KR101034691B1 - 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너의속도검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너(governer)의 속도검출장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 디지털 가버너의 속도검출장치는 엔진의 속도를 감지할 수 있는 마그네틱 픽업 센서를 사용하여 일정한 엔진속도의 검출주기(T1)에 따라 센서가 발생시키는 펄스의 수를 카운팅하는 펄스 카운터와 현재 검출주기에서 첫번째 펄스가 발생된 시점부터 다음 검출주기에서 펄스가 처음 발생될 때까지의 시간(T2)을 카운팅하는 클럭 카운터를 포함하고, 두 카운터에서 카운팅된 값을 통해 엔진속도를 검출할 수 있도록 이루어진다.

본 발명에 따르면, 엔진속도의 검출주기(T1) 동안 발생되는 펄스의 수를 카운팅할뿐만 아니라 그 펄스들이 발생되는데 걸리는 시간을 함께 카운팅함으로서 카운팅된 펄스가 발생되는데 걸리는 시간을 정확하게 판단할 수 있도록 하여 엔진속도 검출에서 발생될 수 있는 오차를 없앨 수 있고, 이로써 보다 정밀한 엔진제어를 가능하게 해 준다.

마그네틱 픽업 센서, 가버너, 엔진, 속도, 카운터

Description

마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너의 속도검출장치{ Apparatus for detecting the velocity of a digital governer using a magnetic pickup sensor }

도 1은 종래 디지털 가버너의 속도검출방식을 설명하기 위한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 속도검출방식을 설명하기 위한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 속도검출장치의 바람직한 일 실시예를 나타낸 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 엔진 20 : 플라이 휠

30 : 마그네틱 픽업 센서 40 : 클럭 발생기

50 : DSP 51 : 속도검출 제어부

52 : 펄스 카운터 53 : 클럭 카운터

54 : 속도 연산부 60 : 엔진 제어부

엔진의 구동을 제어하는 디지털 가버너(governer)에 있어서 엔진의 속도를 감지할 수 있는 마그네틱 픽업 센서를 사용하여 일정한 엔진속도의 검출주기(T1)에 따라 센서가 발생시키는 펄스의 수를 카운팅할 뿐만 아니라 현재 검출주기에서 첫번째 펄스가 발생된 시점부터 다음 검출주기에서 펄스가 처음 발생될 때까지의 시간(T2)을 함께 카운팅함으로서 카운팅된 펄스가 발생되는데 걸리는 시간을 정확하게 판단하여 엔진속도 검출에서 발생될 수 있는 오차를 없앨 수 있는 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너의 속도검출 장치에 관한 것이다.

디지털 가버너는 엔진이 안정한 회전수를 유지할 수 있도록 엔진의 속도를 체크하면서 엔진을 제어하는 장치로서, 기계식 가버너의 경우에는 스프링의 값에 의해 엔진을 제어함으로서 안정적인 엔진의 회전수를 유지하기가 힘들지만 디지털 가버너는 실질적인 속도값을 검출하여 엔진을 제어하므로 엔진 회전수 변화에 대한 빠른 응답성과 정밀제어를 가능하게 해 준다.

마그네틱 픽업 센서는 엔진속도를 검출하기 위해 디지털 가버너에서 일반적으로 사용되는 센서로서 엔진에 연결된 플라이 휠(flywheel)과 연동하도록 구성된다. 플라이 휠은 엔진과 연결되어 회전이 원할하게 이루어지도록 하는 역할을 수행하며, 엔진의 구동에 의해 플라이 휠이 회전하게 되면 마그네틱 픽업 센서는 회전에 대응하는 펄스를 발생시켜 그 회전수을 알려준다.

도 1은 종래 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너의 속도검출방식을 도시한 것이다. 도 1a를 참조하면, 플라이 휠의 회전에 따라 마그네틱 픽업 센 서가 발생시킨 펄스는 일정한 엔진속도의 검출주기(T1) 동안 펄스 카운터에서 카운팅된다. 그리고 그 카운팅된 값과 검출주기(T1)는 엔진속도를 연산하는데 사용되어 엔진의 제어를 가능하게 한다.

여기서, 이하 도면에 도시되어 있는 T1-1, T1-2, T1-3, T1-4는 T1을 달리 표현한 것으로 이는 도면의 설명을 위해 구별하여 표시한 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이 T1-1, T1-2의 검출주기 동안 카운팅되는 2개의 펄스가 T1-3, T1-4의 검출주기에서는 1개로 변화된 것은 엔진의 제어에 의해서 엔진속도가 변화하여 플라이 휠의 회전수가 달라졌다는 것을 보여주는 하나의 예이다.

이때, 도 1b를 참조하면 T1-1의 검출주기 동안 마그네틱 픽업 센서에서 발생되는 2개의 펄스를 펄스 카운터가 카운팅하고 T1-2의 검출주기에서도 역시 2개의 펄스를 카운팅할 수가 있다. 하지만 T1-2의 검출주기에서 카운팅된 펄스 중 하나는 T1-2와 T1-3의 검출주기 사이에서 발생하여 이 펄스를 T1-2의 검출주기 동안 발생된 펄스로 계산하여 엔진속도를 검출하면 실제 엔진속도와는 약간의 오차를 나타낼 수 있고 T1-3의 검출주기에도 이와 마찬가지로 영향을 미치게 되어 정확한 엔진속도 검출이 이루어지기 힘들어진다.

즉, 일정한 엔진속도의 검출주기(T1)와 엔진속도에 따라 마그네틱 픽업 센서에서 발생시키는 펄스 간에는 서로 동기가 맞도록 이루어진 것이 아니므로 이와 같은 오차가 발생되어 정확한 엔진속도 검출을 어렵게 할 가능성이 높다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔 진의 구동을 제어하는 디지털 가버너(governer)에 있어서 엔진의 속도를 감지할 수 있는 마그네틱 픽업 센서를 사용하여 일정한 엔진속도의 검출주기(T1)에 따라 센서가 발생시키는 펄스의 수를 카운팅할 뿐만 아니라 현재 검출주기에서 첫번째 펄스가 발생된 시점부터 다음 검출주기에서 펄스가 처음 발생될 때까지의 시간(T2)을 함께 카운팅함으로서 카운팅된 펄스가 발생되는데 걸리는 시간을 정확하게 판단하여 엔진속도 검출에서 발생될 수 있는 오차를 없앨 수 있는 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너의 속도검출 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너의 속도검출 장치는 엔진에 연결된 플라이 휠과 연동하여 플라이 휠의 회전에 따른 펄스를 발생하는 마그네틱 픽업 센서; 상기 마그네틱 픽업 센서에서 발생하는 펄스 수를 카운팅하는 펄스 카운터; 일정한 주기로 클럭을 발생하는 클럭 발생기; 상기 클럭 발생기에서 발생하는 클럭 수를 카운팅하는 클럭 카운터; 엔진속도의 검출주기(T1)에 따라 상기 센서에서 발생되는 펄스를 상기 펄스 카운터가 카운팅하도록 하고, 현재 검출주기에서 첫번째 펄스가 발생된 시점부터 다음 검출주기에서 첫번째 펄스가 발생된 시점까지 상기 클럭 발생기에서 발생되는 클럭을 상기 클럭 카운터가 카운팅하도록 제어하는 속도검출 제어부; 및 상기 펄스 카운터와 클럭 카운터에서 카운팅한 값과 상기 클럭발생기의 클럭주기를 이용하여 엔진속도를 연산하는 속도 연산부를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 엔진속도 연산은 엔진의 RPM(Rotation per minute)을 구하는 것으로서, 상기 펄스 카운터에서 카운팅한 값을 통해 상기 플라이 휠의 회전수를 연 산하고 상기 클럭 카운터에서 카운팅한 값과 상기 클럭발생기의 클럭주기를 통해 상기 클럭 카운터가 클럭을 카운팅한 시간을 연산하여 상기 두 연산된 값을 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 펄스 카운터와 상기 클럭 카운터는 각각 카운팅을 시작하는 시점인 상기 검출주기(T1)의 시작시점과 상기 검출주기(T1)에서 첫번째 펄스가 발생되는 시점에서 초기값으로 리셋되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 속도검출 제어부, 상기 펄스 카운터, 상기 클럭 카운터, 및 상기 속도 연산부는 하나의 DSP(Digital signal processor) 칩을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 가버너의 속도검출방식은 엔진속도에 따라 마그네틱 픽업 센서에서 발생시키는 펄스를 일정한 엔진속도 검출주기(T1)에 따라 펄스 카운터가 카운팅하도록 한다. 펄스 카운터는 펄스의 발생시점 즉 펄스의 라이징 에지(Rising edge)에서 펄스를 카운팅하고 검출주기(T1) 동안 몇 개의 펄스가 발생되었는지를 알려줄 수가 있다.

여기서, 도 2에 도시되어 있는 T2-1, T2-2, T2-3은 T2을 달리 표현한 것으로 이는 도면의 설명을 위해 구별하여 표시한 것이다.

마그네틱 픽업 센서에서 발생되는 펄스는 일정한 엔진속도의 검출주기(T1)에 맞추어 발생되는 것이 아니다. 펄스의 발생에 영향을 미칠 수 있는 플라이 휠의 회전 또는 구조, 센서 자체에서 펄스를 발생시키는데 걸리는 시간 등과 같은 다양한 요인들에 의해서 불특정 시점에서 발생된다. 그러므로 이러한 펄스를 펄스 카운터가 현재 검출주기(T1) 동안 카운팅하는 경우에 현재 검출주기(T1)를 카운팅된 펄스가 실질적으로 발생되는데 걸리는 시간으로 여기는 것은 엔진속도 검출에 있어서 오차를 발생시킬 수가 있다.

그래서 일정한 주기의 클럭을 발생시키는 클럭 발생기와 연동하도록 하여 현재 검출주기에서 첫번째 펄스의 발생시점부터 다음 검출주기에서 펄스가 처음 발생될 때까지의 시간(T2) 동안 클럭 카운터가 클럭을 카운팅하도록 한다. 이러한 클럭 카운터는 마그네틱 픽업 센서에서 발생되는 펄스에 대해서 특정 펄스와 펄스사이의 시간 간격이 얼마나 되는지를 알려주는데 이용되는 것으로 카운팅한 클럭의 주기와 클럭 카운터가 카운팅한 값을 이용하여 알 수 있다.

이를 통해 T1-2와 T1-3의 검출주기 사이에서 펄스가 발생되는 경우에서도 그 펄스가 카운팅되는 T1-2의 검출주기에서 그 펄스가 발생되는데 걸리는 시간이 함께 고려된 T2-2의 시간을 이용하여 엔진속도를 검출하도록 한다. 또한 이와 마찬가지로 T1-3의 검출주기에서 카운팅된 1개의 펄스에 대해서도 T1-3의 검출주기에서 그 펄스가 처음 발생되는 시점부터 다음 검출주기인 T1-4에서 펄스가 처음 발생될 때까지의 T2-3 시간을 이용하여 정확한 속도검출이 이루어지도록 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 가버너의 속도검출장치에서 마그네틱 픽업 센서(30)는 엔진(10)에 연결되어 있는 플라이 휠(20)과 연동하여 엔진(10) 의 속도에 따라 회전하는 플라이 휠(20)을 감지하여 펄스를 발생시킨다. 발생된 펄스는 펄스를 카운팅하는 펄스 카운터(52)로 전송되고, 속도검출 제어부(51)는 엔진속도의 검출주기(T1)에 따라 펄스 카운터(52)가 전송받은 펄스를 카운팅하도록 한다. 이때, 펄스 카운터(52)는 현재 검출주기(T1) 동안 처음 카운팅하는 펄스의 시작시점에서 이를 알리는 신호를 속도검출 제어부(51)에 전송하고 속도검출 제어부(51)는 그 신호에 의해서 클럭 카운터(53)가 자신과 연동되어 있는 클럭 발생기(40)에서 발생되는 클럭의 수를 카운팅하도록 한다.

그리고 나서, 현재 검출주기(T1)가 끝나면 속도검출 제어부(51)는 펄스 카운터(52)에서 카운팅된 값이 엔진속도를 연산하는 속도 연산부(54)로 전송되도록 하면서 이와 동시에 펄스 카운터(52)를 다시 초기값으로 리셋(Reset)시켜 다음 검출주기(T1) 동안 발생되는 펄스를 새롭게 카운팅하도록 제어한다. 또한 클럭 카운터(53)에 대해서는 다음 검출주기(T1) 동안 펄스 카운터(52)가 처음 카운팅하는 펄스의 시작시점에서 이를 알리는 신호를 전송하였을 때 그 때까지 카운팅된 값을 속도 연산부(54)로 전송시키고 이와 동시에 클럭 카운터(53)가 다시 초기값으로 리셋되도록 하여 새롭게 카운팅을 시작할 수 있게 한다.

속도 연산부(54)는 펄스 카운터(52)와 클럭 카운터(53)에서 카운팅한 값이 입력되면 펄스 카운터(52)에서 카운팅한 값을 통해 플라이 휠(20)의 회전수가 얼마나 되는지를 연산한다. 또한 클럭 카운터(53)에서 카운팅한 값과 클럭주기를 통해 클럭 카운터(53)가 카운팅한 시간을 연산하여 그 시간동안 플라이 휠(20)이 얼마나 회전하였는지를 RPM(Rotation per minute)과 같은 방식으로 구하게 되는데, 다음에 도시되는 수학식을 통해 이를 설명할 수가 있다.

속도(RPM) = {(펄스 카운터 값에 대응하는 플라이 휠의 회전수)/(클럭 카운터 값*클럭주기)} * 60

그리고 엔진 제어부(60)는 속도 연산부(54)에서 검출된 엔진 속도값을 전송받아 이를 확인하고 현재 엔진의 구동 상태를 제어함으로서 엔진이 안정된 회전수를 유지하도록 해 준다.

한편 본 발명에 따른 속도검출 제어부(51), 펄스 카운터(52), 클럭 카운터(53), 및 속도 연산부(54)를 하나의 DSP(Digital signal processor)(50)칩 상에서 동작되도록 구성할 수가 있는데, 이로써 본 발명에 따른 속도검출장치를 간단하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 동작에 필요한 임의의 값들을 프로그램밍을 통해 쉽게 변경할 수가 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 일정한 엔진속도의 검출주기와 마그네틱 픽업 센서에서 발생시키는 펄스가 서로 동기가 맞지 않을 경우에도 펄스 카운터에서 카운팅되는 펄스가 발생되는데 걸리는 시간을 연산함으로서 보다 정확한 엔진속도값을 검출하여 정밀한 엔진제어를 가능하게 해 준다.

Claims (4)

1. 엔진에 연결된 플라이 휠과 연동하여 플라이 휠의 회전에 따른 펄스를 발생하는 마그네틱 픽업 센서;

   상기 마그네틱 픽업 센서에서 발생하는 펄스 수를 카운팅하는 펄스 카운터;

   일정한 주기로 클럭을 발생하는 클럭 발생기;

   상기 클럭 발생기에서 발생하는 클럭 수를 카운팅하는 클럭 카운터;

   엔진속도의 검출주기(T1)에 따라 상기 센서에서 발생되는 펄스를 상기 펄스 카운터가 카운팅하도록 하고, 현재 검출주기에서 첫번째 펄스가 발생된 시점부터 다음 검출주기에서 첫번째 펄스가 발생된 시점까지 상기 클럭 발생기에서 발생되는 클럭을 상기 클럭 카운터가 카운팅하도록 제어하는 속도검출 제어부; 및

   상기 펄스 카운터와 클럭 카운터에서 카운팅한 값과 상기 클럭발생기의 클럭주기를 이용하여 엔진속도를 연산하는 속도 연산부를 포함하여 이루어지는 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너 속도검출 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 엔진속도 연산은

   엔진의 RPM을 구하는 것으로서, 상기 펄스 카운터에서 카운팅한 값을 통해 상기 플라이 휠의 회전수를 연산하고 상기 클럭 카운터에서 카운팅한 값과 상기 클럭발생기의 클럭주기를 통해 상기 클럭 카운터가 클럭을 카운팅한 시간을 연산하여, 상기 두 연산된 값을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네틱 픽업 센서 를 사용하는 디지털 가버너 속도검출장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 펄스 카운터와 상기 클럭 카운터는

   각각 카운팅을 시작하는 시점인 상기 검출주기(T1)의 시작시점과 상기 검출주기(T1)에서 첫번째 펄스가 발생되는 시점에서 초기값으로 리셋되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너 속도검출장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 속도검출 제어부, 상기 펄스 카운터, 상기 클럭 카운터, 및 상기 속도 연산부는 하나의 DSP(Digital signal processor) 칩을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 픽업 센서를 사용하는 디지털 가버너 속도검출장치.

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