KR101549638B1 - 모터종류 인식 장치 - Google Patents

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최철훈
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Abstract

본 발명은 모터종류 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 모터종류 인식 장치는 모터의 각 상에 모터의 종류를 인식하기 위한 시험 전압을 인가하는 시험전압 인가부; 시험 전압에 따라 모터의 각 상에 흐르는 전류 값을 측정하고, 시험 전압 및 측정된 전류 값에 근거하여 모터의 상저항 값을 산출하는 상저항 산출부; 및 모터의 상저항 값에 따라 모터의 종류를 결정하는 모터종류 결정부를 포함한다.

Description

모터종류 인식 장치{APPARATUS FOR RECOGNIZING TYPE OF MO TOR}
본 발명은 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 종류를 자동으로 인식하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
제어신호에 의해 부하를 구동하기 위한 장치로서 서보 모터(servo motor)가 이용된다. 서보 모터는 모터 드라이버(motor driver)에 의해 구동된다. 서보 모터는 모터의 유형에 따라 DC 모터, PMS 모터, BLDC 모터, BLAC 모터 등으로 구분된다.
모터 드라이버에서는 어떠한 유형의 모터가 연결되는지를 알지 못하기 때문에, 일반적으로는 대상 모터에 전용의 모터 드라이버를 사용하거나, 혹은 사용자가 어떤 모터가 연결되어 구동될 것인지를 통신이나 기타 조작을 통해서 모터 드라이버로 입력을 해주어야 한다.
특정 유형의 모터에 사용될 수 있는 전용의 모터 드라이버는 다른 유형의 모터에 사용될 수 없고, 다른 모터 드라이버에 의해 대체될 수 없기 때문에, 활용도가 떨어진다. 작업자가 모터의 유형을 직접 입력해주는 방식은 작업자가 모터의 유형을 실수로 잘못 입력하는 경우, 모터의 효율이 낮아지거나 모터 고장이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 모터의 종류를 자동으로 인식할 수 있는 모터종류 인식 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터종류 인식 장치는 모터의 각 상에 상기 모터의 종류를 인식하기 위한 시험 전압을 인가하는 시험전압 인가부; 상기 시험 전압에 따라 상기 모터의 각 상에 흐르는 전류 값을 측정하고, 상기 시험 전압 및 측정된 전류 값에 근거하여 상기 모터의 상저항 값을 산출하는 상저항 산출부; 및 상기 모터의 상저항 값에 따라 상기 모터의 종류를 결정하는 모터종류 결정부를 포함한다.
상기 모터종류 인식 장치는 서로 다른 종류의 복수의 모터 각각에 대한 상저항 정보를 저장하는 모터 데이터베이스를 더 포함하고, 상기 모터종류 결정부는 상기 복수의 모터 중에서 상기 상저항 산출부에 의해 산출된 상저항 값에 가장 근사하는 상저항 정보를 갖는 모터의 정보로부터 상기 모터의 종류를 결정할 수 있다.
상기 모터종류 인식 장치는 상기 모터의 상저항 값이 상기 모터 데이터베이스에 저장된 모든 모터에 대한 상저항 정보와 미리 설정된 오차 범위에서 벗어난 경우, 모터종류 확인 오류 정보를 출력하는 오류정보 출력부를 더 포함할 수 있다.
상기 시험전압 인가부는 서로 다른 복수의 시험 전압을 상기 모터의 각 상에 인가하고, 상기 상저항 산출부는 상기 복수의 시험 전압에 따라 상기 모터의 각 상에 흐르는 전류 값으로부터 상기 모터의 평균 상저항 값을 산출하고, 상기 모터종류 결정부는 상기 모터의 평균 상저항 값에 따라 상기 모터의 종류를 결정할 수 있다.
상기 모터의 드라이버는 상기 모터종류 결정부에 의해 결정된 종류의 모터를 구동하기 위한 신호를 생성하여 상기 모터의 각 상에 인가할 수 있다.
상기 모터종류 인식 장치는 서로 다른 종류의 모터의 동작 정보를 측정하도록 제공되는 복수의 센서들 중에서 상기 모터종류 결정부에 의해 결정된 종류의 모터를 구동하기 위해 필요한 센서를 상기 모터의 종류에 따라 결정하는 센서 결정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 모터의 각 상에 상기 모터의 종류를 인식하기 위한 시험 전압을 인가하는 단계; 상기 시험 전압에 따라 상기 모터의 각 상에 흐르는 전류 값을 측정하고, 상기 시험 전압 및 측정된 전류 값에 근거하여 상기 모터의 상저항 값을 산출하는 단계; 및 상기 모터의 상저항 값에 따라 상기 모터의 종류를 결정하는 단계를 포함하는 모터종류 인식 방법이 제공된다.
상기 모터의 종류를 결정하는 단계는 서로 다른 종류의 복수의 모터 각각에 대한 상저항 정보를 저장하는 모터 데이터베이스로부터, 상기 모터의 상저항 값에 가장 근사하는 상저항 정보를 갖는 모터의 정보로부터 상기 모터의 종류를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 모터의 종류를 자동으로 인식할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터종류 인식 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터종류 인식 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터종류 인식 방법을 설명하기 위한 3상 모터의 개략적인 등가 회로도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 모터종류 인식 장치는 모터의 각 상에 모터의 종류를 인식하기 위한 시험 전압을 인가하고, 시험 전압에 따라 모터의 각 상에 흐르는 전류 값으로부터 모터의 상저항 값을 산출하고, 모터의 상저항 값에 따라 모터의 종류를 결정한다. 모터는 종류별, 용량별로 고유의 고정자 상저항 값을 가지고 있으므로, 모터의 상저항 값을 모터 데이터베이스에 기록된 상저항 정보와 비교하여 모터의 종류를 자동으로 인식할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 모터 드라이버에 어떠한 모터가 연결되었는지를 자체적으로 파악하여, 모터를 구동하는 드라이버를 다양한 모터에 범용으로 사용할 수 있다. 즉, 모터 드라이버가 자동으로 모터를 인식하므로, 모터 종류를 설정할 필요가 없으며, 전용의 모터 드라이버를 사용하지 않고 범용적으로 모터 드라이버의 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터종류 인식 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터종류 인식 장치는 시험전압 인가부(110), 상저항 산출부(120), 모터종류 결정부(130), 모터 데이터베이스(140), 오류정보 출력부(150) 및 센서 결정부(160)를 포함한다.
시험전압 인가부(110)는 모터(10)의 종류를 인식하기 위한 시험 전압을 모터(10)의 각 상에 인가한다. 시험전압 인가부(110)는 미리 설정된 크기의 시험 전압을 모터(10)의 각 상에 인가한다.
상저항 산출부(120)는 시험전압 인가부(110)에 의해 모터(10)의 각 상에 인가된 시험 전압에 따라 모터(10)의 각 상에 흐르는 전류 값을 측정하고, 시험 전압 및 측정된 전류 값에 근거하여 모터(10)의 상저항 값을 산출한다. 모터(10)의 각 상에 흐르는 전류 값은 모터(10)의 각 상에 연결된 전류계에 의해 측정될 수 있다.
모터종류 결정부(130)는 상저항 산출부(120)에 의해 산출된 모터(10)의 상저항 값에 따라 모터(10)의 종류(예를 들어, DC 모터, PMS 모터, BLDC 모터, BLAC 모터 등)를 결정한다.
모터 데이터베이스(140)는 서로 다른 종류의 복수의 모터 각각에 대한 상저항 정보를 저장한다. 모터 데이터베이스(140)는 예를 들어, DC 모터, PMS 모터, BLDC 모터 등의 다양한 모터들에 대한 상저항 정보를 저장할 수 있다. 또한, 모터 데이터베이스(140)는 용량별, 제조사별 혹은 그 밖의 다양한 분류의 모터들에 대한 상저항 정보를 저장할 수 있다.
모터종류 결정부(130)는 모터 데이터베이스(140)에 데이터가 저장된 복수의 모터 중에서 상저항 산출부(120)에 의해 산출된 상저항 값에 가장 근사하는 상저항 정보를 갖는 모터의 정보(유형)로부터 대상 모터의 종류를 결정할 수 있다.
오류정보 출력부(150)는 모터(10)의 상저항 값이 모터 데이터베이스(140)에 저장된 모든 모터에 대한 상저항 정보와 미리 설정된 오차 범위에서 벗어난 경우, 모터종류 확인 오류 정보를 출력할 수 있다.
모터 드라이버(20)는 모터(10)의 유형에 따라 모터(10)를 구동하기 위한 신호(예를 들어, 단상 전압신호, 삼상 전압신호 등)를 생성하여 모터(10)의 각 상에 인가할 수 있다.
센서 결정부(160)는 서로 다른 종류의 모터의 동작 정보를 측정하도록 제공되는 센서부(30)의 복수의 센서들(31,32,33) 중에서 모터종류 결정부(130)에 의해 결정된 종류의 모터(10)를 구동하기 위해 필요한 센서를 결정할 수 있다. 센서들(31,32,33)은 예를 들어, 증분형 엔코더(INC encoder), 절대치 엔코더(ABS encoder), 홀 센서(Hall sensor) 등의 센서를 포함할 수 있다.
센서 결정부(160)는 예를 들어 모터(10)가 DC 모터인 경우 센서들 중에서 증분형 엔코더를 선택하고, 모터(10)가 PMS 모터인 경우 센서들 중에서 절대치 엔코더를 선택하고, 모터(10)가 BLDC 모터인 경우 센서들 중에서 홀 센서를 선택한다. 모터(10)가 BLAC 모터인 경우, 벡터 제어에 의하여 모터(10)가 구동되도록 제어된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 시험전압 인가부(110)는 서로 다른 복수의 시험 전압을 모터(10)의 각 상에 인가할 수 있다. 상저항 산출부(120)는 복수의 시험 전압에 따라 모터(10)의 각 상에 흐르는 전류 값으로부터 모터(10)의 평균 상저항 값을 산출할 수 있다. 모터종류 결정부(130)는 모터(10)의 평균 상저항 값에 따라 모터(10)의 종류를 결정할 수 있다. 모터(10)의 각 상에 다양한 크기, 주파수의 시험 전압을 인가하여 평균 상저항 값을 산출함으로써, 모터(10)의 종류를 보다 정확하게 결정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터종류 인식 방법의 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터종류 인식 방법을 설명하기 위한 3상 모터의 개략적인 등가 회로도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 모터(10)의 종류를 자동으로 인식하기 위해, 시험전압 인가부(110)는 모터(10)의 각 상에 모터(10)의 종류를 인식하기 위한 시험 전압을 인가한다(S10).
모터(10)의 각 상에 시험 전압(va,vb,vc)이 인가되면, 상저항 산출부(120)는 시험 전압에 따라 모터(10)의 각 상에 흐르는 전류 값(ias,ibs,ics)을 측정하고, 시험 전압(va,vb,vc) 및 측정된 전류 값(ias,ibs,ics)에 근거하여 모터(20)의 상저항 값을 산출한다(S20).
모터(10)의 각 상에 흐르는 전류 값(ias,ibs,ics)은 모터(10)의 각 상에 구비된 전류계(A1,A2,A3)에 의해 측정될 수 있다. 시험 전압으로 직류 전압이 인가되는 경우, 모터(10)의 각 상에서 인덕턴스 성분(La,Lb,Lc)은 무시될 수 있으므로, 모터(10)의 고정자 상저항 값(Ra,Rb,Rc)은 아래의 수식 1과 같이 옴의 법칙을 이용하여 산출될 수 있다.
[수식 1]
Figure 112014117958729-pat00001
모터(10)의 상저항 값이 산출되면, 모터종류 결정부(130)는 모터(10)의 상저항 값에 따라 모터(10)의 종류를 결정한다(S30). 일 실시 예로, 모터종류 결정부(130)는 서로 다른 종류의 복수의 모터 각각에 대한 상저항 정보를 저장하는 모터 데이터베이스(140)로부터, 모터(10)의 상저항 값에 가장 근사하는 상저항 정보를 갖는 모터를 결정하고, 결정된 모터의 유형으로부터 대상 모터(10)의 종류를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 모터(10)의 고정자 상저항을 정확하게 측정하기 위하여 모터(10)의 3상에 양의 전압과 음의 전압을 모두 인가하여, 평균적으로 측정되는 상저항 값을 산출하고, 이로부터 모터(10)의 종류를 보다 정확하게 인식할 수 있다.
만약, 모터(10)의 상저항 값이 모터 데이터베이스(140)에 저장된 모든 모터에 대한 상저항 정보와 미리 설정된 오차 범위에서 벗어난 경우, 오류정보 출력부(150)는 모터종류 확인 오류 정보를 출력한다(S40). 오류정보 출력부(150)는 LCD 화면, LED, 소리 등의 다양한 방식으로 모터종류 확인 오류 정보를 발생할 수 있다.
모터(10)의 종류가 결정되면, 모터 드라이버(20)에 모터의 종류가 설정되고, 모터 드라이버(20)는 모터종류 결정부(130)에 의해 결정된 종류의 모터(10)를 구동하기 위한 신호를 생성하여 모터(10)의 각 상에 인가한다(S50). 모터 드라이버(20)는 다양한 유형의 모터를 제어할 수 있는 제어시스템으로 제공될 수 있다.
모터 드라이버(20)는 예를 들어, 모터(10)가 BLDC 모터인 경우, 홀 센서들을 이용한 BLDC 모션 제어를 수행하고, 모터(10)가 BLAC 모터인 경우, 벡터 제어에 따른 BLAC 모션 제어를 수행한다.
일 실시 예로, 센서 결정부(160)는 서로 다른 종류의 모터의 동작 정보를 측정하도록 제공되는 센서부(30)의 복수의 센서들(31,32,33) 중에서 모터종류 결정부(130)에 의해 결정된 종류의 모터를 구동하기 위해 필요한 센서를 결정할 수 있다.
예를 들어, 모터(10)의 종류가 DC 모터인 경우, 센서들 중에서 증분형 엔코더(INC encoder)가 선택되고, 모터(10)의 종류가 PMS 모터인 경우, 센서들 중에서 절대치 엔코더(ABS encoder)가 선택되고, 모터(10)의 종류가 BLDC 모터인 경우, 센서들 중에서 홀 센서(Hall sensor)가 선택될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 모터 드라이버에 어떠한 모터가 연결되었는지를 모터 드라이버 자체적으로 파악하여, 모터 드라이버를 다양한 모터에 범용으로 사용할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 모터 드라이버가 자동으로 모터를 인식하므로, 별도의 작업자에 의한 모터 설정 작업이 불필요하며, 전용의 모터 드라이버를 사용하지 않고도 범용적으로 모터 드라이버의 사용이 가능하다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 모터 20: 드라이버
30: 센서부 100: 모터종류 인식 장치
110: 시험전압 인가부 120: 상저항 산출부
130: 모터종류 결정부 140: 모터 데이터베이스
150: 오류정보 출력부 160: 센서 결정부

Claims (6)

  1. 모터의 각 상에 상기 모터의 종류를 인식하기 위한 시험 전압을 인가하는 시험전압 인가부;
    상기 시험 전압에 따라 상기 모터의 각 상에 흐르는 전류 값을 측정하고, 상기 시험 전압 및 측정된 전류 값에 근거하여 상기 모터의 상저항 값을 산출하는 상저항 산출부; 및
    상기 모터의 상저항 값에 따라 상기 모터의 종류를 결정하는 모터종류 결정부를 포함하는 모터종류 인식 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    서로 다른 종류의 복수의 모터 각각에 대한 상저항 정보를 저장하는 모터 데이터베이스를 더 포함하고,
    상기 모터종류 결정부는 상기 복수의 모터 중에서 상기 상저항 산출부에 의해 산출된 상저항 값에 가장 근사한 상저항 정보를 갖는 모터의 정보로부터 상기 모터의 종류를 결정하는 모터종류 인식 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 모터의 상저항 값이 상기 모터 데이터베이스에 저장된 모든 모터에 대한 상저항 정보와 미리 설정된 오차 범위에서 벗어난 경우, 모터종류 확인 오류 정보를 출력하는 오류정보 출력부를 더 포함하는 모터종류 인식 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 시험전압 인가부는 서로 다른 복수의 시험 전압을 상기 모터의 각 상에 인가하고,
    상기 상저항 산출부는 상기 복수의 시험 전압에 따라 상기 모터의 각 상에 흐르는 전류 값으로부터 상기 모터의 평균 상저항 값을 산출하고,
    상기 모터종류 결정부는 상기 모터의 평균 상저항 값에 따라 상기 모터의 종류를 결정하는 모터종류 인식 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 모터의 드라이버는 상기 모터종류 결정부에 의해 결정된 종류의 모터를 구동하기 위한 신호를 생성하여 상기 모터의 각 상에 인가하는 모터종류 인식 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    서로 다른 종류의 모터의 동작 정보를 측정하도록 제공되는 복수의 센서들 중에서 상기 모터종류 결정부에 의해 결정된 종류의 모터를 구동하기 위해 필요한 센서를 상기 모터의 종류에 따라 결정하는 센서 결정부를 더 포함하는 모터종류 인식 장치.
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