KR101265502B1 - Feedback control system and method for actuator using gain amp - Google Patents

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KR101265502B1
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사두환
강경용
권주희
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(주)이미지스테크놀로지
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Abstract

PURPOSE: A feedback control system of an actuator using a gain amplifier and a controlling method thereof are provided to simplify a configuration by removing an analog controller block. CONSTITUTION: A first gain amplifier amplifies a target signal and a feedback signal. A second gain amplifier amplifies the amplified signal again. A driver time generator(300) controls the first gain amplifier and the second gain amplifier. An actuator driver(400) includes an actuator. A feedback generator(500) generates a feedback signal. [Reference numerals] (100) First gain amplifier; (200) Second gain amplifier; (300) Driver time generator; (400) Actuator driver; (410) Actuator; (500) Feedback generator

Description

이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 방법{FEEDBACK CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR ACTUATOR USING GAIN AMP}Feedback control system and method using a gain amplifier {FEEDBACK CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR ACTUATOR USING GAIN AMP}

본 발명은 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 아날로그 컨트롤러를 사용하지 않고, 이득 증폭기로 게이트 드라이브를 대체한 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feedback control system and method of an actuator, and more particularly, to a feedback control system and method of an actuator in which a gate amplifier is replaced by a gain amplifier without using an analog controller.

액추에이터는, 넓게는 입력된 신호에 대응하여 작동을 수행하는 장치 명령신호에 의하여 작동하는 집행기를 의미하는 것으로서, 스위치를 작동시키기 위하여 직접 또는 간접으로 외력을 받아 그 동작을 내부에 전달하고 스위치를 개폐하도록 하는 기구이다. 더욱 좁은 의미로는, 전기 에너지 등을 이용하여 기계적인 작업을 하는 기기로서, 제어 기구를 가지고 있는 전기모터를 가리키기도 한다. 최근 휴대폰이나 스마트 기기, 게임기 등에 진동을 부여하는 데에 액추에이터가 많이 쓰이면서, 다양한 액추에이터 제어 방법이 개발되고 있다.
Actuator broadly means an executor operated by a device command signal that performs an operation in response to an input signal. The actuator receives an external force directly or indirectly to operate a switch, transmits the operation to the inside, and opens and closes the switch. It is a mechanism to make it. In a narrower sense, it refers to an electric motor having a control mechanism as a device that performs mechanical work using electric energy or the like. Recently, many actuators have been used to impart vibrations to mobile phones, smart devices, game machines, etc., and various actuator control methods have been developed.

액추에이터에 일정 신호를 가하여 진동 등의 동작을 부여하는 경우, 액추에이터는 현재 동작 상태에 다시 영향을 받아 정확한 동작 속도나 주파수 조절이 어렵다. 따라서 액추에이터의 속도나 주파수를 포함하는 작동의 제어에는 액추에이터의 현재 상태를 고려한 피드백 제어가 필요하다. 종래의 액추에이터의 피드백 제어 방법으로는, 아날로그 컨트롤러를 이용하여 피드백 신호를 처리하고 처리된 신호를 다시 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 제어에서 처리하는 과정을 거쳐 구현하였다.
When a certain signal is applied to the actuator to impart an operation such as vibration, the actuator is influenced again by the current operating state, making it difficult to accurately adjust the operating speed or frequency. Therefore, control of the operation, including the speed or frequency of the actuator, requires feedback control that takes into account the current state of the actuator. As a conventional feedback control method of an actuator, a feedback signal is processed using an analog controller, and the processed signal is processed through a process of controlling a pulse width modulation (PWM) signal.

액추에이터를 구동시키는 종래의 구동 방식에서는, 속도 및 주파수를 조절하기 위해서 피드백 시스템에서 Close Loop를 형성하고, 아날로그 컨트롤러를 추가하므로, Close Loop에 대한 안정성을 고려해야 한다는 문제가 있다. 또한, 컨트롤러 블록에서 비례 제어(Proportional control), 적분 제어(Integral control), 미분 제어(Derivative Control), 비례 적분 제어(PI control), PID 컨트롤 등과 같은 컨트롤러를 구현하기 위하여 미분기, 적분기 및 합산기 등을 배치해야 하며, 추가로 구비되는 앰프(AMP), 저항, 캡 등으로 인하여 칩 면적이 증가되는 단점이 있었다.In the conventional driving method of driving the actuator, there is a problem in that the stability of the close loop has to be taken into consideration since a close loop is formed in the feedback system and an analog controller is added to adjust the speed and frequency. In addition, to implement controllers such as proportional control, integral control, derivative control, proportional integral control (PI control), PID control, etc. And the chip area is increased due to an additional amplifier (AMP), a resistor, and a cap.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 피드백 제어 시스템에서 기존에 사용되고 있는 아날로그 컨트롤러 블록을 제거하고, 이득 증폭기(Gain AMP)로 게이트 드라이브를 구현하여 동일한 효과를 얻음으로써, 구성을 간단히 하고, 구동이 용이하며, 제작 단가를 절감할 수 있는, 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, and removes the analog controller block used in the feedback control system and implements a gate drive with a gain amplifier. It is an object of the present invention to provide a feedback control system and method for an actuator using a gain amplifier which can simplify the configuration, facilitate driving, and reduce manufacturing cost.

또한, 본 발명은, Close Loop에서 컨트롤러 부분을 제거하여 회로의 안정성 문제를 해결할 수 있고, 액추에이터 드라이버를 구성하고 있는 H-Bride의 PMOS 및 NMOS의 온오프 레벨을 이용하여 간단하게 액추에이터의 구동을 제어할 수 있으며, PWM 신호를 사용하지 않으므로 PWM에 의하여 만들어지는 노이즈 문제도 해결할 수 있는, 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention can solve the stability problem of the circuit by removing the controller portion in the Close Loop, and simply controls the driving of the actuator by using the on-off levels of the PMOS and NMOS of the H-Bride constituting the actuator driver. Another object is to provide a feedback control system and method for an actuator using a gain amplifier that can solve the noise problem caused by the PWM because it does not use a PWM signal.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템은,Feedback control system of the actuator using a gain amplifier according to a feature of the present invention for achieving the above object,

타깃 신호 및 피드백 신호가 입력되고, 상기 타깃 신호 및 피드백 신호를 증폭하는 제1 이득 증폭기;A first gain amplifier receiving a target signal and a feedback signal and amplifying the target signal and the feedback signal;

상기 제1 이득 증폭기에서 증폭된 신호를 증폭하는 제2 이득 증폭기;A second gain amplifier for amplifying the signal amplified by the first gain amplifier;

상기 제1 이득 증폭기 및 제2 이득 증폭기의 작동을 제어하는 드라이버 타임 제너레이터;A driver time generator for controlling the operation of the first gain amplifier and the second gain amplifier;

상기 제1 이득 증폭기 및 제2 이득 증폭기에서 증폭된 신호를 전달받고, 상기 전달되는 신호 값에 따라 작동이 제어되는 액추에이터를 포함하는 액추에이터 드라이버; 및An actuator driver which receives an amplified signal from the first gain amplifier and the second gain amplifier and includes an actuator whose operation is controlled according to the transmitted signal value; And

상기 액추에이터와 연결되고 상기 액추에이터에 걸리는 신호 값에 따라 피드백 신호를 생성하여 상기 제1 이득 증폭기의 피드백 신호로 사용하도록 하는 피드백 제너레이터를 포함하는 것을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And a feedback generator connected to the actuator and generating a feedback signal according to a signal value applied to the actuator to use as a feedback signal of the first gain amplifier.

바람직하게는, 상기 액추에이터 드라이버는,Preferably, the actuator driver,

H-Bride를 포함할 수 있다.
It may include an H-Bride.

바람직하게는, 상기 제1 이득 증폭기에서 나오는 신호는, 상기 액추에이터 드라이버의 PMOS 컨트롤 신호가 되고,Preferably, the signal from the first gain amplifier is a PMOS control signal of the actuator driver,

상기 제2 이득 증폭기에서 나오는 신호는, 상기 액추에이터 드라이버의 NMOS 컨트롤 신호가 될 수 있다.
The signal from the second gain amplifier may be an NMOS control signal of the actuator driver.

바람직하게는, 상기 액추에이터의 피드백 제어 시스템은,Preferably, the feedback control system of the actuator,

상기 액추에이터의 주파수 및 속도를 조절할 수 있다.
The frequency and speed of the actuator can be adjusted.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 방법은,Feedback control method of the actuator using a gain amplifier according to a feature of the present invention for achieving the above object,

(1) 상기 제1 이득 증폭기에 타깃 신호 및 피드백 제너레이터에서 생성된 피드백 신호가 입력되는 단계;(1) inputting a target signal and a feedback signal generated by a feedback generator to the first gain amplifier;

(2) 상기 제1 이득 증폭기에서 상기 타깃 신호 및 피드백 신호가 증폭되는 단계;(2) amplifying the target signal and the feedback signal in the first gain amplifier;

(3) 상기 단계 (2)에서 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 PMOS(P-channel metal oxide semiconductor)로 전달되는 단계;(3) transferring the signal amplified in step (2) to a P-channel metal oxide semiconductor (PMOS) of the actuator driver;

(4) 상기 단계 (2)에서 증폭된 신호가 상기 제2 이득 증폭기에서 증폭되는 단계;(4) amplifying the signal amplified in step (2) in the second gain amplifier;

(5) 상기 단계 (4)에서 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 NMOS(N-channel metal oxide semiconductor)로 전달되는 단계; 및(5) transferring the signal amplified in step (4) to an N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) of the actuator driver; And

(6) 상기 단계 (3) 및 단계 (5)에서 전달되는 신호 값에 따라 작동이 제어되는 상기 액추에이터와 연결된 피드백 제너레이터에서, 피드백 신호가 생성되어 상기 제1 이득 증폭기에 입력되고, 상기 단계 (2) 내지 단계 (6)이 반복되는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(6) In a feedback generator connected with the actuator whose operation is controlled in accordance with the signal values transmitted in steps (3) and (5), a feedback signal is generated and input to the first gain amplifier, and the step (2 And (6) is characterized by its configuration features.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 이득 증폭기는,Preferably, the first and second gain amplifiers,

드라이버 타임 제너레이터에 의하여 작동이 제어될 수 있다.
Operation can be controlled by a driver time generator.

바람직하게는, 상기 액추에이터 드라이버는,Preferably, the actuator driver,

H-Bride를 포함할 수 있다.It may include an H-Bride.

본 발명에서 제안하고 있는 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 방법에 따르면, 피드백 제어 시스템에서 기존에 사용되고 있는 아날로그 컨트롤러 블록을 제거하고, 이득 증폭기로 게이트 드라이브를 구현하여 동일한 효과를 얻음으로써, 구성을 간단히 하고, 구동이 용이하며, 제작 단가를 절감할 수 있다.
According to the feedback control system and method of the actuator using a gain amplifier proposed in the present invention, by removing the analog controller block that is used in the feedback control system, by implementing the gate drive as a gain amplifier to obtain the same effect, configuration It can simplify the operation, reduce the manufacturing cost.

또한, 본 발명에 따르면, Close Loop에서 컨트롤러 부분을 제거하여 회로의 안정성 문제를 해결할 수 있고, 액추에이터 드라이버를 구성하고 있는 H-Bride의 PMOS 및 NMOS의 온오프 레벨을 이용하여 간단하게 액추에이터의 구동을 제어할 수 있으며, PWM 신호를 사용하지 않으므로 PWM에 의하여 만들어지는 노이즈 문제도 해결할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to solve the stability problem of the circuit by removing the controller part in the close loop, and simply drive the actuator by using the on-off levels of the PMOS and the NMOS of the H-Bride constituting the actuator driver. It can be controlled, and it also solves the noise problem caused by PWM because it does not use PWM signal.

도 1은 종래의 액추에이터의 피드백 제어 시스템을 도시한 도면.
도 2는 종래의 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 신호의 흐름을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템을 도식화한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 신호의 흐름을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 방법의 흐름을 도시한 도면.1 shows a feedback control system of a conventional actuator.
2 is a diagram illustrating a feedback control system and a signal flow of a conventional actuator.
3 is a diagram illustrating a feedback control system of an actuator using a gain amplifier according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a feedback control system and a signal flow of an actuator using a gain amplifier according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a feedback control method of an actuator using a gain amplifier according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 종래의 액추에이터의 피드백 제어 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 신호의 흐름을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 액추에이터의 피드백 제어 시스템은, 아날로그 컨트롤러(10), PWM 제너레이터(20), 버퍼(30), 인버터(40), 액추에이터 드라이버(50) 및 피드백 제너레이터(60)를 포함하여 구성되었다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 액추에이터의 피드백 제어 시스템에서 신호의 흐름을 보면, 피드백 제너레이터를 통해 생성된 피드백 신호가, 사용자가 제어하려고 하는 타깃 신호와 같이 아날로그 컨트롤러(10)에서 처리되고, 처리된 신호는 다시 PWM 제너레이터(20)에 들어가며, 그 결과에 의해서 버퍼(30) 및 인버터(40)로 구성된 게이트 드라이버가 액추에이터 드라이버(50)를 구동시키게 된다.
1 is a diagram illustrating a feedback control system of a conventional actuator, and FIG. 2 is a diagram illustrating a feedback control system and a signal flow of a conventional actuator. As shown in FIG. 1, a conventional feedback control system of an actuator includes an analog controller 10, a PWM generator 20, a buffer 30, an inverter 40, an actuator driver 50, and a feedback generator 60. It was configured to include. In addition, as shown in FIG. 2, when the signal flows in the conventional feedback control system of the actuator, the feedback signal generated through the feedback generator is processed by the analog controller 10 as a target signal that the user intends to control. The processed signal enters the PWM generator 20 again, and as a result, the gate driver composed of the buffer 30 and the inverter 40 drives the actuator driver 50.

구체적으로, 액추에이터를 구동하는 데에 있어서 속도 및 주파수를 조절하기 위해서는, 피드백 시스템에서 Close Loop를 형성하고, 그 사이에 아날로그 컨트롤러(10)를 포함하는 구성을 채택하고 있다. 따라서 Close Loop가 복잡해지므로 Loop의 안정성을 고려해야한다는 문제가 있었다. 또한, 아날로그 컨트롤러(10)는, 비례 제어(P Control), 적분 제어(I Control), 미분 제어(D control), 비례 적분 제어(PI Control), 또는 PID 제어 등과 같은 컨트롤러를 이용하고, 이를 구현하기 위하여 미분기, 적분기 및 합산기 등을 배치해야 하며, 기타 PWM 생성 회로 등과 같이 추가로 필요한 회로가 존재했기 때문에 칩 면적이 커질 수밖에 없었다. 또한, 종래 방식은, 피드백 Loop에서 형성된 결과를 바탕으로 PWM 신호가 액추에이터 드라이버(50)의 온/오프 타임을 조절하여 사용자가 원하는 속도나 주파수를 얻게 된다. 그러나 이와 같은 구성에 따르면, 복잡한 회로 제작이 요구되고 제작 단가도 높아진다는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, PWM에 의하여 만들어지는 노이즈도 문제되었다.
Specifically, in order to adjust the speed and frequency in driving the actuator, a configuration in which a close loop is formed in the feedback system and the analog controller 10 is interposed therebetween is adopted. Therefore, there is a problem that the stability of the loop must be considered because the closed loop becomes complicated. In addition, the analog controller 10 uses a controller such as proportional control (P control), integral control (I control), derivative control (D control), proportional integral control (PI control), or PID control, and implements the same. Differentiators, integrators, and adders have to be placed in order to do so, and since there were additional circuits such as other PWM generation circuits, the chip area had to increase. In addition, in the conventional method, the PWM signal adjusts the on / off time of the actuator driver 50 based on the result formed in the feedback loop to obtain a speed or frequency desired by the user. However, according to such a configuration, there is a problem in that complicated circuit fabrication is required and fabrication cost is high. In addition, noise created by PWM was also a problem.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템을 도식화한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템은, 제1 이득 증폭기(100), 제2 이득 증폭기(200), 드라이버 타임 제너레이터(300), 액추에이터 드라이버(400), 및 피드백 제너레이터(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
3 is a diagram illustrating a feedback control system of an actuator using a gain amplifier according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, a feedback control system of an actuator using a gain amplifier according to an embodiment of the present invention includes a first gain amplifier 100, a second gain amplifier 200, a driver time generator 300, The actuator driver 400 and the feedback generator 500 may be configured.

제1 이득 증폭기(100)는 사용자가 입력하고자 하는 타깃 신호와 피드백 신호가 입력되어 증폭시키는 역할을 할 수 있고, 제2 이득 증폭기(200)는 제1 이득 증폭기(100)에서 증폭된 신호를 증폭하는 역할을 할 수 있다. 즉, 종래의 아날로그 컨트롤러(10)와 PWM 제너레이터(20)를 제거하고, 제1 및 제2 이득 증폭기(100, 200)로 게이트 드라이브를 구현하여 액추에이터의 작동을 제어할 수 있다. Close Loop에서 컨트롤러 부분을 제거했기 때문에 안정성을 크게 고려하지 않아도 된다는 장점이 있고, PWM 신호를 사용하지 않으므로 PWM에 의하여 만들어지는 노이즈 문제도 해결할 수 있다.
The first gain amplifier 100 may serve to amplify a target signal and a feedback signal input by a user, and the second gain amplifier 200 may amplify the signal amplified by the first gain amplifier 100. Can play a role. That is, the operation of the actuator may be controlled by removing the conventional analog controller 10 and the PWM generator 20 and implementing the gate drive with the first and second gain amplifiers 100 and 200. The controller part is removed from the close loop, which means that stability is not required. Also, since the PWM signal is not used, the noise generated by the PWM can be solved.

드라이버 타이 제너레이터(300)는, 제1 이득 증폭기 및 제2 이득 증폭기의 작동을 제어하는 것으로서, 게이트 드라이버의 작동을 시간으로 제어할 수 있다.
The driver tie generator 300 controls the operation of the first gain amplifier and the second gain amplifier, and may control the operation of the gate driver in time.

한편, 액추에이터 드라이버(400)는, 제1 이득 증폭기(100) 및 제2 이득 증폭기(200)에서 증폭된 신호를 전달받고, 전달된 신호 값에 따라 작동이 제어되는 액추에이터(410)를 포함하여 구성될 수 있다. 액추에이터(410)는, 실제 기계 작동이 구동되는 기기를 의미한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 액추에이터 드라이버(400)는, H-Bride일 수 있고, 제1 이득 증폭기(100)에서 나오는 신호는 액추에이터 드라이버(400)의 PMOS 컨트롤 신호가 되고, 제2 이득 증폭기(200)에서 나오는 신호는 액추에이터 드라이버(400)의 NMOS 컨트롤 신호가 될 수 있다. 이와 같은 신호의 흐름 및 액추에이터 구동 과정은, 추후 도 4와 관련하여 상세하게 살펴보기로 한다.
On the other hand, the actuator driver 400 is configured to include an actuator 410 receives the signal amplified by the first gain amplifier 100 and the second gain amplifier 200, the operation is controlled in accordance with the transmitted signal value Can be. Actuator 410 refers to a device in which actual machine operation is driven. According to one embodiment of the present invention, the actuator driver 400 may be an H-Bride, the signal coming from the first gain amplifier 100 becomes a PMOS control signal of the actuator driver 400, the second gain amplifier The signal coming from 200 may be an NMOS control signal of the actuator driver 400. Such a signal flow and actuator driving process will be described in detail later with reference to FIG. 4.

피드백 제너레이터(500)는, 액추에이터(410)와 연결되고, 액추에이터(410)에 걸리는 신호 값에 따라 피드백 신호를 생성하여 제1 이득 증폭기의 피드백 신호로 사용하도록 구현할 수 있다. 본 발명은 이와 같이 피드백 제어를 통하여 액추에이터의 주파수 및 속도를 조절할 수 있다.
The feedback generator 500 may be connected to the actuator 410 and may generate a feedback signal according to a signal value applied to the actuator 410 and use it as a feedback signal of the first gain amplifier. The present invention can thus adjust the frequency and speed of the actuator through the feedback control.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템 및 신호의 흐름을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템에 따르면, 타깃 신호와 피드백 신호가 제1 이득 증폭기(100)에 입력되고, 제1 이득 증폭기에서 타깃 신호 및 피드백 신호가 증폭되며, 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 PMOS(P-channel metal oxide semiconductor)로 전달되게 된다. 또한, 제1 이득 증폭기(100)에서 증폭된 신호 중 일부는, 제2 이득 증폭기(200)로 전달되어 다시 증폭된다. 제2 이득 증폭기에서 증폭된 신호는 액추에이터 드라이버의 NMOS(N-channel metal oxide semiconductor)로 전달된다. PMOS에는 Low Level 값이, NMOS에는 High Level 값이 걸리면 액추에이터 드라이버(400)가 구동되어 액추에이터 작동이 제어될 수 있다. 한편, 피드백 신호는 액추에이터와 연결된 피드백 제너레이터(500)에서 액추에이터에 걸리는 신호 값에 따라 생성될 수 있고, 생성된 피드백 신호가 제1 이득 증폭기에 입력되어 다시 신호의 흐름이 이루어지면서 실시간으로 피드백 제어가 가능하다.
4 is a diagram illustrating a signal control system and a feedback control system of an actuator using a gain amplifier according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, according to a feedback control system of an actuator using a gain amplifier according to an embodiment of the present invention, a target signal and a feedback signal are input to the first gain amplifier 100, and in the first gain amplifier, The target signal and the feedback signal are amplified, and the amplified signal is transferred to the P-channel metal oxide semiconductor (PMOS) of the actuator driver. In addition, some of the signals amplified by the first gain amplifier 100 are transferred to the second gain amplifier 200 and amplified again. The signal amplified by the second gain amplifier is transferred to an N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) of the actuator driver. When a low level value is applied to the PMOS and a high level value is applied to the NMOS, the actuator driver 400 may be driven to control the actuator operation. Meanwhile, the feedback signal may be generated according to the signal value applied to the actuator by the feedback generator 500 connected to the actuator, and the generated feedback signal is input to the first gain amplifier so that the flow of the signal is performed again and the feedback control is performed in real time. It is possible.

이하에서는, 신호 값에 따른 액추에이터 구동 과정을 더욱 상세하게 살펴보도록 한다. 이득 증폭기에서 이득(Gain)을 1보다 많이 크게 가지고 가면, 타깃 신호와 피드백 신호가 초기에는 차이가 크기 때문에 PMOS에는 Low Level 값을, NOMOS에는 High Level 값을 가지고 구동을 하기 시작한다. 하지만, 점점 타깃 신호와 피드백 신호가 가까워지면 Low Level과 High Level 신호가 점점 공급 전원의 중간값으로 이동하게 되고, 피드백 신호가 타깃 신호보다 더 커지면, Low Level 값은 중간값을 지나서 High level 값에 가까워지게 된다. 또한, High level 값은 중간값을 지나 Low Level 값에 가까워져서 최종적으로 H-Bride의 구동이 멈추게 되어 사용자가 원하는 결과를 자연스럽게 얻을 수 있게 된다. 종래에는 피드백 루프에서 형성된 결과를 바탕으로 PWM 신호가 액추에이터 드라이버(400)의 온/오프 타임을 조절하여 사용자가 원하는 속도나 주파수를 얻었지만, 본 발명에서는, 액추에이터 드라이버(400)를 구성하고 있는 H-Bride의 PMOS와 NMOS의 온/오프 레벨(임계 전압, threshold Voltage)을 이용하여 사용자가 원하는 결과를 얻을 수 있다. 결과적으로, 복잡한 아날로그 컨트롤러를 사용하지 않고도 간단하게 액추에이터를 제어할 수 있으므로, 회로의 복잡성을 줄이고 제작 단가도 줄일 수 있다.
Hereinafter, the actuator driving process according to the signal value will be described in more detail. If the gain is greater than 1 in the gain amplifier, the target signal and the feedback signal are initially different, so the drive starts with a low level value for the PMOS and a high level value for the NOMOS. However, as the target signal and the feedback signal get closer, the Low Level and High Level signals gradually move to the intermediate value of the power supply. When the feedback signal becomes larger than the target signal, the Low Level value passes the intermediate value to the High level value. You get closer. In addition, the high level value is close to the low level value after passing the intermediate value, and finally the driving of the H-Bride is stopped so that the user may naturally obtain the desired result. Conventionally, the PWM signal adjusts the on / off time of the actuator driver 400 based on the result formed in the feedback loop to obtain a desired speed or frequency. However, in the present invention, the H constituting the actuator driver 400 is constructed. -Bride's PMOS and NMOS's on / off levels (threshold voltage, threshold voltage) can be used to achieve the desired results. As a result, actuators can be controlled simply without the use of complex analog controllers, reducing circuit complexity and manufacturing costs.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 방법은, 제1 이득 증폭기에 타깃 신호 및 피드백 신호가 입력되는 단계(S100), 제1 이득 증폭기에서 타깃 신호 및 피드백 신호가 증폭되는 단계(S200), 단계 S200에서 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 PMOS(P-channel metal oxide semiconductor)로 전달되는 단계(S300), 단계 S200에서 증폭된 신호가 제2 이득 증폭기에서 증폭되는 단계(S400), 단계 S400에서 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 NMOS(N-channel metal oxide semiconductor)로 전달되는 단계(S500), 및 단계 S300 및 단계 S500에서 전달되는 신호 값에 따라 작동이 제어되는 액추에이터와 연결된 피드백 제너레이터에서, 액추에이터에 걸리는 신호 값에 따라 피드백 신호가 생성되어 제1 이득 증폭기에 입력되고, 단계 S200 내지 단계 S600이 반복되는 단계(S600)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 방법에서 각 단계는, 앞서 도 3 및 도 4와 관련하여 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
5 is a flowchart illustrating a feedback control method of an actuator using a gain amplifier according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the feedback control method of an actuator using a gain amplifier according to an embodiment of the present disclosure, a target signal and a feedback signal are input to a first gain amplifier (S100), in a first gain amplifier. The target signal and the feedback signal are amplified (S200), the signal amplified in step S200 is transferred to the P-channel metal oxide semiconductor (PMOS) of the actuator driver (S300), the signal amplified in step S200 is a second gain Operation according to the step of amplifying in the amplifier (S400), the signal amplified in the step S400 is transferred to the N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) of the actuator driver (S500), and the signal value transmitted in steps S300 and S500 In the feedback generator connected to the controlled actuator, a feedback signal is generated and input to the first gain amplifier according to the signal value applied to the actuator, and step S200 It can comprise a step (S600) if the step S600 is repeated. Since each step in the feedback control method of the actuator using the gain amplifier according to an embodiment of the present invention is similar to that described above with reference to FIGS. 3 and 4, a detailed description thereof will be omitted.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

10: 아날로그 컨트롤러 20: PWM 제너레이터
30: 버퍼 40: 인버터
50: 액추에이터 드라이버 60: 피드백 제너레이터
100: 제1 이득 증폭기 200: 제2 이득 증폭기
300: 드라이버 타임 제너레이터 400: 액추에이터 드라이버
410: 액추에이터 500: 피드백 제너레이터
S100: 제1 이득 증폭기에 타깃 신호 및 피드백 신호가 입력되는 단계
S200: 제1 이득 증폭기에서 타깃 신호 및 피드백 신호가 증폭되는 단계
S300: 단계 S200에서 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 PMOS(P-channel metal oxide semiconductor)로 전달되는 단계
S400: 단계 S200에서 증폭된 신호가 제2 이득 증폭기에서 증폭되는 단계
S500: 단계 S400에서 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 NMOS(N-channel metal oxide semiconductor)로 전달되는 단계
S600: 단계 S300 및 단계 S500에서 전달되는 신호 값에 따라 작동이 제어되는 액추에이터와 연결된 피드백 제너레이터에서, 액추에이터에 걸리는 신호 값에 따라 피드백 신호가 생성되어 제1 이득 증폭기에 입력되고, 단계 S200 내지 단계 S600이 반복되는 단계10: analog controller 20: PWM generator
30: buffer 40: inverter
50: actuator driver 60: feedback generator
100: first gain amplifier 200: second gain amplifier
300: driver time generator 400: actuator driver
410: actuator 500: feedback generator
S100: Step of inputting the target signal and the feedback signal to the first gain amplifier
S200: Amplifying the target signal and the feedback signal in the first gain amplifier
S300: a step of transferring the signal amplified in step S200 to the P-channel metal oxide semiconductor (PMOS) of the actuator driver
S400: amplifying the signal amplified in step S200 in a second gain amplifier
S500: Step of transferring the signal amplified in step S400 to the N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) of the actuator driver
S600: In a feedback generator connected to an actuator whose operation is controlled according to the signal values transmitted in steps S300 and S500, a feedback signal is generated and input to the first gain amplifier in accordance with the signal value applied to the actuator, and steps S200 to S600. This repeated steps

Claims (7)

피드백 제어 시스템에 있어서,
타깃 신호 및 피드백 신호가 입력되고, 상기 타깃 신호 및 피드백 신호를 증폭하는 제1 이득 증폭기;
상기 제1 이득 증폭기에서 증폭된 신호를 증폭하는 제2 이득 증폭기;
상기 제1 이득 증폭기 및 제2 이득 증폭기의 작동을 제어하는 드라이버 타임 제너레이터;
상기 제1 이득 증폭기 및 제2 이득 증폭기에서 증폭된 신호를 전달받고, 상기 전달되는 신호 값에 따라 작동이 제어되는 액추에이터를 포함하는 액추에이터 드라이버; 및
상기 액추에이터와 연결되고 상기 액추에이터에 걸리는 신호 값에 따라 피드백 신호를 생성하여 상기 제1 이득 증폭기의 피드백 신호로 사용하도록 하는 피드백 제너레이터를 포함하되,
상기 액추에이터 드라이버는,
H-Bride를 포함하며,
상기 제1 이득 증폭기에서 나오는 신호는, 상기 액추에이터 드라이버의 PMOS 컨트롤 신호가 되고,
상기 제2 이득 증폭기에서 나오는 신호는, 상기 액추에이터 드라이버의 NMOS 컨트롤 신호가 되는 것을 특징으로 하는, 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템.
In a feedback control system,
A first gain amplifier receiving a target signal and a feedback signal and amplifying the target signal and the feedback signal;
A second gain amplifier for amplifying the signal amplified by the first gain amplifier;
A driver time generator for controlling the operation of the first gain amplifier and the second gain amplifier;
An actuator driver which receives an amplified signal from the first gain amplifier and the second gain amplifier and includes an actuator whose operation is controlled according to the transmitted signal value; And
A feedback generator connected to the actuator and generating a feedback signal according to a signal value applied to the actuator to use as a feedback signal of the first gain amplifier,
The actuator driver,
H-Bride,
The signal from the first gain amplifier is a PMOS control signal of the actuator driver,
And a signal from the second gain amplifier is an NMOS control signal of the actuator driver.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 액추에이터의 피드백 제어 시스템은,
상기 액추에이터의 주파수 및 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 시스템.
According to claim 1, The feedback control system of the actuator,
A feedback control system for an actuator using a gain amplifier, characterized in that for adjusting the frequency and speed of the actuator.
액추에이터의 피드백 제어 방법으로서,
(1) 제1 이득 증폭기에 타깃 신호 및 피드백 제너레이터에서 생성된 피드백 신호가 입력되는 단계;
(2) 상기 제1 이득 증폭기에서 상기 타깃 신호 및 피드백 신호가 증폭되는 단계;
(3) 상기 단계 (2)에서 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 PMOS(P-channel metal oxide semiconductor)로 전달되는 단계;
(4) 상기 단계 (2)에서 증폭된 신호가 제2 이득 증폭기에서 증폭되는 단계;
(5) 상기 단계 (4)에서 증폭된 신호가 액추에이터 드라이버의 NMOS(N-channel metal oxide semiconductor)로 전달되는 단계; 및
(6) 상기 단계 (3) 및 단계 (5)에서 전달되는 신호 값에 따라 작동이 제어되는 상기 액추에이터와 연결된 피드백 제너레이터에서, 피드백 신호가 생성되어 상기 제1 이득 증폭기에 입력되고, 상기 단계 (2) 내지 단계 (6)이 반복되는 단계를 포함하되,
상기 액추에이터 드라이버는,
H-Bride를 포함하며,
상기 제1 이득 증폭기에서 나오는 신호는, 상기 액추에이터 드라이버의 PMOS 컨트롤 신호가 되고,
상기 제2 이득 증폭기에서 나오는 신호는, 상기 액추에이터 드라이버의 NMOS 컨트롤 신호가 되는 것을 특징으로 하는, 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 방법.
As a feedback control method of the actuator,
(1) inputting a target signal and a feedback signal generated by the feedback generator to a first gain amplifier;
(2) amplifying the target signal and the feedback signal in the first gain amplifier;
(3) transferring the signal amplified in step (2) to a P-channel metal oxide semiconductor (PMOS) of the actuator driver;
(4) amplifying the signal amplified in step (2) in a second gain amplifier;
(5) transferring the signal amplified in step (4) to an N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) of the actuator driver; And
(6) In a feedback generator connected with the actuator whose operation is controlled in accordance with the signal values transmitted in steps (3) and (5), a feedback signal is generated and input to the first gain amplifier, and the step (2 ) To (6) is repeated,
The actuator driver,
H-Bride,
The signal from the first gain amplifier is a PMOS control signal of the actuator driver,
And a signal from the second gain amplifier becomes an NMOS control signal of the actuator driver.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이득 증폭기는,
드라이버 타임 제너라이터에 의하여 작동이 제어되는 것을 특징으로 하는, 이득 증폭기를 이용한 액추에이터의 피드백 제어 방법.
The method of claim 5, wherein the first and second gain amplifiers,
A method for controlling feedback of an actuator using a gain amplifier, characterized in that the operation is controlled by a driver time generator.
삭제delete
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