KR100477114B1

KR100477114B1 - 팬모터 제어장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100477114B1
Application number: KR10-2002-0041261A
Authority: KR
Inventors: 안상만
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2005-03-17
Also published as: KR20040007972A

Abstract

본 발명은 교류 전원의 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 기준값과 비교하고 그 비교결과에 따라 팬모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 구비한다. 상기 제어부는 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 기준값과 비교하고 그 비교결과에 따라 팬모터를 제어함으로써 포토 커플러 등의 전기부품에 의한 결함으로 발생되는 신호의 변형이나 노이즈에 의한 신호의 변형이 발생하더라도 그 변형에 따른 차이를 보상함으로써 팬모터의 속도 에러를 방지할 수 있다.

Description

팬모터 제어장치 및 그 방법{FAN MOTOR CONTROL APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 교류 전원의 제로 크로싱 신호에 따라 팬모터의 회전 속도를 제어하는 팬모터 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래 기술에 따라 팬모터를 구동함에 있어서, 팬모터의 기준속도와 실제로 검출한 팬모터 회전속도의 오차를 계산하고, 그 오차의 크기에 비례하는 비례요소와 오차를 적분 및 미분하여 각각의 적분요소 및 미분요소를 구하고, 그 비례요소, 적분요소 및 미분요소에 따라 팬모터의 구동을 제어 즉, PID 제어로 팬모터의 회전 속도를 조절하는 방식이 있다. 이러한 PID 제어를 이용하기 위해서는 팬모터의 회전속도를 검출하기 위하여 홀 센서가 필요하므로 불가피하게 제조원가가 증가된다.

이를 감안하여, 속도를 검출하기 위한 홀 센서를 사용하지 않고 입력 전원의 제로 크로싱 신호를 이용하여 팬모터의 속도를 제어하는 방식이 개발되었다. 즉, 팬모터에 공급되는 교류(AC) 전원의 제로 크로싱(zero crossing)을 감지하고 이 제로 크로싱 신호에 기초하여 팬모터의 회전속도를 제어하도록 되어 있다.

도 2를 참조하여, 포토 커플러 등의 전기부품에 의하여 감지되는 AC 제로 크로싱 신호는 구형파이다. 여기서 AC 제로 크로싱 신호는 제로 크로싱 구간에서 소정의 펄스폭(t1)을 유지한다. 이 AC 제로 크로싱 신호에 기초하여 팬모터를 소망의 속도로 구동시킬 수 있다. 이때 팬모터의 회전속도에 대응하는 팬모터 출력 신호는 AC 제로 크로싱 신호의 상승 에지부터 소정 시간(t2) 후에 상승 에지로 변화하게 된다. 즉 팬모터 출력 신호는 AC 제로 크로싱 신호와 연관성을 가진다.

그러나 AC 제로 크로싱을 감지하기 위하여 포토 커플러 등의 전기 부품을 사용하는데, 이러한 전기 부품의 결함으로 인하여 AC 제로 크로싱 신호의 변형이 발생할 수 있다.

변형된 AC 제로 크로싱 신호는 제로 크로싱 구간에서 정상 상태에서의 펄스폭(t1)보다 짧은 펄스폭(t3)이 나타난다. 변형된 AC 제로 크로싱 신호에 기초하여 팬모터를 제어하면 그 결과 팬모터 출력신호 역시 변형된다. 변형된 팬모터 출력신호는 변형된 AC 제로 크로싱 신호의 상승 에지부터 소정 시간(t4=t2) 후에 상승 에지로 변화하게 된다. 변형된 팬모터 출력 신호는 정상 상태에 비하여 소정시간(t5)의 위상차를 가지게 된다. 이 위상차로 인하여 팬모터의 속도 에러가 발생한다.

또한 소정 구간(t6)에서 AC 제로 크로싱 신호에 노이즈(noise)가 포함되는 경우, 팬모터 출력 신호 역시 변형된다. 즉 변형된 팬모터 출력신호는 노이즈에 의한 상승 에지부터 소정 시간(t7=t2) 후에 상승 에지로 변화하게 되며, 정상 상태에 비하여 소정시간(t8)의 위상차를 가지게 된다. 이 위상차로 인하여 팬모터의 속도 에러가 발생한다.

전술한 바와 같이 종래기술에 따른 팬모터 제어장치는 팬모터의 속도를 제어하기 위한 포토 커플러 등의 전기부품의 결함(편차) 또는 노이즈에 의하여 제로 크로싱 신호가 변형됨에 따라 팬모터의 속도 에러가 발생된다. 이러한 팬모터를 적용하는 공기조화기에서는 팬모터의 속도 에러로 인하여 냉방능력이 저하되는 문제점이 발생 할 수 있다.

본 발명의 목적은 제로 크로싱 신호의 변형에 대처할 수 있도록 한 팬모터 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 팬모터의 속도를 제어하기 위한 팬모터의 제어장치에 있어서, 교류 전원; 상기 교류 전원의 제로 크로싱을 감지하는 제로 크로싱 감지부; 상기 팬모터를 구동하는 팬모터구동부; 및 상기 제로 크로싱 감지부로부터 입력되는 제로 크로싱 신호의 펄스폭과 설정된 기준값을 비교하고 그 비교결과에 따라 상기 팬모터의 속도를 조절하기 위해 상기 팬모터구동부를 제어하는 제어부에 의하여 달성된다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 팬모터의 제어방법에 있어서, 상기 팬모터에 공급되는 교류 전원의 제로 크로싱을 감지하는 단계; 상기 교류 전원의 제로 크로싱 구간에 대응하는 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 카운트하는 단계; 카운트된 제로 크로싱 신호의 펄스폭과 사전 설정된 기준값을 비교하는 단계; 및 상기 비교결과 카운트된 제로 크로싱 신호의 펄스폭과 사전 설정된 기준값의 차이를 보상하는 단계에 의하여 달성된다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 팬모터 제어장치의 구성도이다,

본 발명에 따른 팬모터 제어장치는 팬모터(14)를 제어하기 위한 제어부(15)를 구비한다. 상기 제어부(15)의 입력단에는 교류(AC) 전원을 공급받아 구동 전원으로 사용하기 위한 직류(DC) 전원을 출력하는 DC전원부(11)와, 교류(AC) 전원의 제로 크로싱(zero crossing)을 감지하여 제로 크로싱 신호를 출력하는 AC 제로 크로싱 감지부(12)와, 소정 주파수의 발진신호를 출력하는 발진부(16)가 연결된다. 상기 제어부(15)는 발진부(16)의 발진신호를 이용하여 시간을 카운트하며, 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 카운트하는데 사용한다.

상기 제어부(15)의 출력단에는 팬모터(14)을 구동시키는 팬모터구동부(13)와, 팬모터의 동작 상태 등을 표시하는 표시부(17) 및 팬모터의 오동작과 같은 에러 발생을 경보하기 위한 경보부(18)가 연결된다.

상기 제어부(15)는 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 기준값과 비교하고 그 비교결과에 따라 팬모터(14)의 회전속도를 제어한다. 이에 따라 팬모터 출력 신호는 포토 커플러 등의 전기부품에 의한 신호 변형이나 노이즈로 인한 신호 변형에 대비할 수 있다. 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저 신호 변형이 발생하지 않는 정상적인 경우, 상기 AC 제로 크로싱 감지부(12)에서 제어부(15)로 출력하는 AC 제로 크로싱 신호는 제로 크로싱 구간에서 소정의 펄스폭(t1)을 유지한다. 상기 제어부(15)는 AC 제로 크로싱 신호에 기초하여 소망하는 속도로 팬모터를 구동시킬 수 있도록 팬모터구동부(13)를 제어하고, 팬모터구동부(13)는 제어부(15)의 제어에 따라 팬모터(14)를 구동한다. 이때 팬모터(14)의 회전속도에 대응하는 팬모터 출력 신호는 AC 제로 크로싱 신호의 상승 에지부터 소정 시간(t2) 후에 상승 에지로 변화하게 된다.

포토 커플러 등의 전기 부품에 의한 신호 변형이 발생하는 경우, 변형된 AC 제로 크로싱 신호는 기준이 되는 기준 펄스폭(t1)보다 짧거나 긴 펄스폭(t13)(t23)을 가질 수 있다. 이 펄스폭(t13)(t23)에 대하여 동일한 조건으로 팬모터를 제어하면 기존과 같이 팬모터의 속도 에러가 발생된다. 따라서 상기 제어부(15)는 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 카운트하고 그 카운트한 펄스폭이 기준 펄스폭(t1)보다 짧은 펄스폭(t13)이면 그 차이 만큼을 보상하도록 팬모터구동부(13)를 제어한다. 이때 보상된 팬모터 출력 신호는 펄스폭(t13)의 상승에지를 기준으로 소정 시간(t24=t2)에 일정 시간을 추가함으로써 정상적인 시간(t14)에 상승에지로 변화하게 된다. 또 상기 제어부(15)는 카운트한 펄스폭이 기준 펄스폭(t1)보다 긴 펄스폭(t23)이면 그 차이 만큼을 보상하도록 팬모터구동부(13)를 제어한다. 이때 보상된 팬모터 출력 신호는 펄스폭(t23)의 상승에지를 기준으로 소정 시간(t34=t2)보다 짧게 시간 즉 정상적인 시간(t14)에 상승에지로 변화하게 된다.

노이즈에 의한 신호 변형이 발생하는 경우, 소정 구간(t16)에서 노이즈로 인하여 변형된 AC 제로 크로싱 신호는 기준이 되는 기준 펄스폭(t1) 보다 상당히 짧은 펄스폭(t17)을 가진다. 제어부(15)는 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 카운트하고 그 카운트한 펄스폭이 설정된 최소값보다 작으면 노이즈로 인식하고 무시한다다. 즉, 노이즈에 의하여 악영향을 받지 않도록 상기 제어부(15)는 정상적으로 팬모터(14)를 제어한다. 이에 따라 팬모터 출력 신호는 정상 시와 같이 소정시간(t18)이 지난 시점에서 상승에지로 바뀌게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 기준값과 비교하고 그 비교결과에 따라 팬모터를 제어함으로써 포토 커플러 등의 전기부품에 의한 결함으로 발생되는 신호의 변형이나 노이즈에 의한 신호의 변형이 발생하더라도 그 변형에 따른 차이를 보상함으로써 팬모터의 속도 에러를 방지할 수 있고, 이 팬모터를 적용하는 기기의 성능 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따라 제로 크로싱 신호와 팬모터 출력신호를 보인 타이밍도이다.

도 2는 본 발명에 따른 팬모터 제어장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따라 제로 크로싱 신호와 팬모터 출력신호를 보인 타이밍도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

11 : DC 전원부 12 : AC 제로크로싱 감지부

13 : 팬모터구동부 15 : 제어부

Claims

팬모터의 속도를 제어하기 위한 팬모터의 제어장치에 있어서,

교류 전원;

상기 교류 전원의 제로 크로싱을 감지하는 제로 크로싱 감지부;

상기 팬모터를 구동하는 팬모터구동부; 및

상기 제로 크로싱 감지부로부터 입력되는 제로 크로싱 신호의 펄스폭과 설정된 기준값을 비교하여 상기 제로 크로싱 신호의 펄스폭과 상기 기준값의 차이를 보상하고, 상기 제로 크로싱 신호의 펄스폭이 상기 기준값보다 짧게 설정한 최소값보다 작으면 노이즈에 의한 신호 변형으로 인식하여 상기 팬모터의 속도를 조절하기 위해 상기 팬모터구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬모터의 제어장치.
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팬모터의 제어방법에 있어서,

상기 팬모터에 공급되는 교류 전원의 제로 크로싱을 감지하는 단계;

상기 교류 전원의 제로 크로싱 구간에 대응하는 제로 크로싱 신호의 펄스폭을 카운트하는 단계;

상기 카운트한 제로 크로싱 신호의 펄스폭과 설정된 기준값을 비교하는 단계;

상기 비교 단계에서 상기 카운트한 제로 크로싱 신호의 펄스폭이 상기 기준값과 다른 차이가 있으면 그 차이를 보상하는 단계; 및

상기 비교 단계에서 상기 카운트한 제로 크로싱 신호의 펄스폭이 상기 기준값보다 짧게 설정한 최소값 보다 작으면 노이즈에 의한 신호 변형으로 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬모터 제어방법.
삭제
제4항에 있어서,

상기 보상단계는 상기 카운트된 제로 크로싱 신호의 펄스폭이 상기 기준값보다 짧으면 그 차이만큼 연장하고 상기 카운트된 제로 크로싱 신호의 펄스폭이 상기 기준값보다 길면 그 차이만큼 단축하는 것을 특징으로 하는 팬모터의 제어방법.