KR101290813B1

KR101290813B1 - 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀

Info

Publication number: KR101290813B1
Application number: KR1020130050589A
Authority: KR
Inventors: 장용수
Original assignee: 장용수
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2013-07-29

Abstract

본 발명은 트레이드밀의 토크와 시작 속도를 제어함으로써 사용자에게 편의를 제공함과 더불어 과도한 출력에 의한 전력 낭비를 최소화하고 공회전에 따른 전력 낭비를 감소시킬 수 있는 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀에 관한 것으로, 상세하게는 트레이드밀의 제어부는 상기 구동 모터를 구동시키기 위한 인버터부와 상기 인버터부의 제어를 위한 제어신호를 발생하기 위한 콘솔부 및 상기 구동 모터의 시작 속도를 저장하는 메모리부를 포함하며, 메모리부에 기저장된 시작 속도 데이터 또는 사용자의 조작에 의해 수정된 시작 속도 데이터가 상기 콘솔부로부터 호출되어 상기 인버터부로 전송되고 상기 인버터부에서 전송된 시작 속도 데이터를 연산하여 소정의 주파수의 구동전압을 상기 구동 모터에 공급하여 시작 속도를 제어하며, 상기 인버터부는 상기 구동 모터에 가해지는 부하의 크기 및 변동을 실시간으로 체크하여 부하량에 따라 상기 구동 모터를 유동적으로 제어하는 것이 특징인 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀을 제공한다.

Description

토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀{Treadmill With Torque And Start Speed Control}

본 발명은 트랙의 회전운동을 실시하는 트레이드밀에 관한 것으로, 상세하게는 트레이드밀의 토크와 시작 속도를 제어함으로써 사용자에게 편의를 제공함과 더불어 과도한 출력에 의한 전력 낭비를 최소화하고 공회전에 따른 전력 낭비를 감소시킬 수 있는 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀에 관한 것이다.

일반적으로 트레이드밀(Treadmill)이란 사용자가 무한궤도 형태의 트랙 벨트를 달리거나 걷게 함으로써 운동을 할 수 있는 운동장치로 우리나라에서는 흔히 런닝머신이라 불린다.

종래 트레이드밀의 일 예로써 한국등록특허 제936019호가 제시된다.

상기 종래의 트레이드밀은 3상 유도 전동기가 인버터에 의해 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 제어되는 방식으로 구동되는 모터 제어 구조를 가진다. 이러한 트레이드밀은 부하를 감지하는 부하 감지부가 구비되고 부하의 최저 시점에서 결선 구성을 절체하기 때문에 결선 구성 절체시 발생하는 토크 왜곡 및 과전류를 방지하게 된다.

그러나 상술한 종래 트레이드밀를 포함한 대부분의 트레이드밀은 시작 속도가 고정되어 있는데, 이는 제조 단계에서 셋팅되고 기능적으로 사용자가 수정할 수 없도록 생산된다. 다만, 사용자는 장치가 시작된 후 프로그램 메뉴에 제시된 다양한 운동 모드 중에서 선택할 수 있게 된다.

이와 같은 시작 속도는 건강한 사람을 기준으로 설정되는 것이며, 따라서 병약자 및 노약자 등에게는 부적합할 뿐만 아니라 자칫 안전 사고가 발생할 우려가 큰 단점이 있다.

또한 종래 트레이드밀의 경우 고정된 토크로 제어되어 부하와 무관하게 동일한 토크를 출력되어 구동하게 되거나 트레이드밀의 작동이 시작된 후, 사용 중이던 아니던 기선택된 모드로 작동이 유지됨으로써 공회전이 일어난다. 이러한 구조는 결과적으로 전력 낭비를 초래하며 장치가 공회전인 경우 공회전 구동에 따른 전력 낭비가 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 등록 특허 제 936019호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서 트레이드밀의 시작 속도를 조절할 수 있도록 함으로써 사용자에 대한 안전성을 강화하고 사용자의 편의를 도모할 수 있는 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 트레이드밀의 부하량에 따라 토크를 조절하여 과다한 토크에 의한 전력 낭비를 최소화하도록 하며, 트레이드밀에 발생하는 부하가 일정 시간 일정치 이하인 경우 전력을 차단하여 공회전에 따른 전력낭비를 방지할 수 있는 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은 구동모터와 상기 구동모터에 의해 회전 운동하는 트랙부와 상기 구동모터를 제어하는 제어부를 포함하는 트레이드밀에 있어서, 상기 제어부는 상기 구동 모터를 구동시키기 위한 인버터부와 상기 인버터부의 제어를 위한 제어신호를 발생하기 위한 콘솔부 및 상기 구동 모터의 시작 속도를 저장하는 메모리부를 포함하며, 메모리부에 기저장된 시작 속도 데이터 또는 사용자의 조작에 의해 수정된 시작 속도 데이터가 상기 콘솔부로부터 호출되어 상기 인버터부로 전송되고 상기 인버터부에서 전송된 시작 속도 데이터를 연산하여 소정의 주파수의 구동전압을 상기 구동 모터에 공급하여 시작 속도를 제어하며, 상기 인버터부는 상기 구동 모터에 가해지는 부하의 크기 및 변동을 실시간으로 체크하여 부하량에 따라 상기 구동 모터를 유동적으로 제어함으로써 달성된다.

그리고 상기 인버터부는 상기 구동 모터와 연결되어 기설정된 시간 간격으로 구동 모터에서 발생되는 전압 및 전류를 포함한 부하량을 반복적으로 검출하는 부하 검출부와, 상기 부하 검출부로부터 구동 모터의 전류값을 입력받아 기설정된 기준치와 비교 분석하는 비교 분석부를 포함하는 것이 특징이다.

또한 상기 인버터부는 상기 비교 분석부에서 기설정된 기준치보다 구동 모터의 부하량이 낮을 경우 구동 모터의 작동이 공회전 중이라 판단하고 정지 신호를 송출하여 상기 구동 모터의 작동을 정지시키는 것이 특징이다.

또는 상기 인버터부는 상기 비교 분석부에서 기설정된 기준치 이하의 부하 전류가 일정 기간 동안 유지되거나 상기 기준치 이하의 부하 전류의 변화율이 일정 기간 동안 유지되는 경우 상기 구동 모터의 작동이 공회전 중이라 판단하고 정지 신호를 송출하여 상기 구동 모터의 작동을 정지시키는 것이 특징이다.

그리고 상기 인버터부는 상기 비교 분석부에서 기설정된 기준치보다 구동 모터의 부하량이 높거나 부하 변동율이 일정하지 않을 경우 구동 모터의 작동이 사용 중이라 판단하되, 기설정된 임계치 이상의 부하량이 검출되는 경우 상기 구동 모터의 작동을 정지시키는 것이 특징이다.

본 발명의 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀에 의하면, 트레이드밀의 시작 속도의 조절에 따라 구동 모터가 제어됨으로써 사용자에 대한 안전성을 강화하고 사용자의 편의를 도모할 수 있는 장점이 있다.

또한 트레이드밀의 제어부는 구동 모터에 가해지는 부하량을 실시간으로 검출 및 분석하고 트레이드밀의 부하량에 따라 토크를 조절함으로써 과다한 토크에 의한 전력 낭비를 최소화할 수 있으며, 공회전에 따른 전력낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀의 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 일 구성인 제어 패널의 일 실시 예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 구성인 제어부를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 인버터부의 회로 구성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 토크와 초기 속도의 제어가 가능한 트레이드밀의 시작 속도 제어방법을 설명하는 흐름도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 토크와 시작 속도의 제어가 가능한 트레이드밀의 개략 사시도로, 도 1에 도시된 바와 같이 트레이드밀(100)은 사용자가 올라서서 달리기나 걷는 운동을 하기 위해 평상 형태로 무한 궤도 구조를 취하는 트랙부(110)와, 도면에 도시된 바 없으나 상기 트랙부(110)의 트랙밸트(111)에 대한 시작 속도 조절과 토크 제어 등 다양한 기능들을 제어하기 위한 제어부 및 상기 제어부의 제어에 의해 구동되어 실질적으로 상기 트랙밸트(111)을 회전시키는 구동모터(130)를 포함한다.

여기서 상기 제어부는 사용자에 의한 조작에 따라 상기 구동모터(130)가 연동되도록 제어하는 콘솔부(120)와 사용자에 의한 속도 조절을 포함한 기능들을 설정 내지 조작하기 위한 제어 패널(122)과 상기 제어 패널(122)에 의해 시스템 전체의 제어 상태 내지 설정 등을 표시하기 위한 디스플레이부(121)를 포함하여 구성될 수 있다.

이에 더하여 최근에는 사용자의 운동을 독려하고 이를 도울 수 있는 다양한 컨텐츠 등을 제공하는 재생 장치(150)가 마련될 수 있다.

그리고 상기 트레이드밀(100)은 복수의 프레임에 의해 각 구성들이 지지 및 고정되는 것으로, 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 상기 콘솔부(120)를 사용자의 상체에 가깝게 위치하도록 지지하는 두 개의 지지컬럼(115)을 구비한다. 상기 두 개의 지지컬럼(115)은 이하에서 설명하는 트랙부(110)의 트랙 프레임(112)의 후방 양측으로부터 직립 설치된다.

상기 트랙 프레임(112)은 상기 두 개의 지지컬럼(115)과 결합되어 상기 트랙밸트(111)을 지지하는 구조의 뼈대를 제공하며, 구동 모터(130)를 보호하기 위한 커버(114)가 상기 트랙부(110)의 후방에 결합된다.

또한 사용자의 편의와 안전을 보호하기 위하여 부가적으로 두 개의 손잡이(123)가 평행하게 설치될 수 있다.

이러한 트레이드밀(100)은 상술한 바와 같이 시작 속도 조절이 가능한 구조를 가지며 이를 위한 조작 버튼이 상기 제어 패널(122)에 마련되어 있다.

도 2는 본 발명의 일 구성인 제어 패널의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.

본 발명의 따른 제어 패널(122)의 일 예를 간략히 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 다단계의 시간 설정 타이머 버튼("10", "20", "30", "40", "50")을 가지는 운동 시간 설정부(122a), 다양한 운동 모드 선택용 버튼("P1", "P2", "P3", "P4", "P5")을 가지는 프로그램 선택부(122b), 트랙부(110)에서 트랙 벨트의 기울기를 조절하는 인클라인 증감 버튼("+","-")을 가지는 높이 설정부(122c), 그리고 선택된 운동기간 및 프로그램 등을 최종적으로 제어부로 전송하는 엔터 버튼("Enter", 운동 시작 버튼("Start"), 비상 정지 버튼("Stop")을 가지는 운동 설정부(122d), 그리고 다수 버튼("4", "6", "8", "10", "12")을 갖는 다단계 속도 선택부(122e) 등이 구비될 수 있다.

본 발명의 특징에 따라, 상기 시작 속도 조절부(122f)가 상기 제어 패널(122)의 일 측에 마련되는데, 이러한 시작 속도 조절부(122f)는 시작 속도 증감 버튼("+", "-")을 가진다.

여기서 상기 시작 속도 설정부(122f)를 포함하는 상기 제어 패널(122) 상의 모두 부분은 다양한 형태로 변형이 가능하며, 이러한 다양한 변형은 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다. 그리고, 상기 시작 속도 설정부(122f)는 시작 속도를 다양한 형태로 입력하기 위한 수단으로서, 이 역시 다양한 형태로 수정 또는 변형이 가능하다.

이러한 시작 속도 설정부(122e)의 각 버튼은 상기 콘솔부(120)의 전기 회로들과 연결됨으로써 사용자에 의한 시작 속도 설정에 따라 상기 콘솔부(120)로 입력되며 이후 이하에서 설명하는 인버터부(140)로 전달되어 최종적으로 상기 인버터부(140)의 연산과정을 통해 시작 속도 제어를 위한 제어 신호가 생성되는 것이며, 상기 제어 신호에 의해 구동 모터(130)가 작동되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 구성인 제어부를 나타내는 구성도이다.

상기 제어부는 도 3에 도시된 바와 같이 콘솔부(120) 및 인버터부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 콘솔부(120)는 제 1 중앙처리부(124)와 메모리부(125) 및 통신 인터페이스부(126)를 포함하는 바, 먼저 상기 제 1 중앙처리부(124)는 제 1 중앙처리부(124)의 처리결과 및 상기 제어 패널(122)의 입력 상태 등을 표시하는 디스플레이부(121)가 연결된다.

상기 제 1 중앙처리부(124)는 일반적인 마이크로칩에서와 같이 내장된 메모리 또는 별도의 모듈 형태의 메모리부(125)에 데이터를 저장하고, 이를 필요 시 재사용한다.

본 발명에 따른 상기 메모리부(125)는 비휘발성 영역을 포함할 수 있다. 여기에서 비휘발성 영역은 저장된 데이터가 트레이드밀(100)의 전원 상태에 무관하게 보존되는 영역인 것을 의미하며, 예를 들어 별도의 외부 전원에 의한 메모리 상태가 유지되는 휘발성 메모리도 역시 이에 포함된다 할 수 있다.

상기 메모리부(125)에 저장된 시작 속도 데이터는 트레이드밀(100)이 기동할 때에 상기 제 1 중앙처리부(124)에 의해 호출되며, 트레이드밀(100)의 시작 속도를 설정하는데 사용된다. 이 시작 속도 데이터는 운동을 시작하기 전 사용자에 의한 시작 속도 설정부(122f)의 조작에 의해 수정될 수 있다.

이러한 조정은 앞서 설명한 증감식("+", "-") 버튼으로 조절할 수 있으며, 그 결과는 상기 디스플레이부(121)를 통해 확인할 수 있다.

한편, 상기 콘솔부(120)는 출력되는 제어 신호에 의해 상기 구동 모터(130)를 실질적으로 구동시키기 위한 인버터부(140)와 연결된다.

상기 인버터부(140)의 제어에 필요한 파라미터는 상기 제어 패널(122)을 통해 입력된다. 일반적인 제어 구조는 종래의 동종 트레이드밀에서와 동일한 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

여기에서 본 발명의 특징인 시작 속도의 제어는 앞서 설명한 바와 같이 시작 속도 조절부(122f)의 속도 증감 버튼("+", "-")을 이용해 설정된다. 상기 속도 증감 버튼이 사용자에 의해 조작되면 속도 증감 버튼("+", "-")에 현재 설정되어 있는 시작 속도에 대한 증가 또는 감소가 이루어지게 되며, 이에 수정된 시작 속도는 디스플레이부(121)에 표시된다.

이때, 더욱 안전한 시작 속도의 설정을 보장하기 위하여 조정된 최종 시작 속도값은 메모리부(125)에 대한 저장이 엔터 버튼("Enter")에 의해 수행될 수 있다.

또는 다른 실시 예에 따르면, 상기 증감 버튼(("+", "-")의 작동에 의해 수정된 시작 속도가 시작 버튼("+", "-")의 작동과 함께 실시간으로 저장되게 할 수도 있다.

최종적으로 시작 속도, 프로그램 및 운동 시간이 설정된 후, 운동 시작 버튼("start")이 눌리면 상기 콘솔부(120)로부터의 데이터가 통신 인터페이스(126)를 통해 상기 인버터부(140)로 전송된다.

상기 인버터부(140)는 본 발명에서 트레이드밀(100)의 전체 시스템을 통제하는 제어부의 일부로서, 상기 콘솔부(120)의 통신 인터페이스부(126)에 대응하는 통신 인터페이스부(142)를 구비한다. 상기 인버터부(140)에서 속도 지령은 제 2 중앙처리부(141)에서 연산되어 상기 구동 모터(130)에 전력을 공급하는 파워모듈(143)로 전송된다.

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등에 의한 파워모듈(IPM ; Intelligent Power Module, 143)은 구동 모터(130)의 소정 주파수의 구동 전압을 제공함으로써 상기 구동 모터(130)를 구동시킨다.

상기 파워모듈(143)에 대한 전력은 외부 전원선(145)이 연결된 전원부(144)의 정류부(144a)에서 직류 전압 상태로 공급받고, 상기 파워모듈(143)은 제 2 중앙처리부(141)로부터의 제어 신호에 의해 가변되는 전압 및 주파수를 가지는 전력을 발생하여 상기 구동 모터(130)에 제공된다.

상기 구동 모터(130)는 일반적인 동종의 운동 장치에서처럼 3상 교류 구동 모터이다. 따라서 상기 파워모듈(143)은 3상의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호(전력)를 발생한다. 일반적인 구조에서와 같이 상기 콘솔부(120)는 상기 인버터부(140)의 전원부(144)에 마련된 DC 안정화 전원공급장치, 예를 들어 SMPS(Switching Mode Power Supply, 144b)에서 공급되는 DC 전력에 의해 작동한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 사용자는 운동을 시작하기 전에 현 상태에 적합한 시작 속도를 설정하며, 따라서 안전하게 운동을 할 수 있게 된다. 이러한 본 발명은 기존에 정상인을 기준으로 설정된 초기 속도, 보통 0.5km/h 내지 1Km/h의 속도를 사용자가 변화시킬 수 있도록 함으로써, 노약자나 병약자들도 본인에 적절한 속도, 예를 들어 0.1km/h ~ 0.3 km/h 범위로 설정할 수 있게 하여 안전하게 트레이드밀(100)을 이용할 수 있도록 한다.

또한 매우 건강한 사람들이 만족할 수 없는 초기 시작 속도를 예를 들어 1.0-~2.0Km/h 범위로 설정할 수 있게 함으로써 사용자의 운동 만족도를 보다 높일 수 있다.

상기와 같은 트레이드밀(100)을 적용하는 본 발명의 제어 방법은 아래와 같이 정리될 수 있다. 즉, 트랙 벨트(111)와 이를 구동하는 구동 모터(130), 그리고 상기 구동 모터(130)를 제어하는 제어부를 가지는 트레이드밀(100)을 구동함에 있어서 아래와 같은 3 단계의 과정을 포함할 수 있다.

제1단계: 사용자가 트랙 벨트(111)의 시작 속도를 임의 선택하여 트레이드밀(100)의 제어부에 마련된 메모리부(125)에 저장하는 단계

제2단계: 사용자의 선택에 의해 상기 트랙 벨트(111)를 구동하는 구동 모터(130)가 작동할 때에 상기 메모리부(125)에 저장된 시작 속도를 호출하여 상기 구동 모터(130)의 시작 속도를 제어하는 단계

제3단계: 상기 제2단계 이후 사용자가 목적하는 운동 모드를 선택하여 운동을 진행하는 단계

상기와 같은 방법을 적용하는 실제 운동 과정은 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 토크와 초기 속도의 제어가 가능한 트레이드밀의 시작 속도 제어방법을 설명하는 흐름도이다.

구체적으로, 시작 속도 제어에 의해 구동되는 트레이드밀(100)의 작동 과정을 설명하자면, 상기 트레이드밀(100)의 전원이 사용자에 의해 켜지게 되면 트레이드밀(100)의 작동이 시작된다.

먼저 트레이드밀(100)의 제조회사에서 설정하거나 그 후에 특정 사용자가 조정하여 설정한 이전 시작 속도 데이터를 메모리로부터 호출한다(S100)

이 상태에서 시작 속도 조절 여부를 판단하게 되고(S200), 사용자에 의해 시작 속도 조절이 선택되지 않으면 운동 시작 여부를 판단하게 된다.(S500)

여기서, 시작 속도 조절이 선택되면 시작 속도 증감 버튼 등을 통해 사용자가 원하는 시작 속도를 선택하며(S300), 이때 결정된 시작 속도는 메모리부(125)에 저장됨과 동시에 최종적으로 선택된 시작 속도로 설정된다.

시작 속도 설정이 완료되면 다시 운동 시작 여부를 판단하는 단계(S500)로 이행하며, 여기에서 스타트 버튼 등에 의해 운동 시작이 결정되며 운동 종료가 선택되지 않는 한 기설정된 프로그램에 의해 결정된 시간 동안 운동이 지속된다.(S600) 그리고 프로그램 또는 사용자의 선택에 의해 운동 종료가 결정되면(S700) 상기 트레이드밀(100)의 기동은 정지된다.

한편, 상기와 같은 방법을 수행하는 본 발명에 따른 트레이드밀(100)은 구동 모터(130)에 걸리는 부하를 고려하여 부하의 크기 및 이의 변동을 실시간 체크함으로써 실제 사용자가 운동 중에 있는지 아니면 사용자가 없이 트레이드밀(100)이 공회전하고 있는지를 파악하고, 만약에 공회전 중에 있으며 이것이 일정 시간 초과 했다고 판단되는 경우 트레이드밀(100)의 작동을 멈추도록 제어한다.

이처럼 본 발명에 따른 트레이드밀(100)은 상술한 시작 속도 제어와 함께 구동 모터의 부하를 고려하여 그에 따라 유동적으로 토크를 제어함으로써, 효율적으로 장치를 운용하고 전력 낭비를 최소화하도록 구성되는 것이다.

이를 위해 상기 인버터부(140)는 상기 구동 모터(130)에 가해지는 부하의 크기 및 이의 변동을 실시간으로 체크하여 실제 사용자가 운동을 실시하고 있는지 아니면 사용자가 없이 트레이드밀(100)이 혼자서 돌고 있는 공회전 상태인지를 파악하고 그에 대응하는 제어 신호가 송출될 수 있도록 하는 부하 검출부(141a) 및 비교 분석부(141b)의 구성을 더 포함한다.

먼저 상기 부하 검출부(141a)는 상기 트레이드밀(100)의 구동 모터(130)와 연결되어 정기적으로 기설정된 시간 동안 상기 구동 모터(130)에 발생되는 전압 및 전류를 포함한 부하량을 검출한다. 예를 들면 상기 부하 검출부(141a)는 5분 동안 구동 모터(130)의 전압 및 전류를 검출하며 이러한 검출시간은 기설정된 간격으로 매번 반복적으로 실시한다.

상기 비교 분석부(141b)는 상기 부하 검출부(141a)로부터 구동 모터(130)의 검출된 전류값을 입력받아 상기 인버터부(140)의 기준 전류 즉 기설정된 기준치보다 낮을 경우 트레이드밀(100)이 공회전 중이라 판단하여 공회전 신호를 송출하게 되며, 반대로 상기 부하 검출부(141a)로부터 검출되는 구동 모터(130)의 전류값이 인버터부(140)의 기준치보다 높을 경우 사용자가 트레이드밀(100)을 사용 중이라 판단하여 사용중 신호를 송출하게 된다.

이러한 비교 분석부(141b)로부터 송출되는 신호는 상기 제 2 중앙처리부(141)로 전달되고 상기 제 2 중앙처리부(141)에서는 입력된 신호에 따라 상기 구동 모터(130)의 토크를 유동적으로 제어하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 인버터부의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하여 트레이드밀(100)의 토크 제어 방식을 구체적으로 살펴보면, 상기 구동 모터(130)는 파워모듈(143)에 3 상 연결되어 있고, 파워모듈(143)에는 브리지 정류부 및 정류 커패시터를 가지는 정류부(144b)로부터의 DC 전력이 인가된다. 상기 DC 전력을 변조하기 위한 제어 신호는 제 2 중앙처리부(141)로부터 인가된다.

여기서 상기 제 2 중앙처리부(141)는 상기 콘솔부(120)로부터의 제어 신호를 해석하여 상기 파워모듈(143)의 구동에 필요한 구동 신호를 발생함과 더불어, 상기 부하 검출부(141a)에서는 상기 파워모듈(143)에 걸리는 직류 전압과 전류를 검출하여 이를 통해 구동 모터(130)의 계속 구동 여부를 결정한다.

즉, 상기 제 2 중앙처리부(141)의 부하 검출부(141a)에서 검출된 전압과 전류를 비교 분석부(141b)로 전달하게 되며, 상기 비교 분석부(141b)의 비교 분석 과정을 통해 구동 모터(130)의 동작 상태와 특히 부하량 및 부하 변동 등이 분석된다.

그 결과에 따라 구동 모터(130)가 공회전하고 있는 것으로 판단되는 경우, 파워모듈(143)에 정지 신호를 송출하여 구동 모터(130)를 정지시킨다.

공회전의 여부의 판단은 구동 전류가 상기 제 2 중앙처리부(141)에서 설정된 기준치를 기준으로 이보다 높으면 부하가 걸려 있는 상태라고 판단하고, 그 이하인 경우는 부하가 걸려 있지 않은 상태라고 판단한다.

이때에 상기 제 2 중앙처리부(141)에서 설정된 기준치 이하의 부하 전류가 일정 기간 동안 유지되거나 기준치 이하의 부하 전류의 변화율이 일정 기간 동안 유지되는 경우는 확실하게 부하가 걸려 있지 않은 상태임을 알 수 있다.

이와 같이 공회전을 검출하고 적절한 시기에 운동 장치의 작동을 멈춤으로써 전력 낭비를 줄일 수 있고, 또한 운동 장치가 작동 중인데 이를 모르고 다른 사람이 트랙부(110)에 올라탈 경우 발생할 수 있는 사고의 위험도 줄일 수 있다.

한편, 구동 전류가 기준치 이상이거나 부하 변동율이 일정치 이하일 때는 사용자가 트레이드밀(100)을 이용하는 상태라 판단하게 되며 이 경우 주어진 프로그램 등을 통해 상기 트레이드밀(100)의 작동이 계속되도록 제어하는데, 이때에 어떠한 이유로 설정된 임계치 이상의 전류가 검출되어 과도한 부하가 확인되는 경우, 시스템 전체의 작동을 멈추도록 하여 트레이드밀(100)을 전기적 충격으로부터 보호한다.

100 : 트레이드밀 110 : 트랙부
120 : 콘솔부 121 : 디스플레이부
122 : 제어 패널 124 : 제 1 중앙처리부
125 : 메모리부 126 : 통신 인터페이스부
130 : 구동 모터 140 : 인버터부
141 : 제 2 중앙처리부 141a : 부하 검출부
141b : 비교분석부

Claims

구동모터와 상기 구동모터에 의해 회전 운동하는 트랙부와 상기 구동모터를 제어하는 제어부를 포함하는 트레이드밀에 있어서,
상기 제어부는
상기 구동 모터를 구동시키기 위한 인버터부와 상기 인버터부의 제어를 위한 제어신호를 발생하기 위한 콘솔부 및 상기 구동 모터의 시작 속도를 저장하는 메모리부를 포함하며, 메모리부에 기저장된 시작 속도 데이터 또는 사용자의 조작에 의해 수정된 시작 속도 데이터가 상기 콘솔부로부터 호출되어 상기 인버터부로 전송되고 상기 인버터부에서 전송된 시작 속도 데이터를 연산하여 소정의 주파수의 구동전압을 상기 구동 모터에 공급하여 시작 속도를 제어하며,
상기 인버터부는 상기 구동 모터에 가해지는 부하의 크기 및 변동을 실시간으로 체크하여 부하량에 따라 상기 구동 모터를 유동적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 토크와 초기 속도의 제어가 가능한 트레이드밀.
제 1항에 있어서,
상기 인버터부는
상기 구동 모터와 연결되어 기설정된 시간 간격으로 구동 모터에서 발생되는 전압 및 전류를 포함한 부하량을 반복적으로 검출하는 부하 검출부와,
상기 부하 검출부로부터 구동 모터의 전류값을 입력받아 기설정된 기준치와 비교 분석하는 비교 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크와 초기 속도의 제어가 가능한 트레이드밀.
제 2항에 있어서,
상기 인버터부는
상기 비교 분석부에서 기설정된 기준치보다 구동 모터의 부하량이 낮을 경우 구동 모터의 작동이 공회전 중이라 판단하고 정지 신호를 송출하여 상기 구동 모터의 작동을 정지시키는 것을 토크와 초기 속도의 제어가 가능한 트레이드밀.
제 2항에 있어서,
상기 인버터부는
상기 비교 분석부에서 기설정된 기준치 이하의 부하 전류가 일정 기간 동안 유지되거나 상기 기준치 이하의 부하 전류의 변화율이 일정 기간 동안 유지되는 경우 상기 구동 모터의 작동이 공회전 중이라 판단하고 정지 신호를 송출하여 상기 구동 모터의 작동을 정지시키는 것을 토크와 초기 속도의 제어가 가능한 트레이드밀.
제 2항에 있어서,
상기 인버터부는
상기 비교 분석부에서 기설정된 기준치보다 구동 모터의 부하량이 높거나 부하 변동율이 일정하지 않을 경우 구동 모터의 작동이 사용 중이라 판단하되, 기설정된 임계치 이상의 부하량이 검출되는 경우 상기 구동 모터의 작동을 정지시키는 것을 토크와 초기 속도의 제어가 가능한 트레이드밀.