KR101020603B1 - 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

자동문용 모터 제어장치 및 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101020603B1
KR101020603B1 KR1020100119302A KR20100119302A KR101020603B1 KR 101020603 B1 KR101020603 B1 KR 101020603B1 KR 1020100119302 A KR1020100119302 A KR 1020100119302A KR 20100119302 A KR20100119302 A KR 20100119302A KR 101020603 B1 KR101020603 B1 KR 101020603B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
power
driving
door
voltage
Prior art date
Application number
KR1020100119302A
Other languages
English (en)
Inventor
김성덕
장훈
이찬호
Original Assignee
(주)아멥스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)아멥스 filed Critical (주)아멥스
Priority to KR1020100119302A priority Critical patent/KR101020603B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101020603B1 publication Critical patent/KR101020603B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
    • E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
    • E05F15/632—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for horizontally-sliding wings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/70—Power-operated mechanisms for wings with automatic actuation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
    • E05Y2400/10—Electronic control
    • E05Y2400/30—Electronic control of motors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
    • E05Y2400/10—Electronic control
    • E05Y2400/32—Position control, detection or monitoring
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2400/00—Electronic control; Electrical power; Power supply; Power or signal transmission; User interfaces
    • E05Y2400/61—Power supply
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2800/00—Details, accessories and auxiliary operations not otherwise provided for
    • E05Y2800/40—Physical or chemical protection
    • E05Y2800/404—Physical or chemical protection against component faults or failure

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명은 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 자동문에 설치된 BLDC 모터의 구동을 제어하는 자동문용 모터 제어장치에 있어서, 상용교류전원을 공급받아 고전압의 구동전원으로 변환하여 상기 모터에 공급하는 전원공급부, 상기 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 전원감지부, 상기 모터 내부에 구비되어 로터의 위치를 감지하는 로터위치 감지부, 상기 모터 구동에 의해 이동하는 도어의 위치를 감지하는 도어위치 감지부, 상기 도어위치 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 부하량을 산출하는 부하량 산출부 및 상기 전원감지부와 로터위치 감지부의 감지신호 및 부하량 산출부로부터 산출된 부하량에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 전원공급부는 상기 상용교류전원의 노이즈 성분을 필터링하는 노이즈 필터회로, 상기 상용교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로, 상기 정류회로에서 정류된 직류전원의 전압레벨을 변환하는 전원변환회로 및 상기 정류된 직류전원을 상기 모터제어장치의 구동전원으로 변환하는 SMPS 회로를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 DC 모터에 비해 출력효율이 높은 BLDC 모터를 자동문에 적용하고, 상용교류전원을 이용해 BLDC 모터를 구동함에 따라 모터에 공급되는 전류를 높여 전류소모를 감소시킬 수 있다.

Description

자동문용 모터 제어장치 및 제어방법{MOTOR CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATIC DOOR}
본 발명은 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류전원을 인가받아 자동문을 개폐하도록 모터의 구동을 제어하는 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 호텔이나 빌딩 등 사람의 출입이 많은 건물의 출입구에는 자동문이 설치되어 있다.
자동문은 프레임에 설치된 안내레일에 의해 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 양측 도어를 모터에 의해 회전운동하는 무단벨트에 걸어 모터를 가동시킴으로써 자동으로 양측 도어를 열거나 닫게 한다.
이러한 자동문은 밟은 사람의 몸무게로 작동하는 매트 스위치식, 광학계를 차단함으로써 작동하는 광전관식 및 사용자가 직접 열림 스위치를 눌러서 조작하는 스위치식으로 구분된다.
일반적으로 자동문에는 24V의 직류전원을 공급받아 구동되는 직류모터(Direct Current motor, 이하 'DC 모터'라 함)가 적용된다.
DC 모터는 기동토크가 크고, 인가전압에 대하여 회전특성이 직선적으로 비례하며 입력전류에 대하여 출력 토크가 직선적으로 비례하여 회전제어가 쉬우며, 가격이 저렴한 특성을 가짐에 따라 제어용 모터로 널리 사용되고 있다.
하지만, DC 모터는 구동시에 열과 소음이 발생하고, 회전방향을 전환하기 위하여 회전자에 맞닿도록 설치된 브러시가 장시간 사용시 마모된다. 이에 따라, 브러시를 교환 가능한 DC 모터인 경우에는 브러시를 교체하고, 교환 불가능한 경우에는 모터 전체를 교체해야 하는 문제점이 있었다.
또한 DC 모터는 약 40% 이하의 출력 효율을 가짐에 따라 약 80% 이상의 고효율을 가지는 브러시리스 직류모터(Brushless DC motro, 이하 'BLDC 모터'라 함)에 비하여 출력 효율이 낮은 단점을 가진다.
이에 따라, 자동문의 출력 효율을 높일 수 있도록 DC 모터 대신에 BLDC 모터를 적용할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
특히, 자동문의 동작 상태를 감지하도록 구비된 각종 센서의 감지신호에 따라 DC 모터의 구동을 제어하는 제어모듈이 별도로 구비되기 때문에, 상기 제어모듈을 이용해서 BLDC 모터를 구동할 수 있는 제어장치 및 제어방법이 필요하게 되었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 상용교류전원을 이용한 고전압에 의해 BLDC 모터를 구동시켜 자동문을 개폐할 수 있는 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자동문의 출력효율 및 특성을 향상시킬 수 있는 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 자동문에 설치된 BLDC 모터의 구동을 제어하는 자동문용 모터 제어장치에 있어서, 상용교류전원을 공급받아 고전압의 구동전원으로 변환하여 상기 모터에 공급하는 전원공급부, 상기 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 전원감지부, 상기 모터 내부에 구비되어 로터의 위치를 감지하는 로터위치 감지부, 상기 모터 구동에 의해 이동하는 도어의 위치를 감지하는 도어위치 감지부, 상기 도어위치 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 부하량을 산출하는 부하량 산출부 및 상기 전원감지부와 로터위치 감지부의 감지신호 및 부하량 산출부로부터 산출된 부하량에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 전원공급부는 상기 상용교류전원의 노이즈 성분을 필터링하는 노이즈 필터회로, 상기 상용교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로, 상기 정류회로에서 정류된 직류전원의 전압레벨을 변환하는 전원변환회로 및 상기 정류된 직류전원을 상기 모터제어장치의 구동전원으로 변환하는 SMPS 회로를 포함한다.
상기 전원변환회로는 전력 스위칭 소자와 게이트 구동 집적회로, 제어회로 및 보호회로를 구비한 지능형 전력모듈인 것을 특징으로 한다.
상기 전원감지부는 상기 모터에 인가되는 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 전압감지부와 전류감지부를 포함하고, 상기 전류감지부는 상기 전원공급부와 모터 사이에 연결되는 분배저항, 상기 분배저항의 출력단과 기저전위라인 사이에 직렬 연결되는 제 1저항과 제 1커패시터, 구동전원라인과 기저전위라인 사이에 직렬 연결되는 제 2저항과 제 2커패시터, 상기 제 2커패시터에 병렬 연결되는 제 3저항 및 상기 제 1저항과 제 1커패시터 사이에서 입력되는 감지전압과 상기 제 3저항 을 통해 인가되는 기준전압을 비교하는 비교기를 포함하고, 상기 비교기는 상기 감지전압이 상기 기준전압을 초과하는 경우, 클럭 인터럽트 형태의 전류제한 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 과전류 발생시 상기 전류제한 신호와 PWM 인터럽트 신호에 따라 상기 전원변환회로의 게이트를 온, 오프 상태로 전환하도록 제어하는 전류제한부, 상기 전압감지부로부터 전달되는 감지전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 상기 모터에 공급되는 구동전압을 보상하는 전압보상부, 상기 도어위치 감지부의 감지신호에 기초해 상기 도어의 위치를 산출한 후 산출된 위치에 따라 가속, 정속, 제동, 감속 제어를 수행하는 도어구동 제어부 및 상기 부하량 산출부로부터 산출된 부하 증가량이 미리 설정된 범위를 초과하는 경우 보호동작을 실행하도록 상기 모터의 구동을 제어하는 보호동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 상용교류전원을 BLDC 모터의 구동전원으로 변환하는 단계, (b) 상기 구동전원을 이용하여 모터를 구동하는 단계, (c) 상기 모터 구동에 의해 이동하는 도어의 위치를 감지하는 단계, (d) 상기 제 (c)단계에서 감지된 도어의 이동속도에 기초하여 부하량을 산출하는 단계 및 (e) 상기 제 (d)단계에서 산출된 부하량이 미리 설정된 범위를 초과하는 경우, 미리 설정된 보호동작을 실행하는 단계를 포함하고, 상기 제 (b)단계는 (b1) PWM 인터럽트 신호를 발생하여 상기 구동전원을 스위칭하는 전원변환회로의 게이트 출력을 온 시키는 단계, (b2) 상기 구동전원의 전압과 전류를 감지하는 단계, (b3) 상기 제 (b2)단계에서 감지된 구동전류가 미리 설정된 한계전류를 초과하는 경우, 클럭 인터럽트 형태의 전류제한 신호를 발생하는 단계, (b4) 상기 전류제한 신호에 따라 상기 게이트 출력을 오프 시키는 단계를 포함하고, 상기 제 (b4)단계에서 오프된 상기 게이트 출력은 상기 PWM 인터럽트 신호에 의해 다시 온 된다.
상기 제 (b)단계는 상기 제 (b2)단계에서 감지된 구동전압이 미리 설정된 기준전압보다 낮은 경우, PWM 제어신호의 듀티값을 증가시키고, 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 높은 경우 상기 PWM 제어신호의 듀티값을 감소시켜 상기 구동전압을 일정하게 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 (a)단계는 (a1) 상기 상용교류전원을 구동전원으로 변환하는 도중에 발생되는 과전류를 차단하는 단계, (a2) 상기 과전류가 미리 설정된 시간 이상 지속적으로 발생하면 고장모드로 진입하는 단계 및 (a3) 상기 모터의 구동을 중지시키고 고장발생사실을 제어부로 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 (c)단계는 상기 도어가 감지되면 인터럽트 형태의 감지신호를 발생하여 제어부 및 부하량 산출부로 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 (d)단계는 (d1) 상기 제 (c)단계의 감지신호를 전달받아 내부에 구비된 타이머를 이용해 펄스의 시간길이를 측정하여 상기 도어의 이동속도를 계산하는 단계와 (d2) 상기 제 (d1)단계에서 계산된 이동속도 변화량을 이용해 부하량 변화를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 (e)단계에서 실행되는 보호동작은 상기 모터를 역방향으로 회전시켜 상기 도어를 개방시킨 후 일정 시간이 경과하면 다시 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 DC 모터에 비해 출력효율이 높은 BLDC 모터를 자동문에 적용하고, 상용교류전원을 이용해 BLDC 모터를 구동함에 따라 모터에 공급되는 구동전압을 높여 전류소모를 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 모터의 전류소모를 최소화하여 모터 구동에 따른 전력소비량을 감소시켜 자동문 구동시 소요되는 전기요금을 절감할 수 있다.
그리고 본 발명은 도어의 이동속도를 이용해 부하량을 산출하고, 산출된 부하량이 급격하게 증가하는 경우 보호동작을 실행하여 통행자나 물건이 자동문에 끼이는 안전사고를 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 클럭 인터럽트 형태의 전류제한 신호에 따라 게이트 출력을 온/오프 시켜 모터에 한계전류를 초과하는 전류가 공급되는 것을 차단하여 모터의 손상 및 고장을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동문의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 전류감지부의 회로도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동문용 모터 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
도 4는 모터 구동시 전원이상 진단 및 그의 따른 제어방법을 상세하게 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동문의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전류감지부의 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동문은 프레임에 설치된 안내레일에 의해 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 도어(1), 도어(1)를 슬라이드 이동시켜 개폐하는 모터(2) 및 모터(2)의 구동을 제어하는 모터 제어장치(10)를 포함한다.
모터(1)는 DC 모터에 비하여 출력 효율이 높은 BLDC 모터로 구비된다.
모터 제어장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상용교류전원을 공급받아 고전압, 예컨대 310V의 구동전원으로 변환하여 모터에 공급하는 전원공급부(20), 전원공급부(20)로부터 모터(2)에 공급되는 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 전원감지부(30), 모터(11) 내부에 구비되어 회전하는 로터의 위치를 감지하는 로터위치 감지부(40), 도어(1)의 위치를 감지하는 도어위치 감지부(50)의 감지신호에 기초하여 모터(2)의 부하량을 산출하는 부하량 산출부(51) 및 전원감지부(20)와 로터위치 감지부(40)의 감지신호 및 부하량 산출부(50)로부터 산출된 부하량에 기초하여 모터(2)의 구동을 제어하는 제어부(60)를 포함한다.
전원공급부(20)는 상용교류전원의 노이즈 성분을 필터링하는 노이즈 필터회로(21), 상용교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(22), 정류회로(22)에서 정류된 직류전원을 고전압, 예컨대 약 310V로 변환하는 전원변환회로(23) 및 정류회로(22)에서 정류된 직류전원의 전압레벨을 모터 제어장치(10) 구동에 필요한 전압레벨로 변환하는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply, 이하 'SMPS'라 함) 회로(24)를 포함한다.
전원변환회로(23)는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor field-effect transistor, 이하 'MOSFET'라 함)나 절연 게이트 바이이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 'IGBT'라 함) 등의 전력 스위칭 소자, 게이트 구동 집적회로(Gate Drive Integrated Circuit, 이하 'IC'라 함)(25), 제어회로 및 보호회로 등을 단일 패키지 내에 구성한 지능형 전력모듈(Intelligent Power Module, 이하 'IPM'이라 함)로 구비된다.
상기 IPM은 별도의 추가 부품 없이 전원과 신호만 공급하면 입력된 신호에 따라 높은 전압과 전류를 모터(11)에 공급하는 역할을 한다.
상기 보호회로는 전원공급부(20) 회로 상의 문제로 인해 발생된 과전류가 모터(2)로 공급되는 것을 차단하고, 과전류가 지속적으로 발생하면 고장모드로 판단하여 모터(2)의 구동을 정지시키고 고장 발생사실을 제어부(60)로 통지하는 과전류 보호회로(26)를 포함한다.
즉, 본 실시 예에서 전원공급부(20)는 종래에 24V의 직류전원을 DC 모터의 구동에 필요한 구동전압레벨, 예컨대 5V의 직류전원으로 변환하는 트랜스포머(transformer)나 상용교류전원을 24V의 직류전원으로 변환하는 고출력의 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply, 이하 'SMPS'라 함) 회로와 같은 전력변환장치 대신에 IPM을 구비한다.
따라서 본 발명은 DC 모터에 비해 출력 효율이 높은 BLDC 모터를 사용하고, IPM을 이용하여 상용교류전원을 310V의 고전압 직류전원으로 변환하여 BLDC 모터를 구동하며, 저출력의 SMPS 회로를 이용해 모터 제어장치에 구동전원을 공급하므로, 모터에 공급되는 구동전압을 높여 모터의 출력이 동일하더라도 전류소모를 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 모터의 전류소모를 최소화하여 모터 구동에 따른 전력소비량을 감소시켜 자동문 구동시 소요되는 전기요금을 절감할 수 있다.
전원감지부(30)는 전원공급부(20)로부터 모터(2)에 공급되는 공급전원의 전압을 감지하는 전압감지부(31)와 전류를 감지하는 전류감지부(32)를 포함한다.
전류감지부(32)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전원공급부(20)와 모터(2) 사이에 연결되는 분배저항(RS), 분배저항(RS)의 출력단과 기저전위라인 사이에 직렬 연결되는 제 1저항(R1)과 제 1커패시터(C1), 구동전원라인(VCC)과 기저전위라인(GND) 사이에 직렬 연결되는 제 2저항(R2)과 제 2커패시터(C2), 제 2커패시터(C2)에 병렬 연결된 제 3저항(R3) 및 제 1저항(R1)과 제 1커패시터(C1) 사이의 제 1노드(N1)를 통해 입력되는 감지전압과 제 3저항(R3)을 통해 인가되는 기준전압을 비교하여 전류제한 신호를 발생하는 비교기(OP1)를 포함한다.
즉, 모터(2)에 미리 설정된 한계전류 이상의 전류가 공급되면, 전류감지부(32)는 제어부(60)로 클럭 인터럽트(clock interrupt) 형태의 전류제한 신호를 전달한다.
그래서 전류감지부(32)로부터 전류제한 신호를 전달받은 제어부(60)는 모터(2)에 구동신호를 출력하는 게이트 출력을 오프(off)시켜 모터(2)의 구동을 중지시키도록 제어한다.
하지만, 제어부(60)는 미리 설정된 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation,이하 'PWM'이라 함) 제어신호의 주기, 예컨대 약 15㎑ 주기로 PWM 인터럽트 신호를 발생시켜 게이트 출력을 주기적으로 온(on) 상태로 전환한다.
결국, 상기 클럭 인터럽트 형태의 전류제한 신호는 항상 PWM 인터럽트 신호에 후행하여 발생한다.
로터위치 감지부(40)는 모터(2)에 설치되는 3개의 홀센서로 구비된다.
제어부(60)는 상기 3개의 홀 센서로부터 감지신호를 전달받아 로터의 위치를 감지하여 모터(2)의 구동을 제어한다.
이에 따라, 본 발명은 종래에 1개의 홀센서를 사용하는 방식에 비해 로터의 위치를 정확하게 감지할 수 있어 모터의 회전속도를 정밀하게 제어하고, 도어의 이동량을 정확하게 감지할 수 있다.
도어위치 감지부(50)는 도어(1)가 슬라이드 이동하는 안내레일에 일정 간격만큼 이격되어 설치되는 다수 개의 위치센서로 구비되고, 도어(1)의 위치를 감지하여 인터럽트 형태의 감지신호를 부하량 산출부(51)로 전달한다.
부하량 산출부(51)는 도어위치 감지부로부터 감지신호가 전달되면 내부에 구비된 타이머를 이용해 펄스의 시간 길이를 정밀하게 측정하여 도어(1)의 이동속도를 계산하고, 도어(1)의 이동속도 변화량을 이용해 부하량 변화를 산출한다.
따라서 제어부(60)는 부하량 산출부(51)로부터 산출된 부하량 변화가 커지면 부하 증가량이 커진 것으로 판단한다.
예를 들어, 도어(1)가 폐쇄되면서 사람이나 물건이 끼인 경우, 부하량 산출부(51)는 도어위치 감지부(50)의 감지신호에 따른 도어(1) 이동속도의 변화량을 이용해 부하 증가량을 산출하여 제어부(60)로 전달한다.
이에 따라, 제어부(60)는 부하 증가량이 증가함에 따라 사람이나 물건이 끼인 것으로 판단하고, 도어(1)를 개방한 후 일정 시간이 경과하면 다시 폐쇄하는 보호동작을 실행하도록 모터(2)의 구동을 제어한다.
이를 위해, 제어부(60)는 과전류 발생시 전류감지부(32)로부터 전달되는 전류 제한신호 및 PWM 인터럽트 신호에 따라 게이트를 온/오프 상태로 전환하도록 제어하는 전류제한부(61), 전압감지부(31)로부터 전달되는 감지전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 모터(2)에 공급되는 구동전압을 보상하는 전압보상부(62), 도어위치 감지부(50)의 감지신호에 기초해 도어(1)의 이동량이나 이동속도를 감지하여 도어(1)의 위치를 산출한 후 산출된 위치에 따라 가속/정속/제동/감속 제어를 수행하는 도어구동 제어부(63) 및 부하량 산출부(51)로부터 산출된 부하 증가량이 정상범위를 초과하는 경우 보호동작을 실행하도록 모터(2)의 구동을 제어하는 보호동작 제어부(64)를 포함한다.
그리고 제어부(60)는 모터(2)의 구동을 제어하는 PWM 제어신호의 정밀성 향상을 위해 16bit(1/65535 등분)의 PWM 해상도(resolution)를 갖도록 제어한다.
다음, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동문용 모터 제어방법을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동문용 모터 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이고, 도 4는 모터 구동시 전원이상 진단 및 그의 따른 제어방법을 상세하게 설명하는 흐름도이다.
즉, 본 실시 예에서는 설명의 편의를 위해, 도 3을 참조하여 모터 구동시 후 도어위치 감지부의 감지신호에 따라 모터의 구동을 제어하는 방법을 설명하고, 도 4를 참조하여 모터에 공급되는 전원이상 진단 및 그에 따른 제어방법을 구분하여 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동문용 모터 제어장치의 제어방법은 미도시된 접근감지센서로부터 통행자 감지신호가 전달되거나, 개폐 스위치가 조작되어 도어 개방신호가 전달되면 모터(2)의 구동을 시작한다(S10).
전원공급부(20)는 모터(2)의 구동을 위해 노이즈 필터회로(21)에서 상용교류전원의 노이즈를 제거한 후, 정류회로(22) 및 전원변환회로(23)를 거쳐 고전압, 예컨대 310V의 직류전원으로 변환한다.
이어서, 전원공급부(20)는 제어부(60)의 PWM 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 310V의 직류전원을 모터(2)에 선택적으로 공급함으로써(S20) 모터(2)를 구동한다(S30).
이때, 전압감지부(31)는 모터(2)에 인가되는 구동전압을 감지하고, 감지된 구동전압에 대응하는 감지신호를 제어부(60)로 전달한다.
그러면, 제어부(60)의 전압보상부(62)는 감지된 구동전압과 기준전압, 예컨대 310V를 비교하고, 비교 결과 구동전압이 310V보다 낮은 경우 PWM 제어신호의 듀티값을 증가시키고, 구동전압이 310V보다 높은 경우 PWM 제어신호의 듀티값을 감소시켜 구동전압을 항상 일정하게 유지하도록 제어한다.
그리고 전원변환회로(20)의 과전류 보호회로(26)는 전원공급부(20) 회로 상의 문제로 인해 발생된 과전류가 모터(2)로 공급되는 것을 차단하고, 과전류가 지속적으로 발생하면 고장모드로 판단하여 모터(2)의 구동을 정지시키고 고장 발생사실을 제어부(60)로 통지한다.
여기서, 모터(2)가 정상적으로 구동되는 도중에 전원이상이 발생하는 경우에 전원이상 진단 및 그에 따른 제어방법을 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
제어부(60)가 16bit의 PWM 해상도에 따른 PWM 인터럽트 신호를 전원공급부(20)로 전달하면(S31), 전원변환회로(23)는 PWM 인터럽트 신호에 따라 게이트 출력을 주기적으로 온 시킨다(S32).
이때, 전류감지부(32)는 모터(2)에 공급되는 전류를 감지하고(S33), 비교기(OP1)는 감지전류에 대응되는 전압과 미리 설정된 한계전류의 기준전압을 비교한다(S34).
비교결과, 감지전류가 미리 설정된 한계전류를 초과하는 경우, 비교기(OP1)는 클럭 인터럽트 형태의 전류제한 신호를 발생하여 제어부(60)로 전달한다(S35).
그러면, 제어부(60)의 전류제한부(61)는 전류제한 신호에 따라 게이트 출력을 오프 시켜 모터(2)에 공급되는 전류를 상기 한계전류 미만으로 제한한다(S36).
이어서, 제어부(60)는 다시 제 S31단계로 진행하여 PWM 인터럽트 신호에 따라 게이트 출력을 온 시킨 후 모터(2) 구동이 종료될 때까지 지속적으로 전원이상 여부를 진단한다.
이에 따라, 본 발명은 클럭 인터럽트 형태의 전류제한 신호에 따라 게이트 출력을 온/오프 시켜 모터에 한계전류를 초과하는 전류가 공급되는 것을 차단하여 모터의 손상 및 고장을 방지할 수 있다.
다시 도 3의 제 S40단계에서, 제어부(60)의 도어구동 제어부(63)는 전원공급부(20)로부터 공급되는 구동전원을 이용해 모터(2)를 구동하면서 가속/정속/제동/감속 제어한다.
이때, 도어(1)가 슬라이드 이동하는 안내레일에 설치된 도어위치 감지부(50)는 도어(1)가 감지되면 인터럽트 형태의 감지신호를 제어부(60) 및 부하량 산출부(50)로 전달한다(S50).
그러면, 부하량 산출부(51)는 감지신호가 전달되면 내부에 구비된 타이머를 이용해 펄스의 시간길이를 정밀하게 측정하여 도어(1)의 이동속도를 계산하고, 계산된 도어(1)의 이동속도 변화량을 이용해 부하량 변화를 산출한다(S60).
이에 따라, 제어부(60)의 보호동작제어부(64)는 산출된 부하량에 따른 부하 증가량이 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 경우(S70), 사람이나 물건이 도어에 끼인 것으로 판단하고, 모터를 역방향으로 구동시켜 도어(1)를 개방한 후 일정 시간이 경과하면 다시 폐쇄하는 보호동작을 실행하도록 모터(2)의 구동을 제어한다(S80).
다시 말하면, 사람이나 물건이 도어(1)에 끼여서 도어(1)의 이동속도가 급격하게 감소하게 됨에 따라 도어위치 감지부(50)의 감지신호를 이용해 부하량 산출부(51)에서 산출된 부하는 급격하게 증가한다.
이때, 도어(1)의 정상 동작 여부를 판단하는 정상범위는 실험치에 의해 설정되며, 관리자에 의해 자동문이 설치되는 장소에 따라 다양한 값으로 변경될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 도어의 이동속도를 이용해 부하량을 산출하고, 산출된 부하량이 급격하게 증가하는 경우 보호동작을 실행하여 통행자나 물건이 자동문에 끼이는 안전사고를 방지할 수 있다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 DC 모터에 비해 출력효율이 높은 BLDC 모터를 자동문에 적용하고, 상용교류전원을 이용해 BLDC 모터를 구동함에 따라 모터에 공급되는 전류를 높여 전류소모를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1: 도어 2: 모터
10: 모터 제어장치 20: 전원공급부
21: 노이즈 필터회로 22: 정류회로
23: 전원변환회로 24: SMPS
25: 게이트 드라이브 IC 26: 과전류 보호회로
30: 전원감지부 31: 전압감지부
32: 전류감지부 40: 로터위치 감지부
50: 도어위치 감지부 51: 부하량 산출부
60: 제어부 61: 전류제한부
62: 전압보상부 63: 도어구동 제어부
64: 보호동작 제어부

Claims (10)

  1. 자동문에 설치된 BLDC 모터의 구동을 제어하는 자동문용 모터 제어장치에 있어서,
    상용교류전원을 공급받아 고전압의 구동전원으로 변환하여 상기 모터에 공급하는 전원공급부,
    상기 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 전원감지부,
    상기 모터 내부에 구비되어 로터의 위치를 감지하는 로터위치 감지부,
    상기 모터 구동에 의해 이동하는 도어의 위치를 감지하는 도어위치 감지부,
    상기 도어위치 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 부하량을 산출하는 부하량 산출부 및
    상기 전원감지부와 로터위치 감지부의 감지신호 및 부하량 산출부로부터 산출된 부하량에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 전원공급부는
    상기 상용교류전원의 노이즈 성분을 필터링하는 노이즈 필터회로,
    상기 상용교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로,
    상기 정류회로에서 정류된 직류전원의 전압레벨을 변환하는 전원변환회로 및
    상기 정류된 직류전원을 상기 모터제어장치의 구동전원으로 변환하는 SMPS 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전원변환회로는
    전력 스위칭 소자와 게이트 구동 집적회로, 제어회로 및 보호회로를 구비한 지능형 전력모듈인 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전원감지부는 상기 모터에 인가되는 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 전압감지부와 전류감지부를 포함하고,
    상기 전류감지부는
    상기 전원공급부와 모터 사이에 연결되는 분배저항,
    상기 분배저항의 출력단과 기저전위라인 사이에 직렬 연결되는 제 1저항과 제 1커패시터,
    구동전원라인과 기저전위라인 사이에 직렬 연결되는 제 2저항과 제 2커패시터,
    상기 제 2커패시터에 병렬 연결되는 제 3저항 및
    상기 제 1저항과 제 1커패시터 사이에서 입력되는 감지전압과 상기 제 3저항 을 통해 인가되는 기준전압을 비교하는 비교기를 포함하고,
    상기 비교기는 상기 감지전압이 상기 기준전압을 초과하는 경우, 클럭 인터럽트 형태의 전류제한 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제어부는
    과전류 발생시 상기 전류제한 신호와 PWM 인터럽트 신호에 따라 상기 전원변환회로의 게이트를 온, 오프 상태로 전환하도록 제어하는 전류제한부,
    상기 전압감지부로부터 전달되는 감지전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하여 상기 모터에 공급되는 구동전압을 보상하는 전압보상부,
    상기 도어위치 감지부의 감지신호에 기초해 상기 도어의 위치를 산출한 후 산출된 위치에 따라 가속, 정속, 제동, 감속 제어를 수행하는 도어구동 제어부 및
    상기 부하량 산출부로부터 산출된 부하 증가량이 미리 설정된 범위를 초과하는 경우 보호동작을 실행하도록 상기 모터의 구동을 제어하는 보호동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어장치.
  5. (a) 상용교류전원을 BLDC 모터의 구동전원으로 변환하는 단계,
    (b) 상기 구동전원을 이용하여 모터를 구동하는 단계,
    (c) 상기 모터 구동에 의해 이동하는 도어의 위치를 감지하는 단계,
    (d) 상기 제 (c)단계에서 감지된 도어의 이동속도에 기초하여 부하량을 산출하는 단계 및
    (e) 상기 제 (d)단계에서 산출된 부하량이 미리 설정된 범위를 초과하는 경우, 미리 설정된 보호동작을 실행하는 단계를 포함하고,
    상기 제 (b)단계는
    (b1) PWM 인터럽트 신호를 발생하여 상기 구동전원을 스위칭하는 전원변환회로의 게이트 출력을 온 시키는 단계,
    (b2) 상기 구동전원의 전압과 전류를 감지하는 단계,
    (b3) 상기 제 (b2)단계에서 감지된 구동전류가 미리 설정된 한계전류를 초과하는 경우, 클럭 인터럽트 형태의 전류제한 신호를 발생하는 단계,
    (b4) 상기 전류제한 신호에 따라 상기 게이트 출력을 오프 시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 (b4)단계에서 오프된 상기 게이트 출력은 상기 PWM 인터럽트 신호에 의해 다시 온 되는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 (b)단계는
    상기 제 (b2)단계에서 감지된 구동전압이 미리 설정된 기준전압보다 낮은 경우, PWM 제어신호의 듀티값을 증가시키고, 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 높은 경우 상기 PWM 제어신호의 듀티값을 감소시켜 상기 구동전압을 일정하게 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 (a)단계는
    (a1) 상기 상용교류전원을 구동전원으로 변환하는 도중에 발생되는 과전류를 차단하는 단계,
    (a2) 상기 과전류가 미리 설정된 시간 이상 지속적으로 발생하면 고장모드로 진입하는 단계 및
    (a3) 상기 모터의 구동을 중지시키고 고장발생사실을 제어부로 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 제 (c)단계는
    상기 도어가 감지되면 인터럽트 형태의 감지신호를 발생하여 제어부 및 부하량 산출부로 전달하는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 (d)단계는
    (d1) 상기 제 (c)단계의 감지신호를 전달받아 내부에 구비된 타이머를 이용해 펄스의 시간길이를 측정하여 상기 도어의 이동속도를 계산하는 단계와
    (d2) 상기 제 (d1)단계에서 계산된 이동속도 변화량을 이용해 부하량 변화를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 제 (e)단계에서 실행되는 보호동작은
    상기 모터를 역방향으로 회전시켜 상기 도어를 개방시킨 후 일정 시간이 경과하면 다시 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 자동문용 모터 제어방법.
KR1020100119302A 2010-11-29 2010-11-29 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법 KR101020603B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100119302A KR101020603B1 (ko) 2010-11-29 2010-11-29 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100119302A KR101020603B1 (ko) 2010-11-29 2010-11-29 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101020603B1 true KR101020603B1 (ko) 2011-03-09

Family

ID=43938604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100119302A KR101020603B1 (ko) 2010-11-29 2010-11-29 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101020603B1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102309159A (zh) * 2011-04-15 2012-01-11 梁建成 一种电动多功能浴室柜
CN102309160A (zh) * 2011-04-15 2012-01-11 梁建成 一种电动多功能浴室柜的控制方法
KR101194628B1 (ko) 2011-04-20 2012-10-29 주식회사 텍센 안전기능이 향상된 자동문 콘트롤러
KR20160054750A (ko) * 2014-11-07 2016-05-17 (주) 베삼코리아 화재시 반자동으로 전환되는 자동문
KR20180071656A (ko) 2016-12-20 2018-06-28 배유근 인버터 제어를 이용한 통합 컨트롤러
KR102045147B1 (ko) * 2018-05-24 2019-11-14 박준우 자동 문 개폐장치
KR102118508B1 (ko) 2019-01-23 2020-06-03 (주)에이치에스지 자동문용 기어드모터 조립체
KR102574474B1 (ko) * 2023-04-26 2023-09-06 포스인주식회사 공연장 무대장치의 방화막 구동을 위한 bldc 모터의 저소음 인버터
KR102666555B1 (ko) * 2023-09-05 2024-05-17 인터콘시스템스 주식회사 철도차량 출입문 및 승강문용 모터의 브레이크 제어 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000234471A (ja) 1999-02-16 2000-08-29 Nippon Jido Door Kk 自動ドアの開閉制御装置
KR20010086914A (ko) * 2000-03-04 2001-09-15 구자홍 비엘디씨 모터의 위치 검지회로
JP2007192019A (ja) 2007-03-08 2007-08-02 Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd 自動ドアの開閉制御装置
JP2007252066A (ja) 2006-03-15 2007-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置およびモータ駆動方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000234471A (ja) 1999-02-16 2000-08-29 Nippon Jido Door Kk 自動ドアの開閉制御装置
KR20010086914A (ko) * 2000-03-04 2001-09-15 구자홍 비엘디씨 모터의 위치 검지회로
JP2007252066A (ja) 2006-03-15 2007-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置およびモータ駆動方法
JP2007192019A (ja) 2007-03-08 2007-08-02 Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd 自動ドアの開閉制御装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102309159A (zh) * 2011-04-15 2012-01-11 梁建成 一种电动多功能浴室柜
CN102309160A (zh) * 2011-04-15 2012-01-11 梁建成 一种电动多功能浴室柜的控制方法
KR101194628B1 (ko) 2011-04-20 2012-10-29 주식회사 텍센 안전기능이 향상된 자동문 콘트롤러
KR20160054750A (ko) * 2014-11-07 2016-05-17 (주) 베삼코리아 화재시 반자동으로 전환되는 자동문
KR101645970B1 (ko) * 2014-11-07 2016-08-08 (주) 베삼코리아 화재시 반자동으로 전환되는 자동문
KR20180071656A (ko) 2016-12-20 2018-06-28 배유근 인버터 제어를 이용한 통합 컨트롤러
KR102045147B1 (ko) * 2018-05-24 2019-11-14 박준우 자동 문 개폐장치
KR102118508B1 (ko) 2019-01-23 2020-06-03 (주)에이치에스지 자동문용 기어드모터 조립체
KR102574474B1 (ko) * 2023-04-26 2023-09-06 포스인주식회사 공연장 무대장치의 방화막 구동을 위한 bldc 모터의 저소음 인버터
KR102666555B1 (ko) * 2023-09-05 2024-05-17 인터콘시스템스 주식회사 철도차량 출입문 및 승강문용 모터의 브레이크 제어 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101020603B1 (ko) 자동문용 모터 제어장치 및 제어방법
US10148188B2 (en) Clamp voltage detection and over-voltage protection for power supply topologies
US9812972B2 (en) Wake up management circuit for a switching converter and related wake up method
US8537574B2 (en) Power source controlling semiconductor integrated circuit and insulated direct-current power source device
JP4040592B2 (ja) モーター電源供給装置
KR101510181B1 (ko) 전원공급회로
TWI523381B (zh) System controller, signal generator and method for protecting a power converter and a method for protecting a signal of a power converter
CN104682740B (zh) 同步整流控制器
US20070075697A1 (en) Step-down switching regulator
US9742289B2 (en) Integrated circuit and switching power-supply device
US8310795B2 (en) Power factor correction type switching power supply unit
US20120218787A1 (en) Stabilized voltage power supply
US20070045286A1 (en) Switching power supply and method for stopping supply of electricity when switching power supply exceeds rated capacity
KR20130037486A (ko) 전원 공급 장치
CN105978340A (zh) 电源转换器、开关控制电路及电流感测电阻短路侦测方法
CN102931894A (zh) 动态调整无刷直流马达在换相期间空载时间的方法及装置
CN103683950A (zh) 开关电源装置
US20080309282A1 (en) Restart control of an A.C. motor drive
WO2018126167A1 (en) Primary side burst mode controller for llc converter
KR20040041201A (ko) 모터전원공급장치 및 모터전원공급방법
US9525353B2 (en) Switching power-supply device for performing control of output voltage switching operation
JP2015106980A (ja) モータ駆動装置及びモータ制御方法
KR100928939B1 (ko) 전자접촉기의 코일 구동회로
KR102060068B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
CN102789252A (zh) 电流供应方法以及电流供应系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee