KR101316161B1

KR101316161B1 - 단상교류 전자기계의 숫자제어기

Info

Publication number: KR101316161B1
Application number: KR1020120067825A
Authority: KR
Inventors: 페이지안 렌; 텐? 샤오
Original assignee: 제이에스시시 오토메이션(시아먼) 리미티드
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2013-10-08

Abstract

본 발명은 단상교류 전자기계의 숫자제어기에 관한 것으로서, 상기 숫자제어기는 마이크로처리기(MCU)와 마이크로처리기(MCU)와 서로 연결된 전원전자회로, 제로 크로싱 검측 전자회로, 메시지 표시 전자회로, 메시지 입력 전자회로, 속도 응답 전자회로, 전자기계 집행 전자회로 등을 포함하고 있으며, 그 중 상기 전원전자회로, 제로 크로싱 검측 전자회로, 전자기계 집행 전자회로는 교류전원과 연결되고, 속도검측 전자회로, 전자기계 집행 전자회로와 단상교류 전자기계가 서로 연결되며, 단상교류 전자기계의 실제 속도와, 설정된 기준 속도를 수집해 클로즈 루프 제어회로를 형성하며, 이렇게 수집한 교류전원 제로 크로싱 신호를 결합하여 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스 신호를 출력함으로써 실리콘 개폐를 제어하고, 단상교류 전자기계의 정방향 회전, 역방향 회전, 정지 등과 같은 각종 회전을 제어하며, 또한 일정 마크 스페이스 비율의 펄스 신호를 출력함으로써 실리콘의 개폐를 제어하여 직류의 분량을 단상교류 전자기계에 분배하여 제동을 구현하게 되고, 강한 전압과 약한 전압 사이에 실리콘 커플러, 변압기를 이용해 격리를 시킴으로써 상호 간섭되는 것을 방지할 수 있어 전자회로의 안전성을 보장받을 수 있게 된다.

Description

단상교류 전자기계의 숫자제어기{NUMBER CONTROLLER OF ELECTROMAGNETIC SYSTEM FOR SINGLE PHASE ALTERNATING CURRENT}

본 발명은 교류전자기계 구동 제어 영역의 기술에 관한 것으로서, 특히 단상교류 전자기계의 숫자제어기를 말한다.

교류전자기계는 그 구조가 간단하고, 원가가 낮으며, 성능이 우수하며, 높은 신뢰성과 간편한 유지 관리 등과 같은 장점으로 인해 가정용 전기제품(세탁기, 냉장고, 선풍기 등), 전동 도구(수동 드릴 등), 병원 기계, 자동화 미터기 등과 같은 각종 분야에서 매우 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 종래의 기술 중에서 가장 자주 사용되는 교류전자기계 숫자제어기는 크게 두 가지 기술, 즉 주파수 변경 제어 방식과 전압 제어 방식으로 나눌 수 있다.

그 중 주파수 변경 방식은 교류 변환 전류의 주파수를 조정해 전자기계의 전동 속도를 변경하고, 주파수 조정과 속도 변경을 통해 쉽게 내부 인버터의 개폐 순서를 바꿈으로써 전동기의 정방향, 역방향 회전을 서로 전환할 수 있으며, 또한 가속 및 감속 시간도 역시 임의로 설정할 수 있기 때문에 가속 및 감속 시간이 비교적 안정적이며, 시동전류가 비교적 작고, 비교적 높은 주파수로 온/오프를 진행할 수 있으며, 주파수 변환 속도 역시 제어할 수 있고, 내부의 제동 회로를 통해 기계 부하의 에너지를 제동 전자기계 저항 상에서 소모 할 수 있게 된다.

그러나 이러한 주파수 변경 방식은 삼상 교류전자기계에만 적합하기 때문에, 광범위하게 사용되는 단상교류 전자기계에는 사용이 불가능하고 원가가 높으며, 저속 회전 레일에서는 그 효과가 미약하다는 단점을 갖는다.

또한 전압 제어 방식은 현재 가상 전자회로 방식으로 실리콘 제어의 개폐를 제어함으로써 전자기계의 회전 속도를 조절할 수 있는 방식이다. 2011년 6월 8일자로 공개된 중국 공개 실용신안 제201860288에 개시된 바와 같이, 이러한 제어 방식은 간단한 반면 자동으로 정방향, 역방향으로 회전 전환을 할 수 없고, 급속 회전, 급속 정지 기능을 실현할 수 없으며, 단순히 회전 속도만을 조절할 수 있고, 회전 속도 조절의 정밀도 역시 높지 않아 그 기능이 매우 단순하기 때문에 고객의 각종 요구 사항을 만족시킬 수가 없었다.

또한 가상제어 방식은 강한 전기와 약한 전기를 서로 격리시킬 수 없어 서로 간섭을 발생시킴으로써 부품들이 쉽게 망가지는 현상이 발생하고 있다.

상기 내용을 바탕으로, 기존의 기술이 가지고 있던 단점을 해결하기 위한 본 발명의 주요 목적은 현재 전압 제어 방식 기술이 가진 문제를 해결하기 위해 더욱 가격이 저렴하고 주파수 변환 방식의 기능을 가진 기술로서, 속도 조절이 더욱 정교한 단상교류 전자기계 숫자제어기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 강한 전압과 약한 전압 사이의 격리를 진행하여 더욱 안정적인 단상교류 전자기계 숫자제어기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 기술 방안을 사용한다.

우선 단상교류 전자기계의 숫자제어기를 제공하며, 상기 숫자제어기는 마이크로처리기(MCU), 전원전자회로, 메시지표시 전자회로, 메시지 입력 전자회로, 속도 응답 전자회로, 제로 크로싱 검측 전자회로, 전자기계 집행 전자회로를 포함하고 있고, 상기 전원전자회로는 그 한 끝이 교류 전원과 연결되고，다른 한 끝은 마이크로처리기(MCU)의 전원입구와 연결되며, 상기 전원전자회로는 교류전자기계를 격리변압기를 거친 후, 다시 정류 과정을 통해 마이크로처리기(MCU)에서 필요한 전원을 제공하게 된다.

상기 제로 크로싱 검측 전자회로는 한 끝은 교류전원과 연결되고 다른 한 끝은 마이크로처리기(MCU)의 제1 외부중단구와 연결되어 마이크로처리기(MCU)에 표준의 제로 포인트 전압인 제로 크로싱 신호를 전달하게 된다.

상기 메시지 입력 전자회로는 마이크로처리기(MCU)의 신호 입력구와 연결되고, 마이크로처리기(MCU)에 각종 제어 파라미터 신호를 설정하는데 사용된다.

상기 메시지 표시 전자회로는 마이크로처리기(MCU)의 신호 출력구와 연결되고, 단상교류 전자기계의 전환 속도 혹은 기능 파라미터를 표시하는데 사용된다.

상기 속도 응답 전자회로는 한 끝이 단상교류 전자기계와 연결되고, 다른 한 끝은 마이크로처리기(MCU)의 제2 외부중단구와 연결되며, 상기 속도 응답 전자회로는 단상교류 전자기계의 속도교류 신호를 구형파로 전환할 때를 검측해 이를 마이크로처리기(MCU)에 전달하게 된다.

상기 전자기계 집행 전자회로는 한 끝이 단상교류 전자기계와 연결되고, 다른 한 끝이 마이크로처리기(MCU)의 제2 출력구와 연결되며, 상기 전자기계 집행 전자회로는 마이크로처리기(MCU)에서 전송해 온 펄스 신호를 수신해 단상교류 전자기계의 회전 및 제동을 제어하게 되고, 상기 전자기계 집행 전자회로는 또한 교류전원과 연결된다.

상기 마이크로처리기(MCU)는 단상교류 전자기계에서 전동 명령을 실행할 때, 속도 응답 전자회로에서 얻은 실제 속도 교류 신호와, MCU에 설정된 기준 속도를 비교하여 클로즈 루프 제어회로를 형성하게 되고, 제로 크로싱 검측 전자회로에서 얻은 제로 크로싱 신호와 결합해 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스 신호를 출력함으로써 전자기계 집행 전자회로를 제어하게 되고 이어서 단상교류 전자기계의 전동 속도를 제어하게 된다. 단상 전자기계가 제어 명령을 실행할 때, 마이크로처리기(MCU)는 설정된 제동 등급, 등면적 분배 주전원 주파수 전원 반 개 주기의 에너지에 의거하여 제로 크로싱 검측 전자회로와 결합하여 얻은 제로 크로싱 신호를 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스 신호로 출력하여 전자기계 집행 전자회로를 제어하며, 이를 통해 직류 분량을 실현하고 단상교류 전자기계의 제동을 실행하게 된다.

본 발명에서 한 가지 항목을 개선해 보면, 상기 전자기계 집행 전자회로는 제동 제어유닛, 정방향 회전 제어유닛과 역방향 회전 제어유닛을 포함하고 있고, 상기 제동 제어유닛, 정방향 회전 제어유닛과 역방향 회전 제어유닛은 모두 광학 커플러, 실리콘 제어 구동 전자회로와 실리콘 제어를 포함하고 있고, 그 중 상기 광학 커플러, 실리콘 제어 구동 전자회로와 실리콘 제어는 순서대로 연결된다. 상기 정방향 회전 제어유닛의 광학 커플러는 마이크로처리기(MCU)와 연결된 제2 출력구에서 전송하는 정방향 회전 신호를 수신하고，정방향 회전 제어유닛의 실리콘 제어는 각각 단상교류 전자기계의 메인 코일 세트(U2)와 교류 전원의 L단과 연결되며, 상기 역방향 회전 제어유닛의 광학 커플러는 마이크로처리기(MCU)와 연결된 제2 출력구에서 출력하는 역방향 회전 신호를 수신하고, 역방향 회전 제어유닛의 실리콘 제어는 각각 교류 전기 서브코일 세트(Z2)와 교류 전원의 L단과 연결된다. 또한 제동 제어유닛의 광학 커플러는 마이크로처리기(MCU)와 연결된 제2 출력구에서 출력하는 제동 신호를 수신하고, 제동 제어유닛의 실리콘 제어의 한 끝은 교류 전원의 L단과 연결되고, 다른 한 끝은 두 갈래로 나뉘어 각각 다이오드를 관통한 후, 교류 전기 메인코일 세트(U2)와 교류 전기 서브코일 세트(Z2)와 서로 연결되며, 또한 제동신호는 제동 제어유닛의 실리콘 제어의 한 끝에서 교류 전기 메인코일세트(U2)와 교류 전기 서브코일 세트(Z2) 방향으로 향해 정방향으로 출력되어 직류 제동 기능을 실현하게 된다.

본 발명에서 한 가지 항목을 개선해 보면, 상기 속도 응답 전자회로는 순서대로 연결된 풀 브리지 정류기와 확대전자회로를 포함하고 있고, 단상교류 전자기계의 교류 속도 신호는 풀 브리지 정류기를 통과한 후, 다시 확대전자회로를 통해 구형파 속도 신호로 전환되어 마이크로처리기(MCU)의 제2 외부중단구로 들어가게 된다.

본 발명에서 한 가지 항목을 개선해 보면, 상기 제로 크로싱 신호 검측 전자회로는 순서대로 연결된 양방향 광학 커플러와 확대전자회로를 포함하고 있고, 교류 전원은 양방향 광학 커플러를 통과한 후, 다시 확대전자회로를 거쳐 구형파 신호로 전환되어 마이크로처리기(MCU)의 제1 외부중단구로 들어하게 된다.

비교적 바람직한 경우는 상기 메시지 표시 전자회로는 순서대로 연결된 디지털 표시램프 인코더와 디지털 표시램프를 포함하고 있고, 마이크로처리기(MCU)가 제어 디지털 표시램프 인코더를 통해 디지털 표시램프를 구동시켜 교류전자기계의 기능 파라미터와 회전 속도를 표시하게 된다.

비교적 바람직한 경우는 상기 메시지 입력 전자회로는 정방향 회전, 역방향 회전, 정지, 속도 조절, 메뉴 설치의 상부버튼과 메뉴 설치 하단 버튼을 포함해 모두 6개의 버튼을 포함하고 있고, 또한 상기 버튼과 함께 사용되는 마이크로처리기(MCU)로 제어 파라미터 신호를 입력하는 전자 개폐 전자회로가 설치된다.

비교적 바람직한 경우는 상기 전원전자회로는 순서대로 연결된 격리변압기와 정류전자회로를 포함하고 있고, 교류 전원은 격리변압기를 통과한 후, 다시 정류전자회로를 거쳐 마이크로처리기(MCU)에서 필요로 하는 전원을 공급하게 된다.

본 발명과 기존의 기술을 비교해 봤을 때 매우 뚜렷한 장점 및 이득 효과가 있고, 전체적으로 보았을 때 상기 기술 방안으로 알 수 있듯이, 그 주요 내용은 단상교류 전자기계를 통과한 실제 속도, 기준 속도를 수집하여 클로즈 루프 제어회로로 형성한 후, 다시 수집한 교류 전원 제로 크로싱 신호와 결합한 후, 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스 신호를 출력함으로써 실리콘 제어의 개폐를 제어하는 것이며, 이러한 개폐 제어 방식은 단상교류 전자기계의 회전 속도 제어를 더욱 정밀하고 안정적으로 만들어 주며, 또한 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스 신호를 출력해 실리콘 제어의 개폐를 제어하여 직류 분량을 단상교류 전자기계에 전송해 제동 기능을 실현하게 된다. 메시지 입력 전자회로 안에는 정회전, 역회전, 정지, 속도조절, 메뉴 설치(상하 복합 버튼) 등을 포함하는 모두 6개의 버튼이 있으며, 이를 통해 간편하게 단상교류 전자기계의 정회전, 역회전, 가속 가동 시간, 가속 정지 방식 (자유 감속, 감속 정지, 쾌속 정지), 최고 회전속도, 최저 회전 속도 등의 기능을 수행할 수 있고, 또한 속도 조절 버튼을 통해 단상교류 전자기계가 극한 속도 내에서 극한의 제한 없이 속도를 조절할 수 있게 하여 각기 다른 요구 사항에 부합되어 사용할 수 있게 된다. 메시지 표시 전자회로는 각 기능의 파라미터 신호 및 현재의 실제 속도를 표시하게 된다. 강한 전압과 약한 전압 사이에 제로 크로싱 검측 전자회로의 양방향 광학 전자 커플러, 전원전자회로의 변압기를 사용해 서로 격리를 시킴으로써 전자회로의 광학 커플러를 실행할 때 서로 간섭되는 상황을 방지할 수 있어 회로가 더욱 안정적이 된다.

상기 내용을 종합해 보면, 본 발명의 설계 중점은 단상교류 전자기계의 실제속도를 수집하여, 기준 속도와 함께 클로즈 루프 제어회로를 형성하고, 수집한 전원 제로 크로싱 신호를 통해 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스 신호를 전송하여 실리콘 제어의 개통을 제어하는 방법이며, 이러한 클로즈 루프 제어회로 방식은 단상교류 전자기계의 속도를 더욱 정확하고 안정적으로 해주며, 또한 메시지 입력 전자회로 안에 정방향 회전, 역방향 회전, 정지, 속도조절, 메뉴 설치 상부 버튼 및 메뉴 설치 하부 버튼 든 모두 6개의 버튼을 통해 손쉽게 단상교류 전자기계의 정방향 회전, 역방향 회전, 가속 기동 시간, 정지 방식(자유감속, 감속정지, 쾌속정지), 최고 회전속도, 최저 회전속도 등의 기능을 설정할 수 있고, 또한 속도 조절 버튼을 통해 단상교류 전자기계가 극한 속도 내에서 극한의 제한 없이 속도를 조절할 수 있게 하여(임의로 모든 속도 설정이 가능하다) 각기 다른 요구 사항에 부합되어 사용할 수 있게 된다. 메시지 표시 전자회로는 각 기능의 파라미터 메시지와 현재의 실제 속도를 표시하게 된다. 강한 전압과 약한 전압 사이에 제로 크로싱 검측 전자회로의 양방향 광학 커플러, 전원전자회로의 변압기를 이용해 격리를 시킴으로써 상호 간섭되는 것을 방지할 수 있어 전자회로의 안전성을 보장받을 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 실시예의 전체적인 구조 원리를 설명한 블록도이다.
도2는 본 발명의 실시예 중의 전원전자회로의 구조 원리를 설명한 블록도이다.
도3은 본 발명의 실시예 중의 메시지표시 전자회로의 구조 원리를 설명한 블록도이다.
도4는 본 발명의 실시예 중의 제로 크로싱 검측 전자회로의 구조 원리를 설명한 블록도이다.
도5는 교류전원 주전원 주파수 신호와 제로 크로싱 검측 전자회로 처리를 거친 후 MCU 신호가 된 파장을 나타낸 파장도이다.
도6은 본 발명의 실시예의 속도 응답 전자회로의 구조 원리를 설명한 블록도이다.
도7은 단상교류 전자기계의 교류 속도 신호, 풀 브리지 정류기의 정류 후 파장도 및 MCU 신호의 파장도이다.
도8은 본 발명의 실시예 중의 전자기계 집행 전자회로의 구조 원리를 설명한 블록도이다.
도9는 전원 주전원 주파수 신호, 전동 시 실리콘 제어 양단 신호 및 제동 시 실리콘 제어 양단 신호의 파장을 나타낸 파장도이다.

본 발명 구조에 관해 비교적 우수한 실시예와 도면을 함께 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 실시예의 단상교류 전자기계제어에 관한 예를 들어 설명하면, 도1은 본 발명의 실시예의 전체적인 구조 원리를 설명한 블록도이다. 도1의 내용을 참조해 보면, 상기 단상교류 전자기계(200)의 숫자제어기(100)는 마이크로처리기(MCU)（이하 MCU(10)로 칭함）와 전원을 제공하는 전원전자회로(20), 제로 크로싱 검측 전자회로(30), 메시지표시 전자회로(40), 메시지 입력 전자회로(50), 속도 응답 전자회로(60) 및 전자기계 집행 전자회로(70)를 포함하고 있고, 상기 전원전자회로(20), 제로 크로싱 검측 전자회로(30)와 전자기계 집행 전자회로(70)는 각각 교류 전원을 입력하는 L단과 연결되며, 또한 상기 속도 응답 전자회로(60)와 전자기계 집행 전자회로(70)는 각각 단상교류 전자기계(200) 상에 연결된다.

더욱 구체적으로 말을 하면, 도1, 도2에 나타난 바와 같이 상기 전원전자회로(20)는 MCU(10)의 전원입구(101)에 연결되며, 순서에 따라 연결된 격리변압기(21)와 정류전자회로(22)를 포함하고 있으며，교류 전원이 격리변압기(21)를 통과한 후, 다시 정류전자회로(22)를 거쳐 MCU(10)에 전원을 공급한다. 본 실시예 중에서 MCU (10)의 정상 작업 전압이 2.5 ~ 5.5Ｖ의 직류 전압이기 때문에 상기 격리변압기(21)는 입력 전압을 5V까지 낮추게 되고, 또한 입력 전원이 교류 전압이기 때문에 상기 정류전자회로(22)에서 교류전압을 직류전압으로 전환시켜 MCU(10)의 사용 필요성에 부합한 형태로 바꿔주게 된다.

도1에 나타난 바와 같이, 메시지 입력 전자회로(50)는 MCU(10)의 신호 입력구(106)와 연결되고, 상기 메시지 입력 전자회로(50)는 정방향 회전, 역방향 회전, 정지, 속도 조절, 메뉴 설치의 상부버튼과 메뉴 설치 하단 버튼을 포함해 모두 6개의 버튼(도면에는 미표시)을 포함하고 있고, 상기 MCU(10) 각종 제어 파라미터 신호를 설정하는데 사용되며, 또한 상기 버튼과 함께 사용되는 MCU(10)로 제어 파라미터 신호를 입력하는 전자 개폐 전자회로를 포함한다.

도1 및 도3에 나타난 바와 같이, 상기 메시지 표시 전자회로(40)는 MCU의 신호 출력구(102)에 연결되고, 순서대로 연결된 디지털 표시램프 인코더(41)와 디지털 표시램프(42)를 포함하고 있으며, MCU(10)는 디지털 표시램프 인코더(41)를 제어하여 디지털 표시램프(42)를 구동시키고 이를 통해 기능 파라미터 신호 혹은 회전속도 등을 표시하게 된다. 본 실시예 중에서는 디지털 표시램프(42)에 4개의 서로 다른 신호 요구에 의거하여 4개의 표시램프와 단상교류 전자기계의 이동 상태를 각각 대응하여 표시하게 된다. 상기 메시지 표시 전자회로(40)는 또한 단상교류 전자기계회전 상태를 나타내는 LED 램프 혹은 에러 경고 메시지를 깜빡거리며 표시하는 LED 램프 등을 포함하고 있다.

도1 및 도4에 나타난 바와 같이, 상기 제로 크로싱 검측 전자회로(30)를 MCU(10)의 제1 외부중단구(103)에 연결하는 목적은 MCU(10)에 표준 전압을 제공하는 것이다. 여기서 표준전압이란 제로 전압을 말한다. 또한 하기에 설명된 실리콘 제어(73-1, 73-2, 73-3)의 도통각 크기는 이 표준 전압에 의거하게 되며, 즉 교류전압기의 고, 중, 저, 미세 회전 속도에 따라 모두 도통각과 서로 대응하게 되고, 각 도통각의 도통 시간은 제로 전압의 시작부터 계산되고, 도통 시간이 다르면 도통 각도의 크기도 다르고 그 결과 전자 기기의 전동속도 역시 달라진다. 본 실시예 중에서 제로 크로싱 검측 전자회로(30)는 순서대로 연결된 양방향 광학 커플러(31)와 확대전자회로(32)를 포함하고 있다.

도1을 결합한 상태를 보면, 교류 전원이 양방향 광학 커플러(31)를 통과한 후, 다시 확대전자회로(32)를 거치면서 구형파 신호로 전환되어 MCU (10)의 제1 외부중단구(103)로 들어가게 된다. 입력된 파형과 MCU (10)에 들어간 파형도는 도5의 내용과 같다. 구형파 신호가 아래로 하강하는 형태를 보일 때 이 시간을 t1로 기록하며 이어서 두 번째 구형파 신호가 상승하는 형태를 보일 때 이 시간을 t2로 기록하고, △t = t2-t1으로 계산한다. 세 번째 구형파가 아래로 하강하는 형태를 보일 때 t3+△t/2가 바로 제로 크로싱 포인트가 된다. 이때 제로 크로싱 검측 전자회로(30)를 실현하는 방법은 여러 종류가 있으며, 풀 브리지 정류기를 통과한 후, 다시 단방향 광학 커플러를 거치고, 다시 확대전자회로를 거쳐도 되며, 또한 변압기를 통과한 후, 다시 운반 전자회로를 거쳐도 되며, 이러한 방법에는 제한을 두지 않는다.

도1 및 도6에 나타난 바와 같이, 상기 속도 응답 전자회로(60) 한 끝은 단상교류 전자기계(200)와 연결되고, 다른 한 끝은 MCU(10)의 제2 외부중단구(104)와 연결되며, 속도 응답 전자회로(60)는 순서대로 연결된 풀 브리지 정류기(61)와 확대전자회로(62)를 포함하고, 그 작업 원리는 단상교류 전자기계의 교류 속도 신호가 풀 브리지 정류기(61)를 통과한 후, 다시 확대전자회로(62)를 거치면서 구형파 신호로 변환되어 MCU(10)의 제2 외부중단구(104)로 들어간다.

입력된 파형과 MCU (10)로 들어간 파형도는 도7의 내용과 같다. 두 개의 서로 인접한 구형파의 위로 상승하는 형태 사이의 시간△T을 계산하면 이전 속도 펄스의 반 개의 주기가 된다. 상기 단상교류 전자기계(200)가 한 바퀴를 회전하면서 12개의 정방향 현신호를 발생하게 된다. 그러므로 △T에 의거해 이전 단상 교류 전자기계(200)의 속도를 계산할 수 있다. (△T의 단위는 100us.이다.)

S （min/r）= (60*1000*10/12)/(2*△T) = 25000/△T.

이때 속도 응답 전자회로(60)는 여러 가지 종류가 있으며, 응답 전자회로를 거쳐 직접 교류 신호의 제로 크로싱 포인트를 검측해도 되며, 혹은 광학 커플러를 통과한 후, 확대전자회로를 통과해도 되며, 이러한 방법에는 제한을 두지 않는다.

도1 및 도8에 나타난 바와 같이, 상기 전자기계 집행 전자회로(70) 한 끝은 단상교류 전자기계(200)와 연결되고, 다른 한 끝은 MCU(10)의 제2 출력구(105)와 연결되며, 제동 제어유닛(71), 정방향 회전 제어유닛(72)과 역방향 회전 제어유닛(73)을 포함하고 있다. 상기 제동 제어유닛(71), 정방향 회전 제어유닛(72)과 역방향 회전 제어유닛(73)은 모두 광학 커플러(71-1, 72-1, 73-1), 실리콘 제어 구동 전자회로(71-2, 72-2, 73-2)와 실리콘 제어(71-3, 72-3, 73-3)를 포함하고 있으며, 광학 커플러(71-1, 72-1, 73-1), 실리콘 제어 구동 전자회로(71-2, 72-2, 73-2)와 실리콘 제어(71-3, 72-3, 73-3)는 각각 순서대로 연결되며, 상기 정방향 회전 제어유닛(72)의 광학 커플러(72－1)는 MCU(10)의 제2 출력구(105)에서 전송하는 정방향 회전 신호를 수신하고, 정방향 회전 제어유닛(72)의 실리콘 제어(72-3)는 각각 단상교류 전자기계 메인코일 세트(U2)와 교류 전원의 L단과 연결되고, 상기 역방향 회전 제어유닛(73)의 광학 커플러(73－1)는 MCU(10)의 제2 출력구(105)에서 전송하는 역방향 회전 신호를 수신하고, 정방향 회전 제어유닛(73)의 실리콘 제어(73-3)의 양끝은 각각 단상교류 전자기계 서브코일 세트(Z2)와 교류 전원의 L단과 연결되고, 상기 제동 제어유닛(71)의 광학 커플러(71－1)는 MCU(10)의 제2 출력구(105)에서 전송하는 제동 신호를 수신하고, 제동 제어유닛(71)의 실리콘 제어(71-3)의 한 끝은 교류 전원의 L단과 연결되고, 다른 한 끝은 각각 다이오드(74)를 관통한 후, 단상교류 전자기계 메인 코일 세트(U2)와 서브 코일세트(Z2)와 연결되고, 상기 제동신호는 제동 제어유닛(71)의 실리콘 제어(71-3) 한 끝에서 단상교류 전자기계 메인 코일 세트(U2)와 서브코일 세트(Z2) 방향을 향해 정방향으로 출력된다. 이러한 구조는 단지 단상교류 전자기계의 상부 반 주기 부분의 에너지만을 입력하게 되는 것이며, 만약 하부 반 주기 부분의 에너지를 입력하려고 할 때에는 직류 분량을 단상교류 전자기계(200)에 제공하면 되며, 이를 통해 제동 기능을 수행할 수 있게 된다.

도1, 도8, 도9의 내용을 참조해 보면, 단상교류 전자기계(200)가 회전 명령을 실행할 때, (예를 들어 정방향 회전, 역방향 회전, 가속 기동, 자유 감속, 감속 정지 등) MCU(10)는 속도 응답 전자회로(60)에서 얻은 신호에 근거하여 획득한 실제 속도와 고객이 설정한 기준 속도를 계산하여 클로즈 루프 제어회로를 형성한 후, 제1 시간차(△T1)를 얻게 된다. 이어서 MCU(10) 제로 크로싱 검측 전자회로(30)에서 얻은 신호에 근거하여 획득한 제로 크로싱 포인트 시작을 다시 계산하게 된다.

정방향 회전이 필요할 때, MCU(10)는 △T1 시각을 통해 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스를 발송하게 되고(실리콘 제어의 개통 시간 길이를 보증함）, 정방향 회전 신호를 광학 커플러(72-1)에 전송한 후, 다시 실리콘 제어 구동 전자회로(72-2)를 통해 실리콘 제어(72-3)를 제어하여 개통하게 되며, 그 결과 단상교류 전자기계(200)의 정방향 회전 속도를 제어할 수 있게 된다.

역방향 회전이 필요할 때, MCU(10)는 △T1 시각을 통해 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스를 발송하게 되고(실리콘 제어의 개통 시간 길이를 보증함）, 역방향 신호를 광학 커플러(73-3)에 전송한 후, 다시 실리콘 제어 구동 전자회로(73-2)를 통해 실리콘 제어(73-3)를 제어하여 개통하게 되며, 그 결과 단상교류 전자기계(200)의 역방향 회전 속도를 제어할 수 있게 된다.

만약 고객이 가속 기동 시간을 설정했을 경우, MCU(10)는 설정에 따라 △T1를 최대 위치에서부터 시작해 10ms의 주기로 설정 속도가 될 때까지 계속 감소시키게 된다.

만약 고객이 자유 감속을 선택했을 경우, MCU(10)는 어떠한 펄스 신호도 전자기계 집행 전자회로(70)에 전송하지 않게 되고, 그 결과 단상교류 전자기계(200)가 스스로 멈추게 된다.

만약 고객이 감속 정지를 선택했을 경우, MCU (10)는 고객이 설정한 감속 시간에 따라 이전의 △T1 시각에서 10ms 주기로 최대 위치가 될 때까지 계속 크게 만들며, 그 결과 단상교류 전자기계(200) 멈추게 된다.

단상교류 전자기계(200)가 제동 명령을 실행할 때, MCU(10)는 설정된 제동 등급(고객이 필요에 따라 쾌속 정지 강도를 설정할 수 있음)에 따라, 에너지 질량보존의 법칙에 의해 등면적으로 분배한 △T2의 값의 경우, △T2가 크면 클수록 직류 분량은 약하게 되고, 제동 능력이 약해진다. 이와 반대로 △T2가 작으면 작을수록 직류 분량은 강하게 되고 제동 능력이 강해진다. MCU(10)는 제로 크로싱 검측 전자회로(30)에서 얻은 신호에 근거하여 획득한 제로 크로싱 포인트의 시작을 계산하게 되고, △T2시각을 통해 회전 신호를 광학 커플러(71-1)에 전송하고, 다시 실리콘 제어 구동 전자회로(71-2)를 통해 실리콘 제어(71-3)의 개통을 제어하게 된다. 그 결과 단상교류 전자기계(200)의 제동을 제어할 수 있다. 이것은 단상교류 전자기계(200)의 전원 파형 중 단지 상부 반 주기 부분의 에너지이거나 혹은 하부 반 주기 부분의 에너지이며, 이러한 직류 분량을 단상교류 전자기계(200)로 전송하여 제동 기능을 실행하는 제동원리에 해당한다.

이상을 종합하면, 본 발명은 종래의 회전축이 가지고 있는 부족한 부분을 개선하여 신규성과 진보성을 가진 발명으로 특허신청요건에 부합되므로 신청을 제출하는 바이다. 상술한 것은 본 발명의 구체적인 실시예로 결코 이에 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 신청범위 내에서 가한 어떠한 첨가나 수정도 본 발명의 범위에 속함을 밝혀둔다.

100 : 숫자제어기 10 : MCU（마이크로제어기）
101 : 전원입구 102 : 신호 출력구
103 : 제1 외부중단구 104 : 제2 외부중단구
105 : 제2 출력구 106 : 신호 입력구
20 : 전원전자회로 21 : 격리변압기
22 : 정류전자회로 30 : 제로 크로싱 검측 전자회로
31 : 양방향 광학 커플러 32 : 확대전자회로
40 : 메시지 표시 전자회로 41 : 디지털 표시 램프 인코더
42 :디지털 표시램프 50 : 메시지 입력 전자회로
60 : 속도 응답 전자회로 61 : 풀 브리지 정류기
62 : 확대전자회로 70 : 전자기계 집행 전자회로
71 : 제동 제어유닛 72 : 정방향 회전 제어유닛
73 : 역방향 회전 제어유닛 71-1, 72-1, 73-1 : 광학 커플러
71-2, 72-2, 73-2 : 실리콘 제어 구동 전자회로
71-3, 72-3, 73-3 : 실리콘 제어 74 : 다이오드
200 : 단상교류 전자기계 U2 : 전자기계 메인코일 세트
Z2 : 전자기계 서브코일 세트

Claims

단상교류 전자기계의 숫자제어기에 관한 것으로서, 상기 숫자제어기는 마이크로처리기(MCU), 전원전자회로, 메시지 입력 전자회로, 메시지 표시 전자회로, 속도응답 전자회로, 제로 크로싱 검측 전자회로, 전자기계 집행 전자회로를 포함하고,
상기 전원전자회로는 한 끝이 교류전원과 연결되고 다른 한 끝이 마이크로처리기(MCU)의 전원입구와 연결되며, 상기 전원전자회로는 교류전압이 격리변압기를 통과한 후, 다시 정류 과정을 거쳐 마이크로처리기(MCU)에 필요한 전원을 공급하며,
상기 제로 크로싱 검측 전자회로는 한 끝이 교류전원과 연결되고 다른 한 끝이 마이크로처리기(MCU)의 제1 외부중단구와 연결되며, 마이크로처리기(MCU)에 표준 제로 포인트 전압, 즉 제로 크로싱 신호를 전달하며,
상기 메시지 입력 전자회로는 마이크로처리기(MCU)의 신호입력구와 연결되어 마이크로처리기(MCU)에 각종 제어 파라미터 신호를 설정 입력하며,
상기 메시지 표시 전자회로는 마이크로처리기(MCU)의 메시지 출력구와 연결되어, 단상교류 전자기계 전동속도 혹은 기능 파라미터를 표시하게 되며,
상기 속도 응답 전자회로는 한 끝이 단상교류 전자기계와 연결되고, 다른 한 끝은 마이크로처리기(MCU)의 제2 외부중단구와 연결되며, 속도 응답 전자회로는 단상교류 전자기계의 속도 교류 신호를 검측하여 구형파 신호로 전환한 후, 이것을 마이크로처리기(MCU)에 제공하며,
상기 전자기계 집행 전자회로는 한 끝이 단상교류 전자기계와 연결되고, 다른 한 끝은 마이크로처리기(MCU)의 제2 출력구와 연결되며, 전자기계 집행 전자회로는 마이크로처리기(MCU)에서 전송되는 펄스 신호를 수신하여 단상교류 전자기계의 회전 및 제동을 제어하게 되며, 전자기계 집행 전자회로는 또한 교류전원과 연결되며,
상기 마이크로처리기(MCU)는 단상교류 전자기계가 전동 명령을 실행할 때, 속도 응답 전자회로에서 얻은 실제 속도 교류 신호와, 설정된 기준 속도를 근거로 하여 클로즈 루프 제어회로를 형성하고, 제로 크로싱 검측 전자회로에서 얻은 제로 크로싱 신호를 결합하여 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스 신호를 발송하여 전자기계 집행 전자회로를 제어하게 되어, 그 결과 단상교류 전자기계의 전동 속도를 조절할 수 있고, 단상 전자기계가 제동 명령을 실행할 때, 마이크로처리기(MCU)는 설정된 제동 레벨, 등면적을 근거로 메인 주파수 전원 반 개의 주기 에너지를 계산하여 제로 크로싱 검측 전자회로에서 얻은 제로 크로싱 신호와 결합한 후, 일정한 마크 스페이스 비율의 펄스 신호를 발송하여 전자기계 집행 전자회로를 제어함으로써 직류분량을 실현하여 단상교류 전자기계의 제동을 구현하게 되는 것을 특징으로 하는
단상교류 전자기계의 숫자제어기.
제1항에 있어서,
상기 전자기계 집행 전자회로는 제동 제어유닛, 정방향 회전 제어유닛과 역방향 회전 제어유닛을 포함하고,
상기 제동 제어유닛, 정방향 회전 제어유닛과 역방향 회전 제어유닛은 모두 광학 커플러, 실리콘 제어 구동 전자회로와 실리콘 제어를 포함하고,
그 중 상기 광학 커플러, 실리콘 제어 구동 전자회로와 실리콘 제어는 순서대로 연결되며,
상기 정방향 회전 제어유닛의 광학 커플러는 마이크로처리기(MCU)와 연결된 제2 출력구에서 전송하는 정방향 회전 신호를 수신하고, 정방향 회전 제어유닛의 실리콘 제어는 각각 단상교류 전자기계의 메인 코일 세트(U2)와 교류전원의 L단과 연결되며,
상기 역방향 회전 제어유닛의 광학 커플러는 마이크로처리기(MCU)와 연결된 제2 출력구에서 출력하는 역방향 회전 신호를 수신하고, 역방향 회전 제어유닛의 실리콘 제어는 각각 교류 전기 서브코일 세트(Z2)와 교류전원의 L단과 연결되며,
상기 제동 제어유닛의 광학 커플러는 마이크로처리기(MCU)와 연결된 제2 출력구에서 출력하는 제동 신호를 수신하고, 제동 제어유닛의 실리콘 제어의 한 끝은 교류전원의 L단과 연결되고, 다른 한 끝은 두 갈래로 나뉘어 각각 다이오드를 관통한 후, 교류 전기 메인코일 세트(U2)와 교류 전기 서브코일 세트(Z2)와 서로 연결되며, 또한 제동신호는 제동 제어유닛의 실리콘 제어의 한 끝에서 교류 전기 메인코일세트(U2)와 교류 전기 서브코일 세트(Z2) 방향으로 향해 정방향으로 출력되어 직류 제동 기능을 실현하게 되는 것을 특징으로 하는
단상교류 전자기계의 숫자제어기.
제1항에 있어서,
상기 속도 응답 전자회로는 순서대로 연결된 풀 브리지 정류기와 확대전자회로를 포함하고,
단상교류 전자기계의 교류 속도 신호는 풀 브리지 정류기를 통과한 후, 다시 확대전자회로를 통해 구형파 속도 신호로 전환되어 마이크로처리기(MCU)의 제2 외부중단구로 들어가게 되는 것을 특징으로 하는
단상교류 전자기계의 숫자제어기.
제1항에 있어서,
상기 제로 크로싱 신호 검측 전자회로는 순서대로 연결된 양방향 광학 커플러와 확대전자회로를 포함하고,
교류전원은 양방향 광학 커플러를 통과한 후, 다시 확대전자회로를 거쳐 구형파 신호로 전환되어 마이크로처리기(MCU)의 제1 외부중단구로 들어가는 것을 특징으로 하는
단상교류 전자기계의 숫자제어기.
제1항에 있어서,
상기 메시지 표시 전자회로는 순서대로 연결된 디지털 표시램프 인코더와 디지털 표시램프를 포함하고,
마이크로처리기(MCU)가 제어 디지털 표시램프 인코더를 통해 디지털 표시램프를 구동시켜 교류전자기계의 기능 파라미터와 회전 속도를 표시하게 되는 것을 특징으로 하는
단상교류 전자기계의 숫자제어기.
제1항에 있어서,
상기 메시지 입력 전자회로는 정방향 회전, 역방향 회전, 정지, 속도 조절, 메뉴 설치의 상부버튼과 메뉴 설치 하단 버튼을 포함해 모두 6개의 버튼을 포함하고,
또한 상기 버튼과 함께 사용되는 마이크로처리기(MCU)로 제어 파라미터 신호를 입력하는 전자 개폐 전자회로가 설치되는 것을 특징으로 하는
단상교류 전자기계의 숫자제어기.
제1항에 있어서,
상기 전원전자회로는 순서대로 연결된 격리변압기와 정류전자회로를 포함하고 있고,
교류전원은 격리변압기를 통과한 후, 다시 정류전자회로를 거쳐 마이크로처리기(MCU)에서 필요로 하는 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는
단상교류 전자기계의 숫자제어기.