KR100944120B1 - 위치 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저가 회전 소자를 사용하여 위치 가변 부재의 위치 이동을 정밀하게 제어하는 위치 제어 시스템을 제공하는 것이다. 상기 위치 제어 시스템은 회전축을 가지는 회전 소자 및 상기 회전 소자에 전기적으로 연결되며 상기 회전 소자에 소정 전원을 인가하여 상기 회전 소자의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 회전축은 위치 가변 부재를 가지는 외부 소자와 연결되고, 상기 위치 가변 부재의 위치는 상기 회전축의 회전에 응답하여 이동되며, 상기 제어부는 상기 전원의 초기 인가시 또는 상기 전원 차단시에 듀티비들(duty rates)을 변화시키면서 해당 전원을 상기 회전 소자에 제공한다.
위치 제어, 모터, 페이즈 쉬프터

Description

위치 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING LOCATION OF A MEMBER}
본 발명은 위치 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저가로 위치 가변 부재의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 위치 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
위치 제어 시스템은 위상 등을 가변시키는 위치 가변 부재의 위치 이동을 제어하는 시스템으로서, 예를 들어 이하의 도면들에 도시된 바와 같은 페이즈 쉬프터(Phase shifter)에 포함된 위치 가변 부재의 위치 이동을 제어한다.
도 1 및 도 2는 일반적인 페이즈 쉬프터의 전면 및 후면을 도시한 도면들이고, 도 3은 상기 페이즈 쉬프터에 연결된 경사각 조정 장치를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 페이즈 쉬프터는 입력 선로(106)를 통하여 입력되는 RF 신호의 위상을 가변시키는 소자로서, 유전체 기판(100), 제 1 선로(102), 제 2 선로(104), 입력 선로(106), 출력 선로(108), 회전축(110), 위치 가변 부재(암부, 112), 가이드 부재(114), 제 1 회전 부재(200) 및 제 2 회전 부재(202)를 포함한다.
이러한 페이즈 쉬프터를 제어하여 상기 페이즈 쉬프터와 연결된 복사 소자들을 제어하는 장치가 도 3에 도시된 경사각 조정 장치(300)이다.
이러한 경사각 조정 장치(300)는 몸체부(302), 구동 부재(304) 및 힘 전달 부재(306)로 이루어지며, 특히 힘 전달 부재(306)는 상기 페이즈 쉬프터의 제 2 회전 부재(202)와 연결된다.
이하, 위치 제어 시스템이 경사각 조정 장치(300)를 통하여 위상 가변 부재(112)의 위치 이동을 제어하는 과정을 상술하겠다.
모터, 예를 들어 DC 모터가 구동 부재(304)에 형성된 홀(308)에 삽입되어 구동 부재(304)를 회전시킨다.
이어서, 구동 부재(304)에 의한 회전력이 힘 전달 부재(306)를 통하여 상기 페이즈 쉬프터의 제 2 회전 부재(202)로 전달된다.
계속하여, 제 2 회전 부재(202)와 맞물린 제 1 회전 부재(200)가 회전되며, 결과적으로 제 1 회전 부재(200)와 결합된 회전축(110)이 회전된다.
그런 후, 위치 가변 부재(112) 및 가이드 부재(114)가 회전축(110)과 결합되어 있으므로, 위치 가변 부재(112) 및 가이드 부재(114)가 회전축(110)의 회전에 응답하여 선로들(102 및 104)을 따라서 위치 이동한다.
결과적으로, 입력 선로(106)를 통하여 입력된 RF 신호의 위상이 변화되며, 선로들(102 및 104)의 종단들과 전기적으로 연결된 복사 소자들로부터 출력되는 방사 패턴의 방향이 변화될 수 있다.
즉, 종래의 위치 제어 시스템은 모터를 이용하여 위치 가변 부재(112)의 위 치를 가변시켰다. 여기서, 상기 모터가 DC 모터인 경우, DC 모터가 저가이므로 시스템 설치 비용이 감소하는 반면에 DC 모터의 특성으로 인하여 위치 가변 부재(112)의 위치 이동이 정밀하게 제어될 수 없었다.
물론, 위치 가변 부재(112)의 정밀한 위치 제어를 위해서 고정밀 모터를 사용할 수 있으나, 상기 시스템의 비용이 많이 상승하는 문제점이 있었다.
또한, DC 모터를 구동시킬 때 초기에는 정상적인 동작 때의 전류보다 훨씬 큰 전류를 한번에 인가하여야 했으며, 결과적으로 오버슈팅(Overshooting) 현상이 발생된다. 이러한 오버슈팅 현상은 상기 모터 또는 상기 모터를 구동하는 회로를 손상시키는 원인이 되었다.
더욱이, 위치 이동이 완료되었다고 판단되어 전류 공급을 차단할 경우, 상기 전류 공급을 단번에 차단하므로 역기전력이 발생되어 상기 모터를 구동시키는 회로를 손상시킬 수 있었다.
본 발명의 목적은 저가 모터를 사용하여 위치 가변 부재의 위치 이동을 정밀하게 제어하는 위치 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 제어 시스템은 회전축을 가지는 회전 소자; 및 상기 회전 소자에 전기적으로 연결되며, 상기 회전 소자에 소정 전원을 인가하여 상기 회전 소자의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 회전축은 위치 가변 부재를 가지는 외부 소자와 연결되고, 상기 위치 가변 부재의 위치는 상기 회전축의 회전에 응답하여 이동되며, 상기 제어부는 상기 전원의 초기 인가시 또는 상기 전원 차단시에 듀티비들(duty rates)을 변화시키면서 해당 전원을 상기 회전 소자에 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 제어 시스템은 위치 가변 부재를 가지는 외부 소자와 연결되며, 회전축을 가지는 회전 소자; 상기 회전 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 회전 소자에 소정 전원을 인가하여 상기 회전 소자의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 회전축의 회전수를 감지하며, 상기 감지 결과에 해당하는 펄스들을 상기 제어부로 제공하는 센싱부를 포함한다. 여기서, 상기 위치 가변 부재의 위치는 상기 회전축의 회전에 응답하여 가변되고, 상기 제어부는 상기 위치 가변 소자를 제 1 위치로 이동시킬 때 상기 제 1 위치로의 변동값에 해당하는 제 1 펄스들의 수를 설정하고 해당 제 1 전원을 상기 회전 소자로 제공하며, 상기 센싱 부는 상기 제 1 전원의 제공에 따른 상기 회전축의 회전수를 감지하고 상기 감지 결과에 따른 제 2 펄스들을 상기 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 상기 위치 가변 소자를 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 위치로 이동시킬 때 상기 제 1 펄스들과 상기 제 2 펄스들의 개수 차이만큼 보상하여 상기 제 2 위치로의 변동값에 대응하는 제 3 펄스들의 수를 설정한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 제어 방법은 위치 가변 부재를 제 1 위치로 이동시키기 위한 제 1 펄스들의 수를 설정하는 단계; 상기 제 1 위치로의 변동값에 해당하는 전원을 회전 소자로 제공하여 상기 회전 소자의 회전축을 회전시키는 단계; 상기 회전축의 회전수를 감지하고 상기 감지 결과에 따른 제 2 펄스들을 출력하는 단계; 및 상기 위치 가변 부재를 상기 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동시키기 위한 제 3 펄스들을 설정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제 3 펄스들은 상기 제 1 펄스들과 상기 제 2 펄스들의 개수 차이만큼 보상되어 설정된다.
본 발명에 따른 위치 제어 시스템 및 방법은 직전 위치 변동에 따른 보상 펄스를 새로운 위치 이동시 고려하므로, 저가 비용으로 위치 가변 부재의 위치 이동을 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 위치 제어 시스템 및 방법은 초기 전원 인가시 또는 전원 공급 차단시 듀티비들을 단계별로 변화시키면서 전원을 공급하므로, 상기 시스템의 구성 요소들의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
게다가, 상기 위치 제어 시스템 및 방법은 특정 원인에 의해 전원이 공급됨 에도 회전 소자가 구동하지 않을 경우 이를 검출하여 전원 공급을 차단시키므로, 상기 시스템에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징 들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 위치 제어 시스템은 제어부(400), 회전 소자(402), 센싱부(404) 및 감속기(406)를 포함한다.
이러한 위치 제어 시스템은 위치 가변 부재의 위치 이동을 정밀하게 제어하는 시스템으로서, 예를 들어 도 1 내지 도 3에서 상술한 바와 같이 복사 소자들로 입력되는 신호의 위상을 가변시키는 페이즈 쉬프터(Phase Shifter)에 포함된 위치 가변 부재(112), 즉 암바의 위치 이동을 제어한다. 물론, 이러한 위치 제어 시스템은 안테나 분야 외의 다른 분야에도 사용될 수 있지만, 이하 설명의 편의를 위하여 상기 위치 제어 시스템이 안테나의 페이즈 쉬프터를 제어하는 것으로 가정하겠다. 또한, 상기 위치 제어 시스템의 동작 설명을 위하여 도 1 내지 도 3 또한 참조하겠 다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 회전 소자(402)는 몸체부(402A) 및 제 1 회전축(402B)으로 이루어지며, 바람직하게는 저가인 DC 모터이다. 즉, 본 실시예의 위치 제어 시스템은 저가인 DC 모터를 사용하여 위치 가변 부재(112)의 위치 이동을 제어한다.
제 1 회전축(402B)은 몸체부(402A)에 삽입되어 있으며, 제어부(400)로부터 소정 전원, 예를 들어 전류가 인가되는 경우 상기 전원에 응답하여 회전한다. 여기서, 제 1 회전축(402B)이 도 3의 경사각 조정 장치(300)의 홀(308)에 삽입되어 회전하고 경사각 조정 장치(300)의 힘 전달 부재(306)가 제 1 회전축(402B)의 회전에 따른 회전력을 상기 페이즈 쉬프터의 제 2 회전 부재(202)로 전달하므로, 위치 가변 부재(112)는 상기 전달된 회전력에 의해 선로들(102 및 104)을 따라서 원하는 제 1 위치로 이동한다. 결과적으로, 입력 선로(106)를 통하여 입력된 RF 신호의 위상이 변화되며, 따라서 선로들(102, 104 및 108)과 전기적으로 연결된 복사 소자들에 의해 방사되는 방사 패턴의 방향이 변화된다.
또한, 위치 가변 부재(112)를 상기 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동시키고자 하는 경우, 제어부(400)는 상기 제 2 위치와 상기 제 1 위치의 차이에 해당하는 변동값만큼 위치 가변 부재(112)를 이동시키면 된다. 따라서, 제어부(400)는 상기 제 2 위치와 상기 제 1 위치의 차이에 해당하는 양의 전원을 회전 소자(402)로 제공하여 제 1 회전축(402B)을 회전시킨다.
위에서 언급한 바와 같이, 위치 가변 부재(112)는 특정 기준점을 기준으로 새롭게 설정된 위치로 이동되는 것이 아니라 직전 위치로부터 새로운 위치로 이동된다. 그러므로, 직전 위치로의 이동이 정확하게 이루어지지 않으면 새로운 위치로의 이동도 정확하게 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예의 위치 제어 시스템은 이러한 문제를 해결하기 위하여 새로운 위치로의 이동시 직전 위치로의 이동시의 오차를 보상하여 위치 가변 부재(112)를 이동시킨다. 이에 대한 자세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 후술하겠다.
센싱부(404)는 회전 소자(402)의 제 1 회전축(402B)의 회전수를 감지하며, 상기 감지 결과, 감지된 회전수에 비례하는 수의 펄스, 예를 들어 PWM 펄스를 제어부(400)로 출력한다. 상세하게는, 센싱부(404)와 회전 소자(402) 사이에는 제 2 회전축(408)이 배열되고, 제 2 회전축(408)은 제 1 회전축(402B)의 회전수에 비례하여 회전한다. 예를 들어, 감속기(406)가 200:1로 설정된 경우, 제 1 회전축(402B)이 10번 회전하면 제 2 회전축(408)은 2000번 회전한다. 이 경우, 센싱부(404)는 2000번 회전에 대응하는 펄스들을 제어부(400)로 출력시킨다. 예를 들어, 1회전당 3개의 PWM 펄스들이 생성되는 경우, 6000개의 PWM 펄스들이 제어부(400)로 출력된다. 따라서, 제어부(400)는 상기 PWM 펄스들의 수를 파악하여 제 1 회전축(402B)의 회전수를 검출할 수 있다. 이러한 동작을 수행하는 센싱부(404)는 인코더(encoder)로서 언급될 수 있다.
감속기(406)는 제 1 회전축(402B)의 회전을 감속시킨다. 이러한 감속기(406)가 없는 경우, 제 1 회전축(402B)은 제 2 회전축(408)의 회전수와 동일한 수로 회전한다. 그러나, 감속기(406)가 존재하는 경우, 제 1 회전축(402B)은 제 2 회전 축(408)의 회전수보다 적은 수로 회전한다.
이러한 감속기(406)는 본 발명의 필수적 구성 요소는 아니나, 후술하는 위치 가변 부재(112)의 위치를 정밀하게 제어하기 위해서는 상기 위치 제어 시스템에 포함되는 것이 바람직하다.
제어부(400)는 상기 위치 제어 시스템을 전반적으로 제어한다. 예를 들어, 제어부(400)는 위치 가변 부재(112)의 위치를 이동시키기 위하여 소정 전원을 회전 소자(402)로 제공하며, 특히 직전 위치 이동시의 오차를 보상하여 해당 위치 변동값에 대응하는 전원을 회전 소자(402)로 제공한다. 다른 예로, 불특정 원인으로 인하여 전원이 공급됨에도 불구하고 제 1 회전축(402B)이 회전하지 않는 경우, 제어부(400)는 센싱부(404)를 통하여 이를 감지하고 회전 운동 소자(402)로 제공되는 전원을 차단한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.
요컨대, 본 실시예의 위치 제어 시스템은 위치 가변 부재(112)를 이동시킬 때 직전 위치 이동시의 오차를 보상하여 새로운 위치로 이동시키므로, 위치 가변 부재(112)는 원하는 위치로 정확하게 이동할 수 있다. 특히, 본 실시예에 사용되는 회전 소자(402)가 저가이나 정밀 제어가 어려운 DC 모터인 경우에도, 상기 위치 제어 시스템은 위에 언급된 방법을 통하여 위치 제어를 정밀하게 수행할 수 있다. 즉, 본 실시예의 위치 제어 시스템을 사용하는 경우 비용을 절약하면서도 위치 가변 부재(112)의 위치 이동을 정밀하게 제어할 수 있다.
이하, 이러한 위치 제어 시스템에서 위치 가변 부재(112)의 위치를 제어하는 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 제어 방법을 도시한 순서도이고, 도 6은 도 5의 위치 제어 방법을 설명하기 위한 펄스 변화를 도시한 도면이다. 여기서, 회전 소자(402)는 DC 모터로 가정하고, 상기 전원은 PWM 방식으로 제공되는 것으로 하겠다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제어부(400)는 정상 전원(P5) 인가 전, 즉 초기 전원 인가시 듀티비(duty rate)들을 증가시키면서 회전 소자(402)로 제공한다(S500). 여기서, 상기 듀티비는 펄스의 한 주기 중 하이 레벨이 가지는 비율을 의미한다.
일반적으로, 위치 가변 부재(112)의 이동 변동값에 해당하는 전원을 회전 소자(402)로 제공하기 위해서는 우선 상기 전원보다 상당히 큰 전원이 제공되어야 해서 오버슈팅(Overshooting) 현상이 발생될 수 있으며, 결과적으로 회전 소자(402)를 구동시키는 제어부(400)가 손상될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 위치 제어 시스템은 위치 가변 부재(112)의 이동 변동값에 해당하는 정상 전원(P5)을 제공하기 전에 큰 전원을 단번에 제공하지 않고 도 6에 도시된 바와 같이 P5보다 작은 듀티비들을 가지는 전원들(P1 내지 P4)을 단계적으로 제공한다. 결과적으로, 제어부(400)에 손상을 가할 정도의 오버슈팅 현상이 발생되지 않으며, 즉 제어부(400)의 손상이 방지될 수 있다.
도 6에서는 정상 전원(P5) 입력 전에 다른 듀티비들을 가지는 4개의 전원들(P1 내지 P4)을 회전 소자(402)로 제공하였으나, 이로써 제한되지 않는다. 즉, 정상 전원(P5) 전에 제공되는 전원들의 수 및 시간 등은 관리자의 의도에 따라 다 양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 듀티비들은 단계적으로 증가하지 않아도 되고, 각 듀티비들에 따른 PWM 펄스들의 개수가 다를 수 있다. 다만, 초기 제공되는 전원의 듀티비는 정상 전원(P5)의 듀티비보다 작아야 한다.
이어서, 제어부(400)는 위치 가변 부재(112)의 이동 변동값에 해당하는 전원(P5)을 회전 소자(402)로 제공한다(S502). 이 경우, 제 1 회전축(402B)은 위치 가변 부재(112)가 원하는 값만큼 이동할 수 있도록 전원들(P1 내지 P4)에 의해 1회전하지 않도록 제어하는 것이 바람직하다. 물론, 초기에 제공되는 전원들(P1 내지 P4)로 인하여 제 1 회전축(402B)이 1회전 이상 회전할 수도 있으며, 이 경우에는 전원(P5)이 제공되는 시간은 상기 회전을 고려하여 설정될 것이다.
계속하여, 제 1 회전축(402B)은 상기 전원(P5)의 제공에 따라 회전하며(S504), 결과적으로 위치 가변 부재(112)가 원하는 위치로 이동하기 시작한다.
그런 후, 전원 차단 시점에 도달되었는 지의 여부가 판단된다(S506). 여기서, 상기 전원 차단 시점은 위치 가변 부재(112)가 원하는 위치로 도달시키기 위해 전원의 공급을 차단하는 시점을 의미한다. 다만, 제 1 회전축(402B)은 전원의 공급이 차단되어도 관성력에 의해 소정 횟수만큼 더 회전할 수 있으므로, 상기 전원 차단 시점은 이러한 관성력에 의한 회전을 고려하여 설정된다.
상기 전원 차단 시점에 도달하지 않은 경우, 즉 위치 가변 부재(112)가 원하는 위치로 이동되지 않은 경우, 상기 전원의 제공에 따라 제 1 회전축(402B)이 계속적으로 회전한다.
반면에, 상기 전원 차단 시점에 도달한 경우, 본 실시예의 위치 제어 시스템 은 상기 전원을 갑자기 차단하지 않고 PWM 펄스들(P6, P7, P8 및 P9)의 듀티비들을 단계적으로 감소시키면서 전원을 차단시킨다(S508 및 S510). 일반적으로, 상기 전원을 갑자기 차단하면 역기전력이 제어부(400)로 제공되며, 그 결과 상기 역기전력에 의해 제어부(400)가 손상될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 위치 제어 시스템은 이러한 제어부(400)의 손상을 방지하기 위하여 듀티비들을 단계적으로 감소시키면서 전원을 차단시킨다.
도 6에서는 4번의 다른 듀티비들을 가지는 PWM 펄스들(P6, P7, P8 및 P9)을 회전 소자(402)로 제공하였으나, 이로써 제한되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
요컨대, 본 실시예의 위치 제어 방법은 전원의 초기 인가시 또는 전원의 차단시에 해당 펄스들의 듀티비들을 변화시키면서 회전 소자(402)로 제공한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 제어부(400)는 위치 가변 부재(112)의 이동 변동값에 해당하는 전원을 회전 소자(402)로 제공한다(S700).
상기 전원의 제공에 따라 제 1 회전축(402B)이 회전하며, 결과적으로 위치 가변 부재(112)가 이동하기 시작한다(S702).
센싱부(404)는 제 1 회전축(402B)의 회전수를 감지하며, 상기 감지된 회전수에 대응하는 펄스들을 제어부(400)로 출력한다(S704).
이어서, 출력되는 펄스들의 수가 0개인 지의 여부가 판단된다(S706). 즉, 상기 전원이 회전 소자(402)로 공급됨에도 불구하고 출력되는 펄스가 없는 지의 여부가 판단된다.
상기 출력되는 펄스들의 수가 0이 아닌 경우, 즉 회전 소자(402)가 정상적으로 동작하는 경우에는, 제 1 회전축(402B)의 회전에 따라 위치 가변 부재(112)가 원하는 위치로 계속적으로 이동된다.
반면에, 상기 출력되는 펄스들의 수가 0인 경우에는, 즉 펄스가 출력되지 않는 경우에는, 펄스들이 출력되지 않은 시간이 기설정된 시간을 초과하였는지의 여부가 판단된다(S708).
상기 펄스들이 출력되지 않은 시간이 기설정된 시간을 초과하지 않는 경우에는, 회전 소자(402)가 정상적으로 동작하고 있다고 판단한다.
반면에, 상기 펄스들이 출력되지 않은 시간이 상기 기설정된 시간을 초과하는 경우에는, 전원이 공급됨에도 불구하고 제 1 회전축(402B)이 회전되지 않는 경우이므로 제어부(400)에 과부하가 발생되어 손상될 수 있다. 따라서, 제어부(400)는 회전 소자(402)로의 전원 공급을 차단한다(S710).
요컨대, 본 실시예의 위치 제어 방법은 전원이 공급됨에도 불특정 이유로 회전 소자(402)가 회전하지 않음에 의해 발생될 수 있는 제어부(400)의 과부하를 위에 언급된 제어를 통하여 방지한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 위치 가변 부재(112)를 제 1 위치로 이동시키기 위한 위치 변동값 및 상기 위치 변동값에 해당하는 펄스들의 수(이하, "제 1 정지 펄스"라 함)가 설정된다(S800). 이하, 위치 가변 부재(112)가 상기 제 1 위치로 최종적으로 이동되는 경우, 센싱부(404)로부터 제어부(400)로 출력되는 펄스들의 수, 즉 제 1 정지 펄스를 3000으로 가정하겠다.
이어서, 제어부(400)는 상기 설정된 위치 변동값(제 1 정지 펄스)에 해당하는 전원을 회전 소자(402)로 제공한다(S802). 다만, 회전 소자(402)가 DC 모터인 경우, 제어부(400)는 일정한 크기의 전원(Vcc)을 시간을 조절하여 회전 소자(402)로 제공한다.
상기 전원의 제공에 따라 회전 소자(402)가 구동되며, 즉 제 1 회전축(402B)이 일정한 속도를 가지고 회전한다(S804).
센싱부(404)는 제 1 회전축(402B)의 회전수를 감지하며, 상기 감지된 회전수에 대응하는 펄스들을 제어부(400)로 출력한다(S806).
계속하여, 제어부(400)는 센싱부(404)로부터 출력된 펄스들의 수를 체크하며, 출력된 펄스들의 수가 상기 설정된 제 1 정지 펄스 이상인 지의 여부를 판단한다(S808).
상기 출력된 펄스들의 수가 상기 제 1 정지 펄스보다 작은 경우, 위치 가변 부재(112)가 상기 제 1 위치까지 아직 이동되지 않은 경우이므로 전원이 계속적으로 공급된다.
반면에, 상기 출력된 펄스들의 수가 상기 제 1 정지 펄스 이상인 경우, 제어부(400)는 전원의 공급을 차단한다(S810). 이 경우, 상기 전원의 공급을 차단해도 관성력에 의해 제 1 회전축(402B)이 소정 횟수만큼 회전하므로, 센싱부(404)로부터 펄스들이 더 출력된다. 물론, 상기 제 1 정지 펄스가 이러한 관성력을 고려하여 설 정되나, 설정된 펄스들의 수와 실제로 동작에 따른 펄스들의 수가 다를 수 있다. 다만, 본 실시예의 위치 검출 시스템이 감속기(406)를 포함하고 있으므로, 어느 정도 펄스들의 오차가 발생하더라도 제 1 회전축(402B)의 회전수가 크게 변하지 않으므로 위치 가변 부재(112)는 원하는 제 1 위치 근처에 위치할 것이다.
그러나, 본 실시예의 위치 제어 방법은 이러한 오차를 더 줄이기 위하여 이하의 과정을 수행한다.
제어부(400)는 상기 제 1 정지 펄스와 센싱부(404)로부터 실제로 출력된 펄스들의 수를 비교하고 상기 비교 결과에 따라 상기 제 1 정지 펄스와 상기 실제로 출력된 펄스들의 수의 차, 즉 보상 펄스를 설정한다(S812).
이어서, 제어부(400)가 위치 가변 부재(112)를 상기 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동시키고자 하는 경우 상기 제 2 위치와 상기 제 1 위치의 차에 해당하는 위치 변동값을 설정한다(S814).
계속하여, 제어부(400)는 상기 보상 펄스를 고려하여 제 2 정지 펄스를 설정하는 계산(calculation) 과정을 수행한다(S816). 예를 들어, 상기 제 1 정지 펄스가 3000개이고 상기 제 1 위치로의 이동시 실제로 출력된 펄스들의 수가 3030개인 경우, 위치 가변 부재(112)가 30 펄스만큼 더 이동한 것이므로 제어부(400)는 상기 제 2 위치로의 이동을 위한 제 2 정지 펄스 설정시 30 펄스만큼을 보상하여 설정한다. 예를 들어, 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 위치로의 변동에 따른 정지 펄스가 3600개인 경우, 제어부(400)는 보상 펄스, 즉 30 펄스를 보상하여 상기 제 2 정지 펄스를 3570개로 설정한다. 결과적으로, 위치 가변 부재(112)가 원하는 위치로 정 확하게 이동할 수 있다.
그런 후, 제어부(400)는 상기 제 2 정지 펄스에 해당하는 전원을 회전 소자(402)로 제공하여 위치 가변 부재(112)를 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 위치로 이동시킨다(S818).
요컨대, 본 실시예의 위치 제어 방법은 새로운 위치 이동시 직전 위치로 이동시의 보상 펄스를 고려하여 위치 변동값 및 정지 펄스를 설정한다. 따라서, 상기 위치 제어 방법은 위치 가변 부재(112)의 위치 이동을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 제어부(400)는 위치 변동값에 따른 전원을 회전 소자(402)로 제공하여 회전 소자(402)를 구동시킨다(S900).
이어서, 센싱부(404)는 제 1 회전축(402B)의 회전수를 감지하며, 상기 감지된 회전수에 해당하는 펄스들을 제어부(400)로 출력한다(S902).
계속하여, 상기 펄스들의 수가 0인지의 여부, 즉 전원이 공급됨에도 불구하고 펄스들이 더 이상 출력되지 않는 지의 여부가 판단된다(S904).
상기 펄스들이 출력되는 경우에는, 회전 소자(402)가 정상적으로 동작하고 있는 것이므로 단계 S900이 다시 수행된다.
반면에, 상기 펄스들이 기설정된 시간 동안 출력되지 않는 경우, 제어부(400)는 시스템에 문제가 있음을 관리자에게 알린다(S906).
그런 후, 위치 가변 부재(112)의 위치를 이동시키고자 하는 경우, 해당 위상 가변값을 결정하고 위에 언급된 계산 과정을 수행한다(S908 및 S910).
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 일반적인 페이즈 쉬프터의 전면 및 후면을 도시한 도면들이다.
도 3은 상기 페이즈 쉬프터에 연결된 경사각 조정 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 도 5의 위치 제어 방법을 설명하기 위한 펄스 변화를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.

Claims (14)

  1. 회전축을 가지는 회전 소자; 및
    상기 회전 소자에 전기적으로 연결되며, 상기 회전 소자에 소정 전원을 인가하여 상기 회전 소자의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 회전축은 위치 가변 부재를 가지는 외부 소자와 연결되고, 상기 위치 가변 부재의 위치는 상기 회전축의 회전에 응답하여 이동되며, 상기 제어부는 상기 전원의 초기 인가시 또는 상기 전원 차단시에 듀티비들(duty rates)을 변화시키면서 해당 전원을 상기 회전 소자에 제공하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 소자는 DC 모터이며, 상기 외부 소자는 상기 위치 가변 부재의 위치 변화를 통하여 복사 소자들의 위상을 가변시키는 페이즈 쉬프터(phase shifter)인 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 제어 시스템은,
    상기 회전축의 회전수를 감지하며 상기 감지 결과에 해당하는 PWM 펄스들을 상기 제어부로 제공하는 센싱부를 더 포함하되,
    상기 전원이 상기 회전 소자로 제공됨에도 불구하고 상기 PWM 펄스들이 기설정 시간 동안 상기 제어부로 제공되지 않는 경우, 상기 제어부는 상기 회전 소자로 제공되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 위치 가변 부재가 제 1 위치로 이동시키는 과정에서 상기 PWM 펄스들이 제공되지 않아 상기 전원이 차단된 경우, 상기 제어부는 상기 위치 가변 부재를 제 2 위치로 이동시킬 때 상기 전원 차단에 따른 PWM 펄스들의 수를 고려하여 상기 제 2 위치에 대응하는 위치 변동값 및 해당 PWM 펄스의 수를 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 전원의 초기 인가시에는 상기 전원을 듀티비들을 증가시키면서 상기 회전 소자에 제공하고, 상기 전원 차단시에는 상기 전원을 듀티비들을 감소시키면서 상기 회전 소자에 제공하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  6. 위치 가변 부재를 가지는 외부 소자와 연결되며, 회전축을 가지는 회전 소자;
    상기 회전 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 회전 소자에 소정 전원을 인가하여 상기 회전 소자의 동작을 제어하는 제어부; 및
    상기 회전축의 회전수를 감지하며, 상기 감지 결과에 해당하는 펄스들을 상기 제어부로 제공하는 센싱부를 포함하되,
    상기 위치 가변 부재의 위치는 상기 회전축의 회전에 응답하여 가변되고, 상기 제어부는 상기 위치 가변 소자를 제 1 위치로 이동시킬 때 상기 제 1 위치로의 변동값에 해당하는 제 1 펄스들의 수를 설정하고 해당 제 1 전원을 상기 회전 소자로 제공하며, 상기 센싱부는 상기 제 1 전원의 제공에 따른 상기 회전축의 회전수를 감지하고 상기 감지 결과에 따른 제 2 펄스들을 상기 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 상기 위치 가변 소자를 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 위치로 이동시킬 때 상기 제 1 펄스들과 상기 제 2 펄스들의 개수 차이만큼 보상하여 상기 제 2 위치로의 변동값에 대응하는 제 3 펄스들의 수를 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 회전 소자는 DC 모터이고, 상기 외부 소자는 상기 위치 가변 부재의 위치 변화를 통하여 복사 소자들의 위상을 가변시키는 페이즈 쉬프터(phase shifter)이며, 상기 펄스는 PWM 펄스인 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 시스템은,
    상기 회전 소자에 연결되어 상기 회전축의 회전을 감속시키는 감속기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  9. 위치 가변 부재를 제 1 위치로 이동시키기 위한 제 1 펄스들의 수를 설정하는 단계;
    상기 제 1 위치로의 변동값에 해당하는 전원을 회전 소자로 제공하여 상기 회전 소자의 회전축을 회전시키는 단계;
    상기 회전축의 회전수를 감지하고 상기 감지 결과에 따른 제 2 펄스들을 출력하는 단계; 및
    상기 위치 가변 부재를 상기 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동시키기 위한 제 3 펄스들을 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 제 3 펄스들은 상기 제 1 펄스들과 상기 제 2 펄스들의 개수 차이만큼 보상되어 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전원의 초기 인가시 상기 전원은 듀티비(duty)들이증가하면서 상기 회전 소자로 제공되는 것을 특징으로 하는 위치 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 전원을 차단할 때 상기 전원을 듀티비들을 감소하면서 점차적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 위치 제어 방법은,
    상기 전원이 회전 소자로 제공됨에도 불구하고 상기 제 2 펄스가 기설정 시간 동안 출력되지 않는 지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제 2 펄스가 상기 기설정 시간 동안 출력되지 않는 경우 상기 회전 소자로 제공되는 전원을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 3 펄스들은 상기 전원의 차단에 따른 펄스의 수를 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 제어 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 펄스들, 상기 제 2 펄스들 및 상기 제 3 펄스들 중 적어도 하는 PWM 펄스이며, 상기 위치 가변 부재는 안테나의 복사 소자의 위상을 가변시키는 페이즈 쉬프터에 사용되는 부재인 것을 특징으로 하는 위치 제어 방법.
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