 및 이의 구동방법에 의하면, 외부 스위치(예컨대, I-GAIN, R-GAIN, P-GAIN)를 이용하여 적분시간, 비례대역, 포텐쇼미터의 변화시간 등을 용이하게 조절하고, 출력 전압값을 표시소자(예컨대, DVM)를 이용하여 외부로 표시하고, 설정된 전압값을 모터(특히, 인버터)로 인가함으로써, 모터의 속도를 즉시 확인하고 모터 제어를 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 과전류 보호회로를 내장하여 출력측의 배선 오류 또는 합선 등에 의해 고장이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 단락시 해당 사실을 표시해줌으로써 사용자가 고장 사실을 즉시 확인하여 신속하게 고장 상태를 치유할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 내부 직류 전원에 의해 속도제어신호를 발생시켜 비례운전신호를 모터로 인가하는 권취텐서 변환기에 있어서,
    교류 전원을 정류 및 평활하여 DC 전원을 생성하여 각 구성부의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부;
    외부 기기와의 연결을 위한 나사 결합수단을 포함하고, 외부로부터 인가되는 기준속도 설정전압 및 내부 콘덴서의 전하를 방전시키기 위한 리셋 신호를 전달하는 입력신호부;
    상기 입력신호부를 통해 인가되는 입력신호와 기준전압을 비교하여 특정 신호를 출력하는 기준전압 비교부;
    상기 입력신호부를 통해 인가되는 기준속도 설정전압과 상기 기준전압 비교부로부터 출력되는 신호를 일정 레벨로 증폭하는 입력신호 증폭부;
    상기 입력신호 증폭부에 연결되어 있으며, 내부 출력 전환 스위치(극성 S/W)를 이용하여 출력전압의 극성을 선택하고, 선택된 출력전압을 소정의 기준전압과 비교하여 스위칭 신호를 출력하는 전압선택부;
    상기 전압선택부에 연결되어 있으며, 상기 전압선택부로부터 인가되는 스위칭 신호에 따라 상기 전압입력부에서 선택된 출력전압의 통과여부를 결정하는 스위칭부;
    상기 스위칭부에 연결되어 있으며, 상기 스위칭부를 통과한 신호를 일정 크기로 증폭하여 상기 모터로 인가하는 출력신호 증폭부; 및
    상기 출력신호 증폭부에 연결되어 있으며, 상기 출력신호 증폭부에서 출력되는 전압값을 숫자로 표시하는 출력전압 표시부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부 기기는 포텐쇼미터, 인버터, 센서를 포함하고,
    상기 나사 결합수단은 I1, I2, O1, O2, FG, U, V, D1, D2, D3, +B, Z 단자로 이루어져 있으며, I1, I2단자는 원하는 극성 신호를 출력할 때의 기준속도 설정전압을 설정하기 위한 것이고, O1, O2단자는 상기 모터의 인버터에 연결되어 설정된 전압을 인가하기 위한 것이고, FG 단자는 접지시키기 위한 것이고, U, V 단자는 전원을 연결하기 위한 것이고, D1, D2, D3단자는 상기 포텐쇼미터에 연결되어 설정된 전압을 출력하기 위한 것이고, +B 단자는 외부 센서의 전원을 공급하기 위한 것이고, Z 단자는 모터 정지시 내부 콘덴서의 전하를 방전하기 위한 리셋 단자인 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준전압 비교부는 상기 포텐쇼미터의 상승 및 하강 시간을 조정하기 위한 가변저항(VR2)을 포함하고, 본체에 구비된 적분시간 조정레버를 이동시켜 상기 포텐쇼미터의 적분시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 입력신호 증폭부는 상기 나사 결합수단의 I1, I2단자로부터 입력되는 전압을 일정 크기로 증폭하여 출력하기 위한 가변저항(VR3)을 포함하고, 본체에 구비된 비례대역 조정레버를 이동시켜 출력전압을 상기 기준속도 설정전압의 소정 크기로 조정하는 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전압선택부는 상기 나사 결합수단의 D2단자로부터 입력되는 상기 포텐쇼미터의 변동에 대한 보정량을 조정하기 위한 가변저항(VR4)을 포함하고, 본체에 구비된 보정량 조정레버를 이동시켜 보정량을 소정 크기로 조정하는 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 출력신호 증폭부는 출력 전압값이 단락되는 것을 방지하기 위한 단락 보호회로 및 단락 표시램프가 포함되어 출력 전압값이 단락되었을 경우 단락 표시램프를 구동시켜 단락여부를 외부에 표시하는 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 출력전압 표시부는 디지털 볼트 미터(DVM)를 사용하는 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기.
  8. 내부 직류 전원에 의해 속도제어신호를 발생시켜 비례운전신호를 모터로 인가하는 권취텐서 변환기의 구동방법에 있어서,
    (a) 교류 전원을 정류 및 평활하여 DC 전원을 생성하여 각 구성부의 동작에 필요한 전원을 공급하는 단계;
    (b) 외부 기기로부터 입력되는 전압과 기준전압을 비교하여 특정 신호를 출력하는 단계;
    (c) 외부 기기로부터 인가되는 기준속도 설정전압과 상기 특정 신호를 일정 레벨로 증폭하는 단계;
    (d) 내부 출력 전환 스위치(극성 S/W)를 이용하여 출력전압의 극성을 선택하고, 선택된 출력전압을 소정의 기준전압과 비교하여 스위칭 신호를 출력하는 단계;
    (e) 상기 스위칭 신호에 따라 선택된 상기 출력전압의 통과여부를 결정하는 단계;
    (f) 상기 출력전압을 일정 크기로 증폭하여 상기 모터로 인가하는 단계; 및
    (g) 상기 증폭된 출력 전압값을 외부로 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서,
    (h) 상기 출력 전압값이 단락되는 것을 방지하기 위한 단락 보호회로 및 단락 표시램프를 포함하고, 상기 출력 전압값이 단락되었을 경우 상기 단락 표시램프를 구동시켜 단락여부를 외부에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는권취텐서 변환기의 구동방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 (b) 단계의 상기 기준전압은 7.5V로 설정하고,
    상기 입력전압과 기준전압을 비교하여 상기 입력신호가 상기 기준전압보다 작으면 하이신호를 출력하고, 상기 입력신호가 상기 기준전압보다 크면 로우신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기의 구동방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 외부 기기는 포텐쇼미터, 인버터, 센서를 포함하고,
    상기 외부 기기와 상기 권취텐서 변환기는 나사 결합수단에 의해 연결되고, 상기 나사 결합수단은 I1, I2, O1, O2, FG, U, V, D1, D2, D3, +B, Z 단자로 이루어져 있으며, I1, I2단자는 원하는 극성 신호를 출력할 때의 기준속도 설정전압을 설정하기 위한 것이고, O1, O2단자는 상기 모터의 인버터에 연결되어 설정된 전압을 인가하기 위한 것이고, FG 단자는 접지시키기 위한 것이고, U, V 단자는 전원을 연결하기 위한 것이고, D1, D2, D3단자는 상기 포텐쇼미터에 연결되어 설정된 전압을 출력하기 위한 것이고, +B 단자는 외부 센서의 전원을 공급하기 위한 것이고, Z 단자는 모터 정지시 내부 콘덴서의 전하를 방전하기 위한 리셋 단자인 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기의 구동방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 권취텐서 변환기는
    상기 포텐쇼미터의 상승 및 하강 시간을 조정하기 위한 적분시간 조정레버, 상기 나사 결합수단의 I1, I2단자로부터 입력되는 전압을 일정 크기로 증폭하여 출력하기 위한 비례대역 조정레버 및 상기 나사 결합수단의 D2단자로부터 입력되는 상기 포텐쇼미터의 변동에 대한 보정량을 조정하기 위한 보정량 조정레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 권취텐서 변환기의 구동방법.
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