KR101134423B1 - Step motor control device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스텝모터에 인가되는 구동전류에 따라 구동부에 입력되는 구동펄스를 제어하여 탈조된 만큼 각도를 보상하는 스텝모터 제어 장치에 관한 것으로서, 구동부로부터 스텝모터에 인가되는 구동전류의 크기에 따라 하이 신호 또는 로우 신호를 출력하는 탈조 검출부 및 탈조 검출부의 출력에 따라 구동펄스를 조절하여 구동부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a step motor control apparatus for compensating an angle as much as it is out of control by controlling a driving pulse input to the driving unit according to the driving current applied to the step motor. It characterized in that it comprises a control unit for outputting to the driving unit by adjusting the driving pulse in accordance with the output of the lock-out detection unit and output signal or low signal.

Description

스텝모터 제어 장치{STEP MOTOR CONTROL DEVICE}Step Motor Control Device {STEP MOTOR CONTROL DEVICE}

본 발명은 스텝모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스텝모터에 인가되는 구동전류에 따라 구동부에 입력되는 구동펄스를 제어하여 탈조된 만큼 회전 각도를 보상하는 스텝모터 제어 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a step motor, and more particularly, to a step motor control device for compensating a rotation angle as much as a step out by controlling the drive pulse input to the drive unit in accordance with the drive current applied to the step motor.

스텝 모터(STEP MOTOR)는 외부로부터 주어지는 펄스 신호에 대해 정해진 소정 각도(STEP ANGLE)로 회전되는 모터이다. 이러한 스텝 모터는 최근 들어 FA(FACTORY AUTOMATION) 또는 OA(OFFICE AUTOMATION) 기기 등의 핵심구동원으로 널리 사용되고 있고 그 수요가 날로 증가되고 있다. 특히, 고속과 저속의 광범위한 속도 대역에서 높은 정밀도의 위치제어 및 저소음 특성이 요구되는 것에 널리 사용되고 있다.The step motor is a motor that rotates at a predetermined angle STEP ANGLE to a pulse signal given from the outside. These step motors have recently been widely used as a key driver for FA (FACTORY AUTOMATION) or OA (OFFICE AUTOMATION) devices, and the demand is increasing day by day. In particular, it is widely used for high precision position control and low noise characteristics in a wide range of speed bands of high speed and low speed.

스텝 모터를 구동하는 방식은 여자 방식과 구동 방식의 조합으로 분류한다. 즉 한 번에 몇 개의 상에 동시에 전류를 흘리느냐에 따라 1상 여자 방식, 2상 여자 방식, 3상 여자 방식 및 4상 여자 방식 등으로 여자 방식이 분류되고, 한 상에 흐르는 전류 방향이 고정되느냐(유니폴라), 방향이 바뀌느냐(바이폴라)에 따라 구동 방식이 분류된다.The method of driving a step motor is classified into a combination of an excitation method and a drive method. That is, the excitation method is classified into one-phase excitation method, two-phase excitation method, three-phase excitation method and four-phase excitation method according to how many phases simultaneously flow current, and is the direction of current flowing in one phase fixed? (Unipolar) or direction change (bipolar), the driving method is classified.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
The above technical configuration is a background art for helping understanding of the present invention, and does not mean a conventional technology well known in the art.

스텝모터는 오픈 루프(OPEN-LOOP) 각도 제어시, 부하가 과다하거나 빠른 속도로 제어할 경우, 탈조(STEPPING OUT)가 발생한다. In case of controlling the open-loop angle, the stepper motor generates a stepping out when the load is excessive or controlled at a high speed.

탈조란 스텝모터에 인가된 펄스만큼 회전하지 않는 이상 현상을 말한다.Disassembly is an abnormal phenomenon that does not rotate by the pulse applied to the step motor.

이와 같은 탈조를 방지하기 위해, 종래에는 광학식 또는 마그네틱 타입의 엔코더를 설치하였다. In order to prevent such a step out, conventionally, the optical or magnetic type encoder was provided.

그러나, 광학식 엔코더는 오일이 비산되는 조건에서는 사용하기 어렵다. 게다가, 광학식 엔코더나 마그네틱 타입의 엔코더는 고가의 측정장치이므로 원가 상승의 원인이 되며, 그 크기로 인해 장착이 어려운 문제점이 있었다.However, optical encoders are difficult to use in conditions where oil is scattered. In addition, since the optical encoder or the magnetic type encoder is an expensive measuring device, it causes a cost increase, and due to its size, it is difficult to install.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 구동부에서 스텝모터의 각 상으로 입력되는 전류에 대한 검출전압과 기준전압을 비교기로 비교하고 비교기로부터 출력되는 하이 신호의 개수만큼 구동부에 구동펄스를 더 입력하여 탈조된 만큼 회전 각도를 보상하는 스텝모터 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and compares the detected voltage and the reference voltage for the current input to each phase of the step motor from the driver with a comparator and drives the drive pulses by the number of high signals output from the comparator. It is an object of the present invention to provide a step motor control device for compensating the rotation angle by a further input to the out of step.

본 발명에 의한 스텝모터 제어 장치는 구동부에서 스텝모터로 인가되는 구동전류의 크기에 따라 하이 신호 또는 로우 신호를 출력하는 탈조 검출부; 및 상기 탈조 검출부의 출력에 따라 구동펄스를 조절하여 상기 구동부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, a step motor control apparatus includes: a step out detection unit configured to output a high signal or a low signal according to a magnitude of a driving current applied from a driving unit to a step motor; And a control unit for adjusting the driving pulse according to the output of the forgery detecting unit and outputting the driving pulse to the driving unit.

본 발명의 상기 탈조 검출부는 일측이 상기 스텝모터의 신호선에 연결되어 상기 구동전류에 따른 검출전압을 출력하는 션트 저항; 및 상기 션트 저항으로부터 출력된 상기 검출전압과 기준전압을 비교하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forgery detecting unit of the present invention is connected to a signal line of one side of the step motor and a shunt resistor for outputting a detection voltage according to the driving current; And a comparator for comparing the detected voltage output from the shunt resistor with a reference voltage.

본 발명의 상기 탈조 검출부는 상기 스텝모터의 각 상의 신호선에 각기 개별적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. The out-of-step detection unit of the present invention is characterized in that each connected to the signal line of each phase of the step motor individually.

본 발명의 상기 제어부는 상기 탈조 검출부로부터 하이신호의 개수를 카운트하여 상기 하이신호의 개수 만큼 상기 구동부에 상기 구동펄스를 더 출력하는 것을 특징으로 한다.
The control unit of the present invention is characterized by counting the number of the high signal from the lock-out detection unit and further outputs the driving pulse to the drive unit by the number of the high signal.

본 발명은 구동부에서 스텝모터의 각 상으로 입력되는 전류에 대한 검출전압과 기준전압을 비교기로 비교하고 비교기로부터 출력되는 하이 신호의 개수만큼 구동부에 구동펄스를 더 입력하여 탈조된 만큼 회전 각도를 보상할 수 있다.
The present invention compares the detected voltage and the reference voltage for the current input to each phase of the step motor by the comparator and compensates the rotation angle as much as the number of high signals output from the comparator is further inputted to the drive to the drive unit. can do.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝모터 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈조 검출부의 회로도이다.1 is a block diagram of a step motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a tamper detection unit according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝모터 제어 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.Hereinafter, a step motor control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or custom. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝모터 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈조 검출부의 회로도이다.1 is a block diagram of a step motor control apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a circuit diagram of the step-out detection unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 스텝모터 제어 장치는 구동부(10), 탈조 검출부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.The step motor control apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention includes a driving unit 10, a step out detection unit 30, and a control unit 40.

탈조 검출부(30)는 스텝모터(20)에 인가되는 구동전류를 통해 스텝모터(20)의 탈조를 검출하는 것으로서, 스텝모터(20)에 인가되는 구동전류의 크기에 따라 하이 신호 또는 로우 신호를 출력한다.The out-of-gauge detection unit 30 detects out-out of the step motor 20 through the driving current applied to the step motor 20, and outputs a high signal or a low signal according to the magnitude of the drive current applied to the step motor 20. Output

탈조 검출부(30)는 션트 저항(R) 및 비교기(C)를 구비한다. 이러한 탈조 검출부(30)는 스텝모터(20)의 각 상의 신호선 각각에 개별적으로 연결된다.The forgery detecting unit 30 includes a shunt resistor R and a comparator C. FIG. The forgery detection unit 30 is individually connected to signal lines of respective phases of the step motor 20.

션트 저항(R)은 일측이 스텝모터(20)의 각 상의 신호선에 연결되어 각 상의 신호선으로부터 입력되는 구동전류를 검출전압으로 변환하여 비교기(C)로 출력한다. One side of the shunt resistor R is connected to a signal line of each phase of the step motor 20 to convert a driving current input from the signal line of each phase into a detection voltage and output the detected voltage to the comparator C.

비교기(C)는 션트 저항(R)으로부터 입력된 검출전압과 기준전압(Vref)을 비교하여 TTL 신호를 출력한다. 여기서, 비교기(C)는 반전단자에 기준전압(Vref)이 입력되고, 비반전단자에 검출전압이 입력된다.The comparator C outputs a TTL signal by comparing the detection voltage input from the shunt resistor R with the reference voltage Vref. In the comparator C, a reference voltage Vref is input to the inverting terminal and a detection voltage is input to the non-inverting terminal.

이러한 비교기(C)는 션트 저항(R)으로부터 출력된 검출전압이 기준전압(Vref)보다 크면 하이(HIGH) 신호를 출력하고, 션트 저항(R)으로부터 입력된 검출전압이 기준전압(Vref) 보다 작으면 로우(LOW) 신호를 출력한다. The comparator C outputs a high signal when the detected voltage output from the shunt resistor R is greater than the reference voltage Vref, and the detected voltage input from the shunt resistor R is greater than the reference voltage Vref. If it is small, it outputs a LOW signal.

통상, 스텝모터(20)에 탈조가 발생하면, 신호선을 통해 인가되는 구동전류가 정상동작에 비해 급격하게 증가한다. 따라서, 탈조 검출부(30)의 비교기(C)에 입력되는 전압은 구동전류에 비례하여 증가하게 된다. In general, when a step out of the step motor 20 occurs, the driving current applied through the signal line increases rapidly compared with the normal operation. Therefore, the voltage input to the comparator C of the out-of-gauge detection unit 30 increases in proportion to the driving current.

그러므로, 탈조 검출부(30)는 탈조 발생에 의해 증가된 검출전압과 기준전압(Vref)을 비교하여 검출전압이 기준전압(Vref) 보다 클 경우 하이 신호를 출력하여 탈조를 검출하게 된다.Therefore, the out-of-gauge detection unit 30 detects out-of-gauge by outputting a high signal when the detected voltage is greater than the reference voltage Vref by comparing the detection voltage increased by the out-of-count generation with the reference voltage Vref.

제어부(40)는 탈조 검출부(30)의 출력에 따라 구동펄스의 개수를 조절한다.The controller 40 adjusts the number of driving pulses in accordance with the output of the tamper detection unit 30.

제어부(40)는 탈조 검출부(30)로부터 TTL 신호가 입력되면, 이 TTL 신호에서 하이 신호의 개수를 카운트한다. 아울러, 카운트된 하이 신호의 개수 만큼 구동부(10)에 구동펄스를 더 입력한다. The controller 40 counts the number of high signals from the TTL signal when the TTL signal is input from the tamper detection unit 30. In addition, driving pulses are further input to the driving unit 10 as many as the number of counted high signals.

즉, 제어부(40)는 탈조가 발생하기 전에 입력하는 구동펄스의 개수에 상기한 카운트된 하이 신호의 개수를 더하여 구동펄스의 개수를 더욱 증가시키게 된다.That is, the controller 40 further increases the number of driving pulses by adding the counted high signal to the number of driving pulses input before the step out occurs.

통상, 스텝모터(20)는 구동펄스가 입력될 때마다 일정한 각도만큼 회전한다. 그러므로, 제어부(40)가 구동부(10)에 카운트된 하이 신호의 개수만큼 구동펄스를 더 증가시킴으로써, 스텝모터(20)는 카운트된 하이 신호의 개수에 대응하는 각도만큼 더 회전하게 되어 탈조된 만큼 회전 각도를 보상할 수 있게 된다.In general, the step motor 20 rotates by a predetermined angle each time a driving pulse is input. Therefore, the control unit 40 further increases the driving pulses by the number of the high signals counted to the driving unit 10, so that the step motor 20 is further rotated by an angle corresponding to the number of the counted high signals, so as to be out of order. The angle of rotation can be compensated.

구동부(10)는 제어부(40)로부터 입력된 구동펄스에 따라 구동전류를 출력하여 스텝모터(20)를 구동시킨다. The driving unit 10 outputs a driving current according to the driving pulse input from the control unit 40 to drive the step motor 20.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 스텝모터 제어 장치의 동작 과정을 설명한다.Hereinafter will be described the operation of the step motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

참고로, 스텝모터(20)가 정상적으로 동작할 때, 1.2A의 구동전류가 인가되고, 션트 저항(R)의 저항(R)값이 1Ω이며, 기준전압(Vref)이 1.5V인 경우를 예시로 설명한다.For reference, when the step motor 20 operates normally, a driving current of 1.2 A is applied, the resistance R value of the shunt resistor R is 1Ω, and the reference voltage Vref is 1.5V. Explain as.

먼저, 구동부(10)가 제어부(40)로부터 입력되는 구동펄스에 따라 스텝모터(20)의 각 상으로 1.2A의 구동전류를 인가한다. First, the driving unit 10 applies a driving current of 1.2 A to each phase of the step motor 20 according to the driving pulse input from the control unit 40.

이에 따라, 비교기(C)의 비반전단자에는 션트 저항(R)에 의해 1.2V의 검출전압이 입력된다. 한편, 비교기(C)의 반전단자에 입력되는 기준전압(Vref)은 1.5V이므로, 비교기(C)는 로우 신호를 출력한다. 따라서, 제어부(40)는 비교기(C)로부터 로우 신호가 입력되므로, 현재의 구동펄스를 유지하고, 그 결과 구동부(10)로부터 스텝모터(20)에 인가되는 구동전류를 유지된다.Accordingly, the detection voltage of 1.2 V is input to the non-inverting terminal of the comparator C by the shunt resistor R. On the other hand, since the reference voltage Vref input to the inverting terminal of the comparator C is 1.5V, the comparator C outputs a low signal. Therefore, since the low signal is input from the comparator C, the control unit 40 maintains the current driving pulse, and as a result, maintains the driving current applied from the driving unit 10 to the step motor 20.

한편, 이러한 과정에서, 과부하로 인해 스텝모터(20)에 탈조가 발생되면, 신호선을 통해 인가되는 구동전류가 증가하게 된다. On the other hand, in this process, if the step out of the step motor 20 due to overload, the driving current applied through the signal line is increased.

스텝모터(20)에 탈조가 발생하면, 구동전류는 급격히 증가하는데, 통상적으로 2~3A의 구동전류가 인가된다.When the step out is generated in the step motor 20, the driving current increases rapidly, and typically a driving current of 2 to 3 A is applied.

그러므로, 션트 저항(R)을 통해 2~3V의 검출전압이 비교기(C)의 비반전단자에 입력된다. 비교기(C)의 반전단자에 입력되는 기준전압(Vref)은 1.5V이므로, 비교기(C)는 하이 신호를 출력한다.Therefore, a detection voltage of 2 to 3 V is input to the non-inverting terminal of the comparator C through the shunt resistor R. Since the reference voltage Vref input to the inverting terminal of the comparator C is 1.5V, the comparator C outputs a high signal.

이와 같이, 비교기(C)로부터 하이 신호가 출력되면, 제어부(40)는 이 하이 신호를 카운트하고, 카운트된 하이 신호의 개수 만큼 구동펄스를 더 증가시켜 구동부(10)에 입력한다.As such, when the high signal is output from the comparator C, the control unit 40 counts the high signal, and further increases the driving pulses by the number of the counted high signals and inputs them to the driving unit 10.

그 결과, 구동부(10)는 제어부(40)로부터 입력된 구동펄스에 따라 구동전류를 스텝모터(20)에 인가하게 되므로, 스텝모터(20)의 탈조된 만큼 회전 각도를 보상한다. As a result, the driving unit 10 applies the driving current to the step motor 20 according to the driving pulse input from the control unit 40, thereby compensating the rotation angle as much as the step motor 20 is out of step.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is merely exemplary and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

10: 구동부 20: 스텝모터
30: 탈조 검출부 40: 제어부
R: 션트 저항 C: 비교기10: drive unit 20: step motor
30: forgery detecting unit 40: control unit
R: Shunt Resistance C: Comparator

Claims (4)

구동부에서 스텝모터로 인가되는 구동전류의 크기에 따라 하이 신호 또는 로우 신호를 출력하는 탈조 검출부; 및
상기 탈조 검출부의 출력에 따라 구동펄스를 조절하여 상기 구동부로 출력하는 제어부를 포함하되,
상기 탈조 검출부는
일측이 상기 스텝모터의 신호선에 연결되어 상기 구동전류에 따른 검출전압을 출력하는 션트 저항; 및 상기 션트 저항으로부터 출력된 상기 검출전압과 기준전압을 비교하는 비교기를 포함하고,
상기 제어부는 상기 탈조 검출부로부터 하이신호의 개수를 카운트하여 상기 하이신호의 개수 만큼 상기 구동부에 상기 구동펄스를 더 출력하는 것을 특징으로 하는 스텝모터 제어 장치.A step out detection unit for outputting a high signal or a low signal according to the magnitude of the driving current applied from the driver to the step motor; And
It includes a control unit for controlling the driving pulse in accordance with the output of the forgery detection unit to output to the drive unit,
The forgery detection unit
A shunt resistor having one side connected to the signal line of the step motor and outputting a detection voltage according to the driving current; And a comparator for comparing the detected voltage output from the shunt resistor with a reference voltage.
And the control unit counts the number of high signals from the lock-out detection unit and outputs the driving pulses to the driving unit as many as the number of the high signals. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 탈조 검출부는 상기 스텝모터의 각 상의 신호선에 각기 개별적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 스텝모터 제어 장치.
The step motor control apparatus according to claim 1, wherein the step-out detection unit is individually connected to signal lines of respective phases of the step motor.
삭제delete
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